CN108215915B

CN108215915B - 一种电能传输电路及装置

Info

Publication number: CN108215915B
Application number: CN201810072999.9A
Authority: CN
Inventors: 缪晓忠
Original assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Current assignee: Ningde Shidai Runzhi Software Technology Co ltd
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2020-05-05
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: CN108215915A

Abstract

本发明实施例提供了一种电能传输电路及装置。本发明实施例所提供的电能传输电路，包括：唤醒子电路，连接于高压供电装置的供电主回路上，用于接收高压供电装置的供电并运行，以及，用于在接收到唤醒信号时输出驱动信号；高压控制子电路，设置于高压供电装置的供电主回路上，且与唤醒子电路连接，用于在接收到驱动信号时导通供电主回路；功率转换子电路，连接于高压控制子电路与低压用电装置之间，用于在供电主回路导通时，将高压供电装置提供的电能进行功率转换后传输至低压用电装置。因此，本发明实施例提供的技术方案用以在电动汽车处于停车未使用状态时，通过动力电池等高压供电装置实现对BMS等低压用电装置的供电。

Description

一种电能传输电路及装置

【技术领域】

本发明涉及技术供电领域，尤其涉及一种电能传输电路及装置。

【背景技术】

在电动汽车等特殊的电池应用场景中，出于安全性的考虑，需要持续对电动汽车中的高压动力电池的工作状态进行监控。但是，在电动汽车处于停车未使用状态时，需要通过总闸切换低压供电装置的供电，以确保动力电池以及高压部件的安全，那么，此时电池管理系统(Battery Management System，BMS)等低压用电装置无法得到低压供电，也就无法实现对动力电池的状态监控。

现有技术中，一般是通过BMS实现对动力电池的工作状态的检测，因此，在电动汽车处于停车未使用状态时，电压供电装置的供电被切断，因此，如何这在电动汽车停车未使用时使得BMS尽可能长时间的得到低压供电就成为本领域亟待解决的问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电能传输电路及装置，用以在电动汽车处于停车未使用状态时，通过动力电池等高压供电装置实现对BMS等低压用电装置的供电。

一方面，本发明实施例提供了一种电能传输电路，包括：

唤醒子电路，连接于高压供电装置的供电主回路上，用于接收所述高压供电装置的供电并运行，以及，用于在接收到唤醒信号时输出驱动信号；

高压控制子电路，设置于所述供电主回路上，且与所述唤醒子电路连接，用于在接收到所述驱动信号时导通所述供电主回路；

功率转换子电路，连接于所述高压控制子电路与所述低压用电装置之间，用于在所述供电主回路导通时，将所述高压供电装置提供的电能进行功率转换后传输至所述低压用电装置。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述唤醒子电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述供电主回路的正极连接；

第二电阻，连接于所述第一电阻的第二端与所述供电主回路的负极之间；

第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第二端、所述高压控制子电路的第一驱动端连接，所述第一电容的第二端与所述供电主回路的负极连接；

唤醒芯片，所述唤醒芯片的第一端与所述第一电阻的第二端、所述第一电容的第一端均连接，所述唤醒芯片的第二端与所述供电主回路的负极连接，所述唤醒芯片的第三端与所述高压控制子电路的第二驱动端连接，所述唤醒芯片的第四端为唤醒信号接收端。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述唤醒子电路还包括：

二极管，连接于所述第一电阻的第二端与所述唤醒芯片的第一端之间。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述高压控制子电路包括：

第一开关，所述第一开关的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一开关的第二端与所述唤醒芯片的第三端连接；

第一控制芯片，所述第一控制芯片的第一端与所述第一开关的第三端连接，所述第一控制芯片的第二端与所述供电主回路的正极连接，所述第一控制芯片的第三端与所述供电主回路的负极连接；

第二开关，所述第二开关的第一端与所述第一控制芯片的第四端连接，所述第二开关的第二端与所述供电主回路的正极连接，所述第二开关的第三端与所述功率转换子电路连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述功率转换子电路包括：

第二控制芯片，所述第二控制芯片的第一端与所述第二开关的第三端连接，所述第二控制芯片的第二端与所述供电主回路的负极连接；

第三开关，所述第三开关的第一端与所述第二控制芯片的第三端连接，所述第三开关的第二端与所述供电主回路的负极连接；

功率转换器，所述功率转换器的第一输入端与所述第三开关的第三端连接，所述功率转换器的第二输入端与所述第二开关的第三端连接，所述功率转换器的输出端与所述低压用电装置连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述功率转换子电路还包括：

整流滤波组件，连接于所述功率转换器的输出端与所述低压用电装置之间。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述整流滤波组件包括：

第四开关，所述第四开关的第一端与所述功率转换器的输出端连接；

第二电容，连接于所述第四开关的第二端与所述低压用电装置之间。

第三控制芯片，所述第三控制芯片的第一端连接至所述低压用电装置的电能输入端；

隔离光耦，所述隔离光耦的第一端与所述第三控制芯片的第二端连接，所述隔离光耦的第二端与所述供电主回路的负极连接，所述隔离光耦的第三端与所述第二控制芯片的第四端连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，

所述高压供电装置包括：动力电池；

所述低压用电装置包括：电池管理装置。

另一方面，本发明实施例提供了一种电能传输装置，包括：如上所述任一种实现方式的电能传输电路。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

本发明实施例中，电能传输电路包括唤醒子电路、高压控制子电路与功率转换子电路，一方面，通过高压供电装置对低压用电装置进行供电，因此，即使电动汽车处于停车未使用状态并切断了低压供电装置的供电，也可以通过该电能传输电路实现动力电池对BMS等低压用电装置的供电；另一方面，该电能传输电路中唤醒子电路持续运行，功率转换子电路则只有在供电主回路导通时才会工作，这在一定程度上降低了该电能传输电路的功耗，并延长了BMS等低压用电装置的工作时长，从而，能够延长BMS对动力电池的工作状态的监控时长，这在一定程度上能够避免由于不及时导致的安全事故，降低了动力电池的安全性风险。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例所提供的电能传输电路的实施例一的示意图；

图2是本发明实施例所提供的电能传输电路的实施例二的示意图；

图3是本发明实施例所提供的电能传输电路应用于电动汽车中BMS唤醒时的实现方式示意图；

图4是本发明实施例所提供的电能传输装置的示意图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，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作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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述电阻等，但这些电阻不应限于这些术语。这些术语仅用来将电阻彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一电阻也可以被称为第二电阻，类似地，第二电阻也可以被称为第一电阻。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

本发明实施例提供了一种电能传输电路与装置。

请参考图1，其为是本发明实施例所提供的电能传输电路的实施例一的示意图，该电能传输电路100包括：

唤醒子电路110，连接于高压供电装置200的供电主回路上，用于接收高压供电装置200的供电并运行，以及，用于在接收到唤醒信号时输出驱动信号；

高压控制子电路120，设置于供电主回路上，且与唤醒子电路110连接，用于在接收到驱动信号时导通供电主回路；

功率转换子电路130，连接于高压供电装置200与低压用电装置300之间，用于在供电主回路导通时，将高压供电装置200提供的电能进行功率转换后传传输至低压用电装置300。

本发明实施例所涉及的高压供电装置可以包括但不限于：动力电池；本发明实施例所涉及的低压用电装置可以包括但不限于：电池管理装置。

为了更具体的说明本发明实施例的实现方案，本发明实施例给出了电能传输电路100的一种具体实现方式：

请参考图2，其为本发明实施例所提供的电能传输电路的实施例二的示意图，以下，分为三个部分分别对该电能传输电路100进行说明。

(1)电能传输电路100中的唤醒子电路110。

如图2所示，该电能传输电路100中的唤醒子电路110包括：

第一电阻111，第一电阻111的第一端与供电主回路的正极+连接；

第二电阻112，连接于第一电阻111的第二端与供电主回路的负极-之间；

第一电容113，第一电容113的第一端与第一电阻111的第二端、高压控制子电路120的第一驱动端连接，第一电容113的第二端与供电主回路的负极-连接；

唤醒芯片114，唤醒芯片114的第一端与第一电阻111的第二端、第一电容113的第一端均连接，唤醒芯片114的第二端与供电主回路的负极-连接，唤醒芯片114的第三端与高压控制子电路120的第二驱动端连接，唤醒芯片114的第四端为唤醒信号接收端。

本发明实施例中所涉及的高压供电装置可以包括但不限于：动力电池。

具体实现过程中，考虑到唤醒芯片114的工作电压与高压供电装置200的电压可能存在区别，因此，通过第一电阻111与第二电阻112进行分压、限流的作用，以使得传输至唤醒芯片114的电压能够满足其工作电压。

以及，本发明实施例中，高压供电装置200还可以通过第一电阻111为第一电容113进行充电，充电速度取决于第一电阻111的阻值与第一电容113的容值。

第一电容113可以用于维持唤醒芯片114的工作电压。具体的，在唤醒芯片114唤醒时，可能会出现电压异常跌落的情况，此时，第一电容113可以通过放电为唤醒芯片114供电，以维持唤醒芯片114的电压在其工作电压范围内。

在实际实现过程中，由于唤醒子电路110中各电器件需要持续工作，因此，在满足唤醒芯片114可以正常工作的前提下，可以尽可能的选择功耗较低的电器件。

其中，唤醒芯片114的功耗及第一电阻111的功耗、第二电阻112的功耗决定了非输出状态下的功耗。其中，需满足唤醒芯片114的电压高于其最低工作电压。

具体的，在一个具体的实现过程中，当唤醒芯片114为低功耗型器件时，第一电阻111与第二电阻112的取值需要满足高于该唤醒芯片114的额定电压0.7V左右，且误差导致的分压值偏差不高于该唤醒芯片114耐受电压0.7V。

在另一个具体的实现过程中，第一电容113的电压相较于第一电阻111与第二电阻112之间节点(图2中表示为A点)处的电压低约0.7V左右，此时，唤醒芯片114可以从第一电容113中取电处于持续工作状态。

本发明实施例中，唤醒芯片114可以有以下两种工作状态：唤醒状态与非唤醒状态，其中，唤醒状态为接收到唤醒信号后输出驱动信号的状态，非唤醒状态为除唤醒状态之外的其他状态，当唤醒芯片114处于非唤醒状态时，不输出驱动信号。

本发明实施例中，唤醒芯片114由非唤醒状态切换为唤醒状态后，才会通过第三端输出驱动信号至高压控制子电路120。其中，驱动信号可以通过高低电平的方式实现。在一个具体的实现过程中，唤醒芯片114的第三端为低电平信号，当该唤醒芯片114接收到唤醒信号时，则拉高第三端的输出电平，输出高电平信号，以作为驱动信号，输出至高压控制子电路120。

其中，唤醒芯片114由非唤醒状态切换为唤醒状态的触发条件可以包括但不限于：接收到外部发送的唤醒信号；和/或，自身逻辑满足预设的唤醒条件。例如，唤醒芯片114可以在非唤醒状态进行计时，以便于在计时满足预设的唤醒时刻或唤醒周期时，确定满足唤醒条件，则自动由非唤醒状态切换为唤醒状态。

本发明实施例对于唤醒信号的发出端无特别限定，例如，可以为BMS，或者，也可以为电动汽车的主控制系统等，或者，也可以为该电能传输电路中内置的计时单元。在具体实现时，只要接收到上述任一方式发送的唤醒信号，都可以执行输出驱动信号的步骤。

例如，计时单元设置于该电能传输电路中，通过计时单元实现计时并定时向该唤醒芯片114发送唤醒信号。或者，又例如，计时单元可以设置于唤醒芯片114内部，由唤醒芯片114自身实现计时并定时输出驱动信号。

在一个具体的实现过程中，如图2所示，为了防止电流反向，保护唤醒芯片114正常工作，该唤醒子电路110还可以包括：

二极管115，连接于第一电阻111的第二端与唤醒芯片114的第一端之间。

(2)电能传输电路100中的高压控制子电路120。

如图2所示，该高压控制子电路120包括：

第一开关121，第一开关121的第一端与第一电容113的第一端连接，第一开关121的第二端与唤醒芯片114的第三端连接；

第一控制芯片122，第一控制芯片122的第一端与第一开关121的第三端连接，第一控制芯片122的第二端与供电主回路的正极+连接，第一控制芯片122的第三端与供电主回路的负极-连接；

第二开关123，第二开关123的第一端与第一控制芯片122的第四端连接，第二开关123的第二端与供电主回路的正极+连接，第二开关123的第三端与功率转换子电路130连接。

在具体实现过程中，唤醒芯片114输出的驱动信号，例如高电平信号，输入至第一开关121，第一开关121导通，第一控制芯片122被唤醒工作，此时，第一控制芯片122可以从高压取电并开始工作，从而，控制第二开关123闭合，从而导通供电主回路。

而第一控制芯片122在未接收到唤醒信号时，仍可以通过与主回路上正负极连接的引脚从供电主回路取电，但是，由于不需要输出信号控制第二开关123闭合，功耗需求较低，此时对高压供电装置的功耗在10微安以内。

本发明实施例中所涉及的开关类型可以包括但不限于：光耦开关、金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)或者机械开关等。

其中，第一开关121的开关类型与第二开关123的开关类型可以相同，也可以不同。

如图2所示，第一电容113的第一端还通过第一开关121与第一控制芯片122连接，因此，当第一开关121导通时，第一电容113也可以为第一控制芯片122供电，以稳定第一控制芯片122的电压。

(3)电能传输电路100中的功率转换子电路130。

如图2所示，该电能传输电路100中的功率转换子电路130包括：

第二控制芯片131，第二控制芯片131的第一端与供电主回路的正极+连接，第二控制芯片131的第二端与供电主回路的负极-连接；

第三开关132，第三开关132的第一端与第二控制芯片131的第三端连接，第三开关132的第二端与供电主回路的负极-连接；

功率转换器133，功率转换器133的第一输入端与第三开关132的第三端连接，功率转换器133的第二输入端与供电主回路的正极+连接，功率转换器133的输出端与低压用电装置300连接。

如图2所示，当高压控制子电路120导通时，高压供电装置200的供电主回路导通供电，此时，第二控制芯片131工作，可以通过控制第三开关132闭合，此时，功率转换器133导通工作，将高压供电装置200提供的电能进行功率转换，为低压用电装置300供电。

在一个具体的实现过程中，该功率转换子电路130还包括：

整流滤波组件134，连接于功率转换器133的输出端与低压用电装置300之间。

如此，通过整流滤波组件134进行整流滤波，输出稳定的直流低压电至低压用电装置，在一定程度上能够避免低压用电装置300会由于电流不稳定出现故障的情况，提高用电安全性。

在一个具体的实现过程中，该整流滤波组件134可以包括如下电器件：

第四开关，第四开关的第一端与功率转换器的输出端连接；

第二电容，连接于第四开关的第二端与低压用电装置之间。

本发明实施例中，还可以在功率转换子电路130中设置用于反馈电压的电器件。此时，可以参考图2所示的电能传输电路中，功率转换子电路130还包括：

第三控制芯片135，第三控制芯片135的第一端连接至低压用电装置300的电能输入端；

隔离光耦136，隔离光耦136的第一端与第三控制芯片135的第二端连接，隔离光耦136的第二端与供电主回路的负极-连接，隔离光耦136的第三端与第二控制芯片131的第四端连接。

其中，第三控制芯片135用于采集所示低压用电装置300的供电电压，并通过隔离光耦136将该供电电压传输至第二控制芯片131，那么，第二控制芯片131就可以根据该供电电压与目标供电电压之间的比对，调整驱动的占空比，从而，实现对低压用电装置300的稳定供电。其中，隔离光耦136用于隔离高压与低压。

在实际实现本方案时，为了满足高效供电，可以选取功耗较低的第二控制芯片131，通过低损耗磁芯和优化变压器设计，且副边采用同步整流电路。

本发明实施例中，如上所述任一项的电能传输电路100可以应用于任意高压供电装置为低压用电装置300进行供电的应用场景中。

为了便于说明，本发明实施例给出如图3所示的一种应用场景，图3为本发明实施例所提供的电能传输电路应用于电动汽车中BMS唤醒时的实现方式示意图。

如图3所示，电能传输电路100与功率转换单元400均连接于动力电池210的供电主回路的正极与负极上，电能传输电路100的电能输出端与智能控制单元310连接，功率转换单元400的电能输出端与BMS320连接，并且，智能控制单元310还与功率转换单元400连接。

在这种应用场景下，该电能传输电路100作为高压辅助电源，用于为智能控制单元310供电；智能控制单元310用于监控电动汽车的车辆状态和控制功率转换单元400的工作起停；功率转换单元400受到智能控制单元310的控制进行功率转换，并将来自动力电池210的高压电转换为低压电输出给BMS 320。

基于上述任一种实现方式所述的电能传输电路100，本发明实施例还提供了一种电能传输装置，请参考图4，其为本发明实施例所提供的电能传输装置的示意图，该电能传输装置500包括：如上所述任一种实现方式的电能传输电路100。

本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种电能传输电路，其特征在于，包括：

功率转换子电路，连接于所述高压控制子电路与低压用电装置之间，用于在所述供电主回路导通时，将所述高压供电装置提供的电能进行功率转换后传输至所述低压用电装置；

所述唤醒子电路包括：

唤醒芯片，所述唤醒芯片的第一端与所述第一电阻的第二端、所述第一电容的第一端均连接，所述唤醒芯片的第二端与所述供电主回路的负极连接，所述唤醒芯片的第三端与所述高压控制子电路的第二驱动端连接，所述唤醒芯片的第四端为唤醒信号接收端；

所述高压控制子电路包括：

2.根据权利要求1所述的电能传输电路，其特征在于，所述唤醒子电路还包括：

3.根据权利要求1所述的电能传输电路，其特征在于，所述功率转换子电路包括：

4.根据权利要求3所述的电能传输电路，其特征在于，所述功率转换子电路还包括：

5.根据权利要求4所述的电能传输电路，其特征在于，所述整流滤波组件包括：

6.根据权利要求3所述的电能传输电路，其特征在于，所述功率转换子电路还包括：

7.根据权利要求1所述的电能传输电路，其特征在于，

所述高压供电装置包括：动力电池；

所述低压用电装置包括：电池管理装置。

8.一种电能传输装置，其特征在于，包括：如权利要求1至7任一项所述的电能传输电路。