CN207388936U - 一种汽车电池的预充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车电池的预充电装置，汽车电池包括两端分别连接至充电电源正极和充电电源负极的负载电容，预充电装置设于负载电容和充电电源正极间，预充电装置的输入端和输出端分别连接至第一开关，第一开关配合设第一继电器，负载电容和充电电源负极间设第二开关，第二开关配合设第二继电器，预充电装置包括PCB板，PCB板上设预充电模块，预充电模块连接有预充电阻。本实用新型通过将预充电装置设置为在PCB板上设置预充电模块的形式，通过预充电模块连接预充电阻，进而构成完整的电路连接，摒弃现有技术的汽车级继电器，既能实现预充的作业，还节省大量重量空间，提高能量比，符合新能源市场的实际需求，成本低，方便、安全可靠。

Description

一种汽车电池的预充电装置

技术领域

本实用新型属于供电或配电的电路装置或系统；电能存储系统的技术领域，特别涉及一种节省重量空间、提高能量比的汽车电池的预充电装置。

背景技术

目前在国家的支持和市场的利好下，动力锂电池行业发展非常迅速，其应用已经扩展到了电动大巴、电动小汽车、微公交和储能等领域。

动力锂电池在使用的过程中需要充放电，为了保证动力锂电池的正常使用，需要为动力锂电池设置预充机构，可以在一定的条件下预充一定的电量，保证车辆能正常被驱动。

现有技术中，预充机构一般通过汽车级继电器实现。汽车级继电器由磁路系统、接触系统和复原机构组成，磁路系统包括铁心、轭铁、衔铁、线圈等零件，接触系统包括静簧片、动簧片、触点底座等零件，复原机构包括复原簧片或拉簧，结构相当复杂，重量大，占用空间大，且由于动力锂电池的预充时间短，汽车级继电器在实现几秒预充之后就不需要再工作动作，不能实现最大利益化。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是，现有技术中，预充机构一般通过汽车级继电器实现，而导致的结构相当复杂，重量大，占用空间大，且由于动力锂电池的预充时间短，汽车级继电器在实现几秒预充之后就不需要再工作动作，不能实现最大利益化的问题，进而提供了一种优化结构的汽车电池的预充电装置。

本实用新型所采用的技术方案是，一种汽车电池的预充电装置，所述汽车电池包括负载电容，所述负载电容两端分别连接至充电电源正极和充电电源负极，所述预充电装置设于负载电容和充电电源正极间，所述预充电装置的输入端和输出端分别连接至第一开关，所述第一开关配合设有第一继电器，所述负载电容和充电电源负极间设有第二开关，所述第二开关配合设有第二继电器，所述预充电装置包括PCB板，所述PCB板上设有预充电模块，所述预充电模块连接有预充电阻。

优选地，所述预充电模块包括串联的稳压管组和二极管组，所述稳压管组包括若干并联设置的稳压管，所述稳压管的负极连接至充电电源正极，所述若干稳压管的正极连接至二极管组的正极，所述二极管组的负极连接至预充电阻。

优选地，所述稳压管组包括8个并联设置的稳压管。

优选地，所述预充电模块包括串联的二极管组和MOS管组，所述MOS管组包括MOS管，所述MOS管的栅极连接至负载电容，所述MOS管的漏极连接至二极管组的负极，所述MOS管的源极通过上拉电阻连接至直流电源，所述二极管组的正极通过预充电阻连接至充电电源正极；所述直流电源的信号输入端与电池管理系统连接。

优选地，所述上拉电阻包括第一上拉电阻和第二上拉电阻；所述第一上拉电阻一端连接至直流电源的正极，另一端连接至MOS管的源极，所述第二上拉电阻一端连接至MOS管的源极，另一端连接至负载电容；所述直流电源的负极连接至负载电容。

优选地，所述预充电模块包括串联的接触器、下拉电阻和三极管，所述接触器与充电电源正极连接，所述接触器的信号输入端与电池管理系统连接；所述下拉电阻连接至三极管的基极，所述三极管的集电极连接至充电电源正极，所述三极管的发射极与预充电阻连接。

本实用新型提供了一种优化结构的汽车电池的预充电装置，通过将预充电装置设置为在PCB板上设置预充电模块的形式，通过预充电模块连接预充电阻，进而构成完整的电路连接，摒弃了现有技术的汽车级继电器，既能实现预充的作业，还节省了大量的重量空间，提高能量比，符合新能源市场的实际需求，成本低，方便、安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例1的电路结构示意图；

图3为本实用新型的实施例2的电路结构示意图；

图4为本实用新型的实施例3的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图所示，本实用新型涉及一种汽车电池的预充电装置，所述汽车电池包括负载电容1，所述负载电容1两端分别连接至充电电源正极2和充电电源负极3，所述预充电装置4设于负载电容1和充电电源正极2间，所述预充电装置4的输入端和输出端分别连接至第一开关5，所述第一开关5配合设有第一继电器6，所述负载电容1和充电电源负极3间设有第二开关7，所述第二开关7配合设有第二继电器8，所述预充电装置4包括PCB板9，所述PCB板9上设有预充电模块10，所述预充电模块10连接有预充电阻11。

本实用新型中，汽车电池包括负载电容1，负载电容1用于接受充电以及对动力锂电池进行放电。

本实用新型中，负载电容1两端分别连接至充电电源正极2和充电电源负极3，在负载电容1和充电电源正极2间设置有预充电装置4，且预充电装置4的输入端和输出端分别连接至配合有第一继电器6的第一开关5，负载电容1和充电电源负极3间设有配合了第二继电器8的第二开关7；即充电阶段，第二继电器8控制第二开关7闭合，第一继电器6控制第一开关5开启，充电电源正极2通过预充电装置4为负载电容1充电，充电完成后，第二继电器8控制第二开关7开启，第一继电器6控制第一开关5关闭，负载电容1处于满载状态并随时可以用于放电。

本实用新型中，将预充电装置4设置为PCB板9，并在PCB板9上设置预充电模块4，通过预充电模块4连接预充电阻11，预充电模块10另一端连接至充电电源正极2，预充电阻11另一端连接至负载电容1，完成预充电作业。

本实用新型摒弃了现有技术的汽车级继电器，既能实现预充的作业，还节省了大量的重量空间，提高能量比，符合新能源市场的实际需求，成本低，方便、安全可靠。

本实用新型中，预充电模块10至少包括3种实施方案。

实施例1：

所述预充电模块10包括串联的稳压管12组和二极管13组，所述稳压管12组包括若干并联设置的稳压管12，所述稳压管12的负极连接至充电电源正极2，所述若干稳压管12的正极连接至二极管13组的正极，所述二极管13组的负极连接至预充电阻11。

所述稳压管12组包括8个并联设置的稳压管12。

本实施例中，预充电模块10包括串联的稳压管12组和二极管13组，其中，稳压管12组包括若干并联设置的稳压管12，保证在预充电开始的瞬间、电流过大的情况下，若干个稳压管12可以因为并联而对电流进行分流，防止稳压管12烧坏，二极管13组用于防止反向电流，可有效保证在负载电容1对动力锂电池充电的过程中，当前预充电所处回路不会被导通。

本实施例中，稳压管12一般为8个，稳压管12压降可根据不同型号调节，一般情况下保证5-15V的压降即可。

本实施例中，二极管13组一般包括2个并联的二极管13。

本实施例中，预充电阻11的电阻值一般为100Ω，额定功率为100W。

本实施例的工作原理为：充电时，第二继电器8控制第二开关7关闭，二极管13组、稳压管12组和预充电阻11串联形成预充回路，负载电容1充满时，负载端与电池端压差等于稳压管12压降；通过内外总压采集，判断预充是否完成，当内外总压差等于稳压管12压降时，预充完成，第一继电器6控制第一开关5关闭，负载电容1放电工作。

本实施例的成本低廉，一般情况下，成本可以控制在10元内。

实施例2：

所述预充电模块10包括串联的二极管14组和MOS管15组，所述MOS管15组包括MOS管15，所述MOS管15的栅极连接至负载电容1，所述MOS管15的漏极连接至二极管14组的负极，所述MOS管15的源极通过上拉电阻连接至直流电源16，所述二极管14组的正极通过预充电阻11连接至充电电源正极2；所述直流电源16的信号输入端与电池管理系统17连接。

所述上拉电阻包括第一上拉电阻18和第二上拉电阻19；所述第一上拉电阻18一端连接至直流电源16的正极，另一端连接至MOS管15的源极，所述第二上拉电阻19一端连接至MOS管15的源极，另一端连接至负载电容1；所述直流电源16的负极连接至负载电容1。

本实施例中，预充电模块10包括串联的二极管14组和MOS管15组，其中，二极管14组用于防止反向电流，可以有效保证负载电容1在放电时预充回路不会击穿导通，MOS管15组起到开关的作用，用于通过信号判断当前预充回路应该导通或阻断。

本实施例中，MOS管15组包括MOS管15，MOS管15的栅极连接至负载电容1，MOS管15的漏极连接至二极管14组的负极，MOS管15的源极通过上拉电阻连接至直流电源16，直流电源16的信号输入端与电池管理系统17连接，由电池管理系统17给出信号保证直流电源16的通断。

本实施例中，为了保证整体电路的安全性，上拉电阻包括第一上拉电阻18和第二上拉电阻19，第一上拉电阻18一端连接至直流电源16的正极，另一端连接至MOS管15的源极，第二上拉电阻19一端连接至MOS管15的源极，另一端连接至负载电容1，直流电源16的负极也连接至负载电容1，保证MOS管15的开关作用，预充电模块10不会反向导通，高低压隔离。

本实用新型中，直流电源16一般设置为DCDC转换器，电压为12V。

本实施例中，二极管14组一般包括2个并联的二极管14。

本实施例中，预充电阻11的电阻值一般为100Ω，额定功率为100W。

本实施例中，第一上拉电阻18设置为100KΩ，额定功率为0.25W，第二上拉电阻19设置为1MΩ，额定功率为0.25W。

本实施例的工作原理为：对负载电容1进行预充电操作时，第二继电器8控制第二开关7闭合，电池管理系统17输出高电平的预充控制信号，DCDC转换器稳压隔离，通过第一上拉电阻18和第二上拉电阻19实现上拉电位控制MOS管15闭合，预充回路导通；通过电池管理系统17对内外总压采集，判定预充情况，当负载电容1充满时，第一继电器6控制第一开关5闭合，负载电容1正常进行放电工作，电池管理系统17输出低电平信号，MOS管15断开，预充回路断路。

本实施例的成本低、可靠性高，通过直流电源16有效实现高低压回路隔离。

实施例3：

所述预充电模块10包括串联的接触器20、下拉电阻21和三极管22，所述接触器20与充电电源正极2连接，所述接触器20的信号输入端与电池管理系统17连接；所述下拉电阻21连接至三极管22的基极，所述三极管22的集电极连接至充电电源正极2，所述三极管22的发射极与预充电阻11连接。

本实施例中，预充电模块10包括串联的接触器20、下拉电阻21和三极管22，其中，接触器20用于实现预充回路开关的控制，下拉电阻21用于实现三极管22的基极电位的下拉，三极管22用于实现开关作用，控制预充电回路的通断。

本实施例中，接触器20的信号输入端与电池管理系统17连接，输出端通过下拉电阻21连接至三极管22的基极，三极管22的集电极连接至充电电源正极2，三极管22的发射极与预充电阻11连接。

本实施例中，预充电阻11的电阻值一般为100Ω，额定功率为100W。

本实施例中，下拉电阻21的电阻值一般为200Ω。

本实施例中，三极管22的额定电压为500V，额定电流为10A。

本实施例的工作原理为：对负载电容1进行预充电操作时，第二继电器8控制第二开关7闭合，电池管理系统17输出高电平的预充控制信号，接触器20闭合，三极管22饱和导通，形成预充回路；通过内外总压采集，电池管理系统17判定预充情况，当负载电容1充满时，第一继电器6控制第一开关5闭合，负载电容1进行正常放电工作，电池管理系统17输出低电平信号，接触器20断开，三极管22截止，预充回路断路。

本实施例的成本低，可靠性高；通过接触器20实现预充控制，精确性高。

本实用新型解决了现有技术中，预充机构一般通过汽车级继电器实现，而导致的结构相当复杂，重量大，占用空间大，且由于动力锂电池的预充时间短，汽车级继电器在实现几秒预充之后就不需要再工作动作，不能实现最大利益化的问题，通过将预充电装置4设置为在PCB板9上设置预充电模块10的形式，通过预充电模块4连接预充电阻11，进而构成完整的电路连接，摒弃了现有技术的汽车级继电器，既能实现预充的作业，还节省了大量的重量空间，提高能量比，符合新能源市场的实际需求，成本低，方便、安全可靠。

Claims (6)

1.一种汽车电池的预充电装置，所述汽车电池包括负载电容，所述负载电容两端分别连接至充电电源正极和充电电源负极，所述预充电装置设于负载电容和充电电源正极间，所述预充电装置的输入端和输出端分别连接至第一开关，所述第一开关配合设有第一继电器，所述负载电容和充电电源负极间设有第二开关，所述第二开关配合设有第二继电器，其特征在于：所述预充电装置包括PCB板，所述PCB板上设有预充电模块，所述预充电模块连接有预充电阻。

2.根据权利要求1所述的一种汽车电池的预充电装置，其特征在于：所述预充电模块包括串联的稳压管组和二极管组，所述稳压管组包括若干并联设置的稳压管，所述稳压管的负极连接至充电电源正极，所述若干稳压管的正极连接至二极管组的正极，所述二极管组的负极连接至预充电阻。

3.根据权利要求2所述的一种汽车电池的预充电装置，其特征在于：所述稳压管组包括8个并联设置的稳压管。

4.根据权利要求1所述的一种汽车电池的预充电装置，其特征在于：所述预充电模块包括串联的二极管组和MOS管组，所述MOS管组包括MOS管，所述MOS管的栅极连接至负载电容，所述MOS管的漏极连接至二极管组的负极，所述MOS管的源极通过上拉电阻连接至直流电源，所述二极管组的正极通过预充电阻连接至充电电源正极；所述直流电源的信号输入端与电池管理系统连接。

5.根据权利要求4所述的一种汽车电池的预充电装置，其特征在于：所述上拉电阻包括第一上拉电阻和第二上拉电阻；所述第一上拉电阻一端连接至直流电源的正极，另一端连接至MOS管的源极，所述第二上拉电阻一端连接至MOS管的源极，另一端连接至负载电容；所述直流电源的负极连接至负载电容。

6.根据权利要求1所述的一种汽车电池的预充电装置，其特征在于：所述预充电模块包括串联的接触器、下拉电阻和三极管，所述接触器与充电电源正极连接，所述接触器的信号输入端与电池管理系统连接；所述下拉电阻连接至三极管的基极，所述三极管的集电极连接至充电电源正极，所述三极管的发射极与预充电阻连接。