本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)汽車(chē)充電信息狀態(tài)提示系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)階段，我國(guó)大力推廣插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)，非插電式混合動(dòng)力汽車(chē)已不在國(guó)家補(bǔ)貼范圍之內(nèi)。這樣做的原因在于，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)與純電動(dòng)汽車(chē)都具有純電驅(qū)動(dòng)模式，可以直接從電網(wǎng)補(bǔ)充能量驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛，行駛過(guò)程具有節(jié)能環(huán)保零排放零污染的優(yōu)點(diǎn)。在車(chē)輛使用過(guò)程中，充電電量由國(guó)家電網(wǎng)的充電機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，作為收取電費(fèi)的依據(jù)。

由于純電動(dòng)車(chē)的架構(gòu)與非插電式混合動(dòng)力汽車(chē)存在較大的差異，特別是采用電池充電的方式代替了傳統(tǒng)的加油方式，由于充電方式的改變，司機(jī)需要及時(shí)了解電動(dòng)汽車(chē)的充電狀態(tài)，避免做出誤操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決上述問(wèn)題，提出了一種電動(dòng)汽車(chē)充電信息狀態(tài)提示系統(tǒng)，采用獨(dú)立的CAN總線架構(gòu)，讀取充電機(jī)的狀態(tài)，依照設(shè)定的提示方式，正確給出當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)的充電指示，防止司機(jī)誤判或誤操作，提高客戶產(chǎn)品體驗(yàn)度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下方案：

一種電動(dòng)汽車(chē)充電信息狀態(tài)提示系統(tǒng)，包括電源電路、CAN總線、單片機(jī)控制器、BMS電池管理系統(tǒng)和提示電路；CAN總線的一端連接充電機(jī)，用于讀取充電機(jī)的充電信息并生成報(bào)文，另一端連接BMS電池管理系統(tǒng)，用于讀取電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)前的電池電量信息；CAN總線將所述報(bào)文內(nèi)容和電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)前的電池電量信息發(fā)送給單片機(jī)控制器；單片機(jī)控制器根據(jù)所述報(bào)文內(nèi)容和電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)前的電池電量信息，生成控制邏輯發(fā)送給提示電路，提示電路用于做出對(duì)當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電操作的允許或不允許指示，電源電路為所述單片機(jī)控制器和提示電路供電。

當(dāng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電操作時(shí)，CAN總線通過(guò)BMS電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)充電狀態(tài)信息，并發(fā)送給單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器根據(jù)當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)充電狀態(tài)信息控制所述提示電路做出不同充電狀態(tài)的指示。

所述電源電路采用車(chē)載電源，并將車(chē)載電源通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路降壓到5VDC輸出。

在電源電路的輸出和地之間設(shè)置濾波電路。

所述濾波電路為在車(chē)載電源的輸出設(shè)置瞬態(tài)抑制二極管D1，用來(lái)吸收車(chē)載電源電壓的突波干擾，防止車(chē)載電源異常變動(dòng)。

所述瞬態(tài)抑制二極管D1與電阻R1、LDO串聯(lián)組成回路，在電阻R1和LDO之間分別并聯(lián)有一路電容C1和一路電容C2，在電阻LDO和地之間分別并聯(lián)有一路電容C3和一路電容C4。

在CAN總線的輸入管腳側(cè)設(shè)置阻容濾波網(wǎng)絡(luò)，用于濾除CAN總線輸入管腳的抖動(dòng)干擾。

在CAN總線的輸入管腳側(cè)設(shè)置共模抑制電路，用于提高CAN總線噪聲抑制能力。

所述提示電路采用報(bào)警電路和/或LED指示電路。當(dāng)所述提示電路采用報(bào)警電路時(shí)，其輸出端與負(fù)載之間設(shè)置低通濾波器。當(dāng)所述提示電路采用LED指示電路時(shí)，使用功率輸出的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的控制。

本實(shí)用新型的有益效果：

（1）本實(shí)用新型集成了讀取充電樁充電信息，并結(jié)合車(chē)輛狀態(tài)信息綜合判斷和光電方式提示的新方案，讀取充電樁的狀態(tài)，采用獨(dú)立的CAN總線架構(gòu)，依照設(shè)定的聲光提示方式，正確給出當(dāng)前充電狀態(tài)，防止司機(jī)誤判或誤操作，提高客戶產(chǎn)品體驗(yàn)度；

（2）為電源電路設(shè)置濾波電路，可以有效抑制電源電壓的各種紋波和異常電壓抖動(dòng)；提高電動(dòng)車(chē)智能車(chē)輛信息提示系統(tǒng)的可靠性；

（3）在CAN總線的輸入管腳側(cè)設(shè)置阻容濾波網(wǎng)絡(luò)，可以濾除CAN總線輸入管腳的抖動(dòng)干擾；在CAN總線的輸入管腳側(cè)設(shè)置共模抑制電路，可以提高CAN總線噪聲抑制能力；

（4）本實(shí)用新型可防止車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)，沒(méi)有關(guān)閉充電口可能帶來(lái)的不良后果，報(bào)警和燈光提示能夠較遠(yuǎn)距離的向司機(jī)給出明確的充電信息。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型濾波電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2為現(xiàn)有的感性負(fù)載瞬態(tài)沖擊圖；

圖3為現(xiàn)有的電感線束瞬態(tài)沖擊圖；

圖4為現(xiàn)有的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)瞬態(tài)沖擊圖；

圖5為現(xiàn)有的線束分布電容沖擊圖；

圖6為現(xiàn)有的線束分布電感沖擊圖；

圖7為現(xiàn)有的線束分布電容沖擊圖；

圖8為現(xiàn)有的拋負(fù)載圖；

圖9為本實(shí)用新型頻率干擾抑制曲線；

圖10為本實(shí)用新型尖峰電壓抑制能力曲線；

圖11為本實(shí)用新型干擾抑制能力圖；

圖12為本實(shí)用新型燈類(lèi)負(fù)載的電路圖；

圖13為本實(shí)用新型電機(jī)負(fù)載的電路圖；

圖14為本實(shí)用新型壽命測(cè)試；

圖15本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16本實(shí)用新型的電路原理圖；

其中1-電感，2-電容。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：一種電動(dòng)汽車(chē)充電信息狀態(tài)提示系統(tǒng)，包括電源電路、CAN總線、單片機(jī)控制器、BMS電池管理系統(tǒng)和提示電路；CAN總線的一端連接充電機(jī)，用于讀取充電機(jī)的充電信息并生成報(bào)文，另一端連接BMS電池管理系統(tǒng)，用于讀取電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)前的電池電量信息；CAN總線將所述報(bào)文內(nèi)容和電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)前的電池電量信息發(fā)送給單片機(jī)控制器；單片機(jī)控制器根據(jù)所述報(bào)文內(nèi)容和電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)前的電池電量信息，生成控制邏輯發(fā)送給提示電路，提示電路用于做出對(duì)當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電操作的允許或不允許指示，電源電路為所述單片機(jī)控制器和提示電路供電。

當(dāng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電操作時(shí)，CAN總線通過(guò)BMS電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)充電狀態(tài)信息，并發(fā)送給單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器根據(jù)當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)充電狀態(tài)信息控制所述提示電路做出不同充電狀態(tài)的指示。

所述電源電路采用車(chē)載電源，并將車(chē)載電源通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路降壓到5VDC輸出，在電源電路的輸出和地之間設(shè)置濾波電路。

電源電路及其濾波電路主要是利用輸入的24VDC 車(chē)載電源降壓到5VDC輸出。由于車(chē)輛上用電器眾多，包含有電容性負(fù)載，電感性負(fù)載和阻性負(fù)載，同時(shí)發(fā)電機(jī)還存在有拋負(fù)載的失效模式，所以車(chē)輛的電源電壓存在各種紋波和異常電壓抖動(dòng)。為防止電源電壓的異常對(duì)電動(dòng)車(chē)智能車(chē)輛信息提示系統(tǒng)電路的破壞損傷，提高電動(dòng)車(chē)智能車(chē)輛信息提示系統(tǒng)的可靠性，針對(duì)車(chē)輛電源電壓可能的異常點(diǎn)，選擇相對(duì)應(yīng)的元器件，進(jìn)行干擾濾除，能量釋放等措施。將電壓的波動(dòng)抑制到電動(dòng)車(chē)智能車(chē)輛信息提示系統(tǒng)內(nèi)部電路可以接受的程度，我們采用能夠滿足車(chē)規(guī)要求的電容，濾波模塊，電壓瞬時(shí)吸收器件等按照設(shè)計(jì)規(guī)范，考慮到印刷電路板的EMC規(guī)定，進(jìn)行設(shè)計(jì)和布局，濾波電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

具體的，如圖16所示，濾波電路可以為在車(chē)載電源的輸出設(shè)置瞬態(tài)抑制二極管D1，用來(lái)吸收車(chē)載電源電壓的突波干擾，防止車(chē)載電源異常變動(dòng)。瞬態(tài)抑制二極管D1與電阻R1、LDO串聯(lián)組成回路，在電阻R1和LDO之間分別并聯(lián)有一路電容C1和一路電容C2，在電阻LDO和地之間分別并聯(lián)有一路電容C3和一路電容C4，用于吸收尖峰脈沖，保持電壓穩(wěn)定，配合LDO的使用，單片機(jī)控制器內(nèi)部的電源電壓能夠穩(wěn)定到一個(gè)良好的水平上，保證單片機(jī)控制器的良好運(yùn)行。

CAN總線的輸入連接充電機(jī)，輸出連接單片機(jī)控制器，CAN總線用于讀取充電機(jī)的充電信息，生成報(bào)文發(fā)送給單片機(jī)控制器；單片機(jī)控制器根據(jù)所述報(bào)文內(nèi)容和電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)前充電狀態(tài)，生成控制邏輯發(fā)送給提示電路。

濾波電路主要是利用輸入的24VDC 車(chē)載電源降壓到5VDC輸出。由于車(chē)輛上用電器眾多，包含有電容性負(fù)載，電感性負(fù)載和阻性負(fù)載，同時(shí)發(fā)電機(jī)還存在有拋負(fù)載的失效模式，所以車(chē)輛的電源電壓存在各種紋波和異常電壓抖動(dòng)。為防止電源電壓的異常對(duì)電動(dòng)車(chē)智能車(chē)輛信息提示系統(tǒng)電路的破壞損傷，提高電動(dòng)車(chē)智能車(chē)輛信息提示系統(tǒng)的可靠性，針對(duì)車(chē)輛電源電壓可能的異常點(diǎn)，選擇相對(duì)應(yīng)的元器件，進(jìn)行干擾濾除，能量釋放等措施。將電壓的波動(dòng)抑制到電動(dòng)車(chē)智能車(chē)輛信息提示系統(tǒng)內(nèi)部電路可以接受的程度，我們采用能夠滿足車(chē)規(guī)要求的電容，濾波模塊，電壓瞬時(shí)吸收器件等按照設(shè)計(jì)規(guī)范，考慮到印刷電路板的EMC規(guī)定，進(jìn)行設(shè)計(jì)和布局 ，濾波電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖2至圖8為車(chē)輛在運(yùn)行中可能發(fā)生的干擾波形，通過(guò)采取各種電路保護(hù)方案，我們?nèi)コ蓴_后的曲線圖如圖9至圖10所示。

我們采用利用電源電磁干擾測(cè)試儀，分項(xiàng)測(cè)試，利用示波器測(cè)量處理后的電壓波形，直至得到理想的電壓輸出。

電動(dòng)車(chē)智能車(chē)輛充電信息提示系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)判斷充電樁充電狀態(tài)，及時(shí)通過(guò)聲光方式給出充電狀態(tài)指示。我們?cè)贑AN輸入管腳設(shè)置了阻容濾波網(wǎng)絡(luò)和共模抑制電路，對(duì)外部干擾進(jìn)行全面抑制。抑制后的曲線如圖11所示。

本實(shí)用新型采用單片機(jī)控制器采用單片機(jī)9S 系列MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)具有集成度高，邏輯實(shí)現(xiàn)方便，定時(shí)器精度高，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載控制要求。但是單片機(jī)存在有程序跑飛的風(fēng)險(xiǎn)，我們針對(duì)該失效模式，提出了可靠的解決方法：9S 系列MCU 具備防止代碼跑飛的功能，而且即使發(fā)生了代碼跑飛，它也能防止應(yīng)用出現(xiàn)故障。導(dǎo)致代碼跑飛的原因可能是錯(cuò)誤的代碼、超出規(guī)范允許范圍運(yùn)行MCU、或者是嚴(yán)重的EMI 或電氣噪聲事件。從定義來(lái)看，并沒(méi)有明確指出在代碼跑飛期間會(huì)出現(xiàn)什么情況，但是由于它是超出規(guī)范運(yùn)行環(huán)境而導(dǎo)致的，很容易破壞程序計(jì)數(shù)器，從而導(dǎo)致MCU 出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的行為。

根據(jù)定義，在代碼跑飛后，MCU 的運(yùn)行是不可預(yù)測(cè)的，甚至不能相信其I/O 端口會(huì)繼續(xù)輸出可接受的狀態(tài)。這就有可能使其端口進(jìn)入一種不可預(yù)測(cè)的狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致外部硬件也進(jìn)入不可預(yù)測(cè)的狀態(tài)。防止代碼跑飛的最重要的方法就是低電壓禁止功能（LVI）。當(dāng)Vdd 電源降低到規(guī)定的最小值以下時(shí)，LVI 能讓MCU 保持復(fù)位狀態(tài)。盡管LVI 可以在電源故障時(shí)保護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)，但它最重要的作用還是在有意關(guān)斷電源時(shí)出現(xiàn)的瞬時(shí)狀態(tài)下提供保護(hù)。如果沒(méi)有采用某種形式的LVI，則在每次關(guān)閉電源時(shí)，代碼跑飛的可能性會(huì)非常大。當(dāng)電壓下降時(shí)，有些應(yīng)用可能需要將狀態(tài)信息保存到內(nèi)部或外部的非易失存儲(chǔ)器中。LVI 就可以用于這一用途，但應(yīng)注意避免超出規(guī)范以外的運(yùn)行。如果啟用了LVI，但沒(méi)有啟用復(fù)位功能，則可以通過(guò)輪詢LVI 狀態(tài)寄存器中的LVIOUT 位，來(lái)根據(jù)需要啟動(dòng)信息轉(zhuǎn)移。

掉電時(shí)，內(nèi)部LVI 可以控制復(fù)位腳，但在上電過(guò)程中也要當(dāng)心。內(nèi)部的上電復(fù)位（POR）電路在振蕩器啟動(dòng)前（一般是在Vdd 達(dá)到2 伏的幾毫秒后），會(huì)保持復(fù)位腳為低電平，然后再持續(xù)4096 個(gè)時(shí)鐘周期的低電平。如果這段時(shí)間還不夠長(zhǎng)，無(wú)法確保電源電壓在復(fù)位腳變?yōu)楦咂角斑_(dá)到規(guī)定的范圍，那么就需要采取措施，使復(fù)位腳維持更長(zhǎng)時(shí)間的低電平。。掉電時(shí)，當(dāng)電源電壓超出規(guī)定的范圍，內(nèi)部LVI 會(huì)拉低復(fù)位腳并且一直保持低電平，直到電源重新建立。如果采用這項(xiàng)功能而且運(yùn)行正常，那么對(duì)電源電壓的下降時(shí)間就沒(méi)有特別的要求。這樣就允許采用電源衰減時(shí)間很長(zhǎng)的設(shè)計(jì)，例如使用較大的存儲(chǔ)電容，或者掉電時(shí)系統(tǒng)的電流消耗很低。只要加在 LVI 上的電源電壓還能讓其電路正常運(yùn)行，LVI 就可以在復(fù)位腳上保持低電平。如果深入觀察復(fù)位腳上的信號(hào)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，一旦電源降得非常低，復(fù)位腳會(huì)回漂到十分之幾伏的電壓。這是正常的。這種情況只有在電源電壓已經(jīng)降得非常低（不足1 伏），不可能執(zhí)行任何代碼，也不會(huì)破壞閃存時(shí)，才會(huì)發(fā)生。根據(jù)定義，代碼跑飛就是對(duì)MCU 程序計(jì)數(shù)器（PC）的破壞。此時(shí)MCU 可能不受控制地從存儲(chǔ)器程序代碼區(qū)的未用地址中執(zhí)行程序，為避免可能有害的影響，應(yīng)該保持在其中填充已知的安全代碼。無(wú)論代碼保存在ROM、閃存，還是在EEPROM 中，這條原則都是適用的。在ROM 應(yīng)用中，唯一需要關(guān)心的是I/O 動(dòng)作，以及保存在EEPROM 中的數(shù)據(jù)遭到破壞的可能性。在基于閃存的應(yīng)用中，還存在代碼破壞的可能性。所有未使用的地址都應(yīng)該包含一條合理而且適宜的指令。該指令可能是一個(gè)以SWI 指令結(jié)尾的NOP 序列，或者更簡(jiǎn)單，都是SWI 指令。這么做以后，不受控地在這些地址中執(zhí)行代碼就會(huì)發(fā)生軟件中斷。然后程序員就能確定到底發(fā)生了什么意外。SWI 中斷矢量應(yīng)該指向一個(gè)相應(yīng)的故障處理程序。這可能是一個(gè)不給COP 置數(shù)的無(wú)限循環(huán)（見(jiàn)后面）、執(zhí)行STOP 的指令，或是跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用軟件的起始點(diǎn)。如果未采用外部看門(mén)狗芯片，就應(yīng)該啟用片上COP，并在正常的代碼執(zhí)行期間定時(shí)寫(xiě)入。這應(yīng)該在主代碼中完成，而不是在中斷程序里做。之所以這樣推薦是因?yàn)榧词怪骱笈_(tái)任務(wù)出現(xiàn)故障，中斷也可能繼續(xù)正確進(jìn)行。通過(guò)正確使用COP，能夠抓住大多數(shù)代碼跑飛的情形，而通過(guò)其它方法是無(wú)法檢測(cè)的。結(jié)合對(duì)未使用地址的適當(dāng)填充，在程序計(jì)數(shù)器發(fā)生破壞的情況下，COP 能夠提供充分的復(fù)位保護(hù)。

綜述，我們采用下面的技術(shù)方案來(lái)滿足單片機(jī)抗干擾的需求：

1.啟用 LVI。在5 伏應(yīng)用中，目前的LVI 規(guī)范能防止3.9 伏電壓以下的代碼跑飛，并且可以用于確保電源下降時(shí)的復(fù)位。在908KX8 或908GP32 等電壓可以低至2.7 伏的器件中，LVI 能在5 伏應(yīng)用提供更好的保護(hù)。

2. 用合理的指令（如SWI）來(lái)填充應(yīng)用代碼的未使用字節(jié)（ROM 或閃存）。SWI

矢量（及所有其它未使用矢量）應(yīng)該編程指向相應(yīng)的錯(cuò)誤處理子程序。

3. 啟用 COP，并以合適的頻率清空計(jì)數(shù)器，較短的超時(shí)周期可以提供更好的保護(hù)。

4. 在基于閃存的應(yīng)用中，充分啟用閃存塊保護(hù)功能。

提示電路中的功率輸出單元：根據(jù)車(chē)型需求，我們的輸出單元對(duì)應(yīng)的負(fù)載有電機(jī)等電感型負(fù)載，可靠的功率輸出單元需要既能達(dá)到需要的輸出能力要求有足夠的壽命次數(shù)，我們采用繼電器良好的解決了這兩方面的要求。圖12為本實(shí)用新型燈類(lèi)負(fù)載的電路圖；圖13為本實(shí)用新型電機(jī)負(fù)載的電路圖。圖14為壽命測(cè)試。

圖15所示為電動(dòng)車(chē)智能車(chē)輛充電信息提示系統(tǒng)安裝在車(chē)身上的圖例，該裝置可方便的固定在車(chē)身內(nèi)部，與整車(chē)控制總線即CAN總線連接，起到安全提示功能。

芯片U2單片機(jī)控制器是電動(dòng)車(chē)智能車(chē)輛充電信息提示系統(tǒng)的核心部件，程序的運(yùn)行，控制各個(gè)執(zhí)行元件的順序執(zhí)行，來(lái)完成報(bào)警信息的播報(bào)和功率輸出，指示燈驅(qū)動(dòng)。我們使用的外圍元件和程序設(shè)計(jì)上的冗余考慮來(lái)保證程序在任何極端狀態(tài)下的正常運(yùn)行，防止程序跑飛。

電阻R6，R7,R8，二極管D7，電容C8,提供了CAN總線輸入管腳的取消抖動(dòng)干擾，作為阻容濾波網(wǎng)絡(luò)。程序的多次判斷再次濾除了可能的輸入干擾。保證動(dòng)作的正常執(zhí)行。

電動(dòng)車(chē)智能充電LED提示系統(tǒng)的輸出主要是報(bào)警信息和LED輸出控制，我們使用了低通濾波器，報(bào)警音的清晰和足夠的分貝值。外部指示燈的控制使用功率輸出，滿足不同功率指示燈的需求。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)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(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。