电动车辆动力电池预充系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了电动车辆动力电池预充系统及装置，所述动力电池预充装置包括预充电路，所述预充电路由电流源电路和母线电容构成，其中所述电流源电路提供对所述母线电容充电的电流，其中，所述电流源电路包括三极管、第一电阻和第二电阻、以及至少两个高压MOSFET晶体管。本发明专利技术所公开的电动车辆动力电池预充系统及装置具有高的充电效率、低成本以及低失效率。

Power battery precharging system and device for electric vehicles

The present invention provides a pre charging system and a device for an electric vehicle, including a precharging circuit, a precharged routing current source circuit and a bus capacitor, in which the current source circuit provides a current for charging the bus capacitor, and the current source circuit includes a triode, and the current source circuit includes a triode tube, The first resistor and the second resistor, and at least two high-voltage MOSFET transistors. The electric vehicle power battery pre charging system and device disclosed in the invention have high charging efficiency, low cost and low failure rate.

【技术实现步骤摘要】
电动车辆动力电池预充系统及装置
本专利技术涉及预充系统及装置，更具体地，涉及电动车辆动力电池预充系统及装置。
技术介绍
目前，随着纯电动/混合动力车辆的日益发展和普及，对电动车辆的动力电池系统进行快速有效的预充变得越来越重要。现有的电动车辆电驱动系统典型地包括电池包子系统和电机子系统，其中，所述电池包子系统通常包括电池组、电池管理系统以及配电盒，而所述电机子系统通常包括逆变器和电机。图1是现有的电动车辆动力电池预充系统的电池包子系统的示意图。如图1所示，电池包子系统包括电池组1和配电盒2，其中，所述电池组1进一步包括多个电池管理单元3和多个电芯4，所述多个电芯4被串联连接以形成高压电池，所述电池管理单元3用于监控所述多个电芯4的电压、电流、容量等等。所述配电盒2用于控制电池包子系统对外连接的通断，其电器连接典型地由主正继电器Relay+，主负继电器Relay-，预充继电器Pre-charge、以及预充电阻R_precharge组成（其中，B+是电池正极，B-是电池负极，P+是电池包输出正极，P-是电池包输出负极）。如图1所示，现有的电动车辆动力电池预充系统的工作原理如下：在上电时，主负继电器Relay-首先被闭合，随后闭合预充继电器Pre-charge，致使预充回路对电机子系统的母线电容充电（例如典型地通过一阶阻容电路给母线电容充电），以避免直接闭合主正继电器时产生的瞬间充电电流过大而烧毁继电器和逆变器，随后，在满足预定的条件后结束预充电过程并闭合主正继电器Relay+而实施充电。然而，上述现有的技术方案存在如下问题：（1）由于采用阻-容充电结构，故在充电后期电阻上压差变小而使充电电流呈指数减小，由此造成充电时间长，充电效率低下；（2）由于继电器等电气分配装置通常被置于配电盒中，而预充继电器和电阻的加入增加了配电盒的成本，使得原本狭小的配电盒内空间更为拥挤，并且预充电阻在每次预充期间充当发热装置，故使得整个配电盒的失效率显著增加，同时也增加了系统控制和诊断的负担；（3）由于预充电阻在继电器刚闭合时要承受整个电池包的高压，故预充电阻选型困难，即，如果选择相应额定功率电阻，由于最大电流时间极短，造成参数浪费，而如果超出额定功率使用，如果外部电容等参数发生变化，则容易造成电阻过热，增加失效率。因此，存在如下需求：提供具有高的预充效率、低成本以及低失效率的电动车辆动力电池预充系统及装置。
技术实现思路
为了解决上述现有技术方案所存在的问题，本专利技术提出了具有高的预充效率、低成本以及低失效率的电动车辆动力电池预充系统及装置。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种电动车辆动力电池预充装置，所述动力电池预充装置包括预充电路，所述预充电路由电流源电路和母线电容C构成，其中所述电流源电路提供对所述母线电容C充电的电流nI，其中，所述电流源电路包括三极管Q0a、第一电阻R1和第二电阻R2、以及至少两个高压MOSFET晶体管Q0b和Q1…Qn。在上面所公开的方案中，优选地，所述母线电容C位于第二正电极P+和第二负电极P-之间。在上面所公开的方案中，优选地，所述三极管Q0a的基极与电压源V0相连接，所述三极管Q0a的发射极与所述第二电阻R2的第一端相连，并且所述三极管Q0a的集电极与所述第一电阻R1的第一端相连接。在上面所公开的方案中，优选地，所述第二电阻R2的第二端与所述第一负电极B-相连接，并且所述第一电阻R1的第二端与所述至少两个高压MOSFET晶体管Q0b和Q1…Qn中的每个的栅极相连接。在上面所公开的方案中，优选地，所述至少两个高压MOSFET晶体管Q0b和Q1…Qn中的每个的漏极均与所述第一正电极B+相连接，并且所述高压MOSFET晶体管Q1…Qn中的每个的源极均与所述第二正电极P+相连接。在上面所公开的方案中，优选地，所述高压MOSFET晶体管Q0b的源极与所述第一电阻R1的第二端相连接。在上面所公开的方案中，优选地，在所述电压源V0提供电压时产生流过所述第二电阻R2的电流I，并且所述电流I的大小由所述电压源V0提供电压的值和所述第二电阻R2的值决定。在上面所公开的方案中，优选地，当所述高压MOSFET晶体管Q1至Qn均处于饱和态时，如果流过所述第二电阻R2的电流I被产生，则所述高压MOSFET晶体管Q1…Qn并联输出对所述母线电容C充电的电流nI，其中，所述电流nI的大小是所述电流I的n倍。在上面所公开的方案中，优选地，在充电过程中，所述对所述母线电容C充电的电流nI保持恒定，以致所述母线电容C上的电压随时间线性增加。在上面所公开的方案中，优选地，所述电流源电路位于印刷电路板上。本专利技术的目的也可以通过以下技术方案实现：一种电动车辆动力电池预充系统，其包括电池组、动力电池预充装置和控制器。所述电池组包括多个串联连接的电芯用以向电动车辆的电子子系统提供电力，所述动力电池预充装置在上电后对所述电池组中的电芯实施充电，所述控制器用于控制所述动力电池预充装置的充电特性，其中，所述动力电池预充装置进一步包括预充电路，所述预充电路由电流源电路和母线电容C构成，其中所述电流源电路提供对所述母线电容C充电的电流nI，并且所述电流源电路包括三极管Q0a、第一电阻R1和第二电阻R2、以及至少两个高压MOSFET晶体管Q0b和Q1…Qn。本专利技术所公开的电动车辆动力电池预充系统及装置具有以下优点：（1）由于每个高压MOSFET晶体管仅需输入充电电流的n分之一，故最高电流显著减小，由此能够用电子器件（诸如MOSFET晶体管）替代电气器件（诸如继电器），并因此显著降低了成本且节省空间；（2）由于最高电流显著减小，故无需高压线束，且减少了发热量，从而降低了失效率；（3）由于充电电流恒定，即充电电流不随电容电压的增加而显著减小，故能够显著提高预充效率并且简化外部电路的诊断。附图说明结合附图，本专利技术的技术特征以及优点将会被本领域技术人员更好地理解，其中：图1是现有的电动车辆动力电池预充系统的电池包子系统的示意图；图2是根据本专利技术的实施例的电动车辆动力电池预充系统的示意图。具体实施方式图2是根据本专利技术的实施例的电动车辆动力电池预充系统的示意图。如图2所示，本专利技术所公开的电动车辆动力电池预充系统包括电池组9、动力电池充电装置10和控制器11。所述电池组9包括多个串联连接的电芯（未示出）用以向电动车辆的电子子系统提供电力。所述动力电池预充装置10在上电后对所述电池组9中的电芯实施充电。所述控制器11用于控制所述动力电池预充装置10的充电特性。其中，所述电池组9借助于第一正电极B+和第一负电极B-与所述动力电池预充装置10连接。优选地，在本专利技术所公开的电动车辆动力电池预充系统中，所述动力电池预充装置10进一步包括预充电路，所述预充电路由电流源电路和母线电容C构成，其中所述电流源电路提供对所述母线电容C充电的电流nI。优选地，在本专利技术所公开的电动车辆动力电池预充系统中，所述母线电容C位于第二正电极P+和第二负电极P-之间。优选地，在本专利技术所公开的电动车辆动力电池预充系统中，所述电流源电路包括三极管Q0a、第一电阻R1和第二电阻R2（如图2所示，电阻R2的作用是确定要输出的电流。由于三极管基极与发射极之间电压随电流变化很小，因此电流I=(V0-Vt本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动车辆动力电池预充装置，所述动力电池预充装置包括预充电路，所述预充电路由电流源电路和母线电容C构成，其中所述电流源电路提供对所述母线电容C充电的电流nI，其中，所述电流源电路包括三极管Q0a、第一电阻R1和第二电阻R2、以及至少两个高压MOSFET晶体管Q0b和Q1…Qn。

【技术特征摘要】
1.一种电动车辆动力电池预充装置，所述动力电池预充装置包括预充电路，所述预充电路由电流源电路和母线电容C构成，其中所述电流源电路提供对所述母线电容C充电的电流nI，其中，所述电流源电路包括三极管Q0a、第一电阻R1和第二电阻R2、以及至少两个高压MOSFET晶体管Q0b和Q1…Qn。2.根据权利要求1所述的电动车辆动力电池预充装置，其特征在于，所述母线电容C位于第二正电极P+和第二负电极P-之间。3.根据权利要求2所述的电动车辆动力电池预充装置，其特征在于，所述三极管Q0a的基极与电压源V0相连接，所述三极管Q0a的发射极与所述第二电阻R2的第一端相连，并且所述三极管Q0a的集电极与所述第一电阻R1的第一端相连接。4.根据权利要求3所述的电动车辆动力电池预充装置，其特征在于，所述第二电阻R2的第二端与所述第一负电极B-相连接，并且所述第一电阻R1的第二端与所述至少两个高压MOSFET晶体管Q0b和Q1…Qn中的每个的栅极相连接。5.根据权利要求4所述的电动车辆动力电池预充装置，其特征在于，所述至少两个高压MOSFET晶体管Q0b和Q1…Qn中的每个的漏极均与所述第一正电极B+相连接，并且所述高压MOSFET晶体管Q1…Qn中的每个的源极均与所述第二正电极P+相连接。6.根据权利要求5所述的电动车辆动力电池预充装置，其特征在于，所述高压MOSFET晶体管Q0b的源极与所述第一电阻R1的第二端相连接。7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞，徐国栋，江涛，
申请(专利权)人：蔚来汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81