CN114701398A - 一种电动汽车交流充电cp信号唤醒和休眠电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路，包括5V常电模块、CP_PWM信号转换模块、D触发器模块、选择模块、BMS主控芯片和MCU信号输出模块；所述5V常电模块分别与CP_PWM信号转换模块、D触发器模块和选择模块连接，提供持续的5V直流输出；所述CP_PWM信号转换模块分别连接充电枪CP_PWM输入模块和D触发器模块；所述BMS主控芯片连接MCU信号输出模块，所述MCU信号输出模块包括两个信号输出端MCU_CP_CLR和MCU_POWER_LOCK，输出端MCU_CP_CLR连接D触发器模块，输出端MCU_POWER_LOCK连接选择模块；所述选择模块连接D触发器模块。本发明不仅解决了CP唤醒问题，同时解决了充电完成后BMS继续工作损害蓄电池的问题，具有重要的生产实践意义。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车电池管理技术领域，尤其涉及一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路。
背景技术
目前国内普遍使用交流充电桩对电动车和混合动力车进行充电。但电动车充电需要一定的时间，无法精准把控。充电完成后BMS如果不进入深度休眠，在车辆静止状态下BMS长期运行将会对蓄电池电瓶造成伤害，并且直接影响汽车的部分性能。
产生这种缺陷的原因在于：若在充电完成的情况下充电唤醒信号CP始终保持在12V电压的状态，所以电池管理系统BMS也会继续保持工作状态，持续产生电量消耗。这种电量消耗并不由充电桩供给，而是由车载DC/DC电源供电，消耗蓄电池电量。所以不仅充电机无法进入休眠状态持续耗能，同时也对蓄电池本身造成了很大的伤害。
所以如何在充电时CP信号自主唤醒BMS并且在充电完成时让电池管理系统BMS不受到CP信号的持续影响能够进行深度休眠的低功耗状态成为了技术上的缺陷，由于交流充电唤醒信号CP目前有12V或者PWM两种，现有的技术方案是利用PWM信号来控制BMS的工作状态，但这种方案电路复杂，成本高昂。
因此，迫切需要开发出一种利用PWM信号作为触发信号，且成本低廉的交流充电CP信号的唤醒和休眠方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路，包括5V常电模块、CP_PWM信号转换模块、D触发器模块、选择模块和BMS主控芯片；其中，
所述5V常电模块分别与CP_PWM信号转换模块、D触发器模块和选择模块连接，提供持续的5V直流输出；
所述CP_PWM信号转换模块分别连接充电枪CP_PWM输入模块和D触发器模块；
所述BMS主控芯片连接MCU信号输出模块，所述MCU信号输出模块包括两个信号输出端MCU_CP_CLR和MCU_POWER_LOCK，输出端MCU_CP_CLR连接D触发器模块，输出端MCU_POWER_LOCK连接选择模块；
所述选择模块连接D触发器模块；
所述D触发器模块的清零输入端CLR为低电平时，D触发器模块的输出端为低电平，与D、CLK的信号电平状态无关；当D触发器模块的清零输入端CLR为高电平时，CP信号转换模块输出的电平信号由低电平变为高电平时，D触发器模块的输出端Q的电平与输入端D的信号电平状态一致；当输入端D信号为高电平时，D触发器模块输出端Q为高电平，反之，输出端Q为低电平。
进一步的，所述5V常电模块的输入端连接外部12V或24V电源。
进一步的，所述充电枪CP_PWM输入模块为交流充电枪，通过CP_PWM信号转换模块交流充电枪输出的CP_PWM脉冲信号转换成直流电压信号。
进一步的，所述CP_PWM信号转换模块的输出端连接D触发器模块的输入端CLK，将转换后的直流电压信号输入到D触发器模块的时钟信号输入端CLK。
进一步的，所述D触发器模块的输入端D和预设输入端PR分别与5V常电模块的输出端连接，输入端D和预设输入端PR的输入信号始终为高电平信号。
进一步的，所述选择模块和D触发器模块设在电池管理系统主控板上。
进一步的，该电路通过CP信号来唤醒电池管理系统BMS的控制逻辑策略如下：
步骤S1：BMS主控芯片输出两路信号，第一路信号MCU_CP_CLR和第二路信号MCU_POWER_LOCK，当BMS主控芯片被CP_PWM初步唤醒后，BMS主控芯片通过检测CPwakeON_to_MCU信号是否为高电平确定CP_PWM唤醒信号输入，然后BMS主控芯片输出第二路信号MCU_POWER_LOCK至选择模块，实现电源自锁；
步骤S2：电源自锁后，BMS主控芯片输出第一路信号MCU_CP_CLR至D触发器模块CLR输入端，实现D触发器清零操作，BMS主控芯片通过检测CPwakeON_to_MCU是否由高电平变成低电平来确认D触发器清零是否成功；
步骤S2：实现电源自锁后，此时CP_PWM信号的变化都不会影响BMS正常工作，BMS通过检测SOC状态实现继续充电和充满电后自动断电休眠，此时即使交流充电枪没有拔掉，BMS也能关闭自锁电源信号，实现深度休眠，保持低功耗模式。
本发明的有益效果：本发明提供的一种能够采用CP_PWM脉冲触发信号唤醒BMS系统和BMS自主判断进入休眠状态的控制电路。与现有技术相比较，本发明提供的控制方案，通过输入的PWM信号进行信号转换，让逻辑电路对触发器高低电平进行判断来实现自主唤醒BMS并且能使BMS系统自主判断进入休眠状态，不仅解决了CP唤醒问题，同时解决了充电完成后BMS继续工作损害蓄电池的问题，具有重要的生产实践意义。
此外，本发明的硬件电路设计科学合理，电子元器件为市面常见型号，易于选型，不需要额外占用更多的系统资源，不仅大大缩小了硬件电路的面积，更加实现了成本的控制。
除此之外，本发明的硬件电路在SOS充满的情况下,BMS主芯片断电，整个系统的功耗很低，几乎不增加BMS系统的额外成本，即充电枪使长时间处未拔状态，蓄电池都不会受到损害，整车的续航功能也得到了极大的保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的电路框图。
图2为CP信号转换模块原理图。
图3为D触发器及选择模块原理图。
图4为MCU信号输出模块原理图。
图5为5V常电模块原理图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本实施例中，如图1所示，一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路，包括了5V常电模块、BMS主控芯片、MCU信号输出模块、CP信号转换模块、D触发器和选择模块。所述BMS主控芯片连接MCU信号输出模块，包括两个信号输出端MCU_CP_CLR和MCU_POWER_LOCK，输出端MCU_CP_CLR连接D触发器模块，输出端MCU_POWER_LOCK连接选择模块；
包括两个信号输出端MCU_CP_CLR和MCU_POWER_LOCK。D触发器和选择模块设在电池管理系统主控板上，包括芯片和N个引脚线，唤醒信号CP、连接确认CC以及自锁系统与其中的三条引脚线相连。
本方案的工作原理是BMS系统根据SOC状态，通过MCU_CP_CLR和MCU_POWER_LOCK对D触发器模块进行配置，不同的输入信号触发不同的输出信号，接受到输出信号的逻辑电路通过判断“与”或“非”的简单逻辑关系来实现BMS系统唤醒或深度休眠的工作状态。这样就解决了长时间充电完成后BMS持续工作可能会对蓄电池和整车部分性能带来的损害，使蓄电池充满后BMS系统自主进入深度休眠状态，并且保持极低功耗。
1.本发明提供了一种交流充电C_PWM信号的唤醒和休眠电路，包括5V常电模块、CP信号转换模块、D触发器模块、选择模块、BMS主控芯片、MCU信号输出模块。
5V常电模块，分别与C_PWM信号转换模块、D触发器模块、选择开关模块相连接，用于为上述各模块提供持续5V的直流输出；在本发明中的具体实现上，5V常电模块的输入端连接位于外部常电12V或者24V的电源。
CP信号转换模块，其输入端连接交流充电枪的CP_PWM信号输出端，用于将充电枪接口的输出端CP所输出的PWM信号转换成直流电压信号，然后输入到D触发器模块的时钟信号输入端CLK；
D触发器模块，其输入端D和预设输入端PR分别与5V常电模块的输出端相连接，保持这两个输入端信号始终为高电平信号；
D触发器模块，其具有的时钟输入端CLK与CP信号转换模块的输出端相连接，用于接收CP信号转换模块输出的电压信号，该信号为上升沿有效；
D触发器模块，其具有的输出端与选择模块连接，为选择模块提供输入信号。
D触发器模块，根据上述的所有输入信号（即5V常电模块输出的5V信号、CP转换模块输出的电压上升沿信号、BMS主控芯片输出的MCU_CP_CLR清零控制信号）的电平状态，输出相应的信号。
2.本文提供了一种能够用CP_PWM信号自主唤醒BMS和BMS系统自主判断进入深度休眠极低功耗状态（与CP_PWM是否存在无关）的控制电路，具体为：当D触发器模块的清零输入端CLR为低电平时，D触发器模块的输出端为低电平，与D、CLK的信号电平状态无关；当D触发器模块的清零输入端CLR为高电平时，CP信号转换模块输出的电平信号由低电平变为高电平时，D触发器模块的输出端Q的电平与输入端D的信号电平状态一致，当输入端D信号为高电平时，D触发器模块输出端Q为高电平，反之，输出端为低电平。
①BMS主控芯片输出两路信号，第一路信号MCU_CP_CLR和第二路信号MCU_POWER_LOCK，当BMS被CP_PWM初步唤醒后，BMS通过检测CPwakeON_to_MCU 信号是否为高电平确定CP_PWM唤醒信号输入，然后BMS输出第二路信号MCU_POWER_LOCK至选择模块，实现电源自锁。
②电源自锁后，BMS主控芯片输出第一路信号MCU_CP_CLR至D触发器模块CLR输入端，实现D触发器清零操作，BMS主控芯片通过检测CPwakeON_to_MCU是否由高电平变成低电平来确认D触发器清零是否成功。
实现电源自锁后，此时CP_PWM信号的变化都不会影响BMS正常工作，BMS通过检测SOC状态实现继续充电和充满电后自动断电休眠，此时即使交流充电枪没有拔掉，BMS也能关闭自锁电源信号，实现深度休眠，保持低功耗模式，不仅保护了蓄电池不受损害，使整车正常续航能力得到保护，更加实现了低能耗的环保形式。
本发明提供的一种能够采用CP_PWM脉冲触发信号唤醒BMS系统和BMS自主判断进入休眠状态的控制电路。与现有技术相比较，本发明提供的控制方案，通过输入的PWM信号进行信号转换，让逻辑电路对触发器高低电平进行判断来实现自主唤醒BMS并且能使BMS系统自主判断进入休眠状态，不仅解决了CP唤醒问题，同时解决了充电完成后BMS继续工作损害蓄电池的问题，具有重要的生产实践意义。
此外，本发明的硬件电路设计科学合理，电子元器件为市面常见型号，易于选型，不需要额外占用更多的系统资源，不仅大大缩小了硬件电路的面积，更加实现了成本的控制。
除此之外，本发明的硬件电路在SOS充满的情况下,BMS主芯片断电，整个系统的功耗很低，几乎不增加BMS系统的额外成本，即充电枪使长时间处未拔状态，蓄电池都不会受到损害，整车的续航功能也得到了极大的保障。
本文揭露的结构、功能和连接形式，可以通过其它方式实现。例如，以上所描述的实施例仅是示意性的，例如多个组件可以结合或者集成于另一个组件；另外，在本文各个实施例中的各功能组件可以集成在一个功能组件中，也可以是各个功能组件单独物理存在，也可以两个或两个以上功能组件集成为一个功能组件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路，其特征在于，包括5V常电模块、CP_PWM信号转换模块、D触发器模块、选择模块、BMS主控芯片和MCU信号输出模块；其中，
所述5V常电模块分别与CP_PWM信号转换模块、D触发器模块和选择模块连接，提供持续的5V直流输出；
所述CP_PWM信号转换模块分别连接充电枪CP_PWM输入模块和D触发器模块；
所述BMS主控芯片连接MCU信号输出模块，所述MCU信号输出模块包括两个信号输出端MCU_CP_CLR和MCU_POWER_LOCK，输出端MCU_CP_CLR连接D触发器模块，输出端MCU_POWER_LOCK连接选择模块；
所述选择模块连接D触发器模块；
所述D触发器模块的清零输入端CLR为低电平时，D触发器模块的输出端为低电平，与D、CLK的信号电平状态无关；当D触发器模块的清零输入端CLR为高电平时，CP信号转换模块输出的电平信号由低电平变为高电平时，D触发器模块的输出端Q的电平与输入端D的信号电平状态一致；当输入端D信号为高电平时，D触发器模块输出端Q为高电平，反之，输出端Q为低电平。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路，其特征在于，所述5V常电模块的输入端连接外部12V或24V电源。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路，其特征在于，所述充电枪CP_PWM输入模块为交流充电枪，通过CP_PWM信号转换模块交流充电枪输出的CP_PWM脉冲信号转换成直流电压信号。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路，其特征在于，所述CP_PWM信号转换模块的输出端连接D触发器模块的输入端CLK，将转换后的直流电压信号输入到D触发器模块的时钟信号输入端CLK。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路，其特征在于，所述D触发器模块的输入端D和预设输入端PR分别与5V常电模块的输出端连接，输入端D和预设输入端PR的输入信号始终为高电平信号。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路，其特征在于，所述选择模块和D触发器模块设在电池管理系统主控板上。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电CP信号唤醒和休眠电路，其特征在于，该电路通过CP信号来唤醒电池管理系统BMS的控制逻辑策略如下：
步骤S1：BMS主控芯片输出两路信号，第一路信号MCU_CP_CLR和第二路信号MCU_POWER_LOCK，当BMS主控芯片被CP_PWM初步唤醒后，BMS主控芯片通过检测CPwakeON_to_MCU 信号是否为高电平确定CP_PWM唤醒信号输入，然后BMS主控芯片输出第二路信号MCU_POWER_LOCK至选择模块，实现电源自锁；
步骤S2：电源自锁后，BMS主控芯片输出第一路信号MCU_CP_CLR至D触发器模块CLR输入端，实现D触发器清零操作，BMS主控芯片通过检测CPwakeON_to_MCU是否由高电平变成低电平来确认D触发器清零是否成功；
步骤S2：实现电源自锁后，此时CP_PWM信号的变化都不会影响BMS正常工作，BMS通过检测SOC状态实现继续充电和充满电后自动断电休眠，此时即使交流充电枪没有拔掉，BMS也能关闭自锁电源信号，实现深度休眠，保持低功耗模式。
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