一种快充保护电路及车辆的制作方法

1.本发明涉及新能源汽车领域，特别涉及一种快充保护电路及车辆。


背景技术：

2.众所周知，新能源汽车以动力电池作为动力来源。在遇到动力电池的电量不足时，需要及时对动力电池的电量进行补充，以满足续航要求。但是，在使用充电桩对动力电池进行快充时，由于充电桩的规格以及车辆所处的环境不同，对车辆的控制器会产生不同的干扰。如何根据不同的电磁干扰，灵活的对车辆的保护电路进行设置是需要考虑的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种快充保护电路及车辆，以实现灵活的对车辆的保护电路进行设置。
4.为了达到上述目的，本发明提供了一种快充保护电路，包括：第一主支路，所述第一主支路包括第一分支路和第二分支路，且所述第二分支路与所述第一分支路并联；第二主支路，所述第二主支路包括第三分支路和第四分支路，所述第四分支路与所述第三分支路并联；切换开关，所述切换开关与所述第一分支路、所述第二分支路、所述第三分支路、所述第四分支路分别连接，用于控制各个分支路的通路及断路，其中，所述切换开关处于第一状态时，所述第一分支路和所述第三分支路均为通路，所述第二分支路和所述第四分支路均为断路；所述切换开关处于第二状态时，所述第一分支路和所述第三分支路均为断路，所述第二分支路和所述第四分支路均为通路。
5.可选的，所述第一分支路上设置有第一电阻r1，所述第二分支路上设置有第二电阻r2。
6.可选的，所述第一主支路还包括第三瞬态二极管d3，所述第二分支路上设置有第一电感，所述第一电感的第二端分别与所述第一电阻r1的第二端和所述第三瞬态二极管d3的第一端连接，所述第三瞬态二极管d3的第二端接地，所述第一电感的第一端与所述第一电阻r1的第一端连接。
7.可选的，所述第二主支路还包括第四瞬态二极管d4，所述第四分支路上设置有第二电感，所述第二电感的第二端分别与所述第二电阻r2的第二端和所述第四瞬态二极管d4的第一端连接，所述第四瞬态二极管d4的第二端接地，所述第二电感的第一端与所述第二电阻r2的第一端连接。
8.可选的，所述第一主支路还包括第五分支路，所述第二主支路还包括第六分支路；所述第五分支路上设置有第二电容c2，所述第二电容c2的第一端分别与所述第一电阻r1的第一端以及所述第一电感的第一端连接，所述第二电容c2的第二端接地；所述第六分支路上设置有第三电容c3，所述第二电容c3的第一端分别与所述第二电阻r2的第一端以及所述第二电感的第一端连接，所述第三电容c3的第二端接地。
9.可选的，所述第一主支路还包括第七分支路，所述第二主支路还包括第八分支路；
所述第七分支路上设置有第一瞬态二极管d1，所述第一瞬态二极管d1的第一端分别与所述第一电阻r1的第一端以及所述第一电感的第一端连接，所述第一瞬态二极管d1的第二端接地；所述第八分支路上设置有第二瞬态二极管d2，所述第二瞬态二极管d2的第一端分别与所述第二电阻r2的第一端以及所述第二电感的第一端连接，所述第二瞬态二极管d2的第二端接地。
10.可选的，所述第一主支路还包括第九分支路，所述第二主支路还包括第十分支路；所述第九分支路上设置有第四电阻r4，所述第四电阻r4的第一端分别与所述第一电阻r1的第一端以及所述第一电感的第一端连接，所述第四电阻r4的第二端与第一电容c1的第一端连接，所述第一电容c1的第二端接地；所述第十分支路上设置有第三电阻r3，所述第三电阻r3的第一端分别与所述第二电阻r2的第一端以及所述第二电感的第一端连接，所述第三电阻r3的第二端与所述第一电容c1的第一端连接。
11.本发明的另一实施例提供了一种车辆，包括如上所述的快充保护电路。
12.可选的，所述车辆包括整车控制器，所述整车控制器包括连接器、can芯片和微控制器芯片，所述can芯片的一端和所述微控制器芯片通过通讯线连接，所述can芯片的另一端分别与第一主支路的第二端以及第二主支路的第二端连接，所述第一主支路的第一端以及所述第二主支路的第一端分别与所述连接器连接。
13.本发明的上述技术方案至少有如下有益效果：
14.本发明实施例的快充保护电路，在不同的emc环境下，通过切换开关的不同状态，可以选择出不同的保护电路，方式更加灵活，实现了同一保护电路的双重防护效果，降低设计开发成本。并且，在emc环境较好的情况下，可以只选择一级防护，这样，由于减少了二级防护中元器件的使用，可以提高二级防护中元器件的使用寿命。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的一种电路原理示意图之一；
16.图2为本发明实施例提供的一种电路原理示意图之二；
17.图3为本发明实施例提供的一种电路原理示意图之三；
18.图4为本发明实施例提供的一种电路原理示意图之四；
19.图5为本发明实施例提供的一种电路原理示意图之五。
20.符号说明：
21.1第一主支路
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11第一分支路
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12第二分支路
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13第五分支路
22.14第七分支路
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15第九分支路
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2第二主支路
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21第三分支路
23.22第四分支路
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23第六分支路
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24第八分支路
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25第十分支路
24.3切换开关
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31第一切换开关
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32第二切换开关
具体实施方式
25.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对
已知功能和构造的描述。
26.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
27.在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
28.应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
29.在本发明所提供的实施例中，应理解，“与a相应的b”表示b与a相关联，根据a可以确定b。但还应理解，根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其它信息确定b。
30.参见图1(未示出切换开关位置)，本发明的一优选实施例提供了一种快充保护电路，包括：第一主支路1，所述第一主支路1包括第一分支路11和第二分支路12，且所述第二分支路12与所述第一分支路11并联；第二主支路2，所述第二主支路2包括第三分支路21和第四分支路22，所述第四分支路22与所述第三分支路21并联；切换开关3，所述切换开关3与所述第一分支路11、所述第二分支路12、所述第三分支路21、所述第四分支路22分别连接，用于控制各个分支路的通路及断路，其中，所述切换开关3处于第一状态时，所述第一分支路11和所述第三分支路21均为通路，所述第二分支路12和所述第四分支路22均为断路；所述切换开关3处于第二状态时，所述第一分支路11和所述第三分支路21均为断路，所述第二分支路12和所述第四分支路22均为通路。
31.需要说明的是，本发明的快充保护电路，应用于电动汽车。在快充保护电路中，第一主支路1例如可以是快充控制器局域网络(controller area network,can)电路的高电平信号线，用canh表示。第二主支路2例如可以是快充can电路的低电平信号线，用canl表示。在对电动汽车进行快充充电时，canh和canl上均会产生快充can信号。可选的，快充保护电路也可以称之为快充can电路。
32.第一分支路11和第三分支路21在导通状态时，快充保护电路可以起到一级防护的作用。第二分支路12和第四分支路22在导通状态时，快充保护电路可以起到一级防护和二级防护的作用。其中，快充保护电路的一级防护，在电磁兼容性(electro magnetic compatibility，emc)环境较好的情况下，可以使快充保护电路抵抗住来自充电桩中的异常高压的冲击。快充保护电路的二级防护，在emc环境较差的情况下，可以进一步的使快充保护电路抵抗住来自充电桩中的异常高压的冲击。
33.本发明实施例的快充保护电路，在不同的emc环境下，通过切换开关的不同状态，可以选择出不同的保护电路，方式更加灵活，实现了同一保护电路的双重防护效果，降低设计开发成本。并且，在emc环境较好的情况下，可以只选择一级防护，这样，由于减少了二级防护中元器件的使用，可以提高二级防护中元器件的使用寿命。
34.在一种实施方式中，如图2所示，在第一主支路1和第二主支路2上分别设置有一个
切换开关3，其中，第一主支路上的切换开关3可以用第一切换开关31表示，第二主支路上的切换开关3可以用第二切换开关32表示。在第一主支路1中，第一切换开关31的第一端分别与第一电阻r1的第一端以及第一电感的第一端连接，第一切换开关31的第二端与第四电阻r4的第一端连接。在第二主支路中，第二切换开关32的第一端分别与第二电阻r2的第一端以及第二电感的第一端连接，第二切换开关32的第二端与第三电阻r3的第一端连接。
35.在一种示例中，第一切换开关31和第二切换开关32，可以分别与控制设备连接，所述控制设备用于分别控制第一切换开关31和第二切换开关32的状态切换。并且，控制设备可以获取到周围环境中的电磁干扰强度。在确定电磁干扰强度小于或等于第一预设电磁干扰强度时，所述控制设备可以控制所述第一切换开关31和所述第二切换开关32均处于第一状态，从而快充保护电路可以起到一级防护作用。在确定电磁干扰强度大于第一预设电磁干扰强度时，所述控制设备可以控制所述第一切换开关31和所述第二切换开关32均处于第二状态，从而快充保护电路可以起到二级防护的作用。可选的，也可以手动控制第一切换开关31和第二切换开关32的状态切换。
36.在一种实现方式中，第一切换开关31的第一端也可以分别与第一电阻r1的第二端以及第一电感的第二端连接，第一切换开关31的第二端与第三瞬态二极管d3的第一端连接。第二切换开关32的第一端分别与第二电阻r2的第二端以及第二电感的第二端连接，第二切换开关32的第二端与第四瞬态二极管d4的第一端连接。第一切换开关31和第二切换开关32，无论是控制第一分支路11和第三分支路21同时导通，还是控制第二分支路12和第四分支路22同时导通，快充保护电路中的快充can信号均会经过第三瞬态二极管d3以及第四瞬态二极管d4。
37.参见图3，在另一种实现方式中，第一电感的第二端分别与第三瞬态二极管d3的第一端以及第一切换开关31的第一端连接，第一电阻r1的第二端与第一切换开关31的第一端连接。第二电感的第二端分别与第四瞬态二极管d4的第一端以及第二切换开关32的第一端连接，第二电阻r2的第二端与第二切换开关32的第一端连接。第三瞬态二极管d3的第二端以及第四瞬态二极管d4的第二端分别接地。第一切换开关31和第二切换开关32，在控制第一分支路11和第三分支路21同时导通时，快充保护电路中的快充can信号经过第一电阻r1和第二电阻r2。第一切换开关31和第二切换开关32，在控制第二分支路12和第四分支路22同时导通时，快充保护电路中的快充can信号经过所述第一电感、第三瞬态二极管d3、第二电感以及第四瞬态二极管d4。也就是只有在第二分支路12和第四分支路22同时导通时，快充保护电路中的快充can信号才会经过第三瞬态二极管d3以及第四瞬态二极管d4。需要说明的是，切换开关3处于第一状态时，快充保护电路如图4所示。切换开关3处于第二状态时，快充保护电路如图5所示。
38.本发明实施例的快充保护电路，所述第一分支路11上设置有第一电阻r1，所述第二分支路12上设置有第二电阻r2。
39.需要说明的是，第一电阻r1的阻值和第二电阻r2的阻值均为零欧姆，如此，在将快充保护电路印制成电路板时，第一电阻r1和第二电阻r2可作跳线使用，避免使用跳针造成的高频干扰。
40.本发明实施例的快充保护电路，所述第一主支路1还包括第三瞬态二极管d3，所述第二分支路12上设置有第一电感，所述第一电感的第二端分别与所述第一电阻r1的第二端
和所述第三瞬态二极管d3的第一端连接，所述第三瞬态二极管d3的第二端接地，所述第一电感的第一端与所述第一电阻r1的第一端连接。
41.本发明实施例的快充保护电路，所述第二主支路2还包括第四瞬态二极管d4，所述第四分支路22上设置有第二电感，所述第二电感的第二端分别与所述第二电阻r2的第二端和所述第四瞬态二极管d4的第一端连接，所述第四瞬态二极管d4的第二端接地，所述第二电感的第一端与所述第二电阻r2的第一端连接。
42.需要说明的是，所述第一电感和所述第二电感共同组成共模电感l1，共模电感l1可以抑制快充保护电路中产生的共模噪声。第三瞬态二极管d3与第四瞬态二极管d4，可以共同对经过共模电感l1的毛刺进行吸收。共模电感l1、第三瞬态二极管d3和第四瞬态二极管d4，共同起到了二级防护的作用。在经过二级防护后，可以使快充保护电路中的电压钳位在控制芯片可承受的范围内。
43.可选的，第四瞬态二极管d4可以与第三瞬态二极管d3完全相同，也就是，可以用第三瞬态二极管d3替代第四瞬态二极管d4。
44.可选的，第一电阻r1和第二电阻r2为快充can电路的两个终端匹配电阻(该电阻为can网络上应该具备的两个终端匹配电阻，分别安装在物理线束最远的两端，该电路中是否安装该电阻，需看整个can网络的整车控制器的安装位置，但所设计的pcb板上需要预留该终端电阻的安装位置)。
45.本发明实施例的快充保护电路，所述第一主支路1还包括第五分支路13，所述第二主支路2还包括第六分支路23；所述第五分支路13上设置有第二电容c2，所述第二电容c2的第一端分别与所述第一电阻r1的第一端以及所述第一电感的第一端连接，所述第二电容c2的第二端接地；所述第六分支路23上设置有第三电容c3，所述第二电容c3的第一端分别与所述第二电阻r2的第一端以及所述第二电感的第一端连接，所述第三电容c3的第二端接地。
46.需要说明的是，在快充信号分别经过第二电容c2和第三电容c3时，第二电容c2和第三电容c3可以进行静电释放(electro-static discharge，esd)防护，可以防止静电对快充保护电路的造成损坏。
47.本发明实施例的快充保护电路，所述第一主支路1还包括第七分支路14，所述第二主支路2还包括第八分支路24；所述第七分支路14上设置有第一瞬态二极管d1，所述第一瞬态二极管d1的第一端分别与所述第一电阻r1的第一端以及所述第一电感的第一端连接，所述第一瞬态二极管d1的第二端接地；所述第八分支路24上设置有第二瞬态二极管d2，所述第二瞬态二极管d2的第一端分别与所述第二电阻r2的第一端以及所述第二电感的第一端连接，所述第二瞬态二极管d2的第二端接地。
48.需要说明的是，在快充信号分别经过第一瞬态二极管d1和第二瞬态二极管d2时，可以钳位住来自快充充电桩的异常高电压，从而提高快充保护电路抵抗异常高压电的能力。
49.本发明实施例的快充保护电路，所述第一主支路1还包括第九分支路15，所述第二主支路2还包括第十分支路25；所述第九分支路15上设置有第四电阻r4，所述第四电阻r4的第一端分别与所述第一电阻r1的第一端以及所述第一电感的第一端连接，所述第四电阻r4的第二端与第一电容c1的第一端连接，所述第一电容c1的第二端接地；所述第十分支路25
上设置有第三电阻r3，所述第三电阻r3的第一端分别与所述第二电阻r2的第一端以及所述第二电感的第一端连接，所述第三电阻r3的第二端与所述第一电容c1的第一端连接。
50.需要说明的是，快充信号在分别经过第四电阻r4、第三电阻r3以及第一电容c1时，可以滤除高频信号，从而避免高频信号的干扰。
51.接下来，在车辆在进行快充时，对快充保护电路中的快充信号流向作整体说明。
52.切换开关处于第一状态时，快充信号以及快充充电桩可能产生的异常高电压分别依次经过第一主支路1的第五分支路13、第七分支路14、第九分支路15、第一分支路11，以及第二主支路2的第六分支路23、第八分支路24、第十分支路25以及第三分支路21，从而依次经过esd防护、一级防护以及低通滤波，进而对快充保护电路起到防护的作用。
53.切换开关处于第二状态时，快充信号以及快充充电桩可能产生的异常高电压分别依次经过第一主支路1的第五分支路13、第七分支路14、第九分支路15、第二分支路12，以及第二主支路2的第六分支路23、第八分支路24、第十分支路25以及第四分支路22，从而依次经过esd防护、一级防护、低通滤波以及二级防护，进一步提高快充保护电路的防护作用。
54.进一步的，本发明实施例的快充保护电路，在快充can电路进行原理设计时，可以采用电路兼容的设计方案，兼容设计方案如图1所示。
55.在进行兼容设计时，共模电感l1可以不进行焊接，将两个零欧姆的第一电阻r1和第二电阻r2进行焊接。由于快充信号未经过共模电感l1，因此，电路中不会产生毛刺，第三瞬态二极管d3可以不进行焊接。若采用去除共模电感l1的方案，则快充can电路只需要采用一级防护，就可以抵抗住快充充电桩的异常高电压。其中，简化后的第一兼容设计方案的电路图如图4所示，第一兼容设计方案中所用到的元器件可以生成于第一物料清单中。在按照第一兼容设计方案简化后的第一物料清单进行焊接pcb后，进行抗脉冲干扰测试，第一电阻r1和第二电阻r2前后的脉冲波形基本一致，不会出现有共模电感l1后的毛刺，也不需要再增加二级防护电路，即可以保证快充can电路的抗耐压能力。
56.在emc环境恶劣条件下，可以选择不焊接第一电阻r1和第二电阻r2，将共模电感l1进行焊接。如此，可以得到采用二极防护的快充can设计电路。其中，简化后的第二兼容设计方案的电路图如图5所示，第二兼容设计方案中所用到的元器件可以生成于第二物料清单中。从而可以根据第二物料清单对pcb板进行焊接。
57.本发明方案通过兼容设计，可以使硬件电路可以看成两个电路，使得pcb板不进行更改的情况下，根据第一物料清单或者第二物料清单，即可以解决多种环境下适用的整车控制器(vehicle control unit，vcu)产品。通过兼容设计电路方案，一个兼容的电路，通过第一物料清单和第二物料清单，可以拆分成两种不同的电路方案。
58.本发明方案经过抗脉冲实验验证，两个方案同时可以抵抗住快充充电桩的异常高电压的冲击。在emc环境较好的情况下，可以采用去掉共模电感及二级防护电路的第三瞬态二极管d3，项目可以根据实际测试情况，对vcu的产品通过不同的物料清单，选择不同的设计方案，达到最优的设计效果。
59.进一步的，通过整车控制器vcu中对快充can电路采用电路兼容设计方案，对vcu的产品通过调整不同的物料清单，选择不同的设计方案，达到最优的设计效果，设计选择方法更加灵活，降低设计开发成本。
60.本发明的另一实施例提供了一种车辆，包括如上所述的快充保护电路。
61.需要说明的是，所述车辆采用如上所述的快充保护电路，可以降低车辆的开发成本，有利于提高车辆在市场中的竞争力。
62.本发明实施例所述的车辆，所述车辆包括整车控制器，所述整车控制器包括连接器、can芯片和微控制器(micro control unit，mcu)芯片，所述can芯片的一端和所述微控制器芯片通过收发线连接，所述can芯片的另一端分别与第一主支路的第二端以及第二主支路的第二端连接，所述第一主支路的第一端以及所述第二主支路的第一端分别与所述连接器连接。
63.需要说明的是，can芯片通过分别与第一主支路和第二主支路连接，可以避免can芯片受到异常高电压的冲击，从而可以有效的防止can芯片以及微控制芯片发生烧毁的情况，提高can芯片和微控制器芯片的使用寿命。
64.可选的，can芯片可以用u1表示，mcu芯片可以用u2表示。
65.此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
66.还需要说明的是，在本文中，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。
67.以上所述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技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。