电动汽车整车控制器电源电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电动汽车控制系统【技术领域】，具体涉及一种电动汽车整车控制器电源电路。本发明所提供的电动汽车整车控制器电源电路，通过钥匙开关信号端输出钥匙开关信号至主控芯片MCU，从而控制主控芯片MCU的唤醒与切换；进一步的，本发明通过设置反接保护单元，起到反接保护作用；通过设置涌浪电压保护单元，起到涌浪电压保护作用；更近一步的，本发明通过设置带续流二极管的MOS晶体管，实现驱动电源处理电路的反接保护、关断控制以及将感性负载关断涌浪电压释放到电池。因此，本发明充分考虑了电动汽车整车控制的各种功能和安全需要，进而为提高电动汽车整车控制器的可靠性以及稳定性提供了有力的技术支持。
【专利说明】电动汽车整车控制器电源电路
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动汽车控制系统【技术领域】，具体涉及一种电动汽车整车控制器电源 电路。
【背景技术】
[0002] 电动汽车由于具有无污染，噪声小，结构简单，维修方便，能量转换效率高以及平 抑电网的峰谷差等优点，已经得到了越来越广泛的关注。电动汽车整车控制器（Vehicle Controller)是电动汽车整车控制系统的核心部件，它对电动汽车的正常行驶，再生能量回 收，网络管理，故障诊断与处理，车辆的状态与监视等功能起着关键的作用，其性能的好坏 直接关系到电动汽车的整体性能，而整车控制器中电源设计是否合理又直接关系到整车控 制器是否能可靠运行。
[0003] 由于整车控制器承担着整个电动汽车的综合控制的任务，所以整车控制器不但要 提供5V的工作电源给处理器、传感器、通信模块供电，还要提供12V (24V)的驱动电源用来 驱动外部的继电器或者开关。因此在整车控制器的电源电路设计过程中需要综合考虑12V (24V)继电器控制功耗大、干扰大，5V供电抗干扰弱的矛盾，又要满足电动汽车控制器电源 电路具有电压检测、反接保护、延迟下电、短路保护、驱动电源可关断和感性负载关断浪涌 电压能释放到电池的特征。
[0004] 现有技术中，电动汽车整车控制器电源电路设计中，通常采用隔离DC/DC电源模 块提供5V工作电源的方案，这种方案设计存在如下缺陷：（1)、隔离DC/DC电源模块很少有 汽车级产品；（2)隔离DC/DC电源模块难以实现休眠与唤醒；（3)、隔离DC/DC电源模块静态 功耗过大：（4)、成本高；（5)、尽管使用了隔离DC/DC模块，但在电源设计时由于整车电路 搭铁难以起到隔离效果。在驱动电源处理电路方面，则没有考虑电源的可关断性和感性负 载关断浪涌电压释放问题，因此难以满足整车控制器的需要。
【发明内容】
[0005](一）要解决的技术问题
[0006] 本发明的目的在于提供一种充分考虑了电动汽车整车控制各种需要的电动汽车 整车控制器电源电路，从而提高电动汽车整车控制器的可靠性以及稳定性。
[0007] (二）技术方案
[0008] 本发明技术方案如下：
[0009] -种电动汽车整车控制器电源电路，包括车载电源、钥匙开关信号端、主控芯片 MCU、工作电源处理电路以及驱动电源处理电路；
[0010] 所述工作电源处理电路输入端与车载电源阳极连接、输出端与所述主控芯片MCU 输入端连接；
[0011] 所述钥匙开关信号端输出钥匙开关信号至与所述主控芯片MCU ;
[0012] 所述驱动电源处理电路包括控制导通两路电源的第一 M0S晶体管以及第二M0S晶 体管。
[0013] 优选的，所述滤波限流单元包括LC振荡电路。
[0014] 优选的，所述钥匙开关信号使能时，主控芯片MCU处于唤醒状态；所述钥匙开关信 号关断时，主控芯片Μ⑶处于休眠状态。
[0015] 优选的，所述工作电源处理电路输入端以及钥匙开关信号端均设置有反接保护单 J Li 〇
[0016] 优选的，所述反接保护单元包括二极管。
[0017] 优选的，所述车载电源阳极与接地端之间通过涌浪电压保护单元连接。
[0018] 优选的，所述涌浪电压保护单元包括瞬态电压抑制器。
[0019] 优选的，所述工作电源处理电路输入端还设置有滤波限流单元。
[0020] 优选的，所述第一 M0S晶体管以及第二M0S晶体管均包括续流二极管。
[0021] 优选的，所述主控芯片MCU为电源芯片TLE4471。
[0022] (三）有益效果
[0023] 本发明所提供的电动汽车整车控制器电源电路，通过钥匙开关信号端输出钥匙开 关信号至主控芯片MCU，从而控制主控芯片MCU的唤醒与切换；进一步的，本发明通过设置 反接保护单元，起到反接保护作用；通过设置涌浪电压保护单元，起到涌浪电压保护作用； 更近一步的，本发明通过设置带续流二极管的M0S晶体管，实现驱动电源处理电路的反接 保护、关断控制以及将感性负载关断涌浪电压释放到电池。因此，本发明充分考虑了电动汽 车整车控制的各种功能和安全需要，进而为提高电动汽车整车控制器的可靠性以及稳定性 提供了有力的技术支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1是本发明实施例中电动汽车整车控制器电源电路的工作电源处理电路部分 的电路不意图；
[0025] 图2是本发明实施例中电动汽车整车控制器电源电路的驱动电源处理电路部分 的电路不意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】做进一步描述。以下实施例仅 用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0027] 本发明所提供的一种电动汽车整车控制器电源电路，包括车载电源、钥匙开关信 号端、主控芯片MCU以及如图1中所示的工作电源处理电路和如图2中所示的驱动电源处 理电路。
[0028] 本发明中的工作电源处理电路的输入端KL30_VPE与车载电源阳极连接、输出端 与主控芯片MCU输入端连接；钥匙开关信号端KL15_VPI输出钥匙开关信号至主控芯片 MCU ;本实施例中，主控芯片MCU为汽车级专用电源芯片TLE4471，TLE4471是一个单片集 成非常低压降的三重电压调节器，主输出电源负载高达450mA，额外的两个跟踪输出高达 50mA和100mA;此外，该电源芯片具备可调阈值复位、欠压复位、上电复位以及扩展支持功 能，并且可以选择各自独立的看门狗和复位时序；同时，为了适用于电动汽车的控制，还配 备了额外的保护，防止过载、短路以及过温，能实现多种极端情况的保护。
[0029] 系统上电以及主控芯片MCU唤醒功能的实现：电源芯片TLE4471具有E1、E2以及 E3三个接收端，其中任何一个接收端接收到使能信号有效(高电平)，则输出端Q1以及输出 端Q2都有+5V的工作电源输出，EN端用于控制输出端Q3上的+5V的电源输出（一般输出 给传感器供电)。本实施例中，接收端E1以及接收端E2通过钥匙开关信号KL15_VPI使能 唤醒(钥匙开关信号KL15_VPI同时提供给主控芯片MCU)，接收端E3以及EN端通过主控芯 片MCU进行控制。系统上电时，常电（9V- 16V)输入到电源芯片TLE4471输入引脚3，当钥 匙开关信号使能时，输出端Q1以及输出端Q2输出，主控芯片MCU开始工作，这时可以通过 EN端控制是否对外部传感器进行供电；此时主控芯片Μ⑶处于唤醒(正常）工作状态。
[0030] 系统延迟下电与主控芯片MCU休眠功能的实现：当主控芯片MCU检测到钥匙开关 信号KL15_VPI处于关断时，表明系统处于关闭状态，主控芯片MCU接受关闭指令，并通过ΕΝ 端对外部传感器的供电进行关断，通过接收端E3延迟下达控制关闭+5V电源输出的指令； 当接收端E3接收到低电平电压信号时，所有+5V输出电源关闭；此时主控芯片MCU处于休 眠状态。
[0031] 反接保护功能的实现：本发明在工作电源处理电路输入端以及钥匙开关信号端均 设置有反接保护单元，反接保护单元即起到反接保护作用；本实施例中，反接保护单元包括 设置在工作电源处理电路输入端的二极管D1，利用二极管D1的单向导通特性对输入常电 进行反接保护；还包括设置在钥匙开关信号端的二极管D3,利用二极管D3对钥匙开关信号 端进行反接保护。当电源正负极反接时，二极管D1 (D2)处于反向截止状态，电源电路不工 作，也不会损坏整车控制器，也起到了反接保护的作用。同时由于在钥匙开关信号端与常电 之间增加了二级管D3,这样即使常电掉电，也能保证电源能正常工作。
[0032] 涌浪电压保护功能的实现：本发明中，车载电源阳极与接地端之间通过涌浪电压 保护单元连接，涌浪电压保护单元起到涌浪电压保护的作用；本实施例中，涌浪电压保护单 元包括设置在电源阳极与接地端之间的TVS(Transient Voltage Suppressor,瞬态电压抑 制器）管D2 ;TVS管D2对输入的电源具有浪涌电压保护作用。本实施例中还在工作电源处 理电路输入端设置了滤波限流单元；滤波限流单元包括LC振荡电路，其由电感L1、电容C2 以及电容C3组成；主要用于对输入的电源电压起到滤波和限流作用，防止车载电源的异常 波动损坏后级电路。
[0033] 本发明的驱动电源处理电路中包括分别用于控制导通两路电源DrivePower和 VPR1的第一 M0S晶体管Q7'以及第二M0S晶体管Q8' ；本实施例中的第一 M0S晶体管Q7' 以及第二M0S晶体管Q8'均包括续流二极管。
[0034] 反接保护功能的实现：当车载电源处于反接状态时，第一 M0S晶体管Q7'中的续流 二极管处于反向截至的状态，这时整车控制器不能正常工作，但也不会对整车控制器造成 损坏，系统处于反接保护的状态。
[0035] 驱动电源可关断的实现：当车载电源正常连接时，第一 M0S晶体管Q7'中的续流二 极管处于正向导通状态，晶体管Q1'以及晶体管Q2'处于截止状态，第二M0S晶体管Q8'中 的栅极电压（电池电压）高于漏极电压，第二M0S晶体管Q8'处于导通状态。当发现需要切 断驱动电源时，主控芯片MCU可以通过置晶体管Q1'或者晶体管Q2'的基极为高电平，使晶 体管Q1'或者晶体管Q2'处于导通状态，这时第二M0S晶体管Q8'中的栅极电压（0.7V以 下）低于漏极电压，因此第二MOS晶体管Q8'处于截止状态，于是关断了驱动电源。
[0036] 感性负载关断浪涌电压释放功能的实现：整车控制器作为电动汽车的综合控制 器，需要对一些感性负载(如继电器）进行开关控制，由于感性负载在关断时，会出现一定能 量的浪涌电压，为了减小该浪涌电压对整车控制器的影响，需要迅速使该浪涌电压反馈到 电池。本实施例中当DrivePower端出现浪涌电压时第二M0S晶体管Q8'中的续流二极管 处于正向导通状态，第一 M0S晶体管Q7'中的栅极电压高于漏极电压，第一 M0S晶体管Q7' 处于导通状态，浪涌电压的能量通过第一 M0S晶体管Q7'反馈到电池。
[0037] 综上所述，本发明所提供的电动汽车整车控制器电源电路，具备以下优点：
[0038] 在工作电源处理电路方面：
[0039] (1)、本发明在输入电源浪涌保护方面通过对工作电源处理电路输入端和钥匙开 关信号端都使用二级管，使工作电源处理电路输入端和钥匙开关信号端同时具有浪涌保护 功能，同时利用LC滤波电路对输入的电源电压进行滤波和限流作用，防止车载电源的异常 波动损坏后级电路。
[0040] (2)、选用了具有多端使能信号的汽车级专用电源芯片TLE4471，于是可以同时通 过钥匙开关和主控芯片MCU对电源输出进行控制，很方便的实现了系统的延迟下电、休眠 与唤醒的功能，从而满足了电动汽车对整车控制器静态电流的需要。
[0041] 在驱动电源处理电路方面：
[0042] 本发明巧妙的利用了两个带续流二极管的M0S晶体管，实现了驱动电源的反接保 护、驱动电源可关断以及感性负载关断浪涌电压能释放到电池的要求。
[〇〇43] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关【技术领域】的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。
【权利要求】
1. 一种电动汽车整车控制器电源电路，包括车载电源、钥匙开关信号端、主控芯片 MCU、工作电源处理电路以及驱动电源处理电路； 其特征在于： 所述工作电源处理电路输入端与车载电源阳极连接、输出端与所述主控芯片MCU输入 端连接； 所述钥匙开关信号端输出钥匙开关信号至与所述主控芯片MCU ; 所述驱动电源处理电路包括控制导通两路电源的第一 MOS晶体管以及第二MOS晶体 管。
2. 根据权利要求1所述的电动汽车整车控制器电源电路，其特征在于：所述主控芯片 MCU为电源芯片TLE4471。
3. 根据权利要求1或2所述的电动汽车整车控制器电源电路，其特征在于：所述钥匙 开关信号使能时，主控芯片MCU处于唤醒状态；所述钥匙开关信号关断时，主控芯片MCU处 于休眠状态。
4. 根据权利要求3所述的电动汽车整车控制器电源电路，其特征在于：所述工作电源 处理电路输入端以及钥匙开关信号端均设置有反接保护单元。
5. 根据权利要求4所述的电动汽车整车控制器电源电路，其特征在于：所述反接保护 单元包括二极管。
6. 根据权利要求1-2、4-5任意一项所述的电动汽车整车控制器电源电路，其特征在 于：所述车载电源阳极与接地端之间通过涌浪电压保护单元连接。
7. 根据权利要求6所述的电动汽车整车控制器电源电路，其特征在于：所述涌浪电压 保护单元包括瞬态电压抑制器。
8. 根据权利要求1-2、4-5或7任意一项所述的电动汽车整车控制器电源电路，其特征 在于：所述工作电源处理电路输入端还设置有滤波限流单元。
9. 根据权利要求8所述的电动汽车整车控制器电源电路，其特征在于：所述滤波限流 单元包括IX振荡电路。
10. 根据权利要求1-2、4-5、7或9任意一项所述的电动汽车整车控制器电源电路，其特 征在于：所述第一 MOS晶体管以及第二MOS晶体管均包括续流二极管。
【文档编号】G05B19/042GK104062928SQ201310092551
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】陈言平 申请人:陈言平