CN206465783U - 电动汽车及其开关量检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种开关量检测电路，所述开关量检测电路包括：用于将多个开关量信号的电平转换成预设电平的电平转换模块；用于对所述电平转换模块输出的信号进行电气隔离的隔离模块；以及用于对所述隔离模块输出的信号的波形进行整形并抗干扰的施密特触发模块。上述开关量检测电路具有较宽的电压输入范围、抗干扰能力强且可靠性高。本实用新型还提供一种应用所述开关量检测电路的电动汽车。

Description

电动汽车及其开关量检测电路

【技术领域】

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车及其开关量检测电路。

【背景技术】

随着电动汽车的迅速发展，人们对BMS(Battery Management System，电池管理系统)的要求越来越高。BMS安全策略的完善对电动汽车的安全至关重要，这要求BMS能够及时可靠的获取到整车的相关信号，且电路具有较高的鲁棒性以避免软件策略误动作。然而，目前的整车开关量检测电路难以适用于12V与24V的电压平台，无法做到硬件平台的统一，造成成本的上升，同时传统电路可靠性差，容易受到干扰。

鉴于以上内容，实有必要提供一种新型的电动汽车及其开关量检测电路以克服以上缺陷。

【发明内容】

本实用新型的目的是提供一种具有较宽的电压输入范围、抗干扰能力强且可靠性高的开关量检测电路。

本实用新型的目的是还提供一种应用所述开关量检测电路的电动汽车。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种开关量检测电路，所述开关量检测电路包括：

用于将多个开关量信号的电平转换成预设电平的电平转换模块；

用于对所述电平转换模块输出的信号进行电气隔离的隔离模块；以及

用于对所述隔离模块输出的信号的波形进行整形并抗干扰的施密特触发模块。

进一步地，所述电平转换模块包括多个电平转换单元，所述电平转换单元的数量与所述开关量信号的数量相等且一一对应，每个电平转换单元将一个对应的开关量信号的电平转换成所述预设电平，并将转换后的开关量信号输出给所述隔离模块。

进一步地，每个电平转换单元包括电子开关、第一至第三电阻，所述电子开关的第一端通过所述第一电阻接收相应的开关量信号，并通过所述第二电阻与车身地相连，所述电子开关的第二端与所述隔离模块相连，以将转换后的开关量信号输出给所述隔离模块，所述电子开关的第二端还通过所述第三电阻与第一电源相连，所述电子开关的第三端与所述车身地相连。

进一步地，每个电平转换单元还包括第四电阻、第一电容及第二电容，所述第四电阻的第一端通过所述第一电阻接收相应的开关量信号，并通过所述第一电容与所述车身地相连，所述第四电阻的第二端与所述电子开关的第一端相连，所述电子开关的第二端还通过所述第二电容与所述车身地相连。

进一步地，所述电子开关为NPN型三极管或NMOS场效应管，所述电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应所述NPN型三极管的基极、集电极及发射极或所述NMOS场效应管的栅极、漏极及源极。

进一步地，所述隔离模块包括数字隔离器，所述数字隔离器包括多个输入引脚、多个输出引脚、第一电源引脚、第二电源引脚、第一接地引脚及第二接地引脚，所述输入引脚的数量及所述输出引脚的数量与所述电平转换单元的数量相等且一一对应，所述数字隔离器的每个输入引脚与一个对应的电子开关的第二端相连，以接收对应的电子开关的第二端输出的转换后的开关量信号，所述数字隔离器的多个输出引脚均与所述施密特触发模块相连，所述第一电源引脚与所述第一电源相连，并通过第三电容与所述车身地相连，所述第二电源引脚与第二电源相连，所述第一接地引脚与所述车身地相连，所述第二接地引脚接地。

进一步地，所述数字隔离器采用容耦方式进行电气隔离。

进一步地，所述施密特触发模块包括多个施密特触发器，所述施密特触发器的数量与所述数字隔离器的输出引脚的数量相等且一一对应，每个施密特触发器包括输入引脚、输出引脚、电源引脚及接地引脚，每个施密特触发器的输入引脚与所述数字隔离器的一个对应的输出引脚相连，每个施密特触发器的输出引脚与电池管理系统相连，每个施密特触发器的电源引脚与所述第二电源相连，每个施密特触发器的接地引脚接地。

为了实现上述目的，本实用新型还提供一种开关量检测电路，所述开关量检测电路包括：

用于将多个开关量信号的电平转换成预设电平的电平转换模块；

用于对所述电平转换模块输出的信号的波形进行整形并抗干扰的施密特触发模块；以及

用于对所述施密特触发模块输出的信号进行电气隔离的隔离模块。

为了实现上述目的，本实用新型还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括整车控制系统、如上所述的开关量检测电路及电池管理系统，所述整车控制系统输出的多个开关量信号通过所述开关量检测电路传输给所述电池管理系统。

相比于现有技术，本实用新型通过所述电平转换模块将多个开关量信号的电平转换成预设电平，从而使所述开关量检测电路具有较宽的电压输入范围。本实用新型还通过所述隔离模块及所述施密特触发模块对所述电平转换模块输出的信号进行电气隔离、波形整形及抗干扰，从而使所述开关量检测电路抗干扰能力强且可靠性高。

【附图说明】

图1为本实用新型的实施例提供的电动汽车的原理框图。

图2为本实用新型的实施例提供的图1中开关量检测电路的第一实施方式与整车控制系统及电池管理系统相连的原理框图。

图3为图2中开关量检测电路的电路图。

图4为本实用新型的实施例提供的图1中开关量检测电路的第二实施方式与整车控制系统及电池管理系统相连的原理框图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，图1为本实用新型的实施例提供的电动汽车10的原理框图。所述电动汽车10包括整车控制系统100、开关量检测电路200及电池管理系统500。所述整车控制系统100通过所述开关量检测电路200与所述电池管理系统500相连。所述整车控制系统100输出的多个开关量信号通过所述开关量检测电路200传输给所述电池管理系统500。所述多个开关量信号代表整车的状态，所述电池管理系统500根据接收到的开关量信号制定相应的整车安全策略。

请参阅图2，图2为本实用新型的实施例提供的开关量检测电路200的第一实施方式与所述整车控制系统100及所述电池管理系统500相连的原理框图。所述开关量检测电路200包括电平转换模块210、隔离模块220及施密特触发模块230。所述隔离模块220通过所述电平转换模块210与所述整车控制系统100相连，并通过所述施密特触发模块230与所述电池管理系统500相连。所述电平转换模块210用于将所述整车控制系统100输出的多个开关量信号的电平转换成预设电平。所述隔离模块220用于对所述电平转换模块210输出的信号进行电气隔离。所述施密特触发模块230用于对所述隔离模块220输出的信号的波形进行整形并抗干扰。在本实施方式中，所述预设电平具体数值可根据实际情况进行相应调整。

请参阅图3，图3为本实用新型的实施例提供的开关量检测电路200的电路图。所述电平转换模块210包括多个电平转换单元216，所述电平转换单元216的数量与所述开关量信号(如P-ON信号、P-ACC信号等)的数量相等且一一对应。每个电平转换单元216将一个对应的开关量信号的电平转换成所述预设电平，并将转换后的开关量信号输出给所述隔离模块220。

每个电平转换单元216包括电子开关Q1、第一至第三电阻R1-R3。所述电子开关Q1的第一端通过所述第一电阻R1接收相应的开关量信号，并通过所述第二电阻R2与车身地相连。所述电子开关Q1的第二端与所述隔离模块220相连，以将转换后的开关量信号输出给所述隔离模块220。所述电子开关Q1的第二端还通过所述第三电阻R3与第一电源DC-5V相连，所述电子开关Q1的第三端与所述车身地相连。

每个电平转换单元216还包括第四电阻R4、第一电容C1及第二电容C2。所述第四电阻R4的第一端通过所述第一电阻R1接收相应的开关量信号，并通过所述第一电容C1与所述车身地相连。所述第四电阻R4的第二端与所述电子开关Q1的第一端相连。所述电子开关Q1的第二端还通过所述第二电容C2与所述车身地相连。

在本实施方式中，所述电子开关Q1为NPN型三极管或NMOS场效应管，所述电子开关Q1的第一端、第二端及第三端分别对应所述NPN型三极管的基极、集电极及发射极或所述NMOS场效应管的栅极、漏极及源极。在其它实施方式中，所述电子开关Q1可以为具有相似功能的其它开关，如IGBT((Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等。

所述隔离模块220包括数字隔离器U1。所述数字隔离器U1包括多个输入引脚A1、多个输出引脚B1、第一电源引脚VDD1、第二电源引脚VDD2、第一接地引脚GND1及第二接地引脚GND2。所述输入引脚A1的数量及所述输出引脚B1的数量与所述电平转换单元216的数量相等且一一对应。所述数字隔离器U1的每个输入引脚A1与一个对应的电子开关Q1的第二端相连，以接收对应的电子开关Q1的第二端输出的转换后的开关量信号。所述数字隔离器U1的多个输出引脚B1均与所述施密特触发模块230相连。所述第一电源引脚VDD1与所述第一电源DC-5V相连，并通过第三电容C3与所述车身地相连，所述第二电源引脚VDD2与第二电源3.3V相连。所述第一接地引脚GND1与所述车身地相连，所述第二接地引脚GND2接地。

在本实施方式中，所述数字隔离器U1采用容耦方式进行电气隔离。所述数字隔离器U1的每两个输出引脚B1之间设有缓冲单元(图未示)，所述缓冲单元能够提供50欧姆的输出阻抗，从而保证了信号的可靠传输。

所述施密特触发模块230包括多个施密特触发器U2，所述施密特触发器U2的数量与所述数字隔离器U1的输出引脚B1的数量相等且一一对应。每个施密特触发器U2包括输入引脚A、输出引脚Y、电源引脚VCC及接地引脚GND。每个施密特触发器U2的输入引脚A与所述数字隔离器U1的一个对应的输出引脚B1相连。每个施密特触发器U2的输出引脚Y与所述电池管理系统500相连。每个施密特触发器U2的电源引脚VCC与所述第二电源3.3V相连，每个施密特触发器U2的接地引脚GND接地。

下面仅以所述整车控制系统100输出的开关量信号P-ON经所述开关量检测电路200传输给所述电池管理系统500为例，对所述电动汽车10及其开关量检测电路200的工作原理进行说明。

工作时，所述整车控制系统100输出的开关量信号P-ON经所述第一电阻R1及所述第四电阻R4传输给所述电子开关Q1的第一端。当所述开关量信号P-ON为高电平时，所述电子开关Q1导通，所述电子开关Q1的第二端输出低电平。当所述开关量信号P-ON为低电平时，所述电子开关Q1截止，所述电子开关Q1的第二端输出高电平。在本实施方式中，所述整车控制系统100输出的开关量信号P-ON的电平为9V(volts，伏特)-36V，所述电子开关Q1的第二端输出开关量信号P-ON的电平为0V-5V，因此，所述电平转换单元216实现了将所述开关量信号P-ON的电平转换成预设电平的功能，从而使所述电平转换单元216具有较宽的电压输入范围。所述电平转换单元216还对所述整车控制系统100输出的开关量信号P-ON的高低电平进行了翻转，即高电平变成低电平，低电平变成高电平。在其它实施方式中，所述整车控制系统100输出的开关量信号P-ON的电平的具体数值可根据实际情况进行相应调整，例如，可以为6V-48V。所述预设电平的具体数值也可以根据实际情况进行相应调整。

所述电子开关Q1的第二端将转换后的开关量信号P-ON输出给所述数字隔离器U1的对应的输入引脚A1，所述数字隔离器U1对所述开关量信号P-ON进行电气隔离，并将隔离后的开关量信号P-ON输出给对应的施密特触发器U2。所述施密特触发器U2对隔离后的开关量信号P-ON的波形进行整形并抗干扰，从而增强了所述开关量信号P-ON的抗干扰能力且提高了所述开关量信号P-ON的可靠性。

在本实施方式中，所述施密特触发器U2还对隔离后的开关量信号P-ON的高低电平进行翻转，以使所述施密特触发器U2输出给所述电池管理系统500的开关量信号P-ON的高低电平与所述整车控制系统100输出的开关量信号P-ON的高低电平一致。

请参阅图4，图4为本实用新型的实施例提供的开关量检测电路300的第二实施方式与所述整车控制系统100及所述电池管理系统500相连的原理框图。所述开关量检测电路300包括电平转换模块310、施密特触发模块320及隔离模块330。所述施密特触发模块320通过所述电平转换模块310与所述整车控制系统100相连，并通过所述隔离模块330与所述电池管理系统500相连。所述电平转换模块310用于将所述整车控制系统100输出的多个开关量信号的电平转换成预设电平。所述施密特触发模块320用于所述电平转换模块310输出的信号的波形进行整形并抗干扰。所述隔离模块330用于对所述施密特触发模块320输出的信号进行电气隔离。

在本实施方式中，所述电平转换模块310与所述电平转换模块210的电路结构相同且工作原理相同。所述施密特触发模块320与所述施密特触发模块230的电路结构相同且工作原理相同，但接收与输出的信号不同。所述隔离模块330与所述隔离模块220的电路结构相同且工作原理相同，但接收与输出的信号不同。即，所述开关量检测电路300的第二实施方式是将所述开关量检测电路200的第一实施方式中的隔离模块与施密特触发模块的位置进行调换，因此，所述开关量检测电路300与所述开关量检测电路200的电路结构及工作原理相似，在此不再一一赘述。

本实用新型通过所述电平转换模块将多个开关量信号的电平转换成预设电平，从而使所述开关量检测电路具有较宽的电压输入范围。本实用新型还通过所述隔离模块及所述施密特触发模块对所述电平转换模块输出的信号进行电气隔离、波形整形及抗干扰，从而使所述开关量检测电路抗干扰能力强且可靠性高。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施例中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种开关量检测电路，其特征在于：所述开关量检测电路包括：

用于将多个开关量信号的电平转换成预设电平的电平转换模块；

用于对所述电平转换模块输出的信号进行电气隔离的隔离模块；以及

用于对所述隔离模块输出的信号的波形进行整形并抗干扰的施密特触发模块。

2.如权利要求1所述的开关量检测电路，其特征在于：所述电平转换模块包括多个电平转换单元，所述电平转换单元的数量与所述开关量信号的数量相等且一一对应，每个电平转换单元将一个对应的开关量信号的电平转换成所述预设电平，并将转换后的开关量信号输出给所述隔离模块。

3.如权利要求2所述的开关量检测电路，其特征在于：每个电平转换单元包括电子开关、第一至第三电阻，所述电子开关的第一端通过所述第一电阻接收相应的开关量信号，并通过所述第二电阻与车身地相连，所述电子开关的第二端与所述隔离模块相连，以将转换后的开关量信号输出给所述隔离模块，所述电子开关的第二端还通过所述第三电阻与第一电源相连，所述电子开关的第三端与所述车身地相连。

4.如权利要求3所述的开关量检测电路，其特征在于：每个电平转换单元还包括第四电阻、第一电容及第二电容，所述第四电阻的第一端通过所述第一电阻接收相应的开关量信号，并通过所述第一电容与所述车身地相连，所述第四电阻的第二端与所述电子开关的第一端相连，所述电子开关的第二端还通过所述第二电容与所述车身地相连。

5.如权利要求3所述的开关量检测电路，其特征在于：所述电子开关为NPN型三极管或NMOS场效应管，所述电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应所述NPN型三极管的基极、集电极及发射极或所述NMOS场效应管的栅极、漏极及源极。

6.如权利要求3所述的开关量检测电路，其特征在于：所述隔离模块包括数字隔离器，所述数字隔离器包括多个输入引脚、多个输出引脚、第一电源引脚、第二电源引脚、第一接地引脚及第二接地引脚，所述输入引脚的数量及所述输出引脚的数量与所述电平转换单元的数量相等且一一对应，所述数字隔离器的每个输入引脚与一个对应的电子开关的第二端相连，以接收对应的电子开关的第二端输出的转换后的开关量信号，所述数字隔离器的多个输出引脚均与所述施密特触发模块相连，所述第一电源引脚与所述第一电源相连，并通过第三电容与所述车身地相连，所述第二电源引脚与第二电源相连，所述第一接地引脚与所述车身地相连，所述第二接地引脚接地。

7.如权利要求6所述的开关量检测电路，其特征在于：所述数字隔离器采用容耦方式进行电气隔离。

8.如权利要求6所述的开关量检测电路，其特征在于：所述施密特触发模块包括多个施密特触发器，所述施密特触发器的数量与所述数字隔离器的输出引脚的数量相等且一一对应，每个施密特触发器包括输入引脚、输出引脚、电源引脚及接地引脚，每个施密特触发器的输入引脚与所述数字隔离器的一个对应的输出引脚相连，每个施密特触发器的输出引脚与电池管理系统相连，每个施密特触发器的电源引脚与所述第二电源相连，每个施密特触发器的接地引脚接地。

9.一种开关量检测电路，其特征在于：所述开关量检测电路包括：

用于将多个开关量信号的电平转换成预设电平的电平转换模块；

用于对所述电平转换模块输出的信号的波形进行整形并抗干扰的施密特触发模块；以及

用于对所述施密特触发模块输出的信号进行电气隔离的隔离模块。

10.一种电动汽车，其特征在于：所述电动汽车包括整车控制系统、如权利要求1-9中任一项所述的开关量检测电路及电池管理系统，所述整车控制系统输出的多个开关量信号通过所述开关量检测电路传输给所述电池管理系统。