电动汽车的车载CAN电源电路、电动汽车及其电源系统的制作方法

本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种电动汽车的车载CAN电源电路、一种电动汽车的电源系统和一种电动汽车。

背景技术：

相关技术中的电动汽车通常采用双电源，即高压电源和低压电源进行供电，当电动汽车处于待机或者安防状态，例如燃油动力车停机熄火时，高压电源停止供电，只有低压电源进行供电，此时需要降低电动汽车的功耗，以延长待机时间。

在相关技术中，电动汽车通常具有CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线通讯功能，当电动汽车处于待机状态时，通过控制车载CAN总线芯片处于休眠状态来降低功耗。但是相关技术存在的缺点是，CAN总线芯片在休眠状态下的电流可达到100μA级别，且此时CAN总线芯片的供电单元处于轻载状态，外围电路的静态电流可达到1mA，高于车厂的技术要求中规定的待机电流上限值(例如700μA)。由于电子器件参数的离散性，在对批量生产的电动汽车进行抽检时，容易出现待机电流过大导致的整车检验不合格问题。

因此，相关技术需要进行改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电动汽车的车载CAN电源电路，该电路能够在电动汽车待机(熄火)后降低CAN接口电路的电流消耗。

本发明的另一个目的在于提出一种电动汽车的电源系统。本发明的又一个目的在于提出一种电动汽车。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电动汽车的车载CAN电源电路，所述电动汽车的供电系统包括高压电源和低压电源，所述车载CAN电源电路包括：CAN供电单元，所述CAN供电单元用于输出CAN电源以给所述电动汽车的CAN总线供电；使能单元，所述使能单元的输出端与所述CAN供电单元的使能端相连，所述使能单元用于接收所述高压电源的控制芯片输出的控制信号，其中，当所述电动汽车的高压电源正常供电时，所述高压电源的控制芯片输出第一控制信号至所述使能单元以使所述使能单元输出使能信号至所述CAN供电单元，所述CAN供电单元进行工作；当所述电动汽车的高压电源掉电时，所述高压电源的控制芯片输出第二控制信号至所述使能单元以使所述使能单元输出停止使能信号至所述CAN供电单元，所述CAN供电单元停止工作。

根据本发明实施例提出的电动汽车的车载CAN电源电路，在电动汽车的高压电源正常供电时，高压电源的控制芯片输出第一控制信号至使能单元以使使能单元输出使能信号至CAN供电单元，CAN供电单元在接收到使能信号时进行工作，在电动汽车的高压电源掉电时，高压电源的控制芯片输出第二控制信号至使能单元以使使能单元输出停止使能信号至CAN供电单元，CAN供电单元在接收到使能信号时停止工作，从而能够降低待机状态下CAN接口电路的电流消耗，避免了待机电流过大导致的整车检验不合格问题，提高了检验的合格率。

根据本发明的一个实施例，所述CAN供电单元包括低压差线性稳压器LDO。

根据本发明的一个实施例，所述使能单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述高压电源的控制芯片的输出端相连；第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极接地；第二电阻，所述第二电阻连接在所述第一三极管的基极与所述第一三极管的发射极之间；光耦，所述光耦的第一管脚与预设电源相连，所述光耦的第二管脚通过第三电阻与所述第一三极管的集电极相连；第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与所述光耦的第三管脚相连，所述第一MOS管的源极与所述光耦的第四管脚相连后再连接到所述LDO的芯片使能端，所述第一MOS管的漏极通过第四电阻与所述LDO的芯片输入端相连；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一MOS管的源极相连，所述第五电阻的另一端接参考地。

根据本发明的一个实施例，所述电动汽车的车载CAN电源电路还包括：限流电阻，所述限流电阻的一端与所述低压电源相连；防反接二极管，所述防反接二极管的阳极与所述限流电阻的另一端相连；滤波电感，所述滤波电感的一端与所述防反接二极管的阴极相连，所述滤波电感的另一端与所述LDO的芯片输入端相连；第一电解电容，所述第一电解电容的正极端与所述滤波电感的另一端相连，所述第一电解电容的负极端连接参考地；第一电容，所述第一电容与所述第一电解电容并联。

根据本发明的一个实施例，所述电动汽车的车载CAN电源电路还包括：第二电解电容，所述第二电解电容的正极端与所述LDO的芯片输出端相连，且输出所述CAN电源，所述第二电解电容的负极端连接参考地；第二电容，所述第二电容与所述第二电解电容并联。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制信号可为高电平信号，所述第二控制信号可为低电平信号。

根据本发明的一个实施例，所述CAN供电单元接收到所述停止使能信号时，所述CAN供电单元中的LDO处于关闭电流输出模式。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种电动汽车的电源系统，包括所述的电动汽车的车载CAN电源电路。

根据本发明实施例提出的电动汽车的电源系统，通过上述电动汽车的车载CAN电源电路，能够降低待机状态下CAN接口电路的电流消耗，避免了待机电流过大导致的整车检验不合格问题，提高了检验的合格率。

为达到上述目的，本发明又一方面实施例提出的一种电动汽车，包括所述的电动汽车的电源系统。

根据本发明实施例提出的电动汽车，通过上述电动汽车的电源系统，能够降低待机状态下CAN接口电路的电流消耗，避免了待机电流过大导致的整车检验不合格问题，提高了检验的合格率。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电动汽车的车载CAN电源电路的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的电动汽车的车载CAN电源电路的方框示意图；

图3是根据本发明一个具体实施例的电动汽车的车载CAN电源电路的电路原理图；

图4是根据本发明实施例的电动汽车的电源系统的方框示意图；以及

图5是根据本发明实施例的电动汽车的方框示意图。

附图标记：

使能单元10、CAN供电单元20、高压电源30和低压电源40；

控制芯片301；第一电阻R1、第一三极管Q1、第二电阻R2、光耦IC1、第一MOS管MOS1和第五电阻R5；

限流电阻Rs、防反接二极管D1、滤波电感L1、第一电解电容EC1和第一电容C1；第二电解电容EC2和第二电容C2；

电动汽车的车载CAN电源电路100、电动汽车的电源系统200和电动汽车300。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图来描述本发明实施例提出的电动汽车的车载CAN电源电路、电动汽车及其电源系统。

图1是根据本发明实施例的电动汽车的车载CAN电源电路的方框示意图。电动汽车的供电系统包括高压电源30和低压电源40，车载CAN电源电路100包括：使能单元10和CAN供电单元20。

其中，CAN供电单元20用于输出CAN电源Vc以给电动汽车的CAN总线供电；使能单元10的输出端与CAN供电单元20的使能端相连，使能单元10用于接收高压电源30的控制芯片301输出的控制信号，其中，当电动汽车的高压电源30正常供电时，高压电源30的控制芯片301输出第一控制信号至使能单元10以使使能单元10输出使能信号至CAN供电单元20，CAN供电单元20进行工作；当电动汽车的高压电源30掉电时，高压电源30的控制芯片301输出第二控制信号至使能单元10以使使能单元10输出停止使能信号至CAN供电单元20，CAN供电单元20停止工作。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制信号可为高电平信号，所述第二控制信号可为低电平信号。

具体来说，电动汽车的高压电源30(例如200VDC)为动力系统和空调等高压系统的功能模块，例如空调器的压缩机进行供电，电动汽车的低压电源40(例如12VDC)为娱乐和控制等低压系统的功能模块，例如播放器进行供电。当CAN节点接通CAN电源Vc，例如+5V时，电控单元ECU可与CAN总线进行通讯，以接收控制指令，实现相应的功能控制，例如控制压缩机进行制冷，并上传运行状态信息。

更具体地，当电动汽车处于正常行驶或者怠速运行状态时，高压电源30正常供电；当电动汽车的燃油动力车处于停机(熄火)状态时，高压电源30掉电。

在电动汽车的高压电源30正常供电时，高压电源30的控制芯片301输出第一控制信号例如高电平信号至使能单元10，使能单元10根据接收到的第一控制信号生成使能信号，并将使能信号输出至CAN供电单元20的使能端，CAN供电单元20的使能端的电位被拉高，CAN供电单元20进入工作状态即CAN供电单元20对低压电源40提供的电压进行处理以输出CAN电源Vc，其中，CAN电源Vc的电压值可为+5V，此时，CAN供电单元20输出CAN电源Vc(例如+5V DC电源)以给电动汽车的CAN总线供电，CAN总线可正常进行通讯即电动汽车的电控单元ECU可通过CAN接口模块与电动汽车的上位机进行通讯，以接收控制指令，实现相应的功能控制，并上传运行状态信息。

在电动汽车的高压电源30掉电时，高压电源30的控制芯片301输出第二控制信号例如低电平信号至使能单元10，使能单元10根据接收到的第二控制信号生成停止使能信号，并将停止使能信号输出至CAN供电单元20的使能端，CAN供电单元20的使能端的电位被拉低，CAN供电单元20停止工作即CAN供电单元20停止给CAN总线供电，此时，CAN总线的供电电压为0V，CAN总线停止进行通讯即电动汽车的电控单元ECU停止与电动汽车的上位机进行通讯，电控单元ECU不消耗电流。

在本发明的实施例中，CAN供电单元20在接收到停止使能信号时停止输出CAN电源Vc，CAN供电单元20关闭电流输出，即言，CAN总线停止工作不消耗电流，车载CAN电源电路100进入超低功耗待机状态，待机电流较小，例如可低于500μA。

由此，本发明实施例的电动汽车的车载CAN电源电路能够降低待机状态下CAN接口电路的电流消耗，避免了待机电流过大导致的整车检验不合格问题，提高了检验的合格率。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，CAN供电单元20包括低压差线性稳压器LDO(low dropout regulator)。

具体来说，低压差线性稳压器LDO用于为电动汽车的CAN总线供电，其中，高压电源30通过使能单元10对LDO芯片的工作状态进行控制。当高压电源30正常供电时，控制芯片301输出第一控制信号例如高电平信号至使能单元10，使能单元10根据接收到的第一控制信号生成使能信号，LDO芯片在芯片使能端CTL接收到使能信号后进入工作状态，即LDO芯片对低压电源40提供的电压进行处理并输出CAN电源Vc，其中，CAN电源Vc的电压值可为+5V，此时，LDO芯片输出CAN电源Vc(例如+5V DC电源)以给电动汽车的CAN总线供电，CAN总线可正常进行通讯即电动汽车的电控单元ECU可通过CAN接口模块与电动汽车的上位机进行通讯，以接收控制指令，实现相应的功能控制，并上传运行状态信息。当高压电源30掉电时，控制芯片301输出第二控制信号例如低电平信号至使能单元10，使能单元10根据接收到的第二控制信号生成停止使能信号，并将停止使能信号输出至LDO芯片在芯片使能端CTL，LDO芯片在芯片使能端CTL接收到停止使能信号后停止工作即停止给CAN总线供电，此时，CAN总线的供电电压为0V，CAN总线停止进行通讯即电动汽车的电控单元ECU停止与电动汽车的上位机进行通讯，电控单元ECU不消耗电流。

如上所述，电动汽车的车载CAN电源电路的电源控制时序关系具体如下：

当高压电源30正常供电时，LDO芯片正常工作，以对低压电源40提供的电压进行处理并输出CAN电源Vc，此时，LDO芯片输出CAN电源Vc(例如+5V DC电源)以给电动汽车的CAN总线供电，CAN总线可正常进行通讯；当高压电源30停止供电时，LDO芯片停止工作，此时，LDO芯片停止给CAN总线进行供电，CAN总线停止进行通讯。

这样，可通过高压电源30控制LDO芯片的工作状态，在停机状态下，高压电源30掉电，并控制LDO芯片停止工作以停止给CAN总线供电，CAN总线停止进行通讯，以关闭不需要的电路，此时，整个通讯系统中只有LDO芯片处于带电关闭模式，从而，降低CAN接口电路的电流损耗，此时，电路中的整体耗电电流值可低于100μA。

下面参考图3来描述本发明实施例的车载CAN电源电路的电路结构和工作原理。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，使能单元10包括：第一电阻R1、第一三极管Q1、第二电阻R2、光耦IC1、第一MOS管MOS1和第五电阻R5,其中，第一电阻R1的一端与高压电源30的控制芯片301的输出端相连；第一三极管Q1的基极与第一电阻R1的另一端相连，第一三极管Q1的发射极接地；第二电阻R2连接在第一三极管Q1的基极与第一三极管Q1的发射极之间；光耦IC1的第一管脚1与预设电源VCC相连，光耦IC1的第二管脚2通过第三电阻R3与第一三极管Q1的集电极相连；第一MOS管MOS1的栅极与光耦IC1的第三管脚3相连，第一MOS管MOS1的源极与光耦IC1的第四管脚4相连后再连接到LDO的芯片使能端CTL，第一MOS管MOS1的漏极通过第四电阻R4与LDO的芯片输入端VDC相连；第五电阻R5的一端与第一MOS管MOS1的源极相连，第五电阻R5的另一端接参考地。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，车载CAN电源电路100还包括：限流电阻Rs、防反接二极管D1、滤波电感L1、第一电解电容EC1和第一电容C1，其中，限流电阻Rs的一端与低压电源40相连；防反接二极管D1的阳极与限流电阻Rs的另一端相连；滤波电感L1的一端与防反接二极管D1的阴极相连，滤波电感L1的另一端与LDO的芯片输入端VDC相连；第一电解电容EC1的正极端+与滤波电感L1的另一端相连，第一电解电容EC1的负极端连接参考地；第一电容C1与第一电解电容EC1并联。

根据本发明的一个具体实施例，第一电解电容EC1可为贴片电解电容，第一电容C1可为瓷片电容。

具体来说，滤波电感L1、第一电解电容EC1和第一电容C1用于对低压电源40提供的电压进行滤波处理，并将滤波后的电压输出至LDO的芯片输入端VDC。当LDO的芯片使能端CTL接收到使能信号时，LDO芯片进入工作状态，LDO芯片对芯片输入端VDC接收到的电压进行处理以输出CAN电源Vc，并通过CAN电源Vc为CAN节点供电。当LDO的芯片使能端CTL接收到使能信号时，LDO芯片处于带电关闭模式，此时，第一电解电容EC1和第一电容C1上产生漏电流。

需要说明的是，限流电阻Rs可用于限制回路中的电流值，以防止电流过大对LDO芯片造成损坏。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，车载CAN电源电路100还包括：第二电解电容EC2和第二电容C2，其中，第二电解电容EC2的正极端+与LDO的芯片输出端VD相连，且输出CAN电源Vc，第二电解电容EC2的负极端连接参考地GND；第二电容C2与第二电解电容EC2并联。其中，第二电解电容EC2和第二电容C2可构成退耦电路，以消除电路中的电流变化对正常工作产生的影响。

具体来说，当电动汽车的高压电源30正常供电时，高压电源30的控制芯片301输出第一控制信号例如高电平信号至第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1开通，由于光耦IC1的第一管脚1与预设电源VCC相连，当高压电源30正常供电时，预设电源VCC可为+5V，这样，光耦IC1的输入部开通，即连接在光耦IC1的第一管脚1和第二管脚2之间的发光二极管导通，光耦IC1的输出部开通，光耦IC1的第三管脚3和第四管脚4输出高电平。进而，第一MOS管MOS1的栅极接收到高电平，第一MOS管MOS1开通，且LDO的芯片使能端CTL接收到高电平，LDO的芯片使能端CTL的电位被拉高，LDO芯片正常工作，从而LDO对低压电源40提供的电压进行处理以输出CAN电源Vc，其中，CAN电源Vc的电压值可为+5V，CAN电源Vc用于为电动汽车的CAN总线供电，以使CAN总线可正常进行通讯即电动汽车的电控单元ECU可通过CAN接口模块与电动汽车的上位机进行通讯，以接收控制指令，实现相应的功能控制，并将运行状态信息上传至上位机，以对运行状态进行实时监控。此时，CAN供电单元20中的LDO芯片工作在电流输出模式。

根据本发明的另一个实施例，CAN供电单元20接收到停止使能信号时，CAN供电单元20中的LDO处于关闭电流输出模式。

具体来说，在电动汽车停车(熄火)后,高压电源30掉电，高压电源30的电压值逐步减小到零，高压电源30的控制芯片301输出第二控制信号例如低电平信号至第一三极管Q1的基极，在第二电阻R2的作用下，第一三极管Q1的基极电压被可靠拉低，第一三极管Q1关断，同时预设电源VCC的电压变为0V，这样，光耦IC1的输入部关断，即连接在光耦IC1的第一管脚1和第二管脚2之间的发光二极管截止，光耦IC1的输出部关断，光耦IC1的第三管脚3和第四管脚4输出低电平。进而第一MOS管MOS1的栅极电压变为0V，第一MOS管MOS1关断，且LDO芯片的芯片使能端CTL被第五电阻R5可靠拉低，LDO关闭电流输出模式，即言，LDO芯片停止工作。此时，LDO芯片停止给CAN总线供电，CAN总线的供电电压为0V，CAN总线停止进行通讯即电动汽车的电控单元ECU停止与电动汽车的上位机进行通讯，电控单元ECU不消耗电流。

在本发明的一个具体实施例中，在高压电源30停止供电后，LDC处于带电关闭模式，LDC芯片内部存在静态电流，静态电流的最大电流值可为5uA。并且，使能单元10的第一电解电容EC1和第一电容C1上产生漏电流，其中，第一电解电容EC1的漏电流的电流值可为3uA，第一电容C1的漏电流的电流值小于1uA。这样，车载CAN电源电路100的消耗电流的电流值最大可为5+3+1＝9uA，也就是说，车载CAN电源电路100的消耗电流不超过10uA，远低于车厂的技术要求中规定的待机电流上限值(例如700μA)。

由此，在燃油动力车处于停机状态下时停止为电动汽车的CAN总线供电，CAN总线停止进行通讯，以关闭不需要的电路，从而能够降低待机状态下CAN接口电路的电流消耗。

综上，根据本发明实施例提出的电动汽车的车载CAN电源电路，在电动汽车的高压电源正常供电时，高压电源的控制芯片输出第一控制信号至使能单元以使使能单元输出使能信号至CAN供电单元，CAN供电单元在接收到使能信号时进行工作，在电动汽车的高压电源掉电时，高压电源的控制芯片输出第二控制信号至使能单元以使使能单元输出停止使能信号至CAN供电单元，CAN供电单元在接收到使能信号时停止工作，从而能够降低待机状态下CAN接口电路的电流消耗，避免了待机电流过大导致的整车检验不合格问题，提高了检验的合格率。

图4是根据本发明实施例的电动汽车的电源系统的方框示意图。如图4所示，该电动汽车的电源系统200包括电动汽车的车载CAN电源电路100。

综上，根据本发明实施例提出的电动汽车的电源系统，通过上述电动汽车的车载CAN电源电路，能够降低待机状态下CAN接口电路的电流消耗，避免了待机电流过大导致的整车检验不合格问题，提高了检验的合格率。

图5是根据本发明实施例的电动汽车的方框示意图。如图5所示，该电动汽车300包括电动汽车的电源系统200。

综上，根据本发明实施例提出的电动汽车，通过上述电动汽车的电源系统，能够降低待机状态下CAN接口电路的电流消耗，避免了待机电流过大导致的整车检验不合格问题，提高了检验的合格率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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发明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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。