控制系统的制作方法

本发明实施例涉及电路技术领域，特别涉及一种控制系统。

背景技术：

随着电池技术的发展，电动汽车替代燃油汽车已经成为了汽车行业的发展趋势。电动汽车中一般设置有两个电池，一个高压电池给电机等大功率设备供电，一个低压电池为控制器供电，控制器可以为整车控制器、电池管理系统等。其中，低压电池在为控制器供电后，只能同时输出多个工作电压至对应的负载器件进行供电。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种控制系统，提升了不同负载模块供电的独立性，可以按需求为各负载模块供电。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种控制系统，包括：控制器以及多个电源调节模块；每个电源调节模块的输入端用于连接至外部电源以接收外部电压，且输出端用于输出根据外部电压生成的调节电压；多个电源调节模块包括至少一个第一电源调节模块和至少一个第二电源调节模块，第一电源调节模块在接收到外部唤醒信号时被唤醒，控制器连接于其中一个第一电源调节模块的输出端，第二电源调节模块的输出端连接至负载模块；控制器还连接于第二电源调节模块的唤醒端；与控制器连接的第一电源调节模块被唤醒时给控制器供电，控制器上电启动；至少一个第二电源调节模块用于在接收到上电启动后的控制器发出的内部唤醒信号或者接收到外部唤醒信号后被唤醒。

本发明实施方式相对于现有技术而言，第一电源调节模块在接收到外部唤醒信号时被唤醒，第一电源调节模块输出调节电压为控制器供电，控制器在上电启动后，能够唤醒至少一个第二调节模块，被唤醒的第二调节模块输出调节电压为与之连接的负载模块供电；同时，第二调节模块能够直接在在接收到外部唤醒信号时被唤醒，以为负载模块供电。本发明提供了一种控制系统的拓扑结构，提升了不同负载模块供电的独立性，可以按需求为各负载模块供电。

另外，控制系统还包括保护电路，保护电路连接在各电源调节模块的输入端和外部电源之间。本实施例中，在外接电源与各电源调节模块之间设置保护电路，可以防止外接电源异常损坏电源调节模块。

另外，保护电路包括以下电路的其中之一或串联连接的任意多个：滤波电路、防反电路、钳位电路、esd防护电路。本实施方式提供了保护电路的具体结构。

另外，控制系统还包括电压预调节电路，电压预调节电路连接在各电源调节模块的输入端和外部电源之间；电压预调节电路用于对外部电压进行预调节，并将预调节后的外部电压输出至各电源调节模块的输入端。本实施方式中，通过电压预调节电路对从外部电源接收到的外部电压进行预调节，以便于各电源调节模块更快的将外部电压调节至期望的调节电压输出到控制器或负载模块。

另外，控制器还连接于电源调节模块的输出端并用于监测调节电压，且在监测到调节电压异常时，采取预设措施。本实施方式中，对各电源调节模块输出的调节电压进行监测，以在调节电压出现异常时，采取预设措施，以免造成连接于电源调节模块的元器件被损坏，同时能够防止出现安全事故。

另外，电源调节模块还用于监测电源调节模块的输出端的输出电流，并在监测到输出电流异常时，采取紧急应对措施。本实施方式中，电源调节模块能够检测监测自身输出端的输出电流，并在检测到电流异常时，采取紧急应对措施，以免造成连接于电源调节模块的元器件被损坏，同时能够防止出现安全事故。

另外，第二电源调节模块的输入端通过开关电路连接至外部电源；开关电路至少包括第一开关；第一开关的控制端连接至控制器；控制器在上电启动后控制第一开关闭合并唤醒第二电源调节模块。

另外，第二电源调节模块的输入端通过开关电路连接至外部电源；开关电路至少包括第一开关；第一开关的控制端连接至控制器；控制器在上电启动后控制第一开关闭合并唤醒第二电源调节模块。本实施方式中，外部电源通过开关电路连接到各第二电源调节模块，在各第二电源调节模块处于休眠状态时，外部电源与第二电源调节模块是不导通的，从而减小了整个控制系统的静电电流，并降低了外部电源的电量损耗。

另外，第一电源调节模块的输入端通过开关电路连接至外部电源；与第一电源调节模块连接的第一开关受外部控制信号控制闭合，且第一电源调节模块被唤醒时给控制器供电。本实施方式中，第一电源调节模块同样通过开关电路连接于外部电源，在第一电源调节模块处于休眠状态时，外部电源与第一电源调节模块是不导通的，从而进一步减小了整个控制系统的静电电流，并进一步降低了外部电源的电量损耗。

另外，开关电路还包括与第一开关串联连接的限流元件。本实施方式中，通过限流元件将第一开关闭合时电路中的电流限制在安全范围内，避免了第一开关闭合瞬间产生冲击电流。

另外，开关电路还包括第二开关；第二开关并联连接在串联支路的两端，第二开关的控制端连接至控制器；其中，串联支路包括串联连接的第一开关和限流元件；其中，控制器还用于在上电启动后控制第二开关闭合。本实施方式中，以第一开关与限流元件组成的串联支路作为预充电路，在完成预充，控制器上电启动后控制第二开关闭合，从而能够直接利用调节电压为控制供电，避免了限流元件的分压。

另外，开关电路还包括电压检测单元、开关驱动单元以及并联连接在串联支路两端的第二开关；其中，串联支路包括串联连接的第一开关和限流元件；电压检测单元并联连接在限流元件的两端，且用于检测限流元件的电压；开关驱动单元的输入端连接在电压检测单元，且输出端连接于第二开关的控制端；开关驱动单元用于接收限流元件的电压，且在判定限流元件的电压满足预设条件时，控制第二开关闭合。本实施方式中，开关驱动单元在判定限流元件的电压满足预设条件时，控制第二开关闭合，反应更加迅速。

另外，第一开关和第二开关均为具有防反功能的开关。本实施方式中，通过第一开关与第二开关的防反功能，避免在某个电源调节模块出现故障时，影响其他电源调节模块。

另外，控制系统为电池管理系统。

另外，控制器还用于在各电源调节模块被唤醒后，输出唤醒保持信号至各电源调节模块。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式的控制系统的示意图；

图2是根据本发明第二实施方式的控制系统的示意图；

图3是根据本发明第三实施方式的控制系统的示意图；

图4与图5是根据本发明第四实施方式的控制系统的示意图；

图6与图7是根据本发明第五实施方式的控制系统的示意图；

图8与图9是根据本发明第六实施方式的控制系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种控制系统，控制系统可以为电动车辆的电池管理系统。请参考图1，控制系统包括控制器1与多个电源调节模块。

每个电源调节模块的输入端用于连接至外部电源3以接收外部电压，且输出端用于输出根据外部电压生成的调节电压。其中，外部电源3可以为电动车辆的低压电池，电源调节模块可以为电源芯片。

多个电源调节模块包括至少一个第一电源调节模块21和至少一个第二电源调节模块22，控制器1连接于其中一个第一电源调节模块21的输出端，第二电源调节模块22的输出端连接至负载模块4，控制器1还连接于各第二电源调节模块22的唤醒端(图中未示出)。其中，第一电源调节模块21和多个第二电源调节模块22输出的调节电压可以根据其所连接的器件来设定，例如，第一电源调节模块21输出5v的电压到控制器1，第二电源调节模块22输出1.3v的电压、3.3v隔离供电电压等到对应的负载模块4。

第一电源调节模块21在接收到外部唤醒信号时被唤醒，与控制器1连接的第一电源调节模块21被唤醒时给控制器1供电，控制器1上电启动；至少一个第二电源调节模块22用于在接收到上电启动后的控制器1发出的内部唤醒信号或者接收到外部唤醒信号后被唤醒，即第二电源调节模块22可以直接在接收到外部唤醒信号时被唤醒，也可以在接收到控制器1上电启动后发出的内部唤醒信号时被唤醒。

其中，在各电源调节模块被唤醒后，控制器1还可以输出唤醒保持信号到被唤醒的各电源调节模块，以保持被唤醒的各电源调节模块持续正常供电。其中，仅在本实施例中的图1中进行体现，在之后的实施例中，为了附图的简洁，并未体现出控制器1直接输出唤醒保持信号到被唤醒的各电源调节模块，然而并不表示控制器1可以直接输出唤醒保持信号到被唤醒的各电源调节模块。

另外，第一电源调节模块21与第二电源调节模块22还连接于通信单元5，从而可以通过无线通信接收外部唤醒信号。具体的，第一电源调节模块21通过通信单元5接收到外部唤醒信号后，其输出端输出调节电压至控制器1，控制器1上电启动，控制器1上电启动后还可以发送内部唤醒信号至第二电源调节模块22，第二电源调节模块22被唤醒后输出调节电压到对应的负载模块4，以为负载模块4供电；第二电源调节模块22也可以通过通信单元5接收到外部唤醒信号后，其输出端输出调节电压至对应负载模块4，以为负载模块4供电。需要说明的是，仅在第一实施例中的图1中体现了第二电源调节模块22直接接收外部唤醒信号，在之后的实施例中，为了附图的简洁，并未体现第二电源调节模块22直接接收外部唤醒信号，然而并不表示第二电源调节模块22不能直接接收外部唤醒信号。

需要说明的是，本实施例以及之后的实施例中，以第一电源调节模块21的数量为1个且连接于控制器1，该第一电源调节模块21在接收到外部唤醒信号时被唤醒，给控制器1供电为例进行说明，然不限于此，第一电源调节模块21的数量也可以为多个，其中一个第一电源调节模块21连接于控制器，另外的第一电源调节模块21连接于负载模块4，多个第一电源调节模块21在接收到外部唤醒信号时被唤醒，连接于控制器1的第一电源调节模块21在接收到外部唤醒信号时被唤醒给控制器1供电，其他的第一电源调节模块21在被唤醒后也可以给连接于第一电源调节模块21的负载模块4供电。

本实施方式相对于现有技术而言，第一电源调节模块在接收到外部唤醒信号时被唤醒，第一电源调节模块输出调节电压为控制器供电，控制器在上电启动后，能够唤醒至少一个第二调节模块，被唤醒的第二调节模块输出调节电压为与之连接的负载模块供电；同时，第二调节模块能够直接在在接收到外部唤醒信号时被唤醒，以为负载模块供电。本发明提供了一种控制系统的拓扑结构，提升了不同负载模块供电的独立性，可以按需求为各负载模块供电。

本发明的第二实施方式涉及一种控制系统。第二实施方式是在第一实施方式基础上的改进，主要改进之处在于：请参考图2，控制系统还包括保护电路6，保护电路6连接在各电源调节模块的输入端和外部电源3之间。

保护电路6包括以下电路的其中之一或串联连接的任意多个：滤波电路、防反电路、钳位电路、esd防护电路64，本实施例中，以保护电路6包括串联连接的滤波电路61、防反电路62、钳位电路63、esd防护电路64为例进行说明，同时，本实施例中对各个保护电路6中各个电路的顺序不作任何限定。

其中，滤波电路61用于滤除外部电源3输出的外部电压中的交流成分，尽可能保留其中的直流成分，防反电路62可以为一个二极管，能够防止外部电源3反接时损坏各电源调节模块，钳位电路63用于将外部电源输出到各电源调节模块的外部电压钳位于预设电压，esd防护电路64则能够有效防止大的esd冲击各电源调节模块。

本实施方式相对于第一实施方式而言，在外接电源与各电源调节模块之间设置保护电路，可以防止外接电源异常损坏电源调节模块；并且，提供了一种保护电路的具体结构。

本发明第三实施方式涉及一种控制系统，第三实施方式是在第一实施方式基础上的改进，主要改进之处在于：请参考图3，控制系统还包括电压预调节电路7，电压预调节电路连接在各电源调节模块的输入端和外部电源3之间。

电压预调节电路7用于对外部电压进行预调节，并将预调节后的外部电压输出至各电源调节模块的输入端，具体的，电压预调节电路7预先将外部电压降至预设范围，然后再将预设范围内的电压输出至各电源调节模块，以供电源调节模块输出调节电压，当外部电压与调节电压压差过大时，通过电压预调节电路7的预调节，各供电源调节模块能够更快的将外部电压转换至期望的调节电压。

需要说明的是，本实施方式的还可以作为在第二实施方式基础上的改进，即在保护电路6与各电压调节模块之间设置预调节电路7，可以达到同样的技术效果。

本实施方式相对于第一实施方式而言，通过电压预调节电路对从外部电源接收到的外部电压进行预调节，以便于各电源调节模块更快的将外部电压调节至期望的调节电压输出到控制器或负载模块。

本发明第四实施方式涉及一种控制系统，第四实施方式是在第一实施方式此基础上的改进，主要改进之处在于：对各电源调节模块输出的调节电压进行监测。

本实施方式中，对各电源调节模块输出的调节电压进行监测的方式具体如下：

第一方式，请参考图4，控制器1还连接于各第二电源调节模块22的输出端，控制器1用于监测第一电源调节模块21与各第二电源调节模块22输出的调节电压，且在监测到调节电压异常时，采取预设的措施，例如切断输出异常调节电压的电源调节模块，发出报警信号等。

第二方式，请参考图5，控制器1通过电压采样电路8连接于各电源调节模块的输出端，从而通过电压采样电路8监测各电源调节模块输出的调节电压，且在监测到调节电压异常时，采取预设的措施，例如切断输出异常调节电压的电源调节模块，发出报警信号等。

第三方式，请参考图1，各电源调节模块还用于监测自身的输出端的输出电流，并在监测到输出电流异常时，表征输出的调节电压异常，采取紧急应对措施，例如发出报警信号，并停止输出调节电压等。

本实施方式相对于第一实施方式而言，对各电源调节模块输出的调节电压进行监测，以在调节电压出现异常时，采取预设措施，以免造成连接于电源调节模块的元器件被损坏，同时能够防止出现安全事故。需要说明的是，本实施方式还可以作为在第二或第三实施方式基础上的改进，可以达到同样的技术效果。

本发明第五实施方式涉及一种控制系统，第五实施方式是在第一实施方式此基础上的改进，主要改进之处在于：请参考图6，第二电源调节模块22的输入端通过开关电路9连接至外部电源3，开关电路9至少包括第一开关s1，控制器1连接于第一开关s1的控制端。

控制器1在上电启动后控制第一开关s1闭合并唤醒第二电源调节模块22。

在一个例子中开关电路9还包括与第一开关s1串联的限流元件91，限流元件91可以为电阻、二极管等，各电源调节模块均设置有后端电容即电容c1，在第一开关s1闭合时，电容c1在上电瞬间相当于短路，会产生冲击电流，本实施例中通过限流元件91的分压将电路中的电流限制在安全范围内，避免了第一开关s1闭合瞬间产生冲击电流。

本实施例中，请参考图7，第一电源调节模块21也可以通过开关电路9连接于外部电源3，其中以开关电路9包括串联的第一开关s1与限流元件91为例进行说明，从而与第一电源调节模块21连接的第一开关s1受到外部控制信号控制闭合，第一电源调节模块21被唤醒，第一电源调节模块21被唤醒时输出调节电压至控制器1，为控制器1供电；图7中，同样以开关电路9同时包括第一开关s1串联的限流元件91为例进行说明，然不限于此，开关电路9也可以仅包括第一开关s1。

本实施方式相对于第一实施方式而言，外部电源通过开关电路连接到各第二电源调节模块，在各第二电源调节模块处于休眠状态时，外部电源与第二电源调节模块是不导通的，从而减小了整个控制系统的静电电流，并降低了外部电源的电量损耗；并且，第一电源调节模块同样通过开关电路连接于外部电源，在第一电源调节模块处于休眠状态时，外部电源与第一电源调节模块是不导通的，从而进一步减小了整个控制系统的静电电流，并进一步降低了外部电源的电量损耗；另外，开关电路还可以包括与第一开关串联连接的限流元件，通过限流元件将第一开关闭合时电路中的电流限制在安全范围内，避免了第一开关闭合瞬间产生冲击电流。需要说明的是，本实施方式还可以作为在第二至第四实施方式基础上的改进，可以达到同样的技术效果。

本发明第六实施方式涉及一种控制系统。第六实施方式是在第五实施方式基础上的改进，主要改进之处在于：通过串联连接的第一开关s1和限流元件91作为预充电路，在预充完成后，为各电源调节模块正常供电。其中，以第五实施方式中图7的控制系统为例。

在一种实施方式中，请参考图8，开关电路9还包括第二开关s2；第二开关s2并联连接在串联支路的两端，第二开关s2的控制端连接至控制器；其中，串联支路包括串联连接的第一开关s1和限流元件91。

以第一电源调节模块21为例，与第一电源调节模块21连接的第一开关s1受外部控制信号控制闭合，串联连接的第一开关s1和限流元件91组成预充电路为电容c1进行预充，在预充完成后，第一电源调节模块21被唤醒并给控制器1供电，控制器1上电启动后控制第二开关s2闭合，此时串联电路被短路，外部电源3直接输出外部电压至第一电源调节模块21。对于第二电源调节模块22来说，具体过程与上述的类似，主要不同之处在于，控制器1在上电启动后控制连接于第二电源调节模块22的第一开关s1闭合。

在另一种实施方式中，请参考图9，开关电路9包括电压检测单元92、开关驱动单元93以及并联连接在串联支路两端的第二开关s2；其中，串联支路包括串联连接的第一开关s1和限流元件91。

电压检测单元92并联连接在限流元件91的两端，且用于检测限流元件91的电压。

开关驱动单元93的输入端连接在电压检测单元92，且输出端连接于第二开关s2的控制端；开关驱动单元93用于接收限流元件91的电压，且在判定限流元件91的电压满足预设条件时，控制第二开关s2闭合。

以第一电源调节模块21为例，与第一电源调节模块21连接的第一开关s1受外部控制信号控制闭合，串联连接的第一开关s1和限流元件91组成预充电路为电容c1进行预充，电压检测单元92实时检测限流元件91的电压，在预充过程中，限流元件91的电压逐渐减小，开关驱动单元93在判定接收到的限流元件91的电压小于预设的电压阈值时，控制第二开关s2闭合，此时串联电路被短路，外部电源3直接输出外部电压至第一电源调节模块21。对于第二电源调节模块22来说，具体过程与上述的类似，主要不同之处在于，控制器1在上电启动后控制连接于第二电源调节模块22的第一开关s1闭合。

本实施方式中，控制器1或者开关驱动单元93在控制第二开关s2闭合时，可以同时控制第一开关s1打开，以在第二开关s2出现故障时，及时检测出来。

本实施例中，可以设定第一开关s1与第二开关s2均为具有防反功能的开关，在任一电源调节模块出现故障时，能够避免故障电流回流至外部电源或其他电源调节模块，从而避免影响其他电源调节模块的正常工作。

本实施方式相对于第一实施方式而言，以第一开关与限流元件组成的串联支路作为预充电路，在完成预充，控制器上电启动后控制第二开关闭合，从而能够直接利用调节电压为控制供电，避免了限流元件的分压；同时，能够通过硬件电路进行实现，反应更加迅速。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。