一种用于客车充电的供电电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于客车充电的供电电路，属于电动汽车技术领域。


背景技术：

2.目前的纯电动客车在给高压电池进行充电时，需要某些模块或负载保持工作状态，以监测或者辅助高压电池进行充电。模块包括电池管理系统bms，整车控制模块vcu及远程监测设备等，负载包括高压电池冷却风扇，冷却水泵等。
3.上述模块及负载的供电一般来自于车辆的低压蓄电池，低压蓄电池的供电电压为12v或者24v，并且低压蓄电池为模块及负载的供电通过手柄开关进行控制。然而在车辆在停车时，根据规定手柄开关为断开状态，进而停车充电时手柄开关断开导致供电电路切断，整车所有模块及负载断电。
4.为了避免上述问题，现有的解决方式为：在整车电气架构设计时，对那些需要在充电时保持工作的模块或负载采用双电源或三电源供电，以便在车辆充电时，手柄开关断开，需要工作的模块及负载可以保证有持续的供电。但是现有的双电源或三电源供电有以下几个缺陷：1.需要增加额外的供电线，额外的保险丝进行保护，且需要增加额外的充电模式继电器进行控制，导致整个系统接线复杂、不易检修、成本高、可靠性差、可配置性差，设计完成后系统不易更改，可升级性差；2.如果增加负载，需增加额外走线，且多电源供电时存在潜通路，易发生串电故障，一旦发生故障，系统难以发现，保险丝也难以保护，有潜在的事故风险，严重影响车辆的充电安全。
5.综上，现有的用于客车充电的供电电路接线复杂、可靠性差，因此，提出一种为降低供电电路接线复杂程度、提高可靠性的供电电路的硬件支撑。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种用于客车充电的供电电路，为降低供电电路接线复杂程度、提高可靠性的供电电路提出一种硬件支撑。
7.为实现上述目的，本技术提出了一种用于客车充电的供电电路的技术方案，包括：
8.主供电支路，主供电支路的输入端用于连接主电源，主供电支路上设置有手柄开关；
9.辅供电支路，辅供电支路的输入端用于连接辅助电源，辅供电支路上设置有控制开关；
10.电源输出支路，主供电支路的输出端和辅供电支路的输出端的连接点作为电源输出支路的输入端，电源输出支路的输出端用于连接负载；
11.电压采集支路，用于采集主供电支路的电压；
12.控制电路，控制电路的电源端连接主供电支路和辅供电支路，控制电路的电压采集端连接电压采集支路，控制电路的输出端控制连接控制开关。
13.本实用新型的用于客车充电的供电电路的技术方案的有益效果是：本实用新型的
供电电路对于负载的供电包括主供电支路和辅供电支路，在停车充电，主供电支路的电压失效的情况下，通过控制电路控制辅供电支路上的控制开关闭合，实现辅供电支路为负载进行持续供电。本实用新型将主供电支路和辅供电支路并联后通过一个电源输出支路进行电源的输出，提高了供电的集成度，降低了线束的设置，同时还降低了成本，并且通过控制电路控制辅供电支路的供电，保证了供电的可靠性，特别适用于纯电动客车的充电系统。
14.进一步的，为了保证控制电路供电的可靠性，所述控制电路包括控制器，控制器的电源端通过一个电源转换芯片连接主供电支路和辅供电支路。
15.进一步的，所述控制电路包括比较器，比较器的电源端通过一个电源转换芯片连接主供电支路和辅供电支路，比较器的一个输入端连接电压采集支路，比较器的另一个输入端用于接收参考电压信号，比较器的输出端控制连接控制开关。
16.进一步的，为了提高辅供电支路控制的可靠性，控制开关为两个背靠背串联的pmos，或者两个背靠背串联的nmos。
17.进一步的，为了实现控制开关的控制，控制电路的输出端通过驱动电路连接控制开关的控制端。
18.进一步的，为了提高电压采集的准确度，所述电压采集支路为由电阻串联的分压电路，所述分压电路的输入端连接主供电支路，分压电路的输出端接地，分压电路的分压点连接控制电路的电压采集端。
19.进一步的，为了提高负载控制的可靠性，同时为了实现负载电流的监测，避免电流过大而超过线束负荷，电源输出支路的输出端通过智能高边开关连接负载，控制器的电流采集端连接智能高边开关，且控制器的控制输出端控制连接智能高边开关。
20.进一步的，为了避免电流回流，主供电支路与电源转换芯片之间设置有第一防反二极管；辅供电支路与电源转换芯片之间设置有第二防反二极管。
21.进一步的，为了保证充电时负载供电的可靠性，所述控制器的输入端用于采样连接充电枪。
22.进一步的，为了实现充电信号的采集，控制器的输入端通过电平转换电路采样连接充电枪。
附图说明
23.图1是本实用新型用于客车充电的供电电路实施例1的结构示意图；
24.图2是本实用新型用于客车充电的供电电路实施例1的电路原理图；
25.图3是本实用新型控制开关k1为两个背靠背串联的pmos的示意图；
26.图4是本实用新型控制开关k1为两个背靠背串联的nmos的示意图；
27.图5是本实用新型用于客车充电的供电电路实施例1的工作流程图；
28.图6是本实用新型用于客车充电的供电电路实施例2的电路原理图。
具体实施方式
29.用于客车充电的供电电路实施例1：
30.用于客车充电的供电电路的主要设计构思在于，主电源和辅助电源共用一路电源输出支路，在客车停车充电，手柄开关断开时，通过控制器自动控制电源供电的切换，保证
供电的基础上还减少线束的设置。
31.具体的，供电电路如图1、2所示，包括主供电支路、主分压支路、辅供电支路、辅分压支路、电源输出支路以及控制器mcu；
32.主供电支路的输入端用于连接主电源(主电源即蓄电池)，且主供电支路上设置有串联的保险丝和手柄开关(图2中未画出手柄开关)；
33.辅供电支路的输入端用于连接辅助电源，且辅供电支路上设置有串联的保险丝和控制开关k1；
34.主供电支路的输出端和辅供电支路的输出端连接，其连接点连接电源输出支路的输入端，电源输出支路的输出端通过若干个hsd(u1、u2、u3、u4、u5)或者继电器k2连接模块或者负载；hsd为智能高边开关，集成有电流检测的功能；其中模块包括bms，vcu及远程监测设备等，也是负载的一种；负载包括冷却水泵，散热风扇等；对于模块和负载的连接本实用新型并不做限制，可以为一个负载或者一个模块，也可以为多路模块和多路负载；
35.主分压支路的一端连接主供电支路，另一端接地；主分压支路上串设有电阻r2和电阻r4；电阻r2和电阻r4之间为主分压点；
36.辅分压支路的一端连接辅供电支路，另一端接地；辅分压支路上串设有电阻r1和电阻r3；电阻r1和电阻r3之间为辅分压点(主分压支路和辅分压支路图1中未画出)；
37.控制器mcu的电源端通过一个低压差电源调节芯片ldo分别连接主供电支路和辅供电支路，通过蓄电池和辅助电源同时为控制器mcu供电，以保证任意一个电源断开时，控制器mcu的供电正常，主供电支路与ldo之间设置有第一防反二极管d2，辅供电支路与ldo之间设置有第二防反二极管d1，以避免电流回流损坏蓄电池或者辅助电源；
38.控制器mcu的输入端通过电平转换模块接收充电信号和其它信号，用于判断高压电池是否进入充电模式；控制器mcu的电压采集端分别采样连接主分压支路的主分压点以采集蓄电池的电压v_bat，以及辅分压支路的辅分压点以采集辅助电源的电压v_aux，用于通过采集电压判断主供电支路是否掉电，需要将辅供电支路投入；控制器mcu的电流采集端连接若干个hsd，采集流经模块或者负载的电流，以判断模块和负载的总电流是否出现超出线束负荷的现象；
39.控制器的输出端通过驱动电路连接控制开关k1的控制端，以实现在主供电支路断开后控制控制开关k1的导通，投入辅助电源供电，同时控制器的输出端控制连接各hsd和继电器k2，以实现在使用辅助电源供电时，如果出现超出线束负荷的现象，控制各hsd和继电器k2按照优先级断开。
40.手柄开关用于在客车行驶过程中，通过主电源为模块或者负载供电；控制开关k1用于在客车停车、高压电池充电时，手柄开关断开后，通过辅助电源为模块或者负载供电；其中蓄电池的电压等级为12v或24v，辅助电源来自于蓄电池或充电枪，或者高压电池的dc-dc等电源，电压等级需要和蓄电池的电压等级保持一致。
41.控制器mcu通过充电信号和其它信号联合判断高压电池是否进入充电模式，充电信号来自于高压充电枪或其它功能模块(充电信号作为进入充电模式的一个判断条件)，充电信号可以为可以是硬线信号，包含高有效输入信号和低有效输入信号中的任意一个或多个，也可以是网络信号，如通过can通信发送的信号等，也可以是经调制的信号，如pwm信号等；其他信号来自于外部或者车辆其他控制模块，例如：点火锁的on档信号，abs的车速信号
等(on档无效，车辆处于熄火状态，车速为0，车辆处于停止状态，作为充电模式的另外一个判断条件)，其他信号与充电信号可以是硬线信号，包含高有效输入信号和低有效输入信号中的任意一个或多个，也可以是网络信号，如通过can通信发送的信号等，也可以是经调制的信号，如pwm信号等。作为其他实施方式，启动信号也可以只包括充电信号，或者无需判断高压电池是否进入充电模式，只要手柄开关断开即将辅供电支路投入。
42.控制开关k1为如图3所示的两个背靠背串联的pmos，或者为如图4所示的两个背靠背串联的nmos。其中，两个pmos采用串联方式相连接，两个pmos的漏极d连接；一个pmos的源极s作为输入，另一个pmos的源极s作为输出；门极g是控制极(即控制端)，两个pmos的门极g短接后经驱动电路受控制器mcu的控制，两个pmos同时开关，实现蓄电池和辅助电源的隔离式控制；或者，两个nmos采用串联方式相连接，两个nmos的源极s连接；一个nmos的漏极d作为输入，另一个nmos的漏极d作为输出；门极g是控制极，两个nmos的门极g短接后经驱动电路受控制器mcu的控制，两个nmos同时开关，实现蓄电池和辅助电源的隔离式控制。
43.上述第一防反二极管d1、第二防反二极管d2、控制开关k1、低压差电源调节芯片ldo、控制器mcu、驱动电路以及各hsd和继电器k2集成在一个配电盒中，提高了供电的集成度，可以方便后续功能的升级。
44.供电电路的工作过程如图5所示，控制器mcu在接收到充电信号和其它信号后判断高压电池是否进入充电模式，当充电信号有效后，满足充电条件，进入充电模式，同时控制器mcu实时采集主供电支路和辅供电支路的电压决定是否控制控制开关k1闭合；若手柄开关断开，主供电支路的电压为0(即蓄电池的电压v_bat无效)，此时，控制器mcu控制控制开关k1闭合，辅助电源为模块或者负载进行供电；在辅助电源供电的同时控制器mcu采集各hsd中的电流，若所有模块和负载的总电流超过线束负荷时，对模块和负载的供电进行优先级控制，按照优先级顺序切断对应的hsd(优先级顺序可以根据实际应用进行设置)。
45.上述实施例中，控制开关k1为两个背靠背串联的pmos，或者为两个背靠背串联的nmos。作为其他实施方式，控制开关k1还可以为继电器的触点，驱动电路为继电器的控制线圈，通过继电器的控制线圈驱动触点进行导通和关闭，实现蓄电池和辅助电源的隔离式控制。
46.上述实施例中，对蓄电池和辅助电源电压的采集通过分压电路实现，作为其他实施方式，也可以通过电平转换的方式实现电压的检测，并且在只需控制控制开关k1的情况下，只采集蓄电池的电压即可。
47.上述实施例中，控制器mcu对电压的采集包括蓄电池和辅助电池，作为其他实施方式，在监控手柄开关是否断开的情况下，只采集蓄电池的电压即可。
48.上述实施例中，hsd为智能高边开关，作为其他实施方式，hsd也可以为非智能高边开关，通过分立电路来实现电流检测功能。
49.上述实施例中，第一防反二极管d1和第二防反二极管d2均是为了防止电流回流，作为其他实施方式，在保证电流正常输出的情况下，第一防反二极管d1和第二防反二极管d2也可以不设置。
50.本实用新型将主供电支路和辅供电支路并联后通过一个电源输出支路进行电源的输出，提高了供电的集成度，降低了线束的设置，同时还降低了成本，并且通过控制器mcu控制辅供电支路的供电，保证了供电的可靠性，特别适用于纯电动客车的充电系统。
51.用于客车充电的供电电路实施例2：
52.本实施例的用于客车充电的供电电路与实施例1的不同之处在于控制电路的不同，实施例1中采用控制器作为控制电路，而本实施例中采用比较器作为控制电路，进而通过比较器控制控制开关的闭合与断开。
53.具体的，用于客车充电的供电电路如图6所示，包括主供电支路、主分压支路、辅供电支路、辅分压支路、电源输出支路以及比较器u；
54.主供电支路的输入端用于连接主电源(主电源即蓄电池)，且主供电支路上设置有串联的保险丝和手柄开关(图6中未画出手柄开关)；
55.辅供电支路的输入端用于连接辅助电源，且辅供电支路上设置有串联的保险丝和控制开关k1；
56.主供电支路的输出端和辅供电支路的输出端连接，其连接点连接电源输出支路的输入端，电源输出支路的输出端通过若干个hsd(u1、u2、u3)或者继电器k2连接模块或者负载；
57.主分压支路的一端连接主供电支路，另一端接地；主分压支路上串设有电阻r2和电阻r4；电阻r2和电阻r4的连接点为分压点；
58.分压点连接比较器u的正相输入端，比较器u的反相输入端用于接收参考电压信号，比较器u的输出端通过驱动电路连接控制开关k1的控制端，以实现在主供电支路断开后控制控制开关k1的导通，投入辅助电源供电，比较器u的电源端通过一个低压差电源调节芯片ldo分别连接主供电支路和辅供电支路，通过蓄电池和辅助电源同时为控制器mcu供电，以保证任意一个电源断开时，控制器mcu的供电正常，主供电支路与ldo之间设置有第一防反二极管d2，辅供电支路与ldo之间设置有第二防反二极管d1，以避免电流回流损坏蓄电池或者辅助电源。
59.基于比较器u的控制原理，分压点也可以连接比较器u的反相输入端，同时比较器u的正相输入端用于接收参考电压信号，只要能够实现在手柄开关断开，主供电支路供电不足的情况下，控制控制开关k1闭合即可。
60.关于控制开关k1的具体实现形式在实施例1中已经介绍，这里不做赘述。
61.本实施例供电电路的工作过程为：手柄开关断开时，主分压支路采集主供电支路的电压供电不足，进而比较器输出控制信号，使得控制开关k1闭合，实现辅供电支路的供电。
62.关于本实施例的扩展在实施例1中有相应的介绍，这里不做赘述。

技术特征：
1.一种用于客车充电的供电电路，其特征在于，包括：主供电支路，主供电支路的输入端用于连接主电源，主供电支路上设置有手柄开关；辅供电支路，辅供电支路的输入端用于连接辅助电源，辅供电支路上设置有控制开关；电源输出支路，主供电支路的输出端和辅供电支路的输出端的连接点作为电源输出支路的输入端，电源输出支路的输出端用于连接负载；电压采集支路，用于采集主供电支路的电压；控制电路，控制电路的电源端连接主供电支路和辅供电支路，控制电路的电压采集端连接电压采集支路，控制电路的输出端控制连接控制开关。2.根据权利要求1所述的用于客车充电的供电电路，其特征在于，所述控制电路包括控制器，控制器的电源端通过一个电源转换芯片连接主供电支路和辅供电支路。3.根据权利要求1所述的用于客车充电的供电电路，其特征在于，所述控制电路包括比较器，比较器的电源端通过一个电源转换芯片连接主供电支路和辅供电支路，比较器的一个输入端连接电压采集支路，比较器的另一个输入端用于接收参考电压信号，比较器的输出端控制连接控制开关。4.根据权利要求1所述的用于客车充电的供电电路，其特征在于，控制开关为两个背靠背串联的pmos，或者两个背靠背串联的nmos。5.根据权利要求1或2或3所述的用于客车充电的供电电路，其特征在于，控制电路的输出端通过驱动电路连接控制开关的控制端。6.根据权利要求1或2或3所述的用于客车充电的供电电路，其特征在于，所述电压采集支路为由电阻串联的分压电路，所述分压电路的输入端连接主供电支路，分压电路的输出端接地，分压电路的分压点连接控制电路的电压采集端。7.根据权利要求2所述的用于客车充电的供电电路，其特征在于，电源输出支路的输出端通过智能高边开关连接负载，控制器的电流采集端连接智能高边开关，且控制器的控制输出端控制连接智能高边开关。8.根据权利要求2或3所述的用于客车充电的供电电路，其特征在于，主供电支路与电源转换芯片之间设置有第一防反二极管；辅供电支路与电源转换芯片之间设置有第二防反二极管。9.根据权利要求2所述的用于客车充电的供电电路，其特征在于，所述控制器的输入端用于采样连接充电枪。10.根据权利要求9所述的用于客车充电的供电电路，其特征在于，控制器的输入端通过电平转换电路采样连接充电枪。

技术总结
本实用新型涉及一种用于客车充电的供电电路，属于电动汽车技术领域。供电电路包括：主供电支路，主供电支路上设置有手柄开关；辅供电支路，辅供电支路上设置有控制开关；电源输出支路，主供电支路的输出端和辅供电支路的输出端的连接点作为电源输出支路的输入端，电源输出支路的输出端用于连接负载；电压采集支路，用于采集主供电支路的电压；控制电路，控制电路的电源端连接主供电支路和辅供电支路，控制电路的电压采集端连接电压采集支路，控制电路的输出端控制连接控制开关。本实用新型将主供电支路和辅供电支路并联后通过一个电源输出支路进行电源的输出，提高了供电的集成度，降低了线束的设置，同时还降低了成本。同时还降低了成本。同时还降低了成本。


技术研发人员：左成钢 董社森 赵明渊
受保护的技术使用者：郑州森鹏电子技术有限公司
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/3/8