CN216051969U - 一种充电状态检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种充电状态检测电路，包括充电开关、采样电路和上电开关；其中，第一充电开关的一端用于连接到外部电源的第一电源输出端，第一充电开关的另一端连接到第一上电开关的一端，第一上电开关的另一端连接到负载的第一电源输入端，第二充电开关的一端用于连接到外部电源的第二电源输出端，第二充电开关的另一端连接到第二上电开关的一端，第二上电开关的另一端连接到负载的第二电源输入端；采样电路的一端连接到第一充电开关的所述一端，采样电路的另一端连接到第二充电开关的所述另一端与第二上电开关的所述一端之间，本实用新型在完整的充电周期内实时监测快充口电压，及时进行充电合理性检测及故障诊断，从而保证充电安全。

Description

一种充电状态检测电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种充电状态检测电路。

背景技术

近年来，电动车市场热度虽高，但车主对使用环节中的里程、充电焦虑抱怨多，消费者对充电技术的需求度高，越来越多的企业单位聚焦于电动汽车行业快速充电技术，电动汽车行业快充技术可缓解车主的里程、充电焦虑。

在快充技术发展的同时，新能源汽车的车端充电设计也显得愈发重要，现有技术中，BMS(电池管理系统)只能在充电过程中检测快充口电压，虽然高压架构中存在接触器可以控制快充回路通断，但仍可能存在误诊问题，导致不能准确判断快充口电压状态，如果发生接触器粘连而未正确诊断，快充口则会存在高电压，危害人身安全，只有准确快速得监测车辆充电状态，控制车辆充电交互信息，才能保证整车充电安全，消费者的生命财产安全不受侵害。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种充电状态检测电路，通过在完整的充电周期内实时监测快充口电压，及时进行充电合理性检测及故障诊断，从而保证充电安全。为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，提供一种充电状态检测电路，包括充电开关、采样电路和上电开关，所述充电开关包括第一充电开关和第二充电开关，所述上电开关包括第一上电开关和第二上电开关；

其中，第一充电开关的一端用于连接到外部电源的第一电源输出端，第一充电开关的另一端连接到第一上电开关的一端，第一上电开关的另一端连接到负载的第一电源输入端，第二充电开关的一端用于连接到外部电源的第二电源输出端，第二充电开关的另一端连接到第二上电开关的一端，第二上电开关的另一端连接到负载的第二电源输入端；

采样电路的一端连接到第一充电开关的所述一端，采样电路的另一端连接到第二充电开关的所述另一端与第二上电开关的所述一端之间。

在一些实施例中，采样电路包括采样电阻和采样开关；

其中，采样电阻的一端连接到第一充电开关的所述一端，采样电阻的另一端连接到采样开关的一端，采样开关的另一端连接到第二充电开关的所述另一端与第二上电开关的所述一端之间。

在一些实施例中，充电状态检测电路还包括电池管理系统；

其中，从采样电路的所述一端引出电压检测端连接到电池管理系统。

在一些实施例中，充电状态检测电路还包括电池组件；

其中，电池组件的正极连接到第一充电开关的所述另一端，电池组件的负极连接到第二充电开关的所述另一端。

在一些实施例中，充电状态检测电路还包括第一熔断器；

其中，第一熔断器的一端连接到第一充电开关的所述另一端，第一熔断器的另一端连接到电池组件的正极。

在一些实施例中，充电状态检测电路还包括预充电路；

其中，预充电路的输入端连接到第一充电开关的所述另一端，预充电路的输出端连接到第一上电开关的所述另一端。

在一些实施例中，预充电路包括预充开关和预充电阻；

其中，预充开关的一端作为预充电路的输入端连接到第一充电开关的所述另一端，预充开关的另一端连接到预充电阻的一端，预充电阻的另一端作为预充电路的输出端连接到第一上电开关的所述另一端。

在一些实施例中，充电状态检测电路还包括第二熔断器；

其中，第二熔断器的一端连接到第一上电开关的所述另一端，第二熔断器的另一端连接到负载的第一电源输入端。

在一些实施例中，充电开关包括充电接触器，上电开关包括上电接触器。

在一些实施例中，充电接触器包括直流接触器，上电接触器包括直流接触器。

相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的充电状态检测电路，在保证尽量减小设计成本、增强稳定性的情况下，增加了快充口充电开关诊断冗余，可以有效检测充电开关工作状态，提高检测准确度和安全等级，保证了高压充电安全。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的充电状态检测电路示意图一。

图2示出了本实用新型实施例所提供的充电状态检测电路示意图二。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了使得本领域技术人员能够使用本实用新型内容，结合特定应用场景，给出以下实施方式。对于本领域技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。

本实用新型提供了一种充电状态检测电路，参照图1所示，为本实用新型实施例所提供的充电状态检测电路示意图一。

如图1所示，充电状态检测电路包括：充电开关100、采样电路200和上电开关300，充电开关100包括第一充电开关K11和第二充电开关K12，所述上电开关300包括第一上电开关K21和第二上电开关K22。

具体的，第一充电开关K11的一端用于连接到外部电源500的第一电源输出端，第一充电开关K11的另一端连接到第一上电开关K21的一端，第一上电开关K21的另一端连接到负载600的第一电源输入端，第二充电开关K12的一端用于连接到外部电源500的第二电源输出端，第二充电开关K12的另一端连接到第二上电开关K22的一端，第二上电开关K22的另一端连接到负载600的第二电源输入端。

在本实用新型一可选实施例中，充电开关100可设置在电动汽车内部，可为电动汽车的充电控制开关，用于控制外部电源500与电动汽车供电系统的通断。

采样电路200的一端连接到第一充电开关K11的一端，采样电路200的另一端连接到第二充电开关K12的另一端与第二上电开关K22的一端之间。

示例性的，本实用新型实施例中的采样电路200通过检测车辆在不同状态下第一充电开关K11的一端的电压值从而判断车辆是否处于安全状态，车辆的不同状态包括车辆下电、车辆上电、车辆充电。

在一优选实施例中，上述充电状态检测电路可还包括电池组件400，其中，电池组件400的正极连接到第一充电开关K11的另一端，电池组件400的负极连接到第二充电开关K12的另一端，电池组件400为车辆上的用电负载提供电源。

示例性的，本实用新型实施例中，充电开关100可为充电接触器，上电开关300可为上电接触器，其中，充电接触器和上电接触器可均选用直流接触器，第一充电开关K11可为充电正接触器，即第一充电开关K11导通后与电池组件400的正极相连，第二充电开关K12可为充电负接触器，即第一充电开关K11导通后与电池组件400的负极相连。

外部电源500可为快充充电桩，快充充电桩上设置有充电插枪，外部电源500中的充电插枪可通过设置在电动汽车上的快充口(即，充电插座)与充电开关100进行连接。具体的，当充电插枪接入充电插座时，与充电开关100进行连接，即充电插枪接入电动汽车内部高压电路，但此时并未与电池组件400连接，需要通过闭合充电开关100才能使充电插枪与电池组件400形成真正连接。

充电开关100与上电开关300采用图1的电路结构进行连接之后，理论上充电开关100外侧对地电压值不受上电开关300是否闭合的影响，采样电路200测量检测点A处的电压的同时，进行充电开关100的接触诊断。

参照图2所示，为本实用新型实施例所提供的充电状态检测电路示意图二。如图2所示，采样电路200可包括采样电阻R1和采样开关S1。

具体的，采样电阻R1的一端连接到第一充电开关K11的一端，采样电阻R1的另一端连接到采样开关S1的一端，采样开关S1的另一端连接到第二充电开关K12的另一端与第二上电开关K22的一端之间。

示例性的，在本实用新型实施例中，采样开关S1可选用光耦开关，采样电阻R1可选用高压采样电阻，在车辆处于不同状态下，通过采样开关S1的闭合或者断开控制采样电路200是否对检测点A处的电压进行采样检测。

在一可选实施例中，上述充电状态检测电路可还包括电池管理系统700；其中，从采样电路200的一端引出电压检测端连接到电池管理系统700。

在本实用新型实施例中，通过电池管理系统700控制采样开关S1的闭合来获取采样电路200的一端的电压值，并通过该电压值判断充电开关100是否处于正常状态。此外，电池管理系统700还连接到第一充电开关K11和第二充电开关K12的控制端，通过电池管理系统700控制充电开关100的闭合与断开。

在一可选实施例中，上述充电状态检测电路还包括第一熔断器F1；其中，第一熔断器F1的一端连接到第一充电开关K11的另一端，第一熔断器F1的另一端连接到电池组件400的正极。

在一可选实施例中，上述充电状态检测电路可还包括预充电路800；其中，预充电路800的输入端连接到第一充电开关K11的另一端，预充电路800的输出端连接到第一上电开关K21的另一端。

示例性的，预充电路800可包括预充开关S2和预充电阻R2；其中，预充开关S2的一端作为预充电路800的输入端连接到第一充电开关K11的另一端，预充开关S2的另一端连接到预充电阻R2的一端，预充电阻R2的另一端作为预充电路800的输出端连接到第一上电开关K21的另一端。

本实用新型实施例中，充电控制顺序为：在闭合上电开关300给整车上电之前，此时充电开关100中的第一充电开关K11以及第二充电开关K12均处于断开状态，此时由电池管理系统700控制采样开关S1闭合从而得到检测点A处的电压值，由该电压值判断第一充电开关K11是否处于安全状态，若此电压过高，则认为车辆处于不安全状态，需要对车辆进行检查，若该电压在电压阈值允许范围内，则可以对车辆进行上电操作。

在车辆上电前，由电池管理系统700控制闭合上电开关300中的第二上电开关K22，然后再闭合预充开关S2，防止上电开关300因为瞬时供电电流过大导致上电开关300粘连使整车供电系统出现异常，预充完成后，电池管理系统700控制预充开关S2断开，并控制第一上电开关K21闭合。

在一可选实施例中，上述充电状态检测电路可还包括第二熔断器F2；其中，第二熔断器F2的一端连接到第一上电开关K21的另一端，第二熔断器F2的另一端连接到负载600的第一电源输入端。

第一熔断器F1保护电池组件400在充电时因为过流发生损坏，第二熔断器F2保护车辆在给负载600进行供电时因为过流发生损坏。

参照图2所示的充电状态检测电路，其工作原理为：电动汽车整车上电前，充电开关100(第一充电开关K11和第二充电开关K12)处于断开状态，上电开关300(第一上电开关K21和第二上电开关K22)处于断开状态，此时由电池管理系统700控制闭合采样开关S1，采样电路200导通，此时电池管理系统700采集检测点A的电压值，由该点电压值判断充电开关100外侧是否有高压存在，如果有高压存在(即，电压值大于电压阈值)，则说明充电开关100粘连，此时禁止车辆上电，并提醒驾驶员尽快检修车辆；若充电开关100外侧不存在高压(即，电压值小于或者等于电压阈值)，说明充电开关100状态正常(不存在接触器粘连)，此时不限制车辆功能，且完成充电开关100状态诊断后，电池管理系统700控制断开采样开关S1，充电开关100与电池组件400形成隔离，防止电池电压通过采样电阻R1引出至快充插座。

整车上电后，即上电开关300(第一上电开关K21和第二上电开关K22)闭合，这里充电开关100(第一充电开关K11和第二充电开关K12)仍旧处于断开状态，这里需要注意的是，上电顺序为：先闭合第二上电开关K22，然后闭合预充开关S2使预充电路800导通，预充完成后断开预充开关S2并闭合第一上电开关K21，在此过程中，保持采样电路200断开(即，采样开关S1断开)，快充口与电池组件400形成隔离，防止电池组件400电压通过采样电路200引出至快充口。

外部电源500通过电动汽车上的快充口给电动汽车进行充电前，闭合采样开关S1，采样电路200导通，获取检测点A的电压，此时该采样电压表征外部电源500的电压，通过该采样电压判断第一充电开关K11是否闭合，其中一种情况，按照欧标标准，当采样电压值升高至电池组件400的电压，快充桩预充完成，正常先闭合第二充电开关K12再闭合第一充电开关K11和给电池组件400进行充电。

另外一种情况，按照国标标准，先闭合第一充电开关K11，充电桩内部设置有充电开关，由充电桩判断何时闭合充电桩内部充电开关，以由充电桩向充电车辆进行充电。

在充电桩向电池组件400充电结束后，断开高压采样电路200，快充口与电池组件400形成隔离，防止电压通过采样电路200引出至快充口。

本实用新型公开了一种充电状态检测电路，通过在快充口处设置电压采样电路，在保证尽量减小设计成本、增强稳定性的情况下，增加的充电状态检测电路与原上电开关接触状态诊断电路形成功能冗余，提高检测准确度和安全等级，同时兼容国标和欧标快充协议，提高电路实用性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，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)

1.一种充电状态检测电路，其特征在于，包括充电开关、采样电路和上电开关，充电开关包括第一充电开关和第二充电开关，上电开关包括第一上电开关和第二上电开关；

其中，第一充电开关的一端用于连接到外部电源的第一电源输出端，第一充电开关的另一端连接到第一上电开关的一端，第一上电开关的另一端连接到负载的第一电源输入端，第二充电开关的一端用于连接到外部电源的第二电源输出端，第二充电开关的另一端连接到第二上电开关的一端，第二上电开关的另一端连接到负载的第二电源输入端；

采样电路的一端连接到第一充电开关的所述一端，采样电路的另一端连接到第二充电开关的所述另一端与第二上电开关的所述一端之间。

2.根据权利要求1所述的充电状态检测电路，其特征在于，采样电路包括采样电阻和采样开关；

其中，采样电阻的一端连接到第一充电开关的所述一端，采样电阻的另一端连接到采样开关的一端，采样开关的另一端连接到第二充电开关的所述另一端与第二上电开关的所述一端之间。

3.根据权利要求1所述的充电状态检测电路，其特征在于，充电状态检测电路还包括电池管理系统；

其中，从采样电路的所述一端引出电压检测端连接到电池管理系统。

4.根据权利要求1所述的充电状态检测电路，其特征在于，充电状态检测电路还包括电池组件；

其中，电池组件的正极连接到第一充电开关的所述另一端，电池组件的负极连接到第二充电开关的所述另一端。

5.根据权利要求4所述的充电状态检测电路，其特征在于，充电状态检测电路还包括第一熔断器；

其中，第一熔断器的一端连接到第一充电开关的所述另一端，第一熔断器的另一端连接到电池组件的正极。

6.根据权利要求1所述的充电状态检测电路，其特征在于，充电状态检测电路还包括预充电路；

其中，预充电路的输入端连接到第一充电开关的所述另一端，预充电路的输出端连接到第一上电开关的所述另一端。

7.根据权利要求6所述的充电状态检测电路，其特征在于，预充电路包括预充开关和预充电阻；

其中，预充开关的一端作为预充电路的输入端连接到第一充电开关的所述另一端，预充开关的另一端连接到预充电阻的一端，预充电阻的另一端作为预充电路的输出端连接到第一上电开关的所述另一端。

8.根据权利要求1所述的充电状态检测电路，其特征在于，充电状态检测电路还包括第二熔断器；

其中，第二熔断器的一端连接到第一上电开关的所述另一端，第二熔断器的另一端连接到负载的第一电源输入端。

9.根据权利要求1的所述充电状态检测电路，其特征在于，充电开关包括充电接触器，上电开关包括上电接触器。

10.根据权利要求9的所述充电状态检测电路，其特征在于，充电接触器包括直流接触器，上电接触器包括直流接触器。

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