CN218678521U - 一种充电握手信号唤醒电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了充电握手信号唤醒电路，其中，连接检测电路对连接确认信号是否接入进行检测，电平切换电路输出EN1连接使能逻辑电路；管理MCU输出使能信号EN2给使能逻辑电路，使能逻辑电路把EN1与EN2组合后输出给DCDC来控制其启停，DCDC启动后输出电压Vcc给管理MCU供电，管理MCU开始工作；开关S由管理MCU控制，开关S闭合时，EMC滤波器的输出与限压电路的输入连接，限压电路的输出信号Vc输入比较器的反向输入端，比较器的正向输入端为Vref，比较器输出给管理MCU，管理MCU未上电时，开关S默认断开。本实用新型无需提供辅助电源，简化充电桩功能和减少充电连接的引脚数，简化充电枪连接器，降低系统成本。

Description

一种充电握手信号唤醒电路

技术领域

本实用新型属于新能源领域，具体涉及一种充电握手信号唤醒电路。

背景技术

由于动力电池能量和端电压的限制，电动汽车需要采用多块电池进行串、并联组合，而动力电池特性的高度非线性，使得电池管理系统(BMS—BatteryManagement System)成为电动汽车的必备装置。BMS最基本的功能是监控电池的工作状态(电池的电压、电流和温度)、预测动力电池的电池容量(SOC)和相应的剩余行驶里程，进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象，最大限度地利用电池存储能力和循环寿命。

动力电池充电的可接受电流与SOC、SOH和温度相关。为了提升充电效率，延长电池寿命，提高安全性能，BMS需要实时采集计算电池的电压、温度、SOC和SOH等数据，并通知充电桩输出动力电池可接受的电压和电流。为了节省能量，降低功耗，在车辆长时间未使用时，BMS需要自动休眠，连接充电枪后，BMS需要激活处于工作状态，并与充电桩进行交互。

现有技术方案参见图1，充电桩10集成充电机11、接触器(S1、S2)、充电MCU12、充电CAN收发器13、辅助电源Vs和连接确认电阻Rc；BMS30由EMC滤波器31、DCDC32、管理CAN收发器35、上拉偏置电阻Ru、比较器33、管理MCU34和模拟前端(Analog Front End)AFE36组成。充电枪20未连接时，BMS30没有供电不工作；充电枪20插入，但连接不可靠时：充电桩10通过A+连接线给BMS30上电，BMS30采样电池电压、温度和电流，对电池进行检测；但Vc电压被上拉电阻Ru拉高，比较器33输出低电平，管理MCU34未确认充电枪连接，不能进行充电；充电枪20插入并连接可靠时，充电桩10通过A+连接线给BMS30提供辅助电源Vs，使得BMS30上电工作，并对电池进行电压、温度、电流采样，进行电池检测；通过连接确认信号CC，电阻Rc与上拉电阻Ru分压，比较器33输出高电平，通知管理MCU34充电枪20连接可靠；BMS30与充电桩10通过CAN进行信息交互，充电桩闭合接触器，按照BMS30要求的电压电流进行充电。

现有方案的缺点至少包括：

1)充电枪必须提供辅助电源才能工作；

2)充满电后，如果充电枪未拔下，供电保持，BMS继续工作，功耗一直存在。

实用新型内容

鉴于以上存在的技术问题，本实用新型用于提供一种充电握手信号唤醒电路，包括EMC滤波器、DCDC、比较器、管理MCU、管理CAN收发器和AFE，还包括连接检测电路、电平切换电路、使能逻辑电路、限压电路和开关S，其中，

所述EMC滤波器的输入端为连接确认信号，EMC滤波器的输出与所述连接检测电路连接；

所述连接检测电路对连接确认信号是否接入进行检测，连接检测电路的输出连接电平切换电路；

所述电平切换电路把连接检测电路的输出信号转移到适合DCDC的使能信号输入电压范围，电平切换电路输出EN1连接使能逻辑电路；

所述管理MCU输出使能信号EN2给使能逻辑电路，使能逻辑电路把EN1与EN2组合后输出给DCDC来控制其启停，DCDC启动后输出电压Vcc给管理MCU供电，管理MCU开始工作；

所述开关S由管理MCU控制，开关S闭合时，EMC滤波器的输出与限压电路的输入连接，限压电路的输出信号Vc输入到比较器的反向输入端，比较器的正向输入端为Vref，比较器输出给管理MCU，管理MCU未上电时，开关S默认断开；

所述管理CAN收发器接收管理MCU的控制信号，与充电桩握手，并发送需求电压和电流大小；

所述AFE采集电池电压、温度和电流信息输入给管理MCU。

优选地，所述限压电路对CC信号进行限幅，限制在比较器的输入电压范围内。

优选地，还包括充电桩和充电枪，所述充电桩包括充电机、充电MCU、接触器、充电CAN收发器和电阻Rc，其中，充电MCU与充电机、接触器和充电CAN收发器连接，电阻Rc作为连接确认电阻，一端经充电枪与EMC滤波器连接，另一端接地。

优选地，所述EMC滤波器包括滤波电容。

优选地，所述连接检测电路包括电阻Ru和PNP三极管Q1，电阻Ru的一端经充电枪与电阻Rc连接，另一端与PNP三极管Q1的基极连接，充电枪未连接时，电阻Ru与电阻Rc断开，PNP三极管Q1没有基极电流而断开，电平切换电路的输出EN1处于高阻状态，使能逻辑电路的输出EN拉低，DCDC不启动，管理MCU保持掉电休眠；充电枪连接时，PNP三极管Q1的基极被电阻Ru和Rc拉低，有电流流过，PNP三极管Q1导通，电平切换电路的输出EN1被拉高，DCDC启动并给管理MCU提供电源Vcc，管理MCU唤醒工作。

优选地，所述PNP三极管Q1的基极和发射极之间并联电阻R1和二极管D1对其起保护作用。

优选地，所述开关S包括光耦U1和电阻R4，光耦U1的一端与EMC滤波器的输出连接，另一端与限压电路连接，光耦U1输入一端与电阻R4的一端连接，另一端接地，电阻R4的另一端与管理MCU连接。

优选地，所述限压电路包括电阻Rf和稳压管D2，电阻Rf的一端连接开关S，另一端连接稳压管D2的负端和比较器的反向输入端，稳压管D2的正端接地。

优选地，所述开关S采用PMOS开关电路。

优选地，所述使能逻辑电路输入若干个唤醒源，形成唤醒组合逻辑。

采用本实用新型至少具有如下的有益效果：

1.充电枪无需提供辅助电源，简化充电桩功能和减少充电连接的引脚数，简化充电枪连接器，降低系统成本；

2.充满电后充电枪未拔除，MCU拉低使能EN2，关闭DCDC电源，自动进入休眠，降低功耗，节省能源；

3.电源VBUS可以从车载辅助电源(铅酸电池)取电，也可以从动力电池取电，增加产品设计灵活性；

4.电源VBUS从动力电池取电时，特别是低压电池系统，取消车载辅助电源(铅酸电池)，降低系统成本。

附图说明

图1为现有技术充电电路的结构框图；

图2为本实用新型具体实施例的充电握手信号唤醒电路的结构框图；

图3为本实用新型具体实施例的充电握手信号唤醒电路的电路原理图；

图4为本实用新型具体实施例的充电握手信号唤醒电路的开关S采用PMOS开关电路原理图。

具体实施方式

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。

参见图2、3，本实用新型公开了一种充电握手信号唤醒电路30，包括EMC滤波器31、DCDC32、比较器33、管理MCU34、管理CAN收发器35和AFE36，还包括连续检测电路41、电平切换电路42、使能逻辑电路43、限压电路44和开关S，其中，

EMC滤波器31的输入端为连接确认信号CC，EMC滤波器31的输出与连接检测电路41连接；连接检测电路41对连接确认信号CC是否接入进行检测，当CC接入时，电阻Rc接入，输出一个逻辑信号；当CC未连接时，电阻Rc断开，输出一个相反的逻辑信号，连接检测电路41的输出连接电平切换电路42。

电平切换电路42把连接检测电路41的输出信号转移到适合DCDC32的使能信号输入电压范围，电平切换电路42输出EN1连接使能逻辑电路43；管理MCU34输出使能信号EN2给使能逻辑电路43，使能逻辑电路43把EN1与EN2组合后输出给DCDC32来控制其启停，DCDC32启动后输出电压Vcc给管理MCU34供电，管理MCU34开始工作；开关S由管理MCU34控制，开关S闭合时，EMC滤波器31的输出与限压电路44的输入连接，限压电路44的输出信号Vc输入到比较器33的反向输入端，限压电路44对CC信号进行限幅，限制在比较器33的输入电压范围内。比较器33的正向输入端为Vref，比较器33输出给管理MCU34，管理MCU34未上电时，开关S默认断开；管理CAN收发器35接收管理MCU34的控制信号，与充电桩10握手，并发送需求电压和电流数据；AFE36采集电池电压、温度和电流信息输入给管理MCU34，如果电池状态正常允许充电，并且比较器33输出显示CC连接可靠，管理MCU34通过管理CAN收发器35与充电机11握手，并告知需求电压和电流大小，充电机11闭合接触器，给电池充电。

充电桩10包括充电机11、充电MCU12、接触器、充电CAN收发器13和电阻Rc，其中，充电MCU12与充电机11、接触器S1、S2和充电CAN收发器13连接，电阻Rc作为连接确认电阻，一端经充电枪与EMC滤波器31连接，另一端接地。

参见图3，EMC滤波器31采用电容Cemc，实现简单的EMC功能，也可以用其他EMC滤波元件替代；电阻Ru、Rc和PNP三极管Q1实现连接检测功能，充电枪未连接时，CC断开PNP三极管Q1没有基极电流而断开，EN1高阻输出，EN被电阻R3拉低，DCDC32不会启动，MCU保持掉电休眠；充电枪连接时，PNP三极管Q1的基极被电阻Ru和Rc拉低，有电流流过，PNP三极管Q1导通，使能信号EN1被拉高，DCDC32启动并给MCU提供电源Vcc，MCU唤醒工作；电阻R1和二极管D1对PNP三极管Q1起保护作用。PNP三极管Q1还可以采用PMOS管。

电阻R2和电阻R3组成电平切换电路42，电阻R2的一端与PNP三极管Q1的集电极连接，即为电平切换电路42的输出EN1，电阻R2的另一端与DCDC32和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，在没有EN2和ENx时，EN处电压由电阻R2、R3分压得到，以适应DCDC32的EN输入电压范围；

管理MCU34输出的EN2、其他使能信号ENx和EN1(R2、R3)组成使能逻辑电路43，可根据需要调整实现不同的使能逻辑。本优选电路实现的逻辑功能：管理MCU34上电之前，EN2为高阻状态，EN由EN1的状态决定。CC未连接时，EN为低电平(R3拉低)，CC连接时，EN为高电平，DCDC32开始工作并输出电源VCC，管理MCU34上电启动，软件设置EN2为输出高电平，DCDC32保持工作。

开关S由光耦U1和电阻R4组成，管理MCU34上电后，默认打开开关S，比较器33通过比较Vc与参考电压Vref的关系来判断CC是否连接，当Vc电压大于Vref时，表示CC未连接(CC电压被R1、Ru上拉)；当Vc小于Vref时，表示CC已经连接(Rc把CC电压下拉)。

电阻Rf和稳压管D2组成限压电路44，保证CC处的电压在比较器33的输入电压范围内，比较器33COMP可以为独立的比较器33，也可以为管理MCU34集成的比较器33，或者由ADC来采样模拟电压，软件来判断CC是否连接。

当管理MCU34的逻辑判断需要休眠节省功耗时(比如：检测到CC断开；充满电；电池长时间没有充放)，拉低EN2(由于EN1与EN之间串有电阻R2，而管理MCU34输出EN2与EN之间是直接连接，EN电平由管理MCU34的输出EN2决定)，关闭DCDC32，管理MCU34掉电进入休眠。

Vbus既是DCDC32的输入电源，也是连接检测电路41的上拉源，可以为车上的铅酸电池辅助电源，也可以为动力电池。

经上述设置，通过连接确认信号CC唤醒DCDC电源；管理MCU34唤醒后，管理MCU34输出的使能信号EN2优先级比CC唤醒的使能信号EN1优先级高；利用管理MCU34掉电休眠时，管理MCU34的IO口为高阻状态，不影响EN1的唤醒功能，简化使能逻辑电路43；管理MCU34掉电休眠时，开关S(光耦U1)默认关闭，断开比较器33与外界的联系，既是对后续电路的保护，也断开与电源Vbus的联系，降低功耗。

具体实施例中，电源Vbus可以从车载辅助电源(铅酸电池)取电，也可以从动力电池取电。使能逻辑电路43可以有多个唤醒源ENx，实现复杂的唤醒组合逻辑。开关S可采用PHOMOS、PMOS等电路，参见图4，开关S采用PMOS开关电路的原理图。

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本实用新型的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (10)

1.一种充电握手信号唤醒电路，包括EMC滤波器、DCDC、比较器、管理MCU、管理CAN收发器和AFE，其特征在于，还包括连接检测电路、电平切换电路、使能逻辑电路、限压电路和开关S，其中，

所述EMC滤波器的输入端为连接确认信号，EMC滤波器的输出与所述连接检测电路连接；

所述连接检测电路对连接确认信号是否接入进行检测，连接检测电路的输出连接电平切换电路；

所述电平切换电路把连接检测电路的输出信号转移到适合DCDC的使能信号输入电压范围，电平切换电路输出EN1连接使能逻辑电路；

所述管理MCU输出使能信号EN2给使能逻辑电路，使能逻辑电路把EN1与EN2组合后输出给DCDC来控制其启停，DCDC启动后输出电压Vcc给管理MCU供电，管理MCU开始工作；

所述开关S由管理MCU控制，开关S闭合时，EMC滤波器的输出与限压电路的输入连接，限压电路的输出信号Vc输入比较器的反向输入端，比较器的正向输入端为Vref，比较器输出给管理MCU，管理MCU未上电时，开关S默认断开；

所述管理CAN收发器接收管理MCU的控制信号，与充电桩握手，并发送需求电压和电流大小；

所述AFE采集电池电压、温度和电流信息输入给管理MCU。

2.如权利要求1所述的充电握手信号唤醒电路，其特征在于，所述限压电路对CC信号进行限幅，限制在比较器的输入电压范围内。

3.如权利要求1所述的充电握手信号唤醒电路，其特征在于，还包括充电桩和充电枪，所述充电桩包括充电机、充电MCU、接触器、充电CAN收发器和电阻Rc，其中，充电MCU与充电机、接触器和充电CAN收发器连接，电阻Rc作为连接确认电阻，一端经充电枪与EMC滤波器连接，另一端接地。

4.如权利要求1所述的充电握手信号唤醒电路，其特征在于，所述EMC滤波器包括滤波电容。

5.如权利要求3所述的充电握手信号唤醒电路，其特征在于，所述连接检测电路包括电阻Ru和PNP三极管Q1，电阻Ru的一端经充电枪与电阻Rc连接，另一端与PNP三极管Q1的基极连接，充电枪未连接时，电阻Ru与电阻Rc断开，PNP三极管Q1没有基极电流而断开，电平切换电路的输出EN1高阻状态，使能逻辑电路的输出EN拉低，DCDC不启动，管理MCU保持掉电休眠；充电枪连接时，PNP三极管Q1的基极被电阻Ru和Rc拉低，有电流流过，PNP三极管Q1导通，电平切换电路的输出EN1被拉高，DCDC启动并给管理MCU提供电源Vcc，管理MCU唤醒工作。

6.如权利要求5所述的充电握手信号唤醒电路，其特征在于，所述PNP三极管Q1的基极和发射极之间并联电阻R1和二极管D1对其起保护作用。

7.如权利要求1所述的充电握手信号唤醒电路，其特征在于，所述开关S包括光耦U1和电阻R4，光耦U1输出的一端与EMC滤波器的输出连接，另一端与限压电路连接，输入的一端与电阻R4的一端连接，另一端接地，电阻R4的另一端与管理MCU连接。

8.如权利要求1所述的充电握手信号唤醒电路，其特征在于，所述限压电路包括电阻Rf和稳压管D2，电阻Rf的一端连接开关S，另一端连接稳压管D2的负端和比较器的反向输入端，稳压管D2的正端接地。

9.如权利要求1所述的充电握手信号唤醒电路，其特征在于，所述开关S采用PMOS开关电路。

10.如权利要求1所述的充电握手信号唤醒电路，其特征在于，所述使能逻辑电路输入若干个唤醒源，形成唤醒组合逻辑。

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