CN113839429A - 一种车载逆变器和车载电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明第一方面涉及一种车载逆变器，其电压输入端连接至车载蓄电池，其中，车载逆变器包括逆变器主机和逆变器控制电路，其中逆变器控制电路通过LIN总线连接至车身控制模块，使得被配置为根据LIN总线传输的车身控制模块所发送的指令来设置逆变器主机的相应应用模式；通过配置LIN总线，使得使用者能够经由车身控制模块来根据自身需求和/或场景主动且灵活地设置/选择/切换相应的应用模式，进而提升车载逆变器的使用便利性和用户体验。本发明还涉及一种保护车载逆变器和交流插座的车载电源系统；通过逆变器控制电路接收到的表示插座未连接的代码或者接收到的表示插座类型的代码并判断其与逆变器主机是否适配，实现了自动检测交流插座的连接适配情况。

Description

一种车载逆变器和车载电源系统

技术领域

本发明涉及车载电源技术领域，更具体地，涉及一种车载逆变器以 及由车载逆变器和交流插座构成的车载电源系统。

背景技术

随着汽车的普及率的提高，外出时在没有市电的场合工作或外出旅 游时，可用车载逆变器连接至车载蓄电池将车内的12V或24V的直流电 通过逆变转换成220V/50HZ或110V/60HZ的交流电，并使用与车载逆变 器的电压输出端相连接的交流插座，以使得用户能够在车内使用需要交 流供电的电器设备。

传统的车载逆变器仅具有一种常规应用模式，即车载逆变器只能在 无任何故障情况下来给运行功率低于其最大功率的电器设备供电，使用 者只能被动接受该固定的单一应用模式，而无法根据自身需求和/或场景 (例如，需要临时扩大车载逆变器的使用范围、或者在紧急场景下拓展 车载逆变器的工作裕量)来设置车载逆变器的多种相应应用模式，从而 给使用者带来不便。

另外，在交流插座与车载逆变器之间的连接出现错误的情况下，例 如，虚接而导致交流插座与车载逆变器之间实际上并未接通连接、或者 车载逆变器的输出电压(例如分为100V、120V、220V和230V等类型) 与所连接的交流插座类型(例如分为德标、英标、中标和美标等)不匹 配，如果启动车载逆变器的工作而输出电压，则会给交流插座的使用带 来安全隐患。

发明内容

本发明要解决的其中一个技术问题在于如何实现使用者对于车载逆 变器的应用模式设置。为此，本发明第一方面提出一种新的车载逆变器。

根据本发明第一方面，提供了一种车载逆变器，该车载逆变器的电 压输入端连接至车载蓄电池，其中，所述车载逆变器包括逆变器主机和 逆变器控制电路，其中所述逆变器控制电路通过LIN总线连接至车身控 制模块，使得被配置为根据LIN总线传输的车身控制模块所发送的指令 来设置逆变器主机的相应应用模式。

根据本发明第一方面提供了一种智能化车载逆变器，通过配置LIN 总线，实现了使用者与车载逆变器之间的交互，使得使用者能够经由车 身控制模块来对车载逆变器的应用模式进行灵活设置，进而提升了车载 逆变器的使用便利性和使用者的用户体验。

另外，根据本发明第一方面的车载逆变器还可以具有如下附加的技 术特征：

根据本发明的一个方面，所述应用模式包括但不限于常规应用模式、 限功率应用模式和紧急应用模式等。

根据本发明的一个方面，如果接入运行功率超过逆变器主机的最大 功率的电器设备，车身控制模块可以发送设置限功率应用模式的指令， 当逆变器控制电路通过LIN总线接收到该指令时，所述逆变器控制电路 将逆变器主机设置为以不超过其最大功率的形式工作。

根据本发明的一个方面，如果逆变器主机出现故障而停止工作，车 身控制模块可以发送设置紧急应用模式的指令，当逆变器控制电路通过 LIN总线接收到该指令并且判断逆变器主机在该故障下可运行时，所述逆 变器控制电路将逆变器主机设置为恢复工作。

根据本发明的一个方面，如果逆变器控制电路检测到其通过LIN总 线与所述车身控制模块的连接中断，该逆变器控制电路可以在脱离所述 车身控制模块的模式下设置逆变器主机的工作。

根据本发明的一个方面，所述逆变器控制电路被配置为用于采集所 述逆变器主机的状态信息并通过LIN总线将所采集的状态信息传输至车 身控制模块以实现车载逆变器的状态监控，其中所述状态信息包括但不 限于逆变器主机工作正常或故障警告、发送负载功率、内部温度以及历 史记录和产品出厂信息等。

本发明要解决的另一个技术问题在于如何增强交流插座使用的安全 性。为此，本发明第二方面提出一种新的车载电源系统。

根据本发明第二方面，提出了一种车载电源系统，该车载电源系统 包括车载逆变器和交流插座，其特征在于，所述车载逆变器包括逆变器 主机和逆变器控制电路，其中，所述逆变器控制电路通过识别信号输入 线与所述交流插座相连接，使得被配置为根据识别信号输入线传输的连 接和适配信号来检测所述交流插座是否连接至所述逆变器主机的电压输 出端或已连接的交流插座是否与所述逆变器主机相适配，如果逆变器控 制电路检测到交流插座未连接至逆变器主机的电压输出端或已连接的交 流插座与逆变器主机并不适配，则不启动逆变器主机的工作。

根据本发明的一个方面，所述逆变器控制电路被配置为根据由交流 插座的印刷电路板设置开路/短路而组合成的信号来检测所述交流插座是 否连接至所述逆变器主机的电压输出端或已连接的交流插座是否与所述 逆变器主机相适配。

根据本发明的一个方面，所述逆变器控制电路被配置为根据由交流 插座的印刷电路板上的电阻与逆变器控制电路中的电阻组成分压电路的 采样电压来检测所述交流插座是否连接至所述逆变器主机的电压输出端 或已连接的交流插座是否与所述逆变器主机相适配。

根据本发明的一个方面，所述逆变器控制电路还通过开关信号输入 线和开关信号输出线与所述交流插座相连接，使得被配置为根据该开关 信号输入线传输的微动开关信号来检测是否有电器设备接入所述交流插 座，当逆变器控制电路检测到已连接的交流插座与逆变器主机相适配并 且电器设备接入该交流插座，则启动逆变器主机的工作；以及使得被配 置为通过开关信号输出线将LED控制信号传输至交流插座以通过其LED 灯指示逆变器主机的工作或故障状态。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

附图1是根据本发明第一方面的车载逆变器与车载蓄电池和车身控 制模块的连接示意图；

附图2是根据本发明第一方面的车载逆变器中的逆变器主机和逆变 器控制电路与车身控制模块的功能连接关系示意图；

附图3A是根据本发明第二方面的车载电源系统的第一实施例中的 车载逆变器与交流插座的连接示意图；

附图3B是根据本发明第二方面的车载电源系统的第二实施例中的车 载逆变器与交流插座的连接示意图；

附图4是根据本发明第二方面的车载电源系统中的车载逆变器中的 逆变器主机和逆变器控制电路与交流插座的功能连接关系示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出， 其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的 元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发 明，而不能理解为对本发明的限制。

参见附图1和2进一步详细描述根据本发明第一方面的车载逆变器 10。首先，如附图1所示，所述车载逆变器10分别连接至车载蓄电池11 和车身控制模块12。具体地，如附图2所示，所述车载逆变器10包括逆 变器控制电路101和逆变器主机102，其中所述逆变器控制电路101通过 LIN总线连接至车身控制模块12，该车身控制模块12用于接收使用者通 过行车电脑中控屏13输入的指令并将该指令通过LIN总线传输至所述逆 变器控制电路101，从而根据所传输的指令来设置逆变器主机102的应用 模式。

当使用者将车载逆变器10分别连接至车载蓄电池11和车身控制模 块12之后，如果使用者只需要车载逆变器正常工作来给低功率电器设备 供电(例如给手机充电等)，使用者可以在中控屏13选择常规应用模式 选项，车身控制模块12接收到该使用者输入后将发送设置常规应用模式 的指令并通过LIN总线传输至逆变器控制电路101，该逆变器控制电路 101则根据接收到的指令将逆变器主机102设置为正常工作并输出电压， 即，使得车载逆变器启用常规应用模式(例如调用并运行关于常规应用 模式的程序)。

如果使用者自驾出游或者自驾露营，在天气寒冷或过夜时，可能需 要使用如电热产品等高功率电器设备，然而这种电器设备的运行功率通 常超过车载逆变器的最大功率，导致车载逆变器出现过载保护停止电压 输出而无法使用。然而，在使用根据本发明第一方面的车载逆变器时， 遇到类似的接入高功率电器设备情况，使用者可以在中控屏13选择限功 率应用模式选项，车身控制模块12接收到该使用者输入后将发送设置限 功率应用模式的指令并通过LIN总线传输至逆变器控制电路101，该逆变 器控制电路101则根据接收到的指令将逆变器主机102设置为以不超过 其最大功率的形式来为超过车载逆变器最大功率的电器设备临时供电， 即，使得车载逆变器启用限功率应用模式(例如调用并运行关于限功率 应用模式的程序)。具体地，在该限功率应用模式启用之后，可以自动降 低输出电压从而降低输出功率使其不超过车载逆变器的最大功率值，这 使得原本因功率偏大而不能使用的如电热产品等电器设备也可以临时使 用，从而扩大了车载逆变器的使用范围，这对于车载外出情况而言尤为 重要。

如果以往传统车载逆变器出现任何故障，即便是如欠压或过热等非 严重故障，也将停止车载逆变器的工作输出，直到故障消失才能恢复工 作，而且恢复值相较于动作值还有一个回差。然而，在使用根据本发明 第一方面的车载逆变器时，遇到类似的出现故障而停止工作的情况，使 用者可以在中控屏13选择紧急应用模式选项，车身控制模块12接收到该使用者输入后将发送设置紧急应用模式的指令并通过LIN总线传输至 逆变器控制电路101，该逆变器控制电路101则根据接收到的指令并且判 断逆变器主机在该故障下可运行(例如，判断为非严重故障)时，将逆 变器主机102设置为恢复工作，即，使得车载逆变器启用紧急应用模式 (例如调用并运行关于紧急应用模式的程序)。具体地，在该紧急应用模式启用之后，对于非严重故障如欠压、过热等可以恢复车载逆变器的工 作输出电压，从而在安全的前提下拓展了车载逆变器工作边界裕量，为 紧急情况如手机充电联系救援等提供帮助，这对于车载外出情况而言尤 为重要。

通过配置LIN总线将车载逆变器中的逆变器控制电路与车身控制模 块相连(即，车身控制模块为主设备，而车载逆变器为从设备)，使得使 用者能够通过行车电脑中控屏的多种车载逆变器应用模式选项来根据其 自身需求和/或场景主动且灵活地设置/选择/切换相应的应用模式，进而提 升了车载逆变器的使用便利性和用户体验。

此外或可替换地，该逆变器控制电路101可以被配置为能够在脱离 所述车身控制模块12的模式下设置逆变器主机102的工作，即脱机应用 模式。例如，如果逆变器控制电路101通过LIN总线与所述车身控制模 块12的连接中断，所述逆变器控制电路101可以使得逆变器主机102维 持当前的应用模式，而不会由于与所述车身控制模块的连接中断而突然停止车载逆变器的工作。

此外或可替换地，在根据本发明第一方面的车载逆变器的可选实施 方式中，所述逆变器控制电路101还可以被配置为用于采集所述逆变器 主机102的状态信息，其中所述状态信息可以包括但不限于逆变器主机 工作正常或故障警告(例如欠压/过压、过热、过流、短路、绝缘不良、 内部故障、配置错误等)、发送负载功率、内部温度以及历史记录和产品 出厂信息等，并通过LIN总线将所采集的状态信息传输至车身控制模块 12使得使用者可以通过中控屏13了解当前车载逆变器的实时状态，从而 实现了对于车载逆变器的状态监控。例如，当中控屏13显示故障警告信 息，而如果该故障警告信息为如欠压、过热等非严重故障警告信息，则 使用者能够知晓其可以根据实际情况或需求来设置紧急应用模式；而如 果该故障警告信息为如短路等严重故障警告信息，则使用者能够知晓当 前车载逆变器已不可工作、甚至可能需要进一步检测或维修；这使得可 以进一步加强使用者与车载逆变器之间的交互，从而进一步提升了车载 逆变器的使用便利性和用户体验。

参见附图3A和4进一步详细描述根据本发明第二方面的车载电源系 统20的第一实施例。首先，如附图3A所示，该车载电源系统20包括车 载逆变器21和交流插座22，其中车载逆变器21与交流插座22之间连接 有十条线路；具体地，包括用于将交流插座内的插座识别元件连接至逆 变器控制电路211信号输入端的两条线路；包括用于将交流插座内的微动开关连接至车载逆变器的两条线路，其中一条线路将微动开关的第一 端连接至逆变器控制电路信号输入端，另一条线路将微动开关的第二端 连接至逆变器控制电路信号公共端；包括用于将交流插座内的第一LED 灯和第二LED灯连接至车载逆变器的三条线路，其中两条线路将第一 LED灯和第二LED灯的阳极连接至逆变器控制电路信号输出端，另一条 线路将两个LED灯的阴极公共端连接至逆变器控制电路信号公共端；包 括用于将交流插座连接至逆变器主机212的电压输出端的两条线路；以 及包括用于将交流插座的PE端(保护地)连接至车载蓄电池负极的一条 线路。其中，用于插座识别元件连接的两条线路形成了附图4中的识别 信号输入线，用于微动开关连接的两条线路形成了附图4中的开关信号 输入线，以及用于LED灯连接的三条线路形成了附图4中的开关信号输 出线。

在该第一实施例中，通过在交流插座22内置的印刷电路板设置开路 /短路可组合成信号00、信号01、信号10和信号11，逆变器控制电路211 则根据接收到的不同组合信号来判断交流插座22是否成功连接至逆变器 主机212的电压输出端或已连接的交流插座22类型是否与逆变器主机输 出的电压相适配。例如，如果逆变器控制电路211接收到表示交流插座 未连接(例如可能出现虚接情况使得交流插座实际上并未与逆变器主机 接通连接)至逆变器主机的电压输出端的信号(例如信号11)，则即便在 其他条件都满足的情况下也不启动逆变器主机212工作；例如，如果逆 变器控制电路211接收到表示交流插座类型(例如中国标准类型)的信 号(例如信号00)并判断逆变器主机212却为输出110V/60Hz电压的美 国标准类型，则即便在其他条件都满足的情况下也不启动逆变器主机212 工作。

而在逆变器控制电路211接收到表示交流插座类型(例如中国标准 类型)的信号(例如信号00)并判断逆变器主机212也为输出220V/50Hz 电压的中国标准类型的情况下，此时接入电器设备(即将电器设备的插 头插入交流插座)会使得交流插座中的微动开关接通，则逆变器控制电 路接收到低电平信号从而启动逆变器主机工作以给接入的电器设备供 电，同时逆变器控制电路输出高电平信号使得第一LED灯(例如绿灯) 点亮以表示车载逆变器已正常工作；然而如果车载逆变器出现故障，则 逆变器控制电路可以输出脉冲信号使得第二LED灯(例如红灯)闪烁。 在将插头拔出交流插座之后，交流插座中的微动开关断开，则逆变器控 制电路接收到高电平信号从而可以关闭逆变器主机工作，同时逆变器控制电路输出低电平信号而不点亮LED灯。

然而，应理解的是，该实施例还可以采用更多条(例如3条)用于 插座识别的线路，从而可以形成更多组合。

参见附图3B和4进一步详细描述根据本发明第二方面的车载电源系 统20的第二实施例。首先，如附图3B所示，该车载电源系统20包括车 载逆变器21和交流插座22，其中车载逆变器21与交流插座22之间连接 有九条线路；其与第一实施例的区别在于：用于插座识别元件连接的线 路的数量为一条，即用于插座识别元件连接的一条线路形成了附图4中的识别信号输入线。

在该第二实施例中，通过在交流插座22内置的印刷电路板设置不同 电阻阻值，而该上拉电阻与逆变器控制电路中的下拉电阻组成分压电路， 再由单片机进行A/D转换采样，其中不同的电压值识别为对应不同的交 流插座类型。例如，如果逆变器控制电路211接收到表示交流插座未连 接(例如可能出现虚接情况使得交流插座实际上并未与逆变器主机接通 连接)至逆变器主机的电压输出端的电压值(例如接近A/D采样参考电 路如+5V)，则即便在其他条件都满足的情况下也不启动逆变器主机212 工作；例如，如果逆变器控制电路211接收到表示交流插座类型(例如 中国标准类型)的电压值并判断逆变器主机212却为输出110V/60Hz电 压的美国标准类型，则即便在其他条件都满足的情况下也不启动逆变器 主机212工作。

根据本发明第二方面的车载电源系统，通过在交流插座内配置插座 识别代码，使得车载逆变器中的逆变器控制电路与交流插座之间能够进 行本地交互，即通过逆变器控制电路接收到的表示插座未连接的代码(例 如上述组合信号或电压值)或者接收到的表示插座类型的代码(例如上 述组合信号或电压值)并判断其与逆变器主机是否适配，实现了自动检 测交流插座的连接适配情况，并在连接适配出错时不启动逆变器主机工 作输出电压，从而实现防错以增强系统(交流插座)使用的安全性。

此外，根据本发明第一方面的车载逆变器可以与根据本发明的第二 方面的车载电源系统结合使用。例如，当逆变器控制电路接收到的信号 表示交流插座未连接至逆变器主机的电压输出端或检测到连接至逆变器 主机的电压输出端的交流插座类型与逆变器主机不适配，则可通过LIN 总线将连接错误警告信息传输至车身控制模块使得使用者可以通过中控 屏知晓该交流插座连接适配错误，并对该错误进行更正。这使得可以进 一步加强使用者与车载逆变器之间的交互，从而进一步提升了车载逆变 器的使用便利性和用户体验。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述 实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人 员在本发明的范围内可以对上述实施例进行组合、变化、修改、替换和 变型。

Claims (10)

1.一种车载逆变器，该车载逆变器的电压输入端连接至车载蓄电池，其特征在于，所述车载逆变器包括逆变器主机和逆变器控制电路，其中所述逆变器控制电路通过LIN总线连接至车身控制模块，使得被配置为根据LIN总线传输的车身控制模块所发送的指令来设置逆变器主机的相应应用模式。

2.根据权利要求1所述的车载逆变器，其特征在于，所述应用模式包括常规应用模式、限功率应用模式和紧急应用模式。

3.根据权利要求2所述的车载逆变器，其特征在于，如果接入运行功率超过逆变器主机的最大功率的电器设备，车身控制模块可以发送设置限功率应用模式的指令，当逆变器控制电路通过LIN总线接收到该指令时，所述逆变器控制电路将逆变器主机设置为以不超过其最大功率的形式工作。

4.根据权利要求2所述的车载逆变器，其特征在于，如果逆变器主机出现故障而停止工作，车身控制模块可以发送设置紧急应用模式的指令，当逆变器控制电路通过LIN总线接收到该指令并且判断逆变器主机在该故障下可运行时，所述逆变器控制电路将逆变器主机设置为恢复工作。

5.根据权利要求1所述的车载逆变器，其特征在于，如果逆变器控制电路检测到其通过LIN总线与所述车身控制模块的连接中断，该逆变器控制电路可以在脱离所述车身控制模块的模式下设置逆变器主机的工作。

6.根据权利要求1所述的车载逆变器，其特征在于，所述逆变器控制电路被配置为用于采集所述逆变器主机的状态信息并通过LIN总线将所采集的状态信息传输至车身控制模块以实现车载逆变器的状态监控，其中所述状态信息包括逆变器主机工作正常或故障警告、发送负载功率、内部温度以及历史记录和产品出厂信息。

7.一种车载电源系统，该车载电源系统包括车载逆变器和交流插座，其特征在于，所述车载逆变器包括逆变器主机和逆变器控制电路，其中，所述逆变器控制电路通过识别信号输入线与所述交流插座相连接，使得被配置为根据识别信号输入线传输的连接和适配信号来检测所述交流插座是否连接至所述逆变器主机的电压输出端或已连接的交流插座是否与所述逆变器主机相适配，如果逆变器控制电路检测到交流插座未连接至逆变器主机的电压输出端或者已连接的交流插座与逆变器主机并不适配，则不启动逆变器主机的工作。

8.根据权利要求7所述的车载电源系统，其特征在于，所述逆变器控制电路被配置为根据由交流插座的印刷电路板设置开路/短路而组合成的信号来检测所述交流插座是否连接至所述逆变器主机的电压输出端或已连接的交流插座是否与所述逆变器主机相适配。

9.根据权利要求7所述的车载电源系统，其特征在于，所述逆变器控制电路被配置为根据由交流插座的印刷电路板上的电阻与逆变器控制电路中的电阻组成分压电路的采样电压来检测所述交流插座是否连接至所述逆变器主机的电压输出端或已连接的交流插座是否与所述逆变器主机相适配。

10.根据权利要求7所述的车载电源系统，其特征在于，所述逆变器控制电路还通过开关信号输入线和开关信号输出线与所述交流插座相连接，使得被配置为根据该开关信号输入线传输的微动开关信号来检测是否有电器设备接入所述交流插座，当逆变器控制电路检测到已连接的交流插座与逆变器主机相适配并且电器设备接入该交流插座，则启动逆变器主机的工作；以及使得被配置为通过开关信号输出线将LED控制信号传输至交流插座以通过其LED灯指示逆变器主机的工作或故障状态。

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