CN213472813U - 一种电动车辆及其充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电动车辆及其充电装置，装置包括：电池单元、单向导流器件和充电口；电池单元包括：电池组、预充电支路、充电支路和负极开关，其中，预充电支路的第一端与电池组的正极连接，预充电支路的第二端连接至充电口；充电支路与预充电支路并联；负极开关的第一端与电池组的负极连接，负极开关的第二端连接至充电口；单向导流器件连接于预充电支路的第二端与充电口之间，或连接于负极开关的第二端与充电口之间。根据本实用新型的电动车辆及其充电装置，降低了接触器的使用，减少电动车辆的成本，降低接触器失效风险，简化充电流程，提高充电可靠兼容性，同时也保证了人员在触摸充电口高压时人员不会触电，更加经济可靠安全。

Description

一种电动车辆及其充电装置

技术领域

本实用新型涉及电动车辆领域，更具体地涉及电动车辆的充电技术。

背景技术

面对日益严峻的环境问题，全球各国都积极倡导绿色环保无污染的绿色出行方式。而新能源电动汽车由于没有尾气排放且使用可再生的电能作为能量来源，受各个国家和地区的推广应用。随之而来的，快速充电及充电安全问题也日益凸显，在充电过程中，当前国标充电口在充电端口打开的情况下不满足外壳防护等级IPXXB的要求，因为在整车高压上电且充电端口打开的时候，手指可以直接接触高压带电部分。目前，采用在直流充电端口的正负极处各加一个接触器，可以在未充电时，断开充电正负极接触器，保证在整车上高压电时将充电口打开后接触充电口带电部分的人员安全。但是，现有技术中仍然存在接触器失效导致充电无法进行或人员触电风险，且目前的技术需要控制两个接触器，结构相对复杂，成本高。

实用新型内容

考虑到上述问题而提出了本实用新型。本实用新型提供了一种电动车辆及其充电装置以至少解决上述问题之一。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种电动车辆的充电装置，所述装置包括：电池单元、单向导流器件和充电口；其中，

所述电池单元包括：电池组、预充电支路、充电支路和负极开关，其中，所述预充电支路的第一端与所述电池组的正极连接，所述预充电支路的第二端连接至所述充电口；所述充电支路与所述预充电支路并联；所述负极开关的第一端与所述电池组的负极连接，所述负极开关的第二端连接至所述充电口；

所述单向导流器件连接于所述预充电支路的第二端与所述充电口之间，或连接于所述负极开关的第二端与所述充电口之间；

所述充电口用于与外部电源连接，以对所述电池单元进行充电。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种电动车辆，所述电动车辆包括：根据第一方面所述的电动车辆的充电装置和驱动系统，其中，所述电动车辆的充电装置向所述驱动系统提供电能。

根据本实用新型的电动车辆的及其充电装置，将正极接触器或负极接触器或两者都替换为单向导流器件，降低了接触器的使用，减少电动车辆的成本，降低接触器失效风险，简化充电流程，提高充电可靠兼容性，同时也保证了人员在触摸充电口高压时人员不会触电，更加经济可靠安全。

附图说明

通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是一种电动车辆的充电装置的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的电动车辆的充电装置的示意性框图；

图3-图7是根据本实用新型实施例的电动车辆的充电装置的示例；

图8是根据本实用新型实施例的电动车辆的示意性框图。

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的本实用新型实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。

为了外壳防护等级IPXXB的要求，现有的电动车辆的充电端口采用在直流充电口端的正负极处各加一个接触器，在未充电时，断开充电正负极接触器，保证在整车上高压电时将充电口打开后接触充电口带电部分的人员安全。参见图1，图1示出了一种电动车辆的充电装置的示意图。如图1所示，当电动车辆的充电插枪进行直流充电时，将正负极接触器吸合进行充电。但是，当两个接触器烧结时，或者当一个接触器烧结另一极漏电时，该充电装置仍然会产生人员触电风险。此外，如果接触器失效,包括接触器无法吸合，接触器接触阻抗大等各种情况时，可能导致充电故障。同时，该充电装置需要控制两个接触器，使得充电装置的控制相对复杂，增加了成本。

基于上述考虑，根据本实用新型实施例提供了一种电动车辆的充电装置。参见图2，图2示出了根据本实用新型实施例的电动车辆的充电装置的示意性框图，所述装置200包括：电池单元210、单向导流器件220和充电口230；其中，电池单元210、单向导流器件220和充电口230；其中，

所述电池单元210包括：电池组211、预充电支路212、充电支路213和负极开关214，其中，所述预充电支路212的第一端与所述电池组211的正极连接，所述预充电支路212的第二端连接至所述充电口230；所述充电支路213与所述预充电支路212并联；所述负极开关214的第一端与所述电池组211的负极连接，所述负极开关214的第二端连接至所述充电口230；

所述单向导流器件20连接于所述预充电支路212的第二端与所述充电口230之间，或连接于所述负极开关214的第二端与所述充电口230之间；

所述充电口230用于与外部电源连接，以对所述电池单元210进行充电。

其中，通过在电池单元的正极端口或负极端口与直流电源之间设置二极管，既能保证充电安全又能减低成本，使得整个充电装置更加简单可靠。相比于图1中所示的充电装置，取消了至少一个接触器，将正极接触器或负极接触器或两者都替换为单向导流器件，降低了接触器的使用，减少电动车辆的成本，降低接触器失效风险，简化充电流程，提高充电可靠兼容性，同时也保证了人员在触摸充电口高压时人员不会触电，更加经济可靠安全。适合广泛应用于电动车辆的各种充电场合。

可选地，所述电池组211可以是一个或多个串联和/或并联连接的单体电池。应了解，电池组中的单体电池数量根据需要进行设置，在此不做限制。

可选地，所述单向导流器件220可以包括但不限于：二极管、场效应管(MOSFET)、或绝缘栅双极性晶体管(IGBT)中的一种。

可选地，所述单向导流器件220连接于所述预充电支路212的第二端与所述充电口230之间，所述装置200还包括：

第一开关240，连接于所述负极开关214的第二端与所述充电口230之间；或者，所述负极开关214的第二端与所述充电口230直接连接。

在一些实施例中，所述第一开关240可以是单向导流器件，如二极管、场效应管(MOSFET)、或绝缘栅双极性晶体管(IGBT)，也可以是接触器等。

在一些实施例中，参见图3，图3示出了根据本实用新型实施例的电动车辆的充电装置的示例。如图3所示，单向导流器件220为第一二极管220，连接于预充电支路212的第二端与所述充电口230之间，其中，第一二极管220的阳极连接于充电口230的正极端，第一二极管220的阴极连接于预充电支路212的第二端；第二二极管241连接于负极端口212与直流电源230之间，其中，第一开关240为第二二极管240，第二二极管240的阳极连接于所述负极开关214的第二端，第二二极管240的阴极连接于所述充电口230的负极端。其中，在车辆完成预充后电池组211无需吸合充电接触器就可以直接进入预充电，待预充电完成后进行直流充电，如此，简化了充电流程，同时由于二极管的单向导流特性，直流充电进行过程中装置与直流电源之间只能进行单向充电，而不能反向放电，在车辆高压上电后即使人员触碰充电口也无触电风险。

需要说明的是，上述第一二极管和第二二极管仅为示例，还可以采用场效应管(MOSFET)、或绝缘栅双极性晶体管(IGBT)来代替图3中的第一二极管220；也可以采用如二极管、场效应管(MOSFET)、或绝缘栅双极性晶体管(IGBT)、接触器等任何类型的开关来代替第二二极管240。

在一些实施例中，采用场效应管来代替图3中的第一二极管240，当所述场效应管为P沟道场效应管时，P沟道场效应管的漏极连接于预充电支路212的第二端，P沟道场效应管的源极连接于充电口230的正极端；当所述场效应管为N沟道场效应管时，N沟道场效应管的漏极连接于充电口230的正极端，N沟道场效应管的源极连接于预充电支路212的第二端。

类似地，在一些实施例中，采用场效应管来代替图3中的第二二极管250，当所述场效应管为P沟道场效应管时，P沟道场效应管的漏极连接于充电口230的负极端，P沟道场效应管的源极连接于负极开关214的第二端；当所述场效应管为N沟道场效应管时，N沟道场效应管的漏极连接于负极开关214的第二端，N沟道场效应管的源极连接于充电口230的负极端。

同样地，采用绝缘栅双极性晶体管来代替图3中的第一二极管240时，当绝缘栅双极性晶体管的栅极被触发时，充电口230的正极端到预充电支路212的第二端的方向导通；或采用绝缘栅双极性晶体管来代替图3中的第二二极管250时，当绝缘栅双极性晶体管的栅极被触发时，负极开关214的第二端到充电口230的负极端的方向导通。

在一些实施例中，参见图4，图4示出了根据本实用新型实施例的电动车辆的充电装置的示例。如图4所示，单向导流器件220为第一二极管220，连接于预充电支路212的第二端与所述充电口230之间，其中，第一二极管220的阳极连接于充电口230的正极端，第一二极管220的阴极连接于预充电支路212的第二端；第一开关240为第一接触器240连接于负极开关214的第二端与充电口230的负极端之间。

在一些实施例中，参见图5，图5示出了根据本实用新型实施例的电动车辆的充电装置的示例。如图5所示，单向导流器件220为第一二极管220，连接于预充电支路212的第二端与所述充电口230之间，其中，第一二极管220的阳极连接于充电口230的正极端，第一二极管220的阴极连接于预充电支路212的第二端；负极开关214的第二端直接连接于充电口230的负极端。

需要说明是的是，图4和图5中的第一二极管220与可以采用其它单向导流器件代替，与图3中类似，在此不再赘述；而图4中的第一开关240也可以采用其它任何类型的开关代替，在此不做限制。

可选地，所述单向导流器件220连接于所述负极开关214的第二端与所述充电口230之间，所述装置200还包括：

第二开关250，连接于所述预充电支路212的第二端与所述充电口230之间；或者，所述预充电支路212的第二端与所述充电口230直接连接。

在一些实施例中，所述第二开关250可以是单向导流器件，如二极管、场效应管(MOSFET)、或绝缘栅双极性晶体管(IGBT)，也可以是接触器等。

在一些实施例中，参见图6，图6示出了根据本实用新型实施例的电动车辆的充电装置的示例。如图6所示，单向导流器件220为第一二极管220，可以连接于负极开关214的第二端与充电口230的负极端之间，其中，第一二极管220的阳极连接于负极开关214的第二端，第一二极管220的阴极连接于充电口230的负极端；第二开关250为第二接触器250，连接于预充电支路212的第二端与充电口230的正极端之间。

在一些实施例中，参见图7，图7示出了根据本实用新型实施例的电动车辆的充电装置的示例。如图7所示，单向导流器件220为第一二极管220，可以连接于负极开关214的第二端与充电口230的负极端之间，其中，第一二极管220的阳极连接于负极开关214的第二端，第一二极管220的阴极连接于充电口230的负极端；负极开关214的第二端直接连接于充电口230的负极端。

需要说明是的是，图6和图7中的第一二极管220与可以采用其它单向导流器件代替，与图3中类似，在此不再赘述；而图6中的第二开关250也可以采用其它任何类型的开关代替，在此不做限制。

可选地，所述单向导流器件220、第一开关240、第二开关250中的至少一个可以设置于所述电池单元210内部，也可以均不设置于所述电池单元210内部，在此不做限制。

可选地，所述预充电支路212包括串联的第三开关K1和电阻R。

在一些实施例中，如图3-图7中所示，所述第三开关K1与电阻R串联。

可选地，所述充电支路213包括第四开关K2。

在一些实施例中，如图3-图7中所示，所述第四开关K2连接于所述电池组211的正极与电阻R的第二端之间，即与预充电支路212并联。

可选地，所述第三开关K1、第四开关K2和负极开关214可以是接触器。

在一些实施例中，所述第三开关K1可以是预充接触器，在对电池组211进行预充电时导通，进行直流充电时断开。

在一些实施例中，所述第四开关K2可以是主接触器，在对电池组211进行预充电时断开，进行直流充电时导通。

在一些实施例中，所述负极开关214可以是负极接触器，在对电池组211进行预充电和直流充电时均导通。

具体来说，当对电池组211进行充电时，可以先导通第三开关K1和负极开关214，对电池组211进行预充电；预充电过程结束后，断开第三开关K1，导通第四开关K2，对电池组211进行直流充电，直至充电过程结束。

可选地，所述外部电源可以是直流充电桩，或其它直流源。

根据本实用新型实施例，所述装置200还可以包括：

高压检测装置，连接于所述充电口230的正极端和负极端之间，用于检测所述充电口230的正极端和负极端之间的电压是否高于预设值。

在一些实施例中，所述预设值可以是60V直流电压或30V交流电压。

在一些实施例中，所述装置200还包括：

车速检测装置，用于检测所述电动车辆的车速。

在一些实施例中，所述装置200还可以包括：

保护装置，用于当所述充电口230的正极端和负极端之间的电压高于所述预设值且所述车速高于速度阈值时，断开所述充电口230与所述外部电源之间的连接。

在一些实施例中，所述保护装置可以是开关。

根据本实用新型实施例，所述装置200还可以包括：控制单元，用于控制所述电池单元210进行充电或放电。其中，所述控制单元还可以判断所述充电口230是否与外部电源连接，可以获取所述车辆的车速，以及对所述充电口230进行高压检测，防止单向导流器件220被反向击穿时该连接处(即充电口)带高压电。

可选地，所述控制单元可以通过软件、硬件、固件或者其组合实现。在一些实施例中，所述控制单元220可以使用电路、单个或多个为特定用途集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字信号处理装置(Digital Signal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、PLC、微控制器、微处理器中的至少一种。

在一些实施例中，所述控制单元可以控制所述装置200中的可控开关，来实现电池组211与外部电源的充电过程。

参见图8，图8示出了根据本实用新型实施例的电动车辆的示意性框图。其中，所述电动车辆800包括：根据本实用新型实施例的电动车辆的充电装置810和驱动系统820，其中，所述电动车辆的充电装置810向所述驱动系统820提供电能。

根据本实用新型的电动车辆及其充电装置，将正极接触器或负极接触器或两者都替换为单向导流器件，降低了接触器的使用，减少电动车辆的成本，降低接触器失效风险，简化充电流程，提高充电可靠兼容性，同时也保证了人员在触摸充电口高压时人员不会触电，更加经济可靠安全。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电动车辆的充电装置，其特征在于，所述装置包括：电池单元、单向导流器件和充电口；其中，

所述电池单元包括：电池组、预充电支路、充电支路和负极开关，其中，所述预充电支路的第一端与所述电池组的正极连接，所述预充电支路的第二端连接至所述充电口；所述充电支路与所述预充电支路并联；所述负极开关的第一端与所述电池组的负极连接，所述负极开关的第二端连接至所述充电口；

所述单向导流器件连接于所述预充电支路的第二端与所述充电口之间，或连接于所述负极开关的第二端与所述充电口之间；

所述充电口用于与外部电源连接，以对所述电池单元进行充电。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单向导流器件连接于所述预充电支路的第二端与所述充电口之间，所述装置还包括：

第一开关，连接于所述负极开关的第二端与所述充电口之间；或者，所述负极开关的第二端与所述充电口直接连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单向导流器件连接于所述负极开关的第二端与所述充电口之间，所述装置还包括：

第二开关，连接于所述预充电支路的第二端与所述充电口之间；或者，所述预充电支路的第二端与所述充电口直接连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述预充电支路包括串联的第三开关和电阻。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述充电支路包括第四开关。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

高压检测装置，连接于所述充电口的正极端和负极端之间，用于检测所述充电口的正极端和负极端之间的电压是否高于预设值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

车速检测装置，用于检测所述电动车辆的车速。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

保护装置，用于当所述充电口的正极端和负极端之间的电压高于所述预设值且所述车速高于速度阈值时，断开所述充电口与所述外部电源之间的连接。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制单元，用于控制所述电池单元进行充电或放电。

10.一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆包括：

根据权利要求1-9中任一项所述的电动车辆的充电装置和驱动系统，其中，所述电动车辆的充电装置向所述驱动系统提供电能。

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