CN109017335A - 一种电动汽车直流充电系统 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车直流充电系统，其包括：充电座，其包括高压直流充电端口和低压电源端口；可控开关，其连接在高压直流充电端口与电动汽车的电池包之间，用于断开或导通高压直流充电端口与电池包之间的电连接；开关控制电路，其控制端口与可控开关连接，用于控制可控开关的运行状态；继电器，其线圈的第一端和第二端分别与低压电源端口的两个端口连接，第一触点和第二触点分别与蓄电池的正极和开关控制电路的输入端正极连接，蓄电池的负极与开关控制电路的输入端负极连接。该系统在对电动汽车的电池包进行充电时并不需要打开电动汽车的整车24V电源，从而避免了能源的浪费，实现了电动汽车的关电充电。

Description

一种电动汽车直流充电系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体地说，涉及一种电动汽车直流充电系统。

背景技术

随着对环境污染的增加及能源危机的影响，新能源车辆的发展越来越受到重视，其中纯电驱动日益成为市场发展的主流方向。

现有的车辆充电的方式主要分为直流充电与交流充电两种方式，其中直流充电是通过固定在电动汽车外、与交流电网连接的直流充电桩来将电网提供给的AC380V三相交流电整流成匹配车辆电压平台的直流电，从而为车载动力电池充电。由于直流充电桩采用三相四线制供电，其可以提供足够大的充电功率，满足车辆快速充电的要求，因此直流充电在新能源客车上普遍使用。

目前各纯电动以及插电式混合动力等电动汽车整车低压供电平台通常为外用24V供电，然而，由于充电机提供的12V低压辅助电源无法驱动整车部件，因而也就无法实现电动车的关电充电。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种电动汽车直流充电系统，所述系统包括：

充电座，其包括高压直流充电端口和低压电源端口；

可控开关，其连接在所述高压直流充电端口与电动汽车的电池包之间，用于断开或导通所述高压直流充电端口与电池包之间的电连接；

开关控制电路，其控制端口与所述可控开关连接，用于控制所述可控开关的运行状态；

继电器，其线圈的第一端和第二端分别与所述低压电源端口的两个端口连接，第一触点和第二触点分别与蓄电池的正极和所述开关控制电路的输入端正极连接，所述蓄电池的负极与所述开关控制电路的输入端负极连接。

根据本发明的一个实施例，当所述线圈的第一端和第二端之间的电压大于或等于预设电压阈值时，所述第一触点与第二触点之间的电连接导通，所述蓄电池与所述开关控制电路之间的电连接导通并为所述开关控制电路供电。

根据本发明的一个实施例，所述预设电压阈值为12V。

根据本发明的一个实施例，所述充电座还包括：

充电确认信号端口，其与所述开关控制电路连接，所述开关控制电路配置为根据所述充电确认信号端口传输来的信号关闭或断开所述可控开关。

根据本发明的一个实施例，所述开关控制电路为电动汽车的BMS。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

DC/DC电路，其第一连接端口和第二连接端口分别与所述高压直流充电端口的正极和负极连接，第三连接端口和第四连接端口分别与所述继电器的第二触点和蓄电池的负极连接。

根据本发明的一个实施例，当所述可控开关闭合时，所述高压直流充电端口与电池包之间的电连接导通并为所述电池包充电，

同时，所述DC/DC电路由非工作状态转换为工作状态，从而将所述高压直流充电端口提供的高压直流电转换为相应的低压直流电并为所述开关控制电路供电。

本发明所提供的电动汽车直流充电系统在充电器提供的12V电压辅助电源的情况下仍然能够对电动汽车的电池包正常供电。同时，该系统在对电动汽车的电池包进行充电时并不需要打开电动汽车的整车24V电源，这样电动汽车的低压用电部件也就不需要处于工作状态，从而避免了能源的浪费，实现了电动汽车的关电充电。

同时，为了防止整车馈电，DC/DC电路工作所需要的电能不再像现有技术那样由电动汽车的高压回路来提供，而是由外部的非车载充电机来提供，从而避免了由于电动汽车的各个高压部件均上电而导致的安全风险的增加。

此外，对于现有的电动汽车充电系统来说，由于国标规定的低压辅助供电电流只能为10A，那么直接使用12V转24V的DC/DC电路则无法满足大多数车型关电充电所需功率要求。而本发明所提供的充电系统的DC/DC电路则改由高压直流电源供电，从而克服了由于低压辅助供电电路的限制而无法满足关电充电所需功率要求的缺陷。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的电动汽车直流充电系统的电路结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的直流充电接口的电路原理图；

图3是根据本发明一个实施例的电动汽车整流充电系统的具体电路结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

为了进一步规范各企业充电接口、完善充电各指标要求，GBT20234-2015《电动汽车传导充电用连接装置》标准中规定低压辅助供电回路的供电电压为12V、电流为10A。而现有大中型电动汽车均采用24V电压平台供电，这样也就致使充电机提供的12V低压辅助电源无法驱动整车部件，因而无法实现对电动汽车的关电充电。

如果在打开整车24V低压电源的情况下对电动汽车进行动力电池直流充电，首先电动汽车中不需要的用电部件将会上电工作，这样也就带来了能源的浪费。其次，为了防止整车馈电，电动汽车的DC/DC电路必须工作，这样电动汽车的整车高压回路必须接通，各个高压部件均会上电，从而使得充电过程增加了安全风险。

针对现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种新的电动汽车直流充电系统，该系统能够同时满足对GBT20234-2011《电动汽车传导充电用连接装置》国家标准充电口的兼容，并可对按老国标制造的车辆进行改造，使其能够在整车高低压电路不做较大改动的情况下，使用新国标充电枪对电动汽车进行充电时实现关电充电。

图1示出了本实施例所提供的电动汽车直流充电系统的电路结构示意图。

如图1所示，本实施例中所提供的电动汽车直流充电系统优选地包括：充电座101、继电器102、可控开关104以及用于控制可控开关104的工作状态的开关控制电路106。其中，充电座101包括有高压直流充电端口(包括高压直流充电端口的正极101a和负极101b)和低压电源端口(包括低压电源端口的正极101c和负极101d)。高压直流充电端口用于与外部高压电源连接以提供高压电源，低压充电端口则用于与外部低压电源来接以提供低压电源。

对于电动汽车来说，由于市场上按照新国标制造的直流充电接口和按照旧国标制造的直流充电接口同时存在，因此本实施例中，低压电源端口所提供的低压电源既可能为12V，也可能为24V。

本实施例中，继电器102的线圈的第一端和第二端分别与充电座101的低压电源接口的正极101c和负极101d连接，继电器102的第一触点和第二触点则分别与蓄电池103的正极和开关控制电路106的输入端正极连接。

当继电器102的线圈的第一端和第二端之间的电压大于或等于预设电压阈值时，其第一触点102a与第二触点102b之间的电连接导通，这样蓄电池103与开关控制电路106之间的电连接也就导通，从而为开关控制电路106供电。

可控开关104则连接在充电座101的高压直流充电端口与电动汽车的电池包105之间，其控制端口则与开关控制电路106的对应控制端口连接。开关控制电路106能够控制可控开关104的通断，从而断开或导通高压直流充电端口与电池包105之间的电连接。

市场上现有客车充电桩大多数按照GBT20234-2011《电动汽车传导充电用连接装置》标准来制作，低压辅助电源为24V平台。老国标充电桩规模非常大，并且必然还会长期存在，这也就需要新制造的客车能够兼容新老国标充电口的要求。

因此，本实施例中，上述预设电压阈值为12V，继电器102能够兼容12V和24V电压。即，当充电座101的低压电源端口的正极101c和负极101d之间存在12V或24V的直流电压时，继电器102的第一触点102a和第二触点102b之间都将闭合，从而导通蓄电池103与开关控制电路106之间的电连接，这样开关控制电路106也就能够正常工作。本实施例中，开关控制电路106优选地为电动汽车的电池管理系统(即BMS)。

图2示出了本实施例中所使用的直流充电接口的电路原理图。如图2所示，当与非车载充电机连接的充电插头与充电座连接后，充电座的端口1(即高压直流充电端口的正极101a)和端口2(即高压直流充电端口的负极101b)会分别与非车载充电机的直流电源正极和直流电源负极电连接，从而接收直流电源所提供的高压直流电。同时，充电座的端口8(即低压电源端口的正极101c)和端口9(即低压电源端口的负极101d)会分别与非车载充电机的低压辅助电源正极和低压辅助电源负极电连接，从而接收低压辅助电源所提供的低压电(例如12V或24V低压直流电)。

此外，充电座的端口7(即充电确认信号端口101e)会与非车载充电电机的充电连接确认端口连接。当充电插头与充电座连接后，充电确认信号端口101e会生成充电确认信号并将该充电确认信号传输至与之电连接的开关控制电路106。具体地，本实施例中，当充电插头与充电座不存在电连接时，充电确认信号端口101e所输出的为24V的电压信号；而当充电插头与充电座之间的电连接导通时，充电确认信号端口101e所输出的则会为12V的电压信号(即充电确认信号)。

图3示出了本实施例所提供的电动汽车直流充电系统的具体电路示意图。如图3所示，当电动汽车需要充电时，充电插头与充电座之间的电连接导通，由于继电器102的线圈的第一端和第二端分别与低压电源端口的正极和负极电连接，因此此时继电器102的线圈的两端的电压将为工作电压(例如12V或24V)，这样继电器102的第一触点102a和第二触点102b闭合从而使得二者之间的电连接导通。此时蓄电池103与开关控制电路106之间的电连接也就会导通，这样蓄电池103也就会为开关控制电路106(例如BMS)提供运行所需要的电能，从而使得开关控制控制电路106能够正常运行。

当开关控制电路106正常工作时，其与充电座101的充电确认信号端口101e连接的对应端口将会接收到充电确认信号。当接收到充电确认信号端口101e所传输来的充电确认信号时，开关控制电路106也就会生成相应的控制信号并传输至可控开关104，从而控制可控开关104闭合。这样充电座101的高压直流充电端口与电池包105之间的电连接将导通，高压直流充电端口所提供的高压电也就会为电池包105充电。

本实施例中，为了防止在电动汽车充电过程中蓄电池103馈电，该电动汽车直流充电系统还包括DC/DC电路107。其中，DC/DC电路107的第一连接端口107a和第二连接端口107b分别与高压直流充电端口的正极101a和负极101b连接，第三连接端口107c和第四连接端口107d则分别与继电器102的第二触点102b和蓄电池103的负极连接。

当开关控制电路106正常工作后，DC/DC电路107将由非工作状态转换为工作状态，此时DC/DC电路107也就会将高压直流充电端口提供的高压直流电(例如500V)转换为相应的低压直流电(例如24V)并为开关控制电路106供电。这样也就避免了蓄电池103长时间为开关控制电路106供电而馈电。

需要指出的是，在本发明的不同实施例中，蓄电池103既可以为电动汽车自身内部的电池，也可以为其他独立配置的蓄电池，本发明不限于此。

从上述描述中可以看出，本实施例所提供的电动汽车直流充电系统在充电器提供的12V电压辅助电源的情况下仍然能够对电动汽车的电池包正常供电。同时，该系统在对电动汽车的电池包进行充电时并不需要打开电动汽车的整车24V电源，这样电动汽车的低压用电部件也就不需要处于工作状态，从而避免了能源的浪费，实现了电动汽车的关电充电。

同时，为了防止整车馈电，DC/DC电路工作所需要的电能不再像现有技术那样由电动汽车的高压回路来提供，而是由外部的非车载充电机来提供，从而避免了由于电动汽车的各个高压部件均上电而导致的安全风险的增加。

此外，对于现有的电动汽车充电系统来说，由于国标规定的低压辅助供电电流只能为10A，那么直接使用12V转24V的DC/DC电路则无法满足大多数车型关电充电所需功率要求，而本发明所提供的充电系统的DC/DC电路则改由高压直流电源供电，从而克服了由于低压辅助供电电路的限制而无法满足关电充电所需功率要求的缺陷。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (7)

1.一种电动汽车直流充电系统，其特征在于，所述系统包括：

充电座，其包括高压直流充电端口和低压电源端口；

可控开关，其连接在所述高压直流充电端口与电动汽车的电池包之间，用于断开或导通所述高压直流充电端口与电池包之间的电连接；

开关控制电路，其控制端口与所述可控开关连接，用于控制所述可控开关的运行状态；

继电器，其线圈的第一端和第二端分别与所述低压电源端口的两个端口连接，第一触点和第二触点分别与蓄电池的正极和所述开关控制电路的输入端正极连接，所述蓄电池的负极与所述开关控制电路的输入端负极连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述线圈的第一端和第二端之间的电压大于或等于预设电压阈值时，所述第一触点与第二触点之间的电连接导通，所述蓄电池与所述开关控制电路之间的电连接导通并为所述开关控制电路供电。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述预设电压阈值为12V。

4.如权利要求1～3中任一项所述的系统，其特征在于，所述充电座还包括：

充电确认信号端口，其与所述开关控制电路连接，所述开关控制电路配置为根据所述充电确认信号端口传输来的信号关闭或断开所述可控开关。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述开关控制电路为电动汽车的BMS。

6.如权利要求1～5中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

DC/DC电路，其第一连接端口和第二连接端口分别与所述高压直流充电端口的正极和负极连接，第三连接端口和第四连接端口分别与所述继电器的第二触点和蓄电池的负极连接。

7.如权利要求1～6中任一项所述的系统，其特征在于，当所述可控开关闭合时，所述高压直流充电端口与电池包之间的电连接导通并为所述电池包充电，

同时，所述DC/DC电路由非工作状态转换为工作状态，从而将所述高压直流充电端口提供的高压直流电转换为相应的低压直流电并为所述开关控制电路供电。