一种电动汽车的预充电装置及其预充电方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供本发明专利技术提供一种电动汽车的预充电装置，包括：连接在直流母线正负极上的预充电辅助装置，所述预充电辅助装置进一步包括电子控制单元和反击变换电路，其中：所述电子控制单元用于接收直流母线电压信号和动力电池电压信号，并在预充电过程中对以来自车载储能器件的电能给高压直流母线电容的充电进行控制；所述反击变换电路用于在所述电子控制单元控制下，在预充电开始时把来自车载储能器件的电能传输给高压直流母线电容进行充电。本发明专利技术可以大幅减小电动汽车和混动汽车高压电路的预充电时间和主继电器闭合时的突入电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种电动汽车的预充电装置及其预充电方法。
技术介绍
电动汽车以电能为能量来源。电能需要储存在动力电池中。动力电池和相关控制电路等组成电池包，其控制电路称为电池管理系统（BMS，Battery Management System）。BMS通过控制继电器控制动力电池和外部高压直流母线的连接。动力电池为电动汽车上的各种高压用电设备（比如驱动电机控制器、DC/DC变换器、高压空调压缩机驱动器等）提供直流电。这些用电设备并联在高压直流母线上，其直流输入端一般都设置有一个直流母线电容。电动汽车启动时，需要闭合主继电器给这些设备供电，由于这些电容的存在，如果直接闭合主继电器K主（参见图1），那么由于闭合时电池侧和直流母线侧之间巨大电压差的存在，主继电器中将会流过极大的突入电流，直接损坏继电器或造成继电器寿命严重下降。为了解决这个问题，现行方案一般是在主继电器两端并联一个预充电支路，如图1所示，预充电支路由预充电电阻R预充和预充电继电器K预充串联组成。高压系统上电时，先闭合预充电继电器，电池通过预充电支路给直流母线侧进行预充电。由于预充电电阻R预充的限流作用，流过K预充的电流会被限制在该继电器所能承受的范围内。待直流母线侧电压升至足够高，BMS检测到直流母线侧电压和电池电压相差足够小，BMS控制主继电器K主闭合，高压上电过程结束。该方案在充电过程中的电流电压波形如图2所示。上述现行方案中的预充电过程是一个RC暂态过程，理论上电池电压和直流母线电压之间的电压差一直存在，只是随着时间无限趋近于零。实际实践中，高压系统的上电时间不能无限长，需要满足规定的时间限制，因此一般只等到直流母线侧电压上升到电池电压的约90%时就闭合主继电器。此时主继电器两端仍然存在着相当大的电压差，因此主继电器闭合瞬间仍然会有相当大的突入电流。过大的突入电流会影响继电器工作的可靠性，降低继电器寿命，而且会产生严重的电磁干扰。而想要在限制时间内尽可能减小主继电器两端的电压差，就需要充电过程尽可能充分。由于高压直流母线侧的电容容量无法调整，就只能减小预充电电阻的阻值。但预充电电阻阻值的减小又会增加K预充闭合时的突入电流，同样会带来诸多负面影响。由此可见，现行方案虽然一定程度上减轻了继电器突入电流的问题，但带来了高压系统上电时间和继电器突入电流之间的矛盾。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种可以大幅减小汽车高压电路的预充电时间和主继电器闭合时的突入电流，同时能大幅加快高压系统上电速度的电动汽车的预充电装置及其预充电方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种电动汽车的预充电装置，包括：连接在直流母线正负极上的预充电辅助装置，所述预充电辅助装置进一步包括电子控制单元和反击变换电路，其中：所述电子控制单元用于接收直流母线电压信号和动力电池电压信号，并在预充电过程中对以来自车载储能器件的电能给高压直流母线电容的充电进行控制；所述反击变换电路用于在所述电子控制单元控制下，在预充电开始时把来自车载储能器件的电能传输给高压直流母线电容进行充电。其中，所述反击变换电路包括功率开关器件、二极管和变压器，所述变压器的输入端与车载储能器件相连接，所述变压器的输出端并联在直流母线正负极上。其中，所述电动汽车的预充电装置还包括：并联在主继电器两端的预充电支路，所述预充电支路包括相互串联的预充电继电器和预充电电阻，所述预充电支路用于在预充电开始时把来自动力电池的电能传送给高压直流母线电容进行充电。其中，所述预充电辅助装置在主继电器闭合前停止并结束工作。其中，所述电子控制单元还用于在高压直流母线电容的充电过程中通过所述反击变换电路对高压直流母线侧电压进行反馈控制，使得高压直流母线侧电压最终稳定至动力电池电压且保持动态跟踪。其中，所述电子控制单元包括反馈控制电路，用于以动力电池电压为参考值，以高压直流母线侧电压为反馈值，两者做差后得到电压误差，将所述电压误差经过控制算法运算后，得到所述反击变换电路中功率开关器件的驱动信号，用所述驱动信号对所述反击变换电路进行控制，以使高压直流母线侧的电压和动力电池电压保持相等。其中，所述车载储能器件是车载12V蓄电池、车载18V蓄电池、车载24V蓄电池及车载48V蓄电池中的任一种。本专利技术还提供一种电动汽车的预充电装置的预充电方法，包括：步骤S1，预充电开始时，通过预充电辅助装置将车载储能器件的电能传送给高压直流母线电容进行充电；步骤S2，在高压直流母线电容电压达到稳态，并且主继电器两侧的电压相等时闭合主继电器，预充电结束。其中，所述预充电方法还包括步骤：在预充电开始时，通过预充电支路将动力电池的电能传送给高压直流母线电容进行充电。其中，预充电辅助装置在主继电器闭合前停止并结束工作。其中，在高压直流母线电容的充电过程中，预充电辅助装置的电子控制单元通过反击变换电路对高压直流母线侧电压进行反馈控制，以使高压直流母线侧电压能稳定至动力电池电压且保持动态跟踪。其中，所述电子控制单元通过反击变换电路对高压直流母线侧电压进行反馈控制，具体包括：电子控制单元以动力电池电压为参考值，以高压直流母线侧电压为反馈值，对两者做差后得到电压误差，将该电压误差经过控制算法运算后，得到反击变换电路中功率开关器件的驱动信号，用所述驱动信号对反击变换电路进行控制，使主继电器两侧的电压相等。实施本专利技术实施例将带来如下有益效果：一方面，通过合理设计，只要预充电辅助装置输出能力足够大，就能满足预充电过程的时间限制要求，甚至完全可以做到现行方案更快的充电速度，因此不存在充电时间和继电器突入电流之间的矛盾。另一方面，预充电辅助装置的电子控制单元可以对高压直流母线侧电压进行反馈控制，使得主继电器闭合前高压直流母线侧电压和动力电池电压几乎相等，因此主继电器闭合时突入电流很小，从而很好地保护了继电器，延长了继电器的寿命，提高了继电器工作的可靠性，同时也大大减少了电磁干扰。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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。图1是现有电动汽车预充电电路原理示意图。图2是现有电动汽车在充电过程中的电流电压波形示意图。图3是本专利技术实施例一电动汽车的预充电装置的结构示意图。图4是本专利技术实施例一电动汽车的预充电装置的预充电过程波形图。图5是本专利技术实施例二电动汽车的预充电装置的结构示意图。图6是本专利技术实施例二电动汽车的预充电装置的预充电过程波形图。图7是本专利技术实施例三电动汽车的预充电装置的预充电方法的流程示意图。具体实施方式下面参考附图对本专利技术的优选实施例进行描述。请参照图3所示，本专利技术实施例一提供一种电动汽车的预充电装置，包括：并联在主继电器两端的预充电支路，该预充电支路包括相互串联的预充电继电器和预充电电阻，用于在预充电开始时把来自动力电池的电能传送给高压直流母线电容进行充电；连接在直流母线正负极上的预充电辅助装置，该预充电辅助装置进一步包括电子控制单元和反击变换电路，其中：电子控制单元用于接收直流母线电压信号和动力电池电压信号，并在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车的预充电装置，其特征在于，包括：连接在直流母线正负极上的预充电辅助装置，所述预充电辅助装置进一步包括电子控制单元和反击变换电路，其中：所述电子控制单元用于接收直流母线电压信号和动力电池电压信号，并在预充电过程中对以来自车载储能器件的电能给高压直流母线电容的充电进行控制；所述反击变换电路用于在所述电子控制单元控制下，在预充电开始时把来自车载储能器件的电能传输给高压直流母线电容进行充电。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车的预充电装置，其特征在于，包括：连接在直流母线正负极上的预充电辅助装置，所述预充电辅助装置进一步包括电子控制单元和反击变换电路，其中：所述电子控制单元用于接收直流母线电压信号和动力电池电压信号，并在预充电过程中对以来自车载储能器件的电能给高压直流母线电容的充电进行控制；所述反击变换电路用于在所述电子控制单元控制下，在预充电开始时把来自车载储能器件的电能传输给高压直流母线电容进行充电。2.根据权利要求1所述的电动汽车的预充电装置，其特征在于，所述反击变换电路包括功率开关器件、二极管和变压器，所述变压器的输入端与车载储能器件相连接，所述变压器的输出端并联在直流母线正负极上。3.根据权利要求2所述的电动汽车的预充电装置，其特征在于，还包括：并联在主继电器两端的预充电支路，所述预充电支路包括相互串联的预充电继电器和预充电电阻，所述预充电支路用于在预充电开始时把来自动力电池的电能传送给高压直流母线电容进行充电。4.根据权利要求3所述的电动汽车的预充电装置，其特征在于，所述预充电辅助装置在主继电器闭合前停止并结束工作。5.根据权利要求4所述的电动汽车的预充电装置，其特征在于，所述电子控制单元还用于在高压直流母线电容的充电过程中通过所述反击变换电路对高压直流母线侧电压进行反馈控制，使得高压直流母线侧电压最终稳定至动力电池电压且保持动态跟踪。6.根据权利要求5所述的电动汽车的预充电装置，其特征在于，所述电子控制单元包括反馈控制电路，用于以动力电池电压为参考值，以高压直流母线侧电压为反馈值，两者做差后得到电压误差，将所述电压误差经过控制算法...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏铸亮，王配，黄慈梅，廖展图，蔡仕基，程胭脂，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44