CN115320422A - 充电转接头、充电控制系统、直流充电控制方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电转接头、充电控制系统、直流充电控制方法和车辆，充电转接头包括转接头本体、直流充电座、交流充电插头、电阻R1、电阻R2和开关S1。其利用充电转接头、充电控制系统配合直流充电控制方法，将直流充电设备输出的高压直流电、低压控制信号传输至具有车载交流充电座的车辆充电系统，能实现通过车载交流充电座进行直流充电的功能，解决低压平台车型无法使用直流充电设备进行充电和混合动力车型配置直流充电座成本高的问题，同时降低成本。

Description

充电转接头、充电控制系统、直流充电控制方法和车辆

技术领域

本发明属于电动汽车充电控制领域，具体涉及一种充电转接头、充电控制系统、直流充电控制方法和车辆。

背景技术

为了适应不同消费者对电动汽车的需求，汽车厂商相继推出了不同里程、不同价格的车型。针对入门级电动汽车，通常采用低电压平台，动力电池电压在100V左右，而满足国标的直流充电设备（直流充电桩）输出电压通常在200V以上，因此这类车型只具备交流充电功能，无法使用直流充电设备进行充电。然而社会上的公共充电站为了解决更多用户的充电需求，更多的选择建设充电速度更快的直流充电设备。低压平台的车型在这样的市场环境下，存在有充电桩却无法充电的问题，降低了日常出行的便捷性。

为了让只具备交流充电座的车辆能够同时具备直流充电功能，CN113859003A公开了一种车载充电机、控制车辆直流充电方法及充电转接头和车辆，其提供了一种充电转接头及充电控制方法，但其仍然存在以下问题：（1）充电转接头集成了与直流充电相关的控制板，通过CC端口、CP端口输出信号控制车载充电系统进入充电流程，导致其充电转接头成本更高。（2）交流充电与直流充电共用AC/DC模块，AC/DC模块内部电器元件需要选择更高电压等级才能满足要求，进一步增加了成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种充电转接头、充电控制系统、直流充电控制方法和车辆，以实现通过车载交流充电座进行直流充电的功能，同时降低成本。

本发明所述的充电转接头，包括转接头本体，设置在转接头本体上用于连接直流充电枪的直流充电座，以及设置在转接头本体上用于连接车载交流充电座的交流充电插头。该充电转接头还包括电阻R1、电阻R2和开关S1，直流充电座的DC+端口与交流充电插头的L1端口连接，直流充电座的DC-端口与交流充电插头的N端口连接，直流充电座的PE端口与交流充电插头的PE端口连接，直流充电座的CC1端口经电阻R1与交流充电插头的PE端口连接，直流充电座的CC2端口经串联的电阻R2、开关S1与交流充电插头的CC端口连接，直流充电座的A+端口与交流充电插头的CP端口连接，直流充电座的A-端口与交流充电插头的PE端口连接，直流充电座的S+端口与交流充电插头的L2端口连接，直流充电座的S-端口与交流充电插头的L3端口连接。

直流充电座的DC+端口、交流充电插头的L1端口用于传输直流电源正信号，直流充电座的DC-端口、交流充电插头的N端口用于传输直流电源负信号，直流充电座的PE端口、交流充电插头的PE端口为接地端口，直流充电座的CC1端口用于直流充电设备进行充电连接确认，直流充电座的CC2端口、交流充电插头的CC端口用于车辆充电系统中的控制模块进行充电连接确认；直流充电座的A+端口、交流充电插头的CP端口用于传输低压辅助电源信号，直流充电座的A-端口与交流充电插头的PE连接，使直流充电设备输出的低压辅助电与车辆共地，使车辆充电系统中的控制模块能够正常检测到车载交流充电座的CP端口的电压；直流充电座的S+端口、交流充电插头的L2端口以及直流充电座的S-端口、交流充电插头的L3端口，用于直流充电设备与车辆充电系统中的控制模块进行CAN通信。

优选的，开关S1在被按下时处于断开状态，开关S1在被释放时处于闭合状态。即按下开关S1后，直流充电座的CC2端口与交流充电插头的CC端口之间的连接线路断开；释放开关S1后，直流充电座的CC2端口与交流充电插头的CC端口接通。

本发明所述的充电控制系统，包括车载交流充电座、控制模块、AC/DC模块、DC/DC模块和用于检测车载交流充电座的L1端口与N端口之间的电压的电压传感器模块，AC/DC模块的两输入端分别与车载交流充电座的L1端口、N端口连接，AC/DC模块的两输出端分别与DC/DC模块的两输入端连接，DC/DC模块的两输出端分别与动力电池的正极、负极连接，电压传感器模块、AC/DC模块的控制端、DC/DC模块的控制端分别与控制模块连接。该充电控制系统还包括可控开关K1，可控开关K2，用于检测流过可控开关K1、可控开关K2的电流的电流传感器模块和上述充电转接头，交流充电插头的各个端口与车载交流充电座的各个端口对应连接（即交流充电插头的L1端口、N端口、PE端口、CC端口、CP端口、L2端口、L3端口与车载交流充电座的L1端口、N端口、PE端口、CC端口、CP端口、L2端口、L3端口一一对应连接），可控开关K1的第一端与车载交流充电座的L1端口连接，可控开关K1的第二端与DC/DC模块的一输入端连接，可控开关K2的第一端与车载交流充电座的N端口连接，可控开关K2的第二端与DC/DC模块的另一输入端连接，可控开关K1的控制端、可控开关K2的控制端、电流传感器模块分别与控制模块连接，车载交流充电座的CC端口、CP端口、L2端口、L3端口分别与控制模块连接。

优选的，所述可控开关K1为继电器，所述可控开关K2为继电器。利用继电器来实现线路的接通或断开，可靠性高，成本低。

本发明所述的直流充电控制方法，采用上述充电控制系统，直流充电座的各个端口与直流充电设备上的直流充电枪的各个端口对应连接（即直流充电座的DC+端口、DC-端口、PE端口、CC1端口、CC2端口、A+端口、A-端口、S+端口、S-端口与直流充电枪的DC+端口、DC-端口、PE端口、CC1端口、CC2端口、A+端口、A-端口、S+端口、S-端口一一对应连接）。直流充电控制方法包括：

控制模块在检测到车载交流充电座的CP端口的电压为预设的第一电压阈值时，唤醒车辆充电系统。

车辆充电系统唤醒后，控制模块在检测到车载交流充电座的CC端口的电压对应的电阻值为预设的电阻阈值时，识别为直流充电模式，并在收到直流充电设备发送的直流充电握手报文时，向直流充电设备反馈充电握手报文。

控制模块在收到直流充电设备发送的CRM报文时，控制可控开关K1、可控开关K2闭合，控制AC/DC模块停止工作，控制DC/DC模块进入反向输出模式，反向输出直流电压（即将动力电池输出的电压升压后输出到车载交流充电座的L1端口与N端口）。控制DC/DC模块进入反向输出模式，反向输出直流电压的目的是为了方便直流充电设备确认连接成功即将进行充电的是车辆上的动力电池，以保证充电安全。

控制模块在判断出车载交流充电座的L1端口与N端口之间的电压（根据电压传感器模块检测到的信号判断）达到预设的反向输出目标电压后，向直流充电设备反馈车辆准备就绪报文。

控制模块在收到直流充电设备发送的直流充电设备准备就绪报文时，控制DC/DC模块进入正向充电输出模式，并向直流充电设备发送充电需求电压和充电需求电流。

控制模块控制DC/DC模块将直流充电设备根据充电需求电压、充电需求电流输出的直流电进行调压（比如降压），转换为动力电池所需的电压等级，对动力电池进行充电。

直流充电过程中，控制模块在判断出满足充电停止条件时，向直流充电设备发送充电停止指令，并在可控开关K1、可控开关K2的电流（由电流传感器检测得到）小于预设的电流阈值时，控制可控开关K1、可控开关K2断开。待可控开关K1、可控开关K2的电流小于预设的电流阈值时再控制可控开关K1、可控开关K2断开，可以避免产出电流冲击，避免可控开关K1、可控开关K2出现粘连故障。

控制模块在检测到车载交流充电座的CP端口的电压为预设的第二电压阈值时，下电进入休眠状态；其中，预设的第二电压阈值小于预设的第一电压阈值。

优选的，所述预设的第一电压阈值等于直流充电设备输出的低压辅助电源的电压值。直流充电设备在检测到直流充电枪的CC1端口为高电平时（对应于直流充电枪与充电转接头连接，且充电转接头与车载交流充电座连接后），启动充电流程，通过直流充电枪的A+端口输出低压辅助电，同时（通过直流充电枪的S+端口、S-端口）开始发送直流充电握手报文。利用低压辅助电源来实现车辆充电系统的唤醒，方式简单。

优选的，所述预设的第一电压阈值为12V。12V的具体数值是通过实验标定得到的。

优选的，所述预设的第二电压阈值为0V。0V的具体数值是通过实验标定得到的。

优选的，所述预设的电阻阈值为5000Ω。5000Ω的具体数值是通过实验标定得到的。

本发明所述的车辆，包括上述充电控制系统。

本发明具有如下效果：

利用充电转接头、充电控制系统配合直流充电控制方法，将直流充电设备输出的高压直流电、低压控制信号传输至具有车载交流充电座的车辆充电系统，实现了通过车载交流充电座进行直流充电的功能，解决了低压平台车型无法使用直流充电设备进行充电和混合动力车型配置直流充电座成本高的问题。与现有技术相比，采用了不同的线路、原理和实现方式，并且充电转接头的结构更简单，成本更低。

附图说明

图1为本实施例中充电转接头的示意图。

图2为本实施例中直流充电设备、充电转接头以及车辆充电系统的连接示意图。

图3为本实施例中直流充电控制方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例中的充电转接头，包括转接头本体11，电阻R1、电阻R2、开关S1，设置在转接头本体11上用于连接直流充电枪31的直流充电座12，以及设置在转接头本体11上用于连接车载交流充电座21的交流充电插头13。直流充电座12具有DC+端口、DC-端口、PE端口、CC1端口、CC2端口、A+端口、A-端口、S+端口、S-端口，交流充电插头13具有L1端口、N端口、PE端口、CC端口、CP端口、L2端口、L3端口。

直流充电座12的DC+端口与交流充电插头13的L1端口连接，直流充电座12的DC-端口与交流充电插头13的N端口连接，直流充电座12的PE端口与交流充电插头13的PE端口连接，直流充电座12的CC1端口经电阻R1与交流充电插头13的PE端口连接，直流充电座12的CC2端口经串联的电阻R2、开关S1与交流充电插头13的CC端口连接，直流充电座12的A+端口与交流充电插头13的CP端口连接，直流充电座12的A-端口与交流充电插头13的PE端口连接，直流充电座12的S+端口与交流充电插头13的L2端口连接，直流充电座12的S-端口与交流充电插头13的L3端口连接。开关S1在被按下时处于断开状态，开关S1在被释放时处于闭合状态。即按下开关S1后，直流充电座12的CC2端口与交流充电插头13的CC端口之间的连接线路断开，释放开关S1后或者开关S1未被按下时，直流充电座12的CC2端口与交流充电插头13的CC端口接通。

直流充电座12的DC+端口、交流充电插头13的L1端口用于传输直流电源正信号，直流充电座12的DC-端口、交流充电插头13的N端口用于传输直流电源负信号，直流充电座12的PE端口、交流充电插头13的PE端口为接地端口，直流充电座12的CC1端口用于直流充电设备进行充电连接确认，直流充电座12的CC2端口、交流充电插头13的CC端口用于车辆充电系统中的控制模块进行充电连接确认；直流充电座12的A+端口、交流充电插头13的CP端口用于传输低压辅助电源信号，直流充电座12的A-端口与交流充电插头13的PE连接，使直流充电设备输出的低压辅助电与车辆共地，使车辆充电系统中的控制模块能够正常检测到车载交流充电座的CP端口的电压；直流充电座12的S+端口、交流充电插头13的L2端口以及直流充电座12的S-端口、交流充电插头13的L3端口，用于直流充电设备与车辆充电系统中的控制模块进行CAN通信。

如图2所示，本实施例中的充电控制系统，包括车载交流充电座21、控制模块22、AC/DC模块23、DC/DC模块24、电压传感器模块25、可控开关K1，可控开关K2、电流传感器模块26和如图1所示的充电转接头。可控开关K1为继电器，可控开关K2为继电器。电压传感器模块25用于检测车载交流充电座的L1端口与N端口之间的电压。电流传感器模块26用于检测流过可控开关K1、可控开关K2的电流。交流充电插头13的L1端口、N端口、PE端口、CC端口、CP端口、L2端口、L3端口与车载交流充电座21的L1端口、N端口、PE端口、CC端口、CP端口、L2端口、L3端口一一对应连接。AC/DC模块23的两输入端分别与车载交流充电座21的L1端口、N端口连接，AC/DC模块23的两输出端分别与DC/DC模块24的两输入端连接，DC/DC模块24的两输出端分别与动力电池41的正极、负极连接。可控开关K1的第一端与车载交流充电座21的L1端口连接，可控开关K1的第二端与DC/DC模块24的一输入端连接，可控开关K2的第一端与车载交流充电座21的N端口连接，可控开关K2的第二端与DC/DC模块24的另一输入端连接。电压传感器模块25、电流传感器模块26、AC/DC模块23的控制端、DC/DC模块24的控制端、可控开关K1的控制端、可控开关K2的控制端分别与控制模块22连接，车载交流充电座21的CC端口、CP端口、L2端口、L3端口分别与控制模块22连接。

在进行直流充电前，需要将上述充电控制系统中充电转接头的直流充电座12的DC+端口、DC-端口、PE端口、CC1端口、CC2端口、A+端口、A-端口、S+端口、S-端口与直流充电设备上的直流充电枪31的DC+端口、DC-端口、PE端口、CC1端口、CC2端口、A+端口、A-端口、S+端口、S-端口一一对应连接。

如图3所示，本实施例中的直流充电控制方法，采用如图2所示的充电控制系统，该直流充电控制方法中由控制模块22执行的步骤包括：

步骤S1、判断是否车载交流充电座21的CP端口的电压为12V，如果是，则执行步骤S2，否则执行步骤S4。

直流充电设备在检测到直流充电枪31的CC1端口为高电平时（对应于直流充电枪31与充电转接头连接，且充电转接头与车载交流充电座21连接后），启动充电流程，通过直流充电枪31的A+端口输出12V低压辅助电，同时（通过直流充电枪的S+端口、S-端口）开始发送直流充电握手报文。

步骤S2、唤醒车辆充电系统，然后执行步骤S3。

步骤S3、判断是否车载交流充电座21的CC端口的电压对应的电阻值为5000Ω，如果是，则执行步骤S5，否则执行步骤S4。

当充电转接头与车载交流充电座21未连接，或直流充电枪31与充电转接头未连接，或开关S1被按下时，车载交流充电座21的CC端口的电压对应的电阻值为无穷大，识别为未连接状态；当直流充电枪31、充电转接头、车载交流充电座31三者完全连接，且开关S1未被按下（开关S1被释放）时，车载交流充电座21的CC端口的电压对应的电阻值为5000Ω。因此可以根据是否车载交流充电座21的CC端口的电压对应的电阻值为5000Ω来识别是否为直流充电模式。

步骤S4、按照其他充电模式处理，然后结束。

步骤S5、识别为直流充电模式，并在收到直流充电设备发送的直流充电握手报文时，向直流充电设备反馈充电握手报文，然后执行步骤S6。

步骤S6、判断是否收到直流充电设备发送的CRM报文，如果是，则执行步骤S7，否则继续执行步骤S6。

步骤S7、控制可控开关K1、可控开关K2闭合，控制AC/DC模块23停止工作，控制DC/DC模块24进入反向输出模式，反向输出直流电压，然后执行步骤S8。

步骤S8、判断是否车载交流充电座24的L1端口与N端口之间的电压达到预设的反向输出目标电压，如果是，则执行步骤S9，否则继续执行步骤S8。

步骤S9、向直流充电设备反馈车辆准备就绪报文，然后执行步骤S10。

步骤S10、判断是否收到直流充电设备发送的直流充电设备准备就绪报文，如果是，则执行步骤S11，否则继续执行步骤S10。

步骤S11、控制DC/DC模块24进入正向充电输出模式，并向直流充电设备发送充电需求电压和充电需求电流，然后执行步骤S12。

直流充电设备收到充电需求电压、充电需求电流后，会根据充电需求电压、充电需求电流输出直流电。

步骤S12、控制DC/DC模块24将直流充电设备根据充电需求电压、充电需求电流输出的直流电进行调压（比如降压），转换为动力电池41所需的电压等级，对动力电池41进行充电，然后执行步骤S13。

步骤S13、判断是否满足充电停止条件，如果是，则执行步骤S14，否则继续执行步骤S13。

步骤S14、向直流充电设备发送充电停止指令，并在可控开关K1、可控开关K2的电流小于预设的电流阈值时，控制可控开关K1、可控开关K2断开，然后执行步骤S15。

步骤S15、判断是否车载交流充电座21的CP端口的电压为0V，如果是，则执行步骤S16，否则继续执行步骤S15。

步骤S16、下电进入休眠状态，然后结束。

本实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述充电控制系统。

Claims (10)

1.一种充电转接头，包括转接头本体（11），设置在转接头本体（11）上用于连接直流充电枪（31）的直流充电座（12），以及设置在转接头本体（11）上用于连接车载交流充电座（21）的交流充电插头（13）；其特征在于：还包括电阻R1、电阻R2和开关S1，直流充电座的DC+端口与交流充电插头的L1端口连接，直流充电座的DC-端口与交流充电插头的N端口连接，直流充电座的PE端口与交流充电插头的PE端口连接，直流充电座的CC1端口经电阻R1与交流充电插头的PE端口连接，直流充电座的CC2端口经串联的电阻R2、开关S1与交流充电插头的CC端口连接，直流充电座的A+端口与交流充电插头的CP端口连接，直流充电座的A-端口与交流充电插头的PE端口连接，直流充电座的S+端口与交流充电插头的L2端口连接，直流充电座的S-端口与交流充电插头的L3端口连接。

2.根据权利要求1所述的充电转接头，其特征在于：开关S1在被按下时处于断开状态，开关S1在被释放时处于闭合状态。

3.一种充电控制系统，包括车载交流充电座（21）、控制模块（22）、AC/DC模块（23）、DC/DC模块（24）和用于检测车载交流充电座的L1端口与N端口之间的电压的电压传感器模块（25），AC/DC模块（23）的两输入端分别与车载交流充电座（21）的L1端口、N端口连接，AC/DC模块（23）的两输出端分别与DC/DC模块（24）的两输入端连接，DC/DC模块（24）的两输出端分别与动力电池（41）的正极、负极连接，电压传感器模块（25）、AC/DC模块（23）的控制端、DC/DC模块（24）的控制端分别与控制模块（22）连接；其特征在于：还包括可控开关K1，可控开关K2，用于检测流过可控开关K1、可控开关K2的电流的电流传感器模块（26）和如权利要求1或2所述的充电转接头，交流充电插头（13）的各个端口与车载交流充电座（21）的各个端口对应连接，可控开关K1的第一端与车载交流充电座（21）的L1端口连接、第二端与DC/DC模块（24）的一输入端连接，可控开关K2的第一端与车载交流充电座（21）的N端口连接、第二端与DC/DC模块（24）的另一输入端连接，可控开关K1的控制端、可控开关K2的控制端、电流传感器模块（26）分别与控制模块（22）连接，车载交流充电座（21）的CC端口、CP端口、L2端口、L3端口分别与控制模块（22）连接。

4.根据权利要求3所述的充电控制系统，其特征在于：所述可控开关K1为继电器，所述可控开关K2为继电器。

5.一种直流充电控制方法，采用如权利要求3或4所述的充电控制系统，直流充电座（12）的各个端口与直流充电设备上的直流充电枪（31）的各个端口对应连接；其特征在于，该方法包括：

控制模块（22）在检测到车载交流充电座（21）的CP端口的电压为预设的第一电压阈值时，唤醒车辆充电系统；

车辆充电系统唤醒后，控制模块（22）在检测到车载交流充电座（21）的CC端口的电压对应的电阻值为预设的电阻阈值时，识别为直流充电模式，并在收到直流充电设备发送的直流充电握手报文时，向直流充电设备反馈充电握手报文；

控制模块（22）在收到直流充电设备发送的CRM报文时，控制可控开关K1、可控开关K2闭合，控制AC/DC模块（23）停止工作，控制DC/DC模块（24）进入反向输出模式，反向输出直流电压；

控制模块（22）在判断出车载交流充电座（21）的L1端口与N端口之间的电压达到预设的反向输出目标电压后，向直流充电设备反馈车辆准备就绪报文；

控制模块（22）在收到直流充电设备发送的直流充电设备准备就绪报文时，控制DC/DC模块（24）进入正向充电输出模式，并向直流充电设备发送充电需求电压和充电需求电流；

控制模块（22）控制DC/DC模块（24）将直流充电设备根据充电需求电压、充电需求电流输出的直流电进行调压，转换为动力电池（41）所需的电压等级，对动力电池进行充电；

直流充电过程中，控制模块（22）在判断出满足充电停止条件时，向直流充电设备发送充电停止指令，并在可控开关K1、可控开关K2的电流小于预设的电流阈值时，控制可控开关K1、可控开关K2断开；

控制模块（22）在检测到车载交流充电座（21）的CP端口的电压为预设的第二电压阈值时，下电进入休眠状态；其中，预设的第二电压阈值小于预设的第一电压阈值。

6.根据权利要求5所述的直流充电控制方法，其特征在于：所述预设的第一电压阈值等于直流充电设备输出的低压辅助电源的电压值；直流充电设备在检测到直流充电枪（31）的CC1端口为高电平时，启动充电流程，通过直流充电枪（31）的A+端口输出低压辅助电，同时开始发送直流充电握手报文。

7.根据权利要求5或6所述的直流充电控制方法，其特征在于：所述预设的第一电压阈值为12V。

8.根据权利要求5或6所述的直流充电控制方法，其特征在于：所述预设的第二电压阈值为0V。

9.根据权利要求5或6所述的直流充电控制方法，其特征在于：所述预设的电阻阈值为5000Ω。

10.一种车辆，其特征在于：包括如权利要求3或4所述的充电控制系统。

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