CN220410304U - 充电电路、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种充电电路、系统及车辆，其中，充电电路包括：动力电池和电驱模块；分别与动力电池和电驱模块相连的动力电池的高压盒，其中，高压盒内集成有直流升压充电件，通过直流升压充电件和电驱模块实现动力电池的直流升压充电。由此，解决了相关技术中采用外加升压装置或电路控制升压充电导致增加了系统的冗余度和失效率，降低系统的安全性和稳定性，或是采用车辆驱动系统构建快充升压电路导致增加了车辆的制造成本和布置难度等问题。

Description

充电电路、系统及车辆

技术领域

本申请涉及电动汽车的直流充电技术领域，特别涉及一种充电电路、系统及车辆。

背景技术

目前，电动车的动力电池的充电方式主要分为交流慢充和直流快充两种方式；其中，交流慢充是通过将车载充电机接入国家电网，利用车载充电机形成的交流充电电路，将国家电网的交流电变换成匹配电池电压的直流电后给动力电池充电，而直流快充是通过直流充电接口接入直流充电设备，由直流充电设备将国家电网的交流电变换成直流电后，通过直流充电电路直接供给动力电池。

但是随着电池电压的提高，当充电桩的额定电压低于动力电池的电压时便无法对车辆进行直流充电，目前国内的直流充电机电压平台在大部分为500V及以下，无法直接对电池电压的高于充电桩电压的电动汽车进行直流充电。

相关技术中，电动汽车直流升压充电主流的技术方案为外加升压装置和升压电路或者利用车辆驱动系统构建快充升压电路，但是外加升压装置和升压电路因为单独在升压装置中增加控制电路板对升压充电过程进行控制，增加了系统冗余度与失效率，降低了系统安全性和稳健性；而利用车辆驱动系统构建快充升压电路，在升压回路中单独增加了快充升压控制盒，增加了整车的制造成本与车辆设计的布置难度。

实用新型内容

本申请提供一种充电电路、系统及车辆，以解决相关技术中采用外加升压装置或电路控制升压充电导致增加了系统的冗余度和失效率，降低了系统的安全性和稳定性，或是采用车辆驱动系统构建快充升压电路导致增加了车辆的制造成本和布置难度等问题。

本申请第一方面实施例提供一种充电电路，包括：动力电池和电驱模块；分别与所述动力电池和所述电驱模块相连的所述动力电池的高压盒，其中，所述高压盒内集成有直流升压充电件，通过所述直流升压充电件和所述电驱模块实现所述动力电池的直流升压充电。

根据上述技术手段，本申请实施例通过集成在高压盒内的直流升压充电件和电驱模块对动力电池进行直流升压充电，实现直流升压充电自动化，从而降低了系统的失效率，提高了系统稳定性和安全性，整体结构简单，避免了额外加装升压装置，降低了车辆的制造成本与布置难度。

可选地，所述直流升压充电件包括升压继电器、第一电容和电容继电器，其中，所述升压继电器的一端与直流充电口的一端相连，所述升压继电器的另一端与所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端与所述电容继电器的一端相连，所述电容继电器的另一端与所述直流充电口的另一端相连，且所述升压继电器的另一端还通过中心线与所述电驱模块相连。

根据上述技术手段，本申请实施例可以通过直流升压充电件实现对动力电池的直流升压充电。

可选地，所述直流升压充电件还包括泄放电阻，其中，所述泄放电阻并联在所述第一电容的两端，泄放所述第一电容的电压。

根据上述技术手段，本申请实施例的泄放电阻用于泄放与之并联的电容的电压，以此来保障系统的高压安全。

可选地，所述高压盒内还集成有直流充电件，通过所述直流充电件实现所述动力电池的直流充电，或者，通过所述直流充电件、所述直流升压充电件和所述电驱模块实现所述动力电池的直流升压充电。

根据上述技术手段，本申请实施例中高压盒内还集成有直流充电件，通过直流充电件实现动力电池的直流充电，或是，通过直流充电件、直流升压充电件和电驱模块实现动力电池的直流升压充电，可根据实际需求切换充电模式，使得充电更加自动化，从而降低了系统的失效率，提高了系统稳定性和安全性。

可选地，所述直流充电件包括直流继电器、主正继电器和主负继电器，其中，所述直流继电器的一端分别与所述直流升压充电件的一端和所述直流充电口的一端相连，所述直流继电器的另一端与所述主负继电器的一端相连，所述主负继电器的另一端与所述动力电池的负极相连，所述动力电池的正极与所述主正继电器的一端相连，所述主正继电器的另一端分别与所述直流升压充电件的另一端与所述直流充电口的另一端相连。

根据上述技术手段，本申请实施例中可以通过直流充电件实现动力电池的直流充电。

可选地，所述直流充电件还包括预充继电器和预充电阻，其中，所述预充继电器的一端与所述主正继电器的一端相连，所述预充继电器的另一端与所述预充电阻的一端相连，所述预充电阻的另一端与所述主正继电器的另一端相连。

可选地，所述直流充电件还包括熔断器，所述熔断器设置于所述动力电池与所述主正继电器之间。

根据上述技术手段，本申请实施例的熔断器用于保护电路，根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开。

可选地，所述高压盒还与直流充电口相连。

根据上述技术手段，本申请实施例的高压盒与直流充电口相连，以便于通过充电枪连接外部充电桩。

本申请第二方面实施例提供一种充电系统，包括：如上述实施例任意一项所述的充电电路；电池管理系统，用于在所述充电电路接入充电桩后，识别所述充电桩的最大允许输出电压，若所述最大允许输出电压大于所述动力电池的电池电压，则控制充电电路对所述动力电池进行直流充电，否则控制所述充电电路对所述动力电池进行直流升压充电。

本申请第三方面实施例提供一种车辆，包括如上述实施例所述的充电系统。

本申请实施例的有益效果：

(1)本申请实施例通过集成在高压盒内的直流升压充电件和电驱模块对动力电池进行直流升压充电，实现直流升压充电自动化，从而降低了系统的失效率，提高了系统稳定性和安全性，整体结构简单，避免了额外加装升压装置，降低了车辆的制造成本与布置难度。

(2)本申请实施例可以通过直流升压充电件实现对动力电池的直流升压充电。

(3)本申请实施例的泄放电阻用于泄放与之并联的电容的电压，以此来保障系统的高压安全。

(4)本申请实施例中高压盒内还集成有直流充电件，通过直流充电件实现动力电池的直流充电，或是，通过直流充电件、直流升压充电件和电驱模块实现动力电池的直流升压充电，可根据实际需求切换充电模式，使得充电更加自动化，从而降低了系统的失效率，提高了系统稳定性和安全性。

(5)本申请实施例中可以通过直流充电件实现动力电池的直流充电。

(6)本申请实施例的熔断器用于保护电路，根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开。

(7)本申请实施例的高压盒与直流充电口相连，以便于通过充电枪连接外部充电桩。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术提供的升压装置示意图；

图2为现有技术提供的车辆驱动系统三相电机构建升压回路的原理图；

图3为根据本申请实施例提供的一种充电电路的结构图；

图4为根据本申请实施例提供的充电电路的原理框图；

图5为根据本申请实施例提供的充电系统的结构图。

其中：10-充电电路、100-动力电池、200-电驱模块、300-高压盒、F1-熔断器、R1-预充电阻、K4-主正继电器、K5-预充继电器、K6-主负继电器、C1-第一电容、R2-泄放电阻、K1-升压继电器、K2-直流继电器、K3-电容继电器。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

随着电动汽车的快速发展与普及应用，续航里程、驱动性能以及充电效率的提高成为广大消费者与电动汽车主机厂厂家关注的焦点，其最直接有效的途径是提高动力电池电压平台，目前国内主流电动汽车主机厂均已在规划生产750V高电池电压平台的电动汽车，但是当前电动汽车的直流充电机电压平台在大部分为500V及以下，随着电池电压的提高，当充电桩的额定电压低于动力电池的电压时便无法对车辆进行直流充电。

目前，电动车市场上的直流升压充电主流的技术方案为外加升压装置和升压电路或者利用车辆驱动系统构建快充升压电路。

相关技术(1)中，该申请利用升压电感器，高压继电器、高压滤波组件、薄膜电容、控制电路和固定支撑件设计了一个升压装置，一端与直流充电桩相连，一端与动力电池相连，具体结构图1所示；升压电感器的上方设有支撑屏蔽板，支撑屏蔽板的上方设有控制电路板，继电器、负极继电器和正极继电器均控制电路板相连接；充电桩电流经该升压装置进行升压后输入进动力电池内进行充电。在此升压充电方案中因为单独在升压装置中增加控制电路板对升压充电过程进行控制，增加系统冗余度与失效率，系统安全性和稳健性有待提高。

相关技术(2)中，该申请包括利用快充升压控制盒，高压动力电池，电机控制器与三相驱动电机构成直流升压充电回路，如图2所示；在升压过程中，直流充电桩负极与动力电池负极导通，充电桩正极输出先后流经快充升压控制盒、三相驱动电机而后进入电池，对电池进行升压充电。该方案利用车辆驱动系统三相电机构建升压回路，但在升压回路中单独增加了快充升压控制盒，从而增加了整车的制造成本与车辆设计的布置难度。

下面参考附图描述本申请实施例的充电电路、系统及车辆。具体而言，图3为本申请实施例所提供的一种充电电路的结构图。

如图3所示，该充电电路10包括：动力电池100、电驱模块200和动力电池的高压盒300。

其中，高压盒300分别与动力电池100和电驱模块200相连，其中，高压盒300内集成有直流升压充电件，通过直流升压充电件和电驱模块200实现动力电池100的直流升压充电。

可以理解的是，本申请实施例通过集成在高压盒300内的直流升压充电件和电驱模块300对动力电池100进行直流升压充电，实现直流升压充电自动化，从而降低了系统的失效率，提高了系统稳定性和安全性，整体结构简单，避免了额外加装升压装置，降低了车辆的制造成本与布置难度。

具体地，充电逻辑为：当识别到充电桩最大允许输出电压小于电池电压时，进入直流升压充电流程，升压充电逻辑为首先采集判断所需电压条件是否满足；若满足，则在此条件下，电池管理系统请求电驱输出与充电桩电压匹配的电压，进入充电握手阶段，随后电池管理系统对电驱发送请求升压指令，电驱进入升压模式，充电桩开始大功率输出，实现直流升压充电功能。

在本申请实施例中，如图4所示，直流升压充电件包括升压继电器K1、第一电容C1和电容继电器K3。

其中，升压继电器K1的一端与直流充电口的一端相连，升压继电器K1的另一端与第一电容C1的一端相连，第一电容C1的另一端与电容继电器K3的一端相连，电容继电器K3的另一端与直流充电口的另一端相连，且升压继电器K1的另一端还通过中心线与电驱模块300相连。

在本申请实施例中，如图4所示，直流升压充电件还包括泄放电阻R2。

其中，泄放电阻并联R2在第一电容C1的两端，泄放第一电容C1的电压。

可以理解的是，本申请实施例的泄放电阻R2用于泄放与之并联的电容的电压，以此来保障系统的高压安全。

在本申请实施例中，如图4所示，高压盒300内还集成有直流充电件，通过直流充电件实现动力电池100的直流充电，或者，通过直流充电件、直流升压充电件和电驱模块200实现动力电池100的直流升压充电。

可以理解的是，本申请实施例可根据实际需求切换充电模式，通过直流充电件实现动力电池100的直流充电，通过直流充电件、直流升压充电件和电驱模块200实现动力电池100的直流升压充电，使得充电更加自动化，从而降低了系统的失效率，提高了系统稳定性和安全性。

需要说明的是，将直流升压充电件中的直流升压充电增加器件与直流充电件通过铜排进行连接并固定于电池高压盒内，因此可以通过电池管理系统对各充电组件自由进行驱动控制，自动识别直流充电与直流升压充电并进入充电流程。

具体地，充电模式分为直流充电模式与直流升压充电模式，在执行相应模式之前，需判断充电桩最大允许输出电压与电池电压之间的大小，充电逻辑如下：在充电枪插枪刷卡充电后，当识别到充电桩最大允许输出电压大于电池电压时，采用电池管理系统控制直流充电件直接对动力电池100进行直流充电；当识别到充电桩最大允许输出电压小于电池电压时，则采用电池管理系统控制直流升压充电件、直流充电件和电驱模块200进入直流升压充电模式，对动力电池100进行升压充电。

在本申请实施例中，如图4所示，直流充电件包括直流继电器K2、主正继电器K4和主负继电器K6。

其中，直流继电器K2的一端分别与直流升压充电件的一端和直流充电口的一端相连，直流继电器K2的另一端与主负继电器K6的一端相连，主负继电器K6的另一端与动力电池300的负极相连，动力电池300的正极与主正继电器K4的一端相连，主正继电器K4的另一端分别与直流升压充电件的另一端与直流充电口的另一端相连。

具体地，基于上述器件的充电逻辑如下：充电枪插枪刷卡充电后，当识别到充电桩最大允许输出电压大于电池电压时，升压继电器K1和电容继电器K3断开，直流继电器K2、主正继电器K4与主负继电器K6闭合，充电桩直接对动力电池进行直流充电；当识别到充电桩最大允许输出电压小于电池电压时，则进入直流升压充电流程，升压充电逻辑为首先采集判断电容继电器K3和升压继电器K1两端电压，满足判定条件后闭合电容继电器K3和升压继电器K1，而后闭合主正继电器K4和主负继电器K6。

在本申请实施例中，如图4所示，直流充电件还包括预充继电器K5和预充电阻R1。

其中，预充继电器K5的一端与主正继电器K4的一端相连，预充继电器K5的另一端与预充电阻R1的一端相连，预充电阻的另一端与主正继电器K4的另一端相连。

在本申请实施例中，如图4所示，直流充电件还包括熔断器F1。

其中，熔断器F1设置于动力电池100与主正继电器K4之间。

可以理解的是，本申请实施例的熔断器用于保护电路。

需要说明的是，熔断器在电路超过规定值时，以自身产生的热量使熔体熔断，从而使电路断开，以达到保护电路的目的。

在本申请实施例中，如图4所示，高压盒300还与直流充电口相连。

可以理解的是，本申请实施例高压盒与直流充电口相连，以便于通过充电枪连接外部充电桩。

根据本申请实施例提出的充电电路，通过集成在高压盒内的直流升压充电件和电驱模块对动力电池进行直流升压充电，实现直流升压充电自动化，从而降低了系统的失效率，提高了系统稳定性和安全性，整体结构简单，避免了额外加装升压装置，降低了车辆的制造成本与布置难度。

其次参照附图描述根据本申请实施例提出的充电系统。

图5是本申请实施例的充电系统的方框示意图。

如图5所示，该充电系统20包括：充电电路10和电池管理系统30。

其中，电池管理系统30用于在充电电路10接入充电桩后，识别充电桩的最大允许输出电压，若最大允许输出电压大于动力电池100的电池电压，则控制充电电路对动力电池100进行直流充电，否则控制充电电路对动力电池100进行直流升压充电。

需要说明的是，前述对充电电路实施例的解释说明也适用于该实施例的充电系统，此处不再赘述。

根据本申请实施例提出的充电系统，在充电电路接入充电桩后，识别充电桩的最大允许输出电压，若最大允许输出电压大于动力电池的电池电压，则利用电池管理系统控制充电电路对动力电池进行直流充电，否则利用电池管理系统控制充电电路对动力电池进行直流升压充电，从而降低了系统的失效率，提高了系统稳定性和安全性，且降低了车辆的制造成本与布置难度。

本申请实施例还提供一种车辆，包括如上述实施例的充电系统。

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申请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是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N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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：

动力电池和电驱模块；

分别与所述动力电池和所述电驱模块相连的所述动力电池的高压盒，其中，所述高压盒内集成有直流升压充电件，通过所述直流升压充电件和所述电驱模块实现所述动力电池的直流升压充电。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述直流升压充电件包括升压继电器、第一电容和电容继电器，其中，

所述升压继电器的一端与直流充电口的一端相连，所述升压继电器的另一端与所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端与所述电容继电器的一端相连，所述电容继电器的另一端与所述直流充电口的另一端相连，且所述升压继电器的另一端还通过中心线与所述电驱模块相连。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述直流升压充电件还包括泄放电阻，其中，所述泄放电阻并联在所述第一电容的两端，泄放所述第一电容的电压。

4.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述高压盒内还集成有直流充电件，通过所述直流充电件实现所述动力电池的直流充电，或者，通过所述直流充电件、所述直流升压充电件和所述电驱模块实现所述动力电池的直流升压充电。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述直流充电件包括直流继电器、主正继电器和主负继电器，其中，

所述直流继电器的一端分别与所述直流升压充电件的一端和直流充电口的一端相连，所述直流继电器的另一端与所述主负继电器的一端相连，所述主负继电器的另一端与所述动力电池的负极相连，所述动力电池的正极与所述主正继电器的一端相连，所述主正继电器的另一端分别与所述直流升压充电件的另一端与所述直流充电口的另一端相连。

6.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述直流充电件还包括预充继电器和预充电阻，其中，

所述预充继电器的一端与所述主正继电器的一端相连，所述预充继电器的另一端与所述预充电阻的一端相连，所述预充电阻的另一端与所述主正继电器的另一端相连。

7.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述直流充电件还包括熔断器，所述熔断器设置于所述动力电池与所述主正继电器之间。

8.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述高压盒还与直流充电口相连。

9.一种充电系统，其特征在于，包括：

包括如权利要求1-8任意一项所述的充电电路；

电池管理系统，用于在所述充电电路接入充电桩后，识别所述充电桩的最大允许输出电压，若所述最大允许输出电压大于所述动力电池的电池电压，则控制充电电路对所述动力电池进行直流充电，否则控制所述充电电路对所述动力电池进行直流升压充电。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的充电系统。