一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)和檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)和檢測方法。
【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、深圳巴 斯巴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 頭溫度檢測的新國標(biāo)。
[0005] 所以，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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種電動汽車充電槍頭溫度檢測系統(tǒng)和檢測方 法，本發(fā)明的可測量范圍為華氏度-50Γ-一+150Γ，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(dāng)前的技術(shù)問題。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -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，主控單元對處理后的電壓信號基于非線性回歸分析法進行計 算，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] 所述溫度傳感器為PT100或PT1000。
[0012] 所述穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓管TLP431、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W1串聯(lián)后并聯(lián)于穩(wěn)壓管TLP431兩端。
[0013] 進一步的，所述電壓調(diào)理電路包括:運算放大器A1和精密電阻1?7、1?8、1?9、1?10;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。
[0014] 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Rl 1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;線性光耦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。
[0015] 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。
[0016] 所述A/D采樣單元的校準(zhǔn)電源電壓采用獨立高精度電源ADR3430實現(xiàn)。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019 ]基于上述系統(tǒng)的檢測方法，包括以下步驟：
[0020] (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，若需要采集 槍頭溫度，則轉(zhuǎn)入步驟(2);
[0021] (2)測量平衡橋式阻抗網(wǎng)絡(luò)的采樣電阻上的電壓和調(diào)零電阻W1上的電壓，基于電 阻分壓關(guān)系計算電壓信號調(diào)理電路的差分輸入電壓；
[0022] (3)根據(jù)差分輸入電壓，計算經(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；
[0023] (4)主控單元對經(jīng)過A/D采樣單元的變換后的采樣數(shù)字量進行非線性回歸分析法 計算，得到溫度值，識別溫度傳感器型號，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)；
[0024] (5)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(biāo)準(zhǔn)比較判斷是否需要通知故障報警單元。
[0025] 所述步驟(4)中，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τ> 180°C，則溫度傳感器型號為PT100。
[0026] 所述步驟(5)中，當(dāng)T〈 = 80 °C時，為溫度正常等級，當(dāng)T>80 °C時，為溫度偏高等級； 當(dāng)T>120°C時，為溫度過高等級。
[0027] 進一步的，當(dāng)T〈 = 80°C時，故障報警單元的指示燈顯示綠色，蜂鳴器不響；當(dāng)T>80 °(：時，故障報警單元指示燈顯示黃色，蜂鳴器低頻率蜂鳴；當(dāng)T>120°C時，故障報警單元指示 燈顯示紅色，蜂鳴器高頻率蜂鳴。
[0028] 本發(fā)明的有益效果為：
[0029] (1)本發(fā)明采用平衡橋式電路，可以直接定量計算出槍頭溫度數(shù)值，能夠準(zhǔn)確判斷 溫度報警故障；
[0030] (2)本發(fā)明電路結(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；
[0031] (3)平衡橋式電路采集的差分電壓經(jīng)電壓調(diào)理電路和隔離單元電路的處理，可以 有效濾除干擾或噪聲，精度高；
[0032] (4)主控單元對A/D采樣單元采集的數(shù)字量進行非線性回歸分析法，較傳統(tǒng)的線性 計算更精確；
[0033] (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、以及自動切斷槍頭DC+、DC_進行 保護，可靠保障人身安全和設(shè)備安全。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本發(fā)明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；
[0035] 圖2是本發(fā)明采用的平衡橋式電路及電壓調(diào)理電路拓撲圖。
【具體實施方式】：
[0036]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0037] 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；
[0038] 所述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；
[0039] 所述平衡橋式阻抗網(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回歸分析法計算得到充電 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)；
[0040] 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，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;
[0041 ] 作為優(yōu)選，所述電壓調(diào)理電路包括:運算放大器A1，精密電阻R7、R8、R9、R10。
[0042]所述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