本發(fā)明涉及車(chē)載設(shè)備電源控制領(lǐng)域，尤其涉及一種車(chē)載設(shè)備的寬電壓電源保護(hù)裝置及方法。

背景技術(shù)：

電動(dòng)車(chē)以電池驅(qū)動(dòng)，所以其電壓往往很高，目前市場(chǎng)上的電動(dòng)車(chē)有電池有48V,60V,75V,90V等，標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一。因此需要配備具有寬電壓輸入的DC-DC電源電路。

現(xiàn)有技術(shù)中，電動(dòng)車(chē)車(chē)載設(shè)備的寬電壓電源保護(hù)裝置主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題：

1. 電源保護(hù)的傳統(tǒng)的解決方案，通常是使用一只二極管和一只TVS管（如圖1所示），這樣只能解決低電壓（如12V）電源干擾的問(wèn)題，但在高電壓（如24V）系統(tǒng)中，無(wú)法滿(mǎn)足要求。特別是最為嚴(yán)酷的P5a脈沖（按照GB/T21437.2-2008《道路車(chē)輛由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾.第二部分：沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)》（等同ISO7637）規(guī)定了汽車(chē)電器的瞬態(tài)抗擾性；P1,P2a,P2b,P3a,P3b,P5a等6種情形的試驗(yàn)波形和測(cè)試方法），容易燒壞TVS管和DC-DC電路。例如，在電動(dòng)車(chē)車(chē)載設(shè)備電源中， P5a的波形圖如圖2所示，模擬的是車(chē)輛發(fā)電機(jī)在高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，電瓶突然開(kāi)路或損壞的情況下，產(chǎn)生的電騷擾。由圖2可以看出，電騷擾的特點(diǎn)是：電壓峰值Us高（偏離正常電壓值UA7.25倍），維持時(shí)間Td長(zhǎng)（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般的浪涌電壓）；在更高電壓系統(tǒng)中或客戶(hù)自定義的要求時(shí)，峰值將達(dá)到更高的值，極容易燒壞電路元器件和電路系統(tǒng)。

2. 在電動(dòng)車(chē)車(chē)載設(shè)備電源中，如電動(dòng)車(chē)電源電壓較低時(shí)仍提供車(chē)載設(shè)備供電繼續(xù)消耗電能，則有可能影響車(chē)輛下次啟動(dòng)所需能源或其它必要?jiǎng)幼魉枘茉础］p則影響用戶(hù)駕駛體驗(yàn)，重則存在安全隱患容易導(dǎo)致事故發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可有效抗寬電壓電源瞬態(tài)干擾，并可在電源欠壓狀態(tài)關(guān)閉車(chē)載設(shè)備電源、減少電能消耗的車(chē)載設(shè)備電源保護(hù)裝置及方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種電動(dòng)車(chē)車(chē)載設(shè)備的寬電壓電源保護(hù)裝置，包括寬電壓輸入接口、電壓取樣電路、高耐壓三極管、電騷擾取樣電路、驅(qū)動(dòng)控制電路、中央處理器和DC-DC電路，所述寬電壓輸入接口的輸出端與高耐壓三極管的輸入端連接，所述高耐壓三極管的輸出端與DC-DC電路的輸入端連接，所述中央處理器的輸出端與驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端連接，所述驅(qū)動(dòng)控制電路用于控制高耐壓三極管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；所述電壓取樣電路用于采集寬電壓輸入接口輸出的電壓并輸出到中央控制器，當(dāng)寬電壓輸入接口采集電壓小于欠壓閾值時(shí)，所述中央控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制電路控制高耐壓三極管截止；所述電騷擾取樣電路用于采集輸入到高耐壓三極管的電壓并輸出到驅(qū)動(dòng)控制電路，當(dāng)輸入到高耐壓三極管的電壓大于過(guò)壓閾值時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)控制電路控制高耐壓三極管截止。

優(yōu)選的，所述中央處理器還連接有存儲(chǔ)器。

優(yōu)選的，所述寬電壓輸入接口的輸出端和高耐壓三極管的輸入端之間還連接有過(guò)電流保護(hù)模塊。

優(yōu)選的，所述過(guò)電流保護(hù)模塊為熱敏電阻。

優(yōu)選的，所述寬電壓輸入接口的輸出端與過(guò)電流保護(hù)模塊的輸入端之間還連接有反接保護(hù)模塊。

優(yōu)選的，所述反接保護(hù)模塊為正向連接于寬電壓輸入接口的輸出端與過(guò)電流保護(hù)模塊的輸入端之間的二極管。

一種電動(dòng)車(chē)車(chē)載設(shè)備的寬電壓電源保護(hù)方法，其應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)車(chē)載設(shè)備電源欠壓保護(hù)裝置，所述方法包括步驟：S1，采集寬電壓輸入接口輸出的電壓并輸出到中央控制器，當(dāng)寬電壓輸入接口采集電壓小于欠壓閾值時(shí)，所述中央控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制電路控制高耐壓三極管截止；S2，采集輸入到高耐壓三極管的電壓并輸出到驅(qū)動(dòng)控制電路，當(dāng)輸入到高耐壓三極管的電壓大于過(guò)壓閾值時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)控制電路控制高耐壓三極管截止。

優(yōu)選的，所述步驟S1具體為：中央處理器自動(dòng)識(shí)別電壓取樣電路采集的正常輸入電壓并設(shè)定相應(yīng)的欠壓閾值。

優(yōu)選的，步驟S2所述過(guò)壓閾值為大于正常工作電壓的10%-15%。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明一方面通過(guò)采用高耐壓三極管作為電源開(kāi)關(guān)管提高元器件本身的抗瞬態(tài)高電壓能力，克服了現(xiàn)有技術(shù)中元器件容易因?yàn)樗矐B(tài)高電壓被燒壞的問(wèn)題；第二方面通過(guò)采用電壓采樣電路、中央控制器和高耐壓三極管組成的采樣控制電路，克服了現(xiàn)有技術(shù)中車(chē)載設(shè)備電源在電壓較低時(shí)仍繼續(xù)消耗電源的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了車(chē)載設(shè)備電源的智能控制，有效避免了電動(dòng)車(chē)電能的不必要消耗，優(yōu)先保障電動(dòng)車(chē)啟動(dòng)能源和其它必要用電的供給，提高了用戶(hù)體驗(yàn)和電動(dòng)車(chē)的安全性；第三方面通過(guò)采用電騷擾取樣電路和控制電路控制在瞬態(tài)電壓過(guò)高時(shí)關(guān)閉三極管開(kāi)關(guān)，進(jìn)一步保護(hù)元器件不因瞬態(tài)高電壓遭受損害。

另外，本發(fā)明還通過(guò)設(shè)置寬電壓輸入端和DC-DC電路實(shí)現(xiàn)車(chē)載設(shè)備電源的寬電壓輸入；通過(guò)存儲(chǔ)器可用于存儲(chǔ)不同電壓輸入的控制閾值，實(shí)現(xiàn)寬電壓輸入的智能控制；采用過(guò)電流保護(hù)模塊在電流過(guò)大時(shí)保護(hù)電路；采用反接保護(hù)模塊防止電源接反造成的電路損害。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是傳統(tǒng)寬電壓輸入的DC-DC電源保護(hù)電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是P5a脈沖波形圖；

圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

一種電動(dòng)車(chē)車(chē)載設(shè)備的寬電壓電源保護(hù)裝置，包括寬電壓輸入接口、電壓取樣電路、高耐壓三極管、電騷擾取樣電路、驅(qū)動(dòng)控制電路、中央處理器和DC-DC電路，所述寬電壓輸入接口的輸出端與高耐壓三極管的輸入端連接，所述高耐壓三極管的輸出端與DC-DC電路的輸入端連接，所述中央處理器的輸出端與驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端連接，所述驅(qū)動(dòng)控制電路用于控制高耐壓三極管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；所述電壓取樣電路用于采集寬電壓輸入接口輸出的電壓并輸出到中央控制器，當(dāng)寬電壓輸入接口采集電壓小于欠壓閾值時(shí)，所述中央控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制電路控制高耐壓三極管截止；所述電騷擾取樣電路用于采集輸入到高耐壓三極管的電壓并輸出到驅(qū)動(dòng)控制電路，當(dāng)輸入到高耐壓三極管的電壓大于過(guò)壓閾值時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)控制電路控制高耐壓三極管截止。本發(fā)明一方面通過(guò)取樣輸入電壓，當(dāng)這個(gè)電壓小于欠壓閾值（如正常電壓為12V，可設(shè)置9V為欠壓閾值）時(shí)，立即啟動(dòng)關(guān)閉高耐壓三極管，自動(dòng)關(guān)閉所控電源，禁止再消耗電能。取樣電壓恢復(fù)正常后，三極管立即恢復(fù)導(dǎo)通，電路處于正常工作。另一方面，本發(fā)明采用高耐壓三極管做開(kāi)關(guān)管，通過(guò)取樣電騷擾電壓，當(dāng)這個(gè)電壓超出過(guò)壓閾值（如大于正常工作電壓10%-15%）時(shí)，立即啟動(dòng)關(guān)閉高耐壓三極管，使后面的器件得以保護(hù)。取樣電壓恢復(fù)正常后，三極管立即恢復(fù)導(dǎo)通，電路處于正常工作。

本實(shí)施例中，所述寬電壓（如12V-90V直流電壓）輸入接口，所述高耐壓三極管的輸出端還連接有DC-DC電路，DC-DC電路輸出5V直流電壓。所述中央處理器還連接有存儲(chǔ)器。實(shí)際應(yīng)用中，可在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有各電壓和欠壓閾值的對(duì)應(yīng)關(guān)系（如輸入電壓為12V時(shí)，可設(shè)置欠壓閾值為9V；如輸入電壓為16V，可設(shè)置欠壓閾值為12V等等）。中央處理器在正常工作時(shí)自動(dòng)識(shí)別電壓是屬于哪一種電壓系統(tǒng)，并配置相應(yīng)的控制參數(shù)（欠壓閾值）。當(dāng)輸入電壓低于欠壓閾值時(shí)，為保護(hù)電瓶和車(chē)輛下次啟動(dòng)所需能源，就自動(dòng)截止高耐壓三極管以關(guān)閉所控電源，禁止再消耗電能。實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)電壓保護(hù)參數(shù)識(shí)別和控制的功能。

本實(shí)施例工作時(shí)，控制電路可用電騷擾取樣電路采集的電壓與正常工作電壓比較，當(dāng)取樣電壓大于預(yù)設(shè)值（如大于正常工作電壓10%-15%）時(shí)，就啟動(dòng)保護(hù)功能，使高耐壓三極管截止。此功能不經(jīng)過(guò)中央處理器,以獲得最快的響應(yīng)時(shí)間。這樣可以有效阻止電騷擾P2（P2a,P2b車(chē)輛點(diǎn)火開(kāi)關(guān)斷開(kāi)引起的電騷擾，高達(dá)50伏，50微秒），P3b（車(chē)輛開(kāi)關(guān)過(guò)程中線束分布電感產(chǎn)生的電騷擾，高達(dá)200伏,10毫秒），P5（車(chē)輛發(fā)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電瓶斷開(kāi)或損壞引起的電騷擾，高達(dá)174伏，400毫秒）對(duì)電路的損害。

本實(shí)施例中，寬電壓輸入接口的輸出端和高耐壓三極管的輸入端之間還連接有過(guò)電流保護(hù)模塊。過(guò)電流保護(hù)模塊是一個(gè)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，實(shí)質(zhì)是一個(gè)熱敏電阻，原理是當(dāng)電流超過(guò)額定值時(shí)，會(huì)因發(fā)熱而增加電阻，最終斷開(kāi)電路保護(hù)電路。其具有體積小，可恢復(fù)，動(dòng)作靈敏，快速反應(yīng)的特點(diǎn)。

本實(shí)施例中，寬電壓輸入接口的輸出端與過(guò)電流保護(hù)模塊的輸入端之間還連接有反接保護(hù)模塊。反接保護(hù)模塊為正向連接于寬電壓輸入接口的輸出端與過(guò)電流保護(hù)模塊的輸入端之間的二極管。防反接保護(hù)二極管的功能和作用是：防止接線時(shí)，電源反接；消除電騷擾P1(車(chē)輛感性負(fù)載斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電騷擾，高達(dá)-600伏，1毫秒)，P3a（車(chē)輛開(kāi)關(guān)過(guò)程中線束分布電容產(chǎn)生的電騷擾，高達(dá)-200伏，10毫秒）。

一種電動(dòng)車(chē)車(chē)載設(shè)備的寬電壓電源保護(hù)方法，其應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)車(chē)載設(shè)備電源欠壓保護(hù)裝置，所述方法包括步驟：S1，采集寬電壓輸入接口輸出的電壓并輸出到中央控制器，當(dāng)寬電壓輸入接口采集電壓小于欠壓閾值時(shí)，所述中央控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制電路控制高耐壓三極管截止；S2，采集輸入到高耐壓三極管的電壓并輸出到驅(qū)動(dòng)控制電路，當(dāng)輸入到高耐壓三極管的電壓大于過(guò)壓閾值時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)控制電路控制高耐壓三極管截止。

優(yōu)選的，所述步驟S1具體為：中央處理器自動(dòng)識(shí)別電壓取樣電路采集的正常輸入電壓并設(shè)定相應(yīng)的欠壓閾值。

優(yōu)選的，步驟S2所述過(guò)壓閾值為大于正常工作電壓的10%-15%。

本發(fā)明一方面通過(guò)采用高耐壓三極管作為電源開(kāi)關(guān)管提高元器件本身的抗瞬態(tài)高電壓能力，克服了現(xiàn)有技術(shù)中元器件容易因?yàn)樗矐B(tài)高電壓被燒壞的問(wèn)題；第二方面通過(guò)采用電壓采樣電路、中央控制器和高耐壓三極管組成的采樣控制電路，克服了現(xiàn)有技術(shù)中車(chē)載設(shè)備電源在電壓較低時(shí)仍繼續(xù)消耗電源的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了車(chē)載設(shè)備電源的智能控制，有效避免了電動(dòng)車(chē)電能的不必要消耗，優(yōu)先保障電動(dòng)車(chē)啟動(dòng)能源和其它必要用電的供給，提高了用戶(hù)體驗(yàn)和電動(dòng)車(chē)的安全性；第三方面通過(guò)采用電騷擾取樣電路和控制電路控制在瞬態(tài)電壓過(guò)高時(shí)關(guān)閉三極管開(kāi)關(guān)，進(jìn)一步保護(hù)元器件不因瞬態(tài)高電壓遭受損害。

另外，本發(fā)明還通過(guò)設(shè)置寬電壓輸入端和DC-DC電路實(shí)現(xiàn)車(chē)載設(shè)備電源的寬電壓輸入；通過(guò)存儲(chǔ)器可用于存儲(chǔ)不同電壓輸入的控制閾值，實(shí)現(xiàn)寬電壓輸入的智能控制；采用過(guò)電流保護(hù)模塊在電流過(guò)大時(shí)保護(hù)電路；采用反接保護(hù)模塊防止電源接反造成的電路損害。

以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。