CN111251893B - 新能源汽车的高压母线电容的预充电装置 - Google Patents

Abstract

一种新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，包括双向DC‑DC变换电路、电容电压采样电路及控制器；双向DC‑DC变换电路耦接在高压母线电容与充电电源之间，电容电压采样电路的输出端与控制器的输入端耦接。双向DC‑DC变换电路包括隔离变压器、第一整流/逆变电路、第二整流/逆变电路、电感L_f、开关管Q₇、开关管Q₈和电容C_buffer。控制器可控制双向DC‑DC变换电路工作于预充电模式，在预充电模式时双向DC‑DC变换电路先在推挽电路模式下对高压母线电容进行充电，在高压母线电容电压达到预定的阈值后双向DC‑DC变换电路在隔离升压电路模式下对高压母线电容进行充电。本发明结构简单，成本低，安全可靠。

Description

新能源汽车的高压母线电容的预充电装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种新能源汽车的高压母线电容的预充电装置。

背景技术

如图1所示，电动汽车的电气系统一般由高压电池包91、电池管理系统（BMS ：Battery Management System）92、接线盒93、高压电器94等组成，汽车起动时，电池管理系统92控制接线盒93接通高压电池包91和高压电器94，由高压电池包91为高压电器94充电。高压电器94可以是各种高压用电设备，如高压DC-DC变换器、逆变器、车载充电机等等。这些高压用电设备并联在高压直流母线上，其直流输入端通常设有一高压母线电容C1。所有高压用电设备的高压母线电容的一端均与电动汽车的直流母线的正极相连，高压母线电容的另一端与电动汽车的直流母线的负极相连。由于高压母线电容的电压不能突变，为了确保高压电路接通瞬间的用电安全，需要设置给电容进行预充电的预充电电路。

传统的预充电电路主要由预充电接触器95和预充电电阻96组成，通过预充电电阻96来限制高压电池包接到高压母线电容时的冲击电流，但这样会造成电阻和接触器的热损耗，消耗了电池的能量，进而减少了电动车的续航里程，同时还会造成潜在的零部件热失效风险。为克服上述缺点，申请人在申请日为2017年10月26日、申请号为201711015137.4的专利申请中提出了一种新的预充电电路结构，在该预充电电路中，在双向高压直流/直流变换器的基本拓扑中增加了由开关管Q₈构成的支路、以及由彼此串联的低压侧输出电容Co和开关管Q9构成的支路。该预充电电路由于未设置预充电接触器和预充电电阻，因此具有能量损耗低、重量轻、充电效率高等优点，但也存在着以下不足：1、对基本拓扑的改动较大、成本高、增加了控制的复杂程度，除了基本拓扑的开关管Q1-Q6以外，开关管Q7、Q8在第一阶段交替导通，进行占空比控制，到第二阶段要切换为恒高、低电平控制；开关管Q9在第一阶段控制为断开，到第二阶段控制为导通，该三个开关管的控制以及状态切换较为复杂；相应地，开关管Q7、开关管Q8组成了半桥上下管，在预充第一阶段，需要专用的半桥驱动芯片以实现高速交替导通，成本较高；2、开关管Q8直接跨接在输出侧两端，增加了系统低压侧短路失效的风险；3、开关管Q9一旦开路，会造成变换器主功能的丢失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、成本低、安全可靠的预充电装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，该新能源汽车具有直流母线和充电电源，高压母线电容的一端与新能源汽车的直流母线的正极相连，另一端与新能源汽车的直流母线的负极相连；预充电装置包括双向DC-DC变换电路、电容电压采样电路以及控制器；双向DC-DC变换电路耦接在高压母线电容与充电电源之间，以使得充电电源可通过该双向DC-DC变换电路向高压母线电容充电；电容电压采样电路的输出端与控制器的输入端耦接，电容电压采样电路用于采集高压母线电容的电压；其特点在于，双向DC-DC变换电路包括隔离变压器、第一整流/逆变电路、第二整流/逆变电路、电感L_f、开关管Q₇、开关管Q₈和电容C_buffer；第一整流/逆变电路与所述高压母线电容并联连接，隔离变压器的原边与第一整流/逆变电路连接，隔离变压器的副边与第二整流/逆变电路连接；电感L_f的一端与第二整流/逆变电路相连，电容C_buffer与开关管Q₈所组成的串联支路的一端连接于电感L_f的一端与第二整流/逆变电路的共接点，电容C_buffer与开关管Q₈所组成的串联支路的另一端与第二整流/逆变电路相连；开关管Q₇的第二导通端与电感L_f的另一端连接，开关管Q₇的第一导通端与充电电源的正极相连，充电电源的负极连接于电容C_buffer与开关管Q₈所组成的串联支路的另一端；控制器分别与第一整流/逆变电路、第二整流/逆变电路、开关管Q₇的控制端和开关管Q₈的控制端连接；控制器可控制双向DC-DC变换电路工作于预充电模式，在预充电模式时双向DC-DC变换电路先在推挽电路模式下对高压母线电容进行充电，在高压母线电容电压达到预定的阈值后双向DC-DC变换电路在隔离升压电路模式下对高压母线电容进行充电，直到高压母线电容的电压达到预设的充电电压值。

进一步地，第一整流/逆变电路由全桥电路组成，全桥电路包括第一桥臂、第二桥臂；第一桥臂与高压母线电容并联连接，第一桥臂包括由上至下依次串联的开关管Q₁和开关管Q₃；第二桥臂包括由上至下依次串联的开关管Q₂和开关管Q₄；开关管Q₁和开关管Q₃的共接点与隔离变压器的原边绕组的一端连接；隔离变压器的原边绕组的另一端连接于开关管Q₂和开关管Q₄的共接点；第二整流/逆变电路包括开关管Q₅和开关管Q₆，开关管Q₆的第一导通端与隔离变压器的副边绕组的一端相连，开关管Q₅的第一导通端与副边绕组的另一端相连，开关管Q₅的第二导通端与电容C_buffer与开关管Q8所组成的串联支路的另一端相连，开关管Q₆的第二导通端连接于电容C_buffer与开关管Q₈所组成的串联支路的另一端与开关管Q₅的第二导通端的共接点，副边绕组的中心抽头分别与电容C_buffer与开关管Q8所组成的串联支路的一端和电感L_f的一端相连；控制器分别与开关管Q₁的控制端、开关管Q₂的控制端、开关管Q₃的控制端、开关管Q₄的控制端、开关管Q₅的控制端和开关管Q₆的控制端连接。

进一步地，双向DC-DC变换电路包括电容C_o，电容C_o的一端连接于开关管Q₇的第二导通端与电感L_f的另一端的共接点，电容C_o的另一端分别连接电容C_buffer与开关管Q₈所组成的串联支路的另一端和充电电源的负极。

本发明至少具有以下技术效果：

1、根据本发明一实施例的预充电装置通过在现有新能源汽车的高压DC-DC变换器的基本拓扑结构的低压侧增加一组电容C_buffer和开关管Q8的串联支路，并和DC-DC变换器的基本拓扑进行组合变换；当开关管Q8导通时，拓扑才能由隔离升压电路（boost）变换成推挽电路（push-pull），开关管Q8断开，拓扑又从推挽电路回归到隔离升压电路，从而实现了两阶段预充电功能；第一阶段变换为具有0V起动能力的推挽电路，在高压母线电容上建立起基础电压，建立起基础电压后，第二阶段切换为隔离升压电路，使高压母线电容充到最终的目标电压，从而解决了高压侧为0V时的软起动问题，避免了充电时产生冲击电流，提高了充电过程的安全性和可靠性；

2、根据本发明一实施例的预充电装置对高DC-DC变换器的基本拓扑结构改动较小，电路结构和控制过程都更加简单，由于待控制的开关管的数量减少了，状态切换也减少，所以实现预充电的过程更为简单；另外，相比于CN201711015137.4的方案，本发明实施例的开关管Q7、开关管Q8的控制比较简单，无需专用的半桥驱动芯片，虽然增加了一颗电容，但由于减少了一颗半桥驱动芯片以及一颗大电流Mos管（CN201711015137方案中的开关管Q8），总的算下来，成本得以降低；

3、根据本发明一实施例的预充电装置由于不是将开关管Q₈设置在输出侧两端，因此降低了系统低压侧短路失效的风险，提高了可靠性。

附图说明

图1示出了现有电动汽车的电气系统的原理框图。

图2示出了本发明预充电装置一实施例的原理框图。

图3示出了本发明预充电装置一实施例的电路原理图。

图4示出了非隔离升压电路的电路拓扑结构。

图5示出了高压隔离boost电路的电路拓扑结构。

图6示出了根据本发明一实施例的预充电装置的开关管在推挽电路模式时的工作时序图。

图7示出了根据本发明一实施例的预充电装置的开关管在隔离升压电路模式时的工作时序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

请参考图2。根据本发明一实施例的一种新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，包括电容电压采样电路2、双向DC-DC变换电路3以及控制器5。

电容电压采样电路2用于采集高压母线电容C_in的电压，电容电压采样电路2的输出端与控制器5的输入端耦接，以将采集到的高压母线电容C_in的电压信号发送给控制器5。高压母线电容C_in的一端与新能源汽车的直流母线的正极相连，另一端与新能源汽车的直流母线的负极相连。

双向DC-DC变换电路3耦接在高压母线电容C_in与充电电源V_{LV_bat}之间，以使得充电电源V_{LV_bat}可通过该双向DC-DC变换电路向高压母线电容C_in充电。双向DC-DC变换电路3包括隔离变压器T_r、第一整流/逆变电路31、第二整流/逆变电路32、电感L_f、开关管Q_7、开关管Q₈和电容C_buffer。

第一整流/逆变电路31与高压母线电容C_in并联连接，隔离变压器T_r的原边与第一整流/逆变电路31连接，隔离变压器T_r的副边与第二整流/逆变电路32连接。电感L_f的一端与第二整流/逆变电路32相连，电容C_buffer的一端连接于电感L_f的一端与第二整流/逆变电路32的共接点，电容C_buffer的另一端连接开关管Q₈的第一导通端，开关管Q₈的第二导通端与第二整流/逆变电路32相连；开关管Q₇的第二导通端与电感L_f的另一端连接，开关管Q₇的第一导通端与充电电源V_{LV_bat}的正极相连，充电电源V_{LV_bat}的负极与开关管Q₈的第二导通端相连。在其它的实施方式中，也可以将电容C_buffer设置在开关管Q₈的下方，此时，开关管Q₈的第一导通端连接于电感L_f的一端与第二整流/逆变电路的共接点，开关管Q₈的第二导通端与电容C_buffer的一端连接，电容C_buffer的另一端与第二整流/逆变电路相连；充电电源V_{LV_bat}的负极与电容C_buffer的另一端相连。开关管Q₈可以采用NMOS管或PMOS管，NMOS管的栅极、漏极和源极构成开关管Q₈的控制端、第一导通端和第二导通端，PMOS管的栅极、源极和漏极构成开关管Q₈的控制端、第一导通端和第二导通端。

控制器5分别与第一整流/逆变电路31、第二整流/逆变电路32、开关管Q₇的控制端和开关管Q₈的控制端连接。控制器5可控制双向DC-DC变换电路3工作于预充电模式，在预充电模式时双向DC-DC变换电路3先在推挽（Push-pull）电路模式下对高压母线电容C_in进行充电，在高压母线电容电压达到预定的阈值后双向DC-DC变换电路在隔离升压电路模式下对高压母线电容C_in进行充电，直到高压母线电容C_in的电压达到预设的充电电压值。

进一步地，双向DC-DC变换电路3包括电容C_o，电容C_o的一端连接于开关管Q₇的第二导通端与电感L_f的另一端的共接点，电容C_o的另一端分别连接开关管Q₈的第二导通端和充电电源V_{LV_bat}的负极。

第一整流/逆变电路31和第二整流/逆变电路32均可由推挽电路、全桥电路或半桥电路组成。图中的R_LD代表负载。

在本实施例中，如图3所示，所述第一整流/逆变电路31由全桥电路组成。全桥电路包括第一桥臂、第二桥臂；第一桥臂与高压母线电容C_in并联连接，第一桥臂包括由上至下依次串联的开关管Q₁和开关管Q₃；第二桥臂包括由上至下依次串联的开关管Q₂和开关管Q₄。开关管Q₁和开关管Q₃的共接点与隔离变压器的原边绕组的一端连接；隔离变压器的原边绕组的另一端连接于开关管Q₂和开关管Q₄的共接点。

第二整流/逆变电路32包括开关管Q₅和开关管Q₆，开关管Q₆的第一导通端与隔离变压器的副边绕组的一端相连，开关管Q₅的第一导通端与副边绕组的另一端相连，开关管Q₅的第二导通端与开关管Q₈的第二导通端相连，开关管Q₆的第二导通端连接于开关管Q₅的第二导通端与开关管Q₈的第二导通端的共接点，副边绕组的中心抽头分别与电容C_buffer的一端和电感L_f的一端相连。

控制器5分别与开关管Q₁的控制端、开关管Q₂的控制端、开关管Q₃的控制端、开关管Q₄的控制端、开关管Q₅的控制端和开关管Q₆的控制端连接。

进一步地，全桥电路包括谐振电感L_r、第一箝位二极管D_c1和第二箝位二极管D_c2。谐振电感L_r的一端连接于开关管Q₁和开关管Q₃的共接点，谐振电感L_r的另一端与隔离变压器T_r的原边绕组的一端连接。第一箝位二极管D_c1的负极分别与开关管Q₁的第一导通端和开关管Q₂的第一导通端连接，第一箝位二极管D_c1的正极分别与谐振电感L_r的另一端以及隔离变压器T_r的原边绕组的一端连接。第二箝位二极管D_c2的负极与第一箝位二极管D_c1的正极连接，第二箝位二极管D_c2的正极分别与开关管Q₃的第二导通端和开关管Q₄的第二导通端连接。

可选地，全桥电路包括隔直电容C_b，隔直电容C_b串接在开关管Q₂和开关管Q₄的共接点与隔离变压器T_r的原边绕组的另一端之间。

可选地，上述的开关管Q₁、开关管Q₂、开关管Q₃、开关管Q₄、开关管Q₅、开关管Q₆、开关管Q₇和开关管Q₈均为NMOS管，NMOS管的栅极为控制端，NMOS管的漏极为第一导通端，NMOS管的源极为第二导通端。

控制器5用于在双向DC-DC变换电路3处于推挽电路模式时，控制开关管Q₇和开关管Q₈常通，控制隔离变压器T_r、以及开关管Q₁至开关管Q₆组成推挽电路；在双向DC-DC变换电路3处于隔离升压电路模式时，控制器5控制开关管Q₇常通，控制开关管Q₈常断开，并控制电感L_f、隔离变压器T_r、以及开关管Q₁至开关管Q₆组成隔离升压电路。

具体地说，双向DC-DC变换电路3对高压母线电容C_in的预充电分两个阶段，第一阶段为推挽电路模式阶段，在第一阶段，开关管Q₇和开关管Q₈同时开通，充电电源V_{LV_bat}（本实施例中为低压电池）的电流经过电容C_o、电感L_f与电容C_buffer组成的π型滤波电路，使得电容C_buffer上获得与充电电源V_{LV_bat}一致的稳定输入电压。这个电压再通过隔离变压器T_r以及开关管Q₁至开关管Q₆组成的推挽电路，通过控制开关管Q₅和开关管Q₆的导通占空比来对高压侧的高压母线电容C_in进行充电。当高压母线电容C_in的电压充到预定的阈值时，高压电池V_{HV_bat}已经获得了升压拓扑所必要的基础电压。第一阶段可以采用开环控制，也可以采用闭环控制，方法为取高压母线电容C_in上的电压信号进行电压模式控制，或者是取高压侧谐振电感L_r上的平均电流作为反馈信号，对其进行电流模式控制。第二阶段为常规的隔离升压电路模式阶段。第一阶段结束时，开关管Q₈断开，电感L_f、隔离变压器T_r、以及开关管Q₁至开关管Q₆组成隔离升压电路。开关管Q₅、开关管Q₆将升压后的电压逆变为交流电，送到隔离变压器T_r的副边，经过隔离变压器T_r变换，在隔离变压器T_r的原边得到电压比较高的交流电，交流电经开关管Q₁至开关管Q₄整流，给高压母线电容C_in充电，直到电压充到最终的目标电压。第二阶段可以取高压母线电容C_in上的电压信号进行电压模式控制，或者是取高压侧谐振电感L_r上的平均电流作为反馈信号进行电流模式控制。

如图4所示，在常规的非隔离boost电路（一般用于低压系统）中，由于一开始时输入电压Vin就通过上管Qh的晶体二极管Dh给输出侧的电容Co充好了电（如图4），故而没有0V起动问题。而在图5所示的高压隔离boost电路里，由于隔离变压器T_r的存在，一开始的时候电容Co的电压是0V，而根据高压隔离boost电路的输出电压（Vo）公式，Vo=(Vin*N1/N2)/(1-D)，N1为隔离变压器T_r的原边线圈的匝数，N2为隔离变压器T_r的副边线圈的匝数，即使占空比很小，也会在输出侧产生一个略大于Vin*N1/N2的电压，相当于给0V电容突然叠加电压，会造成很大的电流冲击，导致充电电流不可控，严重时会烧坏开关管。所以在隔离boost电路的应用场合下，先在高压侧建立起Vin*N1/N2的boost基础电压是非常重要的。

本申请通过在双向DC-DC变换电路的基本拓扑中增加额外支路，在第一阶段将电路拓扑变换为推挽电路架构，而推挽电路的输出电压符合公式Vo=(Vin*N1/N2)*D，其中D为占空比，当D从0开始逐渐增加到1时，Vo从0V逐渐增加到Vin*N1/N2，所以不存在大电压直接并电容的问题，也没有了电流冲击，从而解决了0V软起动问题。在高压侧建立了Vin*N1/N2的boost基础电压之后，第二阶段电路拓扑恢复为常规的boost电路，直到充到目标电压为止。

请结合图6和图7所示，在图6和图7中，t代表时间，Ts为开关管的开关周期。如图6所示，在双向DC-DC变换电路3处于推挽电路模式时（即预充电模式下的第一个阶段），开关管Q₇、开关管Q₈一直处于导通状态，开关管Q₁至开关管Q₄工作频率为100KHz，通过控制开关管Q₅、开关管Q₆的占空比来对输出进行恒流充电，开关管Q5和开关管Q6的占空比从1%逐渐增加到49%。高压母线电容C_in上的电压充到基础电压（即Vin*N1/N2,这里的Vin特指充电电源V_{LV_bat}的电压），切换到预充电的第二阶段。在第二阶段，如图7所示，开关管Q₈断开，开关管Q₇闭合，通过控制开关管Q5与开关管Q6驱动信号的重叠区域的占比来实现升压，开关管Q5与开关管Q6驱动的重叠区域相当于电感L_f的储能阶段，非重叠区域相当于电感L_f的释能阶段，根据boost电路原理，储能时间占比越大，输出电压越高。为实现高压侧的同步整流，高压侧开关管Q1～Q4的控制时序如下：开关管Q₁的上升沿跟随开关管Q₅的驱动上升沿，开关管Q₄的下降沿跟随开关管Q₅的驱动下降沿，开关管Q₃的上升沿跟随开关管Q₆的驱动上升沿，开关管Q₂的下降沿跟随Q₆的驱动下降沿。控制环可以为电流环，也可以为电压环，高压母线电容C_in的充电电流稳定在预设的目标电流值结束充电。

根据本发明一实施例的新能源汽车的高压母线电容的预充电装置还可工作于正向降压(Buck)模式和反向升压(boost)模式。

在正向降压模式时，高压侧输入电源V_{HV_bat}的输出电压通过开关管Q₁~ Q₄逆变为交流电并被送到隔离变压器T_r的原边，经过隔离变压器T_r的变换，在隔离变压器T_r的副边得到电压比较低的交流电，交流电经过开关管Q₅和Q₆的整流后，再经过电感L_f和电容C_o的滤波，在低压侧得到一个电压较低（例如12V）的直流电。

在反向升压模式时，充电电源V_{LV_bat}向高压侧辅助供电。电感L_f、开关管Q₅和开关管Q₆组成boost电路，对低压侧电源V_{LV_bat}进行升压，隔离变压器T_r、开关管Q₁至开关管Q₆组成推挽电路。开关管Q₅和Q₆将升压后的电压逆变为交流电，送到隔离变压器T_r的副边，经过隔离变压器T_r的变换，在隔离变压器T_r的原边得到电压比较高的交流电，交流电经过开关管Q₁~ Q₄的整流，再经过高压母线电容C_in滤波，在高压侧得到电压较高的直流电。

根据本发明一实施例的预充电装置可以通过在现有新能源汽车的高压DC-DC变换器的基本拓扑结构的低压侧增加一组电容和开关管的串联支路来实现，当开关管Q8导通时，拓扑才能由隔离升压电路（boost）变换成推挽电路（push-pull）（可以理解为，开关管Q8导通时，低压电源输入端从电容C_o “跳跃”到了电容C_buffer，让电感L_f暂时“消失”了，所以拓扑中相当于少了一颗电感，实现了向push-pull的变换），开关管Q8断开，拓扑又从推挽电路回归到隔离升压电路，从而实现了两阶段预充电功能；第一阶段变换为具有0V起动能力的推挽电路，在高压母线电容上建立起基础电压，建立起基础电压后，第二阶段切换为隔离升压电路，使高压母线电容充到最终的目标电压，从而解决了高压侧为0V时的软起动问题，避免了充电时产生冲击电流。与现有技术相比，本发明的预充电装置的电路结构和控制过程更加简单，且充电过程安全可靠。

Claims (9)

1.一种新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，所述新能源汽车具有直流母线和充电电源，所述高压母线电容的一端与所述新能源汽车的直流母线的正极相连，另一端与新能源汽车的直流母线的负极相连；所述的预充电装置包括双向DC-DC变换电路、电容电压采样电路以及控制器；所述双向DC-DC变换电路耦接在所述高压母线电容与所述充电电源之间，以使得所述充电电源可通过该双向DC-DC变换电路向所述高压母线电容充电；所述电容电压采样电路的输出端与所述控制器的输入端耦接，所述电容电压采样电路用于采集所述高压母线电容的电压；其特征在于，所述双向DC-DC变换电路包括隔离变压器、第一整流/逆变电路、第二整流/逆变电路、电感L_f、开关管Q₇、开关管Q₈、电容C_buffer和电容C_o；

所述第一整流/逆变电路与所述高压母线电容并联连接，所述隔离变压器的原边与所述第一整流/逆变电路连接，所述隔离变压器的副边与所述第二整流/逆变电路连接；电感L_f的一端与第二整流/逆变电路相连，电容C_buffer与开关管Q₈所组成的串联支路的一端连接于电感L_f的一端与第二整流/逆变电路的共接点，电容C_buffer与开关管Q₈所组成的串联支路的另一端与第二整流/逆变电路相连；开关管Q₇的第二导通端与电感L_f的另一端连接，开关管Q₇的第一导通端与所述充电电源的正极相连，所述充电电源的负极连接于电容C_buffer与开关管Q₈所组成的串联支路的另一端；电容C_o的一端连接于开关管Q₇的第二导通端与电感L_f的另一端的共接点，电容C_o的另一端分别连接电容C_buffer与开关管Q₈所组成的串联支路的另一端和所述充电电源的负极；

所述控制器分别与第一整流/逆变电路、第二整流/逆变电路、开关管Q₇的控制端和开关管Q₈的控制端连接；所述控制器可控制所述双向DC-DC变换电路工作于预充电模式，在所述预充电模式时所述双向DC-DC变换电路先在推挽电路模式下对所述高压母线电容进行充电，在所述高压母线电容电压达到预定的阈值后所述双向DC-DC变换电路在隔离升压电路模式下对高压母线电容进行充电，直到高压母线电容的电压达到预设的充电电压值。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，其特征在于，所述的第一整流/逆变电路和第二整流/逆变电路均由推挽电路、全桥电路或半桥电路组成。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，其特征在于，所述第一整流/逆变电路由全桥电路组成，所述全桥电路包括第一桥臂和第二桥臂；所述第一桥臂与所述高压母线电容并联连接，第一桥臂包括由上至下依次串联的开关管Q₁和开关管Q₃；所述第二桥臂包括由上至下依次串联的开关管Q₂和开关管Q₄；开关管Q₁和开关管Q₃的共接点与所述隔离变压器的原边绕组的一端连接；所述隔离变压器的原边绕组的另一端连接于开关管Q₂和开关管Q₄的共接点；

所述第二整流/逆变电路包括开关管Q₅和开关管Q₆，开关管Q₆的第一导通端与隔离变压器的副边绕组的一端相连，开关管Q₅的第一导通端与副边绕组的另一端相连，开关管Q₅的第二导通端与电容C_buffer与开关管Q8所组成的串联支路的另一端相连，开关管Q₆的第二导通端连接于电容C_buffer与开关管Q₈所组成的串联支路的另一端与开关管Q₅的第二导通端的共接点，所述副边绕组的中心抽头分别与电容C_buffer与开关管Q8所组成的串联支路的一端和电感L_f的一端相连；

所述控制器分别与开关管Q₁的控制端、开关管Q₂的控制端、开关管Q₃的控制端、开关管Q₄的控制端、开关管Q₅的控制端和开关管Q₆的控制端连接。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，其特征在于，所述全桥电路包括谐振电感、第一箝位二极管和第二箝位二极管；

所述谐振电感的一端连接于开关管Q₁和开关管Q₃的共接点，谐振电感的另一端与所述隔离变压器的原边绕组的一端连接；

所述第一箝位二极管的负极分别与开关管Q₁的第一导通端和开关管Q₂的第一导通端连接，所述第一箝位二极管的正极分别与所述谐振电感的另一端以及所述隔离变压器的原边绕组的一端连接；所述第二箝位二极管的负极与所述第一箝位二极管的正极连接，所述第二箝位二极管的正极分别与开关管Q₃的第二导通端和开关管Q₄的第二导通端连接。

5.根据权利要求3所述的新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，其特征在于，所述的开关管Q₁、开关管Q₂、开关管Q₃、开关管Q₄、开关管Q₅、开关管Q₆和开关管Q₇均为NMOS管,所述NMOS管的栅极为控制端，所述NMOS管的漏极为第一导通端，所述NMOS管的源极为第二导通端。

6.根据权利要求3至5中任意一项所述的新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，其特征在于，所述控制器用于在所述双向DC-DC变换电路处于所述推挽电路模式时，控制开关管Q₇和开关管Q₈常通，控制所述隔离变压器、以及开关管Q₁至开关管Q₆组成推挽电路；

所述控制器用于在所述双向DC-DC变换电路处于所述隔离升压电路模式时，控制开关管Q₇常通，控制开关管Q₈常断开，并控制电感L_f、隔离变压器、以及开关管Q₁至开关管Q₆组成隔离升压电路。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，其特征在于，所述控制器用于在所述预充电模式时控制所述双向DC-DC变换电路先在推挽电路模式下对所述高压母线电容进行恒流充电。

8.根据权利要求1所述的新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，其特征在于，电容C_buffer的一端连接于电感L_f的一端与第二整流/逆变电路的共接点，电容C_buffer的另一端连接开关管Q₈的第一导通端，开关管Q₈的第二导通端与第二整流/逆变电路相连；所述充电电源的负极与开关管Q₈的第二导通端相连；

或者是，开关管Q₈的第一导通端连接于电感L_f的一端与第二整流/逆变电路的共接点，开关管Q₈的第二导通端与电容C_buffer的一端连接，电容C_buffer的另一端与第二整流/逆变电路相连；所述充电电源的负极与电容C_buffer的另一端相连。

9.根据权利要求1或8所述的新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，其特征在于，所述的开关管Q₈为NMOS管或PMOS管，NMOS管的栅极、漏极和源极构成开关管Q₈

的控制端、第一导通端和第二导通端，PMOS管的栅极、源极和漏极构成开关管Q₈的控制端、第一导通端和第二导通端。