一種用於指示交直流充電槍狀態的電路的製作方法

2023-07-14 21:29:36

本發明屬於電動汽車充電技術領域，具體涉及一種用於指示交直流充電槍狀態的電路。

背景技術：

隨著電動汽車的發展，新能源充電發展迅速。現有電動汽車充電行業中，通常用戶首先將充電槍插入電動汽車的車輛插座中，然後利用掃碼或刷卡等方式對電動汽車充電，但是掃碼或刷卡後電動汽車可能因插槍不到位導致充電失敗，而用戶也沒有察覺，而在過一段時間之後發現電動汽車未充上電，或者是在用戶發現沒有啟動充電時通過多次插拔充電槍和多次掃碼或刷卡試圖重新啟動充電，導致用戶操作體驗差。

因此，為了提示用戶充電槍插入車輛插座時是否實現連接到位，本發明提供一種用於指示充電槍是否正常插入車輛插座的電路。

技術實現要素：

本發明提供一種用於指示交直流充電槍狀態的電路的目的在於，用於解決現有技術中因插槍不到位導致充電失敗的問題，實現增加插槍狀態指示，便於向用戶反饋插槍狀態，提升人機互動體驗，提高充電效率。

為了實現上述技術目的，本發明提供如下技術方案予以實現：

一種用於指示交直流充電槍狀態的電路，其特徵在於，包括為所述電路提供電能的12v直流開關電源、第一正向整流電路、用於輸出+5v電壓信號的第一穩壓電路、第一比較器、連接在所述第一比較器輸出端的第一濾波電路、第一高電平導通的開關元件和第一報警器件；所述第一穩壓電路的輸出端連接至所述第一比較器的正極輸入端；交流充電槍的cp信號或直流充電槍的cc1信號通過所述第一正向整流電路連接至所述第一比較器的負極輸入端；所述第一比較器的輸出信號經所述第一濾波電路後控制所述第一高電平導通的開關元件的導通或斷開；所述第一報警器件在所述第一高電平導通的開關元件導通時發出報警信號。

進一步地，所述用於指示交直流充電槍狀態的電路還包括對12v直流開關電源濾波的濾波電路，所述濾波電路包括兩個並聯電容。

進一步地，所述第一高電平導通的開關元件為npn三極體，其基極與所述第一濾波電路的輸出信號相連，集電極與通過第一上拉電阻與12v直流開關電源相連，發射極與第一報警器件的輸入端相連。

進一步地，所述第一報警器件為led指示燈、蜂鳴器或振動電機。

進一步地，所述第一穩壓電路為tl431系列的晶片。

進一步地，為了向用戶指示直流充電槍或交流充電槍的充電狀態，所述用於指示交直流充電槍狀態的電路還包括充電狀態檢測電路，其包括用於縮小輸入電壓的差分運放、與所述差分運放的輸出端連接的第二正向整流電路、第二比較器、用於輸出1.25v電壓的第二穩壓電路和第二報警器件；直流充電槍的充電正極連接所述差分運放電路的正極輸入端且其充電負極連接所述差分運放電路的負極輸入端，或交流充電槍的充電正極連接所述差分運放電路的正極輸輸入端且其充電負極連接所述差分運放電路的負極輸入端；所述差分運放的輸出端連接所述第二正向整流電路的輸入端，且所述第二正向整流電路的輸出端連接至所述第二比較器的正極輸入端；所述第二穩壓電路的輸出端連接至所述第二比較器的負極輸入端；所述第二比較器的輸出信號控制所述第二高電平導通的開關元件的導通或斷開；所述第二報警器件在所述第二高電平導通的開關元件導通時發出報警信號。

進一步地，所述第二高電平導通的開關元件為npn三極體，其基極與所述第二比較器的輸出信號相連，集電極通過第二上拉電阻與12v直流開關電源相連，發射極與第二報警器件的輸入端相連。

進一步地，所述第二報警器件為led指示燈、蜂鳴器或振動電機。

進一步地，所述第二穩壓電路為tl431系列的晶片。

與現有技術相比，本發明提供的用於指示交直流充電槍狀態的電路具有如下優點和有益效果：針對於直流充電槍，cc1信號通過第一正向整流電路連接至第一比較器的負極輸入端，+5v電壓信號輸入第一比較器的正極輸入端，當直流充電槍與車輛插座連接到位時，第一比較器輸出高電平，通過第一濾波電路濾波後驅動第一高電平導通的開關元件導通，從而第一報警器件發出報警信號，提醒用戶連接到位，而當直流充電槍與車輛插座連接不到位時，第一比較器輸出低電平，通過第一濾波電路濾波後使得第一高電平導通的開關元件斷開，從而第一報警器件不會發出報警信號；針對於交流充電槍，cp信號通過第一正向整流電路連接至第一比較器的負極輸入端，+5v電壓信號輸入第一比較器的正極輸入端，當交流充電槍與車輛插座連接到位時，第一比較器的輸出經第一濾波電路濾波後驅動第一高電平導通的開關元件導通，從而第一報警器件發出報警信號，提醒用戶連接到位，而當交流充電槍與車輛插座連接不到位時，第一比較器輸出經第一濾波電路濾波後驅動第一高電平導通的開關元件斷開，從而第一報警器件不會發出報警信號；因此，通過該電路能夠實現對交流或直流充電槍的插槍狀態的檢測並指示，提升人機互動體驗，從而提高充電效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對本發明實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡要介紹，顯而易見地，下面描述的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1示出國標中直流充電控制導引電路原理圖；

圖2示出國標中交流充電控制導引電路原理圖；

圖3示出本發明用於指示交直流充電槍狀態的電路的一種實施例；

圖4示出本發明用於指示交直流充電槍狀態的電路的另一種實施例。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

針對於直流充電槍，該直流充電槍適用於國標中規定的連接方式c充電模式4的直流充電設備用充電槍頭，如圖1所示，當用戶將直流充電槍插入車輛插座內時，充電槍內cc1線（即，充電連接確認）與車輛插座連接到位是啟動充電的先決條件，cc1線連接線的檢測點1處的電壓信號為12v、6v和4v，在為12v和6v時表示充電槍與車輛插座連接不到位，而為4v時表示連接到位。因此，需要在電壓為4v時給用戶反饋提示，以表明當前連接到位，而在電壓為12v和6v時不給客戶反饋提示，以表明當前連接不到位，或者在電壓為4v時不給用戶反饋提示，以表明當前連接到位，而在電壓為12v和6v時給客戶反饋提示，以表明當前連接不到位，便於用戶及時調整充電槍，提高充電效率。

針對於交流充電槍，該交流充電槍適用於國標中規定的連接方式b、連接方式c、充電模式2、充電模式3的交流充電設備用充電槍頭，如圖2所示，當用戶將交流充電槍插入車輛插座內時，充電槍內cp線（即，控制確認）與車輛插座連接到位是啟動充電的先決條件，cp線連接線處的檢測點1處的電壓信號為+12v、+9v、±12vpwm、±9vpwm和±6vpwm，當為±12vpwm、±9vpwm和±6vpwm時表示連接到位，而為+12v和+9v時表示連接不到位。因此，需要在為±12vpwm、±9vpwm和±6vpwm時給用戶反饋提示，以表明當前連接到位，而在電壓為12v和9v時不給客戶反饋提示，以表明當前連接不到位，或者為±12vpwm、±9vpwm和±6vpwm時不給用戶反饋提示，以表明當前連接到位，而為12v和9v時給客戶反饋提示，以表明當前連接不到位，便於用戶及時調整充電槍，提高充電效率。

在充電槍插入車輛插座時，為了及時向用戶反饋插槍狀態，如圖3所示，本發明提供一種用於指示交直流充電槍狀態的電路，包括為電路提供電能的12v直流開關電源、第一正向整流電路、用於輸出+5v電壓信號的第一穩壓電路、第一比較器、連接在第一比較器輸出端的第一濾波電路、第一高電平導通的開關元件和第一報警器件；第一穩壓電路的輸出端連接至第一比較器的正極輸入端；交流充電槍的cp信號或直流充電槍的cc1信號通過第一正向整流電路連接至第一比較器的負極輸入端；第一比較器的輸出信號通過第一濾波電路控制第一高電平導通的開關元件的導通或斷開；第一報警器件在第一高電平導通的開關元件導通時發出報警信號。該電路可以獨立於交流充電槍或直流充電槍而設置在其外部，或者可以設置在其充電槍頭內部。在本實施例中，12v直流開關電源可以從充電機內的輔助電源取電，例如，該充電槍為直流充電槍時，充電槍內部預留一根一方線和地線作為12v直流開關電源的供電線路；該充電槍為交流充電槍時，交流充電槍線內部預留兩根1方線或者預留一根一方線和地線作為12v直流開關電源的供電線路。

具體地，如圖3所示，在本實施例中，第一正向整流電路包括整流二極體d2和限流電阻r1，用於將來自cp/cc1的信號進行整流後輸入第一比較器ub2alm324的負極輸入端2引腳處；第一穩壓電路為tl413系列的tl431idbvr可控精密穩壓源，其輸出引腳1輸出穩定電壓+2.5v，通過電阻r5和r6，使得a點電壓為+5v，通過r2和c1組成的濾波電路濾波後將+5v電壓輸入至第一比較器ub2alm324的正極輸入端3引腳處；第一濾波電路為rc濾波電路，其包括r3和c8，並且在本實施例中，為了對第一比較器輸出的信號進行整流，在r3和c8之間設置有整流二極體d3；、第一比較器ub2alm324的輸出信號控制第一高電平導通的開關元件qf2是否導通，進而控制第一報警器件x3是否發出報警信號。

在本實施例中，第一高電平導通的開關元件qf2為npn三極體，其基極與c8相連，集電極通過第一上拉電阻r8與12v直流開關電源相連，發射極與第一報警器件x3的輸入端相連。且第一報警器件x3可以為led指示燈、蜂鳴器或振動電機，在對第一報警器件x3供正向電壓時，led指示燈點亮、蜂鳴器會發出蜂鳴聲、或振動電機由於通電轉動而產生振動，以便提示向用戶，在本實施例中，以第一報警器件x3為led指示燈為例進行說明。

具體地，針對於直流充電槍，在cc1輸出電壓為12v、6v和4v時分別進行分析，在為6v時，通過設置d2和r1進行整流限流後，使得第一比較器的2引腳處的電壓值小於6v且大於5v，同理在為12v，第一比較器的2引腳處的電壓值肯定會大於5v，因此，第一比較器ub2alm324的輸出為低電平，從而qf2不會導通，由於led指示燈x3未給出正向電壓輸入，因此不點亮，此時表示充電槍與車輛插座未連接到位；在為4v時，通過設置d2和r1進行整流限流後，使得第一比較器的2引腳處的電壓值小於4v，因此，第一比較器ub2alm324的輸出為高電平，從而qf2導通，led指示燈x3的1引腳為高電平，因此，led指示燈x3點亮，此時表示充電槍與車輛插座連接到位。

針對於交流充電槍，在cp輸出電壓為±12vpwm、±9vpwm和±6vpwm時分別進行分析，在+12v或+9v時，分析類似於直流充電槍，第一比較器ub2alm324輸出低電平，從而qf2不會導通，由於led指示燈x3未給出正向電壓輸入，因此不點亮，此時表示充電槍與車輛插座未連接到位；當為信號±12vpwm、±9vpwm或±6vpwm時，通過d2和r1整流限流後，第一比較器ub2alm324的的負極輸入端2引腳為+12vpwm、+9vpwm或+6vpwm，因此，第一比較器ub2alm324的輸出為反相的+12vpwm、+9vpwm或+6vpwm，通過r3、d3和c8之後均變為脈動型直流電平，從而qf2導通，led指示燈x3的1引腳為高電平，因此，led指示燈x3點亮，此時表示充電槍與車輛插座連接到位。

如上所述，該電路可以根據led指示燈x3的點亮或未點亮來提示用戶充電槍與車輛插座是否連接到位，根據該led指示燈x3的反饋指示，指導用戶進行充電操作，避免用戶多次插拔充電槍或多次刷卡，提高充電效率，提升用戶充電操作體驗。

進一步地，如圖3所示，為了濾除12v直流開關電源中的噪聲與毛刺，對12v直流開關電源採用兩個並聯電容c5和c6進行濾波。

進一步地，在連接到位後，為了向用戶指示直流充電槍或交流充電槍的充電狀態，針對於直流充電槍時，檢測dc+、dc-（如圖1所示）之間的電壓，當dc+、dc-之間的電壓在48v-950v的範圍內時，表示充電槍處於充電狀態；針對於交流充電槍時，檢測l、n（如圖2所示）之間的電壓，當為220v時，表示充電槍處於充電狀態。基於如上所述，如圖4所示，為了便於描述，dc+、dc-之間的電壓或l、n之間的電壓稱為充電狀態檢測電路的輸入電壓，差分運放ub2blm324用於縮小輸入電壓，第二正向整流電路包括整流二極體d1、限流電阻r4和電容c7，用於將來自cp的電壓整流後輸入第二比較器ub2clm324的正極輸入端10引腳處；第二穩壓電路為tl413系列的tlvh431icdbvr可控精密穩壓源，用於輸出+1.25v電壓；第二比較器ub2clm324的輸出信號控制第二高電平導通的開關元件的導通或斷開；第二報警器件在第二高電平導通的開關元件導通時發出報警信號。

在本實施例中，第二高電平導通的開關元件qf1npn三極體，其基極與r17相連，集電極通過第二上拉電阻r22與12v直流開關電源相連，發射極與第二報警器件x4的輸入端相連。且第二報警器件x4可以為led指示燈、蜂鳴器或振動電機，在對第二報警器件x4供正向電壓時，led指示燈點亮、蜂鳴器會發出蜂鳴聲、或振動電機由於通電轉動而產生振動，以便提示向用戶，在本實施例中，以第二報警器件x4為led指示燈為例進行說明。

具體地，針對於直流充電槍，dc+、dc-通過一系列電阻r9-r13和r21進行降壓、限流後分別輸入至差分運放ub2blm324的正極輸入端5引腳和負極輸入端6引腳，通過設置合適的阻值使得在dc+、dc-之間的電壓在大於48v時差分運放ub2blm324的輸出端7引腳輸出電壓大於1.25v，該電壓通過d1整流和r4、c7濾波之後進入第二比較器ub2clm324的正極輸入端10引腳，又由於tlvh431icdbvr可控精密穩壓源的輸出引腳1輸出穩定電壓+1.25v，使得b點電壓為+1.25v，通過r19和c3組成的濾波電路濾波後將+1.25v電壓輸入至第二比較器ub2clm324的負極輸入端9引腳處，因此，第二比較器ub2clm324的輸出為高電平，從而qf1導通，led指示燈x4的1引腳為高電平，因此，led指示燈x4點亮，表示直流充電槍正處於充電狀態。

針對於交流充電槍，交流電壓輸入通過一系列電阻r9-r13和r21進行降壓、限流後分別輸入至差分運放ub2blm324的正極輸入端5引腳和負極輸入端6引腳，通過設置合適的阻值使得差分運放ub2blm324的輸出端7引腳輸出5.72v的正弦波（或者設置其他阻值使得差分運放ub2blm324的輸出端7引腳輸出大於1.25v的正弦波），該電壓通過d1整流和r4、c7濾波之後變成脈動型直流電平且進入第二比較器ub2clm324的正極輸入端10引腳，又由於tlvh431icdbvr可控精密穩壓源的輸出引腳1輸出穩定電壓+1.25v，通過r19和c3組成的濾波電路濾波後將+1.25v電壓輸入至第二比較器ub2clm324的負極輸入端9引腳處，因此，第二比較器ub2clm324的輸出為高電平，從而qf1導通，led指示燈x4的1引腳為高電平，因此，led指示燈x4點亮，表示交流充電槍正處於充電狀態。

為了區別插槍狀態指示和充電狀態指示，例如，針對於直流充電槍或交流充電槍，可以將用於指示連接到位的led指示燈x3設置成黃色或其他顏色，而用於指示充電狀態的led指示燈x4設置成不同於led指示燈x3顏色的綠色或其他顏色。由於充電槍與車輛插座連接到位是啟動充電的先決條件，因此，led指示燈x3或led指示燈x4可以採用一個多色led指示燈實現，在連接到位後，多色led指示燈可以顯示為黃色，此後充電時，多色led指示燈更換為不同於黃色的其他顏色。

此外，該電路可以安裝在直流充電槍或交流充電槍的充電槍槍頭內部，或可以通過線纜安裝在該充電槍槍頭外部。在將該電路安裝在該充電槍槍頭內部時，led指示燈x3或led指示燈x4通過在充電槍殼體上開設的孔穿出，該孔開設在用戶握槍時眼睛方便看到的位置處。

本發明的用於指示交直流充電槍狀態的電路，通過在交直流充電槍內設置如上所述的電路，在交直流充電槍內增加了插槍狀態指示和充電狀態指示，在插槍時及時向用戶反饋連接是否到位的指示，便於用戶調整充電槍連接方式，提高充電效率，並且有效提升人機互動體驗，從而提升產品的市場競爭力。

最後應說明的是：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進行了詳細的說明，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技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。