CN204425003U - 一种预充电电路及混合动力汽车 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种预充电电路及混合动力汽车，电路包括：主正接触器、第一开关、第一电阻和至少一个限流模块；限流模块包括：第二电阻和第二开关；电池的正端依次通过主正接触器和负载连接电池的负端；第二开关、第一电阻和限流模块串联组成限流支路，限流支路并联在主正接触器的两端；预充电时：主正接触器断开，第二开关断开，第一开关闭合；预充电完成，正常充电时：主正接触器闭合，第二开关闭合；电路断开时：先断开主正接触器，再断开第二开关，然后将第一开关同时断开。在电路关闭时，分级别逐渐减小电路中的电流，而不是骤降到零。不会产生拉弧。既可以保证既能够解决接触器闭合时带来的安全问题，又能解决接触器断开时带来的安全问题。

Description

一种预充电电路及混合动力汽车
技术领域
本实用新型涉及电池充放电技术领域，特别涉及一种预充电电路及混合动力汽车。
背景技术
混合动力汽车(HEV，Hybrid Electric Vehicle)和插电式混合动力汽车(Plugin Hybrid Electric Vehicle)是现代混合驱动汽车的两个基本类型，都是利用高压动力电池作为能源来驱动汽车行驶。
混合动力汽车在工作时，需要控制接触器闭合来接通高压工作电源，混合动力汽车停止工作时，需要控制接触器断开进而来切断高压工作电源。
由于高压线路中存在其他用电器件例如有滤波电容等工作电容，导致在接触器闭合瞬间，滤波电容上会有较大的充电电流，该充电电流可能造成滤波电容损坏或者造成接触器的触点烧蚀。大电流时断开接触器会导致接触器的触点拉弧、烧蚀现象发生。具体可以参见图1，该图为现有技术中的预充电电路示意图。
当接触器K1闭合时，电池Bat为电容C充电，此时在K1闭合的瞬间，回路中存在较大的电流冲击，对K1的触点以及对C都会造成损坏。
为了解决以上描述的接触器闭合和断开时存在的问题，现有技术中采用的方式是：
充电时，需要添加充电电阻来限流，即在图1所示的回路中串入一个充电电阻，当接触器闭合完成后，再将该电阻从回路中隔离出来。如图2所示，先将K2闭合，K1断开，接触器闭合，待接触器K1闭合完成后，再将K2断开，K1闭合。从而解决接触器在高压下闭合时触点烧蚀的问题。
但是，在高压下接触器断开时，图2并不能解决在大负载下紧急断开接触器时产生的触点烧蚀，拉弧问题。
因此，本领域技术人员需要提供一种预充电电路，既能够解决接触器闭合时带来的安全问题，又能解决接触器断开时带来的安全问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种预充电电路及电动汽车，能够同时解决接触器闭合和接触器断开时带来的安全问题。
本实用新型提供一种预充电电路，包括：主正接触器、第一开关、第一电阻和至少一个限流模块；
所述限流模块包括：第二电阻和第二开关；
电池的正端依次通过所述主正接触器和负载连接电池的负端；
所述第二开关、第一电阻和所述限流模块串联组成限流支路，所述限流支路并联在所述主正接触器的两端；
预充电时：所述主正接触器断开，第二开关断开，所述第一开关闭合；
预充电完成，正常充电时：所述主正接触器闭合，所述第二开关闭合；
电路断开时：先断开所述主正接触器，再断开第二开关，然后将第一开关同时断开。
优选地，还包括主负接触器，所述主负接触器串联在所述电池的负端和负载之间；
预充电时，所述主负接触器闭合；
电路断开时，所述第一开关断开的同时所述主负接触器断开。
优选地，所述第一电阻的阻值为整个预充电电路中的线路电阻的十分之一。
优选地，所述第一电阻为正温度系数的热敏电阻。
优选地，所述第二电阻为正温度系数的热敏电阻。
优选地，所述第二电阻的阻值大于第一电阻的阻值。
优选地，还包括手动维修开关和主保险；
所述手动维修开关串联在该预充电电路中，所述主保险位于所述手动维修开关中。
本实用新型还提供一种混合动力汽车，包括所述的预充电电路。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
预充电时，整个回路中串联着两个电阻，此时回路中的限流电阻是最大的，即两个电阻之和。这样可以保证刚开始充电时，充电电流较小，不会对负载造成电流冲击，也不会对主正接触器的触点造成损坏。电路关闭时，先断开主正接触器时，第一开关还处于闭合状态，由于只有一个电阻存在电路中，因此，电流没有发生太大变化，主正接触器的触点不会发生拉弧现象。由于一个电阻的限流作用是有限的，因此，线路中的电流减小也是有限的，此时再断开第二开关，即将第二电阻串入电路中，此时电路中包括串联的两个电阻，这样电路中的电流进一步减小。最后再将主正接触器断开，由于此时的电流已经比较小了，因此，主正接触器的触点也不会出现拉弧现象。从以上分析可知，本实施例提供的电路，在电路关闭时，分级别逐渐减小电路中的电流，而不是将电路中的电流突然从正常充电电流骤降到零。因此，不会因为电流突变对接触器的触点产生拉弧。既可以保证既能够解决接触器闭合时带来的安全问题，又能解决接触器断开时带来的安全问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中提供的一种预充电电路示意图；
图2是现有技术中提供的另一种预充电电路示意图；
图3是本实用新型提供的预充电电路实施例一示意图；
图4是本实用新型提供的预充电电路实施例二示意图；
图5a是本实用新型提供的预充电时对应的电路状态示意图；
图5b是本实用新型提供的电路正常工作时的状态示意图；
图5c1是本实用新型提供的电路关闭时的第一步示意图；
图5c2是本实用新型提供的电路关闭时的第二步示意图；
图5c3是本实用新型提供的电路关闭时的第三步示意图；
图6是本实用新型提供的电路中有两个PTC限流电阻时接触器断开前的电流示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
实施例一：
参见图3，该图为本实用新型提供的预充电电路实施例一示意图。
本实施例提供的预充电电路，包括：主正接触器K11、第一开关K1、第一电阻R1和至少一个限流模块；
所述限流模块包括：第二电阻R2和第二开关K2；
需要说明的是，可以根据需要串联多个限流模块，每个限流模块内的结构是相同的，均包括一个电阻和一个开关并联。可以理解的是，当串联的限流模块越多时，电流的变化应该是逐渐变化的，而不会发生突然变化很大的情况，这样就不会使触点产生拉弧。图3中仅是以一个限流模块为例进行介绍。
电池Bat的正端依次通过所述主正接触器K11和负载C连接电池Bat的负端；
所述第二开关K2、第一电阻R1和所述限流模块串联组成限流支路，所述限流支路并联在所述主正接触器K11的两端；
预充电时：所述主正接触器K11断开，第二开关K2断开，所述第一开关K1闭合；
此时，整个回路中串联着R1和R2，此时回路中的限流电阻是最大的，即R1和R2之和。这样可以保证刚开始充电时，充电电流较小，不会对负载造成电流冲击，也不会对主正接触器K11的触点造成损坏。
预充电完成，正常充电时：所述主正接触器K11闭合，所述第二开关K2闭合；
当预充电完成后，即整个电路可以进入正常工作状态时，可以将K11闭合，此时R1和R2均被K11短路，此时整个电路中没有串入电阻。
电路断开时：先断开所述主正接触器K11，再断开第二开关K2，然后将第一开关K1断开。
先断开K11时，K2还处于闭合状态，由于只有R1存在电路中，因此，电流没有发生太大变化，K11的触点不会发生拉弧现象。由于R1的限流作用是有限的，因此，线路中的电流减小也是有限的，此时再断开K2，即将R2串入电路中，此时电路中包括串联的R1和R2，这样电路中的电流进一步减小。最后再将K11断开，由于此时的电流已经比较小了，因此，K11的触点也不会出现拉弧现象。从以上分析可知，本实施例提供的电路，在电路关闭时，分级别逐渐减小电路中的电流，而不是将电路中的电流突然从正常充电电流骤降到零。因此，不会因为电流突变对接触器的触点产生拉弧。既可以保证既能够解决接触器闭合时带来的安全问题，又能解决接触器断开时带来的安全问题。
实施例二：
参见图4，该图为本实用新型提供的预充电电路实施例二示意图。
本实施例提供的预充电电路，还包括主负接触器K22，所述主负接触器K22串联在所述电池Bat的负端和负载C之间；
预充电时，所述主负接触器K22闭合；
电路断开时，所述第一开关K1断开的同时所述主负接触器K22断开。
优选地，所述第一电阻R1的阻值为整个预充电电路中的线路电阻的十分之一。
由于选用的R1的阻值相对较小，具体可以根据K11断开时线路电流降低多少而定，即R1的选取需要保证di/dt的值不能在K11的触点产生拉弧、烧蚀。
另外，所述第一电阻R1为正温度系数的热敏电阻和所述第二电阻R2均为正温度系数的热敏电阻。即，R1和R2的阻值会随着温度的升高而变大。
所述第二电阻R2的阻值大于第一电阻R1的阻值，即R1相对于R2来说，阻值可以忽略。
为了本领域技术人员更好地理解本实施例提供的电路的工作原理，下面结合图4来进行详细的介绍。
首先可以参见图5a所示，该图为预充电时对应的电路状态示意图。
从图5a中可以看出，此时，K22闭合，K1闭合，K11和K2断开。电路的通路依次为：电池Bat-K1-R1-R2-C-电池Bat。
形成充电电流i＝i0*(1-e-t/τ)；i0＝UH/(R1+R2)。
其中，i表示线路中的充电电流的瞬时值；τ表示充电时间常数τ＝RC；UH表示电池Bat的电动势。
R2的具体选值，可以根据充电时间要求和电容C的大小来确定，此时R1的阻值可以忽略，由于R1比R2小很多。
从图5a中可以看出，由于开始充电时，电路中的电阻较大，因此，电流比较小，即是从0逐渐增加到一个比较小的电流，因此不会产生拉弧现象。
下面介绍预充电完成，进入正常工作时的状态，参见图5b，该图为电路正常工作时的状态示意图。
正常工作时，K11闭合，K2闭合。由于可以正常工作时，此时需要以最大的电流给电容进行充电，或者以最大电流提供给负载。因此，此时需要电路中的电阻是最小的，即通过K11闭合将R1和R2从电路中短路。
下面介绍电路关闭，停止工作的状态，参见图5c1，该图为本实用新型提供的电路关闭对应的第一步的示意图。
需要说明的是，电路关闭时，为了避免产生拉弧现象，开关的动作是需要区分先后顺序的，下面分三步来介绍电路关闭时开关对应的状态。
如图5c1对应的是电路关闭时的第一步，即K11断开。由于此时K1和K2均处于闭合状态，因此，只有R1在回路中，由于R1的阻值较小，因此，电路中的电流变化很小。
参见图5c2，该图对应的是电路关闭时的第二步。
此时，断开K2。由于K11断开后，回路中仍然存在较大的电流，R1是正温度系数的热敏电阻，R1会发热，R1的阻值随着R1的温度升高而升高，回路中的电流会随着R1的阻值变大而继续减小。但是，由于R1的阻值增加是有限度的，当R1的阻值增大到某一阻值而不能继续增大时，就需要将K2打开，使R2也串联进回路中，这样回路中的阻值增大，电流会继续减小。由于R2也是正温度系数的热敏电阻，因此，R2的阻值也会逐渐增大，从而使电路中的电流继续减小。
参见图5c3，该图对应的是电路关闭时的第三步。
将K22和K1同时断开。
由于电路中的电流已经较小，在此情况下，可以将电路断开，即可以将K22和K1同时断开，此时的电流不足以对触点产生拉弧现象。
具体可以参见图6，该图为本实用新型提供的电路中存在R1和R2两个正温度系数(PTC，Positive Temperature Coefficient)限流电阻时，接触器断开前的电流示意图。
横坐标为时间t，纵坐标为电流I。
从图中可以看出，电流随着电路中的开关状态的变化，R1和R2阻值的变化而变化，是有级别地逐渐在减小，而不是突然骤降减小，这样可以保证接触器的触点不会产生拉弧。
需要说明的是，本实施例提供的电路，还包括手动维修开关K和主保险；
所述手动维修开关K串联在该预充电电路中，所述主保险位于所述手动维修开关K中。
另外，基于以上实施例提供的一种预充电电路，本实用新型实施例还提供一种混合动力汽车，该混合动力汽车包括以上实施例介绍的预充电电路。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种预充电电路，其特征在于，包括：主正接触器、第一开关、第一电阻和至少一个限流模块；
所述限流模块包括：第二电阻和第二开关；
电池的正端依次通过所述主正接触器和负载连接电池的负端；
所述第二开关、第一电阻和所述限流模块串联组成限流支路，所述限流支路并联在所述主正接触器的两端；
预充电时：所述主正接触器断开，第二开关断开，所述第一开关闭合；
预充电完成，正常充电时：所述主正接触器闭合，所述第二开关闭合；
电路断开时：先断开所述主正接触器，再断开第二开关，然后将第一开关同时断开。
2.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，还包括主负接触器，所述主负接触器串联在所述电池的负端和负载之间；
预充电时，所述主负接触器闭合；
电路断开时，所述第一开关断开的同时所述主负接触器断开。
3.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值为整个预充电电路中的线路电阻的十分之一。
4.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述第一电阻为正温度系数的热敏电阻。
5.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述第二电阻为正温度系数的热敏电阻。
6.根据权利要求5所述的预充电电路，其特征在于，所述第二电阻的阻值大于第一电阻的阻值。
7.根据权利要求1-6任一项所述的预充电电路，其特征在于，还包括手动维修开关和主保险；
所述手动维修开关串联在该预充电电路中，所述主保险位于所述手动维修开关中。
8.一种混合动力汽车，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的预充电电路。
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