一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)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(tǒng)，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(wǎng)絡(luò)一端，平衡橋式阻抗網(wǎng)絡(luò)對溫度傳感器的電壓信號進行采集，傳輸給電壓信號調(diào)理電路，電壓信號調(diào)理電路對采集的電壓信號進行調(diào)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(zhuǎn)換，主控單元根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換后的電壓信號得到充電槍頭溫度，通過通訊單元發(fā)送給電動汽車直流充電樁控制系統(tǒng)，故障報警單元根據(jù)充電槍頭溫度與設(shè)定值的比較，進行相應(yīng)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(shù)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(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)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(huán)境污染問題將更加突出。加快培育和發(fā)展 節(jié)能汽車與新能源汽車，既是有效緩解能源和環(huán)境壓力，推動汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫 任務(wù)，也是加快汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、培育新的經(jīng)濟增長點和國際競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)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(shù)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(chǎn)生拉弧火花現(xiàn)象，會造成槍頭絕緣性能降低，引發(fā)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(chǎn)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(wǎng)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(xiàn)在市場上急需一種簡單、適用的充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)來解決此問題。 【實用新型內(nèi)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(tǒng)，本 實用新型的可測量范圍為華氏度-50°C--+150°C，具有設(shè)計簡單，測量精度高，實時性高 的優(yōu)點，能夠解決當前的技術(shù)問題。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：
[000引一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)，包括溫度傳感器、平衡橋式阻抗網(wǎng)絡(luò)、電壓 信號調(diào)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(wǎng)絡(luò)一端，平衡橋 式阻抗網(wǎng)絡(luò)對溫度傳感器的電壓信號進行采集，傳輸給電壓信號調(diào)理電路，電壓信號調(diào)理 電路對采集的電壓信號進行調(diào)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(zhuǎn)換，主控單元根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換后的電壓信號得到充電槍頭溫度，通過 通訊單元發(fā)送給電動汽車直流充電粧控制系統(tǒng)，故障報警單元根據(jù)充電槍頭溫度與設(shè)定 值的比較，進行相應(yīng)的報警動作。
[0010] 進一步的，所述平衡橋式阻抗網(wǎng)絡(luò)采用平衡電橋式電路，包括穩(wěn)壓電路和差分調(diào) 零電路，所述穩(wěn)壓電路和差分調(diào)零電路并聯(lián)。
[0011] 所述穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓管化P431、限流電阻R1和分壓精密電阻R2、R3,差分調(diào)零電 路包括精密電阻R4、R5、R6和調(diào)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(lián)后與穩(wěn)壓管化P431并聯(lián)，精密電阻R4、R5串聯(lián)后連接采樣電阻，精密電阻R4并聯(lián) 有開關(guān)S1，精密電阻R6與調(diào)零電阻W1串聯(lián)后并聯(lián)于穩(wěn)壓管TLP431兩端。
[0012] 進一步的，所述電壓信號調(diào)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(diào)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(diào)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(fā)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(lián)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(yōu)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(xiàn)。
[0016] 作為優(yōu)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(tǒng)通訊，系統(tǒng)可配置為自動 上傳模式和問答響應(yīng)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(shù)值，能夠準確 判斷溫度報警故障；
[0020] (2)本實用新型電路結(jié)構(gòu)緊湊，計算方法及檢測過程簡單，僅通過控制開關(guān)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(jīng)電壓信號調(diào)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(shù)字量進行非線性最優(yōu)化算法，較傳統(tǒng)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(shè)置，增加了系統(tǒng)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(tǒng)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(shè)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(tǒng)總體結(jié)構(gòu)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(diào)理電路拓撲圖。
【具體實施方式】：
[0026] 下面結(jié)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(tǒng)，包括槍頭溫度傳感器、平衡橋 式阻抗網(wǎng)絡(luò)、電壓信號調(diào)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的后端與所述電壓信號調(diào) 理電路的前端相連接，所述電壓信號調(diào)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(wǎng)絡(luò)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(jīng)所述電壓信號調(diào)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(yōu)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(fā)送給電動汽車直流充電粧控制系統(tǒng)；
[0030] 作為優(yōu)選，所述平衡橋式阻抗網(wǎng)絡(luò)采用平衡電橋式電路，包括穩(wěn)壓電路和差分調(diào) 零電路，所述穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓管TLP431，開關(guān)S1，限流電阻R1和分壓精密電阻R2、R3;差分 調(diào)零電路包括精密電阻R4、R5、R6和調(diào)零電阻W1;
[0031] 作為優(yōu)選，所述電壓信號調(diào)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(diào)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(diào)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(yōu)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(fā)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(lián)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(yōu)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(yōu)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(xiàn)。
[0037] 作為優(yōu)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(tǒng)通訊，系統(tǒng)可配置為自動 上傳模式和問答響應(yīng)模式；
[0039] 基于上述系統(tǒng)，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(guān)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(tǒng)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(zhí)行步驟3，否則執(zhí)行步驟1;
[0042] 步驟3:默認斷開開關(guān)S1，測量平衡電橋熱敏電阻PT100/1000上的電壓化和調(diào)零電 阻W1上的電壓化，依電阻分壓關(guān)系得到電壓信號調(diào)理電路的差分輸入電壓化為：
[0045] 步驟4:經(jīng)過電壓信號調(diào)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(yōu)選地，取 R4 = 9R5，R7 = R8，R9 = R10，上式簡化為：
[004引
[0049] 步驟5:再經(jīng)過A/D采樣和所述主控單元對采樣數(shù)字量的非線性最優(yōu)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(guī)約上傳給電動汽車直 流充電粧控制系統(tǒng)，若T〉18(TC，則溫度傳感器型號為PT100,則閉合開關(guān)S1，重復(fù)步驟1-4， 并將得到的溫度值按照規(guī)約上傳給電動汽車直流充電粧控制系統(tǒng)；
[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(jù)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(jié)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(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng) 域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)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(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)，其特征是:包括溫度傳感器、平衡橋式阻抗網(wǎng) 絡(luò)、電壓信號調(diào)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(wǎng)絡(luò)一端，平衡橋式阻 抗網(wǎng)絡(luò)對溫度傳感器的電壓信號進行采集，傳輸給電壓信號調(diào)理電路，電壓信號調(diào)理電路 對采集的電壓信號進行調(diào)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(zhuǎn)換，主控單元根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換后的電壓信號得到充電槍頭溫度，通過通訊 單元發(fā)送給電動汽車直流充電粧控制系統(tǒng)，故障報警單元根據(jù)充電槍頭溫度與設(shè)定值的比 較，進行相應(yīng)的報警動作。2. 如權(quán)利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)，其特征是:所述平衡橋式 阻抗網(wǎng)絡(luò)采用平衡電橋式電路，包括穩(wěn)壓電路和差分調(diào)零電路，所述穩(wěn)壓電路和差分調(diào)零 電路并聯(lián)。3. 如權(quán)利要求2所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)，其特征是:所述穩(wěn)壓電路 包括穩(wěn)壓管TLP431、限流電阻Rl和分壓精密電阻R2、R3，差分調(diào)零電路包括精密電阻R4、R5、 R6和調(diào)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(lián)后與穩(wěn)壓管 TLP431并聯(lián)，精密電阻R4、R5串聯(lián)后連接采樣電阻，精密電阻R4并聯(lián)有開關(guān)S1，精密電阻R6 與調(diào)零電阻Wl串聯(lián)后并聯(lián)于穩(wěn)壓管TLP431兩端。4. 如權(quán)利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)，其特征是:所述電壓信號 調(diào)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(diào)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(diào)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(quán)利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)，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(fā)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(lián)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(quán)利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)，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(quán)利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)，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(xiàn)。8. 如權(quán)利要求1所述的一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)，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(fā)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(shù)有限公司