CN207106201U - 一种电动汽车的供电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动汽车的供电系统，包括电池管理系统，启动单元和激活单元；启动单元在充电时接收充电设备输出的CP信号；且与激活单元连接，输出使能信号使激活单元工作，并按预设时长维持使能信号有效；激活单元激活电池管理系统；电池管理系统输出锁存信号使激活单元保持工作状态，且检测到充电完成后，使锁存信号失效；激活单元在使能信号和锁存信号均失效的情况下，停止激活电池管理系统，使电池管理系统下电。本实用新型快速激活电池管理系统，使电池管理系统开始工作并自保持，直到检测到充电完毕后解除自保持下电，达到减小电池管理系统静态功耗的目的，实现节能减排，并且提升充电可靠性和激活响应速度。
Description
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的供电系统。
背景技术
电动汽车的电池管理系统(Battery Management System，BMS)在给电池充电时，可以通过国标充电的CP信号(Clock Pulse，时钟脉冲)激活电池管理系统。但当电池充电完成后，电池管理系统依然处于上电工作状态，消耗电能，不能实现节能减排。
现有技术中的低功耗的充电控制系统，中国专利申请号201610013194.8，如图1所示，包括：电池管理系统、充电设备、车载充电机、充电激活电路及系统自保持电路；在充电完成时，充电设备输出的CP信号为直流信号，通过滤波单元将直流CP信号滤除，并且电池管理系统不使能自保持信号，实现电池管理系统下电。但其激活电路及自保持电路器件较多，激活方法较为复杂，且在实际应用中由于电容C1充放电时间的不确定性，在某些状态是不稳定的，不能可靠地实现电源激活，可靠性不高；其电路由于激活回路阻抗较低，以及电源降压模块存在待机功耗，静态功耗仍然较高；此外，由于使用电容C1充放电方式激活，等待激活的时间较长，不能快速响应。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种电动汽车的供电系统，能够在电动汽车充电完成后，降低电池管理系统的静态功耗，实现节能减排。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种电动汽车的供电系统，包括电池管理系统，还包括：启动单元和激活单元；
所述启动单元与充电设备连接，用于在充电时接收所述充电设备输出的CP信号；
所述启动单元与所述激活单元连接，用于输出使能信号使所述激活单元工作，并按预设时长维持所述使能信号有效；
所述激活单元与所述电池管理系统连接，用于激活所述电池管理系统；
所述电池管理系统用于输出锁存信号以使所述激活单元保持工作状态；且，所述电池管理系统与所述启动单元连接，用于检测到充电完成后，使所述锁存信号失效；
所述激活单元还用于在所述使能信号和所述锁存信号均失效的情况下，停止激活所述电池管理系统，使所述电池管理系统下电。
其中，所述激活单元包括：
使能二极管，正极与所述启动单元连接，负极通过电阻与第一场效应管的栅极连接，用于在接收到所述使能信号后，驱动所述第一场效应管导通；
锁存二极管，正极与所述电池管理系统连接，负极通过电阻与第一场效应管的栅极连接，用于在接收到所述锁存信号后，驱动所述第一场效应管导通；
所述第一场效应管的源极接地，漏极通过电阻与第二场效应管的栅极连接，用于驱动所述第二场效应管导通；
所述第二场效应管的漏极与所述电池管理系统连接，源极连接工作电压，用于在导通后激活所述电池管理系统。
其中，所述启动单元包括：LDO模块和定时器模块；
所述LDO模块用于将所述CP信号的电压转换为所述定时器模块的工作电压；
所述定时器模块用于设置所述预设时长，输出使能信号使所述激活单元工作，并按预设时长维持所述使能信号有效。
进一步的，所述供电系统还包括：信号反馈单元；
所述信号反馈单元连接在所述电池管理系统与所述启动单元之间，用于在所述电池管理系统的驱动下，检测所述定时器模块的工作电压并反馈到所述电池管理系统。
其中，所述信号反馈单元包括：光电耦合器；
所述光电耦合器的发光源为发光二极管，受光源为光敏三极管；
所述发光二极管的正极通过电阻与所述电池管理系统连接，用于接收所述电池管理系统的驱动信号并发光；
所述光敏三极管的集电极与所述启动单元连接，发射极通过电阻与所述电池管理系统连接，用于在所述发光二极管的光线驱动下，检测所述定时器模块的工作电压并反馈到所述电池管理系统。
其中，所述定时器模块包括：可编程定时器；
所述可编程定时器通过调节外接电阻的阻值大小来设定所述预设时长。
其中，所述第一场效应管为N沟道结型场效应管；所述第二场效应管为P沟道结型场效应管。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型通过设置可定时的启动模块来使能激活单元，再由激活单元激活电池管理系统，电池管理系统开始工作并自保持，直到检测到充电完毕后解除自保持下电，达到减小电池管理系统静态功耗的目的，实现节能减排，并且提升充电可靠性和激活响应速度。
附图说明
图1是现有技术的充电控制系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的供电系统的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的激活单元的电路结构图；
图4是本实用新型实施例提供的信号反馈单元的电路结构图。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。
本实施例提供一种电动汽车的供电系统，适用于电动汽车等充电型机动车，实现上电快速激活，充满电自动下电，节能减排低功耗。
图2是本实用新型实施例提供的供电系统的结构示意图，供电系统包括电池管理系统13，还包括：启动单元11和激活单元12。
所述启动单元11与充电设备10连接，用于在充电时接收所述充电设备10输出的CP信号；所述启动单元11还与所述激活单元12连接，用于输出使能信号使所述激活单元12工作，并按预设时长维持所述使能信号有效。
所述激活单元12与所述电池管理系统13连接，用于激活所述电池管理系统13。
所述电池管理系统13用于输出锁存信号以使所述激活单元12保持工作状态；且，所述电池管理系统13与所述启动单元11连接，用于检测到充电完成后，使所述锁存信号失效。
所述激活单元12还用于在所述使能信号和所述锁存信号均失效的情况下，停止激活所述电池管理系统13，使所述电池管理系统13下电。
图3是本实用新型实施例提供的激活单元的电路结构图，所述激活单元12包括：使能二极管D5、锁存二极管D4、第一场效应管Q2和第二场效应管Q1。
使能二极管D5，正极与所述启动单元11连接，负极通过电阻R3与第一场效应管Q2的栅极连接，用于在接收到所述使能信号后，驱动所述第一场效应管Q2导通。
锁存二极管D4，正极与所述电池管理系统13连接，负极通过电阻R3与第一场效应管Q2的栅极连接，用于在接收到所述锁存信号后，驱动所述第一场效应管Q2导通。
所述第一场效应管Q2的源极接地，漏极通过电阻R2与第二场效应管Q1的栅极连接，用于驱动所述第二场效应管Q1导通。
所述第二场效应管Q1的漏极与所述电池管理系统13连接，源极连接其工作电压VCC，用于在导通后激活所述电池管理系统13。
在本实施例中，优选的，所述第一场效应管Q2为N沟道结型场效应管；所述第二场效应管Q1为P沟道结型场效应管。
所述启动单元11包括：LDO模块111和定时器模块112。
所述LDO模块111用于将所述CP信号的电压转换为所述定时器模块112的工作电压，其可以是集成IC，也可以是采用稳压管配置简单的外围电路构成。
所述定时器模块112用于设置所述预设时长，输出使能信号使所述激活单元12工作，并按预设时长维持所述使能信号有效，所述预设时长需要使激活单元12维持激活所述电池管理系统13，直到所述电池管理系统13输出锁存信号为止。
优选的，所述定时器模块112包括：可编程定时器；所述可编程定时器通过调节外接电阻的阻值大小来设定所述预设时长。可编程定时器可以编程输出一次高电平的持续时间，确保激活单元12可靠激活至电池管理系统13输出有效锁存信号，维持使能激活单元12。
进一步的，所述供电系统还包括：信号反馈单元14。
所述信号反馈单元14连接在所述电池管理系统13与所述启动单元11之间，用于在所述电池管理系统13的驱动下，检测所述定时器模块112的工作电压并反馈到所述电池管理系统13。
图4是本实用新型实施例提供的信号反馈单元的电路结构图。所述信号反馈单元14包括：光电耦合器U1。
所述光电耦合器U1的发光源为发光二极管，受光源为光敏三极管；所述发光二极管的正极通过电阻R5与所述电池管理系统13连接，用于接收所述电池管理系统13的驱动信号并发光；所述光敏三极管的集电极与所述启动单元11连接，发射极通过电阻R7与所述电池管理系统13连接，用于在所述发光二极管的光线驱动下，检测所述定时器模块112的工作电压并反馈到所述电池管理系统13。
所述电池管理系统13包括：滤波单元、DC/DC变换单元和嵌入式处理单元。
所述滤波单元是以电容器、差模电感器及共模电感器为核心，配置必要的外围电路(保险丝、TVS管)构成。所述DC/DC变换单元可以是隔离电源，也可以是非隔离电源，如常见的BUCK(降压)或者BUCK-BOOT(升降压)电源拓扑，可以使用现有成熟的电源技术方案。所述嵌入式处理单元是以MCU或ARM等处理器及其嵌入式软件为核心的，其外围电路可以根据需要灵活配置。
下面简述所述供电系统的工作过程：
(1)电动汽车与充电设备10连接时，供电系统上电，CP信号输出+12V电压。
(2)启动单元11的LDO模块111将CP信号输出的+12V电压转换为适合定时器模块112的工作电压(本实施例为5V，也可以是3.3V等常见的逻辑电路供电电压)；定时器模块112得电后开始工作，并输出使能信号为高电平到激活单元12。
(3)高电平的使能信号经过激活单元12的使能二极管D5后驱动第一场效应管Q2导通，进而驱动第二场效应管Q1导通，激活电池管理系统13。
(4)电池管理系统13开始工作，输出锁存信号为高电平，通过激活单元12的锁存二极管D4，与使能信号一起驱动第一场效应管Q2导通；经过预设时长后，使能信号自动翻转为低电平，此时锁存信号保持高电平不变，电池管理系统13自动维持工作。
(5)供电系统下电：
情形一：电池管理系统13按周期(或者一直)驱动信号反馈单元14获取定时器模块112的工作电压，当检测到所述工作电压持续(或者连续次数)为低电平时，表示充电完成或者中断，已拔出充电枪；则电池管理系统13可以延时处理工作任务后，然后控制锁存信号失效，即锁存信号翻转为低电平，关断第一场效应管Q2，从而关断第二场效应管Q1，让供电系统完全下电，此时功耗接近于零。
情形二：电池管理系统13检测充电完成，可以通过检测充电电流方式或者检测CP信号PWM占空比(一个脉冲周期内，高电平在整个周期的占比)的方式实现，并且驱动信号反馈单元14获取定时器模块112的工作电压，当检测到所述工作电压持续(或者连续次数)为高电平，即充电完成但没有拔出充电枪，则电池管理系统13可以延时处理工作任务后，停止获取定时器模块112的工作电压，并控制锁存信号失效，即锁存信号翻转为低电平，关断第一场效应管Q2，从而关断第二场效应管Q1，让供电系统完全下电，此时只有启动单元11耗电，其功耗可低至10uA。
本实用新型不仅能够降低电动汽车电池管理系统的静态功耗，实现节能减排，而且因为使用了低功耗的启动单元控制，能够避免现有技术采用电容充放电的不确定性，可靠地实现电源激活并加快响应速度，同时供电系统下电后，DC/DC变换单元也完全下电，降低了待机功耗。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电动汽车的供电系统，包括电池管理系统，其特征在于，还包括：启动单元和激活单元；
所述启动单元与充电设备连接，用于在充电时接收所述充电设备输出的CP信号；
所述启动单元与所述激活单元连接，用于输出使能信号使所述激活单元工作，并按预设时长维持所述使能信号有效；
所述激活单元与所述电池管理系统连接，用于激活所述电池管理系统；
所述电池管理系统用于输出锁存信号以使所述激活单元保持工作状态；且，所述电池管理系统与所述启动单元连接，用于检测到充电完成后，使所述锁存信号失效；
所述激活单元还用于在所述使能信号和所述锁存信号均失效的情况下，停止激活所述电池管理系统，使所述电池管理系统下电。
2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述激活单元包括：
使能二极管，正极与所述启动单元连接，负极通过电阻与第一场效应管的栅极连接，用于在接收到所述使能信号后，驱动所述第一场效应管导通；
锁存二极管，正极与所述电池管理系统连接，负极通过电阻与第一场效应管的栅极连接，用于在接收到所述锁存信号后，驱动所述第一场效应管导通；
所述第一场效应管的源极接地，漏极通过电阻与第二场效应管的栅极连接，用于驱动所述第二场效应管导通；
所述第二场效应管的漏极与所述电池管理系统连接，源极连接工作电压，用于在导通后激活所述电池管理系统。
3.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述启动单元包括：LDO模块和定时器模块；
所述LDO模块用于将所述CP信号的电压转换为所述定时器模块的工作电压；
所述定时器模块用于设置所述预设时长，输出使能信号使所述激活单元工作，并按预设时长维持所述使能信号有效。
4.根据权利要求3所述的供电系统，其特征在于，还包括：信号反馈单元；
所述信号反馈单元连接在所述电池管理系统与所述启动单元之间，用于在所述电池管理系统的驱动下，检测所述定时器模块的工作电压并反馈到所述电池管理系统。
5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述信号反馈单元包括：光电耦合器；
所述光电耦合器的发光源为发光二极管，受光源为光敏三极管；
所述发光二极管的正极通过电阻与所述电池管理系统连接，用于接收所述电池管理系统的驱动信号并发光；
所述光敏三极管的集电极与所述启动单元连接，发射极通过电阻与所述电池管理系统连接，用于在所述发光二极管的光线驱动下，检测所述定时器模块的工作电压并反馈到所述电池管理系统。
6.根据权利要求3所述的供电系统，其特征在于，所述定时器模块包括：可编程定时器；
所述可编程定时器通过调节外接电阻的阻值大小来设定所述预设时长。
7.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于：
所述第一场效应管为N沟道结型场效应管；
所述第二场效应管为P沟道结型场效应管。
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