CN111976511B - 电动汽车充电系统连接状态检测装置及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供的电动汽车充电系统连接状态检测装置及电动汽车，设置感应器，感应器在充电插头插入和未插入车辆插座时，反馈不同的状态信号；感应器与CC信号线并联后与车辆控制器连接，或感应器和CC信号线分别单独与车辆控制器连接；车辆控制器结合CC信号和感应器的状态信号，共同判断充电插头与车辆插座的连接状态，从而消除由单一CC信号引起的判断误差，提高了充电插头与车辆插座之间连接状态的检测准确度，进而提高了电动汽车的安全性。

Description

电动汽车充电系统连接状态检测装置及电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车充电技术领域，更具体地说，涉及电动汽车充电系统连接状态检测装置及电动汽车。

背景技术

电动汽车若在充电过程中行驶，会对电动汽车自身及充电设备造成损坏，并引起不可预知的高压安全问题。故现有的技术方案中：当充电插头与车辆插座插合后，车辆启动某种触发条件，通过互锁或其他控制措施，使车辆处于不可行驶状态。

图1为CC(Connection Confirm，连接确认)信号检测原理图，车辆控制器通过测量检测点3与PE(Protecting Earthing，保护接地)端之间的电阻值来判断充电插头与车辆插座是否完全连接。充电插头和车辆插座未连接时，CC端未接通，检测点3与PE端之间的电阻值为无限大；充电插头和车辆插座半连接时，开关S3处于断开状态，CC端已接通，检测点3与PE端之间的电阻值为RC+R4；充电插头和车辆插座完全连接时，开关S3处于闭合状态，CC端已接通，检测点3与PE端之间的电阻值为RC。

在实际运用中，由于电动汽车用电器较多，电磁环境复杂；且充电口往往距车辆控制器较远，如充电口布置在汽车后轮罩上方等，CC信号线将从车身后端穿越至车身前端，其受到其他用电器的电磁干扰的可能性大大增加。当CC信号线受到干扰时，会出现一个电阻值等效为RC的阻抗，由于该阻抗使得车辆控制器误判断为充电插头与车辆插座连接，将触发电动汽车预先设置的条件，使电动汽车处于不可行驶状态。若此时电动汽车正处在行驶过程中，该误判将导致电动汽车失去动力，引发安全问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出电动汽车充电系统连接状态检测装置及电动汽车，欲实现提高充电插头与车辆插座之间连接状态的检测准确度的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种电动汽车充电系统连接状态检测装置，包括：车辆控制器、连接确认信号线和感应器；

所述感应器为反馈断开状态信号和闭合状态信号的元器件；

所述感应器与所述连接确认信号线并联后与所述车辆控制器连接，或所述感应器和所述连接确认信号线分别单独与所述车辆控制器连接；

在充电插头未插入所述车辆插座时，所述感应器处于第一状态，在所述充电插头插入所述车辆插座后，所述感应器处于第二状态；

所述车辆控制器，用于依据连接确认信号和所述感应器的开闭状态，判断所述充电插头与所述车辆插座的连接状态。

可选的，所述第一状态为闭合状态，所述第二状态为断开状态。

可选的，所述车辆控制器，具体用于：

若电动汽车的驱动电机处于上电状态，则在所述感应器为第二状态，且所述连接确认信号为完全连接时，发送下电指令至所述驱动电机，以使所述驱动电机处于下电状态。

可选的，所述感应器设置于所述车辆插座的侧壁面或底壁面。

可选的，所述感应器为：机械开关或光敏电阻。

一种电动汽车，包括上述任意一种电动汽车充电系统连接状态检测装置。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的电动汽车充电系统连接状态检测装置及电动汽车，设置感应器，感应器在充电插头插入和未插入车辆插座时，反馈不同的状态信号；感应器与CC信号线并联后与车辆控制器连接，或感应器和CC信号线分别单独与车辆控制器连接；车辆控制器结合CC信号和感应器的状态信号，共同判断充电插头与车辆插座的连接状态，从而消除了由单一CC信号引起的判断误差，提高了充电插头与车辆插座之间连接状态的检测准确度，进而提高了电动汽车的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为CC信号检测电路图；

图2为本发明实施例提供的机械开关在充电插头与充电插座未连接时的示意图；

图3为本发明实施例提供的机械开关在充电插头与充电插座完全连接时示意图；

图4为本发明实施例提供的安装有机械开关的充电插座的三维示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电动汽车充电系统连接状态检测装置的示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种电动汽车充电系统连接状态检测装置的示意图；

图7为本发明实施例提供的光敏电阻在充电插头与充电插座未连接时的示意图；

图8为本发明实施例提供的光敏电阻在充电插头与充电插座完全连接时示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决目前采用单路CC信号检测，导致的充电插头与车辆插座的连接状态判断失误的问题，本发明通过冗余设计，结合CC信号和感应器的状态信号，共同判断充电插头与车辆插座的连接状态，解决了因CC信号失效引起的后续问题。下面以机械开关作为感应器为例，详细介绍本发明提供的电动汽车充电系统连接状态检测装置。

参见图2和图3，在车辆插座21的侧壁面A安装机械开关K1。当充电插头22插入车辆插座21时，充电插头22能触发机械开关K1的开闭状态切换；当充电插头22从车辆插座21拔出时，机械开关K1恢复初始状态。

需要说明的是，图中机械开关K1的安装位置仅仅是示例性说明，机械开关K1还可以安装在车辆插座21的底壁面B或其他位置，只要保证充电插头22插入车辆插座21时，能触发机械开关K1的开闭状态切换，且当充电插头22从车辆插座21拔出时，机械开关K1恢复初始状态即可。以及，机械开关K1的个数可以是多个，以获得更加准确的充电插头与车辆插座的连接状态。

参见图4，机械开关K1包括半球型按钮N。当充电插头未插入车辆插座21时，半球型按钮N为弹起状态，机械开关K1处于闭合状态；当充电插头插入时，插头推动半球型按钮N向下运动，拨动开关机械K1至断开状态；充电插头拔出时，半球型按钮N弹起，开关K1恢复至闭合状态。

参见图5，为本发明实施例提供的一种电动汽车充电系统连接状态检测装置。机械开关K1与CC信号线并联后与车辆控制器连接，具体的，机械开关K1的两端分别连接车辆插座的CC端和PE端。机械开关K1为常闭微动开关。

在充电插头未插入车辆插座时，机械开关K1闭合，开关S3闭合，CC端通过机械开关K1接地，检测点3与PE端之间的电阻值为零；

当充电插头刚插入车辆插座时，推动机械开关K1断开，开关S3断开或闭合，CC端未接通，检测点3与PE端之间的电阻值为无穷大；

当充电插头半插入车辆插座时，机械开关K1断开，开关S3断开，CC端接通，检测点3与PE之间的电阻值为RC+R4；

当充电插头完全插入车辆插座时，机械开关K1断开，开关S3闭合，CC端接通，检测点3与PE端之间的电阻值为RC。

图5所示的电动汽车充电系统连接状态检测装置，在车辆插座上增加机械开关K1，不需要占用车辆控制器额外的Pin脚资源。该方法中充电插头与车辆插座未连接时，CC端通过闭合的机械开关K1接地，可有效消除因电磁干扰引起的CC误报信号。

图5所示的电动汽车充电系统连接状态检测装置，针对检测点3检测到的电阻值，整车软件策略考虑电动汽车处于ready和非ready两种状态下分别制定。非ready状态指的是电动汽车的驱动电机处于下电状态，车辆不可行驶；ready状态指的是驱动电机处于上电状态，车辆可以行驶。当电动汽车处于Ready状态下，为避免车辆行驶过程中失去动力，对充电插头和车辆插座连接状态的判断可以趋向于未连接；在一个具体实施例中，如果电动汽车当前处于Ready状态，则只有在检测点3与PE端之间的电阻值为RC时，才使车辆不可行驶。当电动汽车处于非Ready状态下，对充电插头和车辆插座连接状态的判断可以趋向于已连接；在一个具体实施例中，当电动汽车处于非Ready状态时，只有检测点3与PE端之间的电阻值为0时，才使车辆可以行驶。

图5所示电动汽车充电系统连接状态检测装置的充电及整车软件策略见下表：

在本发明一个具体实施例中，通过采集检测点3处的电压，来确定检测点3与PE端之间电阻，进而对执行相应的充电及整车软件策略。如，当RC＝220Ω，R4＝3.3KΩ，R5＝500Ω时，对于图5所示电动汽车充电系统连接状态检测装置：

在充电插头未插入车辆插座时，机械开关K1闭合，开关S3闭合，CC端通过机械开关K1接地，检测点3处电压值为0V；

当充电插头刚插入车辆插座，推动机械开关K1断开，开关S3断开或闭合，CC端未接通，检测点3处电压值为5V；

当充电插头半插入车辆插座时，机械开关K1断开，开关S3断开，CC端接通，检测点3处电压为4.4V；

当充电插头完全插入车辆插座时，机械开关K1断开，开关S3闭合，CC端接通，检测点3处电压为0.3V。

相应的充电和整车行驶策略如下表：

检测点3电压	充电软件策略	Ready状态下的策略	非Ready状态下的策略
				0V	不可充电	Ready	可以Ready
5V or 4.4V	不可充电	Ready	不可Ready
				0.3V	可以充电	下Ready	不可Ready
其他	不可充电	Ready	不可Ready，并故障提醒

参见图6，为本发明实施例提供的另一种电动汽车充电系统连接状态检测装置。新增一路信号线，该信号线连接电源VCC、机械开关K1和车辆插座21的PE端。机械开关K1在充电插头插入和未插入车辆插座两种情况下的状态相反。也就是说，机械开关K1若在充电插头未插入车辆插座时为闭合状态，则在充电插头插入车辆插座时为断开状态；也就是说，机械开关K1若在充电插头未插入车辆插座时为断开状态，则在充电插头插入车辆插座时为闭合状态。

在一个具体实施例中，机械开关K1为常闭微动开关，机械开关K1的两端分别连接车辆插座的PE端和电源VCC。车辆控制器通过判断检测点3与PE端、检测点4与PE端之间的电阻值，来判断充电插头与车辆插座是否连接。

当充电插头未插入车辆插座时，机械开关K1闭合，开关S3闭合，CC端未接通，检测点3与PE端之间的电阻值为无穷大，检测点4与PE端之间的电阻值为零；

当充电插头刚插入车辆插座时，推动机械开关K1断开，开关S3闭合或断开，CC端未接通，检测点3与PE端之间的电阻值为无穷大，检测点4与PE端之间的电阻值为无穷大；

当充电插头半插入充电插座时，机械开关K1断开，开关S3断开，CC端接通，检测点3与PE端之间的电阻值为RC+R4，检测点4与PE端之间的电阻值为无穷大；

当充电插头完全插入车辆插座时，机械开关K1断开，开关S3闭合，CC端接通，检测点3与PE端之间的电阻值为RC，检测点4与PE端之间的电阻值为无穷大。

图6所示的电动汽车充电系统连接状态检测装置，需要在车辆插座上增加机械开关K1，同时在车辆控制器装置上增加额外的Pin脚资源。该方法中，充电插头未插入车辆插座时，检测点4通过机械开关K1接地，可以有效消除因电磁干扰引起的误报信号。

针对检测点3和检测点4检测到的电阻值，整车软件策略考虑车辆处于ready和非ready两种状态下分别制定。在Ready状态下，只有检测点3与PE端之间的电阻为RC，且检测点4与PE端之间的电阻值为∞时，判断为充电插头与车辆插座充电连接，整车下Ready；在非Ready状态下，只有检测点3与PE端之间的电阻值为∞，且检测点4与PE端之间的电阻值为零时，判断为充电插头与车辆插座未连接，整车可以Ready。

图6所示电动汽车充电系统连接状态检测装置的充电及整车软件策略见下表：

在本发明一个具体实施例中，通过采集检测点3处的电压，来确定检测点3与PE端之间电阻，以及通过采集检测点4处的电压，来确定检测点4与PE端之间电阻，进而对执行相应的充电及整车软件策略。如，RC＝220Ω，R4＝3.3KΩ，R5＝R6＝500Ω，对于图5所示电动汽车充电系统连接状态检测装置：

当充电插头未插入车辆插座时，机械开关K1闭合，开关S3闭合，CC端未接通，检测点3处电压为5V，检测点4处电压为0V；

当充电插头刚插入车辆插座时，推动机械开关K1断开，开关S3闭合或断开，CC端未接通，检测点3处电压为5V，检测点4处电压为5V；

当充电插头半插入充电插座时，机械开关K1断开，开关S3断开，CC端接通，检测点3处电压为4.4V，检测点4处电压为5V；

当充电插头完全插入车辆插座时，机械开关K1断开，开关S3闭合，CC端接通，检检测点3处电压为0.3V，检测点4与PE之间的电压为5V。

相应的充电和整车行驶策略见下表：

参见图7和图8，在车辆插座21的侧壁面A安装光敏电阻R。当充电插头22未插入车辆插座21时，光线照射在光敏电阻R上；当充电插头22插入车辆插座21时，由于充电插头22的遮挡，无光线照射在光敏电阻R上。车辆控制器根据光敏电阻R在光线照射下，阻值发生变化的特性，结合CC信号共同判断充电插头与车辆插座的连接状态，解决了因CC信号失效引起的后续问题。其他感应元件作为感应器同理，本实施例不再赘述。

本实施例还提供一种电动汽车，包括上述任意一种电动汽车充电系统连接状态检测装置。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车充电系统连接状态检测装置，其特征在于，包括：车辆控制器、连接确认信号线和感应器；

所述感应器为反馈断开状态信号和闭合状态信号的元器件；

所述感应器与所述连接确认信号线并联后与所述车辆控制器连接，或所述感应器和所述连接确认信号线分别单独与所述车辆控制器连接；

在充电插头未插入车辆插座时，所述感应器处于第一状态，在所述充电插头插入所述车辆插座后，所述感应器处于第二状态，所述第一状态为闭合状态，所述第二状态为断开状态；

所述车辆控制器，用于依据连接确认信号和所述感应器的开闭状态，判断所述充电插头与所述车辆插座的连接状态；

所述车辆控制器，具体用于：

若电动汽车的驱动电机处于上电状态，则在所述感应器为第二状态，且所述连接确认信号为完全连接时，发送下电指令至所述驱动电机，以使所述驱动电机处于下电状态。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电系统连接状态检测装置，其特征在于，所述感应器设置于所述车辆插座的侧壁面或底壁面。

3.根据权利要求1~2任意一项所述的电动汽车充电系统连接状态检测装置，其特征在于，所述感应器为：机械开关或光敏电阻。

4.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1~3任意一项所述的电动汽车充电系统连接状态检测装置。

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