CN116945948A - 一种电动汽车充电桩cp检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车充电桩CP检测系统，该系统中充电桩CP信号生成电路将产生的PWM信号传输到CP信号分压器中进行分压处理；CP信号分压器将分压处理后的CP信号传输到CP信号加法运算电路中进行信号变换；CP信号加法运算电路将信号变换后的CP信号传输到CP信号跟随放大电路中进行信号放大隔离；CP信号跟随放大电路将放大后的CP信号通过ADC信号采集后传输到MCU控制电路中进行信号处理后，反馈到充电桩CP信号生成电路中输出PWM控制波控制所述充电车端OBC形成闭环控制，最终控制电动汽车充电桩做出相应的动作响应；该CP检测系统能提高充电桩的性能和稳定性，为新能源汽车的发展提供有力的支持。

Description

一种电动汽车充电桩CP检测系统
技术领域
本发明涉及新能源充电桩技术领域，具体涉及一种电动汽车充电桩CP检测系统。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展及普及，汽车充电桩得到了广泛的应用，充电桩的需求也越来越大。充电桩中的CP信号是一种重要的电信号，它决定了充电桩允许充电的最大电流；CP信号也是充电桩中的控制信号，用于与电动汽车通信并控制充电过程。CP信号包括两种类型：CP1和CP2，CP1信号用于启动和停止充电过程，而CP2信号用于传输充电桩和电动汽车之间的通信信息，例如电池状态、充电速率等。对于充电桩来说，如何快速有效地检测CP信号并做出对应的动作，对于充电桩来说至关重要。
目前，现有的充电桩产品对于CP信号的处理多采用分压加电容滤波的方式，再通过ADC进行采集信号。这种方式设计简单，但是CP信号容易受到干扰，造成软件判断上的一些不便。因此，需要一种更加高效、准确的CP信号处理方式。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种新型的CP信号处理方法。该方法采用了数字信号处理技术，通过对CP信号进行数字化处理，能够有效地去除干扰信号，提高信号的准确性和稳定性。同时，该方法还采用了高速ADC采集技术，能够快速响应CP信号的变化，并实时反馈给充电桩控制系统，从而实现对充电桩充电电流的精确控制。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电动汽车充电桩CP检测系统，所述CP检测系统包括充电桩CP信号生成电路、充电车端OBC、CP信号分压器、CP信号加法运算电路、CP信号跟随放大电路以及MCU控制电路；所述充电桩CP信号生成电路与CP信号分压器相连，将CP信号传输到CP信号分压器中进行分压处理；所述CP信号分压器与CP信号加法运算电路相连，将分压处理后的CP信号传输到CP信号加法运算电路中进行信号变换隔离； CP信号加法运算电路与CP信号跟随放大电路相连，将信号变换处理后的CP信号传输到CP信号跟随放大电路中进行信号放大，将信号放大后的CP信号通过ADC信号采集后传输到MCU控制电路中进行信号处理和控制；
所述充电桩CP信号生成电路产生±12V的PWM波信号，用于传输CP信号状态；
所述充电车端OBC通过识别PWM信号，从而做出不同的状态切换，控制充电桩的充电状态；
所述CP信号分压器对所述CP信号进行分压处理，以确保器件不会受到损坏；
所述CP信号加法运算电路将-12V的信号变成0V的信号，以便于被识别采集；
所述CP信号跟随放大电路用于加强并隔离加权之后的CP信号；
所述MCU控制电路接收通过所述CP信号跟随放大电路加强后的CP信号，并控制所述电动汽车充电桩做出相应的动作响应。
所述MCU控制电路接收通过所述CP信号跟随放大电路加强后的CP信号来反馈给所述充电桩CP信号生成电路，所述充电桩CP信号生成电路输出PWM控制波控制所述充电车端OBC形成闭环控制，最终控制电动汽车充电桩做出相应的动作响应。
进一步的，所述充电桩CP信号生成电路包括PWM信号发生器、信号隔离器、信号放大器、微控制器、以及PWM信号输出端；所述PWM信号发生器，用于产生±12V的PWM波信号；所述信号隔离器，用于隔离信号并保护后续电路；所述信号放大器，用于放大信号并保证信号质量；所述微控制器负责控制PWM模块的输出，所述PWM信号输出端用于输出CP信号。
进一步的，所述充电车端OBC包括PWM信号接收器、通信模块以及信号控制电路，所述PWM信号接收器用于接收充电桩CP信号；所述CP信号检测电路用于检测车端CP信号的存在和电平，所述信号控制电路至少包括状态切换器，用于根据接收到的PWM信号做出不同的状态切换控制车端充电过程。
CP信号产生电路产生的PWM波信号被发送到车端OBC，车端OBC通过识别PWM信号的频率和占空比，从而确定CP的状态；根据CP的状态，车端OBC会做出不同的状态切换，例如开始充电、停止充电等。充电桩也需要根据CP的状态去做出不同的响应，例如开启或关闭充电桩的输出电压。
进一步的，所述CP信号分压器包括电阻分压器、第一信号放大电路以及第一信号输出端；所述电阻分压器先对CP信号进行分压处理，以确保器件不会受到损坏；所述第一信号放大电路对所述分压后的信号进行放大处理，以便于被识别采集；所述第一信号输出端将处理后的信号输出到CP信号加法运算电路中。
进一步的，所述CP信号加法运算电路包括-12V转0V电路、第二信号放大电路以及第二信号输出端；所述-12V转0V电路将-12V的信号变成0V的信号，所述第二信号放大电路对PWM信号正周期部分进行放大处理，以便于被识别采集；所述第二信号输出端将处理后的信号输出到CP信号跟随放大电路中。
所述的-12V转0V电路为同相加法运算电路，包括一个运算放大器和多个电阻，所述的运算放大器的正相输入端连接CP信号，并且并联上一个+12V的电压，反相输入端与输出端通过反馈电阻相连，形成一个加法运算电路，使得CP信号的正负变化都能够被识别和采集。
当CP信号为+12V时，正相输入端两个电压相加之后输出端为24V，当CP信号为-12V时，正相输入端两个电压相加为0V，即为参考地平面电压。
因此，CP信号加法运算电路的工作原理是将CP信号和一个+12V的参考电压相加，将-12V信号转换为0V信号，从而使得CP信号的正负变化都能够被识别和采集。
进一步的，所述CP信号跟随放大电路包括第三信号放大电路、跟随电路以及第三信号输出端；所述第三信号放大电路采用LM358_SOP8双运放芯片加强所述第二信号输出端输出的CP信号；所述跟随电路使得所述信号放大电路能够跟随输入信号的变化而变化；所述第三信号输出端将处理后的信号通过ADC信号采集后输入到MCU控制电路。
LM358_SOP8的工作原理是将输入信号经过放大电路放大后，输出一个放大后的信号。在放大过程中，LM358_SOP8会对输入信号进行放大、滤波、分压等处理，以得到一个更加稳定、精确的输出信号，以提高信号的灵敏度和稳定性。
进一步的，通过ADC芯片对所述CP信号进行ADC信号采集处理，以便于被MCU控制电路识别。
进一步的，所述MCU控制电路包括信号输入电路、控制逻辑电路以及MCU输出电路；所述信号输入电路接收通过所述ADC信号输出端输出的CP信号，并将其输入到控制逻辑电路中；所述控制逻辑电路根据所述CP信号的状态，控制充电桩做出相应的动作响应；所述MCU输出电路将控制逻辑电路处理后的信号输出到所述充电桩CP信号生成电路中。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明采用信号加法运算电路输出信号为输入信号的加权和的特性，加权PWM信号负周期信号，让处理后的信号均为正值，并且采用运算放大器让输入电阻趋于无穷，方便信号分压器的使用；另外，使用CP信号跟随放大电路充当隔离缓冲电路，使该电路的输入端受到的干扰非常小。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为充电桩CP信号生成电路电路图；
图3为充电车端OBC部分电路图；
图4为CP信号分压器、CP信号加法运算电路、CP信号跟随放大电路电路图；
图5为MCU控制电路采用的单片机引脚图。
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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
如图1所示，一种电动汽车充电桩CP检测系统，包括充电桩CP信号生成电路、充电车端OBC、CP信号滤波电路、CP信号分压器、CP信号加法运算电路、CP信号跟随放大电路以及MCU控制电路；所述充电桩CP信号生成电路与CP信号与CP信号分压器相连，将滤波隔离处理后的CP信号传输到CP信号分压器中进行分压处理；所述CP信号分压器与CP信号加法运算电路相连，将分压处理后的CP信号传输到CP信号加法运算电路中进行信号变换隔离； CP信号加法运算电路与CP信号跟随放大电路相连，将信号变换处理后的CP信号传输到CP信号跟随放大电路中进行信号放大，将信号放大后的CP信号通过ADC信号采集后传输到MCU控制电路中进行信号处理和控制；
所述充电桩CP信号生成电路产生±12V的PWM波信号，用于传输CP信号状态；
所述充电车端OBC通过识别PWM信号，从而做出不同的状态切换，控制充电桩的充电状态；
所述CP信号分压器对所述CP信号进行分压处理，以确保器件不会受到损坏；
所述CP信号加法运算电路将-12V的信号变成0V的信号，以便于被识别采集；
所述CP信号跟随放大电路用于加强并隔离加权之后的CP信号；
所述MCU控制电路接收通过所述CP信号跟随放大电路加强后的CP信号，并控制所述电动汽车充电桩做出相应的动作响应。
所述充电桩CP信号生成电路包括PWM信号发生器、信号隔离器、信号放大器以及PWM信号输出端；所述PWM信号发生器，用于产生±12V的PWM波信号；所述信号隔离器，用于隔离信号并保护后续电路；所述信号放大器，用于放大信号并保证信号质量；所述PWM信号输出端用于输出CP信号。在充电桩CP信号生成电路中，如图2所示，采用型号为MMBT3904的Q1和Q4，以及型号为MMBT3906的Q2和Q4作为开关管，控制信号的产生，具体来说，当输入信号为高电平时，开关管Q1导通，导通电流流过集电极和发射极，从而使输出信号为低电平，因而开关管Q3导通，输出的CP信号为+12V；当输入信号为低电平时，开关管Q2导通，导通电流流过集电极和发射极，从而使输出信号为高电平，因而开关管Q4导通，输出的CP信号为-12V。这样，就可以实现CP信号的生成和控制。
所述充电车端OBC包括PWM信号接收器、通信模块以及信号控制电路，所述PWM信号接收器用于接收充电桩CP信号；所述CP信号检测电路用于检测车端CP信号的存在和电平，所述信号控制电路至少包括状态切换器，用于根据接收到的PWM信号做出不同的状态切换控制车端充电过程。
如图3所示，提供了充电车端OBC部分电路图，CP信号产生电路产生的PWM波信号CP_OUT被发送到车端OBC，车端OBC通过识别PWM信号的频率和占空比，从而确定CP的状态；根据CP的状态，车端OBC会做出不同的状态切换，最终控制所述状态切换器SW1做出不同的状态切换控制车端充电过程，例如开始充电、停止充电等。充电桩也需要根据CP的状态去做出不同的响应，例如开启或关闭充电桩的输出电压。
所述CP信号分压器包括电阻分压器、第一信号放大电路以及第一信号输出端；所述电阻分压器先对所述CP信号进行分压处理，以确保器件不会受到损坏；所述第一信号放大电路对所述分压后的信号进行放大处理，以便于被识别采集；所述第一信号输出端将处理后的信号输出到CP信号加法运算电路中，如图4所示，所述电阻分压器，其优选分压比为80K:10K。
进一步的，所述CP信号加法运算电路包括-12V转0V电路、第二信号放大电路以及第二信号输出端；所述-12V转0V电路将-12V的信号变成0V的信号，所述第二信号放大电路对PWM信号正周期部分进行放大处理，以便于被识别采集；所述第二信号输出端将处理后的信号输出到CP信号跟随放大电路中。
所述的-12V转0V电路为同相加法运算电路，包括一个运算放大器和多个电阻，所述的运算放大器的正相输入端连接CP信号，并且并联上一个+12V的电压，反相输入端与输出端通过反馈电阻相连，形成一个加法运算电路，使得CP信号的正负变化都能够被识别和采集。
当CP信号为+12V时，正相输入端两个电压相加之后输出端为24V，当CP信号为-12V时，正相输入端两个电压相加为0V，即为参考地平面电压。
因此，CP信号加法运算电路的工作原理是将CP信号和一个+12V的参考电压相加，将-12V信号转换为0V信号，从而使得CP信号的正负变化都能够被识别和采集。
所述CP信号跟随放大电路包括第三信号放大电路、跟随电路以及第三信号输出端；如图4所示，所述第三信号放大电路采用LM358_SOP8双运放芯片加强所述第二信号输出端输出的CP信号；所述跟随电路使得所述信号放大电路能够跟随输入信号的变化而变化；所述第三信号输出端将处理后的信号CP_ADC通过ADC信号采集后输入到MCU控制电路中。
LM358_SOP8的工作原理是将输入信号经过放大电路放大后，输出一个放大后的信号。在放大过程中，LM358_SOP8会对输入信号进行放大、滤波、分压等处理，以得到一个更加稳定、精确的输出信号，以提高信号的灵敏度和稳定性。
LM358_SOP8的工作原理是将输入信号经过放大电路放大后，输出一个放大后的信号。在放大过程中，LM358_SOP8会对输入信号进行放大、滤波、分压等处理，以得到一个更加稳定、精确的输出信号，以提高信号的灵敏度和稳定性。
通过ADC芯片对所述CP信号进行ADC信号采集处理，以便于被MCU控制电路识别。所述MCU控制电路包括信号输入电路、控制逻辑电路以及MCU输出电路；如图5提供了MCU控制电路采用的单片机控制芯片引脚图，单片机优选GD32F470ZIT6-LQFP144型号。可以看出，MCU控制电路接收所述通过ADC信号采集后信号即CP_OUT，并将其输入到控制逻辑电路中；所述控制逻辑电路根据所述CP信号的状态，控制充电桩做出相应的动作响应；所述MCU输出电路将控制逻辑电路处理后的信号输出到所述充电桩CP信号生成电路中，CP信号生成电路中CP_IN为输入，CP_OUT为输出，通过采集CP_IN进行检测和处理，最后输入到MCU控制电路中进行数据处理，根据反馈出来的信号从而判定输出怎样的PWM信号控制车端OBC，从而形成闭环控制。
综上所述，本发明能够有效地解决现有充电桩产品对于CP信号处理的问题，提高充电桩的充电效率和稳定性，为新能源汽车的发展提供了有力的支持。

Claims (8)

1.一种电动汽车充电桩CP检测系统，其特征在于，所述CP检测系统包括充电桩CP信号生成电路、充电车端OBC、CP信号分压器、CP信号加法运算电路、CP信号跟随放大电路以及MCU控制电路；所述充电桩CP信号生成电路与CP信号分压器相连，将CP信号传输到CP信号分压器中进行分压处理；所述CP信号分压器与CP信号加法运算电路相连，将分压处理后的CP信号传输到CP信号加法运算电路中进行信号变换隔离；CP信号加法运算电路与CP信号跟随放大电路相连，将信号变换处理后的CP信号传输到CP信号跟随放大电路中进行信号放大，将信号放大后的CP信号通过ADC信号采集后传输到MCU控制电路中进行信号处理和控制；
所述充电桩CP信号生成电路产生±12V的PWM波信号，用于传输CP信号状态；
所述充电车端OBC通过识别PWM信号，从而做出不同的状态切换，控制充电桩的充电状态；
所述CP信号分压器对所述CP信号进行分压处理，以确保器件不会受到损坏；
所述CP信号加法运算电路将-12V的信号变成0V的信号，以便于被识别采集；
所述CP信号跟随放大电路用于加强并隔离加权之后的CP信号；
所述MCU控制电路接收通过所述CP信号跟随放大电路加强后的CP信号来反馈给所述充电桩CP信号生成电路，所述充电桩CP信号生成电路输出PWM控制波控制所述充电车端OBC形成闭环控制，最终控制电动汽车充电桩做出相应的动作响应。
2.根据权利要求1所述电动汽车充电桩CP检测系统，其特征在于，所述充电桩CP信号生成电路包括PWM信号发生器、信号隔离器、信号放大器、微控制器、以及PWM信号输出端；所述PWM信号发生器，用于产生±12V的PWM波信号；所述信号隔离器，用于隔离信号并保护后续电路；所述信号放大器，用于放大信号并保证信号质量；所述微控制器负责控制PWM模块的输出，所述PWM信号输出端用于输出CP信号。
3.根据权利要求2所述电动汽车充电桩CP检测系统，其特征在于，所述充电车端OBC包括PWM信号接收器、通信模块以及信号控制电路，所述PWM信号接收器用于接收充电桩CP信号；所述CP信号检测电路用于检测车端CP信号的存在和电平，所述信号控制电路至少包括状态切换器，用于根据接收到的PWM信号做出不同的状态切换控制车端充电过程。
4.根据权利要求3所述电动汽车充电桩CP检测系统，其特征在于，所述CP信号分压器包括电阻分压器、第一信号放大电路以及第一信号输出端；所述电阻分压器先对所述CP信号进行分压处理，以确保器件不会受到损坏；所述第一信号放大电路对所述分压后的信号进行放大处理，以便于被识别采集；所述第一信号输出端将处理后的信号输出到CP信号加法运算电路中。
5.根据权利要求4所述电动汽车充电桩CP检测系统，其特征在于，所述CP信号加法运算电路包括-12V转0V电路、第二信号放大电路以及第二信号输出端；所述-12V转0V电路将-12V的信号变成0V的信号，所述第二信号放大电路对PWM信号正周期部分进行放大处理，以便于被识别采集；所述第二信号输出端将处理后的信号输出到CP信号跟随放大电路中。
6.根据权利要求5所述电动汽车充电桩CP检测系统，其特征在于，所述CP信号跟随放大电路包括第三信号放大电路、跟随电路以及第三信号输出端；所述第三信号放大电路采用LM358_SOP8双运放芯片加强所述第二信号输出端输出的CP信号；所述跟随电路使得所述信号放大电路能够跟随输入信号的变化而变化；所述第三信号输出端将处理后的信号通过ADC信号采集后输入到MCU控制电路。
7.根据权利要求6所述电动汽车充电桩CP检测系统，其特征在于，通过ADC芯片对所述CP信号进行ADC信号采集处理，以便于被MCU控制电路识别。
8.根据权利要求7所述电动汽车充电桩CP检测系统，其特征在于，所述MCU控制电路包括信号输入电路、控制逻辑电路以及MCU输出电路；所述信号输入电路接收通过所述ADC信号输出端输出的CP信号，并将其输入到控制逻辑电路中；所述控制逻辑电路根据所述CP信号的状态，控制充电桩做出相应的动作响应；所述MCU输出电路将控制逻辑电路处理后的信号输出到所述充电桩CP信号生成电路中。
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