CN109664783A - 车载充电装置及车载充电系统 - Google Patents

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刘志钢
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Abstract

本发明涉及电动汽车用车载充电设备技术领域，尤其涉及一种车载充电装置及车载充电系统；充电装置包括充电控制芯片，所述充电控制芯片的高压直流输出端正极通过高压继电器与动力电池包的正极电连接，所述充电控制芯片的高压直流输出端负极通过高压熔断器与动力电池包的负极电连接。本发明所公开的车载充电装置及车载充电装置，通过设置高压熔断器和高压继电器，能够控制充电的通断，具有交流充电器通断控制功能，安全系数，能够高效、安全的将高压交流电源转换成高压直流电给动力电池包进行充电。

Description

车载充电装置及车载充电系统
技术领域
本发明涉及电动汽车用车载充电设备技术领域，尤其涉及一种车载充电装 置及车载充电系统。
背景技术
新能源汽车的车载电源主要包括两大部分：车载充电装置OBC和DC/DC 转换器。OBC是新能源汽车中必不可少的零部件，国内新能源汽车具备交流充 电功能的都配置了车载充电装置，实现用家用220V交流电源也能给新能源汽 车充电的功能。车载充电装置(OBC)是固定安装在电动汽车上的充电机,具有为 电动汽车动力电池安全、自动充满电的能力,充电机依据电池管理系统(BMS) 提供的数据,能动态调节充电电流或电压参数,执行相应的动作,完成充电过 程。现有车载充电装置主要存在以下问题：1、高压交流电源输入端不具备单 独开关功能，一旦连接充电桩或交流充电连接装置即开始充电，容易产生电弧， 危害操作人员的人生安全，存在很大的安全隐患，安全性能差；2、不具备充 电温度检测功能，容易导致充电温度过高的情况，安全性能差；3、不具有电 子锁功能；4、不具有电池管理系统唤醒功能；5、与电池管理系统的通讯速度 较慢，效率低。
因此，为了解决上述问题，急需发明一种新的车载充电装置及车载充电系 统。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种车载充电装置及车载充电系统，具有交流充 电器通断控制功能，安全系数，能够高效、安全的将高压交流电源转换成高压 直流电给动力电池包进行充电。
本发明提供了下述方案：
一种车载充电装置，包括用于与电池管理系统和动力电池包连接，并控制 通断的充电控制芯片，所述充电控制芯片的高压直流输出端正极1与用于控制 高压充电回路通断且与电池管理系统电连接的高压继电器的一端电连接，所述 高压继电器的另一端用于与动力电池包的正极电连接，所述充电控制芯片的高 压直流输出端负极2与高压熔断器的一端电连接，所述高压熔断器的另一端用 于与动力电池包的负极电连接；还包括交流充电口，所述充电控制芯片的高压 交流输入端正极5和所述充电控制芯片的高压交流输入端负极4均与所述交流 充电口电连接，所述交流充电口用于与充电桩/交流充电连接装置电连接；所 述高压继电器用于与电池管理系统电连接。
优选地，所述充电控制芯片的第一温度检测输入端6与设置在所述交流充 电口上的用于检测充电过程中所述充电控制芯片的高压交流输入端正极的温 度的第一温度传感器电连接，所述充电控制芯片的第二温度检测输入端7与设 置在所述交流充电口上的用于检测充电过程中所述充电控制芯片的高压交流 输入端负极的温度的第二温度传感器电连接。
优选地，所述充电控制芯片的电子锁状态输入端8、开锁信号输入端9和 锁定信号输入端10分别与电子锁的对应端口电连接。
优选地，所述充电控制芯片的充电连接确认检测信号输入端12和控制确 认信号输入端11均与所述交流充电器电连接。
优选地，所述充电控制芯片的CAN总线高端15和CAN总线低端16均用于 与电池管理系统电连接。
优选地，所述充电控制芯片的电池管理系统供电端正极14和电池管理系 统供电端负极13均用于与电池管理系统电连接。
优选地，所述充电控制芯片的供电输入端正极18与供电熔断器的一端电 连接，所述供电熔断器的另一端与供电电源电连接。
优选地，所述供电电源为+13.8V电源。
进一步地，本发明还提供了一种车载充电系统，包括所述的车载充电装置， 所述高压继电器与电池管理系统通过信号线电连接，所述高压继电器与动力电 池包通过供电线电连接，所述高压熔断器与所述动力电池包通过供电线电连 接。
优选地，所述充电控制芯片的CAN总线高端15和CAN总线低端16均与所 述电池管理系统电连接，所述充电控制芯片的电池管理系统供电端正极14和 电池管理系统供电端负极13均与所述电池管理系统电连接。
本发明产生的有益效果：
1、本发明所公开的车载充电装置及车载充电系统，包括设置在充电机壳 体内的用于将高压交流电源转换为高压直流电源給动力电池包充电的充电控 制芯片，所述充电控制芯片的高压直流输出端正极1与用于控制高压充电回路 通断的高压继电器的一端电连接，所述高压继电器的另一端与动力电池包的正 极电连接，所述充电控制芯片的高压直流输出端负极2与高压熔断器的一端电 连接，所述高压熔断器的另一端与动力电池包的负极电连接；还包括交流充电 口，所述充电控制芯片的高压交流输入端正极5和所述充电控制芯片的高压交 流输入端负极4均与所述交流充电口电连接，所述交流充电口用于与充电桩/ 交流充电连接装置电连接；所述高压继电器用于与电池管理系统电连接；通过 设置高压熔断器和高压继电器，能够控制充电的通断，具有交流充电器通断控 制功能，安全系数，能够高效、安全的将高压交流电源转换成高压直流电给动 力电池包进行充电。
2、所述充电控制芯片的第一温度检测输入端6与设置在所述交流充电口 上的用于检测充电过程中所述充电控制芯片的高压交流输入端正极的温度的 第一温度传感器电连接，所述充电控制芯片的第二温度检测输入端7与设置在 所述交流充电口上的用于检测充电过程中所述充电控制芯片的高压交流输入 端负极的温度的第二温度传感器电连接；通过设置第一温度传感器和第二温度 传感器，能够实现交流充电器温度检测，进一步提高安全系数，保证充电过程 的可靠性。
3、所述充电控制芯片的电子锁状态输入端8、开锁信号输入端9和锁定 信号输入端10分别与电子锁的对应端口电连接；具有电子锁功能，国标要求 交流充电大于16A时，必须有电子锁功能，通过识别充电状态来控制电子锁的 状态。
4、所述充电控制芯片的充电连接确认检测信号输入端12和控制确认信号 输入端11均与所述交流充电器电连接；通过设置CC(充电连接确认)、CP(控 制确认)检测功能，CC检测功能能够通过识别监测点3到PE之间的电阻值RC 来判断充电枪是否与交流充电器连接完好，然后CP功能是确认连好之后充电 桩或交流充电连接装置开始发送PWM波，来执行相应的动作。
5、所述充电控制芯片的CAN总线高端15和CAN总线低端16均与电池管 理系统电连接；通过CAN总线通讯，能够在充电CAN上与BMS进行数据交互， 动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程；除此之外， 也能够通过读取数据来分析OBC的工作状态以及交流充电是否存在故障，并且 可以根据相应的报文找出故障的具体原因。
6、所述充电控制芯片的电池管理系统供电端正极14和电池管理系统供电 端负极13均与电池管理系统电连接；能够为BMS提供辅助电源，在需要充电 时激活BMS并且为BMS提供12V电源。
7、所述充电控制芯片的供电输入端正极18与供电熔断器的一端电连接， 所述供电熔断器的另一端与供电电源电连接；所述供电电源为+13.8V电源； 保证车载充电装置的正常工作以及可靠性。
附图说明
图1为本发明的车载充电装置的电路连接框图；
图2为本发明的车载充电系统的电路连接框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实 施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不 能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述 目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆 卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普 通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1所示，一种车载充电装置，包括设置在充电机壳体内的用于将高 压交流电源转换为高压直流电源給动力电池包充电的充电控制芯片，所述充电 控制芯片的高压直流输出端正极1与用于控制高压充电回路通断的高压继电 器的一端电连接，所述高压继电器的另一端与动力电池包的正极电连接，所述 充电控制芯片的高压直流输出端负极2与高压熔断器的一端电连接，所述高压 熔断器的另一端与动力电池包的负极电连接；还包括交流充电口，所述充电控 制芯片的高压交流输入端正极5和所述充电控制芯片的高压交流输入端负极4 均与所述交流充电口电连接，所述交流充电口用于与充电桩/交流充电连接装 置电连接；所述高压继电器用于与电池管理系统电连接。
参见图2所示，所述充电控制芯片的第一温度检测输入端6与设置在所述 交流充电口上的用于检测充电过程中所述充电控制芯片的高压交流输入端正 极的温度的第一温度传感器电连接，所述充电控制芯片的第二温度检测输入端 7与设置在所述交流充电口上的用于检测充电过程中所述充电控制芯片的高 压交流输入端负极的温度的第二温度传感器电连接。
参见图2所示，所述充电控制芯片的电子锁状态输入端8、开锁信号输入 端9和锁定信号输入端10分别与电子锁的对应端口电连接。
参见图2所示，所述充电控制芯片的充电连接确认检测信号输入端12和 控制确认信号输入端11均与所述交流充电器电连接。
参见图2所示，所述充电控制芯片的CAN总线高端15和CAN总线低端16 均与电池管理系统电连接。所述充电控制芯片的电池管理系统供电端正极14 和电池管理系统供电端负极13均与电池管理系统电连接。
参见图2所示，所述充电控制芯片的供电输入端正极18与供电熔断器的 一端电连接，所述供电熔断器的另一端与供电电源电连接。所述供电电源为 +13.8V电源。所述充电控制芯片的供电电源接地端17接地。所述充电控制芯 片的高压交流输入接地端3接地。
参见图2所示，一种车载充电系统，包括所述的车载充电装置；所述高压 继电器与电池管理系统通过信号线电连接，所述高压继电器与动力电池包通过 供电线电连接，所述高压熔断器与所述动力电池包通过供电线电连接。所述充 电控制芯片的CAN总线高端15和CAN总线低端16均与所述电池管理系统电连 接，所述充电控制芯片的电池管理系统供电端正极14和电池管理系统供电端 负极13均与所述电池管理系统电连接。
本实施例中所述车载充电装置及充电系统，包括设置在充电机壳体内的 用于将高压交流电源转换为高压直流电源給动力电池包充电的充电控制芯片， 所述充电控制芯片的高压直流输出端正极1与用于控制高压充电回路通断的 高压继电器的一端电连接，所述高压继电器的另一端与动力电池包的正极电连 接，所述充电控制芯片的高压直流输出端负极2与高压熔断器的一端电连接， 所述高压熔断器的另一端与动力电池包的负极电连接；还包括交流充电口，所 述充电控制芯片的高压交流输入端正极5和所述充电控制芯片的高压交流输 入端负极4均与所述交流充电口电连接，所述交流充电口用于与充电桩/交流 充电连接装置电连接；所述高压继电器用于与电池管理系统电连接；通过设置 高压熔断器和高压继电器，能够控制充电的通断，具有交流充电器通断控制功 能，安全系数，能够高效、安全的将高压交流电源转换成高压直流电给动力电 池包进行充电。
本实施例中所述车载充电装置，所述充电控制芯片的第一温度检测输入端 6与设置在所述交流充电口上的用于检测充电过程中所述充电控制芯片的高 压交流输入端正极的温度的第一温度传感器电连接，所述充电控制芯片的第二 温度检测输入端7与设置在所述交流充电口上的用于检测充电过程中所述充 电控制芯片的高压交流输入端负极的温度的第二温度传感器电连接；通过设置 第一温度传感器和第二温度传感器，能够实现交流充电器温度检测，进一步提 高安全系数，保证充电过程的可靠性。
本实施例中所述车载充电装置，所述充电控制芯片的电子锁状态输入端 8、开锁信号输入端9和锁定信号输入端10分别与电子锁的对应端口电连接； 具有电子锁功能，国标要求交流充电大于16A时，必须有电子锁功能，通过识 别充电状态来控制电子锁的状态。
本实施例中所述车载充电装置，所述充电控制芯片的充电连接确认检测信 号输入端12和控制确认信号输入端11均与所述交流充电器电连接；通过设置CC(充电连接确认)、CP(控制确认)检测功能，CC检测功能能够通过识别 监测点3到PE之间的电阻值RC来判断充电枪是否与交流充电器连接完好，确 认连好之后充电桩或交流充电连接装置开始发送PWM波，然后CP功能是发送 PWM波，来执行相应的动作。
本实施例中所述车载充电装置，所述充电控制芯片的CAN总线高端15和 CAN总线低端16均与电池管理系统电连接；通过CAN总线通讯，能够在充电 CAN上与BMS进行数据交互，动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作， 完成充电过程；除此之外，也能够通过读取数据来分析OBC的工作状态以及交 流充电是否存在故障，并且可以根据相应的报文找出故障的具体原因。
本实施例中所述车载充电装置，所述充电控制芯片的电池管理系统供电端 正极14和电池管理系统供电端负极13均与电池管理系统电连接；能够为BMS 提供辅助电源，在需要充电时激活BMS并且为BMS提供12V电源。
本实施例中所述车载充电装置，所述充电控制芯片的供电输入端正极18 与供电熔断器的一端电连接，所述供电熔断器的另一端与供电电源电连接；所 述供电电源为+13.8V电源；保证车载充电装置的正常工作以及可靠性。
本实施例中所述车载充电装置的工作过程为：OBC通过交流充电桩从电网 端取得高压交流电源，OBC输入端PE(即所述充电控制芯片的高压交流输入接 地端3)直接接地(金属壳体)，OBC将电网端的高压交流电源转换成高压直流 电源给动力电池包充电，在输出端正极(Vo+)和电池包正极之间配有OBC高 压继电器，用于对高压电源的控制；在OBC输出端负极(Vo－)和电池包负极 之间配有高压保险，用于对高压回路的保护。OBC常电：OBC外接常电(即供 电电源13.8V),启动时需要常电为它供电才能开始工作；CAN通信(CAN_H和CAN_L)连接OBC和电池管理系统(BMS)，OBC可以在充电CAN上与BMS进行 数据交互，动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程； 除此之外，也可以通过读取数据来分析OBC的工作状态以及交流充电是否存在 故障，并且可以根据相应的报文找出故障的具体原因。
本实施例中所述车载充电装置，OBC可以为BMS提供辅助电源，在需要充 电时激活BMS并且为BMS提供12V电源。OBC具有CC、CP检测功能，CC检测 功能能够通过识别监测点3到PE之间的电阻值RC来判断充电枪是否与交流充 电器连接完好，然后CP功能是确认连好之后充电桩或交流充电连接装置开始 发送PWM波，来执行相应的动作。OBC具有电子锁功能，国标要求交流充电大 于16A时，必须有电子锁功能，可以通过识别充电状态来控制电子锁的状态。 OBC具有温度检测功能，温度传感器分别布置在交流充电器L线和N线上，可 以检测交流充电过程中L、N线的温度，如果温度过高，必要时，OBC可以强 行结束充电，使充电更加安全。
本实施例中所述车载充电装置，OBC具有检测CC、CP、电子锁、交流充电 器温度检测和辅助电源的功能，可以高效、安全的将220V交流电转换成高压 直流电给动力电池包进行充电；高压继电器有效的控制交流充电回路；高压保 险安全的保护交流充电回路。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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 对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种车载充电装置，其特征在于：包括用于与电池管理系统和动力电池包连接，并控制通断的充电控制芯片，所述充电控制芯片的高压直流输出端正极1与用于控制高压充电回路通断且与电池管理系统电连接的高压继电器的一端电连接，所述高压继电器的另一端用于与动力电池包的正极电连接，所述充电控制芯片的高压直流输出端负极2与高压熔断器的一端电连接，所述高压熔断器的另一端用于与动力电池包的负极电连接；还包括交流充电口，所述充电控制芯片的高压交流输入端正极5和所述充电控制芯片的高压交流输入端负极4均与所述交流充电口电连接，所述交流充电口用于与充电桩/交流充电连接装置电连接；所述高压继电器用于与电池管理系统电连接。
2.根据权利要求1所述的车载充电装置，其特征在于：所述充电控制芯片的第一温度检测输入端6与设置在所述交流充电口上的用于检测充电过程中所述充电控制芯片的高压交流输入端正极的温度的第一温度传感器电连接，所述充电控制芯片的第二温度检测输入端7与设置在所述交流充电口上的用于检测充电过程中所述充电控制芯片的高压交流输入端负极的温度的第二温度传感器电连接。
3.根据权利要求2所述的车载充电装置，其特征在于：所述充电控制芯片的电子锁状态输入端8、开锁信号输入端9和锁定信号输入端10分别与电子锁的对应端口电连接。
4.根据权利要求3所述的车载充电装置，其特征在于：所述充电控制芯片的充电连接确认检测信号输入端12和控制确认信号输入端11均与所述交流充电器电连接。
5.根据权利要求4所述的车载充电装置，其特征在于：所述充电控制芯片的CAN总线高端15和CAN总线低端16均用于与电池管理系统电连接。
6.根据权利要求5所述的车载充电装置，其特征在于：所述充电控制芯片的电池管理系统供电端正极14和电池管理系统供电端负极13均用于与电池管理系统电连接。
7.根据权利要求6所述的车载充电装置，其特征在于：所述充电控制芯片的供电输入端正极18与供电熔断器的一端电连接，所述供电熔断器的另一端与供电电源电连接。
8.根据权利要求7所述的车载充电装置，其特征在于：所述供电电源为+13.8V电源。
9.一种车载充电系统，其特征在于：包括如权利要求1-7中任一所述的车载充电装置，所述高压继电器与电池管理系统通过信号线电连接，所述高压继电器与动力电池包通过供电线电连接，所述高压熔断器与所述动力电池包通过供电线电连接。
10.根据权利要求9所述的车载充电系统，其特征在于：所述充电控制芯片的CAN总线高端15和CAN总线低端16均与所述电池管理系统电连接，所述充电控制芯片的电池管理系统供电端正极14和电池管理系统供电端负极13均与所述电池管理系统电连接。
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