充电保护电路单元及相关产品的制作方法

1.本技术涉及新能源汽车充电技术领域，具体涉及一种充电保护电路单元及相关产品。


背景技术：

2.在新能源汽车充电技术领域，当充电单元给带电负载充电时，若充电单元和带电负载反接，可能造成烧毁充电单元和带电负载的部件，存在十分严重的安全风险。


技术实现要素：

3.基于现有技术的不足，本技术提供了一种充电保护电路单元及相关产品，以期避免充电时，充电单元与带有极性负载反接而造成该充电单元烧毁的风险，提高电路安全和可靠性。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种充电保护电路单元，应用于充电系统，所述充电系统包括充电单元、充电管理单元、所述充电保护电路单元以及充电端口；所述充电管理单元分别连接所述充电单元、所述充电保护电路单元以及所述充电端口，所述充电保护电路单元分别连接所述充电单元和所述充电端口；所述充电端口用于连接负载，所述充电单元用于向所述负载提供电流；所述充电保护电路单元用于根据所述充电管理单元的调整指令调整所述充电保护电路单元的内部电路状态，以避免所述充电单元和所述负载反接对所述充电单元造成影响，所述调整指令为所述充电管理单元根据所述负载的接入状态生成，所述接入状态包括正常接入和非正常接入。
5.第二方面，本技术实施例提供了一种充电装置，应用于充电系统，所述充电系统包括所述充电装置以及充电管理单元，所述充电装置包括充电单元、充电保护电路单元以及充电端口；所述充电管理单元分别连接所述充电单元、所述充电保护电路单元以及所述充电端口，所述充电保护电路单元分别连接所述充电单元和所述充电端口；所述充电端口用于连接负载，所述充电单元用于向所述负载提供电流；所述充电保护电路单元用于根据所述充电管理单元的调整指令调整所述充电保护电路单元的内部电路状态，以避免所述充电单元和所述负载反接对所述充电单元造成影响，所述调整指令为所述充电管理单元根据所述负载的接入状态生成，所述接入状态包括正常接入和非正常接入。
6.第三方面，本技术实施例提供了一种充电设备，可以实现如上述第一方面或第二方面中任一方面所描述的功能。
7.可以看出，本技术提供的充电保护电路单元应用于充电系统，充电系统包括充电单元、充电管理单元、充电保护电路单元以及充电端口；充电管理单元分别连接充电单元、充电保护电路单元以及充电端口，充电保护电路单元分别连接充电单元和充电端口；充电
端口用于连接负载，充电单元用于向负载提供电流；充电保护电路单元用于根据充电管理单元的调整指令调整充电保护电路单元的内部电路状态，以避免充电单元和负载反接对充电单元造成影响，调整指令为充电管理单元根据负载的接入状态生成，接入状态包括正常接入和非正常接入。这样能够有效避免充电时，充电单元与带有极性负载反接而造成该充电单元烧毁的风险，提高电路安全和可靠性。
附图说明
8.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
9.图1为本技术实施例提供的一种充电系统示意图；图2为本技术实施例提供的一种充电单元结构示意图；图3为本技术实施例提供的另一种充电系统示意图；图4为本技术实施例提供的一种充电方法的流程图；图5为本技术实施例提供的一种充电装置的结构示意图。
具体实施方式
10.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
11.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
12.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
13.在新能源汽车充电技术领域，当充电单元给带电负载充电时，若充电单元和带电负载反接，可能造成烧毁充电单元和带电负载的部件，存在十分严重的安全风险。
14.为解决上述问题，本技术提供了一种充电保护电路单元和相关产品，下面将根据实施例对所述充电保护电路单元进行详细说明。
15.请参阅图1，图1为本技术实施例提供的一种充电系统示意图。如图所示，充电保护电路单元13应用于充电系统10，所述充电系统10包括充电单元11、充电管理单元12、所述充电保护电路单元13以及充电端口14；所述充电管理单元12分别连接所述充电单元11、所述充电保护电路单元13以及所述充电端口14，所述充电保护电路单元13分别连接所述充电单
元11和所述充电端口14；所述充电端口14用于连接负载20，所述充电单元11用于向所述负载20提供电流；所述充电保护电路单元13用于根据所述充电管理单元12的调整指令调整所述充电保护电路单元13的内部电路状态，以避免所述充电单元11和所述负载反接对所述充电单元11造成影响，所述调整指令为所述充电管理单元12根据所述负载的接入状态生成，所述接入状态包括正常接入和非正常接入。
16.其中，当该负载为极性负载时，正常接入是指充电单元与负载未反接，具体表现为充电单元的正极与该负载的正极接通，充电单元的负极与该负载的负极接通；非正常接入是指充电单元与负载反接，具体表现为充电单元的正极与该负载的负极接通，充电单元的负极与该负载的正极接通。当该负载不为极性负载时，不存在充电单元与负载反接。
17.需要说明的是，本方案中的充电单元可以向负载提供电流，本方案中的充电管理模块能够配置充电单元的开关发波占空比，以便于所述充电单元根据所述充电管理模块配置的所述开关发波占空比运行。
18.可以看出，本方案中，首先，充电管理单元获取接入该充电系统的负载的接入状态，也就是确定该负载是正常接入还是非正常接入，然后，充电管理单元就可以根据接入状态向充电保护电路单元发送调整指令，之后，充电保护电路单元就会根据该调整指令调整内部的电路状态，以避免出现充电单元和负载反接，进而避免所述充电单元和所述负载反接对所述充电单元造成影响。也就是说，本方案可以实现避免出现充电单元和负载反接的情况，进而避免所述充电单元和所述负载反接对所述充电单元造成影响。
19.在一个可能的实例中，请参阅图2，图2为本技术实施例提供的一种充电单元的结构示意图。所述充电单元包括滤波模块21；所述滤波模块21与所述充电保护电路单元连接；所述充电保护电路单元用于根据所述充电管理单元的调整指令调整所述充电保护电路单元的内部电路状态，以避免所述充电单元和所述负载反接对所述滤波模块21造成影响。
20.其中，滤波模块用于提供充电单元的输出能量，抑制充电单元的输出纹波。
21.可见，本实例中，本方案可以实现避免出现充电单元和负载反接的情况，进而避免所述充电单元和所述负载反接对充电单元中滤波模块造成损坏。
22.进一步的，所述充电单元还包括电源模块22以及电源转换模块23，所述电源模块22用于提供交流电流，所述电源转换模块23用于将所述交流电流转换为直流电流，所述充电保护电路单元还用于根据所述充电管理单元的调整指令调整所述充电保护电路单元的内部电路状态，以避免所述充电单元和所述负载反接对电源模块22以及电源转换模块23造成影响。
23.此处，本方案中的充电管理模块配置电源转换模块的开关发波占空比，以便于所述充电单元中的所述电源转换模块根据所述充电管理模块配置的所述开关发波占空比运行。
24.在一个可能的实例中，请参阅图3，图3为本技术实施例提供的另一种充电系统的结构示意图。图中，呈现了一种充电保护电路单元的结构，如图所示，所述充电保护电路单元包括第一开关k1和第二开关k2；所述滤波模块的正极连接所述第一开关k1的第一端a，所述第一开关k1的第二端b连接所述第二开关k2的第一端c，所述滤波模块的负极连接所述第二开关k2的第二端d，所述第二开关k2的第三端e连接所述充电端口的第一端，所述第二开关k2的第四端f连接所述充电端口的第二端，所述充电端口的第三端用于连接所述负载的
第一端，所述充电端口的第四端用于连接所述负载的第二端；在所述接入状态为正常接入的情况下，所述充电保护电路单元用于根据所述充电管理单元的调整指令调整所述充电保护电路单元的内部电路状态为：将所述第一开关k1由断开状态切换到闭合状态，以避免所述充电单元和所述负载反接对所述滤波模块造成影响；在所述接入状态为非正常接入的情况下，所述充电保护电路单元用于根据所述充电管理单元的调整指令调整所述充电保护电路单元的内部电路状态为：将所述第二开关k2由第一状态切换到第二状态，所述第一状态为所述第二开关k2的第一端c和所述第二开关k2的第三端e导通、所述第二开关k2的第二端d和所述第二开关k2的第四端f导通，所述第二状态为所述第二开关k2的第一端c和所述第二开关k2的第四端f导通、所述第二开关k2的第二端d和所述第二开关k2的第三端e导通；将所述第一开关k1由断开状态切换到闭合状态，以避免所述充电单元和所述负载反接对所述滤波模块造成影响。
25.其中，预先设置所述第二开关k2的第一状态为默认状态，所述第一开关k1的断开状态为默认状态。在所述接入状态为正常接入的情况下，保持所述第二开关k2的第一状态，将所述第一开关k1闭合。在所述接入状态为非正常接入的情况下，切换所述第二开关k2的第一状态到第二状态，再将所述第一开关k1闭合，以使得最终的接入状态为正常接入。
26.可以理解的是，所述第二开关k2可以但不限于是双刀双掷开关。
27.可见，本示例中，通过在充电保护电路单元中设置第一开关和第二开关，通过第二开关调整负载的接入状态，使得调整后的接入状态为正常状态，才闭合第一开关以使得充电单元和负载之间导通，避免出现充电单元和负载反接的情况，进而避免所述充电单元和所述负载反接对所述滤波模块造成影响。作为一种具体的实现方式，所述充电端口的第一端的极性和所述充电端口的第三端的极性相同，所述充电端口的第二端的极性和所述充电端口的第四端的极性相同，所述负载的接入状态根据接入所述负载后的第一电压和第二电压确定，所述第一电压为所述第一开关的第一端的电压，所述第二电压为所述充电端口的第三端的电压。
28.预先连接好所述滤波模块、所述第一开关以及所述第二开关，当所述滤波模块的正极连接所述第一开关的第一端时，所述滤波模块的正极的极性与所述第一开关的第一端的极性相同。当所述滤波模块的负极连接所述第二开关的第二端时，所述滤波模块的负极的极性与所述第二开关的第二端的极性相同。
29.预先设置好充电接口，使得所述充电端口的第一端的极性和所述充电端口的第三端的极性相同，所述充电端口的第二端的极性和所述充电端口的第四端的极性相同。当接入负载时，所述充电端口的第三端的极性由接入该第三端的负载端的极性确定，也即是，所述充电端口的第一端的极性由接入该第三端的负载端的极性确定，可选的，所述充电端口的第一端的极性和接入该第三端的负载端的极性相同；所述充电端口的第四端的极性由接入该第三端的负载端的极性确定，也即是，所述充电端口的第二端的极性由接入该第三端的负载端的极性确定，可选的，所述充电端口的第二端的极性和接入该第三端的负载端的极性相同。
30.预先设置负极电压的电压值小于0，正极电压的电压值大于0。
31.在一个可能的示例中，所述负载的接入状态和所述第一电压、所述第二电压之间的对应关系，包括：当v1*v2 》0，则所述接入状态为正常接入，v1为所述第一电压的电压值，
v2为所述第二电压的电压值；当v1*v2《0，则所述接入状态为非正常接入。
32.其中，当v1*v2 》0时，说明充电单元（包括滤波模块）的正极与所述负载的第一端的极性相同，此种情况下，负载的接入状态为正常接入，当v1*v2《0时，说明充电单元（包括滤波模块）的正极与所述负载的第一端的极性不相同，此种情况下，充电单元和负载反接，即是，负载的接入状态为非正常接入。
33.可见，本示例中，在接通充电单元和负载之前，能够分析第一电压和第二电压的乘积，由于第一电压为充电保护电路单元中第一开关的第一端的电压，也即充电单元和滤波模块第一端的电压，所述第二电压为所述充电端口的第三端的电压，也即是接入负载的第一端的电压，因此，能够进一步基于该乘积确定负载的接入状态，进而基于该接入状态调整第一开关和第二开关的状态，以避免出现充电单元和负载反接的情况，最终避免所述充电单元和所述负载反接对所述滤波模块造成影响，提高电路安全和可靠性。
34.具体实现中，所述滤波模块包括电容cf，所述滤波模块的正极也是所述电容cf的正极，所述滤波模块的负极也是所述电容cf的负极。
35.具体实现中，所述电源模块包括电压源v
bus
和电容c
bus
，所述电压源v
bus
和所述电容c
bus
并联后连接所述电流转换模块。
36.具体实现中，所述充电管理单元包括微控制单元(microcontroller unit，mcu) ，所述mcu分别连接所述充电单元、所述充电保护电路单元以及所述充电端口，所述mcu用于根据所述负载的接入状态生成所述调整指令。
37.进一步的，所述mcu还用于在检测到所述第一电压的电压值达到预设值的情况下，生成上述切换信号。
38.作为一种可能的实现方式，所述充电保护电路单元通过如下操作将所述第一开关由断开状态切换到闭合状态：监控所述第一电压；当所述第一电压的电压值达到预设值时，将所述第一开关由断开状态切换到闭合状态。
39.预设值是指充电单元上电（也即通电）之后，未接通负载时，滤波模块正极电压处于稳定状态的电压值。
40.此外，当所述第一电压的电压值未达到预设值时，则持续监控所述第一电压，如此循环，直到所述第一电压的电压值达到预设值。
41.其中，持续监控所述第一电压可以是每经过预设时间间隔则获取一次所述第一电压的电压值，其中，预设时间间隔可以是0.1s、0.01s、0.5s等等，不作具体限定。
42.可见，本示例中，可以在确定第二开关的接入状态为正常接入的情况下，充电保护电路单元确定滤波模块的正极的电压值达到预设电压值，也即，充电保护电路单元确定充电单元内部电路的电压达到稳定状态时，才闭合第一开关使得充电单元和负载接通，进而保证充电系统内部电路的稳定性。
43.作为另一种可能的实现方式，所述充电保护电路单元通过如下操作将所述第一开关由断开状态切换到闭合状态：根据所述充电管理单元的切换信号将所述第一开关由断开状态切换到闭合状态，所述切换信号为所述充电管理单元在检测到所述第一电压的电压值达到预设值的情况下生成的。
44.即是，所述充电管理单元监控所述第一电压，当所述第一电压的电压值达到预设值时，生成的所述切换信号，当所述第一电压的电压值未达到预设值时，生成的所述切换信
号，持续监控所述第一电压直到所述第一电压的电压值达到预设值。
45.可见，本示例中，可以在确定第二开关的接入状态为正常接入的情况下，充电管理单元确定滤波模块的正极的电压值达到预设电压值，也即，充电管理单元确定充电单元内部电路的电压达到稳定状态时，生成切换信号，充电保护电路单元基于该切换信号才闭合第一开关使得充电单元和负载接通，进而充电系统内部电路的稳定性。
46.在一个可能的示例中，所述充电保护电路单元根据所述充电管理单元的切换信号将所述第一开关由断开状态切换到闭合状态的方法，包括：确定第一时刻，所述第一时刻为所述充电管理单元生成所述切换信号的时刻；在第二时刻确定所述第一开关的状态切换完成，所述第二时刻与所述第一时刻间隔预设时段。
47.可以根据需要提前设置该预设时段的长度。
48.其中，在充电管理单元生成切换信号之后，充电保护电路单元就会根据切换信号调整第一开关和第二开关的状态，如果，在第二时刻所述第一开关的状态未切换完成，则充电单元和负载的接通存在问题，为了保证第一开关和第二开关的状态已经在充电单元向负载提供电流之前已经做完，可以在第二时刻确定所述第一开关的状态切换完成。
49.可见，本实例中，通过在第二时刻确定所述第一开关的状态切换完成，可以保证后续充电单元向负载提供电流的安全性。
50.在一个可能的实例中，所述第一开关和所述第二开关包括继电器开关。
51.其中，第一开关和第二开关可以但不限于是继电器开关器件，第一开关和第二开关也可以通过半导体开关器件进行演变替代。需要说明的是，第一开关和第二开关在使用时，可以是相同类型的开关器件，也可以分别是不同类型的开关器件。
52.可见，本实例中，通过继电器开关进行充电单元和负载的连接关系调整，可以避免出现充电单元和负载反接的情况，最终避免所述充电单元和所述负载反接对所述滤波模块造成影响，提高电路安全和可靠性。
53.请参阅图4，图4为本技术实施例提供的一种充电方法的流程图。该充电方法应用于如图3所示出的充电系统，方法包括步骤a1
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a10：a1、在接入负载的情况下，所述充电单元上电。
54.a2、将多个变量清零，所述多个变量包括滤波模块正极的电压值v1、第一开关第一端的电压值v2、第一开关的状态qx、第二开关的状态qy以及充电单元的开关发波占空比d，qx=0时，所述第二开关的第一端和所述第二开关的第三端导通、所述第二开关的第二端和所述第二开关的第四端导通，qx=1时，所述第二开关的第一端和所述第二开关的第四端导通、所述第二开关的第二端和所述第二开关的第三端导通；qy=0时，所述第一开关为断开状态，qy=1时，所述第一开关为闭合状态。
55.其中，a2由充电管理单元执行。
56.a3、根据预设开关发波占空比运行，所述预设开关发波占空为所述充电管理单元预先存储的。
57.其中，a3由充电单元执行。
58.a4、检测所述充电单元正极的电压值v1。
59.a5、检测所述第一开关第一端的电压值v2。
60.其中，a5和a4可以由充电单元执行，也可以由充电管理单元执行。具体的，可以是
充电单元执行a5和a4，也可以是充电管理单元执行a5和a4，还可以是充电单元执行a5、充电管理单元执行a4，还可以是充电管理单元执行a5、充电单元执行a4，不作具体限定。
61.a6、判断v1* v2是否大于0。
62.其中，a6可以由充电单元执行，也可以由充电管理单元执行，不作具体限定。
63.a7、若v1*v2《0，则令qx=1，调整所述第二开关的状态为：所述第二开关的第一端和所述第二开关的第四端导通、所述第二开关的第二端和所述第二开关的第三端导通。
64.其中，所述充电管理单元令qx=1，所述充电保护电路单元调整所述第二开关的状态。
65.a8、获取当前的所述滤波模块正极的电压值；a9、判断当前的所述滤波模块正极的电压值是否达到预设值。
66.其中，a8可以由充电单元执行，也可以由充电管理单元执行，不作具体限定。
67.a10、若当前的所述滤波模块正极的电压值达到所述预设值，则令qy=1，调整所述第一开关的状态为闭合状态。
68.其中，所述充电管理单元令qy=1，所述充电保护电路单元调整所述第一开关的状态为闭合状态。
69.此外，若当前的所述滤波模块正极的电压值未达到所述预设值，则执行a8，直到当前的所述滤波模块正极的电压值达到所述预设值的情况下，令qy=1，调整所述第一开关的状态为闭合状态。
70.需要说明的是，图4所述实施例中各个操作的具体实现可以详见上述图1-图3所示的实施例中的描述，在此不再具体赘述。
71.请参阅图5，图5为本技术实施例提供的一种充电装置的结构示意图。如图5所示，本技术实施例提供了一种充电装置40，应用于充电系统，所述充电系统包括所述充电装置40以及充电管理单元，所述充电装置40包括充电单元41、充电保护电路单元42以及充电端口43；所述充电管理单元分别连接所述充电单元41、所述充电保护电路单元42以及所述充电端口43，所述充电保护电路单元42分别连接所述充电单元41和所述充电端口43；所述充电端口43用于连接负载，所述充电单元41用于向所述负载提供电流；所述充电保护电路单元42用于实现如上述实施例中所述充电保护电路单元42所描述的功能。
72.需要说明的是，图5所述实施例中各个操作的具体实现可以详见上述图1-图3所示的实施例中的描述，在此不再具体赘述。
73.本技术实施例提供了一种充电设备，所述充电设备包括如上述实施例所述的充电保护电路单元或充电装置。
74.以上所述实施例仅表达了本发明的集中实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。