一种车辆的充电保护电路及车辆的制作方法

1.本技术涉及车辆充电安全技术领域，尤其涉及一种车辆的充电保护电路及车辆。


背景技术：

2.在现有技术中，车辆传导充电安全规定，要求在正极充电接触器或负极充电接触器烧结的情况下（即单点失效的情况下），不符合gb/t 30038规定的电击防护等级（ipxxd）时，端子与其他任意端子之间、以及端子与电平台之间的直流电压应低于60v dc、交流电压应低于30v ac；目前车辆在单点失效的情况下，直流充电口端dc+/pe或dc-/pe之间的共模电压存在大于60v dc的情况，存在很大的充电安全风险。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的第一目的在于提出一种车辆的充电保护电路。
4.一种车辆的充电保护电路，包括：正极充电接触器，所述正极充电接触器的第一端连接动力电池的正极，所述正极充电接触器的第二端用于与外部供电设备的正极连接；
5.负极充电接触器，所述负极充电接触器的第一端连接动力电池的负极，所述负极充电接触器的第二端用于与外部供电设备的负极连接；
6.正极绝缘电阻，所述正极绝缘电阻的第一端连接动力电池的正极；
7.负极绝缘电阻，所述负极绝缘电阻的第一端连接所述正极绝缘电阻的第二端，所述负极绝缘电阻的第二端连接动力电池的负极，所述正极绝缘电阻的第二端以及负极绝缘电阻的第一端连接车身地；
8.第一分压模块，所述第一分压模块可选择性地连接在所述动力电池的正极和车身地之间；
9.第二分压模块，所述第二分压模块可选择性地连接在所述动力电池的负极和车身地之间；
10.在所述正极充电接触器烧结时，所述第一分压模块接入所述动力电池的正极和车身地之间，所述第二分压模块不接入所述动力电池的负极和车身地之间；在所述负极充电接触器烧结时，所述第二分压模块接入所述动力电池的负极和车身地之间，所述第一分压模块不接入所述动力电池的正极和车身地之间。
11.进一步地，所述第一分压模块包括第一分压电阻和第一开关，所述第一分压电阻和所述第一开关串联，串联后的所述第一分压电阻和所述第一开关的一端连接所述动力电池的正极，串联后的所述第一分压电阻和所述第一开关的另一端连接车身地。
12.进一步地，所述第二分压模块包括第二分压电阻和第二开关，所述第二分压电阻和所述第二开关串联，串联后的所述第二分压电阻和所述第二开关的一端连接所述动力电池的负极，串联后的所述第二分压电阻和所述第二开关的另一端连接车身地。
13.进一步地，所述第一开关和所述第二开关为常开开关。
14.进一步地，所述第一分压电阻的阻值范围为：
15.a*u
bat
＜r3＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r1)]-60[(r1)+(r2)]；
[0016]
其中，a为预设的绝缘检测安全值；u
bat
为电池电压，r3为第一分压电阻的阻值，r1为正极绝缘电阻的阻值，r2为负极绝缘电阻的阻值。
[0017]
进一步地，所述第二分压电阻r4的阻值范围为：
[0018]
a*u
bat
＜r4＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r2)]-60[(r1)+(r2)]}；
[0019]
其中，a为预设的绝缘检测安全值；u
bat
为电池电压，r4为第二分压电阻的阻值， r1为正极绝缘电阻的阻值，r2为负极绝缘电阻的阻值。
[0020]
进一步地，当正极充电接触器烧结时，为满足绝缘检测一级安全等级，所述第一分压电阻的阻值范围为：
[0021]
250kω＜r3＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r1)]-60[(r1)+(r2)]；
[0022]
当负极充电接触器烧结时，为满足绝缘检测一级安全等级，所述第二分压电阻的阻值范围为：
[0023]
250kω＜r4＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r2)]-60[(r1)+(r2)]}；
[0024]
其中，u
bat
为电池电压，r3为第一分压电阻的阻值，r4为第二分压电阻的阻值，r1为正极绝缘电阻的阻值，r2为负极绝缘电阻的阻值。
[0025]
进一步地，当正极充电接触器烧结时，为满足绝缘检测二级安全等级，所述第一分压电阻的阻值范围为：
[0026]
50kω＜r3＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r1)]-60[(r1)+(r2)]}；
[0027]
当负极充电接触器烧结时，为满足绝缘检测二级安全等级，所述第二分压电阻的阻值范围为：
[0028]
50kω＜r4＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r2)]-60[(r1)+(r2)]}；
[0029]
其中，u
bat
为电池电压，r3为第一分压电阻的阻值，r4为第二分压电阻的阻值，r1为正极绝缘电阻的阻值，r2为负极绝缘电阻的阻值。
[0030]
进一步地，所述充电保护电路还包括：
[0031]
主正接触器，所述主正接触器的第一端连接所述动力电池的正极，所述主正接触器的第二端连接所述正极绝缘电阻的第一端；
[0032]
主负接触器，所述主负接触器的第一端连接所述动力电池的负极，所述主负接触器的第二端连接所述负极绝缘电阻的第二端；
[0033]
预充开关以及预充电阻，所述预充开关和预充电阻串联后与所述主正接触器并联。
[0034]
本技术第二个目的在于提出一种车辆，包括如上所述的车辆的充电保护电路。
[0035]
本技术的附加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，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0036]
本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0037]
图1是根据本技术的一个实施例的车辆的充电保护电路的示意图；
[0038]
图2是根据本技术的另一个实施例的车辆的充电保护电路的示意图。
[0039]
附图标记
[0040]
s1.正极充电接触器；s2.负极充电接触器；10.正极绝缘电阻；20.负极绝缘电阻；
[0041]
30.第一分压模块；31.第一分压电阻；k1.第一开关；
[0042]
40.第二分压模块；41.第二分压电阻； k2.第二开关；
[0043]
s3.主正接触器；s4.主负接触器；k3.预充开关；rpr.预充电阻，pe：车身地。
具体实施方式
[0044]
下面详细描述本技术的实施例，参考附图图1-图2描述的实施例是示例性的，下面详细描述本技术的实施例。
[0045]
本技术实施例的车辆的充电保护电路，应用于充电车辆中，充电保护电路可以设置于动力电池和充配电之间，当动力电池通过充配电与外部供电设备连接，外部供电设备向动力电池充电。
[0046]
如图1所示，该车辆的充电保护电路包括：正极充电接触器s1、负极充电接触器s2、正极绝缘电阻10和负极绝缘电阻20。正极充电接触器s1的第一端连接动力电池的正极，正极充电接触器s1的第二端用于与外部供电设备的正极连接；负极充电接触器s2的第一端连接动力电池的负极，负极充电接触器s2的第二端用于与外部供电设备的负极连接；正极绝缘电阻10的第一端连接动力电池的正极；正极绝缘电阻10的第二端连接负极绝缘电阻20的第一端，负极绝缘电阻20的第二端连接动力电池的负极，并且，正极绝缘电阻10的第二端以及负极绝缘电阻20的第一端均与车身地连接。
[0047]
该车辆的充电保护电路还包括第一分压模块30和第二分压模块40，第一分压模块30可选择性地连接在动力电池的正极和车身地之间；第二分压模块40可选择性地连接在动力电池的负极和车身地之间。
[0048]
在正极充电接触器s1烧结时，第一分压模块30接入动力电池的正极和车身地之间，第二分压模块40不接入动力电池的负极和车身地之间；在负极充电接触器s2烧结时，第二分压模块40接入动力电池的负极和车身地之间，第一分压模块30不接入动力电池的正极和车身地之间。
[0049]
可以理解的，第一分压模块30可选择性的连接在动力电池的正极与车身地之间，可以是通过开关的闭合与断开使得第一分压模块30接入或不接入动力电池的正极和车身地之间，还可以是通过控制器控制第一分压模块30上的电压和电流，以使得第一分压模块30接入或不接入动力电池的正极和车身地之间，达到分压的效果。
[0050]
同理的，第二分压模块40可选择性的连接在动力电池的负极与车身地之间，可以是通过开关的闭合与断开使得第二分压模块40接入或不接入动力电池的负极和车身地之间，还可以是通过控制器控制第二分压模块40上的电压和电流，以使得第二分压模块40接入或不接入动力电池的负极和车身地之间，达到分压的效果。以及，还可以通过其他的方式使得第一分压模块30、第二分压模块40接入或不接入动力电池的正/负极与车身地之间,在此不一一例举。
[0051]
本技术实施例的车辆的充电保护电路，通过在动力电池的正极和车身地之间设置第一分压模块30，以及在动力电池的负极和车身地之间设置第二分压模块40，在正极充电
接触器s1烧结时，第一分压模块30接入动力电池的正极和车身地之间，第二分压模块40不接入动力电池的负极和车身地之间，第二分压模块40和第一分压模块30对动力电池的正极和车身地之间的电压进行分压，从而降低正极充电接触器s1处的电压，防止因正极充电接触器s1烧结，而导致与正极充电接触器s1连接的充电连接端子处的电压过高，造成人员触电风险，提高充电车辆的安全性。
[0052]
在一种实施方式中，第一分压模块30包括第一分压电阻31和第一开关k1，第一分压电阻31和第一开关k1串联，串联后的第一分压电阻31和第一开关k1的一端连接动力电池的正极，串联后的第一分压电阻31和第一开关k1的另一端连接车身地。第二分压模块40包括第二分压电阻41和第二开关k2，第二分压电阻41和第二开关k2串联，串联后的第二分压电阻41和第二开关k2的一端连接动力电池的负极，串联后的第二分压电阻41和第二开关k2的另一端连接车身地。
[0053]
可以理解地，第一分压电阻31和第一开关k1的顺序不做限制，可以是第一分压电阻31在前，第一开关k1在后，也可以是第一开关k1在前，第一分压电阻31在后，同理，第二分压电阻41和第二开关k2的顺序不做限制，可以是第二分压电阻41连接在前，第二开关k2在后，也可以是第二开关k2连接在前，第二分压电阻41在后。
[0054]
具体地，第一分压电阻31和第一开关k1串联后连接在动力电池的正极和车身地之间，第二分压电阻41和第二开关k2串联后连接在动力电池的负极和车身地之间，则第一分压电阻31与正极绝缘电阻10并联连接在动力电池的正极和车身地之间；第二分压电阻41与负极绝缘电阻20并联连接在动力电池的负极和车身地之间。当第一开关k1闭合时，动力电池的正极和车身地之间的等效电阻为第一分压电阻31和正极绝缘电阻10的并联阻值，当第二开关k2闭合时，动力电池的负极和车身地之间的等效电阻为第二分压电阻41和负极绝缘电阻20的并联阻值。根据分压定律,电阻越大,其电势落差越大,电压越高。当正极充电接触器s1烧结时，闭合第一开关k1，断开第二开关k2，以降低正极充电接触器s1一端的阻值，从而降低烧结的正极接触器一端的电压。当负极充电接触器s2烧结时，闭合第二开关k2，断开第一开关k1，以降低负极充电接触器s2一端的阻值，从而降低烧结的负极充电接触器s2一端的电压，使得车辆的直流充电接触器烧结一极与车身地之间的共模电压符合法规要求。
[0055]
在一种实施方式中，第一开关k1和第二开关k2为常开开关，在正极充电接触器s1和负极充电接触器s2正常工作的情况下，第一开关k1和第二开关k2为常开状态，动力电池与车身地之间为正常的工作或非工作电压，当正极充电接触器s1或负极充电接触器s2烧结，即车辆充电端子单点失效的情况下，只需通过控制器控制烧结一极的常开开关闭合，降低烧结一极的绝缘阻值，使得车辆的直流充电接触器烧结一端与车身地之间的共模电压符合法规要求，在不影响车辆正常充电的情况下，可以对车辆单点失效进行防控，且控制更简洁，提高充电车辆的安全性。
[0056]
在一种实时方式中，第一分压电阻的阻值范围为：
[0057]
a*u
bat
＜r3＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r1)]-60[(r1)+(r2)]；
[0058]
其中，a为预设的绝缘检测安全值；u
bat
为电池电压，r3为第一分压电阻的阻值，r1为正极绝缘电阻的阻值，r2为负极绝缘电阻的阻值。
[0059]
第二分压电阻r4的阻值范围为：
[0060]
a*u
bat
＜r4＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r2)]-60[(r1)+(r2)]}；
[0061]
其中，a为预设的绝缘检测安全值；u
bat
为电池电压，r4为第二分压电阻的阻值， r1为正极绝缘电阻的阻值，r2为负极绝缘电阻的阻值。
[0062]
具体地，车辆的绝缘检测包括绝缘检测一级安全等级和绝缘检测二级安全等级，其中，绝缘检测一级安全等级为要求车辆检测到的等效绝缘阻值大于500ω/v，正极充电接触器s1或负极充电接触器s2烧结时，共模电压小于60v；绝缘检测二级安全等级为要求车辆检测到的等效绝缘阻值大于100ω/v，正极充电接触器s1或负极充电接触器s2烧结时，共模电压小于60v。
[0063]
当正极充电接触器s1烧结时，为满足绝缘检测一级安全等级，第一分压电阻31的阻值范围为：
[0064]
250kω＜r3＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r1)]-60[(r1)+(r2)]；
[0065]
其中，r3为第一分压电阻31的阻值，u
bat
为电池电压，r1为正极绝缘电阻10的阻值，r2为负极绝缘电阻20的阻值。
[0066]
当负极充电接触器s2烧结时，为满足绝缘检测一级安全等级，第二分压电阻41的阻值范围为：
[0067]
250kω＜r4＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r2)]-60[(r1)+(r2)]}；
[0068]
其中，r4为第二分压电阻41的阻值，u
bat
为电池电压，r1为正极绝缘电阻10的阻值，r2为负极绝缘电阻20的阻值。
[0069]
当正极充电接触器s1烧结时，为满足绝缘检测二级安全等级，第一分压电阻r3的阻值范围为：
[0070]
50kω＜r3＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r1)]-60[(r1)+(r2)]}；
[0071]
其中，r3为第一分压电阻31的阻值，u
bat
为电池电压，r1为正极绝缘电阻10的阻值，r2为负极绝缘电阻20的阻值。
[0072]
当负极充电接触器s2烧结时，为满足绝缘检测二级安全等级，第二分压电阻41的阻值范围为：
[0073]
50kω＜r4＜60*(r1)*(r2)/{[u
bat
*(r2)]-60[(r1)+(r2)]}；
[0074]
其中，r4为第二分压电阻41的阻值，u
bat
为电池电压，r1为正极绝缘电阻10的阻值，r2为负极绝缘电阻20的阻值。
[0075]
具体地，车辆还包括接触器烧结检测模块和车辆控制器，接触器烧结检测模块用于检测正极充电接触器s1和负极充电接触器s2是否烧结，车辆控制器用于控制第一开关k1和第二开关k2的开闭。当车辆的接触器烧结检测模块检测到正极充电接触器s1烧结时，车辆控制器控制第一开关k1闭合，使得第一分压电阻31与正极绝缘电阻并联在动力电池的正极和车身地之间，此时，第二开关k2保持断开，以降低烧结的正极充电接触器s1一端的等效绝缘电阻阻值，与正极充电接触器s1连接的直流充电口dc+与车身地pe之间的共模电压达到60v dc以下，满足法规要求，提高充电车辆的安全性。当车辆的接触器烧结检测模块检测到负极充电接触器s2烧结时，车辆控制器控制第二开关k2闭合，使得第二分压电阻41与负极绝缘电阻20并联在动力电池的负极和车身地之间，此时，第一开关k1保持断开，以降低烧结的负极充电接触器s2一端的等效绝缘电阻阻值，与负极充电接触器s2连接的直流充电口dc-与车身地pe之间的共模电压达到60v dc以下，满足法规要求，提高充电车辆的安全性。
[0076]
在另一种实施例中，充电保护电路还包括：主正接触器s3，主负接触器s4，和预充
开关k3以及预充电阻rpr，主正接触器s3的第一端连接动力电池的正极，主正接触器s3的第二端连接正极绝缘电阻10的第一端；主负接触器s4的第一端连接动力电池的负极，主负接触器s4的第二端连接负极绝缘电阻20的第二端；预充开关k3和预充电阻rpr串联后与主正接触器s3并联。
[0077]
对于动力电池包中含有主正接触器s3和主负接触器s4的车辆，当主正接触器s3和主负接触器s4闭合后，车辆的接触器烧结检测模块检测到正极充电接触器s1烧结时，车辆控制器控制第一开关k1闭合，使得第一分压电阻31与正极绝缘电阻并联在动力电池的正极和车身地之间，此时，第二开关k2保持断开，以降低烧结的正极充电接触器s1一端的等效绝缘电阻阻值，与正极充电接触器s1连接的直流充电口dc+与车身地pe之间的共模电压达到60v dc以下，满足法规要求，提高充电车辆的安全性。当车辆的接触器烧结检测模块检测到负极充电接触器s2烧结时，车辆控制器控制第二开关k2闭合，使得第二分压电阻41与负极绝缘电阻20并联在动力电池的负极和车身地之间，此时，第一开关k1保持断开，以降低烧结的负极充电接触器s2一端的等效绝缘电阻阻值，与负极充电接触器s2连接的直流充电口dc-与车身地pe之间的共模电压达到60v dc以下，满足法规要求，提高充电车辆的安全性。
[0078]
具体的，主正接触器s3、主负接触器s4以及预充开关k3和预充电阻rpr可以设置在动力电池包内，以缩减它们之间的连接线束，第一分压电阻31和第一开关k1以及第二分压电阻41和第二开关k2可以设置在充配电中，也可以设置在其他位置，在此不做具体限制。
[0079]
本技术还公开了一种车辆，包括如上所述的车辆的充电保护电路。
[0080]
在本技术实施例中，充电保护中采用的电阻例如10、20、31、41、rpr，以及接触器s1、s2、s3、s4，开关k1、k2、k3等及其连接方式仅为实施例，可以通过其他等效电路替代。再就是，第一分压电阻31和第二分压电阻等的阻值，可以根据整车的绝缘检测安全等级改变参数，可以取值为任何值以满足车辆的绝缘检测安全等级，以上仅为示例。
[0081]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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技术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一定指的是相同的实施例或示例。
[0082]
尽管已经示出和描述了本技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。