新能源電動車充電檢測模塊的設計

王發群+王文爭++劉芹

摘 要：根據國標GB/T 18487.1-2015設計了新能源電動車充電檢測模塊，在電動車進行交流和直流充電時，使電動車輛能夠依據國標對充電槍的插入狀態及線纜容量進行檢測，當電動車輛檢測到充電槍插入時對處于低功耗狀態的車載充電設備進行喚醒以進行充電操作；本設計是一種高性價比、低功耗的國標充電槍檢測模塊。

關鍵詞：電動車；充電槍；喚醒；低功耗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.261

1 引言

目前的國標充電槍的檢測裝置制作方法一般是采用單片機加輔助電路來實現，這樣就需要對單片機編寫程序、調試程序，相對于單片機電路，由純硬件實現的充電檢測模塊具有可靠性高、成本低、電路簡單等特點，同時由于充電檢測模塊的實時性、微安級的低功耗要求，使用單片機加輔助電路的方式很難做到。本設計采用比較器電路對國標充電槍的輸入端CC/CC2電阻進行辨別，每種比較電路檢測一種充電槍輸入端CC/CC2電阻，根據插入不同的國標充電槍對應的比較器電路輸出相應的信號，然后對輸出信號進行相“與”處理后經D觸發器輸出具有保持功能的喚醒信號，對車輛系統進行喚醒，使其執行相應的充電功能。利用JJM1-12V繼電器和電阻對國標充電槍輸入端CC/CC2電阻進行復制后輸出，避免了國標充電檢測模塊和其他裝置同時使用國標充電槍輸入端CC/CC2電阻信號引起的相互干擾問題。

2 硬件構架

通過對新能源電動車充電國標GB/T 18487.1-2015的分析，采用比較器、D觸發器、繼電器等電子元器件設計了一款充電檢測模塊，把充電檢測模塊連接在電動車車輛插座和整車控制器之間，充電檢測模塊可以自動檢測供電設備的充電槍是否插入到車輛插座中，當充電檢測模塊檢測到供電設備的充電槍插入車輛插座中時，對整車控制器輸出充電信號，喚醒整車控制器控制車載充電器進行充電，充電完成時，整車控制器告知充電檢測模塊充電完成，充電檢測模塊取消充電信號。整車控制器隨后進入低功耗狀態。充電檢測模塊電路原理圖主要包括比較辨別單元，繼電器復制充電槍的輸入端CC/CC2電阻單元，D觸發器置位、復位保持功能單元和電源4部分。如圖1所示。

CC為供電設備交流充電槍插入電動車車輛插座的輸入電阻信號、CC為充電檢測模塊對供電設備交流充電槍輸入電阻信號進行隔離后的電阻復制輸出信號；CC2為供電設備直流充電槍插入電動車車輛插座的輸入電阻信號、CC2為充電檢測模塊對供電設備直流充電槍輸入電阻信號進行隔離后的電阻復制輸出信號。

3 主要功能模塊電路設計

3.1 比較器辨別單元

比較器辨別單元是充電檢測模塊的核心部分，主要進行充電槍類型的辨別，在交流充電槍或直流充電槍插入車輛插座時對充電槍類型進行辨識，當交流充電槍插入時進一步對交流充電槍的充電電纜容量進行識別，對各種充電槍比較器辨別電路輸出信號進行“與”處理，實現無論插入那種充電槍都能輸出一個喚醒信號；比較器辨別單元電路原理圖如下圖2所示。

3.2 繼電器復制充電槍的輸入端CC/CC2電阻單元

繼電器復制充電槍的輸入端CC/CC2電阻單元主要實現對充電槍輸入端電阻的復制輸出；繼電器復制充電槍的輸入端CC/CC2電阻單元電路原理圖如圖3所示。

3.3 D觸發器制作具有置位、復位保持功能單元

使用D觸發器制作具有置位、復位保持功能單元，使之輸出的喚醒信號能實現對車輛系統的喚醒，并在接收到車輛系統的充電完成信號后取消喚醒信號；D觸發器制作具有置位、復位保持功能單元電路原理圖如圖4所示。

4 結束語

由比較器、D觸發器、LDO降壓電源芯片等純硬件電路構成充電檢測模塊，相比采用單片機加輔助電路實現的國標充電信號檢測模塊具有電路簡單、可靠性高、成本低、功耗低等特點。實現了對國標充電槍插入車輛充電座的檢測，并辨別出了交流充電或直流充電方式，采用交流充電方式時還能進一步辨別出充電電纜的容量。消除了充電槍插入充電座過程中由于抖動引起的重復喚醒車輛系統問題；對處于睡眠狀態的車輛系統提供喚醒信號，并在接收到車輛系統的充電完成信號時取消喚醒信號，保證了車輛系統再次進入睡眠狀態，經測試達到了微安級功耗要求。

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作者簡介：王發群，男，河南人，碩士，工程師，主要從事新能源汽車整車控制器、電機控制器的研發工作。