CN219145069U - 一种蓄电池充电唤醒电路及装置 - Google Patents

一种蓄电池充电唤醒电路及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种蓄电池充电唤醒电路，包括：开关电路、唤醒电路、MCU模块和充电模块；所述开关电路的信号输入端连接蓄电池的输出端，所述开关电路的信号输出端连接所述唤醒电路的信号输入端，所述唤醒电路的信号输出端连接所述MCU模块的信号输入端，所述MCU模块的信号输出端连接所述充电模块的信号输入端；所述开关电路，用于在所述蓄电池的输出电压低于预设电压值时输出第一导通信号至所述唤醒电路；所述唤醒电路，用于在接收到所述开关电路输出的第一导通信号时，输出第二导通信号至所述MCU模块；本申请能够在蓄电池电压过低时自动向蓄电池充电，无需定时唤醒充电，减少了电量消耗，从而延长蓄电池的使用时间。

Description

一种蓄电池充电唤醒电路及装置
技术领域
本申请涉及电池管理技术领域，具体而言，涉及一种蓄电池充电唤醒电路及装置。
背景技术
近年来，电动新能源汽车被广泛开发和应用，新能源汽车相对于燃油车还具备了低压12V蓄电池，即新能源车内一般存在两种电池，供电锂电池和12V蓄电池。其中锂电池为汽车动力、空调等高压用电设备供电，储能较多，且车辆闲置时高压用电***不会存在用电设备；12V蓄电池为车内低压用电设备供电，储能较少，且车辆闲置时会有少量低压用电设备持续用电，这会导致车辆长时间闲置时12V蓄电池出现亏电状态，这时需要唤醒锂电池***给12V蓄电池充电。
目前，唤醒高压锂电池***给12V蓄电池充电的主要策略为MCU定时唤醒，在定时唤醒MCU后，MCU首先检测蓄电池的电压状态，若蓄电池的电压已低至设定阈值，则激活电池管理***和DCDC模块给12V蓄电池充电，充满后即休眠MCU、电池管理***和DCDC模块，但是每次唤醒MCU均会导致整车的用电量大幅度增加，影响电池***的使用时长。
实用新型内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种蓄电池充电唤醒电路及装置，能够在蓄电池电压过低时自动向蓄电池充电，无需定时唤醒充电，减少了电量消耗，从而延长蓄电池的使用时间。
本申请实施例提供的一种一种蓄电池充电唤醒电路，包括：开关电路、唤醒电路、MCU模块和充电模块；
所述开关电路的信号输入端连接蓄电池的输出端，所述开关电路的信号输出端连接所述唤醒电路的信号输入端，所述唤醒电路的信号输出端连接所述MCU模块的信号输入端，所述MCU模块的信号输出端连接所述充电模块的信号输入端，所述充电模块的输出端连接所述蓄电池的输入端；
所述开关电路，用于在所述蓄电池的输出电压低于预设电压值时输出第一导通信号至所述唤醒电路；
所述唤醒电路，用于在接收到所述开关电路输出的第一导通信号时，输出第二导通信号至所述MCU模块；
所述MCU模块，用于在接收到所述唤醒电路输出的第二导通信号时，向所述充电模块输出控制信号；
所述充电模块，用于在接收到所述MCU模块输出的控制信号时，向所述蓄电池充电。
在一些实施例中，所述开关电路包括分压电路和三极管；
所述分压电路的第一端口与所述蓄电池的输出端连接，所述分压电路的第二端口与所述三极管的第一端口连接，所述分压电路的第三端口和所述三极管的第二端口分别与所述唤醒电路的信号输入端连接，以使所述三极管的输入电压低于导通电压时输出低电平信号至所述唤醒电路。
在一些实施例中，所述唤醒电路包括SBC芯片及其***电路。
在一些实施例中，所述SBC芯片通过所述SBC芯片的唤醒引脚与所述开关电路连接；
所述SBC芯片的唤醒引脚设置为低电平有效，以使所述SBC芯片接收到所述第一导通信号时导通。
在一些实施例中，所述充电模块包括电池管理模块、DCDC模块和供电电源；
所述电池管理模块的信号输入端连接所述MCU模块的第一信号输出端，所述电池管理模块的供电端连接所述供电电源，所述DCDC模块的信号输入端连接所述MCU模块的第二信号输出端，所述DCDC模块的供电端连接所述电池管理模块。
在一些实施例中，所述供电电源为电源电路或电压转换电路。
在一些实施例中，所述蓄电池充电唤醒电路，还包括信号检测电路；所述信号检测电路包括IGN信号检测单元和充电信号检测单元；
所述IGN信号检测单元的信号输出端连接所述MCU模块的第一信号输入端，所述充电信号检测单元的信号输出端连接所述MCU模块的第二信号输入端，以使所述MCU模块在接收到所述第二导通信号，还接收到所述IGN信号检测单元和所述充电信号检测单元的输出均为低电平时，向所述充电模块输出控制信号。
在一些实施例中，所述蓄电池充电唤醒电路，还包括电量检测电路；
所述MCU模块通过所述电量检测电路与所述蓄电池连接，以使所述MCU模块接收所述蓄电池的SOC信号，并在SOC信号表征的SOC值小于预设SOC值时，向所述充电模块输出控制信号。
在一些实施例中，所述蓄电池充电唤醒电路，还包括接口电路；
所述MCU模块的输出引脚通过所述接口电路连接所述电池管理模块。
在一些实施例中，还提供一种蓄电池充电唤醒装置，所述蓄电池充电唤醒装置的充电唤醒电路采用所述的蓄电池充电唤醒电路。
基于此，本申请实施例提供了一种蓄电池充电唤醒电路，在传统的定时唤醒MCU模块，使MCU模块检测蓄电池电压，以在蓄电池电压过低时激活电池管理模块和DCDC模块为蓄电池充电的基础上，增加了开关电路，通过设置SBC芯片的唤醒引脚为低有效，并结合开关电路，在开关电路的输出电压低于开关电路内的三极管的导通电压时，激活SBC芯片，唤醒MCU模块，实现后续对蓄电池的充电，解决了现有技术中的定时唤醒MCU而大量消耗电量的问题，本申请能够在蓄电池电压低于预设电压值时，自动向蓄电池充电，无需定时唤醒MCU模块，从而延长蓄电池的使用时间。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例所述蓄电池充电唤醒电路的电路原理图；
图2示出了本申请实施例所述开关电路的电路图；
图3示出了本申请实施例所述蓄电池充电唤醒电路的电路图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。
近年来，电动新能源汽车被广泛开发和应用，新能源汽车相对于燃油车还具备了低压12V蓄电池，即新能源车内一般存在两种电池，供电锂电池和12V蓄电池。其中锂电池为汽车动力、空调等高压用电设备供电，储能较多，且车辆闲置时高压用电***不会存在用电设备；12V蓄电池为车内低压用电设备供电，储能较少，且车辆闲置时会有少量低压用电设备持续用电，这会导致车辆长时间闲置时12V蓄电池出现亏电状态，这时需要唤醒锂电池***给12V蓄电池充电。
目前，唤醒高压锂电池***给12V蓄电池充电的主要策略为MCU定时唤醒，在定时唤醒MCU后，MCU首先检测蓄电池的电压状态，若蓄电池的电压已低至设定阈值，则激活电池管理***和DCDC模块给12V蓄电池充电，充满后即休眠MCU、电池管理***和DCDC模块，但是每次唤醒MCU均会导致整车的用电量大幅度增加，影响电池***的使用时长。
基于此，本申请实施例提供了一种蓄电池充电唤醒电路，在传统的定时唤醒MCU模块，使MCU模块检测蓄电池电压，以在蓄电池电压过低时激活电池管理模块和DCDC模块为蓄电池充电的基础上，增加了开关电路，通过设置SBC芯片的唤醒引脚为低有效，并结合开关电路，在开关电路的输出电压低于开关电路内的三极管的导通电压时，激活SBC芯片，唤醒MCU模块，实现后续对蓄电池的充电，解决了现有技术中的定时唤醒MCU而大量消耗电量的问题，本申请能够在蓄电池电压低于预设电压值时，自动向蓄电池充电，无需定时唤醒MCU模块，从而延长蓄电池的使用时间。
请参照图1，图1示出了本申请实施例所述一种蓄电池充电唤醒电路的电路原理图；具体的，所述蓄电池充电唤醒电路包括：开关电路、唤醒电路、MCU模块和充电模块；
所述开关电路的信号输入端连接蓄电池的输出端，所述开关电路的信号输出端连接所述唤醒电路的信号输入端，所述唤醒电路的信号输出端连接所述MCU模块的信号输入端，所述MCU模块的信号输出端连接所述充电模块的信号输入端，所述充电模块的输出端连接所述蓄电池的输入端；
所述开关电路，用于在所述蓄电池的输出电压低于预设电压值时输出第一导通信号至所述唤醒电路；本申请实施例中，预设电压值可以是9V。
所述唤醒电路，用于在接收到所述开关电路输出的第一导通信号时，输出第二导通信号至所述MCU模块；
所述MCU模块，用于在接收到所述唤醒电路输出的第二导通信号时，向所述充电模块输出控制信号；
所述充电模块，用于在接收到所述MCU模块输出的控制信号时，向所述蓄电池充电。
本申请实施例中，通过开关电路能够实现对蓄电池的输出电压低于预设电压值时的监控，在蓄电池的输出电压低于预设电压值时，开关电路断开，并输出第一导通信号为低电平信号，唤醒电路接收到低电平信号开始工作，并唤醒MCU模块，使MCU模块向充电模块发出充电指令，以使充电模块向蓄电池充电。
本申请实施例中，为了实现蓄电池的输出电压低于预设电压值时，开关电路断开，并输出第一导通信号，本申请采取如下技术方案，所述开关电路包括分压电路和三极管；
所述分压电路的第一端口与所述蓄电池的输出端连接，所述分压电路的第二端口与所述三极管的第一端口连接，所述分压电路的第三端口和所述三极管的第二端口分别与所述唤醒电路的信号输入端连接，以使所述三极管的输入电压低于导通电压时输出低电平信号至所述唤醒电路。
具体的，请参照图2，图2示出了本申请实施例所述开关电路的电路图，其中，分压电路包括电阻R1、R2以及两个电阻所连接的导线，电阻R1的第一端口与所述蓄电池的输出端连接，电阻R1的第二端口和电阻R2的第一端口与三极管的基极连接，电阻R2的第二端口和三极管的发射极均与唤醒电路的信号输入端连接。本申请实施例中，三极管采用NPN型三极管，导通电压为0.7V，为了实现三极管的输入电压低于导通电压时输出低电平信号至所述唤醒电路，在预设电压值为9V的基础上，设置电阻R1和电阻R2的比值为12:1，默认电阻R2的第二端口接地，因此分压电路中电阻R1两端的电压差为9/(12+1)×12＝8.31(V)，电阻R2两端的电压差为9/(12+1)×1＝0.69(V)，因此在蓄电池的输出电压为9V时，电阻R1的输出电压为0.69V，低于三极管的导通电压0.7V，三极管在电阻R1的输出电压低于0.7V时断开，输出低电平信号至唤醒电路，因此实现了三极管的输入电压低于导通电压时输出低电平信号至所述唤醒电路。其中，为了保护电路，电阻R2的第二端口还连接有电阻R3，由于电阻R3的电阻阻值很小，可以忽略不计，且增加电阻R3用于保护电路为现有技术，因此不再赘述。
在一些实施例中，所述唤醒电路集成在电路板上，具体的，所述唤醒电路包括SBC芯片及其***电路。
在一些实施例中，所述SBC芯片通过所述SBC芯片的唤醒引脚与所述开关电路连接；即，所述SBC芯片通过开关电路与蓄电池的正极连接；
为了接收到开关电路输出的第一导通信号即三极管输出的低电平信号时开始工作，所述SBC芯片的唤醒引脚设置为低电平有效，以使所述SBC芯片接收到所述第一导通信号时导通，并转为工作模式。
在一些实施例中，请参照图3，图3示出了本申请实施例所述蓄电池充电唤醒电路的电路图，所述充电模块包括电池管理模块BMS、DCDC模块和供电电源；
所述电池管理模块BMS的信号输入端连接所述MCU模块的第一信号输出端，所述电池管理模块BMS的供电端连接所述供电电源，所述DCDC模块的信号输入端连接所述MCU模块的第二信号输出端，所述DCDC模块的供电端连接所述电池管理模块BMS。
本申请实施例中，MCU模块在接收到SBC芯片输出的第二导通信号时，向所述充电模块输出控制信号，控制电池管理模块BMS和DCDC模块开启工作，同时电池管理模块BMS向DCDC模块供电，并在电池管理模块BMS的作用下，实现DCDC模块对蓄电池的充电。
在一些实施例中，所述供电电源可以是新能源汽车的锂电池***。
在一些实施例中，所述供电电源还可以是电源电路或电压转换电路。
在一些实施例中，所述的蓄电池充电唤醒电路，还包括信号检测电路；所述信号检测电路包括IGN信号检测单元和充电信号检测单元；其中，IGN信号即点火开关(IgnitionSwitch，IGN)信号。
所述IGN信号检测单元的信号输出端连接所述MCU模块的第一信号输入端，所述充电信号检测单元的信号输出端连接所述MCU模块的第二信号输入端，以使所述MCU模块在接收到所述第二导通信号，还接收到所述IGN信号检测单元和所述充电信号检测单元的输出均为低电平时，向所述充电模块输出控制信号。
本申请实施例中，MCU模块在接收到所述第二导通信号时，通过IGN信号检测单元检测IGN信号是否处于高电平状态，若IGN信号处于高电平状态，则处于正常的IGN上高压模式，不再需要唤醒充电模块，若IGN信号处于低电平状态，通过充电信号检测单元检测充电信号是否处于高电平状态，若充电信号处于高电平状态，则表明电池处于充电上高压模式，即充电枪***了锂电池***充电口，锂电池***自动为蓄电池充电，不再需要唤醒充电模块，若检测到IGN信号检测单元和所述充电信号检测单元的输出均为低电平时，向所述充电模块输出控制信号，以使充电模块向蓄电池充电。
在一些实施例中，所述的蓄电池充电唤醒电路，还包括电量检测电路；
所述MCU模块通过所述电量检测电路与所述蓄电池连接，以使所述MCU模块接收所述蓄电池的SOC信号，并在SOC信号表征的SOC值小于预设SOC值时，向所述充电模块输出控制信号。
本申请实施例中，还增加了对蓄电池的SOC信号的检测，实现对蓄电池电量的多方位监控，在MCU模块被唤醒电路唤醒后，能够接收到电量检测电路的检测结果，若检测结果中蓄电池的SOC信号表征的SOC值小于预设SOC值时，向所述充电模块输出控制信号，通过增加电量检测电路，能够实现与唤醒电路共同向充电模块输出控制信号，通过双路输出，能够保证在唤醒电路出现故障时仍能够向充电模块输出控制信号，实现对蓄电池的充电。
在一些实施例中，所述的蓄电池充电唤醒电路，还包括接口电路；
所述MCU模块的输出引脚通过所述接口电路连接所述电池管理模块。
在以上实施例中，本申请所述蓄电池充电唤醒电路的工作流程为：在唤醒之前，MCU模块处于休眠模式，SBC芯片处于睡眠模式，在蓄电池的输出电压低于预设电压值时，激活SBC芯片，SBC芯片唤醒MCU模块，MCU模块检测到IGN信号处于高电平时，进入常规的唤醒模式，若IGN信号为低电平，则检测充电信号，在充电信号为高电平时，进入充电模式，若充电信号为低电平，则MCU模块向充电模块发送控制信号，激活电池管理***BMS和DCDC模块，使DCDC模块向蓄电池充电，另外，MCU模块还会接收电量检测电路的检测结果，在蓄电池的SOC信号低于预设SOC值时，也会向充电模块发送控制信号，实现蓄电池的充电，并在充电完成后，DCDC模块向MCU模块发送充电完成信号，MCU模块发送高压下电请求，关闭电池管理***BMS和DCDC模块，***再次进入开始的MCU模块休眠模式和SBC芯片的睡眠模式，减少蓄电池电量的消耗，延长蓄电池的使用时长。
本申请实施例还提供一种蓄电池充电唤醒装置，所述蓄电池充电唤醒装置的充电唤醒电路采用本申请实施例所述的蓄电池充电唤醒电路。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的无人机防控***的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本申请中不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置，可以通过其它的方式实现。
以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种蓄电池充电唤醒电路，其特征在于，包括：开关电路、唤醒电路、MCU模块和充电模块；
所述开关电路的信号输入端连接蓄电池的输出端，所述开关电路的信号输出端连接所述唤醒电路的信号输入端，所述唤醒电路的信号输出端连接所述MCU模块的信号输入端，所述MCU模块的信号输出端连接所述充电模块的信号输入端，所述充电模块的输出端连接所述蓄电池的输入端；
所述开关电路，用于在所述蓄电池的输出电压低于预设电压值时输出第一导通信号至所述唤醒电路；
所述唤醒电路，用于在接收到所述开关电路输出的第一导通信号时，输出第二导通信号至所述MCU模块；
所述MCU模块，用于在接收到所述唤醒电路输出的第二导通信号时，向所述充电模块输出控制信号；
所述充电模块，用于在接收到所述MCU模块输出的控制信号时，向所述蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述的蓄电池充电唤醒电路，其特征在于：所述开关电路包括分压电路和三极管；
所述分压电路的第一端口与所述蓄电池的输出端连接，所述分压电路的第二端口与所述三极管的第一端口连接，所述分压电路的第三端口和所述三极管的第二端口分别与所述唤醒电路的信号输入端连接，以使所述三极管的输入电压低于导通电压时输出低电平信号至所述唤醒电路。
3.根据权利要求1所述的蓄电池充电唤醒电路，其特征在于：所述唤醒电路包括SBC芯片及其***电路。
4.根据权利要求3所述的蓄电池充电唤醒电路，其特征在于：所述SBC芯片通过所述SBC芯片的唤醒引脚与所述开关电路连接；
所述SBC芯片的唤醒引脚设置为低电平有效，以使所述SBC芯片接收到所述第一导通信号时导通。
5.根据权利要求1所述的蓄电池充电唤醒电路，其特征在于：所述充电模块包括电池管理模块、DCDC模块和供电电源；
所述电池管理模块的信号输入端连接所述MCU模块的第一信号输出端，所述电池管理模块的供电端连接所述供电电源，所述DCDC模块的信号输入端连接所述MCU模块的第二信号输出端，所述DCDC模块的供电端连接所述电池管理模块。
6.根据权利要求5所述的蓄电池充电唤醒电路，其特征在于：所述供电电源为电源电路或电压转换电路。
7.根据权利要求1所述的蓄电池充电唤醒电路，其特征在于：还包括信号检测电路；所述信号检测电路包括IGN信号检测单元和充电信号检测单元；
所述IGN信号检测单元的信号输出端连接所述MCU模块的第一信号输入端，所述充电信号检测单元的信号输出端连接所述MCU模块的第二信号输入端，以使所述MCU模块在接收到所述第二导通信号，还接收到所述IGN信号检测单元和所述充电信号检测单元的输出均为低电平时，向所述充电模块输出控制信号。
8.根据权利要求1所述的蓄电池充电唤醒电路，其特征在于，还包括电量检测电路；
所述MCU模块通过所述电量检测电路与所述蓄电池连接，以使所述MCU模块接收所述蓄电池的SOC信号，并在SOC信号表征的SOC值小于预设SOC值时，向所述充电模块输出控制信号。
9.根据权利要求5所述的蓄电池充电唤醒电路，其特征在于，还包括接口电路；
所述MCU模块的输出引脚通过所述接口电路连接所述电池管理模块。
10.一种蓄电池充电唤醒装置，其特征在于，所述蓄电池充电唤醒装置的充电唤醒电路采用权利要求1-9任一项所述的蓄电池充电唤醒电路。
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