CN109130909B - 一种电动汽车传导充电的智能连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电动汽车传导充电的智能连接装置，智能连接装置的输入端与非车载充电机的输出端连接，其输出端与电动汽车BMS系统连接，所述智能连接装置用于采集非车载充电机的弱电信号进行预先处理，收到非车载充电机的启动命令后再接通电动汽车的BMS系统，建立其与非车载充电机的通信连接。本发明在非车载充电机之类的充电连接器端就近采集其弱电信号，并对所采集的弱电信号进行处理，不仅提高弱电信号处理可靠性，避免长距离传输引起信号衰减，而且可以减少充电枪与充电设备之间的线缆数量，缩减线缆体积大小，从而节省电缆成本。

Description

一种电动汽车传导充电的智能连接装置
技术领域
本发明涉及电网调度通信领域，特别涉及一种电动汽车传导充电的智能连接装置。
背景技术
充电连接装置是连接电动汽车与充电设备之间的组件，目前新能源汽车充电连接器国标中规定的直流充电连接器各种信号线繁多导致充电电缆过粗、生产成本过高、且在传送距离远与现场环境恶劣的情况下会导致信号衰弱严重，特别是电子锁信号、温度检测等弱电信号。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种电动汽车传导充电的智能连接装置，旨在克服以上问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种电动汽车传导充电的智能连接装置,所述智能连接装置的输入端与非车载充电机的输出端连接，其输出端与电动汽车BMS系统连接，所述智能连接装置用于采集非车载充电机的弱电信号进行预先处理，收到非车载充电机的启动命令后再接通电动汽车的BMS系统，建立其与非车载充电机的通信连接。
优选地，所述智能连接装置与非车载充电机的连接线包括直流母线DC+、直流母线DC-、地线PE、CAN1总线S+、CAN1总线S-、非车载充电机的辅助电源A+、非车载充电机的辅助电源A-、CAN2总线S+和CAN2总线S-，所述智能连接装置与电动汽车BMS系统连接线包括直流母线DC+、直流母线DC-、地线PE、CAN1总线S+、CAN1总线S-、辅助电源A+、辅助电源A-、充电枪连接确认线CC1和充电连接确认线CC2。
优选地，包括智能控制器、充电连接检测电路和DC/DC电源转换器，所述DC/DC电源转换器以非车载充电机的辅助电源A+、非车载充电机的辅助电源A-为输入电压，输出12v电压以供充电连接检测电路检测非车载充电机的充电枪的连接情况，及输出3.3~5v电压以供智能控制器的工作用电；及输出GND与充电连接确认线CC2连接；所述智能控制器与充电连接检测电路通信连接，以采样非车载充电机的充电枪的连接信号。
优选地，还包括BMS电源控制电路，所述BMS电源控制电路包括开关K3和开关K4，开关K3串联于辅助电源A+和电动汽车BMS系统的A+之间，开关K4串联于辅助电源A-和电动汽车BMS系统的A-之间，开关K3和开关K4均与智能控制器通信连接，以接收智能控制器的控制信号。
优选地，还包括电子锁止装置，所述智能控制器与电子锁止装置连接，以控制充电枪内的电子锁的动作，及实时反馈电子锁的状态。
优选地，还包括用于实时采样充电枪枪头温度的温度传感器，所述智能控制器与温度传感器连接，实时读取并分析温度传感器的采样值，若温度采样值大于充电枪枪头温度的阀值时，及时上报非车载充电机降低输出功率或停止充电。
优选地，还包括光耦隔离电路，所述智能控制器通过光耦隔离电路与BMS电源控制电路连接及所述智能控制器通过光耦隔离电路向电子锁止装置输出I/O控制信号。
优选地，所述智能控制器包括温度检测模块，所述温度检测模块与温度传感器连接，以实时读取温度传感器的采样值，及与DC/DC电源转换器的输入电压端连接，以检测非车载充电机的正、负母线的温度。
优选地，还包括CAN通信电路，所述CAN通信电路以非车载充电机的CAN2总线S+和CAN2总线S-为输入电压，CAN通信电路与所述智能控制器连接，以将非车载充电机的充电枪的连接信号上传非车载充电机，及接收非车载充电机的启动命令，及电动汽车BMS系统启动后与非车载充电机的通信传输。
优选地，还包括地址码电路，地址码电路连接于CAN通信电路与所述智能控制器之间，以对CAN通信电路的通信信号进行地址编码后传输给所述智能控制器。
本发明在非车载充电机之类的充电连接器端就近采集其弱电信号，并对所采集的弱电信号进行处理，不仅提高弱电信号处理可靠性，避免长距离传输引起信号衰减，而且可以减少充电枪与充电设备之间的线缆数量，缩减线缆体积大小，从而节省电缆成本。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明电动汽车传导充电的智能连接装置一实施例的原理框图，
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种电动汽车传导充电的智能连接装置，所述智能连接装置的输入端与非车载充电机的输出端连接，其输出端与电动汽车BMS系统连接，所述智能连接装置用于采集非车载充电机的弱电信号进行预先处理，收到非车载充电机的启动命令后再接通电动汽车的BMS系统，建立其与非车载充电机的通信连接。
在本实施例中，本发明一种连接非车载充电机与电动汽车之间的直流传导智能连接装置，将非车载充电机与电动汽车之间的电子锁信号、温度检测信号、充电枪连接检测信号等信号在充电连接器中就近采集与处理，不仅提高信号处理可靠性，避免长距离传输引起信号衰减。
优选地，所述智能连接装置与非车载充电机的连接线包括直流母线DC+、直流母线DC-、地线PE、CAN1总线S+、CAN1总线S-、非车载充电机的辅助电源A+、非车载充电机的辅助电源A-、CAN2总线S+和CAN2总线S-，所述智能连接装置与电动汽车BMS系统连接线包括直流母线DC+、直流母线DC-、地线PE、CAN1总线S+、CAN1总线S-、辅助电源A+、辅助电源A-、充电枪连接确认线CC1和充电连接确认线CC2。
在本实施例中，本发明的智能连接装置与非车载充电机连接的一侧设置包括直流正负母线、地线、通讯线、辅助电源线在内的9支线，该智能连接装置与电动汽车连接的一侧设置包括直流正负母线、地线、通讯线、辅助电源线、连接确认检测线在内的9支线。通过本发明的连接，使原来传统直流充电枪连接至非车载充电机的电缆数量大量减少，表一为连接非车载充电机的传统直流充电枪与本发明的连接线缆对比图，
表一
优选地，包括智能控制器、充电连接检测电路和DC/DC电源转换器，所述DC/DC电源转换器以非车载充电机的辅助电源A+、非车载充电机的辅助电源A-为输入电压，输出12v电压以供充电连接检测电路检测非车载充电机的充电枪的连接情况，及输出3.3~5v电压以供智能控制器的工作用电；及输出GND与充电连接确认线CC2连接；所述智能控制器与充电连接检测电路通信连接，以采样非车载充电机的充电枪的连接信号。
优选地，还包括BMS电源控制电路，所述BMS电源控制电路包括开关K3和开关K4，开关K3串联于辅助电源A+和电动汽车BMS系统的A+之间，开关K4串联于辅助电源A-和电动汽车BMS系统的A-之间，开关K3和开关K4均与智能控制器通信连接，以接收智能控制器的控制信号。
优选地，还包括电子锁止装置，所述智能控制器与电子锁止装置连接，以控制充电枪内的电子锁的动作，及实时反馈电子锁的状态。
优选地，还包括用于实时采样充电枪枪头温度的温度传感器，所述智能控制器与温度传感器连接，实时读取并分析温度传感器的采样值，若温度采样值大于充电枪枪头温度的阀值时，及时上报非车载充电机降低输出功率或停止充电。
优选地，还包括光耦隔离电路，所述智能控制器通过光耦隔离电路与BMS电源控制电路连接及所述智能控制器通过光耦隔离电路向电子锁止装置输出I/O控制信号。
优选地，所述智能控制器包括温度检测模块，所述温度检测模块与温度传感器连接，以实时读取温度传感器的采样值，及与DC/DC电源转换器的输入电压端连接，以检测非车载充电机的正、负母线的温度。
优选地，还包括CAN通信电路，所述CAN通信电路以非车载充电机的CAN2总线S+和CAN2总线S-为输入电压，CAN通信电路与所述智能控制器连接，以将非车载充电机的充电枪的连接信号上传非车载充电机，及接收非车载充电机的启动命令，及电动汽车BMS系统启动后与非车载充电机的通信传输。
优选地，还包括地址码电路，地址码电路连接于CAN通信电路与所述智能控制器之间，以对CAN通信电路的通信信号进行地址编码后传输给所述智能控制器。
本发明智能连接装置的枪头部分包括智能控制器 、温度传感器、电子锁止装置、电阻R1、R2、R3，开关K3、K4。将电子锁控制功能、正负母线的温度监测功能、枪连接检测功能、CAN总线通讯功能集成在充电枪头位置，这三类信号就近集中在枪头处理，减少三类信号传输距离，从而可以提高充电连接应用的可靠性。
智能控制器采用嵌入式控制芯片，外围连接有DC/DC转换电源、CAN通信电路、温度传感器单元采集、充电连接检测电路、电子锁止装置检测与控制、BMS电源控制电路等。
BMS电源控制电路：辅助电源的另外一个作用是提供给电动汽车电池管理系统的工作电源，在辅助电源与电动汽车之间串联一组开关K3、K4，该组开关受控于智能控制器的控制信号
充电连接检测电路：当智能控制器检测到充电枪已连接（CC1的信号），然后通过CAN通信电路将充电枪已连接的信号上传非车载充电机，当智能控制器收到充电机通过CAN总线发送过来的启动命令后，智能控制器通过输出I/O控制信号，经过光耦隔离电路，控制开关K3、K4的动作闭合,从而接通电动汽车BMS系统的辅助电源，车端BMS系统启动工作后，建立与非车载充电机的通讯。
电动汽车的充电过程之中，需要保持充电枪头的电子锁止装置处于锁紧的状态，以防止充电枪意外脱落引起事故。智能控制器与电子锁止装置连接。充电枪里面安装电子锁，电子锁具有控制信号线、状态反馈信号线，需要正确控制电子锁的动作并将电子锁的状态实时反馈至智能控制器。根据控制逻辑，智能控制器输出12V的脉冲信号给电子锁止装置，控制电子锁的动作，从而达到锁枪与解枪的功能。同时电子锁的状态反馈输入至智能控制器，根据该状态值通知充电机进行下一步的充电逻辑。
在电动汽车的充电过程中，充电功率在设备与车端的传输经过充电枪头的接触处会发热导致枪头的温度升高，为了确保安全充电并提前做好预警，防止充电过程中充电枪头接触处温度升高带来烧坏充电枪或者起火等意外情况，需要在充电过程实时监控充电枪头温度的变化。直流正负母线也需要进行温度监测，故有两路温度检测回路。
智能控制器内置温度检测模块，温度检测模块可以采用A/D采样电路来实现，温度检测模块与温度传感器单元连接，实时读取温度传感单元的采样值，并与温度告警的阀值进行相关逻辑运算与处理。当温度采样值大于阀值时，需要降低充电机功率的输出或者停止充电机的处理，从而达到保护智能连接装置、车辆的要求。
电动汽车充电之前，必须确保充电枪处于正确连接状态。将充电枪连接确认功能移值至智能连接装置中，智能控制器实时检测充电枪连接状态输入信号，根据其检测值判定当前的连接状态。
充电连接检测电路与智能控制器连接，负责充电枪与电动汽车连接过程中的各种状态检测，智能控制器将枪连接的各种状态通过CAN总线发送至非车载充电机的控制单元。
充电连接检测电路参考值如下表二，该值参考国家标准《GB T 18487.1-2015 电动汽车传导充电系统 第1部分通用要求》的图B.1。
表二
本发明还设有地址码电路，用于对硬件电地址进行编码，地址码电路连接于所述智能控制器与CAN通信电路之间，通过CAN总线与非车载充电机的连接传递相关信息。本发明将充电设备端控制单元的电子锁控制信号下发至智能控制器，智能控制器将电子锁状态信号、温度检测信号、充电枪连接状态信号通过CAN2总线上传至充电设备控制单元。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种电动汽车传导充电的智能连接装置，其特征在于，所述智能连接装置的输入端与非车载充电机的输出端连接，其输出端与电动汽车BMS系统连接，所述智能连接装置用于采集非车载充电机的弱电信号进行预先处理，收到非车载充电机的启动命令后再接通电动汽车的BMS系统，建立其与非车载充电机的通信连接；所述智能连接装置与非车载充电机的连接线包括直流母线DC+、直流母线DC-、地线PE、CAN1总线S+、CAN1总线S-、非车载充电机的辅助电源A+、非车载充电机的辅助电源A-、CAN2总线S+和CAN2总线S-，所述智能连接装置与电动汽车BMS系统连接线包括直流母线DC+、直流母线DC-、地线PE、CAN1总线S+、CAN1总线S-、辅助电源A+、辅助电源A-、充电枪连接确认线CC1和充电连接确认线CC2；包括智能控制器、充电连接检测电路和DC/DC电源转换器，所述DC/DC电源转换器以非车载充电机的辅助电源A+、非车载充电机的辅助电源A-为输入电压，输出12v电压以供充电连接检测电路检测非车载充电机的充电枪的连接情况，及输出3.3~5v电压以供智能控制器的工作用电；及输出GND与充电连接确认线CC2连接；所述智能控制器与充电连接检测电路通信连接，以采样非车载充电机的充电枪的连接信号；还包括BMS电源控制电路，所述BMS电源控制电路包括开关K3和开关K4，开关K3串联于辅助电源A+和电动汽车BMS系统的A+之间，开关K4串联于辅助电源A-和电动汽车BMS系统的A-之间，开关K3和开关K4均与智能控制器通信连接，以接收智能控制器的控制信号；还包括CAN通信电路，所述CAN通信电路以非车载充电机的CAN2总线S+和CAN2总线S-为输入电压，CAN通信电路与所述智能控制器连接，以将非车载充电机的充电枪的连接信号上传非车载充电机，及接收非车载充电机的启动命令，及电动汽车BMS系统启动后与非车载充电机的通信传输；还包括地址码电路，地址码电路连接于CAN通信电路与所述智能控制器之间，以对CAN通信电路的通信信号进行地址编码后传输给所述智能控制器。
2.如权利要求1所述的电动汽车传导充电的智能连接装置，其特征在于，还包括电子锁止装置，所述智能控制器与电子锁止装置连接，以控制充电枪内的电子锁的动作，及实时反馈电子锁的状态。
3.如权利要求1所述的电动汽车传导充电的智能连接装置，其特征在于，还包括用于实时采样充电枪枪头温度的温度传感器，所述智能控制器与温度传感器连接，实时读取并分析温度传感器的采样值，若温度采样值大于充电枪枪头温度的阀值时，及时上报非车载充电机降低输出功率或停止充电。
4.如权利要求1所述的电动汽车传导充电的智能连接装置，其特征在于，还包括光耦隔离电路，所述智能控制器通过光耦隔离电路与BMS电源控制电路连接及所述智能控制器通过光耦隔离电路向电子锁止装置输出I/O控制信号。
5.如权利要求1所述的电动汽车传导充电的智能连接装置，其特征在于，所述智能控制器包括温度检测模块，所述温度检测模块与温度传感器连接，以实时读取温度传感器的采样值，及与DC/DC电源转换器的输入电压端连接，以检测非车载充电机的正、负母线的温度。
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