CN101841177B - 一种保护电动汽车预充电电路的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种保护电动汽车预充电电路的方法和系统，能够解决预充电电阻损坏的问题。一种保护电动汽车预充电电路的方法，包括：当开始预充电过程时，保持DC/DC转换器处于关闭状态，电池管理系统BMS闭合预充电继电器以开始对逆变器电容进行充电；当预充电过程结束时，BMS断开预充电继电器、闭合主接触器；以及启动DC/DC转换器。一种保护电动汽车预充电电路的系统，包括：电池管理系统BMS，用于当预充电过程开始时，闭合预充电继电器以开始对逆变器电容进行充电，并当预充电过程结束时，断开预充电继电器、闭合主接触器；以及DC/DC转换器，用于当预充电过程开始时，处于关闭状态，并当预充电过程结束时，处于启动状态。

Description

一种保护电动汽车预充电电路的方法与系统

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种保护电动汽车预充电电路的方法与系统。

背景技术

随着全球石油资源的紧张以及环境污染的日趋严重，各种节能环保的新能源汽车不断涌现，特别是电动汽车越来越受到人们的关注和青睐。在电动汽车系统中，电动汽车的预充电管理是新能源汽车中必不可少的重要环节，其中，电动汽车预充电的作用是给电机控制器(即，逆变器)的大电容进行充电，以减少接触器接触时火花拉弧，增加安全。然而，在实际使用中，经常发生预充电电阻损坏故障，从而对电动汽车的可靠性及成本带来负面影响。

因此，需要一种方法来解决预充电过程中预充电电阻损坏的问题。

发明内容

本发明提供了一种保护电动汽车预充电电路的方法，能够解决预充电电阻损坏的问题。此外，本发明还提供了一种保护电动汽车预充电电路的系统，能够解决现有技术中预充电电阻损坏的问题。

本发明的发明人通过对预充电电阻损坏故障的分析发现，导致预充电电阻损坏的原因是在点火锁从OFF变为ON整车开始预充电的过程中，由于现有技术中只要整车一上电，DC/DC转换器就会启动，这样DC/DC转换器就会介入预充电过程，从而导致了DC/DC转换器与预充电电阻的并联，使得电路中的总电阻变小，电流变大，致使预充电电阻因经常过载而烧坏，如图1所示。因此，如果在预充电过程中不启动DC/DC转换器，则会降低预充电电阻损坏的几率。

因此，本发明提供一种保护电动汽车预充电电路的方法，该方法包括：

当开始预充电过程时，保持DC/DC转换器处于关闭状态，电池管理系统(BMS)闭合预充电继电器以开始对逆变器电容进行充电；

当预充电过程结束时，所述BMS断开所述预充电继电器、闭合主接触器；以及

启动所述DC/DC转换器。

本发明还提供一种保护电动汽车预充电电路的系统，该系统包括：

电池管理系统(BMS)，用于当预充电过程开始时，闭合预充电继电器以开始对逆变器电容进行充电，并当预充电过程结束时，断开所述预充电继电器、闭合主接触器；以及

DC/DC转换器，用于当预充电过程开始时，处于关闭状态，并当预充电过程结束时，处于启动状态。

通过采用所述的方法和系统，由于使得DC/DC转换器在预充电过程结束之后再启动，所以能够防止DC/DC转换器在预充电过程中启动，从而避免了因DC/DC转换器与预充电电阻并联而导致的电路中总电阻的减小、电流的增加以及预充电电阻被烧坏的风险，进而不需要选择很大功率的预充电电阻，从而降低了成本，保护了预充电电路，保证了预充电过程的可靠完成。

附图说明

图1为现有电动汽车高压电气原理图；

图2为本发明提供的电池管理系统与电池包、整车控制器、逆变器之间的信号图以及整车控制器与DC/DC转换器之间的信号图；

图3为本发明提供的DC/DC转换器的驱动电路图。

具体实施方式

下面，首先结合图1的高压电气原理图和图2的信号图来描述本发明的保护电动汽车预充电电路的方法。该方法包括：当开始预充电过程时，保持DC/DC转换器102处于关闭状态，电池管理系统BMS 103闭合预充电继电器K2以开始对逆变器101电容进行充电；当预充电过程结束时，所述BMS103断开所述预充电继电器k2、闭合主接触器K1；以及启动所述DC/DC转换器102。

通过采用所述的方法，由于在逆变器101电容预充电完成之后才启动DC/DC转换器102，所以能够防止预充电过程中DC/DC转换器102的启动，从而避免了因DC/DC转换器102与预充电电阻R1并联而导致的电路中总电阻的减小、电流的增加以及预充电电阻R1被烧坏的风险，进而不需要选择很大功率的预充电电阻R1，从而降低了成本，保护了预充电电路，保证了预充电过程的可靠完成。

进一步地，所述预充电过程结束的条件为：所述BMS 103闭合所述预充电继电器k2的同时监测所述逆变器101电容两端的电压，并当所监测的逆变器101电容两端的电压达到预定值时预充电过程结束。其中，所述预定值大于等于电动汽车电池组额定电压值的90％，这样就能够避免接触器接触时的火花拉弧，增加安全。

另外，所述启动所述DC/DC转换器102包括：所述BMS 103向整车控制器201发送表明所述主接触器k1闭合的信号；所述整车控制器201接收到表明所述主接触器k1闭合的信号之后，启动所述DC/DC转换器102。当然，BMS 103也可以直接向DC/DC转换器102发送控制信号以启动DC/DC转换器102。

进一步地，在所述DC/DC转换器102启动之后，本发明保护电动汽车预充电电路的方法还可以包括：所述整车控制器201监测所述DC/DC转换器102的反馈信号以判断所述DC/DC转换器102的状态。其中，所述DC/DC转换器102的状态包括：输出过压、输出欠压、启动失败和正常启动。而且，当所述DC/DC转换器102的反馈信号表明其处于输出过压、输出欠压、启动失败中的一者时，所述整车控制器201关闭所述DC/DC转换器102。从而实现了实时对DC/DC转换器102状态的监控，保证了整车系统的可靠性。

需要说明的是，图1中的继电器状态检测及保护板的作用是：当检测到预充电继电器K2以及主接触器K1有故障时，则向BMS 103发布故障码，从而使得BMS 103能够更有效地控制预充电继电器K2和主控制器K1。而且，图2中，电池包202包括图1中的电池组、主接触器K1、预充电继电器K2以及预充电电阻R1，BMS 103向电池包202发送继电器控制信号，其作用就是实现上述BMS 103对预充电继电器K2以及主接触器K1的断开和闭合的控制。

本发明还提供了一种保护电动汽车预充电电路的系统，能够解决现有技术中预充电电阻损坏的问题。该系统包括电池管理系统BMS 103和DC/DC转换器102，其中，电池管理系统BMS 103，用于当预充电过程开始时，闭合预充电继电器K2以开始对逆变器101电容进行充电，并当预充电过程结束时，断开预充电继电器K2、闭合主接触器K1；以及DC/DC转换器102，用于当预充电过程开始时，处于关闭状态，并当预充电过程结束时，处于启动状态。

通过采用所述的系统，由于在逆变器101电容预充电完成之后DC/DC转换器102才启动，所以能够防止预充电过程中DC/DC转换器102的启动，从而避免了因DC/DC转换器102与预充电电阻R1并联而导致的电路中总电阻的减小、电流的增加以及预充电电阻R1被烧坏的风险，进而不需要选择很大功率的预充电电阻R1，从而降低了成本，保护了预充电电路，保证了预充电过程的可靠完成。

进一步地，所述预充电过程结束的条件为：所述BMS 103闭合所述预充电继电器K2的同时监测所述逆变器101电容两端的电压，并当所检测的逆变器101电容两端的电压达到预定值时预充电过程结束。其中，所述预定值大于等于电动汽车电池组的额定电压值的90％，这样就能够避免接触器接触时的火花拉弧，增加安全。

此外，所述系统还包括整车控制器201，所述BMS 103在断开预充电继电器K2、闭合主接触器K1后通知整车控制器201主接触器闭合K1，整车控制器201得知主接触器K1闭合后启动DC/DC转换器102。当然，BMS 103也可以直接向DC/DC转换器102发送控制信号以启动DC/DC转换器102。另外，当DC/DC转换器102启动之后，整车控制器201还用于监测所述DC/DC转换器102的反馈信号以判断所述DC/DC转换器102的状态。其中，所述DC/DC转换器102的状态包括：输出过压、输出欠压、启动失败以及正常启动。而且，当所述DC/DC转换器102的反馈信号表明其处于输出过压、输出欠压、启动失败中的一者时，所述整车控制器201还用于关闭所述DC/DC转换器102。从而确保了整车系统的可靠性。

进一步地，如图3所示，本发明保护电动汽车预充电电路的系统还提供了用于DC/DC转换器102的驱动电路，该驱动电路包括电阻R5、电阻R2、电阻R3和电阻R4，npn型三极管M1和npn型三极管M2，二极管D1，以及光耦10；其中，电阻R5一端接收来自所述整车控制器的控制信号、另一端连接到所述三极管M1的基极，电阻R2一端连接到所述三极管M1的基极、另一端连接到模拟地，电阻R3一端连接到所述三极管M1的集电极、另一端连接到电源VCCSP，三极管M2的基极连接到所述三极管M1的集电极、三极管M2的集电极连接到所述电源VCCSP、三极管M2的发射极连接到二极管D1的正极，所述二极管D1的负极作为第一输出端子，所述三极管M1的发射极接到模拟地，所述电阻R4一端接收来自所述整车控制器201的控制信号、另一端连接到所述光耦10的端子1，所述光耦10的端子2接模拟地、端子3接数字地、端子4作为第二输出端子。

图3所示驱动电路的基本工作原理是：当使能端的电压达到DC/DC转换器102的启动电压时，三极管M1导通而二极管M2关闭从而二极管D1的负极输出低电平，同时光耦10的端子1和端子2之间开始有电流流动从而使得光耦10的端子4输出低电平，这样DC/DC转换器102就可以启动了。应当理解的是，使能端的最低驱动电流随着使能端电压的不同而不同。例如，当R5＝5.11kΩ、R4＝3.01kΩ时，实测使能端电压最低2.7V可以启动DC/DC转换器102；由于DC/DC转换器102启动时，电阻R5和R4相当于并联，所以启动电流为1.5mA。应当理解，随着各个电阻取值的不同、各个三极管选型的不同，启动电流以及最低启动电压也是随之而变化的。

虽然出于说明的目的公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的技术人员将意识到，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，能够做出各种修改、添加和替换。

Claims (12)

1.一种保护电动汽车预充电电路的方法，该方法包括：

当开始预充电过程时，保持DC/DC转换器处于关闭状态，电池管理系统BMS闭合预充电继电器以开始对逆变器电容进行充电；

当预充电过程结束时，所述BMS断开所述预充电继电器、闭合主接触器；以及

启动所述DC/DC转换器；

其中启动所述DC/DC转换器包括：所述BMS通知整车控制器所述主接触器闭合；和当所述整车控制器得知所述主接触器闭合后，所述整车控制器启动所述DC/DC转换器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：

当所述BMS闭合所述预充电继电器的同时监测所述逆变器电容两端的电压，并当所监测的逆变器电容两端的电压达到预定值时预充电过程结束。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预定值大于等于电动汽车电池组的额定电压值的90％。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述启动所述DC/DC转换器包括：

所述BMS发送控制信号给所述DC/DC转换器以启动所述DC/DC转换器。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：

在启动所述DC/DC转换器之后，所述整车控制器监测所述DC/DC转换器的反馈信号以判断所述DC/DC转换器的状态，其中，所述DC/DC转换器的状态包括：输出过压、输出欠压、启动失败以及正常启动。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，该方法还包括：

当所述DC/DC转换器的反馈信号表明其处于输出过压、输出欠压、启动失败中的一者时，所述整车控制器关闭所述DC/DC转换器。

7.一种保护电动汽车预充电电路的系统，该系统包括：

电池管理系统BMS，用于当预充电过程开始时，闭合预充电继电器以开始对逆变器电容进行充电，并当预充电过程结束时，断开所述预充电继电器、闭合主接触器；以及

DC/DC转换器，用于当预充电过程开始时，处于关闭状态，并当预充电过程结束时，处于启动状态；

所述系统还包括整车控制器，所述BMS在断开所述预充电继电器、闭合所述主接触器后通知所述整车控制器所述主接触器闭合，所述整车控制器得知所述主接触器闭合后启动所述DC/DC转换器。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述BMS闭合所述预充电继电器的同时监测所述逆变器电容两端的电压，并当所监测的逆变器电容两端的电压达到预定值时预充电过程结束。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述预定值大于等于电动汽车电池组的额定电压值的90％。

10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述整车控制器还用于监测所述DC/DC转换器的反馈信号以判断所述DC/DC转换器的状态。

11.根据权利要求7至10任一项所述的系统，其中，所述DC/DC转换器的驱动电路包括电阻R5、电阻R2、电阻R3和电阻R4，npn型三极管M1和npn型三极管M2，二极管D1，以及光耦(10)；其中，电阻R5一端接收来自所述整车控制器的控制信号、另一端连接到所述三极管M1的基极，电阻R2一端连接到所述三极管M1的基极、另一端连接到模拟地，电阻R3一端连接到所述三极管M1的集电极、另一端连接到电源VCCSP，三极管M2的基极连接到所述三极管M1的集电极、三极管M2的集电极连接到所述电源VCCSP、三极管M2的发射极连接到二极管D1的正极，所述二极管D1的负极作为第一输出端子，所述三极管M1的发射极接到模拟地，所述电阻R4一端接收来自所述整车控制器的控制信号、另一端连接到所述光耦(10)的端子1，所述光耦(10)的端子2接模拟地、端子3接数字地、端子4作为第二输出端子。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，当所述第一输出端子和所述第二输出端子均输出低电平时，所述DC/DC转换器启动。

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