一种车载辅助电源电路及系统的制作方法

1.本发明涉车载电源技术领域，具体涉及一种车载辅助电源电路及系统。


背景技术：

2.电动汽车低污染和高性能的优点，使其成为了当代汽车发展的主要方向，因此对电动汽车关键技术进行开发和研究具有非常重要的意义。车载集成式高压控制器作为电动汽车电子系统的核心零部件之一，已成为电动汽车技术的一个重要研究内容。电动汽车集成式高压控制器承担整个电动汽车的综合控制，其可靠性直接影响电动汽车的可靠性，关系到电动汽车的安全性。其中集成式高压控制器的电源对控制器的性能影响很大，为了保证控制器在整个工作周期中稳定地工作，一个好的辅助电源是保证该控制器稳定工作的关键。
3.在一般情况下，高压控制器断电时需要一定的延时来保证各高压继电器的分时关断，同时在断电前需要保存相应的信息以便后续的故障诊断，因此控制器断电时需要一定的延时时间。然而现今大多电动汽车的控制器的断电是由点火钥匙直接控制，如果控制器立即断电，各高压继电器也会立即带电关断，这样会降低其使用寿命，同时具有数据丢失的风险。
4.另外，车载电子控制器在使用过程中,其断电后的静态电流也是一项重要指标,如果控制器没有完全断电进入休眠状态，则该控制器在车辆长期停放时会持续消耗低压蓄电池电量，导致低压蓄电池馈电,从而导致汽车无法启动。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种车载辅助电源电路及系统，具有在电动汽车钥匙关闭后能保证各高压继电器的分时关断并保存整车断电时的相应信息，同时经过一段时间后控制器进入休眠状态，降低其静态电流，减小低压蓄电池的静态损耗，提高蓄电池的使用寿命的优点。
6.一种车载辅助电源电路，包括常电输入模块、唤醒信号输入模块、电源管理模块、控制模块、唤醒信号检测模块和电源延时断电模块；
7.所述常电输入模块的输出端、所述唤醒信号输入模块的输出端均与所述电源管理模块的输入端电连接；所述电源管理模块的输出端与所述控制模块的输入端电连接；所述唤醒信号检测模块的输出端与所述控制模块的输入端电连接；所述控制模块的输出端与所述电源延时断电模块的输入端电连接；所述电源延时断电模块的输出端与所述电源管理模块的输入端电连接。
8.本发明的有益效果是，常电输入模块用于将常电输入至电源管理模块，为各模块供电；唤醒信号输入模块后用于输入唤醒信号，并将唤醒信号变换后输入至电源管理模块，电源管理模块通过检测唤醒信号输入模块的输出信号唤醒开关电源系统，进一步的控制模块得电启动并监控唤醒信号检测模块的输出信号，以便判断唤醒信号是否有效，当有唤醒
信号效时，电源延时断电模块控制电源管理模块正常工作，当唤醒信号无效时，电源延时断电模块经过设定的时间后控制电源管理模块停机休眠，能在电动汽车钥匙关闭后能保证各高压继电器的分时关断并保存整车断电时的相应信息，同时经过一段时间后进入休眠状态，降低其静态电流，减小低压蓄电池的静态损耗，提高蓄电池的使用寿命的优点。
9.进一步，所述电源管理模块包括电源管理单元、继电器rly1、第一nmos管q1、第一二极管d1、第一稳压二极管zd1、第二电阻r2和第三电阻r3；
10.所述第二电阻r2的一端分别与所述常电输入模块和所述唤醒信号输入模块的输出端电连接，所述第二电阻r2的另一端与所述第一nmos管q1的栅极电连接，所述第一nmos管q1的源极接地，所述第一nmos管q1的漏极与所述第一二极管d1的阳极电连接，所述第一二极管d1的阴极接电源；所述继电器rly1的两个线圈接线端并联在所述第一二极管d1的两端，所述继电器rly1的常开触点通过所述第三电阻r3与所述第一nmos管q1的源极电连接，所述继电器rly1的静触点与所述电源管理单元的输入端电连接，所述电源管理单元的输出端与所述控制模块电连接。
11.采用上述进一步方案的有益效果是，电源管理模块用于电源的变换管理工作，其工作状态主要由继电器rly1的状态决定，若继电器rly1处于闭合状态，则电源管理单元通过第三电阻r3下拉到gnd，此时停止工作，若继电器rly1处于断开状态，则可以正常工作。
12.进一步，还包括第一稳压二极管zd1，所述第一稳压二极管zd1的阴极与所述第一nmos管q1的栅极电连接，所述第一稳压二极管zd1的阳极与所述第一nmos管q1的源极电连接。
13.采用上述进一步方案的有益效果是，设置第一稳压二极管zd1可将第一nmos管q1的驱动电压稳定在一定范围，防止电压过压损坏第一nmos管q1。
14.进一步，所述电源管理单元包括型号为uc3843的电源管理芯片u1及其外围电路，所述电源管理芯片u1输入有基准电压，所述继电器rly1的静触点与所述电源管理芯片u1的第四引脚rt/ct电连接。
15.采用上述进一步方案的有益效果是，电源管理芯片u1的工作状态主要由继电器rly1的状态决定，若继电器rly1处于闭合状态，则电源管理芯片u1的第四引脚rt/ct通过第三电阻r3下拉到gnd，此时停止工作，若继电器rly1处于断开状态，则电源管理芯片u1可以正常工作。
16.进一步，所述唤醒信号输入模块包括第二nmos管q2、第二稳压二极管zd2和第八电阻r8；
17.所述第八电阻r8的一端作为唤醒信号输入端，所述第八电阻r8的另一端与所述第二nmos管q2的栅极电连接，所述第二nmos管q2的源极接地，所述第二nmos管q2的漏极与所述电源管理模块的输入端电连接，所述第二稳压二极管zd2的阴极与所述第二nmos管q2的栅极电连接，所述第二稳压二极管zd2的阳极与所述第二nmos管q2的漏极电连接。
18.采用上述进一步方案的有益效果是，唤醒信号输入模块用于将唤醒信号变换后输入到电源管理模块，当唤醒信号由低电平变为高电平，驱动第二nmos管q3工作，输出低电平，完成电源模块的初始化启动工作，使电源管理模块从待机休眠状态进入到正常工作状态；设置第二稳压二极管zd2可将第二nmos管q2的驱动电压稳定在一定范围，防止电压过压损坏第二nmos管q2。
19.进一步，所述唤醒信号检测模块包括第三nmos管q3、第三光电耦合器u3、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15和第四电容c4；
20.所述第九电阻r9的一端作为唤醒信号输入端，所述第九电阻r9的另一端与所述第十电阻r10的一端电连接，所述第十电阻r10的另一端通过所述第十一电阻r11接地，所述第三光电耦合器u3的两个输入端并联在所述第十电阻r10的两端；所述第三光电耦合器u3的第一输出端通过所述第十三电阻r13与所述第三nmos管q3的栅极电连接，所述第三nmos管q3的源极与所述第三光电耦合器u3的第二输出端电连接并接地；所述第三nmos管q3的漏极通过所述第十四电阻r14接电源正极，所述第三nmos管q3的漏极和源极之间依次电连接有所述第十五电阻r15和第四电容c4，所述第十五电阻r14和所述第四电容c4的公共端作为信号输出端与所述控制模块的输入端电连接。
21.采用上述进一步方案的有益效果是，当唤醒信号由低电平变为高电平，驱动第三nmos管q3工作，第三nmos管q3输出高电平，唤醒信号有效，控制模块控制电源延时断电模块输出低电平，电源管理模块正常工作；设置第三光电耦合器，将输入信号进行“电
‑
光
‑
电”转换，有效隔离输入和输出端，增加系统稳定性。
22.进一步，电源延时断电模块包括第二光电隔离器u2、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；
23.所述第四电阻r4的一端与所述控制模块的输出端电连接，所述第四电阻r4的另一端与所述第五电阻r5的一端电连接，所述第五电阻r5的另一端通过所述第六电阻r6接地，所述第二光电隔离器u2的两个输入端并联在所述第五电阻r5的两端，所述第二光电隔离器u2的第一输出端与所述电源管理模块的输入端电连接，所述第二光电隔离器u2的第二输出端接地。
24.采用上述进一步方案的有益效果是，延时断电模块用于将控制模块输出的延时断电信号变换后输入至电源管理模块，实现唤醒信号丢失的同时达到控制模块设定时间后，电源管理模块进入待机休眠状态。
25.进一步，所述常电输入模块包括第七电阻r7，所述第七电阻r7的一端接电源，所述第七电阻r7的另一端与所述电源管理模块的输入端电连接。
26.采用上述进一步方案的有益效果是，延时断电模块用于将常电输入至电源管理模块，为各模块供电，电压范围9～36v，兼容电动汽车12v与24v电压平台。
27.进一步，所述控制模块包括mcu微控制器。
28.采用上述进一步方案的有益效果是，mcu微控制器用于检测唤醒输入信号，同时用于向电源延时断电模块发送断电信号。
29.本发明还提供一种车载辅助电源电路系统，包括上述任一项车载辅助电源电路。
30.本发明的有益效果是，常电输入模块用于将常电输入至电源管理模块，为各模块供电；唤醒信号输入模块后用于输入唤醒信号，并将唤醒信号变换后输入至电源管理模块，电源管理模块通过检测唤醒信号输入模块的输出信号唤醒开关电源系统，进一步的控制模块得电启动并监控唤醒信号检测模块的输出信号，以便判断唤醒信号是否有效，当有唤醒信号效时，电源延时断电模块控制电源管理模块正常工作，当唤醒信号无效时，电源延时断电模块经过设定的时间后控制电源管理模块停机休眠，能在电动汽车钥匙关闭后能保证各
高压继电器的分时关断并保存整车断电时的相应信息，同时经过一段时间后进入休眠状态，降低其静态电流，减小低压蓄电池的静态损耗，提高蓄电池的使用寿命的优点。
附图说明
31.图1为本发明一种车载辅助电源电路总体框架图；
32.图2为本发明电源管理模块电路结构图；
33.图3为本发明唤醒信号输入模块电路结构图；
34.图4为本发明唤醒信号检测模块电路结构图；
35.图5为本发明电源延时断电模块电路结构图；
36.图6为本发明常电输入模块电路结构图；
37.图7为本发明微控制器电路示意图；
38.图8为本发明一个实施例的流程图。
具体实施方式
39.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下。
40.实施例1
41.参照图1，一种车载辅助电源电路，包括常电输入模块、唤醒信号输入模块、电源管理模块、控制模块、唤醒信号检测模块和电源延时断电模块；
42.所述常电输入模块的输出端、所述唤醒信号输入模块的输出端均与所述电源管理模块的输入端电连接；所述电源管理模块的输出端与所述控制模块的输入端电连接；所述唤醒信号检测模块的输出端与所述控制模块的输入端电连接；所述控制模块的输出端与所述电源延时断电模块的输入端电连接；所述电源延时断电模块的输出端与所述电源管理模块的输入端电连接。
43.常电输入模块用于将常电输入至电源管理模块，为各模块供电；唤醒信号输入模块后用于输入唤醒信号，并将唤醒信号变换后输入至电源管理模块，电源管理模块通过检测唤醒信号输入模块的输出信号唤醒开关电源系统，进一步的控制模块得电启动并监控唤醒信号检测模块的输出信号，以便判断唤醒信号是否有效，当有唤醒信号效时，电源延时断电模块控制电源管理模块正常工作，当唤醒信号无效时，电源延时断电模块经过设定的时间后控制电源管理模块停机休眠，能在电动汽车钥匙关闭后能保证各高压继电器的分时关断并保存整车断电时的相应信息，同时经过一段时间后进入休眠状态，降低其静态电流，减小低压蓄电池的静态损耗，提高蓄电池的使用寿命的优点。此外，本申请不需要预充回路，减小电路板尺寸同时由于没有预充电阻的发热问题，提高了电路的可靠性。
44.在本实施例中，参照图2，所述电源管理模块包括继电器rly1、第一nmos管q1、第一二极管d1、第一稳压二极管zd1、第二电阻r2和第三电阻r3；
45.所述第二电阻r2的一端分别与所述常电输入模块和所述唤醒信号输入模块的输出端电连接，所述第二电阻r2的另一端与所述第一nmos管q1的栅极电连接，所述第一nmos管q1的源极接地，所述第一nmos管q1的漏极与所述第一二极管d1的阳极电连接，所述第一二极管d1的阴极接电源；所述继电器rly1的两个线圈接线端并联在所述第一二极管d1的两
端，所述继电器rly1的常开触点通过所述第三电阻r3与所述第一nmos管q1的源极电连接，所述继电器rly1的静触点与所述电源管理单元的输入端电连接，所述电源管理单元的输出端与所述控制模块电连接。
46.在本实施例中，参照图2，电源管理模块还包括第一稳压二极管zd1，所述第一稳压二极管zd1的阴极与所述第一nmos管q1的栅极电连接，所述第一稳压二极管zd1的阳极与所述第一nmos管q1的源极电连接。设置第一稳压二极管zd1可将第一nmos管q1的驱动电压稳定在一定范围，防止电压过压损坏第一nmos管q1。
47.在本实施例中，参照图2，所述电源管理单元包括型号为uc3843的电源管理芯片u1及其外围电路，外围电路由第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第一电阻r1构成，所述电源管理芯片u1输入有基准电压，所述继电器rly1的静触点与所述电源管理芯片u1的第四引脚rt/ct电连接。在本实施例中，采用北京时阳电子科技有限公司提供的型号为uc3843的电源管理芯片，是一款高性能固定频率电流模式控制器，具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考。电源管理芯片u1的工作状态主要由继电器rly1的状态决定，若继电器rly1处于闭合状态，则电源管理芯片u1的第四引脚rt/ct通过第三电阻r3下拉到gnd，此时停止工作，若继电器rly1处于断开状态，则电源管理芯片u1可以正常工作。值得说明的是，在另一些实施例中，电源管理单元还可采用包括但不限于上述型号为uc3843的电源管理芯片。
48.在本实施例中，参照图3，所述唤醒信号输入模块包括第二nmos管q2、第二稳压二极管zd2和第八电阻r8；
49.所述第八电阻r8的一端作为唤醒信号输入端，所述第八电阻r8的另一端与所述第二nmos管q2的栅极电连接，所述第二nmos管q2的源极接地，所述第二nmos管q2的漏极与所述电源管理模块的输入端电连接，所述第二稳压二极管zd2的阴极与所述第二nmos管q2的栅极电连接，所述第二稳压二极管zd2的阳极与所述第二nmos管q2的漏极电连接。
50.唤醒信号输入模块用于将唤醒信号变换后输入到电源管理模块，当唤醒信号由低电平变为高电平，驱动第二nmos管q3工作，输出低电平，完成电源模块的初始化启动工作，使电源管理模块从待机休眠状态进入到正常工作状态；设置第二稳压二极管zd2可将第二nmos管q2的驱动电压稳定在一定范围，防止电压过压损坏第二nmos管q2。
51.在本实施例中，参照图4，所述唤醒信号检测模块包括第三nmos管q3、第三光电耦合器u3、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15和第四电容c4；
52.所述第九电阻r9的一端作为唤醒信号输入端，所述第九电阻r9的另一端与所述第十电阻r10的一端电连接，所述第十电阻r10的另一端通过所述第十一电阻r11接地，所述第三光电耦合器u3的两个输入端并联在所述第十电阻r10的两端；所述第三光电耦合器u3的第一输出端通过所述第十三电阻r13与所述第三nmos管q3的栅极电连接，所述第三nmos管q3的源极与所述第三光电耦合器u3的第二输出端电连接并接地；所述第三nmos管q3的漏极通过所述第十四电阻r14接电源正极，所述第三nmos管q3的漏极和源极之间依次电连接有所述第十五电阻r15和第四电容c4，所述第十五电阻r14和所述第四电容c4的公共端作为信号输出端与所述控制模块的输入端电连接。
53.当唤醒信号由低电平变为高电平，驱动第三nmos管q3工作，第三nmos管q3输出高
电平，唤醒信号有效，控制模块控制电源延时断电模块输出低电平，电源管理模块正常工作；设置第三光电耦合器，将输入信号进行“电
‑
光
‑
电”转换，有效隔离输入和输出端，增加系统稳定性。
54.在本实施例中，参照图5，电源延时断电模块包括第二光电隔离器u2、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；
55.所述第四电阻r4的一端与所述控制模块的输出端电连接，所述第四电阻r4的另一端与所述第五电阻r5的一端电连接，所述第五电阻r5的另一端通过所述第六电阻r6接地，所述第二光电隔离器u2的两个输入端并联在所述第五电阻r5的两端，所述第二光电隔离器u2的第一输出端与所述电源管理模块的输入端电连接，所述第二光电隔离器u2的第二输出端接地。
56.延时断电模块用于将控制模块输出的延时断电信号变换后输入至电源管理模块，实现唤醒信号丢失的同时达到控制模块设定时间后，电源管理模块进入待机休眠状态。
57.在本实施例中，参照图6，所述常电输入模块包括第七电阻r7，所述第七电阻r7的一端接电源，所述第七电阻r7的另一端与所述电源管理模块的输入端电连接。延时断电模块用于将常电输入至电源管理模块，为各模块主回路供电，电压范围9～36v，兼容电动汽车12v与24v电压平台。
58.在本实施例中，参照图7，所述控制模块包括mcu微控制器。
59.mcu微控制器用于检测唤醒输入信号，同时用于向电源延时断电模块发送断电信号。在另一些实施例中，控制模块还可采用中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field
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programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
60.本实施例的实施原理为：参照图8：
61.步骤1、开始时开关单元系统处于休眠状态，s1高电平、继电器rly1闭合，电源芯片处于停止工作状态；
62.步骤2、唤醒信号输入有效，电源管理模块获电启动，mcu微控制模块启动。此时key信号由低电平变为高电平，s1低电平、继电器rly1断开，电源管理芯片u1开始正常启动工作；
63.步骤3、mcu微控制模块判断唤醒信号的状态，k_ons为高电平时代表唤醒信号有效，即key信号为高电平；k_ons为低电平时代表唤醒信号失效，即key信号为高电平；
64.步骤4、若唤醒信号有效，则mcu微控制器会将电源延时断电模块on_ctl置为高电平，电源延时断电模块将s1置为低电平，继电器rly1保持断开状态，电源系统启动完成；
65.步骤5、若唤醒信号失效，则mcu微控制器将电源延时断电模块on_ctl经过已设定的延时时间后置为低电平，该断电延时时间可通过mcu微控制器设定，进一步的电源延时断电模块将s1置为高电平，继电器rly1变换为导通状态，电源管理模块停机休眠。此时系统处于休眠状态，电源管理芯片u1停止工作。
66.实施例2
67.在实施例1的基础上，一种车载辅助电源电路系统，包括上述任一项车载辅助电源
电路。
68.在本实施例中，常电输入模块用于将常电输入至电源管理模块，为各模块供电；唤醒信号输入模块后用于输入唤醒信号，并将唤醒信号变换后输入至电源管理模块，电源管理模块通过检测唤醒信号输入模块的输出信号唤醒开关电源系统，进一步的控制模块得电启动并监控唤醒信号检测模块的输出信号，以便判断唤醒信号是否有效，当有唤醒信号效时，电源延时断电模块控制电源管理模块正常工作，当唤醒信号无效时，电源延时断电模块经过设定的时间后控制电源管理模块停机休眠，能在电动汽车钥匙关闭后能保证各高压继电器的分时关断并保存整车断电时的相应信息，同时经过一段时间后进入休眠状态，降低其静态电流，减小低压蓄电池的静态损耗，提高蓄电池的使用寿命的优点。
69.以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护。