TBOX电源的充电桩供电电路的制作方法

本发明涉及车载tbox的安全防护领域，特别涉及一种可以耐充电桩异常高压输入的tbox电源控制电路。

背景技术：

tbox本身可通过直流充电桩来供电，在汽车充电时与直流充电桩连接，直流充电桩的8、9针(a+-口)负责供电，按照国家标注gb_t20234.3，电压范围0～30v。但是也由于发展初期，很多充电桩质量良莠不齐，且不能保证完全符合国标要求，很多时候不能达到国家标准规定的电压范围，这种充电桩在充电时由于为tbox供电会危害tbox的正常工作以及使用寿命。现有技术常采用的方案包括如下三种：

方案1，普通tvs或防雷管方案，能耐超过40v的短时脉冲：

缺点：不耐超过40v的交直流电。

方案2，采用独立的耐高压dcdc芯片或带变压器的电源方案：

缺点：使用了额外一套独立供电方案，成本较高

方案3，采用过压保护方案，超过一定电压，会掐断供电：

缺点：过压后，供电掐断，充电桩无法继续给tbox供电。

由此可见，现有技术采用的用于耐异常高压的解决方案存在出多缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新的可以耐异常高压的tbox电路控制电路，用于保护直流充电桩供电时的tbox的安全供电。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种tbox电源供电电路，所述电路包括防反接二极管d85、防反接二极管d86、自恢复保险丝f5、瞬态抑制二极管d87、防反接二极管d88以及输出电容c12，充电桩的充电输入的正负接口(慢充输入接口正极和慢充输入接口正极)分别经过防反接二极管d85、防反接二极管d86后共同接入到自恢复保险丝f5的一个输入端，自恢复保险丝f5的另一端与防反接二极管d88的正极连接，防反接二极管d88的负极与电容c12的一端连接，电容c12的另一端接地，在电容c12两端分别引出供电输出端子，所述供电输出端子用于连接tbox；在所述自恢复保险丝f5和防反接二极管d88之间引出端子连接瞬态抑制二极管d87的负极，瞬态抑制二极管d87正极接地。

所述控制电路还包括故障检测模块，所述故障检测模块包括二极管d89、电容c299、电阻r354，在自恢复保险丝f5和防反接二极管d88之间引出接线端子连接二极管d89的负极，d89的正极连接主控单元mcu，在d89的正极与主控单元mcu之间分别引出端子经电阻c299接地、经电阻r354连接d3v3mcu端子；所述主控单元mcu根据输入的电平信号判断此时供电电路是否存在故障。

所述主控单元mcu与报警系统连接，用于上传供电电路故障的报警信号至报警系统。

所述报警系统包括本地报警系统，所述本地报警系统包括车载仪表和或车载显示屏，所述主控单元分别连接车载仪表或车载显示屏，用于控制车载仪表或车载显示屏给出报供电电路故障的报警信号。

所述报警系统包括远程报警系统，所述远程报警系统包括后台服务器，所述主控单元通过无线网络与后台服务器连接，用于上报电路故障信号至后台服务器。

所述后台服务器通过网络连接移动终端，用于将故障报警信号发送至用户的手持终端中。

所述供电电路还包括汽车电瓶供电支路，所述汽车电瓶支路的两个输出端分别连接电容c12的两端，用于经过电容c12为tbox供电，汽车电瓶供电支路可自动切换给tbox系统供电。

所述汽车电瓶供电支路包括汽车电瓶输出模块、保险丝f1、防反接二极管d1、瞬态抑制二极管d2，汽车电瓶供电支路与前述充电桩供电支路，共同作为tbox系统供电的来源，所述汽车电瓶输出模块的输出端经保险丝f1连接防反接二极管d1的正极，防反接二极管d1的负极连接在防反接二极管d88和电容c12之间，所述瞬态抑制二极管d2的负极连接在防反接二极管d1与保险丝f1之间，瞬态抑制二极管d2的正极接地。

本发明的优点在于：电路结构简单，可以实现在充电桩异常高压波动时的正常供电，并在且电路损坏后能够即使检测出故障，给出报警提醒，及时发现电路的硬件故障；而且还能在充电桩为tbox供电的电路故障后切换至汽车蓄电池为tbox供电保护了tbox的正常工作。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明供电电路的电路原理图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明主要针对充电桩在充电时为tbox供电的电路设计，防止异常高压对于供电安全的影响。如图1所示，一种tbox电源供电电路包括防反接二极管d85、防反接二极管d86、自恢复保险丝f5、瞬态抑制二极管d87、防反接二极管d88以及输出电容c12，充电桩的充电输入的正负接口(慢充输入接口正极和慢充输入接口负极)分别经过防反接二极管d85、防反接二极管d86后共同接入到自恢复保险丝f5的一个输入端，自恢复保险丝f5的另一端与防反接二极管d88的正极连接，防反接二极管d88的负极与电容c12的一端连接，电容c12的另一端接地，在电容c12两端分别引出供电输出端子，所述供电输出端子用于连接tbox；在所述自恢复保险丝f5和防范二极管d88之间引出端子连接瞬态抑制二极管d87的负极，瞬态抑制二极管d87正极接地。

控制电路还包括故障检测模块，故障检测模块包括二极管d89、电容c299、电阻r354，在自恢复保险丝f5和防反接二极管d88之间引出接线端子连接二极管d89的负极，d89的正极连接主控单元mcu，在d89的正极与主控单元mcu之间分别引出端子经电阻c299接地、经电阻r354连接d3v3_mcu端子；d3v3_mcu是mcu的3.3v供电电源的网络名称，此处作为上拉电阻r354的上拉电源。1，当充电桩供电支路未损坏，d89处于非正向导通状态，信号chrg_dgns电平取自d3v3_mcu，状态为高电平3.3v,2，当充电桩供电支路损坏失效，主要表现为d87被高压击穿，该状态下12v_src_in信号被短路到地。此时d89变为正向导通状态，d3v3_mcu通过上拉电阻r354的电流会正向通过d89，然后再经过被击穿的d87流到地，那么，此时信号chrg_dgns的状态为低电平(0.5v左右)，mcu可通过信号chrg_dgns状态来判断充电桩供电支路是否损坏；主控单元mcu根据输入的电平信号判断此时供电电路是否存在故障。在电路正常时mcu检测到高电平，在故障时mcu检测到低电平，根据高低电平来判断此时是否存在故障。mcu可以采用整车控制vcu来实现，通过整车控制器vcu来检测输入端电压信号并给出报警信号。

主控单元mcu与报警系统连接，用于上传供电电路故障的报警信号至报警系统。优选的，报警系统包括本地报警系统和远程报警系统，本地报警系统包括车载仪表和或车载显示屏，主控单元分别连接车载仪表或车载显示屏，用于控制车载仪表或车载显示屏给出报供电电路故障的报警信号。

远程报警系统包括后台服务器，主控单元通过无线网络与后台服务器连接，用于上报电路故障信号至后台服务器。后台服务器通过网络连接移动终端，用于将故障报警信号发送至用户的手持终端中。通过远程报警直接将报警信号推送至手机中，可以及时提醒车主车辆的硬件电路故障。方便车主及时处理和维修。后台服务器采用云服务器，可以存储并转发报警数据。

由于在充电桩充电时，若充电桩为tbox供电的电路故障后，为了进一步保持tbox的工作，此时自动切换成汽车电瓶供电。汽车电瓶支路的两个输出端分别连接电容c12的两端，用于经过电容c12为tbox供电，在充电桩供电电路故障后汽车电瓶供电支路可自动切换给tbox系统供电。

汽车电瓶供电支路包括汽车电瓶输出模块、保险丝f1、防反接二极管d1、瞬态抑制二极管d2，汽车电瓶供电支路与前述充电桩供电支路，共同作为tbox系统供电的来源，所述汽车电瓶输出模块的输出端经保险丝f1连接防反接二极管d1的正极，防反接二极管d1的负极连接在防反接二极管d88和电容c2之间，瞬态抑制二极管d2的负极连接在防反接二极管d1与保险丝f1之间，瞬态抑制二极管d2的正极接地。汽车电瓶供电支路与前述充电桩供电支路，共同作为tbox系统供电的来源。当充电桩供电支路失效。此时12v_src_in会因为d87被击穿而被短路到地。在tbox系统供电电压跌落低于汽车电瓶电压后，汽车电瓶支路通过防反接二极管d1自动切换过来给系统供电。且由于防反接二极管d88的作用，汽车电瓶支路的供电不会因为充电桩供电支路的对地短路状态而受到影响。。

1，本方案避免了适用额外的高压dcdc芯片，可耐受98v直流电

2，过压后，利用自恢复保险丝的临界保护状态限流，避免后级tvs过流烧毁，并且激活后机tvs的电压钳位功能，从而将输入给系统的电压锁死在可接受的范围内。

3，充电桩输入电路即便损坏，也不影响tbox整个系统的继续运行，电路损坏状况能够通过无线蜂窝网络服务自动上报给后台服务器，让维护人员知晓。

如图1所示，电路图基本单元描述：

1，“scharger”和“qcharger”是充电桩充电口的慢充输入正极和快充输入正极；，“12_bat_in”是汽车电瓶的输入。。

2，“输出电压+”和“输出电压-”是供给到后级电路的正负电压，后级电路的电压不能超过40v，否则会烧毁。

3，“输出到mcu”，该信号用来识别充电电路的状态，然后输出到mcu，mcu通过该信号的状态，用来判断充电桩输入电路是否被损坏。正常工作情况下该信号为高电平(3.3v)，充电桩输入电路损坏情况下该信号为低电平。

4，d1,d85,d86,d88是防反接二极管，反向耐压200v。

5，f5是自恢复保险丝，可限制过电流保持在100ma左右，耐压60v，超过60v会烧毁。

6，d87是瞬态抑制二极管，反向加电压超过30v，会观察到有毫安级的反向漏电流通过，反向漏电流超过300ma会导致d87烧毁。如果反向电流不超过300ma，d87能够将自身两端电流钳位在38v左右。

电路原理描述：

1，假设忽略防反接二极管的压降，当“scharger”或“qcharger”输入电压超过30v，d87会逐渐反向导通，随着输入电压升高导通电流逐渐增加。

2，当d87反向导通电流超过150ma，会触发f5进入保护状态，输入电流被限制在100ma

3，输入电压持续升高，由于f5的限流作用，d87不会被反向烧毁。直至到达d87的反向电压钳位点38v左右，提供给后级的“输出电压+”和“输出电压-”也会被钳位在38v左右，不会继续升高。

4，输入电压持续升高，超过38v，d87由于受到f5的限流作用而不会烧毁，且d87自身也将输入给后级的电压钳位在38v，后级不会损坏。且通过f5的电流一部分通过d87漏掉，剩余的部分，能够满足tbox的正常耗电使用

5，输入电压持续升高，不超过38+60＝98v，后级电路都可以正常工作且无损坏。直至输入超过98v，超过了f5的耐压范围(60v)，f5被烧毁短路，然后d87因为高压被烧毁，负极短路到地，随之f5被二次烧毁彻底熔断，处于断开状态。充电桩输入电路损坏。

6，充电桩输入电路损坏后mcu可通过“输出到mcu”该信号得知状况(电平从高变低)。但由于d1和d88的防反接作用，后级电路可以通过汽车电瓶正常取电并继续工作，并且通过无线蜂窝网络上报给后台服务器现在的硬件损坏情况。

本发明的优点在于：可耐受98v的直流电；使用简单的二三极管、保险丝等被动元器件搭建电路，不需要dcdc芯片、电感和保险丝；不会掐断供电；充电桩输入电路即便损坏，也不影响tbox整个系统的继续运行，电路损坏状况能够通过无线蜂窝网络服务自动上报给后台服务器，让维护人员知晓。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。