一种双向车载充电机及电动汽车的制作方法

本发明涉及汽车电路领域，尤其涉及一种双向车载充电机及电动汽车。

背景技术：

随着社会经济的发展，汽车越来越普及，已经正在进入千家万户，成为必不可少的日常出行交通工具。且随着节能环保型汽车的研发与普及，电动汽车逐渐成为新的汽车生产及购买趋势。

现阶段中，市面电动汽车一般搭载的车载充电机都是单向的，只做充电使用，不能实现逆变，不过目前及往后会有越来越多的车搭载双向充电机，实现纯电动汽车的充电使用，及对外逆变输出交流高压，高压输出使用给用户提供方便，但也存在一定的使用风险，双向车载充电机在对外逆变输出高压时，若产生漏电流而没有及时检测出来并加以防范，有可能会带来人为触电、火灾等事故，给双向车载充电机逆变输出带来安全隐患。

技术实现要素：

本发明实施例中提供一种双向车载充电机及电动汽车，以解决双向车载充电机在对外逆变输出高压时，若产生漏电流而没有及时检测出来并加以防范，有可能会带来人为触电、火灾等事故，给双向车载充电机逆变输出带来安全隐患的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种双向车载充电机，包括：

用于接入负载的连接端及连接电路；

漏电流传感器，接设于所述连接电路上；

采样单元，与所述漏电流传感器的输出端电连接，用于采集所述漏电流传感器的输出端的输出电压；

第一控制单元，与所述采样单元电连接，用于当所述漏电流传感器处于漏电检测模式，所述采样单元所采集的所述漏电流传感器的输出端的输出电压大于设定阈值时，对整机进行关机控制。

可选地，所述双向车载充电机还包括：

控制信号输入单元，与所述漏电流传感器的检测端电连接，用于向所述漏电流传感器的检测端输入第一电压信号或第二电压信号，其中所述漏电流传感器接收所述第一电压信号时开启自检模式，接收所述第二电压信号时开启漏电检测模式；

第二控制单元，用于向所述控制信号输入单元输出控制信号，使所述控制信号输入单元向所述漏电流传感器的检测端输入第一电压信号或第二电压信号。

可选地，所述第二控制单元具体用于：

向所述控制信号输入单元输出第一控制信号，使所述控制信号输入单元向所述漏电流传感器的检测端输入第一电压信号，并获取所述采样单元所采集的所述漏电流传感器的输出端的输出电压，当所述输出电压处于设定电压范围时，向所述控制信号输入单元输出第二控制信号，使所述控制信号输入单元向所述漏电流传感器的检测端输入第二电压信号。

可选地，所述控制信号输入单元包括：

第一mos管，及第二mos管；

其中，第一mos管的栅极连接至所述第二控制单元，所述第一mos管的源极接地，所述第一mos管的漏极连接至所述第二mos管的栅极，所述第二mos管的漏极连接至所述漏电流传感器的检测端，所述第二mos管的源极连接至第一电源。

可选地，所述第一mos管为n沟道型，所述第二mos管为p沟道型。

可选地，所述控制信号输入单元还包括：

分别连接在所述第一mos管的栅极与源极之间的第一电阻及第一电容；

接设在所述第一mos管的漏极至所述第二mos管的栅极的连接电路上的第二电阻；

连接在所述第二mos管的源极与所述第二mos管的栅极之间的第三电阻；

连接在所述第二mos管的漏极至所述漏电流传感器的检测端的连接电路上的第四电阻；

分别连接在所述第二mos管的漏极与所述第一mos管的源极之间的第五电阻及第二电容。

可选地，所述第一控制单元和所述第二控制单元集成为一体。

可选地，所述采样单元包括：

第六电阻、第三电容及钳位二极管；

所述第六电阻的一端连接至所述漏电流传感器的输出端，另一端连接至所述钳位二极管，所述钳位二极管连接至所述控制单元，所述第三电容的一端连接至所述钳位二极管与所述控制单元之间，另一端接地。

可选地，所述双向车载充电机还包括：

并联的一第四电容及一稳压管，所述第四电容及稳压管的第一端分别连接至所述漏电流传感器的电源端，第二端分别接地，所述电源端输入的电源电压为5v。

第二方面，本发明实施例还提供一种电动汽车，包括：如上所述的双向车载充电机。

本发明的一个或多个实施例具有以下有益效果：

本发明实施例中的方案，通过漏电流传感器、采样单元及控制单元间的相互配合，来实时检测双向车载充电机逆变输出与机壳之间的漏电流，进行漏电保护，防止触电发生，实现双向车载充电机的安全逆变输出，电路简单，集成度高，可靠性强。

附图说明

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作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。

图1表示本发明实施例中双向车载充电机的整体配合结构示意图；

图2表示本发明实施例中双向车载充电机的内部细节结构示意图。

具体实施方式

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作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。

本发明实施例提供一种双向车载充电机，结合图1、图2所示，包括：

用于接入负载的连接端及连接电路。

漏电流传感器u1，接设于所述连接电路上。

采样单元，与所述漏电流传感器u1的输出端电连接，用于采集所述漏电流传感器u1的输出端的输出电压。

第一控制单元，与所述采样单元电连接，用于当所述漏电流传感器u1处于漏电检测模式，所述采样单元所采集的所述漏电流传感器u1的输出端的输出电压大于设定阈值时，对整机进行关机控制。

双向车载充电机具有双向整流与逆变功能，该连接端用于与负载对应连接的l(火线)端与n(零线)端。双向车载充电机上设置有连接电路，连接电路与连接端连接，实现连接端的外设，通过连接端及连接电路实现与外部其他设备的连接。

其中，漏电流传感器u1接设于该连接电路上，具体为：漏电流传感器u1中部设有一通道，该连接电路在该通道中穿接设置，以实现逆变输出过程的漏电检测功能。

其中，漏电流传感器u1具体为接设于该连接电路上，实现对双向车载充电机逆变输出与机壳之间的漏电流的检测。如图1所示，在双向车载充电机的l(火线)、n(零线)线路上增加漏电流传感器u1，双向车载充电机逆变输出的l、n两条线路穿过漏电流传感器u1中，该采样单元与第一控制单元形成漏电流检测电路。其中，漏电流传感器u1自身在处于漏电检测模式时，具体为通过检测电流差的方案来实现双向车载充电机逆变输出过程中的漏电检测及保护。

漏电流传感器u1具有一输出端，用于输出与检测结果对应的检测电压，漏电流传感器u1具有两个模式，一个为漏电检测模式，另一个为自检模式，当漏电流传感器u1处于漏电检测模式时，漏电流传感器u1从输出端输出电压，该电压为漏电检测电压，与漏电流传感器u1的输出端连接的采样电路将采样得到的电压传递至第一控制单元，以使第一控制单元在判断输出电压大于设定阈值时，即当双向车载充电机的逆变输出出现短路存在漏电情况时，控制整机关机，具体为第一控制单元输出关机控制信号至双向车载充电机中的电源开关电路，此时双向车载充电机可根据该关机控制信号进行作用，以上报can(controllerareanetwork，控制器局域网络)总线故障信息并做关机处理，电池管理系统或整车控制器收到上报的故障信息之后，引导整车下电。

该双向车载充电机，通过漏电流传感器、采样单元及控制单元间的相互配合，来实时检测双向车载充电机逆变输出与机壳之间的漏电流，进行漏电保护，防止触电发生，实现双向车载充电机的安全逆变输出，电路简单，集成度高，可靠性强。

作为一优选的实施方式，其中，该双向车载充电机还包括：控制信号输入单元及第二控制单元。

其中，控制信号输入单元，与所述漏电流传感器u1的检测端电连接，用于向所述漏电流传感器u1的检测端输入第一电压信号或第二电压信号，其中所述漏电流传感器u1接收所述第一电压信号时开启自检模式，接收所述第二电压信号时开启漏电检测模式。

第二控制单元，用于向所述控制信号输入单元输出控制信号，使所述控制信号输入单元向所述漏电流传感器u1的检测端输入第一电压信号或第二电压信号。

其中，该第一控制信号为高电平信号，第二控制信号为低电平信号。在第二控制单元向控制信号输入单元输出高电平信号时，该控制信号输入单元输出与该高电平信号对应的第一电压信号，以控制自检模式的开启，并在第二控制单元向控制信号输入单元输出低电平信号时，该控制信号输入单元输出与该低电平信号对应的第二电压信号，以使自检模式关闭，漏电检测模式开启，漏电流传感器在漏电检测模式下执行漏电流检测过程。该采样单元、第一控制单元及第二控制单元形成漏电流检测电路。

优选地，其中第一控制单元和第二控制单元可集成为一体。其中，该第一控制单元与第二控制单元为单片机，具体可以是设置于同一单片机上的同一或不同控制单元，该单片机具体为dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理)芯片。由采样电路和单片机的流程控制实现漏电流检测控制，实现双向车载充电机的安全逆变输出。

具体地，该第二控制单元具体用于：向所述控制信号输入单元输出第一控制信号，使所述控制信号输入单元向所述漏电流传感器u1的检测端输入第一电压信号，并获取所述采样单元所采集的所述漏电流传感器u1的输出端的输出电压，当所述输出电压处于设定电压范围时，向所述控制信号输入单元输出第二控制信号，使所述控制信号输入单元向所述漏电流传感器u1的检测端输入第二电压信号。

第二控制单元在输出第一控制信号，使控制信号输入单元向所述漏电流传感器u1的检测端输入第一电压信号时，漏电流传感器u1进入自检模式，此时漏电流传感器u1的输出端的输出电压为自检电压，当该电压处于设定电压范围时，则确定自检正常，第二控制单元向控制信号输入单元输出第二控制信号，使控制信号输入单元向漏电流传感器u1的检测端输入第二电压信号，以使漏电流传感器u1进入漏电检测模式，开启漏电检测过程，通过漏电流传感器实时检测双向车载充电机逆变输出与机壳之间的漏电流，进行漏电保护，防止触电发生，实现双向车载充电机的安全逆变输出。

作为一优选的实施方式，结合图2所示，其中，控制信号输入单元包括：第一mos(metal-oxide-semiconductor，金属-氧化物-半导体)管q2及第二mos管q1。

其中，第一mos管q2的栅极连接至所述第二控制单元，所述第一mos管q2的源极接地，所述第一mos管q2的漏极连接至所述第二mos管q1的栅极，所述第二mos管q1的漏极连接至所述漏电流传感器u1的检测端，所述第二mos管q1的源极连接至第一电源。优选地，所述第一mos管q2为n沟道型，所述第二mos管q1为p沟道型。

如图2所示，双向车载充电机上电后，单片机通过dspin引脚输入高电平，从而第一mos管q2导通，继而第二mos管q1导通，因此漏电流传感器u1的引脚chk被置于高电平，这时漏电流传感器u1将进入自检模式，漏电流传感器u1的引脚out将输出相应的电压值，通过采样电路经引脚dspout输出给控制单元，即单片机，单片机采集到相应的电压值后判断自检正常，然后对引脚dspin置低，漏电流传感器u1进入漏电检测的正常运行模式，通过对漏电流的检测，从引脚out输出相应的电压值供单片机采集判断，当根据电压判断漏电流大于预设阈值时，充电机上报can总线故障信息并做关机处理，电池管理系统或整车控制器接受到该故障信息后，引导整车下电。本实例中采用单片机参考电平，因而将引脚vref通过电阻r4接地。其中，该第一电源的电压为+5v。

具体地，该控制信号输入单元还包括：分别连接在所述第一mos管q2的栅极与源极之间的第一电阻r1及第一电容c4；接设在所述第一mos管q2的漏极至所述第二mos管q1的栅极的连接电路上的第二电阻r6；连接在所述第二mos管q1的源极与所述第二mos管q1的栅极之间的第三电阻r5；连接在所述第二mos管q1的漏极至所述漏电流传感器u1的检测端的连接电路上的第四电阻r2；分别连接在所述第二mos管q1的漏极与所述第一mos管q2的源极之间的第五电阻r7及第二电容c2。

控制信号输入单元中设置的各电容及电阻组件，通过与第一mos管及第二mos管的电路配合，实现电路滤波、分压保护的作用，确保控制信号输入单元中电路结构的良好运行，保护两个mos管的正常运作，且电路结构简单，集成度高，可靠性强。

作为一优选的实施方式，结合图2所示，其中，该采样单元包括：第六电阻r3、第三电容c3及钳位二极管d2。

该第六电阻r3的一端连接至漏电流传感器u1的输出端，另一端连接至所述钳位二极管d2，所述钳位二极管d2连接至所述控制单元，所述第三电容c3的一端连接至所述钳位二极管d2与所述控制单元之间，另一端接地。

钳位二极管的设置实现对漏电流传感器u1的输出端的输出电压的控制，避免电压过高对单片机造成损害，具体地，该钳位二极管的正极端接+3.3v电压，负极端接地。

作为一优选的实施方式，结合图2所示，其中，该双向车载充电机还包括：并联的一第四电容c1及一稳压管d1。

具体地，其中，该第四电容c1及该稳压管d1的第一端分别连接至所述漏电流传感器u1的电源端，第二端分别接地，所述电源端输入的电源电压为5v。其中，该第四电容为滤波电容，该第四电容c1及该稳压管d1形成电源电路，传感器通过vcc引脚作为电源端接收外部供电，以实现为漏电流传感器的漏电流检测提供工作电源。

本发明实施例还公开一种电动汽车，包括：如前所述的双向车载充电机。通过漏电流传感器及与之配合的检测电路，实时检测双向车载充电机逆变输出与机壳之间的漏电流，进行漏电保护，防止触电发生，实现双向车载充电机的安全逆变输出，电路简单，集成度高，可靠性强。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。