一种车载电压异常保护电路及车辆的制作方法

1.本技术涉及电压异常检测技术领域，尤其涉及一种车载电压异常保护电路及车辆。


背景技术：

2.现有技术中的电压异常检测电路中，通过设置过压值、欠压值来保护负载，在检测到电压过压或欠压时切断对负载的供电，从而保护负载。在车辆行驶过程中，车辆的发动机转动从而带动发电机发电，发电机与逆变器相连，逆变器将发电机产生的电压转换为车辆负载的工作电压，从而使得车辆负载工作。
3.在车辆的发电机转速发生变化时，例如车辆加速或减速行驶，车载逆变器的输出电压也会产生相应的变化。若司机在加速或减速行驶中突然刹车，则车载逆变器的输出电压会产生突变，此时采用现有的电压异常检测电路，会切断对车辆负载的供电，从而影响车辆负载的工作连续性和安全性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于至少提供一种车载电压异常保护电路及车辆，本技术通过电压采集电路获取车载逆变器输出的工作电压，mcu确定工作电压大于预设过压值则使泄放电阻接通以保护负载，解决了现有技术中在车载逆变器输出电压过压时，立即控制车载逆变器停止向负载供电的技术问题，达到了提高车辆负载的工作连续性和安全性的技术效果。
5.本技术主要包括以下几个方面：第一方面，本技术实施例提供一种车载电压异常保护电路，其中，车载电压异常保护电路包括：微控制单元mcu、电压采集电路、第一开关、第二开关和泄放电阻；电压采集电路的输出端与mcu的第一输入端连接，mcu的第一输出端与第一开关的输入端相连，第一开关的输出端与泄放电阻相连，第一开关用于控制泄放电阻是否接通，mcu的第二输出端与第二开关连接，第二开关用于控制车载逆变器是否向负载供电；电压采集电路，用于采集车载逆变器的输出端的工作电压，并将工作电压输入至mcu；mcu，用于确定工作电压是否大于预设过压值，若工作电压大于预设过压值，则记录工作电压大于预设过压值的过压时间并控制第一开关闭合，以使泄放电阻接通并将工作电压大于预设过压值的电压泄放；mcu，还用于确定过压时间是否大于预设过压时间，若过压时间大于预设过压时间，则控制第二开关断开，以保护负载。
6.可选地，车载电压异常保护电路还包括：第三开关，第三开关用于控制车载逆变器是否与车载发电机连接，mcu的第三输出端与第三开关相连；mcu，用于获取温度传感器检测到的温度，温度传感器安装在散热器上，散热器安装在泄放电阻上，温度传感器与mcu的第二输入端相连，温度传感器，用于检测散热器的温度并将温度发送至mcu；mcu，还用于并确定温度是否大于预设温度阈值，若温度于预设温度阈值，则控制第三开关断开，以使车载逆
变器与车载发电机断开连接；mcu，还用于确定工作电压是否小于预设欠压值，若工作电压小于预设欠压值，则控制第二开关断开。
7.可选地，车载电压异常保护电路还包括：供电电路；供电电路的输入端与车载逆变器的输出端连接，供电电路的第一输出端与电压采集电路的供电端连接，mcu的电源端与供电电路的第二输出端连接，供电电路用于向mcu供电。
8.可选地，电压采集电路包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一发光二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一滑动电阻、第二滑动电阻；第一电阻的输入端与车载逆变器的输出端连接，第一电阻的输出端分别与第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容的输入端连接，第三电阻的输出端与第五电阻的输入端和第一运算放大器的负输入端分别连接，第五电阻的输出端分别与第一运算放大器的输出端、第六电阻的输出端、第七电阻的输入端分别连接；第一运算放大器的正输入端与第一滑动电阻的第一输出端、第二电容的输入端分别连接、第一滑动电阻的输入端与供电电路的第一输出端连接；第四电阻的输出端与第二运算放大器的正输入端、第八电阻的输入端分别连接；第二运算放大器的负输入端与第二滑动电阻的第一输出端、第四电容的输入端分别连接、第二滑动电阻的输入端与供电电路的第一输出端连接；第八电阻的输出端与第三电容的输入端、第九电阻的输入端分别连接，第九电阻和第七电阻的输出端与mcu的第一输入端连接。
9.可选地，电压采集电路包括：第十电阻和第一发光二极管；第一发光二极管的输入端与第八电阻的输出端、第九电阻的输入端、第三电容的输入端分别连接，第一发光二极管的输出端与第十电阻的输入端连接；第一滑动电阻的第二输出端、第二滑动电阻的第二输出端、第一电容的输出端、第二电容的输出端、第三电容的输出端、第四电容的输出端、第二电阻的输出端和第十电阻的输出端接地。
10.可选地，供电电路包括：第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第一电解电容、第一双向二极管、第一电源芯片和第二电源芯片；车载逆变器的输出端与第十一电阻的输入端连接、第十一电阻的输出端与第十二电阻的输入端连接，第十二电阻的输出端分别与第十三电阻的输入端、第五电容的输入端和第一电源芯片的输入端连接；将第一电源芯片的输出端作为供电电路的第二输出端，第一电源芯片的输出端与mcu的电源端、第六电容、第一电解电容、第一双向二极管和第十四电阻的输入端分别连接，第十四电阻的输出端与第七电容、第二电源芯片的参考端和阴极分别连接，将第十四电阻的输出端作为供电电路的第一输出端；第十三电阻、第五电容、第六电容、第一电解电容、第一双向二极管和第七电容的输出端接地，第二输出端以及第二电源芯片的阳极接地。
11.可选地，车载电压异常保护电路包括：第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第二发光二极管、第二双向二极管、第九电容和二极管；mcu的第一输出端与第十五电阻的输入端连接，第十五电阻的输出端与第十七电阻、第二双向二极管的输入端和第一开关的第一端分别连接，第一开关的第二端与泄放电阻和二极管的输出端分别连接；车载逆变器的输出端与泄放电阻、二极管和第九电容的输入端分别连接。
12.可选地，车载电压异常保护电路还包括：第二发光二极管和第十六电阻；mcu的第
一输出端与第二发光二极管的输入端连接，第二发光二极管的输出端与第十六电阻的输入端连接，第十六电阻、第二双向二极管、第十七电阻、第九电容的输出端和第一开关的第三端接地。
13.可选地，车载电压异常保护电路还包括：第八电容和第二电解电容；mcu的电源端与第八电容的输入端和第二电解电容的输入端分别相连，第八电容的输出端和第二电解电容的输出端接地。
14.第二方面，本技术实施例还提供一种车辆，车辆包括上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的车载电压异常保护电路。
15.本技术实施例提供的一种车载电压异常保护电路及车辆，其中，车载电压异常保护电路包括：微控制单元mcu、电压采集电路、第一开关、第二开关和泄放电阻；电压采集电路的输出端与mcu的第一输入端连接，mcu的第一输出端与第一开关的输入端相连，第一开关的输出端与泄放电阻相连，第一开关用于控制泄放电阻是否接通，mcu的第二输出端与第二开关连接，第二开关用于控制车载逆变器是否向负载供电；电压采集电路，用于采集车载逆变器的输出端的工作电压，并将工作电压输入至mcu；mcu，用于确定工作电压是否大于预设过压值，若工作电压大于预设过压值，则记录工作电压大于预设过压值的过压时间并控制第一开关闭合，以使泄放电阻接通并将工作电压大于预设过压值的电压泄放；mcu，还用于确定过压时间是否大于预设过压时间，若过压时间大于预设过压时间，则控制第二开关断开，以保护负载。本技术通过电压采集电路获取车载逆变器输出的工作电压，mcu确定工作电压大于预设过压值则使泄放电阻接通以保护负载，解决了现有技术中在车载逆变器输出电压过压时，立即控制车载逆变器停止向负载供电的技术问题，达到了提高车辆负载的工作连续性和安全性的技术效果。
16.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1示出了本技术实施例所提供的一种车载电压异常保护电路的示意图之一。
19.图2示出了本技术实施例所提供的一种车载电压异常保护电路的示意图之二。
20.图3示出了本技术实施例所提供的一种车载电压异常保护电路的电路图。
21.图4示出了本技术实施例所提供的供电电路的电路图。
具体实施方式
22.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本技术中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本技术的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。
23.另外，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.现有技术中，司机在车辆加速或减速过程中会突然刹车，从而导致车载逆变器的输出电压突变，现有的电压异常检测电路会直接切断对车辆负载的供电，从而影响司机的驾驶感受。
25.基于此，本技术实施例提供了一种车载电压异常保护电路及车辆，通过电压采集电路获取车载逆变器输出的工作电压，mcu确定工作电压大于预设过压值则使泄放电阻接通以保护负载，解决了现有技术中在车载逆变器输出电压过压时，立即控制车载逆变器停止向负载供电的技术问题，达到了优化用户使用感受的技术效果。具体如下：请参阅图1和图2，图1为本技术实施例所提供的一种车载电压异常保护电路的示意图之一，图2为本技术实施例所提供的一种车载电压异常保护电路的示意图之二。如图1和图2所示，本技术实施例提供的车载电压异常保护电路，包括：微控制单元mcu（microcontroller unit）、电压采集电路、第一开关、第二开关和泄放电阻。
26.电压采集电路的输出端与mcu的第一输入端连接，mcu的第一输出端与第一开关的输入端相连，第一开关的输出端与泄放电阻相连，第一开关用于控制泄放电阻是否接通，mcu的第二输出端与第二开关连接，第二开关用于控制车载逆变器是否向负载供电。
27.电压采集电路的输入端与车载逆变器的输出端相连，电压采集电路，用于采集车载逆变器的输出端的工作电压，并将工作电压输入至mcu。
28.mcu，用于确定工作电压是否大于预设过压值，若工作电压大于预设过压值，则记录工作电压大于预设过压值的过压时间并控制第一开关闭合，以使泄放电阻接通并将工作电压大于预设过压值的电压泄放；mcu，还用于确定过压时间是否大于预设过压时间，若过压时间大于预设过压时间，则控制第二开关断开，以保护负载。mcu，还用于确定工作电压是否小于预设欠压值，若工作电压小于预设欠压值，则控制第二开关断开。
29.预设过压值一般设定为720伏，预设欠压值一般设定为560伏，预设过压时间一般设置为3秒。也就是说，若mcu确定车载逆变器的输出端输出的工作电压大于720伏，则控制第一开关闭合以使泄放电阻连通将多余的工作电压消耗掉，以保护电路；在第一开关闭合的同时mcu记录工作电压大于720伏的过压时间是否大于3秒，若工作电压大于720伏的过压时间大于3秒，则mcu控制第二开关断开，以使车载逆变器与负载之间的通电线路断开，从而使得负载不再获取车载逆变器的供电，以保护负载。mcu若确定车载逆变器的输出端输出的工作电压小于560伏，则控制第二开关断开。
30.mcu控制第二开关断开后，持续通过电压采集电路确定车载逆变器的输出端输出的工作电压是否小于或者等于预设过压值并且大于或者等于预设欠压值，在车载逆变器的输出端输出的工作电压小于或者等于预设过压值并且大于或者等于预设欠压值时，mcu控制第二开关闭合，以使车载逆变器向负载供电。
31.负载可以是车辆内部的中控显示屏、音响、空调等需要车载逆变器供电的设备。
32.车载电压异常保护电路还包括：第三开关，第三开关用于控制车载逆变器是否与
车载发电机连接，mcu的第三输出端与第三开关相连；mcu，用于获取温度传感器检测到的温度，温度传感器安装在散热器上，散热器安装在泄放电阻上，温度传感器与mcu的第二输入端相连。温度传感器，用于检测散热器的温度并将温度发送至mcu；mcu，还用于并确定温度是否大于预设温度阈值，若温度大于预设温度阈值，则控制第三开关断开，以使车载逆变器与车载发电机断开连接。
33.预设温度阈值为190摄氏度。也就是说，若mcu确定安装在泄放电阻上的散热器的温度大于190摄氏度，则控制第三开关断开，以使车载发电机无法向车载逆变器供电，从而保护车载逆变器。
34.车载电压异常保护电路还包括：供电电路；供电电路的输入端与车载逆变器的输出端连接，供电电路的第一输出端与电压采集电路的供电端连接，mcu的电源端与供电电路的第二输出端连接，供电电路用于向mcu供电。
35.请参阅图3和图4，图3为本技术实施例所提供的一种车载电压异常保护电路的电路图，图4为本技术实施例所提供的供电电路的电路图。
36.如图3所示，电压采集电路包括：第一运算放大器op1、第二运算放大器op2、第一发光二极管vd1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第一滑动电阻p1、第二滑动电阻p2。
37.第一电阻的输入端与车载逆变器pi的输出端连接，第一电阻的输出端分别与第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容的输入端连接，第三电阻的输出端与第五电阻的输入端和第一运算放大器的负输入端分别连接，第五电阻的输出端分别与第一运算放大器的输出端、第六电阻的输出端、第七电阻的输入端分别连接；第一运算放大器的正输入端与第一滑动电阻的第一输出端、第二电容的输入端分别连接、第一滑动电阻的输入端与供电电路的第一输出端v连接。第六电阻的输入端与供电电路的第二输出端连接。
38.第四电阻的输出端与第二运算放大器的正输入端、第八电阻的输入端分别连接；第二运算放大器的负输入端与第二滑动电阻的第一输出端、第四电容的输入端分别连接、第二滑动电阻的输入端与供电电路的第一输出端v连接；第八电阻的输出端与第三电容的输入端、第九电阻的输入端分别连接，第九电阻和第七电阻的输出端与mcu（u1）的第一输入端1b（p1.2 i/o引脚）连接。
39.其中，第一电阻r1的阻值为2兆欧姆，第一电阻也可以由两个1兆欧姆的电阻组成。第二电阻r2的阻值设置为3.7千欧姆；第三电阻r3、第四电阻r4、第六电阻r6、第七电阻r7、第九电阻r9、第十电阻r10的阻值均为1千欧姆；第五电阻r5、第八电阻r8的阻值均为330千欧姆；第一滑动电阻p1、第二滑动电阻p2的阻值均为10千欧姆；第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4均为1微法（μf）的电容，起到滤波作用。
40.第一运算放大器和第二运算放大器的正电源端均连接供电电路的第二输出端12v，第一运算放大器和第二运算放大器的正电源端均接地。第一运算放大器用于比较车载逆变器输出的工作电压是否小于预设欠压值，可以理解为第一运算放大器的正输入端的电压设置为预设欠压值，在接收到车载逆变器输出的工作电压小于预设欠压值时，第一运算放大器的输出端输出低电平。第二运算放大器用于比较车载逆变器输出的工作电压是否大于预设过压值，可以理解为第二运算放大器的负输入端的电压设置为预设过压值，在接收
到车载逆变器输出的工作电压大于预设过压值时，第二运算放大器的输出端输出高电平。mcu通过识别第一输入端1b接收到的高电平信号或者低电平信号确定车载逆变器输出的工作电压是否大于预设过压值或者是否小于预设欠压值。
41.电压采集电路还包括：第十电阻r10和第一发光二极管vd1；第一发光二极管的输入端与第八电阻的输出端、第九电阻的输入端、第三电容的输入端分别连接，第一发光二极管的输出端与第十电阻的输入端连接。也就是说，在第二运算放大器输出高电平时，第一发光二极管导通从而发光，用于提示此时车载逆变器输出的工作电压大于预设过压值。
42.第一滑动电阻的第二输出端、第二滑动电阻的第二输出端、第一电容的输出端、第二电容的输出端、第三电容的输出端、第四电容的输出端、第二电阻的输出端和第十电阻的输出端接地。
43.如图4所示，供电电路包括：第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第一电解电容ec1、第一双向二极管z1、第一电源芯片u2和第二电源芯片u3。
44.车载逆变器pi的输出端与第十一电阻的输入端连接、第十一电阻的输出端与第十二电阻的输入端连接，第十二电阻的输出端分别与第十三电阻的输入端、第五电容的输入端和第一电源芯片的输入端2a（ vin引脚）连接，第一电源芯片的输出端2e（ vo引脚）与第六电容、第一电解电容、第一双向二极管和第十四电阻的输入端分别连接，第十四电阻的输出端与第七电容、第二电源芯片的参考端3a（ref引脚）和阴极3b（cathode引脚）分别连接，将第十四电阻的输出端作为供电电路的第一输出端v。第十三电阻、第五电容、第六电容、第一电解电容、第一双向二极管和第七电容的输出端接地，第一电源芯片的2b引脚（-vin引脚）和2d引脚（-vo引脚）以及第二电源芯片的阳极（anode）接地。第一电源芯片的2c引脚（dc引脚）悬空。
45.示例性的，微控制器mcu可以选择型号为sc92f7320；第一电源芯片为dc-dc隔离宽电压输入电源；第三电源芯片为三端的可调节基本电压源。其中，第一电源芯片的输出端输出的电压为12伏，即供电电路的第二输出端输出的电压为12伏。
46.第十一电阻的阻值为100欧姆，用于保护电路；第十二电阻是常温状态为25欧的热敏电阻，有效抑制上电瞬间产生的浪涌电流；第十三电阻是压敏电阻，压敏电压为1400伏；第十四电阻的阻值为510欧姆；第五电容是0.01微法、第六电容是0.1微法、第七电容是1微法；第一电解电容是220微法，用于储能。
47.车载电压异常保护电路包括：第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第二发光二极管vd2、第二双向二极管z2、第九电容c9、泄放电阻r18、第一开关nmos1和二极管d1。第一开关是n沟道耗尽型mos管。
48.mcu的第一输出端1g（p2.0 i/o引脚）与第十五电阻的输入端连接，第十五电阻的输出端与第十七电阻、第二双向二极管的输入端和第一开关的第一端（栅极）分别连接，第一开关的第二端（漏极）与泄放电阻和二极管的输出端分别连接；车载逆变器的输出端与泄放电阻、二极管和第九电容的输入端分别连接。第十六电阻、第二双向二极管、第十七电阻、第九电容的输出端和第一开关的第三端（源极）接地。
49.车载电压异常保护电路还包括：第二发光二极管和第十六电阻；mcu的第一输出端1g与第二发光二极管的输入端连接，第二发光二极管的输出端与第十六电阻的输入端连
接，以使mcu的第一输出端输出高电平，使得第二发光二极管导通并控制第一开关闭合，使得第一开关的漏极与源极导通，从而使泄放电阻r18导通，进而第二发光二极管发光意味着泄放电阻工作。
50.第十五电阻的阻值为10千欧姆、第十六电阻的阻值为1千欧姆、第十七电阻的阻值为2千欧姆、第九电容为1微法。泄放电阻的阻值可以视情况自行设置。
51.mcu的第二输出端1f（p2.1 i/o引脚）与第一三极管q1的基极连接，第一三极管q1的发射极接地，第一三极管q1的集电极与第二开关j1连接，q1为npn型三极管，j1是用于连接负载和车载逆变器的开关。mcu确定过压时间大于预设过压时间，则第二输出端1f输出高电平使得q1处于放大状态，发射极正偏集电极反偏，使得第二开关j1断开，以使负载和逆变器断开从而保护负载。
52.mcu的第二输入端1c（p1.3 i/o引脚）与温度传感器j2连接，用于获取安装在泄放电阻上的散热器温度，在确定温度大于预设温度阈值时，则控制第三开关j3断开，第三开关是连接车载逆变器与车载发电机的开关。mcu的第三输出端1d（p2.7 i/o引脚）与第二三极管q2的基极相连，第三开关j3与第二三极管q2的集电极相连，第二三极管q3的发射极接地。mcu确定温度大于预设温度阈值时，则第三输出端输出高电平，使得q2处于放大状态，发射极正偏集电极反偏，使得第三开关j3断开，以使车载逆变器与车载发电机断开从而保护车载逆变器。
53.车载电压异常保护电路还包括：第八电容c8和第二电解电容ec2；mcu的电源端1h（vdd引脚）与第八电容的输入端和第二电解电容的输入端分别相连，第八电容的输出端和第二电解电容的输出端接地。第八电容为1微法，第二电解电容是47微法。mcu的接地端1a接地，1e引脚（p2.6 i/o引脚）悬空。
54.车载电压异常保护电路焊接在pcb电路板上，pcb电路板通过4套尼龙螺丝和单通六角尼龙柱安装在散热板上。pcb电路板的长度为156.6毫米，宽度为55.6毫米，高度为1.6毫米。散热板的尺寸定制为长度200毫米，宽度56毫米，高度10毫米，pcb电路板安装在散热板后的总体尺寸为：长度为200毫米，宽度为56毫米，高度为45.3毫米。
55.本技术实施例还提供一种车辆，车辆包括上述任一种可能的实施方式中的车载电压异常保护电路。
56.另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
57.以上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。