車輛充電器及其控制電源的方法與流程
2023-12-09 05:01:16 1
本公開涉及車輛充電器及其控制電源的方法，當車輛的發動機失速時該車輛充電器控制充電器的控制電源的接通/關斷從而給電池充電。
背景技術：
當用於充電的電動車供電設備(EVSE：electric vehicle supply equipment)的連接器在車輛發動機失速的狀態下與車輛充電器連接時，該車輛充電器的控制電源需要被接通。特別是，利用作為電池的充電標準的SAE J1772TM(SAE Electric Vehicle and Plug in Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Couple：SAE電動車和插電式混合動力電動車導電充電接口)標準提出的控制導頻(CP：control pilot)信號接通/關斷控制電源。
在現有技術中已知的系統實現簡單的接通/關斷功能。然而，此種系統在配置附加功能或改變標準上有困難。特別是，在現有技術中各種操作要求被定義從而添加預留充電功能，甚至在輸入異常條件期間，也需要定義各種操作條件，但是通過現有典型方法定義操作條件有困難。
技術實現要素：
本公開提供了車輛充電器及其控制電源的方法，當車輛發動機失速時，該車輛充電器基於控制導頻信號和充電模式控制輸入調整車輛充電器的控制電源從而給電池充電。
根據本公開的示例性實施例，一種從電動車供電設備接收電力給安裝在車輛內的電池充電的車輛充電器，其包括：充電控制器，其配置成操作所述車輛充電器的充電模式；主電源供應器，其配置成給所述 充電控制器供應主電源；輔助電源供應器，其配置成響應於接收到由所述電動車供電設備生成的控制導頻信號，供應電池電源作為輔助電源；以及電源控制器，其配置成檢測所述控制導頻信號，且基於關於所檢測到的控制導頻信號和從所述充電控制器輸出的充電模式控制信號的狀態信息，接通和關斷所述主電源和所述輔助電源。
所述充電模式控制信號可以包括預約模式進入信號和關斷模式進入信號。所述狀態信息可以包括是否檢測到所述控制導頻信號和信號類型。所述信號類型可以包括恆壓信號和脈衝寬度調製(PWM：pulse width modulation)信號。
所述電源控制器可以包括：控制導頻檢測器，其配置成檢測所述控制導頻信號和基於信號類型輸出關於所述控制導頻信號的狀態信息；以及接通/關斷控制器，其配置成當由所述輔助電源接通時進入就緒狀態，且在所述就緒狀態基於所述狀態信息和所述充電模式控制信號進入下一個狀態，從而基於對應狀態輸出主電源控制信號和輔助電源控制信號。
所述接通/關斷控制器可以配置成當進入就緒狀態時，啟用(enable)所述主電源供應器和所述輔助電源供應器。當所述控制導頻信號的輸入是在所述就緒狀態且所述接通/關斷控制器從所述充電控制器接收到預約模式進入信號時，所述接通/關斷控制器可以過渡到預約狀態從而禁用(disable)所述主電源供應器。當在所述預約狀態檢測到恆壓控制導頻信號時，所述接通/關斷控制器可以配置成維持所述預約狀態。
另外，當在所述預約狀態檢測到的所述控制導頻信號是脈衝寬度調製(PWM)信號時，所述接通/關斷控制器可以過渡到所述就緒狀態從而接通所述主電源和所述輔助電源。當在所述預約狀態沒有檢測到所述控制導頻信號時，所述接通/關斷控制器可以過渡到關斷狀態從而關斷所述主電源和所述輔助電源。當在所述就緒狀態沒有所述控制導頻信號輸入且所述接通/關斷控制器從所述充電控制器接收到關斷模式進入信號時，所述接通/關斷控制器可以過渡到關斷狀態從而關斷所述主電源和所述輔助電源。另外，當在所述就緒狀態沒有所述控制導頻信號輸入且發動機在關斷狀態時，所述接通/關斷控制器可以過渡到所述關 斷狀態從而關斷所述主電源和所述輔助電源。
根據本發明的示例性實施例，一種用於控制車輛充電器的電源的方法，可以包括以下步驟：當電源接通時使接通/關斷控制器進入就緒狀態；在所述就緒狀態接收充電模式控制信號和關於控制導頻信號的狀態信息；基於所述充電模式控制信號和所述狀態信息確定下一個狀態；以及基於對應狀態進入所述下一個狀態從而輸出電源控制信號。
具體而言，所述下一個狀態可以確定為選自如下狀態的任一者：所述就緒狀態、預約狀態、和關斷狀態。另外，當所述下一個狀態是所述就緒狀態時，接通/關斷控制器可以進入所述就緒狀態從而接通主電源和輔助電源。當所述控制器進入所述預約狀態時，可以關斷主電源，接通輔助電源。另外，當所述控制器進入所述關斷狀態時，可以關斷主電源和輔助電源。
附圖說明
本公開的上述和其它目的、特徵和優點在與附圖結合的以下詳細描述中將更明顯。
圖1是根據本公開的示例性實施例的車輛充電系統的示例性方框配置圖；
圖2是根據本公開的示例性實施例的圖1示出的電源控制器的示例性方框配置圖；
圖3是根據本公開的示例性實施例的用於控制車輛充電器的電源的方法的示例性流程圖；
圖4是根據本公開的示例性實施例的接通/關斷控制器的示例性狀態過渡圖；以及
圖5是根據本公開的示例性實施例示出在預留充電期間的充電器的電源控制示例性圖。
附圖標記說明
10：進入關斷模式
11：進入預約模式
100：電動車供電設備
210：電源控制器
211：CP檢測器
212：接通/關斷控制器
213：時鐘發生器
220：主電源供應器
230：輔助電源供應器
240：充電控制器
具體實施方式
應理解，本文使用的術語「車輛」(vehicle)或「車輛的」(vehicular)或其它類似術語包括通常的機動車，例如，包括多功能運動車(SUV)在內的乘用車、公交車、卡車、各種商務車、包括各種船隻和船舶的水運工具、飛行器等等，並且包括混合動力車輛、電動車、插入式混合電動車、氫動力車輛、燃料電池車輛和其它代用燃料車輛(例如，來源於石油以外的資源的燃料)。本文所使用的混合動力車是具有兩種以上動力源的車輛，比如汽油動力和電動力的車輛。
雖然示例性實施例被描述為使用多個單元執行示例性進程，但是應該理解示例性進程也可以由一個或多個模塊執行。此外，應該理解術語「控制器/控制單元」是指包括存儲器和處理器的硬體裝置。該存儲器配置為存儲上述模塊，而處理器具體配置為執行上述模塊，以便執行下面進一步描述的一個或多個進程。
此外，本發明的控制邏輯也可具體化為計算機可讀介質上的非瞬時性計算機可讀介質，該計算機可讀介質包含由處理器、控制器/控制單元等執行的可執行程序指令。計算機可讀介質的例子包括但不限於ROM、RAM、CD-ROM(只讀光碟)，磁帶、軟盤、閃盤(flash drive)、智慧卡和光學數據存儲裝置。計算機可讀記錄介質也可分布在連接網絡(network coupled)的計算機系統中，以便例如通過遠程伺服器(telematics server)或控制器區域網(CAN：Controller Area Network)以分布形式存儲和執行計算機可讀介質。
本文使用的術語僅僅是為了說明示例性實施方式的目的而不是意在限制本發明。如本文所使用的，單數形式「一個、一種(a、an和the)」 也意在包括複數形式，除非上下文中清楚指明。還可以理解的是，在說明書中使用的術語「包括(comprises和/或comprising)」是指存在所述特徵、整數(Integer，整體)、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其它特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術語「和/或」包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。
如本文所使用的，除非特別聲明或從上下文中明顯看出，術語「約(about)」應理解為處於本領域的正常公差範圍內，例如在平均值的2個標準差內。「大約」可理解為在標註值(stated value)的10％，9％，8％，7％，6％，5％，4％，3％，2％，1％，0.5％，0.1％，0.05％，或0.01％內。除非從上下文中另外明確地看出，否則本文所提供的所有數值被術語「大約」修飾(限制)。
下面，參考附圖詳細描述本公開的示例性實施例。
圖1是根據本公開的示例性實施例的車輛充電系統的示例性方框配置圖。參考圖1，車輛充電系統可包括電動車供電設備100和車輛充電器200。
電動車供電設備(EVSE)100可通過連接器與車輛充電器200連接，且電動車供電設備可配置成給電池充電(未示出)，該電池利用車輛充電器200供應車輛的驅動電源。電動車供電設備100可配置成生成控制導頻(CP)信號。控制導頻信號可以以12V恆壓、9V恆壓、9V脈衝寬度調製(PWM)、6V PWM等的形式生成。車輛充電器200作為車載充電器(OBC)安裝在車輛內，並可包括電源控制器210、主電源供應器220、輔助電源供應器230、和充電控制器240。
電源控制器210可配置成當電動車發動機失速時檢測從電動車供電設備100傳輸來的控制導頻信號，且可配置成基於檢測到的控制導頻信號調整車輛充電器200的控制電源的供應被切斷。換言之，電源控制器210可配置成監測控制導頻信號並基於控制導頻信號的狀態信息調整車輛充電器200的控制電源。
電源控制器210可以以可編程器件，例如複雜可編程邏輯器件(CPLD：complex programmable logic device)和現場可編程門陣列(FPGA：field programmable gate array)實施。同樣地，根據本公開的 示例性實施例的電源控制器210可以以軟體形式實施，因此在實現附加功能時，無需增加成本就能實現電源控制器210，由此節約了成本。
作為控制電源，主電源供應器220可配置成基於電源控制器210的控制將從配置在車輛內的電池(例如，高電壓電池)輸出的電池電源(B+)供應到充電控制器240或從其切斷。響應於接收到從電動車供電設備100生成的控制導頻信號，輔助電源供應器230可配置成向電源控制器210供應從電池供應來的電源(B+)。換言之，響應於感測到CP信號的輸入，輔助電源供應器230可被接通而啟用電源控制器210。
充電控制器240可配置成操作車輛充電器200。換言之，充電控制器240可配置成通過主電源供應器220接收控制電源(例如，主電源)從而執行電池的充電。充電控制器240可配置成基於充電模式(例如，預約模式、待機模式、充電模式等)生成並輸出控制信號。具體來說，充電模式控制信號可包括預約模式進入信號和關斷模式進入信號。
圖2是圖1示出的電源控制器210的示例性方框配置圖。如圖2所示，電源控制器210可包括恆定功率(CP)檢測器211、接通/關斷控制器212、和時鐘發生器213。
當電動車供電設備100利用接口與車輛充電器200連接時，CP檢測器211可配置成監測由電動車供電設備100生成的CP信號。另外，CP檢測器211可配置成生成並輸出關於檢測到的CP信號的狀態信息。具體地，狀態信息可包括關於是否檢測到CP信號(S1)的信息和信號類型S2，其中信號類型可包括恆壓(例如，直流電(DC))信號和脈衝寬度調製(PWM)信號。同時，該狀態信息可以是CP信號的信號電平信息且可包括關於持續設定時段地是否檢測到高電平的CP信號(S1)和是否檢測到低電平的CP信號(S2)的信息。
CP檢測器211可進一步配置成確認持續設定時段地(例如，定義的時段(例如，大約1ms))接收到的CP信號的信號電平，並基於確認結果通過把CP信號分成高電平信號和低電平信號來對CP信號進行計數。CP檢測器211可配置成確認高電平信號的計數數是否在參考 範圍內。響應於確認高電平信號的計數數在參考範圍內，CP檢測器211可配置成生成表示CP信號檢測和PWM信號的狀態信息(S1S2＝「11」)。換言之，CP檢測器211可配置成輸出表示PWM類型的CP信號檢測的狀態信息。
同時，響應於確認當高電平信號的計數數超過參考範圍的上限閾值時，CP檢測器211可配置成生成表示CP信號檢測和恆壓信號的狀態信息(S1S2＝「10」)。換言之，CP檢測器211可配置成輸出表示恆壓的CP信號檢測的狀態消息。
另外，響應於確認高電平信號的計數數小於參考範圍的下限閾值，CP檢測器211可配置成確定出沒有檢測到CP信號，從而生成與其對應的狀態信息(S1S2＝「00」或「01」)。CP檢測器211可配置成持續設定時間地確認CP信號的信號電平，並基於信號電平通過把CP信號分成高電平信號和低電平信號，對CP信號進行計數。CP檢測器211也可配置成確認高電平信號和低電平信號的計數數是否等於或大於閾值，且基於確認結果生成並輸出是否檢測到高電平CP信號和低電平CP信號，作為狀態信息。
接通/關斷控制器212可配置成基於從CP檢測器211和充電控制器240輸出的CP信號的狀態信息和充電模式控制信號，分別向主電源供應器220和輔助電源供應器230傳輸主電源控制信號和輔助電源控制信號。換言之，接通/關斷控制器212可配置成執行充電控制器240的操作。時鐘發生器213可配置成生成第一頻率和第二頻率的時鐘信號。當輔助電源接通時電源控制器210可與時鐘信號同步。具體來說，第一頻率和第二頻率可以是約100kHz和500Hz。
圖3是根據本公開的示例性實施例的用於控制車輛充電器電源的方法的示例性流程圖。當電源接通時電源控制器210可配置成進入就緒狀態(S11)。當電動車供電設備100與車輛充電器200連接時，電動車供電設備100可配置成生成CP信號。響應於感測到CP信號的生成，車輛充電器200的輔助電源供應器230可配置成作為輔助電源向電源控制器210供應電池電源(B+)。換言之，當由輔助電源供應器230供應電源時電源控制器210的接通/關斷控制器210可配置成進入就緒狀態。
電源控制器210的接通/關斷控制器212可配置成在就緒狀態下接收從CP檢測器211輸出的CP信號的狀態信息和從充電控制器210輸入的充電模式控制信號(S12)。具體來說，CP信號的狀態信息可包括是否輸入CP信號和CP信號的類型(例如，恆壓信號或PWM信號)，以及充電模式控制信號可包括預約模式進入信號和關斷模式進入信號。
基於關於CP信號和充電模式控制信號的狀態信息，接通/關斷控制器212可配置成確定下一個狀態(S13)。具體來說，下一個狀態可確定為就緒狀態、預約狀態、和關斷狀態中的任一者。基於對應狀態，接通/關斷控制器212可進一步配置成進入確定的下一個狀態從而輸出分別用於主電源和輔助電源的接通/關斷控制的控制信號(S14)。換言之，接通/關斷控制器212可配置成分別生成並輸出主電源控制信號S3和輔助電源控制信號S4。主電源供應器220和輔助電源供應器230可配置成當控制信號是啟用信號時接通對應電源，並當控制信號是禁用信號時關斷對應電源。
圖4是根據本公開的示例性實施例的接通/關斷控制器的示例性狀態過渡圖。當電源接通時，接通/關斷控制器212可配置成進入就緒狀態(S21)。另外，接通/關斷控制器212可配置成輸出用於啟用主電源供應器220和輔助電源供應器230的控制信號。換言之，接通/關斷控制器212可配置成生成並輸出主電源控制信號「1」和輔助電源控制信號「1」。充電控制器240可配置成確定接通/關斷控制器212是否進入預約模式。
另外，當CP信號的輸入是在就緒狀態時，接通/關斷控制器212可配置成確定下一個狀態為預約狀態。此外，接通/關斷控制器212可從就緒狀態過渡到預約狀態從而關斷主電源且維持輔助電源在接通狀態。具體來說，接通/關斷控制器212可配置成當檢測到的CP信號是恆壓信號時連續不斷地維持預約狀態。
另外，當在預約狀態檢測到的CP信號是PWM信號時，接通/關斷控制器212可配置成確定下一個狀態為就緒狀態，從而從預約狀態過渡到就緒狀態。接通/關斷控制器212可配置成進入就緒狀態從而接通主電源和輔助電源。另外，當在預約狀態沒有檢測到CP信號時接通/ 關斷控制器212可配置成確定下一個狀態為關斷狀態，並因此可配置成進入關斷狀態。當進入關斷狀態時，接通/關斷控制器212可配置成關斷主電源和輔助電源兩者。
當充電模式控制信號是關斷模式進入信號時，接通/關斷控制器212可配置成在就緒狀態檢測CP信號且可過渡到關斷狀態，從而關斷主電源和輔助電源兩者。另外，當在就緒狀態沒有CP信號輸入且車輛的發動機處於停機狀態時(例如，IG 3＝「0」)，接通/關斷控制器212可配置成關斷主電源和輔助電源兩者。
圖5是根據本公開的示例性實施例示出在預留充電期間的充電器的電源控制示例性圖。首先，當電動車供電設備100與車輛充電器200連接時，車輛充電器200的輔助電源供應器230可配置成感測該連接從而向電源控制器210供電。響應於利用CP檢測器211檢測到恆壓(例如，大約12V DC)的CP信號，電源控制器210的接通/關斷控制器212可配置成操作主電源供應器220向充電控制器240供應主電源。具體來說，當供應主電源(例如，控制電源)的時候，充電控制器240可配置成確定其是否進入預約模式。另外，當持續預定時間或更長時間地輸入恆壓CP信號時，充電控制器240可配置成進入預約模式並等待。
響應於檢測到CP信號並從充電控制器240接收到預約模式進入信號，接通/關斷控制器212可配置成進入預約狀態從而關斷主電源。響應於利用CP檢測器211檢測到PWM類型的CP信號，接通/關斷控制器212可從預約狀態過渡到就緒狀態從而接通主電源和輔助電源。具體地，充電控制器240可配置成進入充電模式。
如上文描述，根據本公開的示例性實施例，當車輛發動機失速時基於控制導頻信號和充電模式，可以調整車輛充電器的控制電源控制輸入從而給電池充電。