一种车载直流不间断电源控制系统的制作方法

本发明涉及车载电源技术领域，特别涉及一种车载电源控制系统。

背景技术：

车载直流不间断电源（uninterruptiblepowersystem/uninterruptiblepowersupply，ups）被广泛应用于野外办公、偏远地区等场所，一般人们对电力供应要求较高，必须保证电力供应不间断，以免因电力中断导致数据丢失。目前市场上，交流不间断电源较为常见，各种规格的产品都比较齐全，而直流不间断电源则较为罕见。车载直流不间断电源的工作原理：当汽车启动时，通过车载12v电力系统一方面给外置电池进行充电，另一方面给车载电子设备直接供电；当汽车熄火后，车载12v电力系统断开，此时直流不间断电源启动，由外置电池对车载电子产品进行供电。

目前市场上车载不间断电源控制系统存在着以下主要缺点：

（1）体积较大，使用不便，严重占用车内空间；

（2）车载直流不间断电源种类较少，多以交流输出为主。

（3）电路较为复杂，成本偏高；

（4）电力切换时间较长，易导致电子设备数据丢失；

由此看来，由于使用环境的特殊性，当前市场上不间断电源并不能满足车载、野外等环境下电子产品的使用要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种车载直流不间断电源控制系统，以解决现有的车载直流不间断电源种类较少，多以交流输出为主；电力切换时间较长，易导致电子设备数据丢失；且电路复杂，成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种车载直流不间断电源控制系统，包括充电电路、不间断切换单元、参数采集单元和电量显示单元，其中，所述充电电路用于给外置电池充电和外置设备供电；所述不间断切换单元用于车载电力与外置电池电力间切换；所述参数采集单元用于实时采集外置电池的电压参数；所述电量显示单元用于外置电池的电量显示。

可选的，所述充电电路为充电控制芯片组成的降压电路，用于为外置电池充电。

可选的，所述不间断切换单元包括继电器及驱动电路。

可选的，所述参数采集单元包括lmv339组成的比较器电路和采样电阻，用于采集外置电池电量信息。

可选的，所述电量显示单元包括led及限流电阻，用于指示外置电池的电量信息。

可选的，所述充电电路采用buck拓扑结构，充电电路与外置电池的地非隔离。

在本发明提供的一种车载直流不间断电源控制系统中，所述充电电路采用buck拓扑结构，最大限度地提高充电效率；不间断切换单元，核心器件采用继电器进行切换，由车载12v电压进行控制，实现用电设备的不间断供电；电池电量显示单元可实时显示外置电池的电量状态，方便对直流不间断电源的状态进行观测，便于用户评估剩余工作时间，及时保存数据；参数采集单元可以实时采集电源的运行信息。

附图说明

图1是本发明提供的一种车载直流不间断电源控制系统的原理框图；

图2是本发明提供的充电电路和不间断切换单元原理图；

图3是本发明提供的参数采集单元和电量显示单元原理图；

图4是本发明提供的比较器电路原理图；

图5是本发明提供的充电电路控制芯片功能框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种车载直流不间断电源控制系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供了一种车载直流不间断电源控制系统，如图1所示为所述车载直流不间断电源控制系统的原理框图，包括充电电路1、不间断切换单元2、参数采集单元3和电量显示单元4，其中，所述充电电路1用于给外置电池5充电和外置设备供电；所述不间断切换单元2用于车载电力与外置电池5电力间切换；所述参数采集单元3用于实时采集外置电池5的电压参数。所述电量显示单元4用于外置电池5的电量显示。各单元的工作原理为：

充电电路1：所述充电电路1为充电控制芯片组成的降压电路，用于为外置电池5充电，作为优选，所述充电控制芯片的具体型号为ncp3063；请参照图2，所述充电电路1采用buck拓扑结构，充电电路1与外置电池5的地非隔离。车载12v电压由二极管d2的阳极输入，二极管d2的阴极与电容c3、电阻r1、充电控制芯片u1的6脚连接，电容c3的另一端接地；电阻r1的另一端接充电控制芯片u1的1、7脚；充电控制芯片u1的8脚悬空，2脚与电感l1和二极管d3的阴极连接，二极管d3的阳极接地，电感l1的另一端与电容c1、电阻r19、电阻r2连接，电容c1的另一端接地，电阻r2的另一端与继电器relay1的3脚连接，电阻r19的另一端与充电控制芯片u1的5脚以及电阻r5连接，电阻r5的另一端接地，充电控制芯片u1的3脚与电容c2连接，电容c2的另一端与充电控制芯片u1的4脚连接并接地。

其工作原理为：汽车启动后，车载12v电压通过给充电控制芯片u1供电，电容c3为输入滤波储能电容；电阻r1为输出限流电阻；电感l1为buck电路电感；二极管d3为钳位二极管；电容c2为软启动电容；电阻r3、电阻r5形成反馈环路，保证输出电压的稳定；电阻r2为外置电池充电限流电阻。

不间断切换单元2：所述不间断切换单元2包括继电器及驱动电路。请继续参照图2，车载12v电压与继电器relay1的4、5脚连接；继电器relay1的3脚接ch+；1脚接外置电池的正极；2脚与保险丝f1、电容c4及二极管d1的阴极连接；电容c4的另一端接地；保险丝f1的另一端接负载；二极管d1的阳极接v1端。

其工作原理为：当车载12v电压存在时，继电器吸合，继电器的1、2脚断开，1、3脚闭合，此时充电电路工作，一方面二极管d1、保险丝f1给负载供电，另一方面通过电阻r2给电池充电；当汽车熄火后，车载12v电压为0，此时继电器不工作，继电器的1、3脚断开，1、2脚闭合，外置电池通过保险丝f1给负载供电，从而实现用电设备的不间断供电。

参数采集单元3：所述参数采集单元3包括比较器和采样电阻，用于采集外置电池5电量信息，作为优选，所述比较器的具体型号为lmv139。请参照图3和图4，电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9与电池的正极连接；电阻r6的另一端与电阻r15、比较器u2的4脚连接，电阻r15的另一端接地；电阻r7的另一端与电阻r16、比较器u2的6脚连接，电阻r16的另一端接地；电阻r8的另一端与电阻r17、比较器u2的8脚连接；电阻r9的另一端与电阻r18、比较器u2的10脚连接，电阻r18的另一端接地；

其工作原理为：v1端采集的外置电池5电压与参考电压比较，若大于参考电压，比较器u2的2脚输出低电平，led1亮；v2端采集的电池电压与参考电压比较，若大于参考电压，比较器u2的2脚输出低电平，led2亮；v3端采集的电池电压与参考电压比较，若大于参考电压，比较器u2的14脚输出低电平，led3亮；v4端采集的电池电压与参考电压比较，若大于参考电压，比较器u2的13脚输出低电平，led4亮；从而显示外置电池5的电量状态。

电池电量显示单元4：所述电量显示单元4包括led及限流电阻，用于指示外置电池5的电量信息。请继续参照图3和图4，电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14与电池的正极连接；电阻r11的另一端与led1的阳极连接，led1的阴极与比较器u2的2脚连接；电阻r12的另一端与led2的阳极连接，led2的阴极与比较器u2的1脚连接；电阻r13的另一端与led3的阳极连接，led3的阴极与比较器u2的14脚连接；电阻r14的另一端与led4的阳极连接，led4的阴极与比较器u2的13脚连接；电阻r10的另一端与稳压二极管q1的1、2脚、比较器u2的5、7、9、11脚连接，稳压二极管q1的3脚接地；电阻r4的一端与车载电源的+12v连接，电阻r4的另一端与led5的阳极连接，led5的阴极接地。

其工作原理为：汽车启动后，车载12v供电，led5通过r4限流被点亮，显示+12v供电正常；外置电池点亮为100%时，比较器u2的1、2、13、14脚输出低电平，此时led1、led2、led3、led4亮；电量为75%时，led1、led2、led3亮；电量为50%时，led1、led2亮；电量为30%时，led1亮；电量低于30%时，全部熄灭。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。