电池掉电后通过电容器进行放电实现电池锁工作的电路

摘要

本发明公开一种电池掉电后通过电容器进行放电实现电池锁工作的电路，属于电池锁技术领域，包括控制电池电源供电电路、MCU供电以及控制电控锁电路、电源掉电电容放电电路、电控锁供电电路以及控制电控锁电路。本发明在共享电动车上可以降低系统电池电源的数量，使得系统成本大大降低；通过硬件控制的方式，降低了共享电动车控制系统的软件成本，使得软件维护成本大大降低；本发明能够充分利用电池存储在电容器的电能，将系统中电容存储的电量进行充分利用，使得系统电能利用率整体提高；控制系统通过电容器进行供电，整体系统的工作稳定性比通过电池电源供电的工作稳定性更加可靠，耐久性能更高。

说明书

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种电池掉电后通过电容器进行放电实现电池锁工作的电路。

背景技术

通常，在共享电动车的电机控制器上存在电池锁，用于对电动车电源进行保护。当电源打开，电机控制器上电，从而实现对电池锁的控制。

当电机控制器上电源掉电后，电池锁会随电源关闭而停止工作，但是在一些特殊的场合下，要求电池锁在电源掉电瞬间能正常工作，从而起到一定的保护作用，如共享电动车控制器。

发明内容

本发明解决的技术问题：电池锁在电源掉电后不能瞬间开始工作，影响电控锁的正常使用。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种电池掉电后通过电容器进行放电实现电池锁工作的电路，其特征在于，包括：包括控制电池电源供电电路、MCU供电及控制电控锁电路、电源掉电电容放电电路、电控锁供电电路和控制电控锁电路。

作为优选，所述控制电池电源供电电路包括第一电流控制电路11、第一电流通路12、第二电流通路13和第一电压检测电路14；所述第一电流控制电路11控制第二电流通路13导通与关断，当电池电源V1和控制电源V2关闭后，电容C1电压值通过第二电流通路13放电，第一电压检测电路14对电容C1上的电压进行检测，当电容C1上的电压降至预定的电压阈值时，由第一电流控制电路11关断第二电流通路13，阻止电容C1通过第二电流通路13放电，电容C1通过第一电流通路12进行放电。

作为优选，所述第一电流通路12为电源掉电电容放电电路构成；所述第一电压检测电路14包括电阻R2和电阻R3；所述第一电流控制电路11包括NPN三级管Q2、电阻R1、PNP场效应晶体管Q1；所述第二电流通路13包括二极管D1、MCU供电及控制电控锁电路和电控锁供电电路。

作为优选，所述MCU供电及控制电控锁电路包括DC/DC降压电源芯片U1和MCU处理器U2；控制电池电源供电电路与DC/DC降压电源芯片U1连接构成MCU处理器U2的第一供电电路21，MCU处理器U2与半桥驱动芯片U4连接构成MCU逻辑输出控制电路22，控制半桥驱动芯片U4工作。

作为优选，所述电源掉电电容放电电路包括第二电压检测电路31、第二电流控制电路32、第三电流控制电路33、第三电流通路34、第四电流通路35和启动电路36；所述第二电压检测电路31对电容C1上的电压进行检测，当电容C1上的电压值通过第三电流通路34进行放电，第二电流控制电路32处于关闭状态；此时电容C1通过第三电流通路34继续放电，当电容C1电压与电容C2电压差达到一定的阈值电压，启动电路36开始导通，触发第三电流控制电路33保持开启，电容C2通过第三电流通路34和第四电流通路35继续放电。

作为优选，所述第二电压检测电路31包括电阻R8、电阻R9；所述第二电流控制电路32由PNP三级管Q3、电阻R7、NPN三级管Q7构成；所述第三电流控制电路33包括PNP三级管Q4、PNP三级管Q5、NPN三级管Q6和电阻R10；所述第三电流通路34为电阻R5构成；所述第四电流通路35为电控锁供电电路和控制电控锁电路构成；所述启动电路36包括二极管D2、电阻R4、PNP三级管Q4的PN结、PNP三级管Q5的PN结和二极管D3。

作为优选，所述电控锁供电电路包括第二供电电路41、第三供电电路42和电压转换电路43；所述第三供电电路42包括控制电池电源供电电路和二极管D4，所述第三供电电路42包括电源掉电电容放电电路和二极管D5，所述电压转换电路43为DC/DC降压电源芯片U3；所述二极管D4的阴极与二极管D5的阴极、DC/DC降压电源芯片U3的电源输入端Vin连接；DC/DC降压电源芯片U3的电源输出端Vout与半桥驱动芯片U4连接；

作为优选，所述控制电控锁电路包括第一控制电路51、第二控制电路52、逻辑驱动电路53；所述第一控制电路51由电阻R11、NPN三级管Q8、电阻R13和NPN三级管Q10构成；所述第二控制电路52由电阻R12、NPN三级管Q9构成；所述逻辑驱动电路53由电阻R14、电阻R15、半桥驱动芯片U4和电控锁M构成；所述第一控制电路51在电源掉电电容放电电路开始放电时，使得逻辑驱动电路53中电阻R15另一端逻辑输出为高；所述第二控制电路52在电源掉电电容放电电路开始放电时，使得逻辑驱动电路53中电阻R14另一端逻辑输出为低。

作为优选，所述控制电池电源供电电路具体包括电池电源V1、控制电源V2、电容C1、PNP场效应晶体管Q1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和NPN三级管Q2；电池电源V1的正极输出端与控制电源V2的正极输出端、电阻R2的一端、电阻R8的一端、电容C1的正极、PNP场效应晶体管Q1的S极、二极管D2的阳极、二极管D3的阴极、电阻R5的一端连接；电池电源V1的负极输出端与控制电源V2的负极输出端、电容C1的负极、电阻R3的一端、NPN三级管Q2的E极、电阻R5的一端、电容C2的负极、电阻R9的一端、NPN三级管Q7的E极、电阻R10的一端、NPN三级管Q8的E极和NPN三级管Q9的E极连接；PNP场效应晶体管Q1的D极与二极管D1的阳极和二极管D4的阳极；PNP场效应晶体管Q1的G极与电阻R1的一端连接；电阻R2的另一端与NPN三级管Q2的B极和电阻R3的一端连接；NPN三级管Q2的C极与电阻R1的另一端连接；二极管D1的阴极与DC/DC降压电源芯片U1的电源输入端Vin连接。

作为优选，所述电源掉电电容放电电路具体包括电阻R5、二极管D2、二极管D3、电阻R4、电容C2、电阻R6、PNP三级管Q3、电阻R7、电阻R8、NPN三级管Q7、电阻R9、PNP三级管Q4、PNP三级管Q5、NPN三级管Q6和电阻R10；二极管D2的阴极与电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端与电容C2的正极、电阻R6的一端、PNP三级管Q3的E极和PNP三级管Q4的E极连接；电容C2的负极与电池电源V1的负极输出端、控制电源V2的负极输出端连接；电阻R6的另一端与二极管D3的阳极和PNP三级管Q3的C极、NPN三极管Q6的C极、PNP三极管Q5的B极连接；PNP三级管Q3的B极与电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端与NPN三级管Q7的C极连接；PNP三级管Q4的B极与PNP三级管Q5的E极连接；PNP三级管Q4的C极与二极管D5的阳极、电阻R11的一端、电阻R12的一端连接；NPN三级管Q6的B极与NPN三级管Q5的C极连接；NPN三级管Q6的E极与电阻R10的一端连接；NPN三级管Q7的B极与电阻R8的一端、电阻R9的一端连接。

作为优选，所述控制电控锁电路具体包括电阻R11、电阻R12、NPN三级管Q8、NPN三级管Q9、电阻R13、NPN三级管Q10、电阻R14、电阻R15、半桥驱动芯片U4以及电控锁电机M；电阻R11的另一端与NPN三级管Q8的B极连接；NPN三级管Q8的C极与电阻R13的一端连接；电阻R13的另一端与NPN三级管Q10的B极连接；NPN三级管Q10的C极与DC/DC降压电源芯片U3的电源输出端Vout连接；NPN三级管Q10的E极与电阻R14的一端、电阻R15的一端连接；电阻R12另一端与NPN三级管Q9的B极连接。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明在共享电动车上可以降低系统电池电源的数量，使得系统成本大大降低；

(2)本发明通过硬件控制的方式，降低了共享电动车控制系统的软件成本，使得软件维护成本大大降低；

(3)本发明能够充分利用电池存储在电容器的电能，将系统中电容存储的电量进行充分利用，使得系统电能利用率整体提高；

(4)本发明控制系统通过电容器进行供电，整体系统的工作稳定性比通过电池电源供电的工作稳定性更加可靠，耐久性能更高。

附图说明

图1是本发明电路原理图；

图2是本发明的控制电池电源供电电路原理图；

图3是本发明的MCU供电及控制电控锁电路原理图；

图4是本发明的电源掉电电容放电电路原理图；

图5是本发明的电控锁供电电路原理图；

图6是本发明的控制电控锁电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种电池掉电后通过电容器进行放电实现电池锁工作的电路，主要几大电路模块组成，包括控制电池电源供电电路、MCU供电及控制电控锁电路、电源掉电电容放电电路、电控锁供电电路和控制电控锁电路，整体电路图如图1所示。

具体电路结构上：

控制电池电源供电电路具体包括电池电源V1、控制电源V2、电容C1、PNP场效应晶体管Q1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和NPN三级管Q2；电池电源V1的正极输出端与控制电源V2的正极输出端、电阻R2的一端、电阻R8的一端、电容C1的正极、PNP场效应晶体管Q1的S极、二极管D2的阳极、二极管D3的阴极、电阻R5的一端连接；电池电源V1的负极输出端与控制电源V2的负极输出端、电容C1的负极、电阻R3的一端、NPN三级管Q2的E极、电阻R5的一端、电容C2的负极、电阻R9的一端、NPN三级管Q7的E极、电阻R10的一端、NPN三级管Q8的E极和NPN三级管Q9的E极连接；PNP场效应晶体管Q1的D极与二极管D1的阳极和二极管D4的阳极；PNP场效应晶体管Q1的G极与电阻R1的一端连接；电阻R2的另一端与NPN三级管Q2的B极和电阻R3的一端连接；NPN三级管Q2的C极与电阻R1的另一端连接；二极管D1的阴极与DC/DC降压电源芯片U1的电源输入端Vin连接。

MCU供电及控制电控锁电路由DC/DC降压电源芯片U1和MCU处理器U2组成。DC/DC降压电源芯片U1的Vout端与MCU处理器U2的一端连接，；MCU处理器U2的P1输出端与半桥驱动芯片Vin1端、电阻R14的一端和NPN三级管Q9的C极连接；MCU处理器U2的P2输出端与半桥驱动芯片Vin2端、电阻R15的一端连接。

电源掉电电容放电电路具体包括电阻R5、二极管D2、二极管D3、电阻R4、电容C2、电阻R6、PNP三级管Q3、电阻R7、电阻R8、NPN三级管Q7、电阻R9、PNP三级管Q4、PNP三级管Q5、NPN三级管Q6和电阻R10；二极管D2的阴极与电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端与电容C2的正极、电阻R6的一端、PNP三级管Q3的E极和PNP三级管Q4的E极连接；电容C2的负极与电池电源V1的负极输出端、控制电源V2的负极输出端连接；电阻R6的另一端与二极管D3的阳极和PNP三级管Q3的C极、NPN三极管Q6的C极、PNP三极管Q5的B极连接；PNP三级管Q3的B极与电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端与NPN三级管Q7的C极连接；PNP三级管Q4的B极与PNP三级管Q5的E极连接；PNP三级管Q4的C极与二极管D5的阳极、电阻R11的一端、电阻R12的一端连接；NPN三级管Q6的B极与NPN三级管Q5的C极连接；NPN三级管Q6的E极与电阻R10的一端连接；NPN三级管Q7的B极与电阻R8的一端、电阻R9的一端连接。

电控锁供电电路由二极管D4、DC/DC降压电源芯片U3、二极管D5组成。二极管D4的阴极与二极管D5的阴极、DC/DC降压电源芯片U3的电源输入端Vin连接；DC/DC降压电源芯片U3的电源输出端Vout与半桥驱动芯片U4连接。

控制电控锁电路具体包括电阻R11、电阻R12、NPN三级管Q8、NPN三级管Q9、电阻R13、NPN三级管Q10、电阻R14、电阻R15、半桥驱动芯片U4以及电控锁电机M；电阻R11的另一端与NPN三级管Q8的B极连接；NPN三级管Q8的C极与电阻R13的一端连接；电阻R13的另一端与NPN三级管Q10的B极连接；NPN三级管Q10的C极与DC/DC降压电源芯片U3的电源输出端Vout连接；NPN三级管Q10的E极与电阻R14的一端、电阻R15的一端连接；电阻R12另一端与NPN三级管Q9的B极连接。

工作过程可按照以下模块进行划分：

控制电池电源供电电路包括第一电流控制电路11、第一电流通路12、第二电流通路13和第一电压检测电路14；第一电流通路12为电源掉电电容放电电路构成；第一电压检测电路14包括电阻R2和电阻R3；第一电流控制电路11包括NPN三级管Q2、电阻R1、PNP场效应晶体管Q1；第二电流通路13包括二极管D1、MCU供电及控制电控锁电路和电控锁供电电路。

第一电流控制电路11控制第二电流通路13导通与关断，当电池电源V1和控制电源V2关闭后，电容C1电压值通过第二电流通路13放电，第一电压检测电路14对电容C1上的电压进行检测，当电容C1上的电压降至预定的电压阈值时，由第一电流控制电路11关断第二电流通路13，阻止电容C1通过第二电流通路13放电，电容C1只能通过第一电流通路12进行放电。

MCU供电及控制电控锁电路包括DC/DC降压电源芯片U1和MCU处理器U2；控制电池电源供电电路与DC/DC降压电源芯片U1连接构成MCU处理器U2的第一供电电路21，MCU处理器U2与半桥驱动芯片U4连接构成MCU逻辑输出控制电路22，MCU处理器U2控制半桥驱动芯片U4工作。

电源掉电电容放电电路包括第二电压检测电路31、第二电流控制电路32、第三电流控制电路33、第三电流通路34、第四电流通路35和启动电路36；第二电压检测电路31包括电阻R8和电阻R9；第二电流控制电路32由PNP三级管Q3、电阻R7、NPN三级管Q7构成；第三电流控制电路33包括PNP三级管Q4、PNP三级管Q5、NPN三级管Q6和电阻R10；第三电流通路34为电阻R5构成；第四电流通路35为电控锁供电电路和控制电控锁电路构成；启动电路36包括二极管D2、电阻R4、PNP三级管Q4的PN结、PNP三级管Q5的PN结和二极管D3。

第二电压检测电路31对电容C1上的电压进行检测，当电容C1上的电压值通过第三电流通路34进行放电，第二电流控制电路32处于关闭状态；此时电容C1通过第三电流通路34继续放电，当电容C1电压与电容C2电压差达到一定的阈值电压，启动电路36开始导通，触发第三电流控制电路33保持开启，电容C2通过第三电流通路34和第四电流通路35继续放电。

电控锁供电电路包括第二供电电路41、第三供电电路42和电压转换电路43；第三供电电路42包括控制电池电源供电电路和二极管D4，第三供电电路42包括电源掉电电容放电电路和二极管D5，电压转换电路43为DC/DC降压电源芯片U3；控制电池电源供电电路通过二极管D4给电压转换电路43供电；电源掉电电容放电电路通过二极管D5给电压转换电路43供电；DC/DC降压电源芯片U3将供电电压转换为电控锁需要的电压，为半桥驱动芯片U4供电。

控制电控锁电路包括第一控制电路51、第二控制电路52、逻辑驱动电路53；第一控制电路51由电阻R11、NPN三级管Q8、电阻R13和NPN三级管Q10构成；第二控制电路52由电阻R12、NPN三级管Q9构成；逻辑驱动电路53由电阻R14、电阻R15、半桥驱动芯片U4和电控锁M构成；第一控制电路51在电源掉电电容放电电路开始放电时，使得逻辑驱动电路53中电阻R15另一端逻辑输出为高；第二控制电路52在电源掉电电容放电电路开始放电时，使得逻辑驱动电路53中电阻R14另一端逻辑输出为低。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。