新能源电动车充电检测模块的设计

摘 要：根据国标GB/T 18487.1-2015设计了新能源电动车充电检测模块，在电动车进行交流和直流充电时，使电动车辆能够依据国标对充电枪的插入状态及线缆容量进行检测，当电动车辆检测到充电枪插入时对处于低功耗状态的车载充电设备进行唤醒以进行充电操作；本设计是一种高性价比、低功耗的国标充电枪检测模块。

关键词：电动车；充电枪；唤醒；低功耗

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.261

1 引言

目前的国标充电枪的检测装置制作方法一般是采用单片机加辅助电路来实现，这样就需要对单片机编写程序、调试程序，相对于单片机电路，由纯硬件实现的充电检测模块具有可靠性高、成本低、电路简单等特点，同时由于充电检测模块的实时性、微安级的低功耗要求，使用单片机加辅助电路的方式很难做到。本设计采用比较器电路对国标充电枪的输入端CC/CC2电阻进行辨别，每种比较电路检测一种充电枪输入端CC/CC2电阻，根据插入不同的国标充电枪对应的比较器电路输出相应的信号，然后对输出信号进行相“与”处理后经D触发器输出具有保持功能的唤醒信号，对车辆系统进行唤醒，使其执行相应的充电功能。利用JJM1-12V继电器和电阻对国标充电枪输入端CC/CC2电阻进行复制后输出，避免了国标充电检测模块和其他装置同时使用国标充电枪输入端CC/CC2电阻信号引起的相互干扰问题。

2 硬件构架

通过对新能源电动车充电国标GB/T 18487.1-2015的分析，采用比较器、D触发器、继电器等电子元器件设计了一款充电检测模块，把充电检测模块连接在电动车车辆插座和整车控制器之间，充电检测模块可以自动检测供电设备的充电枪是否插入到车辆插座中，当充电检测模块检测到供电设备的充电枪插入车辆插座中时，对整车控制器输出充电信号，唤醒整车控制器控制车载充电器进行充电，充电完成时，整车控制器告知充电检测模块充电完成，充电检测模块取消充电信号。整车控制器随后进入低功耗状态。充电检测模块电路原理图主要包括比较辨别单元，继电器复制充电枪的输入端CC/CC2电阻单元，D触发器置位、复位保持功能单元和电源4部分。如图1所示。

CC为供电设备交流充电枪插入电动车车辆插座的输入电阻信号、CC’为充电检测模块对供电设备交流充电枪输入电阻信号进行隔离后的电阻复制输出信号；CC2为供电设备直流充电枪插入电动车车辆插座的输入电阻信号、CC2’为充电检测模块对供电设备直流充电枪输入电阻信号进行隔离后的电阻复制输出信号。

3 主要功能模块电路设计

3.1 比较器辨别单元

比较器辨别单元是充电检测模块的核心部分，主要进行充电枪类型的辨别，在交流充电枪或直流充电枪插入车辆插座时对充电枪类型进行辨识，当交流充电枪插入时进一步对交流充电枪的充电电缆容量进行识别，对各种充电枪比较器辨别电路输出信号进行“与”处理，实现无论插入那种充电枪都能输出一个唤醒信号；比较器辨别单元电路原理图如下图2所示。

3.2 继电器复制充电枪的输入端CC/CC2电阻单元

继电器复制充电枪的输入端CC/CC2电阻单元主要实现对充电枪输入端电阻的复制输出；继电器复制充电枪的输入端CC/CC2电阻单元电路原理图如图3所示。

3.3 D触发器制作具有置位、复位保持功能单元

使用D触发器制作具有置位、复位保持功能单元，使之输出的唤醒信号能实现对车辆系统的唤醒，并在接收到车辆系统的充电完成信号后取消唤醒信号；D触发器制作具有置位、复位保持功能单元电路原理图如图4所示。

4 结束语

由比较器、D触发器、LDO降压电源芯片等纯硬件电路构成充电检测模块，相比采用单片机加辅助电路实现的国标充电信号检测模块具有电路简单、可靠性高、成本低、功耗低等特点。实现了对国标充电枪插入车辆充电座的检测，并辨别出了交流充电或直流充电方式，采用交流充电方式时还能进一步辨别出充电电缆的容量。消除了充电枪插入充电座过程中由于抖动引起的重复唤醒车辆系统问题；对处于睡眠状态的车辆系统提供唤醒信号，并在接收到车辆系统的充电完成信号时取消唤醒信号，保证了车辆系统再次进入睡眠状态，经测试达到了微安级功耗要求。

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作者介：王发群，男，河南人，硕士，工程师，主要从事新能源汽车整车控制器、电机控制器的研发工作。