一种交流充电桩充电导引装置及导引方法
【专利摘要】本发明公开了一种交流充电桩充电导引装置，安装在充电桩控制器与充电枪之间，包括PWM电平转换模块、CC信号处理模块，通过低速光耦合器的导通状态检测充电枪与汽车充电端的连接状态、电压跟随模块，将CP信号通过两个电阻分压以及通过两个二极管将电压钳制在0~3.3V之间，同时还起到隔离作用防止CP信号变化而对充电桩CPU产生损坏、车辆接口模块、信号检测模块。本发明所揭示的交流充电桩导引装置利用高速高耐压的光耦合器作为PWM电平转换模块的核心，保证了其输出的PWM信号的完整性及可靠性，此外应用单路低电压轨对轨运算放大器作为电压跟随器保证了测量的精确性和安全性。
【专利说明】
一种交流充电桩充电导引装置及导引方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电动汽车充放电技术，尤其涉及一种交流充电粧充电导引装置及导引 方法。
【背景技术】
[0002] 随着电动汽车的日渐普及，电动汽车充电系统也逐渐的被更多人所关注，在对汽 车进行传导式充电时需要考虑的问题是:在使用充电接口进行充电前，需要先确认和检测 充电接口是否已可靠连接，在未完全连接下进行充电容易造成人员触电危险;在充电过程 中，供电处需要通过充电接口输出一定占空比的PwM导引波对车载充电机进行控制，根据 电网负载可实时调整波形占空比以调节充电电流，同时实时监测输出波形和充电接口的连 接状态，一旦发生异常情况应立即切断供电。
[0003] 我国已推出了电动汽车传导式充电连接装置交流充电接口的国家标准，其中对充 电控制导引部分有明确要求。
[0004] 充电导引的推荐参数如表中所示：
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种至少符合国家标准设计要求、 简单实用的控制导引模块方案，本方案中利用高速高耐压的光耦合器作为PWM电平转换模 块的核心，保证了其输出的PWM信号的完整性及可靠性，此外应用单路低电压轨对轨运算放 大器作为电压跟随器保证了测量的精确性和安全性。
[0006] 为实现上述目的，本发明提出如下技术方案:一种交流充电粧充电导引装置，安装 在充电粧控制器与充电枪之间，包括PWM电平转换模块，CC信号处理模块，电压跟随模块，车 辆接口模块，信号检测模块，其中： 所述PffM电平转换模块一端连接充电粧内部的PffM产生模块，另一端连接电压跟随模块 及车辆接口模块，用于将PWM产生模块产生的幅度为3.3V频率为IKHZ的PffM信号经过高速光 耦合器处理后形成频率为1KHZ，高电平为+12V，低电平为-12V，上升下降时间均为纳秒级的 CP信号，并输入到电压跟随模块及车辆接口模块的CP端； 所述CC信号处理模块，连接车辆接口模块的CC端，通过低速光耦合器的导通状态检测 充电枪与汽车充电端的连接状态； 所述电压跟随模块连接PWM电平转换模块及信号检测模块，将CP信号通过两个电阻分 压以及通过两个二极管将电压钳制在O~3.3V之间，同时还起到隔离作用防止CP信号变化而 对充电粧CHJ产生损坏； 所述车辆接口模块连接到充电枪，包括CP端，CC端及接地端，其中CP端直接连接PWM电 平转换模块输出端，将产生的CP信号通过充电枪输送到汽车充电口，所述CC端连接CC信号 处理模块的输入端，用于检测汽车充电口与充电粧之间是否连接； 所述信号检测模块连接到充电粧内部的CPU，监控充电粧的充电状态，端口包括CP-ADC 及CC-check，其中CP-ADC连接到电压跟随模块的输出端，CC-check连接到CC信号处理模块 的输出端。
[0007] 所述HVM电平转换模块包括高速光耦合器TLP109，NPN三极管VTl，PNP三极管VT2， 其中高速光耦合器TLP109的3脚连接Pmi产生模块，1脚连接电阻R3后接3.3V电平，4脚接-12V低电平，5脚连接电阻R2后接到三极管VTl和VT2的基极，三极管VTl的集电极接+12V高电 平，三极管VT2的集电极接-12V低电平，所述三极管VTl和三极管VT2的发射极交点处连接电 阻R4后作为PffM电平转换模块的输出。
[0008] 所述CC信号处理模块包括低速光耦合器TLP281，其中1脚接电阻R8后接3.3V电平， 2脚接车辆接口模块的CC端，3脚接地，4脚接信号检测模块的CC-check端。
[0009] 所述电压跟随模块包括运算放大器LMV321，二极管D1、D2,电阻R5、R7,运算放大器 LMV321的1脚分别连二极管Dl后接3.3V电平，连二极管D2后接地，连电阻R5后接所述PWM电 平转换模块输出端，接电阻R7后接地，4脚接电阻R6后接信号检测模块的CP-ADC端。
[0010] -种交流充电粧充电导引方法，其特征在于:具体包括如下步骤： a、 将充电枪插入汽车充电接口，车辆接口模块的CC端检测充电枪与汽车充电接口是否 为有效连接，若否光耦合器TLP281不导通，CC-check为高电平，不启动充电，若是则光耦合 器TLP281导通，CC-check输出低电平，启动充电进入下一步； b、 PWM模块产生一个幅度3.3V频率为IKHZ的HVM信号，经过PffM电平转换模块处理后形 成频率为1KHZ，高电平为+12V，低电平为-12V，上升下降时间均为纳秒级的CP信号，输入到 车辆接口模块的CP端进行充电； c、 步骤b中产生的-12V~+12V的CP信号经过电压跟随模块钳制形成0~3.3V的电压输入 到信号检测模块的CP-ADC端。
[0011] 与现有技术相比，本发明所揭示的一种交流充电粧充电导引装置，在工业级的工 作环境下可以输出稳定、可靠且精度和波形较好的±12V的HVM波形，而且便于充电粧控制 器中AD检测模块精确的对输出波形进行检测，利用高速高耐压的光耦合器作为PWM电平转 换模块的核心，隔离了外部干扰信号的影响，保证了其输出的PWM信号的完整性及可靠性， 还阻止了充电接口对充电粧的破坏，此外应用单路低电压轨对轨运算放大器作为电压跟随 器保证了测量的精确性和安全性。
[0012]
【附图说明】
[0013]图1为本发明的原理不意图。
【具体实施方式】
[0014] 下面将结合本发明的具体内容，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描 述。
[0015] 本发明所揭示的一种交流充电粧充电导引装置，安装在充电粧控制器与充电枪之 间，包括PffM电平转换模块，CC信号处理模块，电压跟随模块，车辆接口模块，信号检测模块， 其中： 所述PffM电平转换模块一端连接充电粧内部的PffM产生模块，另一端连接电压跟随模块 及车辆接口模块，其结构包括高速光耦合器TLPl09，NPN三极管VTl，PNP三极管VT2，其中高 速光耦合器TLP109的3脚连接P丽产生模块，1脚连接电阻R3后接3.3V电平，4脚接-12V低电 平，5脚连接电阻R2后接到三极管VTl和VT2的基极，三极管VTl的集电极接+12V高电平，三极 管VT2的集电极接-12V低电平，所述三极管VTl和三极管VT2的发射极交点处连接电阻R4后 作为PWM电平转换模块的输出，具体原理为:PffM产生模块产生的幅度为3.3V频率为IKHZ的 PWM信号当光耦合器TLP109的3脚电压为0时，光耦合器导通，5脚输出-12V电压，当3脚电压 为3.3V时，光耦合器不导通，5脚保持OV，因此P丽信号经过光耦合器后形成频率为IKHZ，高 电平为0V，低电平为-12V，上升和下降时间均为纳米级的PWM信号，且该信号经过三极管VTl 和VT2处理后在电阻R4另一端变为频率为1KHZ，高电平为+12V，低电平为-12V，上升和下降 时间均为纳米级的CP信号直接输入车辆接口模块的CP端。
[0016] 所述CC信号处理模块，连接车辆接口模块的CC端，通过低速光耦合器的导通状态 检测充电枪与汽车充电端的连接状态，具体结构为低速光耦合器TLP281，其1脚接电阻R8后 接3.3V电平，2脚接车辆接口模块的CC端，3脚接地，4脚接信号检测模块的CC-check端，当充 电枪未插入车辆充电端或者未插牢时，CC端为高电平，光親合器TLP281不导通，CC-check为 高电平，当充电枪与车辆充电端完全连接后，CC端为低电平，光耦合器导通，CC-check为低 电平，启动充电。
[0017] 所述车辆接口模块连接到充电枪，包括CP端，CC端及接地端，其中CP端直接连接 PffM电平转换模块输出端，将产生的CP信号通过充电枪输送到汽车充电口，所述CC端连接CC 信号处理模块的输入端，用于检测汽车充电口与充电粧之间是否连接。
[0018] 所述信号检测模块连接到充电粧内部的CPU，监控充电粧的充电状态，端口包括 CP-ADC及CC-check，其中CP-ADC连接到电压跟随模块的输出端，CC-check连接到CC信号处 理模块的输出端。
[0019]所述电压跟随模块连接PffM电平转换模块及信号检测模块，（其主要作用是增大输 入阻抗，同时确保R5、R7交点处的电压信号与CP_ADC处的电压信号完全一致，将CP信号通过 两个电阻分压以及通过两个二极管将电压钳制在(K3.3V之间，同时还起到隔离作用防止CP 信号变化而对充电粧CHJ产生损坏，结构包括运算放大器LMV321，二极管Dl、D2，电阻R5、R7， 运算放大器LMV321的1脚分别连二极管Dl后接3.3V电平，连二极管D2后接地，连电阻R5后接 所述PWM电平转换模块输出端，接电阻R7后接地，4脚接电阻R6后接信号检测模块的CP-ADC 端，原理为CP信号被电阻R5和R7进行分压处理，确保电阻R5和R7交点处的信号频率及相位 与CP信号相同，但幅度仅为原CP信号的1/4,二极管Dl和D2的设置使得输出电压被钳制在0~ 3.3V之间，由于充电粧工作环境中存在的较强的电磁及传导干扰，电压跟随模块的设置使 得CP信号输入幅度无论如何变化，输出变化都被控制在小范围内，不会造成对充电粧内控 制器的损坏，保证了测量的精确性及安全性。
[0020] 本发明所揭示的一种交流充电粧充电导引方法，其特征在于:具体包括如下步骤： a、 将充电枪插入汽车充电接口，车辆接口模块的CC端检测充电枪与汽车充电接口是否 为有效连接，若否光耦合器TLP281不导通，CC-check为高电平，不启动充电，若是则光耦合 器TLP281导通，CC-check输出低电平，启动充电进入下一步； b、 PWM模块产生一个幅度3.3V频率为IKHZ的HVM信号，经过PffM电平转换模块处理后形 成频率为1KHZ，高电平为+12V，低电平为-12V，上升下降时间均为纳秒级的CP信号，输入到 车辆接口模块的CP端进行充电； c、 步骤b中产生的-12V~+12V的CP信号经过电压跟随模块钳制形成0~3.3V的电压输入 到信号检测模块的CP-ADC端。
[0021] 所述步骤b中所述PffM信号先经过高速光耦合器的处理变为频率为IKHZ，高电平为 0V，低电平为-12V，上升下降时间均为纳秒级的PWM信号，在经过两个三极管处理后形成频 率为1KHZ，高电平为+12V，低电平为-12V，上升下降时间均为纳秒级的CP信号。
[0022] 本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基 于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围 应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申 请权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种交流充电粧充电导引装置，安装在充电粧控制器与充电枪之间，其特征在于:包 括PffM电平转换模块，CC信号处理模块，电压跟随模块，车辆接口模块，信号检测模块，其中： 所述PWM电平转换模块一端连接充电粧内部的PWM产生模块，另一端连接电压跟随模块 及车辆接口模块，用于将PWM产生模块产生的幅度为3.3V频率为IKHZ的PffM信号经过高速光 耦合器处理后形成频率为1KHZ，高电平为+12V，低电平为-12V，上升下降时间均为纳秒级的 CP信号，并输入到电压跟随模块及车辆接口模块的CP端； 所述CC信号处理模块，连接车辆接口模块的CC端，通过低速光耦合器的导通状态检测 充电枪与汽车充电端的连接状态； 所述电压跟随模块连接PWM电平转换模块及信号检测模块，将CP信号通过两个电阻分 压以及通过两个二极管将电压钳制在O~3.3V之间，同时还起到隔离作用防止CP信号变化而 对充电粧CHJ产生损坏； 所述车辆接口模块连接到充电枪，包括CP端，CC端及接地端，其中CP端直接连接HVM电 平转换模块输出端，将产生的CP信号通过充电枪输送到汽车充电口，所述CC端连接CC信号 处理模块的输入端，用于检测汽车充电口与充电粧之间是否连接； 所述信号检测模块连接到充电粧内部的CPU，监控充电粧的充电状态，端口包括CP-ADC 及CC-check，其中CP-ADC连接到电压跟随模块的输出端，CC-check连接到CC信号处理模块 的输出端。2. 根据权利要求1所述的交流充电粧充电导引装置，其特征在于:所述PWM电平转换模 块包括高速光耦合器TLP109，NPN三极管VT1，PNP三极管VT2,其中高速光耦合器TLP109的3 脚连接PffM产生模块，1脚连接电阻R3后接3.3V电平，4脚接-12V低电平，5脚连接电阻R2后接 到三极管VTl和VT2的基极，三极管VTl的集电极接+12V高电平，三极管VT2的集电极接-12V 低电平，所述三极管VTl和三极管VT2的发射极交点处连接电阻R4后作为PffM电平转换模块 的输出。3. 根据权利要求1所述的交流充电粧充电导引装置，其特征在于:所述CC信号处理模块 包括低速光耦合器TLP281，其中1脚接电阻R8后接3.3V电平，2脚接车辆接口模块的CC端，3 脚接地，4脚接信号检测模块的CC-check端。4. 根据权利要求1所述的交流充电粧充电导引装置，其特征在于:所述电压跟随模块包 括运算放大器LMV321，二极管D1、D2,电阻R5、R7,运算放大器LMV321的1脚分别连二极管Dl 后接3.3V电平，连二极管D2后接地，连电阻R5后接所述PffM电平转换模块输出端，接电阻R7 后接地，4脚接电阻R6后接信号检测模块的CP-ADC端。5. -种利用权利要求1~4所述的交流充电粧充电导引装置所实现的导引方法，其特征 在于:具体包括如下步骤： a、 将充电枪插入汽车充电接口，车辆接口模块的CC端检测充电枪与汽车充电接口是否 为有效连接，若否则光耦合器TLP281不导通，CC-check为高电平，不启动充电，若是则光耦 合器TLP281导通，CC-check输出低电平，启动充电进入下一步； b、 P丽模块产生一个幅度3.3V频率为IKHZ的P丽信号，经过P丽电平转换模块处理后形 成频率为1KHZ，高电平为+12V，低电平为-12V，上升下降时间均为纳秒级的CP信号，输入到 车辆接口模块的CP端进行充电； c、 步骤b中产生的-12 V~+12 V的CP信号经过电压跟随模块钳制形成O~3.3 V的电压输入 到信号检测模块的CP-ADC端。
【文档编号】B60L11/18GK105922879SQ201610272091
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】向腾辉, 吴兵, 黄旭清, 陈进池, 吴正华
【申请人】江苏吾度新能源科技有限公司