TWI849402B - 直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路 - Google Patents

直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路 Download PDF

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Abstract

一種用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，與控制導引訊號生成電路以及控制電路電性連接，提供當該電動車輛與該直流充電樁電性連接時異常狀態偵測並對該直流充電樁提供即時保護，該偵測電路包括：一控制導引訊號電位判別模組；一充放電模組電性連接該控制導引訊號電位判別模組；以及一控制器保護觸發模組電性連接該充放電模組；其中上述控制導引訊號電位判別模組判別輸入的該控制導引訊號的電壓準位，以啟動該充放電模組使其將經由該控制導引訊號電位判別模組輸出之該控制導引訊號於一預設的時間段之內充電至高於一預設穩態電壓值，以啟動該控制器保護觸發模組對該直流充電樁提供即時保護。

Description

直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路
本發明涉及電動車直流充電領域，特別是一種直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路。
為了因應越來越迫切的全球環境變遷以及氣候暖化的問題，汽車工業對電動汽車生產已越來越重視。隨著電動汽車的日益普及，電動汽車的充電系統也越來越引起關注。充電樁是電動汽車的電能供應設備，隨著電動汽車和充電樁系統的日益多樣化，不同元件之間的互通性和標準的一致性變得越發重要。為了確認充電過程中的中斷源、並針對各種干擾進行可靠性和穩固性(robustness)測試，需要在開放的測試系統中進行一致性覆蓋測試。針對眾多廠商不同組件間匹配問題，國際充電標準制定協會(Charging Interface Initiative,CharINe.V.)作為全球重要電動汽車廠商的開放式協議，開發和建立各種電動汽車充電標準，提升充電基礎設施便利性與成本效率。當前全球有三種充電協定標準：歐洲和北美採用聯合充電系統(CCS,Combined Charging System)、中國使用GB/T27930和GB/T18487、日本使用CHAdeMO等不同充電接口的規範。
以聯合充電系統(CCS)為例，其只需在車輛上使用一個充電接口，即可讓客戶使用所有現有的充電方法進行充電：單相交流(AC)充電、快速三 相AC充電、在家庭進行直流(DC)充電在或在公共充電站進行超快速DC充電。其中符合聯合充電系統(CCS)標準的IEC 61851規範的充電流程，其定義四種電動汽車充電模式：
模式1：使用單相電源充電，最大電流為16A，沒有導引信號(Pilot Signal)。
模式2：使用單/三相電源充電，最大電流為32A，有導引信號。
模式3：使用單/三相電源充電，最大電流為63A，充電樁提供導引信號。
模式4：最大400V/125A的直流充電。 模式1不涉及車輛和充電基礎設施，例如充電樁之間的通信，但是模式2、3、和4中的充電則基於PWM訊號，透過CP(Control Pilot)連接進行底層通信。如果車輛和充電樁同時支持上層通信，須按照Home Plug GreenPHY標準將訊號調制為PWM訊號，即電力線通信(Power Line Communication,PLC)。原則上，所有基於PLC的充電通信都要求通過PWM來傳輸。因此，完整的測試系統必須處理這兩種通信模式。
這裡主要專注於歐洲和北美採用聯合充電系統(CCS,Combined Charging System)充電介面時，相關的控制導引點(Control Pilot,CP)異常情況的偵測技術。當直流充電樁依照CCS協議對電動汽車充電時，控制導引CP點於不同時序時，如何能判別其目前狀態。例如，CP點發生短路或開路時的即時偵測保護。傳統上，當直流充電樁依照CCS協議對電動汽車充電時，CP點發生狀態變化時由調制解調器(Modem)偵測搭配軟體傳輸CP點狀態，其時間不及硬體的反應，可能導致錯誤發生而無法即時保護的情形。為此，本發明提出一種硬體線路來實現CP點狀態偵測保護，使得直流充電樁依照CCS協議於認證時，當CP點發生短路、開路等問題時可以即時偵測錯誤並且執行保護。然而於實際應用上，其他規格的直流充電樁亦可以依循本發明所提供的方案做類似的改進，並不 僅限於採用CCS協議的直流充電樁。
一般而言，電動汽車直流充電樁的CP電壓檢測系統是透過電子或機械方式，用於監控電動汽車和供電設備(直流充電樁)之間的連接狀態。
此外，直流充電樁依照CCS協議進行充電程序，當CP點發生狀態變化時由於偵測搭配軟體傳輸CP點狀態變化的時間趕不上硬體反應，可能導致錯誤狀況發生(例如突發的短路或開路狀況)來不及保護的情形。
基於上述缺失，為了符合當直流充電樁於CE(CONFORMITE EUROPEENNE)認證時，依照CCS Protocol，當CP點發生短路、開路等問題時可以即時偵測錯誤並且執行保護，本發明提出一種直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，其中上述偵測電路，與該控制導引訊號生成電路以及該控制電路電性連接，以提供當該電動車輛與該直流充電樁電性連接時異常狀態偵測，並對該直流充電樁提供即時保護，該偵測電路包括：一控制導引訊號電位判別模組；一充放電模組電性連接該控制導引訊號電位判別模組；以及一控制器保護觸發模組電性連接該充放電模組；其中上述控制導引訊號電位判別模組判別輸入的該控制導引訊號的電壓準位，以啟動該充放電模組使其將經由該電位判別模組輸出之該控制導引訊號於一預設的時間段之內充電至高於一預設穩態電壓值，以啟動該控制器保護觸發模組對該直流充電樁提供即時保護。
以一實施例而言，上述控制導引訊號電位判別模組包含：一第一分壓電路，用於生成兩種參考電壓準位，第一參考電壓準位以及第二參考電壓 準位；一第一比較器；一第二比較器；及一控制導引訊號輸入端；其中，該第一參考電壓準位以及該第二參考電壓準位分別輸入至該第一比較器的反相輸入端以及該第二比較器的非反相輸入端作為電位參考基準，以及該控制導引訊號輸入端，電性連接該第一比較器的非反相輸入端以及該第二比較器的反相輸入端，用於輸入經一整流電路將其負電位訊號濾除的該控制導引訊，該第一參考電壓準位高於該第二參考電壓準位。
以一實施例而言，其中上述第一參考電壓準位之電壓值範圍為0至11V；上述第二參考電壓準位之電壓值範圍為0至1V。
以一實施例而言，上述充放電模組包括：一第一充放電迴路；及一第二充放電迴路；其中，該第一充放電迴路電連接該第一比較器的輸出端以及該控制器保護觸發模組的輸入端，用以對經由該第一比較器的該輸出端輸出之該控制導引訊號提供充電快放電慢之功能，並於第一時間段之內充電至大於一第一穩態電壓值，以啟動該控制器保護觸發模組對該直流充電樁提供即時保護；其中，該第二充放電迴路電連接該第二比較器的輸出端以及該控制器保護觸發模組的輸入端，用以對經由該第二比較器的該輸出端輸出之該控制導引訊號提供快速充電之功能，並於第二時間段之內充電至大於一第二穩態電壓值，以啟動該控制器保護觸發模組對該直流充電樁提供即時保護。
以一實施例而言，上述第一充放電迴路包括：由第一電源、第一電阻、第二電阻、與該第二電組並聯的第一二極體、第一電容以及接地點所形成之充放電迴路，其中上述第一電阻的一端電性連接該電源，其另一端與該第一比較器的輸出端電性連接，由該第二電組並聯該第一二極體的並聯電路中該 第一二極體的陽極端電連接該第一比較器的輸出端，並聯電路中該第一二極體的陰極端電連接該第一電容的一端，該第一電容的另一端接地。
以一實施例而言，上述第二充放電迴路包括：由第二電源、第三電阻、第四電阻、一第二電容以及接地點所形成之充放電迴路，上述第三電阻的一端電性連接該電源，其另一端與電性連接該第一比較器的輸出端之電阻第四電阻連接，該第三電阻以及該第四電阻的共同接點電性連接該第二電容的一端，該第二電容的另一端接地。
以一實施例而言，上述控制器保護觸發模組包括：一第二分壓電路，用於生成第三參考電壓準位；一第三比較器，其反相輸入端輸入該第三參考電壓準位作為電位參考基準，其非反相輸入端輸入由該充放電模組輸出的該穩態電壓值並與該第三參考電壓準位比較；當該穩態電壓值高於該第三參考電壓準位時，該第三比較器輸出一高準位訊號至與其電性連接的該控制電路對該直流充電樁提供即時保護。
以一實施例而言，上述第三參考電壓準位範圍為0至5V。
以一實施例而言，上述控制電路為一個數位訊號處理器積體電路，其包括微控制單元、微處理器或其他具有類似功能的積體電路。
以一實施例而言，上述控制電路控制一繼電器，使其斷開該直流充電樁中的直流供電單元與該電動車輛的電池，該直流充電樁提供即時保護。
以一實施例而言，上述預設的時間段小於30ms。
以一實施例而言，上述第一穩態電壓值範圍為0至9V；上述第二穩態電壓值為12V。
10:直流充電樁
101:通信單元-I
103:直流供電單元
105:隔離監控單元
107:主開關/繼電器
20:電動汽車
201:通信單元-II
203:高壓系統
205:斷開裝置
140:偵測電路
149:控制電路
1401:CP電位判別模組
1402:充放電模組
1403:控制器保護觸發模組
145a:第一比較器
145b:第二比較器
145c:第三比較器
301:曲線
[圖1(A)]描繪了習知技術中一個簡化的直流充電樁對電動汽車充電的系統架構。
[圖1(B)]描繪了習知技術中一個簡化的直流充電樁對電動汽車充電的控制導引電路示意圖。
[圖2(A)]顯示直流充電樁依照CCS協議程序時，於正常情形下，CP點電壓訊號隨著充電樁與電動車電連接狀態改變的關係圖。
[圖2(B)]顯示直流充電樁依照CCS協議程序時，於異常情形下(鬆脫狀況)，CP點電壓訊號隨著充電樁與電動車電連接狀態改變的關係圖。
[圖3(A)]顯示根據本發明較佳實施例中將偵測電路設置於直流充電樁對電動汽車充電的架構下的示意圖。
[圖3(B)]顯示根據本發明較佳實施例中將偵測電路設置於直流充電樁中的偵測電路的詳細配置示意圖。
[圖3(C)]顯示根據本發明較佳實施例中直流充電樁與電動車的電連接因鬆脫而產生異常CP PWM訊號時，透過上述偵測電路中的CP電位判別模組啟動充放電模組中的第一充電迴路，所生成的充放電曲線。
此處本發明將針對發明具體實施例及其觀點加以詳細描述，此類描述為解釋本發明之結構或步驟流程，其係供以說明之用而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之具體實施例與較佳實施例外，本發明亦可廣泛施行於其他不同的實施例中。以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可藉由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之功效性與其優點。且本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。
一般，歐洲和北美採用聯合充電系統(CCS,Combined Charging System)充電介面其接腳是於SAE J1772的基礎上增加兩個直流快充接腳，並且以IEC 61581作為電動汽車充電介面的全球規範，其規範了充電樁與電動汽車車載充電(OBC,On Board Charger)電子設備之間的基本跨控制導引連接(pilot connection)電訊號(Electrical Signal)的標準。上述通信互動是用於確保兩者之間的實體連接並基於特定條件下，例如可充電容量以及確保無安全疑慮條件下，溝通電力供應。
圖1(A)描繪了一個簡化的直流充電樁對電動汽車充電的系統架構，其中直流充電樁10包括：通信單元-I 101、直流供電單元(包含充電控制器)103 、隔離監控單元105、供電接口(PP、PE、CP、N、L1、DC+、DC-)、以及主開關/繼電器107等；電動汽車20包括：通信單元-II 201、高壓系統(包含電池)203、斷開裝置205、以及對應接口(PP、PE、CP、N、L1、DC+、DC-)等，其中供電接口N、L1未顯示於圖式中。
直流充電樁是利用脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)通信方式來測試直流充電樁與電動汽車充電的連接狀態、以及線纜供電。當直流充電樁依照CCS協議進行充電程序時，直流充電樁10會產生控制導引(CP)數位通信訊號進行啟動順序，CP點會依照不同時序狀況呈現不同頻率、責任週期(duty cycle)、以及準位的差異。傳統上，會於直流充電樁10中使用一個功能或測試測序，提出測試要求以及必須滿足的事件/條件的順序，使得連接至直流充電樁10的電動車輛20依順序測試並開始充電，其過程如下：狀態A(電動汽車20尚未連接至直流充電樁10)，+12V；狀態B(電動車已連接至充電樁，但尚未準備充電)，+9V；狀態C(電動汽車20連接到直流充電樁10，準備充電)，+6V；狀態D(電動汽車20連接到直流充電樁10，準備充電，有通風需求)，+3V；以及其他狀態。
請參考圖1(B)，其描繪直流充電樁對電動汽車充電的控制導引電路。於狀態A，電動汽車20尚未連接至直流充電樁10，直流充電樁10電路中切換開關S1係連接至與+12V直流電源，偵測到CP點的電壓準位為+12V(直流充電樁10的CP點為開路狀態)。於狀態B電動車20已連接至直流充電樁10，但尚未準備充電，此時直流充電樁10中的振盪器生成電路121與切換開關S1連接，亦即接至+12V(1KHz,PWM訊號)電源，電動汽車20端控制控制導引電路中的切換開關S2係開路，於此狀態下偵測到CP點的電壓準位為+9V(亦即由+12V、S1、電阻R1' 、CP、二極體D、R3'以及PE所形成迴路(亦即，控制導引電路)，此迴路於CP點的電壓準位為+9V)，其中二極體D、S2、R2'、R3'以及PE形成車輛控制電路207，用以確認電動汽車20與直流充電樁10的相容性。其中的一個例子是直流充電樁10需要授權(例如RFID或移動電話)應用授權，才允許充電，但如尚未提供了這樣的授權，直流充電樁就不會振盪控制引導信號。在狀態C，直流充電樁10將會被提供授權以允許充電，並且啟用充電，此時直流充電樁10電路中控制導引電路的切換開關S1係接至振盪器生成電路121，產生振盪的導引訊號(1KHz+/-12V)提供給控制導引電路並導致切換開關S1與振盪器生成電路121閉合，再控制導引電路中的開關S2閉合，由+/-12V振盪的導引信號、S1、電阻R1'、CP、二極體D、R3//R2(//表示並聯)以及PE所形成迴路(控制導引電路)，此迴路於CP點的電壓準位降為+6V。在狀態D，電動汽車連接到直流充電樁，準備充電，有通風需求時(通常為快充模式時)，由+/-12V振盪的導引信號、S1、電阻R1'、CP、二極體D、R3'//R2'(//表示並聯)以及PE所形成迴路會再額外並聯一個270Ω電阻使得此迴路於CP點的電壓準位降為+3V。
參考圖1(A)-(B)，直流充電樁10於確認與電動汽車20連接後PP接點會鎖住，使電動汽車20充電接口與直流充電樁10接口鎖固。依照時間序大致的充電程序如下，直流充電樁10上的通信單元-I 101與電動汽車上通信單元-II 201建立通信(PLC、CP通信)相互溝通充電條件限制變數，例如Vout>60V或是偵測到電動汽車20與直流充電樁10不相容則停止充電程序。當電動汽車20由狀態B進入狀態C/D，此時直流充電樁10已進入允許充電狀態，對電動汽車20的端高壓系統203進行隔離檢測並持續回報隔離狀態，直流充電樁10確認隔離檢測成功並"認可"隨即以"Ready"回覆給電動汽車20上通信單元-II 201，即完成充電線路檢測。接著，電動汽車20要求預充電測試，即要求直流充電樁10提供直流電，電 流<2A，此時直流充電樁10上的主開關/繼電器107閉合，當Vout小於容許安全範圍且電流<2A、電動汽車端電池電壓小於20V，電動汽車閉合斷開裝置205，然後才於下一階段允許充電(包含快充)。當斷電(power down)發生時，電動汽車20會對直流充電樁10發出停止電力輸出請求，於電流小於1A後電動汽車打開(開路)斷開裝置205，接著直流充電樁斷開主開關/繼電器107。
於上述所描述的習知技術可知CP訊號實際上扮演核心角色，於各種情況下依時序控制測試以及要求且必須滿足的事件/條件的順序，使得連接至充電樁的電動車輛依順序測試並開始充電。由於CP訊號直接扮演上述各種狀態的判讀，直接影響到整個充電樁的系統效能與安全性，因此正確偵測CP點電壓準位是最為關鍵的。
此外，直流充電樁依照CCS協議進行充電程序，當CP點發生狀態變化時由於偵測搭配軟體傳輸CP點狀態變化的時間趕不上硬體反應，可能導致錯誤狀況發生(例如突發的短路或開路狀況)來不及保護的情形。針對上述狀況，本發明設計出硬體線路來實現偵測狀態保護。
當直流充電樁依照CCS協議程序時，於正常情形下，如圖2(A)所示，當充電完成後，CP點電壓訊號由State C改變到State B直到充電插頭由電動車移除，並且CP點電壓訊號會維持一穩態壓值12V。如圖2(B)所示當充電完成後，CP點電壓訊號由State C改變到State B，CP點電壓訊號維持一穩態電壓值12V一小段時間後又產生PWM訊號，此情況不應該發生。當如圖2(B)所示情況發生時，CP點發生異常狀態，亦即充電連接產生突發的開路現象。另一種情況為充電連接產生突發的短路現象，CP點電壓訊號維持一穩態電壓值0V。當上述CP點 發生異常時，均為突發且緊急狀況，需使直流充電樁於法規相關定義狀態的時間內完成保護動作。
此時，由於電位變換時，如圖2(B)State B所示，一開始CP點電壓訊號於PWM 5%的工作週期(Duty Cycle)內，所以需開發相關電路用於即時偵測以及保護，以防誤動作產生而對相關硬體的危害，尤其是充電樁以及電動車的電池。
開發此偵測電路最重要是著眼於即時偵測以及保護，以防誤動作產生，因此此電路首先要能偵測及判別CP點目前狀態。例如，充電樁法規規範當充電插頭鬆脫(mitigation)時，充電電流需於30ms內降至小於5A且充電電壓需於100ms內降至小於60V。
本發明提出一種偵測電路140，用以偵測控制導引電路上CP點的電壓準位，如圖3(A)所示，偵測電路140經由電阻器R1'和開關S1電耦合至振盪器生成電路121(用作CP訊號生成電路)，以在電動車輛20連接至直流充電樁10時提供異常CP訊號的檢測，並將檢測到的CP訊號輸出到控制電路149。控制電路149可以基於接收到的CP訊號來控制開關S1和主開關/繼電器107的動作，並且可以與通信單元-I 101相互通信。
以一較佳實施例而言，上述控制電路149為一個數位訊號處理器積體電路(Digital Signal Processor IC,DSP IC)，例如微控制單元(MCU)、微處理器(microprocessor)或其他具有類似功能的IC。
偵測電路140實施方式，是利用改良硬體線路使得CP電位在異常時能優先於軟體偵測，讓硬體電路先觸發保護機制，使得作動保護的時間能迅速達到對整體充電樁的保護，電路細節請參考圖3(B)，上述偵測電路140包括CP電位判別模組1401、充放電模組1402以及控制器保護觸發模組1403。其中，上述CP電位判別模組1401包含由+12V電源、電阻R1、R2、R3以及接地點所形成之第一分壓電路，用於生成兩種參考電壓準位，即第一參考電壓準位Vref1以及第二參考電壓準位Vref2，上述第一參考電壓準位Vref1以及第二參考電壓準位Vref2，分別輸入至一個第一比較器145a的反相輸入端(-)以及一個第二比較器145b的非反相輸入端(+)作為電位參考基準、以及CP訊號輸入端，連接第一比較器145a的非反相輸入端(+)以及一個第二比較器145b的反相輸入端(-)，用於輸入經整流電路(未顯示)將其負電位訊號濾除的CP訊號；充放電模組1402具有兩個充放電迴路分支，即第一充放電迴路與第二充放電迴路，其中第一充放電迴路包含由+12V電源(第一電源)、電阻R4(第一電阻)、電阻R5(第二電阻)、與R5並聯的第一二極體D1(R5//D1)、一第一電容C1以及接地點所形成之充放電迴路，上述電阻R4(第一電阻)的一端電連接+12V電源，其另一端與第一比較器145a的輸出端電連接，R5//D1的一端(D1的陽極端)電連接第一比較器145a的輸出端，R5//D1的另一端(D1的陰極端)電連接第一電容C1的一端，第一電容C1的另一端接地；其中第二充放電迴路包含由+12V電源(第二電源)、電阻R6(第三電阻)、電阻R7(第四電阻)、一第二電容C2以及接地點所形成之充放電迴路，上述電阻R6的一端電連接+12V電源，其另一端與電連接第一比較器145a的輸出端之電阻R7電連接，電阻R6、R7的共同接點電連接第二電容C2的一端，第二電容C2的另一端接地；控制器保護觸發模組1403係由一第二分壓電路以及一第三比較器145c組成，其中第二分壓電路包含由+12V電源、電阻R8以及電阻R9以及接地點所形成，用於輸入一第三參考電壓準位Vref3，上述第三參考電壓準位Vref3由第三比較器145c的反 相輸入端(-)輸入，第三比較器145c的非反相輸入端(+)透過一第二二極體D2、一第三二極體D3分別與上述第一充放電迴路與第二充放電迴路電性連接，用於輸入充放電模組1402所輸出的電壓訊號，第三比較器145c的輸出端與控制電路149電性連接用於控制開關S1和主開關/繼電器107的動作，對充電樁以及電動車的電池提供即時的保護。其中上述第二二極體D2以及第三二極體D3可以防止訊號逆向回灌。
以一實施例而言，上述第一參考電壓準位Vref1之電壓值範圍為0至11V；上述第二參考電壓準位Vref2之電壓值範圍為0至1V；上述第三參考電壓準位Vref3範圍為0至5V。
當CP訊號(經整流濾波後)輸入到偵測電路140後，CP訊號之電壓準位經由CP電位判別模組1401中的兩個(第一、第二)比較器(145a、145b)判別，若輸入之CP訊號之電壓準位高於Vref1，第一比較器145a輸出一高準位訊號啟動上述第一充放電迴路，此情況即對應到如圖2(B)所示的情況，CP點發生異常狀態，亦即充電連接因鬆脫產生突發的開路而又回復到接觸之現象，CP點訊號會由+12V穩態電壓(因為接觸)恢復而生成12V PMW訊號。此一狀況發生時，被啟動之第一充電迴路由於至少具有R5//D1以及電容C1組成的充放電迴路，其具備充電快放電慢的特性，可以使得第一充電迴路能於一第一時間段t1之內將由第一比較器145a輸出的CP訊號充電至一第一穩態電壓值Vsat1，此一穩態電壓值Vsat經由D2輸入至控制器保護觸發模組1403中第三比較器145c的非反向輸入端(+)，且第一穩態電壓值Vsat1的電壓準位高於上述三參考電壓準位Vref3，使得該第三比較器145c的輸出端輸出高準位訊號以驅動與其電連接的控制電路然後斷開連接直流充電樁10中的直流供電單元103與電動車20中電池203的主開關/繼電器107，對 該直流充電樁10及該電池203提供即時的保護。
以一較佳實施例而言，上述第一時間段t1小於30ms；上述第一穩態電壓值Vsat1的範圍為0至9V。
類似的情況，當CP訊號(經整流濾波後)輸入種偵測電路140後，CP訊號之電壓準位經由CP電位判別模組1401中的兩個(第一、第二)比較器(145a、145b)判別，若輸入之CP訊號之電壓準位低於Vref2，第二比較器145b輸出一高準位訊號啟動上述第二充放電迴路，此情況為CP點發生短路異常狀態，CP點訊號為0V穩態電壓。此一狀況發生時，被啟動之第二充電迴路，可以於極短時間t2內，即第二時間段，將由第二比較器145b輸出的CP訊號充飽至一第二穩態電壓值Vsat2，Vsat2經由D3輸入至控制器保護觸發模組1403中第三比較器145c的非反向輸入端(+)，且第二穩態電壓值Vsat2的電壓準位高於上述三參考電壓準位Vref3，使得該第三比較器145c的輸出端輸出高準位訊號以驅動與其電連接的控制電路然後斷開連接直流充電樁10中的直流供電單元103與電動車20中電池203的主開關/繼電器107，對該直流充電樁10及該電池203提供即時的保護。
以一較佳實施例而言，上述第二時間段t2小於9ms；上述第二穩態電壓值為12V。
上述控制導引(CP)訊號電位判別模組1401判別輸入的控制導引(CP)訊號的電壓準位，以啟動充放電模組1402，使其將經由CP電位判別模組1401輸出之控制導引訊號於一預設的時間段之內(小於30ms)充電至大於一預設穩態電壓值，以啟動控制器保護觸發模組1403，對直流充電樁提供即時保護。以一 較佳實施例而言，上述預設穩態電壓值為該第一穩態電壓值或該第二穩態電壓值的其中之一，端視第一或是第二充電迴路被啟動。
當CP訊號(經整流濾波後)輸入種偵測電路140後，CP訊號之電壓準位經由CP電位判別模組1401中的兩個(第一、第二)比較器(145a、145b)判別，若輸入之CP訊號之電壓準位介於Vref1與Vref2之間，亦即Vref2<CP<Vref1，則充放電電模組1402中的第一及第二充電迴路均不會被啟動(觸發)，連接直流充電樁10中的直流供電單元103與電動車20中電池203的主開關/繼電器107維持先前的狀態。
圖3(C)顯示一實測的充放電曲線，當上述直流充電樁與電動車的電連接因鬆脫而產生異常CP PWM訊號時，透過上述偵測電路140中的CP電位判別模組1401啟動充放電模組1402中的第一充電迴路，曲線301為上述第一充電迴路的輸出電壓隨時間變化的充放電曲線，該曲線顯示出上述第一充電迴路具有充電快放電慢的特性。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明及其效益進行詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明權利要求的範圍。
140:偵測電路
1401:CP電位判別模組
1402:充放電模組
1403:控制器保護觸發模組
145a:第一比較器
145b:第二比較器
145c:第三比較器

Claims (10)

  1. 一種用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，包含：一控制導引訊號電位判別模組，包括：一第一比較器；一第二比較器；及控制導引訊號輸入端，電性連接該第一比較器及該第二比較器的輸入端，用於輸入經一整流電路將其負電位訊號濾除的控制導引訊號；一充放電模組，電性連接該控制導引訊號電位判別模組，其中上述充放電模組包括：一第一充放電迴路；及一第二充放電迴路；一控制器保護觸發模組，電性連接該充放電模組；其中，該第一充放電迴路電連接該第一比較器的輸出端以及該控制器保護觸發模組的輸入端，用以對經由該第一比較器的該輸出端輸出之該控制導引訊號提供充電快放電慢之功能，並於第一時間段之內充電至大於一預設的第一穩態電壓值，以啟動該控制器保護觸發模組對該直流充電樁提供即時保護；其中，該第二充放電迴路電連接該第二比較器的輸出端以及該控制器保護觸發模組的輸入端，用以對經由該第二比較器的該輸出端輸出之該控制導引訊號提供快速充電之功能，並於第二時間段之內充電至大於一預設的第二穩態電壓值，以啟動該控制器保護觸發模組對該直流充電樁提供即時保護；其中上述控制導引訊號電位判別模組判別輸入的該控制導引訊號的電壓準位，以啟動該充放電模組使其將經由該控制導引訊號電位判別模組輸出之該控制導引訊號於一預設的時間段之內充電至高於一預設穩態電壓值，以啟動該控制器保護觸發模組對上述直流充電樁提供即時保護； 其中，上述預設穩態電壓值為該第一穩態電壓值或該第二穩態電壓值的其中之一；其中上述偵測電路與上述直流充電樁的控制導引訊號生成電路以及控制電路電性連接，以提供當電動車輛與該直流充電樁電性連接時異常狀態偵測，並對該直流充電樁提供即時保護。
  2. 如請求項1所述的用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，其中上述控制導引訊號電位判別模組包含：一第一分壓電路，生成第一參考電壓準位及第二參考電壓準位，其中該第一參考電壓準位及該第二參考電壓準位分別輸入至該第一比較器的反相輸入端及該第二比較器的非反相輸入端作為電位參考基準，上述控制導引訊號輸入端，電性連接該第一比較器的非反相輸入端以及該第二比較器的反相輸入端，用於輸入經該整流電路將其負電位訊號濾除的該控制導引訊，該第一參考電壓準位高於該第二參考電壓準位；及其中上述控制器保護觸發模組包括：一第二分壓電路，用於生成第三參考電壓準位；一第三比較器，其反相輸入端輸入該第三參考電壓準位作為電位參考基準，其非反相輸入端輸入由該充放電模組輸出的該預設穩態電壓值並與該第三參考電壓準位比較；當該穩態電壓值高於該第三參考電壓準位時，該第三比較器輸出一高準位訊號至與其電性連接的該控制電路對該直流充電樁提供即時保護。
  3. 如請求項2所述的用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，其中上述第一參考電壓準位之電壓值範圍為0至11V；上述第二參考電壓準位之電壓值範圍為0至1V。
  4. 如請求項1所述的用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路 ，其中上述第一充放電迴路包括：由第一電源、第一電阻、第二電阻、與該第二電組並聯的第一二極體、第一電容以及接地點所形成之充放電迴路，其中，上述第一電阻的一端電性連接該第一電源，其另一端與該第一比較器的輸出端電性連接，由該第二電阻並聯該第一二極體的並聯電路中該第一二極體的陽極端電連接該第一比較器的輸出端，並聯電路中該第一二極體的陰極端電連接該第一電容的一端，該第一電容的另一端接地。
  5. 如請求項1所述的用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，其中上述第二充放電迴路包括：由第二電源、第三電阻、第四電阻、一第二電容以及接地點所形成之充放電迴路，上述第三電阻的一端電性連接該第二電源，其另一端與電性連接該第二比較器的輸出端之電阻第四電阻連接，該第三電阻以及該第四電阻的共同接點電性連接該第二電容的一端，該第二電容的另一端接地。
  6. 如請求項2所述的用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，其中上述第三參考電壓準位範圍為0至5V。
  7. 如請求項1所述的用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，其中上述控制電路為一個數位訊號處理器積體電路，其包括微控制單元、微處理器或其他具有類似功能的積體電路。
  8. 如請求項7所述的用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，其中上述控制電路控制一繼電器，使其斷開該直流充電樁中的直流供電單元 與該電動車輛的電池，對該直流充電樁提供即時保護。
  9. 如請求項1所述的用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，其中上述預設的時間段小於30ms。
  10. 如請求項1所述的用於直流充電樁中控制導引點異常的偵測電路，其中上述第一穩態電壓值範圍為0至9V；上述第二穩態電壓值為12V。
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