一种电动汽车低压电源电路及电动汽车的制作方法

1.本技术涉及汽车相关技术领域，特别是一种电动汽车低压电源电路及电动汽车。


背景技术：

2.目前，在新能源汽车电子零部件领域，车上很多高压电器零部件，如空调控制器、电机控制器、电池管理系统、充电机、高压dcdc等，很多都是高低压的混合电子系统，为此一般都会涉及一个低压电系统的上电(即启动/停止)及休眠的问题。
3.另外，车上的低压电子设备，很多都是直接由车辆的铅酸蓄电池提供电源，都会涉及一个休眠和唤醒(即省电、低功耗模式及唤醒模式)的问题，这一些都会与低压系统的电源控制有关。
4.现有的新能源电驱动系统的12v上电输入及电源电路，见图1，现有的电路一般就是一个常规的上电电路及控制电源电路1’、驱动电源电路2’。
5.现有的低压电源详细图，如图2，控制电源电路1’给控制芯片3’及控制器域网(controller area network，can)通讯电路4’提供控制电源；
6.然后再给驱动电源供电，转化为+15v/-7v给驱动电路提供多路电源。
7.然而，现有的电路对各路电源无控制，对输出的电源也无监控，无法提前预知电源的真实状态，当然也就无法控制；最终导致无法满足功能安全等级，在安全及可靠性方面欠缺。
8.在极端情况下，外界的电源输入端带来的干扰源，会影响或破坏电驱动内部的控制电源，此刻若是对电源无提前预知或者监控功能，会出现电源电路甚至失效而控制系统还无法知晓，导致整个电驱动系统功能失效，造成严重的危害。
9.因此，现有的电路无法做到控制系统的安全可靠，无法满足iso26262的功能安全asil c等级。


技术实现要素：

10.基于此，有必要针对现有技术的低压电源电路不可靠的技术问题，提供一种电动汽车低压电源电路及电动汽车。
11.本技术提供一种电动汽车低压电源电路，包括：控制电源电路、驱动电源电路、外部信号处理电路、以及控制器，其中：
12.所述控制电源电路的输入端与电动汽车的低压电源电连接，所述控制电源电路的输出端输出若干路控制电源，其中一路控制电源与所述控制器的电源端电连接；
13.所述驱动电源电路的输入端与所述控制电源电路的输出端电连接，所述驱动电源电路的输出端输出若干路驱动电源；
14.所述外部信号处理电路的输入端接收外部信号，所述外部信号处理电路的输出端分别与所述控制电源电路的控制端、以及所述控制器的输入端通信连接，所述控制器的输出端分别与所述控制电源电路的控制端、以及所述驱动电源电路的控制端通信连接。
15.进一步地，所述外部信号处理电路包括：点火信号处理电路，所述点火信号处理电路的输入端接收电动汽车的点火信号。
16.进一步地，所述外部信号处理电路包括：总线控制信号处理电路，所述总线控制信号处理电路接收电动汽车的总线信号。
17.更进一步地，所述总线控制信号处理电路的输入端与电动汽车的总线通讯电路的总线信号输出端通信连接，所述控制电源电路的一路控制电源与所述总线通讯电路的控制电源端电连接，所述总线通讯电路的低压电源端与电动汽车的低压电源电连接。
18.更进一步地，所述总线通讯电路与所述控制器通信连接。
19.进一步地，还包括使能电路，所述控制器通过所述使能电路与所述驱动电源电路的控制端通信连接。
20.进一步地，所述控制器与所述驱动电源电路的状态信息输出端通信连接。
21.更进一步地，还包括驱动电源信息采集电路，所述控制器通过所述驱动电源信息采集电路与所述驱动电源电路的状态信息输出端通信连接。
22.进一步地，还包括控制电源信息采集电路，所述控制电源信息采集电路的输入端与所述控制电源电路的输出端电连接，所述控制电源信息采集电路的输出端与所述控制器通信连接。
23.本技术提供一种电动汽车，包括车体、以及如前所述的电动汽车低压电源电路；
24.所述电动汽车低压电源电路的所述控制电源电路的输入端与所述车体的低压电源电连接，所述控制电源电路的输出端分别与所述车体的若干个控制器的电源端电连接；
25.所述电动汽车低压电源电路的所述驱动电源电路的输入端与所述车体的蓄电池电连接，所述驱动电源电路的输出端分别与若干路低压电子设备的电源端电连接。
26.本技术通过外部信号处理电路以及控制器分别对控制电源电路和驱动电源电路进行控制，通过冗余设计，保证可靠控制。可以保证外界信号可靠启动与关停、休眠与唤醒电驱动系统的控制及驱动电源，可以对电驱动的电源功能起到很好的控制。本技术可以大大提高电驱动系统的电源的各项能力，最终提升电驱动系统的整体的安全性，使其可以准确可靠的正常工作，可以满足iso26262标准中asil c的要求。
附图说明
27.图1为现有低压电源电路拓扑简图；
28.图2为现有低压电源电路拓扑详图；
29.图3为本技术一实施例的功能示意简图；
30.图4为本技术一实施例的功能示意详图；
31.图5为本技术一实施例控制器启停控制电源电路的逻辑功能框图简图；
32.图6为本技术一实施例控制器启停控制电源电路的逻辑功能框图详图；
33.图7为本技术一实施例控制器启停驱动电源的逻辑功能框图简图；
34.图8为本技术一实施例控制器启停驱动电源的逻辑功能框图详图；
35.图9为本技术一实施例can信号控制唤醒及休眠的逻辑功能框图简图；
36.图10为本技术一实施例can信号控制唤醒及休眠的逻辑功能框图详图；
37.图11为本技术一实施例的功能安全实现的功能框图；
38.图12为本技术一实施例的为点火信号处理电路示意图；
39.图13为本技术一实施例的总线控制信号处理电路示意图。
40.标记说明
[0041]1’‑
控制电源电路1’；2
’‑
驱动电源电路；3
’‑
控制芯片；4
’‑
can通讯电路；1-控制电源电路；2-驱动电源电路；3-控制器；4-点火信号处理电路；5-总线控制信号处理电路；6-总线通讯电路；7-使能电路；8-驱动电源信息采集电路；9-控制电源信息采集电路。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细的说明。
[0043]
如图4所示为本技术其中一实施例一种电动汽车低压电源电路，包括：控制电源电路1、驱动电源电路2、外部信号处理电路、以及控制器3，其中：
[0044]
所述控制电源电路1的输入端与电动汽车的低压电源电连接，所述控制电源电路1的输出端输出若干路控制电源，其中一路控制电源与所述控制器3的电源端电连接；
[0045]
所述驱动电源电路2的输入端与所述控制电源电路1的输出端电连接，所述驱动电源电路2的输出端输出若干路驱动电源；
[0046]
所述外部信号处理电路的输入端接收外部信号，所述外部信号处理电路的输出端分别与所述控制电源电路1的控制端、以及所述控制器3的输入端通信连接，所述控制器3的输出端分别与所述控制电源电路1的控制端、以及所述驱动电源电路2的控制端通信连接。
[0047]
具体来说，如图3所示，本技术对控制电源电路1和驱动电源电路2增加了硬件及逻辑控制电路和逻辑监控功能。
[0048]
如图4所示，图4中黑色粗线表示硬件信号，黑色细线表示电源连接，黑色虚线表示通过硬件实物线传输的软件信号。控制电源电路1可以为低压电源电路buck boost或者dcdc电路。控制电源电路1将例如储电池电压(kl30)的12v电源转换为合适的电压，给控制起及电动汽车其他控制单元提供控制电源。驱动电源电路2将电压转化为+15v/-7v给电动汽车的驱动电路提供多路驱动电源。驱动电源电路2可以为开关变压器电路或者电源隔离模块。
[0049]
控制器3可以为主控制芯片，例如tc299。外部信号处理电路可以为逻辑电平信号转换电路，外部信号处理电路接收外部信号，并转换为合适的逻辑电平信号，转换后的逻辑电平信号分为两路，一路信号送到控制电源电路1的控制端，用于启动或者关停控制电源电路1，实现外界的硬件信号控制12v电源电路的功能。另一路信号送到控制器3，让控制器3知晓此刻外界的硬件状态，用于逻辑控制。控制器3检测到外部信号处理电路发送的逻辑电平信号后，向控制电源电路1的控制端输出高电平或低电平，以启动或者关停控制电源电路1。例如可以输出高电平以启动或唤醒控制电源电路1，输出低电平以关停或休眠控制电源电路1。同时，控制器3检测到外部信号处理电路发送的逻辑电平信号后，还向驱动电源电路2输出高电平或低电平，以启动或者关停驱动电源电路2。外部信号处理电路的控制与控制器3的控制为两组设计，互为冗余。控制器3可以为主控制芯片，例如tc299。控制器3还可以是普通的比较器，即比较器的第一输入端与外部信号处理电路电连接，比较器的第二输入端与预设的比较电压电连接，比较器的输出端分别与控制电源电路1的控制端以及驱动电源电路2的控制端电连接，当比较器的第一输入端与第二输入端的电压一致时，比较器的输出
端向控制电源电路1的控制端以及驱动电源电路2的控制端输出第一控制信号，当比较器的第一输入端与第二输入端的电压不一致时，比较器的输出端向控制电源电路1的控制端以及驱动电源电路2的控制端输出第二控制信号。
[0050]
本技术通过外部信号处理电路以及控制器分别对控制电源电路和驱动电源电路进行控制，通过冗余设计，保证可靠控制。可以保证外界信号可靠启动与关停、休眠与唤醒电驱动系统的控制及驱动电源，可以对电驱动的电源功能起到很好的控制。本技术可以大大提高电驱动系统的电源的各项能力，最终提升电驱动系统的整体的安全性，使其可以准确可靠的正常工作，可以满足iso26262标准中asil c的要求。
[0051]
如图3至图11所示，本技术其中一实施例一种电动汽车低压电源电路，包括：控制电源电路1、驱动电源电路2、外部信号处理电路、以及控制器3，其中：
[0052]
所述控制电源电路1的输入端与电动汽车的低压电源电连接，所述控制电源电路1的输出端输出若干路控制电源，其中一路控制电源与所述控制器3的电源端电连接；
[0053]
所述驱动电源电路2的输入端与所述控制电源电路1的输出端电连接，所述驱动电源电路2的输出端输出若干路驱动电源；
[0054]
所述外部信号处理电路的输入端接收外部信号，所述外部信号处理电路的输出端分别与所述控制电源电路1的控制端、以及所述控制器3的输入端通信连接，所述控制器3的输出端分别与所述控制电源电路1的控制端、以及所述驱动电源电路2的控制端通信连接，其中所述控制器3通过使能电路7与所述驱动电源电路2的控制端通信连接；
[0055]
所述外部信号处理电路包括：点火信号处理电路4，所述点火信号处理电路4的输入端接收电动汽车的点火信号；
[0056]
所述外部信号处理电路还包括：总线控制信号处理电路5，所述总线控制信号处理电路5接收电动汽车的总线信号，所述总线控制信号处理电路5的输入端与电动汽车的总线通讯电路6的总线信号输出端通信连接，所述控制电源电路1的一路控制电源与所述总线通讯电路6的控制电源端电连接，所述总线通讯电路6的低压电源端与电动汽车的低压电源电连接，所述总线通讯电路6与所述控制器3通信连接；
[0057]
所述控制器3与所述驱动电源电路2的状态信息输出端通信连接，所述控制器3通过驱动电源信息采集电路8与所述驱动电源电路2的状态信息输出端通信连接，所述控制电源信息采集电路9的输入端与控制电源电路1的输出端电连接，所述控制电源信息采集电路9的输出端与所述控制器3通信连接。
[0058]
具体来说，外部信号处理电路包括点火信号处理电路4和总线控制信号处理电路5。
[0059]
通过点火信号处理电路4，外界的硬件信号可以控制12v电源电路。如图4所示，外界的硬件点火信号(kl15信号)，经过点火信号处理电路4，将外界的12v信号转化为5v的逻辑电平信号，然后分为两路：
[0060]
第一路硬件控制电源信号，送到控制电源电路1，例如“低压电源电路buck boost或者dcdc电路”，用于启动或者关停该电路模块，实现外界的硬件信号控制12v电源电路的功能；
[0061]
另外一路信号，即第二路硬件控制电源信号，送到控制器3，例如“主控芯片”，让主控芯片知晓此刻外界的硬件状态，用于逻辑控制。
[0062]
如图12所示为点火信号处理电路4，包括信号限制幅值保护电路401、rc滤波电路402、以及信号整形电路403，点火信号kl15从信号限制幅值保护电路401输入，经过rc滤波电路402、以及信号整形电路403，输出kl15逻辑信号。
[0063]
控制器，例如主控芯片可以监控各路控制电源、驱动电源。如图4所示，外界12v的电源，经过控制电源电路1，例如“低压电源电路buck boost或者dcdc电路”后，会将12v电源转化为控制系统需要的电源电压，如5v、3.3v、15v等；
[0064]
同时，驱动电源电路2也在工作，输出6路+15v/-7v电源，给三相桥臂电路提供驱动电源。具体地，由主控芯片依据采集的各类信息，然后给出一个软件控制信号，然后将主控芯片输出的控制信号，如5v的电平，通过使能电路7，输出到驱动电源电路。使能电路7可以包括：硬件放大电路、保护电路、以及驱动电路等。同样地，对于控制电源电路，需要确认是否可以直接采用主控芯片驱动，若是不能的话，也需要和驱动电源类似，增加之间的硬件电路。
[0065]
此时，采用控制器3，例如“主控芯片”，采集上述的各路电源电压，经过驱动电源信息采集电路8和控制电源信息采集电路9，控制器3将这些电压信号转化为数字信号，完成控制器3对各路控制电源、驱动电源的电压监控。电源信息采集电路8与控制电源信息采集电路9可以采用现有的信息采集电路实现。
[0066]
通过控制器3，例如主控芯片实时监控此刻电源的真实状态，用于逻辑控制。
[0067]
如图5所示，控制器3可以控制12v转化电路的开启与停止、休眠、唤醒等。
[0068]
如图6，控制器3，例如主控芯片启停逻辑功能框图(详图)，第二路硬件控制电源信号被送到控制器3，例如“主控芯片”后，经过主控芯片的处理，识别出高、低逻辑电平，实现逻辑启停功能、逻辑休眠及唤醒电源功能，具体如下表：
[0069]
表1控制器对控制电源电路的逻辑表
[0070][0071]
如图7所示，控制器3，例如主控芯片可以控制驱动电源的开启与停止、休眠、唤醒等。
[0072]
如图8所示，控制器3，例如主控芯片启停驱动电源的逻辑功能框图(详图)，第二路硬件控制电源信号和驱动电源状态信号，他们两组信号一起被送到“主控芯片后，经过主控芯片的处理，识别出高、低逻辑电平，实现逻辑启停驱动电源功能、逻辑休眠及唤醒驱动电
源功能，具体如表2：
[0073]
表2控制器对驱动电源电路的逻辑表
[0074][0075]
如图9所示，外界的can通讯信号，可以唤醒、休眠控制电源。
[0076]
如图10所示，can信号控制唤醒及休眠的逻辑功能框图(详图)，来自总线通讯电路6，例如“can通讯及周处理硬件电路”的can通讯信号，经过总线控制信号处理电路5，将can信号帧的信息，转化为硬件逻辑状态信号，也就是can唤醒或休眠信号，然后分为两路：
[0077]
一路信号(第一路can唤醒或休眠信号)，直接送到控制电源电路1，例如“低压电源电路”，休眠或者唤醒低压电源；
[0078]
另外一路信号(第二路can唤醒或休眠信号)，直接送到控制器3，例如“主控芯片”，采用逻辑的方式休眠或者唤醒低压电源；
[0079]
具体如表3：
[0080]
表3控制器对can信号的逻辑表
[0081][0082]
如图13为总线控制信号处理电路5，可以采用can芯片电路501，例如采用tja1043等can芯片电路。can芯片电路501通过常电供电，当接收到can通信信号，则芯片就输出高电平，即can唤醒信号，当没有接收到can信号，则芯片输出低电平，即can休眠信号。
[0083]
本实施例实现启停及休眠唤醒的asil c的功能安全。如图11所示，为本实施例满足iso26262标准的asil c功能安全等级的框图，具体实现方式为：
[0084]
1、一路黑实线：表示kl15的硬件信号，该信号可以实现启动/关停低压电源和驱动电源；
[0085]
2、另一路黑实线：表示can信号，该信号可以实现启动/关停低压电源；
[0086]
3、上方的黑色粗虚线：表示正常的启停及休眠唤醒流程图；
[0087]
4、下方的黑色粗虚线：表示本实施例增加的启停及休眠唤醒流程图；
[0088]
5、kl15与can信号为两路控制，互为冗余设计；
[0089]
6、正常的硬件控制(上方的黑色粗虚线)与逻辑控制(下方的黑色粗虚线)为两组设计，互为冗余。
[0090]
本实施例，采用了硬件电路及控制器逻辑功能混合而成，电路拓扑完整。
[0091]
采用本实施例的拓扑，可以保证外界信号可靠启动与关停、休眠与唤醒这个电驱动系统的控制及驱动电源，可以对电驱动的电源功能起到很好的控制。本实施例可以大大提高电驱动系统的电源的各项能力，最终提升电驱动系统的整体的安全性，使其可以准确可靠的正常工作，可以满足iso26262标准中asil c的要求。
[0092]
本技术一实施例一种电动汽车，包括车体、以及如前所述的电动汽车低压电源电路；
[0093]
所述电动汽车低压电源电路的所述控制电源电路1的输入端与所述车体的低压电源电连接，所述控制电源电路1的输出端分别与所述车体的若干个控制器的电源端电连接；
[0094]
所述电动汽车低压电源电路2的所述驱动电源电路的输入端与所述车体的蓄电池电连接，所述驱动电源电路2的输出端分别与若干路低压电子设备的电源端电连接。
[0095]
本技术通过外部信号处理电路以及控制器分别对控制电源电路和驱动电源电路进行控制，通过冗余设计，保证可靠控制。可以保证外界信号可靠启动与关停、休眠与唤醒电驱动系统的控制及驱动电源，可以对电驱动的电源功能起到很好的控制。本技术可以大大提高电驱动系统的电源的各项能力，最终提升电驱动系统的整体的安全性，使其可以准确可靠的正常工作，可以满足iso26262标准中asil c的要求。
[0096]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。