CN208324913U - 车载充电系统以及汽车 - Google Patents

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代予龙
张瑞丰
尚岩
关瑞玲
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Abstract

本实用新型涉及一种车载充电系统以及汽车，该车载充电系统包括用于连接动力电池的电池连接接口、用于连接充电枪/充电桩的充电接口及连接在电池连接接口和充电接口之间的充电回路；充电回路包括低压充电回路，低压充电回路中串设有双向DC/DC变换器和第一开关；充电回路还包括用于旁路低压充电回路的高压充电回路，高压充电回路中串设有第二开关。本实用新型通过给低压充电回路旁路连接一个高压充电回路，当为高电压平台时直接采用高压充电回路给动力电池充电；当为低电压平台时采用低压充电回路给动力电池充电，可满足一个充电接口匹配多种电压平台充电机进行充电，解决了适用于高电压充电的车载充电系统不能兼容低电压平台非车载充电设施的问题。

Description

车载充电系统以及汽车
技术领域
本实用新型涉及一种车载充电系统以及汽车，属于汽车充电技术领域。
背景技术
随着国家新能源电动汽车战略的稳步推进，新能源电动汽车迎来了爆发式增长，但受制于充电效率、充电电池的存储能力和充电场地等因素，新能源电动汽车充电难问题也日益突出。
新能源电动汽车的充电是由充电枪通过充电插座连接车辆电池的BMS，充电机和BMS通过CAN通讯进行信息交互，确定充电电流和充电电压，充电机按照BMS请求进行输出。根据车辆型号不同，电池电压平台差距较大，目前市场上乘用车多使用低电压平台电池，电压一般在200V-400V，而客车多使用高电压平台电池，电压一般在500V-700V，国标18487.1-2015对供电设备输出电压要求中，直流电压分段为：200V-500V，350V-750V，500V-950V。
目前，充电机很难实现200V-750V跨度的输出电压，且电压跨度过大充电机功率无法保障，因此用于乘用车充电的充电机输出电压范围多为200V-500V，为低电压平台充电机，无法与采用高电压平台电池的电动汽车通用。因此，对于适用于高电压充电的车载充电系统，如何兼容低电压平台非车载充电设施，成为亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种车载充电系统以及汽车，用于解决车载充电系统兼容低电压平台非车载充电设施的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种车载充电系统，包括以下方案：
系统方案一：包括用于连接动力电池的电池连接接口、用于连接充电枪/充电桩的充电接口以及连接在所述电池连接接口和充电接口之间的充电回路；所述充电回路包括低压充电回路，所述低压充电回路中串设有双向DC/DC变换器和第一开关；所述充电回路还包括用于旁路所述低压充电回路的高压充电回路，所述高压充电回路中串设有第二开关。
系统方案二：在系统方案一的基础上，所述电池连接接口和低压充电回路之间还串设有预充开关电路，所述预充开关电路包括第三开关，所述第三开关的两端并联有串联连接的第四开关和预充电阻。
系统方案三：在系统方案二的基础上，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为控制开关。
系统方案四：在系统方案三的基础上，还包括用于获取充电枪/充电桩的充电电压的控制器，所述控制器控制连接所述控制开关。
系统方案五：在系统方案三或四的基础上，所述控制开关为接触器开关。
系统方案六：在系统方案二、三或四的基础上，第四开关和预充电阻还串联有导通方向为从电池连接接口到充电接口的防反二极管。
本实用新型还提供了一种汽车，包括以下方案：
汽车方案一：包括动力电池和车载充电系统，所述车载充电系统包括连接所述动力电池的电池连接接口、用于连接充电枪/充电桩的充电接口以及连接在所述电池连接接口和充电接口之间的充电回路；所述充电回路包括低压充电回路，所述低压充电回路中串设有双向DC/DC变换器和第一开关；所述充电回路还包括用于旁路所述低压充电回路的高压充电回路，所述高压充电回路中串设有第二开关。
汽车方案二：在汽车方案一的基础上，所述电池连接接口和低压充电回路之间还串设有预充开关电路，所述预充开关电路包括第三开关，所述第三开关的两端并联有串联连接的第四开关和预充电阻。
汽车方案三：在汽车方案二的基础上，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为控制开关。
汽车方案四：在汽车方案三的基础上，还包括用于获取充电枪/充电桩的充电电压的控制器，所述控制器控制连接所述控制开关。
汽车方案五：在汽车方案三或四的基础上，所述控制开关为接触器开关。
汽车方案六：在汽车方案二、三或四的基础上，第四开关和预充电阻还串联有导通方向为从电池连接接口到充电接口的防反二极管。
本实用新型的有益效果是：
通过给低压充电回路旁路连接一个高压充电回路，当充电枪/充电桩为高电压平台时，直接采用高压充电回路给动力电池进行充电；当充电枪/充电桩为低电压平台时，采用双向DC/DC变换器反向降压，以通过反接测试，然后通过该双向DC/DC变换器进行升压充电，可满足一个充电接口匹配多种电压平台的充电枪/充电桩进行充电，有效解决了适用于高电压充电的车载充电系统不能兼容低电压平台非车载充电设施的问题，且该充电系统成本低，功能强，使用简单，十分安全可靠。
进一步的，在电池连接接口和低压充电回路之间串设预充开关电路，可以有效避免动力电池对双向DC/DC变换器中的电容进行充电时充电电流过大的问题。
附图说明
图1是本实用新型的车载充电系统的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
本实用新型提供了一种汽车，该汽车的种类不受限制，可以是小汽车、客车或者公交车等不同类型的汽车。该汽车包括动力电池和一个车载充电系统，该车载充电系统的电路原理图如图1所示。
具体的，车载充电系统包括依次导电连接的电池连接接口、充电回路以及充电接口DC+和DC-，该电池连接接口与动力电池相连，该充电接口DC+和DC-用于连接充电机(充电枪或者充电桩)。其中，充电回路包括并联连接的低压充电回路和高压充电回路，该低压充电回路中串设有双向DC/DC变换器和第一开关S1，该高压充电回路中串设有第二开关S2。当使用低电压平台充电机时，通过闭合第一开关S1，此时旁路高压充电回路，采用低压充电回路为车辆动力电池进行充电。当使用正常高电压平台充电机时，通过闭合第二开关S2，此时旁路低压充电回路，采用高压充电回路为车辆动力电池进行充电。
在电池连接接口和低压充电回路之间，还串设有预充开关电路，该预充开关电路包括第三开关S3，第三开关S3的两端并联有串联连接的第四开关S4、预充电阻以及防反二极管。其中，该防反二极管的导通方向为从电池连接接口到充电接口。在动力电池给双向DC/DC变换器的电容C1进行充电时，该预充开关电路通过先闭合第四开关S4，再闭合第三开关S3，断开第四开关S4，可以避免开始充电过大，对双向DC/DC变换器造成较大的电流冲击，该防反二极管可以避免反充现象。当然，作为其他的实施方式，该低压充电回路也可以是现有技术中的其他预充电路。
具体的，在本实施例中，为了便于自动控制，该第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为控制开关，具体为接触器开关，当然，该接触器开关也可以替换为其他的可控制开关。
该车载充电系统还包括一个控制器，该控制器控制连接上述的各个控制开关。该控制器用于获取充电机的充电电压，并根据充电机的充电电压与动力电池电压的大小关系，确定各个控制开关的导通与关断。
上述车载充电系统通过在动力电池和充电机之间加入具有正向升压和反向降压电路的双向DC/DC变换器，并在充电插座和动力电池之间增加高压充电回路旁路，通过国标CAN通讯报文判断充电机输出能力，智能选择充电机与动力电池直连或由双向DC/DC变换器介入进行三方充电，可以匹配多种电压平台的充电机实现充电。其中，根据充电机的电压等级，上述车载充电系统的工作过程分为两种情况，且两种充电过程互不影响，具体的充电过程如下：
(1)使用正常的高电压平台充电机进行充电
车载充电系统的充电接口与充电机进行导电连接后，充电机与车辆电池管理系统BMS按照国标流程进行CAN通讯，电池管理系统BMS根据通讯报文判断充电机输出能力是否满足动力电池电压需求。当判断出充电机输出能力满足动力电池电压需求后，由控制器控制闭合接触器开关S2，接通旁路即高压充电回路，电池管理系统BMS与充电机按照标准国标通讯流程进行握手和参数配置，充电机直接对电池进行充电。
(2)使用低电压平台充电机进行充电
车载充电系统的充电接口与充电机进行导电连接后，充电机与车辆电池管理系统BMS按照国标流程进行CAN通讯，电池管理系统BMS根据通讯报文判断充电机输出能力是否满足动力电池电压需求。当判断出充电机输出能力不能满足动力电池电压需求后，根据充电机的输出能力，按照最高电压Umax向充电机请求充电，通过充电机输出能力和双向DC/DC变换器的功率计算出充电机应输出电流Imax，并将Umax和Imax作为电池的最高电压和最大电流向充电机发送充电请求。
充电机会进行电池反接测试，由于动力电池实际电压不在充电机的输出范围内，需由双向DC/DC变换器反向降压满足充电机实际检测电压与通讯请求电压的一致，此时需要控制器先后控制闭合预充接触器S4和主接触器S3，动力电池对双向DC/DC变换器中的电容C1进行预充，预充至电池电压后，双向DC/DC变换器执行稳压指令，开始以Umax为目标电压的BUCK工作模式，给电容C2降压，并闭合接触器S1，充电机检测到电容C2电压Umax和BMS请求的电压Umax一致，反接测试通过，有效解决了低电压平台充电机反接测试无法通过的问题。
在充电机输出阶段，电池管理系统BMS向充电机恒定请求电压Umax和电流Imax，充电机按照电池请求向双向DC/DC变换器输出，双向DC/DC变换器执行以电池实际电压为目标电压的BOOST工作模式，并根据电池请求的实际电流进行输出，通过双向DC/DC变换器实现低电压平台的充电机向高电压平台的电池的充电过程。
本实用新型的车载充电系统的工作电压范围宽，可满足200-750V的输入和输出电压，能够实现高电压平台电池的电动汽车在高速公路、公共充电站等低电压平台充电机上实现兼容充电，解决了乘用车和客车因电池电压平台不一致导致的充电机不通用问题，为充电机通用化和公用化提供了保障；并且该车载充电系统设计简单、成本低、功能强、使用简单、性能稳定，而且十分安全可靠，可满足一个充电接口匹配多种电压平台的充电机进行充电的要求。

Claims (12)

1.一种车载充电系统，其特征在于，包括用于连接动力电池的电池连接接口、用于连接充电枪/充电桩的充电接口以及连接在所述电池连接接口和充电接口之间的充电回路；所述充电回路包括低压充电回路，所述低压充电回路中串设有双向DC/DC变换器和第一开关；所述充电回路还包括用于旁路所述低压充电回路的高压充电回路，所述高压充电回路中串设有第二开关。
2.根据权利要求1所述的车载充电系统，其特征在于，所述电池连接接口和低压充电回路之间还串设有预充开关电路，所述预充开关电路包括第三开关，所述第三开关的两端并联有串联连接的第四开关和预充电阻。
3.根据权利要求2所述的车载充电系统，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为控制开关。
4.根据权利要求3所述的车载充电系统，其特征在于，还包括用于获取充电枪/充电桩的充电电压的控制器，所述控制器控制连接所述控制开关。
5.根据权利要求3或4所述的车载充电系统，其特征在于，所述控制开关为接触器开关。
6.根据权利要求2-4中任一项所述的车载充电系统，其特征在于，第四开关和预充电阻还串联有导通方向为从电池连接接口到充电接口的防反二极管。
7.一种汽车，其特征在于，包括动力电池和车载充电系统，所述车载充电系统包括连接所述动力电池的电池连接接口、用于连接充电枪/充电桩的充电接口以及连接在所述电池连接接口和充电接口之间的充电回路；所述充电回路包括低压充电回路，所述低压充电回路中串设有双向DC/DC变换器和第一开关；所述充电回路还包括用于旁路所述低压充电回路的高压充电回路，所述高压充电回路中串设有第二开关。
8.根据权利要求7所述的汽车，其特征在于，所述电池连接接口和低压充电回路之间还串设有预充开关电路，所述预充开关电路包括第三开关，所述第三开关的两端并联有串联连接的第四开关和预充电阻。
9.根据权利要求8所述的汽车，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为控制开关。
10.根据权利要求9所述的汽车，其特征在于，还包括用于获取充电枪/充电桩的充电电压的控制器，所述控制器控制连接所述控制开关。
11.根据权利要求9或10所述的汽车，其特征在于，所述控制开关为接触器开关。
12.根据权利要求8-10中任一项所述的汽车，其特征在于，第四开关和预充电阻还串联有导通方向为从电池连接接口到充电接口的防反二极管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110239372A (zh) * 2019-06-10 2019-09-17 上海师范大学 一种bms预充电路及其控制方法
CN110370962A (zh) * 2018-04-10 2019-10-25 郑州宇通客车股份有限公司 一种车载充电系统以及汽车
CN112124112A (zh) * 2019-06-25 2020-12-25 比亚迪股份有限公司 电动汽车以及动力电池充电与维温控制方法、系统

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