一种电池热失控监控唤醒电路及汽车的制作方法

1.本实用新型涉及汽车动力电池安全监控领域，特别涉及一种休眠状态下或下电状态下的电池热失控监控唤醒系统及汽车。


背景技术：

2.随着新能源汽车行业发展，对动力电池安全性要求越来越高。目前现有技术方案是通过电池管理系统实时监控电芯温度、电芯电压、绝缘等数据来判断动力电池系统是否触发热失控，并执行对应的热失控策略。当控制器处于休眠或下电状态时，即使动力电池系统触发热失控现象，控制器也无法检测和预警。现有技术中并没有相关休眠状态下的或下电状态下的监控唤醒系统来唤醒车载控制器，造成在车辆熄火后的电池热失控监控漏洞，影响下次使用时的安全以及车辆的安全。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电池热失控监控唤醒电路及汽车，通过设置硬件电路的方式对热失控进行监控并可以在温度达到设定要求后自动唤醒控制器工作，做到了休眠状态下的实时监控。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电池热失控监控唤醒电路，包括温度传感器电路、比较器电路、参考电压电路、使能电路，所述温度传感器电路用于采集电池的温度信号，其输出端与比较器电路的第一输入端连接；所述参考电压电路生成比较器电路的参考电压，其输出端连接比较器电路的第二输入端；所述比较器电路的输出端连接至车载控制器的唤醒输入端；所述比较器电路的供电端与使能电路的输出端连接，所述使能电路根据车辆的上电、下电状态控制比较器电路的供电与否。
5.所述温度传感器电路包括温度传感器r2，所述温度传感器r2与系统电源连接，所述温度传感器r2设置在电池中用于采集电池温度数据，其输出端连接比较器电路的第一输入端。
6.所述比较器电路的第一输入端经电容c接地。
7.所述参考电压电路包括电阻r3、r5，电阻r3、r5串联后一端连接系统电源，另一端接地，在电阻r3与r5之间接线上引出端子连接至比较器电路的第二输入端。
8.所述比较器电路包括电压比较器u1、二极管d1，所述电压比较器u1具有两个输入端和一个输出端以及一个供电端和一个接地端；所述电压比较器的两个输入端分别连接温度传感器电路和参考电压电路，其输出端与二极管d1的阳极连接，二极管的阴极连接至车载控制器的唤醒输入端子；电压比较器的接地端接地；所述二极管d1的阴极经电阻r8接地。
9.所述使能电路包括三极管q1，其发射极连接至系统电源，其集电极连接至比较器电路的供电端；其基极经电阻r6连接至其发射极；三极管q1的基极经电阻r7接地；所述三极管q1的基极引出端子连接至二极管d2的阴极，二极管d2的阳极连接至kl15+电源线或车载控制器的kl15+/on档引脚。
10.所述系统电源采用车辆常火或12v蓄电池进行供电。
11.所述车载控制器包括电池管理系统、bcm和或vcu。
12.一种汽车，所述汽车采用所述的一种电池热失控监控唤醒电路进行车载控制器的唤醒。
13.本实用新型的优点在于：采用电路的形式可以自动根据温度数据来唤醒休眠的车载控制器，做到在热失控前及时唤醒车载控制器；唤醒电路结构简单可靠，实现方便、成本低，便于快速推广使用；在车辆上电工作后自动断开供电，唤醒电路不工作；在车辆下电后自动为电压比较器提供供电，唤醒电路自动进入工作，控制准确、能耗低。
附图说明
14.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
15.图1为本实用新型的电路结构原理图。
具体实施方式
16.下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
17.本技术提供一种唤醒电路用于唤醒车载控制器，在车辆上电情况下，车载控制器如bms、vcu等会时刻监控动力电池的状态，在热失控时及时发出报警通知信号，但是当车辆下电后，一般车载控制器也会进入休眠状态，无法监控热失控给出报警；当出现热失控造成的电池损伤或车辆旁边有人就会造成一定的安全风险，现有技术无法做到休眠下的监控，如果一直给车载控制器供电使其不休眠就会增加车辆的能耗，如何低功耗的实现唤醒车载控制器，让车载控制器在唤醒后自行进行热失控的报警监控等功能是比较合适的方案，基于此本技术设计一种唤醒电路来唤醒车载控制器，具体方案如下：
18.如图1所示，一种电池热失控监控唤醒电路，包括温度传感器电路、比较器电路、参考电压电路、使能电路，其中温度传感器电路用于采集电池的温度信号，其输出端与比较器电路的第一输入端连接；参考电压电路生成比较器电路的参考电压，其输出端连接比较器电路的第二输入端；比较器电路的输出端连接至车载控制器的唤醒输入端；比较器电路的供电端与使能电路的输出端连接，使能电路被配置为根据车辆的上电、下电状态控制比较器电路的供电与否，在车辆上电后断开比较器电路的供电，使其关闭从而不工作；当车辆下电后接通比较器电路的供电，其实供电工作从而在车辆下电状态下(车辆下电状态下车载控制器处于休眠或关闭状态)实时监控热失控并可以唤醒车载控制器的工作。
19.其工作原理包括：比较器电路有两种工作状态：供电工作和断电不工作，两种工作的切换根据使能电路的控制来切换，当车辆上电工作时，此状态下车载控制器处于工作状态，其可以对热失控进行监控并做保护处理；此时比较器电路由于断电，其不工作；当车辆下电时，车载控制器处于休眠状态，使能电路会给比较器电路供电，其比较器电路工作，由于比较器电路的两个输入端分别输入参考电压和温度传感器采集的表征温度的电压信号，通过比较器电路进行比较后输出唤醒信号来唤醒车载控制器，当表征温度传感器的电压大于参考电压时，比较器输出唤醒信号至车载控制器的唤醒输入端，车载控制器被唤醒工作，此时由于温度大于设定的温度，此时车载控制器根据动力电池的温度来进行对应的控制和
报警。当温度小于设定的阈值即表征电池温度的电压小于参考电压则此时比较器电路不输出唤醒信号，如唤醒信号为高电平，此时不输出唤醒信号则输出低电平信号。从而实现了在休眠状态下的及时唤醒车载控制器，而在温度正常时保持车载控制器的休眠，也可以节省能耗，因为整个核心的电路能耗很低。
20.如图1所示，为每一个电路模块的具体电路结构：
21.1、温度传感器电路：
22.温度传感器电路包括温度传感器r2和电阻r4，温度传感器r2实际上是一个可以根据温度变化而变化的电阻，其在通电后由于电阻阻值根据温度的不同而变化造成其输出的电压不同，从而通过电压数值来表征温度数据，其连接关系为：温度传感器r2的供电正极经限流电阻r1连接至车载的常火或12v+蓄电池，从而为其供电，温度传感器r2的负极经电阻r4接地，在电阻r4和温度传感器r2之间引出端子输出表征温度的电压信号v2，其引出的电子连接至比较器电路的同相输入端，在比较器电路的同相输入端经电容c接地，通过电容c对v2进行滤波稳定输入至比较器中的电压信号。
23.2、参考电压电路：
24.比较器电路的反相输入端用于输入参考电压，参考电压v1用于表征一个温度阈值，当同相输入端输入的表征电池温度的电压v2大于表征温度阈值的v1时，说明温度大于设定的温度阈值就需要唤醒控制器。本技术的参考电压v1通过电阻r3、r5分压得到，电阻r3、r5串联后一端连接系统电源，另一端接地，在电阻r3与r4之间接线上引出端子连接至比较器电路的反相输入端，从而实现了参考电压的输入，参考电压的具体输出可以根据不同的电阻调节来实现，通过标定的方式确定温度阈值对应的电压从而设定电阻r3和r5。系统电源可以采用车辆常火或12v蓄电池进行供电。本技术如图1所示，电阻r3的一端连接至r2和r1之间的回路上，从而引入安全限流后的系统电源，电阻r3与电阻r5连接，电阻r5的另一端接地，然后再电阻r3、r5之间的接线上引出端子连接比较器u1的反相输入端，从而为其输入参考电压v1。
25.3、比较器电路
26.比较器电路的核心包括电压比较器u1，电压比较器主要是对输入的v1、v2进行比较后输出唤醒信号，其中电压比较器u1具有两个输入端和一个输出端以及一个供电端和一个接地端；两个输入端分别为同相输入端和反相输入端，电压比较器的两个输入端分别连接温度传感器电路和参考电压电路，其输出端与二极管d1的阳极连接，二极管的阴极连接至车载控制器的唤醒输入端子；电压比较器的接地端接地；所述二极管d1的阴极经电阻r8接地。二极管d1的阴极输出唤醒信号至控制器的唤醒端子上。
27.4、使能电路
28.使能电路主要是根据车辆的上下电来控制比较器u1的供电，使能电路包括三极管q1，其发射极连接至系统电源，其集电极连接至比较器电路的供电端；其基极经电阻r6连接至其发射极；三极管q1的基极经电阻r7接地；三极管q1的基极引出端子连接至二极管d2的阴极，二极管d2的阳极连接至kl15+电源线或车载控制器的kl15+/on档引脚。系统电源可以采用车辆常火或12v蓄电池进行供电。其工作原理为：当车辆上电时，kl15+电源线或车载控制器的kl15+/on档引脚存在一个12v+的电压，其经过二极管d2送入到q1的基极，而发射极由于连接的常火，其也是12v+，因此发射极和基极电压为0，三极管q1不导通，u1没有供电不
工作；而当车辆下电则经d2连接的kl15+是低电平或无电压的，则此时基极和发射极的电压经r6降压，两者之间存在压差能够导通，使得u1供电工作，则实现了在车辆下电时u1得电工作。
29.本技术的唤醒电路应用到汽车中形成一种汽车，该汽车采用本技术的电池热失控监控唤醒电路进行车载控制器的唤醒，可以有效实现在下电情况下的热失控监控和处理。
30.电压比较器u1基于输入的v2、v1进行比较来输出唤醒信号，其中电压v2为温度传感器r2采集的温度传感器转换的电压，其表征电池的实时温度，而参考电压v1则是基于温度阈值而转换得到的电压v1，该电压v1对应的温度阈值是温度热失控时的电压，当v2》v1时认为热失控，因此通过电压比较器u1来进行比较判断。而比较器u1的供电端通过使能电路q1来控制其供电。当整车上电时，此时车载控制器可以自动监控热失控，此时电压比较器u1不需要工作，因此如图1所示，当整车上电时，二极管d2的阳极时12v+此时d2的阴极连接至q1的基极也是12v电压，而此时发射极也是12v，则三极管q1的基极和发射极之间电压为0，q1不导通，u1无法供电，不工作；当整车下电后，二极管d2阳极无电压，因此经d2无电压输入；q1的基极经12v+电压经r6降压后得到基极电压，同时发射极电压为12v，发射极和基极之间的存在压差能够实现导通，也就是使得u1在车辆下电后工作对热失控进行监控；当热失控发生则u1的输出端会输出唤醒信号，否则无唤醒信号输出，当唤醒信号输入到控制器后控制器启动工作，控制器按照其自身逻辑进行热失控控制。
31.本实用新型采用电压比较器、三极管、电阻、传感器、滤波电容组成一个用于动力电池热失控检测及控制器唤醒的硬件电路。
32.本硬件电路有2路引脚输入和1路引脚输出。2路引脚输入，1路接入供电常火回路，另1路接入on档点火回路，1路输出引脚接到控制器唤醒引脚。
33.电压比较器电源正接到三极管q1的集电极，三极管q1发射极接到常火，三极管q1发射极经过电阻r6接到基极。三极管基极分两路，1路经二极管d2接到on档点火回路，另一经电阻r7接地。
34.电阻r1一端接常火，另一端经2路分别接到由电阻r3和电阻r5组成的参考电路，及由传感器r2和r4组成的采样电路。
35.传感器r2与电阻r4公共点接入电压比较器正极输入，电阻r3和电阻r5的公共点接入电压比较器负极输入。
36.电压比较器输出端经二极管再分2路，1路接到唤醒引脚，另1路经电阻r8接地。
37.电阻r3和电阻r5组成的参考电路末端接地，传感器r2和r4组成的采样电路末端接地。采样电路中电阻r2和电阻r4的公共点经滤波电容c接地。
38.当车钥匙拧至on档，三极管q1基极电压与发射极电压无压差，此时三极管q1截止，电压比较器供电电源切断，此时电压比较器不会工作，比较器也无唤醒电压输出。此时热失控检测及唤醒电路处于非工作模式。
39.当车钥匙拧至off档，此时整车下电。硬件电路中三极管q1发射极电压大于基极电压，压差大于0.7v左右实现了导通，三极管q1导通，电压比较器开始工作，电压比较器通过对比传感器r2后端电压v2与参考电压v1，当传感器r2输出高于设定值时，电压比较器正向输入电压高于反向输入电压。电压比较器输出高电平唤醒控制器。控制器被唤醒后再通过检测温度、电压、绝缘信息来判断是否真实触发热失控，以便减少误报概率。当电压比较器
输出高电平时，因后端控制器侧on点火线和唤醒线并接在一起。当传感器r2处于设定的临界值时，传感器r2后端电压v2不稳定，为防止电压比较器频繁处于高低电平切换状态，通过电容c1的滤波作用稳定v2电压。以达到电压比较器稳定输出唤醒信号的目的。
40.显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。