CN212627278U - 一种充电电路及车用充电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种充电电路及车用充电设备，应用于车用充电技术领域，用于解决现有充电电路中存在集成度低导致不够实用的技术问题。本申请提供的充电电路包括交流滤波器、断路器、开关组件、充电接口模块、交直流转换模块、变压器、微控制单元和稳压模块，微控制单元与交直流转换模块连接，该交流滤波器的输出接口与该断路器的一端连接，该断路器的另一端分别与该充电接口模块和该交直流转换模块的输入端连接，该开关组件分别与该交流滤波器的输出接口、该断路器和该交直流转换模块的输入端连接，该交直流转换模块的输出端与该变压器的输入端连接，该变压器的输出端与该稳压模块的输入端连接，该稳压模块的输出端用于连接外部充电电池。

Description

一种充电电路及车用充电设备

技术领域

本申请涉及车用充电技术领域，尤其涉及一种充电电路及车用充电设备。

背景技术

随着国内外电动汽车的普及，电动汽车车载充电设备及充电系统目前是分离状态的，即电动汽车装载车载充电器，充电设备提供交流电。目前的电动汽车一般安装3.3KW或6.6KW等功率的车载充电器件，充电设备按照国标方式通过车载充电器输出交流电，对车内电池进行充电。

通过目前这种分离状态的车载充电器和充电设备对汽车电池进行充电面临的问题有以下三点：

一、车载充电器因装载在车端，需要按照汽车级标准设计，为解决震动问题、EMC(Electromagnetic compatibility)电磁兼容测试等问题，需要花费比较高的成本；

二、车载充电器寿命等问题会影响用户体验，车载充电器行车时不使用但是车辆行驶过程中随车运行，给车辆增加不需要的质量，加大了电能消耗；

三、充电设备制造商和车载充电设备制造商大部分是不同的公司，在充电设备的交流输入端口和车载充电器的交流输入口都配备了交流滤波器。

综上几点，可以看出通过目前这种分离状态的车载充电器和充电设备对汽车电池进行充电存在集成度低导致不够实用的技术问题。

实用新型内容

本申请实施例提供一种充电电路及车用充电设备，以解决通过现有分离状态的车载充电器和充电设备对汽车电池进行充电存在集成度低导致不够实用的技术问题。

根据本实用新型的一方面提供了一种充电电路，包括交流滤波器，该交流滤波器的输入接口用于与外部交流电源连接，还包括断路器、开关组件、充电接口模块、交直流转换模块、变压器、微控制单元和稳压模块，该微控制单元与所述交直流转换模块连接，该交流滤波器的输出接口与该断路器的一端连接，该断路器的另一端分别与该充电接口模块和该交直流转换模块的输入端连接，该开关组件分别与该交流滤波器的输出接口、该断路器和该交直流转换模块的输入端连接，该交直流转换模块的输出端与该变压器的输入端连接，该变压器的输出端与该稳压模块的输入端连接，该稳压模块的输出端用于连接外部充电电池。

进一步地，该交流滤波器的输出接口包括火线输出接口和零线输出接口，该断路器包括第一开关K1和第二开关K2，该第一开关K1和该开关组件并联在该火线输出接口和该交直流转换模块之间，该第二开关K2分别与该零线输出接口和该交直流转换模块连接。

进一步地，该开关组件包括预充开关K3和电阻R，该预充开关K3的一端分别与该火线输出接口和该第一开关K1的一端连接，该预充开关K3的另一端与该电阻R的一端连接，该电阻R的另一端分别与该第一开关K1的另一端和该交直流转换模块的输入端连接。

进一步地，该第一开关K1和该开关组件并联形成第一结点和第二结点，该充电接口模块包括火线接口和零线接口，该充电接口模块的火线接口连接在该第二开关K2和该第二结点之间，该第一结点与该火线输出接口连接。

进一步地，该交直流转换模块包括电感L、第一桥臂变换器、第二桥臂变换器和第一电容C1，该第一桥臂变换器、该第二桥臂变换器和该第一电容并联形成第一汇流端和第二汇流端，该电感L分别连接该第二结点和该第一桥臂变换器的中点，该第二开关K2与该第二桥臂变换器的中点连接，该变压器的输入端分别与该第一汇流端和该第二汇流端连接。

进一步地，该第一桥臂变换器包括第一晶体管和第二晶体管，该第一晶体管的源极和该第二晶体管的漏极连接，该第二桥臂变换器包括第三晶体管和第四晶体管，该第三晶体管的源极和该第四晶体管的漏极连接，该第一晶体管的漏极、该第三晶体管的漏极和该第一电容C1的一端并接形成该第一汇流端，该第二晶体管的源极、该第四晶体管的源极和该第一电容C1的另一端并接形成该第二汇流端，所述微控制单元MCU 05分别与所述第一晶体管的栅极、所述第二晶体管的栅极、所述第三晶体管的栅极和所述第四晶体管的栅极连接。

进一步地，该变压器包括线性变压器，该第一汇流端与该线性变压器的正极输入端连接，该第二汇流端与该线性变压器的负极输入端连接。

进一步地，该稳压模块包括第一桥臂、第二桥臂和第二电容C2，该第一桥臂、该第二桥臂和该第二电容C2并联形成第三汇流端和第四汇流端，该变压器的正极输出端连接该第一桥臂的中点，该变压器的负极输出端连接该第二桥臂的中点，该第三汇流端用于连接外部充电电池的正极，该第四汇流端用于连接外部充电电池的负极。

进一步地，该第一桥臂包括第一二极管、第一电阻、第二二极管和第二电阻，该第一二极管和该第一电阻并联，该第二二极管和该第二电阻并联，该第一二极管的正极与该第二二极管的负极连接，该第二桥臂包括第三二极管、第三电阻、第四二极管和第四电阻，该第三二极管和该第三电阻并联，该第四二极管和该第四电阻并联，该第三二极管的正极与该第四二极管的负极连接，该第一二极管的负极、该第三二极管的负极和该第二电容C2的一端共接形成该第三汇流端，该第二二极管的正极、该第四二极管的正极和该第二电容C2的另一端共接形成该第四汇流端。

根据本实用新型的另一方面提供了一种车用充电设备，该车用充电设备包括上述的充电电路。

本申请提供的充电电路及车用充电设备，通过将充电接口模块与交流滤波器、断路器、开关组件、交直流转换模块、变压器、微控制单元和稳压模块集成设计，将交流滤波器的输出接口与该断路器的一端连接，将该交流滤波器的输入接口与外部交流电源连接，将断路器的另一端分别与该充电接口模块和该交直流转换模块的输入端连接，将开关组件分别与该交流滤波器的输出接口、该断路器和该交直流转换模块的输入端连接，将交直流转换模块的输出端与该变压器的输入端连接，该变压器的输出端与该稳压模块的输入端连接，将该稳压模块的输出端连接外部充电电池，使得原本呈分离状态的充电接口和车载充电器可以集成在一起，需要对汽车电池进行充电时，将该充电接口模块连接汽车端，使得稳压模块的输出端连接汽车的充电电池，对车用电池进行充电，不需要对该外部充电电池进行充电时，可以将包含该充电电路的车用充电设备单独放置，可以不放在车上，从而能够降低汽车的电能消耗，且集成后的充电电路及车用充电设备仅需要在交流接入口设计一个交流滤波器即可，通过一个微控制单元即可对该充电电路及车用充电设备中的交直流转换模块进行控制，降低了制造成本，提高了充电电路及车用充电设备的集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例中充电电路的结构框图；

图2是本申请一实施例中充电电路的电路结构示意图；

图3是本申请一实施例中充电接口模块的局部示意图；

图4是本申请一实施例中车用充电设备的结构框图。

其中，附图各标记表示的元器件如下：

01、交流滤波器；02、开关组件；03、断路器；04、充电接口模块；05、微控制单元MCU；06、交直流转换模块；07、变压器；08、稳压模块；11、充电电路；12、车用充电设备。

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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

以下结合具体附图对本申请的实现进行详细的描述：

图1是本申请一实施例中充电电路的结构框图，下面结合图1详细描述根据本申请一实施例中的充电电路，如图1所示，该充电电路包括交流滤波器01，该交流滤波器01的输入接口用于与外部交流电源连接，还包括断路器 03、开关组件02、充电接口模块04、交直流转换模块06、变压器07、微控制单元MCU 05和稳压模块08，所述微控制单元MCU 05与所述交直流转换模块06连接，该交流滤波器01的输出接口与该断路器03的一端连接，该断路器03的另一端分别与该充电接口模块04和该交直流转换模块06的输入端连接，该开关组件02分别与该交流滤波器01的输出接口、该断路器03和该交直流转换模块06的输入端连接，该交直流转换模块06的输出端与该变压器07的输入端连接，该变压器07的输出端与该稳压模块08的输入端连接，该稳压模块08的输出端用于连接外部充电电池。

本实施例提供的充电电路及车用充电设备，通过将充电接口模块与交流滤波器、断路器、开关组件、交直流转换模块、变压器、微控制单元和稳压模块集成设计，将交流滤波器的输出接口与该断路器的一端连接，将该交流滤波器的输入接口与外部交流电源连接，将断路器的另一端分别与该充电接口模块和该交直流转换模块的输入端连接，将开关组件分别与该交流滤波器的输出接口、该断路器和该交直流转换模块的输入端连接，将交直流转换模块的输出端与该变压器的输入端连接，该变压器的输出端与该稳压模块的输入端连接，将该稳压模块的输出端连接外部充电电池，使得原本呈分离状态的充电接口和车载充电器可以集成在一起，需要对汽车电池进行充电时，将该充电接口模块连接汽车端，使得稳压模块的输出端连接汽车的充电电池，对车用电池进行充电，不需要对该外部充电电池进行充电时，可以将包含该充电电路的车用充电设备单独放置，可以不放在车上，从而能够降低汽车的电能消耗，且集成后的充电电路及车用充电设备仅需要在交流接入口设计一个交流滤波器即可，通过一个微控制单元即可对该充电电路及车用充电设备中的交直流转换模块进行控制，降低了制造成本，提高了充电电路及车用充电设备的集成度。

图2是本申请一实施例中充电电路的电路结构示意图，如图2所示，该交流滤波器01的输出接口包括火线输出接口和零线输出接口，该断路器03 包括第一开关K1和第二开关K2，该第一开关K1和该开关组件02并联在该火线输出接口和该交直流转换模块06之间，该第二开关K2分别与该零线输出接口和该交直流转换模块06连接。如图2所示，该开关组件02包括预充开关K3和电阻R，该预充开关K3的一端分别与该火线输出接口和该第一开关K1的一端连接，该预充开关K3的另一端与该电阻R的一端连接，该电阻 R的另一端分别与该第一开关K1的另一端和该交直流转换模块06的输入端连接。

进一步地，该第一开关K1和该开关组件02并联形成第一结点和第二结点，该充电接口模块04包括火线接口和零线接口，该充电接口模块04的火线接口连接在该第二开关K2和该第二结点之间，该第一结点与该火线输出接口连接。

其中，该充电接口模块的局部示意图如图3所示，其中，该充电接口模块的火线接口L和零线接口N用于与本实施例中的充电电路连接，达到集成的效果。

其中，该第一开关K1用作断路器的同时也可用作主控开关。该预充开关用于当该充电电路刚接入交流电电压冲击大时，该预充开关K3闭合，该第一开关K1断开，当电路稳定后，该预充开关K3断开，该第一开关K1闭合，使得该充电电路能够持续达到稳定状态。本实施例中的预充开关可以提高电路的安全性。

其中，该断路器为硬件断路器，用于在该充电电路漏电等意外情况发生时断开，起到保护作用。

现有技术中，由于车载充电设备和外部的交流充电设备独立设计，需要对车载充电设备中的滤波器和外部的交流充电设备中的滤波器各配套其对应的断路器，本实施例通过仅对集成后的交流滤波器配套一个断路器即可实现对该充电电路进行漏电保护，节省了电路实现的成本，进一步提高了该充电电路的集成度。

在其中的一个实施例中，该交直流转换模块06包括电感L、第一桥臂变换器、第二桥臂变换器和第一电容C1，该第一桥臂变换器、该第二桥臂变换器和该第一电容并联形成第一汇流端S1和第二汇流端S2，该电感L分别连接该第二结点和该第一桥臂变换器的中点，该第二开关K2与该第二桥臂变换器的中点连接，该变压器07的输入端分别与该第一汇流端S1和该第二汇流端S2连接。

如图2所示，该第一桥臂变换器包括第一晶体管M1和第二晶体管M2，该第一晶体管M1的源极和该第二晶体管M2的漏极连接，该第二桥臂变换器包括第三晶体管M3和第四晶体管M4，该第三晶体管M3的源极和该第四晶体管M4的漏极连接，该第一晶体管M1的漏极、该第三晶体管M3的漏极和该第一电容C1的一端并接形成该第一汇流端S1，该第二晶体管M2的源极、该第四晶体管M4的源极和该第一电容C1的另一端并接形成该第二汇流端 S2，该微控制单元分别与该第一晶体管M1的栅极、该第二晶体管M2的栅极、该第三晶体管M3的栅极和该第四晶体管M4的栅极连接。

在其中一个实施例中，该第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管 M3和该第四晶体管M4均为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)金属-氧化物半导体场效应晶体管。

现有技术中，由于车载充电设备和外部的交流充电设备独立设计，需要对车载充电设备和外部的交流充电设备各配套其对应的微控制单元MCU，本实施例通过一个微控制单元MCU即可对充电电路中的晶体管进行控制，进一步提高了该充电电路的集成度。

作为可选地，该变压器07包括线性变压器，该第一汇流端S1与该线性变压器的正极输入端连接，该第二汇流端S2与该线性变压器的负极输入端连接。

在其中一个实施例中，该稳压模块08包括第一桥臂、第二桥臂和第二电容C2，该第一桥臂、该第二桥臂和该第二电容C2并联形成第三汇流端S3和第四汇流端S4，该变压器的正极输出端连接该第一桥臂的中点，该变压器的负极输出端连接该第二桥臂的中点，该第三汇流端S3用于连接外部充电电池的正极，该第四汇流端S4用于连接外部充电电池的负极。

其中，如图2所示，该第一桥臂包括第一二极管D1、第一电阻、第二二极管D2和第二电阻，该第一二极管D1和该第一电阻并联，该第二二极管 D2和该第二电阻并联，该第一二极管D1的正极与该第二二极管D2的负极连接，该第二桥臂包括第三二极管D3、第三电阻、第四二极管D4和第四电阻，该第三二极管D3和该第三电阻并联，该第四二极管D4和该第四电阻并联，该第三二极管D3的正极与该第四二极管D4的负极连接，该第一二极管 D1的负极、该第三二极管D3的负极和该第二电容C2的一端共接形成该第三汇流端S3，该第二二极管D2的正极、该第四二极管D4的正极和该第二电容 C2的另一端共接形成该第四汇流端S4。

图4是本申请一实施例中车用充电设备的结构框图，根据本申请的另一实施例提供了一种车用充电设备如图4所示，该车用充电设备12包括上述的充电电路11。

作为可选地，该车用充电设备仅在充电时与待充电汽车上的零部件连接。

本实施例提出的充电电路和车用充电设备将车载充电设备(车辆行驶不要的部件)和交流充电设备集成，把车载充电设备从车上拿掉，降低车辆失效风险。且本申请提出的交直流一体化充电设备无论安装在任何位置均可以在汽车需要充电时对该汽车进行充电，方便维护。另一方面，用一个微控制单元MCU控制车载充电器和充电设备，共用一个交流滤波器实现雷击、浪涌和吸收部分，进一步节约该充电电路和该车用充电设备的成本。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电路，包括交流滤波器，所述交流滤波器的输入接口用于与外部交流电源连接，其特征在于，还包括断路器、开关组件、充电接口模块、交直流转换模块、变压器、微控制单元和稳压模块，所述微控制单元与所述交直流转换模块连接，所述交流滤波器的输出接口与所述断路器的一端连接，所述断路器的另一端分别与所述充电接口模块和所述交直流转换模块的输入端连接，所述开关组件分别与所述交流滤波器的输出接口、所述断路器和所述交直流转换模块的输入端连接，所述交直流转换模块的输出端与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与所述稳压模块的输入端连接，所述稳压模块的输出端用于连接外部充电电池。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述交流滤波器的输出接口包括火线输出接口和零线输出接口，所述断路器包括第一开关K1和第二开关K2，所述第一开关K1和所述开关组件并联在所述火线输出接口和所述交直流转换模块之间，所述第二开关K2分别与所述零线输出接口和所述交直流转换模块连接。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述开关组件包括预充开关K3和电阻R，所述预充开关K3的一端分别与所述火线输出接口和所述第一开关K1的一端连接，所述预充开关K3的另一端与所述电阻R的一端连接，所述电阻R的另一端分别与所述第一开关K1的另一端和所述交直流转换模块的输入端连接。

4.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述第一开关K1和所述开关组件并联形成第一结点和第二结点，所述充电接口模块包括火线接口和零线接口，所述充电接口模块的火线接口连接在所述第二开关K2和所述第二结点之间，所述第一结点与所述火线输出接口连接。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述交直流转换模块包括电感L、第一桥臂变换器、第二桥臂变换器和第一电容C1，所述第一桥臂变换器、所述第二桥臂变换器和所述第一电容并联形成第一汇流端和第二汇流端，所述电感L分别连接所述第二结点和所述第一桥臂变换器的中点，所述第二开关K2与所述第二桥臂变换器的中点连接，所述变压器的输入端分别与所述第一汇流端和所述第二汇流端连接。

6.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述第一桥臂变换器包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的漏极连接，所述第二桥臂变换器包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管的源极和所述第四晶体管的漏极连接，所述第一晶体管的漏极、所述第三晶体管的漏极和所述第一电容C1的一端并接形成所述第一汇流端，所述第二晶体管的源极、所述第四晶体管的源极和所述第一电容C1的另一端并接形成所述第二汇流端，所述微控制单元分别与所述第一晶体管的栅极、所述第二晶体管的栅极、所述第三晶体管的栅极和所述第四晶体管的栅极连接。

7.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述变压器包括线性变压器，所述第一汇流端与所述线性变压器的正极输入端连接，所述第二汇流端与所述线性变压器的负极输入端连接。

8.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述稳压模块包括第一桥臂、第二桥臂和第二电容C2，所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述第二电容C2并联形成第三汇流端和第四汇流端，所述变压器的正极输出端连接所述第一桥臂的中点，所述变压器的负极输出端连接所述第二桥臂的中点，所述第三汇流端用于连接外部充电电池的正极，所述第四汇流端用于连接外部充电电池的负极。

9.根据权利要求8所述的充电电路，其特征在于，所述第一桥臂包括第一二极管、第一电阻、第二二极管和第二电阻，所述第一二极管和所述第一电阻并联，所述第二二极管和所述第二电阻并联，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极连接，所述第二桥臂包括第三二极管、第三电阻、第四二极管和第四电阻，所述第三二极管和所述第三电阻并联，所述第四二极管和所述第四电阻并联，所述第三二极管的正极与所述第四二极管的负极连接，所述第一二极管的负极、所述第三二极管的负极和所述第二电容C2的一端共接形成所述第三汇流端，所述第二二极管的正极、所述第四二极管的正极和所述第二电容C2的另一端共接形成所述第四汇流端。

10.一种车用充电设备，其特征在于，所述车用充电设备包括如权利要求1至9任一项所述的充电电路。

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