[发明专利]一种交流充电设备CP控制导引信号驱动与采集电路

说明书

本发明公开了一种交流充电设备CP控制导引信号驱动与采集电路，包括PWM信号发生器模块、CP信号驱动电路、CP信号无干扰分压采样和阻抗变换电路和A/D模数转换模块，PWM信号发生器模块接受MCU模块的配置和控制，CP信号驱动电路接收PWM信号、并转变成±12V的CP控制导引信号提供给待充电车辆，CP信号无干扰分压采样和阻抗变换电路对CP信号的电平幅度进行分压采样和阻抗转换，并将采样电平送至AD模数转换模块进行模数转换，所得到的数值量化结果提供给MCU模块识别充电车辆充电操作的启动和停止动作。本发明解决了设备的CP控制导引信号不稳定、工作参数易漂移和采集数据不准确。

技术领域

本发明涉及新能源汽车充电技术领域，特别是一种交流充电设备CP控制导引信号驱动与采集电路。

背景技术

在《充电系统通用要求GBT 18487.1-2015》中规定，交流充电设备的控制导引信号使用1KHz的PWM信号源和它的占空比来表达当前设备可提供的最大供电电流Imax(图1)。然后通过驱动电路生成待充电车辆可识别的±12V控制导引信号CP，并限定了该信号的跳变边沿宽度不得超过2us。而待充电车辆用充电接口上的下拉电阻改变CP信号的高电平幅度来示意设备进行下一步操作，所以设备应对CP信号进行实时的检测，以获取车辆的请求并及时做出相对应的操作，这样才能正确完成一个安全可靠的充电操作。因此，CP控制导引信号的精度和稳定性非常重要。

若交流充电设备无法提供精确的PWM信号脉冲、或输出的CP信号不够稳定、和对其高电平幅度的检测采样不准确，则容易导致充电操作失败。还有可能会导致车辆误判充电设备的最大输出功率、或设备无法及时切断电源输出而损毁设备和车辆，甚至引发火灾造成严重的后果。目前在市场销售的产品上出现无法充电、或在充电操作过程中出现失败、中断、甚至损坏交流充电设备和充电车辆的接口情况，多数是因为CP控制引导信号的异常所造成的。

通常，产生PWM信号源的方法是MCU利用软件延时、或计数器计时，直到一个计数时间段结束时调用子程序翻转MCU输出引脚的电平状态，然后再开始下一个软件计时操作，如此循环来达到输出PWM系列脉冲信号和调整其占空比的目的。但这些方式的缺点是因MCU每条指令的机器周期数并不相同，所以无法达到精准的计时。再加上中断服务程序上的时间开销、还有一些重要任务对时间资源的占用等，使得系统依赖MCU软件计时和翻转所产生的PWM信号是不精确和不稳定的。

未经优化的普通驱动电路在转换CP信号时，无法将PWM信号源的上升和下降沿进行准确而快速的切换，勉强达到甚至无法达到《充电系统通用要求GBT 18487.1-2015》中对±12V控制导引信号CP的规定标准。而且在工作环境温度、湿度产生变动的情况下，驱动电路的电性能产生了大的漂移，使输出的信号也产生大幅变形。

未经优化的通用采集电路容易对CP控制导引信号造成干扰，进一步又会影响自身的采集精度，让设备和车辆之间不能进行准确的交流，还导致设备识别不出待充电车辆发出的操作请求。这样就使充电操作的请求容易失败、或无法停止充电操作的过程而产生潜在的伤害危险。

目前，这些现实中存在的严重问题迫使设备生产厂家在软件的主控制逻辑中用算法尽力校准，但来自源头的多种不稳定因素仅仅在软件上做修正其结果并不理想。而且因加大了软件算法的负担和消耗了更多的MCU资源而导致PWM信号源的精度进一步下降，使情况更加恶化。所以让设备生产商经常疲于应付售后服务和维修，从而造成了巨大的维护成本和利润损失。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种解决了设备的CP控制导引信号不稳定、工作参数易漂移和采集数据不准确的交流充电设备CP控制导引信号驱动与采集电路。

本发明的目的通过以下技术方案实现。