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

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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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