车载通讯隔离系统、高压充电设备及车辆的制作方法

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1.本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种车载通讯隔离系统、高压充电设备及车辆。

背景技术：

2.目前新能源车充电时的局域网(can)通讯握手协议，是通过充电通讯接口与控制器之间的can接口通讯实现。目前can通讯链路是共地共电源设计。其中，控制器采用12v低压供电，外部高压充电口的can信号线有引入高压到控制器的风险。由此，可能会导致高压通过can信号链路引入到控制器电路，超过控制器耐压导致电气性能毁坏。
3.由此，亟需一种新的技术方案以解决上述技术问题。

技术实现要素：

4.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
5.第一方面，本发明提出一种车载通讯隔离系统，包括：供电模块、隔离收发器模块和控制器；供电模块分别与隔离收发器模块和控制器连接；供电模块用于为隔离收发器模块以及控制器供电；控制器与隔离收发器模块连接，控制器用于经由隔离收发器模块自局域网总线接收通讯数据；隔离收发器模块与局域网通讯接口连接，用于隔离局域网总线的高压电信号。
6.可选地，隔离收发器模块包括印刷电路板电路，印刷电路板电路中包括经过隔离处理的芯片。
7.可选地，芯片包括对立设置的两侧导体，对芯片的隔离处理包括以下操作：将两侧导体之间的间距设置为至少6.5毫米。
8.可选地，对芯片的隔离处理还包括以下操作：对两侧导体之间的空隙进行绝缘处理。
9.可选地，供电模块包括第一供电模块和第二供电模块，第一供电模块用于为隔离收发器模块供电，第二供电模块用于为控制器供电。
10.可选地，第一供电模块的电源来自蓄电池。
11.第二方面，本发明还提出一种高压充电设备，包括：充电通讯接口，充电通讯接口与局域网通讯接口连接，高压充电设备用于基于充电通讯接口向车载通讯隔离系统传输通讯数据。
12.可选地，高压充电设备基于充电通讯接口向车载通讯隔离系统传输通讯数据通过通讯握手协议实现。
13.第三方面，本发明还提出一种车辆，包括：如前所述的车载通讯隔离系统。
14.可选地，车辆利用如前所述的高压充电设备为其充电。
15.由此，可以在控制器和can总线之间设置有一个电隔离接口，即，隔离收发器模块，进而避免外部高压电信号引入内部控制器，即高压电信号通过can物理链路串扰到内部低压零部件，而导致控制器电路的电气性能毁坏。保障了用户的利益以及人身安全。
16.本发明的车载通讯隔离系统，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
18.图1示出了根据本发明一个实施例的车载通讯隔离系统的示意性框图；
19.图2示出了根据本发明一个实施例的隔离收发器模块的示意性逻辑框图；
20.图3示出了根据本发明另一个实施例的车载通讯隔离系统的示意性框图；
21.图4示出了根据本发明一个实施例的can通讯链路原理图；以及
22.图5示出了根据本发明一个实施例的芯片的示意图。
具体实施方式
23.本技术实施例提供的车载通讯隔离系统，在控制器和can总线之间设置有一个电隔离接口，即，隔离收发器模块，进而避免外部高压电信号引入内部控制器，即高压电信号通过can物理链路串扰到内部低压零部件，而导致控制器电路的电气性能毁坏。保障了用户的利益以及人身安全。
24.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.图1示出了根据本发明一个实施例的车载通讯隔离系统100的示意性框图。如图1所示，车载通讯隔离系统100可以包括：供电模块110、隔离收发器模块120和控制器130。
26.供电模块110可以分别与隔离收发器模块120和控制器130连接，用于为隔离收发器模块120以及控制器130供电。可选地，供电模块110可以是低压直流电源。由此，在此种情况下，供电模块110分别为隔离收发器模块120和控制器130提供低压直流电。
27.控制器130可以与隔离收发器模块120连接。控制器130用于经由隔离收发器模块120自局域网总线接收通讯数据。隔离收发器模块120与局域网通讯接口连接，用于隔离局域网总线的高压电信号。
28.示例性地，在为车辆充电时，基于通讯握手协议，控制器130可以自局域网总线接
收到通讯数据。例如，通讯数据可以是局域网数据包。其中，控制器130是经由隔离收发器模块120与外部高压设备连接的，以实现外部高压设备对车辆的充电。具体地，隔离收发器模块120可以与局域网通讯接口连接，即，在该实施例中，局域网通讯接口通过线束引到车内的充电接口，通过充电设备电缆可以实现与高压充电设备的通信互连。基于通讯握手协议，可以让can总线和控制器准确确认彼此的身份，进而传输通讯数据。例如，控制器130可以采用比较器、寄存器、数字逻辑电路等电子元件搭建而成，或者采用单片机、微处理器、可编程逻辑控制器(plc)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑阵列(pla)、专用集成电路(asic)等处理器芯片及其外围电路实现。为了便于描述和理解，在本技术中以隔离收发器模块120的型号是tja10521/x为例进行以下说明。图2示出了根据本发明一个实施例的隔离收发器模块的示意性逻辑框图。如图2所示，在一个tja10521/x中包括隔离栅、斜率控制和驱动模块以及与其连接的温度保护模块、模式控制模块、复用器和驱动器模块、唤醒过滤器模块以及多种电子元器件等。其中，隔离栅用于连接控制器130。斜率控制和驱动模块以及唤醒过滤器模块与外部高压充电设备相连，用于接收外部can信号。其中，隔离栅具有限压、限流以及电流隔离等功能。一般地，隔离栅可以包括回路限能单元、电流隔离单元和信号处理单元等。回路限能单元可以作为隔离栅的核心部分。信号处理单元可以根据隔离栅的功能要求进行信号处理。可以理解，tja10521/x是一款车规级的can隔离收发器。其最大工作绝缘电压，即电压额定值是800v
rms
，其中电压峰值是1120v，符合iec60664，即最大重复峰值隔离电压标准。并且，满足5kv额定隔离电压要求，符合ul-1577、iec-61010和iec-60950标准。表1示出了有关tja10521/x中隔离栅绝缘性能的相关参数。tja1052i/x隔离收发器可以使用专有电容隔离技术传输和接收can信号，该技术能够在嘈杂的环境中实现更可靠的数据通讯。隔离收发器还可以将can总线和控制器130进行电气隔离，将高压阻挡在控制系统之外，有效地保证用户的人身安全以及系统安全。同时，隔离技术还可以抑制由接地电势差、接地环路引起的各种共模干扰，保证can总线在严重干扰或有其他系统噪声存在的情况下不间断、无差错地运行，保证了所传输的通讯数据的准确性和可靠性。
29.30.表1
31.由此，可以在控制器和can总线之间设置有一个电隔离接口，即，隔离收发器模块120，进而避免外部高压电信号引入内部控制器，即高压电信号通过can物理链路串扰到内部低压零部件，而导致控制器电路的电气性能毁坏。保障了用户的利益以及人身安全。
32.图3示出了根据本发明另一个实施例的车载通讯隔离系统100的示意性框图。如图3所示，供电模块110包括第一供电模块111和第二供电模块112。第一供电模块111用于为隔离收发器模块120供电，第二供电模块112用于为控制器130供电。可以理解，第一供电模块111和第二供电模块112是相互独立的，分别为不同的装置提供电源。可选地，第二供电模块112还可以为隔离收发器模块120供电。可以理解的是，在第二供电模块112为隔离收发器模块120供电时，其与第一供电模块111显然属于不同电源，并且参见图4可知，经由隔离收发器模块120，这两个供电模块接在不同的地上，即，gnd1和gnd2。由此，也可以避免高压通过can信号链路引入到控制器130，进而避免控制器130的电气性能毁坏。
33.图4示出了根据本发明一个实施例的can通讯链路原理图。参见图4，第一供电模块111可以是图4中的5v隔离电源。在5v隔离电源连接到隔离收发器模块120之前的电路上还连接有两个电容，这两个电容分别接地。可以理解，第一供电模块111是直流电源，在直流电源和地之间连接的电容可以将其称为滤波电容。即，将前述两个电容中的一个为滤波电容。一般地，滤波电容的电容值的取值可以是100-4700微法。可以理解，滤波电容的取值与负载电流以及对电源的纯净度有关。滤波电容可以滤除直流电源的干扰信号和交流成分，平滑脉动直流电压，保证直流成分的最大化，其容量越大，上述效果越好。优选地，在滤波电容附件还设置有一个高频去耦电容。一般地，高频去耦电容的容量小于滤波电容的容量。高频去耦电容的电容值的取值范围可以是0.1-10微法。可以理解，高频去耦电容的电容值的取值与滤除干扰信号的频率有关。高频曲沟电容可以滤除电源中的高频干扰信号，以避免电路产生自激，进而使电路处于稳定工作状态。第二供电模块112可以是图4中的3.3v的蓄电池(bat)。类似地，在第二供电模块112接入控制器130之前的电路上也包括滤波电容，为了简洁在此不再赘述。在本技术中，5v隔离电源属于外部高压侧，3.3v蓄电池属于内部系统低压侧。因此，利用独立的供电模块分别为隔离收发器模块120和控制器130供电可以避免外部高压通过电源流入到内部低压系统，而造成内部电路损坏等，保障了用户的利益。
34.可选地，第一供电模块111的电源来自蓄电池。如前所述，第一供电模块111可以是5v隔离电源，具体地，可以利用3.3v的蓄电池进行电压转换，以获得5v隔离电源。可以理解，这里所说的蓄电池与前文第二供电模块112的蓄电池可以是不同的。进而，保证了第一供电模块111的电源的稳定性。可以理解，第一供电模块111的电源也可以来自与其他稳定的直流供电装置，在此不一一列举。
35.再次参见图4，其中s32g表示控制器端。在隔离收发器模块120与控制器130之间连接有两条数据线rxd和txd。其中，rxd表示接收数据线，txd表示发送数据线。在本技术的实施例中，txd用于控制器130向隔离收发器模块120发送通信数据。即，此时隔离收发器模块120相当于接收信号装置，控制器130相当于发送信号装置。类似地，rxd用于隔离收发器模块120向控制器130发送通信数据。即，此时隔离收发器模块相当于发送信号装置，控制器130相当于接收信号装置。可以理解，前文所述的“rxd表示接收数据线，txd表示发送数据线”是针对隔离收发器模块120而言的，即接收数据和发送数据的对象均是隔离收发器模块
120。其中，控制器130和隔离收发器模块120均属于内部低压部分。
36.示例性地，隔离收发器模块120还与局域网信号接口连接，具体地，隔离收发器模块120与局域网信号接口之间连接有两条数据线canh、canl。其中，参见图4不难看出，在两条数据线canh、canl之间还设置有两个串联的电阻。并且，在两个串联电阻连接的中心点还连接有补偿电容。其中，两个串联电阻的阻值可以相同，也可以不同。来自局域网信号接口的电信号可以通过这两个串联电阻进行适当分压，进而可以保护隔离收发器模块120不受高压信号冲击。同时，在电路中设置补偿电容可以使输入隔离收发器模块120的信号更加稳定。
37.可选地，隔离收发器模块120可以包括印刷电路板电路。印刷电路板电路中包括经过隔离处理的芯片。在本技术中，将经过隔离处理的芯片设置在印刷电路板中，不仅可以实现通讯隔离，还可以保证电路的占地面积不会过大，即保证了车载通讯隔离系统的体积的合理性。
38.图5示出了根据本发明一个实施例的芯片的示意图。参见图5，芯片可以包括对立设置的两侧导体，对芯片的隔离处理包括以下操作：将两侧导体之间的间距设置为至少6.5毫米。可以理解，导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。在本技术的实施例中，不对导体的材质进行限制，任何合理材质的物体均可以作为该导体。由此，使得两侧导体之间的最小爬电间距为6.5毫米。进而满足了在控制器130与外部高压设备，例如外部高压充电设备相连时的压差性能要求，有效地保护了控制器130中的电路。
39.可选地，对芯片的隔离处理还可以包括以下操作：对两侧导体之间的空隙进行绝缘处理。这里的绝缘处理可以是指在芯片的两侧导体之间的空隙中没有铺铜、走线、焊盘或过孔等。可以理解，铺铜可以是指在印刷电路板的闲置控件内用固体铜填充。焊盘可以表示在印刷电路板表面贴装装配的基本构成单元，用来构成电路板的焊盘图案。焊盘可以用于电气连接、器件固定等。过孔是指在印刷电路板中，一条线路从板的一面跳到另一面，连接这两条连线的孔。简言之，该绝缘处理是指芯片两侧的导体之间不互相导通。上述处理操作不仅简单易行，可以节约生产成本，还有效地保证了通讯隔离的效果。
40.根据本技术实施例的第二方面，还提出一种高压充电设备，包括：充电通讯接口，充电通讯接口与局域网通讯接口连接，高压充电设备用于基于充电通讯接口向车载通讯隔离系统100传输通讯数据。
41.可选地，高压充电设备基于充电通讯接口向车载通讯隔离系统100传输通讯数据通过通讯握手协议实现。
42.根据本技术实施例的第三方面，本发明还提出一种车辆，包括前文任一技术方案所述车载通讯隔离系统。优选地，车辆可以是电动汽车(ev)和/或混合动力电动汽车(hev)。
43.可选地，可以利用如前所述的高压充电设备为车辆充电。
44.本领域普通技术人员通过阅读上述有关车载通讯隔离系统的相关描述可以理解高压充电设备以及车辆的具体细节以及有益效果，为了简洁在此不再赘述。
45.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统或设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互
之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
46.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
47.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
48.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
49.以上，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种车载通讯隔离系统，其特征在于，包括：供电模块、隔离收发器模块和控制器；所述供电模块分别与所述隔离收发器模块和所述控制器连接；所述供电模块用于为所述隔离收发器模块以及所述控制器供电；所述控制器与所述隔离收发器模块连接，所述控制器用于经由所述隔离收发器模块自局域网总线接收通讯数据；所述隔离收发器模块与局域网通讯接口连接，用于隔离所述局域网总线的高压电信号。2.如权利要求1所述的车载通讯隔离系统，其特征在于，所述隔离收发器模块包括印刷电路板电路，所述印刷电路板电路中包括经过隔离处理的芯片。3.如权利要求2所述的车载通讯隔离系统，其特征在于，所述芯片包括对立设置的两侧导体，对所述芯片的隔离处理包括以下操作：将所述两侧导体之间的间距设置为至少6.5毫米。4.如权利要求3所述的车载通讯隔离系统，其特征在于，对所述芯片的隔离处理还包括以下操作：对所述两侧导体之间的空隙进行绝缘处理。5.如权利要求1至4任一项所述的车载通讯隔离系统，其特征在于，所述供电模块包括第一供电模块和第二供电模块，所述第一供电模块用于为所述隔离收发器模块供电，所述第二供电模块用于为所述控制器供电。6.如权利要求5所述的车载通讯隔离系统，其特征在于，所述第一供电模块的电源来自蓄电池。7.一种高压充电设备，其特征在于，包括：充电通讯接口，所述充电通讯接口与局域网通讯接口连接，所述高压充电设备用于基于所述充电通讯接口向车载通讯隔离系统传输通讯数据。8.如权利要求7所述的高压充电设备，其特征在于，所述高压充电设备基于所述充电通讯接口向车载通讯隔离系统传输通讯数据通过通讯握手协议实现。9.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1至6任一项所述的车载通讯隔离系统。10.如权利要求9所述的车辆，利用如权利要求7或8所述的高压充电设备为其充电。

技术总结

本发明提供一种提出车载通讯隔离系统、高压充电设备和车辆。该系统包括：供电模块、隔离收发器模块和控制器；供电模块分别与隔离收发器模块和控制器连接；供电模块用于为隔离收发器模块以及控制器供电；控制器与隔离收发器模块连接，控制器用于经由隔离收发器模块自局域网总线接收通讯数据；隔离收发器模块与局域网通讯接口连接，用于隔离局域网总线的高压电信号。由此，可以在控制器和CAN总线之间设置有一个电隔离接口，即，隔离收发器模块，进而避免外部高压电信号引入内部控制器，即高压电信号通过CAN物理链路串扰到内部低压零部件，而导致控制器电路的电气性能毁坏。保障了用户的利益以及人身安全。以及人身安全。以及人身安全。