CN211252228U - 一种用于电动车辆的防充电反灌电源装置、电动车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于电动车辆的防充电反灌电源装置、电动车辆，该电源装置包括用于为车辆提供电源的整车电源、以及用于连接充电桩辅助电源的车辆直流充电接口，整车电源与车辆直流充电接口之间还设置有防反灌电路，用于将整车电源与车辆直流充电接口隔离，以防止车辆充电时整车电源向充电桩辅助电源反灌。本实用新型能够防止电动车辆低压电源反灌至充电桩辅助电源，且具有结构简单、成本低、充电安全性高以及兼容性好等优点。

Description

一种用于电动车辆的防充电反灌电源装置、电动车辆

技术领域

本实用新型涉及电动车辆，尤其涉及一种用于电动车辆的防充电反灌电源装置、电动车辆。

背景技术

近年来，随着新能源汽车的迅速发展，对如电动客车、电动汽车等的充电基础设施的需求也迅速扩大。为引导和支持充电基础设施产业与技术健康有序发展，国家标准委员会先后于2011年、2015年发布电动汽车充电标准，但随着电动汽车和充电基础设施保有量的急剧增加、电动汽车技术的迅猛发展以及充电标准的切换，导致充电安全性、兼容性问题也日益突出。虽然15版充电国标(后续统称充电新国标)中对充电桩辅助电源的电压进行了规范要求，统一为12V±5％/10A，而电动客车整车低压电压平台大部分为24V，即客观上存在电动客车直流充电时低压平台不一致的问题。如图1所示，国标充电电路图，低压电源的充电桩端与车辆端为直接连接，且充电桩输出低压电源和车辆控制器低压电源相互独立，因而纯电动车辆会出现直流充电时低压电压平台不兼容，可能会发生整车24V铅酸电池灌入充电桩辅助电源的现象，并存在充电桩低压辅助电源烧毁风险。

虽然市场上存在具备12V和24V双辅助电源的充电机产品，但充电时均需要手动选择辅助电源电压等级，使用操作不便，且实际操作中绝大部分均是直接插枪充电，并不会进行切换辅助电源电压的操作，这就极易出现充电时电动客车整车低压电压和充电桩辅助电源电压不一致情况，致使整车24V倒灌至充电桩12V辅助电源，甚至导致充电桩12V低压辅助电源被烧坏。因此，亟需提供一种针对电动车辆的电源装置，使得能够解决直流充电时整车低压电源反灌至充电桩辅助电源的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种能够防止电动车辆低压电源反灌至充电桩辅助电源，且结构简单、成本低、充电安全性高以及兼容性好的用于电动车辆的防充电反灌电源装置、电动车辆。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种用于电动车辆的防充电反灌电源装置，包括用于为车辆提供电源的整车电源、以及用于连接充电桩辅助电源的车辆直流充电接口，所述整车电源与所述车辆直流充电接口之间还设置有防反灌电路，用于将所述整车电源与所述车辆直流充电接口隔离，以防止车辆充电时所述整车电源向充电桩辅助电源反灌。

进一步的，所述防反灌电路包括用于控制所述整车电源通断、以及控制充电时所述整车电源与所述车辆直流充电接口之间切换接入的控制开关单元、用于防止电流反向的反向电流保护单元，所述控制开关单元与所述反向电流保护单元相互连接。

进一步的，所述反向电流保护单元包括两个以上的二极管。

进一步的，所述控制开关单元包括用于控制所述整车电源通断的第一开关电路以及用于控制充电时所述整车电源与车辆直流充电接口之间切换接入的第二开关电路，所述第一开关电路的输入端与所述整车电源连接，输出端与所述反向电流保护单元的输入端连接，所述第二开关电路的输入端分别与所述整车电源、所述车辆直流充电接口连接，输出端与所述反向电流保护单元的输入端连接。

进一步的，所述反向电流保护单元包括第一二极管D1、第二二极管D2，所述第一二极管D1的阳极分别与所述第一开关电路的输出端、所述第二开关电路的输出端连接，阴极与所述第二二极管D2的阴极连接，所述第二二极管D2的阳极与所述第二开关电路的输出端连接。

进一步的，所述第一开关电路包括第一继电器K1，所述第一继电器K1的线圈与车辆中位于所述整车电源输出侧的第一开关连接，一个触点连接至所述第一开关与位于所述第一开关输入端的第二开关之间，另一触点连接至所述第一二极管D1的阳极。

进一步的，所述第二开关电路包括具有多触点的第二继电器K2，所述第二继电器K2的线圈连接至车辆中位于所述整车电源输出侧的第一开关、第二开关之间，一个触点与所述车辆直流充电接口连接，另两个触点分别连接至所述第一二极管D1的阳极、所述第二二极管 D2的阳极。

进一步的，所述整车电源为用于提供24V电源电压的24V电源。

进一步的，还包括依次连接的动力电池、用于直流电源转换的DC/DC模块以及用于电源控制管理的BMS模块，所述BMS模块还分别与所述整车电源、车辆直流充电接口以及所述防反灌电路连接。

一种电动车辆，车辆上设置有如上述的电源装置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型用于电动车辆的防充电反灌电源装置，通过在电动车辆的原整车电源与车辆直流充电接口之间设置防反灌电路，由防反灌电路将整车电源与车辆直流充电接口进行隔离，使得车辆在充电时可以防止车辆的整车低压电源反灌至充电桩辅助电源，有效提高了电动车辆充电的安全性，且仅需对原电动车辆的整车高低压电路进行少量的改动、无需改动充电桩电路即可满足不同充电桩辅助电源的充电要求，实现电动车辆与不同辅助电源电压充电桩的兼容，能够大大降低充电安全风险，提升用户充电体验。

附图说明

图1是现有技术中电动车辆的充电电路结构示意图。

图2是本实施例用于电动车辆的防充电反灌电源装置的结构示意图。

图3是本实用新型防充电反灌电源装置在具体应用实施例的结构示意图。

图例说明：1、整车电源；2、车辆直流充电接口；3、防反灌电路；31、控制开关单元；311、第一开关电路；312、第二开关电路；32、反向电流保护单元。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

如图2所示，本实施例用于电动车辆的防充电反灌电源装置包括用于为车辆提供电源的整车电源1、以及用于连接充电桩辅助电源的车辆直流充电接口2，整车电源1与车辆直流充电接口2之间还设置有防反灌电路3，用于将整车电源1与车辆直流充电接口2隔离，以防止车辆充电时整车电源1向充电桩辅助电源反灌。

本实施例通过在电动车辆的原整车电源1与车辆直流充电接口2之间设置防反灌电路3，由防反灌电路3将整车电源1与车辆直流充电接口2进行物理隔离，使得车辆在充电时可以防止车辆的整车低压电源反灌至充电桩辅助电源，有效提高了电动车辆充电的安全性，且仅需对原电动车辆的整车高低压电路进行少量的改动、无需改动充电桩电路即可满足不同充电桩辅助电源的充电要求，实现电动车辆与不同辅助电源电压充电桩的兼容，能够大大降低充电安全风险，提升用户充电体验。

本实施例中，防反灌电路3包括用于控制整车电源1通断、以及控制充电时整车电源1 与车辆直流充电接口2之间切换接入的控制开关单元31、用于防止电流反向的反向电流保护单元32，控制开关单元31与反向电流保护单元32相互连接。电动车辆充电时，由控制开关单元31、反向电流保护单元32连接构成的防反灌电路3将整车电源1、车辆直流充电接口2 进行隔离，其中由控制开关单元31控制接通或断开整车电源1，以及控制在不同工况下切换接入整车电源1或通过车辆直流充电接口2接入充电桩辅助电源进行充电，充电过程中通过反向电流保护单元32来控制电流流向，防止电流反向，从而防止整车电源1的低压电源反灌至充电桩辅助电源。

本实施例中，控制开关单元31包括用于控制整车电源1通断的第一开关电路311以及用于控制充电时整车电源1与车辆直流充电接口2之间切换接入的第二开关电路322，第一开关电路311的输入端与整车电源1连接，输出端与反向电流保护单元32的输入端连接，第二开关电路322的输入端分别与整车电源1、车辆直流充电接口2连接，输出端与反向电流保护单元32的输入端连接。充电时，由第一开关电路311控制整车电源1的接通、断开，第二开关电路322控制在不同充电工况下切换整车电源1与车辆直流充电接口2，第一开关电路311、第二开关电路322均与反向电流保护单元32连接，使得各种充电工况下，无论是接入整车电源1或是通过车辆直流充电接口2接入充电桩辅助电源，均能够防止电流反向，避免低压电源倒灌至充电桩辅助电源。

如图3所示，在具体应用实施例中反向电流保护单元32具体包括第一二极管D1、第二二极管D2，第一二极管D1的阳极分别与第一开关电路311的输出端、第二开关电路322的输出端连接，阴极与第二二极管D2的阴极连接，第二二极管D2的阳极与第二开关电路322的输出端连接，由第一二极管D1、第二二极管D2控制整车电源1与车辆直流充电接口2之间的电流流向，防止低压电源倒灌。可以理解的是，反向电流保护单元32也可以根据实际需求按照其他形式设置一个或多个二极管来实现防电流反向，还可以采用其他类型的防电流反向的器件或电路结构。

如图3所示，在具体应用实施例中第一开关电路311具体采用第一继电器K1，第一继电器K1的线圈与车辆中位于整车电源1输出侧的第一(具体为跷板)开关连接，一个触点(触点3)连接至第二开关与位于第一开关输入端的第二(具体为手闸)开关之间，另一触点(触点4)连接至第一二极管D1的阳极；第二开关电路312具体采用3触点的第二继电器K2，第二继电器K2的线圈连接至第一开关、第二开关之间，一个触点(触点3)与车辆直流充电接口2连接，另两个触点(触点4、5)分别连接至第一二极管D1的阳极、第二二极管D2 的阳极。可以理解的是，第一开关电路311、第二开关电路31均可以采用其他的开关结构来实现开关控制功能，如采用MOS开关等。

参见图3，在具体应用实施例中，整车电源1具体为用于提出24V电源电压的24V电源，由车辆直流充电接口(A+)连接充电桩辅助电源，当采用充电桩12V辅助电源时则可能发生 24V电源反灌至充电桩辅助电源的情况，本实施例通过设置由第一继电器K1、第二继电器 K2以及第一二极管D1、第二二极管D2构成的防反灌电路3来实现整车电源与充电辅助电源之间的隔离，其中由第一继电器K1控制切断和导通整车24V低压电源，由第二继电器K2在不同充电工况下控制切换整车24V低压电源和充电桩辅助电源，由第一二极管D1、第二二极管D2防止电流反向。电源中还包括依次连接的动力电池、DC/DC模块以及用于电源控制管理的BMS模块，BMS模块还分别与整车电源1、车辆直流充电接口2以及防反灌电路3 连接，VCU(整车控制器)以及如云智通等管理系统分别连接至第一二极管D1的两侧。

以如图3所示的电源装置结构为例，本实施例电源装置在各充电工况下防充电反灌的工作原理具体为：

(1)行驶状态：

当电动车辆处于行驶状态时，手闸开关和跷板开关均闭合，第一继电器K1的线圈通电，触点侧闭合，VCU、管理系统和BMS的电源由整车低压电池提供，同时，第二继电器K2触点线圈通电，触点3、4导通，整车低压电源与车辆直流充电接口(A+)通过二极管D2隔离，整车低压电源不会倒灌至充电口(A+)。

(2)充电状态：

当车辆处于充电状态时，分为以下两种情况：

第一种情况：整车下电状态下充电

状态A：手闸开关和跷板开关均断开情况下进行充电，由充电桩辅助电源(A+)作为电源/唤醒信号，唤醒储能系统的BMS和DC/DC模块，DC/DC模块工作后，将动力电池的高压转换为低压电源提供至BMS，同时第二继电器K2触点侧处于常闭状态，VCU和管理系统等的电源由充电桩辅助电源通过车辆直流充电接口(A+)提供，整车低压电源与车辆直流充电接口(A+)通过第一继电器K1(触点侧断开)、跷板开关和手闸开关隔离；但由于驾驶员对车辆开关进行操作的不确定性，考虑充电过程中驾驶员误操作开关对车辆直流充电口的影响，可以分为以下两种情况：

状态A1：在整车下电状态进行充电时，驾驶员误操作先闭合手闸开关，第二继电器K2 的触点3和5断开，VCU和管理系统先下电，待触点3和4导通后，管理系统恢复上电；再闭合跷板开关，继电器K1闭合，整车低压电源供给至VCU和云智通，整车低压电源与车辆直流充电接口(A+)通过第二二极管D2隔离，整车低压电源不会反灌至车辆直流充电接口 (A+)；

状态A2：在整车下电状态进行充电时，驾驶员误操作先闭合跷板开关，后闭合手闸开关，先闭合跷板开关时，第一继电器K1和第二继电器K2均无动作，后闭合手闸开关时，第一继电器K1和第二继电器K2的线圈侧同时得电，同时动作，第一继电器K1闭合，第二继电器K2的触点3和4导通，整车低压电源供给至VCU和云智通，整车低压电源与车辆直流充电接口(A+)通过第二二极管D2隔离，整车低压电源不会反灌至车辆直流充电接口(A+)；

第二种情况：整车上电状态下充电

状态B：手闸开关和跷板开关均闭合情况下进行充电，第一继电器K1闭合，第二继电器 K2的触点3和4导通，VCU和BMS由整车低压蓄电池供电，管理系统由整车低压蓄电池和充电桩辅助电源(A+)一起供电；插上充电枪后，车辆直流充电接口(A+)提供激活信号给BMS和储能系统DC/DC，储能系统DC/DC工作，将动力电池高压转成24V供充电系统工作，防止整车低压电源发生亏电情况。车辆直流充电接口(A+)和整车低压电源通过第二二极管D2隔离，但由于驾驶员对车辆开关操作的不确定性，考虑充电过程中驾驶员误操作开关对车辆直流充电口的影响，可以分为以下两种情况：

状态B1：整车上电状态下充电时，断开跷板开关，第一继电器K1断开，BMS的低压电源由储能系统DC/DC提供，VCU和管理系统的电源由充电桩辅助电源通过直流充电接口 (A+)提供，整车低压电源和车辆直流充电口(A+)通过第一继电器K1隔离。

状态B2：整车上电状态下充电时，断开跷板开关和手闸开关，第一继电器K1断开，第二继电器K2触电侧处于常闭状态，VCU和管理系统的电源由充电桩辅助电源通过车辆直流充电接口(A+)提供，BMS由储能系统DC/DC供电，整车低压电源和车辆直流充电接口(A+)通过第一继电器K1、手闸开关和跷板开关隔离。

如上述，通过使用本实施例电动车辆的防充电反灌电源装置，在各种充电状态下均能够有效防止整车低压电源反灌至充电桩辅助电源，大大提高了电动车辆的充电安全可靠性，且可兼容各种不同的充电桩辅助电源。

在另一个实施例中，还包括一种电动车辆，车辆上布置有如上述的电源装置，使得车辆在充电时可以防止低压电源反灌至充电桩辅助电源，确保车辆的充电安全。

上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于电动车辆的防充电反灌电源装置，包括用于为车辆提供电源的整车电源(1)、以及用于连接充电桩辅助电源的车辆直流充电接口(2)，其特征在于：所述整车电源(1)与所述车辆直流充电接口(2)之间还设置有防反灌电路(3)，用于将所述整车电源(1)与所述车辆直流充电接口(2)隔离，以防止车辆充电时所述整车电源(1)向充电桩辅助电源反灌。

2.根据权利要求1所述的用于电动车辆的防充电反灌电源装置，其特征在于：所述防反灌电路(3)包括用于控制所述整车电源(1)通断、以及控制充电时所述整车电源(1)与所述车辆直流充电接口(2)之间切换接入的控制开关单元(31)、用于防止电流反向的反向电流保护单元(32)，所述控制开关单元(31)与所述反向电流保护单元(32)相互连接。

3.根据权利要求2所述的用于电动车辆的防充电反灌电源装置，其特征在于：所述反向电流保护单元(32)包括两个以上的二极管。

4.根据权利要求2所述的用于电动车辆的防充电反灌电源装置，其特征在于：所述控制开关单元(31)包括用于控制所述整车电源(1)通断的第一开关电路(311)以及用于控制充电时所述整车电源(1)与车辆直流充电接口(2)之间切换接入的第二开关电路(312)，所述第一开关电路(311)的输入端与所述整车电源(1)连接，输出端与所述反向电流保护单元(32)的输入端连接，所述第二开关电路(312)的输入端分别与所述整车电源(1)、所述车辆直流充电接口(2)连接，输出端与所述反向电流保护单元(32)的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的用于电动车辆的防充电反灌电源装置，其特征在于：所述反向电流保护单元(32)包括第一二极管D1、第二二极管D2，所述第一二极管D1的阳极分别与所述第一开关电路(311)的输出端、所述第二开关电路(312)的输出端连接，阴极与所述第二二极管D2的阴极连接，所述第二二极管D2的阳极与所述第二开关电路(312)的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的用于电动车辆的防充电反灌电源装置，其特征在于：所述第一开关电路(311)包括第一继电器K1，所述第一继电器K1的线圈与车辆中位于所述整车电源(1)输出侧的第一开关连接，一个触点连接至所述第一开关与位于所述第一开关输入端的第二开关之间，另一触点连接至所述第一二极管D1的阳极。

7.根据权利要求5或6所述的用于电动车辆的防充电反灌电源装置，其特征在于：所述第二开关电路(312)包括具有多触点的第二继电器K2，所述第二继电器K2的线圈连接至车辆中位于所述整车电源(1)输出侧的第一开关、第二开关之间，一个触点与所述车辆直流充电接口(2)连接，另两个触点分别连接至所述第一二极管D1的阳极、所述第二二极管D2的阳极。

8.根据权利要求1～6中任意一项所述的用于电动车辆的防充电反灌电源装置，其特征在于：所述整车电源(1)为用于提供24V电源电压的24V电源。

9.根据权利要求1～6中任意一项所述的用于电动车辆的防充电反灌电源装置，其特征在于：还包括依次连接的动力电池、用于直流电源转换的DC/DC模块以及用于电源控制管理的BMS模块，所述BMS模块还分别与所述整车电源(1)、车辆直流充电接口(2)以及所述防反灌电路(3)连接。

10.一种电动车辆，其特征在于，车辆上设置有如权利要求1～9中任意一项所述的电源装置。

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