CN115589153A - 一种新能源汽车的充电保护电路及新能源汽车 - Google Patents

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张强
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Abstract

本发明涉及新能源汽车技术领域，并提供一种新能源汽车的充电保护电路及新能源汽车，包括整流器、充电保护芯片、开关变压器、功率管、整流滤波电路、检测调节电路和充电插头，所述开关变压器包括初级线圈和三个次级线圈，第一次级线圈通过整流滤波电路与充电插头连接，检测调节电路包括电压取样电路、稳压放大器件和光电耦合器，所述第二次级线圈分别与充电保护芯片和光电耦合器连接，电压取样电路分别与整流滤波电路和第三次级线圈电连接，稳压放大器件和光电耦合器分别与电压取样电路连接，充电保护芯片分别与光电耦合器和所述功率管电连接；本发明可以在市电电压剧变时，对充电保护电路的输出电压进行稳压控制，以提高对动力电池的充电效率。

Description

一种新能源汽车的充电保护电路及新能源汽车
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体而言，涉及一种新能源汽车的充电保护电路及新能源汽车。
背景技术
新能源汽车例如电动汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车；当新能源汽车行驶到有充电桩处，可以通过充电桩对其进行充电；当新能源汽车行驶到没有充电桩位置时，则需要通过普通的充电器对其进行充电，然而普通的充电器没有稳压功能，即当市电因大负载切换或线路故障时会产生电压剧变，此时充电器的输出电压也会随之变化，从而影响到对新能源汽车的动力电池的充电效果，例如，当电网的市电电压降低或者用户新能源汽车停车处的负载较重时引起普通充电器输出电压降低时，会降低对动力电池的充电效率；当电网的市电电压升高而引起普通充电器输出电压升高时，由于动力电池的充电电压有最大充电电压阈值的设计要求，超过该充电电压阈值时，会加快动力电池的绝缘损耗，降低动力电池的使用寿命。
发明内容
本发明解决的问题是如何在市电电压剧变时，为动力电池提供稳定的充电电压。
为解决上述问题，本发明提供一种新能源汽车的充电保护电路，包括整流器、充电保护芯片、开关变压器、功率管、整流滤波电路、检测调节电路和充电插头，所述开关变压器包括初级线圈、第一次级线圈、第二次级线圈和第三次级线圈，所述整流器的输出端分别与所述充电保护芯片和所述初级线圈连接；所述第一次级线圈通过所述整流滤波电路与所述充电插头连接，所述检测调节电路包括电压取样电路、稳压放大器件和光电耦合器，所述第二次级线圈分别与所述充电保护芯片和所述光电耦合器连接，所述电压取样电路的输入端分别与所述整流滤波电路和所述第三次级线圈电连接，以获得取样电压，所述稳压放大器件和所述光电耦合器分别与所述电压取样电路的输出端连接，所述光电耦合器适于根据所述取样电压调节自身的输出电压，所述充电保护芯片的采集端和控制端分别与所述光电耦合器和所述功率管电连接，以根据所述光电耦合器的输出电压通过调节驱动脉冲改变所述功率管的导通时间。
可选地，还包括控制电源电路，所述控制电源电路包括第十整流二极管、第一限流电阻和稳压管，所述第十整流二极管的阳极与所述第三次级线圈电连接，所述稳压管的输入端与所述第十整流二极管的阴极电连接，所述稳压管的输出端输出5V基准电压；所述第十整流二极管的阴极通过所述第一限流电阻与所述光电耦合器电连接。
可选地，所述电压取样电路包括第一滤波电容、第二滤波电容和取样电阻组件，所述光电耦合器包括发光二极管和光敏三极管，所述第十整流二极管的阴极通过所述第一滤波电容与所述发光二极管的阳极电连接；所述第二滤波电容与所述整流滤波电路的输出端电连接，以采集所述整流滤波电路输出端变化的电压，所述取样电阻组件的采集端和输出端分别与所述第二滤波电容和所述稳压放大器件电连接，所述稳压放大器件与所述发光二极管的阴极电连接，以调节所述发光二极管的阴极电压；所述光敏三极管与所述充电保护芯片电连接。
可选地，所述充电保护芯片包括第一电压放大器、电压比较器和PWM电路，所述第一电压放大器的输入端与所述光敏三极管电连接，以放大所述光敏三极管的输出电压，所述电压比较器的反相输入端与所述第一电压放大器的输出端电连接，所述电压比较器的输出端与所述PWM电路电连接，以调节所述功率管的导通时间。
可选地，还包括稳压电路，所述稳压电路包括第六整流二极管和第三滤波电容，所述第六整流二极管的阳极与所述第二次级线圈电连接，所述第六整流二极管的阴极与所述第三滤波电容连接，所述第三滤波电容分别与所述充电保护芯片和所述光敏三极管连接。
可选地，所述检测调节电路还包括充电调节电路和充电电流检测电路，所述稳压管的输出端与所述充电调节电路电连接；所述充电电流检测电路与所述第一次级线圈电连接，所述充电调节电路的采样端和控制端分别与所述充电电流检测电路与所述稳压放大器件电连接，以根据所述充电电流检测电路检测到所述第一次级线圈输出的充电电流，调节所述稳压放大器件的输出电压。
可选地，还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括第一电流取样电阻和第二限流电阻，所述第一电流取样电阻与所述功率管的源极电连接，以根据所述功率管的过流故障使所述第一电流取样电阻两端的取样电压升高，所述第一电流取样电阻通过第二限流电阻与所述充电保护芯片的过流采集端电连接，所述充电保护芯片的控制端与所述功率管电连接，以控制所述功率管关断。
可选地，还包括过压保护电路，所述过压保护电路包括稳压隔离二极管、第三限流电阻和滤波吸收电路，所述稳压隔离二极管的阳极与所述功率管的漏极电连接，所述第三限流电阻与所述稳压隔离二极管的阴极电连接，所述滤波吸收电路的两端分别与所述稳压隔离二极管的阳极和所述第三限流电阻连接。
可选地，还包括低通滤波电路，所述低通滤波电路的输入端适于连接市电电源，所述低通滤波电路的输出端与所述整流器的输入端电连接。
与现有技术相比，本发明中通过所述整流器的输出端与所述充电保护芯片连接，其中，所述整流器的输入端适于连接市电，从而可以通过整流器将市电的交流电转换为直流电给充电保护芯片提供启动电源；通过所述整流器的输出端与所述初级线圈连接，所述充电保护芯片的控制端与所述功率管电连接，所述第一次级线圈通过所述整流滤波电路与所述充电插头连接，从而通过充电保护芯片输出驱动脉冲以控制功率管的导通时间，从而使得开关变压器的初级线圈产生反相电动势，相应的次级线圈例如第一次级线圈产生反相的脉冲电压，此时脉冲电压通过整流滤波电路之后变为直流电并传输至充电插头，由于充电插头通过新能源汽车的充电接口连接动力电池，从而实现对动力电池的充电作业。
通过所述第二次级线圈分别与所述充电保护芯片和所述光电耦合器连接，其中，第一次级线圈、第二次级线圈和第三次级线圈均为初级线圈的次级绕组，故第二次级线圈输出脉冲电压经过整流之后也给充电保护芯片和光电耦合器提供持续的工作电源；由于光电耦合器包括耦合连接的发光二极管和光敏三极管，此时发光二极管根据阳极和阴极处的两个电压大小比对；当市电因大负载切换或线路故障时会产生电压剧变例如市电的电压降低时，此时充电器内充电保护电路的输出电压也会随之降低，此时通过所述电压取样电路的输入端分别与所述整流滤波电路和所述第三次级线圈电连接，以及所述稳压放大器件的公共端和所述光电耦合器分别与所述电压取样电路的输出端连接，其中，稳压放大器件的输出端与所述光电耦合器电连接，从而可以通过电压取样电路将采集到第三次级线圈输出的第一电压加到光电耦合器中发光二极管的阳极处，电压取样电路将采集到整流滤波电路输出的第二电压作为取样电压加到稳压放大器件的公共端处，再有稳压放大器件将第二电压放大后作为第三电压加到发光二极管的阴极处，以使发光二极管的阴极处的电位升高，此时光电耦合器中的发光二极管因导通电流减小而发光变弱，而光电耦合器中的光敏三极管因受光变弱而导通程度下降，从而使得光敏三极管输出的电压降低，通过所述充电保护芯片的采集端和控制端分别与所述光电耦合器和所述功率管电连接，从而使得充电保护芯片的采集端在接收到光电耦合器输出的电压之后将其进行放大、比较以增大驱动脉冲，以延长功率管的导通时间，使得开关变压器存储的能量增大，以使第一次级线圈的输出电压升高至正常值，以实现稳压控制，有效防止电网的市电电压降低而引起新能源汽车的充电保护电路的输出电压降低，以提高对动力电池的充电效率。
当然，当电网的市电电压升高而引起普通充电器输出电压升高时，新能源汽车的充电保护电路控制第一次级线圈的输出电压降低至正常值的控制方式，可参照上述市电因大负载切换或线路故障时会产生电压剧变例如市电的电压降低时的充电保护电路的控制方式，以避免超过充电电压阈值的充电电压加快动力电池的绝缘损耗，相应的延长动力电池的使用寿命。
本发明还提供一种新能源汽车，包括如上所述的新能源汽车的充电保护电路，还包括充电接口和动力电池，所述新能源汽车的充电保护电路的充电插头通过所述充电接口与所述动力电池电连接。
由于新能源汽车包括新能源汽车的充电保护电路，故新能源汽车至少具有新能源汽车的充电保护电路的全部技术效果，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中充电保护电路的原理框图；
图2为本发明实施例中充电保护电路的整体原理结构图；
图3为本发明实施例中充电保护电路的局部原理结构图之一；
图4为本发明实施例中充电保护电路的局部原理结构图之二；
图5为本发明实施例中充电保护电路的局部原理结构图之三。
附图标记说明：
1-整流器；2-充电保护芯片；3-开关变压器；31-初级线圈；32-第一次级线圈；33-第二次级线圈；34-第三次级线圈；4-功率管；5-整流滤波电路；6-充电插头；71-电压取样电路；72-稳压放大器件；73-光电耦合器；74-充电调节电路；75-充电电流检测电路；8-过压保护电路；9-低通滤波电路。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
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“设置”、“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；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。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
新能源汽车例如电动汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车；当新能源汽车行驶到有充电桩处，可以通过充电桩对其进行充电；当新能源汽车行驶到没有充电桩位置时，则需要通过普通的充电器对其进行充电，然而普通的充电器没有稳压功能，即当市电因大负载切换或线路故障时会产生电压剧变，此时充电器的输出电压也会随之变化，从而影响到新能源汽车的动力电池的充电效果，例如，当电网的市电电压降低或者用户新能源汽车停车处的负载较重时引起普通充电器输出电压降低时，会降低对动力电池的充电效率；当电网的市电电压升高而引起普通充电器输出电压升高时，由于动力电池的充电电压有最大充电电压阈值的设计要求，超过该充电电压阈值时，会加快动力电池的绝缘损耗，降低动力电池的使用寿命。
其中，普通充电器只能实现对动力电池正常的充电作业，无法根据市电的电压变化及时调整稳定输出电压，从而影响动力电池的充电效率或使用寿命。普通的充电器包括短路保护器件和整流变压器，整流变压器的输入端通过短路保护器连接市电，整流变压器的输出端连接充电插头，从而可以利用整流变压器将市电的交流电转换为直流电并经充电插头以给动力电池充电，其中，短路保护器件可为熔断器。
为解决上述技术问题，结合图1所示，本发明实施例提供一种新能源汽车的充电保护电路，包括整流器1、充电保护芯片2、开关变压器3、功率管4、整流滤波电路5、检测调节电路和充电插头6，所述开关变压器3包括初级线圈31、第一次级线圈32、第二次级线圈33和第三次级线圈34，所述整流器1的输出端分别与所述充电保护芯片2和所述初级线圈31连接；所述第一次级线圈32通过所述整流滤波电路5与所述充电插头6连接，所述检测调节电路包括电压取样电路71、稳压放大器件72和光电耦合器73，所述第二次级线圈33分别与所述充电保护芯片2和所述光电耦合器73连接，所述电压取样电路71的输入端分别与所述整流滤波电路5和所述第三次级线圈34电连接，以获得取样电压，所述稳压放大器件72和所述光电耦合器73分别与所述电压取样电路71的输出端连接，所述光电耦合器73适于根据所述取样电压调节自身的输出电压，所述充电保护芯片2的采集端和控制端分别与所述光电耦合器73和所述功率管4电连接，以根据所述光电耦合器73的输出电压通过调节驱动脉冲改变所述功率管4的导通时间。
需要说明的是，结合图1和图2所示，整流器1的输入端适于连接市电电源，整流器1为整流桥堆，即通过四个整流二极管组成，在图2中用D1-D4表示，从而通过整流器1可以将市电电源输出的交流电220V转换为直流电310V，此时直流电310V可分为两路；充电保护电路还包括启动电阻R5，启动电阻R5的一端连接整流器1的输出端，第三滤波电容C10的正极和充电保护芯片2的供电端分别与启动电阻R5的另一端连接；整流器1输出的直流电并分为两路，一路通过开关变压器T1的初级线圈31加在功率管4的漏极，以给功率管4提供电源；另一路通过启动电阻R5加到第三滤波电容C10上，以给第三滤波电容C10充电。
初级线圈31用N1表示，第一次级线圈32用N2表示，第二次级线圈33用N3表示，第三次级线圈34用N4表示，其中，三个次级线圈均为初级线圈31的次级线圈，即三个次级线圈分别与初级线圈31耦合连接；充电保护电路给动力电池的充电原理具体如下：新能源汽车的充电保护电路还包括震荡电路，震荡电路与所述充电保护芯片2电连接，其中，所述震荡电路包括第四滤波电容C5、定时电阻R9和电容C6，第四滤波电容C5与充电保护芯片2的引脚8电连接，电容C6的负极接地，电容C6的正极通过定时电阻R9连接充电保护芯片2的引脚8，其中，充电保护芯片2可用U1表示，型号可以为UC3842；当第三滤波电容C10的电压达到充电保护芯片2的启动电压时，充电保护芯片2的引脚8输出的5V电压通过震荡电路在电容C6的两端产生锯齿波脉冲电压，此时震荡电路输出矩形震荡脉冲，此时该矩形震荡脉冲作为触发信号控制充电保护芯片2的PWM电路产生矩形激励脉冲之后，从充电保护芯片2的引脚6输出，从而通过电阻R4驱动功率管4导通，从而使得310V的直流电压通过开关变压器3T1的初级绕组N1、功率管4的漏极和源极和电阻6接地以形成闭合回路，此时闭合回路中的电流在初级线圈31上产生上正、下负的电动势，此时开关变压器3的三个次级线圈所连接的整流二极管反偏截止，能量被存储在开关变压器3的内部，于此同时，导通电流在电阻R6的两端产生压降，并传输至充电保护芯片2的引脚3处，当充电保护芯片2的引脚3处的电压低于某设定值例如1.5V时，被充电保护芯片2内部的PWM电路处理后，充电保护芯片2的引脚6输出低电平，使得功率管4截止，这时流过初级线圈31的导通电流消失，使得初级线圈31产生反相的电动势，此时开关变压器3的三个次级线圈均产生反相的脉冲电压，经过三个次级线圈输出端连接的相应的整流二极管进行整流之后输出直流电，以给相应的负载供电。
功率管4可用V1表示，可以为mos管。整流滤波电路5接在第一次级线圈32的输出端，从而可以将第一次级线圈32输出的交流电先整流再滤波，以形成直流电给动力电池充电。所述第二次级线圈33分别与所述充电保护芯片2和所述光电耦合器73连接，由于第二次级线圈33的输出端连接有整流二极管D6，故第二次级线圈33输出的交流电可以通过整流二极管D6进行整流以形成直流电，从而给所述充电保护芯片2和所述光电耦合器73的光敏三极管提供电源。稳压放大器件72采用可控精密稳压源,用U2表示，型号可以为TL431；光电耦合器73用U4表示。
本实施例中通过所述整流器1的输出端与所述充电保护芯片2连接，其中，所述整流器1的输入端适于连接市电，从而可以通过整流器1将市电的交流电转换为直流电给充电保护芯片2提供启动电源；通过所述整流器1的输出端与所述初级线圈31连接，所述充电保护芯片2的控制端与所述功率管4电连接，所述第一次级线圈32通过所述整流滤波电路5与所述充电插头6连接，从而通过充电保护芯片2输出驱动脉冲以控制功率管4的导通时间，从而使得开关变压器3的初级线圈31产生反相电动势，相应的次级线圈例如第一次级线圈32产生反相的脉冲电压，此时脉冲电压通过整流滤波电路5之后变为直流电并传输至充电插头6，由于充电插头6通过新能源汽车的充电接口连接动力电池，从而实现对动力电池的充电作业。
通过所述第二次级线圈33分别与所述充电保护芯片2和所述光电耦合器73连接，其中，第一次级线圈32、第二次级线圈33和第三次级线圈34均为初级线圈31的次级绕组，故第二次级线圈33输出脉冲电压经过整流之后也给充电保护芯片2和光电耦合器73提供持续的工作电源；由于光电耦合器73包括耦合连接的发光二极管和光敏三极管，此时发光二极管根据阳极1和阴极2处的两个电压大小比对；当市电因大负载切换或线路故障时会产生电压剧变例如市电的电压降低时，此时充电器内充电保护电路的输出电压也会随之降低，此时通过所述电压取样电路71的输入端分别与所述整流滤波电路5和所述第三次级线圈34电连接，以及所述稳压放大器件72的公共端和所述光电耦合器73分别与所述电压取样电路71的输出端连接，其中，稳压放大器件72的输出端与所述光电耦合器73电连接，从而可以通过电压取样电路71将采集到第三次级线圈34输出的第一电压加到光电耦合器73中发光二极管的阳极1处，电压取样电路71将采集到整流滤波电路5输出的第二电压作为取样电压加到稳压放大器件72的公共端处，再有稳压放大器件72将第二电压放大后作为第三电压加到发光二极管的阴极2处，以使发光二极管的阴极2处的电位升高，此时光电耦合器73中的发光二极管因导通电流减小而发光变弱，而光电耦合器73中的光敏三极管因受光变弱而导通程度下降，从而使得光敏三极管的引脚4输出的电压降低，通过所述充电保护芯片2的采集端和控制端分别与所述光电耦合器73和所述功率管4电连接，从而使得充电保护芯片2的采集端在接收到光电耦合器73输出的电压之后将其进行放大、比较以增大驱动脉冲，以延长功率管4的导通时间，使得开关变压器3存储的能量增大，以使第一次级线圈32的输出电压升高至正常值，以实现稳压控制，有效防止电网的市电电压降低而引起新能源汽车的充电保护电路的输出电压降低，以提高对动力电池的充电效率。
当然，当电网的市电电压升高而引起普通充电器输出电压升高时，新能源汽车的充电保护电路控制第一次级线圈32的输出电压降低至正常值的控制方式，可参照上述市电因大负载切换或线路故障时会产生电压剧变例如市电的电压降低时的充电保护电路的控制方式，以避免超过充电电压阈值的充电电压加快动力电池的绝缘损耗，相应的延长动力电池的使用寿命。
在本发明的一个实施例中，结合图2和图3所示，新能源汽车的充电保护电路还包括控制电源电路，所述控制电源电路包括第十整流二极管D10、第一限流电阻R13和稳压管，所述第十整流二极管D10的阳极与所述第三次级线圈34电连接，所述稳压管的输入端与所述第十整流二极管D10的阴极电连接，所述稳压管的输出端输出5V基准电压；所述第十整流二极管D10的阴极通过所述第一限流电阻R13与所述光电耦合器73电连接。
需要说明的是，第十整流二极管用D10表示，第一限流电阻用R13表示，稳压管为稳压二极管，用VD1表示；由于第三次级线圈34输出的是交流电压，故通过第十整流二极管D10的阳极与所述第三次级线圈34电连接，所述稳压管的输入端与所述第十整流二极管D10的阴极电连接，从而通过第十整流二极管D10将第三次级线圈34输出的交流电整流以形成直流电并传输至稳压管VD1，以便于稳压管可以输出稳定的基准电压，该基准电压可以为其他元器件提供电源。所述第十整流二极管D10的阴极通过所述第一限流电阻R13与所述光电耦合器73电连接，从而通过第十整流二极管D10将第三次级线圈34输出的交流电整流以形成直流电，经过第一限流电阻R13进行限流，再给光电耦合器73的发光二极管供电，由于通过第一限流电阻对第十整流二极管D10阴极输出的直流电进行限流，从而有效防止第三次级线圈因市电电压升高而输出过高的直流电烧坏光电耦合器73。
在本发明的一个实施例中，结合图2和图4所示，所述电压取样电路71包括第一滤波电容C12、第二滤波电容C16和取样电阻组件，所述光电耦合器73包括发光二极管和光敏三极管，所述第十整流二极管D10的阴极通过所述第一滤波电容C12与所述发光二极管的阳极电连接；所述第二滤波电容C16与所述整流滤波电路5的输出端电连接，以采集所述整流滤波电路5输出端变化的电压，所述取样电阻组件的采集端和输出端分别与所述第二滤波电容C16和所述稳压放大器件72电连接，所述稳压放大器件72与所述发光二极管的阴极电连接，以调节所述发光二极管的阴极电压；所述光敏三极管与所述充电保护芯片2电连接。
需要说明的是，发光二极管用D9表示，光敏三极管用VT1表示，第一滤波电容用C12表示，第二滤波电容用C16表示；所述第十整流二极管D10的阴极通过所述第一滤波电容C12与所述发光二极管的阳极电连接，其中，所述第十整流二极管D10的阴极与所述第一滤波电容C12的正极电连接，所述第一滤波电容C12的正极与所述发光二极管的阳极电连接，从而通过第一滤波电容C12将第十整流二极管D10的阴极输出的直流电进行滤波，滤波后的直流电可以给后级电路的元器件或电路提供无谐波干扰的直流电源。
由于光电耦合器73中的发光二极管的亮度受其自身的电源影响很大，即发光二极管的电源电压越高，发光二极管的亮度越大，而与发光二极管耦合的光敏三极管输出的电压也会随之越大，换言之，发光二极管的亮度强弱取决于受其自身供电电源大小，而光敏三极管的输出电压大小取决于发光二极管的亮度强弱，因此对于发光二极管的电源电压质量要求很高。所述第十整流二极管D10的阴极通过所述第一滤波电容C12与所述发光二极管的阳极电连接，使得第十整流二极管D10的阴极输出的直流电源先经过第一滤波电容C12滤波，即滤除谐波干扰，再给发光二极管提供电源，以避免谐波干扰影响到发光二极管的亮度，进而保证光电耦合器73正常工作，以便于充电保护芯片2根据光电耦合器73正常工作输出的电压，更好、更精准的控制功率管4的导通时间，进而起到稳定充电保护电路输出电压的目的；并且第一滤波电容C12两端的电压受电网市电的影响而波动，例如当电网市电电压降低时，第一滤波电容C12两端降低的电压会加到发光二极管的阳极1处。取样电阻组件包括电阻R15至R18，具体电路连接关系见图2、图4所示。
通过所述第二滤波电容C16与所述整流滤波电路5的输出端电连接，由整流滤波电路5将第一次级线圈32输出的交流电先进行整流再进行滤波以形成直流电，从而可以通过第二滤波电容C16对整流滤波电路5输出的直流电进行滤波，滤波后的直流电分为两路，一路传输至充电插头6处，以便于通过充电接口给动力电池充电，其中，电阻R57的两端和熔断器FU1的两端分别连接充电插头6；另一路通过取样电阻组件采集整流滤波电路5输出电压即第二电压以作为取样电压，由于整流滤波电路5的输入端连接第一次级线圈32，而初级线圈31又通过整流器1件与市电电源连接，换言之，整流滤波电路5输出的电压会随着电网市电的电压波动而波动，并加到稳压放大器件72的公共端处，再有稳压放大器件72将第二电压放大后作为第三电压加到发光二极管的阴极2处，以使发光二极管的阴极2处的电位升高，从而达到调节光电耦合器73中发光二极管的阴极电压；通过所述光敏三极管与所述充电保护芯片2电连接，由于光敏三极管与发光二极管耦合连接，故光敏三极管会受发光二极管的亮度变化而改变自身的输出电压，此时光敏三极管可以将改变后的输出电压传输至充电保护芯片2，以便于充电保护芯片2将光敏三极管传输过来的输出电压进行处理，以调整激励脉冲，从而改变功率管4的导通时间，进而改变开关变压器3的存储能量，以改变开关变压器3的输出电压，从而实现稳压控制。
见图4所示，整流滤波电路5包括整流二极管D7、整流二极管D8、第四限流电阻R19和第五滤波电容C13，其中，第四限流电阻R19与第五滤波电容C13串联后分别与整流二极管D7、整流二极管D8并联，第一次级线圈32在输出交流脉冲电压之后，通过整流二极管D7、整流二极管D8对交流脉冲电压进行整流以输出直流电压，于此同时，第四限流电阻R19对直流电压进行限流，再通过第五滤波电容C13对限流后的直流电压进行滤波，最后滤波后的直流电压被传输至充电插头6。
在本发明的一个实施例中，所述充电保护芯片2包括第一电压放大器、电压比较器和PWM电路，所述第一电压放大器的输入端与所述光敏三极管电连接，以放大所述光敏三极管的输出电压，所述电压比较器的反相输入端与所述第一电压放大器的输出端电连接，所述电压比较器的输出端与所述PWM电路电连接，以调节所述功率管4的导通时间。
需要说明的是，第一电压放大器的输入端和输出端分别与光敏三极管和电压比较器的反相输入端连接，从而使得第一电压放大器对光敏三极管输出的直流电进行放大，从而更有利于电压比较器的反相输入端接收到放大后的直流电并将其定义为第四电压，换言之，可以提高电压比较器的反相输入端接收经第一电压放大器放大后的直流电的准确度。其中，在电压比较器的同相输入端连接参考电压端，该参考电压端用于判断整流滤波电路5输出端的电压是高于额定值还是低于额定值，额定值是与动力电池的额定电压相匹配；当电压比较器的反向输入端接收到第一电压放大器的输出端输出的第四电压值时，将第四电压值与额定值进行大小值比对，若第四电压值大于额定值，则判断市电电压过高而引起整流滤波电路5的输出电压过高，此时将市电电压过高的信号传输至PWM电路，由PWM电路输出的激励脉冲占空比减少，使得功率管4的导通时间缩短，进而使开关变压器3T1存储的能量减少，使整流滤波电路5的输出电压降低到正常值，实现稳压控制；若第四电压值小于额定值，则判断市电电压过低而引起整流滤波电路5的输出电压过低，此时将市电电压过低的信号传输至PWM电路，由PWM电路输出的激励脉冲占空比增大，使得功率管4的导通时间延长，进而使开关变压器3T1存储的能量增大，使整流滤波电路5的输出电压升高到正常值，实现稳压控制。
其中，第一电压放大器可为运算放大器，是一个模拟信号的放大电路，它的输入端输入一个变化的模拟量(例如音频信号、或者一个线性变化的直流电压)；在输出端就输出一个幅度放大的但是其波形完全相同的不失真的信号(输出信号波形各个部分的比例和输入信号波形各个部分的比例相同)，换言之，第一电压放大器的结构为线性放大电路；电压比较器是用于比较两个电压的大小；PWM电路的主要功能是将输入电压的振幅转换成宽度一定的脉冲，故，第一电压放大器、电压比较器和PWM电路都可以通过现有技术进行实现，对其具体结构不再赘述。
在本发明的一个实施例中，结合图2所示，新能源汽车的充电保护电路还包括稳压电路，所述稳压电路包括第六整流二极管D6和第三滤波电容C10，所述第六整流二极管的阳极与所述第二次级线圈33电连接，所述第六整流二极管的阴极与所述第三滤波电容C10连接，所述第三滤波电容C10分别与所述充电保护芯片2和所述光敏三极管连接。
需要说明的是，由于第二次级线圈33与初级线圈31耦合连接，故第二次级线圈33输出端输出的也是交流脉冲电压，通过所述第六整流二极管的阳极与所述第二次级线圈33电连接，所述第六整流二极管的阴极与所述第三滤波电容C10连接，从而便于通过第六整流二极管将第二次级线圈33输出的交流脉冲电压转换为直流电之后，再通过第三滤波电容C10对第六整流二极管整流输出的直流电进行滤波，滤波后的直流电分为两路；通过所述第三滤波电容C10分别与所述充电保护芯片2和所述光敏三极管连接，此时经过第三滤波电容C10滤波后的直流电一路给充电保护芯片2提供持续稳定的工作电源，另一路给光电耦合器73中光敏三极管供电，由于经过第三滤波电容C10滤波后的直流电分为两路以同时给所述充电保护芯片2和所述光敏三极管连接，从而可以确保充电保护芯片2与光敏三极管的工作电源电压是相同的，换言之，两者的工作条件是一致的，并且由于所述光敏三极管与所述充电保护芯片2电连接，换言之，通过光敏三极管与充电保护芯片2相互配合可以通过控制功率管4的导通时间，以实现将整流滤波电路5输出的电压及时调节到正常值，进而可以更加准确且及时的起到稳定充电保护电路对动力电池的充电电压的目的，不仅实现稳压高效充电，而且还能保护动力电池。
稳压电路还包括第四限流电阻R2，其中，第四限流电阻R2串联于第六整流二极管D6和第三滤波电容C10之间处。当经过第六整流二极管D6整流后的直流电压流过第四限流电阻R2时，进行限流，此时有效防止第二次级线圈33受市电升高影响其输出端电压升高而烧坏充电保护芯片2和光敏三极管。
在本发明的一个实施例中，结合图2、图4、图5所示，所述检测调节电路还包括充电调节电路74和充电电流检测电路75，所述稳压管的输出端与所述充电调节电路74电连接；所述充电电流检测电路75与所述第一次级线圈32电连接，所述充电调节电路74的采样端和控制端分别与所述充电电流检测电路75与所述稳压放大器件72电连接，以根据所述充电电流检测电路75检测到所述第一次级线圈32输出的充电电流，调节所述稳压放大器件72的输出电压。
需要说明的是，稳压管用VD1表示，由于稳压管的输入端与所述第十整流二极管D10的阴极电连接，通过所述稳压管的输出端与所述充电调节电路74电连接，从而可以通过稳压管给充电调节电路74提供稳定的工作电源。通过所述充电电流检测电路75与所述第一次级线圈32的下端电连接，从而在第一次级线圈32输出交流脉冲电压之后，经过整流滤波电路5输出直流电，此时可以通过充电电流检测电路75检测到第一次级线圈32的下端流过的电流以作为充电电流取样，通过所述充电调节电路74的采样端和控制端分别与所述充电电流检测电路75与所述稳压放大器件72电连接，从而可以利用充会调节电路根据充电电流检测电路75检测到的充电电流值，以随时调节稳压放大器件72的输出电压，进而实现对动力电池的充电电流的调节。
其中，充电电流检测电路75包括电流取样电阻R20、电阻R28、电阻R29和电阻R42；充电调节电路74包括电阻R40、电阻R41、运放U3A、运放U3B、运放U3D、指示灯组、电阻R55、电阻R56、电阻R44、电阻R45、电阻R52、电容C17和C18，充电电流检测电路75和充电调节电路74的具体连接关系见图2和图4所示；电流取样电阻R20串联于第一次级线圈32输出端与充电插头6构成的充电回路中，在对动力电池的充电过程中，会在电流取样电阻R20的两端产生压降，此压降通过电阻R28、电阻R29送到电阻R42的一端，而稳压管输出的基准电压经电阻R42的另一端流到电阻R42的一端处，此时电阻R42一端的电压通过电阻R52加到运放U3D的反向输入端即引脚13处。当动力电池在持续使用之后会电压不足，导致开关变压器3的负荷较重，在稳压电路的控制下，功率管V1导通时间较长，充电电流较大，以实现对动力电池的快速充电作业。并且，较大的充电电流在电阻R20的两端的压降也较大，使得电阻R42的一端的电压为负压，该负压通过电阻R52为运放U3D的引脚13提供负电压，由于运放U3D的同相输入端引脚12接地为零，故运放U3D的输出端引脚14输出高电平，此时高电平一路通过电阻R54限流以使指示灯组中LED1指示灯发光即红光，表明充电保护电路在快速充电；另一路使运放3A的引脚2的电压高于引脚3输入的参考电压，此时运放3A的输出端引脚1输出低电平控制电压，该控制电压使二极管D14截止，从而不影响开关变压器3的工作状态，并且使指示灯组中LED2因无电压而不发光。
当充电保护电路进入恒流充电阶段时，随着动力电池两端电压不断提高，充电电流逐步减小，此时功率管4在充电调节电路74的作用下，为动力电池提供稳定的充电电压，随后充电保护电路进入恒压充电阶段，此时充电电流减小，但是在电阻R20的两端产生的压降仍然使运放U3D的引脚13的电压低于引脚12的电压，以确保指示灯组中LED1发光。
当进入恒压充电阶段之后，随着动力电池不断充电其自身电压不断升高，使得充电电流逐渐减小，当充电电流减小至转折电流之后，在电阻E20的两端产生的压降减小到使电阻R42的一端变为正压，使得运放U3D的引脚13电压变为正电压，且运放U3D的引脚14输出低电平电压，此时低电平电压一路通过电阻R54使指示灯组中LED1内的红色发光管因导通电压消失而熄灭，另一路使运放U3A的引脚2处电压低于引脚3输入的参考电压，使得运放U3A的引脚1输出高电平电压，所述高电平电压不仅通过电阻R56限流以使LED2内的绿色发光二极管发光，以表明动力电池进入涓流充电状态，而且使二极管D15截止，使得稳压管输出的5V电压通过电阻R40和电阻R41之后，加到稳压放大器件72的取样电压输入端，使得稳压放大器件72输入的取样电压升高，升高后的取样电压经过稳压放大器件72放大后使光电耦合器73中发光二极管的引脚2处电位下降，此时光电耦合器73中发光二极管因导通电流增大而发光加强，促使光电耦合器73内的光敏三级管导通加强，光敏三级管的引脚4输出电压升高，该升高后的电压通过R11加到充电保护芯片U1的引脚2后，被充电保护芯片U1内的第一电压放大器、电压比较器和PWM调制器处理后，使功率管4导通时间缩短，整理滤波电路的输出电压下降，第二滤波电容C16两端电压下降，为动力电池提供涓流充电的低电压；上述为动力电池的不同充电阶段。
在本发明的一个实施例中，结合图5所示，新能源汽车的充电保护电路还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括第一电流取样电阻R6和第二限流电阻R7，所述第一电流取样电阻R6与所述功率管4的源极电连接，以根据所述功率管4的过流故障使所述第一电流取样电阻R6两端的取样电压升高，所述第一电流取样电阻R6通过第二限流电阻R7与所述充电保护芯片2的过流采集端电连接，所述充电保护芯片2的控制端与所述功率管4电连接，以控制所述功率管4关断。
需要说明的是，当动力电池或者整理滤波电路中的元器件出现被击穿故障之后，会引起功率管4过流，此时通过第一电流取样电阻R6与所述功率管4的源极电连接，从而使得功率管4的过流故障引起第一电流取样电阻R6两端的取样电压升高，此时升高后的电压通过第二限流电阻R7进行限流以为充电保护芯片2的引脚3提供低电平，从而可以切断充电保护芯片U1中PWM电路的引脚6的激励脉冲，使得功率管4截止，进而实现对动力电池以及整流滤波电路5的过流保护。
在本发明的一个实施例中，结合图2所示，新能源汽车的充电保护电路还包括过压保护电路8，所述过压保护电路8包括稳压隔离二极管D5、第三限流电阻R1和滤波吸收电路，所述稳压隔离二极管的阳极与所述功率管4的漏极电连接，所述第三限流电阻R1与所述稳压隔离二极管的阴极电连接，所述滤波吸收电路的两端分别与所述稳压隔离二极管的阳极和所述第三限流电阻R1连接。
需要说明的是，通常情况下，功率管4在截止关断的瞬间会产生过高的电压，此时过高的电压会烧坏功率管4以及与功率管4连接的其他元器件，从而影响对动力电池的充电效果。在本实施例中，通过所述稳压隔离二极管的阳极与所述功率管4的漏极电连接，所述第三限流电阻R1与所述稳压隔离二极管的阴极电连接，从而在功率管4处于截止状态时产生的高电压先经过稳压隔离二极管D5进行稳压隔离，然后再经过第三限流电阻R1进行限流，从而有效降低功率管4因截止而产生的高电压；通过所述滤波吸收电路的两端分别与所述稳压隔离二极管的阳极和所述第三限流电阻R1连接，从而可以通过滤波吸收电路对流过第三限流电阻R1降低后的电压进行完全滤波吸收，以吸收掉功率管4因截止而产生的高电压，进而有效避免功率管4因截止而产生的高电压烧坏功率管4以及与功率管4连接的其他元器件，实现对功率管4的过压保护，相应的延长充电保护电路的使用寿命。其中，滤波吸收电路包括串联连接的滤波电容C15和电阻R21，其具体连接关系见图2所示。
在本发明的一个实施例中，结合图2所示，新能源汽车的充电保护电路还包括低通滤波电路9，所述低通滤波电路9的输入端适于连接市电电源，所述低通滤波电路9的输出端与所述整流器1的输入端电连接。
需要说明的是，通常情况下，市电电源会存在高频信号通过，但是该高频信号对于充电保护芯片2内的各芯片会产生干扰，从而影响对动力电池的充电效果；低通滤波电路9包括电容C1、互感线圈LM1和电容C2，电容C1并联于市电电源处，互感线圈的一端与电容C1连接，互感线圈的另一端与电容C2连接，电动C2与整流器连接；通过所述低通滤波电路9的输入端适于连接市电电源，从而可以通过低通滤波电路9使低频信号较少损失地传输到输出端，使高频信号得到有效抑制，进而有效防止高频信号对充电保护芯片2内的各芯片产生干扰影响，以确保充电保护芯片2能够正常工作以及对动力电池的充电效果。
本发明另一实施例提供一种新能源汽车，包括如上所述的新能源汽车的充电保护电路，还包括充电接口和动力电池，所述新能源汽车的充电保护电路的充电插头6通过所述充电接口与所述动力电池电连接。
需要说明的是，新能源汽车还包括充电器壳体，整个充电保护电路设置于充电器壳体内部，充电插头6通过线缆与充电器壳体内的整流滤波电路5的输出端连接，当需要充电时，充电保护电路中的整流器1的输入端连接市电，将充电插头6与充电接口插接，由于充电接口与动力电池电连接，通过充电保护芯片2可以接收外界人工的充电指令，就可以对动力电池实现自动充电作业。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新能源汽车的充电保护电路，其特征在于，包括整流器(1)、充电保护芯片(2)、开关变压器(3)、功率管(4)、整流滤波电路(5)、检测调节电路和充电插头(6)，所述开关变压器(3)包括初级线圈(31)、第一次级线圈(32)、第二次级线圈(33)和第三次级线圈(34)，所述整流器(1)的输出端分别与所述充电保护芯片(2)和所述初级线圈(31)连接；所述第一次级线圈(32)通过所述整流滤波电路(5)与所述充电插头(6)连接，所述检测调节电路包括电压取样电路(71)、稳压放大器件(72)和光电耦合器(73)，所述第二次级线圈(33)分别与所述充电保护芯片(2)和所述光电耦合器(73)连接，所述电压取样电路(71)的输入端分别与所述整流滤波电路(5)和所述第三次级线圈(34)电连接，以获得取样电压，所述稳压放大器件(72)和所述光电耦合器(73)分别与所述电压取样电路(71)的输出端连接，所述光电耦合器(73)适于根据所述取样电压调节自身的输出电压，所述充电保护芯片(2)的采集端和控制端分别与所述光电耦合器(73)和所述功率管(4)电连接，以根据所述光电耦合器(73)的输出电压通过调节驱动脉冲改变所述功率管(4)的导通时间。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车的充电保护电路，其特征在于，还包括控制电源电路，所述控制电源电路包括第十整流二极管、第一限流电阻和稳压管，所述第十整流二极管的阳极与所述第三次级线圈(34)电连接，所述稳压管的输入端与所述第十整流二极管的阴极电连接，所述稳压管的输出端输出5V基准电压；所述第十整流二极管的阴极通过所述第一限流电阻与所述光电耦合器(73)电连接。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车的充电保护电路，其特征在于，所述电压取样电路(71)包括第一滤波电容、第二滤波电容和取样电阻组件，所述光电耦合器(73)包括发光二极管和光敏三极管，所述第十整流二极管的阴极通过所述第一滤波电容与所述发光二极管的阳极电连接；所述第二滤波电容与所述整流滤波电路(5)的输出端电连接，以采集所述整流滤波电路(5)输出端变化的电压，所述取样电阻组件的采集端和输出端分别与所述第二滤波电容和所述稳压放大器件(72)电连接，所述稳压放大器件(72)与所述发光二极管的阴极电连接，以调节所述发光二极管的阴极电压；所述光敏三极管与所述充电保护芯片(2)电连接。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车的充电保护电路，其特征在于，所述充电保护芯片(2)包括第一电压放大器、电压比较器和PWM电路，所述第一电压放大器的输入端与所述光敏三极管电连接，以放大所述光敏三极管的输出电压，所述电压比较器的反相输入端与所述第一电压放大器的输出端电连接，所述电压比较器的输出端与所述PWM电路电连接，以调节所述功率管(4)的导通时间。
5.根据权利要求3所述的新能源汽车的充电保护电路，其特征在于，还包括稳压电路，所述稳压电路包括第六整流二极管和第三滤波电容，所述第六整流二极管的阳极与所述第二次级线圈(33)电连接，所述第六整流二极管的阴极与所述第三滤波电容连接，所述第三滤波电容分别与所述充电保护芯片(2)和所述光敏三极管连接。
6.根据权利要求2所述的新能源汽车的充电保护电路，其特征在于，所述检测调节电路还包括充电调节电路(74)和充电电流检测电路(75)，所述稳压管的输出端与所述充电调节电路(74)电连接；所述充电电流检测电路(75)与所述第一次级线圈(32)电连接，所述充电调节电路(74)的采样端和控制端分别与所述充电电流检测电路(75)与所述稳压放大器件(72)电连接，以根据所述充电电流检测电路(75)检测到所述第一次级线圈(32)输出的充电电流，调节所述稳压放大器件(72)的输出电压。
7.根据权利要求1所述的新能源汽车的充电保护电路，其特征在于，还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括第一电流取样电阻和第二限流电阻，所述第一电流取样电阻与所述功率管(4)的源极电连接，以根据所述功率管(4)的过流故障使所述第一电流取样电阻两端的取样电压升高，所述第一电流取样电阻通过第二限流电阻与所述充电保护芯片(2)的过流采集端电连接，所述充电保护芯片(2)的控制端与所述功率管(4)电连接，以控制所述功率管(4)关断。
8.根据权利要求2所述的新能源汽车的充电保护电路，其特征在于，还包括过压保护电路(8)，所述过压保护电路(8)包括稳压隔离二极管、第三限流电阻和滤波吸收电路，所述稳压隔离二极管的阳极与所述功率管(4)的漏极电连接，所述第三限流电阻与所述稳压隔离二极管的阴极电连接，所述滤波吸收电路的两端分别与所述稳压隔离二极管的阳极和所述第三限流电阻连接。
9.根据权利要求1所述的新能源汽车的充电保护电路，其特征在于，还包括低通滤波电路(9)，所述低通滤波电路(9)的输入端适于连接市电电源，所述低通滤波电路(9)的输出端与所述整流器(1)的输入端电连接。
10.一种新能源汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的新能源汽车的充电保护电路，还包括充电接口和动力电池，所述新能源汽车的充电保护电路的充电插头(6)通过所述充电接口与所述动力电池电连接。
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