充电唤醒电路、电池管理系统及车辆的制作方法

本实用新型涉及电池管理技术领域，具体地，涉及一种充电唤醒电路、电池管理系统及车辆。

背景技术：

电池管理系统(Battery Management System，BMS)是电动车辆电池管理中的一项关键技术，其在对电动车辆电池模块的状态进行管理和监测方面发挥着重要作用，在监测电池模块的剩余容量的同时对电池模块进行充放电保护。当车辆熄火时，电池管理系统处于下电状态，即电池模块电池管理系统的电源管理模块不向电池管理系统的各功能模块供电，因此在对车辆进行充电时，需要先将电池管理系统唤醒，使其进入工作状态，即将电池管理系统的电源管理模块向电池管理系统的各功能模块供电。

相关技术，通过车辆点火的方式将处于下电状态的电池管理系统唤醒，该唤醒方式使得充电过程变得繁琐，用户操作不便。

技术实现要素：

为了解决相关技术中存在的问题，根据本实用新型的第一方面，提供一种充电唤醒电路，包括：

唤醒模块，分别与电池管理系统的电源管理模块和充电接口连接，用于当所述电池管理系统处于休眠或下电状态，且外部充电插头和充电接口连接时，生成使所述电源管理模块导通电池模块与所述电源管理系统中的预设模块的供电通路的唤醒信号。

可选地，所述电路还包括：

检测模块，分别与所述充电接口和所述电池管理系统的控制模块连接，用于检测所述外部充电插头与所述充电接口的连接状态，以使所述控制模块在所述连接状态为异常时，生成故障提示信号和/或预设控制信号。

可选地，所述电路还包括：

切换模块，分别与所述唤醒模块和所述控制模块连接，用于在接收到所述控制模块发送的预设功能切换信号时，生成一控制信号，以控制所述检测模块的检测过程。

可选地，所述检测模块包括：

检测电阻R3；

所述检测电阻R3的一端与所述控制模块连接，所述检测电阻R3的另一端与所述充电接口连接。

可选地，所述唤醒模块包括：

MOS管Q1、电阻R1、电阻R2和二极管D1；

所述MOS管Q1的源极与所述电池模块的正极连接，所述MOS管Q1的漏极与所述电源管理模块连接，所述MOS管Q1的栅极通过所述电阻R2与所述二极管D1的正极连接；

所述二极管D1的负极与所述充电接口连接；

所述电阻R1的一端分别与所述MOS管Q1的源极和所述电池模块的正极连接，所述电阻R1的另一端与所述MOS管Q1的栅极连接。

可选地，所述切换模块包括：

三极管Q2和电阻R4；

所述三极管Q2的基极与所述控制模块连接，所述三极管Q2的集电极与所述二极管D1的正极连接，所述三极管Q2的发射极接地；

所述电阻R4的一端分别与所述控制模块和所述三极管Q2的基极连接，所述电阻R4的另一端分别与所述三极管Q2的发射极连接。

可选地，所述切换模块包括：

继电器；

所述继电器的第一输入端与所述电池模块的正极连接，所述继电器的第二输入端与所述控制模块连接，所述继电器的第一输出端与所述唤醒模块连接，所述继电器的第二输出端接地。

可选地，所述唤醒模块包括：

MOS管Q3、电阻R5和电阻R6；

所述MOS管Q3的源极与所述继电器的第一输出端连接，所述MOS管Q3的漏极与所述电源管理模块连接，所述MOS管Q3的栅极通过所述电阻R6与所述充电接口连接；

所述电阻R5的一端分别与所述继电器的第一输出端和所述MOS管Q3的源极连接，所述电阻R5的另一端与所述MOS管Q3的栅极连接。

根据本实用新型的第二方面，提供一种电源管理系统，包括上述充电唤醒电路以及电源管理模块。

根据本实用新型的第三方面，提供一种车辆，包括上述电池管理系统。

通过上述技术方案，可在接入外部充电插头对车辆进行充电时自动唤醒电池管理系统，使电池管理系统从下电状态自动进入正常工作状态，用户无需通过点火的方式将电池管理系统唤醒，从而简化了充电过程，方便了用户操作，提升了用户体验。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种车辆充电系统的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种充电唤醒电路的结构示意图；

图3是根据另一示例性实施例示出的一种充电唤醒电路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1是根据一示例性实施例示出的一种车辆充电系统的结构示意图。参照图1，充电唤醒电路210是电池管理系统200中的一部分。当电池管理系统200处于休眠或下电状态时，供电设备100可通过外部充电插头110为车辆充电，充电唤醒电路210可将处于休眠或下电状态的电池管理系统200激活，使电池管理系统200进入工作状态，对车辆电池模块的状态进行监测和管理。此外，电池模块300还对电池管理系统200中的各功能模块进行供电。

在本实用新型中，电池管理系统的下电状态是指车辆无钥匙的下电状态，可分为两种情况：一是针对传统钥匙启动系统，钥匙未插入车辆的钥匙孔中，此时车辆处于熄火状态；二是针对无钥匙启动的车辆，车辆未检测到用户的钥匙或者用户未按下车辆上的启动功能按钮，此时车辆处于熄火状态。

图2和图3是根据一示例性实施例示出的一种充电唤醒电路的结构示意图。如图2和图3所示，在该实施例中，充电唤醒电路包括唤醒模块211、检测模块213和切换模块214。

唤醒模块211分别与电池管理系统的电源管理模块212和充电接口连接，用于在外部充电插头110和充电接口连接时，生成使电源管理模块212导通电池模块300与电源管理系统中的预设模块(如控制模块215)的供电通路的唤醒信号。

检测模块213分别与充电接口和电池管理系统的控制模块215连接，用于检测外部充电插头110，用于检测外部充电插头110与充电接口的连接状态，以使控制模块215在连接状态为异常时，生成故障提示信号和/或预设控制信号。

切换模块214分别与唤醒模块211和控制模块215连接，用于在接收到控制模块215发送的预设功能切换信号时，生成一控制信号，控制检测模块的检测过程。

如图2所示，在本实用新型的一实施例中，唤醒模块211具体包括：MOS管Q1、电阻R1、电阻R2和二极管D1。其中，MOS管Q1的源极与电池模块300的正极连接，MOS管Q1的漏极与电源管理模块连接，MOS管Q1的栅极通过电阻R2与二极管D1的正极连接；二极管D1的负极与充电接口连接；电阻R1的一端分别与MOS管Q1的源极和电池模块300的正极连接，电阻R1的另一端与MOS管Q1的栅极连接。在该实施例中，MOS管Q1可为P沟道场效应管。

电源管理模块212可在接收到来自唤醒模块211的唤醒信号时，导通电池模块300与电池管理系统中的预设模块(如检测模块213、切换模块214和控制模块215)之间的供电通路。此外，电源管理模块212还与电池模块300的正极连接，可起到保护电池管理系统的作用。

检测模块213具体包括：检测电阻R3。其中，检测电阻R3的一端与控制模块215连接，由控制模块215提供检测所需的参考电压Vref，检测电阻R3的另一端与充电接口连接。

在该实施例中，充电接口可以包括连接确认接口和保护接地接口，其中保护接地接口接地。外部充电插头中也有连接确认接口和保护接地接口，且连接确认接口和保护接地接口之间连接有电阻R_CC。外部充电插头110与充电接口连接时，R_CC电阻的一端与充电接口的连接确认接口连接，另一端与保护接地接口连接，电阻R_CC与检测电阻R3形成分压电路，即控制模块215输出的参考电压Vref经检测电阻R3和电阻R_CC接地。

检测模块213用于获取充电接口中连接确认接口与地线间的电压值。控制模块213根据连接确认接口与地线间的电压值得到外部充电插头连接确认接口与地线间的阻值，将该阻值与预设的电阻值进行匹配。由于不同规格的车辆插头，其连接确认接口与保护接地接口间的电阻R_CC阻值不同，在充电接口与其连接时，连接确认接口端与地线间接入的电阻R_CC的阻值不同，控制模块215预设有所有类型外部充电插头中的电阻R_CC的阻值。若连接确认接口端接入的电阻R_CC的阻值与内置的阻值匹配时，则外部充电插头110与充电接口的连接状态为正常；反之，则外部充电插头110与充电接口的连接状态为未连接或异常，当检测到连接状态为异常时，控制模块215可发出故障提示信号和/或预设控制信号。故障提示信号的形式可以例如包括但不限于：声音、震动、灯光、显示在显示屏上的文本或者四者的任意组合形式。预设控制信号用于对电池管理系统中的相关功能模块进行控制，以避免出现充电事故。

在本实用新型的另一实施例中，预设检测电阻还可为检测模块213中的检测电阻R3。检测模块213根据检测电阻R3的电压和参考电压Vref也可得到外部充电插头110的电阻R_CC的阻值。控制模块215根据电阻R_CC的阻值进行匹配来判断外部充电插头110与充电接口的连接状态的过程与上述实施例的匹配过程相同，在此不再详细说明。

切换模块214具体包括：三极管Q2。其中，三极管Q2的基极通过电阻R4接地，集电极与二极管D1的正极连接，发射极接地。在该实例中，三极管Q2为NPN型三极管。

当电池管理系统处于下电状态且外部充电插头110与充电接口未连接时，电源管理模块212未导通，电池模块300无法向控制模块215供电，因此控制模块215对切换模块214无信号输出且不向检测模块213提供参考电压，三极管Q2处于截止状态，参考电压Vref无供电，为开路或者高阻态，且检测模块213的检测点处也处于高阻态。

此时，电阻R1中电流极小或者无电流流过，因而电阻R1左右两端的电压差极小，远小于MOS管Q1(P沟道场效应管)导通所需的电压Vsg。因此MOS管Q1不导通，其漏极无电压，无法输出使电源管理模块212导通的唤醒信号。

当外部充电插头110与充电接口的连接确认接口连接且外部充电插头和充电接口的保护接地接口连接时，电池模块300的正极经过唤醒模块211的电阻R1、电阻R2、二极管D1，外部充电插头110的电阻R_CC接地(即电池模块的负极)，形成一个回路。在该回路中，电阻R1上有电流流过，电阻R1两端的电压差U_R1如式(1)所示。

U_R1＝(Us-U_D1)×R1/(R1+R2+R_CC) (1)

其中，U_R1为电阻R1两端的电压；Us为电池模块300的输出电压，一般为12V或24V；U_D1为二极管D1两端的电压差，约为0.7V；R1为电阻R1的阻值；R2为电阻R2的阻值；R_CC为电阻R_CC的阻值。

通过选定电阻R1和电阻R2的阻值可以调节电阻R1两端的电压差U_R1。当电压差U_R1大于MOS管Q1导通所需的电压Vsg时，MOS管Q1导通，其漏极电压等于源极电压Us，此时唤醒模块211有唤醒信号输入到电源管理模块212；电源管理模块212接收到唤醒信号后开始向电池管理系统其它功能模块供电，电池模块因此电池模块300可通过电源管理模块212向电池管理系统的各模块供电，电池管理系统即被唤醒。

在对电池管理系统进行唤醒的过程中，唤醒模块211保持正常工作状态，检测模块213和切换模块214既可以是正常工作状态，也可以是不工作状态，只要其工作状态对唤醒模块211的功能不会产生影响即可。

当电池管理系统被唤醒后，控制模块215可对切换模块214进行控制，并向检测模块213提供参考电压。

假定预设检测电阻为外部充电插头110的电阻R_CC，此时预设检测电阻R_CC两端的电压如式(2)所示。

U_CC＝Vref×R_CC/(R3+R_CC) (2)

其中，U_CC为预设检测电阻R_CC两端的电压；Vref为参考电压；R3为检测电阻R3的阻值；R_CC为预设检测电阻R_CC的阻值。

因此，根据预设检测电阻R_CC两端的电压值、检测电阻R3的阻值和参考电压Vref(例如，5V)，即可得到外部充电插头中电阻R_CC的阻值，从而实现对外部充电插头与充电接口的连接确认接口的连接状态的检测。

但由于唤醒模块211会对检测模块213的检测结果产生影响，即电池模块300的正极经过唤醒模块211中的电阻R1、电阻R2、二极管D1到达检测模块213的检测连接点处，并经过外部充电插头110中的电阻R_CC流向GND(接地)，也会经过检测电阻R3流向参考电压的输入处，因而检测模块213实际检测到的电压U_CC与式(2)的结果并不符，式(2)不再适用。

因此，当电池管理系统被激活后，需通过控制模块215对切换模块214进行控制，即输出预设功能切换信号，使三极管Q2(PNP型)导通，则电阻R2直接通过三极管Q2接地，电阻R2和二极管D1的正极之间的连接点的电压接近于0V。此外，由于外部充电插头110的电阻R_CC的阻值约为100Ω～3.6kΩ，根据式(2)可知，U_CC大于或等于0.5V。由于二极管D1 具有单向导通性能，只有二极管D1的正极比负极的电压高约0.7V时，二极管D1才会导通。由于二极管D1的正极电压接近于0V，小于其导通所需的电压(约为1.2V)，故二极管D1处于截止状态，近似开路，即唤醒模块211中无电流经过二极管D1，不会对检测模块213的检测结果造成影响。

在电池管理系统被激活后，唤醒模块211已完成其工作，此时唤醒模块211既可处于正常工作状态，也可处于非正常工作状态。

如图3所示，在另一个实施例中，充电唤醒电路与图2所示的充电唤醒电路的区别在于在该实施例的充电唤醒电路的切换模块214用继电器替换了三极管Q2且唤醒模块211包括电阻R5、电阻R6和MOS管Q3，检测模块213和电源管理模块212相同。

继电器的第一输入端与电池模块的正极连接，第二输入端与控制模块215连接，第一输出端与唤醒模块连接，第二输出端接地。在本实用新型的实施例中，继电器处于常闭状态，即当继电器的第二输入端未接收到控制模块215发送的预设功能切换信号时，其第一输入端与第一输出端相连。

唤醒模块211中MOS管Q3的源极与继电器的第一输出端连接，MOS管Q3的漏极与电源管理模块212连接，MOS管Q3的栅极通过电阻R6与连接确认接口连接。电阻R5的一端分别与MOS管Q3的源极和电池模块的正极连接，电阻R5的另一端与MOS管Q3的栅极连接。

当电池管理系统处于下电状态且外部充电插头110与充电接口未连接时，电源管理模块212断开，电池模块300无法向电池管理系统的各模块供电，因此控制模块215对切换模块214无信号输出且不向检测模块213提供参考电压。继电器处于闭合状态，MOS管Q3的源极与蓄电池的正极相连，即MOS管Q1的源极电压与蓄电池的电压相等，参考电压Vref输入端处于开路或高阻态，且检测模块213的检测点也处于高阻态。

此时，电阻R5中电流极小或者无电流流过，因而电阻R5左右两端的电压差极小，远小于MOS管Q3(P沟道场效应管)导通所需的电压Vsg。因此MOS管Q3不导通，其漏极无电压，无法输出使电源管理模块212导通的唤醒信号。

当外部充电插头110与充电接口的连接确认接口连接且外部充电插头和充电接口的保护接地接口连接时，电池模块300的正极经过唤醒模块211的电阻R5、电阻R6，外部充电插头110的电阻R_CC接地(即电池模块300的负极)，形成一个回路。在该回路中，电阻R5上有电流流过，电阻R5两端的电压差U_R5如式(3)所示。

U_R5＝Us×R5/(R5+R6+R_CC) (3)

其中，U_R5为电阻R5两端的电压；Us为电池模块的输出电压，一般为12V或24V；R5为电阻R5的阻值；R6为电阻R6的阻值，R_CC为电阻R_CC的阻值。

通过电阻R5和电阻R6的阻值可以调节电阻R5两端的电压差U_R5。当电压差U_R5大于MOS管Q3导通所需的电压Vsg时，MOS管Q3导通，其漏极电压等于源极电压Us，此时唤醒模块211有唤醒信号输入到电源管理模块212；电源管理模块212接收到唤醒信号后开始向电池管理系统其它功能模块供电，电池模块因此电池模块300可通过电源管理模块212向电池管理系统的各模块供电，电池管理系统即被唤醒。

在对电池管理系统进行唤醒的过程中，唤醒模块211保持正常工作状态，检测电路213和切换电路214既可以是正常工作状态，也可以是不工作状态，只要其工作状态对唤醒模块211不会产生影响即可。

当电池管理系统被激活后，控制模块215可对切换模块214进行控制，并向检测模块213提供参考电压。

假定预设检测电阻为外部充电插头的电阻R_CC，此时预设检测电阻R_CC两端的电压如式(4)所示。

U_CC＝Vref×R_CC/(R3+R_CC) (4)

其中，U_CC为预设检测电阻R_CC两端的电压；Vref为参考电压；R3为检测电阻R3的阻值；R_CC为预设检测电阻R_CC的阻值。

因此，根据预设检测电阻R_CC两端的电压值、检测电阻R3的阻值和参考电压Vref(例如，5V)，即可得到外部充电插头中电阻R_CC的阻值，从而实现对外部充电插头与连接确认接口的连接状态的检测。

但由于唤醒模块211会对检测模块213的检测结果产生影响，即电池模块300的正极经过电阻R5、电阻R6达到检测模块213的检测连接点处，也会经过检测电阻R3流向参考电压的输入处，因而检测模块213实际检测到的电压U_CC与式(4)的结果并不符，式(4)不再适用。

因此，当电池管理系统被激活后，需通过控制模块215对切换模块214进行控制，即通过继电器的第二输入端向继电器输出预设功能切换信号，使继电器吸合，也就是使继电器的第一输入端与第一输出端断开，则电池模块300的正极与MOS管Q3的源极的连接断开，电阻R5和电阻R6中无电流流过，此时唤醒模块211不再对检测模块213的检测结果产生影响，故检测模块213可正常工作。

在电池管理系统被唤醒后，唤醒模块211已完成其工作此时唤醒模块214既可处于正常工作状态，也可处于非正常工作状态。

相应地，本实用新型还提供一种电池管理系统，该电池管理系统包括上述充电唤醒电路和电源管理模块。在一个实施例中，电池管理系统还包括控制模块。

相应地，本实用新型还提供一种车辆，该车辆包括上述电池管理系统。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。