CN109878438A - 用于新能源汽车的电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于新能源汽车的电源系统，包括主电源、备份电池，以及并联的主电源电路和后备电源电路，主电源电路和后备电源电路的输入端与主电源连接；后备电源电路包括串联的备份电源处理单元和掉电检测单元，主电源电路和后备电源电路分别通过一电源隔离单元后形成系统电源，备用电源处理单元设有低功耗处理芯片，低功耗处理芯片输入端与备份电池连接，输出端与电源隔离单元串联；掉电检测单元包括MOS管和与MOS管串联的分压电阻，低功耗处理芯片的电压输出引脚串联两个电阻后与备份电池连接，两个电阻公共端上串联一电阻和MOS管的漏极。本发明的电源系统，解决传统MOS管或者三极管构成电路在高温环境下漏电流增大的情况。

Description

用于新能源汽车的电源系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车电源技术领域，具体涉及一种用于新能源汽车的电源系统。

背景技术

在环境日趋恶化及能源日趋短缺的大背景下，新能源汽车应运而生。由于新能源汽车具有节能、无污染、运行噪音小以及热辐射指标低等一系列优点，从而受到人们的青睐。

目前电动汽车大致可以分为三类：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。其中，纯电动汽车由单一的蓄电池组供电；混合动力汽车由传统的内燃机和蓄电池组共同给动力系统供给能量；燃料电池汽车上能量供给主要由燃料电池完成，同时辅以动力蓄电池组。无论电动汽车动力系统的能量供给是蓄电池、燃料电池还是超级电容等，也无论构成蓄电池组的是铅酸蓄电池、金属氢化物镍蓄电池还是锂离子电池，都需要对温度环境下控制电路的漏电流进行有效的控制。

因此当电动汽车上的电路系统尤其后备电源出现温度环境下的漏电流状态，将严重影响后备电源为电路系统提供紧急电源的可靠性，调试也大大损耗整车的电源，不利于资源的利用。

储能电池主要是指使用于太阳能发电设备、风力发电设备、可再生能源、交通工具、备用电源等领域储蓄能源用的蓄电池，常见的储能电池为铅酸电池，其具有非常广阔的应用范围。铅酸电池的优点是便宜，而且生产工艺简单，要求很低；但其缺点也是很明显的，如循环寿命短、自放电大、比能量小、重量大，而且铅和硫酸都污染环境。因此，采用单纯的铅酸电池做为储能电池的缺点是显而易见的。而另一方面，锂电池具有循环寿命长、放电平台平缓、单个电池的电压高、能量密度高也就是电池比较轻，目前同样不适合单独应用。

然而，以热失控为特征的锂离子电池系统的安全性事故时有发生，困扰着电动汽车的发展。由于汽车启动电源瞬间电流极大，且工作时间较短，因此对启动电源的故障检测十分困难，现有的对启动电源进行故障检测的效率很低。另外，启动电源的故障检测包括很多方面，比如电池SOH检测、MOS管故障检测、继电器故障检测、采样电阻故障检测和电池组连线松动故障检测等，其中，启动电源中的电池老化将使得启动电源无法提供足够的电流启动汽车；启动电源中的MOS管或继电器老化，将使得启动电源的保护功能，例如过充保护、过放保护，丧失殆尽；启动电源中的采样电阻老化，将使得启动电源电流估计不准，状态估计精度下降，不利于系统维护；启动电源使用过程中由于汽车振动造成的连接松动，在瞬间大电流的工况下极易打火，产生危险。目前，还没有一套完备的汽车启动电源保护策略，来对启动电源关键器件的故障检测进行整合，不够全面。

现有的后备电源电路一般由以下三种组成构成：

(1)简易二极管隔离电路

简易二极管隔离电路优点是线路简单，空间小。缺点是电源稳定性差,掉电检测需要用到特定的带开关弹片的DC电源接口。

(2)三极管开关系统电路

三极管开关系统电路优点是掉电检测不需要特定的DC电源接口,任意插座皆可。缺点是电源稳定性差,零部件多，占空间，三极管为电流型部件，造成系统静态电流大。

(3)MOS管开关系统电路

MOS管开关系统电路优点是掉电检测不需要特定的DC电源接口，任意插座皆可，静态电流小。缺点是MOS管的温度特性决定了在高温(如户外车载产品)环境下，输出与输入间的漏电流会极具加大，造成系统漏电流加大，损耗电源。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种用于新能源汽车的电源系统，解决传统MOS管或者三极管构成电路在高温环境下漏电流增大的情况。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于新能源汽车的电源系统，包括主电源、备份电池，以及并联的主电源电路和后备电源电路，主电源电路和后备电源电路的输入端与主电源连接；后备电源电路包括备份电源处理单元和掉电检测单元，掉电检测单元与备份电源处理单元串联，所述主电源电路和后备电源电路分别通过一电源隔离单元后形成系统电源，所述备用电源处理单元设有低功耗处理芯片，所述低功耗处理芯片的输入端与备份电池连接，输出端与电源隔离单元串联；所述掉电检测单元包括MOS管和与MOS管串联的分压电阻，所述低功耗处理芯片的电压输出引脚串联两个电阻后与备份电池连接，两个电阻的公共端上串联一电阻和MOS管的漏极。

优选地，所述低功耗处理芯片为LP5907系列芯片。

优选地，所述MOS管的栅极通过一电阻与主电源连接，所述MOS管的源极接地。

优选地，所述电源隔离单元分别设有两个隔离件，分别与主电源电路和后备电源电路串联。

优选地，所述隔离件为隔离二极管。

优选地，所述后备电源电路中的隔离件通过一电容接地。

优选地，所述低功耗处理芯片的输出端分别连接电源隔离单元和通过一电容接地。

优选地，所述主电源电路的输入端与主电源连接，输出端与电源隔离单元连接，所述主电源电路还具有至少一个接地端。

优选地，所述流经MOS管的电流小于10uA。

与现有技术相比，本发明提供的用于新能源汽车的电源系统具有以下优点：

本发明提供的用于新能源汽车的电源系统，掉电检测单元和备份电源处理单元不同于传统的三极管或者MOS管驱动的结构，采用了MOS管构成掉电检测以及超低功耗集成电源处理芯片LP5907系列，构成了一套即能有效进行掉电检测,又可以解决传统MOS管或者三极管构成电路在高温环境下漏电流增大的情况。

本发明提供的用于新能源汽车的电源系统，电路简化，更加有效的节约了产品空间，为车载低功耗设备后备电源提供了完美的方案.

本发明提供的用于新能源汽车的电源系统，电源隔离单元采用的是双二极管隔离的方式，向控制系统提供所需电源。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的电路图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1和图2示出了本发明用于新能源汽车的电源系统的一种实施方式，包括主电源、备份电池，以及并联的主电源电路和后备电源电路，主电源电路和后备电源电路的输入端与主电源连接。主电源电路和后备电源电路分别通过一电源隔离单元后形成系统电源。

本实施例中，主电源电路的输入端与主电源连接，输出端与电源隔离单元连接，主电源电路在输入端和输出端处分别设有接地端。主电源电路的输出端与隔离二极管D2连接。

本实施例中，后备电源电路包括备份电源处理单元和掉电检测单元，掉电检测单元与备份电源处理单元串联。备用电源处理单元设有低功耗处理芯片U9，采用LP5907系列芯片，也可以采用其它同类功能的电源芯片。低功耗处理芯片U9的引脚1分别连接备份电池和电阻R39，引脚2接地，引脚3为电压输出引脚，引脚3连接电阻R37，引脚5为输出端，引脚5分别隔离二极管D1和通过电容C2接地。

本实施例中，掉电检测单元包括MOS管Q1和与MOS管Q1串联的各分压电阻。MOS管Q1的栅极分别通过电阻R136接地和通过电阻R135与主电源连接，MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的漏极通过电阻R44与电阻R37和电阻R39的公共端连接

本实施例中，隔离二极管D1一端连接低功耗处理芯片U9，另一端分别连接系统电源和通过电容C3接地。

本发明中，掉电检测单元由R135、R136、R39、R44、Q1构成，备份电源处理单元采用低功耗处理芯片U9，再通过电源隔离单元这种搭配模式，是为了彻底解决高温环境下的漏电流现象。本发明的工作原理为当主电源(或主电源处理后电源)存在的时候，Q1导通，U9的3脚为相对低电位，U9第5脚不输出电压，为空载模式。由于R135、R136、R39、R44的存在，Q1周围电路即使在高温环境下依然仅仅为10uA以下的电流，而U9由于本身具备高温环境下工作的特性，固即使在高温灯等恶劣环境下，依然不会有多余漏电流以及不稳定现象的出现，此时仅仅由主电源系统给控制系统供电，且由于D1、D2隔离二极管的存在，主电源也不会对备份电源造成任何影响，从而保证了系统不管是在工作还是待机状态都能完美的工作。

当主电源(或主电源处理后电源)不存在的时候，Q1处于截止状态，U9第3脚为相对高电位，U9输出稳定的系统电源，且与备份电池之间的压差小至0.3V，相当于MOS管Q1或者三极管的管压降低，但是却丝毫不受温度环境的影响，稳定而有效的为负载电路提供备份电源。后备电源电路集成了传统电路的优点，同时利用集成电源模块的特性和MOS掉电检测，隔离电路相辅相成，改善了以往高温环境下电压不稳定和高温下漏电流增大的缺点，同时由于电路的简化，节省了空间，节省了维修成本。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种用于新能源汽车的电源系统，其特征在于，包括主电源、备份电池，以及并联的主电源电路和后备电源电路，主电源电路和后备电源电路的输入端与主电源连接；后备电源电路包括备份电源处理单元和掉电检测单元，掉电检测单元与备份电源处理单元串联，所述主电源电路和后备电源电路分别通过一电源隔离单元后形成系统电源，所述备用电源处理单元设有低功耗处理芯片，所述低功耗处理芯片的输入端与备份电池连接，输出端与电源隔离单元串联；所述掉电检测单元包括MOS管和与MOS管串联的分压电阻，所述低功耗处理芯片的电压输出引脚串联两个电阻后与备份电池连接，两个电阻的公共端上串联一电阻和MOS管的漏极。

2.根据权利要求1所述的用于新能源汽车的电源系统，其特征在于，所述低功耗处理芯片为LP5907系列芯片。

3.根据权利要求1所述的用于新能源汽车的电源系统，其特征在于，所述MOS管的栅极通过一电阻与主电源连接，所述MOS管的源极接地。

4.根据权利要求1所述的用于新能源汽车的电源系统，其特征在于，所述电源隔离单元分别设有两个隔离件，分别与主电源电路和后备电源电路串联。

5.根据权利要求4所述的用于新能源汽车的电源系统，其特征在于，所述隔离件为隔离二极管。

6.根据权利要求4所述的用于新能源汽车的电源系统，其特征在于，所述后备电源电路中的隔离件通过一电容接地。

7.根据权利要求1所述的用于新能源汽车的电源系统，其特征在于，所述低功耗处理芯片的输出端分别连接电源隔离单元和通过一电容接地。

8.根据权利要求1所述的用于新能源汽车的电源系统，其特征在于，所述主电源电路的输入端与主电源连接，输出端与电源隔离单元连接，所述主电源电路还具有至少一个接地端。

9.根据权利要求1所述的用于新能源汽车的电源系统，其特征在于，所述流经MOS管的电流小于10uA。