CN220913247U - 一种用于供电设备的检测电路及供电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于供电设备的检测电路及供电设备。检测电路用于供电设备对CC的检测，包括连接端子，所述连接端子用于接收车端信号；比较单元，所述比较单元的输入端与所述连接端子连接，所述比较单元的输出端与控制器相连接，所述比较单元根据所述车端信号输出至少一种信号以控制供电状态。本实用新型通过增加比较单元，加强了CC检测的可靠性，确保在车辆端对CC连接检测出现故障的情况下，供电设备也能及时作出检测判断，引导充电设备在出现充电的连接性故障条件下，不会开启充电流程，对于CC连接确认起到了双重保险的作用。

Description

一种用于供电设备的检测电路及供电设备

技术领域

本实用新型涉及电路领域，具体地，涉及一种用于供电设备的检测电路及供电设备。

背景技术

目前电动汽车的充电设备分为交流充电设备和直流充电设备两类。其中，现有的交流充电设备被广泛应用的充电连接方式为国标充电模式3下的连接方式C，如图1所示，其采用了5芯的充电枪线连接方式(包括了火线L、零线N、地线PE、控制导引(CP，ControlPilot)信号线、连接确认(CC，Connection Confirm)信号线)与车辆插座进行连接，在交流充电设备的充电枪头插入车辆插座启动充电的过程中，按照电动汽车传导充电互操作性测试规范标准，详细定义了充电前和充电过程中，充电设备对CP信号状态的检测，用来实现充电设备的充电流程控制导引。同时，在充电设备中设计了一个存在于充电枪头的CC检测线路(R4和S3并联，然后再与RC串联)，用于在启动充电前车辆对CC连接的自检以及判断。

当充电枪头插入车辆插座时，如图1中检测点3处的RC、R4、S3连接线路，车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判断车辆插头与车辆插座是否完全连接。未连接时，S3处于闭合状态，CC未连接，检测点3与PE之间的电阻值为无限大；半连接时，S3处于断开状态，CC已连接，检测点3与PE之间的电阻值为RC+R4；完全连接时，S3处于闭合状态，CC已连接，检测点3与PE之间的电阻值为RC。在充电过程中，车辆控制装置通过检测PE与检测点3之间的电阻值来判断车辆插头和车辆插座的连接状态。

目前，CC线路的检测与判断只存在于车辆单元，而交流充电设备(例如国标中的充电模式3/连接方式C)对于CC线的连接并没有进行检测判断和确认。在车辆端对CC连接检测出现故障的情况下，交流充电设备不能及时作出检测判断。

此外，供电控制装置通过测量检测点1的电压值判断车辆是否准备就绪，当检测点1的峰值电压为6V(状态3)时，供电控制装置通过闭合接触器K1和K2使交流供电回路导通，此时S2闭合，车辆可以充电；当检测点1的峰值电压为9V(状态2)时，供电控制装置S1切换至与PWM连接状态，R3被检测到，此时S2断开，车辆不可以充电；当检测点1的峰值电压为12V(状态1)时，车辆接口未完全连接，检测点2的电压为0，此时S2断开，车辆不可以充电。可见充电设备对CP信号状态的检测较为复杂。

然而通常的CC检测线路需要外加电压源，这样会带来额外的风险，外部电压会反灌给CC检测线路，影响CC检测。

因此，有必要提出一种新型的用于供电设备的检测电路及供电设备，以解决上述问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种用于供电设备的检测电路，用于供电设备对CC的检测，包括：连接端子，连接端子用于接收车端信号；比较单元，比较单元的输入端与连接端子连接，比较单元的输出端与控制器相连接，比较单元根据车端信号输出至少一种信号以控制供电状态。

可选地，比较单元包括比较器，比较器的负向输入端连接连接端子，比较器的正向输入端作为逻辑参考电平，比较器的输出端连接控制器。

可选地，信号包括电平信号、电流信号或状态信号。

可选地，控制器包括微控制单元(MCU，Micro Controller Unit)，微控制单元包括检测串口，检测串口用于连接比较单元的输出端及微控制单元。

可选地，检测电路还包括分压电路，比较器的正向输入端连接分压电路的分压节点，分压电路包括第一电阻和第二电阻，其中第一电阻的第一端连接直流电源，第一电阻的第二端连接分压节点，第二电阻的第一端连接分压节点，第二电阻的第二端接地。

可选地，检测电路还包括至少一个第三电阻，第三电阻连接在比较器的负向输入端与连接端子之间。

可选地，检测电路还包括滤波电路，滤波电路连接在比较器的输出端与检测串口之间，用于对比较器的输出端输出的信号进行滤波。

可选地，滤波电路包括上拉电阻和电容，上拉电阻的第一端连接比较器的输出端与检测串口的连接节点，上拉电阻的第二端连接直流电源，电容的第一端连接比较器的输出端与检测串口的连接节点，电容的第二端接地。

可选地，比较器包括双路差分比较器。

可选地，比较单元包括至少一个开关管，至少一个开关管包括以下至少一种：三极管、MOS管，至少一个开关管响应于根据车端信号输出的至少一种信号来控制导通或关断。

一种供电设备，供电设备包括上述的检测电路。

本实用新型提供的一种用于供电设备的检测电路及供电设备，通过增加比较单元，加强了CC检测的可靠性，可以确保在车辆端对CC连接检测出现故障的情况下，供电设备也能及时作出检测判断，引导充电设备在出现充电的连接性故障条件下，不会开启充电流程，对于CC连接确认起到了双重保险的作用。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的装置及原理。在附图中，

图1为目前交流电充电模式3连接方式C的电路原理图；

图2为根据本实用新型的一个实施例的用于供电设备的检测电路的示意图；

图3为根据本实用新型的一个实施例的用于供电设备的CC检测电路的示意图；

图4为根据本实用新型的另一个实施例的用于供电设备的CC检测电路的示意图；

图5为根据本实用新型的一个实施例的供电设备的示意图；

图6为根据本实用新型的一个实施例的双路差分比较器的引脚图；

图7为根据本实用新型的一个实施例采用图5的双路差分比较器的内部工作逻辑框图；

图8为根据本实用新型的一个实施例采用图5的双路差分比较器的检测线路原理图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本实用新型提出的结构。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

下面结合附图对本实用新型的检测电路做进一步的说明。

如图1所示，当充电枪头插入车辆插座时，检测点3处的RC、R4、S3连接线路，其与车辆提供的信号源和一个分压电阻，组成了一个分压电路，产生了检测点3处的电平信号，通过高低逻辑电平的检测，提供给车辆的控制芯片进行判断：

1)CC线连接确认后，再下发是否继续开启充电流程的许可。

2)同时车辆端MCU控制器会根据CC检测点3处的电阻值大小来计算充电设备电缆的供电额定容量。

目前，CC线路的检测与判断只存在于车辆单元，而交流充电设备(充电模式3/连接方式C)对于CC线的连接并没有进行检测判断和确认。

为了克服上述单一的车辆端对CC连接确认检测的缺点，本实用新型案例提出了在充电模式3/连接方式C条件下，供电设备参与CC连接确认的检测电路，确保在车辆端对CC连接检测出现故障的情况下，供电设备也能及时作出检测判断，引导充电设备在出现充电的连接性故障条件下，不会开启充电流程。这对于CC连接确认起到了双重保险的作用。

在至少一个实施例中，如图2所示，一种用于供电设备的检测电路，用于供电设备对CC的检测，包括：连接端子，连接端子用于接收车端信号；比较单元，比较单元的输入端与连接端子连接，比较单元的输出端与控制器相连接，比较单元根据车端信号输出至少一种信号以控制供电状态。信号可以为电平信号、电流信号或状态信号中的一种，或其组合。在至少一个实施例中，比较单元包括比较器，比较器的负向输入端连接连接端子，比较器的正向输入端作为逻辑参考电平，比较器的输出端连接控制器。

在至少一个实施例中，如图3所示，一种用于供电设备的CC检测电路，该检测电路用于交流充电设备对于CC线的连接进行检测判断和确认，该检测电路依次串接电动汽车端的CC检测点、车辆接口(例如充电枪)的CC信号线、供电设备端(例如充电桩)的CC连接端子、CC检测线路和检测串口，其中，CC检测点位于电动汽车的车辆控制装置上，用于监测CC电平信号；CC信号线位于与电动汽车连接的车辆接口上，用于将CC电平信号传输给CC连接端子；CC连接端子位于供电设备的主控制板上，用于将CC电平信号传输至CC检测线路的输入端；CC检测线路位于供电设备的主控制板上，用于将输入的CC电平信号转换为高低电平信号；检测串口位于供电设备的供电控制装置上，用于连接CC检测线路的输出端及供电控制装置的MCU，以接收高低电平信号，检测电路通过MCU识别高低电平信号来控制供电设备是否继续启动充电流程。供电控制装置在CC检测、CP检测完成后，闭合K1、K2使火线L、零线N导通，以进行充电。

在至少一个实施例中，如图4所示，通过确定CC检测点3处未知的高低电平来判断CC连接确认。例如可以采用一级比较器检测的方式，通过比较器输出得到高低电平(高电平3.3V/低电平0V)，安全准确的传递给供电设备的MCU进行逻辑判断，从而得出CC线的连接状态。也可以采用开关管或其它器件代替比较器，这里不做限制，例如三极管或MOS管，只要能输出高低电平供MCU进行逻辑判断即可。

在至少一个实施例中，首先，在供电设备端的供电控制装置的主控制板上，增加配置了CC信号线的连接端子，其与充电枪的CC信号线进行连接。其次，在供电控制装置主控制板上，增加配置了CC连接确认的检测线路，例如比较单元。然后，在供电控制装置主控制板的MCU控制器上，增加配置了检测串口以提供高低电信号的检测判断。

在至少一个实施例中，如图4所示，CC检测线路包括比较器，比较器的负向输入端连接CC连接端子，比较器的正向输入端作为逻辑参考电平，比较器的输出端连接检测串口。

在至少一个实施例中，检测电路还包括分压电路，比较器的正向输入端连接分压电路的分压节点，分压电路包括第一电阻R1’和第二电阻R2’，其中第一电阻的第一端连接直流电源3.3VCC，第一电阻的第二端连接分压节点，第二电阻的第一端连接分压节点，第二电阻的第二端接地(GND)。在至少一个实施例中，检测电路还包括至少一个第三电阻R3’，第三电阻连接在比较器的负向输入端与CC连接端子之间。在至少一个实施例中，检测电路还包括滤波电路，滤波电路连接在比较器的输出端与检测串口之间，用于对比较器的输出端输出的高低电平信号进行滤波。滤波电路包括上拉电阻R4’和电容C1，上拉电阻的第一端连接比较器的输出端与检测串口的连接节点，上拉电阻的第二端连接直流电源3.3VCC，电容的第一端连接比较器的输出端与检测串口的连接节点，电容的第二端接地。在至少一个实施例中，CC检测线路通过比较器输出得到高低电平信号CC1_DSP，高低电平信号包括高电平信号或低电平信号，当输入到负向输入端的CC电平信号高于逻辑参考电平时，比较器输出为低电平信号(例如0V)，微控制单元判定CC连接正常，准许充电；当输入到负向输入端的CC电平信号低于逻辑参考电平时，比较器输出为高电平信号(例如3.3V)，微控制单元判定CC未连接，不准许充电。

如图3、4所示，具体工作流程如下：首先，自检测点3处的CC电平信号，通过交流充电枪里的CC信号线传输至此主控制板的CC连接端子处，然后，CC连接端子处的CC信号，作为检测线路的输入端到达主控板上的CC检测输入口，通过该检测线路后，输出的高低电平信号CC1_DSP(3.3V/0V)，传输至供电控制装置的MCU的串口进行识别，形成是否同意充电的指令，来控制充电设备是否继续启动充电流程。例如，在不同意开启充电流程时，可在供电设备的屏幕上显示报警信息，如“未成功连接”。在形成同意开启充电流程时，可在供电设备的屏幕上显示“成功连接”。

在至少一个实施例中，比较器包括双路差分比较器，如图6所示，CC检测线路采用了低功耗低失调电压双比较器LM2903进行采样，其可以利用LM2903的1脚、2脚、3脚、4脚和8脚的逻辑功能。

其中：

LM2903的1脚(1OUT)：为2脚和3脚比较完成后的逻辑输出脚，输出的CC1_DSP，传输至MCU的串口端进行检测；

LM2903的2脚(1IN-)：为比较器的负向输入端，为输入信号CC的电平采样脚；

LM2903的3脚(1IN+)：为比较器的正向输入端，其作为逻辑参考电平，可以进行电压调整；

LM2903的4脚(GND)：为比较器的供电参考大地端；

LM2903的8脚(VCC)：为比较器的供电电源端12Vdc。

图7为LM2903比较器内部时钟工作逻辑框图，如果LM2903的pin2脚电平高于pin3脚的电平，则导致Q1的基极(base)脚为高电平，Q1的集电极(collector)与发射极(emitter)导通，从而LM2903的1脚被拉低为低电平输出。

如果LM2903的pin3脚电平高于pin2脚的电平，则导致Q1的基极脚为低电平，Q1的集电极与发射极不导通，从而LM2903的1脚通过上拉电压形成高电平输出。

1脚发出的高低电平信号CC1_DSP，配置给到充电设备MCU的检测串口进行检测，如果CC1_DSP为低电平，则判定CC连接正常，准许充电；如果CC1_DSP为高电平，则判定CC未连接，不能准许开启充电流程。

在充电枪头插入车辆插座以后，车辆插座处的CC检测点3的CC信号，通过充电枪CC线连接到主板的CC连接端子上。

然后CC信号通过连接端子到达LM2903的2脚处R3’，如图6、7所示，进入比较器LM2903负向电压输入端pin2；同时比较器LM2903正向电压端pin3配置了一个直流3.3V的分压电路，R1’与R2’分压后进入LM2903的3脚。

LM2903的8脚作为比较器的12Vdc电源供电脚，与4脚GND提供给LM2903的工作电源。LM2903的1脚作为比较器的逻辑输出脚，其由2脚输入的高低电平和R4’上拉电阻处的3.3V电平，去实现CC1_DSP的高低电平转换。

在至少一个实施例中，如图8所示，充电设备CC处于连接状态：车载电源设备连接至交流充电设备枪头的CC线路后，通过RC和R4进行分压，得到检测点3处的CC电压为3.3Vdc，此3.3Vdc电压将LM2903负电压脚pin2拉高为高电平(R1’、R2’、R3’均为1kΩ电阻)，按照LM2903逻辑输出原理，输出脚CC1_DSP信号为低电平(R4’为2KΩ电阻，C1为1nF电容)，输送至供电控制装置的MCU进行逻辑判断，得出充电枪与车辆插座确认连接，同意进入启动充电时序。

充电设备CC处于断路状态：车载电源设备未与交流充电设备枪头的CC线路连接，此时充电设备端CC检测点处的电压为低电平，此低电平将LM2903负电压脚pin2置低为低电平(R1’、R2’、R3’均为1k电阻)，按照LM2903逻辑输出原理，输出脚CC1_DSP信号为高电平3.3Vdc(R4’为2KΩ电阻，C1为1nF电容)，输送至供电控制装置的MCU进行逻辑判断，得出充电枪与车辆插座未连接，从而不能继续执行充电指令。

在至少一个实施例中，采用开关管代替比较器，通过开关管进行检测。具体地，提供一个3.3V的电压输入，该电压输入通过开关管与MCU检测串口连接，当CC线连接时，来自CC线的高电平驱动开关管导通，MCU检测串口可以检测到高电平，当CC线未连接时，开关管断开，MCU检测串口检测到低电平。

在至少一个实施例中，比较单元包括至少一个开关管，至少一个开关管包括以下至少一种：三极管、MOS管，至少一个开关管响应于根据车端信号输出的至少一种信号来控制导通或关断。

一种供电设备，如图5所示，该供电设备包括连接CC检测点3的CC连接端子，CC检测线路和MCU检测串口。例如，供电设备可以为充电桩。以比较器LM2903为例，当充电枪头插入车辆插座后，交流充电设备处于待机准备状态，CC连接如果正常，此时检测点3处的CC信号应为高电平，将LM2903的pin2脚置高，那么经过比较器LM2903逻辑判断后，pin1脚输出信号CC1_DSP为低电平，传送给充电设备的MCU控制器进行检测判断枪线CC连接正常，准许充电；反之，如果充电枪线CC处未能保持和车辆插座CC连通，此时检测点3处的CC信号应为低电平，将LM2903的pin2脚置低，那么经过比较器LM2903逻辑判断后，pin1脚输出信号CC1_DSP为高电平(通过上拉电阻R4’与3.3V连接)，传送给充电设备的MCU进行检测判断枪线CC连接中断，不同意开启充电流程。

本实用新型具有以下优点：

1)首次将CC确认连接的通信指令引入到供电设备端的控制系统中；

2)首次在供电设备上通过CC硬件比较器线路的设计，得到了稳定的高低电平采样信号，提供给MCU进行逻辑判断。

本实用新型通过增加比较单元，特别是自主的逻辑电平检测，加强了CC检测的可靠性，可以确保在车辆端对CC连接检测出现故障的情况下，供电设备也能及时作出检测判断，引导充电设备在出现充电的连接性故障条件下，不会开启充电流程，对于CC连接确认起到了双重保险的作用。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (11)

1.一种用于供电设备的检测电路，其特征在于，用于供电设备对CC的检测，包括：

连接端子，所述连接端子用于接收车端信号；

比较单元，所述比较单元的输入端与所述连接端子连接，所述比较单元的输出端与控制器相连接，所述比较单元根据所述车端信号输出至少一种信号以控制供电状态。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述比较单元包括比较器，所述比较器的负向输入端连接所述连接端子，所述比较器的正向输入端作为逻辑参考电平，所述比较器的输出端连接所述控制器。

3.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述信号包括电平信号、电流信号或状态信号。

4.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述控制器包括微控制单元，所述微控制单元包括检测串口，所述检测串口用于连接所述比较单元的输出端及所述微控制单元。

5.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，还包括分压电路，所述比较器的正向输入端连接所述分压电路的分压节点，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，其中所述第一电阻的第一端连接直流电源，所述第一电阻的第二端连接所述分压节点，所述第二电阻的第一端连接所述分压节点，所述第二电阻的第二端接地。

6.根据权利要求5所述的检测电路，其特征在于，还包括至少一个第三电阻，所述第三电阻连接在所述比较器的负向输入端与所述连接端子之间。

7.根据权利要求4所述的检测电路，其特征在于，还包括滤波电路，所述滤波电路连接在比较器的输出端与所述检测串口之间，用于对所述比较器的输出端输出的所述信号进行滤波。

8.根据权利要求7所述的检测电路，其特征在于，所述滤波电路包括上拉电阻和电容，所述上拉电阻的第一端连接所述比较器的输出端与所述检测串口的连接节点，所述上拉电阻的第二端连接直流电源，所述电容的第一端连接所述比较器的输出端与所述检测串口的所述连接节点，所述电容的第二端接地。

9.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述比较器包括双路差分比较器。

10.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述比较单元包括至少一个开关管，所述至少一个开关管包括以下至少一种：三极管、MOS管，所述至少一个开关管响应于根据所述车端信号输出的至少一种信号来控制导通或关断。

11.一种供电设备，其特征在于，所述供电设备包括根据权利要求1-10任一项所述的检测电路。