一种应用于交流电充电桩的CP检测电路[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 209086312 U(45)授权公告日 2019.07.09

(21)申请号 201821473155.7(22)申请日 2018.09.10

(73)专利权人 深圳市永联科技股份有限公司

地址 518055 广东省深圳市松白公路百旺

信工业园区二区第七栋(72)发明人 奠先容　黎庭　朱建国　(74)专利代理机构 北京卓恒知识产权代理事务

所(特殊普通合伙) 11394

代理人 唐曙晖(51)Int.Cl.

G01R 19/00(2006.01)G01R 31/04(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

(54)实用新型名称

一种应用于交流电充电桩的CP检测电路(57)摘要

本实用新型涉及一种应用于交流电充电桩的CP检测电路，本实用新型结构简单，在电路中输出端使用光电耦合器，利用光电耦合器的传输原理，将窗口比较器输出电平转换成供MCU识别的电平，即起到电平转换，同时又实现电气隔离。电阻器R1和电容器C1的加入，组成检测输入滤波电路，对输入端电压进行滤波，滤除导线串入的干扰进而使稳定性得到提高。箝位二极管D1的加入，将进入到窗口比较器电压箝位在0V到12V之间，防止意外过高的电压损坏窗口比较器，增强系统的可靠性。

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权　利　要　求　书

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1.一种应用于交流电充电桩的CP检测电路，其特征在于：包括CP信号输入端和比较组，比较组包括用于实现输入信号的滤波与保护的CP信号输入单元(10)、用于实现各种状态的比较的窗口比较器电路单元(11)以及用于实现信号隔离及电平转换的光电耦合器隔离单元；

其中，所述比较组设置有三组，包括：窗口比较器一(1)、光电耦合器一(4)和IO口输出一(7)，窗口比较器一(1)用于实现12V状态比较，光电耦合器一(4)实现12V状态比较结果的信号隔离；

窗口比较器二(2)、光电耦合器二(5)和IO口输出二(8)，窗口比较器二(2)实现9V状态比较，光电耦合器二(5)实现9V状态比较结果的信号隔离；

窗口比较器三(3)、光电耦合器三(6)和IO口输出三(9)，窗口比较器三(3)实现6V状态比较，光电耦合器三(6)实现6V状态比较结果的信号隔离；

所述CP信号输入单元(10)包括CP输入口、电阻R1、电容C1以及箝位二极管D1，所述CP信号由CP输入口输入接入电阻R1，

一路经过电容C1接地，用于过滤外部输入干扰；一路接入箝位二极管D1，箝位二极管D1一路输出接地，一路接有12V上拉电源，用于将进入到窗口比较器电压箝位在0V到12V之间；

另一路为CP信号输入单元(10)输出信号。

2.根据权利要求1所述的应用于交流电充电桩的CP检测电路，其特征在于：所述窗口比较器电路单元(11)包括比较器U1A、比较器U1B、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，用于实现各状态的窗口比较及电平的转换，由CP信号输入单元(10)输出的信号分别接入比较器U1A、比较器U1B的二号和五号输入口。

3.根据权利要求1所述的应用于交流电充电桩的CP检测电路，其特征在于：所述光电耦合器隔离单元包括光电耦合器(12)OC1，其一号输入端口接入窗口比较器电路单元(11)的输出信号，其二号端口接地，其三号端口通过电阻R6接地并输出，其四号端口上拉3.3V直流电源。

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说　明　书

一种应用于交流电充电桩的CP检测电路

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技术领域

[0001]本实用新型涉及电动汽车充电设备技术领域，具体涉及一种用于电动汽车充电控制导引中的CP信号检测电路。

背景技术

[0002]为了缓解全球能源危机和环境问题，汽车工业正在逐渐朝向环保、清洁的方向发展，各国政府及汽车企业普遍意识到电动汽车相比于传统汽车具有明显的优势并作为未来汽车的主攻方向。

[0003]随着电动汽车的日益普及，电动汽车充电系统也越来越引发关注。充电桩是电动汽车的能源供应设备，在用交流充电桩对电动汽车进行传导式充电时，按照国家标准，车载充电机需要接收交流充电桩的CC(连接确认) 和CP(控制确认)作为充电控制握手信号。[0004]CP检测电路通过对检测点1的检测来判断充电接口与电动汽车的握手连接状态以及异常状态，进而按照交流充电控制导引电路状态转换图(见附图1)实现导引状态切换与异常的处理。可见电动汽车交流充电桩的CP检测电路是控制导引的关键，其可靠性将影响整个充电系统的可靠及安全。而传统的电动汽车交流充电桩的CP检测电路通过信号调理电路进而送往AD 口采样，一方面实现不了隔离且抗干扰能力弱，另一方面1kHz的方波信号经过LC滤波所造成的电压尖峰可能引起充电状态的误判断，影响了系统的可靠性。实用新型内容

[0005]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，本实用新型是通过以下技术方案实现：一种应用于交流电充电桩的CP检测电路，其特征在于：包括CP信号输入端和比较组，比较组包括用于实现输入信号的滤波与保护的CP信号输入单元、用于实现各种状态的比较的窗口比较器电路单元以及用于实现信号隔离及电平转换的光电耦合器隔离单元。[0006]作为上述一种优选方式，所述比较组设置有三组，包括：窗口比较器一、光电耦合器一和IO口输出一，窗口比较器一用于实现12V状态比较，光电耦合器一实现12V状态比较结果的信号隔离；窗口比较器二、光电耦合器二和IO口输出二，窗口比较器二实现9V状态比较，光电耦合器二实现9V状态比较结果的信号隔离；窗口比较器三、光电耦合器三和IO口输出三，窗口比较器三实现6V状态比较，光电耦合器三实现6V状态比较结果的信号隔离。[0007]作为上述一种优选方式，所述CP信号输入单元包括CP输入口、电阻 R1、电容C1以及箝位二极管D1，所述CP信号由CP输入口输入接入电阻 R1，一路经过电容C1接地，用于过滤外部输入干扰；一路接入箝位二极管 D1，箝位二极管D1一路输出接地，一路接有12V上拉电源，用于将进入到窗口比较器电压箝位在0V到12V之间；另一路为CP信号输入单元输出信号。

[0008]通过上述技术方案，电阻R1和电容C1组成输入RC滤波电路，主要的作用是滤除外部输入的干扰，防止一些线路的干扰而引起的误检测，箝位二极管D1主要作用是将进入到窗口比较器电压箝位在0V到12V之间，防止意外过高的电压损坏窗口比较器。

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作为上述一种优选方式，所述窗口比较器电路单元包括比较器U1A、比较器U1B、电

容C2、电容C3、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，用于实现各状态的窗口比较及电平的转换，由CP信号输入单元输出的信号分别接入比较器U1A、比较器U1B的二号和五号输入口。[0010]通过上述技术方案，电阻R2、R3、R4和电容C2、C3组成窗口比较器参考电压电路，主要的作用是输出上下限阈值参考电压给窗口比较器，其中C2、C3的作用是滤除参考电压上的干扰，使参考电压更加稳定可靠；电阻R5为窗口比较器输出OC门上拉电阻同时也是光电耦合器输入限流电阻。

[0011]作为上述一种优选方式，所述电耦合器隔离单元包括光电耦合器OC1，其一号输入端口接入窗口比较器电路单元的输出信号，其二号端口接地，其三号端口通过电阻R6接地并输出，其四号端口上拉3.3V直流电源。[0012]通过上述技术方案，OC1是光电耦合器，起着电平转换及隔离的作用，是将窗口比较器输出电平转换成低电平为0V、高电平为3.3V供MCU识别的电平。[0013]与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，在电路中输出端使用光电耦合器，利用光电耦合器的传输原理，将窗口比较器输出电平转换成供MCU识别的电平，即起到电平转换，同时又实现电气隔离。电阻器R1和电容器C1的加入，组成检测输入滤波电路，对输入端电压进行滤波，滤除导线串入的干扰进而使稳定性得到提高。箝位二极管D1的加入，将进入到窗口比较器电压箝位在0V到12V之间，防止意外过高的电压损坏窗口比较器，增强系统的可靠性。附图说明

[0014]图1为交流充电控制导引电路状态转换图；[0015]图2为本实用新型系统结构框图；[0016]图3为本实用新型电路原理图。[0017]附图标记：1-窗口比较器一；2-窗口比较器二；3-窗口比较器三；4-光电耦合器一；5-光电耦合器二；6-光电耦合器三；7-IO口输出一；8-IO口输出二；9-IO口输出三；10-CP信号输入单元；11-窗口比较器电路单元； 12-光电耦合器。具体实施方式

[0018]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

[0019]本实用新型电路的CP信号检测电路是通过将检测点1的信号与三个不同的窗口比较器进行比较，利用光电耦合器12分别将其与MCU侧信号进行电气隔离，通过IO口捕获上升沿、下降沿或者判断高低电平来确定检测点1所处的状态，进而确定充电接口与电动汽车的握手连接状态。由于整个CP检测电路是一个数字转换电路只是将数字信号进行电平转换并通过光电耦合器12进行信号隔离，增强了信号的抗干扰能力进而提升了系统的可靠性，同时相对于采用模拟信号隔离采样方案具有明显的成本优势。[0020]如图所示，本实用新型提供一种应用于交流电充电桩的CP检测电路，其特征在于：包括CP信号输入端和比较组，比较组包括用于实现输入信号的滤波与保护的CP信号输入单

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元10、用于实现各种状态的比较的窗口比较器电路单元11以及用于实现信号隔离及电平转换的光电耦合器隔离单元。

[0021]作为上述一种优选方式，所述比较组设置有三组，包括：窗口比较器一1、光电耦合器一4和IO口输出一7，窗口比较器一1用于实现12V状态比较，光电耦合器一4实现12V状态比较结果的信号隔离；窗口比较器二2、光电耦合器二5和IO口输出二8，窗口比较器二2实现9V状态比较，光电耦合器二5实现9V状态比较结果的信号隔离；窗口比较器三3、光电耦合器三6和IO口输出三9，窗口比较器三3实现6V状态比较，光电耦合器三6实现6V状态比较结果的信号隔离。

[0022]作为上述一种优选方式，所述CP信号输入单元10包括CP输入口、电阻R1、电容C1以及箝位二极管D1，所述CP信号由CP输入口输入接入电阻R1，一路经过电容C1接地，用于过滤外部输入干扰；一路接入箝位二极管D1，箝位二极管D1一路输出接地，一路接有12V上拉电源，用于将进入到窗口比较器电压箝位在0V到12V之间；另一路为CP信号输入单元10输出信号。

[0023]通过上述技术方案，电阻R1和电容C1组成输入RC滤波电路，主要的作用是滤除外部输入的干扰，防止一些线路的干扰而引起的误检测，箝位二极管D1主要作用是将进入到窗口比较器电压箝位在0V到12V之间，防止意外过高的电压损坏窗口比较器。[0024]作为上述一种优选方式，所述窗口比较器电路单元11包括比较器U1A、比较器U1B、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，用于实现各状态的窗口比较及电平的转换，由CP信号输入单元10输出的信号分别接入比较器U1A、比较器U1B的二号和五号输入口。[0025]通过上述技术方案，电阻R2、R3、R4和电容C2、C3组成窗口比较器参考电压电路，主要的作用是输出上下限阈值参考电压给窗口比较器，其中C2、C3的作用是滤除参考电压上的干扰，使参考电压更加稳定可靠；电阻R5为窗口比较器输出OC门上拉电阻同时也是光电耦合器12输入限流电阻。

[0026]作为上述一种优选方式，所述电耦合器隔离单元包括光电耦合器 12OC1，其一号输入端口接入窗口比较器电路单元11的输出信号，其二号端口接地，其三号端口通过电阻R6接地并输出，其四号端口上拉3.3V直流电源。[0027]通过上述技术方案，OC1是光电耦合器12，起着电平转换及隔离的作用，是将窗口比较器输出电平转换成低电平为0V、高电平为3.3V供MCU 识别的电平。[0028]本实用新型工作流程为：首先启动交流充电桩(即充电设备)，此时MCU 就会发出一个+12V的电平，通过对CP信号检测电路单元的输出检测判断充电枪与车连接状态，如果连接正常，此时MCU检测到对应的9V状态，反之则检测到12V状态；[0029]其次连接正常后，交流充电桩(即充电设备)就会根据自身功率的大小通过PWM发波单元发送一个正负12V的方波，如果充电设备准备就绪，此时MCU检测到对应的9V PWM波状态，如果EV准备就绪就会闭合开关 S2，此时MCU检测到6V PWM波状态，表明已处于正常充电状态。

[0030]如果发生异常状态，此时MCU检测到状态变为非6V，9V，12V，此时应当立即断开功率回路停止充电并发出警告。

[0031]

CP信号状态 窗口比较器1输出状态 窗口比较器2输出状态

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窗口比较器3输出状态

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12V状态 高电平状态 低电平状态 低电平状态 9V状态 低电平状态 高电平状态 低电平状态 6V状态 低电平状态 低电平状态 高电平状态 12V PWM状态 PWM状态 低电平状态 低电平状态 9V PWM状态 低电平状态 PWM状态 低电平状态 6V PWM状态 低电平状态 低电平状态 PWM状态 [0032]表1本实用新型输入输出状态对应表[0033]在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

[0034]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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图3

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