抑制电源启动浪涌的电路、方法、充电装置及存储介质与流程

1.本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种抑制电源启动浪涌的电路、方法、充电装置及存储介质。


背景技术：

2.随着电动车大电流充电技术的普及，大电流供电模块的安全性引起了更多关注。现有大电流供电模块的供电电路中，继电器的控制是完全由各种元器件构成的硬件控制线路实现的，硬件控制线路中任何元器件的损坏都会导致继电器无法正常工作，进而可能会导致供电模块或其他元器件损坏。并且，开关在加电时，会产生较高的浪涌电流，因此，有必要在电源的输入端设置防止浪涌电流的电路结构。
3.因而，如何避免因继电器故障而导致供电模块或其他元器件直接损毁以及如何抑制浪涌电流成为本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例中提供了一种抑制电源启动浪涌的电路，用以解决现有的供电电路中，完全依靠硬件线路控制继电器，硬件控制线路中任何元器件损坏都可能导致继电器无法正常工作的技术问题，该抑制电源启动浪涌的电路包括：供电模块、继电器和可变电阻，继电器与可变电阻并联后连接在外部供电电源与供电模块之间。
5.进一步地，本发明实施例中的抑制电源启动浪涌的电路还包括电压检测模块和微控制器；其中，电压检测模块的输入端与供电模块的输出端连接，用于检测供电模块的输出电压；微控制器的输入端与电压检测模块的输出端连接，微控制器配置为：根据电压检测模块的检测结果控制是否激活继电器，进而控制可变电阻是否接入从外部供电电源到供电模块的供电回路中。
6.进一步地，本发明实施例中的抑制电源启动浪涌的电路还包括晶体管，晶体管的输入端与微控制器的输出端连接，晶体管的输出端与继电器的输入端连接，微控制器配置为：根据电压检测模块的检测结果控制晶体管的导通与关断，进而控制是否激活继电器，以及可变电阻是否接入从外部供电电源到供电模块的供电回路中。
7.进一步地，微控制器配置为：在供电模块的输出电压高于参考电压的情况下，控制晶体管导通，驱动继电器闭合，将可变电阻短路，使得供电模块以全功率输出外部供电电源的电压；在供电模块的输出电压低于参考电压的情况下，控制晶体管关断，驱动继电器断开，使得外部供电电源的输入电压经可变电阻输入至供电模块。
8.进一步地，供电模块包括：用于功率因数校正的pfc模块和pfc电容；其中，电压检测模块的输入端与pfc模块的输出端连接，用于检测pfc模块的输出电压；pfc电容的第一端与pfc模块的输出端连接，pfc电容的第二端与接地端子连接。
9.进一步地，电压检测模块包括：第一电阻、第二电阻、运算放大器；其中，第一电阻的第一端与pfc模块的输出端连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端连接，第二电阻
的第二端与接地端子连接；第一电阻与第二电阻的连接端与运算放大器的负向输入端连接，运算放大器的输出端与微控制器连接，运算放大器的正向输入端与参考电压分压线路连接，其中，参考电压分压线路用于提供参考电压。
10.进一步地，参考电压分压线路包括：第三电阻和第四电阻；其中，第三电阻的第一端与外部供电电源的正极端连接，第三电阻的第二端与第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与接地端子连接，第三电阻与第四电阻的连接端与运算放大器的正向输入端连接。
11.进一步地，晶体管为三极管，其中，三极管的基极与微控制器连接，三极管的集电极与外部供电电源的正极端连接，三极管的发射极与继电器连接。
12.进一步地，晶体管为场效应管，其中，场效应管的栅极与微控制器连接，场效应管的漏极与外部供电电源的正极端连接，场效应管的源极与继电器连接。
13.进一步地，微控制器为单片机。
14.进一步地，可变电阻的电阻调节范围为3ω～20ω
15.进一步地，可变电阻的电阻调节范围为5ω～10ω。
16.进一步地，所述电路的浪涌抑制值通过调节所述可变电阻而改变，所述浪涌抑制值≤44a。
17.进一步地，电路的浪涌持续时长≤4s。
18.本发明实施例中还提供了一种充电装置，用以解决现有的供电电路中，完全依靠硬件线路控制继电器，硬件控制线路中任何元器件损坏都可能导致继电器无法正常工作的技术问题，该充电装置包括：上述任一项的抑制电源启动浪涌的电路。
19.本发明实施例中还提供了一种机动车辆，包括上述充电装置。
20.本发明实施例中提供了一种抑制电源启动浪涌的方法，用以解决现有的供电电路中，完全依靠硬件线路控制继电器，硬件控制线路中任何元器件损坏都可能导致继电器无法正常工作的技术问题，该抑制电源启动浪涌的方法包括：通过电压检测模块检测供电模块的输出电压；通过微控制器根据电压检测模块的检测结果控制是否激活继电器，进而控制可变电阻是否接入从外部供电电源到供电模块的供电回路中。
21.进一步地，本发明实施例中的抑制电源启动浪涌的方法还包括：通过微控制器根据电压检测模块的检测结果控制晶体管的导通与关断，进而控制是否激活继电器，以及可变电阻是否接入从外部供电电源到供电模块的供电回路中。
22.进一步地，本发明实施例中的抑制电源启动浪涌的方法还包括：通过微控制器在供电模块的输出电压高于参考电压的情况下，控制晶体管导通，驱动继电器闭合，将可变电阻短路，使得供电模块以全功率输出外部供电电源的电压；以及通过微控制器在供电模块的输出电压低于参考电压的情况下，控制晶体管关断，驱动继电器断开，使得外部供电电源的输入电压经可变电阻输入至供电模块。
23.本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，用以解决现有的供电电路中，完全依靠硬件线路控制继电器，硬件控制线路中任何元器件损坏都可能导致继电器无法正常工作的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述抑制电源启动浪涌的方法的计算机程序。
24.本发明实施例中还提供了一种机动车辆，包括上述的充电装置。
25.本发明实施例中提供的抑制电源启动浪涌的电路、方法、充电装置、存储介质及机动车辆，将可变电阻并联于继电器的两端，能够有效抑制电源启动的浪涌电流，控制供电模块输出合适的供电电压，从而保护电路中元器件正常工作。
26.进一步地，基于软件控制和硬件线路结合的方式，根据电压检测结果，通过微控制器和晶体管控制继电器的闭合和断开，降低继电器控制所需的元器件数量，能够降低继电器无法正常工作的概率，从而避免供电模块或电路中其他元器件因继电器故障而导致损毁。将本发明实施例中提供的抑制电源启动浪涌的电路应用于充电装置，不仅能够抑制电源启动导致的浪涌电流，而且能够提高充电装置浪涌保护线路的稳定性和耐用性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
28.图1为本发明实施例中提供的一种抑制电源启动浪涌的电路结构框图；
29.图2为本发明实施例中提供的一种抑制电源启动浪涌的电路的电路原理图；
30.图3为本发明实施例中提供的一种抑制电源启动浪涌的方法流程图；
31.图4为本发明实施例中提供的一种可选的抑制电源启动浪涌的方法流程图。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
33.本发明实施例中提供了一种抑制电源启动浪涌的电路，图1为本发明实施例中提供的一种抑制电源启动浪涌的电路示意图，如图1所示，该抑制电源启动浪涌的电路包括：供电模块1、继电器2和可变电阻3；继电器2与可变电阻3并联后连接在外部供电电源4与供电模块1之间。
34.需要说明的是，本发明实施例中提供的抑制电源启动浪涌的电路，通过设置可变电阻3的阻值大小，可使得电路具有不同的开机瞬间冲击电流(浪涌抑制值)和浪涌持续时间。在一个实施例中，可变电阻的电阻调节范围为3ω～20ω。在一个实施例中，若可变电阻的电阻调节范围为3ω～20ω，可使得电路的开机瞬间冲击电流≤73a。更优选地，可变电阻的电阻调节范围为5ω～10ω。在一个实施例中，若可变电阻的电阻调节范围为5ω～10ω，可使得电路的开机瞬间冲击电流≤44a，电路的浪涌持续时间≤4s。通过将电源启动浪涌电流值和持续时间限制在一定范围内，能够实现浪涌保护。更具体地，可以理解，本发明并不限制可变电阻3调节过程中的阻值。在各个实施例中，可变电阻3的阻值可以为5ω，6ω，7ω
…
10ω；对应的浪涌抑制值为44a，36.6a，31.4a
…
22a，即，可变电阻3的阻值与浪涌抑制值的乘积为市电电压220v。
35.为了实现继电器2的软件控制，在一个实施例中，本发明实施例中的抑制电源启动浪涌的电路还包括电压检测模块5和微控制器6；其中，电压检测模块5的输入端与供电模块
1的输出端连接，用于检测供电模块1的输出电压；微控制器6的输入端与电压检测模块5的输出端连接，微控制器6配置为：根据电压检测模块5的检测结果控制是否激活继电器2，进而控制可变电阻3是否接入从外部供电电源4到供电模块1的供电回路中。
36.进一步地，为了更好地控制继电器2，在一个实施例中，本发明实施例中的抑制电源启动浪涌的电路还包括晶体管7，晶体管7的输入端与微控制器6的输出端连接，晶体管7的输出端与继电器2的输入端连接，微控制器6配置为：根据电压检测模块5的检测结果控制晶体管7的导通与关断，进而控制是否激活继电器2，以及可变电阻3是否接入从外部供电电源4到供电模块1的供电回路中。
37.需要说明的是，本发明实施例中激活继电器2中的“激活”是指驱动继电器2闭合，而继电器2的“未被激活”的状态可以理解为继电器2处于断开状态。
38.本发明实施例中的微控制器6根据电压检测模块5的电压检测结果，通过微控制器6和晶体管7控制继电器2的闭合和断开，能够确保继电器正常工作，以避免供电模块和电路中其他元器件直接损毁。
39.可选地，本发明实施例中的微控制器6采用单片机。
40.在一个实施例中，本发明实施例中的微控制器6可配置为：在供电模块1的输出电压高于参考电压的情况下，控制晶体管7导通，驱动继电器2闭合，将可变电阻3短路，使得供电模块1以全功率输出外部供电电源4的电压；在供电模块1的输出电压低于参考电压的情况下，控制晶体管7关断，驱动继电器2断开，使得外部供电电源4的输入电压经可变电阻3输入至供电模块1。
41.在上述实施例中，当供电模块1的输出电压高于参考电压时，表明供电模块1处于向外充电的工作状态，此时需要将可变电阻3短路，从而使得供电模块1以全功率输出外部供电电源4的电压，提高供电模块1的充电效率；当供电模块1的输出电压低于参考电压时，表明供电模块1停止向外充电，此时需要接入可变电阻3，从而使得外部供电电源4的输入电压经可变电阻3输入至供电模块1，使得供电模块1输出合适的电压，避免供电模块1中各种元器件损坏。
42.需要说明的是，本发明实施例中提供的抑制电源启动浪涌的电路，可以用在各种大功率输出设备(包括但不限于电动车的充电装置)中，用来完成浪涌保护。
43.因而，在一个实施例中，本发明实施例中提供的抑制电源启动浪涌的电路可以放置在充电装置的前端，以及外部供电源与充电装置之间，以保护充电装置损坏。
44.接下来参考图2，本发明实施例的抑制电源启动浪涌的电路中，供电模块1可包括：用于功率因数校正的pfc模块101和pfc电容c1。其中，电压检测模块的输入端与pfc模块101的输出端连接，用于检测pfc模块101的输出电压；pfc电容c1的第一端与pfc模块101的输出端连接，pfc电容c1的第二端与接地端子gnd连接。本发明实施例中，通过pfc模块101和pfc电容c1对外部供电电源的电压进行校正，能够提高外部供电电源的供电效率；通过检测pfc模块输出电压分压值，当pfc模块输出电压分压值高于设定的电压值(参考电压值)，单片机将驱动继电器开启，pfc模块开始正常输出电压。
45.在一个实施例中，如图2所示，本发明实施例中的抑制电源启动浪涌的电路中，电压检测模块5包括：第一电阻r1、第二电阻r2、运算放大器501；该实施例中，第一电阻r1的第一端与pfc模块的输出端连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端连接，第二电阻
r2的第二端与接地端子gnd连接；第一电阻r1与第二电阻r2的连接端与运算放大器501的负向输入端连接，运算放大器501的输出端与微控制器6连接，运算放大器501的正向输入端与参考电压分压线路连接。
46.可选地，第一电阻r1和第二电阻r2的数量可以是一个，也可以是多个，目的是能保证采集电压值的准确度。
47.如图2所示，参考电压分压线路用于提供参考电压(图2中vref表示参考电压，vsense表示电压检测模块检测到的输出电压)。具体地，参考电压分压线路包括：第三电阻r3和第四电阻r4；其中，第三电阻r3的第一端与外部供电电源的正极端vcc连接，第三电阻r3的第二端与第四电阻r4的第一端连接，第四电阻r4的第二端与接地端子连接，第三电阻r3与第四电阻r4的连接端与运算放大器501的正向输入端连接。本发明实施例中，将第三电阻r3和第四电阻r4的连接端与运算放大器负输入端连接，可构成电压检测电路。
48.在本实施例中，vref＝vcc
×
r4/(r3 r4)；vsense＝vout
×
r2/(r1 r2)。
49.本发明实施例中的单片机与晶体管栅极相连接，vcc与晶体管7漏极连接。在一个实施例中，将单片机配置为：运算放大器501输出高电平，单片机输出高电平；运算放大器501输出低电平，单片机输出低电平。当然，在其他实施例中，可以将单片机配置为：运算放大器501输出高电平，单片机输出低电平；运算放大器501输出低电平，单片机输出高电平。
50.当vsense<vref时，运算放大器501输出高电平，单片机输出高电平，晶体管关断，继电器2断开；当vsense>vref时，当运算放大器501输出低电平时，单片机输出低电平，晶体管7导通，继电器2闭合。也即当运算放大器501输出高电平时，继电器2断开，输入电压通过rt对pfc电容充电，使得浪涌电流与rt1阻值成反比，选择合适阻值的rt，浪涌电流被控制在可接受范围内；当运算放大器501输出低电平时，继电器2闭合，通过短路rt1能够降低大电流路径阻抗，电源系统可以全功率输出。
51.进一步地，在运算放大器501的正向输入端与输出端之间连接有第五电阻r5，在运算放大器501的输出端与微处理器3之间连接有第六电阻r6。其中，第五电阻r5是运算放大器501的输出引脚与正向引脚连接的反馈电阻，能够起到消除零漂的作用；第六电阻r6能够防止输出短路，从而起到保护运算放大器501的作用。
52.在一个实施例中，本发明的晶体管7可以是场效应管，其中，场效应管的栅极与微控制器连接，场效应管的漏极与外部供电电源的正极端连接，场效应管的源极与继电器连接。场效应管具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。
53.在另一个实施例中，本发明的晶体管7可以是三极管，其中，三极管的基极与微控制器连接，三极管的集电极与外部供电电源的正极端连接，三极管的发射极与继电器连接。三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。
54.需要说明是的，本发明实施例中场效应管和三极管可替换，无需变更接线方式，具体参数根据继电器2选取。
55.基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种充电装置，该充电装置包括：上述任一项的抑制电源启动浪涌的电路。由于该充电装置解决问题的原理与抑制电源启动浪涌的电路相似，因此该充电装置的实施可以参见上述抑制电源启动浪涌的电路的实施，重
复之处不再赘述。
56.需要说明的是，本发明实施例中提供的充电装置是指大功率充电装置，可以是但不限于电动汽车的充电装置。
57.基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种抑制电源启动浪涌的方法，如下面的实施例所述。由于该方法解决问题的原理与抑制电源启动浪涌的电路相似，因此该方法的实施可以参见上述抑制电源启动浪涌的电路的实施，重复之处不再赘述。
58.图3为本发明实施例中提供的一种抑制电源启动浪涌的方法流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：
59.s301，通过电压检测模块检测供电模块的输出电压；
60.s302，通过微控制器根据电压检测模块的检测结果控制是否激活继电器，进而控制可变电阻是否接入从外部供电电源到供电模块的供电回路中。
61.在一个实施例中，上述s302可通过微控制器根据电压检测模块的检测结果控制晶体管的导通与关断，进而控制是否激活继电器，以及可变电阻是否接入从外部供电电源到供电模块的供电回路中。
62.进一步地，在一个实施例中，如图4所示，上述s302可具体通过如下步骤来实现：
63.s3021，在供电模块的输出电压高于参考电压的情况下，控制晶体管导通，驱动继电器闭合，将可变电阻短路，使得供电模块以全功率输出外部供电电源的电压；
64.s3022，在供电模块的输出电压低于参考电压的情况下，控制晶体管关断，驱动继电器断开，使得外部供电电源的输入电压经可变电阻输入至供电模块。
65.基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，用以解决现有的供电电路中，完全依靠硬件线路控制继电器，硬件控制线路中任何元器件损坏都可能导致继电器无法正常工作的技术问题，计算机可读存储介质存储有执行上述抑制电源启动浪涌的方法的计算机程序。
66.基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种机动车辆，包括上述实施例中的充电装置。
67.综上所述，本发明实施例中提供的抑制电源启动浪涌的电路、方法、充电装置及存储介质，将可变电阻并联于继电器的两端，能够有效抑制电源启动浪涌，控制供电模块输出合适的供电电压，能够保护电路中元器件正常工作。
68.进一步地，基于软件控制和硬件线路结合的方式，根据电压检测结果，通过微控制器和晶体管控制继电器的闭合和断开，降低继电器控制所需的元器件数量，能够降低继电器无法正常工作的概率，从而避免供电模块或电路中其他元器件因继电器故障而导致损毁。将本发明实施例中提供的抑制电源启动浪涌的电路应用于充电装置，能够提高充电装置浪涌保护线路的稳定性和耐用性。
69.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
70.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程
图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
71.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
72.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
73.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。