一種可遠程監控的配電控制電路的製作方法

2024-03-11 05:02:15

本實用新型屬於車用配電控制技術領域，特別是一種可遠程監控的配電控制電路。

背景技術：

為應對與解決化石能源緊缺給汽車行業帶來的限制與瓶頸，研發採用新能源作為動力來源的新能源汽車一直是新熱點。新能源汽車是指採用非常規的車用燃料作為動力來源，或使用常規的車用燃料、採用新型車載動力裝置的車輛，新能源汽車實現了少用、不用化石燃料，減少對化石燃料的依賴性。目前的新能源汽車包括燃氣汽車(液化天然氣、壓縮天然氣)、燃料電池電動汽車、純電動汽車、液化石油氣汽車、氫能源動力汽車、混合動力汽車(油氣混合、油電混合)、太陽能汽車和其它新能源(如高效儲能器)汽車等，其廢氣排放量比較低，更好地符合環保需要。

供電控制是車輛的重要部分，對車輛上用電部件的供電主要採用低壓供電，但現有的低壓控制大多移動傳統汽車的控制電路，在使用中容易造成安全隱患，引發事故。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有新能源汽車低壓配電電路的不足之處，提供一種使用安全、可遠程監控的配電控制電路。

本實用新型的目的可通過下列技術方案來實現：一種可遠程監控的配電控制電路，該可遠程監控的配電控制電路包括中央處理器MCU、CAN總線電路、數位訊號採集電路、智能高邊開關電路、溫度採集電路和電磁式開關，其中，CAN總線電路、數位訊號採集電路、智能高邊開關電路、溫度採集電路均與中央處理器MCU相連，電磁式開關分別與溫度採集電路、智能高邊開關電路相連，數位訊號採集電路將採集到的數位訊號傳輸至中央處理器MCU，中央處理器MCU對接收的數位訊號進行有效性判斷；CAN總線電路連接中央處理器MCU與安裝在車輛上的行車電腦，中央處理器MCU通過數位訊號採集電路和CAN總線電路接收及傳輸車輛信息，經處理後發出信號通過智能高邊開關電路控制智能開關的閉合，實現對用電部件的供電與斷電控制；溫度採集電路對電磁式開關的溫度進行採集監控，並通過CAN總線電路傳輸至行車電腦，當溫度採集電路採集到的溫度數據超過設定值時，中央處理器MCU通過CAN總線電路向行車電腦發出警報，提醒司機注意；智能高邊開關電路與用電部件相連，智能高邊開關電路當溫度或供電電壓超過設定閾值時，智能高邊開關電路斷開，停止供電，保護用電部件免受損傷。

在所述的一種可遠程監控的配電控制電路中，所述的智能高邊開關電路包括晶片一U1、三極體Q、二極體一D1、二極體三D3、電阻五R5，三極體Q通過電阻一R1與中央控制器MCU的通用輸入/輸出埠GPIO相連接，三極體Q與二極體一D1並聯後與電阻三R3串聯接至晶片一U1的3腳，晶片一U1的1腳、2腳、6腳、7腳相連並連至用電部件，二極體三D3的一端接地，另一端接在晶片一U1與用電部件之間，當中央控制器MCU輸出一個確定的電壓時，三極體Q導通，晶片一U1的3腳得到一個確定的低信號，晶片一U1的1、2、6、7腳與4腳導通，晶片一U1的1、2、6、7腳向用電部件輸出電壓；若供電部件為感性負載，當晶片一U1斷開時，由於下遊的用電部件的儲能功能，晶片一U1的1、2、6、7腳電壓狀態為較低的負電壓，此時二極體三D3導通，將下遊用電部件儲存的能量釋放掉，以保護晶片一U1不受到損傷；當晶片一U1對下遊用電部件輸出一個電流I時，晶片一U1的5腳接地形成一個(I/13000)的電流流過電阻五R5，此時晶片一U1的5腳電壓U為R5*(I/13000)，中央控制器MCU採集到該電壓U後，程序反算出I＝U*13000/R5，可得出晶片一U1的輸出電流，並通過CAN總線電路報告給行車電腦，由行車電腦將該數據發送至後臺，便於記錄查閱以及管理；當晶片一U1輸出的電流I超過程序設定閾值Id時，晶片一U1將自動斷開，起到保護用電部件及線束的作用；當晶片一U1溫度過高，或供電電壓過高時，晶片一U1也將斷開，保護用電部件免受損傷。

在所述的一種可遠程監控的配電控制電路中，所述的智能高邊開關電路包括晶片一U1、三極體Q、二極體一D1、二極體二D2、二極體三D3、二極體四D4、電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4、電阻五R5、電阻六R6和電容一C1，其中，電阻一R1的一端與中央控制器MCU的通用輸入/輸出埠GPIO相連接，電阻一R1接收中央控制器MCU輸出的電壓，電阻一R1的另一端與電阻二R2的一端相連並接至三極體Q的基極，電阻二R2的另一端接地，三極體Q的集電極與二極體一D1的負極相連並接至電阻三R3的一端，三極體Q的發射極與二極體一D1的正極一起接地，電阻三R3的另一端與晶片一U1的3腳相接，二極體二D2的負極、二極體四D4的正極、電容一C1的一端、電阻四R4的一端相接並與中央控制器MCU的模擬量埠A/D相連，二極體二D2的正極接地，二極體四D4的負極接至VCC，電阻四R4的另一端、電阻五R5的一端相接並接至晶片一U1的5腳，電容一C1的另一端、電阻五R5的另一端接地；晶片一U1的1腳、2腳、6腳、7腳以及二極體三D3的負極、電阻六R6的一端相接並與下遊的用電部件相連，二極體三D3的正極、電阻六R6的另一端接地。

在所述的一種可遠程監控的配電控制電路中，所述的晶片一U1採用智能高邊開關晶片。

在所述的一種可遠程監控的配電控制電路中，所述的晶片一U1採用型號為BTS50085的智能高邊開關晶片。

在所述的一種可遠程監控的配電控制電路中，所述的數位訊號採集電路包括電阻七R7、電阻八R8、電阻九R9、電阻十R10、電容二C2、二極體五D5，其中，電阻七R7的一端、電阻八R8的一端、電容二C2的一端連接至中央控制器MCU的通用輸入/輸出埠GPIO，將採集的數位訊號傳輸至中央控制器MCU，電阻八R8的另一端、電容二C2的另一端與電阻九R9的一端相接並接地，電阻九R9的另一端、電阻七R7的另一端、電阻十R10的一端相接作為數位訊號的輸入端，電阻十R10的另一端與二極體五D5的負極相連，二極體五D5的正極接至VCC。

在所述的一種可遠程監控的配電控制電路中，所述的CAN總線電路包括共模電感L、晶片二U2、電阻十一R11、電阻十二R12、電容四C4、電容五C5、電容六C6、CAN靜電保護二極體D9，其中，晶片二U2的1腳和4腳與中央控制器MCU的CAN總線通訊埠連接，晶片二U2的8腳接地，晶片二U2的3腳、電容六C6的一端相接並接至VCC，晶片二U2的2腳、電容六C6的另一端相接並接地，晶片二U2的7腳與電阻十二R12的一端相接，電阻十二R12的另一端與共模電感L的2腳相連，共模電感L的1腳與電容四C4的一端、CAN靜電保護二極體D9相連作為CANH信號傳輸接口，電容四C4的另一端接地，晶片二U2的6腳與電阻十一R11的一端相接，電阻十一R11的另一端與共模電感L的3腳相連，共模電感L的4腳與電容五C5的一端、CAN靜電保護二極體D9相連作為CANL信號傳輸接口，電容五C5的另一端接地，CAN靜電保護二極體D9也接地。

在所述的一種可遠程監控的配電控制電路中，所述的晶片二U2採用CAN收發晶片。

在所述的一種可遠程監控的配電控制電路中，所述的晶片二U2採用型號為TJA1050的高速CAN收發晶片，數據傳輸快速。

在所述的一種可遠程監控的配電控制電路中，所述的溫度採集電路包括溫度傳感器T、電容三C3、電阻十三R13、電阻十四R14、電阻十五R15、二極體六D6、二極體七D7和二極體八D8，溫度傳感器T的一端接地，溫度傳感器T的另一端與電阻十三R13的一端儀器接至電阻十四R14的一端，電阻十三R13的另一端接至二極體六D6的負極，二極體六D6的正極接至VCC，電阻十四R14的另一端、電阻十五R15的一端、電容三C3的一端、二極體七D7的負極、二極體八D8的正極相接並接至中央控制器MCU的模擬量埠A/D，將採集的溫度數據傳輸至中央控制器MCU，電阻十五R15的另一端、電容三C3的另一端、二極體七D7的正極接地，二極體八D8的負極接至VCC。

將本實用新型應用於新能源車輛上的配電控制系統中，對電流、電壓、溫度等數據進行採集，中央控制器MCU根據採集到的數據與設定數據進行對比，超過設定值即發送警報至行車電腦，提醒司機注意，也可傳輸至後臺進行記錄管理，實現遠程監控；中央控制器MCU控制智能高邊開關電路的閉合與斷開，管理通電狀態，當智能高邊開關電路中的晶片一U1溫度過高，或供電電壓過高時，晶片一U1也將斷開，保護用電部件免受損傷，提高用電安全性。

本實用新型與現有的車輛配電系統相比，具有遠程監控功能、使用安全性好的特點。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路框圖。

圖2為本實用新型中智能高邊開關電路的電路圖。

圖3為本實用新型中數位訊號採集電路的電路圖。

圖4為本實用新型中CAN總線電路的電路圖。

圖5為本實用新型中溫度採集電路的電路圖。

在附圖1～5中，1表示智能高邊開關電路；2表示數位訊號採集電路；3表示CAN總線電路；4表示溫度採集電路。

U1表示晶片一；U2表示晶片二；L表示共模電感；D1～D8表示二極體一～二極體八；D9表示CAN靜電保護二極體；R1～R15表示電阻一～電阻十五；C1～C6表示電容一～電容六。

具體實施方式

下面對照附圖，通過實施例對本實用新型作進一步說明。

參照附圖1～5，一種可遠程監控的配電控制電路，該可遠程監控的配電控制電路包括中央處理器MCU、CAN總線電路3、數位訊號採集電路2、智能高邊開關電路1、溫度採集電路4和電磁式開關，其中，CAN總線電路3、數位訊號採集電路2、智能高邊開關電路1、溫度採集電路4均與中央處理器MCU相連，電磁式開關分別與溫度採集電路4、智能高邊開關電路1相連，數位訊號採集電路2將採集到的數位訊號傳輸至中央處理器MCU，中央處理器MCU對接收的數位訊號進行有效性判斷；CAN總線電路3連接中央處理器MCU與安裝在車輛上的行車電腦，中央處理器MCU通過數位訊號採集電路2和CAN總線電路3接收及傳輸車輛信息，經處理後發出信號通過智能高邊開關電路1控制智能開關的閉合，實現對用電部件的供電與斷電控制；溫度採集電路4對電磁式開關的溫度進行採集監控，並通過CAN總線電路3傳輸至行車電腦，當溫度採集電路採集4到的溫度數據超過設定值時，中央處理器MCU通過CAN總線電路3向行車電腦發出警報，提醒司機注意；智能高邊開關電路1與用電部件相連，智能高邊開關電路1當溫度或供電電壓超過設定閾值時，智能高邊開關電路1斷開，停止供電，保護用電部件免受損傷；

所述的智能高邊開關電路1包括晶片一U1、三極體Q、二極體一D1、二極體二D2、二極體三D3、二極體四D4、電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4、電阻五R5、電阻六R6和電容一C1，其中，晶片一U1採用型號為BTS50085的智能高邊開關晶片，電阻一R1的一端與中央控制器MCU的通用輸入/輸出埠GPIO相連接，電阻一R1接收中央控制器MCU輸出的電壓，電阻一R1的另一端與電阻二R2的一端相連並接至三極體Q的基極，電阻二R2的另一端接地，三極體Q的集電極與二極體一D1的負極相連並接至電阻三R3的一端，三極體Q的發射極與二極體一D1的正極一起接地，電阻三R3的另一端與晶片一U1的3腳相接，二極體二D2的負極、二極體四D4的正極、電容一C1的一端、電阻四R4的一端相接並與中央控制器MCU的模擬量埠A/D相連，二極體二D2的正極接地，二極體四D4的負極接至5V的VCC，電阻四R4的另一端、電阻五R5的一端相接並接至晶片一U1的5腳，電容一C1的另一端、電阻五R5的另一端接地；晶片一U1的1腳、2腳、6腳、7腳以及二極體三D3的負極、電阻六R6的一端相接並與下遊的用電部件相連，二極體三D3的正極、電阻六R6的另一端接地，當中央控制器MCU輸出一個確定的電壓時，三極體Q導通，晶片一U1的3腳得到一個確定的低信號，晶片一U1的1、2、6、7腳與4腳導通，晶片一U1的1、2、6、7腳向用電部件輸出電壓，晶片一U1的4腳接至24V的VCC；若供電部件為感性負載，當晶片一U1斷開時，由於下遊的用電部件的儲能功能，晶片一U1的1、2、6、7腳電壓狀態為較低的負電壓，此時二極體三D3導通，將下遊用電部件儲存的能量釋放掉，以保護晶片一U1不受到損傷；當晶片一U1對下遊用電部件輸出一個電流I時，晶片一U1的5腳接地形成一個(I/13000)的電流流過電阻五R5，此時晶片一U1的5腳電壓U為R5*(I/13000)，中央控制器MCU採集到該電壓U後，程序反算出I＝U*13000/R5，可得出晶片一U1的輸出電流，並通過CAN總線電路報告給行車電腦，由行車電腦將該數據發送至後臺，便於記錄查閱以及管理；當晶片一U1輸出的電流I超過程序設定閾值Id時，晶片一U1將自動斷開，起到保護用電部件及線束的作用；當晶片一U1溫度過高，或供電電壓過高時，晶片一U1也將斷開，保護用電部件免受損傷；

所述的數位訊號採集電路2包括電阻七R7、電阻八R8、電阻九R9、電阻十R10、電容二C2、二極體五D5，其中，電阻七R7的一端、連接至中央控制器MCU，將採集的數位訊號傳輸至中央控制器MCU，電阻八R8的另一端、電容二C2的另一端與電阻九R9的一端相接並接地，電阻九R9的另一端、電阻七R7的另一端、電阻十R10的一端相接作為數位訊號的輸入端，電阻十R10的另一端與二極體五D5的負極相連，二極體五D5的正極接至12V的VCC；

所述的CAN總線電路3包括晶片二U2、共模電感L、電阻十一R11、電阻十二R12、電容四C4、電容五C5、電容六C6、CAN靜電保護二極體D9，其中，晶片二U2採用型號為TJA1050的高速CAN收發晶片，晶片二U2的1腳和4腳與中央控制器MCU的CAN總線通訊埠連接，晶片二U2的8腳接地，晶片二U2的3腳、電容六C6的一端相接並接至5V的VCC，晶片二U2的2腳、電容六C6的另一端相接並接地，晶片二U2的7腳與電阻十二R12的一端相接，電阻十二R12的另一端與共模電感L的2腳相連，共模電感L的1腳與電容四C4的一端、CAN靜電保護二極體D9相連作為CANH信號傳輸接口，電容四C4的另一端接地，晶片二U2的6腳與電阻十一R11的一端相接，電阻十一R11的另一端與共模電感L的3腳相連，共模電感L的4腳與電容五C5的一端、CAN靜電保護二極體D9相連作為CANL信號傳輸接口，電容五C5的另一端接地，CAN靜電保護二極體D9也接地；

所述的溫度採集電路4包括溫度傳感器T、電容三C3、電阻十三R13、電阻十四R14、電阻十五R15、二極體六D6、二極體七D7和二極體八D8，溫度傳感器T的一端接地，溫度傳感器T的另一端與電阻十三R13的一端儀器接至電阻十四R14的一端，電阻十三R13的另一端接至二極體六D6的負極，二極體六D6的正極接至5V的VCC，電阻十四R14的另一端、電阻十五R15的一端、電容三C3的一端、二極體七D7的負極、二極體八D8的正極相接並接至中央控制器MCU的模擬量埠A/D，將採集的溫度數據傳輸至中央控制器MCU，電阻十五R15的另一端、電容三C3的另一端、二極體七D7的正極接地，二極體八D8的負極接至5V的VCC。