CN204287798U - 一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，包括主控CPU单元、供电系统电源稳压滤波装置、输入信号检测与调理装置、CAN电平转换装置和输出控制装置，主控CPU单元同时与供电系统电源稳压滤波装置、输入信号检测与调理装置、CAN电平转换装置和输出控制装置相连接。基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置能对电池舱门进行稳定的控制，驱动能力强；在电池舱门控制发出故障失效时，也能快速检测及时提醒相关人员。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于换电模式的电动汽车领域，尤其是指一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置。
背景技术
作为电动汽车大规模推广应用的重要前提和基础，电动汽车充换电技术的发展引起了各方广泛关注。目前电动汽车充换电模式以换电为主，充电为辅的模式。为了适应市场需求，各大车企都推出了可换电模式的电动汽车车型。对于换电模式的电动汽车，电池舱的控制及故障检测显的尤为重要，但现有的电池舱门控制装置往往缺乏故障检测装置，一旦发生故障相关人员无法快速排除故障。中国专利公开号CN203623634U，公开日2014年6月4日，名称为“电动汽车电池框盖自动翻转机构”的发明专利中公开了一种电动汽车电池框盖自动翻转机构，包括双向电机，双向电机通过底板与双向油泵连接，双向油泵上设有蓄油包，双向油泵通过第三油管与电池框内的第一翻转机构相连，第一翻转机包括第一联通器，第一联通器还通过第一油管分别与左、右两个第一液压缸相连，左、右两个第一液压缸分别通过连杆机构与左、右开关舱门联动，左、右开关舱门的下端与电池框铰接。不足之处在于，该实用新型只有使电池框盖翻转的功能，如若出故障，没有检测装置对故障进行检测。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中电池舱门控制装置缺少检测装置，相关人员无法快速得知故障的具体情况的缺陷，提供一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，通过该控制装置可以对电池舱门有效控制的同时对故障也能快速的检测。
本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，包括主控CPU单元、供电系统电源稳压滤波装置、输入信号检测与调理装置、CAN电平转换装置和输出控制装置，主控CPU单元同时与供电系统电源稳压滤波装置、输入信号检测与调理装置、CAN电平转换装置和输出控制装置相连接。供电系统电源稳压滤波装置提供控制装置所需要的电源，输入信号检测与调理装置用于检测外部打开舱门信号，CAN电平转换装置完成外部信号与控制系统的完全隔离，输出控制装置实现了控制信号的检测和电池舱门状态的反馈，以及舱门状态的输出。
作为一种优选方案，主控CPU单元采用STM32F103RC芯片U1，芯片U1的18脚、32脚、48脚和64脚由供电系统电源稳压滤波装置供电，芯片U1的5脚和6脚连接外部晶振装置Y1，芯片U1的60脚连接3位排插JP1的选择引脚，芯片U1的7脚连接复位电路，芯片U1的18脚与19脚之间、31脚和32脚之间、47脚和48脚之间、63脚和64脚之间设置有滤波电容组。芯片U1的60脚与3位排插JP1相连，用于设置启动模式；复位电路用于控制主芯片的复位，滤波电容组用于组成有效的滤波效果。
作为一种优选方案，供电系统电源稳压滤波装置由汽车电瓶的12V直流电输入，经过滤波和稳压电路后，通过集成芯片U2输出供主控CPU单元的3.3V直流电输出、通过集成芯片U3输出供CAN电平转换装置的5V直流电输出。
作为一种优选方案，输入信号检测与调理装置包括二极管D4，二极管D4的阴极与外部打开舱门信号接口相连接，二极管的D4的阳极连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端与芯片U1的41脚相连；二极管D4的阴极还通过电阻R14与12V直流电输入相连，二极管D4的阴极同时还连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接地；二极管D4的阳极还通过电阻R15与3.3V直流电输出相连，二极管D4的阳极同时还与电容C21的一端相连，电容C21的另一端接地；电阻R16的另一端还与电容C22的一端相连，电容C22的另一端接地。当外部打开舱门信号输入为高时，二极管D4由于阴极电压高，二极管D4不导通，故在电阻R15上拉电阻的作用下，CPU侧此信号为高电平。当外部打开舱门信号输入为低时，CPU侧信号也为低。
作为一种优选方案，CAN电平转换装置包括集成芯片U4，集成芯片U4的1脚和4脚与主控CPU单元相连接，集成芯片U4的5脚与供电系统电源稳压滤波装置相连接，集成芯片U4的2脚和3脚之间连接有滤波电容C15，集成芯片U4的6脚和7脚分别为CAN网络输出低电平和CAN网络输出高电平，低电平和高电平之间并联有路TVS管DTVS1。低电平和高电平之间并联有路TVS管DTVS1用于完成CAN网络的端口防护。
作为一种优选方案，输出控制装置包括继电器JDQ1和继电器JDQ2，继电器JDQ1的5脚和继电器JDQ2的5脚同时分别接在推杆电机的两极，继电器JDQ1的2脚和继电器JDQ2的2脚均与5V直流电输出相连，继电器JDQ1的2脚同时连接滤波电容C38的一端和电容C39的一端，滤波电容C38的另一端和电容C39的另一端接地，继电器JDQ2的2脚同时连接滤波电容C42的一端和电容C43的一端，滤波电容C42的另一端和电容C43的另一端接地；芯片U1的30脚通过三极管Q1与继电器JDQ1的1脚相连，芯片U1的29脚通过三极管Q2与继电器JDQ2的1脚相连。CPU控制信号经过三极管Q1的放大控制继电器JDQ1的1脚，当主控CPU输出为高电平时，继电器JDQ1控制端接通，继电器JDQ1吸合；继电器JDQ2侧工作原理同理。继电器JDQ1的5脚和继电器JDQ2的5脚同时接在推杆电机的两极实现电机的正反运动控制。
作为一种优选方案，继电器JDQ1的5脚和继电器JDQ2的5脚还同时连接有阻容吸收电路。阻容吸收电路抑制了电机停止和开启时的瞬时干扰。
本实用新型的有益效果是，基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置能对电池舱门进行稳定的控制，驱动能力强；在电池舱门控制发出故障失效时，也能快速检测及时提醒相关人员。
附图说明
图1是本实用新型的一种电路原理连接图；
图2是本实用新型的主控CPU单元的电路图；
图3是本实用新型的供电系统电源稳压滤波装置的电路图；
图4是本实用新型的输入信号检测与调理装置的电路图；
图5是本实用新型的输入信号检测与调理装置的反馈信号电路图；
图6是本实用新型的CAN电平转换装置和输出控制装置的电路图；
图7是本实用新型输出控制装置的电路图。
其中：1、主控CPU单元，2、供电系统电源稳压滤波装置，3、输入信号检测与调理装置，4、CAN电平转换装置，5、输出控制装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步描述。
实施例：一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，其电路原理连接图如图1所示，包括主控CPU单元1、供电系统电源稳压滤波装置2、输入信号检测与调理装置3、CAN电平转换装置4和输出控制装置5，主控CPU单元同时与供电系统电源稳压滤波装置、输入信号检测与调理装置、CAN电平转换装置和输出控制装置相连接。供电系统电源稳压滤波装置提供控制装置所需要的电源，输入信号检测与调理装置用于检测外部打开舱门信号，CAN电平转换装置完成外部信号与控制系统的完全隔离，输出控制装置实现了控制信号的检测和电池舱门状态的反馈，以及舱门状态的输出。
主控CPU单元的电路图如图2所示，主控CPU单元采用STM32F103RC芯片U1，芯片U1的18脚、32脚、48脚和64脚由供电系统电源稳压滤波装置供电，芯片U1的5脚和6脚连接外部晶振装置Y1，芯片U1的60脚连接3位排插JP1的选择引脚，芯片U1的7脚连接复位电路，芯片U1的18脚与19脚之间、31脚和32脚之间、47脚和48脚之间、63脚和64脚之间设置有滤波电容组。芯片U1的60脚与3位排插JP1相连，用于设置启动模式；复位电路用于控制主芯片的复位，选用100nF和1nF的瓷片电容并联作为滤波电容组，滤波电容组用于组成有效的滤波效果。晶振选用8M无源晶振和与之匹配的20pF的瓷片电容。
供电系统电源稳压滤波装置的电路图如图3所示，供电系统电源稳压滤波装置由汽车电瓶的12V直流电输入，经过滤波和稳压电路后，通过集成芯片U2输出供主控CPU单元的3.3V直流电输出、通过集成芯片U3输出供CAN电平转换装置的5V直流电输出。12V直流电输入与地之间并联型号为10D390的39V的压敏电阻，抑制电压波动。并联型号为SMBJ18CA的TVS管，抑制电源的瞬时干扰。12V直流电输入正串联型号为SMAB210的整流二极管。12V直流电输入选用10uF的无极性电容作为滤波，集成芯片U2为线性稳压芯片LM2576-3，集成芯片U3为线性稳压芯片LM2576-5。首先是由汽车蓄电池供电的12V电源输入，经过滤波电路和整形电路的调理得到干净的12V直流电，然后通过线性稳压模块LM2576-5和LM2576-3降压，然后经过滤波和钳位电路，使得提供给系统的5V电源和3.3V电源稳定可靠，同时设计了相应的电源指示电路。
输入信号检测与调理装置的电路图如图4所示，包括二极管D4，二极管D4的阴极与外部打开舱门信号接口相连接，二极管的D4的阳极连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端与芯片U1的41脚相连；二极管D4的阴极还通过电阻R14与12V直流电输入相连，二极管D4的阴极同时还连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接地；二极管D4的阳极还通过电阻R15与3.3V直流电输出相连，二极管D4的阳极同时还与电容C21的一端相连，电容C21的另一端接地；电阻R16的另一端还与电容C22的一端相连，电容C22的另一端接地。输入信号检测与调理装置的反馈信号的电路图如图5所示，采用三极管Q3将3.3V的电平放大到12V。输入信号检测与调理装置及其反馈电路实现了控制信号的检测和电池舱门状态的反馈，以及舱门状态的输出，此输出可以直接驱动显示仪表进行相应的指示。
CAN电平转换装置的电路图如图6所示，包括集成芯片U4，集成芯片U4的1脚和4脚与主控CPU单元相连接，集成芯片U4的5脚与供电系统电源稳压滤波装置相连接，集成芯片U4的2脚和3脚之间连接有滤波电容C15，集成芯片U4的6脚和7脚分别为CAN网络输出低电平和CAN网络输出高电平，低电平和高电平之间并联有路TVS管DTVS1。选择的CAN收发器为TJA1051/3，由CPU发出的TX信号经过CAN收发器转化为差分电压信号。外部的差分信号经过CAN收发器转化为3.3V的电平信号可以直接通过RX信号线输入给CPU。可以高效的完成CAN通讯功能。
输出控制装置的电路图如图7所示，包括继电器JDQ1和继电器JDQ2，继电器JDQ1的5脚和继电器JDQ2的5脚同时分别接在推杆电机的两极，继电器JDQ1的2脚和继电器JDQ2的2脚均与5V直流电输出相连，继电器JDQ1的2脚同时连接滤波电容C38的一端和电容C39的一端，滤波电容C38的另一端和电容C39的另一端接地，继电器JDQ2的2脚同时连接滤波电容C42的一端和电容C43的一端，滤波电容C42的另一端和电容C43的另一端接地；芯片U1的30脚通过三极管Q1与继电器JDQ1的1脚相连，芯片U1的29脚通过三极管Q2与继电器JDQ2的1脚相连。继电器JDQ1的5脚和继电器JDQ2的5脚还同时连接有阻容吸收电路。输出控制装置实现了由电机推动的舱门的自动开启和关闭。同时设计了对应的保护电路，抑制继电器线圈的反电动势，降低了电源系统的波动。
Claims (7)
1.一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，包括主控CPU单元、供电系统电源稳压滤波装置、输入信号检测与调理装置、CAN电平转换装置和输出控制装置，主控CPU单元同时与供电系统电源稳压滤波装置、输入信号检测与调理装置、CAN电平转换装置和输出控制装置相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，其特征是，所述的主控CPU单元采用STM32F103RC芯片U1，芯片U1的18脚、32脚、48脚和64脚由供电系统电源稳压滤波装置供电，芯片U1的5脚和6脚连接外部晶振装置Y1，芯片U1的60脚连接3位排插JP1的选择引脚，芯片U1的7脚连接复位电路，芯片U1的18脚与19脚之间、31脚和32脚之间、47脚和48脚之间、63脚和64脚之间设置有滤波电容组。
3.根据权利要求2所述的一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，其特征是，所述的供电系统电源稳压滤波装置由汽车电瓶的12V直流电输入，经过滤波和稳压电路后，通过集成芯片U2输出供主控CPU单元的3.3V直流电输出、通过集成芯片U3输出供CAN电平转换装置的5V直流电输出。
4.根据权利要求2所述的一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，其特征是，所述的输入信号检测与调理装置包括二极管D4，二极管D4的阴极与外部打开舱门信号接口相连接，二极管的D4的阳极连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端与芯片U1的41脚相连；二极管D4的阴极还通过电阻R14与12V直流电输入相连，二极管D4的阴极同时还连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接地；二极管D4的阳极还通过电阻R15与3.3V直流电输出相连，二极管D4的阳极同时还与电容C21的一端相连，电容C21的另一端接地；电阻R16的另一端还与电容C22的一端相连，电容C22的另一端接地。
5.根据权利要求2所述的一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，其特征是，所述的CAN电平转换装置包括集成芯片U4，集成芯片U4的1脚和4脚与主控CPU单元相连接，集成芯片U4的5脚与供电系统电源稳压滤波装置相连接，集成芯片U4的2脚和3脚之间连接有滤波电容C15，集成芯片U4的6脚和7脚分别为CAN网络输出低电平和CAN网络输出高电平，低电平和高电平之间并联有路TVS管DTVS1。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，其特征是，所述的输出控制装置包括继电器JDQ1和继电器JDQ2，继电器JDQ1的5脚和继电器JDQ2的5脚同时分别接在推杆电机的两极，继电器JDQ1的2脚和继电器JDQ2的2脚均与5V直流电输出相连，继电器JDQ1的2脚同时连接滤波电容C38的一端和电容C39的一端，滤波电容C38的另一端和电容C39的另一端接地，继电器JDQ2的2脚同时连接滤波电容C42的一端和电容C43的一端，滤波电容C42的另一端和电容C43的另一端接地；芯片U1的30脚通过三极管Q1与继电器JDQ1的1脚相连，芯片U1的29脚通过三极管Q2与继电器JDQ2的1脚相连。
7.根据权利要求6所述的一种基于换电模式的电动汽车电池舱门控制装置，其特征是，所述的继电器JDQ1的5脚和继电器JDQ2的5脚还同时连接有阻容吸收电路。
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