CN103227495A - 电动车辆充电系统适配器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于将EV/PHEV充电系统连接到可插入到传统NEMA插座的接地延长线的适配器。接近检测开关设置在适配器中。脉冲宽度调制信号被控制逻辑限制，以限制提供到车辆充电系统的电流，这样该系统抽取的电流不超过延长线的载流能力。适配器在一侧具有NEMA插头，并且在另一侧具有J1772连接器插座。

Description

电动车辆充电系统适配器

技术领域

本公开涉及用于电动车辆充电系统的适配器的领域，该系统通过实现与传统交流电源的连接，从而有助于给电池充电。

背景技术

电池储存能量以将电力提供给电动车辆（EV）或插电式混合动力电动车辆（PHEV）。电力电源网络连接到EV/PHEV以给电池充电。除了给电池充电以外，充电系统还可操作其他电力系统，提供接地通路和在供电设备与EV/PHEV上的充电系统之间提供交换控制信息。

在使用需要使用车辆连接的充电系统进行AC Level 2的充电的情况下下，期望对EV/PHEV充电的主要方法遵循SAE J1772标准，该车辆连接要求使用者从固定充电站获取电荷。充电站可具有接受来自电动车辆充电系统的SAE标准J1772插头的插座，该系统提供高电流充电电流（例如80amps）。

可选择地，车辆可具有带线的J1772插头。在通过利用线和电动车辆供应设备（EVSE）插头连接器连接到公共的接地插座进行AC Level 1的充电的情况下，可根据开发标准SAE J1772对EV/PHEV进行充电。如果车辆设置有适于从如下所述的供电网络接收单相交流电流（AC）的车载充电器，则可以使用这种方法，所述供电网络对于15amp断路器和NEMA5-15插座具有12amps的最大电流，或对于20amp断路器和NEMA5-20R插座具有16amps的最大电流。

在车中携带具有根据AL Lever 1充电标准下制造的J1772插头的线，可能由于尺寸、体积、不干净和重量，而被车辆使用者认为是不期望的。可以预料的是很多车辆使用者会因为这些原因放弃将交流充电线留在车内。但是，仍然有种担心认为车辆使用者可能遭遇需要充电却没有固定电源站交流电源可以使用的情况。

J1772标准包括通过电动车辆供电设备（EVSE）传输的控制导频信号。控制导频信号是通过控制电路接地以执行如下功能的主要控制指挥，所述功能是：检验插头连接的出现；允许充电；将供电设备的电流等级传输到EV/PHEV；监控设备接地等。

J1772标准指出，固定充电系统包括接近传感器，该传感器防止出现插头没有完全连接到充电站或车辆插座就充电的情况。车辆充电系统和固定充电站关于作为车辆充电系统接受充电的条件的与机械闩锁与车辆插座的连接状态进行通信。机械闩锁和互锁意图防止插头和插座之间的电弧放电。

如果试图将车辆充电系统连接到传统的电力延长线，则缺少导频信号或者接近传感器信号将妨碍EV/PHEV充电系统接收电荷。

如上所述问题和关于提供充电系统适配器的其他问题将通过如下概述的公开得到解决。

发明内容

本发明公开了一种适配器插头，包括J1772车辆连接器、允许连接到标准延长线的标准交流电连接器和提供控制逻辑导频信号的电路。适配器可包括提供接近传感器信号的控制电路。适配器不包括线并且可以被封装，以紧凑地存储在车辆中。适配器包括电路，该电路用于将电流限制在可以安全连接到带有标准延长线的传统接地交流插孔的电平，以在车辆需要在紧急情况下充电时给车辆充电。

本发明还公开了一种用于通过延长线将电动车辆充电系统连接到交流电源的充电连接系统，包括适配器，适配器包括：外壳；接地的交流连接器，从外壳的可连接延长线的第一侧延伸出来；插孔，可通过所述外壳的具有交流线引脚连接器、接地引脚连接器、接近检测引脚连接器和控制导频引脚连接器的第二侧接入所述插孔；控制电路，设置在所述外壳中，通过经由控制引脚连接器与车辆充电系统的充电控制器进行通信，来限定可由电动车辆充电系统经由交流线引脚连接器抽取的电流的最高电平。

所述充电连接系统还包括设置在外壳中的接近检测开关，当插孔连接到电动车辆充电系统时，该接近检测开关被激励。

其中，所述控制电路将具有预定电阻值的连接提供到适于模拟接近检测开关的闭合的电动车辆充电系统。

其中，控制电路通过控制导频引脚插座将多个控制信号提供到电动车辆充电系统。

本发明还公开了一种用于通过延长线将电动车辆充电系统连接到交流电源的充电链接，所述充电链接包括适配器，适配器包括：外壳；交流插头连接器，从外壳的连接到所述延长线的第一侧延伸出来；J1772插孔，能够通过所述外壳的第二侧接入；脉冲宽度调制信号电路，设置在外壳中，通过与充电控制器通信来限制电动车辆充电系统可以获得的电流的最高电平；接近检测开关模拟器，设置在所述外壳中，指示插孔完全连接到电动车辆充电系统。

所述交流插头连接器包括接地的交流连接器。

所述J1772插孔包括交流线引脚连接器、接地引脚连接器、接近检测引脚连接器和控制导频引脚连接器。

所述控制电路包括交流线引脚连接器，该交流线引脚连接器通过所述控制导频引脚连接器与车辆充电系统的充电控制器通信。

考虑到示出的实施例的附图和下面的具体实时方式，将更好地理解本公开的上面的总结。

附图说明

附图1是适配器插头的一个示例的图解视图；

附图2是适配器插头的一个示例的布线图；

附图3是适配器插头的另一可选的实施例的布线图。

具体实施方式

公开的实施例是能够嵌入在各种不同和可替换的形式的例子。附图并不一定按照比例，一些特征可能被夸大或缩小以表示出具体的组件的细节。本申请公开的特定结构或功能性细节并不将被理解为限制，而仅仅是用于教导本领域技术人员如何实现本发明的典型基础。

参照图1，适配器10的一个实施例被示出为包括外壳12，具有通常标示为标号14的NEMA插头侧。交流线一齿头16、交流线二齿头18和接地齿头20从外壳12的NEMA插头侧14延伸出来。包含交流/直流控制逻辑电路22的电路容纳在外壳12里，以与车辆充电电路接口连接，将在下面更加详细地描述。J1772连接器插孔侧26也设置在外壳12上。交流线一插孔28、交流线二插孔30和接地插孔32设置在外壳12的J1772连接器插孔侧26上。控制导频插孔38和接近检测插孔36也设置在J1772连接器插孔侧26上，其与容纳在适配器10内的交流/直流控制逻辑电路22通信。

参考附图2，适配器10被示出为在通常由标号50标示的系统布线图里。NEMA插座52被示出为提供与电力供应网络的通路。可为普通14AWG型的接地延长线54被插入到插座52中，以提供插座52与适配器10之间的连接。适配器10的交流线齿头16,18和接地齿头20由延长线54收纳。适配器10和延长线54一起可被称为充电链接。

EV/PHEV的车辆充电系统56通常标示为标号56。适配器10提供与车辆充电系统56的紧凑连接，该车辆充电系统56允许通过延长线54充电。

接触器58设置在外壳12中。“交流导通”的指示器60可以以LED灯等设置，以指示适配器10连接到交流电源。接地齿头20连接到设备地62，设备地62将布置在适配器10内的布线和电子组件接地。可将接地故障中断（GFI）64作为到交流/直流控制逻辑电路22的输入而提供，该交流/直流控制逻辑电路22在感应到接地故障时中断充电过程。

+12伏电源连接66将电力提供给控制逻辑电路22。脉冲宽度调制信号68由控制逻辑电路22内的振荡器（未示出）产生。适配器10内的振荡器提供1KHz的方波输出，该输出被限制为20%占空比的脉冲宽度调制信号。脉冲宽度被限制为提供固定电平的电流到充电系统，这样适配器可以安全地与14AWG标准延长线14一起使用。允许流经充电系统的电流电平可根据插座52的支路断路器等级被限制到例如6amps或12amps的最大电流。通过控制导频插孔38将脉冲宽度调制信号提供给车辆充电系统56。脉冲宽度调制信号被提供给电阻器70（R1）。监控电路72监控电阻器70的输出，并连接到控制逻辑电路22。

适配器10连接到车辆入口插头74，该车辆入口插头74具有与交流线一插孔28对应的引脚、与交流线二插孔30对应的引脚、与接地插孔32对应的引脚、与控制导频插孔38对应的引脚和与接近检测插孔36对应的引脚。

瞬态电压抑制器（TVS）76被设置在脉冲宽度调制信号和地之间。提供二极管78以允许EVSE确定EV/PHEV连接到充电器和过滤掉其他潜在低阻抗负载。电阻器80（R2）和电阻器82（R3）连接到闭合开关86（S2）的相对侧。当开关86闭合时EV/PHEV准备接受来自EVSE的能量，且将控制导频振荡器上的电流分布（current profile）提供给EVSE。来自EVSE的电力在任何时刻都可以通过断开开关86被切断，以通过控制逻辑电路22改变信号来断开接触器58。通过运放缓冲器88将所述电流分布提供给充电控制器90。

接近检测电路91包括开关92（S3），开关92响应于接近检测插孔36在车辆入口插头74上的连接而反应（reactive），从而在车辆系统充电系统56中允许+5V经调节的电源通过电阻器94（R4）连到充电控制器90的输入。接近检测电路91通过电阻器98（R5）连接到接近检测插孔36。开关92与电阻器100（R7）并联连接，两者一起与电阻器98串联设置。电阻器94，98和100允许接近检测电路91的诊断。接近检测电路91在机械闩锁101啮合在适配器10和车辆入口插头74之间时闭合，以提供对适配器10完全连接到车辆入口插头74的保证。接近检测电路91防止充电，直到完全连接确立为止。提供接近检测电路91，以在与车辆连接或不连接期间在所述车辆入口插头74中最小化任何电弧放电的可能性。开关92机械地链接到机械闩锁101。除了在机械闩锁101被致动以与来自车辆入口的连接器解耦时之外，开关92在所有时刻都正常闭合。断开的开关92触发车辆充电控制在不连接之前提供充电电源的受控断路。

提供充电状态指示器102以指示充电控制器90的状态。控制逻辑电路22将用于通过接近检测开关92来确认接近的信号提供到电动车辆充电系统，充电控制器90致动充电器106，充电器106允许电池108在控制逻辑电路22和接近检测电路91响应于车辆入口插头74的连接和接近检测开关92的通电而启用时接受充电。

适配器10是紧凑的，并且当EV/PHEV需要紧急充电时，适配器10可以安全地连接到标准14AWG接地延长线54。适配器10包括外壳12中的提供脉冲宽度调制控制信号的控制逻辑电路，该脉冲宽度调制控制信号将充电控制器输出限制为10%到20%之间的占空比，充电控制器输出将由充电器106提供到电池108的电流限制为6安或12安，以确保流过延长线54的电流不超过延长线54的载流能力。包括通常设置在EVSE连接器插头中的开关92以及电阻器98和电阻器100的接近检测电路91反而并入到适配器10中。

参照附图3，适配器插头112的另一可选实施例被示出为其简化之处在于它不需要附图2的实施例中的机械闩锁101或开关92。为了简洁起见，附图3的实施例中示出的与附图2中的组件相似的组件由相同的标号标识。适配器插头112包括从由附图3中虚线表示的外壳12的NEMA插头侧14延伸出的交流线一齿头16、交流线二齿头18和接地齿头20。

电源114将电力提供给控制逻辑电路22，具体地说，电源114将电力提供给振荡器116，振荡器116通过电阻器R170将脉冲宽度调制信号提供给控制导频插孔36。如果需要，接地故障中断电路64可以设置在外壳12内，以防止接地故障。与附图2的实施例中的机械闩锁101和开关92不同，在地端子32和被设置有电阻器120的跳线端子118之间设置跳线，所述电阻器120匹配J1772系统所需要的接近检测电路91上的电阻。

可在不需要机械闩锁互锁的情况下使用适配器112。如果需要，附图2的实施例中示出的交流导通指示器60可被去除。

虽然以上描述了示例性实施例，这并不能期望这些实施例就描述了本发明的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是描述性的词语而非限制性的，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在这里做出各种改变。另外，不同实施例的特征可以组合，以形成本发明的更多实施例。

Claims (4)

1.一种用于通过延长线将电动车辆充电系统连接到具有地的交流电源的适配器，所述适配器包括：

外壳；

接地交流连接器，从外壳的可连接到所述延长线的第一侧延伸；

插孔，通过所述外壳的具有交流连接器、接地引脚连接器、接近检测引脚连接器和控制导频引脚连接器的第二侧可接入所述插孔；

控制电路，设置在所述外壳内，该控制电路产生控制电动车辆充电系统的预定的脉冲宽度调制信号，控制电路通过经由控制导频引脚连接器与车辆充电系统的充电控制器进行通信来限制通过所述交流连接器提供到电动车辆充电系统的电流供应电平。

2.根据权利要求1所述的适配器，其中，所述适配器提供与在接近开关被指示为靠近车辆充电系统时提供的电阻值对应的电阻值。

3.根据权利要求1所述的适配器，其中，所述控制电路将用于通过接近检测开关确认接近的信号提供到电动车辆充电系统。

4.根据权利要求1所述的适配器，其中，所述控制电路通过控制导频引脚连接器将多个控制信号提供到电动车辆充电系统。

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