CN107244252A - 一种用于指示交直流充电枪状态的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于指示交直流充电枪状态的电路，包括为电路提供电能的12V直流开关电源、第一正向整流电路、用于输出+5V电压信号的第一稳压电路、第一比较器、连接在第一比较器输出端的第一滤波电路、第一高电平导通的开关元件和第一报警器件；第一稳压电路的输出端连接至第一比较器的正极输入端；交流充电枪的CP信号或直流充电枪的CC1信号通过第一正向整流电路连接至第一比较器的负极输入端；第一比较器的输出信号经所述第一滤波电路后控制第一高电平导通的开关元件的导通或断开；第一报警器件在第一高电平导通的开关元件导通时发出报警信号。实现增加插枪状态指示，便于向用户反馈插枪状态，提升人机交互体验，提高充电效率。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种用于指示交直流充电枪状态的电路。
背景技术
随着电动汽车的发展，新能源充电发展迅速。现有电动汽车充电行业中，通常用户首先将充电枪插入电动汽车的车辆插座中，然后利用扫码或刷卡等方式对电动汽车充电，但是扫码或刷卡后电动汽车可能因插枪不到位导致充电失败，而用户也没有察觉，而在过一段时间之后发现电动汽车未充上电，或者是在用户发现没有启动充电时通过多次插拔充电枪和多次扫码或刷卡试图重新启动充电，导致用户操作体验差。
因此，为了提示用户充电枪插入车辆插座时是否实现连接到位，本发明提供一种用于指示充电枪是否正常插入车辆插座的电路。
发明内容
本发明提供一种用于指示交直流充电枪状态的电路的目的在于，用于解决现有技术中因插枪不到位导致充电失败的问题，实现增加插枪状态指示，便于向用户反馈插枪状态，提升人机交互体验，提高充电效率。
为了实现上述技术目的，本发明提供如下技术方案予以实现：
一种用于指示交直流充电枪状态的电路，其特征在于，包括为所述电路提供电能的12V直流开关电源、第一正向整流电路、用于输出+5V电压信号的第一稳压电路、第一比较器、连接在所述第一比较器输出端的第一滤波电路、第一高电平导通的开关元件和第一报警器件；所述第一稳压电路的输出端连接至所述第一比较器的正极输入端；交流充电枪的CP信号或直流充电枪的CC1信号通过所述第一正向整流电路连接至所述第一比较器的负极输入端；所述第一比较器的输出信号经所述第一滤波电路后控制所述第一高电平导通的开关元件的导通或断开；所述第一报警器件在所述第一高电平导通的开关元件导通时发出报警信号。
进一步地，所述用于指示交直流充电枪状态的电路还包括对12V直流开关电源滤波的滤波电路，所述滤波电路包括两个并联电容。
进一步地，所述第一高电平导通的开关元件为NPN三极管，其基极与所述第一滤波电路的输出信号相连，集电极与通过第一上拉电阻与12V直流开关电源相连，发射极与第一报警器件的输入端相连。
进一步地，所述第一报警器件为LED指示灯、蜂鸣器或振动电机。
进一步地，所述第一稳压电路为TL431系列的芯片。
进一步地，为了向用户指示直流充电枪或交流充电枪的充电状态，所述用于指示交直流充电枪状态的电路还包括充电状态检测电路，其包括用于缩小输入电压的差分运放、与所述差分运放的输出端连接的第二正向整流电路、第二比较器、用于输出1.25V电压的第二稳压电路和第二报警器件；直流充电枪的充电正极连接所述差分运放电路的正极输入端且其充电负极连接所述差分运放电路的负极输入端，或交流充电枪的充电正极连接所述差分运放电路的正极输输入端且其充电负极连接所述差分运放电路的负极输入端；所述差分运放的输出端连接所述第二正向整流电路的输入端，且所述第二正向整流电路的输出端连接至所述第二比较器的正极输入端；所述第二稳压电路的输出端连接至所述第二比较器的负极输入端；所述第二比较器的输出信号控制所述第二高电平导通的开关元件的导通或断开；所述第二报警器件在所述第二高电平导通的开关元件导通时发出报警信号。
进一步地，所述第二高电平导通的开关元件为NPN三极管，其基极与所述第二比较器的输出信号相连，集电极通过第二上拉电阻与12V直流开关电源相连，发射极与第二报警器件的输入端相连。
进一步地，所述第二报警器件为LED指示灯、蜂鸣器或振动电机。
进一步地，所述第二稳压电路为TL431系列的芯片。
与现有技术相比，本发明提供的用于指示交直流充电枪状态的电路具有如下优点和有益效果：针对于直流充电枪，CC1信号通过第一正向整流电路连接至第一比较器的负极输入端，+5V电压信号输入第一比较器的正极输入端，当直流充电枪与车辆插座连接到位时，第一比较器输出高电平，通过第一滤波电路滤波后驱动第一高电平导通的开关元件导通，从而第一报警器件发出报警信号，提醒用户连接到位，而当直流充电枪与车辆插座连接不到位时，第一比较器输出低电平，通过第一滤波电路滤波后使得第一高电平导通的开关元件断开，从而第一报警器件不会发出报警信号；针对于交流充电枪，CP信号通过第一正向整流电路连接至第一比较器的负极输入端，+5V电压信号输入第一比较器的正极输入端，当交流充电枪与车辆插座连接到位时，第一比较器的输出经第一滤波电路滤波后驱动第一高电平导通的开关元件导通，从而第一报警器件发出报警信号，提醒用户连接到位，而当交流充电枪与车辆插座连接不到位时，第一比较器输出经第一滤波电路滤波后驱动第一高电平导通的开关元件断开，从而第一报警器件不会发出报警信号；因此，通过该电路能够实现对交流或直流充电枪的插枪状态的检测并指示，提升人机交互体验，从而提高充电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1示出国标中直流充电控制导引电路原理图；
图2示出国标中交流充电控制导引电路原理图；
图3示出本发明用于指示交直流充电枪状态的电路的一种实施例；
图4示出本发明用于指示交直流充电枪状态的电路的另一种实施例。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对于直流充电枪，该直流充电枪适用于国标中规定的连接方式C充电模式4的直流充电设备用充电枪头，如图1所示，当用户将直流充电枪插入车辆插座内时，充电枪内CC1线（即，充电连接确认）与车辆插座连接到位是启动充电的先决条件，CC1线连接线的检测点1处的电压信号为12V、6V和4V，在为12V和6V时表示充电枪与车辆插座连接不到位，而为4V时表示连接到位。因此，需要在电压为4V时给用户反馈提示，以表明当前连接到位，而在电压为12V和6V时不给客户反馈提示，以表明当前连接不到位，或者在电压为4V时不给用户反馈提示，以表明当前连接到位，而在电压为12V和6V时给客户反馈提示，以表明当前连接不到位，便于用户及时调整充电枪，提高充电效率。
针对于交流充电枪，该交流充电枪适用于国标中规定的连接方式B、连接方式C、充电模式2、充电模式3的交流充电设备用充电枪头，如图2所示，当用户将交流充电枪插入车辆插座内时，充电枪内CP线（即，控制确认）与车辆插座连接到位是启动充电的先决条件，CP线连接线处的检测点1处的电压信号为+12V、+9V、±12V PWM、±9V PWM和±6V PWM，当为±12V PWM、±9V PWM和±6V PWM时表示连接到位，而为+12V和+9V时表示连接不到位。因此，需要在为±12V PWM、±9V PWM和±6V PWM时给用户反馈提示，以表明当前连接到位，而在电压为12V和9V时不给客户反馈提示，以表明当前连接不到位，或者为±12V PWM、±9V PWM和±6V PWM时不给用户反馈提示，以表明当前连接到位，而为12V和9V时给客户反馈提示，以表明当前连接不到位，便于用户及时调整充电枪，提高充电效率。
在充电枪插入车辆插座时，为了及时向用户反馈插枪状态，如图3所示，本发明提供一种用于指示交直流充电枪状态的电路，包括为电路提供电能的12V直流开关电源、第一正向整流电路、用于输出+5V电压信号的第一稳压电路、第一比较器、连接在第一比较器输出端的第一滤波电路、第一高电平导通的开关元件和第一报警器件；第一稳压电路的输出端连接至第一比较器的正极输入端；交流充电枪的CP信号或直流充电枪的CC1信号通过第一正向整流电路连接至第一比较器的负极输入端；第一比较器的输出信号通过第一滤波电路控制第一高电平导通的开关元件的导通或断开；第一报警器件在第一高电平导通的开关元件导通时发出报警信号。该电路可以独立于交流充电枪或直流充电枪而设置在其外部，或者可以设置在其充电枪头内部。在本实施例中，12V直流开关电源可以从充电机内的辅助电源取电，例如，该充电枪为直流充电枪时，充电枪内部预留一根一方线和地线作为12V直流开关电源的供电线路；该充电枪为交流充电枪时，交流充电枪线内部预留两根1方线或者预留一根一方线和地线作为12V直流开关电源的供电线路。
具体地，如图3所示，在本实施例中，第一正向整流电路包括整流二极管D2和限流电阻R1，用于将来自CP/CC1的信号进行整流后输入第一比较器UB2ALM324的负极输入端2引脚处；第一稳压电路为TL413系列的TL431IDBVR可控精密稳压源，其输出引脚1输出稳定电压+2.5V，通过电阻R5和R6，使得A点电压为+5V，通过R2和C1组成的滤波电路滤波后将+5V电压输入至第一比较器UB2ALM324的正极输入端3引脚处；第一滤波电路为RC滤波电路，其包括R3和C8，并且在本实施例中，为了对第一比较器输出的信号进行整流，在R3和C8之间设置有整流二极管D3；、第一比较器UB2ALM324的输出信号控制第一高电平导通的开关元件QF2是否导通，进而控制第一报警器件X3是否发出报警信号。
在本实施例中，第一高电平导通的开关元件QF2为NPN三极管，其基极与C8相连，集电极通过第一上拉电阻R8与12V直流开关电源相连，发射极与第一报警器件X3的输入端相连。且第一报警器件X3可以为LED指示灯、蜂鸣器或振动电机，在对第一报警器件X3供正向电压时，LED指示灯点亮、蜂鸣器会发出蜂鸣声、或振动电机由于通电转动而产生振动，以便提示向用户，在本实施例中，以第一报警器件X3为LED指示灯为例进行说明。
具体地，针对于直流充电枪，在CC1输出电压为12V、6V和4V时分别进行分析，在为6V时，通过设置D2和R1进行整流限流后，使得第一比较器的2引脚处的电压值小于6V且大于5V，同理在为12V，第一比较器的2引脚处的电压值肯定会大于5V，因此，第一比较器UB2ALM324的输出为低电平，从而QF2不会导通，由于LED指示灯X3未给出正向电压输入，因此不点亮，此时表示充电枪与车辆插座未连接到位；在为4V时，通过设置D2和R1进行整流限流后，使得第一比较器的2引脚处的电压值小于4V，因此，第一比较器UB2ALM324的输出为高电平，从而QF2导通，LED指示灯X3的1引脚为高电平，因此，LED指示灯X3点亮，此时表示充电枪与车辆插座连接到位。
针对于交流充电枪，在CP输出电压为±12V PWM、±9V PWM和±6V PWM时分别进行分析，在+12V或+9V时，分析类似于直流充电枪，第一比较器UB2ALM324输出低电平，从而QF2不会导通，由于LED指示灯X3未给出正向电压输入，因此不点亮，此时表示充电枪与车辆插座未连接到位；当为信号±12V PWM、±9V PWM或±6V PWM时，通过D2和R1整流限流后，第一比较器UB2ALM324的的负极输入端2引脚为+12V PWM、+9V PWM或+6V PWM，因此，第一比较器UB2ALM324的输出为反相的+12V PWM、+9V PWM或+6V PWM，通过R3、D3和C8之后均变为脉动型直流电平，从而QF2导通，LED指示灯X3的1引脚为高电平，因此，LED指示灯X3点亮，此时表示充电枪与车辆插座连接到位。
如上所述，该电路可以根据LED指示灯X3的点亮或未点亮来提示用户充电枪与车辆插座是否连接到位，根据该LED指示灯X3的反馈指示，指导用户进行充电操作，避免用户多次插拔充电枪或多次刷卡，提高充电效率，提升用户充电操作体验。
进一步地，如图3所示，为了滤除12V直流开关电源中的噪声与毛刺，对12V直流开关电源采用两个并联电容C5和C6进行滤波。
进一步地，在连接到位后，为了向用户指示直流充电枪或交流充电枪的充电状态，针对于直流充电枪时，检测DC+、DC-（如图1所示）之间的电压，当DC+、DC-之间的电压在48V-950V的范围内时，表示充电枪处于充电状态；针对于交流充电枪时，检测L、N（如图2所示）之间的电压，当为220V时，表示充电枪处于充电状态。基于如上所述，如图4所示，为了便于描述，DC+、DC-之间的电压或L、N之间的电压称为充电状态检测电路的输入电压，差分运放UB2BLM324用于缩小输入电压，第二正向整流电路包括整流二极管D1、限流电阻R4和电容C7，用于将来自CP的电压整流后输入第二比较器UB2CLM324的正极输入端10引脚处；第二稳压电路为TL413系列的TLVH431ICDBVR可控精密稳压源，用于输出+1.25V电压；第二比较器UB2CLM324的输出信号控制第二高电平导通的开关元件的导通或断开；第二报警器件在第二高电平导通的开关元件导通时发出报警信号。
在本实施例中，第二高电平导通的开关元件QF1NPN三极管，其基极与R17相连，集电极通过第二上拉电阻R22与12V直流开关电源相连，发射极与第二报警器件X4的输入端相连。且第二报警器件X4可以为LED指示灯、蜂鸣器或振动电机，在对第二报警器件X4供正向电压时，LED指示灯点亮、蜂鸣器会发出蜂鸣声、或振动电机由于通电转动而产生振动，以便提示向用户，在本实施例中，以第二报警器件X4为LED指示灯为例进行说明。
具体地，针对于直流充电枪，DC+、DC-通过一系列电阻R9-R13和R21进行降压、限流后分别输入至差分运放UB2BLM324的正极输入端5引脚和负极输入端6引脚，通过设置合适的阻值使得在DC+、DC-之间的电压在大于48V时差分运放UB2BLM324的输出端7引脚输出电压大于1.25V，该电压通过D1整流和R4、C7滤波之后进入第二比较器UB2CLM324的正极输入端10引脚，又由于TLVH431ICDBVR可控精密稳压源的输出引脚1输出稳定电压+1.25V，使得B点电压为+1.25V，通过R19和C3组成的滤波电路滤波后将+1.25V电压输入至第二比较器UB2CLM324的负极输入端9引脚处，因此，第二比较器UB2CLM324的输出为高电平，从而QF1导通，LED指示灯X4的1引脚为高电平，因此，LED指示灯X4点亮，表示直流充电枪正处于充电状态。
针对于交流充电枪，交流电压输入通过一系列电阻R9-R13和R21进行降压、限流后分别输入至差分运放UB2BLM324的正极输入端5引脚和负极输入端6引脚，通过设置合适的阻值使得差分运放UB2BLM324的输出端7引脚输出5.72V的正弦波（或者设置其他阻值使得差分运放UB2BLM324的输出端7引脚输出大于1.25V的正弦波），该电压通过D1整流和R4、C7滤波之后变成脉动型直流电平且进入第二比较器UB2CLM324的正极输入端10引脚，又由于TLVH431ICDBVR可控精密稳压源的输出引脚1输出稳定电压+1.25V，通过R19和C3组成的滤波电路滤波后将+1.25V电压输入至第二比较器UB2CLM324的负极输入端9引脚处，因此，第二比较器UB2CLM324的输出为高电平，从而QF1导通，LED指示灯X4的1引脚为高电平，因此，LED指示灯X4点亮，表示交流充电枪正处于充电状态。
为了区别插枪状态指示和充电状态指示，例如，针对于直流充电枪或交流充电枪，可以将用于指示连接到位的LED指示灯X3设置成黄色或其他颜色，而用于指示充电状态的LED指示灯X4设置成不同于LED指示灯X3颜色的绿色或其他颜色。由于充电枪与车辆插座连接到位是启动充电的先决条件，因此，LED指示灯X3或LED指示灯X4可以采用一个多色LED指示灯实现，在连接到位后，多色LED指示灯可以显示为黄色，此后充电时，多色LED指示灯更换为不同于黄色的其他颜色。
此外，该电路可以安装在直流充电枪或交流充电枪的充电枪枪头内部，或可以通过线缆安装在该充电枪枪头外部。在将该电路安装在该充电枪枪头内部时，LED指示灯X3或LED指示灯X4通过在充电枪壳体上开设的孔穿出，该孔开设在用户握枪时眼睛方便看到的位置处。
本发明的用于指示交直流充电枪状态的电路，通过在交直流充电枪内设置如上所述的电路，在交直流充电枪内增加了插枪状态指示和充电状态指示，在插枪时及时向用户反馈连接是否到位的指示，便于用户调整充电枪连接方式，提高充电效率，并且有效提升人机交互体验，从而提升产品的市场竞争力。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种用于指示交直流充电枪状态的电路，其特征在于，包括为所述电路提供电能的12V直流开关电源、第一正向整流电路、用于输出+5V电压信号的第一稳压电路、第一比较器、连接在所述第一比较器输出端的第一滤波电路、第一高电平导通的开关元件和第一报警器件；所述第一稳压电路的输出端连接至所述第一比较器的正极输入端；交流充电枪的CP信号或直流充电枪的CC1信号通过所述第一正向整流电路连接至所述第一比较器的负极输入端；所述第一比较器的输出信号经所述第一滤波电路后控制所述第一高电平导通的开关元件的导通或断开；所述第一报警器件在所述第一高电平导通的开关元件导通时发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的用于指示交直流充电枪状态的电路，其特征在于，还包括对12V直流开关电源滤波的滤波电路，所述滤波电路包括两个并联电容。
3.根据权利要求1或2所述的用于指示交直流充电枪状态的电路，其特征在于，所述第一高电平导通的开关元件为NPN三极管，其基极与所述第一滤波电路的输出信号相连，集电极与通过第一上拉电阻与12V直流开关电源相连，发射极与所述第一报警器件的输入端相连。
4.根据权利要求1或2所述的用于指示交直流充电枪状态的电路，其特征在于，所述第一报警器件为LED指示灯、蜂鸣器或振动电机。
5.根据权利要求1或2所述的用于指示交直流充电枪状态的电路，其特征在于，所述第一稳压电路为TL431系列的芯片。
6.根据权利要求1所述的用于指示交直流充电枪状态的电路，其特征在于，还包括充电状态检测电路，其包括用于缩小输入电压的差分运放、与所述差分运放的输出端连接的第二正向整流电路、第二比较器、用于输出+1.25V电压的第二稳压电路和第二报警器件；直流充电枪的充电正极连接所述差分运放电路的正极输入端且其充电负极连接所述差分运放电路的负极输入端，或交流充电枪的充电正极连接所述差分运放电路的正极输输入端且其充电负极连接所述差分运放电路的负极输入端；所述差分运放的输出端连接所述第二正向整流电路的输入端，且所述第二正向整流电路的输出端连接至所述第二比较器的正极输入端；所述第二稳压电路的输出端连接至所述第二比较器的负极输入端；所述第二比较器的输出信号控制所述第二高电平导通的开关元件的导通或断开；所述第二报警器件在所述第二高电平导通的开关元件导通时发出报警信号。
7.根据权利要求6所述的用于指示交直流充电枪状态的电路，其特征在于，所述第二高电平导通的开关元件为NPN三极管，其基极与所述第二比较器的输出信号相连，集电极通过第二上拉电阻与12V直流开关电源相连，发射极与第二报警器件的输入端相连。
8.根据权利要求6或7所述的用于指示交直流充电枪状态的电路，其特征在于，所述第二报警器件为LED指示灯、蜂鸣器或振动电机。
9.根据权利要求6所述的用于指示交直流充电枪状态的电路，其特征在于，所述第二稳压电路为TL431系列的芯片。
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