CN201937323U - 一种电动汽车电池管理系统的断电处理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车电池管理系统的断电处理电路，在输入电源正常时，由一级电源和二级电源共同为电池管理系统供电；在输入电源断电时，由二级电源为电池管理系统短时供电，从而为电池管理系统进行安全处理提供了缓冲时间。该断电处理电路中的储能电路在输入电源断电时可短时放电，保证第二分压电路提供给比较电路的基准值短时不发生变化，但第一分压电路提供给比较电路的比较值发生变化，使得比较电路可以在输入电源断电时触发开关电路导通，由此导致光电耦合电路导通，使光电耦合电路输出代表输入电源断电的低电平供电池管理系统检测，从而为电池管理系统进行安全处理提供了触发条件。

Description

一种电动汽车电池管理系统的断电处理电路

技术领域

本实用新型涉及断电处理技术，特别涉及一种电动汽车电池管理系统的断电处理电路。

背景技术

随着汽车工业的发展和进步，人们对汽车的动力性、经济性、安全性及排放方面的要求越来越高，新能源汽车逐渐成为当前乃至今后一段时间的发展方向，而新能源汽车用的动力电池由于其自身的特殊性，没有一个合理可靠的管理系统，动力电池很容易出现过充、过放、温度过高等问题，轻则出现电池自身性能、寿命下降甚至出现严重故障，重则影响动力电池自身安全及人员、车辆的安全。一个性能可靠的电池管理系统对于防止电池过充过放，提高电池的利用率，延长电池寿命具有重要意义，对于新能源汽车来说就显得尤为重要。

目前，电动汽车中的电池管理系统仅由一个输入电源供电，当该输入电源由于故障而发生突然断电时，电池管理系统将突然停止工作，这将导致电池管理系统自身工作异常，数据采集、指令发送出错，从而导致车辆运行异常、产生误动作，甚至对驾驶人员的安全和车辆安全造成威胁。进一步，电池管理系统的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)内含有数据存储器，当输入电源断电时，电池管理系统来不及将当前状态、故障信息等重要数据存储到其内部的数据存储器中，将造成这些重要数据的丢失。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种电动汽车电池管理系统的断电处理电路，该断电处理电路能够保证发生突然断电时，电池管理系统不丢失数据及不产生误动作。

一种电动汽车电池管理系统的断电处理电路，其特征在于，该电路包括：

电源分级电路，在输入电源正常时储能，并将输入电源隔离成一级电源和二级电源共同为电池管理系统供电；在输入电源断电时放电，使二级电源保持为电池管理系统供电；

第一分压电路，将输入电源提供的电压分压后作为比较值提供给比较电路；

储能电路，在输入电源正常时储能，并将输入电源的电压恒定在设定值；在输入电源断电时，给比较电路、第二分压电路、开关电路、光电隔离电路提供电压为所述设定值的电源；

第二分压电路，将所述设定值的电压分压后作为基准值提供给比较电路；

比较电路，在所述比较值大于基准值时，触发开关电路截止；在所述比较值小于基准值时，触发开关电路导通；

光电耦合电路，在开关电路截止时，输出代表输入电源正常工作的高电平供电池管理系统检测；在开关电路导通时，输出代表输入电源断电的低电平供电池管理系统检测。

其中，所述电源分级电路包括：第一隔离模块U2、第二隔离模块U4、电容CU3、电容CU8、电容CU9、电容CU4、电容C7、电容C8和电容C9；

输入电源与电容CU3的正极、电容CU8的一端及第一隔离模块U2的输入端分别连接，电容CU3的负极和电容CU8的另一端接地；第一隔离模块U2的输出端与电容CU9的一端、电容CU4的正极及第二隔离模块U4的输入端分别连接，电容CU9的另一端和电容CU4的负极接地；第二隔离模块U4的输出端与电容C8的一端、电容C9的正极分别连接，电容C8的另一端和电容C9的负极接地；电容C7的正极与第二隔离模块U4的复位端连接，负极接地；

所述第一隔离模块U2的输出端为一级电源，所述第二隔离模块U4的输出端为二级电源；所述电容CU3和电容C9在输入电源正常时储能，并在输入电源断电时放电。

其中，其特征在于，所述第一分压电路包括串联的电阻RC12和电阻RC13，其串联后的两端分别连接输入电源和地，且电阻RC12和电阻RC13之间的连接端与比较电路相连。

其中，所述储能电路包括：电阻RC9、电容CC3和稳压二极管DC1；

所述电容CC3和稳压二极管DC1并联，其并联的两端分别连接电阻RC9的一端和地；所述电阻RC9的另一端连接输入电源。

其中，所述第二分压电路包括串联的电阻RC12和电阻RC13，其串联后的两端分别连接所述电容CC3和稳压二极管DC1并联后的两端，且电阻RC12和电阻RC13之间的连接端与比较电路相连。

其中，所述比较电路由比较器UC5实现，所述比较器UC5包括同相输入端3、反相输入端2、电源输入端8、接地端9和输出端1；

所述同相输入端3连接所述电阻RC10和电阻RC11之间的连接端，所述反相输入端2连接所述电阻RC12和电阻RC13之间的连接端，所述电源输入端8连接所述电容CC3和稳压二极管DC1并联后与电阻RC9之间的连接端，所述接地端9接地，所述输出端1连接开关电路。

其中，所述开关电路包括：电阻RC14、电阻RC15、电阻RC16和三极管QC1；

所述电阻RC14的一端连接所述电容CC3和稳压二极管DC1并联后与电阻RC9之间的连接端，另一端连接电阻RC15的一端；电阻RC15的另一端连接三极管QC1的基极；所述电阻RC16的一端连接所述电容CC3和稳压二极管DC1并联后与电阻RC9之间的连接端，另一端连接光电耦合电路及三极管QC1的发射极；三极管QC1的集电极接地。

其中，所述光电耦合电路包括：电阻RC17、光电耦合器TC1和电阻RC18；

所述光电耦合器TC1的第一输入端4连接电阻RC17的一端，电阻RC17的一端连接所述电容CC3和稳压二极管DC1并联后与电阻RC9之间的连接端；第二输入端5连接所述电阻RC16；第一输出端6接地；第二输出端7连接电阻RC18的一端，电阻RC18的另一端连接二级电源。

本实用新型另一目的是提供一种断电处理电路的电动汽车电池管理系统的断电处理系统，该系统还包括：

电池管理系统，在检测到所述光电耦合电路输出代表输入电源断电的低电平时，将数据打包存储到自身的数据存储器中，并关闭电动汽车的车身电器。

由于采用了以上的技术特征，使得本实用新型相比于现有技术，具有如下的优点和积极效果：

由以上技术方案可以看出，本实用新型中的电源分级电路在输入电源正常时储能，并将输入电源隔离为一级电源和二级电源，该一级电源和二级电源将共同为电池管理系统供电，在输入电源不正常时，电源分级电路放电，保持二级电源继续为电池管理系统供电，从而为电池管理系统进行安全处理提供了缓冲的时间，而不至于在输入电源后使电池管理系统立即停止工作。另一方面，本实用新型中的储能电路在输入电源断电时可以短时放电，使第二分压电路提供给比较电路的基准值短时不变，第一分压电路提供给比较电路的比较值发生变化，使得比较电路可以在输入电源断电时触发开关电路导通，由此导致光电耦合电路导通，使光电耦合电路输出代表输入电源断电的低电平供电池管理系统检测，从而为电池管理系统进行安全处理提供了触发条件。因此，电池管理系统在二级电源继续供电的缓冲时间内，可以通过光电耦合电路输出的代表输入电源断电的低电平获知当前输入电源已经断电，然后执行相应的安全措施，例如可以将重要数据打包存储、将车身电器关闭等，从而避免了数据丢失和误动作。

附图说明

图1为本实用新型电动汽车电池管理系统的断电处理电路的架构图；

图2为本实用新型实施例中断电处理电路的电路实现原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

由图1可见，为本实用新型提供的电动汽车电池管理系统的断电处理电路包括：电源分级电路、第一分压电路104、第二分压电路105、储能电路106、比较电路107、开关电路108和光电耦合电路109。

其中，电源分级电路103，在输入电源101正常时储能，并将输入电源101隔离为一级电源和二级电源共同为电池管理102系统供电；在输入电源101断电时放电，使二级电源保持为电池管理102系统供电。

第一分压电路104，将输入电源101提供的电压分压后作为比较值提供给比较电路107。

储能电路106，在输入电源101正常时储能，并将输入电源101的电压恒定在设定值；在输入电源101断电时，给比较电路107、第二分压电路105、开关电路108、光电隔离电路提供电压为所述设定值的电源。

第二分压电路105，将所述设定值的电压分压后作为基准值提供给比较电路107。

比较电路107，在比较值大于基准值时，触发开关电路108截止；在比较值小于基准值时，触发开关电路108导通。

光电耦合电路109，在开关电路108截止时，输出代表被测电源正常工作的高电平，在开关电路108导通时，输出代表输入电源101断电的低电平。

请参考图2，下面分别介绍上述本实用新型断电处理电路的各个电路的结构。

电源分级电路103包括：第一隔离模块U2、第二隔离模块U4、电容CU3、电容CU8、电容CU9、电容CU4、电容C7、电容C8和电容C9。第一分压电路104包括电阻RC 10和电阻RC11，第二分压电路105包括电阻RC12和电阻RC13，储能电路106包括电阻RC9、电容CC3和稳压二极管DC1，比较电路107由比较器UC5A实现，开关电路108包括电阻RC14、电阻RC15、电阻RC16和三极管QC1，光电耦合电路109包括光电耦合器TC1、电阻RC17和电阻RC18。

在图2中，VDD作为输入电源101，也是被测电源，突然断电指的是该输入电源101突然断电。输入电源101与电容CU3的正极、电容CU8的一端及第一隔离模块U2的输入端连接，电容CU3和电容CU8的另一端接地；第一隔离模块U2的输出端与电容CU9的一端、电容CU4的正极及第二隔离模块U4的输入端连接，电容CU9的另一端和电容CU4的负极接地；第二隔离模块U4的输出端与电容C8的一端、电容C9的正极连接，电容C8的另一端和电容C9的负极接地；电容C7的正极与第二隔离模块U4的复位端连接，负极接地。上述第一隔离模块U2的输出端即为一级电源，第二隔离模块U4的输出端即为二级电源，在正常情况下，本实用新型中的电池管理102系统由上述一级电源和二级电源共同供电。

在图2中，输入电源101连接电阻RC10的一端，电阻RC10的另一端分别连接电阻RC11的一端和比较器UC5的同相输入端3，电阻RC11的另一端接地；输入电源101还连接电阻RC9的一端，电阻RC9的另一端分别连接电容CC3的一端、稳压二极管DC1的阴极、电阻RC12的一端、比较器UC5的电源输入端8、电阻RC14的一端、电阻RC17的一端和电阻RC16的一端，其中电容CC3的另一端接地，稳压二极管DC1的阳极接地，电阻RC12的另一端连接比较器UC5的反相输入端2及电阻RC13的另一端，电阻RC14的另一端连接电阻RC15的一端，电阻RC16的另一端连接光电耦合器TC1的第二输入端5及三极管QC1的发射极，电阻RC17的另一端连接光电耦合器TC1的第一输入端4；电阻RC15的另一端连接三极管QC1的基极，三极管QC1的集电极接地；光电耦合器TC1的第一输出端6接地，第二输出端7连接电阻RC18的一端，电阻RC18的另一端连接二级电源VCC。

在本实施例中，假设图2所示各元器件的取值包括：输入电源101为12伏，电阻RC9为100欧，电阻RC10为9.1千欧，电阻RC11为3千欧，电容CC3为47微法，稳压二极管DC1选择型号IN4733，电阻RC12为3千欧，电阻RC13为3千欧，比较器UC5选择型号LM393，电阻RC14为10千欧，电阻RC15为10千欧，电阻RC16为10千欧，电阻RC17为1千欧，三极管QC1选择型号9012，光电耦合器TC1选择型号TLP521-1，电阻RC18为1千欧，电阻CU3为100微法，电容CU4为100微法，电容C9为22微法。基于上述取值，图2中所示电路的工作原理如下：

在输入电源101VDD正常提供12伏电源时，一级电源为5伏，二级电源为3.3伏，电阻C9储能；电容CC3和稳压二极管DC1两端的电压稳定在5伏，电阻RC12和电阻RC13将这5伏电压分压为2.5伏、并作为基准值提供给比较器UC5的反相输入端2；电阻RC10和电阻RC11将输入电源101VDD提供的12伏电压分压为3伏、并作为比较值提供给比较器UC5的同相输入端3。由于比较器UC5的同相输入端3的电压高于反相输入端2的电压，因此比较器UC5的输出端1输出高电平，导致三极管QC1截止，此时光电耦合器TC1中的光源部分不发光，因此光电耦合器TC1不导通，其第二输出端7输出高电平。电池管理102系统通过检测光电耦合器TC1的第二输出端7来判断当前是否发生断电，当检测到高电平时认为工作正常。

在输入电源101VDD突然断电后，一级电源为0伏，但一级电源输出的电容CU3能持续短时为二级电源供电，并且二级电源输出的电容C9又能短时为电池管理102系统供电，由此保证二级电源能短时保持在3.3伏，使电池管理102系统在短时内还可以正常工作；电容CC3短时放电，稳压二极管DC 1将自身两端的电压值稳定在5伏，电阻RC12和电阻RC13将这5伏电压分压为2.5伏、并作为基准值提供给比较器UC5的反相输入端2；由于被测电源VDD已发生断电，电阻RC 10和电阻RC11将被测电源VDD提供的0伏电压分压为0伏、并作为比较值提供给比较器UC5的同相输入端3。由于比较器UC5的同相输入端3的电压低于反相输入端2的电压，因此比较器UC5的输出端1输出低电平，导致三极管QC1导通，此时光电耦合器TC1中的光源部分发光，因此光电耦合器TC1导通，其第二输出端7输出低电平。由于二级电源的存在，电池管理102系统不会因为输入电源101VDD断电而立刻停止工作，而是可以在二级电源存在的时段内，通过检测光电耦合器TC1的第二输出端7来判断当前是否发生断电，当检测到低电平时认为已断电，可立即执行关闭车身电器和数据打包存储等安全处理，从而避免由于突然断电引起的误操作和数据丢失。除上述供电正常和突然断电的情况外，还存在一种介于中间状态的情况，即输入电源101VDD提供的电源小于10伏，这时一级电源和二级电源还是共同为电池管理102系统供电，电容CC3和稳压二极管DC1两端的电压仍稳定在5伏，电阻RC12和电阻RC13将这5伏电压分压为2.5伏、并作为基准值提供给比较器UC5的反相输入端2；但电阻RC10和电阻RC11将被测电源VDD提供的电压分压为小于2.5伏、并作为基准值提供给比较器UC5的同相输入端3。由于比较器UC5的同相输入端3的电压低于反相输入端2的电压，因此比较器UC5的输出端1输出低电平，导致三极管QC1导通，此时光电耦合器TC1的光源部分发光，因此光电耦合器TC1导通，其第二输出端7输出低电平。电池管理102系统通过检测光电耦合器TC1的第二输出端7来判断当前是否发生断电，当检测到低电平时认为已断电，可立即做出相应的安全处理和数据打包存储，从而避免由于突然断电引起的误操作和数据丢失。可见，在这种介于正常和突然断电的中间状态的情况下，电池管理102系统也可以进行安全处理和数据打包存储，从而避免由于突然断电引起的误操作和数据丢失。

以上图2中所示各元器件的取值仅为一种具体的举例，并不仅限于这种情况，能够实现相同功能的其他取值均可以选用。

本实用新型实施例中的第一分压电路104和第二分压电路105分别给比较电路107提供比较值和基准值，则比较值可以通过改变第一分压电路104内部的电阻阻值而调整，基准值也可以通过改变第二分压电路105内部的电阻阻值而调整，这样将有利于根据实际需求来灵活设置比较值和基准值。

本实用新型实施例中采用了比较器、开关管和光电耦合管，由于比较器、开关管、光电耦合器的特性就是响应时间短、没有延时，因此本实用新型的断电处理电路可以缩短故障响应时间、增加电路的可靠性。

本实用新型实施例中采用光电耦合电路109，一方面是由于光电耦合电路109两端的电压值不同，另一方面基于光电耦合电路109的特性，使用光电耦合电路109可以降低输入电源101对电池管理102系统的干扰，有利于电气隔离。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种电动汽车电池管理系统的断电处理电路，其特征在于，该电路包括：

电源分级电路，在输入电源正常时储能，并将输入电源隔离成一级电源和二级电源共同为电池管理系统供电；在输入电源断电时放电，使二级电源保持为电池管理系统供电；

第一分压电路，将输入电源提供的电压分压后作为比较值提供给比较电路；

储能电路，在输入电源正常时储能，并将输入电源的电压恒定在设定值；在输入电源断电时，给比较电路、第二分压电路、开关电路、光电隔离电路提供电压为所述设定值的电源；

第二分压电路，将所述设定值的电压分压后作为基准值提供给比较电路；

比较电路，在所述比较值大于基准值时，触发开关电路截止；在所述比较值小于基准值时，触发开关电路导通。

2.如权利要求1所述的断电处理电路，其特征在于，所述电源分级电路包括：第一隔离模块(U2)、第二隔离模块(U4)、电容(CU3)、电容(CU8)、电容(CU9)、电容(CU4)、电容(C7)、电容(C8)和电容(C9)；

输入电源与电容(CU3)的正极、电容(CU8)的一端及第一隔离模块(U2)的输入端分别连接，电容(CU3)的负极和电容(CU8)的另一端接地；第一隔离模块(U2)的输出端与电容(CU9)的一端、电容CU4的正极及第二隔离模块(U4)的输入端分别连接，电容(CU9)的另一端和电容(CU4)的负极接地；第二隔离模块(U4)的输出端与电容(C8)的一端、电容(C9)的正极分别连接，电容(C8)的另一端和电容(C9)的负极接地；电容(C7)的正极与第二隔离模块(U4)的复位端连接，负极接地；

所述第一隔离模块(U2)的输出端为一级电源，所述第二隔离模块(U4)的输出端为二级电源；所述电容(CU3)和电容(C9)在输入电源正常时储能，并在输入电源断电时放电。

3.如权利要求2所述的断电处理电路，其特征在于，所述第一分压电路包括串联的电阻(RC12)和电阻(RC13)，其串联后的两端分别连接输入电源和地，且电阻(RC12)和电阻(RC13)之间的连接端与比较电路相连。

4.如权利要求3所述的断电处理电路，其特征在于，所述储能电路包括：电阻(RC9)、电容(CC3)和稳压二极管(DC1)；

所述电容(CC3)和稳压二极管(DC1)并联，其并联的两端分别连接电阻(RC9)的一端和地；所述电阻(RC9)的另一端连接输入电源。

5.如权利要求4所述的断电处理电路，其特征在于，所述第二分压电路包括串联的电阻(RC12)和电阻(RC13)，其串联后的两端分别连接所述电容(CC3)和稳压二极管(DC1)并联后的两端，且电阻(RC12)和电阻(RC13)之间的连接端与比较电路相连。

6.如权利要求5所述的断电处理电路，其特征在于，所述比较电路由比较器(UC5)实现，所述比较器(UC5)包括同相输入端(3)、反相输入端(2)、电源输入端(8)、接地端(9)和输出端(1)；

所述同相输入端(3)连接所述电阻(RC 10)和电阻(RC11)之间的连接端，所述反相输入端(2)连接所述电阻(RC12)和电阻(RC13)之间的连接端，所述电源输入端(8)连接所述电容(CC3)和稳压二极管(DC1)并联后与电阻(RC9)之间的连接端，所述接地端(9)接地，所述输出端(1)连接开关电路。

7.如权利要求6所述的断电处理电路，其特征在于，所述开关电路包括：电阻(RC14)、电阻(RC15)、电阻(RC16)和三极管(QC1)；

所述电阻(RC14)的一端连接所述电容(CC3)和稳压二极管(DC1)并联后与电阻(RC9)之间的连接端，另一端连接电阻(RC15)的一端；电阻(RC15)的另一端连接三极管(QC1)的基极；所述电阻(RC16)的一端连接所述电容(CC3)和稳压二极管(DC1)并联后与电阻(RC9)之间的连接端，另一端连接光电耦合电路及三极管(QC1)的发射极；三极管(QC1)的集电极接地。

8.如权利要求7所述的断电处理电路，其特征在于，所述光电耦合电路包括：电阻(RC17)、光电耦合器(TC1)和电阻(RC18)；

所述光电耦合器(TC1)的第一输入端(4)连接电阻(RC17)的一端，电阻(RC17)的一端连接所述电容(CC3)和稳压二极管(DC1)并联后与电阻(RC9)之间的连接端；第二输入端(5)连接所述电阻(RC16)；第一输出端(6)接地；第二输出端(7)连接电阻(RC18)的一端，电阻(RC18)的另一端连接二级电源。

Images