一种电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法，该发明专利技术的交直流充电控制导引电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、CP信号处理电路和微控制器四部分构成，具有待机功耗低、可实现延时掉电、兼容交直流充电控制导引和车辆正常行驶导引、无机械触点、寿命长等优点。所发明专利技术的传导充电系统交直流充电控制导引电路通常集成于电池管理系统或整车控制器；本发明专利技术设计中所采用的开关器件均为MOS器件，无机械损耗，增加了开关的使用寿命提高了电路的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法
本专利技术属于电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法。
技术介绍
能源短缺、环境污染是我国经济可持续发展面临的严重挑战，发展绿色交通势在必行。“纯电驱动”为我国汽车产业的战略导向，如何确保电动汽车与充电设备之间的安全可靠连接是电动汽车的基本功能要求之一。因此设计满足国家标准要求，同时又能兼容交流充电模式和直流充电模式的充电机接口导引电路是车辆安全可靠行驶的重要保障。交直流充电控制导引的目的是使电动汽车与充电设备之间通过导引电路进行充电连接确认，使电动汽车可以安全可靠的进行充电。控制导引电路的基本功能包括：1.满足交流充电机充电接口导引；2.满足直流充电机充电接口导引；3.可实现低功耗待机；4.具备延时掉电。根据国家标准《GB/T18487.1-2015：电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》要求，当交流充电系统工作于如图1所示的“充电模式2连接方式B”时，充电控制导引电路的工作流程如下：1.车辆控制装置测量检测点2有无12VCP信号；如有则标志着车辆插头与车辆插座已连接，控制导引电路激活进入工作状态；如无，则控制导引电路处于待机状态。2.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。半连接时，S3断开，检测点3与PE之间的电阻为RC+R4；完全连接时，S3处于闭合状态，检测点3与PE之间的电阻值为RC。此外，R4和RC还用来表征充电电缆容量(详见国家标准《GB/T18487.1-2015：电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》)。3.供电控制装置通过测量检测点1的电压判断R3是否接入，如R3接入则延时一定时间，将S1切换至PWM输出状态。4.车辆检测装置通过测量检测点2的PWM信号，判断充电装置是否已经完全连接。如完全连接，则闭合开关S2，车辆进入准备就绪状态。5.供电控制装置通过进一步测量检测点1的电压判断车辆是否进入准备就绪状态，如已进入就绪状态，则闭合K1、K2，交流供电回路导通。6.车辆控制装置通过测量检测点2的PWM信号占空比确认供电设备的最大供电能力，并以此确定车载充电机的输出电流，启动充电过程。根据国家标准《GB/T18487.1-2015：电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》要求，当系统工作于如图2所示的直流充电系统时，充电控制导引电路工作流程如下：1.操作人员对非车载充电机进行设置后，非车载充电机控制器通过测量检测点1的电压判断R2是否接入、开关S是否可靠闭合，进而判断车辆接口是否完全连接。2.车辆接口完全连接后，非车载充电机控制器闭合K3和K4，12V低压辅助供电回路导通，车辆控制器接收到该12V低压辅助供电，进入工作模式，并通过测量检测点2的电压，判断电阻R3是否可靠接入(车辆接口是否可靠连接)。同时，非车载充电机控制器周期性的发送握手报文。3.握手成功后，进入充电报文配置阶段，车辆控制器闭合K5、K6，使充电回路导通；非车载充电机控制器检测到动力电池端电压无误后，闭合K1、K2，进入充电阶段。4.充电阶段相关信息由CAN总线报文进行传输。为实现国家标准所规定的上述传导充电系统交直流充电控制导引功能，已有的充电控制导引电路及其控制方法具有以下特征：1.采用单片机实时监测车辆插头与车辆插座是否连接，造成系统待机功耗较高；2.充电结束或者车辆钥匙开关由ON切换至OFF时，车辆控制器直接掉电或者采用超级电容延时掉电，无法高可靠性的实现掉电数据保存；3.交流和直流充电控制导引电路独立设计，兼容性较差。针对现有导引电路及其控制方法存在的不足，本专利技术提供了一种用于电动汽车传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法，所专利技术的交直流充电控制导引电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、CP信号处理电路和微控制器四部分构成，具有待机功耗低、可实现延时掉电、兼容交直流充电控制导引和车辆正常行驶导引、无机械触点、寿命长等优点。所专利技术的传导充电系统交直流充电控制导引电路通常集成于电池管理系统或整车控制器。
技术实现思路
一种传导充电系统交直流充电控制导引电路及其控制方法，电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、CP信号处理电路和微控制器四部分构成；电源唤醒及自锁电路通过5V电源、I/O_2、I/O_3、I/O_4、I/O_5信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号和CP信号处理电路相连；CC/CC2电阻检测电路通过“AD_0”信号和“AD_1”信号与微控制器的模拟信号采集端口相连；CP信号处理电路通过“CP_PWM”信号与微控制器的PWM检测端口相连，通过“CP_ACK”信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号与电源唤醒及自锁电路相连。如上述所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述CP信号处理电路中，NMOS管Q1的漏极接电阻R11一端(“CP_PWM”信号)和微控制器的PWM检测端口相连，R11另一端接5V电源，Q1源极接电阻R14，同时接地，Q1栅极接电阻R14的另一端与电阻R12的一端，R12另一端接电阻R13与电阻R15一端，R13另一端接电阻R16与二极管D9一端，电阻R16另一端接地，二极管D9另一端接电阻R21的一端与“CP”信号端口；电阻R15另一端接NMOS管Q2的漏极，Q2栅极接电阻R17与R18的一端，R18另一端接Q2源极，同时接地，R17另一端(“CP_ACK”信号)接微控制器的I/O_1；PMOS管Q3的源极接整车12V常火电源，Q3的漏极接电容C7与电阻R20一端(“WAKEUP_CP”信号)，C7与R20另一端接地；Q3的栅极接NMOS管Q4的漏极和电阻R19的一端，R19另一端接整车12V常火电源，Q4源极接电阻R22一端，同时接地，R22另一端接Q4的栅极和电阻R21一端，电阻R21另一端接“CP”信号输入端。如上述所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述CC/CC2电阻检测电路中，运算放大器U2的第1引脚“AD_0”接微控制器的模拟信号采集端口与U2第4引脚；U2第2引脚接5V电源，第3引脚接地；第5引脚接电阻R23一端，R23另一端接电容C4、电阻R24的一端(“RI_0”直流充电CC2电阻检测端口)；电容C4另一端接地，R24另一端接电容C3、运算放大器U1的第1与第4引脚、电容C5与电阻R27的一端连接；电容C3另一端接地，U1第2引脚接5V电源，第3引脚接地，第5引脚接电阻R25一端，R25另一端接4.096V电压基准；运算放大器U3第1引脚(“AD_1”)接微控制器的模拟信号采集端口与U3的第4引脚，U3第2引脚接5V电源，第3引脚接地，第5引脚接电阻R26的一端；R26另一端接电阻R27与C6一端(“RI_1”交流充电CC电阻检测端口)，C6另一端接地。如上述所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述电源唤醒及自锁电路中，二极管D1一端接整车12V常火电源，另一端接二极管D2、电容C1、PMOS管Q8的源极，PMOS管Q8漏极接电容C2一端与DC/DC装置，DC/DC输出5V电源给整个电路供电；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、CP信号处理电路和微控制器组成；电源唤醒及自锁电路通过5V电源、I/O_2、I/O_3、I/O_4、I/O_5信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号和CP信号处理电路相连；CC/CC2电阻检测电路通过“AD_0”信号和“AD_1”信号与微控制器的模拟信号采集端口相连；CP信号处理电路通过“CP_PWM”信号与微控制器的PWM检测端口相连，通过“CP_ACK”信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号与电源唤醒及自锁电路相连。

【技术特征摘要】
1.一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述电路由电源唤醒及自锁电路、CC/CC2电阻检测电路、CP信号处理电路和微控制器组成；电源唤醒及自锁电路通过5V电源、I/O_2、I/O_3、I/O_4、I/O_5信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号和CP信号处理电路相连；CC/CC2电阻检测电路通过“AD_0”信号和“AD_1”信号与微控制器的模拟信号采集端口相连；CP信号处理电路通过“CP_PWM”信号与微控制器的PWM检测端口相连，通过“CP_ACK”信号与微控制器的通用输入输出端口相连，通过“WAKEUP_CP”信号与电源唤醒及自锁电路相连。2.如权利要求1所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述CP信号处理电路中，NMOS管Q1的漏极接电阻R11一端(“CP_PWM”信号)和微控制器的PWM检测端口相连，R11另一端接5V电源，Q1源极接电阻R14，同时接地，Q1栅极接电阻R14的另一端与电阻R12的一端，R12另一端接电阻R13与电阻R15一端，R13另一端接电阻R16与二极管D9一端，电阻R16另一端接地，二极管D9另一端接电阻R21的一端与“CP”信号端口；电阻R15另一端接NMOS管Q2的漏极，Q2栅极接电阻R17与R18的一端，R18另一端接Q2源极，同时接地，R17另一端(“CP_ACK”信号)接微控制器的I/O_1；PMOS管Q3的源极接整车12V常火电源，Q3的漏极接电容C7与电阻R20一端(“WAKEUP_CP”信号)，C7与R20另一端接地；Q3的栅极接NMOS管Q4的漏极和电阻R19的一端，R19另一端接整车12V常火电源，Q4源极接电阻R22一端，同时接地，R22另一端接Q4的栅极和电阻R21一端，电阻R21另一端接“CP”信号输入端。3.如权利要求1或2任意一项所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述CC/CC2电阻检测电路中，运算放大器U2的第1引脚“AD_0”接微控制器的模拟信号采集端口与U2第4引脚；U2第2引脚接5V电源，第3引脚接地；第5引脚接电阻R23一端，R23另一端接电容C4、电阻R24的一端(“RI_0”直流充电CC2电阻检测端口)；电容C4另一端接地，R24另一端接电容C3、运算放大器U1的第1与第4引脚、电容C5与电阻R27的一端连接；电容C3另一端接地，U1第2引脚接5V电源，第3引脚接地，第5引脚接电阻R25一端，R25另一端接4.096V电压基准；运算放大器U3第1引脚(“AD_1”)接微控制器的模拟信号采集端口与U3的第4引脚，U3第2引脚接5V电源，第3引脚接地，第5引脚接电阻R26的一端；R26另一端接电阻R27与C6一端(“RI_1”交流充电CC电阻检测端口)，C6另一端接地。4.如权利要求1-3任意一项所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路，所述电源唤醒及自锁电路中，二极管D1一端接整车12V常火电源，另一端接二极管D2、电容C1、PMOS管Q8的源极，PMOS管Q8漏极接电容C2一端与DC/DC装置，DC/DC输出5V电源给整个电路供电；电容C1、C2另一端接地；PMOS管Q8的栅极接电阻R1、PMOS管Q7的源极，R1的另一端接整车12V常火电源；二极管D3一端接“WAKEUP_ON”信号输入端、二极管D4；D4另一端接地，R3另一端接电阻R2一端，电阻R2另一端接NMOS管Q7的栅极与电阻R9一端，电阻R9另一端与NMOS管Q7的源极相连并接地；二极管D5一端接“WAKEUP_DC”信号输入端、电阻R32、二极管D2一端、二极管D6一端；D6另一端接地，二极管D5另一端接电阻R2、二极管D7、二极管D8，二极管D7另一端与电阻R31连接；二极管D8另一端接电阻R5、PMOS管Q6的漏极，Q6的源极接整车12V常火电源，Q6的栅极接电阻R4、NPN三极管Q5的集电极；Q5的发射极接地，R4的另一端接整车12V常火电源；Q5的基极接电阻R7、R6，电阻R7另一端与Q5发射极接地；电阻R6另一端接微控制器I/O_2端口；电阻R31一端为来自“CP信号处理电路”的“WAKEUP_CP”信号，另一端接电阻R8与运算放大器U4第4引脚，电阻R8另一端接地，U4的引脚5与U4的引脚1相连至微控制器I/O_3口，U4引脚2接5V电源，引脚3接地；电阻R32一端接电阻R10与运算放大器U5的引脚4，另一端接“WAKEUP_DC”信号，电阻R10另一端接地，U5的引脚5与U5的引脚1相连共接微控制器I/O_4，U5引脚2接5V电源，引脚3接地；电阻R33一端接电阻R11与运算放大器U6的引脚4，另一端接“WAKEUP_ON”信号，电阻R11另一端接地，U6的引脚5与U6的引脚1相连共接微控制器I/O_5口，U6的引脚2接5V电，引脚3接地。5.一种上述权利要求1-4任意一项所述的一项所述的一种传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法，其特征在于：当用于交流充电机控制导引时，如上述所述的传导充电系统交直流充电控制导引电路的控制方法为：第一步：插头连接2...

【专利技术属性】
技术研发人员：申永鹏，葛高瑞，杨小亮，杨存祥，邱洪波，刘安康，赵俊，刘胜，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南,41