CN107719159A - 一种电动汽车低功耗延时下电电路及控制方法 - Google Patents

一种电动汽车低功耗延时下电电路及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车低功耗延时下电电路及控制方法，包括：使能信号识别电路，采集多个不同类型的上下电使能信号，在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号输出至延时时间判定电路；延时时间判定电路，在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，进行延时，在达到延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路；电源开关驱动电路向电源开关执行电路发送下电驱动信号；电源开关执行电路根据电源开关驱动电路发送的下电驱动信号断开电路。本发明能够同时满足静态功耗和延时下电功能，下电后，完全没有静态功耗，静态功耗相比现有电源管理芯片方案成本更低，静态功耗更小，更省电。

Description

一种电动汽车低功耗延时下电电路及控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车，尤其涉及一种电动汽车低功耗延时下电电路及控制方法。
背景技术
在新能源汽车生产如火如荼的时代背景下，电动汽车发展越来越广泛。在整车系统性能规格书中，为使12V铅酸蓄电池静态功耗降至最低值，需要对12V各用电负载提出静态功耗的限值要求；为了满足低功耗的要求，最直接亦即最优的办法即切断负载；同时为了满足整车系统的延时下电功能，切断负载的延时时间可以通过软件标定。
发明人对现有的电动汽车的延时下电功能研究发现，大部分均通过控制相应的电源管理芯片来实现，此举成本较高，更为重要的是，现有的电源管理芯片本身还存在相当的功耗，电源切断不充分，造成电瓶静态功耗的持续消耗。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车低功耗延时下电电路，同时满足静态功耗和延时下电功能，包括：使能信号识别电路、延时时间判定电路、电源开关驱动电路和电源开关执行电路，其中，
使能信号识别电路，用于采集多个不同类型的上下电使能信号，对采集到的上下电使能信号状态进行识别，在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号输出至延时时间判定电路；
延时时间判定电路，用于在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路；
电源开关驱动电路，用于根据接收到的下电信号向电源开关执行电路发送下电驱动信号；
电源开关执行电路，用于根据电源开关驱动电路发送的下电驱动信号断开电路，以使电机控制器的低压输入电源断电。
进一步地，所述上下电使能信号包括整车点火信号KL15、充电时唤醒信号WAKEUP和CAN通讯网络中的唤醒信号CANWAKE。
进一步地，所述延时时间判定电路包括主控芯片，所述主控芯片用于在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，开始计时，并在达到所述延时时间后，输出下电信号。
进一步地，所述电机控制器用于在上下电使能信号均为无效时，接收整车控制器发送的延时时间，并将接收到的延时时间发送至延时时间判定电路。
进一步地，所述电机控制器用于将预设的延时时间发送至延时时间判定电路。
进一步地，所述电源开关执行电路包括开关，所述开关在接收到上电驱动信号时闭合，在接收到下电驱动信号时断开，所述开关与电机控制器的低压输入电源串联。
进一步地，所述开关为金属氧化物晶体管，所述电源开关驱动电路用于在接收到的下电信号时向金属氧化物晶体管发送关断电平信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种电动汽车低功耗延时下电控制方法，包括：
使能信号识别电路采集多个不同类型的上下电使能信号，对采集到的上下电使能信号状态进行识别，在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号输出至延时时间判定电路；
延时时间判定电路在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路；
电源开关驱动电路根据接收到的下电信号向电源开关执行电路发送下电驱动信号；
电源开关执行电路根据电源开关驱动电路发送的下电驱动信号断开电路，以使电机控制器的低压输入电源断电。
进一步地，所述延时时间判定电路在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路之前，包括：
电机控制器在上下电使能信号均为无效时，接收整车控制器发送的延时时间，并将接收到的延时时间发送至延时时间判定电路。
进一步地，所述延时时间判定电路在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路，包括：
延时时间判定电路从电机控制器获取的延时时间；
主控芯片在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，开始计时，判断是否达到所述延时时间，
若否，则继续等待；
若是，则输出下电信号至电源开关驱动电路。
综上所述，本发明提供了一种电动汽车低功耗延时下电电路及控制方法，通过使能信号识别电路采集多个不同类型的上下电使能信号，对采集到的上下电使能信号状态进行识别，在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号输出至延时时间判定电路；通过延时时间判定电路在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路；通过电源开关驱动电路将接收到的下电信号向电源开关执行电路发送下电驱动信号；通过电源开关执行电路根据电源开关驱动电路发送的下电驱动信号断开电路，以使电机控制器的低压输入电源断电。本发明利用分立器件搭配实现延时下电功能，相对于现有的电源管理芯片方案，成本更低；本发明通过切断电源负载，使得静态功耗降至最低；能够同时满足静态功耗和延时下电功能，下电后，完全没有静态功耗，静态功耗相比现有电源管理芯片方案成本更低，静态功耗更小，更省电。
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和优点，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的介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例提供的电动汽车低功耗延时下电电路的结构框图；
图2是本发明实施例提供的电动汽车低功耗延时下电控制方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的电动汽车低功耗延时下电控制方法的另一流程图；
图4是本发明实施例提供的控制方法中步骤S20的流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
纯电动汽车(Blade Electric Vehicles，BEV)是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。在电动汽车的整车系统中，主要包含几大部件：整车控制器(VCU，Vehicle Control Unit)、电机控制器(MCU，Motor Control Unit)和电池管理系统(BMS，Battery Management System)。还包括驱动电机、充电机以及其他相关辅件。
电动汽车整车控制器VCU是电动汽车动力系统的总成控制器，负责协调发动机、驱动电机、变速箱、动力电池等各部件的工作，具有提高车辆的动力性能、安全性能和经济性等作用。
电机控制器MCU作为主要部件，用于接收整车相关使能信号以及整车控制器VCU的相关指令，并进行相应处理，以实现驾驶员的操作意图。
具体的，电机控制器MCU根据VCU的指令，控制电机的旋转状态。MCU是电动汽车特有的核心功率电子单元，通过接收VCU的车辆行驶控制指令，控制电动机输出指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶。实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。同时，MCU具有电机系统故障诊断保护和存储功能。
在整机下电时，由于电机控制器尚有部分工作要完成，不能马上下电。电机控制器MCU的低压供电系统中包含有低压输入电源，将整个电机控制器的低压输入电源断电后，电机控制器进入待机状态，此时电机控制器的静态功耗降至最低值。
本发明提供了一种电动汽车低功耗延时下电电路，以实现降低静态功耗的同时延时下电。如图1所示，电动汽车低功耗延时下电电路包括：
使能信号识别电路100，用于采集多个不同类型的上下电使能信号，对采集到的上下电使能信号状态进行识别，在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号输出至延时时间判定电路；
延时时间判定电路200，用于在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路；
电源开关驱动电路300，用于根据接收到的下电信号向电源开关执行电路发送下电驱动信号；
电源开关执行电路400，用于根据电源开关驱动电路发送的下电驱动信号断开电路，以使电机控制器的低压输入电源断电。
在一个可选的实施例中，所述上下电使能信号包括整车点火信号KL15、充电时唤醒信号WAKEUP。在一些特殊的场景中，上下电使能信号包括CAN通讯网络中的唤醒信号CANWAKE。
在一个具体应用场景中，上述的多个上下电使能信号并联输入到使能信号识别电路中进行识别。上下电使能信号的状态包括有效状态和无效状态。电机控制器500在工作过程中，必须要求上述多个上下电使能信号中至少一个为有效状态，从而使电机控制器500处于正常工作模式下；如果上述多个上下电使能信号均转换为无效状态，则表明整车系统要求电机控制器500下电。
使能信号识别电路100实时采集多个不同类型的上下电使能信号，对采集到的上下电使能信号状态进行识别，识别出每个上下电使能信号的状态是有效状态还是无效状态。使能信号识别电路100在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号输出至延时时间判定电路。
具体的，使能信号识别电路100包括输入端、输出端和解析单元，输入端用于采集多个上下电使能信号，解析单元用于识别每个上下电使能信号的状态，并在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号由输出端输出至延时时间判定电路。
使能信号识别电路100与延时时间判定电路200连接。
在一个可选的实施例中，延时时间判定电路200包括主控芯片201，所述主控芯片201用于在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，开始计时，并在达到所述延时时间后，输出下电信号。
延时时间判定电路200通过CAN总线与电机控制器500通信。电机控制器500通过CAN总线将延时时间发送给延时时间判定电路200。
可选的，电机控制器500获取延时时间的方式有两种：
第一种：在整车系统需求规划时，就已经明确此延时时间，电机控制器在前期软件设计时就已经将此延时时间固化，装车之后此延时时间不可变化。也就是说，电机控制器500中预设有延时时间。
所述电机控制器用于将预设的延时时间发送至延时时间判定电路。
第二种：在上述上下电使能信号无效之后，即电机控制器500即将进入下电过程，此时整车控制器600通过CAN总线实时下发延时时间给电机控制器500，电机控制器500接收到该指令之后，进行相应的延时时间等待。由整车控制器600下发的延时时间可以相同也可以不同，整车控制器600可以根据具体情况随时调整延时时间，使延时时间的调整更加灵活，更符合具体情况。
所述电机控制器500用于在上下电使能信号均为无效时，接收整车控制器600发送的延时时间，并将接收到的延时时间发送至延时时间判定电路200。
在一个可选的实施例中，电源开关驱动电路300由相应的驱动电阻、电容器件组成，其能够驱动后续电源开关执行电路中的开关，避免开关误开通的风险，同时确保开关不会损坏。
电源开关驱动电路300用于根据接收到的延时时间判定电路200发送的下电信号向电源开关执行电路400发送下电驱动信号。
具体的，当电源开关执行电路400中的开关为电压型开关时，电源开关驱动电路300向电源开关执行电路400发送的下电驱动信号可以是低电压信号。
当电源开关执行电路400中的开关为电流型开关时，电源开关驱动电路300向电源开关执行电路400发送的下电驱动信号可以是低电流信号。
电机控制器500包括低压输入电源501。
电源开关执行电路400，用于根据电源开关驱动电路发送的下电驱动信号断开电路，以使电机控制器的低压输入电源501断电。
在一个可选的实施例中，所述电源开关执行电路400包括开关401，所述开关401在接收到上电驱动信号时闭合，在接收到下电驱动信号时断开，所述开关401与电机控制器的低压输入电源501串联。在一个可选的实施例中，开关401为金属氧化物晶体管，所述电源开关驱动电路用于在接收到的下电信号时向金属氧化物晶体管发送关断电平信号。
金属氧化物晶体管包括MOS管，MOS管包括栅极(Gate——G，也叫做门极)，源极(Source——S)，漏极(Drain——D)。金属氧化物晶体管能够通过门级驱动信号的高低电平状态来实现自身的导通与关断。
在一个实施例中，金属氧化物晶体管当门极驱动信号为高电平时导通，当门极驱动信号为低电平时关断。此时，关断电平信号为低电平信号。
在另一个实施例中，金属氧化物晶体管当门极驱动信号为低电平时导通，当门极驱动信号为高电平时关断。此时，关断电平信号为高电平信号。
当其门级接收到由上述电源开关驱动电路300的关断电平信号之后，随即关闭开关管，实现电机控制器低压供电系统的下电操作，将整个电机控制器的低压输入电源501断电，电机控制器500进入待机状态，此时电机控制器的静态功耗降至最低值。
当然，在其他的应用场景中，开关401也可以是三极管，所述电源开关驱动电路用于在接收到的下电信号时向金属氧化物晶体管发送关断电流信号。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种电动汽车低功耗延时下电控制方法，包括：
S10、使能信号识别电路采集多个不同类型的上下电使能信号，对采集到的上下电使能信号状态进行识别，在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号输出至延时时间判定电路；
S20、延时时间判定电路在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路；
S30、电源开关驱动电路根据接收到的下电信号向电源开关执行电路发送下电驱动信号；
S40、电源开关执行电路根据电源开关驱动电路发送的下电驱动信号断开电路，以使电机控制器的低压输入电源断电。
在一个可选的实施例中，如图3所示，所述延时时间判定电路在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路之前，包括：
S50、电机控制器在上下电使能信号均为无效时，接收整车控制器发送的延时时间，并将接收到的延时时间发送至延时时间判定电路。
在一个可选的实施例中，如图4所示，步骤S20包括：
S210、延时时间判定电路从电机控制器获取的延时时间；
S220、主控芯片在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，开始计时；
S230、判断是否达到所述延时时间，若否，则执行S240，若是，则执行S250。
S240、继续等待；
S250、输出下电信号至电源开关驱动电路。
综上所述，本发明提供了一种电动汽车低功耗延时下电电路及控制方法，通过使能信号识别电路采集多个不同类型的上下电使能信号，对采集到的上下电使能信号状态进行识别，在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号输出至延时时间判定电路；通过延时时间判定电路在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路；通过电源开关驱动电路将接收到的下电信号向电源开关执行电路发送下电驱动信号；通过电源开关执行电路根据电源开关驱动电路发送的下电驱动信号断开电路，以使电机控制器的低压输入电源断电。本发明利用分立器件搭配实现延时下电功能，相对于现有的电源管理芯片方案，成本更低；本发明通过切断电源负载，使得静态功耗降至最低；能够同时满足静态功耗和延时下电功能，下电后，完全没有静态功耗，静态功耗相比现有电源管理芯片方案成本更低，静态功耗更小，更省电。
以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车低功耗延时下电电路，其特征在于，包括：使能信号识别电路、延时时间判定电路、电源开关驱动电路和电源开关执行电路，其中，
使能信号识别电路，用于采集多个不同类型的上下电使能信号，对采集到的上下电使能信号状态进行识别，在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号输出至延时时间判定电路；
延时时间判定电路，用于在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路；
电源开关驱动电路，用于根据接收到的下电信号向电源开关执行电路发送下电驱动信号；
电源开关执行电路，用于根据电源开关驱动电路发送的下电驱动信号断开电路，以使电机控制器的低压输入电源断电。
2.根据权利要求1所述的电动汽车低功耗延时下电电路，其特征在于，所述上下电使能信号包括整车点火信号KL15、充电时唤醒信号WAKEUP和CAN通讯网络中的唤醒信号CANWAKE。
3.根据权利要求1所述的电动汽车低功耗延时下电电路，其特征在于，所述延时时间判定电路包括主控芯片，所述主控芯片用于在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，开始计时，并在达到所述延时时间后，输出下电信号。
4.根据权利要求1所述的电动汽车低功耗延时下电电路，其特征在于，所述电机控制器用于在上下电使能信号均为无效时，接收整车控制器发送的延时时间，并将接收到的延时时间发送至延时时间判定电路。
5.根据权利要求1所述的电动汽车低功耗延时下电电路，其特征在于，所述电机控制器用于将预设的延时时间发送至延时时间判定电路。
6.根据权利要求1所述的电动汽车低功耗延时下电电路，其特征在于，所述电源开关执行电路包括开关，所述开关在接收到上电驱动信号时闭合，在接收到下电驱动信号时断开，所述开关与电机控制器的低压输入电源串联。
7.根据权利要求1所述的电动汽车低功耗延时下电电路，其特征在于，所述开关为金属氧化物晶体管，所述电源开关驱动电路用于在接收到的下电信号时向金属氧化物晶体管发送关断电平信号。
8.一种电动汽车低功耗延时下电控制方法，其特征在于，包括：
使能信号识别电路采集多个不同类型的上下电使能信号，对采集到的上下电使能信号状态进行识别，在识别出采集到的所有信号状态均为无效状态时，将下电信号输出至延时时间判定电路；
延时时间判定电路在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路；
电源开关驱动电路根据接收到的下电信号向电源开关执行电路发送下电驱动信号；
电源开关执行电路根据电源开关驱动电路发送的下电驱动信号断开电路，以使电机控制器的低压输入电源断电。
9.根据权利要求8所述的电动汽车低功耗延时下电控制方法，其特征在于，所述延时时间判定电路在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路之前，包括：
电机控制器在上下电使能信号均为无效时，接收整车控制器发送的延时时间，并将接收到的延时时间发送至延时时间判定电路。
10.根据权利要求8所述的电动汽车低功耗延时下电控制方法，其特征在于，所述延时时间判定电路在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，根据从电机控制器获取的延时时间进行延时，在达到所述延时时间后，将下电信号输出至电源开关驱动电路，包括：
延时时间判定电路从电机控制器获取的延时时间；
主控芯片在接收到使能信号识别电路发送的下电信号后，开始计时，判断是否达到所述延时时间，
若否，则继续等待；
若是，则输出下电信号至电源开关驱动电路。
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