CN219811992U - 一种矿用机车电池箱电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种矿用机车电池箱电路，包括电源输入/输出端子，电池，用于通过充电模块为电池充电的DC/DC开关电源，用于接通发电机电源对外供电的第一输出控制模块，用于控制电池对外供电通断的第二输出控制模块，用于将第一和第二输出控制模块的输出端与电源输出端子接通的电池箱电源输出模块，分别用于检测输入的发电机电压以及电池电压是否不小于设定值并相应向第二输出控制模块发出控制信号的发电机输入电压检测模块和电池电压检测控制模块，以及用于接通电源后发电机未启动达到设定时间时向第二输出控制模块发出控制信号的上电延时控制模块。本实用新型通过结构设计，能有效保护电池，提高带载能力，降低开关电源成本。

Description

一种矿用机车电池箱电路

技术领域

本实用新型涉及矿用机车电池箱，具体涉及一种矿用机车电池箱电路。

背景技术

矿用机车电池箱的主要作用是在机车没有开启发动机从而使得机车的发电机未开始发电输出的时候，为机车的ecu及相关用电设备供电。目前常见的矿用机车电池箱电路主要由可充电的电池、充电模块、DC/DC开关电源等组成，其供电的方式是当机车的发动机启动后，由机车的发明机给DC/DC开关电源供电，DC/DC开关电源一路输出经充电充电模块给电池箱的电池充电，另一路输出给机车的ecu及相关用电设备供电；当机车的发动机未启动时，则由电池供电。现有矿用机车电池箱电路存在的问题是：其一，使用过程中，若机车用电设备用电量太大，则会导致DC/DC开关电源用于给电池充电的一路输出电压过低而无法给电池充电，甚至导致电池馈电，为防止这一问题发生只能设置价格贵的高性能、大功率的DC/DC开关电源；其二，矿用机车在使用过程中，经常易发生矿工打开钥匙开关但未启动发动机，然后因种种原因离开后，电池一直对外供电，电池长时间输出电池电压过低或电量耗尽而无法启动机车。

实用新型内容

本实用新型的目的是：为解决现有技术中存在的问题，提供一种结构改进的矿用机车电池箱电路。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的矿用机车电池箱电路，包括设于电池箱的箱体上的电源输入端子和电源输出端子，设于箱体内的DC/DC开关电源、充电模块和电池，其结构特点是：还包括设于箱体内的发电机输入电压检测模块、第一输出控制模块、第二输出控制模块、电池箱电源输出模块、电池电压检测控制模块以及上电延时控制模块；所述DC/DC开关电源和第一输出控制模块分别设有电源输入/输出端，发电机输入电压检测模块设有电压信号输入端和控制信号输出端，第二输出控制模块设有电源输入/输出端以及第一至第三控制信号输入端；电池箱电源输出模块设有第一、第二电源输入端以及电源输出端，电池电压检测控制模块设有电压信号输入端和控制信号输出端；上电延时控制模块设有控制信号输出端；

所述DC/DC开关电源的电源输入端、发电机输入电压检测模块的电压信号输入端以及第一输出控制模块的电源输入端均与电源输入端子电连接；DC/DC开关电源的电源输出端通过充电模块与电池电连接；电池箱电源输出模块的第一、第二电源输入端分别与第一和第二输出控制模块的电源输出端对应电连接；电池箱电源输出模块的电源输出端与电源输出端子电连接；电池电压检测控制模块的电压信号输入端以及第二输出控制模块的电源输入端均与电池的正极电连接；第二输出控制模块的第一至第三控制信号输入端分别与发电机输入电压检测模块、电池电压检测控制模块以及上电延时控制模块各自的控制信号输出端对应电连接。

进一步的方案是：所述发电机输入电压检测模块使用时用于检测输入的发电机电压是否不小于设定值，若检测发电机电压不小于设定值，则发电机输入电压检测模块向所述第二输出控制模块发出控制信号，通过第二输出控制模块切断电池供电，由发电机电源对外供电；反之，则由电池对外供电。

进一步的方案是：所述上电延时控制模块使用时用于机车接通电源后发电机未启动达到设定时间时，向所述第二输出控制模块发出信号切断电池对外供电。

进一步的方案是：所述电池电压检测控制模块使用时用于检测电池的实时电压且当电池电压低于设定值时，向所述第二输出控制模块发出信号切断电池对外供电。

进一步的方案是：所述上电延时控制模块包括定时芯片U1、三极管Q8和Q9、二极管D2、电阻R16、R19、R21、R22，电容C2、C4以及电解电容C3，所述定时芯片U1为定时器NE555，其具有1～8号引脚；

定时芯片U1的4号和8号引脚、电容C2的一端、电解电容C3的正极、电阻R16和R19的各一端均接电池箱内设有的VCC5V电源，定时芯片U1的2号和6号引脚、电解电容C3的负极以及电阻R22的一端具有公共接点，定时芯片U1的5号引脚与电容C4的一端电连接，定时芯片U1的3号引脚与电阻R21的一端电连接，电阻R21的另一端与三极管Q9的基极电连接，三极管Q9的集电极、三极管Q8的基极以及电阻R19的另一端具有公共接点，三极管Q8的集电极、二极管D2的正极以及电阻R16的另一端具有公共接点，三极管Q8和Q9的射极、电阻R22的另一端、电容C2和C4的各另一端以及定时芯片U1的1号引脚均接地，定时芯片U1的7号引脚空置；二极管D2的负极即为前述的上电延时控制模块的控制信号输出端。

进一步的方案是：所述电池电压检测控制模块包括可调稳压器T1、比较器B1、三极管Q10和Q11、二极管D3、电阻R1～R5以及电阻R23～R25；所述可调稳压器T1为TL431可调稳压器，其具有1～3号引脚；比较器B1为LM358型号的比较器，其具有1～8号引脚；

电阻R1与电阻R4的各一端具有公共接点，该公共接点即为所述电池电压检测控制模块的电压信号输入端；电阻R1的另一端、电阻R2的一端、可调稳压器T1的3号引脚以及比较器B1的3号引脚具有公共接点，电阻R2的另一端、可调稳压器T1的1号引脚以及电阻R3的一端具有公共接点，电阻R4的另一端、电阻R5的一端以及比较器B1的2号引脚具有公共接点，比较器B1的1号引脚通过电阻R25与三极管Q11的基极电连接，三极管Q11的集电极、三极管Q10的基极以及电阻R24的一端具有公共接点，三极管Q10的集电极、二极管D3的正极以及电阻R23的一端具有公共接点，电阻R23和电阻R24的各另一端以及比较器B1的8号引脚均接电池箱内设有的VCC5V电源，比较器B1的4号引脚、可调稳压器T1的2号引脚、电阻R3和的R5的各另一端以及三极管Q10和Q11的射极均接地；二极管D3的负极即为所述电池电压检测控制模块的控制信号输出端。

本实用新型具有积极的效果：

（1）本实用新型通过结构的改进，机车发动机启动后由机车发电机为机车用电设备供电而不需要由电池箱的DC/DC开关电源供电，其DC/DC开关电源仅用于发动机启动后通过充电模块给电池箱内的电池充电，机车用电设备的功率由机车的发动机和发电机决定，因此相对于现有技术，本实用新型机车带载能力更大，且无需如现有技术中需要设置价格贵的高性能、大功率的DC/DC开关电源，从而可大幅降低DC/DC开关电源的设置成本。

（2）本实用新型通过设置上电延时控制模块，使用过程中当用钥匙开关接通电源后，电池箱可对机车的配套设备供电，上电延时控制模块开始计时，若在设定的延时时间（例如7min）内发动机还未启动，上电延时控制模块控制电池切断对外供电，从而可有效解决现有技术中因打开钥匙开关但未启动发动机而电池一直对外供电，电池长时间输出电池电压过低或电量耗尽而无法启动机车的技术问题。

（3）本实用新型通过设置电池电压检测控制模块，在电池对外供电的过程中一直检测电池的电压，若电池电压低于设定值（例如18V），电池电压检测控制模块控制切断电池对外供电，避免在发电机故障或长时间不工作时，电池放电至亏空引起电池损坏情况的发生。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意框图，图中还示意性显示了其与机车发电机电连接关系；

图2为图1中上电延时控制模块的电原理图；

图3为图1中电池电压检测控制模块的电原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，本实施例的矿用机车电池箱电路，其主要由设于电池箱箱体（图中未示出）上的电源输入端子和电源输出端子、设于箱体内的DC/DC开关电源、充电模块、电池、发电机输入电压检测模块、第一输出控制模块、第二输出控制模块、电池箱电源输出模块、电池电压检测控制模块以及上电延时控制模块组成。安装使用时，电源输入端子与机车的发电机电源输出端电连接；电源输出端子与机车用电设备电连接。

DC/DC开关电源用于通过充电模块为电池充电，DC/DC开关电源的输入和输出端分别与电源输入端子和充电模块电连接，充电模块与电池电连接。DC/DC开关电源为市购件，充电模块为成熟的现有技术，其结构不作详述。

发电机输入电压检测模块设有电压信号输入端和控制信号输出端；第一输出控制模块设有电源输入和输出端；第二输出控制模块设有电源输入和输出端、第一至第三控制信号输入端；电池箱电源输出模块设有第一、第二电源输入端以及电源输出端，电池电压检测控制模块设有电压信号输入端和控制信号输出端；上电延时控制模块设有控制信号输出端。

发电机输入电压检测模块，用于检测输入的发电机电压是否不小于设定值，例如设定值18V，并根据检测结果向第二控制模块发出相应的控制信号，若检测发电机电压不小于设定值，则发电机输入电压检测模块向第二输出控制模块发出控制信号，通过第二输出控制模块切断电池供电，由发电机电源供电；反之，则由电池供电。发电机输入电压检测模块设有电压信号输入端与电源输入端子电连接，发电机输入电压检测模块的控制信号输出端与第二输出控制模块的第一控制信号输入端电连接。

第一输出控制模块，用于电源输入端子与电池箱电源输出模块间电源的接通控制，第一输出控制模块的电源输入端与电源输入端子电连接。

电池箱电源输出模块用于建立第一输出控制模块和第二输出控制模块与电源输出端子间的电源输出通道；电池箱电源输出模块的第一、第二电源输入端分别与第一和第二输出控制模块的电源输出端电连接；电池箱电源输出模块的电源输出端与电源输出端子电连接。

电池电压检测控制模块用于检测电池的实时电压且当电池电压低于设定值（如设定值为18V）时，向第二输出控制模块发出信号切断电池对外供电；电池电压检测控制模块的电压信号输入端以及第二输出控制模块的电源输入端均与电池的正极电连接，电池电压检测控制模块的控制信号输出端与第二输出控制模块的第二控制信号输入端电连接。

上电延时控制模块用于机车接通电源后发电机未启动达到设定时间（7min）时，向第二输出控制模块发出信号切断电池对外供电，上电延时控制模块的控制信号输出端与第二输出控制模块的第三控制信号输入端电连接。

本实施例的矿用机车电池箱电路，其工作过程和原理简述如下：

矿工用钥匙开关接通电池箱电源后，各模块得电工作，若矿工正常启动机车发动机，机车发电机工作，第一和第二输出控制模块均接通，在发电机输出电压未达到设定值如18V之前，电池箱由电池对外供电，当发电机输出电压达到设定值以上时，发电机输入电压检测模块向第二输出控制模块发出控制信号，通过第二输出控制模块切断电池供电，由发电机电源供电；同时发电机输出的电源通过DC/DC开关电源和充电模块为电池充电。可见本实施例的矿用机车电池箱电路中机车发动机启动后是由机车发电机为机车用电设备供电而不需要由电池箱的DC/DC开关电源供电，其DC/DC开关电源仅用于发动机启动后通过充电模块给电池箱内的电池充电，机车用电设备的功率由机车的发动机和发电机决定，因此相对于现有技术，本实用新型机车带载能力更大，且无需如现有技术中需要设置价格贵的高性能、大功率的DC/DC开关电源，从而可大幅降低DC/DC开关电源的设置成本。

矿工用钥匙开关接通电池箱电源后，各模块得电工作，若矿工未及时启动机车发动机，机车的发电机无电源输出，此时电池箱由电池对外供电，上电延时控制模块从上电开始计时，若在设定的延时时间（例如7min）内发动机还未启动，上电延时控制模块向第二输出控制模块发出信号切断电池对外供电，从而可有效解决现有技术中因打开钥匙开关但未启动发动机而电池一直对外供电，电池长时间输出电池电压过低或电量耗尽而无法启动机车的技术问题。

本实施例的矿用机车电池箱电路在工作过程中，电池电压检测控制模块一直检测电池的实时电压，在电池对外供电过程中若检测到电池实时电压低于设定值（例如18V），电池电压检测控制模块向第二输出控制模块发出控制信号切断电池对外供电，从而能有效避免在发电机故障或长时间不工作时，电池放电至亏空引起电池损坏情况的发生。

参见图2，作为一种具体实现方式，前述的上电延时控制模块主要由定时芯片U1、三极管Q8和Q9、二极管D2、电阻R16、R19、R21、R22，电容C2、C4以及电解电容C3组成，定时芯片U1采用定时器NE555，其具有1～8号引脚。

定时芯片U1的4号和8号引脚、电容C2的一端、电解电容C3的正极、电阻R16和R19的各一端均接VCC5V电源，定时芯片U1的2号和6号引脚、电解电容C3的负极以及电阻R22的一端具有公共接点，定时芯片U1的5号引脚与电容C4的一端电连接，定时芯片U1的3号引脚与电阻R21的一端电连接，电阻R21的另一端与三极管Q9的基极电连接，三极管Q9的集电极、三极管Q8的基极以及电阻R19的另一端具有公共接点，三极管Q8的集电极、二极管D2的正极以及电阻R16的另一端具有公共接点，三极管Q8和Q9的射极、电阻R22的另一端、电容C2和C4的各另一端以及定时芯片U1的1号引脚均接地（GND），定时芯片U1的7号引脚空置；二极管D2的负极即为前述的上电延时控制模块的控制信号输出端。定时芯片U1内延时时间的设定根据需要由电解电容C3与电阻R22配合选值确定。VCC5V电源由充电模块中的K7805电源芯片从电池得电输出。

参见图3，作为一种具体实现方式，前述的电池电压检测控制模块主要由可调稳压器T1、比较器B1、三极管Q10和Q11、二极管D3、电阻R1～R5、R23～R25组成；可调稳压器T1采用TL431可调稳压器，其具有1～3号引脚；比较器B1采用LM358型号的比较器，其具有1～8号引脚。

电阻R1与电阻R4的各一端具有公共接点，该公共接点即为前述的电池电压检测控制模块的电压信号输入端；电阻R1的另一端、电阻R2的一端、可调稳压器T1的3号引脚以及比较器B1的3号引脚具有公共接点，电阻R2的另一端、可调稳压器T1的1号引脚以及电阻R3的一端具有公共接点，电阻R4的另一端、电阻R5的一端以及比较器B1的2号引脚具有公共接点，比较器B1的1号引脚通过电阻R25与三极管Q11的基极电连接，三极管Q11的集电极、三极管Q10的基极以及电阻R24的一端具有公共接点，三极管Q10的集电极、二极管D3的正极以及电阻R23的一端具有公共接点，电阻R23和电阻R24的各另一端以及比较器B1的8号引脚均接VCC5V电源，比较器B1的4号引脚、可调稳压器T1的2号引脚、电阻R3和的R5的各另一端以及三极管Q10和Q11的射极均接地（GND）；二极管D3的负极即为前述的电池电压检测控制模块的控制信号输出端。

其它如充电模块、发电机输入电压检测模块、第一输出控制模块、第二输出控制模块、电池箱电源输出模块等具体实现电中，可采用成熟的现有技术，不作赘述。

以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种矿用机车电池箱电路，包括设于电池箱的箱体上的电源输入端子和电源输出端子，设于箱体内的DC/DC开关电源、充电模块和电池，其特征在于：还包括设于箱体内的发电机输入电压检测模块、第一输出控制模块、第二输出控制模块、电池箱电源输出模块、电池电压检测控制模块以及上电延时控制模块；所述DC/DC开关电源和第一输出控制模块分别设有电源输入/输出端，发电机输入电压检测模块设有电压信号输入端和控制信号输出端，第二输出控制模块设有电源输入/输出端以及第一至第三控制信号输入端；电池箱电源输出模块设有第一、第二电源输入端以及电源输出端，电池电压检测控制模块设有电压信号输入端和控制信号输出端；上电延时控制模块设有控制信号输出端；

所述DC/DC开关电源的电源输入端、发电机输入电压检测模块的电压信号输入端以及第一输出控制模块的电源输入端均与电源输入端子电连接；DC/DC开关电源的电源输出端通过充电模块与电池电连接；电池箱电源输出模块的第一、第二电源输入端分别与第一和第二输出控制模块的电源输出端对应电连接；电池箱电源输出模块的电源输出端与电源输出端子电连接；电池电压检测控制模块的电压信号输入端以及第二输出控制模块的电源输入端均与电池的正极电连接；第二输出控制模块的第一至第三控制信号输入端分别与发电机输入电压检测模块、电池电压检测控制模块以及上电延时控制模块各自的控制信号输出端对应电连接。

2.根据权利要求1所述的矿用机车电池箱电路，其特征在于：所述发电机输入电压检测模块使用时用于检测输入的发电机电压是否不小于设定值，若检测发电机电压不小于设定值，则发电机输入电压检测模块向所述第二输出控制模块发出控制信号，通过第二输出控制模块切断电池供电，由发电机电源对外供电；反之，则由电池对外供电。

3.根据权利要求1所述的矿用机车电池箱电路，其特征在于：所述上电延时控制模块使用时用于机车接通电源后发电机未启动达到设定时间时，向所述第二输出控制模块发出信号切断电池对外供电。

4.根据权利要求1所述的矿用机车电池箱电路，其特征在于：所述电池电压检测控制模块使用时用于检测电池的实时电压且当电池电压低于设定值时，向所述第二输出控制模块发出信号切断电池对外供电。

5.根据权利要求1所述的矿用机车电池箱电路，其特征在于：所述上电延时控制模块包括定时芯片U1、三极管Q8和Q9、二极管D2、电阻R16、R19、R21、R22，电容C2、C4以及电解电容C3，所述定时芯片U1为定时器NE555，其具有1～8号引脚；

定时芯片U1的4号和8号引脚、电容C2的一端、电解电容C3的正极、电阻R16和R19的各一端均接电池箱内设有的VCC5V电源，定时芯片U1的2号和6号引脚、电解电容C3的负极以及电阻R22的一端具有公共接点，定时芯片U1的5号引脚与电容C4的一端电连接，定时芯片U1的3号引脚与电阻R21的一端电连接，电阻R21的另一端与三极管Q9的基极电连接，三极管Q9的集电极、三极管Q8的基极以及电阻R19的另一端具有公共接点，三极管Q8的集电极、二极管D2的正极以及电阻R16的另一端具有公共接点，三极管Q8和Q9的射极、电阻R22的另一端、电容C2和C4的各另一端以及定时芯片U1的1号引脚均接地，定时芯片U1的7号引脚空置；二极管D2的负极即为前述的上电延时控制模块的控制信号输出端。

6.根据权利要求1所述的矿用机车电池箱电路，其特征在于：所述电池电压检测控制模块包括可调稳压器T1、比较器B1、三极管Q10和Q11、二极管D3、电阻R1～R5以及电阻R23～R25；所述可调稳压器T1为TL431可调稳压器，其具有1～3号引脚；比较器B1为LM358型号的比较器，其具有1～8号引脚；

电阻R1与电阻R4的各一端具有公共接点，该公共接点即为所述电池电压检测控制模块的电压信号输入端；电阻R1的另一端、电阻R2的一端、可调稳压器T1的3号引脚以及比较器B1的3号引脚具有公共接点，电阻R2的另一端、可调稳压器T1的1号引脚以及电阻R3的一端具有公共接点，电阻R4的另一端、电阻R5的一端以及比较器B1的2号引脚具有公共接点，比较器B1的1号引脚通过电阻R25与三极管Q11的基极电连接，三极管Q11的集电极、三极管Q10的基极以及电阻R24的一端具有公共接点，三极管Q10的集电极、二极管D3的正极以及电阻R23的一端具有公共接点，电阻R23和电阻R24的各另一端以及比较器B1的8号引脚均接电池箱内设有的VCC5V电源，比较器B1的4号引脚、可调稳压器T1的2号引脚、电阻R3和的R5的各另一端以及三极管Q10和Q11的射极均接地；二极管D3的负极即为所述电池电压检测控制模块的控制信号输出端。