CN112087034B - 一种电动车上下电控制方法、控制电路和该电动车 - Google Patents

一种电动车上下电控制方法、控制电路和该电动车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动车上下电控制方法、控制电路和该电动车。该控制电路包括：DC/DC电源模块、使能模块、控制模块和低压电池；DC/DC电源模块的正输入端和负输入端分别连接功率电池的正极和负极，使能端与使能模块连接，正输出端与控制模块的电源正输入端连接；使能模块的输入端与低压电池连接，用于根据低压电池的供电状态输出使能信号到DC/DC电源模块。本发明由低压电池向控制模块供电以使DSP优先产生逻辑电平维持正确的上电时序逻辑，通过使能模块将电动车上电通信与点火启动隔离开，即使功率电池亏电导致点火启动失败或非正常断电，控制模块也能在低压电池供电下给用户相应的提示，并完成数据保存和传输。

Description

一种电动车上下电控制方法、控制电路和该电动车
技术领域
本发明实施例涉及电动车控制技术，尤其涉及一种电动车上下电控制方法、控制电路和该电动车。
背景技术
市面上两轮电动车控制器的电压等级基本为48V/60V/72V，功率等级大多不超3kW，电压等级和单体功率均较小。根据图1指示电动车控制器系统图，目前行业通用做法为：当用户操作点火开关闭合，DCDC电源输出电源Vout1、 Vout2，提供电动车控制器正常工作所需电源；当用户操作点火开关断开时，DCDC 电源输出电源无输出，电动车控制器停止工作。
针对上述技术方案，当工作电源非正常断电时，容易造成采样数据及故障报警数据无法及时保存；当电动车功率电池亏电时，操作点火开关闭合，DCDC 电源无法工作，电动车因为没有工作电源，所以不会进入工作状态且无任何状态指示给用户；还会出现电源上电时序不一致，特别是DSP(Digital Signal Process，数字信号处理器)建立3.3V逻辑电平最慢，可能输出错误的逻辑电平信号。
发明内容
本发明提供一种电动车上下电控制方法、控制电路和该电动车，一方面能够通过低压电池为控制模块提供工作电压，实现DSP优先建立逻辑电平；另一方面能够实现DC/DC电源与低压电池对控制模块冗余供电，降低低压电池的负载，延长低压电池的生命周期。
第一方面，本发明实施例提供了一种电动车上下电控制电路，包括：DC/DC 电源模块、使能模块、控制模块和低压电池；
所述DC/DC电源模块的正输入端和负输入端分别连接功率电池的正极和负极，使能端与所述使能模块连接，正输出端与控制模块的电源正输入端连接，用于接收所述使能模块的使能信号并将所述功率电池提供的电压转换为控制模块的工作电压；
所述使能模块的输入端与所述低压电池连接，用于根据所述低压电池的供电状态输出使能信号到所述DC/DC电源模块。
其中，所述使能模块的输入端还与所述DC/DC电源模块的正输出端连接，用于根据所述DC/DC电源模块提供的工作电压持续输出使能信号。
进一步的，所述的控制电路还包括：运放采样电路；
所述运放采样电路的正输入端连接所述低压电池，输出端连接所述控制模块，用于获取所述低压电池的电压，以使所述控制模块根据所述电压判断启停状态和所述低压电池的供电状态。
具体的，所述控制模块包括数字信号处理单元；
所述数字信号处理单元连接所述运放采样电路的输出端，用于通过所述运放采样电路获取所述低压电池的电压，根据所述电压判断启停状态为启动或停止，以及判断所述低压电池的供电状态为过压、欠压或正常。
具体的，所述使能模块包括光电耦合器和NPN型三极管；
所述光电耦合器的输入端分别连接所述低压电池和所述DC/DC电源模块的正输出端，输出端连接所述NPN型三极管的基极；
所述NPN三极管的集电极连接所述DC/DC电源模块的使能端。
进一步的，所述DC/DC电源模块的正输入端和所述功率电池的正极之间设置有电源开关；
所述低压电池与所述使能模块的输入端之间设置有电门锁。
进一步的，所述控制电路还包括：自关断模块；
所述控制模块通过所述自关断模块与所述使能模块连接，用于通过所述自关断模块输出控制电平，以使所述使能模块停止输出使能信号。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电动车上下电控制方法，由上述的电动车上下电控制电路执行，包括：
闭合电源开关，DC/DC电源模块的输入端与功率电池导通；
闭合电门锁，低压电池为控制模块提供工作电压，数字信号处理单元产生逻辑电平；所述低压电池的电压令使能模块输出使能信号到DC/DC电源模块的使能端，所述DC/DC电源模块将功率电池的电压变压后输出为控制模块的工作电压；
所述控制模块由低压电池供电切换为所述工作电压供电。
进一步的，所述低压电池令使能模块输出使能信号到DC/DC电源模块的使能端之后，还包括：
若DC/DC电源模块的正输出端无输出电压，则数字信号处理单元与中控通讯提示用户所述功率电池亏电。
进一步的，数字信号处理单元产生逻辑电平之后，还包括：
通过运放采样电路实时检测所述低压电池的电压；
将所述电压和预设电压阈值比较，判断启停状态为启动或停止；
若所述启停状态为启动，则确定所述电压属于过压、正常或欠压。
若所述启停状态为停止，则所述数字信号处理单元依次执行数据保存或传输，母线放电和自关断。
进一步的，所述控制模块由低压电池供电切换为所述工作电压供电之后，还包括：
所述工作电压令使能模块输出使能信号到DC/DC电源模块的使能端。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电动车，包括上述第一方面的电动车上下电控制电路，由所述电动车上下电控制电路执行上述第二方面的电动车上下电控制方法。
本发明由低压电池向控制模块供电以使DSP优先产生逻辑电平维持正确的上电时序逻辑，通过使能模块将电动车高压回路与低压回路隔离开，即使功率电池亏电导致点火启动失败或非正常断电，控制模块也能在低压电池供电下给用户相应的提示，并完成数据保存和传输。
附图说明
图1为现有技术的电动车控制器系统图；
图2是本发明实施例一中的电动车电路的控制部分的示意图；
图3是本发明实施例一中的电动车电路的功率部分的示意图；
图4是本发明实施例二中的电动车上下电控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
本实施例提供了一种电动车上下电控制电路，包括功率部分和控制部分。如图2所示，控制部分包括：DC/DC电源模块M1、使能模块M2、控制模块M5 和低压电池B2。
所述DC/DC电源模块M1的正输入端和负输入端分别连接功率电池B1的正极和负极，使能端与所述使能模块M2连接，正输出端与控制模块M5的电源正输入端连接，用于接收所述使能模块M2的使能信号并将所述功率电池B1提供的电压转换为控制模块M5的工作电压VCC。
所述使能模块M2的输入端与所述低压电池B2连接，用于根据所述低压电池B2的供电状态输出使能信号到所述DC/DC电源模块M1。所述使能模块M2的输入端还与所述DC/DC电源模块M1的正输出端连接，用于根据所述DC/DC电源模块M1提供的工作电压VCC持续输出使能信号。
进一步的，所述的控制电路还包括：运放采样电路M4；所述运放采样电路 M4的正输入端连接所述低压电池B2，输出端连接所述控制模块M5，用于获取所述低压电池B2的电压，以使所述控制模块M5根据所述电压判断启停状态和所述低压电池B2的供电状态。
具体的，所述控制模块M5包括数字信号处理单元DSP；所述数字信号处理单元连接所述运放采样电路M4的输出端，用于通过所述运放采样电路M4获取所述低压电池B2的电压，根据所述电压判断启停状态为启动或停止，以及判断所述低压电池B2的供电状态为过压、欠压或正常。
进一步的，所述DC/DC电源模块M1的正输入端和所述功率电池B1的正极之间设置有电源开关CB1；所述低压电池B2与所述使能模块M2的输入端之间设置有电门锁K。
具体的，所述使能模块M2包括光电耦合器N1和NPN型三极管Q1；所述光电耦合器N1的输入端分别连接所述低压电池B2和所述DC/DC电源模块M1的正输出端，输出端连接所述NPN型三极管Q1的基极；所述NPN三极管Q1的集电极连接所述DC/DC电源模块M1的使能端。
电门锁K闭合后，光电耦合器N1的发光二极管的阳极连接低压电池B2和 DC/DC电源模块M1的正输出端实现电光转换，再由光敏元件(光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电池等)实现光电转换，向NPN型三极管Q1的基极输出电平，三极管Q1导通输出使能信号。DC/DC电源模块M1输出工作电压VCC 后，使能模块M2切换至由VCC使能。
控制电路的上电工作过程如下：闭合电源开关CB1，功率电池B1给DC/DC 电源模块M1输入端供电；当功率电池B1亏电时(长期闲置、未充电、故障等原因导致亏电)，DC/DC电源模块M1无输入，因此无工作电压VCC输出；闭合电门锁开关，控制模块M5在低压电池B2供电下可以检测到点火信号，与中控通讯正常，并给用户提示亏电。
当功率电池B1有电时，DC/DC电源模块M1有输入，但使能端信号Disable；闭合电门锁K，即点火；低压电池B2立刻给控制模块M5供电，同时使能模块 M2输出DC/DC电源的使能信号，建立输出工作电压VCC。控制模块M5是冗余供电，因为工作电压VCC电压值＞低压电池B2电压值(一般为+12V)，因此无缝切换至工作电压VCC供电，降低低压电池B2负载消耗，不用频繁充放电，保证电池的生命周期。
如图3所示，功率部分包括软启动回路M6、母线电容C1和功率变换回路 M7。电源开关CB1依次与母线电容C1、软启动回路M6串联，母线电容C1与功率变换回路M7并联。
进一步的，控制部分还包括自关断模块M3，自关断模块M3的输入端与控制模块M5连接，输出端与光电耦合器N1的发光二极管的阴极连接。
控制电路的下电工作过程如下：
运放采样电路M4获取低压电池B2的电压，当所述电压低于预设启动电压阈值，DSP判断为电门锁K打开，点火信号中止；DSP执行数据传输和保存、母线电容C1放电后，输出自关断信号；自关断模块M3使光电耦合器N1的发光二极管截止，使能模块M2的使能信号disable，DC/DC电源模块M1停止输出工作电压VCC。
本实施例能够在关闭点火开关后，快速执行母线电容放电，然后再执行电源自关断，满足安规要求的同时不增加成本；非正常关机时，可实现程序烧写/ 数据传输完毕后，再执行电源自关断，防止数据丢失；电动车功率电池亏电时，低压电池能确保DSP与中控之间正常通讯，并给用户提示；闭合电门锁，控制模块由低压电池先供电，DSP的3.3V逻辑电平随即建立，并开始配置DSP的端口，确保上电时序最优，不会出现错误电平。当DC/DC电源的VCC输出建立后，无缝切换至VCC供电，降低低压电池负载消耗，不用频繁充放电，保证其寿命。
实施例二
伴随两轮电动车行业的迅速发展及电动车新国标的出台，高速电摩的需求不断增加，控制器系统的设计因此越来越复杂。本实施例提供一种电动车上下电控制方法，可适用于高速电摩的控制器优化，由上述实施例的电动车上下电控制电路执行，用于解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
图4为本实施例提供的电动车上下电控制方法的流程图，具体包括如下步骤：
S11，闭合电源开关，DC/DC电源模块的输入端与功率电池导通。
S12，闭合电门锁，低压电池为控制模块提供工作电压，数字信号处理单元产生逻辑电平；所述低压电池的电压令使能模块输出使能信号到DC/DC电源模块的使能端。
S13，判断DC/DC电源模块的正输出端是否有输出电压，有则执行S14，否则执行S15。
若功率电池亏电，DC/DC电源模块的正输入端无输入电压，相应的，DC/DC 电源模块的正输出端无输出电压。反之亦然。
S14，所述DC/DC电源模块将功率电池的电压变压后输出为控制模块的工作电压。
S141，所述控制模块由低压电池供电切换为所述工作电压供电。
S142，所述工作电压令使能模块输出使能信号到DC/DC电源模块的使能端。
S15，数字信号处理单元与中控通讯提示用户所述功率电池亏电。
进一步的，步骤S12之后还包括：
S16，通过运放采样电路实时检测所述低压电池的电压。
S17，将所述电压和预设电压阈值比较，判断启停状态为启动或停止。若所述启停状态为启动，执行步骤S18；若所述启停状态为停止，则执行步骤S19。
预设电压阈值包括设定值1、设定值2、设定值3和设定值4；其中，设定值1＜设定值2＜设定值3＜低压电池额定电压＜设定值4，低压电池的电压一般为+12V。
根据步骤S16实时检测的电压，当所述电压＜设定值1时，判断点火信号 OFF，即所述启停状态为停止；当设定值2＜所述电压，判断点火信号ON，即所述启停状态为启动。
S18，判断并确定所述电压属于过压、正常或欠压。
1)当所述电压＞设定值4时，发出过压故障警告，提示用户；
2)当设定值3＜所述电压＜设定值4时，控制模块正常工作；
3)当设定值2＜所述电压＜设定值3时，控制模块正常工作，但所述低压电池电量不足，发出提示用户充电。
S19，所述数字信号处理单元依次执行数据保存或传输，母线放电和自关断。
若正常关机，DSP会在检测到点火信号OFF后，执行母线快速放电完毕，然后执行自关断。若非正常关机，DSP在检测到点火信号OFF的同时，有故障数据需保存或者正在执行数据传输，会先执行数据保存或传输，确保数据不丢失；再执行母线快速放电完毕，然后执行自关断。
实施例三
本实施例提供一种电动车，包括上述实施例一提供的电动车上下电控制电路，由所述电动车上下电控制电路执行上述实施例二提供的电动车上下电控制方法。
所述电动车可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (13)

1.一种电动车上下电控制电路，其特征在于，包括：DC/DC电源模块、使能模块、控制模块和低压电池；
所述DC/DC电源模块的正输入端和负输入端分别连接功率电池的正极和负极，使能端与所述使能模块连接，正输出端与控制模块的电源正输入端连接，用于接收所述使能模块的使能信号并将所述功率电池提供的电压转换为控制模块的工作电压；
所述使能模块的输入端与所述低压电池连接，用于根据所述低压电池的供电状态输出使能信号到所述DC/DC电源模块；
在下电工作过程中，DSP执行数据传输和保存、母线电容放电后，输出自关断信号；
在上电工作过程中，闭合电源开关，功率电池给所述DC/DC电源模块的输入端供电；当所述功率电池亏电时，所述DC/DC电源模块无输入，因此无工作电压输出；闭合电门锁开关，所述控制模块在所述低压电池供电下检测到点火信号，与中控通讯正常，并给用户提示亏电；
当所述功率电池有电时，所述DC/DC电源模块有输入，但使能端信号无效；闭合所述电门锁，即点火；所述低压电池立刻给所述控制模块供电，同时使能模块输出DC/DC电源的使能信号，建立输出所述工作电压。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：
所述使能模块的输入端还与所述DC/DC电源模块的正输出端连接，用于根据所述DC/DC电源模块提供的工作电压持续输出使能信号。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：运放采样电路；
所述运放采样电路的正输入端连接所述低压电池，输出端连接所述控制模块，用于获取所述低压电池的电压，以使所述控制模块根据所述电压判断启停状态和所述低压电池的供电状态。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述控制模块包括数字信号处理单元；
所述数字信号处理单元连接所述运放采样电路的输出端，用于通过所述运放采样电路获取所述低压电池的电压，根据所述电压判断启停状态为启动或停止，以及判断所述低压电池的供电状态为过压、欠压或正常。
5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述使能模块包括光电耦合器和NPN型三极管；
所述光电耦合器的输入端分别连接所述低压电池和所述DC/DC电源模块的正输出端，输出端连接所述NPN型三极管的基极；
所述NPN三极管的集电极连接所述DC/DC电源模块的使能端。
6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：
所述DC/DC电源模块的正输入端和所述功率电池的正极之间设置有电源开关；
所述低压电池与所述使能模块的输入端之间设置有电门锁。
7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：自关断模块；
所述控制模块通过所述自关断模块与所述使能模块连接，用于通过所述自关断模块输出控制电平，以使所述使能模块停止输出使能信号。
8.一种电动车上下电控制方法，其特征在于，由权利要求1至7任一项所述的电动车上下电控制电路执行，包括：
闭合电源开关，DC/DC电源模块的输入端与功率电池导通；
闭合电门锁，低压电池为控制模块提供电压，数字信号处理单元产生逻辑电平；所述低压电池的电压令使能模块输出使能信号到DC/DC电源模块的使能端，所述DC/DC电源模块将功率电池的电压变压后输出为控制模块的工作电压；
所述控制模块由低压电池供电切换为所述工作电压供电；
在下电工作过程中，DSP执行数据传输和保存、母线电容放电后，输出自关断信号；
在上电工作过程中，闭合电源开关，功率电池给所述DC/DC电源模块的输入端供电；当所述功率电池亏电时，所述DC/DC电源模块无输入，因此无工作电压输出；闭合电门锁开关，所述控制模块在所述低压电池供电下检测到点火信号，与中控通讯正常，并给用户提示亏电；
当所述功率电池有电时，所述DC/DC电源模块有输入，但使能端信号无效；闭合所述电门锁，即点火；所述低压电池立刻给所述控制模块供电，同时使能模块输出DC/DC电源的使能信号，建立输出所述工作电压。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述低压电池令使能模块输出使能信号到DC/DC电源模块的使能端之后，还包括：
若DC/DC电源模块的正输出端无输出电压，则数字信号处理单元与中控通讯提示用户所述功率电池亏电。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，数字信号处理单元产生逻辑电平之后，还包括：
通过运放采样电路实时检测所述低压电池的电压；
将所述电压和预设电压阈值比较，判断启停状态为启动或停止；
若所述启停状态为启动，则确定所述电压属于过压、正常或欠压。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：
若所述启停状态为停止，则所述数字信号处理单元依次执行数据保存或传输，母线放电和自关断。
12.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制模块由低压电池供电切换为所述工作电压供电之后，还包括：
所述工作电压令使能模块输出使能信号到DC/DC电源模块的使能端。
13.一种电动车，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的电动车上下电控制电路，由所述电动车上下电控制电路执行权利要求8至12任一项所述的电动车上下电控制方法。
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