CN112158094A - 充电枪插拔状态检测电路及低电压电动汽车的充电系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种充电枪插拔状态检测电路及低电压电动汽车的充电系统，所述充电枪插拔状态检测电路包括晶体管Q1，其第一端与档位电压信号IGON相连，其第二端与插枪信号CC2相连，其第三端与非车载充电机的低压信号A+相连，且所述第三端输出插拔状态信号Splug。本申请提供的充电枪插拔状态检测电路，有效防止车辆插枪启动的误操作，安全性更好。

Description

充电枪插拔状态检测电路及低电压电动汽车的充电系统

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种充电枪插拔状态检测电路及低电压电动汽车的充电系统。

背景技术

随着传统能源消耗对环境造成的巨大污染，电动汽车在近几年的井喷式发展。其中低电压平台电动汽车由于价格便宜在驾考车等领域的应用引起汽车行业的重视，其充电需求主要集中在快充方面。当前国标定义的快充桩输出电压范围200VDC～750VDC，对电动汽车动力电池电压要求较高，无法满足低电压平台电动汽车的快充需求，需要在直流快充桩与动力电池之间增加开关电源实现将直流桩高压转变成动力电池低压。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，广泛应用于通信领域、电力领域以及新能源汽车领域。开关电源主要分为直流开关电源DCDC与交流开关电源ACDC。在新能源汽车领域，ACDC主要应用在车载充电机OBC的慢充，将交流电网电能转换成直流电压；DCDC主要应用在车载直流高低压转换，将整车直流高压转换成直流低压12V供低压用电设备及小电瓶。

对于低电压平台电动汽车的快充来说，只能选用DCDC来实现高压(200～750VDC)转低压(低于200VDC)。参照快充国标要求，DCDC电路的辅助电源由直流快充桩提供，当快充完成后直流桩断开辅助电源，DCDC处于断电状态，此时DCDC无法反馈充电枪的插枪状态，给电动汽车充电完成插枪状态再启动带来安全风险，而采用车载小电瓶提供DCDC辅电的话，极易造成小电瓶的馈电，导致电动车辆无法启动。

发明内容

本申请实施例提供一种充电枪插拔状态检测电路及低电压电动汽车的充电系统，以解决相关技术中当快充完成后无法反馈充电枪的插拔状态，进而导致车辆插枪启动的误操作的技术问题。

第一方面，提供了一种充电枪插拔状态检测电路，其包括：

晶体管Q1，其第一端与档位电压信号IGON相连，其第二端与插枪信号CC2相连，其第三端与非车载充电机的低压信号A+相连，且所述第三端输出插拔状态信号Splug。

一些实施例中，所述插枪信号CC2和档位电压信号IGON之间还跨接有电阻R和电容C1，所述电阻R和电容C1并联。

一些实施例中，所述插枪信号CC2经过电阻R1后与晶体管Q1的第二端相连。

一些实施例中，所述档位电压信号IGON通过稳压管TVS接地。

一些实施例中，所述晶体管Q1的第三端经过二极管D1后输出插拔状态信号Splug，且所述二极管D1设于晶体管Q1的第三端和低压信号A+之间。

一些实施例中，所述晶体管Q1为PMOS管。

一些实施例中，所述晶体管Q1的源极与档位电压信号IGON相连，所述晶体管Q1的栅极与插枪信号CC2相连，所述晶体管Q1的漏极与非车载充电机的低压信号A+相连，且所述第三端输出插拔状态信号Splug。

一些实施例中，当车辆处于OFF档位时，档位电压信号IGON为0V，当车辆处于ON档位时，档位电压信号IGON为12V。

一些实施例中，当车辆处于OFF档位时，档位电压信号IGON为0V，当车辆处于ACC档位时，档位电压信号IGON为12V。

第二方面，提供了一种低电压电动汽车的充电系统，包括：

快充桩，其用于输出高电压；

上述充电枪插拔状态检测电路，其用于根据车辆的档位电压信号IGON、插枪信号CC2和非车载充电机的低压信号A+输出插拔状态信号Splug；

直流开关电源DCDC，其与所述快充桩和充电枪插拔状态检测电路均相连，其用于将高电压转换成低电压，且将所述插拔状态信号Splug发送给整车控制器VCU，以控制车辆安全启动；

动力电池，其与所述直流开关电源DCDC的输出端相连，其用于为车载低压用电设备和小电瓶供电。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：有效防止车辆插枪启动的误操作，安全性更好。

本申请实施例提供了一种充电枪插拔状态检测电路，根据车辆的档位电压信号IGON、插枪信号CC2和非车载充电机的低压信号A+即可输出插拔状态信号Splug，根据该插拔状态信号Splug可实时反馈充电枪的插拔状态，一方面，即使是在快充充电完成或快充中断时，也都可以检测出充电枪的插拔状态，有效防止车辆插枪启动的误操作，保证电动汽车的启动安全，安全性更好；另一方面，由于增加了充电枪插拔状态检测电路，避免了DCDC采用车载小电瓶提供辅电，不会造成小电瓶的馈电，从而可以保证电动车辆的正常启动，可靠性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的充电枪插拔状态检测电路原理图；

图2为本申请实施例提供的充电枪插拔状态检测电路的具体结构图；

图3为本申请实施例提供的低电压电动汽车的充电系统的结构框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种充电枪插拔状态检测电路，其包括晶体管Q1，晶体管Q1的第一端与档位电压信号IGON相连，晶体管Q1的第二端与插枪信号CC2相连，晶体管Q1的第三端与非车载充电机的低压信号A+相连，且所述第三端输出插拔状态信号Splug。

优选地，在本申请实施例中，所述晶体管Q1为PMOS管。

具体地，在本申请实施例中，所述晶体管Q1的源极S与档位电压信号IGON相连，所述晶体管Q1的栅极G与插枪信号CC2相连，所述晶体管Q1的漏极D与非车载充电机的低压信号A+相连，且所述第三端输出插拔状态信号Splug。

本申请实施例的插枪信号CC2为电动汽车充电连接确认信号，当充电枪处于完全连接状态时，即插枪状态时，插枪信号CC2为6V；当充电枪处于断开状态时，即不处于插枪状态时，插枪信号CC2为12V。

本申请实施例的充电枪插拔状态检测电路的工作原理为：

充电状态下，外部的非车载充电机的低压信号A+为12V，插拔状态信号Splug和非车载充电机的低压信号A+直接相连，DCDC检测到插拔状态信号Splug就可以实时判断充电枪处于插枪状态，整车控制器VCU控制车辆无法启动；

OFF档位时，档位电压信号IGON为0，当快充完成或快充中断，非车载充电机的低压信号A+由12V跌落至0V，DCDC处于断电状态，此时无法检测出插枪状态，无论是插枪还是拔枪，整车都无法判断，但是，由于车辆位于OFF档位时处于下电状态，不影响整车安全；

OFF档位时，档位电压信号IGON为0，当快充过程中，外部的非车载充电机的低压信号A+为12V，插拔状态信号Splug和非车载充电机的低压信号A+直接相连，插拔状态信号Splug也为12V，此时可以判断充电枪处于插枪状态，整车控制器VCU控制车辆无法启动；

ON档位时，档位电压信号IGON为12V，当快充完成或快充中断，插枪状态下，插枪信号CC2为6V，晶体管Q1的栅极和源极的电压差小于0，晶体管Q1导通，晶体管Q1的漏极输出的插拔状态信号Splug为12V，可以判断充电枪处于插枪状态，整车控制器VCU控制车辆无法启动；

ON档位时，档位电压信号IGON为12V，当快充完成或快充中断，拔枪状态下，插枪信号CC2为12V，晶体管Q1的栅极和源极的电压差大于0，晶体管Q1截止，插拔状态信号Splug无法被检测到，此时，默认为拔枪状态，与实际状态相符，不影响整车控制器VCU控制车辆启动。

本申请实施例的充电枪插拔状态检测电路，根据车辆的档位电压信号IGON、插枪信号CC2和非车载充电机的低压信号A+即可输出插拔状态信号Splug，根据该插拔状态信号Splug可实时反馈充电枪的插拔状态，一方面，即使是在快充充电完成或快充中断时，也都可以检测出充电枪的插拔状态，有效防止车辆插枪启动的误操作，保证电动汽车的启动安全，安全性更好；另一方面，由于增加了充电枪插拔状态检测电路，避免了DCDC采用车载小电瓶提供辅电，不会造成小电瓶的馈电，从而可以保证电动车辆的正常启动，可靠性更好。

更进一步地，在本申请实施例中，所述插枪信号CC2和档位电压信号IGON之间还跨接有电阻R和电容C1，所述电阻R和电容C1并联。电阻R与充电枪内部电阻(国标定义1kΩ)组合，起到一个分压的作用，保证PMOS管Ugs电压在合适范围；电容C1的作用吸收IGON的浪涌电压，二者并联使用可以避免PMOS管由于过压导致的击穿损坏。

参见图2所示，在本申请实施例中，电阻R包括两个串联的电阻R2和电阻R3，避免单一电阻虚焊导致GS端过压损坏PMOS管。

更进一步地，在本申请实施例中，所述插枪信号CC2经过电阻R1后与晶体管Q1的第二端相连，起到一个限流的作用。

在本申请实施例中，所述档位电压信号IGON通过稳压管TVS接地Ground。此处稳压管TVS用于实现档位电压信号IGON的稳压，保证了无论小电瓶在馈电或满电状态下，ON档位输入信号稳定在固定值。

在本申请实施例中，所述晶体管Q1的第三端经过二极管D1后输出插拔状态信号Splug，且所述二极管D1设于晶体管Q1的第三端和低压信号A+之间。

本申请实施例的二极管D1为单向隔离二极管，所述二极管D1的阳极与所述晶体管Q1的第三端相连，所述二极管D1的阴极与低压信号A+相连，且所述二极管D1的阴极输出插拔状态信号Splug。

本申请实施例的二极管D1起到单向导通的作用，以避免非车载充电机的低压信号A+损伤晶体管Q1，可以对晶体管Q1起到保护作用，进而使得充电枪插拔状态检测电路寿命更长，成本更低。

在本申请实施例中，档位电压信号IGON可以由ON档位提供的12V低压信号来实现，也可以由ACC档位提供的12V低压信号来实现，通过电动车辆处于ON档或ACC档都可以反馈充电枪插拔状态，根据实际应用场景进行选取即可。

当档位电压信号IGON由ON档位提供的12V低压信号来实现，当车辆处于OFF档位下时，档位电压信号IGON为0V，当车辆处于ON档位下时，档位电压信号IGON为12V。

当档位电压信号IGON由ACC档位提供的12V低压信号来实现，当车辆处于OFF档位下时，档位电压信号IGON为0V，当车辆处于ACC档位下时，档位电压信号IGON也为12V。

参见图3所示，本申请实施例还提供了一种低电压电动汽车的充电系统，包括快充桩、上述充电枪插拔状态检测电路、直流开关电源DCDC和动力电池。

快充桩其用于输出高电压；上述充电枪插拔状态检测电路用于根据车辆的档位电压信号IGON、插枪信号CC2和非车载充电机的低压信号A+输出插拔状态信号Splug；直流开关电源DCDC与所述快充桩和充电枪插拔状态检测电路均相连，其用于将高电压转换成低电压，且将所述插拔状态信号Splug发送给整车控制器VCU，以控制车辆安全启动；动力电池与所述直流开关电源DCDC的输出端相连，其用于为车载低压用电设备和小电瓶供电。

需要说明的是，本申请实施例的快充桩输出的高电压范围为200～750VDC，直流开关电源DCDC转换后的低电压低于200VDC，直流开关电源DCDC通过转换后的低电压为动力电池充电，动力电池在充电之后为车载低压用电设备和小电瓶供电，小电瓶可以为仪表、档位等供电。

本申请实施例的低电压电动汽车的充电系统，由于增加了充电枪插拔状态检测电路，充电枪插拔状态检测电路根据车辆的档位电压信号IGON、插枪信号CC2和非车载充电机的低压信号A+即可输出插拔状态信号Splug，直流开关电源DCDC接收到插拔状态信号Splug后，将插拔状态信号Splug发送给整车控制器VCU，整车控制器VCU就可以根据插拔状态信号Splug控制车辆是否无法启动，以控制车辆安全启动，一方面，即使是在快充充电完成或快充中断时，也都可以检测出充电枪的插拔状态，有效防止车辆插枪启动的误操作，保证电动汽车的启动安全，安全性更好；另一方面，由于增加了充电枪插拔状态检测电路，避免了DCDC采用车载小电瓶提供辅电，不会造成小电瓶的馈电，从而可以保证电动车辆的正常启动，可靠性更好。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种充电枪插拔状态检测电路，其特征在于，其包括：

晶体管Q1，其第一端与档位电压信号IGON相连，其第二端与插枪信号CC2相连，其第三端与非车载充电机的低压信号A+相连，且所述第三端输出插拔状态信号Splug。

2.如权利要求1所述的充电枪插拔状态检测电路，其特征在于：所述插枪信号CC2和档位电压信号IGON之间还跨接有电阻R和电容C1，所述电阻R和电容C1并联。

3.如权利要求1所述的充电枪插拔状态检测电路，其特征在于：所述插枪信号CC2经过电阻R1后与晶体管Q1的第二端相连。

4.如权利要求1所述的充电枪插拔状态检测电路，其特征在于：所述档位电压信号IGON通过稳压管TVS接地。

5.如权利要求1所述的充电枪插拔状态检测电路，其特征在于：所述晶体管Q1的第三端经过二极管D1后输出插拔状态信号Splug，且所述二极管D1设于晶体管Q1的第三端和低压信号A+之间。

6.如权利要求1所述的充电枪插拔状态检测电路，其特征在于：所述晶体管Q1为PMOS管。

7.如权利要求6所述的充电枪插拔状态检测电路，其特征在于：所述晶体管Q1的源极与档位电压信号IGON相连，所述晶体管Q1的栅极与插枪信号CC2相连，所述晶体管Q1的漏极与非车载充电机的低压信号A+相连，且所述第三端输出插拔状态信号Splug。

8.如权利要求1所述的充电枪插拔状态检测电路，其特征在于：当车辆处于OFF档位时，档位电压信号IGON为0V，当车辆处于ON档位时，档位电压信号IGON为12V。

9.如权利要求1所述的充电枪插拔状态检测电路，其特征在于：当车辆处于OFF档位时，档位电压信号IGON为0V，当车辆处于ACC档位时，档位电压信号IGON为12V。

10.一种低电压电动汽车的充电系统，其特征在于，包括：

快充桩，其用于输出高电压；

如权利要求1至9任一项所述的充电枪插拔状态检测电路，其用于根据车辆的档位电压信号IGON、插枪信号CC2和非车载充电机的低压信号A+输出插拔状态信号Splug；

直流开关电源DCDC，其与所述快充桩和充电枪插拔状态检测电路均相连，其用于将高电压转换成低电压，且将所述插拔状态信号Splug发送给整车控制器VCU，以控制车辆安全启动；

动力电池，其与所述直流开关电源DCDC的输出端相连，其用于为车载低压用电设备和小电瓶供电。

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