一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，包括溫度傳感器，溫度傳感器檢測槍頭溫度，溫度傳感器連接平衡橋式阻抗網絡一端，平衡橋式阻抗網絡對溫度傳感器的電壓信號進行采集，傳輸給電壓信號調理電路，電壓信號調理電路對采集的電壓信號進行調整后，傳輸給隔離單元，隔離單元對信號進行過濾、隔離后通過A/D采樣單元進行A/D轉換，主控單元根據A/D轉換后的電壓信號得到充電槍頭溫度，通過通訊單元發送給電動汽車直流充電樁控制系統，故障報警單元根據充電槍頭溫度與設定值的比較，進行相應的報警動作。本實用新型采用平衡橋式電路，可以直接定量計算出槍頭溫度數值，能夠準確判斷溫度報警故障。
【專利說明】
-種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟持續快速發展和城鎮化進程加速推進，今后較長一段時期汽車需求 量仍將保持增長勢頭，由此帶來的能源緊張和環境污染問題將更加突出。加快培育和發展 節能汽車與新能源汽車，既是有效緩解能源和環境壓力，推動汽車產業可持續發展的緊迫 任務，也是加快汽車產業轉型升級、培育新的經濟增長點和國際競爭優勢的戰略舉措。
[0003] 新能源電動汽車采用高電壓、大電流方式通過充電槍向電動汽車充電，要求安全 系數高，尤其在充電槍頭和電動汽車電池插座的接口部位，充電時插拔很容易造成接口松 動和DC+、DC-觸電接觸不良，從而產生拉弧火花現象，會造成槍頭絕緣性能降低，引發安全 事故隱患。
[0004] 就目前新能源電動汽車市場上的充電槍頭生產廠商而言，菲尼克斯公司、深圳己 斯己等廠商正在逐步修改和添加溫度檢測方案，國家電網也在廣泛征求廠商意見出臺帶槍 頭溫度檢測的新國柄。
[0005] 所W，現在市場上急需一種簡單、適用的充電槍頭溫度檢測系統來解決此問題。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型為了解決上述問題，提出了一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，本 實用新型的可測量范圍為華氏度-50°C--+150°C，具有設計簡單，測量精度高，實時性高 的優點，能夠解決當前的技術問題。
[0007] 為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：
[000引一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，包括溫度傳感器、平衡橋式阻抗網絡、電壓 信號調理電路、隔離單元、A/D采樣單元、主控單元、通訊單元和故障報警單元，其中：
[0009] 所述溫度傳感器檢測槍頭溫度，溫度傳感器連接平衡橋式阻抗網絡一端，平衡橋 式阻抗網絡對溫度傳感器的電壓信號進行采集，傳輸給電壓信號調理電路，電壓信號調理 電路對采集的電壓信號進行調整后，傳輸給隔離單元，隔離單元對信號進行過濾、隔離后通 過A/D采樣單元進行A/D轉換，主控單元根據A/D轉換后的電壓信號得到充電槍頭溫度，通過 通訊單元發送給電動汽車直流充電粧控制系統，故障報警單元根據充電槍頭溫度與設定 值的比較，進行相應的報警動作。
[0010] 進一步的，所述平衡橋式阻抗網絡采用平衡電橋式電路，包括穩壓電路和差分調 零電路，所述穩壓電路和差分調零電路并聯。
[0011] 所述穩壓電路包括穩壓管化P431、限流電阻R1和分壓精密電阻R2、R3,差分調零電 路包括精密電阻R4、R5、R6和調零電阻W1，其中，限流電阻R1連接電源正極，分壓精密電阻 R2、R3串聯后與穩壓管化P431并聯，精密電阻R4、R5串聯后連接采樣電阻，精密電阻R4并聯 有開關S1，精密電阻R6與調零電阻W1串聯后并聯于穩壓管TLP431兩端。
[0012] 進一步的，所述電壓信號調理電路包括:運算放大器A1和精密電阻R7、R8、R9、R10; 運算放大器A1的輸出端和反相輸入端通過R9相連，反相輸入端與所述電壓信號調理電路負 向輸出端通過R7相連，所述A1的正相輸入端與所述電壓信號調理電路正向輸出端通過R8相 連，所述A1的正相輸入端與GND通過R10連接。
[0013] 所述隔離單元包括線性光禪HCNR200、運算放大器A2和A3、精密電阻R11、R12、R13 和R14與濾波電容C1、C2和C3,其中，運算放大器A2反相輸入端與所述運算放大器A1輸出端 通過R11連接，反相輸入端與輸出端通過電容C1連接，正相輸入端接GND;線性光禪HCNR200 發光二極管正相接電源12V，負相接R12-端，R12另一端接所述運放A2輸出端，線性光禪 HCNR200兩路感光二極管，一路的陽極接GND，陰極接所述運算放大器A2反相輸入端，另一路 的陽極接運算放大器A3正相輸入端，陰極接運算放大器A3的反相輸入端;所述運算放大器 A3正相輸入端接A/D采樣單元地，反相輸入端與其輸出端通過C2和R13兩路并聯連接，所述 運算放大器A3輸出端連接R14-端，R14另一端接雙向保護二極管和濾波電容C3,并作為隔 離單元的輸出連接所述A/D采樣單元。
[0014] 優選的，所述通訊單元采用RS485和CAN總線雙通訊接口，所述故障報警單元采用 指示燈和蜂鳴器。
[0015] 所述A/D采樣單元的校準電源電壓采用獨立高精度電源ADR3430實現。
[0016] 作為優選，所述A/D采樣單元和所述主控單元采用STM32型ARM單片機。
[0017] 所述通訊單元完成所述主控單元和直流充電粧控制系統通訊，系統可配置為自動 上傳模式和問答響應模式。
[0018] 本實用新型的有益效果為：
[0019] (1)本實用新型采用平衡橋式電路，可W直接定量計算出槍頭溫度數值，能夠準確 判斷溫度報警故障；
[0020] (2)本實用新型電路結構緊湊，計算方法及檢測過程簡單，僅通過控制開關S1的閉 合或斷開即可兼容PT100/PT1000溫度傳感器；
[0021] (3)平衡橋式電路采集的差分電壓經電壓信號調理電路和隔離單元電路的處理， 可W有效濾除干擾或噪聲，精度高；
[0022] (4)主控單元對A/D采樣單元采集的數字量進行非線性最優化算法，較傳統的線性 計算更精確；
[0023] (5)通訊單元可配置成問答模式和自動上傳模式，上傳頻率可設置，增加了系統的 靈活性，通過通訊單元使得本地直流充電粧的主控單元能夠與后臺系統進行通訊，實時檢 測直流充電粧的槍頭溫度，并通過故障報警單元進行報警、W及自動切斷槍頭DC+、DC-進行 保護，可靠保障人身安全和設備安全。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本實用新型公開的電動汽車充電槍頭溫度檢測系統總體結構框圖；
[0025] 圖2是本實用新型采用的平衡橋式電路及電壓信號調理電路拓撲圖。
【具體實施方式】：
[0026] 下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0027]如圖1所示，一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，包括槍頭溫度傳感器、平衡橋 式阻抗網絡、電壓信號調理電路、隔離單元、A/D采樣單元、主控單元、通訊單元和故障報警 單元；
[00%]溫度傳感器包括充電槍頭熱敏電阻PT100/PT1000,所述平衡橋式阻抗網絡的前端 與電動汽車充電槍的溫度傳感器相連接，所述平衡橋式阻抗網絡的后端與所述電壓信號調 理電路的前端相連接，所述電壓信號調理電路的后端與所述隔離單元的前端相連接，所述 隔離單元的后端與所述A/D采用單元的前端相連接，所述A/D采用單元的后端與所述主控單 元的前端相連接，所述主控單元的后端分別與所述通訊單元和所述故障報警單元通過CAN 總線/RS485相連接；
[0029] 平衡橋式阻抗網絡用于充電槍頭溫度傳感器的電壓信息檢測，所述電壓信息依次 經所述電壓信號調理電路、所述隔離單元和所述A/D采樣單元處理后送入所述主控單元;所 述主控單元對A/D采樣單元處理后的電壓信息進行非線性最優化算法計算得到充電槍頭溫 度，所述主控單元一方面控制所述故障報警單元報警，另一方面將充電槍頭溫度通過所述 通訊單元發送給電動汽車直流充電粧控制系統；
[0030] 作為優選，所述平衡橋式阻抗網絡采用平衡電橋式電路，包括穩壓電路和差分調 零電路，所述穩壓電路包括穩壓管TLP431，開關S1，限流電阻R1和分壓精密電阻R2、R3;差分 調零電路包括精密電阻R4、R5、R6和調零電阻W1;
[0031] 作為優選，所述電壓信號調理電路包括:運算放大器A1，精密電阻R7、R8、R9、R10。
[0032] A1的輸出端和反相輸入端通過R9相連，反相輸入端與所述電壓信號調理電路負向 輸出端通過R7相連，所述A1的正相輸入端與所述電壓信號調理電路正向輸出端通過R8相 連，所述A1的正相輸入端與GND通過R10連接；
[0033] 作為優選，所述隔離單元包括線性光禪HCNR200,運算放大器A2、A3,精密電阻R11、 尺12、313、1?14，濾波電容(：1、〔2、〔3;
[0034] 運算放大器A2反相輸入端與所述運算放大器A1輸出端通過R11連接，反相輸入端 與輸出端通過電容C1連接，正相輸入端接GND;線性光禪HCNR200發光二極管正相接電源 12V，負相接R12-端，R12另一端接所述運放A2輸出端，線性光禪HCNR200兩路感光二極管， 一路的陽極接GND，陰極接所述運算放大器A2反相輸入端，另一路的陽極接運算放大器A3正 相輸入端，陰極接運算放大器A3的反相輸入端;所述運算放大器A3正相輸入端接A/D采樣單 元地，反相輸入端與其輸出端通過C2和R13兩路并聯連接，所述運算放大器A3輸出端連接 R14-端，R14另一端接雙向保護二極管和濾波電容C3,并作為隔離單元的輸出連接所述A/D 采樣單元；
[0035] 作為優選，所述通訊單元采用RS485和CAN總線雙通訊接口，所述故障報警單元采 用指示燈和蜂鳴器。
[0036] 作為優選，所述A/D采樣單元的校準電源電壓采用獨立高精度電源ADR3430實現。
[0037] 作為優選，所述A/D采樣單元和所述主控單元采用STM32型ARM單片機。
[0038] 所述通訊單元完成所述主控單元和直流充電粧控制系統通訊，系統可配置為自動 上傳模式和問答響應模式；
[0039] 基于上述系統，本實用新型還提出了一種電動汽車充電槍頭溫度檢測方法，可自 動識別槍頭溫度傳感器PT100和PT1000,并自動切換開關匹配溫度傳感器型號。具體包括如 下步驟：
[0040]步驟1:主控單元等待接收直流充電粧控制系統下達槍頭溫度檢測指令；
[0041 ]步驟2:主控單元若接收到槍頭溫度檢測指令，則執行步驟3，否則執行步驟1;
[0042] 步驟3:默認斷開開關S1，測量平衡電橋熱敏電阻PT100/1000上的電壓化和調零電 阻W1上的電壓化，依電阻分壓關系得到電壓信號調理電路的差分輸入電壓化為：
[0045] 步驟4:經過電壓信號調理電路和隔離單元后得到的A/D模擬量采樣值化為：
[0046]
[0047] 優選地，取 R4 = 9R5，R7 = R8，R9 = R10，上式簡化為：
[004引
[0049] 步驟5:再經過A/D采樣和所述主控單元對采樣數字量的非線性最優算法計算后得 到溫度值T，若T<180°C，則溫度傳感器型號為PT1000,將溫度值按照規約上傳給電動汽車直 流充電粧控制系統，若T〉18(TC，則溫度傳感器型號為PT100,則閉合開關S1，重復步驟1-4， 并將得到的溫度值按照規約上傳給電動汽車直流充電粧控制系統；
[0050] 步驟6:初次槍頭溫度檢測完畢之后，主控單元固化溫度傳感器型號，并根據之后 的實際溫度與溫度報警標準比較判斷是否需要通知故障報警單元；
[0051] 進一步，所述步驟6中的溫度報警標準具體為：當T< = 80°C時，為溫度正常等級，故 障報警單元指示燈顯示綠色，蜂鳴器不響；當T〉8(TC時，為溫度偏高等級，故障報警單元指 示燈顯示黃色，蜂鳴器低頻率蜂鳴；當T〉12(TC時，為溫度過高等級，故障報警單元指示燈顯 示紅色，蜂鳴器高頻率蜂鳴。
[0052] 上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新 型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領 域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范 圍1^內。
【主權項】
1. 一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，其特征是:包括溫度傳感器、平衡橋式阻抗網 絡、電壓信號調理電路、隔離單元、A/D采樣單元、主控單元、通訊單元和故障報警單元，其 中： 所述溫度傳感器檢測槍頭溫度，溫度傳感器連接平衡橋式阻抗網絡一端，平衡橋式阻 抗網絡對溫度傳感器的電壓信號進行采集，傳輸給電壓信號調理電路，電壓信號調理電路 對采集的電壓信號進行調整后，傳輸給隔離單元，隔離單元對信號進行過濾、隔離后通過A/ D采樣單元進行A/D轉換，主控單元根據A/D轉換后的電壓信號得到充電槍頭溫度，通過通訊 單元發送給電動汽車直流充電粧控制系統，故障報警單元根據充電槍頭溫度與設定值的比 較，進行相應的報警動作。2. 如權利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，其特征是:所述平衡橋式 阻抗網絡采用平衡電橋式電路，包括穩壓電路和差分調零電路，所述穩壓電路和差分調零 電路并聯。3. 如權利要求2所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，其特征是:所述穩壓電路 包括穩壓管TLP431、限流電阻Rl和分壓精密電阻R2、R3，差分調零電路包括精密電阻R4、R5、 R6和調零電阻Wl，其中，限流電阻Rl連接電源正極，分壓精密電阻R2、R3串聯后與穩壓管 TLP431并聯，精密電阻R4、R5串聯后連接采樣電阻，精密電阻R4并聯有開關S1，精密電阻R6 與調零電阻Wl串聯后并聯于穩壓管TLP431兩端。4. 如權利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，其特征是:所述電壓信號 調理電路包括:運算放大器Al和精密電阻1?7、1?8、1?9、1?10;運算放大器41的輸出端和反相輸 入端通過R9相連，反相輸入端與所述電壓信號調理電路負向輸出端通過R7相連，所述Al的 正相輸入端與所述電壓信號調理電路正向輸出端通過R8相連，所述Al的正相輸入端與GND 通過Rl O連接。5. 如權利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，其特征是:所述隔離單元 包括線性光耦HCNR200、運算放大器A2和A3、精密電阻1?11、1?12、1?13和1?14與濾波電容(：1、〇2 和C3，其中，運算放大器A2反相輸入端與所述運算放大器Al輸出端通過Rl 1連接，反相輸入 端與輸出端通過電容Cl連接，正相輸入端接GND;線性光耦HCNR200發光二極管正相接電源 12V，負相接Rl 2-端，Rl 2另一端接所述運放A2輸出端，線性光耦HCNR200兩路感光二極管， 一路的陽極接GND，陰極接所述運算放大器A2反相輸入端，另一路的陽極接運算放大器A3正 相輸入端，陰極接運算放大器A3的反相輸入端;所述運算放大器A3正相輸入端接A/D采樣 單元地，反相輸入端與其輸出端通過C2和R13兩路并聯連接，所述運算放大器A3輸出端連接 R14-端，R14另一端接雙向保護二極管和濾波電容C3,并作為隔離單元的輸出連接所述A/D 采樣單元。6. 如權利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，其特征是:所述通訊單元 采用RS485和CAN總線雙通訊接口，所述故障報警單元采用指示燈和蜂鳴器。7. 如權利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，其特征是:所述A/D采樣 單元的校準電源電壓采用獨立高精度電源ADR3430實現。8. 如權利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統，其特征是:所述A/D采樣 單元和所述主控單元采用STM32型ARM單片機。
【文檔編號】G01K7/20GK205483318SQ201620087368
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月28日
【發明人】李春飛, 梁兵, 劉敦秀, 胡勇, 王善蓬
【申請人】山東魯能智能技術有限公司