充电口总成及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电动车充电控制技术领域，尤其涉及一种充电口总成及车辆。


背景技术：

2.近年来随着电动二轮车的普及，对电动车的续航里程的要求越来越高，车载电源的电压等级也在不断提高。
3.电动二轮车包括电动摩托车，其充电口的正负极与车载电源的正负极相连接。车载电源的正负极带有高压(≥48v)，虽然人们手指无法直接接触带电部件，但是可以通过金属线或者其他导体金属可能会接触到充电口正负极。充电口的正负极直接与带有高压的车载电源正负极连接，存在漏电和短路风险，引发人身安全事故。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种充电口总成及车辆，以实现车辆充电口与车载电源之间的电气隔离，达到充电口断电保护的技术效果。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种充电口总成，包括：充电口插座本体、开关模块和充电端子连接组件；
6.所述充电口插座本体包括正极电压引脚、负极电压引脚和上电检测引脚，所述正极电压引脚用于连接外部充电器的充电电压正极端，所述负极电压引脚用于连接所述外部充电器的充电电压负极端，所述上电检测引脚用于接收所述外部充电器发送的上电检测信号；
7.所述正极电压引脚通过所述充电端子连接组件与储能单元的正极端电连接；
8.所述开关模块的第一端与所述负极电压引脚电连接，所述开关模块的第二端通过所述充电端子连接组件与储能单元的负极端电连接，所述开关模块的控制端与所述上电检测引脚电连接，所述开关模块用于在所述上电检测信号的驱动下导通或者关断。
9.可选的，所述充电端子连接组件包括：正极充电端子连接插件和负极充电端子连接插件，所述正极充电端子连接插件与所述负极充电端子连接插件电隔离；
10.所述正极充电端子连接插件的第一端与所述正极电压引脚电连接，所述正极充电端子连接插件的第二端与所述储能单元的正极端电连接；
11.所述负极充电端子连接插件的第一端与所述开关模块的第二端电连接，所述负极充电端子连接插件的第二端与所述储能单元的负极端电连接。
12.可选的，所述的充电口总成还包括：通讯信号连接组件，所述通讯信号连接组件通过第一线束与所述充电口插座本体的通讯信号引脚及所述上电检测引脚电连接，所述通讯信号连接组件用于接收所述外部充电器发送的上电检测信号及通讯信号，并将所述上电检测信号及通讯信号传输至中控器。
13.可选的，所述开关模块包括：壳体，及设置于所述壳体内的电路板和开关组件，所述开关组件与所述电路板电连接。
14.可选的，所述开关模块还包括：储能散热单元，所述储能散热单元设置于所述电路板和/或所述开关组件周围，所述储能散热单元用于对所述开关组件吸收或者释放热量。
15.可选的，所述开关组件包括：开关管，所述开关管的第一端与所述负极电压引脚电连接，所述开关管的第二端通过所述充电端子连接组件与所述储能单元的负极端电连接，所述开关管的控制端与所述上电检测引脚电连接，所述开关管用于在所述上电检测信号的驱动下导通或者关断。
16.可选的，所述开关组件还包括：分压电路和稳压电路；
17.所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述上电检测引脚电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述开关管的第二端电连接，所述第一电阻与所述第二电阻之间设有分压节点，所述分压节点与所述开关管的控制端电连接；
18.所述第一电阻与所述上电检测引脚之间还设有防反二极管，所述防反二极管的正极端与所述上电检测引脚电连接，所述防反二极管的负极端与所述第一电阻的第一端电连接；
19.所述稳压电路包括稳压二极管，所述稳压二极管的负极端与所述分压节点电连接，所述稳压二极管的正极端与所述开关管的第二端电连接。
20.可选的，所述开关组件还包括：尖峰电压吸收电路，所述尖峰电压吸收电路的第一端与所述上电检测引脚电连接，所述尖峰电压吸收电路的第二端与所述开关管的第二端电连接。
21.可选的，所述的充电口总成，其特征在于，所述开关管包括mos管、igbt管或者三极管矩阵组中的任一个。
22.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种车辆，包括以上任意方案述的充电口总成。
23.本实用新型实施例提供了一种充电口总成及车辆，该充电口总成设有充电口插座本体、开关模块和充电端子连接组件；该充电口插座本体包括正极电压引脚、负极电压引脚和上电检测引脚，正极电压引脚用于连接外部充电器的充电电压正极端，负极电压引脚用于连接所述外部充电器的充电电压负极端，上电检测引脚用于接收外部充电器发送的上电检测信号；正极电压引脚通过充电端子连接组件与储能单元的正极端电连接；开关模块的第一端与负极电压引脚电连接，开关模块的第二端通过充电端子连接组件与储能单元的负极端电连接，开关模块的控制端与上电检测引脚电连接，开关模块用于在上电检测信号的驱动下导通或者关断，解决了现有的电动车充电口存在漏电风险的问题，实现电动车充电口与车载电源之间的电气隔离，在充电器未连接状态下充电口不带电，避免充电口引起的触电或者短路事故，提高产品安全性能。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例一提供的一种充电口总成的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例一提供的一种充电口总成的电路原理图；
26.图3为本实用新型实施例一提供的另一种充电口总成的电路原理图；
27.图4为本实用新型实施例一提供的一种开关模块的结构示意图；
28.图5为本实用新型实施例一提供的一种开关模块的电路原理图；
29.图6为本实用新型实施例二提供的一种车辆的结构示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
31.实施例一
32.图1为本实用新型实施例一提供的一种充电口总成的结构示意图，本实施例可适用于电动车辆在非充电状态下对车辆的充电口进行断电保护的应用场景。
33.如图1所示，充电口总成100包括：充电口插座本体110、开关模块120和充电端子连接组件130，其中，开关模块120电连接于充电口插座本体110与充电端子连接组件130之间，充电口插座本体110用于插接外部充电器200，充电端子连接组件130用于插接车载储能单元300，典型地，车载储能单元300可为电池组，通过开关模块120的导通或者关断控制充电口插座本体110与车载储能单元300之间连通或者断开，实现电动车充电口与车载电源之间的电气隔离。
34.可选地，图2是本实用新型实施例一提供的一种充电口总成的电路原理图，在图1的基础上，示例性地示出了充电口总成的电路连接结构。
35.参考图2所示，充电口插座本体110包括正极电压引脚111、负极电压引脚112和上电检测引脚113，正极电压引脚111用于连接外部充电器200的充电电压正极端200 ，负极电压引脚112用于连接外部充电器200的充电电压负极端200-，上电检测引脚113用于接收外部充电器200发送的上电检测信号；正极电压引脚111还通过充电端子连接组件130与储能单元300的正极端300 电连接，在外部充电器200插入充电口插座本体110时，充电电压正极端200 与储能单元300的正极端300 直接连通，上电检测信号呈高电平状态；在外部充电器200未插入充电口插座本体110时，上电检测信号呈低电平状态；开关模块120的第一端a与负极电压引脚112电连接，开关模块120的第二端b通过充电端子连接组件130与储能单元300的负极端300-电连接，开关模块120的控制端c与上电检测引脚电113连接，开关模块120用于在上电检测信号的驱动下导通或者关断。
36.其中，总成是指把一系列零件或者产品组合成一个实现特定功能的整体，充电口总成100通过线束对充电口插座本体110、开关模块120和充电端子连接组件130进行集成连接。
37.结合参考图2所示，外部充电器200的充电电压正极端200 经正极电压引脚111及充电端子连接组件130与储能单元300的正极端300 电连接，构成正极充电支路；外部充电器200的充电电压负极端200-经负极电压引脚112、开关模块120的第一端a和第二端b及充电端子连接组件130与储能单元300的负极端300-电连接，构成负极充电支路，在负极充电支路断开时，整车充电回路断开，充电口插座本体110与车载储能单元300电气隔离，实现充电口断电保护。
38.具体的，在对车载储能单元300进行充电时，充电口插座本体110与外部充电器200插接连接，上电检测信号呈高电平状态，驱动开关模块120的第一端a与第二端b导通，控制
负极充电支路连通，以使整车充电回路导通，外部充电器200提供的电能传输至车载储能单元300，实现整车充电。在非充电状态下，充电口插座本体110与外部充电器200未插接连接，上电检测信号呈低电平状态，驱动开关模块120的第一端a与第二端b断开，控制负极充电支路断开，以使整车充电回路断开，即储能电压300与充电口插座本体110之间的供电回路断开，实现了充电口不带电的安全效果。
39.由此，本实用新型实施例提供的一种充电口总成，设有充电口插座本体、开关模块和充电端子连接组件；充电口插座本体包括正极电压引脚、负极电压引脚和上电检测引脚，正极电压引脚用于连接外部充电器的充电电压正极端，负极电压引脚用于连接所述外部充电器的充电电压负极端，上电检测引脚用于接收所述外部充电器发送的上电检测信号；正极电压引脚通过充电端子连接组件与储能单元的正极端电连接；开关模块的第一端与负极电压引脚电连接，开关模块的第二端通过充电端子连接组件与储能单元的负极端电连接，开关模块的控制端与上电检测引脚电连接，开关模块用于在上电检测信号的驱动下导通或者关断。
40.继续参考图2，在上述实施例的基础上，可选的，充电口总成100中的充电端子连接组件130包括：正极充电端子连接插件131和负极充电端子连接插件132，正极充电端子连接插件131与负极充电端子连接插件132电隔离；正极充电端子连接插件131的第一端a1与正极电压引脚111电连接，正极充电端子连接插件131的第二端b1与储能单元300的正极端300 电连接；负极充电端子连接插件132的第一端a2与开关模块120的第二端b电连接，负极充电端子连接插件132的第二端b2与储能单元300的负极端300-电连接。
41.可选地，可在正极充电端子连接插件131与负极充电端子连接插件132加装电绝缘隔离物，实现正极充电支路与负极充电支路之间的电隔离。
42.可选地，正极充电端子连接插件131和负极充电端子连接插件132可采用不同型号规格的thb接插件。
43.具体的，正极充电端子连接插件131电连接正极电压引脚111及储能单元300的正极端300 ，通过接插件的电连接，实现整车正极充电支路的快速连接；负极充电端子连接插件132电连接开关模块120与储能单元300的负极端300-，通过接插件的电连接，实现整车负极充电支路的快速连接，正极充电支路与负极充电支路之间的电隔离，避免正极充电端子连接插件131和负极充电端子连接插件132短接引起短路故障，有利于提高产品可靠性。
44.图3为本实用新型实施例一提供的另一种充电口总成的电路原理图，在图2的基础上，示例性地给出了一种充电口总成100与车载控制器之间的连接结构。
45.参考图3所示，充电口总成100还包括通讯信号连接组件140，通讯信号连接组件140通过第一线束141与充电口插座本体110的通讯信号引脚141及上电检测引脚113电连接，通讯信号连接组件140用于接收外部充电器200发送的上电检测信号及通讯信号，并将上电检测信号及通讯信号传输至中控器400，以使中控器400根据上电检测信号及通讯信号控制开关模块120导通或者关断。
46.其中，中控器400可以是电池管理系统(battery management system，bms)或者整车控制器，中控器400可根据接收到的上电检测信号及通讯信号判断当前整车的工作模式，并根据判断结果控制开关模块120导通或者关断。
47.图4为本实用新型实施例一提供的一种开关模块的结构示意图，充电口总成100中
的开关模块120包括：壳体124，及设置于壳体124内的电路板125和开关组件126，开关组件126与电路板125电连接。
48.其中，壳体124用于安装集成电路板125和开关组件126。壳体124包括底壳和上盖，底壳和上盖可采用具有一定机械强度的材料制作而成，用于保护集成电路板125和开关组件126不受外力的影响。
49.继续参考图4，其中开关模块120还包括：储能散热单元127，储能散热单元127设置于电路板125和/或开关组件126周围，储能散热单元127用于对开关组件126吸收或者释放热量。
50.其中，储能散热单元127可采用具有储能散热特性的材料制作，储能散热单元127可设置于电路板125背离开关组件126的一侧，或者，储能设置于开关组件126背离电路板125的一侧，或者，设置于电路板125与开关组件126之间，通过与电路板125或者开关组件126的接触，实现对发热器件的温度调节。
51.具体地，在高温运行状态下，储能散热单元127用于吸收电路板125和开关组件126在工作中产生的热量，并将过剩的热量传播散发出去，降低电路板125和开关组件126的发热温升，延长器件使用寿命；在低温运行状态下，储能散热单元127用于对电路板125和开关组件126释放热量，改善电路板125和开关组件126的低温运行工况，提高启动效率。
52.示例性的，通过长时间的12a电流测试，结合散热器，开关模块中的开关组件的温度可以保持在35℃。
53.由此，本实用新型实施例通过在开关模块120中增加储能散热单元127，延长开关模块120的使用寿命，保持较高的灵敏度，有利于根据信号及时对开关模块120的导通或关断进行驱动控制，实现充电口不带电的效果。
54.继续参考图4，开关组件126包括：开关管126a，开关管126a的第一端d与负极电压引脚112电连接，开关管126a的第二端s通过充电端子连接组件130的负极充电端子连接插件131与储能单元300的负极端300-电连接，开关管126a的控制端g与上电检测引脚113电连接，开关管126a用于在上电检测信号的驱动下导通或者关断。
55.继续参考图4，可选地，充电口总成100中开关管126a可包括mos管、igbt管或者三极管矩阵组中的任一个。
56.其中，开关管126a可采用金属-氧化物半导体场效应晶体管(mosfet，mos管)、绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)或者可实现同等功能的三极管矩阵组中的一种或者多种组合，mos管可以采用的规格为：nmos 100v 120a 4.5mωto-220-3-55℃～ 150℃，本实用新型实施例对此不作限制。
57.其中，开关管126a的第一端d与负极电压引脚112电连接，开关管126a的控制端g与上电检测引脚113电连接，实现开关管126a与充电口插座本体110的连接，用于接收上电检测信号和对负极回路的接通和断开的控制。开关管126a的第二端s与通过充电端子连接组件130与储能单元300的负极端300-电连接，实现开关管126a与储能单元300的连接，用于储能模块300和充电口插座本体110之间电能的传输。开关管126a在上电检测信号的驱动下导通或者关断。
58.示例性的，当接收到上电检测信号时，驱动开关管126a导通，储能模块300和充电口插座本体110之间进行电能的传输，电动车进行充电；当未接收到上电检测信号时，驱动
开关管126a关断，储能模块300和充电口插座本体110之间不进行电能的传输，此时充电口不带电。
59.图5为本实用新型实施例一提供的一种开关模块的电路原理图，开关组件126还包括：分压电路500和稳压电路600；分压电路500包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的第一端与上电检测引脚113电连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端电连接，第二电阻r2的第二端与开关管126a的第二端s电连接，第一电阻r1与第二电阻r2之间设有分压节点a，分压节点a与开关管126a的控制端g电连接；第一电阻r1与上电检测引脚113之间还设有防反二极管d1，防反二极管d1的正极端与上电检测引脚113电连接，防反二极管d2的负极端与第一电阻r1的第一端电连接；稳压电路600包括稳压二极管d2，稳压二极管d2的负极端与分压节点a电连接，稳压二极管d2的正极端与开关管126a的第二端s电连接。
60.其中，分压电路500用于对上电检测引脚113的输出电压进行采样，并根据分压节点a的电压触发开关管126a导通或关断，第一电阻r1和第二电阻r2在分压电路中起限流的作用，用以限制所在支路电流的大小，以防电流过大烧坏所串联的元器件，同时限流电阻也能起分压作用，有利于提高电路可靠性。同时防反二极管d1可用于在上电检测引脚113不输出驱动控制信号时，防止支路上电流的倒送，使电路更加安全稳定。
61.具体的，稳压电路600包括稳压二极管d2，在充电过程中，若上电检测引脚113输出的驱动控制信号发生波动，则稳压二极管d2可稳定施加到开关管126a的控制端g的电压，考虑到电路中可能存在的异常情况，加入防反二极管d1和稳压二极管d2，防止开关管误触发，有利于提高电路可靠性和稳定性。
62.继续参考图5，开关组件126还包括：尖峰电压吸收电路700，尖峰电压吸收电路700的第一端与上电检测引脚113电连接，尖峰电压吸收电路400的第二端与开关管126a的第二端s电连接。
63.可选的，电压尖峰吸收电路700可包括双向瞬态抑制二极管，该双向瞬态抑制二极管的第一端与上电检测引脚113电连接，该双向瞬态抑制二极管的第二端与开关管126a的第二端s电连接。
64.其中，尖峰电压属于浪涌电压里的一种，持续时间极短但数值很高。在充电过程中，若上电检测引脚113输出的驱动控制信号发生波动，则电压尖峰吸收电路700可滤除上电检测引脚113输出的尖峰脉冲电压，提高开关管126a控制电压的稳定性。通过在上电检测引脚113和开关管126a之间设置辅助电路，使上电检测引脚113对开关管126a的控制更加安全稳定可靠，防止开关管误触发，达到充电口不带电的效果。
65.实施例二
66.图6为本实用新型实施例二提供的一种车辆的结构示意图，如图6所示，该车辆800包括上述的充电口总成100，充电口总成设置充电口插座本体、开关模块和充电端子连接组件，充电口插座本体与外部充电器连接，充电口插座本体的上电检测引脚用于接收外部充电器发送的上电检测信号，充电口插座本体通过充电端子连接组件与储能单元连接，开关模块的与所述负极电压引脚电连接，开关模块通过充电端子连接组件与储能单元连接，开关模块的控制端与上电检测引脚电连接，开关模块用于在上电检测信号的驱动下导通或者关断。
67.可选的，该电动车可为电动摩托车、电动三轮车或者其他电动车辆。
68.由此，本实用新型通过在车辆上设置的充电口总成，实现在非充电状态下，利用万用表测量充电口正负极，无高电压输出，满足安全要求，即实现了充电口不带电的技术效果，解决了目前车辆的充电口带电造成的安全隐患，规避了短路、触电等安全风险，有利于提高整车安全性能。
69.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。