CN108437824A - 基于pwm信号的电动汽车交流充电通信装置及方法 - Google Patents

基于pwm信号的电动汽车交流充电通信装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明特别涉及一种基于PWM信号的电动汽车交流充电通信装置，电动汽车包括相连接的车辆插座、车载充电机以及车辆控制模块，充电桩包括相连接的充电插头和交流充电控制模块，车辆控制模块通过开关S4连接车辆插座的CP端子；交流充电控制模块通过开关S1、电阻R1连接充电插头的CP端子；车辆控制模块控制开关S4的连接状态，交流充电控制模块控制开关S1的连接状态；交流充电控制模块对车辆控制模块的V0PWM信号输出管脚输出的PWM信号占空比进行检测并处理从而实现车辆充电时的通信；并公开其方法。通过发送PWM信号，随着PWM信号占空比的变化，对应着车辆的不同信息，充电桩根据获取到的PWM信号解析出车辆信息、判定车辆是否有权充电，从而完成车辆的识别和启动充电。

Description

基于PWM信号的电动汽车交流充电通信装置及方法
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，特别涉及一种基于PWM信号的电动汽车交流充电通信装置及方法。
背景技术
目前电动汽车在直流充电桩上面充电的时候能够获取到车辆的信息，从而在后台数据中可以对车辆上报的信息和桩上报的充电信息进行比对，确认数据的可靠性。然而在交流桩上，两者由于没有实质性的数据交互，交流桩并不知道是哪台车来进行了充电，为了得到可靠的车辆充电数据，建立车辆和交流桩的通信是必不可少的。为此，一般通过以下两种方式实现交流桩与车辆的数据通信。
方案一，交流充电桩在单相交流充电的情况下，使用国标充电枪中定义的L2、L3为CAN通信接口，实现交流充电桩与整车的通信。采用这种方式进行数据通信时，如果车上车载充电机的输入为三相电的话，则充电枪的所有孔位均被使用，无法再提供通信接口，利用L2、L3作为CAN通信接口的方案无法实施，因此存在一定的局限性。
方案二，如图1所示，其为中国电力科学研究院于2012年申请的发明专利《一种交流充电装置与电动汽车通信的系统》(申请号：201210364465.6)，该专利通过在车辆和交流桩端分别安装一个连接在CP线上的载波模块，通过载波模块来实现中间通信的交换。本方案在实现过程中容易受到CP信号衰减以及干扰的影响；另外还需要在车辆和交流桩两端各增加一个载波模块及外围电路。车辆端的载波模块要求车规级，这对硬件的要求很高，增加了额外的成本，并且不能适用于现有的未安装载波模块的电动汽车。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种基于PWM信号的电动汽车交流充电通信装置，能够方便、快捷的实现电动汽车充电前的识别。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于PWM信号的电动汽车交流充电通信装置，包括充电桩和电动汽车，电动汽车包括相连接的车辆插座、车载充电机以及车辆控制模块，充电桩包括相连接的充电插头和交流充电控制模块，充电插头和车辆插座构成插接配合，所述车辆控制模块通过开关S4连接车辆插座的CP端子，开关S4的一端连通CP端子、另一端连通车辆控制模块的检测管脚或V0PWM信号输出管脚；交流充电控制模块通过开关S1、电阻R1连接充电插头的CP端子，开关S1的一端连接电阻R1、另一端连通交流充电控制模块的接地管脚或12V电压输出管脚或12VPWM信号输出管脚；车辆控制模块控制开关S4的连接状态，交流充电控制模块控制开关S1的连接状态；交流充电控制模块对车辆控制模块的V0PWM信号输出管脚输出的PWM信号占空比进行检测并处理从而实现车辆充电时的通信。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：这里通过车辆控制模块发送PWM信号，随着PWM信号占空比的变化，对应着车辆的不同信息，充电桩根据获取到的PWM信号解析出车辆信息，并判定车辆是否有权充电，从而完成车辆的识别和启动充电，该结构简单、方便实现，并且在三相电充电时也能适用，且无需额外设置载波模块。
本发明的另一个目的在于提供一种基于PWM信号的电动汽车交流充电通信方法，能够方便、快捷的实现电动汽车充电前的识别。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于PWM信号的电动汽车交流充电通信方法，包括如下步骤：(A)系统初始化，开关S1连接12V电压输出管脚、开关S4连接车辆控制模块的检测管脚；(B)连接充电桩和电动汽车，车辆控制模块控制开关S2做闭合-断开-闭合的动作；(C)交流充电控制模块检测到检测点1的电压发生规律变化后启动数字通信模块，控制开关S1连接接地管脚；(D)车辆控制模块检测到检测点2的电压为0后控制开关S4连接V0PWM信号输出管脚；(E)交流充电控制模块对检测点1的PWM信号占空比进行检测并转换为数据从而识别车内发送的识别码，若识别到的车辆有充电权限，则交流充电控制模块控制开关S1连接到12V电压输出管脚并执行下一步，否则开关S1不动作并结束流程；(F)车辆控制模块检测到检测点2的电压由V0变为6V+V0后控制开关S4连接到检测管脚；(G)执行充电流程为电动汽车充电。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：这里通过车辆控制模块发送PWM信号，随着PWM信号占空比的变化，对应着车辆的不同信息，充电桩根据获取到的PWM信号解析出车辆信息，并判定车辆是否有权充电，从而完成车辆的识别和启动充电，该结构简单、方便实现，并且在三相电充电时也能适用，且无需额外设置载波模块。
附图说明
图1是现有技术中充电桩与电动汽车连接装置图；
图2是本发明的电路连接框图；
图3是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合图2和图3，对本发明做进一步详细叙述。为了方便理解，附图3中，开关S1连接到1号管脚即连接交流充电控制模块的接地管脚，开关S1连接到2号管脚即连接交流充电控制模块的12V电压输出管脚；开关S4连接到1号管脚即连接到车辆控制模块的检测管脚，开关S4连接到2号管脚即连接到车辆控制模块的V0PWM信号输出管脚。
参阅图2，一种基于PWM信号的电动汽车交流充电通信装置，包括充电桩和电动汽车，电动汽车包括相连接的车辆插座、车载充电机以及车辆控制模块，充电桩包括相连接的充电插头和交流充电控制模块，充电插头和车辆插座构成插接配合，其特征在于：所述车辆控制模块通过开关S4连接车辆插座的CP端子，开关S4的一端连通CP端子、另一端连通车辆控制模块的检测管脚或V0PWM信号输出管脚；交流充电控制模块通过开关S1、电阻R1连接充电插头的CP端子，开关S1的一端连接电阻R1、另一端连通交流充电控制模块的接地管脚或12V电压输出管脚或12VPWM信号输出管脚；车辆控制模块控制开关S4的连接状态，交流充电控制模块控制开关S1的连接状态；交流充电控制模块对车辆控制模块的V0PWM信号输出管脚输出的PWM信号占空比进行检测并处理从而实现车辆充电时的通信。这里通过车辆控制模块发送PWM信号，随着PWM信号占空比的变化，对应着车辆的不同信息，充电桩根据获取到的PWM信号解析出车辆信息，并判定车辆是否有权充电，从而完成车辆的识别和启动充电，该结构简单、方便实现，并且在三相电充电时也能适用，且无需额外设置载波模块。这里的充电桩端直接通过充电枪上的充电插头和电动汽车上的车辆插座构成插接配合，也可以与图1中一样，充电桩端也设置充电插座，然后通过充电电线连接充电插座和车辆插座。
具体地，所述车辆插座和充电插头均包含有7个连接端子，七个连接端子分别为L1、L2、L3、N、PE、CC、CP端子，其中L1、L2、L3、N为交流充电的功率端子，PE为保护接地端子，CC为电动汽车和充电桩连接确认信号，CP为控制确认控制线。所述充电插头内设置有开关S3、电阻R4以及电阻RC，开关S3的一端连接PE端子，另一端通过电阻RC连接CC端子，电阻R4并联在开关S3的两端；所述车载充电机依次经过开关S2、电阻R2后连接车辆插座的CP端子，电阻R3并联在开关S2和电阻R2的两端。这里使用了四个端子作为交流充电的功率端子，可以用三相电进行充电，外围电路与现有技术中的方案并无差别，其功能和连接都是一样的，这里就不再详细赘述。
参阅图3，本发明还提供了一种基于PWM信号的电动汽车交流充电通信方法，包括如下步骤：(A)在充电枪连接到电动汽车之前，电动汽车和充电桩都保持与国标一致的状态，即开关S1连接12V电压输出管脚、开关S4连接车辆控制模块的检测管脚，这里是为了保证在未改进的充电桩上也能适用现有的充电方案；(B)连接充电桩和电动汽车，开始握手识别阶段，通过国标中对交流桩数字通信模式的唤醒信号要求，车辆控制模块控制开关S2做闭合-断开-闭合的动作，引起检测点1检测到的电压发生9V-6V-9V的变化规律；(C)交流充电控制模块检测到检测点1的电压发生规律变化后启动数字通信模块，控制开关S1连接接地管脚；(D)车辆控制模块检测到检测点2的电压为0后控制开关S4连接V0PWM信号输出管脚并从该管脚发出电压为V0的PWM信号；(E)交流充电控制模块对检测点1的PWM信号占空比进行检测并转换为数据从而识别车内发送的识别码，若识别到的车辆有充电权限，则交流充电控制模块控制开关S1连接到12V电压输出管脚并执行下一步，否则开关S1不动作并结束流程；(F)车辆控制模块检测到检测点2的电压由V0变为6V+V0后表示电动汽车接收到充电桩识别车辆成功，启动充电的准备信号，车辆控制模块控制开关S4连接到检测管脚，此时检测点1的电压和检测点2的电压均为6V；(G)以上步骤执行后完成了交流桩插枪连接、启动充电前的车辆识别流程，接下来按照正常的国标充电流程为电动汽车充电即可。通过该方法，可以方便的实现电动车辆充电之前的握手识别，且无需额外设置载波模块，通过数字信号的变化来实现通信，更加的可靠和稳定。

Claims (4)

1.一种基于PWM信号的电动汽车交流充电通信装置，包括充电桩和电动汽车，电动汽车包括相连接的车辆插座、车载充电机以及车辆控制模块，充电桩包括相连接的充电插头和交流充电控制模块，充电插头和车辆插座构成插接配合，其特征在于：所述车辆控制模块通过开关S4连接车辆插座的CP端子，开关S4的一端连通CP端子、另一端连通车辆控制模块的检测管脚或V0PWM信号输出管脚；交流充电控制模块通过开关S1、电阻R1连接充电插头的CP端子，开关S1的一端连接电阻R1、另一端连通交流充电控制模块的接地管脚或12V电压输出管脚或12VPWM信号输出管脚；车辆控制模块控制开关S4的连接状态，交流充电控制模块控制开关S1的连接状态；交流充电控制模块对车辆控制模块的V0PWM信号输出管脚输出的PWM信号占空比进行检测并处理从而实现车辆充电时的通信。
2.如权利要求1所述的基于PWM信号的电动汽车交流充电通信装置，其特征在于：所述车辆插座和充电插头均包含有7个连接端子，七个连接端子分别为L1、L2、L3、N、PE、CC、CP端子，其中L1、L2、L3、N为交流充电的功率端子，PE为保护接地端子，CC为电动汽车和充电桩连接确认信号，CP为控制确认控制线。
3.如权利要求1所述的基于PWM信号的电动汽车交流充电通信装置，其特征在于：所述充电插头内设置有开关S3、电阻R4以及电阻RC，开关S3的一端连接PE端子，另一端通过电阻RC连接CC端子，电阻R4并联在开关S3的两端；所述车载充电机依次经过开关S2、电阻R2后连接车辆插座的CP端子，电阻R3并联在开关S2和电阻R2的两端。
4.一种如权利要求1所述的基于PWM信号的电动汽车交流充电通信装置的通信方法，包括如下步骤：
(A)系统初始化，开关S1连接12V电压输出管脚、开关S4连接车辆控制模块的检测管脚；
(B)连接充电桩和电动汽车，车辆控制模块控制开关S2做闭合-断开-闭合的动作；
(C)交流充电控制模块检测到检测点1的电压发生规律变化后启动数字通信模块，控制开关S1连接接地管脚；
(D)车辆控制模块检测到检测点2的电压为0后控制开关S4连接V0PWM信号输出管脚；
(E)交流充电控制模块对检测点1的PWM信号占空比进行检测并转换为数据从而识别车内发送的识别码，若识别到的车辆有充电权限，则交流充电控制模块控制开关S1连接到12V电压输出管脚并执行下一步，否则开关S1不动作并结束流程；
(F)车辆控制模块检测到检测点2的电压由V0变为6V+V0后控制开关S4连接到检测管脚；
(G)执行充电流程为电动汽车充电。
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