專利名稱：用于車載充電器的近感探測電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及適合于供車載充電器使用的類型的近感探測電路，以探測與電線組件或者用于方便車輛充電的其他部件的連接。背景車載充電器可用于為存在于混合電動車輛或電動車輛中的高壓電池充電，以為用電力提供動力的電動機提供能量。在一些情況下，可以使用電線組件或者具有便于將電流例如從壁式充電器或者其他類型的充電站傳送至車載充電器的能力的其他部件來便于充電。電線組件可包括適配器以便于連接到電源插座或者與車載充電器相關聯的其他插座。車載充電器可包括電子器件或者其他部件以控制和管理到高壓電池的電流流動以及其他相關的充電操作。概述本發明的一個非限制性方面設想近感探測電路，其用于喚醒微控制器以探測充電電線組件與車輛充電系統的插座的連接，其中電線組件具有當電線組件被連接時插入插座的端子中的接近插腳。近感探測電路可包括喚醒信號生成電路，其可操作來生成用于喚醒微控制器的喚醒信號以探測充電電線組件與插座的連接；以及連接電路，其配置為通過插腳導電以便使喚醒信號生成電路能夠生成喚醒信號。本發明的一個非限制性方面設想喚醒信號生成電路，其配置為生成喚醒信號作為 脈沖喚醒信號。本發明的一個非限制性方面設想脈沖喚醒信號的持續時間小于喚醒微控制器所需要的信號持續時間。本發明的一個非限制性方面設想自鎖電路，其配置為將脈沖喚醒信號的持續時間延長到至少等于喚醒微控制器所需要的信號持續時間。本發明的一個非限制性方面設想喚醒微控制器所需要的信號持續時間是至少50ms o本發明的一個非限制性方面設想脈沖喚醒信號的持續時間小于50ms。本發明的一個非限制性方面設想喚醒信號生成電路，其配置為包括可操作來設置脈沖喚醒信號的持續時間的電容器，其中電容器的電容小于150nF。本發明的一個非限制性方面設想在第一狀態和第二狀態之間可操作的連接電路，第一狀態與連接電路消耗第一電流量對應，以及第二狀態與連接電路消耗第二電流量對應，其中第二電流量大于第一電流量。本發明的一個非限制性方面設想根據從微控制器接收到的控制信號在第一狀態和第二狀態之間可操作的連接電路，當確定電線組件斷開時，微控制器將連接電路控制到第一狀態，而當確定電線組件連接時，微控制器將連接電路控制到第二狀態。本發明的一個非限制性方面設想第一電流量小于150uA。本發明的一個非限制性方面設想近感探測電路，其用于喚醒微控制器以探測充電電線組件到車輛充電系統的連接。近感探測電路可包括脈沖信號生成電路，其在充電電線組件連接到車輛充電系統時生成用于將微控制器從休眠狀態喚醒到活動狀態的單脈沖信號；以及連接電路，其配置為在充電電線組件連接到車輛充電系統時使脈沖信號生成電路能夠生成單脈沖信號。本發明的一個非限制性方面設想自鎖電路，該自鎖電路配置為將單脈沖信號延長為足以喚醒微控制器的喚醒信號。本發明的一個非限制性方面設想脈沖信號生成電路，該脈沖信號生成電路配置為包括可操作來設置單脈沖信號的持續時間的電容器。本發明的一個非限制性方面設想電容器的電容小于150nF。本發明的一個非限制性方面設想連接電路包括在連接節點處連接到脈沖生成電路的分壓器，當電線組件斷開時，分壓器在連接節點處提供第一電壓，并且當電線組件連接時，分壓器提供第二電壓，其中脈沖生成電路需要第二電壓，以便生成單脈沖信號。
本發明的一個非限制性方面設想連接節點，該連接節點與用于接納電線組件的接近插腳的插座的端子相重合，其中分壓器配置為通過插腳導電以提供第二電壓。本發明的一個非限制性方面設想近感探測電路，該近感探測電路用于將微控制器從休眠狀態喚醒到活動狀態，以便探測充電電線組件到車輛充電系統的連接。近感探測電路可包括脈沖信號生成電路，其可操作性來生成具有第一持續時間的第一信號；自鎖電路，其可操作來將第一信號處理成具有第二持續時間的第二信號，第二持續時間足以將微控制器從休眠狀態喚醒到活動狀態；以及連接電路，其配置為在充電電線組件連接到車輛充電系統時使脈沖信號生成電路能夠生成第一信號。本發明的一個非限制方面設想第一持續時間不足以將微控制器從第一狀態喚醒到第二狀態。本發明的一個非限制方面設想連接電路，該連接電路通過電線組件的插腳導電，以便啟用脈沖信號生成電路。本發明的一個非限制方面設想連接電路包括在連接節點處連接到脈沖生成電路的分壓器，當電線組件斷開時，分壓器在連接節點處提供第一電壓，當電線組件連接時，分壓器提供第二電壓，其中，脈沖生成電路需要第二電壓，以便生成第一信號，并且其中，當在連接節點處提供第一電壓時，連接電路通過分壓器消耗小于150uA。附圖
簡述在所附權利要求中以特征指出本發明。然而，通過結合附圖參考以下的詳細描述，本發明的其他特征將變得更加明顯并且本發明將被最好地理解，其中圖I在功能上示出了依照本發明一個非限制方面的與車輛電力系統相關聯的邏輯部件。圖2示意地示出了依照本發明一個非限制方面的近感探測電路。圖3示出了依照本發明一個非限制方面當電線組件斷開時穿過連接電路以及喚醒信號生成電路的電流路徑。圖4示出了依照本發明一個非限制方面當電線組件最初連接時穿過連接電路以及喚醒信號生成電路的電流路徑。圖5示出了依照本發明一個非限制方面的來自喚醒信號生成電路的脈沖信號輸出。
圖6示出了依照本發明一個非限制方面的來自自鎖電路的脈沖信號輸出。圖7示出了依照本發明一個非限制方面當電線組件連接并且添加了附加電阻時穿過連接電路和喚醒信號生成電路的電流路徑。詳細描述如所需要的，本文公開了本發明的詳細的實施方式；然而，應該理解，所公開的實施方式僅僅是可以體現在各種和可選的形式中的本發明的示例。附圖不一定按比例繪制；一些特征可以被放大或最小化以示出特定組件的細節。因此，本文所公開的具體結構和功能細節不應被解釋為限制性的，而僅僅作為用于教導本領域中的技術人員不同地利用本發明的代表性的基礎。圖I在功能上示出了依照本發明的一個非限制方面的與車輛電力系統10相關聯的邏輯部件。示出并且主要描述了車輛電力系統10，其用在電動車輛、混合電動車輛或者具 有高壓電池14或者可操作來提供足以由電動機16使用來驅動車輛12的其他能量源的其他車輛12。車輛12可包括車載充電器20以便于使用通過電線組件22傳送的電流為高壓電池14充電，該電線組件22用于將車載充電器連接至壁式充電器或者其他充電站(未示出)。電線組件22可用于通過電纜傳送電流，該電纜在一端具有適合于接納在與車載充電器20相關聯的插座或電源插座(未示出)內的端子。標題為“Connector Assembly forVehicle Charging”的美國專利號7，878，866(其公開內容特此通過引用被完全并入)公開了可依照本發明使用的電線組件22和插座布置。車載充電器20可包括可操作來控制和管理電流流動的電子器件或者其他部件，該電子器件或者其他部件用于支持高壓電池14的充電相關操作，并且可選地支持給低壓電池24、一個或者多個車輛子系統26和/或包括在車輛12內的其他電子地可操作部件充電或以另外方式供電。低壓電池24可被包括以支持給在低于電動機16的電壓處操作的車輛系統26供電，例如但不限于遠程無鑰匙進入系統、加熱與冷卻系統、資訊娛樂系統、剎車系統等。除了使用電線組件22提供的能量充電以外，高壓電池14、低壓電池24、以及車輛子系統26中的一個或者多個可操作來為彼此供電并且/或者使用電動機16產生的能量而被供電。例如，低壓電池24可以可操作來提供足以滿足較低電壓的電源30使用的能量。較低電壓的電源30可以可操作來調節供車輛子系統26以及/或者車載充電器20中的一個或者多個使用的來自低壓電池24的電流。控制器32可被包括以便于執行邏輯操作以及承擔與控制車輛12內的車載充電器和/或控制器系統(可選地，這些部件中的一個或者多個可包括它們自己的控制器或者處理器)相關聯的其他處理需求。為了示例性的目的，術語“較低”、“低””以及“高”被用來區分分別與5VDCU2VDC以及200VDC大致重合的電壓電平，其通常用在車輛中以支持與相應能量源中的每個相關的操作。這被完成，而不用來不必要地限制本發明的范圍以及設想，因為本發明充分設想具有相同或者不同的電壓電平和/或電流產生/生成能力的能量源。依照本發明的一個非限制性方面的近感探測電路36可被包括以便于電流保持配置，其可操作來當控制器在休眠狀態或者非活動狀態中時便于指示電線組件22到車載充電器20的連接。近感探測電路36可操作來將控制器32從休眠狀態轉變到活動狀態，可選地同時消耗小于50-150uA。這可能有助于允許控制器32保持在低能量消耗狀態中(例如，其中控制器32不能探測電線組件22的連接或者執行其他操作)以便限制所消耗的能量的量，同時在電線組件22被連接或者其他事件(其他事件可能涉及與當控制器22處于休眠狀態時不可用的能力相關的其他觸發操作)發生時仍然允許控制器32被喚醒以執行其規定操作。圖2示意性地示出了依照本發明的一個非限制方面的近感探測電路36。近感探測電路36用來描述圖2中示出的電路相關部件(開關、電阻器、電容器、二極管等)的操作。分配給這些部件的值以及所描述的對部件的使用并不意味著必須要求該值/部件或者該值/部件是專用電路的一部分。更確切地，電路部件可以是圖I示出的邏輯部件的任一個或者多個的部分，例如，所示的電路組件的一些或者全部可被包括于車載充電器20、較低電壓的電源30、車輛子系統26、控制器32、電動機16等的一些或者全部中。雖然多個電路部件被示為實現某些結果，本發明充分設想實現相似結果的其他電路部件的使用，特別是其他電流保持部件的使用。近感探測電路36被示為配置成使用恒定的5VDC電力供應(KA5V)來操作，該5VDC電力供應可由較低電壓的電源30提供。當控制器處于休眠狀態和/或活動狀態的任一個中時，恒定的5VDC可被用于為開關供電并使電路36的其他部件偏壓。圖2示出的配置依 靠5VDC來為連接電路40、喚醒信號生成電路42以及可選的自鎖電路44供電。連接生成電路40可配置為生成信號，例如電壓變化，其適合于在促使喚醒信號生成電路42輸出脈沖信號時使用，該脈沖信號在喚醒控制器32時使用。在脈沖信號的持續時間/長度小于喚醒控制器32所需的持續時間的情況下，自鎖電路44可用于延長脈沖信號或者以其他方式處理它而成為足以將控制器32從休眠狀態轉換到活動狀態的信號。一旦控制器32被喚醒，它就可配置為監控在PR0X_D1節點處的電壓以確定電線組件22的連接，以及可選的模擬到數字部件(ADC)可用于基于所測電壓來支持其他軟件處理。圖3示出了當電線組件22斷開時穿過連接電路40以及喚醒信號生成電路42的電流路徑(帶箭頭的線)。由于在探測到指示電線組件22的斷開的PR0X_D1值時將控制器32轉換到休眠狀態的以前關機事件，控制器32可能此時在休眠狀態中。控制器32可以處于活動狀態中以完成或者執行其他操作，或者在當所示的電流路徑是活動的時轉換到休眠狀態的過程中。當電線組件22斷開時，開關Ql斷開，Q19閉合，Q12斷開，開關Q8斷開，由控制器設置的PROX電壓為零，并且用于接納電線組件22的接近插腳(未示出)的基于車輛的插座的端子48是空的。這導致穿過連接電路40的Q19、R130以及R33的所示電流路徑。由于在電容器C39的每側上的電壓是恒定的，喚醒信號生成電路42沒有電流路徑。圖4示出了當電線組件22最初被連接時穿過連接電路40以及喚醒信號生成電路42的電流路徑(帶箭頭的線)。除非以前被喚醒，否則在電線組件22連接后，該控制器處于休眠狀態中至少一段短的時間。電線組件22的連接導致接近插腳被插入相應的端子插座48內并成為連接電路40的一部分。插入的插腳傳導通過端子48的電流，使得電阻器R34連接到R130與R33之間的連接節點50，有效地降低了連接節點50處的電壓。降低的連接節點電壓減小電容器C39的一側上的電壓，并且因此使用來自5VDC電力供應的能量開始對電容器C39的充電操作。由電容器C39的充電引起的、穿過開關Ql的發射極以及基極的電流流動將開關Ql從斷開狀態轉換到閉合狀態，導致在PR0X_SET節點處的與開關Ql的集電極相關聯的大約5V脈沖。
圖5示出了來自喚醒信號生成電路42的PR0X_SET節點的脈沖信號輸出54。脈沖信號54可被表征為具有從時間Tl到時間T2的持續時間的單脈沖信號，其中時間Tl與對電容器C39的充電相對應，并且時間T2與電容器C39被充好電了相對應。時間Tl與時間T2之間的持續時間與電容器C39的電容成比例，并且可通過改變電容而變化。本發明的一個非限制方面設想電容器C39，其具有 小于150nF例如IOOnF的電容，以便限制其尺寸(較大的電容器可能更昂貴并且具有較慢的上升時間)。當然，本發明充分設想任何尺寸的電容器的使用，以及并不被規定為必須限于所指出的電容。在PR0X_SET節點處的單脈沖信號輸出的持續時間可小于喚醒控制器32所需的持續時間。PR0X_SET信號54被示為具有小于50mS(被示為25mS)的持續時間，而控制器32可具有需要至少50mS的脈沖的類型，以便從休眠狀態轉變為活動狀態。為了減小成本并實現期望的信號上升時間，本發明的一個非限制方面設想包括自鎖電路44以延長PR0X_SET信號54，而不是簡單地增加電容器C39的尺寸。圖6示出了用以喚醒控制器32的來自自鎖電路44的脈沖信號輸出56。脈沖信號56具有比喚醒控制器32所需的時間Tw更長的持續時間(被示為高達時間T3)。如圖2所示，PR0X_SET脈沖信號54可從PR0X_SET節點輸出到自鎖電路44的輸入。然后自鎖電路44可延長信號或者執行其他處理以生成到控制器32的WAKE_UP (喚醒)信號輸出56。一旦被喚醒，控制器32就設置LATCH_RESET(自鎖重置)信號60，以重置自鎖電路44用于WAKE_UP信號56的生成。然后喚醒控制器32可基于在連接節點處的電壓確定電線組件22的連接。控制器32可選地配置為支持兩種或者多種連接狀態，例如支持汽車工程師協會(SAE) J1772以及國際電工委員會(IEC) 51851所要求的連接探測電壓。這些連接狀態可由控制器32支持，該控制器32控制將電阻器R177添加到通過連接電路40的電流路徑。圖7示出通過將電阻器R177添加到電流路徑的SAE J1772連接狀態，此時，控制器32將PROX信號提供到PROX輸入以激活開關Q12以及Q8。根據先前的軟件編程，PROX信號可由控制器32緊接著在喚醒后立即提供。電阻器R177的添加改變在連接節點處的電壓以滿足SAE J1772要求。所得到的電壓變化然后通過喚醒信號生成電路42的5VDC電源引起電容器C39以所示電流路徑放電。在IEC 51851標準被使用的情況下，電阻器R177沒有與電阻器R130并聯連接，并且穿過由電容器C39的放電產生的喚醒信號的5VDC電源的電流路徑被延遲，直到接近插腳從端子移除。一旦接近插腳從端子48移除，控制器32就探測在連接節點50處的相應電壓，并且自動轉換到休眠狀態。轉換到休眠狀態可以包括通過去激活開關Q8而將電阻器R177從電流路徑移除。電阻器R177的移除可被完成以將連接電路40的電流消耗(靜態電流)減小到小于150uA，并且優選地小于IOOuA,這取決于在電流路徑中保留的組件值。控制靜態電流的能力可能有利于實現期望的近感(連接)探測，同時最小化能量消耗。如上所支持的，本發明可配置為在接近的下降沿上喚醒；在低于IV的邊沿轉換時喚醒；實現在休眠模式期間的低靜態電流操作；便于自鎖喚醒以滿足系統的最小啟動電流需求；允許接近信號被連續地應用的系統休眠模式；提供可選擇的SAE/IEC或者其他設置；在休眠或者更低的靜態電流消耗期間，從SAE模式自動切換到IEC模式；從SAE自動切換到IEC也允許提高的低電壓喚醒響應；輸入接近被應用(穩態)的休眠模式(例如，使用控制器32);檢測低至SOOmV的接近電平的變化；并且在任一電壓電平轉換(例如，5V至4V或者3V至IV，等等)。盡管以上描述了示例性的實施方式，但意圖不是這些實施方式描述了本發明的所有可能的形式。更確切地，在說明書中使用的詞是描述的而非限制的詞，并且應當理解，可 以進行各種改變而不偏離本發明的精神和范圍。此外，可以組合各種實現的實施方式的特征以形成本發明的另外的實施方式。
權利要求
1.一種近感探測電路，其用于喚醒微控制器以探測充電電線組件到車輛充電系統的插座的連接，所述電線組件具有接近插腳，當所述電線組件被連接時，所述接近插腳插入所述插座的端子中，所述近感探測電路包括 喚醒信號生成電路，其可操作來生成用于喚醒所述微控制器的喚醒信號以探測所述充電電線組件到所述插座的連接；以及 連接電路，其配置為通過所述插腳導電以使所述喚醒信號生成電路能夠生成所述喚醒信號。
2.如權利要求I所述的近感探測電路，其中，所述喚醒信號生成電路配置為生成所述喚醒信號作為脈沖喚醒信號。
3.如權利要求2所述的近感探測電路，其中，所述脈沖喚醒信號的持續時間小于喚醒 所述微控制器所需要的信號持續時間。
4.如權利要求3所述的近感探測電路，還包括自鎖電路，所述自鎖電路配置為將所述脈沖喚醒信號的持續時間延長到至少等于喚醒所述微處理器所需要的所述信號持續時間。
5.如權利要求4所述的近感探測電路，其中，喚醒所述微控制器所需要的所述信號持續時間至少是50ms。
6.如權利要求2所述的近感探測電路，其中，所述脈沖喚醒信號的持續時間小于50ms。
7.如權利要求2所述的近感探測電路，其中，所述喚醒信號生成電路配置為包括可操作來設置所述脈沖喚醒信號的持續時間的電容器，其中所述電容器的電容小于150nF。
8.如權利要求I所述的近感探測電路，其中，所述連接電路在第一狀態和第二狀態之間是可操作的，所述第一狀態與所述連接電路消耗第一電流量對應，并且所述第二狀態與所述連接電路消耗第二電流量對應，所述第二電流量比所述第一電流量大。
9.如權利要求8所述的近感探測電路，其中，根據從所述微控制器接收到的控制信號，所述連接電路在所述第一狀態和所述第二狀態之間是可操作的，當確定所述電線組件斷開時，所述微控制器將所述連接電路控制到所述第一狀態，當確定所述電線組件連接時，所述微控制器將所述連接電路控制到所述第二狀態。
10.如權利要求8所述的近感探測電路，其中，所述第一電流量小于150uA。
11.一種近感探測電路，其用于喚醒微控制器以探測充電電線組件到車輛充電系統的連接，所述近感探測電路包括 脈沖信號生成電路，其可操作來在所述充電電線組件連接到所述車輛充電系統時生成單脈沖信號，所述單脈沖信號用于將所述微控制器從休眠狀態喚醒到活動狀態；以及 連接電路，其配置為在所述充電電線組件連接到所述車輛充電系統時使所述脈沖生成電路能夠生成所述單脈沖信號。
12.如權利要求11所述的近感探測電路，還包括自鎖電路，所述自鎖電路配置為將所述單脈沖信號延長為足以喚醒所述微控制器的喚醒信號。
13.如權利要求11所述的近感探測電路，其中，所述脈沖信號生成電路配置為包括可操作來設置所述單脈沖信號的持續時間的電容器。
14.如權利要求13所述的近感探測電路，其中，所述電容器的電容量小于150nF。
15.如權利要求11所述的近感探測電路，其中，所述連接電路包括分壓器，所述分壓器在連接節點處連接到所述脈沖生成電路，當所述電線組件斷開時，所述分壓器在所述連接節點處提供第一電壓，并且當所述電線組件連接時，所述分壓器在所述連接節點處提供第二電壓，所述脈沖生成電路需要所述第二電壓以生成所述單脈沖信號。
16.如權利要求15所述的近感探測電路，其中，所述連接節點與用于接納所述電線組件的接近插腳的插座的端子相重合，其中所述分壓器配置為通過所述插腳導電以提供所述第二電壓。
17.—種近感探測電路，其用于將微控制器從休眠狀態喚醒到活動狀態，以探測充電電線組件到車輛充電系統的連接，所述近感探測電路包括 脈沖信號生成電路，其可操作來生成具有第一持續時間的第一信號； 自鎖電路，其可操作來將所述第一信號處理成具有第二持續時間的第二信號，所述第 二持續時間足以將所述微控制器從所述休眠狀態喚醒到所述活動狀態；以及 連接電路，其配置為在所述充電電線組件連接到所述車輛充電系統時使所述脈沖信號生成電路能夠生成所述第一信號。
18.如權利要求17所述的近感探測電路，其中，所述第一持續時間不足以將所述微控制器從所述第一狀態喚醒到所述第二狀態。
19.如權利要求17所述的近感探測電路，其中，所述連接電路通過所述電線組件的插腳導電以啟用所述脈沖信號生成電路。
20.如權利要求17所述的近感探測電路，其中，所述連接電路包括在連接節點處連接到所述脈沖生成電路的分壓器，當所述電線組件斷開時，所述分壓器在所述連接節點處提供第一電壓，當所述電線組件連接時，所述分壓器在所述連接節點處提供第二電壓，其中，所述脈沖生成電路需要所述第二電壓以生成所述第一信號，并且其中當在所述連接節點處提供所述第一電壓時，所述連接電路通過所述分壓器消耗小于150uA。
全文摘要
本發明公開了用于車載充電器的近感探測電路。近感探測電路可操作來探測電線組件到車輛充電系統的連接或者另一設備到某個其他電子電路的連接，其中當控制器或者其他電流消耗源處于不活動狀態中時便于探測可能是合乎需要的。
文檔編號H02J7/00GK102751750SQ20121011487
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月18日 優先權日2011年4月21日
發明者克日什托夫·克雷斯克 申請人:李爾公司