CN104590044B - 电动汽车交流充电安全监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电动汽车交流充电安全监测装置,包括第一电压比较电路、第二电压比较电路、PWM检测电路和微处理器;第一电压比较电路、第二电压比较电路、PWM检测电路分别与微处理器连接。本发明通过比较电路和隔离电路巧妙地将握手模拟信号转变为数字信号,降低了数据处理的难度;通过信号隔离电路实现了检测电路与单片机之间的隔离;相对于A/D检测进行充电握手,电路成本相对较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车交流充电安全监测装置。
背景技术
能源危机和环境污染是当今世界面临的两大难题,电动汽车和混合动力汽车作为理想的零排放或低排放交通工具越来越受到人们的关注。动力电池组作为电动汽车的主要动力来源,其安全问题也一直是人们关注的焦点,电动汽车安全充电是保障电动汽车安全运行的必要前提。
目前,充电桩大多采用大电流快速充电的方式,如果电池在充满后不能及时停止充电会使电池发热,过度充电还会加速电池老化,影响电池的使用寿命。因此,必须采取措施对电池的充电进行监控。安全的充电监测应当包括:车辆插头与车辆插座的连接确认;充电连接装置载流能力和供电设备供电功率的识别;充电过程的监测和充电系统的停止等。通过设计电动汽车交流充电安全监测装置能够解决电动汽车的充电监测问题,提高充电过程的安全性。
现有技术通过A/D检测进行充电握手的方法,成本较高,同时数据处理的复杂度较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电动汽车交流充电安全监测装置。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:电动汽车交流充电安全监测装置,包括第一电压比较电路、第二电压比较电路、PWM检测电路和微处理器;
第一电压比较电路、第二电压比较电路、PWM检测电路分别与微处理器连接;
第一电压比较电路包括电阻Rc、电阻R1~R6、电压比较器C1和光电隔离器I1;电阻R1的一端与电源+12V连接,电阻R1的另一端与电阻R2串联后接地,电阻R1与电阻R2的连接端与电压比较器C1的正输入端连接;电阻R3的一端与+12V电源连接,电阻R3的另一端与电阻Rc串联后接地,电阻R3与电阻Rc的连接端与电压比较器C1的负输入端连接;电压比较器C1的输出端通过电阻R5与光电隔离器I1的阳极连接,电阻R4的一端与电源+12V连接,电阻R4的另一端连接到电压比较器C1的输出端;光电隔离器I1的阴极接地,光电隔离器I1的发射极接地,光电隔离器I1的集电极为连接到微处理器的A端口,电阻R6的一端与电源+5V连接,电阻R6的另一端与光电隔离器I1的集电极连接;
第二电压比较电路包括电阻R7~R12、电压比较器C2和光电隔离器I2;电阻R7的一端与电源+12V连接,电阻R7的另一端与电阻R8串联后接地,电阻R7与电阻R8的连接端与电压比较器C1的正输入端连接;电阻R9的一端与+12V电源连接,电阻R9的另一端与电阻Rc串联后接地,电阻R9与电阻Rc的连接端与电压比较器C2的负输入端连接;电压比较器C2的输出端通过电阻R11与光电隔离器I2的阳极连接,电阻R10的一端与电源+12V连接,电阻R10的另一端连接到电压比较器C2的输出端;光电隔离器I2的阴极接地,光电隔离器I2的发射极接地,光电隔离器I2的集电极为连接到微处理器的B端口,电阻R12的一端与电源+5V连接,电阻R12的另一端与光电隔离器I2的集电极连接;
PWM检测电路包括电阻R13~R23、电压比较器C3、光电隔离器I3~I4和二极管T1~T3;电阻R13的一端为用于充电连接确认的CC端口,电阻R13的另一端与光电隔离器I3的阳极连接,光电隔离器I3的阴极接地,光电隔离器I3的集电极与电阻R14的一端连接,电阻R14的另一端与电阻R16的一端连接,电阻R16的另一端连接到光电隔离器I3的发射极;电阻R15的一端为连接PWM的端口,电阻R15的另一端与二极管T1的正极连接,二极管T1的负极连接到电阻R14与电阻R15的连接处;二极管T3的阴极与电源+12V连接,二极管T3的阳极连接到光电隔离器的发射极,电阻R18的一端与电源+12V连接,电子R18的另一端与二极管T2的阴极连接,二极管T2的阳极地接,电阻R17的一端与二极管T1的阴极连接,电阻R17的另一端与二极管T2的阴极连接;电阻R19的一端与电源+12V连接,电阻R19的另一端与电阻R20串联后接地;电阻R19与R20的连接处与电压比较器C3的正输入端连接,电压比较器C3的负输入端连接到二极管T2的阴极,电压比较器C3的输出端通过电阻R22与光电隔离器I4的阳极连接,电阻R21的一端与电源+12V连接,电阻R21的另一端连接到电压比较器C3的输出端;光电隔离器I4的阴极接地,光电隔离器I4的发射极接地,光电隔离器I2的集电极为连接到微处理器的CP端口,电阻R23的一端与电源+5V连接,电阻R23的另一端与光电隔离器I4的集电极连接;
微处理器包括A、B、CP输入端口;
第一电压比较电路的A端口、第二电压比较电路的B端口、PWM检测电路的CP端口分别与微处理器的A、B、CP端口连接。
作为优选:
电压比较器C1为双路差动比较器LM2903;光电隔离器I1为可控光电耦合器TLP521。
电压比较器C2为双路差动比较器LM2903;光电隔离器I2为可控光电耦合器TLP521。
电压比较器C3为双路差动比较器LM2903;光电隔离器I3、I4为可控光电耦合器TLP521;二极管T1、T2为LL4148,二极管T3选择瞬态抑制二极管SMBJ36A/40V。
微处理器的型号为MC9S12XEP100。
本发明的有益效果是:
1)相对于A/D检测进行充电握手,电路成本相对较低;
2)通过比较电路和隔离电路巧妙地将握手模拟信号转变为数字信号,降低了数据处理的难度;
3)通过信号隔离电路实现了检测电路与单片机之间的隔离。
通过本发明提供的方法,能够实现电动汽车交流充电握手。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明电动汽车交流充电安全监测装置实施例的第一电压比较电路图。
图2是本发明电动汽车交流充电安全监测装置实施例的第二电压比较电路图。
图3是本发明电动汽车交流充电安全监测装置实施例的PWM检测电路图。
图4是本发明电动汽车交流充电安全监测装置实施例的微处理器引脚示意图。
图5是本发明电动汽车交流充电安全监测装置实施例的交流车辆/供电插头与插座接口示意图。
具体实施方式
本实施例基于国家标准:GBT 20234.2和GBT 20234.3。
一种电动汽车交流充电安全监测装置,其由第一电压比较电路、第二电压比较电路、PWM检测电路和车辆控制器组成。
其中,如图1所示,第一电压比较电路包括电阻Rc、电阻R1~R6、电压比较器C1和光电隔离器I1;电阻R1的一端与电源+12V连接,电阻R1的另一端与电阻R2串联后接地,电阻R1与电阻R2的连接端与电压比较器C1的正输入端连接;电阻R3的一端与+12V电源连接,电阻R3的另一端与电阻Rc串联后接地,电阻R3与电阻Rc的连接端与电压比较器C1的负输入端连接;电压比较器C1的输出端通过电阻R5与光电隔离器I1的阳极连接,电阻R4的一端与电源+12V连接,电阻R4的另一端连接到电压比较器C1的输出端;光电隔离器I1的阴极接地,光电隔离器I1的发射极接地,光电隔离器I1的集电极为连接到微处理器的A端口,电阻R6的一端与电源+5V连接,电阻R6的另一端与光电隔离器I1的集电极连接。
如图2所示,第二电压比较电路包括电阻R7~R12、电压比较器C2和光电隔离器I2;电阻R7的一端与电源+12V连接,电阻R7的另一端与电阻R8串联后接地,电阻R7与电阻R8的连接端与电压比较器C1的正输入端连接;电阻R9的一端与+12V电源连接,电阻R9的另一端与电阻Rc串联后接地,电阻R9与电阻Rc的连接端与电压比较器C2的负输入端连接;电压比较器C2的输出端通过电阻R11与光电隔离器I2的阳极连接,电阻R10的一端与电源+12V连接,电阻R10的另一端连接到电压比较器C2的输出端;光电隔离器I2的阴极接地,光电隔离器I2的发射极接地,光电隔离器I2的集电极为连接到微处理器的B端口,电阻R12的一端与电源+5V连接,电阻R12的另一端与光电隔离器I2的集电极连接。
如图3所示,PWM检测电路包括电阻R13~R23、比较器C3、隔离器I3~I4和二极管T1~T3;电阻R13的一端为连接到车辆插座的充电连接确认的CC端口,电阻R13的另一端与光电隔离器I3的阳极连接,光电隔离器I3的阴极接地,光电隔离器I3的集电极与电阻R14的一端连接,电阻R14的另一端与电阻R16的一端连接,电阻R16的另一端连接到光电隔离器I3的发射极;电阻R15的一端为连接PWM的端口,电阻R15的另一端与二极管T1的正极连接,二极管T1的负极连接到电阻R14与电阻R15的连接处;二极管T3的阴极与电源+12V连接,二极管T3的阳极连接到光电隔离器的发射极,电阻R18的一端与电源+12V连接,电子R18的另一端与二极管T2的阴极连接,二极管T2的阳极地接,电阻R17的一端与二极管T1的阴极连接,电阻R17的另一端与二极管T2的阴极连接;电阻R19的一端与电源+12V连接,电阻R19的另一端与电阻R20串联后接地;电阻R19与R20的连接处与电压比较器C3的正输入端连接,电压比较器C3的负输入端连接到二极管T2的阴极,电压比较器C3的输出端通过电阻R22与光电隔离器I4的阳极连接,电阻R21的一端与电源+12V连接,电阻R21的另一端连接到电压比较器C3的输出端;光电隔离器I4的阴极接地,光电隔离器I4的发射极接地,光电隔离器I2的集电极为连接到微处理器的CP端口,电阻R23的一端与电源+5V连接,电阻R23的另一端与光电隔离器I4的集电极连接。
如图4所示,车辆控制器由微处理器MC9S12XEP100组成。微处理器MC9S12XEP100包括A、B、CP输入端口。
图5是交流车辆/供电插头与插座接口示意图。
交流车辆/供电插头与插座的电气连接对应关系如表1所示。
表1
电动汽车交流充电安全监测装置中各电路的组装以及与插头连接:
将微处理器的A、B、CP输入端口分别与第一电压比较电路的A端口、第二电压比较电路的B端口、PWM检测电路CP端口连接。第一电压比较电路和第二电压比较电路中使用了同一个电阻Rc,将电阻Rc置于车辆/供电插头中,其上端与车辆/供电插头中的充电连接确认端口(CC)连接,下端接地,再将车辆/供电插头中的充电连接确认端口(CC)与PWM检测电路的CC端相连(见表1的序号6所示)。
使用时将车辆/供电插头与车辆/供电插座连接。
工作原理:
车辆插头与车辆插座是否完全连接是通过检测电阻Rc的阻值确定的。供电插头和供电插座是否完全连接是通过检测比较器C2反向端的输入电压确定的。当前充电电缆的额定容量是通过检测电阻Rc的阻值确定的;当前供电设备的最大供电电流是通过检测PWM信号的占空比确定的。具体来说,系统上电时端口A、B均为高电平,当Rc=220Ω或680Ω时,表示车辆接口已完全连接,此时端口A为低电平,若此时Rc=220Ω,则比较器C2的反向端输入电压为2.1V,此时端口B为低电平;若此时Rc=680Ω,则比较器C2的反向端输入电压为4.85V,此时端口B为高电平。当端口A为低电平,端口B为低电平时,充电电缆容量为32A;当端口A为低电平,端口B为高电平时,充电电缆容量为16A。当车辆/供电插头与车辆/供电插座连接连接正常后,如供电设备无故障,并且供电接口已完全连接,则供电设备发出PWM信号,此时CC端为高电平,PWM的峰值电压为6V,车载充电机及供电设备处于正常工作状态,若CC端置为低电平,则PWM的峰值电压为9V,此时车辆应停止充电。在正常充电时,电动汽车交流充电安全监测装置对PWM信号进行周期不大于5s的检测,当占空比有变化时,电动汽车交流充电安全监测装置实时调整车载充电机的输出功率。当车辆到达充电结束条件或者驾驶员对车辆实施了停止充电的指令时,充电停止,PWM信号终止。在工作过程中,单片机主要完成3路检测端口的检测切换,信号处理和判断功能。
以上所述的本发明实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.电动汽车交流充电安全监测装置,其特征在于:包括第一电压比较电路、第二电压比较电路、PWM检测电路和微处理器;
所述第一电压比较电路、第二电压比较电路、PWM检测电路分别与微处理器连接;
所述第一电压比较电路包括电阻Rc、电阻R1~R6、电压比较器C1和光电隔离器I1;电阻R1的一端与电源+12V连接,电阻R1的另一端与电阻R2串联后接地,电阻R1与电阻R2的连接端与电压比较器C1的正输入端连接;电阻R3的一端与+12V电源连接,电阻R3的另一端与电阻Rc串联后接地,电阻R3与电阻Rc的连接端与电压比较器C1的负输入端连接;电压比较器C1的输出端通过电阻R5与光电隔离器I1的阳极连接,电阻R4的一端与电源+12V连接,电阻R4的另一端连接到电压比较器C1的输出端;光电隔离器I1的阴极接地,光电隔离器I1的发射极接地,光电隔离器I1的集电极为连接到微处理器的A端口,电阻R6的一端与电源+5V连接,电阻R6的另一端与光电隔离器I1的集电极连接;
所述第二电压比较电路包括电阻R7~R12、电压比较器C2和光电隔离器I2;电阻R7的一端与电源+12V连接,电阻R7的另一端与电阻R8串联后接地,电阻R7与电阻R8的连接端与电压比较器C1的正输入端连接;电阻R9的一端与+12V电源连接,电阻R9的另一端与电阻Rc串联后接地,电阻R9与电阻Rc的连接端与电压比较器C2的负输入端连接;电压比较器C2的输出端通过电阻R11与光电隔离器I2的阳极连接,电阻R10的一端与电源+12V连接,电阻R10的另一端连接到电压比较器C2的输出端;光电隔离器I2的阴极接地,光电隔离器I2的发射极接地,光电隔离器I2的集电极为连接到微处理器的B端口,电阻R12的一端与电源+5V连接,电阻R12的另一端与光电隔离器I2的集电极连接;
所述PWM检测电路包括电阻R13~R23、电压比较器C3、光电隔离器I3~I4和二极管T1~T3;所述电阻R13的一端是用于充电连接确认的CC端口,电阻R13的另一端与光电隔离器I3的阳极连接,光电隔离器I3的阴极接地,光电隔离器I3的集电极与电阻R14的一端连接,电阻R14的另一端与电阻R16的一端连接,电阻R16的另一端连接到光电隔离器I3的发射极;电阻R15的一端为连接PWM的端口,电阻R15的另一端与二极管T1的正极连接,二极管T1的负极连接到电阻R14与电阻R15的连接处;二极管T3的阴极与电源+12V连接,二极管T3的阳极连接到光电隔离器的发射极,电阻R18的一端与电源+12V连接,电子R18的另一端与二极管T2的阴极连接,二极管T2的阳极地接,电阻R17的一端与二极管T1的阴极连接,电阻R17的另一端与二极管T2的阴极连接;电阻R19的一端与电源+12V连接,电阻R19的另一端与电阻R20串联后接地;电阻R19与R20的连接处与电压比较器C3的正输入端连接,电压比较器C3的负输入端连接到二极管T2的阴极,电压比较器C3的输出端通过电阻R22与光电隔离器I4的阳极连接,电阻R21的一端与电源+12V连接,电阻R21的另一端连接到电压比较器C3的输出端;光电隔离器I4的阴极接地,光电隔离器I4的发射极接地,光电隔离器I2的集电极为连接到微处理器的CP端口,电阻R23的一端与电源+5V连接,电阻R23的另一端与光电隔离器I4的集电极连接;
所述微处理器包括A、B、CP输入端口;
所述第一电压比较电路的A端口、第二电压比较电路的B端口、PWM检测电路的CP端口分别与微处理器的A、B、CP端口连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车交流充电安全监测装置,其特征在于:所述电压比较器C1为双路差动比较器LM2903;所述光电隔离器I1为可控光电耦合器TLP521。
3.根据权利要求1所述的电动汽车交流充电安全监测装置,其特征在于:所述电压比较器C2为双路差动比较器LM2903;所述光电隔离器I2为可控光电耦合器TLP521。
4.根据权利要求1所述的电动汽车交流充电安全监测装置,其特征在于:所述电压比较器C3为双路差动比较器LM2903;所述光电隔离器I3、I4为可控光电耦合器TLP521;所述二极管T1、T2为LL4148,所述二极管T3选择瞬态抑制二极管SMBJ36A/40V。
5.根据权利要求1-4任何一项所述的电动汽车交流充电安全监测装置,其特征在于:所述微处理器的型号为MC9S12XEP100。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20170111 Effective date of abandoning: 20180815 |
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