CN113858987B - 一种充电引导方法、装置、存储介质、电缆、设备及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于新能源车技术领域，公开了一种充电引导方法、装置、存储介质、电缆、设备及车辆；通过软硬结合的方式，在两套充电引导电路间实现了功能切换。通过设置必要的约束条件，避免了功能间的干涉。采用该方法的相关产品具备了脱离公共电网为电动车辆或混动车辆充电的能力，同样采用相关产品的车辆亦可作为接收能量的客体，从而使得相关产品、设备的兼容性、用途和灵活性得到改善。

Description

一种充电引导方法、装置、存储介质、电缆、设备及车辆

技术领域

本发明属于新能源车技术领域，尤其涉及一种充电引导方法、装置、存储介质、电缆、设备及车辆。

背景技术

带有充电控制引导电路CP(Control Pilot)的供电和充电装置已被广泛接受和使用，但车载供电装置仅能够提供小功率直流电源和逆变电源；未能针对车辆的移动充电给出完整的解决方案；为了满足电动、混动车辆的移动充电需求，有必要为此开发相应的控制策略和相应的设施。

发明内容

本申请实施例基于智能车辆系统，基于车载控制器预设的软件控制策略，公开了一种充电引导方法。

通过获取模式控制向量，将车载控制器输出的第一控制量、第二控制量和第三控制量用于充电引导电路的控制逻辑和硬件转换。

其中，第一控制量、第二控制量和第三控制量受控于预设的控制单元，并按相同的频率周期性改变开关状态。

拟实现的目标工作状态包括第一工作状态和第二工作状态；其中，第一工作状态为供能状态，此时，目标电路向外输出电能；第二工作状态为吸能状态，此时，目标电路从外部接受电能。

在第一工作状态下，按照与第三控制量同步的方式，向需要充电的相关单元输出预设的第二控制引导信号。

在第二工作状态下，按照第三控制量的状态，被充电单元在预设的第一充电模式和第二充电模式间进行切换。

为了实现可移动的充电或救援，在供能状态下，相关单元不通过电网获取电能；仅从可移动的储能单元获取电能。

进一步地，在吸能状态下，本发明实施例的供电电路处于高阻状态，对外不输出能量；该供电电路用于在供能状态下，向其它单元输出电能；此时，通过接收唤醒信号，使相关电路工作在第一充电模式或第二充电模式。

进一步地，通过获取其它供电设备检测点的控制引导信号；根据第一控制引导信号和第三控制量，上述第一充电模式采用9V的PWM(Pulse Width Modulation)，而第二充电模式采用6V的PWM。

进一步地，在供能状态下，第一控制量和第二控制量经预设软件控制获得与第三控制量同步的第二控制引导信号；其中，第二控制引导信号的高电平电压为12V。

本发明实施例的充电引导装置包括控制单元和控制引导电路；其中，控制单元根据预设的功能输出第一控制量、第二控制量和第三控制量；控制引导电路在软件控制下通过第一控制量、第二控制量和第三控制量实时切换控制引导信号的输出。

在供能状态下，按照与第三控制量同步的方式，向需要充电的相关单元输出预设的第二控制引导信号；在吸能状态下，被充电单元在第一充电模式和第二充电模式间进行切换。

进一步地，上述充电引导装置可通过移动的储能单元，从电网获取电能并存储后备用。

进一步地，根据控制单元预设的软件，通过第一控制量、第二控制量和第三控制量的控制，切换工作状态；其中，在吸能状态下，供电电路处于高阻状态，对外不输出能量；外部供电电路接收唤醒信号，使相关电路工作在第一充电模式或第二充电模式。

进一步地，通过获取其它供电设备检测点的控制引导信号；其中的监测点位于供电设备的控制引导电路上；通过预设软件的控制，使系统分别处于第一充电模式和第二充电模式；其中，第一充电模式采用9V的PWM，第二充电模式采用6V的PWM。

进一步地，在供能状态下，第一控制量和第二控制量经预设软件的控制获得与第三控制量同步的第二控制引导信号；其中，第二控制引导信号的高电平电压为12V。

进一步地，若以计算机可读存储介质为载体，并载有可实现本发明实施例的计算机程序，当该程序被微处理器执行时，即可实现本发明相关的方法。

类似地，可以获得相应的充电设备和车辆。

进一步地，若以可移动的发电设备提供电能，则可采用本发明实施例的充电引导方法或产品制成接口电缆，为需要充电的设备在脱离公共电网的场景下实现移动式充电或紧急充电救援服务。

本发明为一种软硬结合实现V2V功能的车载充电机CP电路，相比单向充电机的CP电路，该CP不仅具备由供电设备取电的常规CP功能，同时也具备以汽车电池或其它移动储能或发电装置作为供电设备的CP功能。特别是通过软硬件结合实现了CP电路功能，同时具备两种类型电路的功能和特点，便于根据工况灵活选择。

需要说明的是，在本申请中采用的“第一”、“第二”等类似的语汇，仅仅是为了描述技术方案中的各组成要素，并不构成对技术方案的限定，也不能理解为对相应要素重要性的指示或暗示；带有“第一”、“第二”等类似语汇的要素，表示在对应技术方案中，该要素至少包含一个。

附图说明

为了更加清晰地说明本申请的技术方案，利于对本申请的技术效果、技术特征和目的进一步理解，下面结合附图对本申请进行详细的描述，附图构成说明书的必要组成部分，与本申请的实施例共同用于说明本申请的技术方案，但并不构成对本申请的限制。

附图中的同一标号代表相同的部件，具体地：

图1为本发明实施例充电引导方法核心信号示意图；

图2为本发明实施例(供能状态)V2V模式能量传输示意图；

图3为本发明实施例(供能及吸能)双功能引导电路图；

图4为本发明实施例控制信号时序图；

图5为本发明实施例控制信号真值表；

图6为本发明实施例(供能状态)向非车辆负载供电示意图；

图7为本发明实施例(吸能状态)吸能示意图；

图8为本发明实施例(吸能状态)等效电路图；

其中：

1-第一控制量，2-第二控制量，3-第三控制量；

44-唤醒信号，55-第二控制引导信号；

101-控制单元，102-控制引导电路，103-内部辅助电路，104-外部充电电路；

110-供能状态附加的控制引导电路，120-吸能状态的控制引导电路；

201-电网或其它电源，202-移动充电设备，203-待充电车辆，204-待充电设备；

222-供电电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。当然，下列描述的具体实施例只是为了解释本发明的技术方案，而不是对本发明的限定。此外，实施例或附图中表述的部分，也仅仅是本发明相关部分的举例说明，而不是本发明的全部。

如图1所示，是本发明实施例充电引导方法核心信号示意图，通过获取模式控制向量，即第一控制量1、第二控制量2和第三控制量3，为系统的功能转换预留了控制信号。

模式控制向量由控制单元101预设的软件产生，各控制量1、2、3以相互同步的频率周期性变化；各控制量1、2、3驱动控制引导电路102切换硬件通道，使目标电路进入预设的目标工作状态。

目标工作状态包括第一工作状态和第二工作状态；其中，第一工作状态为供能状态，此时，目标电路向外输出电能；第二工作状态为吸能状态，目标电路从外部接受电能。

在第一工作状态下，按照与第三控制量3同步的方式，向需要充电的相关单元输出预设的第二控制引导信号55。

在第二工作状态下，按照第三控制量3的状态，被充电单元在预设的第一充电模式和第二充电模式间进行切换。

如图2所示，为本发明实施例(供能状态)V2V(Vehicle to Vehicle)车对车模式等效电路图，在供能状态下，相关单元不通过电网201获取电能，仅从可移动的储能单元202获取电能。

如图6所示，本发明实施例(供能状态)向非车辆负载供电示意图，在符合控制标准的时，采用本发明所述的方法或装置，同样可以为非车辆负载供电。

此处的可移动充电设备202的存储单元可以是化学能电池，但也可以用其它可移动的电源替代，例如可以是采用化石能源的发电机组。

在吸能状态下，供电电路222处于高阻状态，对外不输出能量；其中，供电电路222在供能状态下，向其它单元输出电能。

如图3，通过接收唤醒信号44，使相关电路工作在第一充电模式或第二充电模式；通过获取其它供电设备控制引导电路上第一检测点的第一控制引导信号来实现对应的控制。

根据第一控制引导信号和第三控制量，第一充电模式可采用9V的PWM，第二充电模式采用6V的PWM。

在供能状态下，第一控制量1和第二控制量2经预设控制软件获得与第三控制量3同步的第二控制引导信号55，即PWM信号。

其中，第二控制引导信号55的高电平电压为12V。

作为一种实施例，采用上述方法的产品可以是一种充电引导装置；如图1，包括控制单元101和控制引导电路102。

其中，控制单元101根据预设的功能输出第一控制量1、第二控制量2和第三控制量3；控制引导电路102根据控制单元101预设的第一控制量1、第二控制量2和第三控制量3实时切换控制引导信号输出。

在供能状态下，按照与第三控制量3同步的方式，向需要充电的相关单元输出预设的第二控制引导信号55。

在吸能状态下，按照第三控制量3的状态，被充电单元在第一充电模式和第二充电模式间进行切换。

如图7所示，可移动的充电设备202，可从电网或其它电源201获取电能并存储。

如图3，供能状态附加的控制引导电路110和吸能状态的控制引导电路120根据控制单元101预设的控制指令，通过第一控制量1、第二控制量2和第三控制量3的预设控制，切换工作状态。

其中，在吸能状态下，供电电路222处于高阻状态，对外不输出能量；外部供电电路接收唤醒信号44，使相关电路工作在第一充电模式或第二充电模式。

如图3和图5，通过获取其它供电设备检测点的控制引导信号，目标电路分别处于第一充电模式和第二充电模式。

其中，第一充电模式采用9V的PWM，第二充电模式采用6V的PWM。

在供能状态下，第一控制量1和第二控制量2与第三控制量3同步动作，共同指引第二控制引导信号55的输出。

其中，第二控制引导信号55的高电平电压为12V。

采用本发明的方法可以在芯片中固化相应的功能，用于存储计算机程序的存储介质在被微处理器执行时，即可实现相应的方法。

进一步地，若采用化石燃料发电机组供电，则可将设有本申请相关控制引导电路的电缆置于与发电机与用电车辆之间，从而实现脱离公共电网的野外或移动式充电。

在充电设备，若采用本申请相应的方法或产品，则可以获得相关的充电设备。

若车辆采用了本发明的方法或产品，则得到了以车辆为移动供电装置的车对车V2V供电系统。

具体地，如图3所示为一种软硬结合实现V2V功能的车载充电机CP电路；包括线性稳压电路、供电设备的CP电路和充电设备的CP电路。

其中，线性稳压电路部分，电流比较小，考虑到成本和体积等因素，可以采用比较简单的LDO电路；供电设备的CP电路如图3所示，仅在V2V模式起作用。

该CP电路由5个普通电阻、一个PNP三极管和一个NPN三极管组成，其中电阻R1为1kΩ，其他电阻根据三极管的应用进行恰当选择。

充电设备的CP电路如图3所示，车载充电机处于充电模式和V2V模式时都会起作用：由7个普通电阻、2个NPN三极管、一个N沟道MOS管、一个二极管、一个电容组成。

其中，电阻R2和R3，三极管T3，二极管D1及其他器件根据电路要求进行恰当选择；三个控制信号S1_switch、CP_switch、S2_switch由软件来实现；整个电路由软硬件功能结合起来实现充电模式和V2V模式的自由切换。

如图3所示，该电路的工作原理如下。

在充电模式下，如图8所示，CP_out端口通过充电线缆连接到充电桩上给汽车进行充电，此时该电路即为车载充电机本身的CP功能，供电设备的CP电路是不运行的，即三极管T1和T2都处于关断状态，CP_in端口用于内部其他CP采样和唤醒用的。

图3中KL30作用于MOS管T4，T4常导通，S2_switch这个控制信号用于控制三极管T3的导通和关断，T3的导通和关断的时序如图4所示，用来实现9V PWM和6V PWM的变化，进而在充电模式实现了充电设备CP电路的功能。

在车对车模式即V2V模式时，如图3，CP_out端口通过充电线缆连接到另一辆汽车，本车处于放电状态，作为供电设备给另一辆汽车供电；CP_out能给出一个固定频率的PWM信号，PWM信号的高低电平通过如下两部分的CP共同工作来实现，从而实现V2V模式的功能。

首先，CP_out产生高电平：如图3，线性稳压电路的输入从充电机的其他辅助电源输出取电，经过线性稳压电路转化为12V的电压，S1_switch控制信号给出高电平，三极管T2导通，从而三极管T1导通；此时S2_switch是低电平，三极管T3处于关断状态，CP_switch是高电平，三极管T5处于开通状态，MOS管T4的门极电压被拉低，从而T4处于关断状态，即电阻R2和R3都处于悬空状态，CP_in的内部电路设计上是高阻的，则此时CP_out通过D1的回路是高阻的，12V的电压经过二极管D2传递到CP_out，即CP_out为高电平；

然后，CP_out产生低电平：如图3，S1_switch给出低电平，三极管T2关断，进而三极管T1关断，12V电压供电回路被切断；此时S2_switch是高电平，三极管T3处于开通状态，CP_switch是低电平，三极管T5处于关断状态，MOS管T4的门极电压被拉高，从而T4处于开通状态，即电阻R2和R3都处于接到地，CP_out通过D1及低阻回路R2和R3接到地，即CP_out为低电平。

如图4和图5，V2V模式的PWM信号的高低电平是通过“上管”T1和“下管”T4的互补导通来实现高电平和低电平切换的，其中“上管”T1的控制信号是S1_switch，“下管”T4的控制信号是CP_switch，“S2”的控制信号是S2_switch，同时PWM信号的频率就由上述三个控制信号的频率来确定。

其控制策略如图4所示，结合V2V模式和充电模式，可以得到一个“上管”、“下管”、“S2”的对应真值表。

基于本发明技术方案的构思，在相关电路中各元器件适当选择下，线性稳压电路可拓展到其他电路，亦可取消直接而由充电机上的辅助电源代替。

此外，电路中的三极管和MOS管可替换成其他能起到相同开关作用的器件，三极管也可以选择内部集成电阻的产品，即取消电路中一些分立电阻；若考虑到一些电路端口的保护，可添加一些保护器件，如稳压管。

需要说明的是，上述实施例仅是为了更清楚地说明本申请的技术方案，本领域技术人员可以理解，本申请的实施方式不限于以上内容，基于上述内容所进行的明显变化、替换或替代，均不超出本申请技术方案涵盖的范围；在不脱离本申请发明构思的情况下，其它实施方式也将落入本申请的范围。

Claims (14)

1.一种充电引导方法，其特征在于：获取模式控制向量，所述模式控制向量包括第一控制量（1）、第二控制量（2）和第三控制量（3）；

所述模式控制向量由控制单元（101）预设的软件产生，所述模式控制向量以相互同步的频率周期性变化；所述模式控制向量驱动控制引导电路（102）切换硬件通道，使目标电路进入预设的目标工作状态；

所述目标工作状态包括第一工作状态和第二工作状态；

其中，所述第一工作状态为供能状态，此时，所述目标电路向外输出电能；所述第二工作状态为吸能状态，所述目标电路从外部接受电能；

在所述第一工作状态下，按照与所述第三控制量（3）同步的方式，向需要充电的相关单元输出预设的第二控制引导信号（55）；

在所述第二工作状态下，按照所述第三控制量（3）的状态，被充电单元在预设的第一充电模式和第二充电模式间进行切换。

2.如权利要求1所述的方法，其中：在所述供能状态下，所述目标电路不通过电网或其它电源（201）获取电能；所述目标电路仅由可移动充电设备（202）获取电能。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述吸能状态下，供电电路（222）处于高阻状态，对外不输出能量；其中，所述供电电路（222）在所述供能状态下，向其它单元输出电能；

接收唤醒信号（44），使相关电路工作在所述第一充电模式或所述第二充电模式。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：获取第一控制引导信号，其中，所述第一控制引导信号取自其它供电设备的第一监测点，所述第一监测点位于其它供电设备的控制引导电路上；

根据所述第一控制引导信号和所述第三控制量（3），所述第一充电模式采用9V的PWM，所述第二充电模式采用6V的PWM。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述供能状态下，所述第一控制量（1）和所述第二控制量（2）经预设软件处理后获得与所述第三控制量（3）同步的第二控制引导信号（55），即PWM信号；其中，所述第二控制引导信号（55）的高电平电压为12V。

6.一种充电引导装置，包括：控制单元（101）、控制引导电路（102）；

其中，所述控制单元（101）根据预设的功能输出第一控制量（1）、第二控制量（2）和第三控制量（3）；

第一控制量（1）、所述第二控制量（2）和所述第三控制量（3）形成模式控制向量；所述模式控制向量以相互同步的频率周期性变化；所述模式控制向量驱动可控的所述控制引导电路（102）切换硬件通道，使目标电路进入预设的目标工作状态；

所述目标工作状态包括第一工作状态和第二工作状态；

其中，所述第一工作状态为供能状态，此时，所述目标电路向外输出电能；所述第二工作状态为吸能状态，所述目标电路从外部接受电能；

在所述第一工作状态下，按照与所述第三控制量（3）同步的方式，向需要充电的相关单元输出预设的第二控制引导信号（55）；

在所述第二工作状态下，按照所述第三控制量（3）的状态，被充电单元在预设的第一充电模式和第二充电模式间进行切换。

7.如权利要求6所述的装置，还包括：可移动充电设备（202），所述可移动充电设备（202）从电网获取电能并存储在自备的装置中。

8.如权利要求6或7所述的装置，其中：在所述吸能状态下，供电电路（222）处于高阻状态，对外不输出能量；其中，所述供电电路（222）在所述供能状态下，向其它单元输出电能；

外部供电电路接收唤醒信号（44），使相关电路工作在所述第一充电模式或所述第二充电模式。

9.如权利要求8所述的装置，其中：所述控制引导电路（102）获取第一控制引导信号，其中，所述第一控制引导信号取自其它供电设备的第一监测点，所述第一监测点位于其它供电设备的控制引导电路上；

根据所述第一控制引导信号和所述第三控制量（3），所述第一充电模式采用9V的PWM，所述第二充电模式采用6V的PWM。

10.如权利要求6或7所述的装置，其中：在所述供能状态下，所述第一控制量（1）和所述第二控制量（2）经预设软件处理后获得与所述第三控制量（3）同步的第二控制引导信号（55），即PWM信号；其中，所述第二控制引导信号（55）的高电平电压为12V。

11.一种计算机可读存储介质，包括：用于存储计算机程序的存储介质本体；所述计算机程序在被微处理器执行时，实现如权利要求1-5的任一所述方法。

12.一种发电机供电电缆，包括：如权利要求6-10的任一装置和/或如权利要求11所述的用于存储计算机程序的计算机可读存储介质本体；所述计算机程序在被微处理器执行时，实现如权利要求1-5的任一所述方法。

13.一种充电设备，包括：如权利要求6-10的任一装置和/或如权利要求11所述的用于存储计算机程序的计算机可读存储介质本体；所述计算机程序在被微处理器执行时，实现如权利要求1-5的任一所述方法，所述装置和/或所述计算机可读存储介质向充电设备提供充电引导信号。

14.一种车辆，包括如权利要求6-10的任一装置、如权利要求11所述的用于存储计算机程序的计算机可读存储介质本体和/或如权利要求13所述的充电设备；所述计算机程序在被微处理器执行时，实现如权利要求1-5的任一所述方法。

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