CN105162198B - 一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了符合国家标准的一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路，属于电动汽车领域，包括供电连接检测模块、电平转换模块以及电平检测模块。根据供电连接检测模块的输出电压，判断供电插头与供电插座的连接状态；电平转换模块以模拟开关为主要器件，接收供电控制装置输出的PWM信号，根据国家标准将其转换为幅值为±12V的PWM信号；电平检测模块保持电平转换模块输出电压峰值，以供供电控制装置采集电压峰值并据此判断充电接口连接状态和车辆控制装置状态，当满足条件时，供电控制装置给电动汽车供电。本发明的电平检测模块具有保持电压峰值和提高负载驱动能力的作用，且本发明采用的器件价格低廉，节省成本，具有推广价值。

Description

一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路

技术领域

本发明属于电动汽车领域，具体涉及一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路。

背景技术

随着电动汽车的日益普及，电动汽车充电系统的应用越来越多，其充电过程的安全性和可靠性至关重要。电动汽车在进行充电之前，首先需要确认电动汽车的车辆接口与供电接口是否正常连接。如果车辆接口与供电接口未正常连接却仍进行充电，则容易导致能源的浪费，有时甚至会导致危险。电动汽车在进行充电时还需要实时监控充电过程，发生异常情况时应该立即断电。现有技术中，电动汽车充电控制导引电路较复杂，不利于节省成本。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路，设计合理，克服了现有技术的不足，节约成本，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路，包括供电连接检测模块、电平转换模块以及电平检测模块；其中：

供电连接检测模块，根据供电连接检测模块的输出电压，判断供电插头与供电插座的连接状态，当供电插头与供电插座连接时，供电控制装置发出脉冲宽度调制信号，并输出至电平转换模块；

电平转换模块，以模拟开关为主要器件，用于接收供电控制装置输出的脉冲宽度调制信号，根据国家标准将脉冲宽度调制信号转换为幅值为±12V的脉冲宽度调制信号，并输出至车辆控制装置；

电平检测模块，将电平转换模块的输出电压作为输入信号进行峰值保持，并将此电压峰值输出至供电控制装置，供电控制装置根据此电压峰值判断电动汽车的充电接口(供电接口与车辆接口)的连接状态和车辆控制装置的状态，当供电接口与车辆接口完全连接且车辆控制装置允许充电时，供电控制装置给电动汽车供电；

所述的供电连接检测模块包括第一电阻，第一电阻的一端与+12V的第一电源电压相连，第一电阻的另一端与供电插座通过CC(充电连接确认)线相连；当供电插头与供电插座相连时，供电连接检测模块输出电压为0V；当供电插头与供电插座不相连时，供电连接检测模块输出电压为+12V；当供电连接检测模块输出电压为0V时，由供电控制装置发出脉冲宽度调制信号至电平转换模块；

所述电平转换模块包括模拟开关、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和第二电容；所述第二电阻的一端和第三电阻的一端组成的公共端连接至供电控制装置发出脉冲宽度调制信号的端口，所述第二电阻的另一端与模拟开关的使能端组成的公共端接地，所述第三电阻的另一端与第四电阻的一端组成的公共端连接至模拟开关的输入端，所述第四电阻的另一端连接至第一电容的一端，第一电容的另一端与-12V的第二电源电压组成的公共端连接至模拟开关的负电源输入端；所述的模拟开关的正电源输入端和NO端与第一电源电压相连，所述模拟开关的NC端与第二电源电压相连；所述第二电容跨接在模拟开关的NC端与地端之间；所述第五电阻的一端连接至模拟开关的COM输出端，第五电阻的另一端连接至电平检测模块，并且通过控制确认线输出至车辆控制装置。

优选地，所述电平检测模块包括第一集成运放、第一晶体二极管、第六电阻和第三电容；所述第一集成运放的同向输入端与第五电阻中不与模拟开关的COM输出端相连的一端相连，第一集成运放的反向输入端与其输出端相连、并与所述第一晶体二极管的阳极相连，第一晶体二极管的阴极与第六电阻的一端和第三电容的一端组成的公共端相连并作为输出端；第六电阻和第三电容相并联，第六电阻的另一端和第三电容的另一端组成的公共端与地相连；

所述电平检测模块的输入取自所述电平转换模块的输出电压，电平检测模块对此电压进行峰值保持，并将此电压峰值输出至供电控制装置，供电控制装置根据此点的电压峰值判断电动汽车的充电接口的连接状态和车辆控制装置的状态，当电动汽车的充电接口完全连接且车辆控制装置允许充电时，供电控制装置给电动汽车供电。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明提出了一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路，与现有技术相比，一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路，包括以下模块：(1)供电连接检测模块，根据供电连接检测模块的输出电压能够判断供电插头与供电插座的连接状态，以决定供电控制装置发出PWM(脉冲宽度调制)信号；(2)电平转换模块，接收供电控制装置输出的PWM信号，根据国家标准将所述的PWM信号转换为幅值为±12V的PWM信号，并输出至车辆控制装置；(3)电平检测模块，电平检测模块的输入取自所述电平转换模块的输出电压，电平检测模块的作用为保持电压峰值，以供供电控制装置采集电压峰值并根据电压峰值判断充电接口(供电接口与车辆接口)的连接状态和车辆控制装置的状态，在供电接口与车辆接口完全连接且车辆控制装置允许充电时，接通开关，供电控制装置给电动汽车供电。

本发明的充电控制导引电路能够输出可靠的幅值为±12V的PWM信号，本发明电路符合电动汽车传导充电用连接装置的交流充电接口的国家标准，本发明的电平检测模块具有保持电压峰值和提高负载驱动能力的作用，且本发明采用的器件价格低廉，节省成本，具有良好的推广价值。

附图说明

图1为本发明一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路的电路原理图。

其中，100-供电连接检测模块；200-电平转换模块；300-电平检测模块；400-供电控制装置；500-车辆控制装置。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路，包括：供电连接检测模块100、电平转换模块200以及电平检测模块300；其中：

所述的供电连接检测模块100用于输出电压至供电控制装置400，供电连接检测模块100包括第一电阻R1，第一电阻R1的一端与+12V的第一电源电压相连，另一端与供电插座通过CC(充电连接确认)线相连。当供电插头与供电插座相连时，供电连接检测模块100输出电压为0V；当供电插头与供电插座不相连时，供电连接检测模块100输出电压为+12V。当供电连接检测模块100输出电压为0V时，可知供电插头与供电插座已连接，由供电控制装置400即可发出脉冲宽度调制信号输出至电平转换模块200。

所述电平转换模块200包括模拟开关SPDT1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，包括第一电容C1和第二电容C2。所述第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端组成的公共端连接至供电控制装置400发出脉冲宽度调制信号的端口，所述第二电阻R2的另一端与模拟开关SPDT1的使能端(EN)组成的公共端接地，所述第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端组成的公共端接模拟开关SPDT1的输入端(IN)。所述第四电阻R4的另一端连接至第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端与-12V的第二电源电压组成的公共端连接至模拟开关SPDT1的负电源输入端(V-)。所述的模拟开关SPDT1的正电源输入端(V+)和NO端与+12V的第一电源电压相连，所述模拟开关SPDT1的NC端与-12V的第二电源电压相连。所述第二电容C2跨接在模拟开关的NC端与地端(GND)之间。所述第五电阻R5的一端连接至模拟开关SPDT1的COM输出端，另一端连接至电平检测模块300，并且通过CP(控制确认)线输出至车辆控制装置500。

模拟开关SPDT1的使能端(EN)接地时，模拟开关正常工作。当PWM波为高电平时，模拟开关SPDT1的输入端得到高电平电压，控制模拟开关SPDT1的COM端与NO接通，COM端输出+12V电压；当PWM波为低电平时，模拟开关SPDT1的输入端得到低电平电压，控制模拟开关SPDT1的COM端与NC接通，COM端输出-12V电压。

第二电阻R2为输入电阻，第三电阻R3与第四电阻R4为分压电阻，第五电阻R5为按国家标准设置的接口电阻；第一电容C1和第二电容C2为滤波电容。经所述电平转换模块200将所述的脉冲宽度调制PWM信号转换为幅值为±12V的PWM信号。因此在电平转换模块200的输出CP(控制确认)线上得到可靠的幅值为±12V的PWM波信号，并将此PWM波信号输出至车辆控制装置。

所述电平检测模块300包括第一集成运放A1、第一晶体二极管D1、第六电阻R6和第三电容C3。所述的第一集成运放A1的同向输入端(+)与第五电阻R5中不与模拟开关SPDT1的COM输出端相连的一端相连，第一集成运放A1的反向输入端(-)与其输出端(OUT)相连、并与所述第一晶体二极管D1的阳极相连，第一晶体二极管D1的阴极与第六电阻R6的一端和第三电容C3的一端组成的公共端相连并作为输出端；第六电阻R6和第三电容C3相并联，第六电阻R6的另一端和第三电容C3的另一端组成的公共端与地相连。

所述电平检测模块300用于检测所述电平转换模块200的输出电压，电平检测模块300对此电压进行峰值保持，并将此电压峰值输出至供电控制装置400，供电控制装置400根据此点的电压峰值可以判断电动汽车的充电接口(供电接口与车辆接口)的连接状态和车辆控制装置500的状态，在供电接口与车辆接口完全连接且车辆控制装置500允许充电时，接通开关使供电控制装置400给电动汽车供电。电平检测模块300的主要功能是电压峰值保持，以达到维持电压峰值和使供电控制装置400成功采样电压峰值的目的。电平检测模块300的另一个作用是提高负载驱动能力。

所述第一集成运放A1的反向输入端与其输出端相连，构成同向跟随器；第一集成运放A1输出信号与同向输入端的输入信号相同，第一集成运放的作用为进行信号隔离和提高负载驱动能力。所述第一集成运放A1与后面的单向导通的第一晶体二极管D1和阻容并联电路连接构成电压峰值保持电路。当第六电阻R6阻值为10k，第三电容C3为1μF时，放电时间常数为10ms，能够保证采样时间为1ms以内的数字设备采集到峰值电压，因此满足峰值保持要求。

本实施例中第一电阻R1取10k、第二电阻R2取10k、第三电阻R3取100k、第四电阻R4取100k、第五电阻R5取1k、第六电阻R6取10k。第一电容C1取100nF、第二电容C2取100nF、第三电容C3取1μF。模拟开关SPDT1采用DG470。第一集成运放A1采用LM258。第一晶体二极管D1采用1N4148。

本发明的充电控制导引电路能够输出可靠的幅值为±12V的PWM信号，本发明电路符合电动汽车传导充电用连接装置的交流充电接口的国家标准，本发明的电平检测模块具有保持电压峰值和提高负载驱动能力的作用，且本发明采用的器件价格低廉，节省成本，具有良好的推广价值。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路，其特征在于：包括供电连接检测模块、电平转换模块以及电平检测模块；其中：

供电连接检测模块，根据供电连接检测模块的输出电压，判断供电插头与供电插座的连接状态，当供电插头与供电插座连接时，供电控制装置发出脉冲宽度调制信号，并输出至电平转换模块；

电平转换模块，以模拟开关为主要器件，用于接收供电控制装置输出的脉冲宽度调制信号，根据国家标准将脉冲宽度调制信号转换为幅值为±12V的脉冲宽度调制信号，并输出至车辆控制装置；

电平检测模块，用于检测电平转换模块的输出电压，保持此电压峰值，并将此电压峰值输出至供电控制装置，供电控制装置根据此电压峰值判断电动汽车的充电接口的连接状态和车辆控制装置的状态，当电动汽车的充电接口完全连接并且车辆控制装置允许充电时，供电控制装置给电动汽车供电；

所述的供电连接检测模块包括第一电阻，第一电阻的一端与+12V的第一电源电压相连，第一电阻的另一端与供电插座通过充电连接确认线相连；当供电插头与供电插座相连时，供电连接检测模块输出电压为0V；当供电插头与供电插座不相连时，供电连接检测模块输出电压为+12V；当供电连接检测模块输出电压为0V时，由供电控制装置发出脉冲宽度调制信号至电平转换模块；

所述电平转换模块包括模拟开关、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和第二电容；所述第二电阻的一端和第三电阻的一端组成的公共端连接至供电控制装置发出脉冲宽度调制信号的端口，所述第二电阻的另一端与模拟开关的使能端组成的公共端接地，所述第三电阻的另一端与第四电阻的一端组成的公共端连接至模拟开关的输入端，所述第四电阻的另一端连接至第一电容的一端，第一电容的另一端与-12V的第二电源电压组成的公共端连接至模拟开关的负电源输入端；所述的模拟开关的正电源输入端和NO端与第一电源电压相连，所述模拟开关的NC端与第二电源电压相连；所述第二电容跨接在模拟开关的NC端与地端之间；所述第五电阻的一端连接至模拟开关的COM输出端，第五电阻的另一端连接至电平检测模块，并且通过控制确认线输出至车辆控制装置。

2.根据权利要求1所述的基于模拟开关的电动汽车充电控制导引电路，其特征在于：

所述电平检测模块包括第一集成运放、第一晶体二极管、第六电阻和第三电容；所述第一集成运放的同向输入端与第五电阻中不与模拟开关的COM输出端相连的一端相连，第一集成运放的反向输入端与其输出端相连、并与所述第一晶体二极管的阳极相连，第一晶体二极管的阴极与第六电阻的一端和第三电容的一端组成的公共端相连并作为输出端；第六电阻和第三电容相并联，第六电阻的另一端和第三电容的另一端组成的公共端与地相连；

所述电平检测模块的输入取自所述电平转换模块的输出电压，电平检测模块对此电压进行峰值保持，并将此电压峰值输出至供电控制装置，供电控制装置根据此点的电压峰值判断电动汽车的充电接口的连接状态和车辆控制装置的状态，当电动汽车的充电接口完全连接且车辆控制装置允许充电时，供电控制装置给电动汽车供电。