阅读说明：本技术 充电引导装置及充电设备 (charging guide device and charging equipment ) 是由 雷贵州 张小龙 周怀俊 王乐永 于 2019-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种充电引导装置,包括：第一电压生成单元,用于输出第一电压信号；第二电压生成单元,用于输出第二电压信号；第一运算放大器,用于比较所述第一电压信号和所述第二电压信号并生成第三电压信号；车辆接口单元,用于接收所述第三电压信号并传送反馈电压信号；充放电单元,用于接收所述反馈电压信号进行充电并放电至第二运算放大器；第二运算放大器,用于生成跟随电压；分压单元,用于将所述跟随电压分压后形成检测电压；检测单元,用于根据所述检测电压检测充电状态。本发明的充电设备结构简单、成本低廉,便于大面积推广。本发明进一步提供一种具有所述充电引导装置的充电设备。(the present invention provides a charging guide device, including: a first voltage generating unit for outputting a first voltage signal; a second voltage generating unit for outputting a second voltage signal; a first operational amplifier for comparing the first voltage signal and the second voltage signal and generating a third voltage signal; a vehicle interface unit for receiving the third voltage signal and transmitting a feedback voltage signal; the charging and discharging unit is used for receiving the feedback voltage signal to charge and discharge to the second operational amplifier; a second operational amplifier for generating a follow voltage; the voltage division unit is used for dividing the following voltage to form a detection voltage; and the detection unit is used for detecting the charging state according to the detection voltage. The charging equipment has the advantages of simple structure, low cost and convenience for large-area popularization. The invention further provides a charging device with the charging guide device.)

充电引导装置及充电设备

技术领域

本发明涉及充电领域，具体而言，主要涉及一种结构简单、节约成本的充电引导装置及具有所述充电引导装置的充电设备。

背景技术

国家对新能源汽车的支持,促进了新能源汽车的快速发展,相应配套的充电桩也越来越多的建立起来,其中交流充电桩是比较常见的一种,多建在居民小区停车位上,或者其他公共停车场。交流充电桩通过充电导引电路的脉冲宽度调制信号与汽车通信，实现了连接确认、充电电流确认以及启动停止充电等通信功能。但是目前产生充电引导电路的装置结构大多比较复杂，通过光耦、金属氧化物半导体管等元器件相结合从而实现产生及检测充电引导信号，结构较为负载，且成本较高。因此如何设计一种节约成本的充电引导装置及充电设备将成为新能源汽车充电领域发展的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、节约成本的充电引导装置及具有所述充电引导装置的充电设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种充电引导装置，包括：

第一电压生成单元，用于输出第一电压信号；

第二电压生成单元，用于输出第二电压信号；

第一运算放大器，用于比较所述第一电压信号和所述第二电压信号并生成第三电压信号；

车辆接口单元，用于接收所述第三电压信号并传送反馈电压信号；

充放电单元，用于接收所述反馈电压信号进行充电并放电至第二运算放大器；

第二运算放大器，用于生成跟随电压；

分压单元，用于将所述跟随电压分压后形成检测电压；

检测单元，用于根据所述检测电压检测充电状态。

第二方面，本发明提供一种充电设备，包括充电引导装置和充电控制器，所述充电引导装置与所述充电控制器电性连接；

所述充电引导装置包括：

第一电压生成单元，用于输出第一电压信号；

第二电压生成单元，用于输出第二电压信号；

第一运算放大器，用于比较所述第一电压信号和所述第二电压信号并生成第三电压信号；

车辆接口单元，用于接收所述第三电压信号并传送反馈电压信号；

充放电单元，用于接收所述反馈电压信号进行充电并放电至第二运算放大器；

第二运算放大器，用于生成跟随电压；

分压单元，用于将所述跟随电压分压后形成检测电压；

检测单元，用于根据所述检测电压检测充电状态。

本发明的有益效果：

本发明的提供的充电引导装置，通过比较第一电压信号和第二电压信号生成第三电压信号，并根据第三电压信号生成反馈电压信号并转换为检测电压，从而通过检测电压检测充电状态，通过两个运算放大器和分压单元、检测单元的配合即可实现检测充电状态，并实现对充电设备的充电引导作用，结构简单、成本低廉，提高了充电设备的通用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。

图1为本发明较佳实施方式的充电设备的结构框图；

图2为本发明较佳实施方式的充电引导装置的电路结构图。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本发明的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“A或/和B”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合，例如，可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：在本发明中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

请参考图1，图1示出了本发明一较佳实施方式的充电设备100的结构框图。进一步地，所述充电设备100用于连接充电枪以为车辆充电。进一步地，所述充电设备100包括充电控制器10和充电导引装置20，所述充电导引装置20用于与所述充电控制器10和所述充电枪电性连接，以检测所述充电设备100和车辆的充电状态并通过所述充电控制器10控制对所述车辆进行充电。

请参考图2，进一步地，所述充电导引装置20包括第一电压生成单元21、第二电压生成单元22、第一运算放大器U1、电源单元24、车辆接口单元25、充放电单元26、第二运算放大器U2、分压单元27及检测单元28。所述第一电压生成单元21、所述第二电压生成单元22、所述车辆接口单元25和所述充放电单元26均与所述第一运算放大器U1电性连接，所述第二运算放大器U2与所述充放电单元26及所述分压单元27电性连接，所述电源单元24与所述第一运算放大器U1及所述第二运算放大器U2电性连接。

进一步地，所述第一电压生成单元21包括脉冲宽度调制信号生成子单元211和第一电阻R1，所述第一电阻R1一端与所述脉冲宽度调制信号生成子单元211电性连接，另一端与所述第一运算放大器U1电性连接。所述脉冲宽度调制信号生成子单元211用于生成电压呈周期性变化的脉冲宽度调制信号，并通过所述第一电阻R1后生成第一电压信号并传送至所述第一运算放大器U1。在本实施方式中，所述第一电压信号为0V/3.3V的脉冲宽度调制信号。

进一步地，所述第二电压生成单元22包括数字信号电源DVDD，第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电阻R2一端与所述数字信号电源DVDD电性连接，另一端与所述第一运算放大器U1电性连接，所述第三电阻R3一端与所述第二电阻R2电性连接，另一端接地。所述第二电阻R2和所述第三电阻R3用于将所述数字信号电源DVDD输出的电压进行分压并生成第二电压信号传送至所述第一运算放大器U1。在本实施方式中，所述数字信号电源DVDD输出3.3V的电压，经过所述第二电阻R2和所述第三电阻R3分压后生成的第二电压信号为1.65V的电压信号。

所述第一运算放大器U1的同向输入端与所述第一电阻R1电性连接，所述第一运算放大器U1的反向输入端与所述第二电阻R2电性连接，所述第一运算放大器U1的输出端与所述车辆接口单元25及所述充放电单元26电性连接。

所述电源单元24与所述第一运算放大器U1和所述第二运算放大器U2电性连接，以为所述第一运算放大器U1和所述第二运算放大器U2提供正向及负向电源。进一步地，所述电源单元24包括第一电源单元241和第二电源单元243，所述第一电源单元241用于为所述第一运算放大器U1和所述第二运算放大器U2提供正向电源，所述第二电源单元243用于为所述第一运算放大器U1和所述第二运算放大器U2提供负向电源。进一步地，所述第一电源单元241进一步包括至少一个第一电容C1，用于为所述第一电源单元241进行滤波；所述第二电源单元243进一步包括至少一个第二电容C2，用于为所述第二电源单元243进行滤波。在本实施方式中，所述第一电源单元241用于输入+12V的电压，所述第二电源单元243用于输入-12V的电压。

进一步地，所述第一运算放大器U1用于接收所述第一电压信号和所述第二电压信号，并比较所述第一电压信号的电压值和所述第二电压信号的电压值从而输出第三电压信号。具体地，当所述第一电压信号的电压值大于所述第二电压信号的电压值时，所述第三电压信号为第一电源单元241输入的+12V的电压；当所述第一电压信号的电压值小于所述第二电压信号的电压值时，所述第三电压信号为第二电源单元243输入的-12V的电压。进一步地，在本实施方式中，由于所述第一电压信号为0V/3.3V的脉冲宽度调制信号，所述第二电压信号为1.65V的电压信号，因此所述第一电压信号的电压值会呈周期性地大于或小于所述第二电压信号的电压值，因此所述第一运算放大器U1输出的第三电压信号为+12V/-12V的脉冲宽度调制信号。

进一步地，所述车辆接口单元25用于接收所述第一运算放大器U1输出的第三电压信号并通过所述充电枪传送至车辆，并将车辆端传送的反馈电压信号传送至充放电单元26。进一步地，所述车辆接口单元25的另一端接地。

进一步地，所述充放电单元26用于接收所述反馈电压信号进行充电或放电至所述第二运算放大器U2。进一步地，在本实施方式中，所述充放电单元26包括二极管D1、第四电阻R4、第三电容C3和第五电阻R5，所述二极管D1的正极与所述第一运算放大器U1的输出端电性连接，所述二极管D1的负极与所述第四电阻R4电性连接，所述第三电容C3的一端与所述第四电阻R4电性连接，另一端接地；所述第五电阻R5一端与所述第四电阻R4电性连接，另一端接地。

进一步地，所述二极管D1用于对所述第三电压信号进行整流，以阻止所述第三电压信号中的负向电压通过并将所述第三电压信号整流为正向电压/零伏电压的脉冲宽度调制信号，以防止所述第三电压信号中的负向电压进入后续的检测单元28从而导致所述检测单元28损坏。可以理解，由于所述第三电压信号为+12V/-12V的脉冲宽度调制信号，经过所述二极管D1后将被整流为+12V/0V的脉冲宽度调制信号。所述第四电阻R4和所述第三电容C3形成滤波电路，以对经过所述二极管D1的所述第三电压信号进行滤波以消除所述第三电压信号中的干扰信号。进一步地，在本实施方式中，当所述第三电压信号为正向电压时，所述第三电压信号通过所述第四电阻R4为所述第三电容C3充电，当所述第三电压信号为负向电压时，通过所述第三电容C3和所述第五电阻R5对所述第二运算放大器26放电并传送至所述检测单元28进行检测。进一步地，在本实施方式中，所述第五电阻R5的阻值远大于所述第四电阻R4的阻值，以使得所述第三电压信号对所述第三电容C3充电的时间极短，放电的时间较长，以使得放电至所述第二运算放大器U2的电压位于较高的电平，从而减少对所述第二运算放大器U2和所述检测单元28的干扰。

进一步地，在本实施方式中，由于所述通过所述二极管D1的信号为正向电压/零伏电压的脉冲宽度调制信号，因此当经过所述二极管D1整流后的所述第三电压信号通过所述第四电阻R4、所述第三电容C3和所述第五电阻R5充放电后生成的也为正向电压/零伏电压的脉冲宽度调制信号。

进一步地，所述第二运算放大器U2用于接收所述充放电单元26放电产生的电压并生成跟随电压。在本实施方式中，所述第二运算放大器U2的同向输入端与所述第四电阻R4电性连接，所述第二运算放大器U2的反向输入端与所述第二运算放大器U2的输出端电性连接进而使得所述第二运算放大器U2产生的跟随电压滞后于所述充放电单元26放电产生的电压且电压值与所述充放电单元26放电产生的电压值相等。进一步地，由于所述第三电压信号通过所述第四电阻R4、所述第三电容C3和所述第五电阻R5充放电后生成的也为正向电压或正向电压/零伏电压的脉冲宽度调制信号，因此经过所述第二运算放大器U2生成的跟随电压也为正向电压/零伏电压的脉冲宽度调制信号。

进一步地，所述分压单元27包括第五电阻R5和第六电阻R6，所述第五电阻R5的一端与所述第二运算放大器U2的输出端电性连接，另一端与所述第六电阻R6和所述检测单元28电性连接，所述第六电阻R6的另一端接地连接。进一步地，所述第五电阻R5和所述第六电阻R6用于对所述第二运算放大器U2产生的跟随电压进行分压以形成检测电压，并将所述检测电压传送至所述检测单元28。进一步地，在本实施方式中，所述第二运算放大器U2进一步用于将所述充放电单元26与所述分压单元27及所述检测单元28相隔离，以避免所述充放电单元26影响所述分压单元27及所述检测单元28的工作。可以理解，由于所述跟随电压为正向电压/零伏电压的脉冲宽度调制信号，因此经过所述第五电阻R5和所述第六电阻R6分压后的检测电压也为正向电压/零伏电压的脉冲宽度调制信号。具体地，进一步地由于所述分压单元27对所述跟随电压进行分压形成检测电压，因此所述检测电压的电压值为经一定比例缩放后的所述跟随电压的电压值。例如：所述跟随电压为12V时，经过所述分压单元分压后的检测电压为2V；所述跟随电压为9V时，经过所述分压单元分压后的检测电压为1.5V。

所述检测单元28用于接收所述检测电压并根据所述检测电压检测所述充电设备和所述车辆的充电状态。进一步地，在本实施方式中，所述检测电压的电压值低于3V，以防止检测电压太大损坏所述检测单元28。进一步地，在本实施方式中，由于所述检测电压与所述跟随电压相对应，且所述检测电压的电压值为经一定比例缩放后的为跟随电压的电压值，因此通过所述检测电压能够推算出由所述车辆接口单元传送的反馈电压信号从而根据所述反馈电压信号判断所述充电设备和所述车辆的充电状态。进一步地，当所述第五电阻R5和所述第六电阻R6的比值为5:1时，所述检测电压为所述跟随电压的1/6。在本实施方式中，所述检测电压为0V时，此时所述反馈电压信号为-12V，所述充电状态为所述车辆和所述充电设备未连接；所述检测电压为2V/0V的脉冲宽度调制信号时，则此时所述反馈电压信号为12V/-12V的脉冲宽度调制信号，所述充电状态为所述车辆和所述充电设备未连接；所述检测电压为1.5V时，则此时所述反馈电压信号为9V，所述充电状态为所述车辆和所述充电设备连接；所述检测电压为1.5V/0V的脉冲宽度调制信号时，则此时所述反馈电压信号为+9V/-12V的脉冲宽度调制信号，所述充电状态为所述充电设备准备就绪；所述检测电压为1V时，则此时所述反馈电压信号为6V，所述充电状态为车辆准备就绪；所述检测电压为1V/0V的脉冲宽度调制信号时，则此时所述反馈电压信号为+6V/-12V的脉冲宽度调制信号，所述充电状态为所述充电设备正在为所述车辆充电。

进一步地，所述充电引导装置200进一步包括第七电阻R7和瞬变电压抑制二极管TVS1。所述第七电阻R7连接在所述第一运算放大器U1的出输出端与所述车辆接口单元25及所述充放电单元26之间。所述瞬变电压抑制二极管TVS1连接在所述车辆接口单元25和所述充放电单元26之间，用于防止车辆端的电压较大从而通过车辆接口单元25将电流反灌至所述充放电单元26并对所述电路造成损坏。可以理解，当所述车辆接口单元25输出的电压大于所述瞬变电压抑制二极管TVS1的击穿电压时，所述瞬变电压抑制二极管TVS1将会提供一个低阻抗的路径从而将电流分流至所述瞬变电压抑制二极管TVS1，并传到至瞬变电压抑制二极管TVS1的接地端。

综上所述，本实施方式的充电设备能够比较第一电压信号和第二电压信号以生成第三电压信号，并将所述第三电压通过车辆接口单元传送至车辆端并接收车辆端的反馈电压信号进而生成稳定的检测电压，并通过所述检测电压的电压值判断充电设备和车辆的充电状态，能够方便地产生并充电信号并通过检测所述充电信号判断充电状态，便于根据所述充电状态控制充电设备对车辆进行充电，使用十分方便。

上述充电装置中的各个模块的划分仅用于举例说明，在其他实施方式中，可将充电装置按照需要划分为不同的模块，以完成上述充电装置的全部或部分功能。上述充电装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以软件形式存储于计算机设备的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。