一种充电控制电路及车辆的制作方法

1.本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种充电控制电路及车辆。


背景技术：

2.在当前电动汽车高压充电系统中，控制充电电路的开通和关断的方案主要为：基于电磁继电器控制充电电路的开通和关断，电磁继电器通过金属触点的接触使充电电路形成导电回路。电磁继电器每次执行充电电路控制时，闭合以及回跳过程中产生的反复拉弧现象，容易对电磁继电器的触点造成累积性的损伤，影响导电性能，在所述电磁继电器的触点出现损伤后，会导致其在控制充电电路进行充电时，所述充电电路无法正常导通而导致车辆充电失败。


技术实现要素：

3.本公开提供了一种充电控制电路，其主要目的在于解决相关技术中，使用电磁继电器控制充电电路存在容易对电磁继电器的触点造成累积性损伤，影响导电性能的问题。
4.根据本公开的第一方面，提供了一种充电控制电路。该电路包括：预充电电路及充电电路；
5.所述预充电电路与所述充电电路并联，且所述预充电电路及所述充电电路导通时相互反向截止；
6.控制器与所述预充电电路连接，所述控制器将第一驱动信号分别传输至所述预充电电路中第一晶闸管的门极和第二晶闸管的门极，控制所述第一晶闸管和所述第二晶闸管导通；
7.所述控制器与所述充电电路连接，所述控制器将第二驱动信号分别传输至所述充电电路中第三晶闸管的门极和第四晶闸管的门极，控制所述第三晶闸管和所述第四晶闸管导通。
8.在一些实施例中，所述预充电电路包括电容，电容的一端与所述预充电电路的一端连接，电容的另一端与所述预充电电路的另一端连接，基于所述第一电流回路对所述电容预充电。
9.在一些实施例中，所述预充电电路还包括：
10.第一晶闸管、第二晶闸管、以及充电主回路；
11.其中，所述第一晶闸管的阴极与所述电容的一端连接，所述第一晶闸管的阳极与所述充电主回路的一端连接，所述第一晶闸管的门极与所述控制器连接；
12.所述第二晶闸管的阴极与所述充电主回路的另一端连接，所述第二晶闸管的阳极与所述电容的另一端连接，所述第二晶闸管的门极与所述控制器连接，所述第一晶闸管和第二晶闸管的门极第一驱动信号同步。
13.在一些实施例中，包括：所述控制器还用于：
14.在所述第一电流回路的完成预充，且所述第一电流回路中的电流降至维持电流值
时，自动切断所述第一电流回路。
15.在一些实施例中，包括：
16.所述第一晶闸管包含至少一个晶闸管，及所述第二晶闸管至少一个晶闸管；
17.所述第一晶闸管与所述第二晶闸管串联形成的至少两个晶闸管的载流能力，与所述第一电流回路的载流能力相同。
18.在一些实施例中，所述充电电路包括：
19.第三晶闸管、第四晶闸管、充电主回路、以及充电桩；
20.所述第三晶闸管的阴极与所述充电主回路的一端连接，第三晶闸管的阳极与所述充电桩电源的一端连接，所述第三晶闸管的门极与所述控制器连接；
21.所述第四晶闸管的阴极与所述充电桩电源的另一端连接，所述第四晶闸管的阳极与所述充电主回路的另一端连接，所述第四晶闸管的门极与所述控制器连接，所述第三晶闸管和第四晶闸管的门极第二驱动信号同步；
22.所述充电桩与所述电容并联，所述充电桩的一端与所述电容的一端连接，所述充电桩的另一端与所述电容的另一端连接。
23.在一些实施例中，包括：
24.所述第三晶闸管包含至少一个晶闸管，及所述第四晶闸管至少一个晶闸管；
25.所述第三晶闸管与所述第四晶闸管串联形成的至少两个晶闸管的载流能力，与所述第二电流回路的载流能力相同。
26.在一些实施例中，所述控制器还用于：
27.在所述第二电流回路的充电电流达到所述晶闸管的擎柱电流时，控制所述第二驱动信号停止。
28.在一些实施例中，包括：
29.当所述第一电流回路预充电结束，所述第一电流回路的预充电电流下降到低于维持电流后，所述第一晶闸管与第二晶闸管自动截止，无需所述控制器发出关断信号。
30.当所述第二电流回路充电结束，所述第二电流回路的充电电流下降到低于维持电流后，所述第三晶闸管与第四晶闸管自动截止，无需所述控制器发出关断信号。
31.根据本公开的第二方面，提供了一种车辆，所述车辆包括前述第一方面所述的充电控制电路。
32.本公开提出的充电控制电路，包括：预充电电路及充电电路；所述预充电电路与所述充电电路并联，且所述预充电电路及所述充电电路导通时相互反向截止；控制器与所述预充电电路连接，所述控制器输出第一驱动信号分别至所述预充电电路中第一晶闸管的门极和第二晶闸管的门极，控制所述第一晶闸管和所述第二晶闸管导通，从而使所述预充电电路导通形成第一电流回路；所述控制器与所述充电电路连接，所述控制器输出第二驱动信号分别至所述充电电路中第三晶闸管的门极和第四晶闸管的门极，控制所述第三晶闸管和所述第四晶闸管导通，从而使所述充电电路导通形成第二电流回路。与相关技术中，通过电磁继电器通过金属触点的接触使充电电路形成导电回路相比，基于半控型器件第一晶闸管及第二晶闸管设计的充电控制电路，在进行电路的控制导通时，只需在第一晶闸管、第二晶闸管的门极输入第一驱动信号、在第三晶闸管及第四晶闸管的门极输入第二驱动信号，即可实现晶闸管的导通，进而实现通过晶闸管对电路的切换控制，因此，本公开采用了无金
属触点的电路导通及切换方式，因此避免由于触点损伤而带来的充电电路无法导通的情况发生。
33.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
34.附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
35.图1为本公开实施例提供的一种充电控制电路的结构示意图；
36.图2为本公开实施例所提供的一种预充电环节示意图；
37.图3为本公开实施例所提供的一种充电环节示意图。
具体实施方式
38.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
39.图1为本公开实施例提供的一种充电控制电路的结构示意图；
40.一种充电控制电路，请参考图1，包括预充电电路及充电电路。
41.所述预充电电路与所述充电电路并联，且所述预充电电路及所述充电电路导通时相互反向截止；
42.控制器与所述预充电电路连接，所述控制器将第一驱动信号分别传输至所述预充电电路中第一晶闸管的门极和第二晶闸管的门极，控制所述第一晶闸管和所述第二晶闸管导通，从而使所述预充电电路导通形成第一电流回路；
43.所述控制器与所述充电电路连接，所述控制器将第二驱动信号分别传输至所述充电电路中第三晶闸管的门极和第四晶闸管的门极，控制所述第三晶闸管和所述第四晶闸管导通，从而使所述充电电路导通形成第二电流回路。
44.本公开提出的充电控制电路，包括：预充电电路及充电电路；所述预充电电路与所述充电电路并联，且所述预充电电路及所述充电电路导通时相互反向截止；控制器与所述预充电电路连接，所述控制器输出第一驱动信号分别至所述预充电电路中第一晶闸管的门极和第二晶闸管的门极，控制所述第一晶闸管和所述第二晶闸管导通，从而使所述预充电电路导通形成第一电流回路；所述控制器与所述充电电路连接，所述控制器输出第二驱动信号分别至所述充电电路中第三晶闸管的门极和第四晶闸管的门极，控制所述第三晶闸管和所述第四晶闸管导通，从而使所述充电电路导通形成第二电流回路。与相关技术中，通过电磁继电器通过金属触点的接触使充电电路形成导电回路相比，基于半控型器件第一晶闸管及第二晶闸管设计的充电控制电路，在进行电路的控制导通时，只需在第一晶闸管、第二晶闸管的门极输入第一驱动信号、在第三晶闸管及第四晶闸管的门极输入第二驱动信号，即可实现晶闸管的导通，进而实现通过晶闸管对电路的切换控制，因此，本公开采用了无金属触点的电路导通及切换方式，因此避免由于触点损伤而带来的充电电路无法导通的情况发生。
45.进一步地，在本实施例一种可能的实现方式中，请继续参阅图1，所述预充电电路包括：
46.电容c，电容c的一端与所述预充电电路的一端连接，电容c的另一端与所述预充电电路的另一端连接，基于所述第一电流回路对所述电容c预充电。
47.进一步地，在本实施例一种可能的实现方式中，请继续参阅图1，所述预充电电路还包括：
48.晶闸管q2、晶闸管q4、以及充电主回路1；
49.其中，所述晶闸管q2的阴极与所述电容c的一端连接，所述晶闸管q2的阳极与所述充电主回路1的一端连接，所述晶闸管q2的门极与所述控制器连接；
50.所述晶闸管q4的阴极与所述充电主回路1的另一端连接，所述晶闸管q4的阳极与所述电容c的另一端连接，所述晶闸管q4的门极与所述控制器连接，所述晶闸管q2和晶闸管q4的门极第一驱动信号同步。
51.进一步地，在本实施例一种可能的实现方式中，请继续参阅图1，包括：所述控制器还用于：
52.在所述第一电流回路的完成预充，且所述第一电流回路中的电流降至维持电流值时，自动切断所述第一电流回路。
53.进一步地，在本实施例一种可能的实现方式中，请继续参阅图1，包括：
54.所述晶闸管q2包含至少一个晶闸管，及所述晶闸管q4至少一个晶闸管；
55.所述晶闸管q2与所述晶闸管q4串联形成的至少两个晶闸管的载流能力，与所述第一电流回路的载流能力相同。
56.进一步地，在本实施例一种可能的实现方式中，请继续参阅图1，所述充电电路包括：
57.晶闸管q1、晶闸管q3、充电主回路1、以及充电桩2；
58.所述晶闸管q1的阴极与所述充电主回路1的一端连接，晶闸管q1的阳极与所述充电桩2的一端连接，所述晶闸管q1的门极与所述控制器连接；
59.所述晶闸管q3的阴极与所述充电桩2的另一端连接，所述晶闸管q3的阳极与所述充电主回路1的另一端连接，所述晶闸管q3的门极与所述控制器连接，所述晶闸管q1和晶闸管q3的门极第二驱动信号同步；
60.所述充电桩2与所述电容c并联，所述充电桩2的一端与所述电容c的一端连接，所述充电桩2的另一端与所述电容c的另一端连接。
61.进一步地，在本实施例一种可能的实现方式中，请继续参阅图1，包括：
62.所述晶闸管q1包含至少一个晶闸管，及所述晶闸管q3至少一个晶闸管；
63.所述晶闸管q1与所述晶闸管q3串联形成的至少两个晶闸管的载流能力，与所述第二电流回路的载流能力相同。
64.进一步地，在本实施例一种可能的实现方式中，请继续参阅图1，所述控制器还用于：
65.在所述第二电流回路的充电电流达到所述晶闸管的擎柱电流时，控制所述第二驱动信号停止。
66.进一步地，在本实施例一种可能的实现方式中，请继续参阅图1，包括：
67.当所述第一电流回路预充电结束，所述第一电流回路的预充电电流下降到低于维持电流后，所述晶闸管q2与晶闸管q4自动截止，无需所述控制器发出关断信号。
68.当所述第二电流回路充电结束，所述第二电流回路的充电电流下降到低于维持电流后，所述晶闸管q1与晶闸管q3自动截止，无需所述控制器发出关断信号。
69.为了详细说明本公开施例中所提供的充电控制电路中预充电的工作过程，图2为本公开实施例所提供的一种预充电环节示意图，其中，在晶闸管q2的门极上加了电源vg2,在晶闸管q4的门极上加了电源vg4，所述电源vg2和电源vg4用来表示控制器输出的第一驱动信号，预充电电流ip流过的路径用最粗箭头进行了标明，所述预充电电流ip流过的路径即预充电电路。图2还显示了充电主回路1的详细电路，所述充电主回路1包括：电机控制器功率开关器件和电机电感，所述充电主回路1与车载电池3相并联。
70.如图2所示，示例性的，当控制器收到充电请求后，首先进入预充电环节，具体过程为：控制器输出第一驱动信号到晶闸管q2和晶闸管q4的门极和阴极之间，使晶闸管q2和晶闸管q4满足触发电流和触发电压的开通条件。当预充电路工作后，预充电电流通过晶闸管q2和晶闸管q4形成电流回路，给电容c充电。特别的，当预充电流值达到晶闸管的擎住电流后，晶闸管自身保持开通，驱动信号即可停止输出，降低系统电流消耗。在预充电电流路径中，晶闸管q1和晶闸管q3为反向截止状态，不影响预充电路的工作。当预充电完成后，预充电电路停止工作，电流下降到0，晶闸管q2和晶闸管q4自然关断，驱动回路不需要进行特殊的关断控制。
71.为了详细说明本公开施例中所提供的充电控制电路中充电的工作过程，图3为本公开实施例所提供的一种充电环节示意图，其中，在晶闸管q1的门极上加了电源vg1,在晶闸管q3的门极上加了电源vg3，所述电源vg1和电源vg3用来表示控制器输出的驱动信号，充电电流ic流过的路径用最粗箭头进行了标明，所述充电电流ic流过的路径即充电电路。图3还显示了充电主回路1的详细电路，所述充电主回路1包括：电机控制器功率开关器件和电机电感，所述充电主回路1与车载电池3相并联。
72.如图3所示，示例性的，预充电完成后，进入充电环节，控制器输出第二驱动信号到晶闸管q1和晶闸管q3的门极和阴极之间，使晶闸管q1和晶闸管q3满足触发电流和触发电压的开通条件。当充电电路工作，充电桩2电流流过晶闸管q1和晶闸管q3，并通过升压充电电路按要求的电压值对车载电池3进行充电。和预充环节相同，当充电电流达到擎住电流后，驱动信号即可停止，降低系统损耗。当充电完成后，充电电路停止工作，晶闸管q1和晶闸管q3自然截止，充电结束。
73.在预充电电路中的晶闸管q2和晶闸管q4可以为晶闸管组，即所述晶闸管q2与晶闸管q4可以分别由多个晶闸管组成，且所述晶闸管q2和晶闸管q4的载流能力相同。充电电路中的晶闸管q1和晶闸管q3也可以为晶闸管组，所述晶闸管q1与晶闸管q3也可以分别由多个晶闸管组成，且所述晶闸管q3和晶闸管q4的载流能力相同。
74.综上所述，本公开实施例能够达到以下效果：
75.1.基于半控型器件晶闸管设计的充电控制电路，在进行电路的控制导通时，只需在晶闸管的门极输入驱动信号即可实现晶闸管的导通，从而实现对电路的切换控制，因此，基于晶闸管设计的充电控制电路实现了无需电磁继电器即可对预充电电路和充电电路进行切换控制。
76.2.与其他半导体器件组成的开关结构相比，本实施例利用了晶闸管反向截止的特点，使本实施例具有结构简单，使用寿命较长，空间占用小，成本低的优点。
77.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
78.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。
79.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
80.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
81.在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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实用新型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多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。
82.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种充电控制电路，其特征在于，包括：预充电电路及充电电路；所述预充电电路与所述充电电路并联，且所述预充电电路及所述充电电路导通时相互反向截止；控制器与所述预充电电路连接，所述控制器将第一驱动信号分别传输至所述预充电电路中第一晶闸管的门极和第二晶闸管的门极，控制所述第一晶闸管和所述第二晶闸管导通，形成第一电流回路；所述控制器与所述充电电路连接，所述控制器将第二驱动信号分别传输至所述充电电路中第三晶闸管的门极和第四晶闸管的门极，控制所述第三晶闸管和所述第四晶闸管导通，形成第二电流回路。2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述预充电电路包括：电容，电容的一端与所述预充电电路的一端连接，电容的另一端与所述预充电电路的另一端连接，基于所述第一电流回路对所述电容预充电。3.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述预充电电路还包括：第一晶闸管、第二晶闸管、以及充电主回路；其中，所述第一晶闸管的阴极与所述电容的一端连接，所述第一晶闸管的阳极与所述充电主回路的一端连接，所述第一晶闸管的门极与所述控制器连接；所述第二晶闸管的阴极与所述充电主回路的另一端连接，所述第二晶闸管的阳极与所述电容的另一端连接，所述第二晶闸管的门极与所述控制器连接，所述第一晶闸管和第二晶闸管的门极第一驱动信号同步。4.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，包括：所述控制器还用于：在所述第一电流回路的完成预充，且所述第一电流回路中的电流降至维持电流值时，自动切断所述第一电流回路。5.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，包括：所述第一晶闸管包含至少一个晶闸管，及所述第二晶闸管至少一个晶闸管；所述第一晶闸管与所述第二晶闸管串联形成的至少两个晶闸管的载流能力，与所述第一电流回路的载流能力相同。6.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电电路包括：第三晶闸管、第四晶闸管、充电主回路、以及充电桩；所述第三晶闸管的阴极与所述充电主回路的一端连接，第三晶闸管的阳极与所述充电桩电源的一端连接，所述第三晶闸管的门极与所述控制器连接；所述第四晶闸管的阴极与所述充电桩电源的另一端连接，所述第四晶闸管的阳极与所述充电主回路的另一端连接，所述第四晶闸管的门极与所述控制器连接，所述第三晶闸管和第四晶闸管的门极第二驱动信号同步；所述充电桩与所述电容并联，所述充电桩的一端与所述电容的一端连接，所述充电桩的另一端与所述电容的另一端连接。7.根据权利要求6所述的充电控制电路，其特征在于，包括：所述第三晶闸管包含至少一个晶闸管，及所述第四晶闸管至少一个晶闸管；所述第三晶闸管与所述第四晶闸管串联形成的至少两个晶闸管的载流能力，与所述第二电流回路的载流能力相同。
8.根据权利要求6所述的充电控制电路，其特征在于，所述控制器还用于：在所述第二电流回路的充电电流达到所述晶闸管的擎柱电流时，控制所述第二驱动信号停止。9.根据权利要求8所述的充电控制电路，其特征在于，包括：当所述第一电流回路预充电结束，所述第一电流回路的预充电电流下降到低于维持电流后，所述第一晶闸管与第二晶闸管自动截止，无需所述控制器发出关断信号；当所述第二电流回路充电结束，所述第二电流回路的充电电流下降到低于维持电流后，所述第三晶闸管与第四晶闸管自动截止，无需所述控制器发出关断信号。10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-9中任一项所述的充电控制电路。

技术总结
本公开公开了充电控制电路及车辆，包括：预充电电路及充电电路；预充电电路与充电电路并联，且预充电电路及充电电路导通时相互反向截止；控制器与预充电电路连接，控制器输出第一驱动信号分别至预充电电路中第一晶闸管的门极和第二晶闸管的门极，控制第一晶闸管和第二晶闸管导通，从而使预充电电路导通形成第一电流回路；控制器与充电电路连接，控制器输出第二驱动信号分别至充电电路中第三晶闸管的门极和第四晶闸管的门极，控制第三晶闸管和第四晶闸管导通，从而使充电电路导通形成第二电流回路。进而实现通过晶闸管对电路的切换控制，采用了无金属触点的电路导通及切换方式，因此避免由于触点损伤而带来的充电电路无法导通的情况发生。导通的情况发生。导通的情况发生。


技术研发人员：徐旭 王海龙 袁宝成 刘少伟
受保护的技术使用者：北京车和家汽车科技有限公司
技术研发日：2022.12.12
技术公布日：2023/6/20