CN209208529U - 一种应用于电池管理系统的cp信号自动唤醒/休眠系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统。它包括D触发器、在闭合状态下将激活信号对外输出并同时将激活信号由D触发器的时钟信号输入端输入至D触发器的输入信号使能开关、在闭合状态下将经由D触发器的时钟信号输入端所输入的信号置为低电平信号并在断开状态下触发D触发器进行动作的第一逻辑配置开关以及在闭合状态下将经由D触发器的D信号输入端所输入的信号置为低电平信号的第二逻辑配置开关。以D触发器为核心仅需对D触发器的时钟信号输入端和D信号输入端进行电平变换的逻辑控制即可实现激活信号的唤醒或休眠；相较于现有的电源监控IC方案，其结构方案会更为简洁，使用成本及维护成本更低、可扩展性更强。

Description

一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统

技术领域

本实用新型涉及电池管理技术领域，尤其是一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统。

背景技术

众所周知，电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)是电池与用户终端之间的纽带，通过电池管理系统可以防止电池出现过度充电和过度放电的问题以提高电池的利用率，在电动汽车、电瓶车、机器人、无人机等诸多领域被广泛应用。

以电动汽车为例，随着我国新能源汽车行业的快速发展，所遇到的车载动力电池(一般为铅酸蓄电池)充电问题也越来越多；如采用交流慢充方式进行车载动力电池充电时，时常发生充完电后忘记及时拔掉充电枪而导致铅酸蓄电池出现馈电的问题，进而极大地降低了用户体验效果；主要原因在于：当整车充满电且未拔掉充电枪时，充电枪给车载电气零部件(如BMS或车载充电机)的激活信号仍然存在，电池管理系统等车载电气零部件会在激活信号的存在下持续地工作，由于这些车载零部件的工作电源均为铅酸蓄电池，此时，如果整车的DC-DC模块处于不工作状态，则很容易造成铅酸蓄电池发生馈电；而如果整车的DC-DC模块长时间处于工作状态，则对动力电池来讲也是一种消耗并引起资源浪费。

鉴于此，目前市面上出现了一些利用电源监控IC对激活信号进行唤醒或休眠调控的解决方案，但此类方案的使用成本高且不便于维护。因此，迫切需要一种成本低廉并可适用于对整车零部件的硬线、充电信号线等进行激活唤醒或休眠的解决方案。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统，它包括一D信号输入端的原始输入信号为高电平信号的D触发器、在闭合状态下将激活信号对外输出并同时将激活信号由D触发器的时钟信号输入端输入至D触发器的输入信号使能开关、在闭合状态下将经由D触发器的时钟信号输入端所输入的信号置为低电平信号并在断开状态下触发D触发器进行动作的第一逻辑配置开关以及在闭合状态下将经由D触发器的D信号输入端所输入的信号置为低电平信号的第二逻辑配置开关。

优选地，它还包括一用于将CP脉冲激活信号转换为直流输入激活信号并对输入信号使能开关作通断控制的输入信号处理模块。

优选地，所述输入信号处理模块包括一用于将CP脉冲激活信号转换为直流输入激活信号的幅值检测电路以及一根据幅值检测电路所输出的信号对输入信号使能开关作通断控制的信号传输电路。

优选地，它还包括一用于根据D触发器的时钟信号输入端和Q信号输出端的电平变化来决定是否对外输出激活信号的输出信号处理模块，所述输出信号处理模块串接于D触发器的时钟信号输入端与Q信号输出端之间并同时与D触发器的接地端相连。

优选地，所述输出信号处理模块包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极同时连接输入信号使能开关的一端和D触发器的时钟信号输入端、负极连接于第二二极管的正极，所述第二二极管的负极同时连接D触发器的Q信号输出端和接地端；所述第一二极管的负极与第二二极管的正极之间作为输出信号处理模块的激活信号输出端。

优选地，所述输入信号使能开关串接于D触发器的时钟信号输入端与电源输入端之间，所述第一逻辑配置开关的一端连接于输入信号使能开关与D触发器的时钟信号输入端之间、另一端与D触发器的接地端相连，所述第二逻辑配置开关的一端同时与D触发器的D信号输入端和电源输入端相连、另一端与D触发器的接地端相连。

优选地，它还包括一第三逻辑配置开关，所述第三逻辑配置开关的一端连接于第一逻辑配置开关与D触发器的时钟信号输入端之间、另一端连接D触发器的电源输入端。

由于采用了上述方案，本实用新型以D触发器为核心仅需对D触发器的时钟信号输入端和D信号输入端进行电平变换的逻辑控制即可实现激活信号的唤醒或休眠；相较于现有的电源监控IC方案，其结构方案会更为简洁，系统功耗、使用成本及维护成本更低；同时，可扩展性更强，不但能够适用于需要激活信号工作的电动汽车的BMS系统，也能够适用于需要激活信号工作的其他车载零部件或工业产品，具有很强的实用价值和市场推广价值

附图说明

图1是本实用新型实施例的电路拓扑原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本实施例提供的一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统，它包括：

D触发器10，其D信号输入端的原始输入信号为高电平信号(即：默认为高电平信号)；

输入信号使能开关K，通过对其施加或撤销激活信号使其能够进行导通或断开变换，并且在闭合状态下可将激活信号对外输出并同时将激活信号由D触发器10的时钟信号输入端输入至D触发器10，以在D触发器10的时钟信号输入端存在跳变沿(即：上升沿)时，D触发器的D信号输入引脚和Q信号输出引脚均被置为高电平；

第一逻辑配置开关K1，可通过烧录于诸如CPU等控制元器件内软件程序对其进行导通或断开的逻辑控制，使其能够在闭合状态下将经由D触发器10的时钟信号输入端所输入的信号置为低电平信号并在断开状态下触发D触发器10进行动作；

第二逻辑配置开关K2，可通过烧录于诸如CPU等控制元器件内软件程序对其进行导通或断开的逻辑控制，使其能够在闭合状态下将经由D触发器10的D信号输入端所输入的信号置为低电平信号。

由此，以D触发器10为整个系统的核心，通过对输入信号使能开关K、第一逻辑配置开关K1和第二逻辑配置开关K2的通断转换控制，来实现对D触发器10的时钟信号输入端和D信号输入端的电平高低变换控制，从而为实现对激活信号的唤醒输出或休眠创造了条件；在利用本实施例的系统架构对激活信号进行休眠或唤醒操控时，可参考如下逻辑控制方法，具体为：

S1、控制第一逻辑配置开关K1和第二逻辑配置开关K2使两者均处于断开状态，向输入信号使能开关K施加激活信号以使输入信号使能开关K导通，截止由D触发器10的Q信号输出端输出的高电平信号，以使激活信号能够直接经由输入信号使能开关K对外输出，从而实现系统CP信号的激活唤醒；

S2、控制第一逻辑配置开关K1和第二逻辑配置开关K2使两者均处于断开状态，撤销向输入信号使能开关K所施加的激活信号，使系统无激活信号输出，从而在撤销激活信号的情况下实现系统CP信号的休眠；

S3、向输入信号使能开关K施加激活信号以使输入信号使能开关K导通，同时控制第一逻辑配置开关K1导通以将D触发器10的时钟信号输入端置为低电平、控制第二逻辑配置开关K2导通以将D触发器10的D信号输入端置为低电平，然后控制第一逻辑配置开关K1断开以触发D触发器10动作，以通过使D触发器10的Q信号输出端输出低电平并截止经由输入信号使能开关K输出的激活信号的方式使系统无激活信号输出，从而在保留激活信号的情况下实现系统CP信号的休眠。

基于此，以D触发器10为核心构成的系统仅需对D触发器10的时钟信号输入端和D信号输入端进行电平变换的逻辑控制即可实现激活信号的唤醒或休眠；相较于现有的电源监控IC方案，本实施例的系统的结构方案会更为简洁，系统功耗、使用成本及维护成本更低；同时，可扩展性更强，不但能够适用于需要激活信号工作的电动汽车的BMS系统，也能够适用于需要激活信号工作的其他车载零部件或工业产品。

为保证激活信号输入的可靠性和稳定性，本实施例的系统还包括一用于将CP脉冲激活信号转换为直流输入激活信号并对输入信号使能开关K作通断控制的输入信号处理模块。其中，作为优选方案，本实施例的输入信号处理模块主要由幅值检测电路20和信号传输电路30构成，幅值检测电路20主要用于将CP脉冲激活信号转换为直流输入激活信号(幅值检测电路20可根据实际情况采用目前市面上具有类似功能的电路结构)，信号传输电路30则主要是根据幅值检测电路20所输出的信号对输入信号使能开关K作通断控制以便在输入信号使能开关K处于导通的状态下能够使激活信号作后续传输(信号传输电路30可根据实际情况由诸如NMOS管、PNP三极管、光电耦合器等电子元器件组合而成，或者采用市面上其他的具有类似功能的电路结构)。

为保证激活信号输出的可靠性和稳定性(尤其是对D触发器10的Q信号输出端所输出的高电平信号进行截止，以使激活信号只能经由输入信号使能开关K直接对外输出)，本实施例的系统还包括一用于根据D触发器10的时钟信号输入端和Q信号输出端的电平变化来决定是否对外输出激活信号的输出信号处理模块(如D触发器10的时钟信号输入端为高电平信号时，将经由输入信号使能开关K输入的激活信号进行对外输出；当D触发器10的时钟信号输入端为低电平信号且信号输出开关K输出激活信号时，则可阻止激活信号的输出以进入系统的休眠状态)，其串接于D触发器10的时钟信号输入端与Q信号输出端之间并同时与D触发器10的接地端相连(在具体实施时，可在D触发器10的接地端与信号输出处理模块之间设置诸如第一电阻R1等电子元器件)。由此，可利用信号处理输出模块作为整个系统的信号输出控制器件来使用，实现对激活信号的唤醒输出或休眠的控制。

作为优选方案，本实施例的输出信号处理模块主要由第一二极管D1和第二二极管D2构成；其中，第一二极管D1的正极同时连接输入信号使能开关K的一端和D触发器10的时钟信号输入端(在具体实施时，输入信号使能开关K和第一二极管D1的负极可通过设置的第二电阻R2与D触发器10的时钟信号输入端相连)、负极连接于第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极同时连接D触发器10的Q信号输出端和接地端(即：可通过第一电阻R1与D触发器10的接地端相连)；第一二极管D1的负极与第二二极管D2的正极之间作为输出信号处理模块的激活信号输出端。由此，当D触发器10的Q信号输出端为高电平时，第二二极管D2截止，使得激活信号能够经由输入信号使能开关K和第一二极管D1对外传输；反之，当D触发器10的时钟信号输入端为低电平时，则可使得输出信号处理模块的激活信号输出端所输出的信号为低电平(即：进入激活信号休眠状态)。

为最大限度地优化整个系统的电路拓扑结构，保证相关器件之间的功能作用效果，本实施例的输入信号使能开关K串接于D触发器10的时钟信号输入端与电源输入端之间(在具体实施时，可通过设置的第三电阻R3以及前述的第二电阻R3将输入信号使能开关K进行串接)，第一逻辑配置开关K1的一端连接于输入信号使能开关K与D触发器10的时钟信号输入端之间、另一端与D触发器10的接地端相连，第二逻辑配置开关K2的一端同时与D触发器10的D信号输入端和电源输入端相连(在具体实施时，可通过设置的第四电阻R4实现第二逻辑配置开关K2与D触发器10的连接)、另一端与D触发器10的接地端相连。由此，基于所述及的相关器件之间的连接关系，结合前述的逻辑控制方法即可实现对激活信号的唤醒输出或休眠模式。

作为优选方案，本实施例的系统还包括一第三逻辑配置开关K3，第三逻辑配置开关K3的一端(在具体实施时，可利用设置的第五电阻R5)连接于第一逻辑配置开关K1与D触发器10的时钟信号输入端之间、另一端则连接D触发器10的电源输入端。由此，在诸如BMS等需要激活信号才能工作的车载零部件被激活后，来控制第三逻辑配置开关K3闭合导通，反之则断开，从而利用第三逻辑配置开关K3为实现对输入信号使能开关K和第一逻辑配置开关K1的导通或断开转换控制提供信号基础。当然，本实施例所述及的逻辑配置开关可根据实际情况采用诸如光电耦合器、三极管等电子元器件；而为保证对D触发器10供电的稳定性，可利用线性稳压器40实现对D触发器10的电量供给。

综上所述，基于本实施例的系统的电路拓扑结构以及各个元器件之间的作用关系，并配合相应的逻辑控制方法，即可实现对整个系统的模式调控，具体为：

1、激活信号唤醒输出模式：

典型的激活信号源一般为为CP PWM波，激活信号输入后通过幅值检测电路20将PWM脉冲信号变为直流输入信号，而后再通过信号传输电路30来导通输入信号使能开关K；由于D触发器10默认为高电平输入且其输出端被接地，输入信号使能开关K被导通后，D触发器10的时钟信号输入端存在一跳变沿(即：上升沿)，从而使得D触发器10的D信号输入端和Q信号输出端均为高电平，第二二极管D1被截止，激活信号经由第一二极管D1输出，从而实现激活信号的唤醒输出。

2、撤掉激活信号后的信号休眠模式：撤销激活信号后，输入信号使能开关K截止(即：断开)，整个系统无激活信号源，使得D触发器10的Q信号输出端为低电平，进而导致整个系统无激活信号输出，即：进入休眠模式。

3、不撤掉激活信号时的信号休眠模式：首先，控制第一逻辑配置开关K1导通(D触发器10的时钟信号输入端变为低电平)、控制第二逻辑配置开关K2导通(D触发器10的D信号输入端变为低电平)；然后，断开第一逻辑配置开关K1以触发D触发器10动作；此时，D触发器10的D信号输入端和Q信号输出端均为低电平，输出信号被拉低，从而实现不撤掉激活信号的信号休眠模式。

4、休眠状态下撤掉激活信号不会重启：进入信号休眠模式后，再撤销激活信号，使得输入信号使能开关K截止(即：断开)，由于整个系统无激活信号源，D触发器10的Q信号输出端为低电平，进而导致整个系统无激活信号输出，因此不会重新激活系统。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统，其特征在于：它包括一D信号输入端的原始输入信号为高电平信号的D触发器、在闭合状态下将激活信号对外输出并同时将激活信号由D触发器的时钟信号输入端输入至D触发器的输入信号使能开关、在闭合状态下将经由D触发器的时钟信号输入端所输入的信号置为低电平信号并在断开状态下触发D触发器进行动作的第一逻辑配置开关以及在闭合状态下将经由D触发器的D信号输入端所输入的信号置为低电平信号的第二逻辑配置开关。

2.如权利要求1所述的一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统，其特征在于：它还包括一用于将CP脉冲激活信号转换为直流输入激活信号并对输入信号使能开关作通断控制的输入信号处理模块。

3.如权利要求2所述的一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统，其特征在于：所述输入信号处理模块包括一用于将CP脉冲激活信号转换为直流输入激活信号的幅值检测电路以及一根据幅值检测电路所输出的信号对输入信号使能开关作通断控制的信号传输电路。

4.如权利要求1所述的一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统，其特征在于：它还包括一用于根据D触发器的时钟信号输入端和Q信号输出端的电平变化来决定是否对外输出激活信号的输出信号处理模块，所述输出信号处理模块串接于D触发器的时钟信号输入端与Q信号输出端之间并同时与D触发器的接地端相连。

5.如权利要求4所述的一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统，其特征在于：所述输出信号处理模块包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极同时连接输入信号使能开关的一端和D触发器的时钟信号输入端、负极连接于第二二极管的正极，所述第二二极管的负极同时连接D触发器的Q信号输出端和接地端；所述第一二极管的负极与第二二极管的正极之间作为输出信号处理模块的激活信号输出端。

6.如权利要求1-5中任一项所述的一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统，其特征在于：所述输入信号使能开关串接于D触发器的时钟信号输入端与电源输入端之间，所述第一逻辑配置开关的一端连接于输入信号使能开关与D触发器的时钟信号输入端之间、另一端与D触发器的接地端相连，所述第二逻辑配置开关的一端同时与D触发器的D信号输入端和电源输入端相连、另一端与D触发器的接地端相连。

7.如权利要求6所述的一种应用于电池管理系统的CP信号自动唤醒/休眠系统，其特征在于：它还包括一第三逻辑配置开关，所述第三逻辑配置开关的一端连接于第一逻辑配置开关与D触发器的时钟信号输入端之间、另一端连接D触发器的电源输入端。