CN106585408A - 一种电动车的电源管理电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动车的电源管理电路，包括放电控制电路、放电开关以及用于管理电动车的电池的放电功率的主控制器，所述放电控制电路包括开关电源芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1和稳压管ZD1，当所述电池的充电输入端接通充电电源进行充电时，所述开关电源芯片的电池状态通知端输出高电平信号，所述主控制器控制所述电池不放电或停止放电。本发明实施例通过设置一放电控制电路，用于实时监测电动车当前是否处于充电状态，当电动车处于充电状态时，通知主控制器，主控制器随之限定电动车电池的输出，保护电动车的充电安全，尽可能避免了充电事故。

Description

一种电动车的电源管理电路
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种电动车的电源管理电路。
背景技术
传统的燃油汽车作为出行的主要交通工具，给人们带来方便的同时，也造成了大量污染。随着无污染能源越来越多受到人们青睐，燃油汽车被新能源汽车代替也成为大势所趋，特别是近年来，随着科技的发展，电池续航能力的突破，电动车逐渐被市场所接受。
目前电动汽车一般都没有配备充电保护装置或保护措施，当电动车正在充电时，若启动打火或继续为电机供电，不仅对电池寿命是会有很大影响的，而且很容易造成事故，经常出现电动车还在充电，结果直接点火电动车开始跑，这无疑是十分危险的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动车的电源管理电路，来解决以上技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电动车的电源管理电路，包括放电控制电路、放电开关以及用于管理电动车的电池的放电功率的主控制器；
所述放电控制电路包括开关电源芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1和稳压管ZD1；
电阻R1的第一端电连接+VCC1电源，电阻R1的第二端分别电连接三极管Q1的集电极和所述开关电源芯片的充电状态监控端；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的基极分别电连接电阻R2的第一端和电阻R3的第一端，电阻R3的第二端接地，电阻R2的第二端电连接稳压管ZD1的正极，稳压管ZD1的负极电连接所述电池的充电输入端；所述开关电源芯片的电池状态通知端电连接所述主控制器的电池状态监控端；其中，三极管Q1为NPN三极管；
当所述电池的充电输入端接通充电电源进行充电时，所述充电状态监控端输入低电平信号，所述开关电源芯片的电池状态通知端输出高电平信号，以通知所述主控制器所述电池当前正在充电；当所述主控制器的电池状态监控端输入高电平信号时，所述主控制器控制所述电池不放电或停止放电。
优选的，所述放电控制电路还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、稳压二极管ZD2和三极管Q2；
电阻R4的第一端电连接电动车的驱动开关，电阻R4的第二端分别电连接电阻R5的第一端、三极管Q2的基极和稳压二极管ZD2的负极，电阻R5的第二端、二极管ZD2的正极接地；三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极电连接电阻R6的第二端和电阻R7的第一端，电阻R6的第一端电连接+VCC1电源，电阻R7的第二端电连接电容C1的正极所述开关电源芯片的开关信号输入引脚，电容C1的负极接地；所述开关电源芯片的电源输入端电连接+VCC1电源；所述开关电源芯片的开关控制端电连接所述放电开关的控制端，所述放电开关的第一接线端电连接电动车的马达，所述放电开关的第二接线端电连接所述电池；其中，三极管Q2为NPN三极管；
电动车关闭状态下，所述放电控制电路若收到所述驱动开关发出的启动电动车的电机驱动信号，即电阻R4的第一端输入高电平信号时，所述开关电源芯片的开关信号输入引脚输入低电平信号，所述开关电源芯片的开关控制端输出高电平信号，使所述电池接通所述马达，为所述马达供电。
优选的，所述放电控制电路包括还包括电阻R9和电容C3；
所述电池和所述放电开关之间还电连接有电流传感器，用于实时监测所述电池的输出电流，并根据所述电池的输出电流生成相应的电信号，进而通过所述电流传感器的信号输出端输出；
所述电流传感器的信号输出端电连接电阻R9的第二端，电阻R9的第一端分别电连接所述开关电源芯片的电池输出监控端和电容C3的正极，电容C3的负极接地；
所述开关电源芯片用于根据所述电流传感器输出的电信号换算为所述电池当前的输出电流。
优选的，所述电流传感器用于实时监测所述电池的输出电流，并根据所述电池的输出电流生成相应的直流电压，通过所述电流传感器的信号输出端输出；
所述开关电源芯片用于根据所述电流传感器的信号输出端输出的直流电压换算为所述电池当前的输出电流。
优选的，所述开关电源芯片内置有一计时器；所述开关电源芯片的待机信号输出端电连接所述主控制器的待机信号输入端；
所述开关电源芯片还用于若所述电池当前的输出电流低于预设的电流阈值，控制所述计时器开始计时；
所述计时器开始计时后，若所述电池当前的输出电流大于等于预设的电流阈值，停止计时，并将所述计时器当前的计时清零；
所述计时器开始计时后，若所述计时器的计时时长大于等于预设的时长阈值，所述开关电源芯片的待机信号输出端输出一待机信号；所述主控制器的待机信号输入端收到所述待机信号后，控制电动车工作于待机状态。
优选的，所述电流阈值为3安；所述时长阈值为30分钟；所述待机信号为持续1秒高电平信号。
优选的，所述放电控制电路还包括电阻R8、电容C2和稳压二极管ZD3；
电阻R8的第一端电连接+VCC1电源，电阻R8的第一端电连接所述开关电源芯片的电源输入端；电容C2的正极分别电连接稳压二极管ZD3的负极和电阻R8的第二端，电容C2的负极接地，稳压二极管ZD3的正极接地。
优选的，所述放电开关采用MOS管；所述放电控制电路还包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、二极管D1、二极管D2、MOS管Q3、MOS管Q4和稳压管ZD4；所述放电开关为MOS管Q5；
电阻R10的第二端电连接所述开关电源芯片的开关控制端，电阻R10的第一端电连接二极管D1的正极，二极管D1的负极电连接电阻R11的第一端和MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极接地，MOS管Q3的漏极电连接电阻R12的第二端，电阻R12的第一端分别电连接电阻R13的第二端和MOS管Q4的栅极，MOS管Q4的源极电连接+VCC2电源，MOS管Q4的漏极电连接二极管D2的正极，二极管D2的负极电连接电阻R14的第一端，电阻R14的第二端电连接MOS管Q5的栅极，MOS管Q5的源极分别电连接电阻R15的第一端和稳压二极管ZD4的负极，电阻R15的第二端和稳压二极管ZD4的正极接地，MOS管Q5的漏极电连接所述电池的正极，MOS管Q5的源极还电连接所述马达的正电源输出端，所述马达的负电源输入端电连接所述电池的负极；
其中，MOS管Q3为N沟道增强型场效应管、MOS管Q4为P沟道N沟道增强型场效应管、MOS管Q5为N沟道增强型场效应管。
本发明的有益效果：本发明实施例通过设置一放电控制电路，用于实时监测电动车当前是否处于充电状态，当电动车处于充电状态时，通知主控制器，主控制器随之限定电动车电池的输出，保护电动车的充电安全，尽可能避免了充电事故。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的电动车的电源管理电路的模块架构图。
图2为本发明实施例提供的电动车的电源管理电路的部分电路图。
图中：
10、驱动开关；20、主控制器；30、放电控制电路；31、开关电源芯片；40、电池；41、电流传感器；50、放电开关；60、马达；70、电子油门；80、显示屏；90、充电器；91、充电电源。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的电动车的电源管理电路的模块架构图。该电源管理电路包括放电控制电路30、放电开关50以及用于管理电动车的电池40的放电功率的主控制器20。
请参考图2，图2为本发明实施例提供的电动车的电源管理电路的部分电路图。
放电控制电路30包括开关电源芯片31、电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1和稳压管ZD1。
电阻R1的第一端电连接+VCC1电源，电阻R1的第二端分别电连接三极管Q1的集电极和开关电源芯片31的充电状态监控端(3引脚)；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的基极分别电连接电阻R2的第一端和电阻R3的第一端，电阻R3的第二端接地，电阻R2的第二端电连接稳压管ZD1的正极，稳压管ZD1的负极电连接电池40的充电输入端；开关电源芯片31的电池状态通知端(4引脚)电连接主控制器20的电池状态监控端；其中，三极管Q1为NPN三极管。
当电池40的充电输入端通过充电器90接通充电电源91进行充电时，所述充电状态监控端(3引脚)输入低电平信号，开关电源芯片31的电池状态通知端(4引脚)输出高电平信号，以通知主控制器20电池40当前正在充电；当主控制器20的电池状态监控端输入高电平信号时，主控制器20控制电池40不放电或停止放电。
具体的，放电控制电路30还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、稳压二极管ZD2和三极管Q2。
电阻R4的第一端电连接驱动开关10，电阻R4的第二端分别电连接电阻R5的第一端、三极管Q2的基极和稳压二极管ZD2的负极，电阻R5的第二端、二极管ZD2的正极接地；三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极电连接电阻R6的第二端和电阻R7的第一端，电阻R6的第一端电连接+VCC1电源，电阻R7的第二端电连接电容C1的正极、开关电源芯片31的开关信号输入引脚(2引脚)，电容C1的负极接地；开关电源芯片31的电源输入端(1引脚)电连接+VCC1电源；开关电源芯片31的开关控制端(5引脚)电连接放电开关50的控制端，放电开关50的第一接线端电连接电动车的马达60，放电开关50的第二接线端电连接电池40；其中，三极管Q2为NPN三极管。
电动车关闭状态下，驱动开关10若发出启动电动车的驱动信号(高电平)，开关电源芯片31的开关信号输入引脚(2引脚)输入低电平信号，开关电源芯片31的开关控制端(5引脚)输出高电平信号，使电池40接通马达60，为马达60供电。
优选的，放电控制电路30包括还包括电阻R9和电容C3。
电池40和放电开关50之间还电连接有电流传感器41，用于实时监测电池40的输出电流，并根据电池40的输出电流生成相应的电信号，进而通过电流传感器41的信号输出端输出。
电流传感器41的信号输出端电连接电阻R9的第二端，电阻R9的第一端分别电连接开关电源芯片31的电池输出监控端(7引脚)和电容C3的正极，电容C3的负极接地。
开关电源芯片31用于根据电流传感器41输出的电信号换算为电池40当前的输出电流。
优选的，电流传感器41为霍尔传感器，用于实时监测电池40的输出电流，并根据电池40的输出电流生成相应的直流电压；开关电源芯片31用于根据电流传感器41输出的直流电压换算为电池40当前的输出电流。
优选的，开关电源芯片31内置有一计时器；开关电源芯片31的待机信号输出端(6引脚)电连接主控制器10的待机信号输入端。
开关电源芯片31还用于若电池40当前的输出电流低于预设的电流阈值，控制所述计时器开始计时。
所述计时器开始计时后，若所述电池当前的输出电流大于等于预设的电流阈值，停止计时，并将所述计时器当前的计时清零。
所述计时器开始计时后，若所述计时器的计时时长大于等于预设的时长阈值，开关电源芯片31的待机信号输出端(6引脚)输出一待机信号；主控制器20的待机信号输入端收到所述待机信号后，控制电动车工作于待机状态。
优选的，所述电流阈值为3安；所述时长阈值为30分钟；所述待机信号为持续1秒高电平信号。
优选的，放电控制电路30还包括电阻R8、电容C2和稳压二极管ZD3。
电阻R8的第一端电连接+VCC1电源，电容C2的正极分别电连接稳压二极管ZD3的负极和电阻R8的第二端，电容C2的负极接地，稳压二极管ZD3的正极接地。
具体的，放电控制电路30还包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、二极管D1、二极管D2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和稳压管ZD4。
电阻R10的第二端电连接开关电源芯片31的开关控制端(5引脚)，电阻R10的第一端电连接二极管D1的正极，二极管D1的负极电连接电阻R11的第一端和MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极接地，MOS管Q3的漏极电连接电阻R12的第二端，电阻R12的第一端分别电连接电阻R13的第二端和MOS管Q4的栅极，MOS管Q4的源极电连接+VCC2电源，MOS管Q4的漏极电连接二极管D2的正极，二极管D2的负极电连接电阻R14的第一端，电阻R14的第二端电连接MOS管Q5的栅极，MOS管Q5的源极分别电连接电阻R15的第一端和稳压二极管ZD4的负极，电阻R15的第二端和稳压二极管ZD4的正极接地，MOS管Q5的漏极电连接电池40的正极，MOS管Q5的源极还电连接马达60的正电源输出端，马达60的负电源输入端电连接电池40的负极；其中，MOS管Q3为N沟道增强型场效应管、MOS管Q4为P沟道N沟道增强型场效应管、MOS管Q5为N沟道增强型场效应管。
本发明实施例通过软启动的方式控制电动车的启动，更加安全；通过设置一放电控制电路30，用于实时监测电动车当前是否处于充电状态，当电动车处于充电状态时，不能启动电动车，并通知主控制器20，主控制器20实时监控电池40的工作状态，包括监控电池40的电量，电池40的电量是否充满等，并限定电池40的输出，保护电动车的充电安全，尽可能避免了充电事故；此外，电动车若长时间不开，即马达60无输出，电池40的输出电流持续小于3A，则控制电动车进入待机状态。其中，电动车在待机状态时，电池40不输出电能，该智能待机功能尽可能的节省了电动车电池40的电能。
本实施例中，+VCC1电源为+3.3V直流电源，+VCC2电源为+15V直流电源。
需要说明的是，本实施例中所采用的开关电源芯片31的待机信号输出端(6引脚)为一PWM引脚；开关电源芯片31的电池输出监控端(7引脚)为一模数转换引脚(AD引脚)。可选的，开关电源芯片31可采用台湾松翰公司提供的型号为HY2711的芯片。
本实施例中，电池40和充电电源91之间电连接有充电器90，充电器90为电源适配器，用于转换充电电源91的输入电压为一合适的充电电压/电流，为电池40充电。
本实施例中，电动车还包括电子油门70和显示屏80，电动车正常运行时，主控制器20用于根据电子油门70的输入参数控制电池40的放电功率，以驱动马达60运行。主控制器20还要用实时获取电池40当前的电量，并在显示屏80中显示。
需要说明的是，本发明实施例中，三极管可以用其他类型的开关管进行替代，如MOS管、光耦等；MOS管可以用其他类型的开关管进行替代，如三极管、光耦等，均应在本发明的保护范围内。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电动车的电源管理电路，其特征在于，包括放电控制电路、放电开关以及用于管理电动车的电池的放电功率的主控制器；
所述放电控制电路包括开关电源芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1和稳压管ZD1；
电阻R1的第一端电连接+VCC1电源，电阻R1的第二端分别电连接三极管Q1的集电极和所述开关电源芯片的充电状态监控端；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的基极分别电连接电阻R2的第一端和电阻R3的第一端，电阻R3的第二端接地，电阻R2的第二端电连接稳压管ZD1的正极，稳压管ZD1的负极电连接所述电池的充电输入端；所述开关电源芯片的电池状态通知端电连接所述主控制器的电池状态监控端；其中，三极管Q1为NPN三极管；
当所述电池的充电输入端接通充电电源进行充电时，所述充电状态监控端输入低电平信号，所述开关电源芯片的电池状态通知端输出高电平信号，以通知所述主控制器所述电池当前正在充电；当所述主控制器的电池状态监控端输入高电平信号时，所述主控制器控制所述电池不放电或停止放电。
2.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述放电控制电路还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、稳压二极管ZD2和三极管Q2；
电阻R4的第一端电连接电动车的驱动开关，电阻R4的第二端分别电连接电阻R5的第一端、三极管Q2的基极和稳压二极管ZD2的负极，电阻R5的第二端、二极管ZD2的正极接地；三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极电连接电阻R6的第二端和电阻R7的第一端，电阻R6的第一端电连接+VCC1电源，电阻R7的第二端电连接电容C1的正极所述开关电源芯片的开关信号输入引脚，电容C1的负极接地；所述开关电源芯片的电源输入端电连接+VCC1电源；所述开关电源芯片的开关控制端电连接所述放电开关的控制端，所述放电开关的第一接线端电连接电动车的马达，所述放电开关的第二接线端电连接所述电池；其中，三极管Q2为NPN三极管；
电动车关闭状态下，所述放电控制电路若收到所述驱动开关发出的启动电动车的电机驱动信号，即电阻R4的第一端输入高电平信号时，所述开关电源芯片的开关信号输入引脚输入低电平信号，所述开关电源芯片的开关控制端输出高电平信号，使所述电池接通所述马达，为所述马达供电。
3.根据权利要求2所述的电源管理电路，其特征在于，所述放电控制电路包括还包括电阻R9和电容C3；
所述电池和所述放电开关之间还电连接有电流传感器，用于实时监测所述电池的输出电流，并根据所述电池的输出电流生成相应的电信号，进而通过所述电流传感器的信号输出端输出；
所述电流传感器的信号输出端电连接电阻R9的第二端，电阻R9的第一端分别电连接所述开关电源芯片的电池输出监控端和电容C3的正极，电容C3的负极接地；
所述开关电源芯片用于根据所述电流传感器输出的电信号换算为所述电池当前的输出电流。
4.根据权利要求3所述的电源管理电路，其特征在于，所述电流传感器用于实时监测所述电池的输出电流，并根据所述电池的输出电流生成相应的直流电压，通过所述电流传感器的信号输出端输出；
所述开关电源芯片用于根据所述电流传感器的信号输出端输出的直流电压换算为所述电池当前的输出电流。
5.根据权利要求3所述的电源管理电路，其特征在于，所述开关电源芯片内置有一计时器；所述开关电源芯片的待机信号输出端电连接所述主控制器的待机信号输入端；
所述开关电源芯片还用于若所述电池当前的输出电流低于预设的电流阈值，控制所述计时器开始计时；
所述计时器开始计时后，若所述电池当前的输出电流大于等于预设的电流阈值，停止计时，并将所述计时器当前的计时清零；
所述计时器开始计时后，若所述计时器的计时时长大于等于预设的时长阈值，所述开关电源芯片的待机信号输出端输出一待机信号；所述主控制器的待机信号输入端收到所述待机信号后，控制电动车工作于待机状态。
6.根据权利要求5所述的电源管理电路，其特征在于，所述电流阈值为3安；所述时长阈值为30分钟；所述待机信号为持续1秒高电平信号。
7.根据权利要求5所述的电源管理电路，其特征在于，所述放电控制电路还包括电阻R8、电容C2和稳压二极管ZD3；
电阻R8的第一端电连接+VCC1电源，电阻R8的第一端电连接所述开关电源芯片的电源输入端；电容C2的正极分别电连接稳压二极管ZD3的负极和电阻R8的第二端，电容C2的负极接地，稳压二极管ZD3的正极接地。
8.根据权利要求7所述的电源管理电路，其特征在于，所述放电开关采用MOS管；所述放电控制电路还包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、二极管D1、二极管D2、MOS管Q3、MOS管Q4和稳压管ZD4；所述放电开关为MOS管Q5；
电阻R10的第二端电连接所述开关电源芯片的开关控制端，电阻R10的第一端电连接二极管D1的正极，二极管D1的负极电连接电阻R11的第一端和MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极接地，MOS管Q3的漏极电连接电阻R12的第二端，电阻R12的第一端分别电连接电阻R13的第二端和MOS管Q4的栅极，MOS管Q4的源极电连接+VCC2电源，MOS管Q4的漏极电连接二极管D2的正极，二极管D2的负极电连接电阻R14的第一端，电阻R14的第二端电连接MOS管Q5的栅极，MOS管Q5的源极分别电连接电阻R15的第一端和稳压二极管ZD4的负极，电阻R15的第二端和稳压二极管ZD4的正极接地，MOS管Q5的漏极电连接所述电池的正极，MOS管Q5的源极还电连接所述马达的正电源输出端，所述马达的负电源输入端电连接所述电池的负极；
其中，MOS管Q3为N沟道增强型场效应管、MOS管Q4为P沟道N沟道增强型场效应管、MOS管Q5为N沟道增强型场效应管。
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