CN105553079A - 一种新能源汽车控制器的掉电保护装置和新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式公开了一种新能源汽车控制器的掉电保护装置和新能源汽车。掉电保护装置包括：自保持信号模块(11)，用于提供自保持信号；单向截止器(12)，用于在电源维持信号和自保持信号中选择，其中：当电源维持信号有效时，选择电源维持信号；当电源维持信号无效时，选择自保持信号；耦合器(13)，用于基于单向截止器(12)的选择结果生成主回路开关控制信号；主回路开关(14)，与新能源汽车控制器连接，用于基于主回路开关控制信号导通新能源汽车控制器的供电线路。本发明可以降低成本，而且还可以精确实现掉电控制，避免特定电路维护以及电容失效带来的一系列问题。

Description

一种新能源汽车控制器的掉电保护装置和新能源汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种新能源汽车控制器的掉电保护装置和新能源汽车。

背景技术

电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势，在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下，有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和减排的有效路径之一。

汽车控制器包括整车控制器、车身控制器、电池管理系统和电机控制器，等等。在汽车运行和维护保养中，为汽车控制器提供电源非常重要。在现有的技术方案中，大多采用备用电源(比如电池或者电容器)延迟掉电的方法实现汽车控制器的掉电保护。

然而，在现有技术中，需要为备用电池配备专用的充电及升压电路，从而提高了成本。而且，作为备用电池的电容器长时间使用会造成电解液干涸，引起延时时间不稳定，甚至功能失效，从而还进一步降低了系统稳定性。

发明内容

本发明的目的是提出一种新能源汽车控制器的掉电保护装置和新能源汽车，从而降低成本。

根据本发明实施方式的一方面，提出一种新能源汽车控制器的掉电保护装置，包括：

自保持信号模块，用于提供自保持信号；

单向截止器，用于在电源维持信号和自保持信号中选择，其中：当电源维持信号有效时，选择电源维持信号；当电源维持信号无效时，选择自保持信号；

耦合器，用于基于单向截止器的选择结果生成主回路开关控制信号；

主回路开关，与新能源汽车控制器连接，用于基于主回路开关控制信号导通所述新能源汽车控制器的供电线路。

优选地，所述自保持信号模块包括：

PNP型三极管；

其中所述PNP型三极管的基极与自保持信号提供端连接；PNP型三极管的发射极与5V电源连接；PNP型三极管的集电极与所述单向截止器连接。

优选地，单向截止器包括：

第一单向导通二极管，该第一单向导通二极管的正极与PNP型三极管的集电极连接，该第一单向导通二极管的负极与耦合器连接；

第二单向导通二极管，该第二单向导通二极管的正极与电源维持信号提供端连接，该第二单向导通二极管的负极与耦合器连接。

优选地，所述单向截止器还包括：

稳压二极管；

其中所述稳压二极管的正极接地，所述稳压二极管的负极与电源维持信号提供端和该第二单向导通二极管的正极分别连接。

优选地，所述耦合器包括：

NPN型三极管；

其中所述NPN型三极管的基极与第一单向导通二极管的负极和第二单向导通二极管的负极分别连接；所述NPN型三极管的发射极接地；所述NPN型三极管的集电极连接主回路开关。

优选地，所述耦合器还包括：

稳压二极管；

其中所述稳压二极管的正极接地，所述稳压二极管的负极与第一单向导通二极管的负极和第二单向导通二极管的负极分别连接。

优选地，所述主回路开关包括：

场效应晶体管；

其中所述场效应晶体管的栅极连接所述NPN型三极管的集电极；所述场效应晶体管的源极连接12V电源；所述场效应晶体管的漏极连接所述新能源汽车控制器。

优选地，所述主回路开关还包括：

稳压二极管；其中

所述稳压二极管的正极连接所述场效应晶体管的栅极，所述稳压二极管的负极连接所述场效应晶体管的源极。

优选地，新能源汽车控制器包括下列中的至少一个：

整车控制器；车身控制器；电池管理系统；电机控制器。

根据本发明实施方式，还提出一种新能源汽车，包括如上任一项所述的掉电保护装置。

从上述技术方案可以看出，本发明的自保持信号模块用于提供自保持信号；单向截止器用于在电源维持信号和自保持信号中选择，其中：当电源维持信号有效时，选择电源维持信号；当电源维持信号无效时，选择自保持信号；耦合器用于基于单向截止器的选择结果生成主回路开关控制信号；主回路开关用于基于主回路开关控制信号导通控制器的供电线路。由此可见，当新能源汽车控制器掉电时，主回路开关仍然可以基于主回路开关控制信号导通新能源汽车控制器的供电线路，从而新能源汽车控制器依然可以保持上电状态，不会导致控制器数据丢失。本发明无需采用传统的备用电池或者电容器即可实现控制器的掉电保护，因此可以降低成本。

而且，本发明还可以精确实现掉电控制，避免特定电路维护以及电容失效带来的一系列问题。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为根据本发明的新能源汽车的控制器的掉电保护装置的示范性结构图。

图2为本发明的新能源汽车的控制器的掉电保护装置的示范性电路图。

图3为图2中ON档信号有效且KE信号低电平时的电路分析示意图。

图4为图2中ON档信号无效且KE信号低电平时的电路分析示意图。

图5为图2中ON档信号无效且KE信号高电平时的电路分析示意图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

新能源汽车控制器(如整车控制器)在常电掉电时，供电电源中断，导致控制器数据丢失，以至于新能源汽车本身无法完成既定功能。

图1为根据本发明的新能源汽车的控制器的掉电保护装置的示范性结构图。

如图1所示，该装置10包括：

自保持信号模块11，用于提供自保持信号；

单向截止器12，用于在电源维持信号和自保持信号中选择，其中：当电源维持信号有效时，选择电源维持信号；当电源维持信号无效时，选择自保持信号；

耦合器13，用于基于单向截止器的选择结果生成主回路开关控制信号；

主回路开关14，与新能源汽车控制器连接，用于基于主回路开关控制信号导通新能源汽车控制器的供电线路。

电源维持信号是新能源汽车控制器的上电信号。当电源维持信号有效时，单向截止器12选择电源维持信号。此时，耦合器13基于单向截止器12的选择结果(即电源维持信号)生成主回路开关控制信号。主回路开关14基于主回路开关控制信号导通新能源汽车控制器的供电线路，新能源汽车控制器可以通过供电线路获得电能。

而且，当电源维持信号无效(即控制器掉电)时，单向截止器12选择自保持信号。耦合器13基于单向截止器12的选择结果(即自保持信号)生成主回路开关控制信号。主回路开关14基于主回路开关控制信号导通新能源汽车控制器的供电线路，新能源汽车控制器可以通过供电线路获得电能。

因此，即使电源维持信号无效，新能源汽车控制器依然可以保持上电状态，不会导致控制器数据丢失。

在一个实施方式中，自保持信号模块11可以包含PNP型三极管。该PNP型三极管的基极与自保持信号提供端连接；该PNP型三极管的发射极与控制电源(如5V电源)连接；该PNP型三极管的集电极与单向截止器12连接。

在一个实施方式中，单向截止器12可以包括：第一单向导通二极管，该第一单向导通二极管的正极与自保持信号模块11中的PNP型三极管的集电极连接，该第一单向导通二极管的负极与耦合器13连接；第二单向导通二极管，该第二单向导通二极管的正极与电源维持信号提供端连接，该第二单向导通二极管的负极与耦合器13连接。在一个实施方式中，单向截止器12还包括：稳压二极管；其中：该稳压二极管的正极接地，负极与电源维持信号提供端和该第二单向导通二极管的正极分别连接。

在一个实施方式中，耦合器13包括：NPN型三极管；其中该NPN型三极管的基极与第一单向导通二极管的负极和第二单向导通二极管的负极分别连接；该NPN型三极管的发射极接地；该NPN型三极管的集电极连接主回路开关14。

在一个实施方式中，耦合器13还包括：稳压二极管；其中，该稳压二极管的正极接地，该稳压二极管的负极与第一单向导通二极管的负极和第二单向导通二极管的负极分别连接。

在一个实施方式中，主回路开关14包括：场效应晶体管；其中场效应晶体管的栅极连接耦合器13的NPN型三极管的集电极；场效应晶体管的源极连接12V电源；场效应晶体管的漏极连接新能源汽车控制器。更优选地，主回路开关14还包括：稳压二极管；其中：稳压二极管的正极连接场效应晶体管的栅极，稳压二极管的负极连接场效应晶体管的源极。

以上描述了自保持信号模块11、单向截止器12、耦合器13和主回路开关14的具体元器件，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。

图2为本发明的新能源汽车的控制器的掉电保护装置的示范性电路图。

由图2可见，自保持信号模块11包括：PNP型三极管Q2；其中PNP型三极管Q2的基极与自保持信号(KE信号)提供端连接；PNP型三极管Q2的发射极与5V电源连接；PNP型三极管Q2的集电极与单向截止器12连接。而且，在5V电源与PNP型三极管Q2的基极之间连接电阻R2，电阻R2的阻值为33k；自保持信号提供端与PNP型三极管Q2的基极之间连接电阻R3，电阻R3的阻值为5.1k。

单向截止器12包括：第一单向导通二极管D3，该第一单向导通二极管D3的正极与PNP型三极管Q2的集电极连接，该第一单向导通二极管D3的负极与耦合器13连接；第二单向导通二极管D4，该第二单向导通二极管D4的正极与电源维持信号提供端连接，该第二单向导通二极管D4的负极与耦合器13连接。

单向截止器12还包括：稳压二极管Z2；其中：稳压二极管Z2的正极接地，稳压二极管Z2的负极与电源维持信号提供端和该第二单向导通二极管D4的正极分别连接。

耦合器13包括：NPN型三极管Q3；其中NPN型三极管Q3的基极与第一单向导通二极管D3的负极和第二单向导通二极管D4的负极分别连接；NPN型三极管Q3的发射极接地；NPN型三极管Q3的集电极连接主回路开关14。耦合器13还包括：稳压二极管Z3；其中：稳压二极管Z3的正极接地，稳压二极管Z3的负极与第一单向导通二极管D3的负极和第二单向导通二极管D4的负极分别连接。耦合器13还可以包括：地与NPN型三极管Q3的基极之间的电阻R6，电阻R6的阻值为200K；稳压二极管Z3的负极与NPN型三极管Q3的基极之间的电阻R5，电阻R5的阻值为10K。

主回路开关14包括：场效应晶体管Q1；其中场效应晶体管Q1的栅极连接NPN型三极管Q3的集电极；场效应晶体管Q1的源极连接12V电源；场效应晶体管Q1的漏极连接新能源汽车控制器。主回路开关14还包括：稳压二极管Z1；其中稳压二极管Z1的正极连接场效应晶体管Q1的栅极，稳压二极管Z1的负极连接场效应晶体管Q1的源极。主回路开关14还可以包括：地与场效应晶体管Q1的源极之间的电阻R1，电阻R1的阻值为100K。

在图2中，当新能源汽车正常上电后，使用ON档信号作为电源维持信号，新能源汽车控制器运行期间ON档信号电压值与供电线路的12V+电源电压相等，新能源汽车控制器上电同时产生自保持信号(即KE信号)，而且KE信号保持低电平。当掉电发生时，ON档信号变为低电平，但此时新能源汽车控制器输出的自保持信号KE仍然为低电平，当新能源汽车控制器本身处理完相应数据后，拉高KE信号，使电源掉电，从而新能源汽车控制器停止工作。

具体地，当新能源汽车正常上电后，ON档信号有效且KE信号保持低电平。当KE信号保持低电平时，PNP型三极管Q2导通。当ON档信号有效时，ON档信号(12V)大于5V，因此二极管D4导通，二极管D3反向截止。此时，NPN型三极管Q3导通，而且场效应晶体管Q1导通，从而新能源汽车控制器的供电线路导通，新能源汽车控制器从供电线路的12V+电源获得正常供电。图3为图2中ON档信号有效且KE信号低电平时的电路分析示意图。

而且，当ON档信号无效(即控制器掉电)时，KE信号保持低电平。当KE信号保持低电平时，PNP型三极管Q2导通。由于ON档信号无效(即电平为0)，因此二极管D3导通，二极管D4反向截止。此时，NPN型三极管Q3导通，而且场效应晶体管Q1导通，从而新能源汽车控制器的供电线路导通，新能源汽车控制器从供电线路的12V+电源获得正常供电。可见，当新能源汽车控制器掉电时，场效应晶体管Q1依然可以导通新能源汽车控制器的供电线路。图4为图2中ON档信号无效且KE信号低电平时的电路分析示意图。

当新能源汽车控制器本身处理完相应数据后，新能源汽车控制器可以拉高KE信号(即KE信号由低电平变为高电平)。当KE信号为高电平时，PNP型三极管Q2断开。由于ON档信号也已经无效，因此二极管D3和二极管D4都不能导通，NPN型三极管Q3断开，而且场效应晶体管Q1断开，因此新能源汽车控制器的供电线路被断开，从而新能源汽车控制器停止工作。图5为图2中ON档信号无效且KE信号高电平时的电路分析示意图。

在一个实施方式中，新能源汽车控制器包括下列中的至少一个：整车控制器；车身控制器；电池管理系统；电机控制器，等等。

而且，可以将本发明实施方式提出的掉电保护装置应用到各种类型的新能源汽车中，包括纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(PHEV)或燃料电池汽车(FCEV)，等等。

综上所述，本发明的自保持信号模块用于提供自保持信号；单向截止器用于在电源维持信号和自保持信号中选择，其中：当电源维持信号有效时，选择电源维持信号；当电源维持信号无效时，选择自保持信号；耦合器用于基于单向截止器的选择结果生成主回路开关控制信号；主回路开关用于基于主回路开关控制信号导通控制器的供电线路。

由此可见，当新能源汽车控制器掉电时，主回路开关仍然可以基于主回路开关控制信号导通新能源汽车控制器的供电线路，从而新能源汽车控制器依然可以保持上电状态，不会导致控制器数据丢失。本发明无需采用传统的备用电池或者电容器即可实现新能源汽车控制器的掉电保护，因此可以降低成本。

而且，本发明还可以精确实现掉电控制，避免特定电路维护以及电容失效带来的一系列问题。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源汽车控制器的掉电保护装置，其特征在于，包括：

自保持信号模块(11)，用于提供自保持信号；

单向截止器(12)，用于在电源维持信号和自保持信号中选择，其中：当电源维持信号有效时，选择电源维持信号；当电源维持信号无效时，选择自保持信号；

耦合器(13)，用于基于单向截止器(12)的选择结果生成主回路开关控制信号；

主回路开关(14)，与新能源汽车控制器连接，用于基于主回路开关控制信号导通所述新能源汽车控制器的供电线路。

2.根据权利要求1所述的掉电保护装置，其特征在于，所述自保持信号模块(11)包括：

PNP型三极管(Q2)；

其中所述PNP型三极管(Q2)的基极与自保持信号提供端连接；PNP型三极管(Q2)的发射极与5V电源连接；PNP型三极管(Q2)的集电极与所述单向截止器(12)连接。

3.根据权利要求2所述的掉电保护装置，其特征在于，所述单向截止器(12)包括：

第一单向导通二极管(D3)，该第一单向导通二极管(D3)的正极与PNP型三极管(Q2)的集电极连接，该第一单向导通二极管(D3)的负极与耦合器(13)连接；

第二单向导通二极管(D4)，该第二单向导通二极管(D4)的正极与电源维持信号提供端连接，该第二单向导通二极管(D4)的负极与耦合器(13)连接。

4.根据权利要求3所述的掉电保护装置，其特征在于，所述单向截止器(12)还包括：

稳压二极管(Z2)；

其中所述稳压二极管(Z2)的正极接地，所述稳压二极管(Z2)的负极与电源维持信号提供端和该第二单向导通二极管(D4)的正极分别连接。

5.根据权利要求3或4所述的掉电保护装置，其特征在于，所述耦合器(13)包括：

NPN型三极管(Q3)；

其中所述NPN型三极管(Q3)的基极与第一单向导通二极管(D3)的负极和第二单向导通二极管(D4)的负极分别连接；所述NPN型三极管(Q3)的发射极接地；所述NPN型三极管(Q3)的集电极连接主回路开关(14)。

6.根据权利要求5所述的掉电保护装置，其特征在于，所述耦合器(13)还包括：

稳压二极管(Z3)；

其中所述稳压二极管(Z3)的正极接地，所述稳压二极管(Z3)的负极与第一单向导通二极管(D3)的负极和第二单向导通二极管(D4)的负极分别连接。

7.根据权利要求5所述的掉电保护装置，其特征在于，所述主回路开关(14)包括：

场效应晶体管(Q1)；

其中所述场效应晶体管(Q1)的栅极连接所述NPN型三极管(Q3)的集电极；所述场效应晶体管(Q1)的源极连接12V电源；所述场效应晶体管(Q1)的漏极连接所述新能源汽车控制器。

8.根据权利要求7所述的掉电保护装置，其特征在于，所述主回路开关(14)还包括：

稳压二极管(Z1)；其中

所述稳压二极管(Z1)的正极连接所述场效应晶体管(Q1)的栅极，所述稳压二极管(Z1)的负极连接所述场效应晶体管(Q1)的源极。

9.根据权利要求1所述的掉电保护装置，其特征在于，所述新能源汽车控制器包括下列中的至少一个：

整车控制器；车身控制器；电池管理系统；电机控制器。

10.一种新能源汽车，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的掉电保护装置。