CN114325147A - 一种插枪状态检测电路、控制器及车辆 - Google Patents

Abstract

一种插枪状态检测电路、控制器及车辆，通过一个检测电路实现不同标准中的插枪状态检测。该插枪状态检测电路包括唤醒电路和采样电路，唤醒电路用于根据插枪状态检测电路的接入电阻的阻值，在插枪与插座连接时立即输出或延迟输出唤醒信号，唤醒信号用于触发CPU驱动采样电路；采样电路用于在CPU的驱动下注入启动电压，在注入启动电压后，采样电路的检测点的电平用于指示插枪状态。

Description

一种插枪状态检测电路、控制器及车辆

技术领域

本申请涉及新能源汽车(new energy vehicle)技术领域，尤其涉及一种插枪状态检测电路、控制器及车辆。

背景技术

随着新能源领域的技术发展，新能源汽车的应用越来越普及，例如，电动车/电动汽车(electric vehicle)/混合动力汽车。当前新能源汽车的交流充电有美国标准(简称美标)、欧洲标准(简称欧标)、中国标准(简称国标)三大标准，规定了新能源汽车和充电桩间的连接和控制导引。新能源汽车和充电桩间可以通过插枪状态信号进行交互。在欧标和美标中，插枪状态信号也称为PP(proximity pilot)信号，在国标中，插枪状态信号也称为连接确认功能(connection confirm function，CC)信号。

三大标准中，国标和欧标中电动汽车和充电桩间的接口配置相似，可以采用同一插枪状态检测电路对插枪状态进行检测；而美标中接口配置与其他两大标准(国标和欧标)中的接口配置差异较大，无法采用同一插枪状态检测电路对插枪状态进行检测。

国标中，充电桩上的充电插头(即插枪)与电动汽车上的充电插座(以下简称插座)的接口示意图可如图1所示，插枪插入插座后，电动汽车侧的CC检测电路可以通过检测RC电阻的阻值(通过检测CC检测点的电压来推算RC电阻的阻值)来确定插枪状态；美标中，插枪与插座的接口示意图可如图2所示，插枪插入插座后，CC检测电路可以通过检测CC检测点的电压来确定插枪状态。对比图1和图2可以看出，美标与国标相比，插座中多了一个电阻R5。此外，在国标中，对U、R的值没有强制要求，而美标中，U、R4、R5、R6和R7均为固定值。

由于不同标准中的接口配置不同，导致无法采用同一插枪状态检测电路对三大标准下的插枪状态进行检测。

现有技术中，为了兼容国标、欧标和美标的检测，通常采用如下方案：插枪状态检测电路默认支持国标/欧标检测，通过配置一个转换模块来支持美标检测，如图3所示。在进行插枪状态检测时，根据系统配置确定进行插枪状态检测是否需要经过转换模块的转换。

采用现有技术提供的方案进行插枪状态检测时，需要配置转换模块并根据场景选择不同的路径进行检测，增加了电动汽车侧的产品配置数量，不利于产品的归一设计和供应。

发明内容

本申请实施例提供一种插枪状态检测电路、控制器及车辆，通过一个检测电路实现不同标准中的插枪状态检测。

第一方面，本申请实施例提供一种插枪状态检测电路，该插枪状态检测电路包括唤醒电路和采样电路。唤醒电路，用于根据插枪状态检测电路的接入电阻的阻值，在插枪与插座连接时立即输出或延迟输出唤醒信号，唤醒信号用于触发中央处理器CPU驱动采样电路；采样电路用于在CPU的驱动下注入启动电压，在注入启动电压后，采样电路的检测点的电平用于指示插枪状态。

采用第一方面提供的插枪状态检测电路，针对不同的接入电阻的阻值范围，采用立即输出或延迟输出唤醒信号的方式进行区分，无论是国标插枪、欧标插枪还是美标插枪，在插入插座后，均可以触发唤醒电路输出唤醒信号，从而触发CPU驱动采样电路注入启动电压，进而启动插枪状态检测。与现有技术中提供的方案相比，采样上述方案可以通过一套插枪状态检测电路在不同标准下对插枪状态进行检测，减少了电动汽车侧的产品配置数量，有利于产品的归一设计和供应。

此外，唤醒信号还用于触发CPU采集检测点的电平。

采用上述方案，CPU在采集检测点的电平后，可以根据检测点的电平确定插枪状态。

在一种可能的设计中，唤醒电路还用于，在输出唤醒信号之后，在CPU的控制下断开与检测点的连接。

采用上述方案，唤醒电路在输出唤醒信号之后，唤醒电路的功能已经完成，此时可以将唤醒电路与检测点之间的连接断开，从而降低系统功耗。

在一种可能的设计中，唤醒电路包括：唤醒功能使能电路，用于在插枪与插座连接时使检测点与唤醒电路连通；延迟电路，用于实现开关管的延迟导通；触发电平转换电路，用于在插枪状态检测电路的接入电阻的阻值小于第一阻值的情况下，在延迟电路中的开关管未导通时触发唤醒信号输出电路输出唤醒信号；以及，在插枪状态检测电路的接入电阻的阻值大于第二阻值的情况下，在延迟电路中的开关管导通时触发唤醒信号输出电路输出唤醒信号；唤醒信号输出电路，用于在触发电平转换电路的触发下输出唤醒信号。

进一步地，上述唤醒功能使能电路还用于在唤醒信号输出电路输出唤醒信号之后，在CPU的控制下使检测点与唤醒电路断开。

如前所述，唤醒电路在输出唤醒信号之后，还可以在CPU的控制下断开与检测点的连接。采用上述方案，可以由唤醒功能使能电路实现这一功能。

在一种可能的设计中，采样电路包括：第一开关管，第一开关管的第一端用于输入启动电压，第一开关管的第二端与CPU耦合；第一电阻，第一电阻的第一端与第一开关管的第三端耦合，第一电阻的第二端与检测点耦合。

其中，第一开关管可以为NPN型三极管、NMOS或者其他具有类似功能的器件，在第二端的电压高于第三端的电压一定值时，第一开关管处于导通状态。第一开关管的第二端为控制端，例如可以是NPN型三极管的基极或者NMOS的栅极。第一开关管的第二端与CPU耦合，第一开关管在CPU的控制下断开或闭合。

在一种可能的设计中，唤醒功能使能电路包括：第二开关管，第二开关管的第一端与延迟电路、触发电平转换电路耦合，第二开关管的第二端与第三开关管的第一端耦合，第二开关管的第三端与检测点耦合；第三开关管，第三开关管的第二端与CPU耦合，第三开关管的第三端接地；第二电阻，第二电阻的第一端与第二开关管的第一端耦合，第二电阻的第二端与第三开关管的第一端耦合。

其中，第二开关管和第三开关管可以为NPN型三极管、NMOS或者其他具有类似功能的器件。在第二端的电压高于第三端的电压一定值时，第二开关管处于导通状态，第三开关管亦然。第二开关管的第二端以及第三开关管的第二端为控制端，例如可以是NPN型三极管的基极或者NMOS的栅极。

采用上述方案，插枪插入插座之后，检测点接地，对于第二开关管来说，第三端的电压减小，使得第二端与第三端的电压之差满足第二开关管的导通条件，第二开关管导通之后，唤醒电路与检测点连通。

在一种可能的设计中，延迟电路包括：第三电阻，第三电阻的第一端与触发电平转换电路耦合，第三电阻的第二端与第一电容的第一端耦合；第一电容，第一电容的第二端与第二开关管的第一端耦合；第四开关管，第四开关管的第一端与第三电阻的第一端耦合，第四开关管的第二端与第三电阻的第二端耦合，第四开关管的第三端与第一电容的第二端耦合；第二电容，第二电容的第一端与第一电容的第二端耦合，第二电容的第二端与触发电平转换电路耦合。

其中，第四开关管可以为NPN型三极管、NMOS或者其他具有类似功能的器件。在第二端的电压高于第三端的电压一定值时，第四开关管处于导通状态。第四开关管的第二端为控制端，例如可以是NPN型三极管的基极或者NMOS的栅极。

采用上述方案，第一电容的两端跨接在第四开关管的第二端和第三端，如前所述，插枪插入插座后，延迟电路中的第一电容开始充电，此时第四开关管未导通；充电一定时间之后，第四开关管的第二端和第三端的电压之差满足第四开关管的导通条件，第四开关管导通，第一电容充电完成，第一电容被短路。通过第四开关管的延迟导通，延迟电路可以实现唤醒信号的输出延迟。

在一种可能的设计中，触发电平转换电路包括：第四电阻，第四电阻的第一端用于接收唤醒电路的输入电压，第四电阻的第二端与第二电容的第二端耦合；第五电阻，第五电阻的第一端用于接收唤醒电路的输入电压，第五电阻的第二端与第二电阻的第一端耦合；第六电阻，第六电阻的第一端与第四电阻的第二端耦合，第三偏置电路的第二端接地；第五开关管，第五开关管的第一端与唤醒信号输出电路耦合，第五开关管的第二端与第四电阻的第二端耦合，第五开关管的第三端与第二开关管的第一端耦合。

其中，第五开关管可以为NPN型三极管、NMOS或者其他具有类似功能的器件。在第二端的电压高于第三端的电压一定值时，第五开关管处于导通状态。第五开关管的第二端为控制端，例如可以是NPN型三极管的基极或者NMOS的栅极。

在一种可能的设计中，唤醒信号输出电路包括：第七电阻，第七电阻的第一端用于接收唤醒电路的输入电压；第八电阻，第八电阻的第一端与第七电阻的第二端耦合，第八电阻的第二端与第五开关管的第一端耦合；第六开关管，第六开关管的第一端在第六开关管导通时输出唤醒信号，第六开关管的第二端与第七电阻的第二端耦合，第六开关管的第三端与第七电阻的第一端耦合。

采用上述方案，插枪插入插座后，唤醒功能使能电路中的第二开关管导通，唤醒电路与检测点连通。延迟电路中的第四开关管为NPN型三极管或NMOS，此时其第二端和第三端的电压之差难以满足第四开关管的闭合条件，第四开关管处于关断状态。触发电平转换电路中的第四电阻接入电路，第一电容通过第五电阻→第三电阻→第一电容→R5这一路径进行充电。随着第一电容的充电过程的进行，第四开关管的第二端与第三端之间的电压差越来越大，当达到第四开关管的导通条件时，第四开关管导通，第三电阻和第一电容被短路，第一电容停止充电。

那么，在美标、国标S3闭合、欧标这三种场景下，插枪状态检测电路的接入电阻的阻值小于第一阻值，在第四开关管处于关断状态时，接入电阻的阻值即可触发第五开关管导通，第五开关管导通后，触发电平转换电路即可驱动唤醒信号输出电路输出唤醒信号。

在国标S3未闭合场景下，插枪状态检测电路的接入电阻的阻值大于第二阻值，在第四开关管处于关断状态时，接入电阻的阻值无法触发第五开关管导通；随着第一电容的充电过程的进行，第四开关管的第二端的电压逐渐增大，直至第四开关管导通。第四开关管导通后，第三电阻和第一电容被短路。此时，插枪状态检测电路内部的连接关系发生变化，阻值也发生变化，插枪状态检测电路的接入电阻的阻值可以触发第五开关管导通。第五开关管导通后，触发电平转换电路即可驱动唤醒信号输出电路输出唤醒信号。

此外，唤醒信号输出电路还包括第三电容，第三电容的第一端与第六开关管的第一端耦合，第三电容的第二端用于输出唤醒信号。

采用上述方案，唤醒信号为一个脉冲信号，即在第六开关管导通之前，唤醒电路的输出为低电平，在第六开关管导通之后，唤醒电路输出一个脉冲信号。CPU接收到的这一脉冲信号即可视为唤醒信号。

第二方面，本申请实施例还提供一种插枪状态检测电路，该插枪状态检测电路包括：第一电阻，第一电阻的第一端用于注入启动电压，在注入启动电压后，插枪状态检测电路的检测点的电平用于指示插枪状态；第二电阻，第二电阻的第一端与第一电阻的第二端耦合，第二电阻的第二端与检测点耦合；开关管，开关管的第一端在开关管导通时输出唤醒信号，开关管的第二端与第一电阻的第二端耦合，开关管的第三端与第一电阻的第一端耦合，唤醒信号用于触发CPU采集检测点的电平。

其中，第一电阻和第二电阻的阻值满足如下条件：在插枪与插座未连接时使开关管处于关断状态，在插枪与插座连接时使开关管处于导通状态。

采用上述方案，在国标、欧标和美标这三种标准下，在插枪插入插座后均可输出唤醒信号，CPU在接收到唤醒信号后采集检测点的电压，进而确定插枪状态检测。即采用本申请实施例提供的插枪状态检测电路，可以通过一个检测电路实现不同标准中的插枪状态检测，从而减少电动汽车侧的产品配置数量，有利于产品的归一设计和供应。

此外，第二方面提供的插枪状态检测电路还包括：电平转换单元，用于将动力电池的输出电压转换成启动电压，并注入到第一电阻的第一端。

第三方面，本申请实施例还提供一种控制器，该控制器包括第一方面和第二方面及其任一可能的设计所提供的插枪状态检测电路。

第四方面，本申请实施例还提供一种车辆，该车辆包括CPU以及第三方面提供的控制器。

另外，第三方面中任一种可能设计方式以及第四方面中任一种可能设计方式所带来的技术效果可参见第一方面和第二方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为现有技术提供的一种国标中电动汽车和充电桩间的接口示意图；

图2为现有技术提供的一种美标中电动汽车和充电桩间的接口示意图；

图3为现有技术提供的一种插枪状态检测电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的第一种插枪状态检测电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种采样电路的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种唤醒功能使能电路的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种唤醒功能使能电路与插座、插枪的连接示意图；

图8为本申请实施例提供的一种延迟电路以及触发电平转换电路的结构示意图；

图9为本申请实施例提供一种唤醒信号输出电路的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的第二种插枪状态检测电路的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的第三种插枪状态检测电路的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的第四种插枪状态检测电路的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的一种控制器的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的一种车辆的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供的插枪状态检测方案用于检测插枪状态。

具体地，插枪状态可以是全连接、半连接和未连接。示例性地，在国标中，插枪插入插座，且S3未闭合，此时的插枪状态为半连接；插枪插入插座，且S3闭合，此时的插枪状态为全连接；插枪未插入插座，此时的插枪状态为未连接。此外，在国标和欧标中，对于全连接状态，不同的充电电缆容量也可以对应不同的插枪状态。例如，全连接且充电电缆载流量为10A对应一种插枪状态，全连接且充电电缆载流量为32A对应另一种插枪状态。插枪状态不同，RC电阻的阻值不同。

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

本申请实施例提供一种插枪状态检测电路。如图4所示，该插枪状态检测电路400包括唤醒电路401和采样电路402。

其中，唤醒电路401用于根据插枪状态检测电路400的接入电阻的阻值，在插枪与插座连接时立即输出或延迟输出唤醒信号，唤醒信号用于触发中央处理器(centralprocessing unit，CPU)驱动采样电路402；采样电路402用于在CPU的驱动下注入启动电压，在注入启动电压后，采样电路402的检测点的电平用于指示插枪状态。

从背景技术的描述中可以看出，国标、欧标和美标中的接口配置存在差异，对于电动汽车上配置的插枪状态检测电路来说，不同的接口配置对应不同的接入电阻。比如，在美标下，插枪插入插座后，插枪状态检测电路的接入电阻的阻值范围为100Ω～1.5kΩ；在国标S3未闭合的情况下，插枪插入插座后，插枪状态检测电路的接入电阻的阻值为3.8kΩ。

本申请实施例中，针对不同的接入电阻的阻值范围，采用立即输出或延迟输出唤醒信号的方式进行区分，无论是国标插枪、欧标插枪还是美标插枪，在插入插座后，均可以触发唤醒电路401输出唤醒信号，从而触发CPU驱动采样电路402注入启动电压，进而启动插枪状态检测。

比如，在美标、国标S3闭合、欧标这三种场景下，插枪插入插座后，插枪状态检测电路400的接入电阻阻值范围为100Ω～1.5kΩ，此时唤醒电路401可以立即输出唤醒信号；再比如，在国标S3未闭合场景下，插枪插入插座后，插枪状态检测电路400的接入电阻阻值为3.8kΩ左右，此时，唤醒电路401可以延迟输出唤醒信号。

CPU接收到唤醒电路401输出的唤醒信号后，可以驱动采样电路402，使得采样电路402中注入启动电压，在注入启动电压后，采样电路402的检测点的电平用于指示插枪状态。CPU可以采集检测点的电平，进而确定插枪状态。

本申请实施例中，CPU确定插枪状态的具体方式可以是：在插枪未插入插座时，唤醒电路401不输出唤醒信号，CPU在未接收到唤醒信号的情况下确定插枪状态为未连接；在插枪插入插座后，在接入电阻阻值不同的情况下，唤醒电路401会立即输出或延迟输出唤醒信号；在接收到唤醒信号后，CPU驱动采样电路402注入驱动电压，并通过检测检测点的电压来确定插枪状态。在S3开关状态不同以及线缆载流能力不同的情况下，CPU检测到的检测点的电压不同，因而CPU可以根据检测点的电压确定插枪状态。

不难看出，本申请实施中，在美标、欧标和国标的标准下，只要插枪插入插座，唤醒电路401均输出(立即输出或延迟输出)唤醒信号，CPU接收到唤醒信号后，可以驱动采样电路402，并通过采集采样电路402中的检测点的电压来确定插枪状态。也就是说，采用本申请实施例提供的插枪状态检测电路400可以在不同标准下对插枪状态进行检测。与现有技术中提供的方案相比，本申请实施例中可以通过一套插枪状态检测电路400在不同标准下对插枪状态进行检测，减少了电动汽车侧的产品配置数量，有利于产品的归一设计和供应。

具体地，本申请实施例中，采样电路402可以包括第一开关管和第一电阻。第一开关管的第一端用于输入启动电压，第一开关管的第二端与CPU耦合；第一电阻的第一端与第一开关管的第三端耦合，第一电阻的第二端与检测点耦合，如图5所示。

其中，第一开关管可以为NPN型三极管、N型金属-氧化物-半导体(N-metal-oxide-semiconductor，NMOS)或者其他具有类似功能的器件，在第二端的电压高于第三端的电压一定值时，第一开关管处于导通状态。第一开关管的第二端为控制端，例如可以是NPN型三极管的基极或者NMOS的栅极。第一开关管的第二端与CPU耦合，第一开关管在CPU的控制下断开或闭合。

CPU在接收到唤醒信号后，可以对第一开关管发出驱动信号(比如在第一开关管的第二端施加12V电平)，使得第一开关管的第二端的电压增大，达到第一开关管的导通条件。第一开关管导通后，启动电压(示例性地，启动电压可以为5V)注入采样电路402。

本申请实施例提供的采样电路402与现有技术中(例如图1或图2中)提供的CC检测电路的功能和结构类似。不同之处在于，采样电路402中设置有第一开关管。插枪插入插座后，唤醒电路401输出唤醒信号，CPU在接收到唤醒信号之后才通过第一开关管驱动采样电路402。也就是说，通过在采样电路402中设置第一开关管，可以使得采样电路402在插枪未插入插座的场景下不注入启动电压，即采样电路402不工作，从而降低静态电流，减小系统功耗。

需要说明的是，本申请实施例中，第一开关管和第一电阻的位置可以互换(第一开关管的第二端仍与CPU耦合)，比如，第一电阻的第一端用于输入启动电压，第一开关管的第一端和第三端分别与第一电阻的第二端和检测点耦合。第一开关管和第一电阻的位置互换对采样电路402功能的实现没有实质影响。

本申请实施例中，唤醒电路401还用于，在输出唤醒信号之后，在CPU的控制下断开与检测点的连接。

唤醒电路401在输出唤醒信号之后，唤醒电路401的功能已经完成，此时可以将唤醒电路401与检测点之间的连接断开，从而降低系统功耗。

具体地，唤醒电路401可以包括唤醒功能使能电路、延迟电路、触发电平转换电路和唤醒信号输出电路。唤醒功能使能电路用于在插枪与插座连接时使检测点与唤醒电路401连通；延迟电路用于实现开关管的延迟导通；触发电平转换电路用于在插枪状态检测电路400的接入电阻的阻值小于第一阻值的情况下，在延迟电路中的开关管未导通时触发唤醒信号输出电路输出唤醒信号；以及，在插枪状态检测电路400的接入电阻的阻值大于第二阻值的情况下，在延迟电路中的开关管导通时触发唤醒信号输出电路输出唤醒信号；唤醒信号输出电路用于在触发电平转换电路的触发下输出唤醒信号。

其中，延迟电路通过开关管的延迟导通实现唤醒信号输出的延迟。延迟电路中可以包括开关管和电容，电容两端跨接在开关管的第二端和第三端。在插枪插入插座后，延迟电路中的电容开始充电，此时开关管未导通；充电一定时间之后，开关管的第二端和第三端的电压之差满足开关管的导通条件，开关管导通，电容充电完成，该电容被短路。延迟电路中开关管的关断状态和导通状态，分别对应插枪状态检测电路400内部的两种连接状态，这两种状态可以适配插枪状态检测电路400的接入电阻的不同阻值，那么在美标、欧标和国标(不同标准对应接入电阻的阻值范围不同)下，当插枪插入插座时，唤醒电路401均可以输出唤醒信号。

比如，在美标、国标S3闭合、欧标这三种场景下，插枪插入插座后，插枪状态检测电路400的接入电阻阻值范围为100Ω～1.5kΩ，在延迟电路中的开关管未导通时(即电容开始充电时)，插枪状态检测电路400内部的连接状态即可触发唤醒电路401即输出唤醒信号，即在插枪插入插座后立即输出唤醒信号；再比如，在国标S3未闭合场景下，插枪插入插座后，插枪状态检测电路400的接入电阻阻值为3.8kΩ左右，在延迟电路中的开关管未导通时(即电容充电时)，插枪状态检测电路400内部的连接状态不会触发唤醒电路401即输出唤醒信号，在延迟电路中的开关管导通时(即电容充电完成使)，插枪状态检测电路400内部的连接状态才可触发唤醒电路401即输出唤醒信号，即在插枪插入插座后延迟输出唤醒信号。

此外，如前所述，唤醒电路401在输出唤醒信号之后，还可以在CPU的控制下断开与检测点的连接。具体地，可以由唤醒功能使能电路实现这一功能，即唤醒功能使能电路还用于在唤醒电路401输出唤醒信号之后，在CPU的控制下使检测点与唤醒电路401断开。

以上对唤醒功能使能电路、延迟电路、触发电平转换电路和唤醒信号输出电路的功能进行了介绍，下面对唤醒功能使能电路、延迟电路、触发电平转换电路和唤醒信号输出电路的具体结构进行介绍。

一、唤醒功能使能电路

本申请实施例中，唤醒功能使能电路包括第二开关管、第三开关管和第二电阻。具体地，第二开关管的第一端与延迟电路、触发电平转换电路耦合，第二开关管的第二端与第三开关管的第一端耦合，第二开关管的第三端与检测点耦合；第三开关管的第二端与CPU耦合，第三开关管的第三端接地；第二电阻的第一端与第二开关管的第一端耦合，第二电阻的第二端与第三开关管的第一端耦合，如图6所示。

其中，第二开关管和第三开关管可以为NPN型三极管、NMOS或者其他具有类似功能的器件。在第二端的电压高于第三端的电压一定值时，第二开关管处于导通状态，第三开关管亦然。第二开关管的第二端以及第三开关管的第二端为控制端，例如可以是NPN型三极管的基极或者NMOS的栅极。

第三开关管的第二端与CPU耦合，第三开关管在CPU的控制下断开或闭合。在接收到唤醒信号之前，CPU控制第三开关管关断(即驱动置低)，此时唤醒电路401正常工作；接收到唤醒信号之后，CPU控制第三开关管导通(即驱动置高)，此时，唤醒电路401与检测点之间的连接断开，唤醒电路401不再工作，即如前文所述，唤醒功能使能电路还用于在唤醒电路401输出唤醒信号之后，在CPU的控制下使检测点与唤醒电路401断开。

下面分析第三开关管处于关断状态(即CPU未接收到唤醒信号)时，唤醒功能使能电路的工作原理。为了便于分析，将唤醒功能使能电路与接口配置结构展示在一幅图中，并以美标接口为例(在本申请实施例后面的附图中，也以美标接口为例，后续不再赘述)，如图7所示，唤醒功能使能电路与插枪、插座之间的连接关系可以如图7所示。插枪插入插座之后，检测点通过R5接地，对于第二开关管来说，第三端的电压减小，使得第二端与第三端的电压之差满足第二开关管的导通条件，第二开关管导通之后，唤醒电路401与检测点连通。

二、延迟电路

本申请实施例中，延迟电路包括第三电阻、第一电容、第四开关管和第二电容。其中，第三电阻的第一端与触发电平转换电路耦合，第三电阻的第二端与第一电容的第一端耦合；第一电容的第二端与第二开关管的第一端耦合；第四开关管的第一端与第三电阻的第一端耦合，第四开关管的第二端与第三电阻的第二端耦合，第四开关管的第三端与第一电容的第二端耦合；第二电容的第一端与第一电容的第二端耦合，第二电容的第二端与触发电平转换电路耦合。

其中，第四开关管可以为NPN型三极管、NMOS或者其他具有类似功能的器件。在第二端的电压高于第三端的电压一定值时，第四开关管处于导通状态。第四开关管的第二端为控制端，例如可以是NPN型三极管的基极或者NMOS的栅极。

第一电容的两端跨接在第四开关管的第二端和第三端，如前所述，插枪插入插座后，延迟电路中的第一电容开始充电，此时第四开关管未导通；充电一定时间之后，第四开关管的第二端和第三端的电压之差满足第四开关管的导通条件，第四开关管导通，第一电容充电完成，第一电容被短路。通过第四开关管的延迟导通，延迟电路可以实现唤醒信号的输出延迟。

由于延迟电路与触发电平转换电路是配合工作的，因此关于延迟电路具体功能的介绍将在后面描述触发电平转换电路时一并描述。

三、触发电平转换电路

本申请实施例中，触发电平转换电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻以及第五开关管。第四电阻的第一端用于接收唤醒电路401的输入电压，第四电阻的第二端与第二电容的第二端耦合；第五电阻的第一端用于接收唤醒电路401的输入电压(例如可以是12V)，第五电阻的第二端与第二电阻的第一端耦合；第六电阻的第一端与第四电阻的第二端耦合，第三偏置电路的第二端接地；第五开关管的第一端与唤醒信号输出电路耦合，第五开关管的第二端与第四电阻的第二端耦合，第五开关管的第三端与第二开关管的第一端耦合。

其中，第五开关管可以为NPN型三极管、NMOS或者其他具有类似功能的器件。在第二端的电压高于第三端的电压一定值时，第五开关管处于导通状态。第五开关管的第二端为控制端，例如可以是NPN型三极管的基极或者NMOS的栅极。

延迟电路和触发电平转换电路的结构示意图可以如图8所示。

下面分析延迟电路和触发电平转换电路的工作原理：插枪插入插座后，唤醒功能使能电路中的第二开关管导通，唤醒电路401与检测点连通。延迟电路中的第四开关管为NPN型三极管或NMOS，此时其第二端和第三端的电压之差难以满足第四开关管的闭合条件，第四开关管处于关断状态。触发电平转换电路中的第四电阻接入电路，第一电容通过第五电阻→第三电阻→第一电容→R5这一路径进行充电。随着第一电容的充电过程的进行，第四开关管的第二端与第三端之间的电压差越来越大，当达到第四开关管的导通条件时，第四开关管导通，第三电阻和第一电容被短路，第一电容停止充电。

在美标、国标S3闭合、欧标这三种场景下，插枪状态检测电路400的接入电阻的阻值小于第一阻值(例如可以是1.5kΩ)，在第四开关管处于关断状态时，接入电阻的阻值即可触发第五开关管导通，第五开关管导通后，触发电平转换电路即可驱动唤醒信号输出电路输出唤醒信号。

在国标S3未闭合场景下，插枪状态检测电路400的接入电阻的阻值大于第二阻值(例如可以是3.7kΩ或者3.8kΩ)，在第四开关管处于关断状态时，接入电阻的阻值无法触发第五开关管导通；随着第一电容的充电过程的进行，第四开关管的第二端的电压逐渐增大，直至第四开关管导通。第四开关管导通后，第三电阻和第一电容被短路。此时，插枪状态检测电路400内部的连接关系发生变化，阻值也发生变化，插枪状态检测电路400的接入电阻的阻值可以触发第五开关管导通。第五开关管导通后，触发电平转换电路即可驱动唤醒信号输出电路输出唤醒信号。

触发电平转换电路中，第五开关管工作在饱和区，在插枪插入插座时，第五开关管短暂导通之后关断。

不难看出，在美标、国标S3闭合、欧标这三种场景下，插枪插入插座之后，唤醒电路401立即输出唤醒信号；在国标S3未闭合场景下，插枪插入插座之后，唤醒电路401不立即输出唤醒信号，而是延迟设定时长之后再输出唤醒信号。设定时长即第一电容的充电时长，可以通过调节第一电容的电容值、第三电阻的阻值、第五电阻的阻值等进行设定。

四、唤醒信号输出电路

本申请实施例中，唤醒信号输出电路包括第七电阻、第八电阻和第六开关管。其中，第七电阻的第一端用于接收唤醒电路401的输入电压；第八电阻的第一端与第七电阻的第二端耦合，第八电阻的第二端与第五开关管的第一端耦合；第六开关管的第一端在第六开关管导通时输出唤醒信号，第六开关管的第二端与第七电阻的第二端耦合，第六开关管的第三端与第七电阻的第一端耦合，如图9所示。

其中，第六开关管为PNP型三极管、P型金属-氧化物-半导体(P-metal-oxide-semiconductor，PMOS)或者其他具有类似功能的器件，在第二端与第三端的电压之差小于一定值时，第六开关管处于导通状态。第六开关管的第二端为控制端，例如可以是PNP型三极管的基极或者PMOS的栅极。

触发电平转换电路中的第五开关管导通后，第六开关管的第二端通过第八电阻以及R5接地，使得第二端与第三端的电压之差减小，从而使得第六开关管导通，输出唤醒信号。唤醒信号可以理解为低电平到高电平的转换，即在第六开关管导通之前，唤醒电路401的输出为低电平，在第六开关管导通之后，唤醒电路401的输出为高电平。CPU捕捉到唤醒电路401的输出跳变，即可视为CPU接收到唤醒信号。

此外，唤醒信号输出电路还可以包括第三电容，第三电容的第一端与第六开关管的第一端耦合，第三电容的第二端用于输出唤醒信号。在这种情况下，唤醒信号可以理解为一个脉冲信号，即在第六开关管导通之前，唤醒电路401的输出为低电平，在第六开关管导通之后，唤醒电路401输出一个脉冲信号。CPU接收到的这一脉冲信号即可视为唤醒信号。

从以上分析可以看出，本申请实施例提供的唤醒电路401在国标、欧标和美标这三种标准下，在插枪插入插座后均可输出唤醒信号，使得CPU在接收到唤醒信号后，驱动采样电路402，进而进行插枪状态检测。即采用本申请实施例提供的插枪状态检测电路400，可以通过一个检测电路实现不同标准中的插枪状态检测，从而减少电动汽车侧的产品配置数量，有利于产品的归一设计和供应。此外，本申请实施例中，采样电路402在插枪未插入插座时没有注入启动电压，不处于工作状态，从而可以降低系统功耗，实现插枪状态检测电路400的低静态电流。

进一步地，在唤醒电路401输出唤醒信号之后，唤醒电路401与检测点之间的连接断开，也可以进一步降低系统功耗，同时，唤醒电路401也不会对采样电路402的检测产生干扰。

示例性地，图10示出了本申请实施例提供的插枪状态检测电路的一种可能的结构示意图。

在图10所示的插枪状态检测电路中，插枪插入插座之前，采样电路402中的第一开关管关断，采样电路402不工作；唤醒电路401中的第二开关管不导通，唤醒电路401不工作。此时系统实现低静态电流，系统功耗较小。

在美标、国标S3闭合、欧标这三种场景下，插枪插入插座之后，第一电容开始充电。在第四开关管导通之前，插枪状态检测电路的接入电阻的阻值即可满足第五开关管的导通条件，第五开关管导通，唤醒电路401输出唤醒信号。

在国标S3未闭合场景下，插枪插入插座之后，第一电容开始充电。在第四开关管导通之前，插枪状态检测电路的接入电阻的阻值无法满足第五开关管的导通条件，第五开关管不导通，唤醒电路401未输出唤醒信号；在第一电阻充电设定时长后，第四开关管导通、第三电阻被短路，此时插枪状态检测电路的接入电阻的阻值即可满足第五开关管的导通条件，第五开关管导通，唤醒电路401输出唤醒信号。

无论在哪种标准下，唤醒电路401将唤醒信号输出至CPU后，CPU控制采样电路402中的第一开关管导通，采样电路402注入启动电压，CPU开始插枪状态检测；同时，CPU将第三开关管的驱动置高，第三开关管导通，唤醒电路401与检测点断开。

此外，本申请实施例还提供一种插枪状态检测电路。参见图11，该插枪状态检测电路1100包括第一电阻1101、第二电阻1102和开关管1103。

其中，第一电阻1101的第一端用于注入启动电压，在注入启动电压后，插枪状态检测电路1100的检测点的电平用于指示插枪状态；第二电阻1102的第一端与第一电阻1101的第二端耦合，第二电阻1102的第二端与检测点耦合；开关管1103的第一端在开关管1103导通时输出唤醒信号，开关管1103的第二端与第一电阻1101的第二端耦合，开关管1103的第三端与第一电阻1101的第一端耦合，唤醒信号用于触发CPU采集检测点的电平。

其中，开关管1103为PNP型三极管、PMOS或者其他具有类似功能的器件，在第二端与第三端的电压之差小于一定值时，开关管1103处于导通状态。开关管1103的第二端为控制端，例如可以是PNP型三极管的基极或者PMOS的栅极。

具体地，第一电阻1101和第二电阻1102的阻值满足如下条件：在插枪与插座未连接时使开关管1103处于关断状态，在插枪与插座连接时使开关管1103处于导通状态。

也就是说，本申请实施例中，可以通过调整第一电阻1101和第二电阻1102的阻值，使得在不同标准下，插枪插入插座时，插枪状态检测电路1100的接入电阻的阻值均能满足开关管1103的导通条件。开关管1103导通后，CPU接收到唤醒信号，进而通过采集检测点的电平确定插枪状态。

此外，插枪状态检测电路1100中还可以包括电平转换单元，该电平转换单元用于将动力电池的输出电压转换成启动电压，并注入到第一电阻的第一端，如图12所示。

电动汽车中，动力电池的输出电压为固定值，例如12V，该电压值可能无法满足插枪状态检测电路1100工作所需的电压，因而可以通过电平转换单元对动力电池的输出电压进行转换，使得转换后的电压(例如可以是5V)满足插枪状态检测电路1100工作的电压要求。

综上，采用本申请实施例提供的插枪状态检测电路1100，在国标、欧标和美标这三种标准下，在插枪插入插座后均可输出唤醒信号，CPU在接收到唤醒信号后采集检测点的电压，进而确定插枪状态检测。即采用本申请实施例提供的插枪状态检测电路1100，可以通过一个检测电路实现不同标准中的插枪状态检测，从而减少电动汽车侧的产品配置数量，有利于产品的归一设计和供应。

本申请实施例还提供一种控制器。参见图13，该控制器1300包括前述插枪状态检测电路1301，该插枪状态检测电路可以是前述插枪状态检测电路400或者是插枪状态检测电路1100。

实际应用中，根据不同车辆中的配置，控制器1300可以是电机控制器，也可以是充电控制器。

本申请实施例还提供一种车辆。参见图14，该车辆包括CPU1401以及前述控制器1300。

实际应用中，CPU1401可以是整车控制器或者整车控制器的一部分。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种插枪状态检测电路，其特征在于，包括：

唤醒电路，用于根据所述插枪状态检测电路的接入电阻的阻值，在插枪与插座连接时立即输出或延迟输出唤醒信号，所述唤醒信号用于触发中央处理器CPU驱动采样电路；

所述采样电路，用于在所述CPU的驱动下注入启动电压，在注入所述启动电压后，所述采样电路的检测点的电平用于指示插枪状态。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述唤醒信号还用于触发所述CPU采集所述检测点的电平。

3.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述唤醒电路还用于，在输出所述唤醒信号之后，在所述CPU的控制下断开与所述检测点的连接。

4.如权利要求1～3任一项所述的电路，其特征在于，所述唤醒电路包括：

唤醒功能使能电路，用于在插枪与插座连接时使所述检测点与所述唤醒电路连通；

延迟电路，用于实现开关管的延迟导通；

触发电平转换电路，用于在所述插枪状态检测电路的接入电阻的阻值小于第一阻值的情况下，在所述延迟电路中的开关管未导通时触发唤醒信号输出电路输出所述唤醒信号；以及，在所述插枪状态检测电路的接入电阻的阻值大于第二阻值的情况下，在所述延迟电路中的开关管导通时触发所述唤醒信号输出电路输出所述唤醒信号；

唤醒信号输出电路，用于在所述触发电平转换电路的触发下输出所述唤醒信号。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述唤醒功能使能电路还用于在所述唤醒信号输出电路输出所述唤醒信号之后，在所述CPU的控制下使所述检测点与所述唤醒电路断开。

6.如权利要求1～5任一项所述的电路，其特征在于，所述采样电路包括：

第一开关管，所述第一开关管的第一端用于输入所述启动电压，所述第一开关管的第二端与所述CPU耦合；

第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一开关管的第三端耦合，所述第一电阻的第二端与所述检测点耦合。

7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一开关管为NPN型三极管或NMOS。

8.如权利要求4～7任一项所述的电路，其特征在于，所述唤醒功能使能电路包括：

第二开关管，所述第二开关管的第一端与所述延迟电路、所述触发电平转换电路耦合，所述第二开关管的第二端与第三开关管的第一端耦合，所述第二开关管的第三端与所述检测点耦合；

第三开关管，所述第三开关管的第二端与所述CPU耦合，所述第三开关管的第三端接地；

第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第二开关管的第一端耦合，所述第二电阻的第二端与所述第三开关管的第一端耦合。

9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，所述延迟电路包括：

第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述触发电平转换电路耦合，所述第三电阻的第二端与第一电容的第一端耦合；

所述第一电容，所述第一电容的第二端与所述第二开关管的第一端耦合；

第四开关管，所述第四开关管的第一端与所述第三电阻的第一端耦合，所述第四开关管的第二端与所述第三电阻的第二端耦合，所述第四开关管的第三端与所述第一电容的第二端耦合；

第二电容，所述第二电容的第一端与所述第一电容的第二端耦合，所述第二电容的第二端与所述触发电平转换电路耦合。

10.如权利要求9所述的电路，其特征在于，所述触发电平转换电路包括：

第四电阻，所述第四电阻的第一端用于接收所述唤醒电路的输入电压，所述第四电阻的第二端与所述第二电容的第二端耦合；

第五电阻，所述第五电阻的第一端用于接收所述唤醒电路的输入电压，所述第五电阻的第二端与所述第二电阻的第一端耦合；

第六电阻，所述第六电阻的第一端与所述第四电阻的第二端耦合，所述第三偏置电路的第二端接地；

第五开关管，所述第五开关管的第一端与所述唤醒信号输出电路耦合，所述第五开关管的第二端与所述第四电阻的第二端耦合，所述第五开关管的第三端与所述第二开关管的第一端耦合。

11.如权利要求10所述的电路，其特征在于，所述唤醒信号输出电路包括：

第七电阻，所述第七电阻的第一端用于接收所述唤醒电路的输入电压；

第八电阻，所述第八电阻的第一端与所述第七电阻的第二端耦合，所述第八电阻的第二端与所述第五开关管的第一端耦合；

第六开关管，所述第六开关管的第一端在所述第六开关管导通时输出所述唤醒信号，所述第六开关管的第二端与所述第七电阻的第二端耦合，所述第六开关管的第三端与所述第七电阻的第一端耦合。

12.如权利要求11所述的电路，其特征在于，所述唤醒信号输出电路还包括：

第三电容，所述第三电容的第一端与所述第六开关管的第一端耦合，所述第三电容的第二端用于输出所述唤醒信号。

13.如权利要求11或12所述的电路，其特征在于，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管为NPN型三极管或NMOS；所述第六开关管为PNP型三极管或PMOS。

14.一种插枪状态检测电路，其特征在于，包括：

第一电阻，所述第一电阻的第一端用于注入启动电压，在注入所述启动电压后，所述插枪状态检测电路的检测点的电平用于指示插枪状态；

第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端耦合，所述第二电阻的第二端与所述检测点耦合；

开关管，所述开关管的第一端在所述开关管导通时输出唤醒信号，所述开关管的第二端与所述第一电阻的第二端耦合，所述开关管的第三端与所述第一电阻的第一端耦合，所述唤醒信号用于触发所述CPU采集所述检测点的电平。

15.如权利要求14所述的电路，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值满足如下条件：

在插枪与插座未连接时使所述开关管处于关断状态，在插枪与插座连接时使所述开关管处于导通状态。

16.如权利要求14或15所述的电路，其特征在于，还包括：

电平转换单元，用于将动力电池的输出电压转换成所述启动电压，并注入到所述第一电阻的第一端。

17.一种控制器，其特征在于，包括如权利要求1～16任一项所述的电路。

18.一种车辆，其特征在于，包括CPU以及如权利要求17所述的控制器。

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