充电信号检测电路及充电信号检测方法与流程

1.本技术涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种充电信号检测电路及充电信号检测方法。


背景技术：

2.在整车系统中，低压地为车身，各低压用电设备和低压供电设备的地都与车身相连，加上车身在通过电流时又会有一定的阻抗，导致各设备的地不再是同一个电势，如此便形成了地偏移，此外，在充电系统中，因充电机与充电设备中的充电机之间的cc信号(代表充电控制信号)和cp信号(代表连接检测信号)是相互交互的，并且这些信号均需要通过采样幅值来判断电路的状态，因此，如果存在地偏移，则会严重影响电路状态的判断。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种充电信号检测电路及充电信号检测方法，以确定电动汽车在充电过程中的地偏移的大小，进而根据地偏移校正获取到的充电信号数据，得到准确的充电信号，以保证电动汽车的充电系统的稳定性和安全性。
4.本技术实施例第一方面提供一种充电信号检测电路，包括电源、恒流源电路、分压电路、切换开关、微控制单元和车身地线；所述电源的正极连接所述恒流源电路的输入端和所述分压电路的输入端，所述恒流源电路的输出端连接所述切换开关的第一切换端口；所述分压电路的输出端连接所述切换开关的第二切换端口，所述切换开关的固定端口连接所述微控制单元的第一端，所述微控制单元的第二端连接所述车身地线；当所述电动汽车进行充电时，所述切换开关的固定端口还用于连接充电设备的输入端，所述充电设备输出端连接所述车身地线，其中，所述充电设备包括充电保护电阻；所述微控制单元用于在所述电动汽车充电过程中控制所述切换开关连通恒流源电路或分压电路，以及用于检测所述切换开关的固定端口的电压值，以及用于根据所述电压值确定地偏移值，根据所述地偏移值校正得到准确的充电信号。
5.在一个实施例中，所述分压电路包括第一电阻器，所述第一电阻器的第一端连接所述电源的正极，所述第一电阻器的第二端连接所述切换开关的第二切换端口；所述第一电阻器为可调电阻器或者已知阻值的固定电阻器。
6.在一个实施例中，所述恒流源电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管、第二三极管、第一运算放大器、第二运算放大器和电压调节装置；所述电源的正极分别连接所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端；所述第一电阻的第二端分别连接所述第一三极管的集电极和所述第二运算放大器的同相输入端；所述第一三极管的基极连接所述第一运算放大器的输出端；所述第一运算放大器的同相输入端连接所述电压调节装置，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第三电阻的第一端；所述第一三极管的发射极连接所述第三电阻的第一端；所述第三电阻的第二端连接所述车身地线；所述第二电阻的第二端分别连接所述第二运算放大器的反相输入端和所述第二三极管的发射极；所述
第二运算放大器的输出端连接所述第二三极管的基极；所述第二三极管的集电极连接所述切换开关的所述第一切换端口；所述电压调节装置用于输出不同幅值的电压以调节流经所述切换开关的电流。
7.在一个实施例中，所述恒流源电路包括三极管、稳压二极管、第一电阻和第二电阻；所述电源的正极分别连接所述第一电阻的第一端和所述稳压二极管的负极，所述稳压二极管的正极连接所述第二电阻的第一端口，所述第二电阻的第二端口连接所述车身地线；所述第一电阻的第二端连接所述三极管的发射极，所述三极管的基极连接所述稳压二极管的正极，所述三极管的集电极连接所述切换开关的所述第一切换端口。
8.在一个实施例中，所述恒流源电路包括电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管和第二三极管、普通二极管和tl431芯片，其中，所述电源的正极分别连接所述电容的第一端、所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端；所述电容的第二端分别连接所述tl431的阴极、所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极；所述tl431的参考极连接所述第三电阻的第一端；所述tl431的阳极连接所述切换开关的所述第一切换端口；所述第一电阻的第二端连接所述第一三极管的发射极；所述第一三极管的基极连接所述第二三极管的集电极；所述第二电阻的第二端连接所述普通二极管的正极；所述普通二极管的负极连接所述第二三极管的集电极；所述第二三极管的发射极连接所述第三电阻的第一端；所述第三电阻的第二端连接所述切换开关的所述第一切换端口。
9.在一个实施例中，所述恒流源电路包括稳压二极管，第一电阻，第二电阻，运算放大器和三极管，其中，所述电源的正极分别连接所述稳压二极管的负极和所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端分别连接所述运算放大器的反相输入端和所述三极管的发射极；所述稳压二极管的正极分别连接所述第二电阻的第一端和所述运算放大器的同相输入端；所述第二电阻的第二端连接所述车身地线，所述运算放大器的输出端连接所述三极管的基极，所述三极管的集电极连接所述切换开关的所述第一切换端口。
10.在一个实施例中，所述恒流源电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，其中，所述电源的正极连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端分别连接所述第二电阻的第一端和所述第一运算放大器的同相输入端；所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第五电阻的第一端；所述第二电阻的第二端分别连接所述第二运算放大器的反相输入端和输出端，所述第二运算放大器的同相输入端连接所述切换开关的第一切换端口；所述第一运算放大器的输出端分别连接所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述切换开关的第一切换端口；所述第四电阻的第二端连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述车身地线。
11.在一个实施例中，不同元器件接入所述车单身地线的不同位置时，元器件之间存在电阻值。
12.本技术实施例第二方面提供一种充电信号检测方法，应用于第一方面所述的充电信号检测电路，包括：所述微控制单元在所述电动汽车充电时，控制所述切换开关以导通所述第一切换端口或所述第二切换端口；当导通所述第一切换端口时，所述微控制单元检测所述固定端的电压v1；当导通所述第二切换端口时，所述微控制单元检测所述固定端的电压v2；根据所述恒流原电路确定电流i1，根据所述电压v2确定电流i2；根据所述电压v1、所述
电流i1、所述电压v2和所述电流i2确定所述充电保护电阻rc的阻值和地偏移值v
p
；根据所述地偏移v
p
值针对获取到的充电信号进行校正以得到准确的充电信号。
13.在一个实施例中，所述根据所述电压v1、电流i1、电压v2和电流i2确定所述充电保护电阻rc的阻值和地偏移值v
p
，包括：根据方程组v1＝rc*i1+v
p
,v2＝rc*i2+v
p
；计算得到所述充电保护电阻rc的值和所述地偏移值v
p
。
14.在本技术中，充电信号检测电路包括电源、恒流源电路、分压电路、切换开关、微控制单元和车身地线；所述电源的正极连接所述恒流源电路的输入端和所述分压电路的输入端，所述恒流源电路的输出端连接所述切换开关的第一切换端口；所述分压电路的输出端连接所述切换开关的第二切换端口，所述切换开关的固定端口连接所述微控制单元的第一端，所述微控制单元的第二端连接所述车身地线；当所述电动汽车进行充电时，所述切换开关的固定端口还用于连接充电设备的输入端，所述充电设备输出端连接所述车身地线，其中，所述充电设备包括充电保护电阻；所述微控制单元用于在所述电动汽车充电过程中控制所述切换开关以连通所述第一切换端口或所述第二切换端口，以及用于检测所述切换开关的固定端口的电压值，以及用于根据所述电压值确定地偏移值，根据所述地偏移值确定出充电信号。可见，充电信号检测电路可以在恒流源电路和分压电路之间进行切换以检测连接的充电设备在连接不同电路时的电压，并根据连接不同电路时的电压确定出电动汽车的地偏移值，根据电动汽车的地偏移值针对检测到的电压值和确定出对应的电流值进行补偿以得到充电设备实际的电压和电流值，进而根据实际的电压和电流值针对检测到的充电信号进行校正，提升了充电信号检测的准确性，保证了电动汽车充电过程的稳定性和安全性。
15.本技术的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本技术实施例或背景技术中所涉及到的附图作简单地介绍。
17.下面将对本技术实施例所涉及到的附图作简单地介绍。
18.图1是本技术实施例提供的一种充电信号检测系统的结构示意图；
19.图2是图1中所示的恒流源电路的一种可能的示意图；
20.图3是图1中所示的恒流源电路的第二种可能的示意图；
21.图4是图1中所示的恒流源电路的第三种可能的示意图；
22.图5是图1中所示的恒流源电路的第四种可能的示意图；
23.图6是图1中所示的恒流源电路的第五种可能的示意图；
24.图7是本技术实施例提供了一种充电信号检测方法的流程示意图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范
围。
26.以下分别进行详细说明。
27.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
29.下面结合附图对本技术实施例进行介绍。
30.请参阅图1，图1是本技术实施例提供的一种充电信号检测系统的结构示意图，包括充电信号检测电路100和充电设备110，其中充电信号检测电路100包括电源101、恒流源电路120、分压电路130、切换开关102、微控制单元103和车身地线104；
31.所述电源101的正极连接所述恒流源电路120的输入端和所述分压电路130的输入端，所述恒流源电路120的输出端连接所述切换开关102的第一切换端口；所述分压电路130的输出端连接所述切换开关102的第二切换端口，所述切换开关102的固定端口连接所述微控制单元103的第一端，所述微控制单元103的第二端连接所述车身地线104；
32.当所述电动汽车进行充电时，所述切换开关102的固定端口还用于连接充电设备110的输入端，所述充电设备110输出端连接所述车身地线，其中，所述充电设备110包括充电保护电阻111；
33.所述微控制单元103用于在所述电动汽车充电过程中控制所述切换开关102以连通恒流源电路120或分压电路130，以及用于检测所述切换开关102的固定端口的电压值，以及用于根据所述电压值确定地偏移值，并通过所述地偏移值校正得到准确的充电信号。
34.其中，图1端点a1至端点a3部分均属于车身地线104，端点a1为充电设备接入车身地线的端点，端点a2为微控制单元103接入车身地线104的端点，端点a3为电源101接入车身地线104的端点。可见，不同的负载设备接入车身地线104的节点不同，导致不同的负载设备之间在接入车身地线104后存在电阻，因此可将车身地线等效的视为很长的电阻带，因此微控制单元103检测到的切换开关102的固定端口与端点a2之间的电势并不是充电设备110两端的电势，而是充电设备110两端的电势+端点a1与端点a2之间的电势，其中,端点a1与端点a2之间的电势即为本技术实施例中的地偏移值。
35.可见，本示例中，微控制单元103可控制所述切换开关102以使得连接恒流源电路120或分压电路130，同时在检测所述切换开关102的固定端口在恒流源电路120和分压电路130分别接入时电路的电压值，进而可根据检测到的两次数据确定出由于车身地线104造成的地偏移值，以便于后续根据所述地偏移值针对检测到的电压值和确定出对应的电流值进行补偿以得到充电设备实际的电压值和电流值，进而根据实际的电压值和电流值针对检测到的充电信号进行校正，提升了充电信号检测的准确性，保证了电动汽车充电过程的稳定性和安全性。
36.在一个可能的示例中，所述分压电路130包括第一电阻器，所述第一电阻器的第一端连接所述电源的正极，所述第一电阻器的第二端连接所述切换开关102的第二切换端口；所述第一电阻器为可调电阻器或者已知阻值的固定电阻器。
37.可见，本示例中，通过在充电型号检测电路100中接入固定电阻器或可调电阻器以形成分压电路130，以便于在后续计算过程中根据分压电路130的电压值和电阻值计算得到充电设备110两端的电压值和地偏移值之和。
38.在一个可能的示例中，请参阅图2，图2是图1中所示的恒流源电路120的一种可能的示意图，所述恒流源电路120包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一三极管b1、第二三极管b2、第一运算放大器h1、第二运算放大器h2和电压调节装置；
39.所述电源101的正极分别连接所述第一电阻r1的第一端和所述第二电阻r2的第一端；所述第一电阻r1的第二端分别连接所述第一三极管b1的集电极和所述第二运算放大器h2的同相输入端；所述第一三极管b1的基极连接所述第一运算放大器h1的输出端；所述第一运算放大器h1的同相输入端连接所述电压调节装置，所述第一运算放大器h1的反相输入端连接所述第三电阻r3的第一端；所述第一三极管b1的发射极连接所述第三电阻r3的第一端；所述第三电阻r3的第二端连接所述车身地线104；
40.所述第二电阻r2的第二端分别连接所述第二运算放大器h2的反相输入端和所述第二三极管b2的发射极；所述第二运算放大器h2的输出端连接所述第二三极管b2的基极；所述第二三极管b2的集电极连接所述切换开关102的所述第一切换端口；
41.所述电压调节装置用于输出不同幅值的电压以调节流经所述切换开关的电流。
42.可见，本示例中，可通过调节恒流源电路120中的电压调节装置输出的电压值进而调整流过切换开关102的电流的大小，以使得本技术实施例中的充电信号检测电路灵活的适配于不同的电源和充电设备。
43.在一个可能的示例中，与上述图2一致的，请参阅图3，图3是图1中所示的恒流源电路120的另一种可能的示意图，所述恒流源电路120包括三极管b1、稳压二极管d1、第一电阻r1和第二电阻r2；
44.所述电源101的正极分别连接所述第一电阻r1的第一端和所述稳压二极管d1的负极，所述稳压二极管d1的正极连接所述第二电阻r2的第一端口，所述第二电阻r2的第二端口连接所述车身地线104；
45.所述第一电阻r1的第二端连接所述三极管b1的发射极，所述三极管b1的基极连接所述稳压二极管d1的正极，所述三极管b1的集电极连接所述切换开关102的所述第一切换端口。
46.其中，三极管b1为pnp型三极管。
47.可见，本示例中，通过三极管、稳压二极管和电阻构成了恒流源电路，使得所述恒流源电路120在接入充电信号检测电路时提供恒流电源。
48.在一个可能的示例中，与上述图2和图3一致的，请参阅图4，图4是图1中所示的恒流源电路120的另一种可能的示意图，所述恒流源电路120包括电容c1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一三极管b1和第二三极管b2、普通二极管d1和tl431芯片，其中，
49.所述电源101的正极分别连接所述电容c1的第一端、所述第一电阻r1的第一端和所述第二电阻r2的第一端；所述电容c1的第二端分别连接所述tl431的阴极、所述第一三极
管b1的集电极和所述第二三极管b2的基极；所述tl431的参考极连接所述第三电阻r3的第一端；所述tl431的阳极连接所述切换开关102的所述第一切换端口；
50.所述第一电阻r1的第二端连接所述第一三极管b1的发射极；所述第一三极管b1的基极连接所述第二三极管b2的集电极；
51.所述第二电阻r2的第二端连接所述普通二极管d1的正极；所述普通二极管d1的负极连接所述第二三极管b2的集电极；所述第二三极管b2的发射极连接所述第三电阻r3的第一端；所述第三电阻r3的第二端连接所述切换开关102的所述第一切换端口。
52.其中，tl431芯片是一种并联稳压集成电路，它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置参考电压从2.5v到36v范围内的任何值，该器件的典型动态阻抗为0.2ω。
53.可见，本示例中，通过电容、电阻、三极管、普通二极管和tl431构成了恒流源电路，使得所述恒流源电路120在接入充电信号检测电路时提供恒流电源。
54.在一个可能的示例中，与上述图2、图3和图4一致的，请参阅图5，图5是图1中所示的恒流源电路120的另一种可能的示意图，所述恒流源电路包括稳压二极管d1，第一电阻r1，第二电阻r2，运算放大器h1和三极管b1，其中，
55.所述电源101的正极分别连接所述稳压二极管d1的负极和所述第一电阻r1的第一端，所述第一电阻r1的第二端分别连接所述运算放大器h1的反相输入端和所述三极管b1的发射极；所述稳压二极管d1的正极分别连接所述第二电阻r2的第一端和所述运算放大器h1的同相输入端；所述第二电阻r2的第二端连接所述车身地线104，所述运算放大器h1的输出端连接所述三极管b1的基极，所述三极管b1的集电极连接所述切换开关102的所述第一切换端口。
56.可见，本示例中，通过稳压二极管、电阻、运算放大器和三极管构成了恒流源电路，使得所述恒流源电路120在接入充电信号检测电路时提供恒流电源。
57.在一个可能的示例中，与上述图2、图3、图4和图5一致的，请参阅图6，图6是图1中所示的恒流源电路120的另一种可能的示意图，所述恒流源电路包括第一运算放大器h1、第二运算放大器h2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5，其中，
58.所述电源101的正极连接所述第一电阻r1的第一端，所述第一电阻r1的第二端分别连接所述第二电阻r2的第一端和所述第一运算放大器h1的同相输入端；所述第一运算放大器h1的反相输入端连接所述第五电阻r5的第一端；
59.所述第二电阻r2的第二端分别连接所述第二运算放大器h2的反相输入端和输出端，所述第二运算放大器h2的同相输入端连接所述切换开关102的第一切换端口；
60.所述第一运算放大器h1的输出端分别连接所述第三电阻r3的第一端和所述第四电阻r4的第一端，所述第三电阻r3的第二端连接所述切换开关102的第一切换端口；所述第四电阻r4的第二端连接所述第五电阻r5的第一端，所述第五电阻r5的第二端连接所述车身地线104。
61.可见，本示例中，通过电阻和运算放大器构成了恒流源电路120，使得所述恒流源电路120在接入充电信号检测电路时提供恒流电源。
62.在一个可能的示例中，不同元器件接入所述车单身地线104的不同位置时，元器件之间存在电阻值。
63.其中，车身地线可等效为电阻带。
64.请参阅图7，图7是本技术实施例提供了一种充电信号检测方法的流程示意图，应用于充电信号检测电路，所述充电信号检测电路包括电源、恒流源电路、分压电路、切换开关、微控制单元和车身地线；所述电源的正极连接所述恒流源电路的输入端和所述分压电路的输入端，所述恒流源电路的输出端连接所述切换开关的第一切换端口；所述分压电路的输出端连接所述切换开关的第二切换端口，所述切换开关的固定端口连接所述微控制单元的第一端，所述微控制单元的第二端连接所述车身地线；当所述电动汽车进行充电时，所述切换开关的固定端口还用于连接充电设备的输入端，所述充电设备输出端连接所述车身地线，其中，所述充电设备包括充电保护电阻rc；所述车身地线可等效为电阻，当不同元器件接入所述车单身地线的不同位置时，元器件之间存在电阻值；
65.步骤701，微控制单元在电动汽车充电时，控制切换开关以导通第一切换端口或第二切换端口；当导通第一切换端口时，微控制单元检测切换开关的固定端的电压v1；当导通第二切换端口时，微控制单元检测切换开关的固定端的电压v2；
66.步骤702，根据恒流源电路确定电流i1，根据电压v2确定电流i2；
67.其中，由于恒流源电流是已知的，所以恒流源电路恒定输出电流i1为已知的，即为切换开关导通第一切换端口时，流过切换开关的固定端的电流；分压电路的电阻是已知的，根据电源电压和检测到的固定端的电压v2即可确定出分压电路两端的电压，分压电路两端的电压＝电源电压
‑
电压v2；根据分压电路两端的电压和分压电路的电阻即可计算得到流过分压电路的电流i2，即为切换开关导通第二切换端口时，流过切换开关的固定端的电流。
68.步骤703，根据电压v1、电流i1、电压v2和电流i2确定充电保护电阻rc的阻值和地偏移v
p
值；
69.步骤704，根据地偏移v
p
值针对获取到的充电信号进行校正以得到准确的充电信号。
70.可以看出，微控制单元可控制切换开关以检测切换开关的固定端分别处于恒流源电路和分压电路时的电压，并根据恒流源电路和分压电路确定出对应的电流，进而通过两组电压和电流计算出地偏移值，进而根据地偏移值确定出准确的充电信号，以便精准地监控电动汽车的充电状态；
71.在一个可能的示例中，所述根据所述电压v1、所述电流i1、所述电压v2和所述电流i2确定所述充电保护电阻rc的阻值和地偏移v
p
值，包括：
72.根据公式v1＝rc*i1+vp，v2＝rc*i2+v
p
；计算得到所述充电保护电阻rc的值和所述地偏移v
p
的值。
73.需要说明的是，对于前述的各申请实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
74.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
75.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种
逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
76.上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
77.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
78.以上对本技术实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实现方式及应用范围上均会有改变之处，综上上述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。