BMS电机盒与转接器、控制器、关联电器部件、电动车的制作方法

bms电机盒与转接器、控制器、关联电器部件、电动车
技术领域
1.电动车技术领域，具体为“电动车电器”。


背景技术：

2.为了本发明叙述方便，使用以下简称：
ꢀ“
大线”指电动车电器之间连接的导线束，他们一般是捆扎在一起的，分别连到各种电器部件，有的称为线束；“电动车”指包括四轮电动车汽车、电动观光车、电动扫地车、电动叉车、儿童车、电动自行车、电动助力车、电动摩托车、电动三轮车等电池作动力的车辆；“电子开关管”泛指达林顿管、igbt管、或者mos管；“bt”为蓝牙通讯的英文缩写；“前专利”指中国专利cn2022219551947；
ꢀ“
故障信息”包括：转把故障、刹车故障、hall故障、电机线缺相、电机线短路、控制器故障（管子坏）、过压保护、欠压保护、过流保护、过温保护、堵转保护、p挡保护、堵停保护、堵停保护、过载保护、尾灯短路、通讯线断、侧撑保护、离座保护、充电器过充保护、电池充电过温保护、转换器过温保护、转换器故障等；“车前电器”指电动车前端仪表附近的所有电器，如电门锁、刹车开关、倒车开关、挡位开关、p挡开关、修复开关、巡航开关、各种灯具、雨刮、喇叭、车门、空调、音响等。
[0003]“主回路”：蓄电池输出到电机控制器、充电口、电机盒电源输入口、电机盒监控系统电路之间的电路，主回路常带电；“次回路”：全车除主回路之外的电路，包含大线里的电源线。前专利的电机盒没有充电器功能电路，这次增加上去。用电机盒富余的电源电路、pwm功能模块、flash、ram、eeprom、adc、gpio、uart、i2c等资源，顺带就完成了充电器功能，大大节省了成本，而且是高度全方位智能的。本充电器属于内置充电器，特殊车型是急需的。本充电器与电机盒集成，为整车厂节省了安装工序和安装空间。比传统模拟芯片做的充电器好很多。就算某些智能充电器，也不会用我们这种高档芯片。
[0004]
前专利的整车电器电子保险电路，没有升华到关机后的全车次回路的完全断电，仍然存在火灾风险。这次完全克服了。
[0005]
前专利的充电保护电路，没有升华到bms电池管理功能，这次加上充电电流检测电路，完善了bms电池管理，全方位保护电池，杜绝火灾的发生。
[0006]


技术实现要素：

[0007]
本发明公开了一种bms电机盒与转接器、控制器、关联电器部件、电动车，其目的就是弥补前专利的上述缺陷。
[0008]
本发明就是在前专利的基础上，增加充电器功能电路，完善整车电器管理，完善
bms电池管理功能，全方位减少火灾的发生。一种电机盒：所述电机盒包括mcu电路、通讯电路、控制器电路、尾灯控制电路、和人机交互电路。见图2。所述mcu电路连接所述通讯电路、所述控制器电路、所述尾灯电路、和所述人机交互电路。 所述mcu电路包含mcu芯片。所述通讯电路通过大线连接转接器。所述大线包含通讯线。所述电机盒通过所述大线连接所述转接器，并按通讯协议双向交换数据。 所述控制器电路连接控制器。所述电机盒把所述控制器所需要的信号，通过所述大线按通讯协议从所述转接器传来，经过所述控制器电路转换后输出给所述控制器。所述电机盒把所述控制器输出的信号，经过所述控制器电路转换后，通过所述大线按通讯协议发给所述转接器。见前专利。
[0009]
所述的电机盒通过专线或通讯连接所述控制器并双向传输信号。所述专线连接包含转把信号、刹车信号、锁出线、倒车、三档、巡航、p挡、防盗锁电机、一键修复、软硬起步、额定电压切换、电机学习、电机的一线通速度、电机的线速度、电源正极、电源负极的单项或多项组合信号； 所述通讯连接包含通讯线、电源正极、电源负极。所述通讯线的导线数量依据通讯模式的不同而不同，最简单的一种是单线全双工通讯模式，只需要1条导线所述电机盒包括尾灯控制电路，并连接尾灯。所述mcu电路连接所述尾灯控制电路。所述转接器的尾灯信号通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒，再通过所述尾灯电路控制尾灯。所述尾灯控制电路详见前专利。为了限制尾灯短路时的最大电流，保护所述电子开关管的安全使用，所述电子开关电路电流回路需串联限流电阻。所述限流电阻在尾灯共地模式电路中可取代取样电阻。所述尾灯控制电路详见cn202220040948x。
[0010]
所述人机交互电路包括wifi/gps电路、bt/gps电路、nfc电路、gsm/gps电路、usb/gps电路、电子钥匙电路、遥控防盗电路的单项或多项组合（见前专利）。除了usb/gps电路、电子钥匙电路是有线通讯外，其它5种模式属于无线通讯。
[0011]
用户通过遥控器、电门锁、电子钥匙、手机、nfc卡，由所述电机盒开机并启动系统电源。详见前专利中人机交互电路的介绍。
[0012]
所述gps泛指位置定位与授时功能的gps或北斗，属于备选项，所述电机盒需要独立的定位功能才用。
[0013]
所述gsm泛指移动、联通、电信的移动通讯所有制式的总称。
[0014]
所述电机盒的电源连接蓄电池，或者通过控制器搭接蓄电池，其监控系统电路常带电（包括mcu电路、人机交互电路等），为的是随时响应车主的开关机操作、防盗监控、整车次回路断电。所述电机盒包括整车电器电子保险电路。所述整车电器电子保险电路包括mcu电路、比较电路、取样电阻电路、电子开关电路。（详见前专利）见图5、图6。所述比较电路连接所述取样电阻电路或所述电子开关电路，得到整车电器电流范围。所述mcu电路连接所述比较电路和所述电子开关电路。所述取样电阻电路连接所述电子开关电路。所述电子开关电路包含电子开关管，如果用其内阻采集电流，则省略所述取样电阻电路。所述mcu电路如有内部比较功能模块，则省略外置所述比较电路。所述整车电器电子保险电路也作为电动车开关机电路来应用，即控制整车的电源。关机后使得从大线的后端插头起，到车前所有电器，完全断电。
[0015]
所述整车电器电子保险电路分为正控模式、负控模式。
[0016]
所述正控模式的所述电子开关电路的输出连接整车电器正极（48-72v系统）或通过dcdc转换器连接整车电器正极（12-24v系统）。所述取样电阻电路连接蓄电池正极线。见图5。
[0017]
所述负控模式的所述电子开关电路的输出连接蓄电池负极线，所述取样电阻电路连接整车电器负极。见图6。
[0018]
当电动车系统电压选用dcdc转换器输出电压时，所述电机盒采集的电源电压值和电池电压种类是通过通讯协议传给前部转接器关联的仪表显示的。所述电池电压种类包含24v、36v、48v、60v、72v、84v或96v。所述电池电压种类的确定是所述电机盒根据电源电压模糊判断选择、外接对插头选择、用户用遥控器或手机选择。所述仪表无需传统的对插头选择电池的种类。这是针对于12v国标电动车仪表电量显示的技术方案。
[0019]
所述取样电阻电路和所述电子开关电路的前后位置交换，不影响整车电器电子保险电路的性能，但连接关系会相应调整。
[0020]
车主开机后，当整车电器总电流（不含控制器）大于额定值则触发所述比较电路的输出变化，所述mcu电路通过所述电子开关电路切断整车电源输入（触发短路保护），防止电器线路烧坏或火灾。即便所述大线里的电源线的正负极短路也能得到保护。
[0021]
车主关机后，所述mcu电路通过所述电子开关电路同样切断了整车电源输入，切断了蓄电池的输出，确保整车次回路的电压为0v。整车次回路断电，从大线的后端插头起，到车前所有电器，完全断电，防止因为电器短路引发火灾。所述电机盒包括bms电池管理电路。所述bms电池管理电路包括电池温度检测电路、充电控制电路、电池电压检测电路、充电电流检测电路。mcu电路连接所述电池温度检测电路、所述充电控制电路、所述电池电压检测电路和所述充电电流检测电路。见图4。
[0022]
所述电池温度检测电路包括温度传感器，所述温度传感器安装在蓄电池附近（如热红外感应）或紧贴在蓄电池外壳上（如热敏电阻）。
[0023]
所述bms电池管理包括电池电压检测电路，此时，所述mcu电路还连接所述电池电压检测电路，所述电池电压检测电路包括分压电阻和滤波电容。
[0024]
所述充电控制电路包括mcu电路、电子开关电路。所述mcu电路连接所述电子开关电路。
[0025]
所述充电控制电路分为充电器dc输出正控模式、充电器dc输出负控模式、充电器ac输入控制模式。
[0026]
所述充电器dc输出正控模式：所述电子开关电路连接充电器dc输出正极线和蓄电池正极之间，用于控制充电器dc输出正极线通路。所述电子开关电路包含电子开关管。
[0027]
所述充电器dc输出负控模式：所述电子开关电路连接充电器dc输出负极线和蓄电池负极之间，用于控制充电器dc输出负极线通路。所述电子开关电路包含电子开关管。
[0028]
所述充电器ac输入控制模式：所述电子开关电路连接充电器市电ac输入和充电器，用于控制充电器市电ac输入线通路。所述电子开关电路包含双向可控硅或继电器。
[0029]
充电时当所述mcu电路检测到蓄电池电压大于额定值，或蓄电池温度大于额定值，则触发过温过压保护，通过所述电子开关电路切断充电器充电电流回路，并通过所述大线的通讯线把报警信息传给转接器报警，或者本地led闪烁或蜂鸣器声响报警。或者通过user-app或手机仪表报警。
[0030]
开机时当所述mcu电路检测到蓄电池电压大于额定值时，则借用整车电器电子保险电路切断电动车系统电源，其中包含控制器工作电源，防止车主忘掉拔出充电器强行骑车带来的安全风险，同时通过声音报警电路报警，或者通过user-app或手机仪表报警。
[0031]
行车中当所述mcu电路检测到蓄电池温度大于额定值时，则借用控制器电路的锁出线或通讯线停止控制器工作，防止车主行车过程中蓄电池放电过温爆炸起火带来的安全风险，同时通过声音报警电路报警，或者通过user-app或手机仪表报警。
[0032]
所述充电电流检测电路包括取样电阻电路和运放电路；所述取样电阻电路串接在整车电器主回路中，并连接所述运放电路。所述运放电路的输出连接所述mcu电路的adc输入端口。充电时，当所述mcu电路检测到其充电电流大于额定值，则通过所述充电控制电路切断充电器输出（触发过流保护），防止蓄电池故障。另外，充电时通过所述充电电流与时间的积分值，间接对应蓄电池的容量，从而判断电池的好坏。最后通过声音报警电路通报，或者通过user-app或手机仪表通报。这是充电器的过流保护，另外增加对电池好坏的判别参数。所述电机盒包括蓄电池通讯电路。mcu电路连接所述蓄电池通讯电路，按通讯协议与蓄电池双向传输数据。所述通讯协议包括uart、485、i2c、can或lin，其中485最常见。所述蓄电池通讯电路与蓄电池的通讯连接，同时也是与充电器、控制器通讯的，因为蓄电池、充电器、控制器是联网的。蓄电池的温度、充电电压、充电电流、充电控制电路均可通过所述蓄电池内部的保护板来完成，节省了所述bms电池管理电路的成本。所述蓄电池内部的内部参数也可以通过人机交互电路发给user-app或手机仪表，还可以通过控制器电路发给控制器。所述电机盒包括充电器电路；充电器电路包括mcu电路、pwm输出电路、隔离电路、驱动电路、电子开关电路、变压器电路、整流滤波dc输出电路、充电电流检测电路、电池电压检测电路、和ac输入整流滤波电路。见图3。
[0033]
所述mcu电路连接所述pwm输出电路、所述充电电流检测电路、所述电池电压检测电路。所述整流滤波dc输出电路连接所述充电电流检测电路、所述电池电压检测电路、所述变压器电路、蓄电池。所述电子开关电路连接所述驱动电路、所述变压器电路、所述ac输入整流滤波电路。所述ac输入整流滤波电路连接市电ac输入，是充电器的输入电源。所述隔离电路连接所述pwm输出电路和所述驱动电路。
[0034]
所述隔离电路包含光电耦合器或隔离变压器。所述驱动电路包含电阻、电容、三极管、二极管。所述电子开关电路包含电子开关管（其中mos管最常见）。所述ac输入整流滤波电路包含整流桥和滤波电解电容。所述整流滤波dc输出电路包含整流二极管和滤波电解电容（增加滤波电感后lc滤波效果会更好）。所述充电电流检测电路包含取样电阻电路、运放电路，然后连接mcu的adc输入口。所述电池电压检测电路包含分压电阻和滤波电容，然后连接mcu的adc输入口。
[0035]
充电器工作过程如下：mcu芯片的充电器的pwm信号通过所述pwm输出电路后，经过光电隔离或变压器隔离后，隔绝了mcu系统与市电高压电路的连接回路。这一点特别重要。再由所述驱动电路控制电子开关电路，给变压器初级pwm振荡，能源来源于ac输入整流再滤波后得到的。变压器的初级振荡能量经过变压器耦合到次级，经整流后得到低压dc电源，再滤波后给蓄电池充电。mcu电路根据充电电流检测电路和电池电压检测电路来调整和控制
充电的电流和电压，直到充满为止。所述充电器工作过程充电器业内工程师一看就明白。
[0036]
大功率充电器还需要风扇控制电路和散热器温度检测电路，保证电子开关管不能过热。所述充电器电路包含风扇控制电路和散热器温度检测电路。所述mcu电路连接所述风扇控制电路和所述散热器温度检测电路。所述风扇控制电路连接电风扇，为散热器吹风散热。所述散热器温度检测电路连接温度传感器，所述温度传感器紧贴在散热器上。当所述mcu电路检测到散热器的温度高于额定值时，启动电风扇散热（同时也是给变压器散热）。（这是大功率充电器专用的，小功率充电器可不用。如果用内阻很低的开关管和磁阻电阻低的变压器，也可以不用。）一种转接器：所述转接器通过大线连接所述电机盒，并和所述电机盒按通讯协议双向交换数据。所述转接器包括mcu电路、功能电路、通讯电路、和功能插座电路。
[0037]
所述mcu电路包括mcu芯片，并连接所述功能电路和所述通讯电路。所述功能插座电路连接所述功能电路和所述通讯电路。所述功能电路包括组合转把电路、组合开关电路、话音播报电路、灯控电路、和仪表显示电路。所述组合转把电路、所述组合开关电路、所述话音播报电路、所述灯控电路、和所述仪表显示电路均连接所述mcu电路。
[0038]
所述功能插座电路包括所述功能电路对应的单排插座或/和双排插座，并连接所述功能电路。所述单排插座或/和双排插座分别连接车前电器。 所述功能插座电路包括单排或双排大线插座。所述大线插座连接大线。所述大线包含通讯线，其前端连接所述转接器，后端连接所述电机盒。 所述话音播报电路包括语音芯片电路和功放电路，所述语音芯片电路连接所述功放电路，所述功放电路连接喇叭。所述语音芯片电路连接所述mcu电路，用于播放电动车的参数（包括故障信息）和操作对应的声音。所述灯控电路连接所述mcu电路。所述灯控电路连接所述组合转把电路、所述组合开关电路、和所述仪表显示电路，用于控制和显示电动车车灯的状态。所述组合转把电路通过所述功能插座电路连接组合转把。所述组合开关电路通过所述功能插座电路连接组合开关。所述灯控电路通过所述功能插座电路连接大灯。所述仪表显示电路通过所述功能插座电路连接外置仪表、或所述转接器内部仪表显示电路（这是所述转接器自带仪表功能）。所述灯控电路还包括闪光电路。所述闪光电路包括电子开关管，并连接所述mcu电路。 所述仪表显示电路连接所述mcu电路，用于显示车辆的状态和参数。
[0039]
所述转接器通过专用插座连接所有车前电器分别单独的1个插头，并采集相关信号组合处理后按通讯协议，通过大线里的通讯线传给所述电机盒；控制器和所述电机盒的相关参数按通讯协议，通过大线里的通讯线传给所述转接器，用于语音播报和仪表的显示；所述车前电器包含仪表、大灯、组合转把、组合开关、喇叭、左刹、右刹、脚刹的多项组合。一种控制器：所述控制器通过线束或通讯连接所述电机盒并双向传输信号。所述线束连接包含转把信号、刹车信号、锁出线、倒车、三档、巡航、p挡、防盗锁电机、一键修复、软硬起步、额定电压切换、电机学习、电机的一线通速度、电机的线速度、电源正极、电源负极的单项或多项组合信号。所述通讯连接包含通讯线、电源正极、电源负极。
[0040]
所述通讯线的导线数量依据通讯模式的不同而不同，最简单的一种是单线全双工通讯模式，只需要1条导线。所述控制器包括mcu电路和通讯电路。所述通讯电路通过所述通讯线连接所述电机盒或所述转换器，按通讯协议双向传输数据。
[0041]
为了节省所述控制器一级电源电路成本，所述线束连接或通讯连接还包括工作电源输出线。所述工作电源输出线的电压为12v~18v的范围。所述控制器包括mcu电路、电机控制电路。所述mcu电路连接所述电机控制电路。所述电机控制电路包括三相桥臂上下电机相线驱动电路、三相桥臂上下电子开关管电路、电机转子位置传感器电路、取样电阻电路、比较器电路、和运算放大器电路。
[0042]
所述控制器所需要输入的控制信号是所述转接器采集并处理后通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒，再由所述电机盒处理后传来的。所述控制器需要输出的内部参数和故障信息，是经过所述电机盒处理后，经过所述大线按通讯协议传给所述转接器的。一种关联电器部件：所述关联电器部件连接权利要求1所述的电机盒，或权利要求7所述的转接器。所述关联电器部件的信号均需经过所述电机盒的处理，或者其数据来源于所述电机盒的传输（如仪表）。所述关联电器部件是一类电器部件的总称，具体部件是其中之一，包括dcdc转换器、充电器、车后灯、大线、仪表、组合转把、组合开关、左刹、右刹、脚刹、喇叭、电门锁。所述关联电器部件只有1个插头，插接在所述转接器或电机盒的专用插头里。
[0043]
所述dcdc转换器插接在所述电机盒上，其输入正极连接所述电机盒的整车电器电子保险电路的输出（12-24v电动车系统专用，否则不用）。（见图1。）所述充电器的ac输入或dc输出受到所述电机盒的控制，并插接在所述电机盒的专用插座里（外配充电器，如用电机盒内部充电器则不用）。（见图1。）所述车后灯连接所述电机盒，其开关信号来源于所述电机盒。所述车后灯包含左尾灯、右尾灯、中尾灯、一体尾灯。（见图1。）所述大线一端连接所述电机盒，另一端连接转接器。所述大线包含通讯线。所述电机盒和所述转接器是通过所述通讯线，按通讯协议双向传输数据的。所述大线两端只有一个插头。 所述大线包含电源线，其正极（48~72v或12~24v）或负极受所述电机盒的整车电器电子保险电路的控制。如果采用单线全双工通讯模式（如lin、单线uart），所述大线只有3条线。（本发明的优选模式。）所述仪表连接所述转接器，其显示数据（速度、电流、电压、故障信息等）来源于所述电机盒通过大线传输的。当电动车系统电压选用dcdc转换器输出电压时，所述仪表电池电压的值不是自己通过锁出线adc采集得到，而是电机盒通过通讯线传来的。电池电压种类的确定不是通过自己对插头选择，而是所述电机盒通过通讯线传来的。
[0044]
所述组合转把连接所述转接器。其输出信号需所述转接器通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒处理。
[0045]
所述组合开关连接所述转接器。其输出信号需所述转接器通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒处理。
[0046]
所述左刹连接所述转接器。其输出信号需所述转接器通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒处理。
[0047]
所述右刹连接所述转接器。其输出信号需所述转接器通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒处理。
[0048]
所述脚刹连接所述转接器。其输出信号需所述转接器通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒处理。
[0049]
所述喇叭锁连接所述转接器。其播报的有关内容来源于所述电机盒通过大线按通
讯协议传过去的。
[0050]
所述电门锁插接在所述电机盒的专用插座里，连接所述电机盒的mcu电路。一种电动车：所述电动车安装所述电机盒，或安装了所述转接器，或安装了所述控制器，或安装了所述的一类关联电器部件之一本发明的效果：用电机盒富余的电源电路、pwm功能模块、flash、ram、eeprom、adc、gpio、uart、i2c等资源，顺带就完成了充电器功能，大大节省了成本，而且是高度全方位智能的。本充电器属于内置充电器，特殊车型是急需的。本充电器与电机盒集成，为整车厂节省了安装工序和安装空间。比传统模拟芯片做的充电器好很多。就算某些智能充电器，也不会用我们这种高档芯片。
[0051]
应用整车电器电子保险电路，关机后的全车次回路的完全断电，防止电器短路引发的火灾。
[0052]
应用bms电池管理电路的充电电流检测电路，完善了bms电池管理，全方位保护电池，杜绝火灾的发生。
[0053]
应用bms电池管理电路的充电电流检测电路，用其电流值与时间的积分来判断蓄电池的性能和好坏，解决了传统电动车无法判断电池性能的问题。
[0054]
应用bms电池管理电路的充电电压检测电路，借用整车电器电子保险电路切断电动车系统电源，其中包含控制器工作电源，防止车主忘掉拔出充电器强行骑车带来的安全风险，同时通过声音报警电路报警，或者通过user-app或手机仪表报警。
[0055]
行车中当所述mcu电路检测到蓄电池温度大于额定值时，则借用控制器电路的锁出线或通讯线停止控制器工作，防止蓄电池继续发热而爆炸。
[0056]
电机盒包括蓄电池通讯电路，按通讯协议与蓄电池双向传输数据，还与充电器、控制器联网通讯，也是产品的亮点之一。
[0057]
在原电机盒上增加了新一类充电器，而且全方位具有bms功能的充电器，是本产品新颖性的明显特征。
附图说明
[0058]
图1：电动车电器布线系统；图2：电机盒电路；图3：充电器电路；图4：bms电池管理电路；图5：整车电器正控模式电子保险电路；图6：整车电器电子保险负控模式电路。
实施方式
[0059]
本发明的转接器、电机盒里面最重要的元件是mcu芯片，这里先集中介绍。下面的mcu功能电路就不再重复了。
[0060]
mcu电路是的核心，包含mcu芯片，业内称为单片机。它是智能芯片，通过软件编程，实现相关算法和控制。mcu芯片的选型主要考虑的技术参数是：运行的速度快慢、温度范围、
gpio数量、flash大小、ram的大小、对外通讯口的模式等参数来考虑。目前市场上很多单片机都能满足这个要求，如microchip、freescale、st、infineon、cypress等厂家的多个品牌技术上都可用。而且目前还有许多国产品牌。
[0061]
本发明的转接器和电机盒之间最重要的是数据通讯，先集中介绍。通讯模式有：uart、lin、can、i2c、485、gpio模拟通讯等。在电动自行车、电动摩托车、电动三轮车等低端产品中一般选择uart、i2c、gpio模拟通讯。在电动汽车、电动巡逻车、电动观光车、电动消防车等高端产品应用中，一般选用485、lin、can通讯。具体电路根据通讯模式而不同。uart、i2c、gpio模拟通讯口是直连的。但通讯是分主从的，一般主通讯的模块通讯线上需要一个上拉电阻。本发明中推荐使用转接器为主模块（master），电机盒为重模块（slave）。lin、i2c、485通讯模式，需要另外配通讯驱动芯片或驱动电路。这些芯片的型号很多，到专业的网站上就能查到。这时，通讯电路就需要把这些通讯驱动芯片或驱动电路设计进来。具体电路见相关芯片的使用资料datasheet。也有些mcu芯片里面已经集成了该通讯模式的驱动芯片，这时通讯电路也无需添加任何元器件了，直接把通讯线引出即可。图1：电动车电器布线系统：是整个电动车的布线系统。
[0062]
所有车前电器连接转接器，经过所述转接器处理后，通过大线里的通讯线，按通讯协议传给电机盒。电机盒把这些信号分解后，再按通讯协议传给电机控制器，或分解为专用功能线传给电机控制器（如转把信号、刹车、倒车、三等、p挡等）。转接器传来的尾灯控制信号，电机盒处理后通过尾灯控制电路控制车尾灯。
[0063]
控制器的故障信息和参数，通过一线通线或通讯线传给电机盒，电机盒处理后按通讯协议经过大线里的通讯线，再传给转接器。转接器处理后传给仪表去显示。或者传给手机仪表、user_app显示并报警。
[0064]
dcdc转换器是选配项，但是是国标强制的。dcdc转换器连接电机盒，把12v电源提供给全车电器系统。dcdc转换器的正极电源输入收电机盒整车电器电子保险电路的控制。如果所述电机盒增加带转换器功能，外接dcdc转换器省略。见中国专利cn2022206766620。
[0065]
整车布线和整车信号传输、转接器、电机盒、电机控制器的功能及其电路结构见前专利。转接器和电机盒的通讯电路、防盗遥控电路、语音电路等见前专利。
[0066]
车后灯连接电机盒的专用插座，其开关受电机盒控制。
[0067]
电机盒有蓄电池通讯的专用插座，与蓄电池双向通讯。同时也与充电器、控制器连网通讯。
[0068]
电机盒有的型号可以搭配外置充电器，此时有此充电器的专用插座。如果用其内置充电器则可省略。图2：电机盒电路：mcu芯片为控制核心，所有功能电路都连接mcu电路。这是本发明电机盒总的电路结构。其中转换器电路、控制器电路、尾灯控制电路、通讯电路、mcu电路、人机交互电路的实施见前专利。整车电器电子保险电路见以下图5、6及其相关描述，充电器电路见图3，bms电池管理电路见图4。图3：充电器电路：mcu芯片的充电器的pwm信号通过所述pwm输出电路后，经过光电隔离或变压器隔离后，隔绝了mcu系统与市电高压电路的连接回路。这一点特别重要。再由所述驱动电路控制电子开关电路，给变压器初级pwm振荡，能源来源于ac输入整流再滤波后得到的。变压器的初级振荡能量经过变压器耦合到次级，经整流后得到低压dc电源，再滤波
后给蓄电池充电。mcu电路根据充电电流检测电路和电池电压检测电路来调整和控制充电的电流和电压，直到充满为止。所述充电器工作过程充电器业内工程师一看就明白。
[0069]
大功率充电器还需要风扇控制电路和散热器温度检测电路，保证电子开关管不能过热。图4：bms电池管理电路：所述bms电池管理电路包括电池温度检测电路、充电控制电路、电池电压检测电路、充电电流检测电路。mcu电路连接所述电池温度检测电路、所述充电控制电路、所述电池电压检测电路和所述充电电流检测电路。
[0070]
充电时当所述mcu电路检测到蓄电池电压大于额定值，或蓄电池温度大于额定值，则触发过温过压保护。
[0071]
开机时当所述mcu电路检测到蓄电池电压大于额定值时，则借用整车电器电子保险电路切断电动车系统电源，其中包含控制器工作电源，防止车主忘掉拔出充电器强行骑车带来的安全风险，同时通过声音报警电路报警。
[0072]
行车中当所述mcu电路检测到蓄电池温度大于额定值时，则借用控制器电路的锁出线或通讯线停止控制器工作，防止车主行车过程中蓄电池放电过温爆炸起火带来的安全风险。
[0073]
充电时，当所述mcu电路检测到其充电电流大于额定值，则通过所述充电控制电路切断充电器输出（触发过流保护），防止蓄电池故障。
[0074]
另外，充电时通过所述充电电流与时间的积分值，间接对应蓄电池的容量，从而判断电池的好坏。图5：整车电器正控模式电子保险电路：如果比较电路通过取样电阻电路检测到整车电器电流异常，则翻转其输出信号，去触发mcu电路的中断保护，通过关闭开关电路的电子开关管工作，而切断蓄电池正极输出，实现过流或短路保护。或者mcu电路通过查询比较电路的输出，发现其信号状态改变，则通过关闭开关电路的电子开关管工作，而切断蓄电池正极输出，实现保护。取样电阻电路和电子开关电路的前后位置交换，不影响整车电器电子保险电路的性能，但连接关系会相应调整。这种保护是针对全车电器的，包括所述大线里的电源线。大线和左右车前电器全没电了。
[0075]
电子开关电路包含电子开关管，如果用其内阻采集电流，则省略取样电阻电路。mcu电路如有内部比较功能模块，则省略外置比较电路。这时只剩下mcu电路和电子开关电路了。
[0076]
整车电器保护的电压取决于取样电阻电路的连接。如果整车电器正极直接连接电子开关电路输出，则表明整车电器的电压为48v、60v、或72v；如果整车电器正极通过dcdc转换器连接电子开关电路输出，则表明整车电器的电压为12v、或24v。图6：整车电器负控模式电子保险电路：工作原理参见整车电器正控模式电子保险电路。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和其中一个例子，根据这个原理还会有各种变化和改进，这些变化和改进都是属于本发明的权利保护范围。

技术特征：
1.一种电机盒，其特征在于：所述电机盒包括mcu电路、通讯电路、控制器电路、尾灯控制电路、和人机交互电路；所述mcu电路连接所述通讯电路、所述控制器电路、所述尾灯电路、和所述人机交互电路；所述mcu电路包含mcu芯片；所述通讯电路通过大线连接转接器；所述大线包含通讯线；所述电机盒通过所述大线连接所述转接器，并按通讯协议双向交换数据；所述控制器电路连接控制器；所述电机盒把所述控制器所需要的信号，通过所述大线按通讯协议从所述转接器传来，经过所述控制器电路转换后输出给所述控制器；所述电机盒把所述控制器输出的信号，经过所述控制器电路转换后，通过所述大线按通讯协议发给所述转接器；所述的电机盒通过专线或通讯连接所述控制器并双向传输信号；所述电机盒包括尾灯控制电路，并连接尾灯；所述mcu电路连接所述尾灯控制电路；所述转接器的尾灯信号通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒，再通过所述尾灯电路控制尾灯；所述人机交互电路包括wifi/gps电路、bt/gps电路、nfc电路、gsm/gps电路、usb/gps电路、电子钥匙电路、遥控防盗电路单项或多项组合；所述电机盒的电源连接蓄电池，或者通过控制器搭接蓄电池，其监控系统电路常带电，为的是随时响应车主的开关机操作、防盗监控、整车次回路断电。2.根据权利要求1所述电机盒，其特征在于：所述电机盒包括整车电器电子保险电路；所述整车电器电子保险电路包括mcu电路、比较电路、取样电阻电路、电子开关电路；所述比较电路连接所述取样电阻电路或所述电子开关电路，测到整车电器电流范围；所述mcu电路连接所述比较电路和所述电子开关电路；所述取样电阻电路连接所述电子开关电路；所述电子开关电路包含电子开关管，如果用其内阻采集电流，则省略所述取样电阻电路；所述mcu电路如有内部比较功能模块，则省略外置所述比较电路；所述整车电子保险电路分为正控模式、负控模式；所述正控模式的所述电子开关电路的输出连接整车电器正极或通过dcdc转换器连接整车电器正极；所述取样电阻电路连接蓄电池正极线；所述负控模式的所述电子开关电路的输出连接蓄电池负极线，所述取样电阻电路连接整车电器负极；当电动车系统电压选用dcdc转换器输出电压时，所述电机盒采集的电源电压值和电池电压种类是通过通讯协议传给前部转接器关联的仪表显示的；所述电池电压种类包含24v、36v、48v、60v、72v、84v或96v；所述电池电压种类的确定是所述电机盒根据电源电压模糊判断选择、外接对插头选择、用户用遥控器或手机选择；所述仪表无需传统的对插头选择电池的种类；所述取样电阻电路和所述电子开关电路的前后位置交换，不影响整车电子保险电路的性能，但连接关系会相应调整；车主开机后，当整车电器总电流大于额定值则触发所述比较电路的输出变化，所述mcu
电路通过所述电子开关电路切断整车电源输入；车主关机后，所述mcu电路通过所述电子开关电路同样切断了整车电源输入，切断了蓄电池的输出，确保整车次回路的电压为0v。3.根据权利要求1所述电机盒，其特征在于：所述电机盒包括bms电池管理电路；所述bms电池管理电路包括电池温度检测电路、充电控制电路、电池电压检测电路、充电电流检测电路；mcu电路连接所述电池温度检测电路、所述充电控制电路、所述电池电压检测电路和所述充电电流检测电路；所述电池温度检测电路包括温度传感器，所述温度传感器安装在蓄电池附近或紧贴在蓄电池外壳上；所述电池电压检测电路包括分压电阻和滤波电容；所述充电控制电路包括mcu电路、电子开关电路；所述mcu电路连接所述电子开关电路；所述充电控制电路分为充电器dc输出正控模式、充电器dc输出负控模式、充电器ac输入控制模式；所述充电器dc输出正控模式：所述电子开关电路连接充电器dc输出正极线和蓄电池正极之间，用于控制充电器dc输出正极线通路；所述电子开关电路包含电子开关管；所述充电器dc输出负控模式：所述电子开关电路连接充电器dc输出负极线和蓄电池负极之间，用于控制充电器dc输出负极线通路；所述电子开关电路包含电子开关管；所述充电器ac输入控制模式：所述电子开关电路连接充电器市电ac输入和充电器之间，用于控制充电器市电ac输入线通路；所述电子开关电路包含双向可控硅或继电器；充电时当所述mcu电路检测到蓄电池电压大于额定值，或蓄电池温度大于额定值，则触发过温过压保护，通过所述电子开关电路切断充电器充电电流回路，并通过声音报警电路报警，或者通过user-app或手机仪表报警；开机时当所述mcu电路检测到蓄电池电压大于额定值时，则借用整车电器电子保险电路切断电动车系统电源，其中包含控制器工作电源，防止车主忘掉拔出充电器强行骑车带来的安全风险，同时通过声音报警电路报警，或者通过user-app或手机仪表报警；行车中当所述mcu电路检测到蓄电池温度大于额定值时，则借用权利要求1所述的控制器电路的锁出线或通讯线停止控制器工作，防止车主行车过程中蓄电池放电过温爆炸起火带来的安全风险，同时通过声音报警电路报警，或者通过user-app或手机仪表报警；所述充电电流检测电路包括取样电阻电路和运放电路；所述取样电阻电路串接在整车电器主回路中，并连接所述运放电路；所述运放电路的输出连接所述mcu电路的adc输入端口；充电时，当所述mcu电路检测到其充电电流大于额定值，则通过所述充电控制电路切断充电器输出，防止蓄电池故障；另外，充电时通过所述充电电流与时间的积分值，间接对应蓄电池的容量，从而判断电池的好坏；最后通过声音报警电路通报，或者通过user-app或手机仪表通报。4.根据权利要求1所述电机盒，其特征在于：所述电机盒包括蓄电池通讯电路；mcu电路连接所述蓄电池通讯电路，按通讯协议与蓄电池双向传输数据；所述通讯协议包括uart、485、i2c、can或lin。5.根据权利要求1所述电机盒，其特征在于：所述电机盒包括充电器电路；充电器电路包括mcu电路、pwm输出电路、隔离电路、驱动电路、电子开关电路、变压器电路、整流滤波dc
输出电路、充电电流检测电路、电池电压检测电路、和ac输入整流滤波电路；所述mcu电路连接所述pwm输出电路、所述充电电流检测电路、所述电池电压检测电路；所述整流滤波dc输出电路连接所述充电电流检测电路、所述电池电压检测电路、所述变压器电路、蓄电池；所述电子开关电路连接所述驱动电路、所述变压器电路、所述ac输入整流滤波电路；所述ac输入整流滤波电路连接市电ac输入，是充电器的输入电源；所述隔离电路连接所述pwm输出电路和所述驱动电路；所述隔离电路包含光电耦合器或隔离变压器；所述驱动电路包含电阻、电容、三极管、二极管；所述电子开关电路包含电子开关管（其中mos管最常见）；所述ac输入整流滤波电路包含整流桥和滤波电解电容；所述整流滤波dc输出电路包含整流二极管和滤波电解电容（增加滤波电感后lc滤波效果会更好）；所述充电电流检测电路包含取样电阻电路、运放电路，然后连接mcu的adc输入口；所述电池电压检测电路包含分压电阻和滤波电容，然后连接mcu的adc输入口。6.根据权利要求5所述的充电器电路，其特征在于：所述充电器电路包含风扇控制电路和散热器温度检测电路；所述mcu电路连接所述风扇控制电路和所述散热器温度检测电路；所述风扇控制电路连接电风扇，为散热器吹风散热；所述散热器温度检测电路连接温度传感器，所述温度传感器紧贴在散热器上；当所述mcu电路检测到散热器的温度高于额定值时，启动电风扇散热。7.一种转接器，其特征在于：所述转接器通过大线连接权利要求1所述的电机盒，并和所述电机盒按通讯协议双向交换数据；所述转接器包括mcu电路、功能电路、通讯电路、和功能插座电路；所述功能电路包括组合转把电路、组合开关电路、话音播报电路、灯控电路、和仪表显示电路；所述组合转把电路、所述组合开关电路、所述话音播报电路、所述灯控电路、和所述仪表显示电路均连接所述mcu电路；所述转接器通过专用插座连接所有车前电器分别单独的1个插头，并采集相关信号组合处理后按通讯协议，通过大线里的通讯线传给所述电机盒；控制器和所述电机盒的相关参数按通讯协议，通过大线里的通讯线传给所述转接器，用于语音播报和仪表的显示；所述车前电器包含仪表、大灯、组合转把、组合开关、喇叭、左刹、右刹、脚刹的多项组合。8.一种控制器，其特征在于：所述控制器通过专线或通讯连接权利要求1所述的电机盒并双向传输信号；所述专线连接包含转把信号、刹车信号、锁出线、倒车、三档、巡航、p挡、防盗锁电机、一键修复、软硬起步、额定电压切换、电机学习、电机的一线通速度、电机的线速度、电源正极、电源负极的单项或多项组合信号；所述通讯连接包含通讯线、电源正极、电源负极；所述通讯线的导线数量依据通讯模式的不同而不同，最简单的一种是单线全双工通讯模式，只需要1条导线；所述控制器包括mcu电路和通讯电路；所述通讯电路通过所述通讯线连接所述电机盒或所述转换器，按通讯协议双向传输数据；为了节省所述控制器一级电源电路成本，所述专线连接或通讯连接还包括工作电源输出线；所述控制器包括mcu电路、电机控制电路；所述mcu电路连接所述电机控制电路；所述电
机控制电路包括三相桥臂上下电机相线驱动电路、三相桥臂上下电子开关管电路、电机转子位置传感器电路、取样电阻电路、比较器电路、和运算放大器电路；所述控制器所需要输入的控制信号是所述转接器采集并处理后通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒，再由所述电机盒处理后传来的；所述控制器需要输出的内部参数和故障信息，是经过所述电机盒处理后，经过所述大线按通讯协议传给所述转接器的。9.一种关联电器部件，其特性在于：所述关联电器部件连接权利要求1所述的电机盒，或权利要求7所述的转接器；所述关联电器部件的信号均需经过所述电机盒的处理，或者其数据来源于所述电机盒的传输（如仪表）；所述关联电器部件是一类电器部件的总称，具体部件是其中之一，包括dcdc转换器、充电器、车后灯、大线、仪表、组合转把、组合开关、左刹、右刹、脚刹、喇叭、电门锁；所述关联电器部件只有1个插头，插接在所述转接器或电机盒的专用插头里；所述dcdc转换器插接在所述电机盒上，其输入正极连接所述电机盒的整车电器电子保险电路的输出；所述充电器的ac输入或dc输出受到所述电机盒的控制，并插接在所述电机盒的专用插座里；所述车后灯连接所述电机盒，其开关信号来源于所述电机盒；所述车后灯包含左尾灯、右尾灯、中尾灯、一体尾灯；所述大线一端连接所述电机盒，另一端连接转接器；所述大线包含通讯线；所述电机盒和所述转接器是通过所述通讯线，按通讯协议双向传输数据的；所述大线两端只有一个插头；所述大线包含电源线，其正极或负极受所述电机盒的整车电器电子保险电路的控制；如果采用单线全双工通讯模式，所述大线只有3条线；所述仪表连接所述转接器，其显示数据来源于所述电机盒通过大线传输的；当电动车系统电压选用dcdc转换器输出电压时，所述仪表电池电压的值不是自己通过锁出线adc采集得到，而是电机盒通过通讯线传来的；电池电压种类的确定不是通过自己对插头选择，而是所述电机盒通过通讯线传来的；所述组合转把连接所述转接器；其输出信号需所述转接器通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒处理；所述组合开关连接所述转接器；其输出信号需所述转接器通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒处理；所述左刹连接所述转接器；其输出信号需所述转接器通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒处理；所述右刹连接所述转接器；其输出信号需所述转接器通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒处理；所述脚刹连接所述转接器；其输出信号需所述转接器通过所述大线按通讯协议传给所述电机盒处理；所述喇叭锁连接所述转接器；其播报的有关内容来源于所述电机盒通过大线按通讯协议传过去的；所述电门锁插接在所述电机盒的专用插座里，连接所述电机盒的mcu电路。
10.一种电动车，其特征在于：所述电动车安装了权利要求1到6任意所述的电机盒，或安装了权利要求7所述的一种转接器，或安装了权利要求8所述的一种控制器，或安装了权利要求9所述的一类关联电器部件之一。

技术总结
本发明公开了一种BMS电机盒与转接器、控制器、关联电器部件、电动车。所述电机盒包括mcu电路、通讯电路、控制器电路、尾灯控制电路、和人机交互电路。所述人机交互电路包括WIFI/GPS电路、BT/GPS电路、NFC电路、GSM/GPS电路、USB/GPS电路、电子钥匙电路、遥控防盗电路的单项或多项组合。电机盒还增加充电器功能电路，完善整车电器管理，完善BMS电池管理功能，使产品功能更加强大。充电时、开机时、开机后、关机后，都能全方位监控全车的电压、电流、温度，并提供系列保护，减少火灾的发生。减少火灾的发生。减少火灾的发生。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：天津九九电子有限公司
技术研发日：2023.04.05
技术公布日：2023/7/5