CN219086837U - 一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，包括：触发单元，与充电桩的充电枪上的充电连接确认信号端口CC相连接，用于接收充电连接确认CC信号，然后转换为电平信号，再输出至唤醒单元；唤醒单元，与触发单元相连接，用于接收所述触发单元发送的电平信号，并转换成高电平信号，然后将高电平信号输出至电动汽车上的BMS主控芯片自带的唤醒电路电源上的电源唤醒接口，从而唤醒电池管理系统BMS主控芯片。此外，本实用新型还包括检测单元；本实用新型通过NMOS与PMOS结合，利用充电连接确认信号端口CC输出的信号对BMS进行唤醒控制，并且还可以通过BMS检测充电连接确认信号端口CC的各种状态，判断充电状态。

Description

一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路

技术领域

本实用新型涉及电动汽车充电技术领域，特别是涉及一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路。

背景技术

随着电动汽车的普及，广大用户对于快速充电、充电安全、充电体验、充电成本等都提出了更高的要求。因此带来的大功率充电、即插即充、充放电一体化、小功率直流化等新技术，需要一套完整的充电接口技术进行支撑。因此，新一代电动汽车超级充电技术应运而生。

其中，电池管理系统(Battery Management System，以下简称BMS)是电池保护装置，也是电池与负载终端的桥梁，根据在线监测的电池实际使用状态为电池提供过充、过放、过温等保护功能，确保电池被安全使用。电池管理系统BMS在电动汽车、通信基站、机器人等诸多领域，被广泛应用。

根据国标GBT 20234.4-2022《电动汽车传导充电用连接装置第4部分：大功率直流充电接口》的要求，充电桩与电动汽车的充电接口存在的识别信号端口，分别为CC1(即连接确认功能1)信号端口和CC2(即连接确认功能2)信号端口，其中，CC1和CC2信号端口与PE(地线)间为纯电阻性。当充电桩的充电枪插入电动汽车的充电接口后，电池管理系统BMS被唤醒，通过对比检测点2、3的电压值，来确定该充电接口是否完全连接，只有处于完全连接的状态，充电桩上的K1、K2开关相继闭合，车辆开始充电。

其中需要说明的是，检测点2、3为车辆插头与车辆插座之间的连接检测点，车辆控制装器通过测量检测点2、3与PE(车身地)之间电阻值，来判断车辆插头与车辆插座是否完全连接。充电桩K1、K2开关是控制导引电路中供电设备高压母线开关，当K1、K2开关闭合时，供电设备可通过开关所在高压线路给电动车输送电源。

对于现有的电动汽车技术方案，有的方案虽然能够检测充电连接确认信号端口CC1的信号状态，并且也能判断出充电接口是否完全连接，但是不能通过充电连接确认信号端口CC1来唤醒BMS，只能通过其它端口来唤醒BMS。

此外，有的方案虽然能够通过充电连接确认信号端口CC1来唤醒BMS，但是在充电桩的充电枪未拔出的情况下，不能使电动汽车上的BMS进入休眠，使BMS一直处于工作状态，从而消耗车辆动力系统的电量，影响车辆的正常使用。

因此，目前迫切需要开发出一种电路，能够解决以上技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路。

为此，本实用新型提供了一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，包括触发单元和唤醒单元；

触发单元，与充电桩的充电枪上自带的充电连接确认信号端口CC1相连接，用于接收该充电连接确认信号端口CC1输出的充电连接确认CC1信号，然后转换为电平信号，再输出至唤醒单元；

唤醒单元，与触发单元相连接，用于接收所述触发单元发送的电平信号，并转换成高电平信号，然后将高电平信号输出至电动汽车上的BMS主控芯片自带的唤醒电路电源上的电源唤醒接口，从而唤醒电池管理系统BMS主控芯片。

优选地，还包括检测单元；

检测单元，分别与触发单元和电动汽车上的BMS主控芯片相连接，用于通过触发单元接入充电连接确认CC1信号，并在BMS主控芯片被唤醒后后，将充电连接确认CC1信号转换成模拟量输出至BMS主控芯片。

优选地，触发单元，包括TVS二极管D1、肖特基二极管D2、电阻R1、电阻R2以及电容C1；

其中，充电桩的充电枪上自带的充电连接确认信号端口CC1，分别接TVS二极管D1的第1管脚和肖特基二极管D2的第1管脚；

TVS二极管D1的第2管脚接地；

肖特基二极管D2的第2管脚接电阻R1的第2管脚；

电阻R1的第1管脚，分别接电阻R2的第2管脚和电容C1的第1管脚；

电阻R2的第1管脚接地；

电容C1的第2管脚接地。

优选地，唤醒单元，包括NMOS管Q1、PMOS管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7以及电容C3；

其中，NMOS管Q1的栅极G与触发单元中电阻R1的第1管脚相连接；

NMOS管Q1的源极S接地；

NMOS管Q1的漏极D，连接电阻R4的第2管脚；

电阻R4的第1管脚，分别连接电阻R3的第1管脚和PMOS管Q2的栅极G；

其中，电阻R3的2脚和PMOS管Q2的源极S在汇流相交后，与电动汽车上的BMS主控芯片自带的供电模块相连接；

PMOS管Q2的漏极D，连接电阻R5的第1管脚；

电阻R5的第2管脚，分别连接R7的第2管脚和电阻R6的第1管脚；

电阻R7的第2管脚，分别与电容C3的第1管脚和电动汽车上的BMS主控芯片自带的电源唤醒接口CC1_WAKE相连接；

电阻R6的第2管脚接地；

电容C3的第2管脚接地。

优选地，BMS主控芯片自带的供电模块相连接是+5V的供电电源。

优选地，检测单元，包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、双向二极管D3以及电容C3；

电阻R8的第2管脚，连接触发单元中肖特基二极管D2的第2管脚；

电阻R8的第1管脚，分别与电阻R10的第1管脚以及电阻R9的第2管脚相连接；

电阻R9的第1管脚接地；

电阻R10的第2管脚，连接电容C2的第1管脚以及双向二极管D3的第3管脚；

电容C2的第2管脚接地；

双向二极管D3的第2管脚，连接电动汽车上的BMS主控芯片自带的供电模块相连接；

双向二极管D3的第1管脚接地；

电容C2的2脚接地；

双向二极管D3的第3管脚，连接电动汽车上的BMS主控芯片，用于将充电连接确认CC1信号输出至电动汽车上的BMS主控芯片。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，其设计科学，可以通过NMOS与PMOS结合，利用充电连接确认信号端口CC1输出的信号对电池管理系统BMS进行唤醒控制，功能稳定可靠，具有重大的实践意义。

此外，本实用新型还可以通过BMS主控芯片检测充电连接确认信号端口CC1的各种状态，判断充电状态。

对于本实用新型，通过NMOS管与PMOS的组合，利用充电连接确认信号端口CC1输出的CC1信号对电池管理系统BMS进行唤醒控制，在插枪初始之初识别CC1信号并唤醒电池管理系统BMS，并且通过检测充电连接确认信号端口CC1的状态，判断电动汽车的充电状态，从而实现了节能环保的目标，具有广泛的推广价值。

通过应用本实用新型提供的电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，既能通过充电连接确认信号端口CC1来唤醒BMS，又能判断出电动汽车上的充电接口是否完全连接，并且还能够通过充电连接确认信号端口CC1的各种状态，判断充电桩上充电机的充电的各个阶段。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路的结构方框图；

图2为本实用新型提供的一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路的具体电气原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参见图1、图2，本实用新型提供了一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，包括触发单元100、唤醒单元200和检测单元300；

触发单元100，与充电桩的充电枪上自带的充电连接确认信号端口CC1相连接，用于接收该充电连接确认信号端口CC1输出的充电连接确认CC1信号，然后转换为电平信号，再输出至唤醒单元200(具体是指唤醒单元中的Q1)；

唤醒单元200，与触发单元100相连接，用于接收所述触发单元100发送的电平信号，并转换成高电平信号(通过唤醒单元中Q1和Q2转换)，然后将高电平信号输出至电动汽车上的BMS(电池管理系统)主控芯片自带的唤醒电路电源上的电源唤醒接口(即是BMS主控芯片的电源模块唤醒引脚)，从而唤醒电池管理系统BMS主控芯片；

检测单元300，分别与触发单元100和电动汽车上的BMS主控芯片相连接，用于通过触发单元100接入充电连接确认CC1信号，并在BMS主控芯片被唤醒后(此时BMS系统正常工作)后，将充电连接确认CC1信号(通过电阻分压以及RC滤波)转换成模拟量输出至BMS主控芯片，从而让BMS主控芯片检测到充电连接确认信号端口CC1的各种状态。

需要说明的是，本实用新型的电路所配套的充电桩，是现有的、具有充电枪的充电桩，是现有技术成熟的、广泛推广应用的充电桩，例如，可以是任意一个符合国标GBT20234.4-2022《电动汽车传导充电用连接装置第4部分：大功率直流充电接口》要求的充电桩。

对于本实用新型，电动汽车上的BMS主控芯片是现有技术成熟的芯片，例如，可以是恩智浦(NXP)公司生产的具体型号为MC9S12XEP100MAL主控芯片，该芯片作为外围唤醒电路和主电源电路供电对象，并且用于检测超级快充器的相关工作状态，如本实用新型中提及的CC1_AD检测(超级快充连接确认信号检测)。

在本实用新型中，具体实现上，参见图2所示，触发单元100，包括TVS二极管D1、肖特基二极管D2、电阻R1、电阻R2以及电容C1；

其中，充电桩的充电枪上自带的充电连接确认信号端口CC1，分别接TVS二极管D1的第1管脚和肖特基二极管D2的第1管脚(阳极)；

TVS二极管D1的第2管脚接地；

肖特基二极管D2的第2管脚(阴极)接电阻R1的第2管脚；

电阻R1的第1管脚，分别接电阻R2的第2管脚和电容C1的第1管脚；

电阻R2的第1管脚接地；

电容C1的第2管脚接地。

需要说明的是，在本实用新型中，触发单元100通过TVS二极管D1的设置，防止瞬间尖峰电压，保护后级电路，并通过肖特基二极管D2的设置，防止反向电流。

在本实用新型中，具体实现上，参见图2所示，唤醒单元200，包括NMOS管Q1、PMOS管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7以及电容C3；

其中，NMOS管Q1的栅极G与触发单元100中电阻R1的第1管脚相连接，用于接入触发信号(即触发单元100发送的电平信号)；

NMOS管Q1的源极S接地；

NMOS管Q1的漏极D，连接电阻R4的第2管脚；

电阻R4的第1管脚，分别连接电阻R3的第1管脚和PMOS管Q2的栅极G；

其中，电阻R3的2脚和PMOS管Q2的源极S在汇流相交后，与电动汽车上的BMS(电池管理系统)主控芯片自带的供电模块相连接(具体是1个低压电源，例如+5V的供电电源)；

需要说明的是，BMS(电池管理系统)主控芯片的电压供电分为：BMS(电池管理系统)主控芯片自带的低压电源(供电电源)和BMS主控芯片自带的唤醒电路电源；其中，BMS(电池管理系统)主控芯片自带的低压电源(供电电源)负责BMS(电池管理系统)的主电源，BMS主控芯片自带的唤醒电路电源为主控芯片的辅助唤醒电源，当低压电源工作，同时唤醒电路电源唤醒主控芯片后，BMS(电池管理系统)主控芯片正常工作。

PMOS管Q2的漏极D，连接电阻R5的第1管脚；

电阻R5的第2管脚，分别连接R7的第2管脚和电阻R6的第1管脚；

电阻R7的第2管脚，分别与电容C3的第1管脚和电动汽车上的BMS(电池管理系统)主控芯片自带的电源唤醒接口CC1_WAKE(具体是BMS主控芯片自带的唤醒电路电源上的电源唤醒接口)相连接，用于唤醒电池管理系统BMS主控芯片；

电阻R6的第2管脚接地；

电容C3的第2管脚接地。

需要说明的是，在本实用新型中，现有BMS(电池管理系统)的供电模块在BMS休眠时输出常电，具体是输出5V的直流电源信号，该5V的直流电源信号是用于MOS管的参考电压。触发单元100输出的电平信号，输入至唤醒单元200中NMOS管Q1，使NMOS管Q1导通接地，从而改变电阻R3与R4的分压，使PMOS管Q2导通，从而使得电阻R5具有高电平信号(具体是5V直流电压信号)，然后再通过电阻R7和电容C3进行滤波，输出稳定的高电平信号至电动汽车上的BMS(电池管理系统)主控芯片自带的电源唤醒接口CC1_WAKE，从而唤醒BMS(电池管理系统)。

在本实用新型中，具体实现上，参见图2，检测单元300，包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、双向二极管D3以及电容C3；

电阻R8的第2管脚，连接触发单元100中肖特基二极管D2的第2管脚(阴极)；

电阻R8的第1管脚，分别与电阻R10的第1管脚以及电阻R9的第2管脚相连接；

电阻R9的第1管脚接地；

电阻R10的第2管脚，连接电容C2的第1管脚以及双向二极管D3的第3管脚；

电容C2的第2管脚接地；

双向二极管D3的第2管脚，连接电动汽车上的BMS(电池管理系统)主控芯片自带的供电模块相连接(具体是1个低压电源，例如+5V的电源)；

双向二极管D3的第1管脚接地；

电容C2的2脚接地；

双向二极管D3的第3管脚，连接电动汽车上的BMS主控芯片，用于将充电连接确认CC1信号输出至电动汽车上的BMS主控芯片；

需要说明的是，现有电动汽车上的BMS主控芯片通过采集充电连接确认CC1信号的AD值，可以检测充电连接确认信号端口CC1的各种状态。其中，AD值是模拟信号转换成数字信号的值，该值表示主控芯片采集的模拟量信号电压值。

需要说明的是，在本实用新型中，二极管D3的第3管脚具体连接的是BMS主控芯片的模拟量采集端口，即为图2所示的CC1_AD端口，这个端口为超级快充连接确认，具体作用为判断车辆插头(即充电桩的充电枪)与车辆插座(即电动汽车的充电接口)是否连接。

需要说明的是，充电连接确认CC1信号的AD值为模拟量信号，必须由BMS主控芯片的模拟量采集端口(即CC1_AD端口)进行采集。

还需要说明的是，超级快充电技术是对当前我国充电服务网络的升级和完善，与原有的接口系统相比，超级快充电系统在提高充电功率、增强充电安全性、提升用户体验、统一接口标准等方面具有突出的优势,具有良好的向前兼容性和向后兼容性。其中，充电连接确认信号端口CC1是超级快充标准接口中新增的端口，BMS主控芯片通过判断充电连接确认信号CC1端口的AD值(电压值)，可以判断出目前电动汽车的状态，主要包括断开状态、连接状态、预约充电状态。此为现有级快充电技术的技术要求，在此不再赘述。

需要说明的是，在本实用新型中，检测单元300通过双向二极管D3的设置，防止电压过高(高于5V)、过低(低于0V，负电压)，保护后级电路，不会损坏BMS主控芯片及其它关键芯片。

为了更加清楚地理解本实用新型的技术方案，下面说明本实用新型的工作原理。

对于本实用新型，在充电桩上的充电机正常工作时，充电桩的充电枪上自带的充电连接确认信号端口CC1所输出的CC1信号(8.28V)，会通过触发单元100中的D1、D2、R1、R2和C1，形成CC1触发信号(即电平信号)，同时电源信号(5V直流电源信号)通过唤醒单元200中Q1、Q2、R3、R4、R5和R6，并在CC1触发信号有效的情况下，使PMOS管Q1导通、NMOS管Q2导通，从而将触发信号(即电平信号)转换成高电平信号(具体是5V直流电压信号)，再通过R7、C3滤波，从而得到更加稳定的高电平信号输出至电动汽车上的BMS(电池管理系统)主控芯片自带的电源唤醒接口CC1_WAKE，从而实现唤醒电池管理系统BMS主控芯片。

在电池管理系统BMS主控芯片被唤醒后，充电桩的充电枪上自带的充电连接确认信号端口CC1所输出的CC1信号通过检测单元300中的R8、R9分压，R10、C2滤波，D3防护，通过BMS主控芯片对CC1信号的AD值进行采集，从而判断充电连接确认信号端口CC1的状态(例如，充电连接确认信号端口处于连接确认状态时的AD值为8.28V、充电状态的AD值为5.29V、休眠状态的AD值为2.25V)。

需要说明的是，CC1信号的AD值为2.25V时，触发单元100，形成的CC1触发信号将不再有效，唤醒单元不再输出高电平信号，这时电池管理系统BMS可自主进入休眠模式。

与现有技术相比较，本实用新型提供的电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，具有如下有益效果：

基于以上技术方案可知，本实用新型通过NMOS管与PMOS的组合，利用CC1信号对唤醒电路电源(即电动汽车上的BMS主控芯片自带的唤醒电路电源)进行控制，在插枪初始识别CC1信号并唤醒电池管理系统BMS后，利用检测电路对CC1信号状态进行监控，实现了节能环保的目标，成本低廉，结构简单，功能可靠，具有广泛的推广价值。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，其设计科学，可以通过NMOS与PMOS结合，利用充电连接确认信号端口CC1输出的信号对电池管理系统BMS进行唤醒控制，功能稳定可靠，具有重大的实践意义。

此外，本实用新型还可以通过检测充电连接确认信号端口CC1的各种状态，判断充电状态。

对于本实用新型，通过NMOS管与PMOS的组合，利用充电连接确认信号端口CC1输出的CC1信号对电池管理系统BMS进行唤醒控制，在插枪初始之初识别CC1信号并唤醒电池管理系统BMS，并且通过BMS主控芯片检测充电连接确认信号端口CC1的状态，判断电动汽车的充电状态，从而实现了节能环保的目标，具有广泛的推广价值。

通过应用本实用新型提供的电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，既能通过充电连接确认信号端口CC1来唤醒BMS，又能判断出电动汽车上的充电接口是否完全连接，并且还能够通过充电连接确认信号端口CC1的各种状态，判断充电桩上充电机的充电的各个阶段。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，其特征在于，包括触发单元(100)和唤醒单元(200)；

触发单元(100)，与充电桩的充电枪上自带的充电连接确认信号端口CC1相连接，用于接收该充电连接确认信号端口CC1输出的充电连接确认CC1信号，然后转换为电平信号，再输出至唤醒单元(200)；

唤醒单元(200)，与触发单元(100)相连接，用于接收所述触发单元(100)发送的电平信号，并转换成高电平信号，然后将高电平信号输出至电动汽车上的BMS主控芯片自带的唤醒电路电源上的电源唤醒接口，从而唤醒电池管理系统BMS主控芯片；

所述电动汽车超级快充的唤醒及检测电路还包括检测单元(300)；

检测单元(300)，分别与触发单元(100)和电动汽车上的BMS主控芯片相连接，用于通过触发单元(100)接入充电连接确认CC1信号，并在BMS主控芯片被唤醒后，将充电连接确认CC1信号转换成模拟量输出至BMS主控芯片。

2.如权利要求1所述的电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，其特征在于，触发单元(100)，包括TVS二极管D1、肖特基二极管D2、电阻R1、电阻R2以及电容C1；

其中，充电桩的充电枪上自带的充电连接确认信号端口CC1，分别接TVS二极管D1的第1管脚和肖特基二极管D2的第1管脚；

TVS二极管D1的第2管脚接地；

肖特基二极管D2的第2管脚接电阻R1的第2管脚；

电阻R1的第1管脚，分别接电阻R2的第2管脚和电容C1的第1管脚；

电阻R2的第1管脚接地；

电容C1的第2管脚接地。

3.如权利要求1所述的电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，其特征在于，唤醒单元(200)，包括NMOS管Q1、PMOS管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7以及电容C3；

其中，NMOS管Q1的栅极G与触发单元(100)中电阻R1的第1管脚相连接；

NMOS管Q1的源极S接地；

NMOS管Q1的漏极D，连接电阻R4的第2管脚；

电阻R4的第1管脚，分别连接电阻R3的第1管脚和PMOS管Q2的栅极G；

其中，电阻R3的2脚和PMOS管Q2的源极S在汇流相交后，与电动汽车上的BMS主控芯片自带的供电模块相连接；

PMOS管Q2的漏极D，连接电阻R5的第1管脚；

电阻R5的第2管脚，分别连接R7的第2管脚和电阻R6的第1管脚；

电阻R7的第2管脚，分别与电容C3的第1管脚和电动汽车上的BMS主控芯片自带的电源唤醒接口CC1_WAKE相连接；

电阻R6的第2管脚接地；

电容C3的第2管脚接地。

4.如权利要求3所述的电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，其特征在于，BMS主控芯片自带的供电模块相连接是+5V的供电电源。

5.如权利要求1所述的电动汽车超级快充的唤醒及检测电路，其特征在于，检测单元(300)，包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、双向二极管D3以及电容C3；

电阻R8的第2管脚，连接触发单元(100)中肖特基二极管D2的第2管脚；

电阻R8的第1管脚，分别与电阻R10的第1管脚以及电阻R9的第2管脚相连接；

电阻R9的第1管脚接地；

电阻R10的第2管脚，连接电容C2的第1管脚以及双向二极管D3的第3管脚；

电容C2的第2管脚接地；

双向二极管D3的第2管脚，连接电动汽车上的BMS主控芯片自带的供电模块相连接；

双向二极管D3的第1管脚接地；

电容C2的2脚接地；

双向二极管D3的第3管脚，连接电动汽车上的BMS主控芯片，用于将充电连接确认CC1信号输出至电动汽车上的BMS主控芯片。

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