CN103337880A

CN103337880A - 一种电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置及其控制方法

Info

Publication number: CN103337880A
Application number: CN2013100553965A
Authority: CN
Inventors: 曾博; 刘路; 韩帅; 李刚; 陈俊; 卿柏元; 何艺; 楚洪波; 陈卫东; 金庆忍; 秦丽娟
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2013-10-02

Abstract

一种电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置，由主控单元、阈值产生模块、电压比较模块、电压转换模块以及以太网接口模块组成，主控单元与电压转换模块单向连接、与以太网接口模块双向连接，阈值产生模块与电压比较模块单向连接，电压比较模块与电压转换模块单向连接。主控单元与充电控制导引模块双向连接，充电控制导引模块与电压比较模块和电动汽车充电机单向连接。本发明具有后台监控系统调整车载充电机输出功率与不调整车载充电机输出功率两种充电模式，为电动汽车充电连接状态判断提供了一种可靠实用的电压判断装置，防止电动汽车充电接口误插拔。

Description

一种电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置，属于通信控制领域。

背景技术

充电接口是连接充电装置中活动电缆和电动车辆的设备，利用电传导的方式为电动汽车充电。电动汽车充电控制导引系统，是实现充电装置插座与电动汽车充电接口的通信连接部分，由控制导引线和保护性接地线构成的回路实现，不仅可以防止充电接口误插拔，同时根据供电设备当前可供最大连续额定电流值调整电动汽车充电机输出功率。现有的电动汽车充电导引系统中采用调整车载充电机输出功率单一的充电模式，未考虑供电设备供电充足，车载充电机不具有接收占空比变化的PWM信号功能的情况。

发明内容

本发明目的在于提供一种电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置，实现调整车载充电机输出功率以及不调整车载充电机输出功率两种充电模式下的充电连接状态判断。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置，由主控单元、阈值产生模块、电压比较模块、电压转换模块以及以太网接口模块组成，主控单元与电压转换模块单向连接、与以太网接口模块双向连接，阈值产生模块与电压比较模块单向连接，电压比较模块与电压转换模块单向连接。主控单元与充电控制导引模块双向连接，充电控制导引模块与电压比较模块和电动汽车充电机单向连接。

所述主控单元采用的芯片型号为EP9315。

所述电压比较模块采用带两路电压比较功能的电压比较器，其型号为LM393。两路电压比较器分别采用9V和3V的参考电压，大于9V的电压视为12V，而界于9V和3V之间的电压视为6V。

所述阈值产生模块供电电压为12V，经电阻R1、R2分压，为LM393第一路电压比较器U1提供9V的参考电压；经电阻R3、R4分压，为LM393第二路电压比较器U2提供3V的参考电压。

所述电压转换模块采用型号为TLP521-1的光耦。

所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置的控制方法，由两种充电模式构成，包括如下步骤：

第一种充电模式步骤为：

A.主控单元通过以太网接口模块接收充电信号，通过充电控制导引模块将占空比变化的PWM信号发送到电动汽车侧的充电机，

B.充电控制导引模块通过电压比较模块将充电控制导引模块检测点ALJ的电压所对应的值变化为两路信号，当检测点ALJ的电压为12V/0V占空比变化的PWM信号时，两路电压比较器U1、U2均输出12V/0V的PWM信号；当检测点ALJ的电压为6V/0V占空比变化的PWM信号时，第一路电压比较器U1输出低电平信号，第二路电压比较器U2输出12V/0V的PWM信号，

C.通过电压比较模块将充电控制导引模块检测点ALJ的电压所对应的值变化为两路信号，当检测点ALJ的电压为12V/0V占空比变化的PWM信号时，两路电压比较器U1、U2均输出12V/0V的PWM信号；当检测点ALJ的电压为6V/0V占空比变化的PWM信号时，第一路电压比较器U1输出低电平信号，第二路电压比较器U2输出12V/0V的PWM信号，

D.从电压比较模块输出的两路信号通过电压转换模块变为主控单元可识别的两路TTL电平信号，

E.主控单元判断两路TTL电平信号类型，确定充电连接状态，若OUT1、OUT2输出状态均为PWM信号，表示充电接口断开/未连接好；若OUT1、OUT2输出状态分别为低电平、PWM信号，表示充电接口闭合；其它状态均表示故障状态，

第二种充电模式步骤为：

A.主控单元接收到以太网接口模块的充电信号，通过充电控制导引模块将高电平信号发送到电动汽车侧的充电机，

B.主控单元通过以太网接口模块接收充电信号，通过充电控制导引模块将占空比变化的PWM信号发送到电动汽车侧的充电机，

C.充电控制导引模块通过电压比较模块将充电控制导引模块检测点ALJ的电压所对应的值变化为两路信号，当检测点ALJ的电压为12V高电平信号时，两路电压比较器U1、U2均输出12V的高电平信号；当检测点ALJ的电压为6V电平信号时，第一路电压比较器U1输出低电平信号，第二路电压比较器U2输出12V的高电平信号，

D.通过电压比较模块将充电控制导引模块检测点ALJ的电压所对应的值变化为两路信号，当检测点ALJ的电压为12V高电平信号时，两路电压比较器U1、U2均输出12V的高电平信号；当检测点ALJ的电压为6V电平信号时，第一路电压比较器U1输出低电平信号，第二路电压比较器U2输出12V的高电平信号，

E.从电压比较模块输出的两路信号通过电压转换模块变为主控单元可识别的两路TTL电平信号，

F.主控单元判断两路TTL电平信号类型，确定充电连接状态，若OUT1、OUT2输出状态均为高电平，表示充电接口断开/未连接好；若OUT1、OUT2输出状态分别为低电平、高电平，表示充电接口闭合；其它状态均表示故障状态。

所述占空比变化的PWM信号是指供电设备当前可供最大连续额定电流值所对应的占空比变化的PWM信号。在占空比为5％～80％±2%的区间内电流和占空比成线性比例关系，5％对应3A的充电电流，80%对应48A充电电流，其它占空比变化的PWM信号对应的电流值依次类推。

所述充电控制导引模块为电动汽车充电控制导引系统的组成部分，不属于本电压判断装置。电压判断装置采集充电控制导引模块检测点ALJ的电压信号。第一种充电模式，在充电接口断开/未连接好时，检测点ALJ电压为12V/0V占空比变化的PWM信号，充电接口闭合时，检测点ALJ电压为6V/0V占空比变化的PWM信号；第二种充电模式，在充电接口断开/未连接好时，检测点ALJ电压为12V，充电接口闭合时，检测点ALJ电压为6V。

所述第一种充电模式是指后台监控系统可调整车载充电机的输出功率。主控单元通过以太网接口模块接收占空比脉宽值表示的供电设备当前可供最大连续额定电流值，主控单元通过充电控制导引模块将占空比变化的PWM信号发送到电动汽车侧的充电机。

所述第二种充电模式是指后台监控系统不调整车载充电机的输出功率。主控单元通过充电控制导引模块将高电平信号发送到电动汽车侧的充电机，适用于供电设备供电充足和车载充电机不具有接收占空比变化的PWM信号功能的情况。

本发明的突出优点在于：

1、通过采用双路电压比较器以及光耦隔离器件，将检测点模拟信号转化为主控单元可识别的TTL电平，实现有效电气隔离，设计简单可靠。

2、具有上层指令调整车载充电机输出功率和不调整车载充电机输出功率两种充电模式的电压判断功能，可有效防止电动汽车充电接口的误插拔。

附图说明

图1为本发明所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置的结构方框图。

图2为本发明所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置的电气原理图。

图3为本发明所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置的主控单元对检测点电压判断的工作流程图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置，由主控单元、阈值产生模块、电压比较模块、电压转换模块以及以太网接口模块组成，主控单元与电压转换模块单向连接、与以太网接口模块双向连接，阈值产生模块与电压比较模块单向连接，电压比较模块与电压转换模块单向连接。主控单元与电动汽车充电控制导引系统中的充电控制导引模块双向连接，充电控制导引模块与电压比较模块和电动汽车充电机单向连接。

主控单元采用的芯片型号为EP9315。

电压比较模块采用带两路电压比较功能的电压比较器，其型号为LM393。

阈值产生模块供电电压为12V，电阻R1、R2分压为LM393第一路电压比较器U1提供9V的参考电压，电阻R3、R4分压为LM393第二路电压比较器U2提供3V的参考电压。

电压转换模块采用光耦的型号为TLP521-1。

如图2所示，本发明所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置的电气原理如下所示：

阈值产生模块由电阻R1、R2、R3及R4构成，其供电电源为12V，电阻R1、R2分压点A连接电压比较模块LM393第一路电压比较器U1的反相输入引脚，电阻R3、R4分压点B连接LM393第二路电压比较器U2反相输入引脚。检测点ALJ分别连接LM393两路电压比较器U1、U2正相输入引脚。LM393的两路电压比较器U1、U2输出分别连接R5、R6。R5、R6分别连接电压转换模块中两路光耦TLP521-1的二极管负极，二极管正极通过整流二极管IN4001连接12V电源，三极管的集电极输出OUT1、OUT2分别连接主控单元的引脚4、引脚5，其上拉电阻为1K，电压为5V，发射极接地。

如图3所示，本发明所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置的主控单元对检测点电压判断的工作流程如下：

（1）主控单元通过以太网接口模块接收充电信号，确定充电模式。

（2）OUT1、OUT2输出状态信息采集次数标记N设置为0。

（3）捕捉引脚1输出的PWM信号低电平向高电平跳变时刻。

（4）在跳变时刻后的50us、900us分别对OUT1、OUT2输出状态信息采集。

（5）重复步骤2，直到N=3。

（6）判断是否满足连续三个周期内OUT1、OUT2的输出状态是否一致。若一致，第一种充电模式查表1确定充电连接状态，第二种充电模式查表2确定充电连接状态；否则进入步骤1。

（7）本次判断结束，进入步骤1。

表1第一种充电模式充电连接状态判断表

表2第二种充电模式充电连接状态判断表

Claims

1.一种电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置，其特征在于，该系统由主控单元、阈值产生模块、电压比较模块、电压转换模块以及以太网接口模块组成，主控单元与电压转换模块单向连接、与以太网接口模块双向连接，阈值产生模块与电压比较模块单向连接，电压比较模块与电压转换模块单向连接，主控单元与充电控制导引模块双向连接，充电控制导引模块与电压比较模块和电动汽车充电机单向连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置，其特征在于，所述主控单元采用的芯片型号为EP9315。

3.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置，其特征在于，所述电压比较模块采用带两路电压比较功能的电压比较器，其型号为LM393。

4.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置，其特征在于，所述阈值产生模块供电电压为12V，经电阻R1、R2分压，为LM393第一路电压比较器U1提供9V的参考电压；经电阻R3、R4分压，为LM393第二路电压比较器U2提供3V的参考电压。

5.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置，其特征在于，所述电压转换模块采用型号为TLP521-1的光耦。

6.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制导引系统的电压判断装置的控制方法，其特征在于，由两种充电模式构成，包括如下步骤：

第一种充电模式步骤为：

B.通过电压比较模块将充电控制导引模块检测点ALJ的电压所对应的值变化为两路信号，当检测点ALJ的电压为12V/0V占空比变化的PWM信号时，两路电压比较器U1、U2均输出12V/0V的PWM信号；当检测点ALJ的电压为6V/0V占空比变化的PWM信号时，第一路电压比较器U1输出低电平信号，第二路电压比较器U2输出12V/0V的PWM信号，

C.从电压比较模块输出的两路信号通过电压转换模块变为主控单元可识别的两路TTL电平信号，

D.主控单元判断两路TTL电平信号类型，确定充电连接状态，若OUT1、OUT2输出状态均为PWM信号，表示充电接口断开/未连接好；若OUT1、OUT2输出状态分别为低电平、PWM信号，表示充电接口闭合；其它状态均表示故障状态，

第二种充电模式步骤为：

B.通过电压比较模块将充电控制导引模块检测点ALJ的电压所对应的值变化为两路信号，当检测点ALJ的电压为12V高电平信号时，两路电压比较器U1、U2均输出12V的高电平信号；当检测点ALJ的电压为6V电平信号时，第一路电压比较器U1输出低电平信号，第二路电压比较器U2输出12V的高电平信号，

D.主控单元判断两路TTL电平信号类型，确定充电连接状态，若OUT1、OUT2输出状态均为高电平，表示充电接口断开/未连接好；若OUT1、OUT2输出状态分别为低电平、高电平，表示充电接口闭合；其它状态均表示故障状态。