CN108454543B - 动力信号处理电路及电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种动力信号处理电路，包括：检测并输出Key信号的Key信号检测单元，检测并输出当前动力状态信号的动力信号输入单元，接收主控单元发出的控制信号并根据该控制信号控制动力电机工作状态的动力信号输出单元，以及根据所述Key信号、所述当前动力状态信号输出所述控制信号的主控单元，所述Key信号检测单元的输出端与所述主控单元的第一输入端连接，所述动力信号输出单元的输出端与所述主控单元的第二输入端连接，所述主控单元的第一输出端与所述动力信号输出单元的输入端连接。还提供一种电池管理系统，包括如上所述的动力信号处理电路。本实施例方案可以有效避免抛锚问题，提高了稳定性和安全性。
Description
技术领域
本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种动力信号处理电路以及一种电池管理系统。
背景技术
目前的电子技术领域中，以电动车辆为例，对整车的控制一般是由整车控制器去完成。当供电单元(如动力电池)出现温度偏高或者容量偏低情况时，通过CAN(ControllerArea Network，控制器局域网总线)总线通信告知控制器，实现降功率运行。在这个过程中，如果出现降功率运行不当，就会造成过温或者过放，BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)系统会直接截断能量的来源，导致整车停止供电，车辆抛锚。
发明内容
基于此，本申请实施例的目的在于提供一种动力信号处理电路以及一种电池管理系统。
一种动力信号处理电路，包括：检测并输出Key信号的Key信号检测单元，检测并输出当前动力状态信号的动力信号输入单元，接收主控单元输出的控制信号并根据控制信号控制动力电机工作状态的动力信号输出单元，以及根据所述Key信号、所述当前动力状态信号输出所述控制信号的主控单元，所述Key信号检测单元的输出端与所述主控单元的第一输入端连接，所述动力信号输如单元的输出端与所述主控单元的第二输入端连接，所述主控单元的第一输出端与所述动力信号输出单元的输入端连接。
在一个实施例中，该动力信号处理电路还包括：检测并输出温度信号的温度检测单元，所述温度检测单元的输出端与所述主控单元的第三输入端连接。此时，所述主控单元根据所述Key信号、所述当前动力状态信号以及所述温度信号输出所述控制信号。
在一个实施例中，所述温度检测单元包括两个以上。
在一个实施例中，该动力信号处理电路还包括：检测并输出电池组电压信号的电池组电压采集单元，所述电池组电压采集单元的输出端与所述主控单元的第四输入端连接。此时，所述主控单元根据所述Key信号、所述当前动力状态信号以及所述电池组电压信号输出所述控制信号。
在一个实施例中，该动力信号处理电路还包括：连接在B-电极与P-电极之间、且与所述主控单元连接的充放电模块。
在一个实施例中，所述Key信号检测单元包括：相互连接的分压模块和第一光耦隔离模块，所述第一光耦隔离模块输出所述Key信号。
在一个实施例中，所述动力信号输入单元包括：相互连接的第二线性光耦隔离模块和第一运放跟随模块，所述第一运放跟随模块输出所述当前动力状态信号。
在一个实施例中，所述动力信号输出单元包括：相互连接的第三线性光耦隔离模块和第二运放跟随模块，所述第三光耦隔离模块的输入端接收所述主控单元输出的控制信号。
在一个实施例中，所述主控单元包括主控模块、晶振模块和复位模块，所述主控模块与所述晶振模块和所述复位模块连接。
一种电池管理系统，包括如上所述的动力信号处理电路。
基于如上所述的实施例的方案，基于检测的Key信号，将动力输入信号输入到电池管理系统的动力信号处理电路，并经过处理后再输出以控制动力电机的工作状态，从而可以更好的根据电池的状态将动力输出到动力电机，可以有效避免车辆抛锚问题，增加车辆行驶里程，延长电池使用寿命，提高系统稳定性和安全性。
附图说明
图1为一个实施例的动力信号处理电路的结构原理示意图；
图2为另一个实施例的动力信号处理电路的结构原理示意图；
图3为另一个实施例的动力信号处理电路的结构原理示意图；
图4为一个实施例中的key信号检测单元的电路结构示意图；
图5为一个实施例中的动力信号输入单元的电路结构示意图；
图6为一个实施例中的动力信号输出单元的电路结构示意图；
图7是一个实施例中的电池组电压采集单元的电路结构示意图；
图8为一个实施例中的主控单元的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
图1示出了一个实施例中的动力信号处理电路的结构示意图，其包括：检测并输出Key信号的Key信号检测单元102，检测并输出当前动力状态信号的动力信号输入单元103，接收主控单元101输出的控制信号并根据控制信号控制动力电机工作状态的动力信号输出单元104，以及根据所述Key信号、所述当前动力状态信号输出所述控制信号的主控单元101，Key信号检测单元102的输出端与主控单元101的第一输入端连接，动力信号输入单元的输出端与所述主控单元的第二输入端连接，所述主控单元的第一输出端与所述动力信号输出单元的输入端连接。
基于如上所述的实施例的方案，基于检测的Key信号，将动力输入信号输入到电池管理系统的动力信号处理电路，并经过处理后再输出以控制动力电机的工作状态，从而可以更好的根据电池的状态将动力输出到动力电机，可以有效避免车辆抛锚的问题，增加车辆行驶里程，延长电池使用寿命，提高系统稳定性和安全性。
参考图2所示，在一个实施例中，该Key信号检测单元102可以包括：相互连接的分压模块1021和第一光耦隔离模块1022，其中，第一光耦隔离模块1022与主控单元101连接，输出Key信号。
参考图4所示，一个实施例中的Key信号检测单元102包括：二极管Vp3、电阻Rp16、电阻Rp17、电阻Rp20、电阻Rp19、电阻Rp23、电阻Rp21、电阻Rp22、电容Cp22、电容Cp23、光耦Gx2以及三极管Qp7。
二极管Vp3的正极连接输入端口，输入端口接入设备的Key信号，二极管Vp3的负极与电阻Rp16的一端连接，电阻Rp16的另一端与电阻Rp20的一端、电阻Rp17的一端连接，电阻Rp17的另一端与电容Cp22的一端、光耦Gx2的第一端(引脚1)连接，电阻Rp20的另一端、电容Cp22的另一端接地，光耦Gx2的第四端(引脚4)通过电阻Rp19连接Power+端口，光耦Gx2的第三端(引脚3)、电阻Rp23的一端、三极管Qp7的基极连接Key信号输出端口，三极管Qp7的集电极与电阻R21、电阻Rp22连接，电阻Rp21的另一端接入电源，电阻Rp22的另一端与电容Cp23以及控制单元的第一输入端GPIO4连接，电阻Rp23的另一端、三极管Qp7的发射极以及电容Cp23的另一端接地。
当Key信号闭合时，Key信号端口为电池组的正极电压(比如60V、72V)，该电压与光耦Gx2的2脚(即AGND)产生压差，该压差流过Rp16、Rp17以及光耦Gx2的内部光电二极管，形成回路，使光耦导通，因此Power+(此电压为经过滤波处理之后的电池组正极电压)能传递到Key信号输出端以及三极管Qp7的基极：Key信号输出端用于开启断电状态下BMS的供电，而三极管导通通过GPIO4将Key状态传递给主控单元，主控单元接收到Key状态后进入放电工况，否则为闲置工况或者充电工况。
参考图2所示，在一个实施例中，该动力信号输入单元103可以包括：相互连接的第二线性光耦隔离模块1031和第一运放跟随模块1032，其中，第一运放跟随模块1032与主控单元101连接，输出检测得到的当前动力状态信号。
参考图5所示，一个实施例中的第二线性光耦隔离模块1031包括：电阻Rw3、电阻Rw5、电阻Rw4、电阻Rw1、电容Cw4、电容Cw2、电容Cw1、运算放大器U1B以及线性模拟光电耦合器ISO1，电阻Rw3的一端连接输入端口，该输入端口接入动力输入信号，电阻Rw3的另一端与电容Cw4的一端以及运算放大器U1B的同相输入端连接，运算放大器U1B的反相输入端与电阻Rw5的一端、电容Cw2的一端以及线性模拟光电耦合器ISO1的第四引脚连接，电容Cw4的另一端、电阻Rw5的另一端接地，运算放大器U1B的输出端与电容Cw2的另一端以及电阻Rw4的一端连接，电阻Rw4的另一端与线性模拟光电耦合器ISO1的第二引脚连接，线性模拟光电耦合器ISO1的第五引脚与电阻Rw1的一端、电容Cw1的一端相接后与输出端口连接，电阻Rw1的另一端、电容Cw1的另一端接地。
同样参考图5所示，一个实施例中的第一运放跟随模块1032包括：运算放大器U2B、电阻Rw2、二极管组件Dw1以及电容Cw3，该二极管组件Dw1包括相串联的两个二极管，运算放大器U2B的同相输入端连接输入端口，运算放大器U2B的输出端与反相输入端以及电阻Rw2的一端连接，电阻Rw2的另一端与电容Cw3的一端连接后接地，二极管组件Dw1连接在电源端与地之间，且二极管组件Dw1的正极接地，二极管组件Dw1的负极接入电源。
根据运放的虚短、虚断原理，流过ISO1器件3脚与4脚的电流Ipd1＝转把输入电压/Rw5。而对于线性光耦ISO1，流过6脚5脚的电流Ipd2与Ipd1存在线性关系k，Ipd2＝k*Ipd1，换算为电压形式：Vout/Rw1＝k*转把输入电压Vin/Rw5，按照原理图配置，Vout＝Vin/2，因此该电路实现了电气隔离、电压缩小一倍的功能。
参考图2所示，在一个实施例中，动力信号输出单元104包括：相互连接的第三光耦隔离模块1041和第二运放跟随模块1042，其中，第三光耦隔离模块1041的输入端与主控单元101连接，接收主控单元101输出的控制信号。
参考图6所示，一个实施例中的第三光耦隔离模块1041包括：电阻Rw8、电阻Rw6、电阻Rw7、电阻Rw10、电容Cw10、电容Cw7、电容Cw8、电容Cw9、运算放大器U2A以及线性模拟光电耦合器ISO2。
其中，电阻Rw8的一端接入输入端口,电阻Rw8的另一端与电容Cw10的一端、运算放大器U2A的同相输入端连接，运算放大器U2A的反相输入端与电阻Rw6的一端、电容Cw9的一端、以及线性模拟光电耦合器ISO2的第四引脚连接，电容Cw10的另一端、电阻Rw6的另一端接地，运算放大器U2A的正极电源端、电容Cw7的一端、以及电容Cw8的一端接入电源，电容Cw7的另一端、电容Cw8的另一端接地，运算放大器U2A的负极电源端接地，运算放大器U2A的输出端与电容Cw9的另一端、电阻Rw7的一端连接，电阻Rw7的另一端与线性模拟光电耦合器ISO2的第二引脚连接，线性模拟光电耦合器ISO2的第五引脚与电阻Rw10以及输出端口连接，电阻Rw10的另一端接地，线性模拟光电耦合器ISO2的第六引脚接入电源。
参考图6所示，一个实施例中的第二运放跟随模块1042包括：电容Cw12、电容Cw6、电容Cw5、电容Cw11、电阻Rw9以及运算放大器U1A。其中，运算放大器U1A的同相输入端与电容Cw12的一端连接后连接输入端口，电容Cw12的另一端接地，运算放大器U1A的正极电源端接入电源且与电容Cw6的一端、电容Cw5的一端连接，电容Cw6的另一端、电容Cw5的另一端接地，运算放大器U1A的输出端与运算放大器U1A的反向输入端、电阻Rw9的一端连接，电阻Rw9的另一端与电容Cw11的一端连接后连接输出端口，电容Cw11的另一端、运算放大器U1A的负极电源端接地。
一个实施例中，如图3所示，本实施例的动力信号处理电路，还可以包括：检测并输出温度信号的温度检测单元105，温度检测单元105的输出端与主控单元101的第三输入端连接。其中，该温度检测单元105可以包括两个以上的多个。在一个实施例中，温度检测单元105可以包括：用于检测电池组温度的第一温度检测单元，以及用于检测所述充放电控制电路中的驱动开关管的温度的第二温度检测单元，该第二温度检测单元可放置于驱动开关管表面。
一个实施例中，如图3所示，本实施例的动力信号处理电路，还可以包括：检测并输出包内电压信号的电池组电压采集单元106，电池组电压采集单元106的输出端与主控单元101的第四输入端连接。
参考图7所示，一个实施例中的电池组电压采集单元包括：分压模块1061和运放跟随模块1062。其中，分压模块1061包括：电感Li3、电感Li4，电阻Ri12、电阻Ri13、电阻Ri14、电阻Ri15。运放跟随模块1062包括：电阻Ri11、电阻Ri10、电容Ci10、电容Ci9、运算放大器U4B、二极管组件Vi2。
其中，电感Li3、电阻Ri12、电阻Ri13依次串联，电感Li3远离电阻Ri12的一端连接B+电极，电感Li4、电阻Ri14、电阻Ri15依次串联，电感Li4远离电阻Ri14的一端连接B-电极，电阻Ri13远离电阻Ri12的一端、电阻Ri15远离电阻Ri14的一端相接后作为分压模块1061的输出端口。电阻Ri11的一端作为或者连接运放跟随模块1062的输入端口，电阻Ri11的另一端、电容Ci10的一端与运算放大器U4B的同相输入端连接，电容Ci10的另一端接地，运算放大器U4B的输出端与运算放大器U4B的反相输入端、电阻Ri10的一端连接，电阻Ri10的另一端与电容Ci9的一端相接后连接输出端口。二极管组件Vi2的负极连接电源，二极管组件Vi2的正极、电容Ci9的另一端接地。
一个实施例中，如图3所示，本实施例的动力信号处理电路，还可以包括：连接在B-电极与P-电极之间、且与主控单元101连接的充放电模块107。通过充放电模块107，可以实现对电池包的充放电的控制。
基于如上所述的本申请实施例的方案，本申请的一个实施例还提供一种电池管理系统，该电池管理系统包括上述任意一个实施例所涉及的动力信号处理电路。
一个示例中的主控单元的电路结构示意图如8所示，如图8所示，该主控单元101包括主控模块1101、晶振模块1102和复位模块1103，主控模块1101与晶振模块1102和复位模块1103连接。本领域技术人员可以理解该主控单元也可以通过其他的方式来实现。
基于如上所述的实施例的方案，在Key信号输入单元，Key信号检测先经过电压分压处理，得到光耦可靠导通的电流，光耦隔离后的信号一路输入到主控单元GPIO4，一路输出到电源模块。动力信号输入单元的动力信号输入采集先经过HCNR200线性光耦隔离，LM2904运放跟随降低输出阻抗后进入主控单元的ADC4通道，主控单元内部CPU可实时获取输入的动力信号；动力信号输出由内部CPU控制外设DAC1功能，根据需要输出动力信号给HCNR200线性光耦，LM2904运放跟随降低输出阻抗后输出给外部控制器，从而控制器可根据给定的动力信号驱动动力设备工作。其中，这里的动力信号可以是转把信号，在动力信号是转把信号时，控制器可根据给定的转把电压驱动电机工作。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种动力信号处理电路，其特征在于，包括：
检测并输出Key信号的Key信号检测单元，检测并输出当前动力状态信号的动力信号输入单元，接收主控单元输出的控制信号并根据控制信号控制动力电机工作状态的动力信号输出单元，以及根据所述Key信号、所述当前动力状态信号输出所述控制信号的主控单元，所述Key信号检测单元的输出端与所述主控单元的第一输入端连接，所述动力信号输入单元的输出端与所述主控单元的第二输入端连接，所述主控单元的第一输出端与所述动力信号输出单元的输入端连接；
所述Key信号检测单元用于对所述Key信号进行电压分压和光耦隔离处理，并分别输入至所述主控单元和电源模块；
所述动力信号输入单元用于对输入的所述动力信号进行线性光耦隔离和运放跟随降低输出阻抗处理，并输出至所述主控单元，所述主控单元实时获取输入的所述动力信号；
所述动力信号输出单元用于根据需要输出线性光耦隔离和运放跟随降低输出阻抗处理后的所述动力信号至外部控制器，外部控制器根据输入的所述动力信号驱动动力设备。
2.根据权利要求1所述的动力信号处理电路，其特征在于：
还包括：检测并输出温度信号的温度检测单元，所述温度检测单元的输出端与所述主控单元的第三输入端连接；
所述主控单元根据所述Key信号、所述当前动力状态信号以及所述温度信号输出所述控制信号。
3.根据权利要求2所述的动力信号处理电路，其特征在于，还包括：所述温度检测单元包括两个以上。
4.根据权利要求1所述的动力信号处理电路，其特征在于，还包括：
检测并输出电池组电压信号的电池组电压采集单元，所述电池组电压采集单元的输出端与所述主控单元的第四输入端连接；
所述主控单元根据所述Key信号、所述当前动力状态信号以及所述电池组电压信号输出所述控制信号。
5.根据权利要求1所述的动力信号处理电路，其特征在于，还包括：
连接在B-电极与P-电极之间、且与所述主控单元连接的充放电模块。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的动力信号处理电路，其特征在于，所述Key信号检测单元包括：相互连接的分压模块和第一光耦隔离模块，所述第一光耦隔离模块输出所述Key信号。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的动力信号处理电路，其特征在于，所述动力信号输入单元包括：相互连接的第二线性光耦隔离模块和第一运放跟随模块，所述第一运放跟随模块输出所述当前动力状态信号。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的动力信号处理电路，其特征在于，所述动力信号输出单元包括：相互连接的第三线性光耦隔离模块和第二运放跟随模块，所述第三线性光耦隔离模块的输入端接收所述主控单元输出的控制信号。
9.根据权利要求2所述的动力信号处理电路，其特征在于，所述主控单元包括主控模块、晶振模块和复位模块，所述主控模块与所述晶振模块和所述复位模块连接。
10.一种电池管理系统，其特征在于，包括电池组以及如权利要求1至9任一项所述的动力信号处理电路。
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