CN210502301U - 电动汽车电池管理系统充电唤醒电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，包括控制信号处理电路Z3和唤醒信号输出电路Z1，控制信号处理电路Z3包括顺序串联的电容C1、二极管D1和MOS管Q1的栅极G，电容C1与二极管D1之间并联有接地的电阻R1；二极管D1与MOS管Q1的栅极G之间还并联有接地的电容C2；唤醒信号输出电路Z1包括MOS管Q2，MOS管Q2的源极S与车载辅助电源相连，MOS管Q2的栅极G与MOS管Q1的漏极D相连，MOS管Q2的漏极D连接到电池管理系统BMS。本实用新型通过MOS管的组合利用CP信号对唤醒BMS的车载辅助电源进行控制，在休眠状态下，本电路静态功耗几乎为0。

Description

电动汽车电池管理系统充电唤醒电路
技术领域
本实用新型涉及新能源车辆领域，尤其涉及一种电动汽车的电池管理系统。
背景技术
根据国标GBT 18487.1-2015《电动汽车传导充电系统 第1部分 通用要求》如图1所示，慢充桩与车辆充电接口除交流线缆连接外，还存在两个识别信号端口，分别为CP信号（Control Pilot控制信号）和CC信号（Connection Confirm充电连接信号），其中CC与PE间为纯电阻性，CP为PWM波。在充电枪插入车辆接口后，首先BMS被唤醒，通过对比检测点3的电压值，判断CC信号是否符合要求，并判断出充电桩线缆供电能力，同时BMS通过输入检测检测点2的PWM波的占空比确定该充电桩输出功率，配置完成后BMS控制闭合S2开关，充电桩K1,K2开关相继闭合，车辆开始充电。
由于电动汽车慢充新国标在电网与车载充电机之间增加了一种保护装置，该保护装置进行一定的充电使能控制。这就导致电池管理系统（BMS）无法在需要充电时被通常只有12V的车载充电机的低压辅助电源唤醒。现有大多数BMS的唤醒源都来自于CC信号，而CC信号本身是属于无源信号，需要BMS本身始终保持一定的电压监测CC信号，因而当BMS处于休眠状态时仍然需要为CC信号保留一部分休眠电流，产生休眠功耗，同时由于CC信号本身兼具充电线缆耐受电流的识别，这种唤醒方式会对识别精度造成一定影响。
现有技术中同样有小部分方案选择CP信号作为唤醒源，CP本身是一个±12V的交流信号，现有技术中采用CP信号作为唤醒源时由于CP信号是一个PWM波，存在上升沿和下降沿，通常解决方式是用一个独立的边沿触发器作为信号捕捉单元需要很多的芯片配合触发，进而激活后端电路再给出控制信号唤醒BMS，该种方式成本较高，并且芯片配合触发是需要一直处于待机状态，这样同样会增加BMS休眠功耗。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，该充电唤醒电路通过MOS管的组合利用CP信号对唤醒BMS的车载辅助电源进行控制，在休眠状态下，本电路静态功耗几乎为0，实现了节能环保的目标，成本低廉结构简单，对信号源无影响，具有广泛的推广应用价值。
本实用新型是这样实现的：一种电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，通过CP信号作为信号源控制唤醒电池管理系统BMS，包括控制信号处理电路Z3和唤醒信号输出电路Z1，
所述控制信号处理电路Z3包括顺序串联的电容C1、二极管D1和MOS管Q1的栅极G，所述电容C1与二极管D1的阳极A之间并联有接地的电阻R1；所述二极管D1的阴极K与MOS管Q1的源极S之间还并联有接地的电容C2，MOS管Q1的源极S接地；
所述唤醒信号输出电路Z1包括MOS管Q2，所述MOS管Q2的源极S与车载辅助电源相连，MOS管Q2的栅极G与MOS管Q1的漏极D相连，MOS管Q2的漏极D输出高电平信号到电池管理系统BMS作为电池管理系统BMS的唤醒信号；
所述MOS管Q1为NMOS，所述MOS管Q2为PMOS。
还包括滤波电路Z5，所述滤波电路Z5包括电阻R7、二极管D3和电容C3，所述二极管D3阴极K与电池管理系统BMS相连，二极管D3的阳极A通过电阻R7与MOS管Q2的漏极D串联，所述电容C3一端接地另一端并联在二极管D3的阳极A与电阻R7之间。
还包括唤醒保持电路Z2和解除唤醒电路Z4，
所述唤醒保持电路Z2串联在MOS管Q2的漏极D与MOS管Q1的栅极G之间，MOS管Q2的漏极D输出高电平信号后通过唤醒保持电路Z2同时持续的加载到MOS管Q1的栅极G；
所述解除唤醒电路Z4包括MOS管Q3，所述MOS管Q3的漏极D与唤醒保持电路Z2的输出端并联在MOS管Q1的栅极G上，MOS管Q3的栅极G与电池管理系统BMS的下电信号输出口相连，MOS管Q3的源极S接地；所述MOS管Q3为NMOS。
所述唤醒保持电路Z2包括二极管D2和电阻R6，所述二极管D2的阳极A与MOS管Q2的漏极D相连，所述电阻R6串联在MOS管Q1的栅极G与二极管D2的阴极K之间。
所述唤醒信号输出电路Z1内还包括有第一分压电路，所述第一分压电路包括电阻R4和电阻R5，所述电阻R4一端与车载辅助电源相连，电阻R4的另一端与电阻R5并联后与MOS管Q2的栅极G相连，所述电阻R5的另一端与MOS管Q1的漏极D相连。
所述控制信号处理电路Z3内还包括有第二分压电路，所述第二分压电路用于降低CP信号最终加载到MOS管Q1的栅极G的电压。
所述第二分压电路包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2一端与二极管D1的阴极K相连，电阻R2的另一端与电阻R3并联后与MOS管Q1的栅极G相连，所述电阻R3的另一端接地；所述电容C2并联在二极管D1的阴极K与地之间。
所述第二分压电路包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2一端与二极管D1的阴极K相连，电阻R2的另一端与电阻R3并联后与MOS管Q1的栅极G相连，所述电阻R3的另一端接地；所述电容C2并联在MOS管Q1的栅极G与地之间。
所述解除唤醒电路Z4内还包括有第三分压电路，所述第三分压电路包括电阻R8和电阻R9，所述电阻R8一端与电池管理系统BMS的下电信号输出口相连，电阻R8的另一端与电阻R9并联后与MOS管Q3的栅极G相连，所述电阻R9的另一端接地。
本实用新型电动汽车电池管理系统充电唤醒电路通过MOS管的组合利用CP信号对唤醒BMS的车载辅助电源进行控制，在休眠状态下，本电路静态功耗几乎为0，完全由通用元器件组成，在设置了唤醒保持电路和解除唤醒电路后能够非常稳定的为BMS提供唤醒电压，并在充电完成后实现自动解除，实现了节能环保的目标，成本低廉结构简单，对信号源无影响，具有广泛的推广应用价值。
附图说明
图1为现有国标中的电动汽车充电控制引导电路原理图；
图2为本实用新型电动汽车电池管理系统充电唤醒电路的实施例1电路图；
图3为本实用新型实施例2的电路图；
图4为本实用新型电动汽车电池管理系统充电唤醒电路的工作流程框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型表述的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图2所示，一种电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，通过CP信号作为信号源控制唤醒电池管理系统BMS，包括控制信号处理电路Z3和唤醒信号输出电路Z1，
所述控制信号处理电路Z3包括顺序串联的电容C1、二极管D1和MOS管Q1的栅极G，所述电容C1与二极管D1的阳极A之间并联有接地的电阻R1；所述二极管D1的阴极K与MOS管Q1的源极S之间还并联有接地的电容C2，MOS管Q1的源极S接地；CP信号通过电容C1耦合到二极管D1阳极A，电容C2并联在二极管D1的阴极K与地之间，将二极管D1斩波后的半波信号整流成一个较为平缓的直流信号，向MOS管Q1的栅极G提供驱动电压Vgs；此处所述MOS管Q1为NMOS。
在本实施例中，为了提高MOS管Q1的使用寿命，所述控制信号处理电路Z3内还包括有第二分压电路，所述第二分压电路用于降低CP信号最终加载到MOS管Q1的栅极G的电压；所述第二分压电路包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2一端与二极管D1的阴极K相连，电阻R2的另一端与电阻R3并联后与MOS管Q1的栅极G相连，所述电阻R3的另一端接地；所述电容C2并联在二极管D1的阴极K与地之间；整流后的直流信号再经过电阻R2及R3的分压向MOS管Q1的栅极G提供驱动电压Vgs；
所述唤醒信号输出电路Z1包括MOS管Q2，所述MOS管Q2的源极S与车载辅助电源相连，MOS管Q2的栅极G与MOS管Q1的漏极D相连，MOS管Q2的漏极D输出高电平信号到电池管理系统BMS作为电池管理系统BMS的唤醒信号；此处所述的MOS管Q2为PMOS，b点初始状态为高电平MOS管Q2处于关闭状态，由MOS管Q1的漏极D驱动后b点电位被拉到0，MOS管Q2打开，MOS管Q2的漏极D会向电池管理系统BMS输出高电平信号，实现对BMS的唤醒。
在本实施例中，为了提高MOS管Q2的使用寿命，所述唤醒信号输出电路Z1内还包括有第一分压电路，所述第一分压电路包括电阻R4和电阻R5，所述电阻R4一端与车载辅助电源相连，电阻R4的另一端与电阻R5并联后与MOS管Q2的栅极G相连，所述电阻R5的另一端与MOS管Q1的漏极D相连。
在本实用新型中，为了保证MOS管Q2的漏极D输出信号的稳定性，本电动汽车电池管理系统充电唤醒电路还包括滤波电路Z5，所述滤波电路Z5包括电阻R7、二极管D3和电容C3，所述二极管D3的阴极K与电池管理系统BMS相连，二极管D3的阳极A通过电阻R7与MOS管Q2的漏极D串联，所述电容C3一端接地另一端并联在二极管D3的阳极A与电阻R7之间。
此外，考虑到在电池充电过程中CP信号可能会受到干扰影响出现波动，导致唤醒信号的不稳定，本电动汽车电池管理系统充电唤醒电路还包括唤醒保持电路Z2和解除唤醒电路Z4；
所述唤醒保持电路Z2串联在MOS管Q2的漏极D与MOS管Q1的栅极G之间，MOS管Q2的漏极D输出高电平信号后通过唤醒保持电路Z2同时持续的加载到MOS管Q1的栅极G，形成一个反馈回路；
所述解除唤醒电路Z4包括MOS管Q3，所述MOS管Q3的漏极D与唤醒保持电路Z2的输出端并联在MOS管Q1的栅极G上，MOS管Q3的栅极G与电池管理系统BMS的下电信号输出口相连，MOS管Q3的源极S接地；所述MOS管Q3为NMOS，MOS管Q3接收到BMS的下电信号打开后，a点的电位被拉到0，使得MOS管Q1关闭，b点恢复到高电平，MOS管Q2关闭结束本次BMS的充电唤醒。
在本实施例中，为了提高MOS管Q3的使用寿命，所述解除唤醒电路Z4内还包括有第三分压电路，所述第三分压电路包括电阻R8和电阻R9，所述电阻R8一端与电池管理系统BMS的下电信号输出口相连，电阻R8的另一端与电阻R9并联后与MOS管Q3的栅极G相连，所述电阻R9的另一端接地。
如图4所示为本实用新型电动汽车电池管理系统充电唤醒电路各个部分的工作流程框图，电容C1为交流耦合电容；Z1的主要元件为PMOS管，PMOS管作为开关控制来自于整车12V车载辅助电源对BMS的供电，控制端由Z3产生的信号驱动，图中点b初始状态为高电平。Z2为输出反馈回路，用于锁定控制状态。Z3的控制信号源为CP信号端口输出的交流PWM波，由二极管D1将信号斩波，再通过电容C2整流，使图中所示a点的电压达到NMOS管Q1的开启电压，当Q1开启后将b点电位拉至地电位。Z4为唤醒信号复位电路，由BMS产生一个高电平下电信号，使整个唤醒电路的状态解除锁定。Z5为滤波电路。
实施例2
如图3所示，一种电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，实施例2和实施例1的区别在于，所述第二分压电路包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2一端与二极管D1的阴极K相连，电阻R2的另一端与电阻R3并联后与MOS管Q1的栅极G相连，所述电阻R3的另一端接地；所述电容C2并联在MOS管Q1的栅极G与地之间。

Claims (9)

1.一种电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，通过CP信号作为信号源控制唤醒电池管理系统BMS，其特征是：包括控制信号处理电路Z3和唤醒信号输出电路Z1，
所述控制信号处理电路Z3包括顺序串联的电容C1、二极管D1和MOS管Q1的栅极G，所述电容C1与二极管D1的阳极A之间并联有接地的电阻R1；所述二极管D1的阴极K与MOS管Q1的源极S间还并联有接地的电容C2，MOS管Q1的源极S接地；
所述唤醒信号输出电路Z1包括MOS管Q2，所述MOS管Q2的源极S与车载辅助电源相连，MOS管Q2的栅极G与MOS管Q1的漏极D相连，MOS管Q2的漏极D输出高电平信号到电池管理系统BMS作为电池管理系统BMS的唤醒信号；
所述MOS管Q1为NMOS，所述MOS管Q2为PMOS。
2.如权利要求1所述的电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，其特征是：还包括滤波电路Z5，所述滤波电路Z5包括电阻R7、二极管D3和电容C3，所述二极管D3阴极K与电池管理系统BMS相连，二极管D3阳极A通过电阻R7与MOS管Q2的漏极D串联，所述电容C3一端接地另一端并联在二极管D3的阳极A与电阻R7之间。
3.如权利要求1或2所述的电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，其特征是：还包括唤醒保持电路Z2和解除唤醒电路Z4，
所述唤醒保持电路Z2串联在MOS管Q2的漏极D与MOS管Q1的栅极G之间，MOS管Q2的漏极D输出高电平信号后通过唤醒保持电路Z2同时持续的加载到MOS管Q1的栅极G；
所述解除唤醒电路Z4包括MOS管Q3，所述MOS管Q3的漏极D与唤醒保持电路Z2的输出端并联在MOS管Q1的栅极G上，MOS管Q3的栅极G与电池管理系统BMS的下电信号输出口相连，MOS管Q3的源极S接地；所述MOS管Q3为NMOS。
4.如权利要求3所述的电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，其特征是：所述唤醒保持电路Z2包括二极管D2和电阻R6，所述二极管D2的阳极A与MOS管Q2的漏极D相连，所述电阻R6串联在MOS管Q1的栅极G与二极管D2的阴极K之间。
5.如权利要求3所述的电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，其特征是：所述唤醒信号输出电路Z1内还包括有第一分压电路，所述第一分压电路包括电阻R4和电阻R5，所述电阻R4一端与车载辅助电源相连，电阻R4的另一端与电阻R5并联后与MOS管Q2的栅极G相连，所述电阻R5的另一端与MOS管Q1的漏极D相连。
6.如权利要求3所述的电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，其特征是：所述控制信号处理电路Z3内还包括有第二分压电路，所述第二分压电路用于降低CP信号最终加载到MOS管Q1的栅极G的电压。
7.如权利要求6所述的电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，其特征是：所述第二分压电路包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2一端与二极管D1的阴极K相连，电阻R2的另一端与电阻R3并联后与MOS管Q1的栅极G相连，所述电阻R3的另一端接地；所述电容C2并联在二极管D1的阴极K与地之间。
8.如权利要求6所述的电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，其特征是：所述第二分压电路包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2一端与二极管D1的阴极K相连，电阻R2的另一端与电阻R3并联后与MOS管Q1的栅极G相连，所述电阻R3的另一端接地；所述电容C2并联在MOS管Q1的栅极G与地之间。
9.如权利要求3所述的电动汽车电池管理系统充电唤醒电路，其特征是：所述解除唤醒电路Z4内还包括有第三分压电路，所述第三分压电路包括电阻R8和电阻R9，所述电阻R8一端与电池管理系统BMS的下电信号输出口相连，电阻R8的另一端与电阻R9并联后与MOS管Q3的栅极G相连，所述电阻R9的另一端接地。
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