一种车载T-Box安全供电系统的制作方法

一种车载t-box安全供电系统
技术领域
1.本实用新型涉及车载t-box领域，具体涉及一种车载t-box安全供电系统。


背景技术：

2.随着汽车电子技术的发展，汽车已经向着智能化、网联化的方向快速迈进，车载t-box(telematics box，车载终端)已经成为汽车的关键零部件之一，是实施对车辆远程监控的重要组成部分，其应用越来越广泛。
3.车载t-box在车辆上主供电电源通常采用电瓶供电，当车载电瓶供电支路出现故障时要求能及时发现，并且快速有效地切换到其内部备用电池供电支路上继续工作，要求在备用电源和主电源之间实现无缝隙、准确、快速切换。目前，对主供电支路供电状态检测和切换控制一般是采用mcu软件方式，一旦软件出现bug问题，直接影响到设备能否继续工作，而且，mcu软件方式需要占用部分io接口以用于主备供电支路供电状态检测和切换，不仅占用了mcuio资源，而且导致了利用率低。


技术实现要素：

4.基于此，本实用新型提供了一种车载t-box安全供电系统，以解决现有技术的车载t-box安全供电系统占用了mcuio资源，而且导致利用率低的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种车载t-box安全供电系统，包括给车载t-box的直流负载供电的主供电支路和备用供电支路，所述主供电支路用于与车载电瓶连接以获取主电power，所述备用供电支路用于与车载t-box内置的蓄电池连接以获取备用电battery，所述系统还包括延时单元、监测单元、缓冲单元和切换单元，其中：
6.所述延时单元与所述缓冲单元连接，用于在主供电支路上电后延时预置时间t并输出使能信号给缓冲单元；
7.所述监测单元与所述缓冲单元连接，用于实时监测所述主供电支路的电压状态，当主供电支路的电压异常/恢复正常时，迅速输出状态信息给缓冲单元；
8.所述缓冲单元与所述切换单元连接，用于在当所述延时单元输出的使能信号有效后，允许接收来至所述监测单元的状态信息，然后输出使能信号给所述切换单元；
9.所述切换单元串联于所述备用供电支路中，用于在所述缓冲单元输出的使能信号有效时启动并接通所述备用供电支路，以及在所述缓冲单元输出的使能信号无效时关闭并断开所述备用供电支路。
10.作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述主供电支路中串联有二极管d1，所述备用供电支路中于所述切换单元的输出端串联有二极管d2。
11.作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述延时单元包括型号为bu4229g-tr的芯片ic1，所述芯片ic1用于在主供电支路上电的同时获取工作电平vcc1，所述芯片ic1在获取工作电平vcc1后首先输出低电平，经预置的延时时间t后输出高电平，以作为输出给缓冲单元的使能信号。
12.作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述延时单元还包括电容c1、电容c2、电容c3、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和三极管q1，其中：
13.芯片ic1的ct引脚通过电容c1连接至gnd；
14.芯片ic1的vout引脚分三路，其中第一路通过电阻r2连接至工作电平vcc_1，第二路通过电阻r3连接至所述三极管q1的基极，第三路通过电容c3连接至gnd；
15.芯片ic1的vod引脚分二路，其中一路通过电阻r1连接至工作电平vcc_1，另一路通过电容c2连接至gnd；
16.三极管q1的集电极与工作电平vcc1连接，发射极通过电阻r4连接至gnd，且发射极还作为延时单元输出端用于与缓冲单元连接，以输出使能信号给缓冲单元。
17.作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述监测单元包括型号为s-19110aaea的芯片ic2，所述芯片ic2用于实时对主供电支路中主电power的电压状态进行监测。
18.作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述监测单元还包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、二极管d3、二极管d4、二极管d5和三极管q2，其中：
19.芯片ic2的vdd引脚通过电阻r5连接到主供电支路中以获取主电power，vdd引脚通过依次连接的电阻r6和二极管d4连接至三极管q2的发射极，二极管d4的阴极朝向连接电阻r6的一端，vdd引脚还分别通过二极管d3和电容c4连接至gnd，二极管d3的阴极朝向连接vdd引脚的一端；
20.芯片ic2的vn引脚通过电容c5连接至gnd；
21.芯片ic2的vss引脚接gnd；
22.芯片ic2的cp引脚通过电容c6连接至gnd；
23.芯片ic2的out引脚通过依次连接的二极管d5和电阻r9接至三极管q2的基极，二极管d5的阴极朝向连接out引脚的一端；
24.三极管q2的发射极连接有工作电平vcc_2，集电极通过电阻r10连接至gnd，三极管q2的集电极还作为监测单元的输出端与缓冲单元连接以输出状态信息给缓冲单元；
25.电阻r7的两端分别连接二极管d4的阴极和二极管d5的阴极，电阻r7的两端分别连接二极管d4的阳极和二极管d5的阳极，二极管d5的阳极还通过电容c7连接至gnd。
26.作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述缓冲单元包括型号为sn74avc2t245rswr的芯片ic3。
27.作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述缓冲单元还包括电阻r11、电阻r12和电容c8，芯片ic3的dir1引脚、dir2引脚和gnd引脚均接gnd，芯片ic3的oe引脚连接至延时单元以输入由延时单元输出的使能信号，芯片ic3的b1引脚和b2引脚并联后通过电阻r11连接至监测单元以输入由监测单元输出的状态信息，芯片ic3的a1引脚和a2引脚并联后以作为缓冲单元的输出端以输出使能信号给切换单元，且并联后的a1引脚和a2引脚还通过电阻r12连接至gnd，芯片ic3的vcca引脚和vccb引脚并联后连接有工作电平vcc_3，且并联后的vcca引脚和vccb引脚还通过电容c8连接至gnd。
28.本实用新型的车载t-box安全供电系统，采用硬件电路形式实时监测主供电支路的电压状态，实时输出监测结果并通知给后级的切换单元，达到了自动快速切换的目的；为无mcu检测方式，能够避免mcu出现bug时导致备用供电支路无法切换的问题，还可以节省控
制mcu的io口资源；同时，在解除过程中采用延时执行方式，可以防止主供电支路的电压受噪声、干扰等因素影响而产生的误切换，从而大大提高了切换系统的可靠性，有效地保证。
附图说明
29.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
30.图1为车载t-box安全供电系统提供的一实例的结构框图；
31.图2为延时单元、监测单元和缓冲单元的电路图；
32.图3为主供电支路出现异常的检出时序图；
33.图4为主供电支路恢复正常的解除时序图。
34.本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
35.下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
36.如图1所示，本实用新型提供了一种车载t-box安全供电系统，包括给车载t-box的直流负载供电的主供电支路和备用供电支路，所述主供电支路用于与车载电瓶连接以获取主电power，所述备用供电支路用于与车载t-box内置的蓄电池连接以获取备用电battery，所述系统还包括延时单元、监测单元、缓冲单元和切换单元，其中：
37.所述延时单元与所述缓冲单元连接，用于在主供电支路上电后延时预置时间t并输出使能信号给缓冲单元；
38.所述监测单元与所述缓冲单元连接，用于实时监测所述主供电支路的电压状态，当主供电支路的电压异常/恢复正常时，迅速输出状态信息给缓冲单元；
39.所述缓冲单元与所述切换单元连接，用于在当所述延时单元输出的使能信号有效后，允许接收来至所述监测单元的状态信息，然后输出使能信号给所述切换单元；
40.所述切换单元串联于所述备用供电支路中，用于在所述缓冲单元输出的使能信号有效时启动并接通所述备用供电支路，以及在所述缓冲单元输出的使能信号无效时关闭并断开所述备用供电支路。
41.优选地，所述主供电支路中串联有二极管d1，所述备用供电支路中于所述切换单元的输出端串联有二极管d2，以使主供电支路的电流只能单向供给到直流负载，备用供电支路的电流也只能单向供给到直流负载，以提高用电安全。
42.在一实施例中，参阅图2所示，所述延时单元包括型号为bu4229g-tr的芯片ic1，所述芯片ic1用于在主供电支路上电的同时获取工作电平vcc1，所述芯片ic1在获取工作电平vcc1后首先输出低电平，经预置的延时时间t后输出高电平，以作为输出给缓冲单元的使能信号。所述监测单元包括型号为s-19110aaea的芯片ic2，所述芯片ic2用于实时对主供电支路中主电power的电压状态进行监测。所述缓冲单元包括型号为sn74avc2t245rswr的芯片ic3。
43.延时单元还包括电容c1、电容c2、电容c3、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和三极
管q1，其中：
44.芯片ic1的ct引脚通过电容c1连接至gnd；
45.芯片ic1的vout引脚分三路，其中第一路通过电阻r2连接至工作电平vcc_1，第二路通过电阻r3连接至所述三极管q1的基极，第三路通过电容c3连接至gnd；
46.芯片ic1的vod引脚分二路，其中一路通过电阻r1连接至工作电平vcc_1，另一路通过电容c2连接至gnd；
47.三极管q1的集电极与工作电平vcc1连接，发射极通过电阻r4连接至gnd，且发射极还作为延时单元输出端用于与缓冲单元连接，以输出使能信号给缓冲单元。
48.监测单元还包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、二极管d3、二极管d4、二极管d5和三极管q2，其中：
49.芯片ic2的vdd引脚通过电阻r5连接到主供电支路中以获取主电power，vdd引脚通过依次连接的电阻r6和二极管d4连接至三极管q2的发射极，二极管d4的阴极朝向连接电阻r6的一端，vdd引脚还分别通过二极管d3和电容c4连接至gnd，二极管d3的阴极朝向连接vdd引脚的一端；
50.芯片ic2的vn引脚通过电容c5连接至gnd；
51.芯片ic2的vss引脚接gnd；
52.芯片ic2的cp引脚通过电容c6连接至gnd；
53.芯片ic2的out引脚通过依次连接的二极管d5和电阻r9接至三极管q2的基极，二极管d5的阴极朝向连接out引脚的一端；
54.三极管q2的发射极连接有工作电平vcc_2，集电极通过电阻r10连接至gnd，三极管q2的集电极还作为监测单元的输出端与缓冲单元连接以输出状态信息给缓冲单元；
55.电阻r7的两端分别连接二极管d4的阴极和二极管d5的阴极，电阻r7的两端分别连接二极管d4的阳极和二极管d5的阳极，二极管d5的阳极还通过电容c7连接至gnd。
56.缓冲单元还包括电阻r11、电阻r12和电容c8，芯片ic3的dir1引脚、dir2引脚和gnd引脚均接gnd，芯片ic3的oe引脚连接至延时单元以输入由延时单元输出的使能信号，芯片ic3的b1引脚和b2引脚并联后通过电阻r11连接至监测单元以输入由监测单元输出的状态信息，芯片ic3的a1引脚和a2引脚并联后以作为缓冲单元的输出端以输出使能信号给切换单元，且并联后的a1引脚和a2引脚还通过电阻r12连接至gnd，芯片ic3的vcca引脚和vccb引脚并联后连接有工作电平vcc_3，且并联后的vcca引脚和vccb引脚还通过电容c8连接至gnd。
57.本实用新型的工作原理如下：
58.延时单元上电延伸的过程
59.参阅图2，芯片ic1在上电(vcc_1的电)后工作，首先输出低电平信号，经过预置时间后，输出高电平，芯片ic1的ct为定时参数输入端，延时时间可通过改变电容c1的容值来实现。在此需要说明的是，工作电平vcc_1随主供电支路上电而上电，以及随主供电支路失电而失电。
60.监测单元对主供电支路的电压异常/恢复正常的检测过程，该监测单元在整个系统中一直处于工作状态，实时检测主供电支路power电压状态，其包括以下几个过程：
61.1)检出过程：用于检测出主供电支路的电压异常，当主供电支路的电压值出现异
常/断电时，电压会下跌，当主电压值跌入n1值附近区域且监测单元检测到power小于预设的-vdet(min)值时，芯片ic2立即通过out引脚输出低电平，经过三极管q2反向，由三极管q2的集电极输出高电平到缓冲单元，此时，当缓冲单元接收到的使能信号有效时，则缓冲单元输出bb_en为高电平到切换单元，从而起到切换单元接通备用供电支路，备用供电支路经二极管d2为直流负载供电，以使车载t-box内的负载正常工作，整个切换过程中无缝隙，且快速准确，检出过程的时序图参阅图3所示，图中，power为主供电支路的电压，vss对应为power为0v时基准电压，b_det7v0_in为三极管q2的集电极输出到缓冲单元的电平电压，bb_en为缓冲单元输出到切换单元的电平电压。
62.2)解除过程：当主供电支路电压由异常向正常恢复过程中，电压呈慢慢回升状态，当电压值进入n2值附近区域且监测单元检测到power大于预设的+vdet(max)值时，经过延时at时间后，b_det7v0_in输出为低电平，而后级缓冲单元bb_en也输出低电平，关闭切换单元，切断备用电池电压供电，改由主供电支路经二极管d1为直流负载供电，从而保证负载仍然正常工作，整个切换过程无缝隙。电容c6为延时选择电容，通过改变其容值来调节延迟at的时间。解除时序图参阅图4所示，图中，power为主供电支路的电压，vss对应为power为0v时基准电压，b_det7v0_in为三极管q2的集电极输出到缓冲单元的电平电压，bb_en为缓冲单元输出到切换单元的电平电压。
63.缓冲单元的工作过程如下：
64.当芯片ic3的使能引脚oe为高电平时，其引脚b1和b2至引脚a1和a2之间处于高阻隔离状态，输出端设有下拉电阻r12，此时，bb_en呈低电平状态，则切换单元无效。当芯片ic3的使能引脚oe为低电平且dir方向设置为低电平，此时，芯片ic3处于有效工作数据传输状态，引脚b1和b2至引脚a1和a2之间导通，引脚b1和b2的输入电平直接输出至引脚a1和a2，当引脚a1和a2输出为高电平时，即bb_en为高电平，则启动切换单元，反正，关闭切换单元。
65.本实施例的车载t-box安全供电系统，采用硬件电路形式实时监测主供电支路的电压状态，为无mcu检测方式，能够避免mcu出现bug时导致备用供电支路无法切换的问题，还可以节省控制mcu的io口资源；同时，在解除过程中采用延时执行方式，可以防止主供电支路的电压受噪声、干扰等因素影响而产生的误切换，大大提高了切换系统的可靠性，有效地保证。
66.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。