一种车载终端双备用电源系统的制作方法

1.本实用新型属于车载电子产品技术领域，具体涉及车载终端双备用电源系统。


背景技术：

2.随着车载电子产品的多样化发展，车载电子产品已经成为车辆控制和车辆安全监控必不可少的设备。对于一些车辆控制和车辆安全监控类的终端设备，不仅要在车辆正常运行的过程中，对车辆的运行状态进行控制和参数监控，在车辆熄火后的一段时间内，也需要对车辆的相关状态进行监控，并完成一些监控数据的存储，这就要求这些终端设备有安全可靠的备用电源，在车辆熄火之后，维持设备继续运行一段时间。车载终端断电后，需要在电源状态监测电路监测到供电电源切断之后，切断一些不需要的负载，以减小备用电源不必要的电能损耗，但在断电到系统响应断电这段时间内，车载终端仍然在全负荷运行，这样就会对备用电源产生一个短时间的大电流冲击。另一方面，由于车辆熄火之后，车载终端需要维持运行一段时间，备用电源的电量也要能满足系统的需求。综上所述，备用电源既要有很大负载能力，又要有足够的触电容量。传统的备用电源方案，使用一个大负载能力和大容量的单备用电源，来满足断电瞬间的大电流需求和断电之后车载终端长时间的持续工作，是对电源负载能力的一个极大的浪费，很大程度上增大了备用电源的成本。


技术实现要素：

3.针对现有设备存在的缺陷和问题，本实用新型提供一种车载终端双备用电源系统，有效的解决了现有设备中存在的使用一个大负载能力和大容量的单备用电源，来满足断电瞬间的大电流需求和断电之后车载终端长时间的持续工作，成本高，使用不便的问题。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的方案是：一种车载终端双备用电源系统，包括超级电容、超级电容充电电路、可充电电池、可充电电池充电电路、切换电路和负载；断电瞬间，由超级电容供电，满足断电瞬间大负载电流的需求，超级电容电量完成供电任务之后，由切换电路切换至可充电电池持续供电；所述超级电容充电电路包括电压比较器u5a、三极管q8、限流电阻、三极管q5、和mos管m8；充电端头通过限流电阻和mos管m8连接到超级电容，限流电阻通过三极管q5控制mos管m8导通；电压比较器u5a两个输入端用于采集超级电容电压和标准电压，并进行比较，电压比较器u5a输出端通过三极管q8控制mos管m8工作；所述切换电路包括电压比较器u5b、三极管q23和mos管m12，电压比较器u5b的两个输入端分别连接超级电容和可充电电池，其输出端通过三极管q23连接mos管m12，当超级电容电压低于可充电电池电压时，u5b的反向输入电压高于同向输入电压，比较器输出状态发生反转，控制打开mos管m12，从而把可充电电池接入到电路中，为负载提供供电。
5.进一步的，所述限流电阻并联有钳压用的二极管d13。
6.进一步的，所述可充电电池充电电路包括pwm电路、电压指示电路、滤波电路和电池电压监测电路；所述pwm电路包括串联在一起的mos管m11和电感l3，mos管m11的栅极连接至充电管理芯片u11，实现由供电电压向电池电压的dcdc转换；所述电压指示电路包括串联
在一起的r74和r83，通过这两个电阻的值来设定充电电压的值；所述滤波电路包括c38和c39，c38和c39为充电输出的电压滤波电容，对充电电路输出电压的纹波进行滤波，所述电池电压监测电路包括电阻r80和热敏电阻，电阻r80通过热敏电阻连接到充电管理芯片u11。
7.进一步的，所述电压比较器u5a的两个输入端均经两个分压电阻与超级电容和标准电压连接。
8.本实用新型的有益效果：本实用新型公开了一种车载终端双备用电源方案的实现方式，使用超级电容和备用可充电电池组合的方式，在断电的瞬间，超级电容放电，放电时mos管m8处于断开状态，且q5处于截止区，不会影响放电电流，超级电容充电时，三极管q5导通并在mos管m8栅极施加控制电流，使mos管m8导通，当超级电容充电量达到一定程度后，电压比较器u5a的输出端输出低电平，低电平作用到三极管q8的基区，使其集电极处电位同比降低，使mos管m8断开。
9.在对电路进行切换时，电压比较器u5b的两个输入端分别连接超级电容和可充电电池，当超级电容电压大于可充电电池电压时，优先适用超级电容供电，随着超级电容的消耗，其电压逐渐降低，然后由电压比较器输出端出现反转，将供电电路切换至可充电电池进行持续的供电。
10.由此，本实用新型能够满足断电瞬间的大电流需求，之后的长时间工作供电，备用可充电电池放电，通过这种方式，备用可充电电池仅仅需要足够的容量就能满足了需求，备用可充电电池不需要非常大的负载能力，从而使其成本大幅度降低，且使用寿命长。
附图说明
11.图1为本实用新型的系统框图。
12.图2为超级电容充电电路图。
13.图3为可充电电池充电电路图。
14.图4为切换电路的电路图。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
16.实施例1：本实施例旨在提供一种车载终端双备用电源系统，主要针对车载供电，车载断电初期，车载终端仍需要大电流，随着负载的切断，部分负载仍需要长时间的供电需求，现有的方式为利用一个大负载能力和大容量的单备用电源，但是这种方式成本高，且对电源损耗大，造成了浪费，基于此，本实施例提供了一种超级电容与可充电电池结合的双备用电源系统。
17.一种车载终端双备用电源系统包括超级电容、超级电容充电电路、可充电电池、可充电电池充电电路、切换电路和负载；断电瞬间，由超级电容供电，满足断电瞬间大负载电流的需求，超级电容电量完成供电任务之后，由切换电路切换至可充电电池持续供电。
18.如图1所示，其中超级电容在断电瞬间，由超级电容供电，满足断电瞬间大负载电流的需求；超级电容电量完成供电任务之后，由可充电电池持续供电，直至车载终端停止工作；超级电容充电电路在系统正常工作的时候为超级电容充电；可充电电池充电电路，在系统正常工作的时候，为可充电电池充电；切换电路，在断电之后，完成超级电容和可充电电
池供电过程中的切换。
19.本实施例中，超级电容充电电路包括电压比较器u5a、三极管q8、限流电阻、三极管q5、和mos管m8；充电端头通过限流电阻和mos管m8连接到超级电容，限流电阻通过三极管q5控制mos管m8导通；电压比较器u5a两个输入端用于采集超级电容电压和标准电压，并进行比较，电压比较器u5a输出端通过三极管q8控制mos管m8工作；所述切换电路包括电压比较器u5b、三极管q23和mos管m12，电压比较器u5b的两个输入端分别连接超级电容和可充电电池，其输出端通过三极管q23连接mos管m12，当超级电容由于放电，使其电压低于可充电电池电压时，u5b的反向输入电压高于同向输入电压，比较器输出状态发生反转，控制打开mos管m12，从而把可充电电池接入到电路中，为负载提供供电。
20.具体的如图2中所示，超级电容充电电路图中cp7、cp8、cp9、cp10和cp11为5个串联的超级电容；r33为限流电阻，充电时，充电流流经r33，r33两端会由于欧姆定律产生一个电压，电压值随着电流值的增大而增大，当电压增大到一定值时，三极管q5会进入放大，其c极和e极之间的压差逐渐减小，mos管m8的gs电压逐渐减小，直至达到平衡，此时流经m8的s极和d极的电流也达到平衡，为以恒定值，起到恒流充电的作用，改变r33的阻值，可以改变恒流电流的大小；放电时，q5处于截止区，不会影响放电电流。
21.u5a为电压比较器，当超级电容的电压随着充电过程而逐渐升高时，电压的升高，会逐渐把u5a的2脚电压逐渐升高，当2脚电压高于3脚电压时，比较器的输出脚1脚电压状态反转，变为低电平，从而关断处于导通状态的q8，q8关断后，m8的gs电压大于其关断电压，进入关断状态，停止充电。在电压比较器u5a的两个输入端均经两个分压电阻与超级电容和标准电压连接，其中电压比较器u5a的2针脚的端部并联有r47和 r39，其3针脚的端部并联有r40和r48，r48连接 5v标准电压，r48并联有电容c32，通过改变r40和r48的阻值大小，可以改变停止充电时的电压值。
22.限流电阻并联有钳压用的二极管d13，避免在大电流放电时，采样电阻产生过高的压降，造成后级输出电压偏低。
23.可充电电池充电电路包括pwm电路、电压指示电路、滤波电路和电池电压监测电路；所述pwm电路包括串联在一起的mos管m11和电感l3，mos管m11的栅极连接至充电管理芯片u11，实现由供电电压向电池电压的dcdc转换；所述电压指示电路包括串联在一起的r74和r83，通过这两个电阻的值来设定充电电压的值；所述滤波电路包括c38和c39，c38和c39为充电输出的电压滤波电容，对充电电路输出电压的纹波进行滤波，所述电池电压监测电路包括电阻r80和热敏电阻，电阻r80通过热敏电阻连接到充电管理芯片u11。
24.具体的如图3中所示，其中u10为充电管理芯片，完成对充电过程的控制可监测；m11为u10的外接mos管，m11与l3一起组成pwm电路，实现由供电电压向电池电压的dcdc转换；r74和r83为电压指示电路，可以通过这两个电阻的值来设定充电电压的值；c38和c39为充电输出的电压滤波电容，对充电电路输出电压的纹波进行滤波。r80和电池上的热敏电阻，组成电池电压监测电路，当电池电压过高或过低时，u10会停止对电池进行充电，以保护电池。c37为滤波电容，降低外部干扰对u10的1脚电压的干扰。c41和c43为补偿电容，r82和c42一起组成rc补偿电路。led2和led3为充电状态指示灯；j2为可充电电池插座。
25.附图4为超级电容和可充电电池切换电路图。该电路通过u5b设计一个电压比较器，当超级电容由于放电而电压降低，低于可充电电池电压时，u5b的6脚电压高于5脚电压，
比较器输出状态发生反转，控制打开mos管m12，从而把可充电电池接入到电路中，为负载提供供电。
26.由此，本实施例使用超级电容和备用可充电电池组合的方式，在断电的瞬间，超级电容放电，满足断电瞬间的大电流需求，之后的长时间工作供电，备用可充电电池放电。通过这种方式，备用可充电电池仅仅需要足够的容量就能满足了需求，备用可充电电池不需要非常大的负载能力，从而使其成本大幅度降低。