CN220934872U - 一种无蓄电池的供电电路和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无蓄电池的供电电路和电动汽车，该电路包括：动力电池；DCDC单元，用于将动力电池的第一电压转换为第二电压，并将第二电压输出至预设负载；开关单元，用于在动力电池中存在目标电芯时，断开动力电池对DCDC单元的供电，目标电芯为电芯电压低于预设最低电压的电芯，通过直接利用DCDC单元对动力电池的电压进行转换，在车辆休眠时为各个ECU供电，不仅解决了单次蓄电池供电时间较短问题，提高了供电可靠性，而且通过移除蓄电池，简化了各ECU低压供电线束分布，节约了成本，并且在动力电池的电芯电压电量较低时，主动断开DCDC单元，避免了动力电池的过度放电。

Description

一种无蓄电池的供电电路和电动汽车

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，更具体地，涉及一种无蓄电池的供电电路和电动汽车。

背景技术

随着电动汽车的技术不断创新，汽车上的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)与功能愈来愈多。当电动汽车休眠时候，安防、远程控制等ECU依然需要工作，需要由12V蓄电池提供。若电动汽车长时间休眠，一段时间之后，蓄电池将会亏电。最终，用户将无法启动汽车。

现有技术中，为了避免蓄电池亏电，电动汽车设置了智能DC-DC模式，可在蓄电池电量较低时，通过DCDC(直流-直流转换器)模块对蓄电池进行充电，但DCDC模块在启动时仍需由蓄电池提供电源，车辆长时间不用时，蓄电池电量会持续被消耗，若未给蓄电池及时补电，DCDC模块会因蓄电池亏电而将无法工作，车辆将无法启动。

因此，如何提供一种不需要蓄电池的供电电路，提高供电可靠性，是目前有待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请实施例提出了一种无蓄电池的供电电路和电动汽车，用以提高供电可靠性。

第一方面，提供一种无蓄电池的供电电路，所述电路包括：动力电池；DCDC单元，用于将所述动力电池的第一电压转换为第二电压，并将所述第二电压输出至预设负载；开关单元，用于在所述动力电池中存在目标电芯时，断开所述动力电池对所述DCDC单元的供电，所述目标电芯为电芯电压低于预设最低电压的电芯；其中，所述动力电池的正极连接所述开关单元的一端，所述开关单元的另一端连接所述DCDC单元的正极输入端，所述动力电池的负极连接所述DCDC单元的负极输入端，所述DCDC单元的正极输出端和负极输出端连接所述预设负载。

第二方面，提供一种电动汽车，包括如第一方面所述的无蓄电池的供电电路。

通过应用以上技术方案，无蓄电池的供电电路包括：动力电池；DCDC单元，用于将动力电池的第一电压转换为第二电压，并将第二电压输出至预设负载；开关单元，用于在动力电池中存在目标电芯时，断开动力电池对DCDC单元的供电，目标电芯为电芯电压低于预设最低电压的电芯；其中，动力电池的正极连接开关单元的一端，开关单元的另一端连接DCDC单元的正极输入端，动力电池的负极连接DCDC单元的负极输入端，DCDC单元的正极输出端和负极输出端连接预设负载，通过直接利用DCDC单元对动力电池的电压进行转换，在车辆休眠时为各个ECU供电，不仅解决了单次蓄电池供电时间较短问题，提高了供电可靠性，而且通过移除蓄电池，简化了各ECU低压供电线束分布，节约了成本，并且在动力电池的电芯电压电量较低时，主动断开DCDC单元，避免了动力电池的过度放电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例提出的一种无蓄电池的供电电路的结构示意图；

图2示出了本实用新型另一实施例提出的一种无蓄电池的供电电路的结构示意图；

图3示出了本实用新型又一实施例提出的一种无蓄电池的供电电路的结构示意图；

图4示出了本实用新型又一实施例提出的一种无蓄电池的供电电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种无蓄电池的供电电路，如图1所示，该电路包括：

动力电池BT；

DCDC单元10，用于将动力电池BT的第一电压转换为第二电压，并将第二电压输出至预设负载30；

开关单元20，用于在动力电池BT中存在目标电芯时，断开动力电池BT对DCDC单元10的供电，目标电芯为电芯电压低于预设最低电压的电芯；

其中，动力电池BT的正极连接开关单元20的一端，开关单元20的另一端连接DCDC单元10的正极输入端，动力电池BT的负极连接DCDC单元10的负极输入端，DCDC单元10的正极输出端和负极输出端连接预设负载30。

本实施例中，该电路包括动力电池BT、DCDC(直流-直流转换器)单元10和开关单元20，不设置蓄电池。DCDC单元10的正极输入端通过开关单元20连接动力电池BT的正极，DCDC单元10的负极输入端连接动力电池BT的负极，即DCDC单元10直接跨过主正接触器、主负接触器与动力电池BT连接，DCDC单元10的正极输出端和负极输出端连接预设负载30，预设负载30包括但不限于整车控制器、安防等各ECU。DCDC单元10将动力电池BT的第一电压转换为第二电压，并将第二电压输出至各预设负载30，实现直接通过DCDC单元10对各预设负载30供电。为了避免动力电池BT在DCDC单元10供电过程中过度放电，在动力电池BT中存在目标电芯时，通过开关单元20断开动力电池BT对DCDC单元10的供电，目标电芯为电芯电压低于预设最低电压的电芯，可以理解的是，第一电压和第二电压均为直流电压，第二电压低于第一电压，可选的，第二电压可以为12V。

通过直接利用DCDC单元对动力电池BT的电压进行转换，在车辆休眠时为各个ECU供电，不仅解决了单次蓄电池供电时间较短问题，提高了供电可靠性，而且通过移除蓄电池，简化了各ECU低压供电线束分布，节约了成本，并且在动力电池BT的电芯电压电量较低时，主动断开DCDC单元10，避免了动力电池BT的过度放电。

为了提高开关单元20的可靠性，在本申请一些实施例中，如图2所示，开关单元20包括控制开关S，控制开关S的两端分别为开关单元20的两端。

在本申请一些实施例中，控制开关S在接收到断开信号时断开，控制开关S在断开后由用户手动闭合，其中，断开信号是电池管理系统在检测到存在目标电芯时发送的。

本实施例中，动力电池BT中设置有多个电芯，电池管理系统监测动力电池BT中各电芯的电芯电压，在检测到存在目标电芯时，向控制开关S发送断开信号，使控制开关S断开，从而停止动力电池BT对DCDC单元10的供电，避免动力电池BT过度放电，待用户需要恢复供电(如完成对动力电池BT的充电后)时，可手动将控制开关S闭合，DCDC单元10可重新对各预设负载30进行供电，从而提高了电路的可靠性。

可选的，控制开关S也可在收到闭合信号后自动闭合，例如，闭合信号可以是电池管理系统在检测到动力电池BT中不存在目标电芯时发送的。

在本申请一些实施例中，如图3所示，DCDC单元10包括：

控制子单元11，用于输入第一电压，并根据回采电压输出控制信号；

转换子单元12，用于根据控制信号将第一电压转换为第二电压；

回采子单元13，用于将第二电压转换为回采电压，并将回采电压输出到控制子单元11；

其中，控制子单元11的第一端和转换子单元12的第一端连接DCDC单元10的正极输入端，控制子单元11的第二端连接转换子单元12的第二端，控制子单元11的第三端连接回采子单元13的第一端，回采子单元13的第二端和转换子单元12的第三端连接DCDC单元10的正极输出端，控制子单元11的第四端为DCDC单元10的负极输入端，转换子单元12的第四端为DCDC单元10的负极输出端。

本实施例中，控制子单元11输入动力电池BT的第一电压，以对DCDC单元10进行供电，控制子单元11接收回采子单元13的回采电压，并根据回采电压生成控制信号，转换子单元12根据控制信号将第一电压转换为第二电压，并输出到各预设负载30，回采子单元13将第二电压转换为回采电压，并将回采电压输出到控制子单元11，以使控制子单元11生成相应的控制信号，从而提高了DCDC单元10的可靠性。

在本申请一些实施例中，控制信号包括导通信号和截止信号，若第二电压低于预设低限电压，控制子单元11根据回采电压输出导通信号到转换子单元12，若第二电压高于预设高限电压，控制子单元11输出截止信号到转换子单元12。

本实施例中，若第二电压低于预设低限电压，说明第二电压过低，控制子单元11根据回采电压输出导通信号到转换子单元12，以使转换子单元12导通，若第二电压高于预设高限电压，说明第二电压过高，控制子单元11输出截止信号到转换子单元12，以使转换子单元12截止，从而使转换子单元12持续输出合适的第二电压到预设负载30。

在本申请一些实施例中，如图4所示，控制子单元11包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和DCDC芯片U1，第一电阻R1的一端为控制子单元11的第一端，第一电阻R1的另一端和第一电容C1的一端共接于DCDC芯片U1的电源端VCC，DCDC芯片U1的控制信号输出端IO1为控制子单元11的第二端，DCDC芯片U1的回采电压输入端IO2和第二电阻R2的一端连接控制子单元11的第三端，第二电阻R2的另一端连接DCDC芯片U1的电源端VCC，第一电容C1的另一端和DCDC芯片U1的地端GND连接控制子单元11的第四端。

在本申请一些实施例中，如图4所示，转换子单元12包括功率开关管Q1、第三电阻R3、变压器T1、第一二极管D1、第二电容C2，功率开关管Q1的栅极为转换子单元12的第二端，变压器T1的初级线圈的一端为转换子单元12的第一端，初级线圈的另一端连接功率开关管Q1的漏极，功率开关管Q1的源极经第三电阻R3接地，变压器T1的次级线圈的一端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极和第二电容C2的一端连接转换子单元12的第三端，次级线圈的另一端为转换子单元12的第四端，第二电容C2的另一端接地。

在本申请一些实施例中，如图4所示，变压器T1还包括辅助线圈，转换子单元12还包括第二二极管D2，辅助线圈的一端连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接DCDC芯片U1的电源端VCC，辅助线圈另一端接地。

在本申请一些实施例中，如图4所示，回采子单元13包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、稳压芯片U2和光耦O1，第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端连接回采子单元13的第二端，第五电阻R5的另一端和第六电阻R6的一端连接稳压芯片U2的基准端，稳压芯片U2的阴极连接光耦O1的发光二极管的阴极，第四电阻4R的另一端连接光耦O1的发光二极管的阳极，光耦O1的光敏三极管的集电极为回采子单元13的第一端，光耦O1的光敏三极管的发射极接地，稳压芯片U2的阳极和第六电阻R6的另一端接地。

可选的，稳压芯片U2可以为可调并联稳压器，稳压芯片U2型号可以是TL431。

以下结合图4对本申请实施例中的无蓄电池的供电电路的工作原理进行说明。

动力电池BT的第一电压经第一电阻R1流向第一电容C1，为第一电容C1充电。当第一电容C1充到一定电量后，DCDC芯片U1开始工作，通过控制信号输出端IO1导通功率开关管Q1，第一电压流过变压器T1的初级线圈，变压器T1的次级线圈感应形成12V左右的第二电压，为各个预设负载30供电。第二电压通过第五电阻R5和第六电阻R6串联至地，同时也会经过第四电阻R4，光耦O1和稳压芯片U2串联至地，第六电阻R6两端的分压输入稳压芯片U2。当第二电压高于预设高限电压，第六电阻R6两端的分压超过稳压芯片U2的基准电压，稳压芯片U2两端分压减小，光耦O1中光信号变强，阻抗减小，第二电阻R2的分压增大，DCDC芯片U1的回采电压输入端IO2的回采电压降低；当第二电压低于预设低限电压，第六电阻R6两端的分压低于稳压芯片U2的基准电压，稳压芯片U2两端分压增大，光耦O1中光信号变弱，阻抗增大，第二电阻R2的分压减小，DCDC芯片U1的回采电压输入端IO2的回采电压升高。

DCDC芯片U1根据回采电压输入端IO2的回采电压大小来调整控制信号输出端IO1的控制信号，具体地，在回采电压低于下限电压时使控制信号输出端IO1输出截止信号，在回采电压高于上限电压时使控制信号输出端IO1输出导通信号，从而使功率开关管Q1导通和截止，如此循环，使得次级线圈处的第二电压稳定在12V左右。另外，当初级线圈有电流流过后，辅助线圈同样会感应出电流，经过第二二极管D2为第一电容C1充电，进而为DCDC芯片U1供电，另外，通过设置第二电容C2，可提高第二电压的稳定性。

如上所述，不管电动汽车在休眠状态还是正常工作状态下，都可以直接由动力电池BT通过DCDC单元10降压来为各个ECU提供稳定供电。但在车辆休眠后，无节制的使用动力电池BT来为车辆低压供电，可能会存在电芯过度放电的风险，为了避免这一问题，如图2所示，本申请实施例中在DCDC单元10正极与动力电池BT正极之间设置有控制开关S(默认情况下为导通状态)。整车在休眠期间，电池管理系统会对动力电池BT中每个电芯的电芯电压进行监控，当检测到电芯电压电量较低时，电池管理系统主动唤醒，并将控制开关S断开，使得整车断电。待用户需使用电动汽车时，可手动将该控制开关S闭合，整车将重新开始工作。

本申请实施例中的无蓄电池的供电电路，包括：动力电池；DCDC单元，用于将动力电池的第一电压转换为第二电压，并将第二电压输出至预设负载；开关单元，用于在动力电池中存在目标电芯时，断开动力电池对DCDC单元的供电，目标电芯为电芯电压低于预设最低电压的电芯；其中，动力电池的正极连接开关单元的一端，开关单元的另一端连接DCDC单元的正极输入端，动力电池的负极连接DCDC单元的负极输入端，DCDC单元的正极输出端和负极输出端连接预设负载，通过直接利用DCDC单元对动力电池的电压进行转换，在车辆休眠时为各个ECU供电，不仅解决了单次蓄电池供电时间较短问题，提高了供电可靠性，而且通过移除蓄电池，简化了各ECU低压供电线束分布，节约了成本，并且在动力电池的电芯电压电量较低时，主动断开DCDC单元，避免了动力电池的过度放电。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“进入”、“相连”、“连接”、等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种无蓄电池的供电电路，其特征在于，所述电路包括：

动力电池；

DCDC单元，用于将所述动力电池的第一电压转换为第二电压，并将所述第二电压输出至预设负载；

开关单元，用于在所述动力电池中存在目标电芯时，断开所述动力电池对所述DCDC单元的供电，所述目标电芯为电芯电压低于预设最低电压的电芯；

其中，所述动力电池的正极连接所述开关单元的一端，所述开关单元的另一端连接所述DCDC单元的正极输入端，所述动力电池的负极连接所述DCDC单元的负极输入端，所述DCDC单元的正极输出端和负极输出端连接所述预设负载。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关单元包括控制开关，所述控制开关的两端分别为所述开关单元的两端。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述控制开关在接收到断开信号时断开，所述控制开关在断开后由用户手动闭合，其中，所述断开信号是电池管理系统在检测到存在所述目标电芯时发送的。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述DCDC单元包括：

控制子单元，用于输入所述第一电压，并根据回采电压输出控制信号；

转换子单元，用于根据所述控制信号将所述第一电压转换为所述第二电压；

回采子单元，用于将所述第二电压转换为所述回采电压，并将所述回采电压输出到所述控制子单元；

其中，所述控制子单元的第一端和所述转换子单元的第一端连接所述DCDC单元的正极输入端，所述控制子单元的第二端连接所述转换子单元的第二端，所述控制子单元的第三端连接所述回采子单元的第一端，所述回采子单元的第二端和所述转换子单元的第三端连接所述DCDC单元的正极输出端，所述控制子单元的第四端为所述DCDC单元的负极输入端，所述转换子单元的第四端为所述DCDC单元的负极输出端。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述控制信号包括导通信号和截止信号，若所述第二电压低于预设低限电压，所述控制子单元根据所述回采电压输出所述导通信号到所述转换子单元，若所述第二电压高于预设高限电压，所述控制子单元输出所述截止信号到所述转换子单元。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述控制子单元包括第一电阻、第二电阻、第一电容和DCDC芯片，所述第一电阻的一端为所述控制子单元的第一端，所述第一电阻的另一端和所述第一电容的一端共接于所述DCDC芯片的电源端，所述DCDC芯片的控制信号输出端为所述控制子单元的第二端，所述DCDC芯片的回采电压输入端和所述第二电阻的一端连接所述控制子单元的第三端，所述第二电阻的另一端连接所述DCDC芯片的电源端，所述第一电容的另一端和所述DCDC芯片的地端连接所述控制子单元的第四端。

7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述转换子单元包括功率开关管、第三电阻、变压器、第一二极管、第二电容，所述功率开关管的栅极为所述转换子单元的第二端，所述变压器的初级线圈的一端为所述转换子单元的第一端，所述初级线圈的另一端连接所述功率开关管的漏极，所述功率开关管的源极经所述第三电阻接地，所述变压器的次级线圈的一端连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极和所述第二电容的一端连接所述转换子单元的第三端，所述次级线圈的另一端为所述转换子单元的第四端，所述第二电容的另一端接地。

8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述变压器还包括辅助线圈，所述转换子单元还包括第二二极管，所述辅助线圈的一端连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述DCDC芯片的电源端，所述辅助线圈另一端接地。

9.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述回采子单元包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、稳压芯片和光耦，所述第四电阻的一端和第五电阻的一端连接所述回采子单元的第二端，所述第五电阻的另一端和所述第六电阻的一端连接所述稳压芯片的基准端，所述稳压芯片的阴极连接所述光耦的发光二极管的阴极，所述第四电阻的另一端连接所述光耦的发光二极管的阳极，所述光耦的光敏三极管的集电极为所述回采子单元的第一端，所述光耦的光敏三极管的发射极接地，所述稳压芯片的阳极和所述第六电阻的另一端接地。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的无蓄电池的供电电路。