CN111717146B - 一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路，所述控制电路包括低功耗电源模块、钥匙锁存信号控制模块、控制模块、车载DCDC控制电路，低功耗电源模块用于产生低功耗触发电压，其输出端与钥匙锁存信号控制模块连接；钥匙锁存信号控制模块用于输出低压供电，其输入端分别连接控制模块输出端锁存控制信号、低功耗触发电压，其输出端连接控制模块；所述控制模块的输入端与钥匙信号采集电路，其输出端分别输出锁存控制信号、车载DCDC驱动信号、KL15驱动信号，车载DCDC驱动信号用于驱动车载DCDC控制电路动作以控制车载DCDC的工作；KL15驱动信号用于驱动KL15隔离输出电路输出KL15信号。本发明取消了传统车辆的低压蓄电池，节约了整车的空间，电路结构安全可靠。

Description

一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路及方法
技术领域
本发明涉及纯电动汽车车辆供电控制领域，特别涉及一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路及方法。
背景技术
低压蓄电池起着启动汽车高低压系统的重要作用。低压蓄电池不仅可以为电动汽车提供电能，还能储存电能，"供电"和"蓄电"分别对应蓄电池的放电和充电过程，蓄电池属于直流电源，它的主要作用包括：车内用电设备所需要的电能，全部由蓄电池供给，在电动汽车正常运行时，车载DCDC模块给蓄电池充电。现有技术的整车上均需要提供一个低压蓄电池来实现整车的一些启动供电，但是蓄电池会占用整车的空间并增加整车的重量，特别是针对纯电动汽车而言，空间和重量的控制对于整车十分重要。使用低压蓄电池对于整车来说，空间和重量都会增加，基于此，本申请提供一种通过供电控制电路来实现低压蓄电池的控制方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动汽车供电控制电路，用于实现无低压蓄电池而进行供电，通过这种方式来实现减少整车重量以及给整车提供更多布置空间。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路，所述控制电路包括低功耗电源模块、钥匙锁存信号控制模块、控制模块、车载DCDC控制电路。所述低功耗电源模块用于产生低功耗触发电压，其输出端与钥匙锁存信号控制模块连接；所述钥匙锁存信号控制模块用于输出低压供电，其输入端分别连接控制模块输出端锁存控制信号、低功耗触发电压，其输出端连接控制模块；所述控制模块的输入端与钥匙信号采集电路，其输出端分别输出锁存控制信号、车载DCDC驱动信号、KL15驱动信号，所述车载DCDC驱动信号用于驱动车载DCDC控制电路动作以控制车载DCDC的工作；所述KL15驱动信号用于驱动KL15隔离输出电路输出KL15信号。
所述低功耗电源模块包括低功耗电压转换电路，所述低功耗电压转换电路的输入端与动力电池连接，其输出端输出低功耗触发电压V1_Lowpower。
所述低功耗电压转换电路包括三极管Q3、Q4以及二极管D1、D2、D3，动力电池的输出端BAT+分别连接D1的正极、Q4的集电极以及通过电阻R3连接Q3的继电器；D1的负极经过电阻R6分别连接D2的负极以及Q3的基极；D2的正极连接动力电池的输出端BAT-；Q3的发射极与Q4的基极连接，Q4的发射极经电容C1连接动力电池BAT-；保险丝F1与电容C2串接后并联在C1两端，二极管D3的负极连接在F1和C2之间，D3的正极连接动力电池BAT-，在保险丝F1和电容C2之间的连线上引出输出端输出低功耗触发电压V1_Lowpower。
所述钥匙锁存信号控制模块包括降压模块、开关控制电路，锁存控制信号、低功耗触发电压分别输入至开关控制电路的控制端，用于驱动开关控制电路的导通与关闭；所述动力电池的输出端BAT+、BAT-经过所述开关控制电路后与降压模块连接，所述降压模块的输出端输出低压供电V2。
所述开关控制电路包括钥匙信号开关、防反二极管、三极管Q6、Q8，所述钥匙信号开关根据钥匙信号自动断开闭合，所述低功耗电源模块输出端经过钥匙信号开关后连接防反二极管的正极，单片机的输出端与二极管D7的正极连接，防反二极管的输出端经电阻R15连接Q8的栅极，D7的负极连接在防反二极管的负极和R15之间；Q8的漏极与动力电池的负极BAT-，Q8的栅极经电阻R16电池负极BAT-，R16两端并联C3；Q8的源极经电阻R12连接Q6的栅极，Q6的源极经降压模块后输出电压V2；Q6的漏极与动力电池的正极BAT+连接，Q6的漏极与二极管D4的正极连接，D4的负极与Q6的栅极连接，在D4两端并联设置端子R11。
所述控制模块包括单片机、钥匙信号采集电路，所述单片机的供电输入端连接钥匙锁存信号控制模块输出的低压供电V2，所述单片机的输入端通过钥匙信号采集电路采集钥匙ON档信号、START档信号，所述单片机的输出端分别输出锁存控制信号POWER_LOCK、车载DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl、KL15驱动信号Driver_Out_KL15。
所述载DCDC控制电路动作包括继电器线圈驱动电路和继电器，所述继电器的常开触点串接设置在动力电池组与车载DCDC之间回路中，所述继电器线圈驱动电路的输入端输入车载DCDC驱动信号,其输出端输出驱动线圈通断电控制信号。所述继电器线圈驱动电路包括电阻R13、R14、三极管Q7，单片机的车载DCDC驱动信号的输出端经电阻R13连接Q7的基极，Q7的基极经过电阻R14接地，Q7的发射极接地，Q7的集电极与继电器线圈的一端连接，线圈的另一端连接钥匙锁存信号控制模块输出端，也就是连接V2的输出端。车载DCDC的输出端输出KL30、KL31电压用于整车供电使用。
所述KL15隔离输出电路包括隔离光耦U1、三极管Q1，单片机的输出KL15驱动信号的输出端连接Q1的基极，Q1的发射极接地，Q1的集电极经电阻R2与隔离光耦的第二输入端连接，隔离光耦U1的第一输入端输入钥匙锁存信号控制模块输出端；隔离光耦的输出端输出KL15信号。
一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路的控制方法，所述控制方法包括：
在车辆钥匙处于ON档或START档时，与ON档或START档对应的钥匙信号开关闭合，此时低功耗电源模块输出的触发电压V1_Lowpower导通钥匙锁存信号控制模块输出电压V2，电压V2为单片机供电，单片机启动工作后输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK、车载DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl、KL15驱动信号Driver_Out_KL15，输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK至钥匙锁存信号控制模块使其锁存输出V2，输出DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl用于控制车载DCDC输出KL30、KL31供电；输出KL15驱动信号Driver_Out_KL15控制光耦导通输出KL15唤醒整车电器，此时整车完全启动供电。
在单片机启动工作后，通过钥匙信号采集电路实时采集钥匙的ON档或START档信号，在处于ON档或START档时，输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK；当检测到钥匙信号未处于ON档或START档时，此时停止输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK，同时由于ON档或START档对应的钥匙控制开关断开，此时V2输出为0，单片机断电停止工作，此时车载DCDC断开工作、光耦断开，整车下电完成。
本发明的优点在于：取消了传统车辆的低压蓄电池，通过电路驱动的方式来自动实现抵押蓄电池的供电控制功能，这种方式减少了低压蓄电池带来的重量和成本，节约了整车的空间，同时电路结构安全可靠，实现方便。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明低功耗电源模块电路原理图；
图2为本发明钥匙锁存信号控制模块电路原理图；
图3为本发明控制模块电路原理图；
图4为本发明车载DCDC控制电路原理图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本申请主要目的是通过取消低压蓄电池而通过硬件电路来替代低压蓄电池的功能，电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路，控制电路包括低功耗电源模块、钥匙锁存信号控制模块、控制模块、车载DCDC控制电路，所述低功耗电源模块用于产生低功耗触发电压，其输出端与钥匙锁存信号控制模块连接；钥匙锁存信号控制模块用于输出低压供电，其输入端分别连接控制模块输出端锁存控制信号、低功耗触发电压，其输出端连接控制模块；所述控制模块的输入端与钥匙信号采集电路，其输出端分别输出锁存控制信号、车载DCDC驱动信号、KL15驱动信号，车载DCDC驱动信号用于驱动车载DCDC控制电路动作以控制车载DCDC的工作；KL15驱动信号用于驱动KL15隔离输出电路输出KL15信号。本申请的控制原理为在车辆钥匙处于ON档或START档时，与ON档或START档对应的钥匙信号开关闭合，此时低功耗电源模块输出的触发电压V1_Lowpower导通钥匙锁存信号控制模块输出电压V2，电压V2为单片机供电，单片机启动工作后输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK、车载DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl、KL15驱动信号Driver_Out_KL15，输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK至钥匙锁存信号控制模块使其锁存输出V2，输出DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl用于控制车载DCDC输出KL30、KL31供电；输出KL15驱动信号Driver_Out_KL15控制光耦导通输出KL15唤醒整车电器，此时整车完全启动供电。在单片机启动工作后，通过钥匙信号采集电路实时采集钥匙的ON档或START档信号，在处于ON档或START档时，输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK；当检测到钥匙信号未处于ON档或START档时，此时停止输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK，同时由于ON档或START档对应的钥匙控制开关断开，此时V2输出为0，单片机断电停止工作，此时车载DCDC断开工作、光耦断开，整车下电完成。
如图1所示为低压工号电源模块的电路图，该模块由动力电池产生一个休眠功耗<10ua、输出能力<＝10ma的电源模块。低功耗电源模块包括低功耗电压转换电路，低功耗电压转换电路的输入端与动力电池连接，其输出端输出低功耗触发电压V1_Lowpower。低功耗电压转换电路包括三极管Q3、Q4以及二极管D1、稳压管D2、D3，动力电池的输出端BAT+分别连接二极管D1的正极、Q4的集电极以及通过电阻R3连接Q3的继电器；D1的负极经过电阻R6分别连接D2的负极以及Q3的基极；D2的正极连接动力电池的输出端BAT-；Q3的发射极与Q4的基极连接，Q4的发射极经电容C1连接动力电池BAT-；保险丝F1与电容C2串接后并联在C1两端，稳压管D3的负极连接在F1和C2之间，D3的正极连接动力电池BAT-，在保险丝F1和电容C2之间的连线上引出输出端输出低功耗触发电压V1_Lowpower。
如图2所示，为钥匙锁存信号控制模块原理图，该模块是由ON档、Start档信号、锁存信号控制电源的输入,并输出电源信号V2。钥匙锁存信号控制模块包括降压模块、开关控制电路，锁存控制信号、低功耗触发电压分别输入至开关控制电路的控制端，用于驱动开关控制电路的导通与关闭；所述动力电池的输出端BAT+、BAT-经过所述开关控制电路后与降压模块连接，降压模块的输出端输出低压供电V2。V2主要用于单片机的驱动供电。
开关控制电路包括钥匙信号开关、防反二极管、三极管Q6、Q8，钥匙信号开关根据钥匙信号自动断开闭合，当钥匙信号为ON、START档位时，该钥匙信号开关闭合，否则断开(该开关可以认为是通过钥匙将档位开启至ON、START挡位时，该档位信号驱动对应的继电器线圈通过线圈控制常开触点作为钥匙控制开关)，钥匙控制开关包括两个，分别Key_start_sig_Key_Start1、Key_ON_sig_Key_ON1，用于对应START档位、ON档位，当处于START档位、ON档位时，对应的Key_start_sig_Key_Start1、Key_ON_sig_Key_ON1闭合。低功耗电源模块输出端分别经过钥匙信号开关Key_start_sig_Key_Start1、Key_ON_sig_Key_ON1后分别连接防反二极管D5、D6的正极，单片机的输出端输出的POWER_LOCK与二极管D7的正极连接，防反二极管D5、D7的负极连接在一起后经电阻R15连接Q8的栅极，D7的负极连接在防反二极管的负极和R15之间；Q8的漏极与动力电池的负极BAT-，Q8的栅极经电阻R16电池负极BAT-，R16两端并联C3；Q8的源极经电阻R12连接Q6的栅极，Q6的源极经降压模块后输出电压V2；Q6的漏极与动力电池的正极BAT+连接，Q6的漏极与二极管D4的正极连接，D4的负极与Q6的栅极连接，在D4两端并联设置端子R11。
如图3所示为控制模块的电路原理图，该模块采样钥匙ON档、Start档信号，输出DCDC前端继电器控制信号、模块四电源锁存信号、KL15电输出信号。控制模块包括单片机、钥匙信号采集电路，单片机的供电输入端连接钥匙锁存信号控制模块输出的低压供电V2，单片机的输入端通过钥匙信号采集电路采集钥匙ON档信号、START档信号，所述单片机的输出端分别输出锁存控制信号POWER_LOCK、车载DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl、KL15驱动信号Driver_Out_KL15。
KL15隔离输出电路包括隔离光耦U1、三极管Q1，单片机的输出KL15驱动信号的输出端连接Q1的基极，Q1的发射极接地，Q1的集电极经电阻R2与隔离光耦的第二输入端连接，隔离光耦U1的第一输入端输入钥匙锁存信号控制模块输出端；隔离光耦的输出端输出KL15信号。
ON档、START档位检测电路如图3所示，ON档信号Key_on_sig经过电阻R5输送至MOS管Q2的栅极，Q2的漏极接电池负极BAT-，Q2栅极经电阻接BAT-，Q2的源极连接单片机的ON信号采样端口，该采样IO口通过电阻R1连接钥匙锁存信号的输出端V2。START档信号Key_start_sig经过电阻R9输送至MOS管Q5的栅极，Q5的漏极接电池负极BAT-，Q5栅极经电阻接BAT-，Q5的源极连接单片机的start信号采样端口，该采样IO口通过电阻R8连接钥匙锁存信号的输出端V2。
如图4所示为车载DCDC模块，该模块是由电池组、车载DCDC、继电器、继电器驱动模块组成，车载DCDC控制电路动作包括继电器线圈驱动电路和继电器，所述继电器的常开触点串接设置在动力电池组与车载DCDC之间回路中，所述继电器线圈驱动电路的输入端输入车载DCDC驱动信号,其输出端输出驱动线圈通断电控制信号。所述继电器线圈驱动电路包括电阻R13、R14、三极管Q7，单片机的车载DCDC驱动信号的输出端经电阻R13连接Q7的基极，Q7的基极经过电阻R14接地，Q7的发射极接地，Q7的集电极与继电器线圈的一端连接，线圈的另一端连接钥匙锁存信号控制模块输出端，也就是连接V2的输出端。车载DCDC的输出端输出KL30、KL31电压用于整车供电使用。
基于本申请的一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路的控制方法，该控制方法包括：
在车辆钥匙处于ON档或START档时，与ON档或START档对应的钥匙信号开关闭合，此时低功耗电源模块输出的触发电压V1_Lowpower导通钥匙锁存信号控制模块输出电压V2，电压V2为单片机供电，单片机启动工作后输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK、车载DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl、KL15驱动信号Driver_Out_KL15，输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK至钥匙锁存信号控制模块使其锁存输出V2，输出DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl用于控制车载DCDC输出KL30、KL31供电；输出KL15驱动信号Driver_Out_KL15控制光耦导通输出KL15唤醒整车电器，此时整车完全启动供电。
在单片机启动工作后，通过钥匙信号采集电路实时采集钥匙的ON档或START档信号，在处于ON档或START档时，输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK；当检测到钥匙信号未处于ON档或START档时，此时停止输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK，同时由于ON档或START档对应的钥匙控制开关断开，此时V2输出为0，单片机断电停止工作，此时车载DCDC断开工作、光耦断开，整车下电完成。
本申请的具体原理包括：由低功耗电源模块产生电源V1_LowPower；当钥匙信号有效，钥匙、锁存信号控制电源模块Key_Start_sig、Key_On_sig为高电平，NMOS Q8 pin1为高电平，PMOS Q8导通，Q6 pin1为低电平，Q6导通。钥匙锁存信号控制电源模块电源模块输入信号有效，产生V2电源信号，V2电源信号有效后，单片机信号输入输出控制模块单片机获得电源，开始工作。单片机信号输入输出控制模块单片机输出电源锁存信号POWER_LOCK，自锁电源信号V2。单片机信号输入输出控制模块单片机输出信号DCDC_Relay_Ctrl，驱动车载DCDC控制模块继电器S1，S1闭合。车载DCDC模块获得输入电源，输出KL30电源信号，KL30给整车电器供电。单片机信号输入输出控制模块采样Key_On_sig、Key_Start_sig信号，当Key_On_sig或Key_Start_sig有效时，输出Driver_Out_KL15信号。KL15信号唤醒整车电器信号。
本申请与现有技术的方案对比：
Figure BDA0002524515020000091
/>
Figure BDA0002524515020000101
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路，其特征在于：所述控制电路包括低功耗电源模块、钥匙锁存信号控制模块、控制模块、车载DCDC控制电路，所述低功耗电源模块用于产生低功耗触发电压，其输出端与钥匙锁存信号控制模块连接；所述钥匙锁存信号控制模块用于输出低压供电，其输入端分别连接控制模块输出端锁存控制信号、低功耗触发电压，其输出端连接控制模块；所述控制模块的输入端与钥匙信号采集电路，其输出端分别输出锁存控制信号、车载DCDC驱动信号、KL15驱动信号，所述车载DCDC驱动信号用于驱动车载DCDC控制电路动作以控制车载DCDC的工作；所述KL15驱动信号用于驱动KL15隔离输出电路输出KL15信号；所述低功耗电源模块包括低功耗电压转换电路，所述低功耗电压转换电路的输入端与动力电池连接，其输出端输出低功耗触发电压V1_Lowpower；所述低功耗电压转换电路包括三极管Q3、Q4以及二极管D1、稳压管D2、D3，动力电池的输出端BAT+分别连接D1的正极、Q4的集电极以及通过电阻R3连接Q3的继电器；D1的负极经过电阻R6分别连接D2的负极以及Q3的基极；D2的正极连接动力电池的输出端BAT-；Q3的发射极与Q4的基极连接，Q4的发射极经电容C1连接动力电池BAT-；保险丝F1与电容C2串接后并联在C1两端，稳压管D3的负极连接在F1和C2之间，D3的正极连接动力电池BAT-，在保险丝F1和电容C2之间的连线上引出输出端输出低功耗触发电压V1Lowpower。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路，其特征在于：所述钥匙锁存信号控制模块包括降压模块、开关控制电路，锁存控制信号、低功耗触发电压分别输入至开关控制电路的控制端，用于驱动开关控制电路的导通与关闭；动力电池的输出端BAT+、BAT-经过所述开关控制电路后与降压模块连接，所述降压模块的输出端输出低压供电V2。
3.如权利要求2所述的一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路，其特征在于：所述开关控制电路包括钥匙信号开关、防反二极管、三极管Q6、Q8，所述钥匙信号开关根据钥匙信号自动断开闭合，所述低功耗电源模块输出端经过钥匙信号开关后连接防反二极管的正极，单片机的输出端与二极管D7的正极连接，防反二极管的输出端经电阻R15连接Q8的栅极，D7的负极连接在防反二极管的负极和R15之间；Q8的漏极与动力电池的负极BAT-，Q8的栅极经电阻R16电池负极BAT-，R16两端并联C3；Q8的源极经电阻R12连接Q6的栅极，Q6的源极经降压模块后输出电压V2；Q6的漏极与动力电池的正极BAT+连接，Q6的漏极与二极管D4的正极连接，D4的负极与Q6的栅极连接，在D4两端并联设置端子R11。
4.如权利要求1-3任一所述的一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路，其特征在于：所述控制模块包括单片机、钥匙信号采集电路，所述单片机的供电输入端连接钥匙锁存信号控制模块输出的低压供电V2，所述单片机的输入端通过钥匙信号采集电路采集钥匙ON档信号、START档信号，所述单片机的输出端分别输出锁存控制信号POWER_LOCK、车载DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl、KL15驱动信号Driver_Out_KL15。
5.如权利要求1所述的一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路，其特征在于：所述车载DCDC控制电路动作包括继电器线圈驱动电路和继电器，所述继电器的常开触点串接设置在动力电池组与车载DCDC之间回路中，所述继电器线圈驱动电路的输入端输入车载DCDC驱动信号,其输出端输出驱动线圈通断电控制信号；所述继电器线圈驱动电路包括电阻R13、R14、三极管Q7，单片机的车载DCDC驱动信号的输出端经电阻R13连接Q7的基极，Q7的基极经过电阻R14接地，Q7的发射极接地，Q7的集电极与继电器线圈的一端连接，线圈的另一端连接钥匙锁存信号控制模块输出端，也就是连接V2的输出端；车载DCDC的输出端输出KL30、KL31电压用于整车供电使用。
6.如权利要求1所述的一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路，其特征在于：所述KL15隔离输出电路包括隔离光耦U1、三极管Q1，单片机的输出KL15驱动信号的输出端连接Q1的基极，Q1的发射极接地，Q1的集电极经电阻R2与隔离光耦的第二输入端连接，隔离光耦U1的第一输入端输入钥匙锁存信号控制模块输出端；隔离光耦的输出端输出KL15信号。
7.如权利要求1-6任一所述的一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：
在车辆钥匙处于ON档或START档时，与ON档或START档对应的钥匙信号开关闭合，此时低功耗电源模块输出的低功耗触发电压V1_Lowpower导通钥匙锁存信号控制模块输出电压V2，电压V2为单片机供电，单片机启动工作后输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK、车载DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl、KL15驱动信号Driver_Out_KL15，输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK至钥匙锁存信号控制模块使其锁存输出V2，输出DCDC驱动信号DCDC_Relay_Ctrl用于控制车载DCDC输出KL30、KL31供电；输出KL15驱动信号Driver_Out_KL15控制光耦导通输出KL15唤醒整车电器，此时整车完全启动供电。
8.如权利要求7所述的一种电动汽车无低压蓄电池的供电控制电路的控制方法，其特征在于：在单片机启动工作后，通过钥匙信号采集电路实时采集钥匙的ON档或START档信号，在处于ON档或START档时，输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK；当检测到钥匙信号未处于ON档或START档时，此时停止输出钥匙锁存控制信号POWER_LOCK，同时由于ON档或START档对应的钥匙控制开关断开，此时V2输出为0，单片机断电停止工作，此时车载DCDC断开工作、光耦断开，整车下电完成。
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