CN108819786A - 一种电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法，该发明的交直流充电控制导引电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、CP信号处理电路和微控制器四部分构成，具有待机功耗低、可实现延时掉电、兼容交直流充电控制导引和车辆正常行驶导引、无机械触点、寿命长等优点。所发明的传导充电系统交直流充电控制导引电路通常集成于电池管理系统或整车控制器；本发明设计中所采用的开关器件均为MOS器件，无机械损耗，增加了开关的使用寿命提高了电路的可靠性。

Description

一种电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控 制方法

技术领域

本发明属于电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法。

背景技术

能源短缺、环境污染是我国经济可持续发展面临的严重挑战，发展绿色交通势在必行。“纯电驱动”为我国汽车产业的战略导向，如何确保电动汽车与充电设备之间的安全可靠连接是电动汽车的基本功能要求之一。因此设计满足国家标准要求，同时又能兼容交流充电模式和直流充电模式的充电机接口导引电路是车辆安全可靠行驶的重要保障。

交直流充电控制导引的目的是使电动汽车与充电设备之间通过导引电路进行充电连接确认，使电动汽车可以安全可靠的进行充电。控制导引电路的基本功能包括：1.满足交流充电机充电接口导引；2.满足直流充电机充电接口导引；3.可实现低功耗待机；4.具备延时掉电。

根据国家标准《GB/T 18487.1-2015：电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》要求，当交流充电系统工作于如图1所示的“充电模式2连接方式B”时，充电控制导引电路的工作流程如下：1.车辆控制装置测量检测点2有无12V CP信号；如有则标志着车辆插头与车辆插座已连接，控制导引电路激活进入工作状态；如无，则控制导引电路处于待机状态。2.车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判断车辆插头与车辆插座是否完全连接。半连接时，S3断开，检测点3与PE之间的电阻为RC+R4；完全连接时，S3处于闭合状态，检测点3与PE之间的电阻值为RC。此外，R4和RC还用来表征充电电缆容量(详见国家标准《GB/T18487.1-2015：电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》)。3.供电控制装置通过测量检测点1的电压判断R3是否接入，如R3接入则延时一定时间，将S1切换至PWM输出状态。4.车辆检测装置通过测量检测点2的PWM信号，判断充电装置是否已经完全连接。如完全连接，则闭合开关S2，车辆进入准备就绪状态。5.供电控制装置通过进一步测量检测点1的电压判断车辆是否进入准备就绪状态，如已进入就绪状态，则闭合K1、K2，交流供电回路导通。6.车辆控制装置通过测量检测点2的PWM信号占空比确认供电设备的最大供电能力，并以此确定车载充电机的输出电流，启动充电过程。

根据国家标准《GB/T 18487.1-2015：电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》要求，当系统工作于如图2所示的直流充电系统时，充电控制导引电路工作流程如下：1.操作人员对非车载充电机进行设置后，非车载充电机控制器通过测量检测点1的电压判断R2是否接入、开关S是否可靠闭合，进而判断车辆接口是否完全连接。2.车辆接口完全连接后，非车载充电机控制器闭合K3和K4，12V低压辅助供电回路导通，车辆控制器接收到该12V低压辅助供电，进入工作模式，并通过测量检测点2的电压，判断电阻R3是否可靠接入(车辆接口是否可靠连接)。同时，非车载充电机控制器周期性的发送握手报文。3.握手成功后，进入充电报文配置阶段，车辆控制器闭合K5、K6，使充电回路导通；非车载充电机控制器检测到动力电池端电压无误后，闭合K1、K2，进入充电阶段。4.充电阶段相关信息由CAN总线报文进行传输。

为实现国家标准所规定的上述传导充电系统交直流充电控制导引功能，已有的充电控制导引电路及其控制方法具有以下特征：1.采用单片机实时监测车辆插头与车辆插座是否连接，造成系统待机功耗较高；2.充电结束或者车辆钥匙开关由ON切换至OFF时，车辆控制器直接掉电或者采用超级电容延时掉电，无法高可靠性的实现掉电数据保存；3.交流和直流充电控制导引电路独立设计，兼容性较差。

针对现有导引电路及其控制方法存在的不足，本发明提供了一种用于电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法，所发明的交直流充电控制导引电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、CP信号处理电路和微控制器四部分构成，具有待机功耗低、可实现延时掉电、兼容交直流充电控制导引和车辆正常行驶导引、无机械触点、寿命长等优点。所发明的传导充电系统交直流充电控制导引电路通常集成于电池管理系统或整车控制器。

发明内容

一种传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法，电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、CP信号处理电路和微控制器四部分构成；电源唤醒及自锁电路通过5V电源、I/O_2、I/O_3、I/O_4、I/O_5信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号和CP信号处理电路相连；CC/CC2电阻检测电路通过“AD_0”信号和“AD_1”信号与微控制器的模拟信号采集端口相连；CP信号处理电路通过“CP_PWM”信号与微控制器的PWM检测端口相连，通过“CP_ACK”信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号与电源唤醒及自锁电路相连。

如上述所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述CP信号处理电路中，NMOS管Q1的漏极接电阻R11一端(“CP_PWM”信号)和微控制器的PWM检测端口相连，R11另一端接5V电源，Q1源极接电阻R14，同时接地，Q1栅极接电阻R14的另一端与电阻R12的一端，R12另一端接电阻R13与电阻R15一端，R13另一端接电阻R16与二极管D9一端，电阻R16另一端接地，二极管D9另一端接电阻R21的一端与“CP”信号端口；电阻R15另一端接NMOS管Q2的漏极，Q2栅极接电阻R17与R18的一端，R18另一端接Q2源极，同时接地，R17另一端(“CP_ACK”信号)接微控制器的I/O_1；PMOS管Q3的源极接整车12V常火电源，Q3的漏极接电容C7与电阻R20一端(“WAKEUP_CP”信号)，C7与R20另一端接地；Q3的栅极接NMOS管Q4的漏极和电阻R19的一端，R19另一端接整车12V常火电源，Q4源极接电阻R22一端，同时接地，R22另一端接Q4的栅极和电阻R21一端，电阻R21另一端接“CP”信号输入端。

如上述所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述CC/CC2电阻检测电路中，运算放大器U2的第1引脚“AD_0”接微控制器的模拟信号采集端口与U2第4引脚；U2第2引脚接5V电源，第3引脚接地；第5引脚接电阻R23一端，R23另一端接电容C4、电阻R24的一端(“RI_0”直流充电CC2电阻检测端口)；电容C4另一端接地，R24另一端接电容C3、运算放大器U1的第1与第4引脚、电容C5与电阻R27的一端连接；电容C3另一端接地，U1第2引脚接5V电源，第3引脚接地，第5引脚接电阻R25一端，R25另一端接4.096V电压基准；运算放大器U3第1引脚(“AD_1”)接微控制器的模拟信号采集端口与U3的第4引脚，U3第2引脚接5V电源，第3引脚接地，第5引脚接电阻R26的一端；R26另一端接电阻R27与C6一端(“RI_1”交流充电CC电阻检测端口)，C6另一端接地。

如上述所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述电源唤醒及自锁电路中，二极管D1一端接整车12V常火电源，另一端接二极管D2、电容C1、PMOS管Q8的源极，PMOS管Q8漏极接电容C2一端与DC/DC装置，DC/DC输出5V电源给整个电路供电；电容C1、C2另一端接地；PMOS管Q8的栅极接电阻R1、PMOS管Q7的源极，R1的另一端接整车12V常火电源；二极管D3一端接“WAKEUP_ON”信号输入端、二极管D4；D4另一端接地，R3另一端接电阻R2一端，电阻R2另一端接NMOS管Q7的栅极与电阻R9一端，电阻R9另一端与NMOS管Q7的源极相连并接地；二极管D5一端接“WAKEUP_DC”信号输入端、电阻R32、二极管D2一端、二极管D6一端；D6另一端接地，二极管D5另一端接电阻R2、二极管D7、二极管D8，二极管D7另一端与电阻R31连接；二极管D8另一端接电阻R5、PMOS管Q6的漏极，Q6的源极接整车12V常火电源，Q6的栅极接电阻R4、NPN三极管Q5的集电极；Q5的发射极接地，R4的另一端接整车12V常火电源；Q5的基极接电阻R7、R6，电阻R7另一端与Q5发射极接地；电阻R6另一端接微控制器I/O_2端口；电阻R31一端为来自“CP信号处理电路”的“WAKEUP_CP”信号，另一端接电阻R8与运算放大器U4第4引脚，电阻R8另一端接地，U4的引脚5与U4的引脚1相连至微控制器I/O_3口，U4引脚2接5V电源，引脚3接地；电阻R32一端接电阻R10与运算放大器U5的引脚4，另一端接“WAKEUP_DC”信号，电阻R10另一端接地，U5的引脚5与U5的引脚1相连共接微控制器I/O_4，U5引脚2接5V电源，引脚3接地；电阻R33一端接电阻R11与运算放大器U6的引脚4，另一端接“WAKEUP_ON”信号，电阻R11另一端接地，U6的引脚5与U6的引脚1相连共接微控制器I/O_5口，U6的引脚2接5V电，引脚3接地。

当用于交流充电机控制导引时，如上述所述的传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法及工作流程为：

第一步：插头连接220V交流电源且车辆插头与车辆插座连接，功能盒输出12V CP信号。

第二步：12V CP信号经R21和R22分压后给Q4提供栅极电压，Q4导通，A点电压为0，进而Q3导通，“CP信号处理电路”输出12V“WAKEUP_CP”信号。

第三步：12V“WAKEUP_CP”信号经D7以及R2、R9提供Q7栅极电压，Q7导通，C点电压为0，进而Q8导通，DC/DC装置获得12V供电并输出5V电源。

第四步：微控制器获得5V供电电源，进入工作状态。

第五步：微控制器I/O_2管脚输出高电平，Q5导通，进而Q6导通，“S_LOCK”信号为12V，电源自锁回路形成。由于电源自锁回路的形成，即使“CP”信号变为低电平，Q8仍旧保持导通状态，控制导引电路仍旧处于工作状态。

第六步：微控制器通过检测N点电压测量交流CC电阻值，并以此来判断S3处于断开/闭合状态。

第七步：如S3处于断开状态，则表示车辆插头与插座完全连接。此时，微控制器I/O_1管脚输出高电平“CP_ACK”信号，NMOS管Q2导通，R15接入。此时(R15+R13)和R16形成并联，图1中的检测点1电压降低。

第八步：供电控制装置检测到检测点1电压变化，判定车辆处于就绪状态，闭合图1中的K1和K2交流供电回路。

第九步：“CP”信号端子PWM占空比信号经D9、R13和R12后控制NMOS管Q1的导通与关断，进而形成高电平为5V、低电平为0V的占空比信号；微控制器的PWM信号检测端口根据占空比确认供电设备的最大供电能力，并以此确定车载充电机的输出电流，启动充电过程。

第十步：当充电过程结束，或者充电枪拔掉后，微控制器延时保存相关充电信息，保存完毕后，微控制器I/O_2管脚输出低电平，Q5关断，进而Q6关断，“S_LOCK”信号为0V，Q7关断，Q8关断，整个控制导引电路处于断电状态。

当用于直流充电机控制导引时，如上述所述的传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法及工作流程为：

第一步：车辆插头与车辆插座连接，非车载充电机A+和A-端子分别连接充电控制导引电路的WAKEUP_DC端子与GND端子。

第二步：非车载充电机A+和A-端子输出12V低压辅助电源，“WAKEUP_DC”信号获得12V电压，经D5、R2和R9提供Q7栅极电压，Q7导通，C点电压为0，进而Q8导通，DC/DC装置获得12V供电并输出5V电源。

第三步：微控制器I/O_2管脚输出高电平，Q5导通，进而Q6导通，“S_LOCK”信号为12V，电源自锁回路形成。由于电源自锁回路的形成，即使“WAKEUP_DC”信号变为低电平，Q8仍旧保持导通状态，控制导引电路仍旧处于工作状态。

第四步：“WAKEUP_DC”信号经R32、R10分压，并经U5构成的电压跟随电路处理，微控制器检测到I/O_4管脚为高电平，进而判定充电控制导引电路进入直流充电导引流程。

第五步：微控制器检测CC2电阻是否接入电路中，如果没有检测到CC2电阻接入电路则微控制器进行循环检测。

第六步：微控制器通过检测M点电压测量CC2电阻是否可靠接入，进而判定车辆插头与车辆插座是否可靠连接。

第七步：如CC2已经可靠连接，则微控制器通过CAN总线与非车载充电机进入报文握手阶段，握手成功后，K1、K2和K5、K6接触器闭合，直流回路导通，进入充电流程。

第八步：当充电过程结束，或者充电枪拔掉后，微控制器延时保存相关充电信息，保存完毕后，微控制器I/O_2管脚输出低电平，Q5关断，进而Q6关断，“S_LOCK”信号为0V，Q7关断，Q8关断，整个控制导引电路处于断电状态。

当用于车辆处于正常行驶工作时，如上述所述的传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法及工作流程为：

第一步：车辆ON档信号连接控制导引电路“WAKEUP_ON”端子。当钥匙旋转至ON档时，WANKEUP_ON端子获得12V ON档信号，该信号经D3、R2和R9提供Q7栅极电压，Q7导通，C点电压为0，进而Q8导通，DC/DC装置获得12V供电并输出5V电源。

第二步：微控制器I/O_2管脚输出高电平，Q5导通，进而Q6导通，“S_LOCK”信号为12V，电源自锁回路形成。由于电源自锁回路的形成，即使“WAKEUP_ON”信号变为低电平，Q8仍旧保持导通状态，控制导引电路仍旧处于工作状态。

第三步：“WAKEUP_ON”信号经R33、R11分压，并经U6构成的电压跟随电路处理，微控制器检测到I/O_5管脚为高电平，进而判定充电控制导引电路进入正常行驶工作流程。

第四步：当车辆行驶结束、钥匙旋转至OFF状态时，“WAKEUP_ON”信号变为0V，微控制器延时保存相关信息，保存完毕后，微控制器I/O_2管脚输出低电平，Q5关断，进而Q6关断，“S_LOCK”信号为0V，Q7关断，Q8关断，整个控制导引电路处于断电状态。

有益效果：本发明设计的传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法，其技术改善特征如下：

电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、“CP”信号处理电路和微控制器四部分构成。

控制导引电路的正常工作可以由“WAKEUP_ON”、“WAKEUP_DC”、“CP”信号唤醒，满足了车辆正常工作、直流充电、交流充电三种应用场合，兼容了车辆的全部应用场景。

当控制导引电路不工作时，系统的待机电流仅仅由Q8、Q7、Q5、Q6、Q3和Q4的漏电构成，具有极低的待机电流(实际测量待机功耗为200uA)。

当控制导引电路由“WAKEUP_ON”、“WAKEUP_DC”、“CP”三种唤醒信号中的任意一种信号唤醒后，由PMOS管Q6、PNP三极管Q5、二极管D8和电阻R4、R5、R6、R7构成的自锁电路，保证了当相关触发信号撤销后，系统仍然可以继续保持工作状态，进而实现掉电数据保存功能。

本发明设计中所采用的开关器件均为MOS器件，无机械损耗，增加了开关的使用寿命提高了电路的可靠性。

附图说明

图1为《GB/T 18487.1-2015》规定的“充电模式2连接方式B”交流充电机接口导引电路说明图；

图2为《GB/T 18487.1-2015》规定的直流充电机接口导引电路说明图；

图3为所发明的电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路总体结构；

图4为所发明的CP信号处理电路原理图；

图5为所发明的CC/CC2电阻检测电路原理图；

图6为所发明的电源唤醒及自锁电路原理图；

图7为所发明的电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图3所示，所发明的传导充电系统交直流充电控制导引电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、CP信号处理电路和微控制器四部分构成；电源唤醒及自锁电路通过5V电源、I/O_2、I/O_3、I/O_4、I/O_5信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号和CP信号处理电路相连；CC/CC2电阻检测电路通过“AD_0”信号和“AD_1”信号与微控制器的模拟信号采集端口相连；CP信号处理电路通过“CP_PWM”信号与微控制器的PWM检测端口相连，通过“CP_ACK”信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号与电源唤醒及自锁电路相连。

所发明的控制导引电路由整车12V常火供电，由“WAKEUP_ON”、“WAKEUP_DC”、“CP”三种唤醒信号中的任意一种信号唤醒，三种唤醒信号分别接整车的12V ON档信号、非车载直流充电装置的12V低压辅助电源信号和交流充电功能盒输出的CP信号。

上述叙述中，CC为《GB/T 18487.1-2015》中所采用的Connection Confirm(连接确认)两单词首字母缩写，CP为《GB/T 18487.1-2015》中所采用的Cotrol and Protection(控制保护)两单词首字母缩写。

一、CP信号处理电路

如图4所示的CP信号处理电路，NMOS管Q1的漏极接电阻R11一端(“CP_PWM”信号)和微控制器的PWM检测端口相连，R11另一端接5V电源，Q1源极接电阻R14，同时接地，Q1栅极接电阻R14的另一端与电阻R12的一端，R12另一端接电阻R13与电阻R15一端，R13另一端接电阻R16与二极管D9一端，电阻R16另一端接地，二极管D9另一端接电阻R21的一端与“CP”信号端口；电阻R15另一端接NMOS管Q2的漏极，Q2栅极接电阻R17与R18的一端，R18另一端接Q2源极，同时接地，R17另一端(“CP_ACK”信号，Control and protection Acknowledge，控制与保护确认信号)接微控制器的I/O_1；PMOS管Q3的源极接整车12V常火电源，Q3的漏极接电容C7与电阻R20一端(“WAKEUP_CP”信号)，C7与R20另一端接地；Q3的栅极接NMOS管Q4的漏极和电阻R19的一端，R19另一端接整车12V常火电源，Q4源极接电阻R22一端，同时接地，R22另一端接Q4的栅极和电阻R21一端，电阻R21另一端接“CP”信号输入端。

CP信号处理电路用于交流充电时，对交流充电功能盒输出的CP信号进行处理。当车辆插头和车辆插座连接时后，根据《GB/T 18487.1-2015》规定，该信号可由图1中的S1开关在12V电压输出和PWM信号输出两种状态间切换。①当车辆插头和插座刚连接时，CP信号为12V电压输出，CP信号经R21＝240Ω和R22＝220KΩ分压后，Q4得到略小于12V的栅极电压进而导通，A点(即Q3栅极)电压接近于0，Q3导通，进而B点“WAKEUP_CP”信号变为12V，12V的“WAKEUP_CP”信号进入电源唤醒及自锁电路，将电源唤醒，微控制器进入工作状态，并输出电源互锁信号保证控制引导电路正常工作；②当交流充电功能盒判定车辆插头和车辆插座连接良好后，延迟一段时间将S1开关切换至PWM输出状态，此时CP信号为PWM信号输出。CP信号经D9、R12、R13后，作为Q1的栅极电压，当CP信号为高电平时，Q1导通，G点“CP_PWM”为低电平；当CP信号为低电平时，Q1关断，G点“CP_PWM”为5V高电平。100％减去微控制器PWM检测端口检测到的“CP_PWM”的占空比即为实际CP信号的PWM占空比。根据《GB/T 18487.1-2015》要求，当车辆控制装置检测到“CP_PWM”信号后，还需要闭合图1中的S2开关，将图1中的电阻R2接入，从而通知功能盒中的供电控制装置车辆已经处于就绪状态。该功能由“CP_ACK”信号及R17、R18、Q2和R15完成。微控制器I/O_1管脚输出高电平“CP_ACK”信号，Q2导通，相当于闭合图1中的S2，从而将电阻R13+R15接入(相当于图1中的电阻R2)。此处，本发明中的电阻标号与图1中的元器件标号对应关系如下表所示。

图1《GB/T 18487.1-2015》中的元器件	本发明设计中的元器件
		S2	Q2
R2	R13+R15
		R3	R16
D1	D9

二、CC/CC2电阻检测电路

如图5所示的CC/CC2电阻检测电路中，运算放大器U2的第1引脚“AD_0”接微控制器的模拟信号采集端口与U2第4引脚；U2第2引脚接5V电源，第3引脚接地；第5引脚接电阻R23一端，R23另一端接电容C4、电阻R24的一端(“RI_0”直流充电CC2电阻检测端口)；电容C4另一端接地，R24另一端接电容C3、运算放大器U1的第1与第4引脚、电容C5与电阻R27的一端连接；电容C3另一端接地，U1第2引脚接5V电源，第3引脚接地，第5引脚接电阻R25一端，R25另一端接4.096V电压基准(该电压基准由5V电源经MCP1541T-I/TT电压基准芯片变换产生)；运算放大器U3第1引脚(“AD_1”)接微控制器的模拟信号采集端口与U3的第4引脚，U3第2引脚接5V电源，第3引脚接地，第5引脚接电阻R26的一端；R26另一端接电阻R27与C6一端(“RI_1”交流充电CC电阻检测端口)，C6另一端接地。

CC电阻检测电路主要用于检测《GB/T 18487.1-2015》所规定的图1所示的交流车辆插头R4+RC电阻；CC2电阻检测电路主要用于检测《GB/T 18487.1-2015》所规定的图2所示的交流车辆插头R3电阻。其测量原理为：5V电源经MCP1541T-I/TT电压基准芯片变换产生4.096V基准电压信号经U1构成的电压跟随器后(本例U1采用TLV314-Q1)，电流驱动能力增大至20mA。当用于CC2检测时，4.096V的电压信号经R24和“RI_0”端子的电阻(即CC2电阻)分压，CC2电阻的不同将反映至M点电压的不同，M点电压经R23和U2构成的电压跟随器，反映至微控制器的AD_0模拟电压采样端子。本例采用的MC9S12XEP100微控制器的12位AD转换器读取到的数字量R_{AD_0}与电阻RI_0的转换关系为：

本例中R24＝10KΩ，精度为1％。当用于CC检测时，4.096V的电压信号经R27和“RI_1”端子的电阻(即CC电阻)分压，CC电阻的不同将反映至N点电压的不同，N点电压经R23和U3构成的电压跟随器，反映至微控制器的AD_1模拟电压采样端子。本例采用的MC9S12XEP100微控制器的12位AD转换器读取到的数字量R_{AD_1}与电阻RI_1的转换关系为：

本例中R27＝10KΩ，精度为1％。

三、电源唤醒及自锁电路

如图6所示的电源唤醒及自锁电路中，二极管D1一端接整车12V常火电源，另一端接二极管D2、电容C1、PMOS管Q8的源极，PMOS管Q8漏极接电容C2一端与DC/DC装置，DC/DC输出5V电源给整个电路供电；电容C1、C2另一端接地；PMOS管Q8的栅极接电阻R1、PMOS管Q7的源极，R1的另一端接整车12V常火电源；二极管D3一端接“WAKEUP_ON”信号输入端、二极管D4；D4另一端接地，电阻R2接NMOS管Q7的栅极与电阻R9一端，电阻R9另一端与NMOS管Q7的源极相连并接地；二极管D5一端接“WAKEUP_DC”信号输入端、电阻R32、二极管D2一端、二极管D6一端；D6另一端接地，二极管D5另一端(“S_LOCK”信号，Self-Lock，自锁信号)接电阻R2、二极管D7、二极管D8，二极管D7另一端与电阻R31连接；二极管D8另一端接电阻R5、PMOS管Q6的漏极，Q6的源极接整车12V常火电源，Q6的栅极接电阻R4、NPN三极管Q5的集电极；Q5的发射极接地，R4的另一端接整车12V常火电源；Q5的基极接电阻R7、R6，电阻R7另一端与Q5发射极接地；电阻R6另一端接微控制器I/O_2端口；电阻R31一端为来自“CP信号处理电路”的“WAKEUP_CP”信号，另一端接电阻R8与运算放大器U4第4引脚，电阻R8另一端接地，U4的引脚5与U4的引脚1相连至微控制器I/O_3口，U4引脚2接5V电源，引脚3接地；电阻R32一端接电阻R10与运算放大器U5的引脚4，另一端接“WAKEUP_DC”信号，电阻R10另一端接地，U5的引脚5与U5的引脚1相连共接微控制器I/O_4，U5引脚2接5V电源，引脚3接地；电阻R33一端接电阻R11与运算放大器U6的引脚4，另一端接“WAKEUP_ON”信号，电阻R11另一端接地，U6的引脚5与U6的引脚1相连共接微控制器I/O_5口，U6的引脚2接5V电，引脚3接地。

电源唤醒电路的工作原理如下：“WAKEUP_ON”信号接整车的ON档12V信号，“WAKEUP_DC”信号接直流充电机的12V低压辅助电源，“WAKEUP_CP”信号由CP信号处理电路输出。三路信号分别经二极管D3、D5和D7后汇于D点，三个信号形成“或”的电路关系，三个信号中的任意一个信号为12V，D点电压即为12V，D点电压经R2和R9，为Q7提供栅极电压，进而Q7导通，C点电压由12V降至0V，进而又导致Q8导通，DC/DC装置获得12V输入电压，输出5V电压，微控制器进入工作状态。此外，为了判断电源电路的唤醒源，“WAKEUP_ON”和“WAKEUP_DC”信号分别经R33和R11、R32和R10构成的分压电路处理后，进入由U6和U5构成的电压跟随器，微控制器的I/O_5和IO_4根据检测到的电平状态判定唤醒源。

二极管D2的作用：当车辆12V低压电池未安装或者电量过低时，12V常火将无效。此时，若采用直流充电，直流充电装置的12V低压辅助电源输出的“WAKEUP_DC”信号将经由D2为整车提供12V电源，保证车辆在12V低压电池未安装或者电量过低时，仍旧可以正常充电。

电源自锁电路的工作原理为：当微控制器处于工作状态后，I/O_2管脚输出高电平，经R6和R7，使D5导通，E点电压降至0V，进而Q6导通，“S_LOCK”信号输出12V，该信号经二极管D8与“WAKEUP_ON”、“WAKEUP_DC”和“WAKEUP_CP”信号形成“或”的电路关系，保证三者撤销之后，电源电路自锁形成，仍旧处于工作状态。该电源自锁电路，保证了“WAKEUP_ON”、“WAKEUP_DC”和“WAKEUP_CP”信号撤销之后，控制导引电路仍可以保持工作，当相关微控制器程序保存完数据后，将I/O_2管脚输出低电平，电源互锁失效，Q8关断，整个控制导引电路处于待机状态，除非再次由“WAKEUP_ON”、“WAKEUP_DC”和“WAKEUP_CP”三者之中的任意信号唤醒。

基于如图3所示的传导充电系统交直流充电控制导引电路，其控制方法如图7所示：当电源由“WAKEUP_ON”信号唤醒时，车辆工作于正常行驶状态；当电源由“WAKEUP_DC”信号唤醒时，车辆工作于直流充电状态；当电源由“WAKEUP_CP”信号唤醒时，车辆工作于交流充电状态。

正常行驶状态时：

第一步：WANKEUP_ON端子获得12V ON档信号，电源唤醒电路工作，DC/DC装置获得12V供电并输出5V电源。

第二步：微控制器I/O_2管脚输出高电平，Q5导通，进而Q6导通，“S_LOCK”信号为12V，电源自锁回路形成。

第三步：“WAKEUP_ON”信号经R33、R11分压，并经U6构成的电压跟随电路处理，微控制器检测到I/O_5管脚为高电平，进而判定充电控制导引电路进入正常行驶工作流程。

第四步：当车辆行驶结束、钥匙旋转至OFF状态时，“WAKEUP_ON”信号变为0V，微控制器延时保存相关信息，保存完毕后，微控制器I/O_2管脚输出低电平，Q5关断，进而Q6关断，“S_LOCK”信号为0V，Q7关断，Q8关断，整个控制导引电路处于断电状态。

直流充电机控制导引时：

第一步：非车载充电机A+和A-端子输出12V低压辅助电源，WAKEUP_DC信号获得12V电压，经D5、R2和R9分压，Q7导通，C点电压为0，进而Q8导通，而Q8导通，DC/DC装置获得12V供电并输出5V电源。

第二步：微控制器I/O_2管脚输出高电平，Q5导通，进而Q6导通，“S_LOCK”信号为12V，电源自锁回路形成。

第三步：“WAKEUP_DC”信号经R32、R10分压，并经U5构成的电压跟随电路处理，微控制器检测到I/O_4管脚为高电平，进而判定充电控制导引电路进入直流充电导引流程。

第四步：微控制器检测CC2电阻是否接入电路中，如果没有检测到CC2电阻接入电路则微控制器进行循环检测。

第五步：如CC2已经可靠连接，则微控制器通过CAN总线与非车载充电机进入报文握手阶段，握手成功后，K1、K2和K5、K6接触器闭合，直流回路导通，进入充电流程。

第六步：当充电过程结束，或者充电枪拔掉后，微控制器延时保存相关充电信息，保存完毕后，微控制器I/O_2管脚输出低电平，Q5关断，进而Q6关断，“S_LOCK”信号为0V，Q7关断，Q8关断，整个控制导引电路处于断电状态。

交流充电机控制导引时:

第一步：12V CP信号经R21和R22分压后给Q4提供栅极电压，Q4导通，A电压为0，进而Q3导通，“CP信号处理电路”输出12V“WAKEUP_CP”信号，12V“WAKEUP_CP”信号经D7以及R2、R9分压提供Q7栅极电压，Q7导通，C点电压为0，进而Q8导通，DC/DC装置获得12V供电并输出5V电源。

第二步：微控制器I/O_2管脚输出高电平，Q5导通，进而Q6导通，“S_LOCK”信号为12V，电源自锁回路形成。

第三步：微控制器通过检测N点电压测量交流CC电阻值，并以此来判断S3处于断开/闭合状态。

第四步：如S3处于断开状态，则表示车辆插头与插座完全连接。此时，微控制器I/O_1管脚输出高电平CP_ACK信号，NMOS管Q2导通，R15接入。此时(R15+R13)和R16形成并联，图1中的检测点1电压降低。

第五步：微控制器的PWM信号检测端口根据占空比确认供电设备的最大供电能力，并以此确定车载充电机的输出电流，启动充电过程。

第六步：当充电过程结束，或者充电枪拔掉后，微控制器延时保存相关充电信息，保存完毕后，微控制器I/O_2管脚输出低电平，Q5关断，进而Q6关断，“S_LOCK”信号为0V，Q7关断，Q8关断，整个控制导引电路处于断电状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、CP信号处理电路和微控制器组成；电源唤醒及自锁电路通过5V电源、I/O_2、I/O_3、I/O_4、I/O_5信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号和CP信号处理电路相连；CC/CC2电阻检测电路通过“AD_0”信号和“AD_1”信号与微控制器的模拟信号采集端口相连；CP信号处理电路通过“CP_PWM”信号与微控制器的PWM检测端口相连，通过“CP_ACK”信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号与电源唤醒及自锁电路相连。

2.如权利要求1所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述CP信号处理电路中，NMOS管Q1的漏极接电阻R11一端(“CP_PWM”信号)和微控制器的PWM检测端口相连，R11另一端接5V电源，Q1源极接电阻R14，同时接地，Q1栅极接电阻R14的另一端与电阻R12的一端，R12另一端接电阻R13与电阻R15一端，R13另一端接电阻R16与二极管D9一端，电阻R16另一端接地，二极管D9另一端接电阻R21的一端与“CP”信号端口；电阻R15另一端接NMOS管Q2的漏极，Q2栅极接电阻R17与R18的一端，R18另一端接Q2源极，同时接地，R17另一端(“CP_ACK”信号)接微控制器的I/O_1；PMOS管Q3的源极接整车12V常火电源，Q3的漏极接电容C7与电阻R20一端(“WAKEUP_CP”信号)，C7与R20另一端接地；Q3的栅极接NMOS管Q4的漏极和电阻R19的一端，R19另一端接整车12V常火电源，Q4源极接电阻R22一端，同时接地，R22另一端接Q4的栅极和电阻R21一端，电阻R21另一端接“CP”信号输入端。

3.如权利要求1或2任意一项所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述CC/CC2电阻检测电路中，运算放大器U2的第1引脚“AD_0”接微控制器的模拟信号采集端口与U2第4引脚；U2第2引脚接5V电源，第3引脚接地；第5引脚接电阻R23一端，R23另一端接电容C4、电阻R24的一端(“RI_0”直流充电CC2电阻检测端口)；电容C4另一端接地，R24另一端接电容C3、运算放大器U1的第1与第4引脚、电容C5与电阻R27的一端连接；电容C3另一端接地，U1第2引脚接5V电源，第3引脚接地，第5引脚接电阻R25一端，R25另一端接4.096V电压基准；运算放大器U3第1引脚(“AD_1”)接微控制器的模拟信号采集端口与U3的第4引脚，U3第2引脚接5V电源，第3引脚接地，第5引脚接电阻R26的一端；R26另一端接电阻R27与C6一端(“RI_1”交流充电CC电阻检测端口)，C6另一端接地。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述电源唤醒及自锁电路中，二极管D1一端接整车12V常火电源，另一端接二极管D2、电容C1、PMOS管Q8的源极，PMOS管Q8漏极接电容C2一端与DC/DC装置，DC/DC输出5V电源给整个电路供电；电容C1、C2另一端接地；PMOS管Q8的栅极接电阻R1、PMOS管Q7的源极，R1的另一端接整车12V常火电源；二极管D3一端接“WAKEUP_ON”信号输入端、二极管D4；D4另一端接地，R3另一端接电阻R2一端，电阻R2另一端接NMOS管Q7的栅极与电阻R9一端，电阻R9另一端与NMOS管Q7的源极相连并接地；二极管D5一端接“WAKEUP_DC”信号输入端、电阻R32、二极管D2一端、二极管D6一端；D6另一端接地，二极管D5另一端接电阻R2、二极管D7、二极管D8，二极管D7另一端与电阻R31连接；二极管D8另一端接电阻R5、PMOS管Q6的漏极，Q6的源极接整车12V常火电源，Q6的栅极接电阻R4、NPN三极管Q5的集电极；Q5的发射极接地，R4的另一端接整车12V常火电源；Q5的基极接电阻R7、R6，电阻R7另一端与Q5发射极接地；电阻R6另一端接微控制器I/O_2端口；电阻R31一端为来自“CP信号处理电路”的“WAKEUP_CP”信号，另一端接电阻R8与运算放大器U4第4引脚，电阻R8另一端接地，U4的引脚5与U4的引脚1相连至微控制器I/O_3口，U4引脚2接5V电源，引脚3接地；电阻R32一端接电阻R10与运算放大器U5的引脚4，另一端接“WAKEUP_DC”信号，电阻R10另一端接地，U5的引脚5与U5的引脚1相连共接微控制器I/O_4，U5引脚2接5V电源，引脚3接地；电阻R33一端接电阻R11与运算放大器U6的引脚4，另一端接“WAKEUP_ON”信号，电阻R11另一端接地，U6的引脚5与U6的引脚1相连共接微控制器I/O_5口，U6的引脚2接5V电，引脚3接地。

5.一种上述权利要求1-4任意一项所述的一项所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法，其特征在于：

当用于交流充电机控制导引时，如上述所述的传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法为：

第一步：插头连接220V交流电源且车辆插头与车辆插座连接，功能盒输出12V CP信号；

第二步：12V CP信号经R21和R22分压后给Q4提供栅极电压，Q4导通，A点电压为0，进而Q3导通，“CP信号处理电路”输出12V“WAKEUP_CP”信号；

第三步：12V“WAKEUP_CP”信号经D7以及R2、R9提供Q7栅极电压，Q7导通，C点电压为0，进而Q8导通，DC/DC装置获得12V供电并输出5V电源；

第四步：微控制器获得5V供电电源，进入工作状态；

第五步：微控制器I/O_2管脚输出高电平，Q5导通，进而Q6导通，“S_LOCK”信号为12V，电源自锁回路形成；由于电源自锁回路的形成，即使“CP”信号变为低电平，Q8仍旧保持导通状态，控制导引电路仍旧处于工作状态；

第六步：微控制器通过检测N点电压测量交流CC电阻值，并以此来判断S3处于断开/闭合状态；

第七步：如S3处于断开状态，则表示车辆插头与插座完全连接；此时，微控制器I/O_1管脚输出高电平“CP_ACK”信号，NMOS管Q2导通，R15接入；此时(R15+R13)和R16形成并联，交流充电接口导引电路中的检测点1电压降低；

第八步：供电控制装置检测到检测点1电压变化，判定车辆处于就绪状态，闭合交流充电接口导引电路中的K1和K2交流供电回路；

第九步：“CP”信号端子PWM占空比信号经D9、R13和R12后控制NMOS管Q1的导通与关断，进而形成高电平为5V、低电平为0V的占空比信号；微控制器的PWM信号检测端口根据占空比确认供电设备的最大供电能力，并以此确定车载充电机的输出电流，启动充电过程；

第十步：当充电过程结束，或者充电枪拔掉后，微控制器延时保存相关充电信息，保存完毕后，微控制器I/O_2管脚输出低电平，Q5关断，进而Q6关断，“S_LOCK”信号为0V，Q7关断，Q8关断，整个控制导引电路处于断电状态。

6.如权利要求5所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法，其特征在于：当用于直流充电机控制导引时，如上述所述的传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法为：

第一步：车辆插头与车辆插座连接，非车载充电机A+和A-端子分别连接充电控制导引电路的WAKEUP_DC端子与GND端子；

第二步：非车载充电机A+和A-端子输出12V低压辅助电源，“WAKEUP_DC”信号获得12V电压，经D5、R2和R9提供Q7栅极电压，Q7导通，C点电压为0，进而Q8导通，DC/DC装置获得12V供电并输出5V电源；

第三步：微控制器I/O_2管脚输出高电平，Q5导通，进而Q6导通，“S_LOCK”信号为12V，电源自锁回路形成；由于电源自锁回路的形成，即使“WAKEUP_DC”信号变为低电平，Q8仍旧保持导通状态，控制导引电路仍旧处于工作状态；

第四步：“WAKEUP_DC”信号经R32、R10分压，并经U5构成的电压跟随电路处理，微控制器检测到I/O_4管脚为高电平，进而判定充电控制导引电路进入直流充电导引流程；

第五步：微控制器检测CC2电阻是否接入电路中，如果没有检测到CC2电阻接入电路则微控制器进行循环检测；

第六步：微控制器通过检测M点电压测量CC2电阻是否可靠接入，进而判定车辆插头与车辆插座是否可靠连接；

第七步：如CC2已经可靠连接，则微控制器通过CAN总线与非车载充电机进入报文握手阶段，握手成功后，K1、K2和K5、K6接触器闭合，直流回路导通，进入充电流程；

第八步：当充电过程结束，或者充电枪拔掉后，微控制器延时保存相关充电信息，保存完毕后，微控制器I/O_2管脚输出低电平，Q5关断，进而Q6关断，“S_LOCK”信号为0V，Q7关断，Q8关断，整个控制导引电路处于断电状态。

7.如权利要求6所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法，其特征在于：当用于直流充电机控制导引时，如上述所述的传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法为：

当用于车辆处于正常行驶工作时，如上述所述的传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法为：

第一步：车辆ON档信号连接控制导引电路“WAKEUP_ON”端子；当钥匙旋转至ON档时，WANKEUP_ON端子获得12V ON档信号，该信号经D3、R2和R9提供Q7栅极电压，Q7导通，C点电压为0，进而Q8导通，DC/DC装置获得12V供电并输出5V电源；

第二步：微控制器I/O_2管脚输出高电平，Q5导通，进而Q6导通，“S_LOCK”信号为12V，电源自锁回路形成；由于电源自锁回路的形成，即使“WAKEUP_ON”信号变为低电平，Q8仍旧保持导通状态，控制导引电路仍旧处于工作状态；

第三步：“WAKEUP_ON”信号经R33、R11分压，并经U6构成的电压跟随电路处理，微控制器检测到I/O_5管脚为高电平，进而判定充电控制导引电路进入正常行驶工作流程；

第四步：当车辆行驶结束、钥匙旋转至OFF状态时，“WAKEUP_ON”信号变为0V，

微控制器延时保存相关信息，保存完毕后，微控制器I/O_2管脚输出低电平，Q5关断，进而Q6关断，“S_LOCK”信号为0V，Q7关断，Q8关断，整个控制导引电路处于断电状态。