CN112886677A - 一种车载充电机内的充电控制电路、充电控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车载充电机内的充电控制电路，属于车载充电技术领域，所述充电控制电路包括充电检测模块、开关模块和高电平维持电路；开关模块包括N‑MOS管Q1和Q2、电阻R31、R2’、R32，R2’的一端和Q2的漏极相连，另一端与电源输入相连，Q2的源极接地，R31和R32串联后跨接在电源输入和地线之间，Q2的栅极、Q1的漏极与R31和R32的连接点相连，Q1的源极接地，Q1的栅极与高电平维持电路的信号检测点b，以及充电检测模块的信号输出端a相连，高电平维持电路跨接在电源和地线之间。采用本申请，可以通过开关模块中的MOS管Q2代替现有技术中的S2，达到对充电过程的控制效果。

Description

一种车载充电机内的充电控制电路、充电控制系统及方法

技术领域

本申请涉及车载充电技术领域，尤其涉及一种车载充电机内的充电控制电路、充电控制系统及方法。

背景技术

电动汽车是一种利用蓄电池作为动力源，通过驱动电机来带动车轮转动，以实现车辆行驶的汽车。其中，蓄电池是电动汽车的核心部件，为蓄电池充电则属于电动汽车领域一项关键技术，当下普遍采用充电桩加车载充电机组合的形式来实现蓄电池的充电。

车载充电机可以是固定安装在车辆上的充电辅助单元，在充电的过程中，车载充电机可以与充电桩连接，对充电桩输入的电压电流进行调节和控制，从而为蓄电池提供安全稳定的充电电流。除充电回路外，车载充电机与充电桩之间还可以建立有通信回路，用于根据蓄电池的状态，对充电回路进行开断控制。参考图1所示，车辆准备充电时，充电检测模块控制S2闭合，供电控制模块根据检测点1的电压变化，控制K1、K2闭合以开始充电；车辆完成充电时，充电检测模块控制S2开启，供电控制模块同样可以根据检测点1的电压变化，控制K1、K2开启以停止充电。

在实现本申请的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：

充电检测模块需要持续处于通电状态才可以对S2进行控制，但在将充电检测模块集成入车载充电机中后，车载充电机无法从车辆蓄电池中获得电源输入，仅可以在充电时通过充电桩获得电能。故而，在充电回路闭合前，充电检测模块将无法对S2进行有效控制，也即在充电检测模块集成到车载充电机内的情况下，无法实现对蓄电池的充电控制。

发明内容

为了解决现有技术中充电控制电路安装在车载充电机内部后，无法对充电过程进行控制的问题，本申请实施例提供了一种车载充电机内的充电控制电路、充电控制系统及方法。所述技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种车载充电机内的充电控制电路，所述充电控制电路包括充电检测模块、开关模块和高电平维持电路；

所述开关模块包括N-MOS管Q1和Q2、电阻R31、R2’、R32,所述R2’的一端和所述Q2的漏极相连，另一端与电源输入相连，所述Q2的源极接地，所述R31和R32串联后跨接在电源输入和地线之间，所述Q2的栅极、所述Q1的漏极与所述R31和R32的连接点相连，所述Q1的源极接地，所述Q1的栅极与所述高电平维持电路的信号检测点b，以及所述充电检测模块的信号输出端a相连，所述高电平维持电路跨接在电源和地线之间；

所述充电检测模块，用于在停止向蓄电池充电时，通过所述信号输出端a输出高电平信号；

所述高电平维持电路，用于在检测到所述充电检测模块输出的高电平信号后，通过所述信号检测点b持续输出高电平信号，以使所述Q2持续处于关断状态。

通过采用上述技术方案，在需要停止充电时，充电控制电路内的充电检测模块可以输出短时高电平信号，再由高电平维持电路实现对高电平信号的维持，从而可以通过开关模块的内部连接关系，使得Q2的源极和漏极间由导通状态转换为关断状态，达到了对充电过程的控制效果。

可选的，所述高电平维持电路包括N-MOS管Q4、P-MOS管Q3、电阻R4和R5，所述R4的一端与电源输入相连，另一端与Q4的漏极和Q3的栅极相连，Q4的源极接地，Q4的栅极与R5的一端以及Q3的漏极相连，R5的另一端接地，Q3的源极与电源输入相连。

通过采用上述技术方案，高电平信号触发了N-MOS管Q4的源极和漏极导通，以及P-MOS管Q3的源极和漏极导通后，可以在N-MOS管Q4的栅极处持续提供高电平信号。

可选的，所述高电平维持电路包括NPN三极管Q6、PNP三极管Q5、电阻R6和R7，所述R6的一端与电源输入相连，另一端与Q6的集电极和Q5的基极相连，Q6的发射极接地，Q6的基极与R7的一端以及Q5的集电极相连，R7的另一端接地，Q5的发射极与电源输入相连。

通过采用上述技术方案，高电平信号触发了NPN三极管Q6的发射极和集电极导通，以及PNP三极管Q5的发射极和集电极导通后，可以在NPN三极管Q6的基极处持续提供高电平信号。

可选的，所述信号检测点b和所述Q1的栅极间的连接点与所述信号输出端a之间串联有电阻R6和二极管D1,所述R6的一端与信号检测点b相连，另一端与所述D1的阳极相连。

通过采用上述技术方案，一方面可以利用二极管D1的正向导通、反向截止的特性，有效防止高电平维持电路输出的高电平信号流入充电检测模块中，另一方面可以利用电阻R6对线路上的电流进行限流，从而实现对二极管D1的保护作用，以防止二极管D1被反向击穿。

可选的，所述充电检测模块，还用于在充电电路导通后，从所述充电电路获取工作电压；

当检测到蓄电池处于可充电状态时，通过所述信号输出端口a持续输出低电平信号；

当检测到所述蓄电池处于不可充电状态时，通过所述信号输出端口a输出高电平信号。

通过采用上述技术方案，充电检测模块从充电电路处得电后，可以根据蓄电池是否可充电，选择性输出低电平信号和高电平信号。

可选的，所述电源输入端与供电控制电路相连，所述供电控制电路包含供电控制模块、单刀双掷开关S1、电阻R1和二极管D2;

所述S1的两个动触点分别与所述供电控制模块的直流供电端和PWM供电端连接，所述R1的一端与所述S1的不动端连接，另一端与所述D2的阳极相连，所述D2的阴极与所述电源输入相连。

通过采用上述技术方案，充电控制电路可以从供电控制电路处获得电源输入。

可选的，所述供电控制模块，用于根据所述R1和D2间的电压值，控制充电电路的导通和关断。

通过采用上述技术方案，供电控制模块可以根据R1和D2间的电压值，对充电电路的导通和关断进行精确有效的控制。

可选的，所述供电控制模块，还用于根据所述R1和D2间的电压值和充电开停指令，控制所述S1在动触点间切换。

通过采用上述技术方案，供电控制模块可以根据R1和D2间的电压值和充电开停指令，对S1的触点切换进行精确有效的控制。

第二方面，本申请实施例还提供了一种充电控制系统，所述系统包括供电设备、车载充电机和蓄电池，其中，所述车载充电机内置有充电控制电路，所述充电控制电路包括充电检测模块、开关模块和高电平维持电路；

所述开关模块包括N-MOS管Q1和Q2、电阻R3-1、R2’、R3-2,所述R2’的一端和所述Q2的漏极相连，另一端与电源输入相连，所述Q2的源极接地，所述R3-1和R3-2串联后跨接在电源输入和地线之间，所述Q2的栅极、所述Q1的漏极与所述R3-1和R3-2的连接点相连，所述Q1的源极接地，所述Q1的栅极与所述高电平维持电路的信号检测点b，以及所述充电检测模块的信号输出端a相连，所述高电平维持电路跨接在电源和地线之间；

所述充电检测模块，用于在停止向蓄电池充电时，通过所述信号输出端a输出高电平信号；

所述高电平维持电路，用于在检测到所述充电检测模块输出的高电平信号后，通过所述信号检测点b持续输出高电平信号，以使所述Q2持续处于关断状态。

第三方面，本申请实施例又提供了一种充电控制方法，所述方法应用于车载充电机内的充电控制电路，所述充电控制电路包括充电检测模块、开关模块和高电平维持电路；

所述开关模块包括N-MOS管Q1和Q2、电阻R3-1、R2’、R3-2,所述R2’的一端和所述Q2的漏极相连，另一端与电源输入相连，所述Q2的源极接地，所述R3-1和R3-2串联后跨接在电源输入和地线之间，所述Q2的栅极、所述Q1的漏极与所述R3-1和R3-2的连接点相连，所述Q1的源极接地，所述Q1的栅极与所述高电平维持电路的信号检测点b，以及所述充电检测模块的信号输出端a相连，所述高电平维持电路跨接在电源和地线之间；

所述方法包括：

所述充电检测模块在停止向蓄电池充电时，通过所述信号输出端a输出高电平信号；

所述高电平维持电路在检测到所述充电检测模块输出的高电平信号后，通过所述信号检测点b持续输出高电平信号，以使所述Q2持续处于关断状态。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

以开关模块中的MOS管Q2代替现有技术中的S2，基于此，即使充电控制电路部署在车载充电机内部，而车载充电机仅能通过充电电路得电，在需要停止充电时，充电控制电路内的充电检测模块可以输出短时高电平信号，再由高电平维持电路实现对高电平信号的维持，从而可以通过开关模块的内部连接关系，使得Q2的源极和漏极间由导通状态转换为关断状态，达到了对充电过程的控制效果。

附图说明

图1为现有技术中一种电动汽车的充电系统结构示意图；

图2为本申请实施例中一种车载充电机内的充电控制电路示意图；

图3为本申请实施例中一种车载充电机内的充电控制电路示意图；

图4为本申请实施例中一种车载充电机内的充电控制电路示意图；

图5为本申请实施例中一种车载充电机内的充电控制电路示意图；

图6为本申请实施例中一种电动汽车的充电系统中控制电路示意图；

附图标记说明：1、充电检测模块； 2、开关模块；

3、高电平维持电路； 4、供电控制模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-6及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供了一种车载充电机内的充电控制电路，该充电控制电路可以部署在车载充电机内，用于对充电过程的开始和结束进行控制。参照图1所示，充电控制电路大体上可以分为充电检测模块1、开关模块2和高电平维持电路3，其中，充电检测模块1可以用来会检测蓄电池的充电状态，然后输出相对应的电平信号；高电平维持电路3可以用于对充电检测模块1输出的电平信号进行检测，并可以对检测到的高电平信号进行长时间的维持；开关模块2则可以用于根据不同的电平信号实现内部电路的导通和关断。

具体来讲，开关模块2可以包括N-MOS管Q1和Q2,电阻R31、R32和R2’，其中，R2’的两端分别与Q2的漏极、电源输入相连。电阻R31和R32串联后跨接在电源输入和地线之间，R31与电源输入相连，R32与地线相连。R31和R32之间串联的连接点可以与Q2的栅极、Q1的漏极相连接。Q1、Q2的源极共同接地。Q1的栅极与高电平维持电路3的信号检测点b，以及充电检测模块1的信号输出端a相连。

这样，在充电检测模块1检测到需要停止向蓄电池充电时，可以通过其上的信号输出端a输出高电平信号，之后，高电平维持电路3可以检测到该高电平信号，并通过其上的信号检测点b对外持续输出高电平信号。因此，Q1的栅极会持续加载有高电平信号，从而触发Q1的源极和漏极导通，也即Q1处可以等效为通路。相应的，R31和R32间的连接点处的电压将降为地线电势0V，此时Q2的栅极电压为同样0v，造成Q2的漏极和源极间关断，并持续处于关断状态，从而可以实现图1所示的S2的停止充电时关断的功能。基于上述情况，即使车载充电机因充电停止后无法继续获得电源输入，充电检测模块1也可以通过失电前短时间的高电平信号，保证充电检测模块1失电后Q2仍然持续处于关断状态。

参照图3，高电平维持电路3和Q1的栅极的连接点c与充电检测模块1的信号输出端a之间可以串联有电阻R6和二极管D1。其中，R6的一段可以与充电检测模块1的信号检测点b相连，另一端可以与D1的阳极相连，相对应的，D1的阴极可以与连接点c相连。这样，采用电阻和二极管串联在信号输出端a和连接点c之间，一方面可以利用二极管D1的正向导通、反向截止的特性，有效防止高电平维持电路3输出的高电平信号流入充电检测模块1中，另一方面可以利用电阻R6对线路上的电流进行限流，从而实现对二极管D1的保护作用，以防止二极管D1被反向击穿。

参照图4，高电平维持电路3可以由N-MOS管Q4、P-MOS管Q3、电阻R4和R5构成，其中R4的一端连接电源输入，另一端连接Q3的栅极，Q3的源极与电源输入相连，漏极与R5的一端连接，R5的另一端连接地线，Q4的漏极与Q3的栅极连接，Q4的栅极与Q3的漏极相连，Q4的源极接地。信号检测点b即为Q3漏极、Q4栅极和R5之间的连接点。

这样，电池检测模块输出低电平信号或者未输出信号时，信号检测点b处于低电势，Q4的漏极和源极间处于关断状态，则R4与Q3栅极的连接点处的电压等同与电源输入的电压，因此Q3的漏极和源极间也处于关断状态，高电平维持电路3内部无电流流过，信号检测点b处的电压也持续处于低电势。当电池检测模块输出高电平信号时，Q4的栅极获得高电势，从而Q4的漏极和源极间导通，Q3的栅极处变成低电势，进而Q3的漏极和源极导通，信号检测点b可以持续获得高电势，从而Q1的栅极处可以持续从信号检测点b处获得高电平信号，进而可以触发Q2的漏极和源极间持续处于关断状态。

参照图5，高电平维持电路3可以由NPN三极管Q6、PNP三极管Q5、电阻R6和R7构成，其中R6的一端连接电源输入，另一端连接Q5的栅极，Q5的源极与电源输入相连，漏极与R7的一端连接，R7的另一端连接地线，Q6的漏极与Q5的栅极连接，Q6的栅极与Q5的漏极相连，Q6的源极接地。信号检测点b即为Q5漏极、Q6栅极和R7之间的连接点。

这样，电池检测模块输出低电平信号或者未输出信号时，信号检测点b处于低电势，Q6的漏极和源极间处于关断状态，则R6与Q5栅极的连接点处的电压等同与电源输入的电压，因此Q5的漏极和源极间也处于关断状态，高电平维持电路3内部无电流流过，信号检测点b处的电压也持续处于低电势。当电池检测模块输出高电平信号时，Q6的栅极获得高电势，从而Q6的漏极和源极间导通，Q5的栅极处变成低电势，进而Q5的漏极和源极导通，信号检测点b可以持续获得高电势，从而Q1的栅极处可以持续从信号检测点b处获得高电平信号，进而可以触发Q2的漏极和源极间持续处于关断状态。

可选的，充电检测模块1还可以用于：在充电电路导通后，从充电电路获取工作电压。当检测到蓄电池处于可充电状态时，通过信号输出端口a持续输出低电平信号；当检测到蓄电池处于不可充电状态时，通过信号输出端口a输出高电平信号。

在实施中，由于充电检测模块1安装在车载充电机中，在充电电路导通后，车载充电机可以从充电电路获取工作电压，相应的，充电检测模块1同样可以从充电电路获取工作电压，并对蓄电池的充电状态进行检测。在检测到蓄电池的电量未满，且接收到用户输入的充电开始指令后，车载充电机可以确定蓄电池处于可充电状态，进而可以通过信号输出端口a持续输出低电平信号，使得Q2的源极和漏极间持续处于导通状态。而当检测到蓄电池电量充满，或者接收到用户输入的充电结束指令时，车载充电机可以确定蓄电池处于不可充电状态，进而可以通过信号输出端口a输出高电平信号，使得Q2的源极和漏极间持续处于导通状态。

参照图6，充电控制电路的电源输入端可以与供电设备的供电控制电路相连，该供电设备可以是充电桩。供电控制电路由供电控制模块4、单刀双掷开关S1、电阻R1和二极管D2组成。其中，供电控制模块4可以包含直流供电端和PWM供电端，其中直流供电端为常用供电端，PWM供电端为充电时控制用供电端，即可以通过调节PWM信号占空比来指示充电过程的各个阶段。S1包含一个不动端和两个动触点，该两个动触点分别与供电控制模块4的直流供电端和PWM供电端连接，该不动端与R1的一端连接，R1的另一端与D2的阳极相连，D2的阴极与电源输入相连。在另一实施例中，二极管D2可以部署在车载充电机中，即串联在充电控制电路的电源输入上。

基于上述供电控制电路，供电控制模块4可以实时检测R1和D2间的电压值，从而控制充电电路的导通和关断。具体的，供电控制模块4可以根据Q2导通时，R1、R2’、R31和R32间的电阻分压关系，以及供电控制模块4的输出电压值，确定R1和D2间的标准电压值。仅当R1和D2间的实际电压值等于该标准电压值时，供电控制模块4可以控制充电电路导通，而若R1和D2间的实际电压值不等于该标准电压值，供电控制模块4则控制充电电路关断。

此外，供电控制模块4可以根据R1和D2间的电压值和充电开停指令，控制S1在动触点间切换。具体的，S1默认与供电控制模块4的直流供电端接触，供电控制模块4可以仅在接收到充电开始指令之后，且R1和D2间的实际电压值与上述标准电压值相等时，控制S1切换至PWM供电端。

通过采用上述技术方案，以开关模块2中的MOS管Q2代替现有技术中的S2，基于此，即使充电控制电路部署在车载充电机内部，而车载充电机仅能通过充电电路得电，在需要停止充电时，充电控制电路内的充电检测模块1可以输出短时高电平信号，再由高电平维持电路3实现对高电平信号的维持，从而可以通过开关模块2的内部连接关系，使得Q2的源极和漏极间由导通状态转换为关断状态，达到了对充电过程的控制效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种车载充电机内的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路包括充电检测模块、开关模块和高电平维持电路；

所述开关模块包括N-MOS管Q1和Q2、电阻R31、R2’、R32，所述R2’的一端和所述Q2的漏极相连，另一端与电源输入相连，所述Q2的源极接地，所述R31和R32串联后跨接在电源输入和地线之间，所述Q2的栅极、所述Q1的漏极与所述R31和R32的连接点相连，所述Q1的源极接地，所述Q1的栅极与所述高电平维持电路的信号检测点b，以及所述充电检测模块的信号输出端a相连，所述高电平维持电路跨接在电源和地线之间；

所述充电检测模块，用于在停止向蓄电池充电时，通过所述信号输出端a输出高电平信号；

所述高电平维持电路，用于在检测到所述充电检测模块输出的高电平信号后，通过所述信号检测点b持续输出高电平信号，以使所述Q2持续处于关断状态。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述高电平维持电路包括N-MOS管Q4、P-MOS管Q3、电阻R4和R5，所述R4的一端与电源输入相连，另一端与Q4的漏极和Q3的栅极相连，Q4的源极接地，Q4的栅极与R5的一端以及Q3的漏极相连，R5的另一端接地，Q3的源极与电源输入相连。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述高电平维持电路包括NPN三极管Q6、PNP三极管Q5、电阻R6和R7，所述R6的一端与电源输入相连，另一端与Q6的集电极和Q5的基极相连，Q6的发射极接地，Q6的基极与R7的一端以及Q5的集电极相连，R7的另一端接地，Q5的发射极与电源输入相连。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号检测点b和所述Q1的栅极间的连接点与所述信号输出端a之间串联有电阻R6和二极管D1,所述R6的一端与信号检测点b相连，另一端与所述D1的阳极相连。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述充电检测模块，还用于在充电电路导通后，从所述充电电路获取工作电压；

当检测到蓄电池处于可充电状态时，通过所述信号输出端口a持续输出低电平信号；

当检测到所述蓄电池处于不可充电状态时，通过所述信号输出端口a输出高电平信号。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电源输入端与供电控制电路相连，所述供电控制电路包含供电控制模块、单刀双掷开关S1、电阻R1和二极管D2;

所述S1的两个动触点分别与所述供电控制模块的直流供电端和PWM供电端连接，所述R1的一端与所述S1的不动端连接，另一端与所述D2的阳极相连，所述D2的阴极与所述电源输入相连。

7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述供电控制模块，用于根据所述R1和D2间的电压值，控制充电电路的导通和关断。

8.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述供电控制模块，还用于根据所述R1和D2间的电压值和充电开停指令，控制所述S1在动触点间切换。

9.一种充电控制系统，其特征在于，所述系统包括供电设备、车载充电机和蓄电池，其中，所述车载充电机内置有充电控制电路，所述充电控制电路包括充电检测模块、开关模块和高电平维持电路；

所述开关模块包括N-MOS管Q1和Q2、电阻R3-1、R2’、R3-2,所述R2’的一端和所述Q2的漏极相连，另一端与电源输入相连，所述Q2的源极接地，所述R3-1和R3-2串联后跨接在电源输入和地线之间，所述Q2的栅极、所述Q1的漏极与所述R3-1和R3-2的连接点相连，所述Q1的源极接地，所述Q1的栅极与所述高电平维持电路的信号检测点b，以及所述充电检测模块的信号输出端a相连，所述高电平维持电路跨接在电源和地线之间；

所述充电检测模块，用于在停止向蓄电池充电时，通过所述信号输出端a输出高电平信号；

所述高电平维持电路，用于在检测到所述充电检测模块输出的高电平信号后，通过所述信号检测点b持续输出高电平信号，以使所述Q2持续处于关断状态。

10.一种充电控制方法，其特征在于，所述方法应用于车载充电机内的充电控制电路，所述充电控制电路包括充电检测模块、开关模块和高电平维持电路；

所述开关模块包括N-MOS管Q1和Q2、电阻R3-1、R2’、R3-2,所述R2’的一端和所述Q2的漏极相连，另一端与电源输入相连，所述Q2的源极接地，所述R3-1和R3-2串联后跨接在电源输入和地线之间，所述Q2的栅极、所述Q1的漏极与所述R3-1和R3-2的连接点相连，所述Q1的源极接地，所述Q1的栅极与所述高电平维持电路的信号检测点b，以及所述充电检测模块的信号输出端a相连，所述高电平维持电路跨接在电源和地线之间；

所述方法包括：

所述充电检测模块在停止向蓄电池充电时，通过所述信号输出端a输出高电平信号；

所述高电平维持电路在检测到所述充电检测模块输出的高电平信号后，通过所述信号检测点b持续输出高电平信号，以使所述Q2持续处于关断状态。

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