CN109094392A - 一种电动汽车交流充电唤醒电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车交流充电唤醒电路及方法,该充电唤醒电路包括单片机、脉宽调制电路、逻辑或模块和电源模块;所述脉宽调制电路的输入端连接充电枪接口中的CP信号,所述逻辑或模块的两个输入端分别与所述脉宽调制电路的输出端和单片机的存活信号输出端连接,所述逻辑或模块的输出端与所述电源模块连接,所述单片机还分别与所述电源模块的输出端和脉宽调制电路的输入端连接。与现有技术相比,本发明在需要充电时唤醒,在充电任务等待和任务完成状态下睡眠,实现了按需唤醒,能够防止馈电,减少能量消耗,减少ECU工作时间,减少车载DC‑DC控制器工作时间,延长ECU及铅酸电池寿命。

Description

一种电动汽车交流充电唤醒电路及方法
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域,尤其是涉及一种电动汽车交流充电唤醒电路及方法。
背景技术
电动汽车交流充电连接方式如图5所示,为了满足电动汽车交流充电功能要求,通常电动汽车ECU(VCU整车控制器、BMS电池管理系统、OBC车载交流充电机)会在充电枪插入电动汽车交流充电口时被唤醒,直到充电枪被拔出充电口时才会休眠。目前在电动汽车ECU控制器的交流充电唤醒一般是通过CC或CP信号以持续电平或边沿信号方式实现。
目前存在的充电唤醒方式只要充电枪插在充电口ECU会一直被唤醒;在充电完成后也不能进入睡眠模式,这样会存在ECU耗电过多,长时间工作导致铅酸电池电瓶馈电以及ECU寿命缩减。另外目前唤醒方式也会在充电桩端预约充电时无法在预约时间和充电完成后进入睡眠模式。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车交流充电唤醒电路及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种电动汽车交流充电唤醒电路,包括单片机、脉宽调制电路、逻辑或模块和电源模块;所述脉宽调制电路的输入端连接充电枪接口中的CP信号,所述逻辑或模块的两个输入端分别与所述脉宽调制电路的输出端和单片机的存活信号输出端连接,所述逻辑或模块的输出端与所述电源模块连接,所述单片机还分别与所述电源模块的输出端和脉宽调制电路的输入端连接。
优选的,所述脉宽调制电路包括依次连接的电压保持电路、脉冲宽度时间电路和开关电路,所述电压保持电路的输入端连接充电枪接口中的CP信号。
一种以上所述的电动汽车交流充电唤醒电路的充电唤醒方法,由充电枪接口中的CP信号作为唤醒源,包括即插即充和预约充电两种充电方式,所述充电唤醒方法包括以下步骤:
S1、在充电枪插入电动汽车的充电座后,通过所述脉宽调制电路产生脉宽信号激活所述电源模块,从而激活所述单片机输出高电平的存活信号到所述逻辑或模块;
S2、若是即插即充的充电方式,则单片机持续输出存活信号直至充电结束,若是预约充电的充电方式,则单片机禁止输出存活信号直至达到预约充电时间后,单片机被激活并持续输出存活信号直至充电结束。
优选的,所述步骤S2中单片机被激活并持续输出存活信号直至充电结束的过程具体包括:
在充电桩端预约时间到达后,CP信号开始输出PWM信号,PWM信号的下边沿触发所述脉宽发生电路产生脉宽信号,脉宽信号经过逻辑或模块输出电源使能信号激活所述电源模块,电源模块输出电源激活单片机并输出存活信号,存活信号经过逻辑或模块使电源模块保持输出,直至充电结束。
优选的,所述脉宽调制电路产生脉宽信号的过程持续到所述单片机被激活之后。
优选的,所述充电结束包括充电完成和进入故障模式两种情况。
与现有技术相比,本发明的交流充电唤醒电路适应不同充电模式下的唤醒和睡眠机制,在需要充电时唤醒,在充电任务等待和任务完成状态下睡眠,实现了按需唤醒,能够防止馈电,减少能量消耗,减少ECU工作时间,减少车载DC-DC控制器工作时间,延长ECU及铅酸电池寿命。
附图说明
图1为本发明中充电唤醒电路的结构示意图;
图2为本发明中脉宽调制电路的结构示意图;
图3为本发明中即插即充的充电唤醒机制时序;
图4为本发明中预约充电的充电唤醒机制时序;
图5为电动汽车交流充电连接图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示,一种电动汽车交流充电唤醒电路,包括单片机、脉宽调制电路、逻辑或模块(图1中的OR)和电源模块。脉宽调制电路的输入端连接充电枪接口中的CP信号,逻辑或模块的两个输入端分别与脉宽调制电路的输出端和单片机的存活信号输出端连接,逻辑或模块的输出端与电源模块连接,单片机还分别与电源模块的输出端和脉宽调制电路的输入端连接。本电路使用充电枪接口中的CP信号作为唤醒源,在插枪后就进入插电即充或预约充电模式。
脉宽调制电路主要包括由R1、R2、R3、D1、D2、Q1、C1、C2组成的电压保持电路,R4、R5、R6、C3组成的脉冲宽度时间电路以及R7、R8、R9、R10、Q2、Q3组成的开关电路。图中KL30为铅酸电池常电。脉宽调制电路的工作原理如下:
在充电或者预约等待时CP信号要么为9V高电平,要么为PWM信号。当CP信号为持续高电平时,电压保持电路通过电阻R1、二极管D1对电容C2进行快速充电,同时二极管D2截止,电容C1通过R3充电,在C1充到一定电压之前三极管Q1导通,C1停止充电后三极管Q1截止,三极管导通时间Ta由R3和C1的RC时间常数决定;当CP信号为频率1kHz的PWM信号时,电压保持电路通过电阻R1、二极管D1对电容C2进行快速充电,二极管D1防止在PWM低电平时电容C2的电量被泄放,二极管D2在PWM低电平时电容C1的电量被快速泄放,在PWM高电平时电容C1通过R3缓慢充电,这样三极管Q1持续导通。脉冲宽度时间电路在Q1导通后,因R5和C3并联,C3被充电,R5的电压会跟随C3的电压上升,同时R6的电压却随着C3和R5的电压的上升而下降,最终在C3被充满时静止。通过设置R4、R5、R6的阻值参数使在C3被充满时R6的分压小于三极管Q2的Vbe,三极管Q2截止。在Q1导通后和C3充满电之前,开关电路Q2和Q3导通,输出脉宽PW信号为高电平信号,在C3充满电后输出脉宽PW信号为低电平。
一种上述电动汽车交流充电唤醒电路的充电唤醒方法,由充电枪接口中的CP信号作为唤醒源,包括即插即充和预约充电两种充电方式,该充电唤醒方法包括以下步骤:
S1、在充电枪插入电动汽车的充电座后,通过脉宽调制电路产生脉宽信号激活电源模块,从而激活单片机输出高电平的存活信号到逻辑或模块;
S2、若是即插即充的充电方式,则单片机持续输出存活信号直至充电结束,若是预约充电的充电方式,则单片机禁止输出存活信号直至达到预约充电时间后,单片机被激活并持续输出存活信号直至充电结束。
步骤S2中单片机被激活并持续输出存活信号直至充电结束的过程具体包括:
在充电桩端预约时间到达后,CP信号开始输出PWM信号,PWM信号的下边沿触发脉宽发生电路产生脉宽信号,脉宽信号经过逻辑或模块输出电源使能信号激活电源模块,电源模块输出电源激活单片机并输出存活信号,存活信号经过逻辑或模块使电源模块保持输出,直至充电结束。
其中,充电结束包括充电完成和进入故障模式两种情况。脉宽调制电路产生脉宽信号的过程持续到单片机被激活之后。
当采用即插即充的充电方式时,在插入充电枪后就进入充电的模式,唤醒实现过程中各信号的时序如图3所示,具体为:
a1)CP信号作为唤醒源,在充电枪插入电动汽车充电座确认后,CP信号电平由12V变为9V,经过一个设定的短暂的T1时间,CP信号变为PWM信号,在充电完成时又回到9V持续电平;
a2)CP信号在插枪完成后,输入脉宽调制电路后输出一个持续时间为T3的脉宽信号PW,在T3时间内CP信号无论是持续高电平还是PWM都可以输出该脉宽信号;时间长度为T3的脉宽信号PW经过逻辑或模块使能电源模块,使电源模块输出电源供单片机工作,T3的时间长度长于单片机初始化后输出存活(Keep alive)信号的时间T4;
a3)单片机进入工作状态后,在T4时刻输出Keep alive信号,经过逻辑或模块保持电源继续工作;单片机完成充电或进入故障模式后,关闭Keep alive信号,同时脉宽信号PW也为低电平状态;
a4)电源使能EN信号作为逻辑或模块的输出,当两路低电平信号输入或门时,仍然为低信号,此时电源模块被禁止输出,进入睡眠模式。
当采用预约充电的充电方式时,实现在预约时间内睡眠,预约时间结束后开始充电唤醒,在充电完成时再次进入睡眠,唤醒实现过程中各信号的时序如图4所示,具体为:
b1)CP信号作为唤醒源,在充电枪插入电动汽车充电座确认后,CP信号电平由12V变为9V,经过一个设定的预约时间t1,CP信号变为PWM信号,在充电完成时又回到9V持续电平;
b2)CP信号在插枪完成后处于预约时间时一直保持9V高电平,输入脉宽调制电路产生持续时间为t3的脉宽信号;时间为t3的脉宽信号PW经过逻辑或模块使能电源模块,使电源模块输出电源供单片机工作;
b3)单片机进入工作状态后,在t6时刻输出Keep alive信号,经过逻辑或模块保持电源模块和系统继续工作;单片机通过脉冲捕捉输入判断CP信号是否进入充电模式,如果CP信号为预约状态的持续高电平信号,则单片机关闭Keep alive信号输出,此时电源模块禁止输出,进入睡眠模式;
b4)在充电桩端预约时间t1到达后,CP信号开始输出PWM信号,PWM信号的下边沿触发脉宽调制电路在t4时刻产生高电平,持续到t5时刻变为低电平,脉冲宽度为t5-t4;单片机在t8时刻(t4<t8<t5)输出Keep alive信号,经过逻辑或模块保持电源输出,在充电完成时,或者在故障模式时,单片机关闭Keep alive信号输出,进入睡眠模式。

Claims (6)

1.一种电动汽车交流充电唤醒电路,其特征在于,包括单片机、脉宽调制电路、逻辑或模块和电源模块;所述脉宽调制电路的输入端连接充电枪接口中的CP信号,所述逻辑或模块的两个输入端分别与所述脉宽调制电路的输出端和单片机的存活信号输出端连接,所述逻辑或模块的输出端与所述电源模块连接,所述单片机还分别与所述电源模块的输出端和脉宽调制电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电唤醒电路,其特征在于,所述脉宽调制电路包括依次连接的电压保持电路、脉冲宽度时间电路和开关电路,所述电压保持电路的输入端连接充电枪接口中的CP信号。
3.一种权利要求1~2任一所述的电动汽车交流充电唤醒电路的充电唤醒方法,其特征在于,由充电枪接口中的CP信号作为唤醒源,包括即插即充和预约充电两种充电方式,所述充电唤醒方法包括以下步骤:
S1、在充电枪插入电动汽车的充电座后,通过所述脉宽调制电路产生脉宽信号激活所述电源模块,从而激活所述单片机输出高电平的存活信号到所述逻辑或模块;
S2、若是即插即充的充电方式,则单片机持续输出存活信号直至充电结束,若是预约充电的充电方式,则单片机禁止输出存活信号直至达到预约充电时间后,单片机被激活并持续输出存活信号直至充电结束。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车交流充电唤醒方法,其特征在于,所述步骤S2中单片机被激活并持续输出存活信号直至充电结束的过程具体包括:
在充电桩端预约时间到达后,CP信号开始输出PWM信号,PWM信号的下边沿触发所述脉宽发生电路产生脉宽信号,脉宽信号经过逻辑或模块输出电源使能信号激活所述电源模块,电源模块输出电源激活单片机并输出存活信号,存活信号经过逻辑或模块使电源模块保持输出,直至充电结束。
5.根据权利要求3或4所述的一种电动汽车交流充电唤醒方法,其特征在于,所述脉宽调制电路产生脉宽信号的过程持续到所述单片机被激活之后。
6.根据权利要求3所述的一种电动汽车交流充电唤醒方法,其特征在于,所述充电结束包括充电完成和进入故障模式两种情况。
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