CN215705695U - 带电池管理系统的电动车控制器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种带电池管理系统的电动车控制器，其包括主控芯片、供电电路、检测电路以及充电端口控制电路；所述供电电路用于接收充电器的使能信号，并响应于所述使能信号以输出一用于启动检测电路的电信号；所述检测电路用于接收充电器的使能信号，以向所述主控芯片输出一检测信号；所述主控芯片响应于检测信号并输出一控制信号；所述充电端口控制电路用于接收控制信号，并响应于所述控制信号以控制充电器与电池之间的导通。本申请具有使电池在非充电状态下，其充电端口不带电的效果。

Description

带电池管理系统的电动车控制器

技术领域

本申请涉及电动车的技术领域，尤其是涉及一种带电池管理系统的电动车控制器。

背景技术

随着科学技术的高速发展以及生活水平的提高，电动车因其方便停放、小巧轻便、绿色环保的特点，成为大多数人中短途出行的首选，当电动车电量不足时，需使用电动车充电器为电动车的电池进行充电。

相关技术中，电动车中会装有电池管理系统，用于时刻监控电池的使用状态，以保证电动车电池的使用安全，但多数电动车电池的充电端口在非充电状态下，存在带电的情况，导致电动车的使用仍存在一定的安全隐患。

实用新型内容

为了改善电动车充电端口在非充电状态下带电而影响使用安全的问题，本申请提供的一种带电池管理系统的电动车控制器，采用如下的技术方案：

包括主控芯片、供电电路、检测电路以及充电端口控制电路；

所述供电电路用于接收充电器的使能信号，并响应于所述使能信号以输出一用于启动检测电路的电信号；

所述检测电路用于接收充电器的使能信号，以向所述主控芯片输出一检测信号；

所述主控芯片响应于检测信号并输出一控制信号；

所述充电端口控制电路用于接收控制信号，并响应于所述控制信号以控制充电器与电池之间的导通。

通过上述技术方案，当充电器插头插入电池的充电端口时，供电电路因接收到充电器的使能信号而导通，导通后为检测电路供电，检测电路产生一检测信号并传给主控芯片，使得主控芯片向充电端口控制电路发出一控制信号，以使得充电端口控制电路导通，从而实现充电器对电池的充电；当充电器的插头与电池的充电端口分离时，检测电路断开，使得充电端口控制电路因无法接收到控制信号而断开，从而实现电池在非充电状态下，其充电端口不带电的效果，进而保证电动车电池使用时的安全性。

可选的，所述供电电路包括开关模块、驱动模块以及开关电源转换模块，所述开关模块与驱动模块均用于启闭开关电源转换模块；

所述开关模块用于接收车钥匙的使能信号，并响应于所述车钥匙的使能信号以输出一驱动信号一SW1；

所述驱动模块用于接收充电器的使能信号，并响应于所述充电器的使能信号以输出一驱动信号二；

所述开关电源转换模块用于接收驱动信号一SW1和/或驱动信号二，并响应于所述驱动信号一SW1和/或驱动信号二，以输出一用于启动所述检测电路的电信号。

通过上述技术方案，当充电器的插头插入电池的充电端口时，驱动模块启动并向开关电源转换模块输出驱动信号二，当车钥匙启动开关模块时，开关模块向开关电源转换模块输出驱动信号一SW1，开关电源转换模块接收驱动信号一SW1和/或驱动信号二，以便输出用于启动检测电路的电信号。

可选的，所述开关模块包括：

二极管D6，其阳极用于接收车钥匙的使能信号；

NPN三极管Q12，其基极连接于所述二极管D6的阴极，其发射极接地，其集电极用于输出所述驱动信号一SW1。

通过上述技术方案，当车钥匙启动电动车时， NPN三极管Q12、NPN三极管Q13均因接收到高电平而导通，NPN三极管Q12导通后，使得开关电源转换模块开始工作。

可选的，所述驱动模块包括：

二极管D7，其阴极用于接收所述充电器的使能信号，其阳极响应于所述充电器的使能信号并输出驱动信号二。

通过上述技术方案，当充电器插入电池的充电端口时，二极管D7的阴极便接收到充电器的使能信号，该使能信号为一低电平信号，使得驱动模块工作。

可选的，所述开关电源转换模块包括：

PNP三极管Q11，其发射极连接于电动车电池的正极，其发射极通过相串联的电阻R30和电阻R39连接于二极管D7的阳极，其基极通过电阻R40连接于二极管D7的阳极；

相串联的电阻R27以及电容C14，所述电阻R27的另一端连接于PNP三极管Q11的集电极，所述电容C14的另一端接地；

开关电源芯片DC，其具有一输入端、一输出端以及一反馈端，其输入端连接于所述驱动电阻R27与电容C14之间；

顺次串联的电阻R36、电感L1以及二极管D5，所述电阻R36的另一端连接于开关电源芯片DC的输出端，所述二极管D5的阳极与电感L1相连，所述二极管D5的阴极连接于开关电源芯片DC的反馈端；

二极管D4,其阳极接地，其阴极连接于所述电阻R36与电感L1之间；

电阻R43，其一端连接至所述二极管D5的阳极并输出用于启动检测电路的电信号，另一端接地。

通过上述技术方案，利用电动车电池为主控芯片以及整个BMS系统供电，由于电动车电池的电压通常为48v或36v，电压值较大，不利于主控芯片的正常工作，所以通过电阻R27、电容C14、开关电源芯片DC、电阻R36、电感L1、二极管D4、二极管D5以及电容点C18组成开关电源电路，以实现对电动车电池的电压的调低。

可选的，所述检测电路包括：

检测电阻R53，其一端接收用于启动所述检测电路的电信号，另一端通过电容C23接地；

二极管D8，其阳极连接于所述检测电阻R53与电容C23之间，并输出所述检测信号，其阴极用于接收所述充电器的使能信号。

通过上述技术方案，当充电器的插头插入电池的充电端口后，二极管D8的阴极接收到充电器的使能信号，且在检测电阻R53的作用下，二极管D8与检测电阻R53之间的电压值减小，使得主控芯片接收到关于二极管D8与检测电阻R53之间的电压值降低的检测信号，使得主控芯片向充电端口控制电路输出一控制信号。

可选的，所述充电端口控制电路包括：

电阻R18，其一端用于接收所述控制信号；

NPN三极管Q8，其基极连接于所述电阻R18的另一端，其发射极接地，其集电极连接有电阻R10；

PMOS管Q1，其栅极连接于所述电阻R10的一端，其漏极连接于所述充电器的正极，其源极连接于所述电池的正极，且PMOS管Q1响应于所述控制信号以控制充电器与电池之间的导通。

通过上述技术方案，主控芯片接收检测信号后输出控制信号，NPN三极管Q8因接收到高电平信号而导通，NPN三极管Q8导通后，PMOS管Q1导通，从而实现充电器正极与电池正极之间的连通，进而实现充电器对电池的充电效果；当充电器的插头与电池的充电端口分离时，NPN三极管Q8因接收到低电平信号而不导通，使得PMOS管Q1不导通，从而实现电池在非充电状态下，其充电端口不带电的效果，进而保证电动车电池使用时的安全性。

可选的，还包括用于检测电池温度的温度检测电路，所述温度检测电路的输入端用于接收电信号，所述温度检测电路的输出端用于向主控芯片输出温度检测信号，以供所述主控芯片控制用于启动检测电路的电信号的通断。

通过上述技术方案，利用温度检测电路实时检测电池的温度，减小电池在放电过程中因温度过高而发生爆炸的风险，当温度检测电路检测到电池温度过高时，主控芯片控制电信号关闭，以切断该控制器的输出。

可选的，所述温度检测电路包括：

相串联的热敏电阻R56和检测电阻R57，所述热敏电阻R56的另一端用于接收电信号，所述检测电阻R57的另一端接地；

所述热敏电阻R56与检测电阻R57之间用于输出一温度检测信号。

通过上述技术方案，由于在一定温度范围内，热敏电阻的阻值随温度的升高而降低，使得热敏电阻所分得的电压减少，从而使得检测电阻R57所分得的电压增多，并向主控芯片输出温度检测信号。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

利用主控芯片、供电电路、检测电路以及充电端口控制电路的配合，实现当充电器插头与电池的充电端口分离时，电池的充电端口不带电的效果，从而提升电池使用时的安全性。

附图说明

图1是本申请实施例的主控芯片的示意图。

图2是本申请实施例用于体现开关电源转换模块与检测电路的连接关系的示意图。

图3是本申请实施例用于体现开关模块的示意图。

图4是本申请实施例用于体现充电端口控制电路的示意图。

图5是本申请实施例用于体现温度检测电路的示意图。

附图标记说明：1、供电电路；11、开关模块；12、驱动模块；13、开关电源转换模块；2、检测电路；3、充电端口控制电路；4、温度检测电路。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种带电池管理系统的电动车控制器。

如图1和图2所示，该电动车控制器包括主控芯片、供电电路1以及检测电路2，本申请实施例中的主控芯片型号为GPM32F0118B，供电电路1用于为主控芯片以及电池管理系统供电，检测电路2用于检测充电器的使能信号，即用于检测充电器是否插入电池的充电端口。

如图2所示，供电电路1包括驱动模块12、开关模块11以及开关电源转换模块13，开关模块11和驱动模块12均可启闭开关电源转换模块13，驱动模块12用于接收充电器的使能信号，并响应于该使能信号以输出驱动信号二，当充电器插头插入电池的充电端口时，开关电源转换模块13用于接收驱动信号二，并响应于驱动信号二，以输出一用于启动检测电路2的电信号。

驱动模块12包括二极管D7，其阴极用于接收充电器的使能信号，其阳极响应于充电器的使能信号并输出驱动信号二。

开关电源转换模块13包括：

PNP三极管Q11，其发射极连接于电动车的电池的正极，其发射极通过相串联的电阻R30和电阻R39连接于二极管D7的阳极，其基极通过电阻R40连接于二极管D7的阳极，电阻R40远离二极管D7的阳极的一端连接于电阻R30和电阻R39之间，其集电极通过相串联的电阻R27以及电容C14接地；

开关电源芯片DC，其具有一输入端、一输出端以及一反馈端，其输入端连接与电阻R27与电容C14之间；

顺次串联的电阻R36、电感L1以及二极管D5，电阻R36的另一端连接于开关电源芯片DC的输出端，二极管D5的阳极与电感L1相连，二极管D5的阴极连接于开关电源芯片DC的反馈端；

电容C16，其一端连接于电阻R36与电感L1之间，另一端连接于开关电源芯片DC的反馈端；

二极管D4，其阳极接地，其阴极连接于电阻R36与电感L1之间；

电阻R43，其一端连接至二极管D5的阳极并输出电信号，另一端接地，电阻R43的两端并联有电容C17以及电容C18。

如图2所示，当CHARGE_SGL端接入低电平信号时，即充电器的插头插入电池的充电端口后，二极管D7的阴极接收到低电平信号，使得PNP三极管Q11导通，经过电阻R27、电容C14、电阻R36、二极管D4、电感L1以及电阻R43的配合后，实现对电池电压的降低，以便为主控芯片、检测电路2以及整个电动车管理系统进行供电。

如图3所示，开关模块11包括：

二极管D6，其阳极通过电阻R44接收车钥匙的使能信号；

NPN三极管Q12，其基极通过电阻R45连接于二极管D6的阴极，其发射极接地，其集电极用于输出驱动信号一SW1；

NPN三极管Q13，其基极通过电阻R46连接于二极管D6的阳极与电阻R44之间，其发射极接地，其集电极通过电阻R52接收电信号，其发射极与集电极之间连接有电容C24和电阻R55；

二极管D3，其阳极与主控芯片的PWR_KEEP管脚相连，其阴极连接于二极管D6与电阻R45之间；

主控芯片的ACC_DET管脚连接在电阻R55与电容C24之间。

如图3所示，由于启动电动车电池的方式除了插入充电器外，还有车钥匙启动电动车电池的方式，当车钥匙启动电动车时，ACC端接收到车钥匙的使能信号，NPN三极管Q12因接收到车钥匙的使能信号而导通，NPN三极管Q12的集电极响应于该车钥匙的使能信号并向开关电源转换电路输出一驱动信号一SW1，以使得开关电源转换电路工作。

当NPN三极管Q12导通后，NPN三极管Q13也导通，并在电阻R55与电阻R52的配合下，向主控芯片的ACC_DET管脚输出一车钥匙检测信号，以告知系统开关电源转换电路触发的原因是车钥匙的插入。

如图2所示，检测电路2包括：

检测电阻R53，其一端用于接收电信号，另一端通过电容C23接地；

二极管D8，其阳极连接于检测电阻R53与电容C23之间，并向主控芯片的CHARGER_DET的管脚输出一检测信号，其阴极用于接收充电器的使能信号。

如图2所示，当CHARGE_SGL端接收到充电器的使能信号时，检测电路2导通，并向主控芯片的CHARGER_DET管脚输入一检测信号，以告知系统开关电源转换电路触发的原因是充电器的插入。

如图4所示，充电端口控制电路3包括：

电阻R18，其一端用于接收控制信号；

NPN三极管Q8，其基极连接于电阻R18的另一端，其发射极接地，其集电极连接有电阻R10，电阻R10的两端并联有电阻R11，NPN三极管Q8的基极与发射极之间连接有电容C6；

PMOS管Q1，其栅极连接于电阻R10的一端，其漏极连接于充电器的正极，其源极连接于电池的正极，PMOS管Q响应于该控制信号以控制充电器与电池之间的导通；

PMOS管Q1的栅极与源极之间并联有电阻R3、稳压管D2以及电容C2。

如图2和图4所示，当主控芯片的CHARGER_DET管脚接收到一检测信号后，向电阻R18输出一控制信号，该控制信号为高电平信号，使得NPN三极管Q8因接收到高电平的控制信号后导通，此时，PMOS管Q1导通，从而实现充电器对电动车电池的充电；当充电器的插头与电池的充电端口分离时，检测电路2无法向主控芯片输出一检测信号，从而使得主控芯片无法向充电端口控制电路3输出一控制信号，进而使得PMOS管Q1断开，即电池与充电器不导通，从而实现电池在不充电的状况下，电池的充电端口不带电的效果，有助于提升电池使用时的安全性。

如图5所示，本申请中还包括一用于检测电池温度的温度检测电路4，温度检测电路4的输入端用于接收电信号，温度检测电路4的输出端用于向主控芯片输出温度检测信号，以供主控芯片控制电信号的通断。

温度检测电路4包括：

相串联的热敏电阻R56和检测电阻R57，热敏电阻R56的另一端用于接收电信号，检测电阻R57的另一端接地；

热敏电阻R56与检测电阻R57之间输出一温度检测信号，主控芯片的TMP_DET1管脚连接于热敏电阻R56以及检测电阻R57之间，以便接收温度检测信号。

如图5所示，本申请实施例中的热敏电阻R56为NTC热敏电阻，由于NTC热敏电阻的阻值在一定温度范围内，会随着温度的升高而降低，使得热敏电阻R56两端的电压值随之降低，从而使得检测电阻R57两端的电压值升高，以便向主控芯片的TMP_DET1管脚输出一温度检测信号，以使得主控芯片控制电信号的通断，进而保证电池使用时的安全性。

本申请实施例的实施原理为：利用主控芯片、供电电路1、检测电路2以及充电端口控制电路3的配合，实现当充电器插头与电池的充电端口分离时，电池的充电端口不带电的效果，从而提升电池使用时的安全性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带电池管理系统的电动车控制器，其特征在于：包括主控芯片、供电电路(1)、检测电路(2)以及充电端口控制电路(3)；

所述供电电路(1)用于接收充电器的使能信号，并响应于所述使能信号以输出一用于启动检测电路(2)的电信号；

所述检测电路(2)用于接收充电器的使能信号，以向所述主控芯片输出一检测信号；

所述主控芯片响应于检测信号并输出一控制信号；

所述充电端口控制电路(3)用于接收控制信号，并响应于所述控制信号以控制充电器与电池之间的导通。

2.根据权利要求1所述的带电池管理系统的电动车控制器，其特征在于，所述供电电路(1)包括开关模块(11)、驱动模块(12)以及开关电源转换模块(13)，所述开关模块(11)与驱动模块(12)均用于启闭开关电源转换模块(13)；

所述开关模块(11)用于接收车钥匙的使能信号，并响应于所述车钥匙的使能信号以输出一驱动信号一SW1；

所述驱动模块(12)用于接收充电器的使能信号，并响应于所述充电器的使能信号以输出一驱动信号二；

所述开关电源转换模块(13)用于接收驱动信号一SW1和/或驱动信号二，并响应于所述驱动信号一SW1和/或驱动信号二，以输出一用于启动所述检测电路(2)的电信号。

3.根据权利要求2所述的带电池管理系统的电动车控制器，其特征在于，所述开关模块(11)包括：

二极管D6，其阳极用于接收车钥匙的使能信号；

NPN三极管Q12，其基极通过电阻R45连接于所述二极管D6的阴极，其发射极接地，其集电极用于输出所述驱动信号一SW1。

4.根据权利要求3所述的带电池管理系统的电动车控制器，其特征在于，所述驱动模块(12)包括：

二极管D7，其阴极用于接收所述充电器的使能信号，其阳极响应于所述充电器的使能信号并输出驱动信号二。

5.根据权利要求4所述的带电池管理系统的电动车控制器，其特征在于，所述开关电源转换模块(13)包括：

PNP三极管Q11，其发射极连接于电动车电池的正极，其发射极通过相串联的电阻R30和电阻R39连接于二极管D7的阳极，其基极通过电阻R40连接于二极管D7的阳极；

相串联的电阻R27以及电容C14，所述电阻R27的另一端连接于PNP三极管Q11的集电极，所述电容C14的另一端接地；

开关电源芯片DC，其具有一输入端、一输出端以及一反馈端，其输入端连接于所述电阻R27与电容C14之间；

顺次串联的电阻R36、电感L1以及二极管D5，所述电阻R36的另一端连接于开关电源芯片DC的输出端，所述二极管D5的阳极与电感L1相连，所述二极管D5的阴极连接于开关电源芯片DC的反馈端；

二极管D4,其阳极接地，其阴极连接于所述电阻R36与电感L1之间；

电阻R43，其一端连接至所述二极管D5的阳极并输出用于启动检测电路(2)的电信号，另一端接地。

6.根据权利要求2所述的带电池管理系统的电动车控制器，其特征在于，所述检测电路(2)包括：

检测电阻R53，其一端接收用于启动所述检测电路(2)的电信号，另一端通过电容C23接地；

二极管D8，其阳极连接于所述检测电阻R53与电容C23之间，并输出所述检测信号，其阴极用于接收所述充电器的使能信号。

7.根据权利要求1所述的带电池管理系统的电动车控制器，其特征在于，所述充电端口控制电路(3)包括：

电阻R18，其一端用于接收所述控制信号；

NPN三极管Q8，其基极连接于所述电阻R18的另一端，其发射极接地，其集电极连接有电阻R10；

PMOS管Q1，其栅极连接于所述电阻R10的一端，其漏极连接于所述充电器的正极，其源极连接于所述电池的正极，且所述PMOS管Q1响应于所述控制信号以控制充电器与电池之间的导通。

8.根据权利要求1所述的带电池管理系统的电动车控制器，其特征在于：还包括用于检测电池温度的温度检测电路(4)，所述温度检测电路(4)的输入端用于接收电信号，所述温度检测电路(4)的输出端用于向主控芯片输出温度检测信号，以供所述主控芯片控制用于启动检测电路(2)的电信号的通断。

9.根据权利要求8所述的带电池管理系统的电动车控制器，其特征在于：所述温度检测电路(4)包括：

相串联的热敏电阻R56和检测电阻R57，所述热敏电阻R56的另一端用于接收用于启动检测电路(2)的电信号，所述检测电阻R57的另一端接地；

所述热敏电阻R56与检测电阻R57之间用于输出一温度检测信号。

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