CN216851386U - 充电电路和车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种充电电路和车辆，属于电子技术领域，能够利用低电压的充电桩给高压的动力电池充电。一种充电电路，包括依次连接的升压电路、三相电机和三相逆变器，其中：所述升压电路的第一端和第二端分别连接至电动汽车的充电口的第一端和第二端，所述升压电路的第三端连接至所述三相电机的三相线圈的连接点，所述升压电路的第四端连接至所述三相逆变器的第二端，所述三相电机的三相线圈分别连接所述三相逆变器的三相桥臂的中点，所述三相逆变器的第一端和第二端分别连接至动力电池的正极和负极。

Description

充电电路和车辆
技术领域
本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种充电电路和车辆。
背景技术
相关技术中，为了提高电动汽车的充电速度，越来越多的电动汽车使用了800V的高压动力电池。动力电池的电池电压最大为800V，其所需的充电电压则有可能超过800V。然而，目前市面中大多数直流快速充电桩的输出电压为500V，这些充电桩无法直接为800V的高压动力电池充电，致使配备了高压动力电池的电动汽车面临充电难的问题，不利于提高用户体验。
实用新型内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种充电电路和车辆。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种充电电路，包括依次连接的升压电路、三相电机和三相逆变器，其中：所述升压电路的第一端和第二端分别连接至电动汽车的充电口的第一端和第二端，所述升压电路的第三端连接至所述三相电机的三相线圈的连接点，所述升压电路的第四端连接至所述三相逆变器的第二端，所述三相电机的三相线圈分别连接所述三相逆变器的三相桥臂的中点，所述三相逆变器的第一端和第二端分别连接至动力电池的正极和负极。
可选地，所述升压电路包括第一电容和第一电感，其中：所述第一电容的第一端和第二端分别连接所述充电口的第一端和第二端，所述第一电感的第一端和第二端分别连接所述充电口的第一端和所述三相线圈的连接点。
可选地，所述升压电路还包括滤波器，其中，所述滤波器的第一端和第二端分别连接所述充电口的第一端和第二端，所述滤波器的第三端和第四端分别连接至所述第一电容的第一端和第二端。
可选地，所述滤波器包括第二电感、第三电感、第二电容和第三电容，其中：所述第二电感的第一端用作所述滤波器的第一端，所述第二电感的第二端用作所述滤波器的第三端并连接至所述第二电容的第一端，所述第三电感的第一端用作所述滤波器的第二端，所述第三电感的第二端用作所述滤波器的第四端并连接至所述第三电容的第二端，所述第二电容的第二端和所述第三电容的第一端接地。
可选地，所述升压电路还包括第一开关，其中，所述第一开关的第一端和第二端分别连接至所述充电口的第一端和所述滤波器的第一端。
可选地，所述升压电路还包括第二开关和第三开关，其中：所述第二开关的第一端连接至所述第一电感的第二端，所述第二开关的第二端用作所述升压电路的第三端并连接至所述三相线圈的连接点；所述第三开关的第一端连接至所述第一电容的第二端，所述第三开关的第二端用作所述升压电路的第四端并连接至所述三相逆变器的第二端。
可选地，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关为继电器。
可选地，所述充电电路还包括第六开关、第一电阻、第七开关和第八开关，其中：所述第六开关的第一端连接所述三相逆变器的第一端，所述第六开关的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述动力电池的正极；所述第七开关的第一端和第二端分别连接所述三相逆变器的第一端和所述动力电池的正极；所述第八开关的第一端和第二端分别连接所述三相逆变器的第二端和所述动力电池的负极。
可选地，所述充电电路还包括第四开关和第五开关，其中：所述第四开关的第一端连接所述充电口的第一端，所述第四开关的第二端连接所述动力电池的正极；所述第五开关的第一端连接所述充电口的第二端，所述第五开关的第二端连接所述动力电池的负极。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种车辆，包括根据本公开第一方面所述的充电电路。
通过采用上述技术方案，由于升压电路能够将充电桩输出到充电口的电压升压至动力电池充电所需的电压，因此实现了利用低压充电桩给高压(例如800V)动力电池充电的目的，兼容了大功率充电的工况。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种充电电路的示意电路图。
图2是根据一示例性实施例示出的又一充电电路的示意电路图。
图3是根据一示例性实施例示出的又一充电电路的示意电路图。
图4是根据一示例性实施例示出的又一充电电路的示意电路图。
图5是根据一示例性实施例示出的又一充电电路的示意电路图。
图6是根据一示例性实施例示出的又一充电电路的示意电路图。
图7是根据一示例性实施例示出的充电电路的充电流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种充电电路的示意电路图。该充电电路可以应用于电动汽车中，以给电动汽车中的动力电池充电。
如图1所示，该充电电路100包括依次连接的升压电路101、三相电机102和三相逆变器103。
升压电路101的第一端和第二端分别连接至电动汽车的充电口200的第一端和第二端，升压电路101的第三端连接至三相电机102的三相线圈的连接点，升压电路101的第四端连接至三相逆变器103的第二端，三相电机102的三相线圈分别连接三相逆变器103的三相桥臂的中点，三相逆变器103的第一端和第二端分别连接至动力电池400的正极和负极。
电动汽车的充电口200可以连接至充电桩300，以从充电桩300获取电能，从而为动力电池400充电。
升压电路101能够将充电桩300输出至充电口200的电压升压至动力电池400充电所需的电压值。例如，假设充电桩300输出的电压为500V，而动力电池400充电所需的电压为800V，则升压电路101能够对充电桩300输出的500V电压进行升压，以满足动力电池400充电所需电压的要求。
三相逆变器103可以包括第一功率开关单元P1、第二功率开关单元P2、第三功率开关单元P3、第四功率开关单元P4、第五功率开关单元P5以及第六功率开关单元P6，其中，第一功率开关单元P1、第三功率开关单元P3以及第五功率开关单元P5的输入端共接并构成三相逆变器103的第一端，第二功率开关单元P2、第四功率开关单元P4以及第六功率开关单元P6的输出端共接并构成三相逆变器103的第二端，三相电机102的第一相线圈连接第一功率开关单元P1的输出端和第四功率开关单元P4的输入端，三相电机102的第二相线圈连接第三功率开关单元P3的输出端和第六功率开关单元P6的输入端，三相电机102的第三相线圈连接第五功率开关单元P5的输出端和第二功率开关单元P2的输入端。
通过采用上述技术方案，由于充电电路100中的升压电路101能够将充电桩300输出到充电口200的电压升压至动力电池400充电所需的电压，因此实现了利用低压充电桩给高压(例如800V)动力电池充电的目的，兼容了大功率充电的工况。
图2是根据一示例性实施例示出的又一充电电路的示意电路图。如图2所示，升压电路101包括第一电容C1和第一电感L1，其中：第一电容C1的第一端和第二端分别连接充电口200的第一端和第二端，第一电感L1的第一端和第二端分别连接充电口200的第一端和三相线圈的连接点。
通过采用上述技术方案，就能够利用电容和电感的储能功能，实现升压的目的，从而能够利用低压充电桩给高压(例如800V)的动力电池充电。
图3是根据一示例性实施例示出的又一充电电路的示意电路图。如图3所示，升压电路101还包括滤波器1011，其中，滤波器1011的第一端和第二端分别连接充电口200的第一端和第二端，滤波器1011的第三端和第四端分别连接至第一电容C1的第一端和第二端。
滤波器1011能够对充电桩300输出至充电口200的电信号进行滤波，从而解决了升压充电过程中的滤波问题，提高了充电电路100的电磁兼容和电气特性。
图4是根据一示例性实施例示出的又一充电电路的示意电路图。如图4所示，滤波器1011包括第二电感L2、第三电感L3、第二电容C2和第三电容C3。第二电感L2的第一端用作滤波器1011的第一端，第二电感L2的第二端用作滤波器1011的第三端并连接至第二电容C2的第一端，第三电感L3的第一端用作滤波器1011的第二端，第三电感L3的第二端用作滤波器1011的第四端并连接至第三电容C3的第二端，第二电容C2的第二端和第三电容C3的第一端接地。
在图4所示的电路中，第二电感L2和第三电感L3用作滤波电感，第二电容C2和第三电容C3用作滤波电容，它们共同构成了滤波器，从而解决了升压充电过程中的滤波问题，能够降低电磁干扰，提高充电电路100的电磁兼容特性，提高电能质量。
图5是根据一示例性实施例示出的又一充电电路的示意电路图。如图5所示，升压电路101还包括第一开关K1，其中，第一开关K1的第一端和第二端分别连接至充电口200的第一端和滤波器1011的第一端。
通过控制第一开关K1的通断，能够控制升压电路101的工作状态。例如，在第一开关K1连通时，升压电路101能够连接到充电口200，从而充电电路100能够以升压充电模式为动力电池400充电；而在第一开关K1断开时，升压电路101断开与充电口200的连接，从而充电电路100不能以升压充电模式为动力电池400充电。
继续参考图5，升压电路101还包括第二开关K2和第三开关K3。第二开关K2的第一端连接至第一电感L1的第二端，第二开关K2的第二端用作升压电路101的第三端并连接至三相线圈的连接点；第三开关K3的第一端连接至第一电容C1的第二端，第三开关K3的第二端用作升压电路101的第四端并连接至三相逆变器103的第二端。
通过控制第二开关K2和第三开关K3的通断，也能够控制升压电路101的工作状态。例如，在第一开关K1连通的情况下：若第二开关K2和第三开关K3均连通，则升压电路101能够工作，从而充电电路100能够以升压充电模式为动力电池400充电；若第二开关K2和第三开关K3中有至少一者断开，则升压电路101不能工作，从而充电电路100不能以升压充电模式为动力电池400充电。而且，借助第二开关K2和第三开关K3，还能够起到对三相电机102和三相逆变器103进行保护的作用。例如，当电动汽车处于升压充电模式下时，通过先连通第一开关K1，后连通第二开关K2和第三开关K3，能够避免第一开关K1连通瞬间各种电寄生效应对三相电机102和电机逆变器103的影响。
在一些实施例中，第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3可以为继电器。当然，第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3采用其他类型的开关来实现也是可行的。
图6是根据一示例性实施例示出的又一充电电路的示意电路图。如图6所示，充电电路100还包括第六开关K6、第一电阻R1、第七开关K7和第八开关K8。
第六开关K6的第一端连接三相逆变器103的第一端，第六开关K6的第二端连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接动力电池400的正极。
第七开关K7的第一端和第二端分别连接三相逆变器103的第一端和动力电池400的正极。
第八开关K8的第一端和第二端分别连接三相逆变器103的第二端和动力电池400的负极。
通过第六开关K6和第一电阻R1，能够实现动力电池400的预充电。在预充电结束后，断开第六开关K6，闭合第七开关K7和第八开关K8，能实现动力电池400的正式充电。
继续参考图6，充电电路100还包括第四开关K4和第五开关K5。第四开关K4的第一端连接充电口200的第一端，第四开关K4的第二端连接动力电池400的正极；第五开关K5的第一端连接充电口200的第二端，第五开关K5的第二端连接动力电池400的负极。
当第四开关K4和第五开关K5闭合，而第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3断开时，能够实现动力电池400的直充模式，也即充电桩300输出到充电口200的电压被直接传输到了动力电池400。
当第四开关K4和第五开关K5断开，而第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3闭合时，能够实现动力电池400的升压充电模式。
也即，通过控制第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5的通断，能够在直充模式与升压充电模式之间进行切换，从而能够满足不同工况的需求。也即，在充电桩300的输出电压不能满足动力电池400充电所需的电压要求时，可以通过控制第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5的通断来切换到升压充电模式，而在充电桩300的输出电压能够满足动力电池400充电所需的电压要求时，通过控制第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5的通断来切换到直充模式。
此外，第四开关K4和第五开关K5还具有以下有益效果：(1)由于升压充电回路受到国标GB/T 18487.1要求的限制，该回路中能够通过的最大电流仅为250A，线束和接插件仅为250A，而由第四开关K4和第五开关K5形成的直充回路则能够实现大功率充电，例如可以通过600A的大电流，为兼容自建大功率800V充电桩提供可能；(2)直充回路可以独立于升压充电回路的Y电容(也即第二电容C2和第三电容C3)，使电磁兼容特性变得更好。
图7是根据一示例性实施例示出的充电电路的充电流程图。
如图7所示，首先，电池管理系统(Battery Management System，BMS)检测电动汽车的充电口是否已经与充电桩连接。如果充电口已经与充电桩连接，则充电桩会向BMS发送关于充电桩的最大输出电压能力U_charger,max的信息。然后，BMS会判断U_charger,max是否大于电池充电终止电压U_batt。
如果U_charger,max大于U_batt，则说明充电桩的输出电压满足动力电池充电所需电压的要求，在这种情况下，会进入直充充电模式，也即会闭合图6中的第四开关K4和第五开关K5，并断开第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3。
如果U_charger,max小于U_batt，则说明充电桩的输出电压不满足动力电池充电所需的电压要求，则这种情况下会进入升压充电模式。也即，在这种情况下，BMS会向整车控制中心单元(Vehicle Central Control Device，VCCD)发送请求以请求升压充电模式，然后VCCD会向BMS发送要求进行预充和绝缘检测的信息。在接收到要求进行预充和绝缘检测的信息之后，BMS会执行电池侧高压系统预充和绝缘检测，具体的执行过程可以参照相关技术中的预充和绝缘检测过程。在执行完预充和绝缘检测之后，BMS会向VCCD反馈预充和绝缘检测状态准备就绪的信息。然后，VCCD会向BMS发送开始充电指令。在接收到开始充电指令之后，BMS会控制第七开关K7和第八开关K8闭合，并向控制三相逆变器103的电机控制器发送电压检测命令，电机控制器完成电压检测之后，会向BMS反馈待机状态，在接收到电机控制器发送的待机状态反馈之后，BMS会向电机控制器发送关于请求充电回路电容电压U2预充的指令，也即，请求充电口电压预充。然后，BMS会控制第二开关K2和第三开关K3闭合。然后，BMS会检测充电桩侧电压是否正常，如果正常，则BMS会控制第一开关K1闭合，并进行充电回路绝缘检测，如果绝缘检测通过，则会进入能量传输阶段。
在能量传输阶段中，BMS会向电机控制器发送请求升压充电及开始能量传输的信息，并向充电桩发送请求开始充电的信息，充电桩会向BMS反馈关于闭合充电桩继电器的信息，然后BMS会向充电桩请求充电电压和电流，充电桩则会基于该请求，向车辆的动力电池输出所请求的充电电压电流。
通过采用上述充电流程，能够在充电桩的输出电压满足动力电池充电所需电压的情况下对动力电池进行直充充电，在充电桩的输出电压不满足动力电池充电所需电压的情况下，采用升压充电模式对动力电池进行充电。
根据本公开又一实施例，提供一种车辆，包括前面描述的根据本公开实施例的充电电路100。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括依次连接的升压电路(101)、三相电机(102)和三相逆变器(103)，其中：
所述升压电路(101)的第一端和第二端分别连接至电动汽车的充电口的第一端和第二端，所述升压电路(101)的第三端连接至所述三相电机(102)的三相线圈的连接点，所述升压电路(101)的第四端连接至所述三相逆变器(103)的第二端，所述三相电机(102)的三相线圈分别连接所述三相逆变器(103)的三相桥臂的中点，所述三相逆变器(103)的第一端和第二端分别连接至动力电池的正极和负极。
2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述升压电路(101)包括第一电容(C1)和第一电感(L1)，其中：
所述第一电容(C1)的第一端和第二端分别连接所述充电口的第一端和第二端，所述第一电感(L1)的第一端和第二端分别连接所述充电口的第一端和所述三相线圈的连接点。
3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述升压电路(101)还包括滤波器(1011)，其中，所述滤波器(1011)的第一端和第二端分别连接所述充电口的第一端和第二端，所述滤波器(1011)的第三端和第四端分别连接至所述第一电容(C1)的第一端和第二端。
4.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述滤波器(1011)包括第二电感(L2)、第三电感(L3)、第二电容(C2)和第三电容(C3)，其中：
所述第二电感(L2)的第一端用作所述滤波器(1011)的第一端，所述第二电感(L2)的第二端用作所述滤波器(1011)的第三端并连接至所述第二电容(C2)的第一端，所述第三电感(L3)的第一端用作所述滤波器(1011)的第二端，所述第三电感(L3)的第二端用作所述滤波器(1011)的第四端并连接至所述第三电容(C3)的第二端，所述第二电容(C2)的第二端和所述第三电容(C3)的第一端接地。
5.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述升压电路(101)还包括第一开关(K1)，其中，所述第一开关(K1)的第一端和第二端分别连接至所述充电口的第一端和所述滤波器(1011)的第一端。
6.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述升压电路(101)还包括第二开关(K2)和第三开关(K3)，其中：
所述第二开关(K2)的第一端连接至所述第一电感(L1)的第二端，所述第二开关(K2)的第二端用作所述升压电路(101)的第三端并连接至所述三相线圈的连接点；
所述第三开关(K3)的第一端连接至所述第一电容(C1)的第二端，所述第三开关(K3)的第二端用作所述升压电路(101)的第四端并连接至所述三相逆变器(103)的第二端。
7.根据权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述第一开关(K1)、所述第二开关(K2)和所述第三开关(K3)为继电器。
8.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括第六开关(K6)、第一电阻(R1)、第七开关(K7)和第八开关(K8)，其中：
所述第六开关(K6)的第一端连接所述三相逆变器(103)的第一端，所述第六开关(K6)的第二端连接所述第一电阻(R1)的第一端，所述第一电阻(R1)的第二端连接所述动力电池的正极；
所述第七开关(K7)的第一端和第二端分别连接所述三相逆变器(103)的第一端和所述动力电池的正极；
所述第八开关(K8)的第一端和第二端分别连接所述三相逆变器(103)的第二端和所述动力电池的负极。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括第四开关(K4)和第五开关(K5)，其中：
所述第四开关(K4)的第一端连接所述充电口的第一端，所述第四开关(K4)的第二端连接所述动力电池的正极；
所述第五开关(K5)的第一端连接所述充电口的第二端，所述第五开关(K5)的第二端连接所述动力电池的负极。
10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的充电电路。
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