CN212447139U - 一种窗口比较电路及汽车直流充电确认电路 - Google Patents

一种窗口比较电路及汽车直流充电确认电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种窗口比较电路，包括双路比较器芯片U2、光耦U1、分压电阻R1、R2、R3、上拉电阻R4、R5、R6、限流电阻R7；本实用新型也公开一种汽车直流充电确认电路，包括位于充电桩端的CC1检测电路和位于车端的CC2检测电路，所述CC1检测电路包括依次连接的CC1检测输入端口、所述窗口比较电路和CC1输出检测端口，所述CC2检测电路包括依次连接的CC2检测输入端口、所述窗口比较电路和CC2输出检测端口。本实用新型通过所述窗口比较电路限定电压范围，并选择不同的分压电阻阻值，以满足CC1回路和CC2回路的不同电压要求，电路结构简单，但能有效减少对MCU控制单元的资源占用。

Description

一种窗口比较电路及汽车直流充电确认电路
技术领域
本实用新型涉及新能源电动汽车技术领域，尤其涉及一种窗口比较电路及汽车直流充电确认电路。
背景技术
现有的电动汽车传导充电直流充电接口是以：GB/T 20234.3-2015 电动汽车传导充电用连接装置的第3部分直流充电接口为标准，本标准中要求充电桩通过检测CC1回路中1点电压为4V时，确认充电枪已经完全插好；车辆端则通过检测CC2回路中2点电压为6V时，车辆端则认为充电枪已经插好，则可以进入下一步操作。现有技术通常是以ADC模数转换采样电路采样，并通过隔离或非隔离的方式将信号送入MCU，从而实现对上述两点电压的判别。但先将采样电压通过模数转换装置转换成数字信号后传输给MCU控制单元，再通过MCU进行数模转换并比较判断，占用了MCU资源，影响了电路的响应速度。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
基于上述问题，本实用新型提供一种窗口比较电路及汽车直流充电确认电路，在MCU控制单元的外部电路中，就能准确判断充电枪与充电插座是否已完全连接，减少对MCU控制单元的资源占用。
(二)技术方案
基于上述的技术问题，本实用新型提供一种窗口比较电路，包括双路比较器芯片U2、光耦U1、分压电阻R1、R2、R3、上拉电阻R4、 R5、R6、限流电阻R7；所述双路比较器芯片U2包括两个运算放大器 U2A和U2B，检测输入端口通过R4连接VCC，通过R7连接U2A的反相输入端和U2B的同相输入端，所述R1的一端连接VCC，另一端连接U2A的同相输入端和R2的一端，所述R2的另一端连接U2B的反相输入端和R3的一端，R3的另一端、U2的接地端、U1的发光二极管阴极接GND地端，U2A的输出端和U2B的输出端均连接U1的发光二极管阳极和R5的一端，R5的另一端和U2的Vcc端连接VCC，所述U1的光敏三极管集电极连接输出检测端口和R6的一端，R6的另一端连接VDD，所述U1的光敏三极管发射极接VSS地端。
优选地，所述光耦U1的型号为EL357。
优选地，所述双路比较器芯片U2为LM193。
本实用新型也公开了一种汽车直流充电确认电路，包括位于充电桩端的CC1检测电路和位于车端的CC2检测电路，所述CC1检测电路包括依次连接的CC1检测输入端口、一个所述的窗口比较电路和 CC1输出检测端口，所述CC2检测电路包括依次连接的CC2检测输入端口、一个所述的窗口比较电路和CC2输出检测端口。
进一步的，所述CC1检测输入端口连接直流充电安全保护系统的 CC1回路的检测点1，所述CC2检测输入端口连接直流充电安全保护系统的CC2回路的检测点2，所述CC1输出检测端口和CC2输出检测端口均连接MCU控制单元。
进一步的，在所述CC1检测电路中，所述R1＝4.5KΩ，R2＝1KΩ，R3＝2KΩ，R4＝1KΩ，R5＝2KΩ，R6＝1KΩ，VCC＝12V。
进一步的，在所述CC2检测电路中，所述R1＝3.24KΩ，R2＝1KΩ， R3＝3.24KΩ，R4＝1KΩ，R5＝2KΩ，R6＝1KΩ，VCC＝12V。
进一步的，充电枪和充电桩端的充电插座已完全连接后，所述CC1 检测电路的CC1检测输入端口与GND地端通过并联的r2和r4连接，所述r2＝r4＝1KΩ。
进一步的，充电枪和车端的充电插座已完全连接后，所述CC2检测电路的CC2检测输入端口与GND地端通过r3连接，所述r3＝1KΩ。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下优点：
(1)本实用新型中MCU控制单元不用再进行数模转换和比较判断，直接通过判断输出端口的电平高低确认充电枪与充电插座是否已完全连接，减少了对MCU控制单元的资源占用，但仍能达到相同的技术效果；
(2)本实用新型不再需要模数转换、隔离或非隔离的信号传输、数模转换、比较判断的步骤，且由于减少了MCU控制单元的资源占用，从而提高了整个电路的响应速度；
(3)本实用新型相对于设置在MCU控制单元外部的具备采样、模数转换、信号传输的电路，结构也更加简单，成本更低；
(4)本实用新型中通过改变窗口比较电路中分压电阻的阻值，限定不同的要求的电压范围，在电压检测方面具有推广意义。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
图1为本实用新型实施例直流充电安全保护系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例CC1检测电路的原理示意图；
图3为本实用新型实施例CC2检测电路的原理示意图；
图中：1：U2A的输出端，2：U2A的反相输入端；3：U2A的同相输入端；4：U2的接地端；5：U2B的同相输入端；6：U2B的反相输入端；7：U2B的输出端；8：U2的Vcc端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
汽车直流充电确认电路包括位于充电桩端的CC1检测电路和位于车端的CC2检测电路；充电桩端的CC1检测电路用于通过检测如图1 所示的直流充电安全保护系统的CC1回路中检测点1的电压，确认充电枪与充电桩端的充电插座是否已完全连接；车端的CC2检测电路用于检测如图1所示的直流充电安全保护系统的CC2回路中检测点2的电压，确认车端的充电插座与充电枪是否已完全连接。
所述CC1检测电路包括依次连接的CC1检测输入端口、窗口比较电路和CC1输出检测端口，所述车端CC2检测电路包括依次连接的 CC2检测输入端口、窗口比较电路和CC2输出检测端口。所述窗口比较器电路，如图2所示，包括双路比较器芯片U2、光耦U1、分压电阻R1、R2、R3、上拉电阻R4、R5、R6、限流电阻R7。所述双路比较器芯片U2可以看作两个运算放大器U2A和U2B，检测输入端口通过上拉电阻R4连接VCC，通过限流电阻R7连接U2A的反相输入端2 和U2B的同相输入端5，所述分压电阻R1的一端连接VCC，另一端连接U2A的同相输入端3和分压电阻R2的一端，R2的另一端连接 U2B的反相输入端6和分压电阻R3的一端，R3的另一端、U2的接地端4、光耦U1的发光二极管阴极接GND地端，U2A的输出端1和U2B 的输出端7均连接光耦U1的发光二极管阳极和上拉电阻R5的一端， R5的另一端和U2的Vcc端8连接VCC，光耦U1的光敏三极管集电极连接输出检测端口和上拉电阻R6的一端，R6的另一端连接VDD，光耦U1的光敏三极管发射极接VSS地端；所述CC1检测输入端口连接直流充电安全保护系统的CC1回路的检测点1，所述CC2检测输入端口连接直流充电安全保护系统的CC2回路的检测点2，所述CC1输出检测端口和CC2输出检测端口均连接MCU控制单元。
由于充电桩端的CC1检测电路和车端的CC2检测电路的部件和连接结构均相同，但判断是否已完全连接的确认电压不同，因此，通过改变分压电阻的阻值，得到不同的基准电压。在充电桩端的CC1检测电路中，R1＝4.5KΩ，R2＝1KΩ，R3＝2KΩ，R4＝1KΩ，R5＝2KΩ，R6＝1KΩ，而VCC为12V直流电源，故VCC、R1、R2、R3、GND回路分压得到接入U2A的同相输入端3的CC1检测电路的基准电压一为4.8V，接入U2B的反相输入端6的CC1检测电路的基准电压二为3.2V；车端的CC2检测电路中，改变R1＝3.24KΩ，R2＝1KΩ，R3＝3.24KΩ，而R4＝1KΩ，R5＝2KΩ，R6＝1KΩ，VCC为12V直流电源与CC1检测电路相同，故VCC、R1、R2、R3、GND回路分压得到接入U2A的同相输入端3的CC2检测电路的基准电压一为6.8V，接入U2B的反相输入端6的CC2检测电路的基准电压二为5.2V。基准电压是根据国标 GB/T 18487.1-2015规定的直流充电安全保护系统的CC1回路中检测点 1的电压标称值4V，最大值4.8V，最小值3.2V，CC2回路中检测点2 的电压标称值6V，最大值6.8V，最小值5.2V。
所述光耦U1的型号为EL357。所述双路比较器芯片U2为LM193。
图2是充电桩端的CC1检测电路，在充电枪与充电桩端的充电插座未通过CC1端口连接时，不包含虚线部分的电路，此时U2A的反相输入端2和U2B的同相输入端5之间的输入电压等于DC12V，大于基准电压一4.8V，也大于基准电压二3.2V，U2A的输出端1输出低电平，U2B的输出端7输出高电平，由于U2A的输出端1和U2B的输出端7 并联，只要其中一引脚为低电平，U2整个输出低电平，光耦U1不导通，CC1输出检测端口输出高电平，表示充电枪和充电桩端的充电插座未完全连接，直流充电安全系统为不可充电状态。
在充电枪和充电桩端的充电插座已完全连接时，由图1可知此时 CC1回路中的电阻r2和r4是并联于检测点1和GND之间的，即完全连接的可充电状态是CC1检测输入端口和GND之间通过并联的r2和 r4连接，如图2中的虚线部分的电路所示，国标GB/T 18487.1-2015规定r2和r4均是阻值为1KΩ的电阻，总电阻0.5K，与R4分压，此时 CC1检测输入端口分得的电压为4V，输入U2A的反相输入端2和U2B 的同相输入端5的电压为4V，小于基准电压一4.8V，且大于基准电压二3.2V，U2A的输出端1输出高电平，U2B的输出端7输出高电平， U2整个输出高电平，光耦U1导通，CC1输出检测端口输出低电平，表示充电枪和充电桩端的充电插座已完全连接，向MCU控制单元输入低电平，充电桩端充电准备就绪。
图3是车端的CC2检测电路，在充电枪与车端的充电插座未通过 CC2端口连接时，不包含虚线部分的电路，此时U2A的反相输入端2 和U2B的同相输入端5之间的输入电压等于DC12V，大于基准电压一 6.8V，也大于基准电压二5.2V，U2A的输出端1输出低电平，U2B的输出端7输出高电平，由于U2A的输出端1和U2B的输出端7并联，只要其中一引脚为低电平，U2整个输出低电平，光耦U1不导通，CC2 输出检测端口输出高电平，表示充电枪和车端的充电插座未完全连接，直流充电安全系统为不可充电状态。
在充电枪和车端的充电插座已完全连接时，由图1可知此时，CC2 回路中的电阻r3是连接于检测点2和GND之间的，即完全连接的可充电状态是CC2检测输入端口和GND之间通过r3连接，如图3中的虚线部分的电路所示，国标GB/T 20234.3-2015规定r3是阻值为1KΩ的电阻，与R4分压，此时CC2检测输入端口分得的电压为6V，输入 U2A的反相输入端2和U2B的同相输入端5的电压为6V，小于基准电压一6.8V且大于基准电压二5.2V，U2A的输出端1输出高电平， U2B的输出端7输出高电平，U2整个输出高电平，光耦U1导通，CC2 输出检测端口输出低电平，表示充电枪和车端的充电插座已完全连接，向MCU控制单元输入低电平，车端充电准备就绪。
由于U2A的输出端1和U2B的输出端7为OC(开路集电极输出方式)输出，并联后通过上拉电阻R5连接VCC，通过光耦U1的发光二极管阳极和阴极后接GND地端，上拉电阻R5将两个输出端钳位在高电平，只有当两个输出端均为高电平时，光耦U1的发光二极管才会导通。
因此，在本实施例中，通过窗口比较器电路，当CC1回路中1点电压在3.2V～4.8V之间时，确认充电枪和充电桩端的充电插座已完全连接，当CC2回路中2点电压在5.2V～6.8V之间时，确认充电枪和车端的充电插座已完全连接，符合国标GB/T 18487.1-2015规定。
综上可知，通过上述的一种窗口比较电路及汽车直流充电确认电路，具有以下优点：
(1)本实用新型中MCU控制单元不用再进行数模转换和比较判断，直接通过判断输出端口的电平高低确认充电枪与充电插座是否已完全连接，减少了对MCU控制单元的资源占用，但仍能达到相同的技术效果；
(2)本实用新型不再需要模数转换、隔离或非隔离的信号传输、数模转换、比较判断的步骤，且由于减少了MCU控制单元的资源占用，从而提高了整个电路的响应速度；
(3)本实用新型相对于设置在MCU控制单元外部的具备采样、模数转换、信号传输的电路，结构也更加简单，成本更低；
(4)本实用新型中通过改变窗口比较电路中分压电阻的阻值，限定不同的要求的电压范围，在电压检测方面具有推广意义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种窗口比较电路，其特征在于，包括双路比较器芯片U2、光耦U1、分压电阻R1、R2、R3、上拉电阻R4、R5、R6、限流电阻R7；所述双路比较器芯片U2包括两个运算放大器U2A和U2B，检测输入端口通过R4连接VCC，通过R7连接U2A的反相输入端和U2B的同相输入端，所述R1的一端连接VCC，另一端连接U2A的同相输入端和R2的一端，所述R2的另一端连接U2B的反相输入端和R3的一端，R3的另一端、U2的接地端、U1的发光二极管阴极接GND地端，U2A的输出端和U2B的输出端均连接U1的发光二极管阳极和R5的一端，R5的另一端和U2的Vcc端连接VCC，所述U1的光敏三极管集电极连接输出检测端口和R6的一端，R6的另一端连接VDD，所述U1的光敏三极管发射极接VSS地端。
2.根据权利要求1所述的窗口比较电路，其特征在于，所述光耦U1的型号为EL357。
3.根据权利要求1所述的窗口比较电路，其特征在于，所述双路比较器芯片U2为LM193。
4.一种汽车直流充电确认电路，其特征在于，包括位于充电桩端的CC1检测电路和位于车端的CC2检测电路，所述CC1检测电路包括依次连接的CC1检测输入端口、一个根据权利要求1-3中任一项所述的窗口比较电路和CC1输出检测端口，所述CC2检测电路包括依次连接的CC2检测输入端口、一个根据权利要求1-3中任一项所述的窗口比较电路和CC2输出检测端口。
5.根据权利要求4所述的汽车直流充电确认电路，其特征在于，所述CC1检测输入端口连接直流充电安全保护系统的CC1回路的检测点1，所述CC2检测输入端口连接直流充电安全保护系统的CC2回路的检测点2，所述CC1输出检测端口和CC2输出检测端口均连接MCU控制单元。
6.根据权利要求4所述的汽车直流充电确认电路，其特征在于，在所述CC1检测电路中，所述R1＝4.5KΩ，R2＝1KΩ，R3＝2KΩ，R4＝1KΩ，R5＝2KΩ，R6＝1KΩ，VCC＝12V。
7.根据权利要求4所述的汽车直流充电确认电路，其特征在于，在所述CC2检测电路中，所述R1＝3.24KΩ，R2＝1KΩ，R3＝3.24KΩ，R4＝1KΩ，R5＝2KΩ，R6＝1KΩ，VCC＝12V。
8.根据权利要求4所述的汽车直流充电确认电路，其特征在于，充电枪和充电桩端的充电插座已完全连接后，所述CC1检测电路的CC1检测输入端口与GND地端通过并联的电阻r2和r4连接，所述r2＝r4＝1KΩ。
9.根据权利要求4所述的汽车直流充电确认电路，其特征在于，充电枪和车端的充电插座已完全连接后，所述CC2检测电路的CC2检测输入端口与GND地端通过电阻r3连接，所述r3＝1KΩ。
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WO2023044798A1 (zh) * 2021-09-24 2023-03-30 华为技术有限公司 挂枪状态的检测方法及装置

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