Switching device for CP signals

Abstract

The present disclosure provides a switching device for CP signals, an on-board charger, an electric drive system, and a vehicle. The switching device comprises: a CP signal connection terminal; a first switch unit comprising at least one transistor connected between the CP signal connection terminal and a CP circuit of a charging module; a second switch unit comprising at least one transistor connected between the CP signal connection terminal and a CP circuit of a discharging module; and a logic control unit configured to control the first switch unit and the second switch unit, wherein the first switch unit is controlled to turn on based on a first control signal from the logic control unit and a CP signal from the CP signal connection terminal, and the second switch unit is controlled to turn on based on a second control signal from the logic control unit and a CP signal from the CP circuit of the discharging module.

Description

SWITCHING DEVICE FOR CP SIGNALSTECHNICAL FIELD

[0001] The present disclosure relates to a signal switching device, and in particular to a switching device for control pilot (CP) signals.BACKGROUND

[0002] With the continuous advancement of electric vehicle technology, vehicles equipped with large-capacity power batteries not only need to be charged from the outside through vehicle interfaces, but can also discharge to external objects through the vehicle interfaces. For example, various forms of energy interaction, such as vehicle-to-load (V2L) , vehicle-to-vehicle (V2V) , and vehicle-to-grid (V2G) , can be realized.

[0003] Control pilot signals (hereinafter referred to as CP signals) are important signals that ensure the safe and efficient charging and discharging operations of electric vehicles. The functions of the CP signal include confirming the connection status, identifying the power supply of power supply equipment, monitoring the charging / discharging process, stopping charging / discharging, etc. Moreover, when an electric vehicle is charged, the power supply equipment needs to provide a CP signal to the charged vehicle, and when the electric vehicle is discharging, the electric vehicle needs to provide a CP signal to a charged object. Furthermore, a charging / discharging connector of the electric vehicle includes a pin for the CP signals. To share this pin in charging and discharging operations, a switching device for CP signals is required.SUMMARY OF THE INVENTION

[0004] The present disclosure proposes a device for implementing switching of CP signals.

[0005] According to one aspect of the present disclosure, there is provided a switching device for CP signals, comprising: a CP signal connection terminal; a first switch unit comprising at least one transistor connected between the CP signal connection terminal and a CP circuit of a charging module; a second switch unit comprising at least one transistor connected between the CP signal connection terminal and a CP circuit of a discharging module; and a logic control unit configured to control the first switch unit and the second switch unit, wherein the first switch unit is controlled to be turned on based on a first control signal from the logic control unit and a CP signal for charging from the CP signal connection terminal, so as to transmit the CP signal for charging to the CP circuit of the charging module, wherein the second switch unit is controlled to be turned on based on a second control signal from the logic control unit and a CP signal for discharging from the CP circuit of the discharging module, so as to transmit the CP signal for discharging to the CP signal connection terminal.

[0006] According to the above embodiment, it is possible to reliably switch the CP signals, share the CP pin of the connector, reduce the size of the switching device, and reduce the power loss of the switching device.

[0007] The device according to the present disclosure may also have one or more of the following features individually or in combination.

[0008] According to an embodiment of the present disclosure, the first switch unit comprises: a first transistor, wherein a first end of the first transistor is connected to the CP signal connection terminal, a second end of the first transistor is connected to the CP circuit of the charging module, and a control end of the first transistor is connected to a first node to perform an operation according to the first control signal of the logic control unit; and a first capacitor connected between the first end of the first transistor and the control end of the first transistor, wherein the first capacitor is charged during a first polarity of the CP signal for charging, and keeps the first transistor turned on during a second polarity of the CP signal for charging.

[0009] According to the above embodiment, it is possible to reliably switch the CP signals, and share the CP pin of the connector.

[0010] According to an embodiment of the present disclosure, the first switch unit further comprises: a first diode and a second transistor, wherein the control end of the first transistor is connected to the first node through the first diode, an anode of the first diode is connected to the control end of the first transistor, and a cathode of the first diode is connected to the first node, wherein a control end of the second transistor is connected to the logic control unit to receive the first control signal, a first end of the second transistor is grounded, and a second end of the second transistor is connected to the cathode of the first diode, and wherein the first diode blocks a current flowing from the ground to the CP signal connection terminal during the second polarity of the CP signal for charging.

[0011] According to the above embodiment, it is possible to reliably switch the CP signals and avoid interference with the CP signals.

[0012] According to an embodiment of the present disclosure, the first switch unit further comprises a first resistor, wherein the first resistor is connected between the first end of the first transistor and the control end of the first transistor, and absorbs a discharge current during discharge of the first capacitor.

[0013] According to the above embodiment, it is possible to avoid interference with the CP signals.

[0014] According to an embodiment of the present disclosure, the second switch unit comprises: a third transistor, wherein a first end of the third transistor is connected to the CP circuit of the discharging module, and a control end of the third transistor is connected to a second node to perform an operation according to the second control signal of the logic control unit; a fourth transistor, wherein a first end of the fourth transistor is connected to the CP signal connection terminal, a second end of the fourth transistor is connected to a second end of the third transistor, and a control end of the fourth transistor is connected to the second node to perform an operation according to the second control signal of the logic control unit; a second capacitor connected between the first end of the third transistor and the control end of the third transistor, wherein the second capacitor is charged during a first polarity of the CP signal for discharging, and keeps the third transistor turned on during a second polarity of the CP signal for discharging; and a third capacitor connected between the first end of the fourth transistor and the control end of the fourth transistor, wherein the third capacitor is charged during the first polarity of the CP signal for discharging, and keeps the fourth transistor turned on during the second polarity of the CP signal for discharging.

[0015] According to the above embodiment, it is possible to reliably switch the CP signals, and share the CP pin of the connector.

[0016] According to an embodiment of the present disclosure, the second switch unit further comprises: a second diode and a third diode, wherein the control end of the third transistor is connected to the second node through the second diode, wherein an anode of the second diode is connected to the control end of the third transistor, and a cathode of the second diode is connected to the second node to receive the second control signal, wherein the control end of the fourth transistor is connected to the second node through the third diode, wherein an anode of the third diode is connected to the control end of the fourth transistor, and a cathode of the third diode is connected to the second node to receive the second control signal, wherein the second diode blocks the current flowing from the ground to the CP circuit of the discharging module during the second polarity of the CP signal for discharging, and wherein the third diode blocks a current flowing from the ground to the CP signal connection terminal during the second polarity of the CP signal for discharging.

[0017] According to the above embodiment, it is possible to reliably switch the CP signals and avoid interference with the CP signals.

[0018] According to an embodiment of the present disclosure, the second switch unit further comprises a second resistor and a third resistor, wherein the second resistor is connected between the first end of the third transistor and the control end of the third transistor, and absorbs a discharge current during discharge of the second capacitor, and the third resistor is connected between the first end of the fourth transistor and the control end of the fourth transistor, and absorbs a discharge current during discharge of the third capacitor.

[0019] According to the above embodiment, it is possible to avoid interference with the CP signals.

[0020] According to an embodiment of the present disclosure, the logic control unit comprises a fifth transistor and a sixth transistor, wherein a control end of the fifth transistor receives an enable signal, a first end of the fifth transistor is grounded, and a second end of the fifth transistor is connected to the control end of the second transistor to output the first control signal, and wherein a control end of the sixth transistor receives the enable signal, a first end of the sixth transistor is grounded, and a second end of the sixth transistor is connected to the second node to output the second control signal to the second node.

[0021] According to the above embodiment, it is possible to reliably switch the CP signals.

[0022] According to an embodiment of the present disclosure, the enable signal is at a low level in a default state.

[0023] According to the above-described embodiment, it is possible to reduce the power loss of the device for switching.

[0024] According to an embodiment of the present disclosure, the CP signal is a bipolar pulse width modulation signal.

[0025] According to an embodiment of the present disclosure, the switching device further comprises at least one protection unit, wherein the protection unit is connected between the first end and the control end of at least one of the first to fourth transistors.

[0026] According to the above embodiment, it is possible to reliably switch the CP signals.

[0027] According to an embodiment of the present disclosure, the first transistor, the third transistor, and the fourth transistor are P-channel metal oxide semiconductor field effect transistors, and the second transistor is an N-channel metal oxide semiconductor field effect transistor.

[0028] According to the above-described embodiment, it is possible to reduce the power loss of the device for switching.

[0029] According to an embodiment of the present disclosure, the fifth transistor and the sixth transistor are N-channel metal oxide semiconductor field effect transistors.

[0030] According to the above-described embodiment, it is possible to reduce the power loss of the device for switching.

[0031] According to another aspect of the present disclosure, there is provided an on-board charger, comprising the switching device for CP signals according to various embodiments of the present disclosure.

[0032] According to another aspect of the present disclosure, there is provided an electric drive system, comprising the on-board charger according to various embodiments of the present disclosure.

[0033] According to another aspect of the present disclosure, there is provided a vehicle, comprising the electric drive system according to various embodiments of the present disclosure.

[0034] According to the above embodiments, the device proposed in the present disclosure solves at least the above problems and other problems that can be identified by those skilled in the art, and it is possible to reliably switch the CP signals, share the CP pin of the connector, avoid interference with the CP signals, reduce the size of the switching device, and reduce the power loss of the switching device.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0035] Fig. 1 is a schematic block diagram of an electric vehicle according to an embodiment of the present disclosure.

[0036] Fig. 2 is a waveform diagram of a CP signal according to an embodiment of the present disclosure.

[0037] Fig. 3 is a block diagram of a switching device according to an embodiment of the present disclosure.

[0038] Fig. 4 is a circuit diagram of a switching device according to an embodiment of the present disclosure.DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[0039] To clarify the objective, technical solutions and advantages of embodiments of the present disclosure, the technical solutions of the embodiments of the present disclosure will be described clearly and completely below in conjunction with the drawings of the embodiments of the present disclosure. Apparently, the described embodiments are some rather than all of the embodiments of the present disclosure. All other embodiments obtained by those skilled in the art based on the described embodiments of the present disclosure without the need for inventive effort shall fall within the scope of protection of the present disclosure.

[0040] It may be advantageous to set forth definitions of certain words and phrases used throughout this patent document before describing the specific embodiments below. The term "coupling" and its derivatives refer to any direct or indirect communication between two or more elements, regardless of whether these elements are in physical contact with each other. The terms "sending, " "receiving, " and "communication" and their derivatives encompass direct and indirect communication. The terms "comprising" and "including" and derivatives thereof mean including but not limited to. The term "or" is inclusive and means and / or. The phrase "associated with... " and its derivatives mean comprising, comprised within..., connected to, interconnected with..., including, included within..., connected to or connected with..., coupled to or coupled with..., capable of communicating with..., cooperating with..., interwoven, juxtaposed, close, bound to or bound with..., having, having …attribute, having …relationship or having a relationship with..., etc. The term "controller" means any device, system or part thereof that controls at least one operation. Such a controller may be implemented in hardware, or in a combination of hardware and software and / or firmware. The functions associated with any particular controller can be centralized or distributed locally or remotely. The phrase "at least one of" when used with a list of items means that different combinations of one or more of the listed items may be used, and only one item from the list may be required. For example, "at least one of A, B, and C" includes any of the following combinations: A, B, C, A and B, A and C, B and C, and A, B, and C. For example, "at least one of A, B, or C" includes any of the following combinations: A, B, C, A and B, A and C, B and C, and A, B, and C.

[0041] Furthermore, various functions described below can be implemented or supported by one or more computer programs, each of which is formed from computer-readable program codes and embodied in a computer-readable medium. The terms "application" and "program" refer to one or more computer programs, software components, instruction sets, procedures, functions, objects, classes, instances, related data, or portions thereof suitable for implementation in suitable computer-readable program codes. The phrase "computer-readable program code" comprises any type of computer code, including source code, object code, and executable code. The phrase "computer-readable medium" comprises any type of medium that can be accessed by a computer, such as a read-only memory (ROM) , a random access memory (RAM) , a hard drive, a compact disc (CD) , a digital video disc (DVD) , or any other type of memory. "Non-transitory" computer-readable media exclude wired, wireless, optical, or other communication links that transmit transitory electrical or other signals. The non-transitory computer-readable media comprise both media that can permanently store data and media that can store and later rewrite data, such as rewritable optical disks or erasable memory devices.

[0042] The terminology used herein to describe embodiments of the present application is not intended to limit and / or define the scope of the present application. For example, unless defined otherwise, the technical or scientific terms used in the present disclosure shall have the common meanings understood by those skilled in the art.

[0043] It will be understood that words such as “first” and “second” used in the present disclosure do not indicate any order, quantity or importance, being merely used to distinguish between different component parts. Unless the context clearly indicates otherwise, words such as the singular form "a" , "an" or "the" do not represent a quantitative limitation, but rather indicate the presence of at least one.

[0044] As used herein, any reference to "an example" or "example" , "an embodiment" or "embodiment" means that the particular element, feature, structure or characteristic described in conjunction with the embodiment is included in at least one embodiment. The phrases "in an embodiment" or "in an example" appearing in different places herein do not necessarily all refer to the same embodiment.

[0045] As used herein, "a portion" of a thing means "at least part" of the thing, and thus may mean less than all of the thing or the entirety of the thing. Therefore, "a portion" of a thing comprises the entire thing as a special case, that is, the entire thing is an example of a portion of a thing.

[0046] It will be further understood that words such as "comprise" or "include" mean that the element or object appearing before the word encompasses the elements or objects and their equivalents listed after the word, without excluding other elements or objects. Words such as "connecting, " "coupling, " or "connected" are not restricted to a physical or mechanical connection, and may include an electrical connection, whether direct or indirect. The terms “upper” , “lower” , “left” , “right” and the like are only used to indicate a relative positional relationship, and when the absolute position of a described object changes, the relative positional relationship may also change accordingly.

[0047] The various embodiments discussed below for the purpose of describing the principles of the present disclosure in this patent document merely serve as illustration, and should not be construed as limiting the scope of the present disclosure in any way.

[0048] In the present disclosure, a low level may represent 0 V, a voltage close to 0 V, or a ground voltage, and a high level may represent a voltage of +5 V, a voltage of +3.3 V, a voltage of -5 V, a voltage of -3.3 V, or a voltage of another value.

[0049] According to an embodiment of the present disclosure, an electric vehicle performs charging and discharging operations through a vehicle interface. The vehicle interface comprises a connector. The connector may comprise a pin for CP signals, for example, referred to as a CP pin. To share the CP pin on the connector in the charging and discharging operations, there is thus a need to provide a switching circuit, which provides a CP signal received from the outside on the CP pin to the vehicle's charging module during charging, and transmits a CP signal provided by the vehicle's discharging module to the CP pin during discharging.

[0050] Fig. 1 is a schematic block diagram of an electric vehicle 100 according to an embodiment of the present disclosure.

[0051] According to the embodiment of the present disclosure, the electric vehicle 100 may comprise a vehicle control system 110 and an electric drive system 120. The vehicle control system 100 controls the overall operation of the electric vehicle. The electric drive system 120 converts electrical energy into mechanical energy and drives the vehicle to travel. The electric drive system 120 may comprise a bidirectional on-board charger 130 to implement the function of performing charging and discharging of a power battery. The bidirectional on-board charger 130 may comprise a charging module 140 and a discharging module 150.

[0052] To share a pin for CP signals on a connector, the bidirectional on-board charger 130 may comprise a switching device 160, which provides a CP signal received from the outside on the CP pin to the charging module 140 of the bidirectional on-board charger 130 during a charging operation, and transmits a CP signal provided by the discharging module 150 of the bidirectional on-board charger 130 to the CP pin during a discharging operation.

[0053] According to the embodiment of the present disclosure, the electric vehicle includes two states: one being a detection state and the other being an output state / discharge state. The electric vehicle is in the detection state by default. In the detection state, the vehicle control system 110 controls the switching device 160 to connect to the charging module 140 and disconnect from the discharging module 150. In response to detecting an appropriate CP signal, the charging operation can be started. When it is confirmed that a discharge condition is met and a user has configured discharge, the electric vehicle transitions to the output or discharge state, and the vehicle control system 110 controls the switching device to connect to the discharging module and disconnect from the charging module.

[0054] Fig. 2 is a waveform diagram of a CP signal according to an embodiment of the present disclosure.

[0055] According to the embodiment of the present disclosure, the CP signal is a bipolar Pulse Width Modulation (PWM) signal. As shown in Fig. 2, the CP signal has two polarities, positive and negative, +Vcc and -Vcc. For example, +Vcc may be +12 V, and -Vcc may be -12 V. The CP signal has a variable duty cycle. Different duty cycles of the CP signal may indicate the status of power supply equipment, digital communication requirements, the maximum charging current, etc. Therefore, the power supply equipment notifies the charged vehicle or other devices / objects of necessary information by changing the duty cycle of the CP signal.

[0056] Fig. 3 is a block diagram of a switching device 300 according to an embodiment of the present disclosure.

[0057] According to the embodiment of the present disclosure, the switching device 300 comprises a control logic unit 310, a first switch unit 320, a second switch unit 330, and a CP signal connection terminal 340. The control logic unit 310 may be connected to a vehicle control system to receive an enable signal EN. The CP signal connection terminal 340 may be connected to a CP pin of a connector.

[0058] A default state of the switching device 300 is to electrically connect a CP circuit 410 of a charging module to the CP signal connection terminal 340. In the default state, the vehicle control system may output an enable signal EN for charging to the control logic unit 310. The control logic unit 310 outputs a first control signal Ctrl1 to the first switch unit 320, turning on the first switch unit 320 and electrically connecting the CP circuit 410 of the charging module to the CP signal connection terminal 340. The vehicle control system can detect whether a CP signal sent by power supply equipment is present at the CP signal connection terminal 340. Upon detecting the CP signal, the vehicle control system obtains information related with the power supply equipment according to the duty cycle of the CP signal and performs a corresponding charging operation. Furthermore, the control logic unit 310 outputs a second control signal Ctrl2 to the second switch unit 330, turning off the second switch unit 330, electrically disconnecting a CP circuit 420 of a discharging module from the CP signal connection terminal 340, and preventing the CP signal from being transmitted to the CP circuit 420 of the discharging module, so as to avoid damage to circuit elements or malfunction of the discharging module.

[0059] To ensure the safety and reliability of the charging operation, before energy transmission, the power supply equipment should be able to verify, by detecting the presence of diode D in the CP circuit, that an electric vehicle rather than load equipment is connected. According to an embodiment of the present disclosure, when the power supply equipment detects that a low-level state of the CP signal is within a specified voltage range, it is determined that diode D is present in the CP circuit and that an electric vehicle is connected. According to an embodiment of the present disclosure, an output end of the first switch unit 320 is connected to the anode of diode D in the CP circuit 410 of the charging module. After passing through diode D, the received signal is transmitted to other elements of the CP circuit 410 of the charging module.

[0060] When it is confirmed that a discharge condition is met and a user has configured discharge, the electric vehicle transitions to the discharge state. According to an embodiment of the present disclosure, the vehicle control system may output an enable signal EN for discharging to the control logic unit 310. In response to the enable signal EN for discharging, the control logic unit 310 outputs a second control signal Ctrl2 to the second switch unit 330, turning on the second switch unit 330 and electrically connecting the CP circuit 420 of the discharging module to the CP signal connection terminal 340. Thus, the CP circuit 420 of the discharging module can output a CP signal corresponding to the discharging operation to the CP signal connection terminal 340. Furthermore, the control logic unit 310 outputs a first control signal Ctrl1 to the first switch unit 320, turning off the first switch unit 320, electrically disconnecting the CP circuit 410 of the charging module from the CP signal connection terminal 340, and preventing the CP signal from being transmitted to the CP circuit 410 of the charging module, thereby avoiding damage to circuit elements or malfunction of the charging module.

[0061] According to an embodiment of the present disclosure, the first switch unit 320 and the second switch unit 330 may be implemented in a variety of ways. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the first switch unit 320 and the second switch unit 330 may be implemented using a single-pole double-throw relay. A common end of the relay is connected to the CP pin of the connector of the electric vehicle, a normally ON end is connected to the CP circuit of the charging module, and a normally OFF end is connected to the CP circuit of the discharging module. According to another exemplary embodiment of the present disclosure, the first switch unit 320 and the second switch unit 330 may each be composed of one or more transistors to implement the on and off functions according to the embodiment of the present disclosure.

[0062] Fig. 4 is a circuit diagram of a switching device 400 according to an embodiment of the present disclosure.

[0063] According to the embodiment of the present disclosure, the switching device 400 shown in Fig. 4 may be used to implement the switching device 300 shown in Fig. 3.

[0064] The switching device 400 may comprise transistor Q1, capacitor C1, resistor R1, diode D1, and diode D2. These elements may be used to implement the first switch unit 320. Transistor Q1 may be a P-channel metal oxide semiconductor field effect transistor (PMOSFET) . Due to the process and structure of the PMOSFET, a body diode is connected in parallel between the source and drain of transistor Q1. The anode of the body diode is connected to the drain of transistor Q1, and the cathode of the body diode is connected to the source of transistor Q1. Capacitor C1 and resistor R1 are connected between the source and gate of transistor Q1, the anode of diode D1 is connected to the gate of transistor Q1, and the cathode of diode D1 is connected to the source of transistor Q1. Diode D1 may be a Transient Voltage Suppressor (TVS) diode for protecting transistor Q1. The source of transistor Q1 is connected to the CP signal connection terminal. The drain of transistor Q1 is connected to the CP circuit 410 of the charging module. More specifically, the drain of transistor Q1 is connected to the anode of diode D in the CP circuit 410 of the charging module (with reference to Fig. 3) . The gate of transistor Q1 is connected to the anode of diode D2, and the cathode of diode D2 is connected to a first node N1.

[0065] The switching device 400 may further comprise transistor Q2, resistor R2, capacitor C2, and diode D3. These elements may also be used to implement the first switch unit 320. Transistor Q2 may be an N-channel metal oxide semiconductor field effect transistor (NMOSFET) . Due to the process and structure of the NMOSFET, a body diode is connected in parallel between the source and drain of transistor Q2. The anode of the body diode is connected to the source of transistor Q2, and the cathode of the body diode is connected to the drain of transistor Q1. One end of the capacitor C2 is connected to the gate of transistor Q2, and the other end of capacitor C2 is grounded. Diode D3 may be a TVS diode. The cathode of diode D3 is connected to the gate of transistor Q2, and the anode of diode D3 is grounded. Capacitor C2 and diode D3 are used to protect transistor Q2. The source of transistor Q2 is grounded, and the drain of transistor Q1 is connected to the first node N1 via resistor R2.

[0066] The switching device 400 may further comprise transistors Q3 and Q4, capacitors C3 and C4, resistors R3 and R4, and diodes D4 to D7. These elements may be used to implement the second switch unit 330. The transistors Q3 and Q4 may be P-channel metal oxide semiconductor field effect transistors (PMOSFETs) . Due to the process and structure of the PMOSFET, a body diode is connected in parallel between the source and drain of each of transistors Q3 and Q4. The anode of the body diode of transistor Q3 is connected to the drain of transistor Q3, and the cathode of the body diode is connected to the source of transistor Q3. The same applies to transistor Q4. Capacitor C3 and resistor R3 are connected between the source and gate of transistor Q3, the anode of diode D4 is connected to the gate of transistor Q3, and the cathode of diode D4 is connected to the source of transistor Q3. Diode D4 may be a TVS diode for protecting transistor Q3. The source of transistor Q3 is connected to an output end of the CP circuit 420 of the discharging module. The drain of transistor Q3 is connected to the drain of transistor Q4, and such a connection is also referred to as a back-to-back connection. Capacitor C4 and resistor R4 are connected between the source and gate of transistor Q4, the anode of diode D5 is connected to the gate of transistor Q4, and the cathode of diode D5 is connected to the source of transistor Q4. Diode D5 may be a TVS diode for protecting transistor Q4. The source of transistor Q4 is connected to the CP signal connection terminal. The gate of transistor Q3 is connected to the anode of diode D6, and the cathode of diode D6 is connected to the second node N2. Moreover, the gate of transistor Q4 is connected to the anode of diode D7, and the cathode of diode D7 is connected to the second node N2.

[0067] The switching device 400 may further comprise transistors Q5 and Q6, and resistors R5 to R10. These elements may be used to implement the control logic unit 310. The transistors Q5 and Q6 may be N-channel metal oxide semiconductor field effect transistors (NMOSFETs) . The drain of transistor Q5 is connected to the gate of transistor Q2, and connected to a power supply VDD via resistor R5. The gate of transistor Q5 receives an enable signal EN via resistor R6, and the source of transistor Q5 is grounded. One end of resistor R7 is connected to the gate of transistor Q5, and the other end of resistor R7 is grounded. The drain of transistor Q6 is connected to second node N2 via resistor R8, the gate of transistor Q6 receives an enable signal EN via resistor R9, the source of transistor Q6 is grounded, and resistor R10 is connected between the gate and source of transistor Q6.

[0068] The switching device 400 may further comprise capacitor C5 and diode D8. Diode D8 may be a bidirectional TVS diode. Capacitor C5 and diode D8 are connected in parallel between the CP signal connection terminal and the ground for limiting and filtering an input signal to protect the switching device 400.

[0069] According to an embodiment of the present disclosure, to achieve a low leakage current in the electric vehicle, the enable signal EN corresponding to the default state is selected to be at a low level. When the enable signal EN is at the low level, both the gate voltage and the source voltage of transistor Q5 are at a low level, and transistor Q5 is turned off. Therefore, capacitor C2 connected to the gate of transistor Q2 can be charged through the power supply VDD, increasing the gate voltage of transistor Q2. When the voltage between the gate and source of transistor Q2 is greater than a threshold voltage, transistor Q2 can be turned on. In this case, when a CP signal is received at the CP signal connection terminal, during a positive polarity period of the CP signal, since transistor Q2 has been turned on, the CP signal can charge capacitor C1 connected between the gate and source of transistor Q1. When the voltage between the gate and source of transistor Q1 is less than a threshold voltage, transistor Q1 can be turned on, thereby transmitting the CP signal to the CP circuit 410 of the charging module through transistor Q1.

[0070] According to an embodiment of the present disclosure, in the default state, during a negative polarity period of the CP signal, diode D2 can prevent the formation of an electrical path from the ground to the CP signal connection terminal through transistor Q2, resistor R2, and capacitor C1, thereby preventing the charge accumulated in capacitor C1 during the positive polarity period of the CP signal from being discharged to interfere with the CP signal. Furthermore, in the default state, during the negative polarity period of the CP signal, diode D2 can prevent the formation of an electrical path from the ground to the gate of transistor Q1 through transistor Q2 and resistor R2, thereby avoiding damage to components. Also, during the negative polarity period of the CP signal, the charge accumulated in capacitor C1 during the positive polarity period of the CP signal can be slowly dissipated through resistor R1, and the voltage between the gate and source of transistor Q1 can be kept lower than the threshold voltage, thereby maintaining transistor Q1 in the ON state.

[0071] According to an embodiment of the present disclosure, the switching device 400 electrically connects the CP circuit 410 of the charging module to the CP signal connection terminal in the default state.

[0072] According to an embodiment of the present disclosure, when the enable signal EN is at the low level, both the gate voltage and the source voltage of transistor Q6 are at a low level, and transistor Q6 is turned off. Also, since the CP circuit 420 of the discharging module has no output in the default state, both the gate voltage and the source voltage of transistor Q3 are at a low level, thereby ensuring that transistor Q3 is turned off. Furthermore, since transistor Q6 is turned off, the gate voltage of transistor Q4 is also at a low level. Although the source of transistor Q4 is connected to the CP signal connection terminal, since transistor Q6 is turned off, there is no current path. Therefore, the source voltage of transistor Q4 is also at a low level, thereby ensuring that transistor Q4 is turned off. Furthermore, the anodes of the two body diodes of transistors Q3 and Q4 are connected to each other, also ensuring that there is no current path in the body diodes. Therefore, according to the embodiment of the present disclosure, the switching device 400 electrically disconnects the CP circuit 420 of the discharging module from the CP signal connection terminal in the default state.

[0073] According to an embodiment of the present disclosure, when the electric vehicle transitions to the discharge state, the enable signal EN transitions to a high level. When the enable signal EN is at the high level, the voltage between the gate and source of transistor Q6 is greater than a threshold voltage, and transistor Q6 is turned on. The CP circuit 420 of the discharging module outputs a CP signal in the discharge state. During a positive polarity period of the CP signal, since transistor Q6 has been turned on, the CP signal can charge capacitor C3 between the gate and source of transistor Q3. When the voltage between the gate and source of transistor Q3 is less than a threshold voltage, transistor Q3 can be turned on, thereby transmitting the CP signal to transistor Q4 through transistor Q3. The CP signal can be transmitted to the CP signal connection terminal through the body diode of transistor Q4. Furthermore, the CP signal can also charge capacitor C4 between the gate and source of transistor Q4. When the voltage between the gate and source of transistor Q4 is less than a threshold voltage, transistor Q4 is also turned on. Thus, the CP signal is transmitted to the CP signal connection terminal through transistors Q3 and Q4.

[0074] According to an embodiment of the present disclosure, in the discharge state, during a negative polarity period of the CP signal, diode D6 can prevent the formation of an electrical path from the ground to the CP circuit 420 of the discharging module through transistor Q6, resistor R8, and capacitor C3, thereby preventing the charge accumulated in capacitor C3 during the positive polarity period of the CP signal from being discharged to interfere with the CP signal. Furthermore, in the discharge state, during the negative polarity period of the CP signal, diode D6 can prevent the formation of an electrical path from the ground to the gate of transistor Q3 through transistor Q6 and resistor R8, thereby avoiding damage to components. Also, during the negative polarity period of the CP signal, the charge accumulated in capacitor C3 during the positive polarity period of the CP signal can be slowly dissipated through resistor R3, and the voltage between the gate and source of transistor Q3 can be kept lower than the threshold voltage, thereby maintaining transistor Q3 in the ON state.

[0075] According to an embodiment of the present disclosure, in the discharge state, during a negative polarity period of the CP signal, diode D7 can prevent the formation of an electrical path from the ground to the CP signal connection terminal through transistor Q6, resistor R8, and capacitor C4, thereby preventing the charge accumulated in capacitor C4 during the positive polarity period of the CP signal from being discharged to interfere with the CP signal. Furthermore, in the discharge state, during the negative polarity period of the CP signal, diode D7 can prevent the formation of an electrical path from the ground to the gate of transistor Q4 through transistor Q6 and resistor R8, thereby avoiding damage to components. Also, during the negative polarity period of the CP signal, the charge accumulated in capacitor C4 during the positive polarity period of the CP signal can be slowly dissipated through resistor R4, and the voltage between the gate and source of transistor Q4 can be kept lower than the threshold voltage, thereby maintaining transistor Q4 in the ON state.

[0076] According to an embodiment of the present disclosure, the switching device 400 electrically connects the CP circuit 420 of the discharging module to the CP signal connection terminal in the discharge state.

[0077] According to an embodiment of the present disclosure, when the enable signal EN is at the high level, the voltage between the gate and source of transistor Q5 is greater than a threshold voltage, and transistor Q5 is turned on. Therefore, the gate voltage of transistor Q2 is set to a low level. Both the gate voltage and the source voltage of transistor Q2 are at a low level, and thus, transistor Q2 is turned off. In this case, during the positive polarity period of the CP signal, since transistor Q2 has been turned off, the CP signal cannot charge capacitor C1 to change the voltage between the gate and source of transistor Q1, and thus transistor Q1 cannot be turned on.Therefore, the switching device 400 electrically disconnects the CP signal connection terminal from the CP circuit 410 of the charging module during the positive polarity period of the CP signal in the discharge state.

[0078] According to an embodiment of the present disclosure, during the negative polarity period of the CP signal, due to the presence of a parallel body diode in transistor Q1, there is a potential risk that a current is output from the CP circuit 410 of the charging module to the CP signal connection terminal via this body diode, thereby interfering with the CP signal output by the CP circuit 420 of the discharging module. However, with reference to Fig. 3, the CP circuit 410 of the charging module comprises diode D, and the anode of diode D is connected to the drain of transistor Q1. Therefore, diode D can be fully utilized to prevent the CP circuit 420 of the charging module from interfering with the CP circuit of the discharging module, and there is no need to connect the drain of a PMOSFET in series with the drain of transistor Q1 to prevent current leakage from the body diode, thereby reducing unnecessary power consumption and increase in circuit size. Therefore, the switching device 400 electrically disconnects the CP signal connection terminal from the CP circuit 410 of the charging module during the negative polarity period of the CP signal during the discharging operation.

[0079] According to the embodiments of the present disclosure, the switching device is implemented using the MOSFET, which can reduce the space occupied by the switching device compared with a relay implementation solution, and can reduce power consumption compared with a transistor implementation solution.

[0080] According to another aspect of the present disclosure, an on-board charger is provided. The on-board charger comprises the switching device according to an embodiment of the present disclosure.

[0081] According to another aspect of the present disclosure, an electric drive system is provided. The electric drive system comprises the switching device according to an embodiment of the present disclosure.

[0082] According to another aspect of the present disclosure, a vehicle is provided. The vehicle comprises the aforementioned electric drive system. The electric drive system comprises the aforementioned on-board charger. The on-board charger comprises the switching device according to an embodiment of the present disclosure. The vehicle may be an electrified vehicle, such as a battery electric vehicle (BEV) , a hybrid electric vehicle (HEV) , a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) , a range extended EV or a fuel cell electric vehicle (FCEV) . The vehicle may also be a hydrogen-powered vehicle.

[0083] Those skilled in the art will appreciate that the above-described illustrative embodiments are described herein and are not intended to be restrictive. It should be understood that any two or more of the embodiments disclosed herein may be combined in any combination. In addition, other embodiments may be utilized and other changes may be made without departing from the spirit and scope of the subject matter presented herein. It will be readily understood that the various aspects of the present disclosure as generally described herein and shown in the drawings may be arranged, replaced, combined, separated, and designed in a variety of different configurations, all of which are contemplated herein.

[0084] Those skilled in the art will appreciate that the various illustrative logic blocks, modules, circuits, and steps described in the present application can be implemented as hardware, software, or a combination thereof. To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been generally described above in the form of their functional sets. Whether such functional sets are implemented as hardware or software depends on specific applications and the design constraints imposed on the overall system. Those skilled in the art can implement the described functional sets in different ways for each specific application, but such design decisions should not be interpreted as causing departure from the scope of the present application.

[0085] The various illustrative logic blocks, modules, and circuits described in the present application may be implemented or executed using a general purpose processor, a digital signal processor (DSP) , an application specific integrated circuit (ASIC) , a field programmable gate array (FPGA) or other programmable logic device, discrete gate or transistor logic, discrete hardware components, or any combination thereof designed to perform the functions described herein. The general purpose processor may be a micro-processor, but in the alternative, the processor may be any conventional processor, controller, micro-controller, or state machine. The processor may also be implemented as a combination of computing devices, such as a combination of a DSP and a microprocessor, a plurality of microprocessors, one or more microprocessors in conjunction with a DSP core, or any other such configuration.

[0086] The steps of the method or algorithm described in the present application may be embodied directly in hardware, in software modules executed by a processor, or in a combination of the two. The software modules may reside in a RAM memory, a flash memory, a ROM memory, an EPROM memory, an EEPROM memory, a register, a hard disk, a removable disk, or any other form of storage medium known in the art. An exemplary storage medium is coupled to a processor so that the processor can read and write information from / to the storage medium. In an alternative, the storage medium may be integrated into the processor. The processor and the storage medium may reside in an ASIC. The ASIC may reside in a user terminal. In an alternative, the processor and the storage medium may reside in a user terminal as discrete components.

[0087] In one or more exemplary designs, the described functions may be implemented in hardware, software, firmware, or any combination thereof. If implemented in software, the functions may be stored on or transmitted as one or more instructions or codes on a computer-readable medium. The computer-readable medium comprises a computer storage medium and a communication medium, the latter comprising any medium that facilitates the transfer of a computer program from one location to another. The storage medium may be any available medium that can be accessed by a general-purpose or special-purpose computer.

[0088] The above are merely demonstrative embodiments of the present application, and are not intended to limit the protection scope of the present application, which is determined by the appended claims.

Claims

1.A switching device for CP signals, comprising:a CP signal connection terminal;a first switch unit comprising at least one transistor connected between the CP signal connection terminal and a CP circuit of a charging module;a second switch unit comprising at least one transistor connected between the CP signal connection terminal and a CP circuit of a discharging module; anda logic control unit configured to control the first switch unit and the second switch unit,wherein the first switch unit is controlled to be turned on based on a first control signal from the logic control unit and a CP signal for charging from the CP signal connection terminal, so as to transmit the CP signal for charging to the CP circuit of the charging module,wherein the second switch unit is controlled to be turned on based on a second control signal from the logic control unit and a CP signal for discharging from the CP circuit of the discharging module, so as to transmit the CP signal for discharging to the CP signal connection terminal.2.The switching device according to Claim 1, wherein the first switch unit comprises:a first transistor, wherein a first end of the first transistor is connected to the CP signal connection terminal, a second end of the first transistor is connected to the CP circuit of the charging module, and a control end of the first transistor is connected to a first node to perform an operation according to the first control signal of the logic control unit; anda first capacitor connected between the first end of the first transistor and the control end of the first transistor, wherein the first capacitor is charged during a first polarity of the CP signal for charging, and keeps the first transistor turned on during a second polarity of the CP signal for charging.3.The switching device according to Claim 2, wherein the first switch unit further comprises: a first diode and a second transistor,wherein the control end of the first transistor is connected to the first node through the first diode, an anode of the first diode is connected to the control end of the first transistor, and a cathode of the first diode is connected to the first node,wherein a control end of the second transistor is connected to the logic control unit to receive the first control signal, a first end of the second transistor is grounded, and a second end of the second transistor is connected to the cathode of the first diode, andwherein the first diode blocks a current flowing from the ground to the CP signal connection terminal during the second polarity of the CP signal for charging.4.The switching device according to Claim 2, wherein the first switch unit further comprises a first resistor, wherein the first resistor is connected between the first end of the first transistor and the control end of the first transistor, and absorbs a discharge current during discharge of the first capacitor.5.The switching device according to any one of Claims 1 to 4, wherein the second switch unit comprises:a third transistor, wherein a first end of the third transistor is connected to the CP circuit of the discharging module, and a control end of the third transistor is connected to a second node to perform an operation according to the second control signal of the logic control unit;a fourth transistor, wherein a first end of the fourth transistor is connected to the CP signal connection terminal, a second end of the fourth transistor is connected to a second end of the third transistor, and a control end of the fourth transistor is connected to the second node to perform an operation according to the second control signal of the logic control unit;a second capacitor connected between the first end of the third transistor and the control end of the third transistor, wherein the second capacitor is charged during a first polarity of the CP signal for discharging, and keeps the third transistor turned on during a second polarity of the CP signal for discharging; anda third capacitor connected between the first end of the fourth transistor and the control end of the fourth transistor, wherein the third capacitor is charged during the first polarity of the CP signal for discharging, and keeps the fourth transistor turned on during the second polarity of the CP signal for discharging.6.The switching device according to Claim 5, wherein the second switch unit further comprises: a second diode and a third diode,wherein the control end of the third transistor is connected to the second node through the second diode, wherein an anode of the second diode is connected to the control end of the third transistor, and a cathode of the second diode is connected to the second node to receive the second control signal,wherein the control end of the fourth transistor is connected to the second node through the third diode, wherein an anode of the third diode is connected to the control end of the fourth transistor, and a cathode of the third diode is connected to the second node to receive the second control signal,wherein the second diode blocks the current flowing from the ground to the CP circuit of the discharging module during the second polarity of the CP signal for discharging, andwherein the third diode blocks a current flowing from the ground to the CP signal connection terminal during the second polarity of the CP signal for discharging.7.The switching device according to Claim 5, wherein the second switch unit further comprises a second resistor and a third resistor,wherein the second resistor is connected between the first end of the third transistor and the control end of the third transistor, and absorbs a discharge current during discharge of the second capacitor, andthe third resistor is connected between the first end of the fourth transistor and the control end of the fourth transistor, and absorbs a discharge current during discharge of the third capacitor.8.The switching device according to Claim 1, wherein the logic control unit comprises a fifth transistor and a sixth transistor,wherein a control end of the fifth transistor receives an enable signal, a first end of the fifth transistor is grounded, and a second end of the fifth transistor is connected to the control end of the second transistor to output the first control signal, andwherein a control end of the sixth transistor receives the enable signal, a first end of the sixth transistor is grounded, and a second end of the sixth transistor is connected to the second node to output the second control signal to the second node.9.The switching device according to Claim 8, wherein the enable signal is at a low level in a default state.10.The switching device according to Claim 1, wherein the CP signal is a bipolar pulse width modulation signal.11.The switching device according to Claim 1, further comprising at least one protection unit, wherein the protection unit is connected between the first end and the control end of at least one of the first to fourth transistors.12.The switching device according to Claim 5, wherein the first transistor, the third transistor, and the fourth transistor are P-channel metal oxide semiconductor field effect transistors, and the second transistor is an N-channel metal oxide semiconductor field effect transistor.13.The switching device according to Claim 8, wherein the fifth transistor and the sixth transistor are N-channel metal oxide semiconductor field effect transistors.14.An on-board charger, comprising the switching device for CP signals according to any one of Claims 1 to 13.15.An electric drive system, comprising the on-board charger according to Claim 14.16.A vehicle, comprising the on-board charger according to Claim 14 or the electric drive system according to Claim 15.

Images