充电桩控制导引信号产生、检测电路及数据处理方法技术

本发明专利技术涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种充电桩控制导引信号产生、检测电路及数据处理方法，本发明专利技术充电桩控制导引信号生成电路，可以消除差模信号、共模信号对充电桩控制导引信号生成电路侧的影响，由于采用硬件电路实现信号处理，相比软件滤波算法而言，对处理器的处理能力要求更低。本发明专利技术充电桩控制导引信号生成电路，通过上升沿计算公式确定上升沿时间，在保证脉宽调制波形变形率的前提下，增强共模信号以及差模信号的消除作用，消除效果好，波形形状有保证。本发明专利技术充电桩控制导引信号数据处理方法实施方式，通过奇异点处理公式，对采样数据中上升沿、下降沿以及受载波通讯影响的数据进行剔除，保证了数据的可靠新和准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
充电桩控制导引信号产生、检测电路及数据处理方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车充电
，尤其涉及一种充电桩控制导引信号产生、检测电路及数据处理方法。

技术介绍

[0002]能源和环保的双重压力使得新能源车越来越成为未来的汽车主流，目前的新能源车主要以电动车为主，这其中又包括混合式电动车，插电式混合电动车及纯电动车。混合电动车不需要外加充电设备，它能提供的新能源能量比较小，而插电式混合电动车及纯电动车都需要外接充电设备，当使用这些外接充电设备时，车辆与充电设备的连接通常需要一个CP信号（Control Pilot function，控制引导功能信号，本说明书中如无特殊说明之处，CP信号是指充电桩控制导引信号），该信号主要用于监控电动汽车和电动汽车供电设备之间(充电桩)交互的功能。在世界范围内，不同地区应用的CP信号不同。
[0003]这其中，欧盟标准充电桩采用DIN70121通信协议标准和IEC61851电气标准。欧标直流CP信号分为DC（Direct Current，直流电）输出和PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）输出2种状态，其中，CP信号由充电桩产生，为5%固定占空比的PWM波，PWM周期为1kHz。CP信号的电压等级则对应于车辆与充电插头的连接状态，包括12V，9V，6V（或3V）。其中，DC/PWM12V，DC/PWM9V，DC/PWM6V（或3V），分别代表充电插头未插入电动汽车插座，充电插头已插入电动汽车插座，电动汽车已准备好充电三种状态。充电桩需要识别以上CP信号电压状态来判断充电行为所处的状态，此外，依据标准的要求，充电桩在识别出上述状态变化时，应当在几十毫秒内做出响应。例如，根据IEC61851标准的第66部分，PWM波幅值由6V变为9V，充电桩应当做出响应，响应的动作时间最大为100毫秒。
[0004]此外，欧标充电桩与车之间还采用通信方式为电力线载波（PLC，Power Line Carrier）的通信方式，该通信方式将数十MHz的高频载波信号调制到CP信号线上与车通信。充电桩需实时采样此幅值并做到快速响应。由于占空比较低且需快速响应，并有高频信号被调制到CP线上，因此为准确并快速采样CP电压峰值带来很多困难。
[0005]现有技术中，对于CP信号的识别是用直流电压反推PWM的幅值，输入的PWM波经过线性光耦隔离和有源滤波后，处理为直流信号输入到处理器进行采样，后依据占空比反推PWM幅值电压。当PWM波占空比比较大时，此方法可大致反推输入PWM波峰值。然而，通过此方法实现欧标充电桩cp电压PWM峰值采样存在两个问题：第一，若PWM波占空比仅为5%，则12V拔枪状态对应整流后直流电压为12*5%=0.6V，9V插枪状态对应整流后直流电压为9*5%=0.45V，6V（或3V）充电状态对应整流后直流电压为6*5%=0.3V（或3*0.3V=0.09V），三种状态直流电压差过小导致对采用精度要求过高，难以实现。可见，将PWM波滤波为直流后，利用直流电压反推输入峰值的准确度，会随着PWM占空比下降而下降。
[0006]第二，此电路实时性差，采用滤波方式获得PWM输出的电压，电压改变到采样结束需数百毫秒时间，常常不能满足欧标直流桩的实时性要求。
[0007]另一种现有技术中，利用PWM波作为处理器的外部触发中断源，当触发中断后进行采用，认为此采用点为PWM高电平电压，此方法用于此处电路同样存在问题：第一，1kHz的PWM中断周期为1毫秒，中断过于频繁，处理器负担过重。
[0008]第二，中断触发点通常为2.3V左右（对于供电电压为3.3V的处理器），中断后需要做延时采样才能保证采样点处于PWM高电平，延时时间不好控制，且此延时不能在中断中执行。
[0009]第三，PWM高电平时间持续仅为50微秒，时间过短，因此高电平采用时机不易把控，容易导致采用点捕获点处于低电平状态，导致采样值出错。
[0010]基于此，需要开发设计出一种充电桩控制导引信号产生、检测电路及数据处理方法。

技术实现思路

[0011]本专利技术实施方式提供了一种充电桩控制导引信号产生、检测电路及数据处理方法，用于解决现有技术中充电桩对于充电桩控制导引信号的响应不可靠的问题。
[0012]第一方面，本专利技术实施方式提供了一种充电桩控制导引信号产生电路，包括：光耦、输出电阻、共模抑制模块以及差模抑制模块；所述光耦的输出端与所述输出电阻的第一端电连接，所述输出电阻的第二端与所述共模抑制模块的第一端电连接，所述共模抑制模块的第二端与所述差模抑制模块的第一端电连接；所述光耦将输入端的脉宽调制信号耦合到输出端，经过所述共模抑制模块以及所述差模抑制模块分别抑制共模信号和差模信号后，在所述差模抑制模块的第二端输出脉宽调制信号。
[0013]在一种可能实现的方式中，所述充电桩控制导引信号产生电路还包括：第一输入电阻、第二输入电阻以及三极管；所述第一输入电阻的第一端与所述光耦输入端的第一端电连接，所述三极管的集电极与所述光耦输入端的第二端电连接，所述第二输入电阻的第一端与所述三极管的基极电连接；所述第二输入电阻的第二端输入脉宽调制信号时，所述三极管工作在饱和导通状态或截止状态。
[0014]在一种可能实现的方式中，所述共模抑制模块为共模扼流圈，所述差模抑制模块为磁珠，所述共模抑制模块以及所述差模抑制模块的参数基于第一公式确定，其中，所述第一公式为：
式中，为上升比例系数，为生成电路输出12V的下限阈值，为共模抑制模块的阻抗，为磁珠的阻抗，为自然常数，为时间变量，为与差模抑制模块的第二端连接的分压电阻的阻值，为输出电阻的阻值，为光耦12V电压的下限阈值，为通过差模抑制模块第二端加载的电力载波的峰值电压，为经过抑制后到达输出电阻第二端的电力载波的电压阈值，为输出电阻第二端电压上升的时间限制值。
[0015]第二方面，本专利技术实施方式提供了一种充电桩控制导引信号检测电路，包括：整流模块、分压模块以及驱动模块；所述整流模块的第一端与如第一方面中所述充电桩控制导引信号产生电路的输出电阻的第二端电连接，所述整流模块的第二端与所述分压模块的第一端电连接，所述分压模块的第二端与所述驱动模块电连接；所述输出电阻的信号经过所述整流模块后生成的脉动交流输入到所述分压模块，所述分压模块分压后通过所述驱动模块输出脉宽调制波。
[0016]在一种可能实现的方式中，所述驱动模块包括：运算放大器，所述运算放大器的输出端与反向输入端电连接，所述运算放大器的正向输入端与所述分压模块的第二端电连接。
[0017]第三方面，本专利技术实施方式提供了一种充电桩控制导引信号数据处理方法，应用于如第二方面所述的充电桩控制导引信号检测电路，所述充电桩控制导引信号数据处理方法包括：获取多个采样值，其中，所述多个采样值对应的采样时段的时长不小于脉宽调制的周期时长；从所述多个采样值中选取多个目标值，其中，目标值高于多个采样值的平均值；对所述多个目标值中的噪声值进行去除；将所述多个目标值的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充电桩控制导引信号产生电路，其特征在于，包括：光耦、输出电阻、共模抑制模块以及差模抑制模块；所述光耦的输出端与所述输出电阻的第一端电连接，所述输出电阻的第二端与所述共模抑制模块的第一端电连接，所述共模抑制模块的第二端与所述差模抑制模块的第一端电连接；所述光耦将输入端的脉宽调制信号耦合到输出端，经过所述共模抑制模块以及所述差模抑制模块分别抑制共模信号和差模信号后，在所述差模抑制模块的第二端输出脉宽调制信号。2.根据权利要求1所述的充电桩控制导引信号产生电路，其特征在于，还包括：第一输入电阻、第二输入电阻以及三极管；所述第一输入电阻的第一端与所述光耦输入端的第一端电连接，所述三极管的集电极与所述光耦输入端的第二端电连接，所述第二输入电阻的第一端与所述三极管的基极电连接；所述第二输入电阻的第二端输入脉宽调制信号时，所述三极管工作在饱和导通状态或截止状态。3.根据权利要求1
‑
2任一项所述的充电桩控制导引信号产生电路，其特征在于，所述共模抑制模块为共模扼流圈，所述差模抑制模块为磁珠，所述共模抑制模块以及所述差模抑制模块的参数基于第一公式确定，其中，所述第一公式为：式中，为上升比例系数，为生成电路输出12V的下限阈值，为共模抑制模块的阻抗，为磁珠的阻抗，为自然常数，为时间变量，为与差模抑制模块的第二端连接的分压电阻的阻值，为输出电阻的阻值，为光耦12V电压的下限阈值，为通过差模抑制模块第二端加载的电力载波的峰值电压，为经过抑制后到达输出电阻第二端的电力载波的电压阈值，为输出电阻第二端电压上升的时间限制值。4.一种充电桩控制导引信号检测电路，其特征在于，包括：整流模块、分压模块以及驱动模块；所述整流模块的第一端与如权利要求1
‑
3任一项中所述充电桩控制导引信号产生电路的输出电阻的第二端电连接，所述整流模块的第二端与所述分压模块的第一端电连接，所述分压模块的第二端与所述驱动模块电连接；所述输出电阻的信号经过所述整流模块后生成的脉动交流输入到所述分压模块，所述
分压模块分压后通过所述驱动模块输出脉宽调制波。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯庆冬，董磊，付向楠，时昱，冯超，安鹏，周广阔，郭佳，王珺，张硕，
申请(专利权)人：石家庄科林电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：