電動(dòng)汽車整車控制器電源電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電動(dòng)汽車整車控制器電源電路。本發(fā)明所提供的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，通過鑰匙開關(guān)信號(hào)端輸出鑰匙開關(guān)信號(hào)至主控芯片MCU，從而控制主控芯片MCU的喚醒與切換；進(jìn)一步的，本發(fā)明通過設(shè)置反接保護(hù)單元，起到反接保護(hù)作用；通過設(shè)置涌浪電壓保護(hù)單元，起到涌浪電壓保護(hù)作用；更近一步的，本發(fā)明通過設(shè)置帶續(xù)流二極管的MOS晶體管，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電源處理電路的反接保護(hù)、關(guān)斷控制以及將感性負(fù)載關(guān)斷涌浪電壓釋放到電池。因此，本發(fā)明充分考慮了電動(dòng)汽車整車控制的各種功能和安全需要，進(jìn)而為提高電動(dòng)汽車整車控制器的可靠性以及穩(wěn)定性提供了有力的技術(shù)支持。
【專利說明】電動(dòng)汽車整車控制器電源電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電動(dòng)汽車整車控制器電源 電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)汽車由于具有無污染，噪聲小，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，能量轉(zhuǎn)換效率高以及平 抑電網(wǎng)的峰谷差等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到了越來越廣泛的關(guān)注。電動(dòng)汽車整車控制器（Vehicle Controller)是電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)的核心部件，它對(duì)電動(dòng)汽車的正常行駛，再生能量回 收，網(wǎng)絡(luò)管理，故障診斷與處理，車輛的狀態(tài)與監(jiān)視等功能起著關(guān)鍵的作用，其性能的好壞 直接關(guān)系到電動(dòng)汽車的整體性能，而整車控制器中電源設(shè)計(jì)是否合理又直接關(guān)系到整車控 制器是否能可靠運(yùn)行。
[0003] 由于整車控制器承擔(dān)著整個(gè)電動(dòng)汽車的綜合控制的任務(wù)，所以整車控制器不但要 提供5V的工作電源給處理器、傳感器、通信模塊供電，還要提供12V (24V)的驅(qū)動(dòng)電源用來 驅(qū)動(dòng)外部的繼電器或者開關(guān)。因此在整車控制器的電源電路設(shè)計(jì)過程中需要綜合考慮12V (24V)繼電器控制功耗大、干擾大，5V供電抗干擾弱的矛盾，又要滿足電動(dòng)汽車控制器電源 電路具有電壓檢測(cè)、反接保護(hù)、延遲下電、短路保護(hù)、驅(qū)動(dòng)電源可關(guān)斷和感性負(fù)載關(guān)斷浪涌 電壓能釋放到電池的特征。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，電動(dòng)汽車整車控制器電源電路設(shè)計(jì)中，通常采用隔離DC/DC電源模 塊提供5V工作電源的方案，這種方案設(shè)計(jì)存在如下缺陷：（1)、隔離DC/DC電源模塊很少有 汽車級(jí)產(chǎn)品；（2)隔離DC/DC電源模塊難以實(shí)現(xiàn)休眠與喚醒；（3)、隔離DC/DC電源模塊靜態(tài) 功耗過大：（4)、成本高；（5)、盡管使用了隔離DC/DC模塊，但在電源設(shè)計(jì)時(shí)由于整車電路 搭鐵難以起到隔離效果。在驅(qū)動(dòng)電源處理電路方面，則沒有考慮電源的可關(guān)斷性和感性負(fù) 載關(guān)斷浪涌電壓釋放問題，因此難以滿足整車控制器的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一）要解決的技術(shù)問題
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種充分考慮了電動(dòng)汽車整車控制各種需要的電動(dòng)汽車 整車控制器電源電路，從而提高電動(dòng)汽車整車控制器的可靠性以及穩(wěn)定性。
[0007] (二）技術(shù)方案
[0008] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0009] -種電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，包括車載電源、鑰匙開關(guān)信號(hào)端、主控芯片 MCU、工作電源處理電路以及驅(qū)動(dòng)電源處理電路；
[0010] 所述工作電源處理電路輸入端與車載電源陽極連接、輸出端與所述主控芯片MCU 輸入端連接；
[0011] 所述鑰匙開關(guān)信號(hào)端輸出鑰匙開關(guān)信號(hào)至與所述主控芯片MCU ;
[0012] 所述驅(qū)動(dòng)電源處理電路包括控制導(dǎo)通兩路電源的第一 M0S晶體管以及第二M0S晶 體管。
[0013] 優(yōu)選的，所述濾波限流單元包括LC振蕩電路。
[0014] 優(yōu)選的，所述鑰匙開關(guān)信號(hào)使能時(shí)，主控芯片MCU處于喚醒狀態(tài)；所述鑰匙開關(guān)信 號(hào)關(guān)斷時(shí)，主控芯片Μ⑶處于休眠狀態(tài)。
[0015] 優(yōu)選的，所述工作電源處理電路輸入端以及鑰匙開關(guān)信號(hào)端均設(shè)置有反接保護(hù)單 J Li 〇
[0016] 優(yōu)選的，所述反接保護(hù)單元包括二極管。
[0017] 優(yōu)選的，所述車載電源陽極與接地端之間通過涌浪電壓保護(hù)單元連接。
[0018] 優(yōu)選的，所述涌浪電壓保護(hù)單元包括瞬態(tài)電壓抑制器。
[0019] 優(yōu)選的，所述工作電源處理電路輸入端還設(shè)置有濾波限流單元。
[0020] 優(yōu)選的，所述第一 M0S晶體管以及第二M0S晶體管均包括續(xù)流二極管。
[0021] 優(yōu)選的，所述主控芯片MCU為電源芯片TLE4471。
[0022] (三）有益效果
[0023] 本發(fā)明所提供的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，通過鑰匙開關(guān)信號(hào)端輸出鑰匙開 關(guān)信號(hào)至主控芯片MCU，從而控制主控芯片MCU的喚醒與切換；進(jìn)一步的，本發(fā)明通過設(shè)置 反接保護(hù)單元，起到反接保護(hù)作用；通過設(shè)置涌浪電壓保護(hù)單元，起到涌浪電壓保護(hù)作用； 更近一步的，本發(fā)明通過設(shè)置帶續(xù)流二極管的M0S晶體管，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電源處理電路的反接 保護(hù)、關(guān)斷控制以及將感性負(fù)載關(guān)斷涌浪電壓釋放到電池。因此，本發(fā)明充分考慮了電動(dòng)汽 車整車控制的各種功能和安全需要，進(jìn)而為提高電動(dòng)汽車整車控制器的可靠性以及穩(wěn)定性 提供了有力的技術(shù)支持。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中電動(dòng)汽車整車控制器電源電路的工作電源處理電路部分 的電路不意圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中電動(dòng)汽車整車控制器電源電路的驅(qū)動(dòng)電源處理電路部分 的電路不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅 用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0027] 本發(fā)明所提供的一種電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，包括車載電源、鑰匙開關(guān)信 號(hào)端、主控芯片MCU以及如圖1中所示的工作電源處理電路和如圖2中所示的驅(qū)動(dòng)電源處 理電路。
[0028] 本發(fā)明中的工作電源處理電路的輸入端KL30_VPE與車載電源陽極連接、輸出端 與主控芯片MCU輸入端連接；鑰匙開關(guān)信號(hào)端KL15_VPI輸出鑰匙開關(guān)信號(hào)至主控芯片 MCU ;本實(shí)施例中，主控芯片MCU為汽車級(jí)專用電源芯片TLE4471，TLE4471是一個(gè)單片集 成非常低壓降的三重電壓調(diào)節(jié)器，主輸出電源負(fù)載高達(dá)450mA，額外的兩個(gè)跟蹤輸出高達(dá) 50mA和100mA;此外，該電源芯片具備可調(diào)閾值復(fù)位、欠壓復(fù)位、上電復(fù)位以及擴(kuò)展支持功 能，并且可以選擇各自獨(dú)立的看門狗和復(fù)位時(shí)序；同時(shí)，為了適用于電動(dòng)汽車的控制，還配 備了額外的保護(hù)，防止過載、短路以及過溫，能實(shí)現(xiàn)多種極端情況的保護(hù)。
[0029] 系統(tǒng)上電以及主控芯片MCU喚醒功能的實(shí)現(xiàn)：電源芯片TLE4471具有E1、E2以及 E3三個(gè)接收端，其中任何一個(gè)接收端接收到使能信號(hào)有效(高電平)，則輸出端Q1以及輸出 端Q2都有+5V的工作電源輸出，EN端用于控制輸出端Q3上的+5V的電源輸出（一般輸出 給傳感器供電)。本實(shí)施例中，接收端E1以及接收端E2通過鑰匙開關(guān)信號(hào)KL15_VPI使能 喚醒(鑰匙開關(guān)信號(hào)KL15_VPI同時(shí)提供給主控芯片MCU)，接收端E3以及EN端通過主控芯 片MCU進(jìn)行控制。系統(tǒng)上電時(shí)，常電（9V- 16V)輸入到電源芯片TLE4471輸入引腳3，當(dāng)鑰 匙開關(guān)信號(hào)使能時(shí)，輸出端Q1以及輸出端Q2輸出，主控芯片MCU開始工作，這時(shí)可以通過 EN端控制是否對(duì)外部傳感器進(jìn)行供電；此時(shí)主控芯片Μ⑶處于喚醒(正常）工作狀態(tài)。
[0030] 系統(tǒng)延遲下電與主控芯片MCU休眠功能的實(shí)現(xiàn)：當(dāng)主控芯片MCU檢測(cè)到鑰匙開關(guān) 信號(hào)KL15_VPI處于關(guān)斷時(shí)，表明系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，主控芯片MCU接受關(guān)閉指令，并通過ΕΝ 端對(duì)外部傳感器的供電進(jìn)行關(guān)斷，通過接收端E3延遲下達(dá)控制關(guān)閉+5V電源輸出的指令； 當(dāng)接收端E3接收到低電平電壓信號(hào)時(shí)，所有+5V輸出電源關(guān)閉；此時(shí)主控芯片MCU處于休 眠狀態(tài)。
[0031] 反接保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明在工作電源處理電路輸入端以及鑰匙開關(guān)信號(hào)端均 設(shè)置有反接保護(hù)單元，反接保護(hù)單元即起到反接保護(hù)作用；本實(shí)施例中，反接保護(hù)單元包括 設(shè)置在工作電源處理電路輸入端的二極管D1，利用二極管D1的單向?qū)ㄌ匦詫?duì)輸入常電 進(jìn)行反接保護(hù)；還包括設(shè)置在鑰匙開關(guān)信號(hào)端的二極管D3,利用二極管D3對(duì)鑰匙開關(guān)信號(hào) 端進(jìn)行反接保護(hù)。當(dāng)電源正負(fù)極反接時(shí)，二極管D1 (D2)處于反向截止?fàn)顟B(tài)，電源電路不工 作，也不會(huì)損壞整車控制器，也起到了反接保護(hù)的作用。同時(shí)由于在鑰匙開關(guān)信號(hào)端與常電 之間增加了二級(jí)管D3,這樣即使常電掉電，也能保證電源能正常工作。
[0032] 涌浪電壓保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明中，車載電源陽極與接地端之間通過涌浪電壓 保護(hù)單元連接，涌浪電壓保護(hù)單元起到涌浪電壓保護(hù)的作用；本實(shí)施例中，涌浪電壓保護(hù)單 元包括設(shè)置在電源陽極與接地端之間的TVS(Transient Voltage Suppressor,瞬態(tài)電壓抑 制器）管D2 ;TVS管D2對(duì)輸入的電源具有浪涌電壓保護(hù)作用。本實(shí)施例中還在工作電源處 理電路輸入端設(shè)置了濾波限流單元；濾波限流單元包括LC振蕩電路，其由電感L1、電容C2 以及電容C3組成；主要用于對(duì)輸入的電源電壓起到濾波和限流作用，防止車載電源的異常 波動(dòng)損壞后級(jí)電路。
[0033] 本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電源處理電路中包括分別用于控制導(dǎo)通兩路電源DrivePower和 VPR1的第一 M0S晶體管Q7'以及第二M0S晶體管Q8' ；本實(shí)施例中的第一 M0S晶體管Q7' 以及第二M0S晶體管Q8'均包括續(xù)流二極管。
[0034] 反接保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)：當(dāng)車載電源處于反接狀態(tài)時(shí)，第一 M0S晶體管Q7'中的續(xù)流 二極管處于反向截至的狀態(tài)，這時(shí)整車控制器不能正常工作，但也不會(huì)對(duì)整車控制器造成 損壞，系統(tǒng)處于反接保護(hù)的狀態(tài)。
[0035] 驅(qū)動(dòng)電源可關(guān)斷的實(shí)現(xiàn)：當(dāng)車載電源正常連接時(shí)，第一 M0S晶體管Q7'中的續(xù)流二 極管處于正向?qū)顟B(tài)，晶體管Q1'以及晶體管Q2'處于截止?fàn)顟B(tài)，第二M0S晶體管Q8'中 的柵極電壓（電池電壓）高于漏極電壓，第二M0S晶體管Q8'處于導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)需要切 斷驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，主控芯片MCU可以通過置晶體管Q1'或者晶體管Q2'的基極為高電平，使晶 體管Q1'或者晶體管Q2'處于導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)第二M0S晶體管Q8'中的柵極電壓（0.7V以 下）低于漏極電壓，因此第二MOS晶體管Q8'處于截止?fàn)顟B(tài)，于是關(guān)斷了驅(qū)動(dòng)電源。
[0036] 感性負(fù)載關(guān)斷浪涌電壓釋放功能的實(shí)現(xiàn)：整車控制器作為電動(dòng)汽車的綜合控制 器，需要對(duì)一些感性負(fù)載(如繼電器）進(jìn)行開關(guān)控制，由于感性負(fù)載在關(guān)斷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一定能 量的浪涌電壓，為了減小該浪涌電壓對(duì)整車控制器的影響，需要迅速使該浪涌電壓反饋到 電池。本實(shí)施例中當(dāng)DrivePower端出現(xiàn)浪涌電壓時(shí)第二M0S晶體管Q8'中的續(xù)流二極管 處于正向?qū)顟B(tài)，第一 M0S晶體管Q7'中的柵極電壓高于漏極電壓，第一 M0S晶體管Q7' 處于導(dǎo)通狀態(tài)，浪涌電壓的能量通過第一 M0S晶體管Q7'反饋到電池。
[0037] 綜上所述，本發(fā)明所提供的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，具備以下優(yōu)點(diǎn)：
[0038] 在工作電源處理電路方面：
[0039] (1)、本發(fā)明在輸入電源浪涌保護(hù)方面通過對(duì)工作電源處理電路輸入端和鑰匙開 關(guān)信號(hào)端都使用二級(jí)管，使工作電源處理電路輸入端和鑰匙開關(guān)信號(hào)端同時(shí)具有浪涌保護(hù) 功能，同時(shí)利用LC濾波電路對(duì)輸入的電源電壓進(jìn)行濾波和限流作用，防止車載電源的異常 波動(dòng)損壞后級(jí)電路。
[0040] (2)、選用了具有多端使能信號(hào)的汽車級(jí)專用電源芯片TLE4471，于是可以同時(shí)通 過鑰匙開關(guān)和主控芯片MCU對(duì)電源輸出進(jìn)行控制，很方便的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的延遲下電、休眠 與喚醒的功能，從而滿足了電動(dòng)汽車對(duì)整車控制器靜態(tài)電流的需要。
[0041] 在驅(qū)動(dòng)電源處理電路方面：
[0042] 本發(fā)明巧妙的利用了兩個(gè)帶續(xù)流二極管的M0S晶體管，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)電源的反接保 護(hù)、驅(qū)動(dòng)電源可關(guān)斷以及感性負(fù)載關(guān)斷浪涌電壓能釋放到電池的要求。
[〇〇43] 以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。
【權(quán)利要求】
1. 一種電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，包括車載電源、鑰匙開關(guān)信號(hào)端、主控芯片 MCU、工作電源處理電路以及驅(qū)動(dòng)電源處理電路； 其特征在于： 所述工作電源處理電路輸入端與車載電源陽極連接、輸出端與所述主控芯片MCU輸入 端連接； 所述鑰匙開關(guān)信號(hào)端輸出鑰匙開關(guān)信號(hào)至與所述主控芯片MCU ; 所述驅(qū)動(dòng)電源處理電路包括控制導(dǎo)通兩路電源的第一 MOS晶體管以及第二MOS晶體 管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，其特征在于：所述主控芯片 MCU為電源芯片TLE4471。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，其特征在于：所述鑰匙 開關(guān)信號(hào)使能時(shí)，主控芯片MCU處于喚醒狀態(tài)；所述鑰匙開關(guān)信號(hào)關(guān)斷時(shí)，主控芯片MCU處 于休眠狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，其特征在于：所述工作電源 處理電路輸入端以及鑰匙開關(guān)信號(hào)端均設(shè)置有反接保護(hù)單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，其特征在于：所述反接保護(hù) 單元包括二極管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-2、4-5任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，其特征在 于：所述車載電源陽極與接地端之間通過涌浪電壓保護(hù)單元連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，其特征在于：所述涌浪電壓 保護(hù)單元包括瞬態(tài)電壓抑制器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-2、4-5或7任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，其特征 在于：所述工作電源處理電路輸入端還設(shè)置有濾波限流單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，其特征在于：所述濾波限流 單元包括IX振蕩電路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-2、4-5、7或9任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)汽車整車控制器電源電路，其特 征在于：所述第一 MOS晶體管以及第二MOS晶體管均包括續(xù)流二極管。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104062928SQ201310092551
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月21日
【發(fā)明者】陳言平 申請(qǐng)人:陳言平