一种用于负载储能电容的高压预充模块电路制造技术

本实用新型专利技术属于新能源汽车高压预充电技术领域，具体涉及一种用于负载储能电容的高压预充模块电路，包括接线端子、预充电路（120）、用于监测预充电路（120）两端压差的监测反馈电路（160）和用于控制负载储能电容放电的自动放电电路（140）。本实用新型专利技术具有更多保护功能、低成本、小体积、高可靠性的高压预充模块电路，使得在预充过程中，能监测各参数变化用以判断预充电完成或是故障状态；同时又兼具逆接故障诊断与保护、负载储能电容的主动放电等功能。

A High Voltage Precharging Module Circuit for Load Energy Storage Capacitor

【技术实现步骤摘要】
一种用于负载储能电容的高压预充模块电路
本技术属于新能源汽车高压预充电
，具体涉及一种用于负载储能电容的高压预充模块电路。
技术介绍
新能源汽车高压大功率负载都带有大容量负载储能滤波电容，在冷启动时，负载储能电容上电压接近0V，若此时直接闭合供电回路高压接触器，接触器触点两端电压达几百伏特，而供电导线电阻及接触器触点接触电阻正常状态下最多只有几十毫欧，此刻供电系统相当于发生短路，接触器触点瞬间会流过几千甚至上万安培的电流，供电系统熔断器及高压接触器必坏无疑。因此此类高压负载的供电回路一般都会安装高压预充模块，高压供电系统工作初期，先通过预充电阻给负载端高压负载储能电容预充电，等预充电完成后，再用高压接触器短路高压预充开关和预充电阻，负载得以正常启动。采取这样的措施后，使启动瞬间的冲击电流大大降低。对于预充电完成的判断，现有技术一般采取三种控制策略：第一种是对预充电进行延时控制，如公告号为CN208078666U的专利文献公开一种输入上电防冲击预充电电路，采用NMOS管Q1代替现有技术中的继电器开关，使用延时电容E1延时NMOS管Q1开通以达到DC-DC转换器预充电，延时结束后，直接结束预充电并闭合高压接触器；第二种方法是监测预充电流，如公开号为CN108879862A的专利文献公开一种动力电池充电监测系统的控制方法，对动力电池各个充电阶段的电流进行实时监测，该类控制方案使用时，当预充电流趋近于0A时结束预充并闭合高压接触器；第三种是利用微控制器分别对预充电路两端的电压AD采样并计算电压差，如公开号为CN106696713A的专利文献公开一种电动汽车高压预充控制电路与控制方法，该类控制方案应用在预充控制系统时，当压差趋近于0V时结束预充过程并闭合高压接触器。但实际使用中以上现有技术发现以下缺陷：采用第一种延时控制的预充模块，若负载侧电路发生短路时，或者由于动力电源管理系统一致性、器件稳定性等问题，在特定的预充时间结束后，预充电路两端的直流母线仍存在较大电压差，未消除瞬时大电流冲击风险，此时闭合高压接触器仍会损坏供电系统；而采用第二种采样预充电流的方案，电路结构过于复杂或采用电流传感器成本较高；第三种用微控制器分别对预充电路两端电压进行AD采样并计算压差的办法，控制电路复杂成本较高；此外由于高压预充模块的高压继电器、高压大电流接触器动作时会产生较大的EMI干扰信号，模块内微控制器有时会发生复位或误动作。另外，现有技术中高压预充模块中通常不具备逆接故障诊断保护功能以及负载储能电容的自动放电功能，给安装维护人员带来诸多不便甚至影响到人身安全；另外，现有技术采用的压差监测的技术手段相对复杂、成本较高。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于负载储能电容的高压预充模块电路，具有更多保护功能、低成本、小体积、高可靠性的高压预充模块电路，使得在预充过程中，能监测各参数变化用以判断预充电完成或是故障状态；同时又兼具逆接故障诊断与保护、负载储能电容的主动放电等功能。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案：一种用于负载储能电容的高压预充模块电路，包括接线端子、预充电路、用于监测预充电路两端压差的监测反馈电路和用于控制负载储能电容放电的自动放电电路；所述接线端子包括高压预充开关接线端、高压接触开关接线端、压差反馈接线端、低压供电接线端、直流高压正输入端、直流高压负输入端、直流高压正输出端和直流高压负输出端，直流高压正输入端、直流高压负输入端连接外部电源，直流高压正输出端和直流高压负输出端连接负载储能电容，高压预充开关接线端、高压接触开关接线端、压差反馈接线端、低压供电接线端连接外部控制器；所述预充电路串联在直流高压正输入端与直流高压正输出端之间，所述预充电路的输入端连接监测反馈电路的第一电压输入端，所述预充电路的输出端连接监测反馈电路的第二电压输入端，所述监测反馈电路的输出端连接压差反馈接线端；自动放电电路连接在直流高压正输出端和直流高压负输出端之间。进一步的，所述监测反馈电路包括依次串联的第三电阻、第四高压继电器、第一光耦、第一稳压管和第三三极管，第一光耦的原边发光二极管阳极通过第四高压继电器和第三电阻连接预充电路的输入端，第四高压继电器的供电线圈连接在高压预充开关接线端与低压供电接线端之间，第一光耦的原边发光二极管阴极连接预充电路输出端，第一光耦的原边发光二极管阳极和原边发光二极管阴极之间反向并联有第四二极管，第一光耦的副边三极管集电极连接第一稳压管的阴极后通过第四电阻连接低压供电接线端，第一光耦的副边三极管发射极接地，第一稳压管的阳极连接第三三极管的基极后连接有限流关断电路，第三三极管的集电极通过第十二电阻连接低压供电接线端，第三三极管的集电极连接压差反馈接线端，限流关断电路包括第一三极管和第八电阻，第一三极管的集电极连接第三三极管的基极，第一三极管的发射极接地，第一三极管的基极连接第三三极管的发射极后通过第八电阻接地。进一步的，所述预充电路包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括依次串联的逆接保护控制模块、第一高压继电器和第一电阻，第二支路包括高压接触开关，第一高压继电器的供电线圈连接在高压预充开关接线端与低压供电接线端之间，高压接触开关的供电线圈连接在高压接触开关接线端与低压供电接线端之间。进一步的，所述逆接保护模块采用第七二极管。进一步的，所述逆接保护模块包括第一场效应管、第九二极管、第二稳压管、第四三极管、第十三电阻、第十电阻和第十一电阻，第九二极管、第二稳压管和第十三电阻依次串联在直流高压正输入端、直流高压负输入端之间，第一场效应管的D级和S极串联在第一支路内，第一场效应管的G极通过第十一电阻接入截止电压，截止电压大于直流高压正输入端输入电压9～15V，第四三极管的基极连接在第三十电阻与第二稳压管之间，第四三极管的发射极连接在第九二极管和第二稳压管之间，第四三极管的集电极场连接第一效应管的G极，第四三极管的发射极通过第十电阻连接第一场效应管的S极，第一场效应管的D极通过第一高压继电器和第一电阻连接直流高压正输出端。进一步的，所述自动放电电路包括串联的第三高压继电器和第二电阻，第三高压继电器的通电线圈通过放电控制回路分别连接高压预充开关接线端、高压接触开关接线端；所述放电控制回路的输入端连接低压供电接线端，放电控制回路的第一输入端通过第六电阻连接低压供电接线端，放电控制回路的第二输入端通过第五二极管连接高压预充开关接线端，放电控制回路的第三输入端通过第六二极管连接高压接触开关接线端，放电控制回路包括串联的第三高压继电器通电线圈、第二三极管和第七电阻，第三高压继电器通电线圈远离第二三极管的一端连接低压供电接线端，第二三极管的集电极和基极串联在第三高压继电器线圈和第七电阻之间，第二三极管的基极与第七电阻之间连接有滤波电容，滤波电容的负极连接第二三极管的发射极后接地。进一步的，所述自动放电电路包括串联的第二场效应管和第二星电阻，第二场效应管的G极通过放电控制回路分别连接高压预充开关接线端、高压接触开关接线端；所述放电控制回路的输入端连接直流电压，直流电压大于直流高压正输入端输入电压9～15V，所述放电控制回路包括串联的第五电阻、第二光耦和第六星电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于负载储能电容的高压预充模块电路，其特征在于：包括接线端子、预充电路（120）、用于监测预充电路（120）两端压差的监测反馈电路（160）和用于控制负载储能电容放电的自动放电电路（140）；所述接线端子包括高压预充开关接线端、高压接触开关接线端、压差反馈接线端、低压供电接线端、直流高压正输入端、直流高压负输入端、直流高压正输出端和直流高压负输出端，直流高压正输入端、直流高压负输入端连接外部电源，直流高压正输出端和直流高压负输出端连接负载储能电容，高压预充开关接线端、高压接触开关接线端、压差反馈接线端、低压供电接线端连接外部控制器；所述预充电路（120）串联在直流高压正输入端与直流高压正输出端之间，所述预充电路（120）的输入端连接监测反馈电路（160）的第一电压输入端，所述预充电路（120）的输出端连接监测反馈电路（160）的第二电压输入端，所述监测反馈电路（160）的输出端连接压差反馈接线端；自动放电电路（140）连接在直流高压正输出端和直流高压负输出端之间。

【技术特征摘要】
1.一种用于负载储能电容的高压预充模块电路，其特征在于：包括接线端子、预充电路（120）、用于监测预充电路（120）两端压差的监测反馈电路（160）和用于控制负载储能电容放电的自动放电电路（140）；所述接线端子包括高压预充开关接线端、高压接触开关接线端、压差反馈接线端、低压供电接线端、直流高压正输入端、直流高压负输入端、直流高压正输出端和直流高压负输出端，直流高压正输入端、直流高压负输入端连接外部电源，直流高压正输出端和直流高压负输出端连接负载储能电容，高压预充开关接线端、高压接触开关接线端、压差反馈接线端、低压供电接线端连接外部控制器；所述预充电路（120）串联在直流高压正输入端与直流高压正输出端之间，所述预充电路（120）的输入端连接监测反馈电路（160）的第一电压输入端，所述预充电路（120）的输出端连接监测反馈电路（160）的第二电压输入端，所述监测反馈电路（160）的输出端连接压差反馈接线端；自动放电电路（140）连接在直流高压正输出端和直流高压负输出端之间。2.根据权利要求1所述的一种用于负载储能电容的高压预充模块电路，其特征在于：所述监测反馈电路（160）包括依次串联的第三电阻、第四高压继电器、第一光耦、第一稳压管和第三三极管，第一光耦的原边发光二极管阳极通过第四高压继电器和第三电阻连接预充电路（120）的输入端，第四高压继电器的供电线圈连接在高压预充开关接线端与低压供电接线端之间，第一光耦的原边发光二极管阴极连接预充电路（120）输出端，第一光耦的原边发光二极管阳极和原边发光二极管阴极之间反向并联有第四二极管，第一光耦的副边三极管集电极连接第一稳压管的阴极后通过第四电阻连接低压供电接线端，第一光耦的副边三极管发射极接地，第一稳压管的阳极连接第三三极管的基极后连接有限流关断电路，第三三极管的集电极通过第十二电阻连接低压供电接线端，第三三极管的集电极连接压差反馈接线端，限流关断电路包括第一三极管和第八电阻，第一三极管的集电极连接第三三极管的基极，第一三极管的发射极接地，第一三极管的基极连接第三三极管的发射极后通过第八电阻接地。3.根据权利要求1所述的一种用于负载储能电容的高压预充模块电路，其特征在于：所述预充电路（120）包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括依次串联的逆接保护模块（121）、第一高压继电器和第一电阻，第二支路包括高压接触开关，第一高压继电器的供电线圈连接在高压预充开关接线端与低压供电接线端之间，高压接触开关的供电线圈连接在高压接触开关接线端与低压供电接线端之间。4.根据权利要求3所述的一种用于负载...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊生，孙耀忠，冯长虹，宋宏利，覃宇舟，
申请(专利权)人：上海飞龙新能源汽车部件有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31