CN212380957U - 预充电电路和汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种预充电电路和汽车，其中前者包括基准电路、调整电路、检测电路和预充晶体管；调整电路分别与基准电路、检测电路和预充晶体管连接；检测电路和预充晶体管连接；基准电路向调整电路提供基准电压；检测电路检测预充晶体管的电压和电流后，将检测电压和检测电流发送至调整电路；调整电路接收到基准电压、检测电压和检测电流后，利用基准电压、检测电压和检测电流调整预充晶体管的等效电阻。使用预充晶体管作为缓冲部件，避免给直流高压母线供电的瞬间，产生大的充电电流。另外，由于预充晶体管的等效电阻可变的特性，其不存在冲击峰值，相当于使用了一个在一定范围内电阻可以无限变化的部件，解决了固定电阻选型的问题。

Description

预充电电路和汽车

技术领域

本申请涉及电气技术领域，尤其涉及一种预充电电路和汽车。

背景技术

电动汽车以电源供给的电能为能量来源，电源为电动汽车上的各种用电设备提供电能，例如电机控制器和直流/直流转换器等。一般情况下，用电设备并联在直流高压母线上，该直流高压母线上设置有预充电容。在预充电容初始状态电压很小或者为零的情况下，其瞬间阻抗也趋近于零；在这种情况下，给直流高压母线供电瞬间，会产生很大的充电电流，该电流会导致预充电容因电流冲击而损坏，以及导致主开关损坏。

通常，为了解决上述问题，多为增加一个固定电阻，从而减小开关两端的电压，以避免给直流高压母线供电的瞬间，产生大的充电电流。然而，上述固定电阻的冲击峰值功率很大，但是平均功率比较小，给固定电阻的选型带来困难。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种预充电电路和汽车，以解决上述问题，使用预充晶体管代替固定电阻，从而在电源给直流高压母线供电瞬间，不会产生电流冲击的同时，避免固定电阻选型的问题。

本申请第一方面提供一种预充电电路，包括基准电路、调整电路、检测电路和预充晶体管；所述调整电路分别与所述基准电路、所述检测电路和所述预充晶体管连接；所述检测电路和所述预充晶体管连接；所述基准电路向所述调整电路提供基准电压；所述检测电路检测所述预充晶体管的电压和电流后，将所述检测电压和检测电流发送至所述调整电路；所述调整电路接收到所述基准电压、所述检测电压和所述检测电流后，利用所述基准电压、所述检测电压和所述检测电流调整所述预充晶体管的等效电阻。

如上所述的预充电电路，其中，所述检测电路包括电流采样器、电流检测单元和电压检测单元；所述电流采样件和所述预充晶体管串联，所述电流检测单元的输入端和所述电流采样器连接，所述电流检测单元的输出端和所述调整电路连接；所述电压检测单元的输入端和所述预充晶体管连接，所述电压检测单元的输出端和所述调整电路连接。

如上所述的预充电电路，其中，所述调整电路包括乘法器、第一比较器和保护电阻；所述第一比较器的正输入端和所述基准电路连接，所述第一比较器的负输入端和所述乘法器的输出端连接，所述第一比较器的输出端和所述预充晶体管连接；所述乘法器的第一输入端和所述电流检测单元的输出端连接，所述乘法器的第二输入端和所述电压检测单元的输出端连接；所述保护电阻的两端分别和所述第一比较器的正输入端和地连接。

如上所述的预充电电路，其中，所述电流采样件包括采样电阻；所述电流检测单元包括第二电阻、第三电阻和第二比较器；所述第二电阻的第一端和所述采样电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述第二比较器的负输入端连接；所述第二比较器的正输入端和所述采样电阻的第二端连接，所述第二比较器的输出端和所述第三电阻的第二端均和所述乘法器的第一输入端连接。

如上所述的预充电电路，其中，所述电流采样器包括电流传感器；所述电流传感器包括第一端、第二端、第三端和第四端；所述电流传感器通过所述第一端和所述第二端串联在所述预充电电路中；所述电流检测单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二比较器；所述第一电阻的第一端和所述电流传感器的第三端连接，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端以及所述电流传感器的第四端连接；所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述第二比较器的负输入端连接；所述第二比较器的正输入端和所述电流传感器的第二端连接，所述第二比较器的输出端和所述第三电阻的第二端均和所述乘法器的第一输入端连接。

如上所述的预充电电路，其中，所述电压检测单元包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻的第一端和所述第五电阻的第一端分别和所述预充晶体管的两端连接；所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第二端均和所述乘法器的第二输入端连接。

如上所述的预充电电路，其中，还包括驱动电路，所述驱动电路包括驱动晶体管、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第五电阻的第一端和所述预充晶体管的第一极连接，所述第六电阻的第二端和所述预充晶体管的第二极均和所述第七电阻的第一端连接；所述第七电阻的第二端和所述驱动晶体管的第三极连接；所述第八电阻的第一端和所述驱动晶体管的第二极均和所述第一比较器的输出端连接，所述第八电阻的第二端和所述驱动晶体管的第一极均接地。

如上所述的预充电电路，其中，所述基准电路包括固定基准电路；所述固定基准电路包括第九电阻、第十电阻和基准源，所述基准源和所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端和所述第九电阻的第一端连接；所述第一比较器的正输入端连接在所述第九电阻的第二端和所述第十电阻的第一端之间；所述第十电阻的第二端和所述基准源接地；或者，所述基准电路包括可变基准电路，所述可变基准电路包括第十一电阻和汽车微控制器中的数字模拟转换器DAC，所述第十一电阻的第一端和所述DAC均和所述第一比较器的正输入端连接；所述第十一电阻的第二端接地。

如上所述的预充电电路，其中，所述固定基准电路还包括预充开关，所述预充开关连接在所述第一比较器的正输入端和连接节点之间，所述连接节点位于所述第九电阻的第二端和所述第十电阻的第一端。

本申请第二方面提供一种汽车，包括本申请第一方面任一项所述的预充电电路。

本申请提供的预充电电路，包括基准电路、调整电路、检测电路和预充晶体管；所述调整电路分别与所述基准电路、所述检测电路和所述预充晶体管连接；所述检测电路和所述预充晶体管连接；所述基准电路向所述调整电路提供基准电压；所述检测电路检测所述预充晶体管的电压和电流后，将所述电压和电流发送至所述调整电路；所述调整电路接收到所述基准电压、所述电压和所述电流后，利用所述基准电压、所述电压和所述电流调整所述预充晶体管的等效电阻。使用预充晶体管作为缓冲部件，避免给直流高压母线供电的瞬间，产生大的充电电流。另外，由于预充晶体管的等效电阻可变的特性，其不存在冲击峰值，相当于使用了一个在一定范围内电阻可以无限变化的部件，解决了固定电阻选型的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的预充电电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的预充电电路的结构框图；

图3是本实用新型实施例一提供的预充电电路的电路图；

图4是本实用新型实施例二提供的预充电电路的电路图；

图5是本实用新型实施例三提供的预充电电路的电路图。

附图标记说明：

10-基准电路，20-调整电路，30-检测电路，31-电流采样器，32-电流检测单元，33-电压检测单元，Q1-预充晶体管，Q2-驱动晶体管，M-乘法器，C1-第一比较器，C2-第二比较器，RL-保护电阻，R1-采样电阻，R20-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻，R5-第五电阻，R6-第六电阻，R7-第七电阻，R8-第八电阻，R9-第九电阻，R10-第十电阻，R11-第十一电阻，S-电流传感器，RS-基准源，K-预充开关，CL-预充电容。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，本实用新型实施例提供的预充电电路，包括基准电路10、调整电路20、检测电路30和预充晶体管Q1；调整电路20分别与基准电路10、检测电路30和预充晶体管Q1连接；检测电路30和预充晶体管Q1连接；

基准电路10向调整电路20提供基准电压；检测电路30检测预充晶体管Q1的电压和电流后，将检测电压和检测电流发送至调整电路20；调整电路20接收到基准电压、检测电压和检测电流后，利用基准电压、检测电压和检测电流调整预充晶体管Q1的等效电阻。

本申请中，使用预充晶体管Q1作为缓冲部件，避免给直流高压母线供电的瞬间，产生大的充电电流。另外，由于预充晶体管Q1的等效电阻可变的特性，其不存在冲击峰值，相当于使用了一个在一定范围内电阻可以无限变化的部件，解决了固定电阻选型的问题。

请参考图2，可见，检测电路30包括电流采样器、电流检测单元32、电压检测单元33。电流采样件31和预充晶体管Q1串联，电流检测单元32的输入端和电流采样器连接，电流检测单元32的输出端和调整电路20连接；电压检测单元33的输入端和预充晶体管Q1连接，电压检测单元33的输出端和调整电路20连接。电流采样件31用于采样预充晶体管Q1的电流，电流检测单元32用于检测预充晶体管Q1的电流，然后将该电流值发送至调整电路20；电压检测单元33用于检测预充晶体管Q1的电压，然后将该电压值发送至调整电路20。

其中电流采样件31可以为采样电阻R1或者电流传感器S。而上述的基准电路10可以为固定基准电路10或者可变基准电路10。

以下详述几种具体实施例，作为参考。

实施例一

请参考图3，并结合图1和图2，为本申请实施例一提供的预充电电路，实施例一中，预充晶体管Q1为一个金属-氧化物-半导体型MOS场效应管；电流采样件31为采样电阻R1；基准电路10采用固定基准电路10。

实施例一中，调整电路20包括乘法器M、第一比较器C1和保护电阻RL；第一比较器C1的正输入端和基准电路10连接，第一比较器C1的负输入端和乘法器M的输出端连接，第一比较器C1的输出端和MOS场效应管的栅极连接；乘法器M的第一输入端和电流检测单元32的输出端连接，乘法器M的第二输入端和电压检测单元33的输出端连接；保护电阻RL的两端分别和第一比较器C1的正输入端和地连接。

电流检测单元32包括第二电阻R2、第三电阻R3和第二比较器C2；第二电阻R2的第一端和采样电阻R1的第一端连接，第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端和第二比较器C2的负输入端连接；第二比较器C2的正输入端和采样电阻R1的第二端连接，第二比较器C2的输出端和第三电阻R3的第二端均和乘法器M的第一输入端连接。

电压检测单元33包括第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4的第一端和第五电阻R5的第一端分别和MOS场效应管的源极以及MOS场效应管的漏极连接；第四电阻R4的第二端和第五电阻R5的第二端均和乘法器M的第二输入端连接。

固定基准电路10包括第九电阻R9、第十电阻R10和基准源RS，基准源RS和第九电阻R9的第一端连接，第九电阻R9的第二端和第十电阻R10的第一端连接；第一比较器C1的正输入端连接在第九电阻R9的第二端和第十电阻R10的第一端之间；第十电阻R10的第二端和基准源RS接地。另外，固定基准电路10还包括预充开关K，预充开关K连接在第一比较器C1的正输入端和连接节点之间，连接节点位于第九电阻R9的第二端和第十电阻R10的第一端。

请继续参考图3，实际使用的情况下，MOS场效应管的源极与采样电阻R1连接后，串联在电源的负极和电容的负极之间；MOS场效应管的漏极和预充电容CL的负极连接。

那么，预充开关K闭合之后，电源首先给MOS场效应管充电，在MOS场效应管的电压值达到MOS场效应管的导通电压之后，MOS场效应管导通，开始给预充电容CL进行预充。

由于采样电阻R1和MOS场效应管串联，因此采样电阻R1的电流和MOS场效应管的电流相等。电流检测单元32检测采样电阻R1的电流，也即检测MOS场效应管的电流a，然后第二比较器C2将电流a进行放大之后，发送到乘法器M的第一输入端。而电压检测单元33利用分压法检测MOS场效应管的电压b，然后将电压b发送到乘法器M的第二输入端。乘法器M的输出端输出的输出电压c为电流a和电压b的乘积，然后将该出电压c发送至第一比较器C1的负输入端。

另外一方面，固定基准电路10为第一比较器C1的正输入端提供基准电压U，在第一比较器C1的反馈电压的作用下，第一比较器C1的正输入端和负输入端的电压值相等，也即：

U＝a*b 公式(1)；

其中U为基准电压，a为MOS场效应管的电流，b为MOS场效应管的电压。

设定MOS场效应管的等效电阻为R，那么根据电压值等于电阻和电流之积的原理，可以得出：

b＝a*R 公式(2)；

a为MOS场效应管的电流，b为MOS场效应管的电压，R为MOS场效应管的等效电阻。

根据上述公式(1)和公式(2)可以得出：

U＝a*a*R 公式(3)；

其中U为基准电压，a为MOS场效应管的电流，R为MOS场效应管的等效电阻。

其中固定基准电路10给出的基准电压U为固定值，电流a随着预充开关K闭合的时间的延长，逐渐增大，电压b则逐渐减小，那么等效电阻R等效逐渐减小。因此给预充电容CL预充的预充电流是逐渐增大的过程，不存在冲击电流。

由上可见，实施例一中，采用MOS场效应管作为预充器件，可以避免给直流高压母线供电的瞬间，产生大的充电电流。同时，MOS场效应管的等效电阻处于变化状态，不存在固定电阻选型问题。

另外，根据功率等于电压乘以电流的原理，可以得出：

P＝a*b 公式(4)；

结合公式(1)，可知，MOS场效应管的功率P的数值等于基准电压U相对应的数值，由于基准电压U不变，因此功率P不变。因而，可以保证MOS场效应管始终处于安全工作区域，延长其使用寿命，保证电路安全系数。

实施例二

请参考图4，并结合图1和图2，为本申请实施例二提供的预充电电路，实施例二和实施例一的区别在于，预充晶体管Q1为一个PNP型三极管；电流采样件31为电流传感器S。其余基准电路10电压检测单元33和调整电路20均和实施例一中相同。

具体地，调整电路20包括乘法器M、第一比较器C1和保护电阻RL；第一比较器C1的正输入端和基准电路10连接，第一比较器C1的负输入端和乘法器M的输出端连接，第一比较器C1的输出端和PNP型三极管的基极连接；乘法器M的第一输入端和电流检测单元32的输出端连接，乘法器M的第二输入端和电压检测单元33的输出端连接；保护电阻RL的两端分别和第一比较器C1的正输入端和地连接。

所述电流传感器S包括第一端、第二端、第三端和第四端；所述电流传感器通过所述第一端和所述第二端串联在所述预充电电路中。具体参见图4，可见，电流传感器S的第一端和电源正极连接，电流传感器S的第二端和预充晶体管Q1的发射极连接。

电流检测单元32包括第一电阻R20、第二电阻R2、第三电阻R3和第二比较器C2；所述第一电阻R20的第一端和所述电流传感器S的第三端连接，所述第一电阻R20的第二端和所述第二电阻R2的第一端以及所述电流传感器S的第四端连接；第二电阻R2的第一端和电流传感器S的第一端连接，第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端和第二比较器C2的负输入端连接；第二比较器C2的正输入端和电流传感器S的第二端连接，第二比较器C2的输出端和第三电阻R3的第二端均和乘法器M的第一输入端连接。

电压检测单元33包括第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4的第一端和第五电阻R5的第一端分别和PNP型三极管的发射极以及PNP型三极管的集电极连接；第四电阻R4的第二端和第五电阻R5的第二端均和乘法器M的第二输入端连接。

固定基准电路10包括第九电阻R9、第十电阻R10和基准源RS，基准源RS和第九电阻R9的第一端连接，第九电阻R9的第二端和第十电阻R10的第一端连接；第一比较器C1的正输入端连接在第九电阻R9的第二端和第十电阻R10的第一端之间；第十电阻R10的第二端和基准源RS接地。另外，固定基准电路10还包括预充开关K，预充开关K连接在第一比较器C1的正输入端和连接节点之间，连接节点位于第九电阻R9的第二端和第十电阻R10的第一端。

请继续参考图4，实际使用的情况下，PNP型三极管的发射极与电流传感器S连接后，和电源的正极连接；PNP型三极管的集电极和预充电容CL的正极连接。

可以理解的是，实施例二中PNP型三极管连接在电源的正极和预充电容CL的正极之间，因此，还需要驱动电路驱动PNP型三极管。驱动电路连接在PNP型三极管和第一比较器C1的输出端之间。具体地，驱动电路包括驱动晶体管Q2、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；第六电阻R6的第一端和预充晶体管Q1的第一极连接，第六电阻R6的第二端和预充晶体管Q1的第二极均和第七电阻R7的第一端连接；第七电阻R7的第二端和驱动晶体管Q2的第三极连接；第八电阻R8的第一端和驱动晶体管Q2的第二极均和第一比较器C1的输出端连接，第八电阻R8的第二端和驱动晶体管Q2的第一极均接地。

可选地，实施例二中，驱动晶体管Q2具体使用NPN型三极管，预充晶体管Q1使用PNP型三极管。那么，第六电阻R6的第一端和PNP型三极管的发射极连接，第六电阻R6的第二端和PNP型三极管的基极均和第七电阻R7的第一端连接；第七电阻R7的第二端和NPN型三极管的集电极连接；第八电阻R8的第一端和NPN型三极管的基极均和第一比较器C1的输出端连接，第八电阻R8的第二端和NPN型三极管的发射极均接地；PNP型三极管的发射极和电源的正极连接，PNP型三极管的集电极和预充电容CL的正极连接。

那么，预充开关K闭合之后，电源首先给PNP型三极管充电，在PNP型三极管的电压值达到PNP型三极管的导通电压之后，PNP型三极管导通，开始给预充电容CL进行预充。

由于电流传感器S和PNP型三极管串联，因此电流传感器S的电流和PNP型三极管的电流相等。电流检测单元32检测电流传感器S的电流，也即检测PNP型三极管的电流a，然后第二比较器C2将电流a进行放大之后，发送到乘法器M的第一输入端。而电压检测单元33利用分压法检测PNP型三极管的电压b，并将电压b发送到乘法器M的第二输入端。乘法器M的输出端输出的输出电压c为电流a和电压b的乘积，然后将该出电压c发送至第一比较器C1的负输入端。

另外一方面，固定基准电路10为第一比较器C1的正输入端提供基准电压U，在第一比较器C1的反馈电压的作用下，第一比较器C1的正输入端和负输入端的电压值相等，也即：

U＝a*b 公式(1)；

其中U为基准电压，a为PNP型三极管的电流，b为PNP型三极管的电压。

设定PNP型三极管的等效电阻为R，那么根据电压值等于电阻和电流之积的原理，可以得出：

b＝a*R 公式(2)；

a为PNP型三极管的电流，b为PNP型三极管的电压，R为PNP型三极管的等效电阻。

根据上述公式(1)和公式(2)可以得出：

U＝a*a*R 公式(3)；

其中U为基准电压，a为PNP型三极管的电流，R为PNP型三极管的等效电阻。

其中固定基准电路10给出的基准电压U为固定值，电压b随着预充开关K闭合的时间的延长，逐渐减小，则电流a逐渐增大，那么等效电阻R等效逐渐减小。因此给预充电容CL预充的预充电流是逐渐增大的过程，不存在冲击电流。

由上可见，采用PNP型三极管作为预充器件，可以避免给直流高压母线供电的瞬间，产生大的充电电流。同时，PNP型三极管的等效电阻处于变化状态，不存在固定电阻选型问题。

另外，根据功率等于电压乘以电流的原理，可以得出：

P＝a*b 公式(4)；

结合公式(1)，可知，PNP型三极管的功率P的数值等于基准电压U相对应的数值，由于基准电压U不变，因此功率P不变。因而，可以保证PNP型三极管始终处于安全工作区域，延长其使用寿命，保证电路安全系数。

实施例三

实施例三和实施例二的区别在于，电流采样件31使用采样电阻R1，基准电路10采用可变基准电路10。其原理同实施例二，以下详述。

请参考图5，并结合图1和图2，具体地，实施例三中，调整电路20包括乘法器M、第一比较器C1和保护电阻RL；第一比较器C1的正输入端和基准电路10连接，第一比较器C1的负输入端和乘法器M的输出端连接，第一比较器C1的输出端和PNP型三极管的基极连接；乘法器M的第一输入端和电流检测单元32的输出端连接，乘法器M的第二输入端和电压检测单元33的输出端连接；保护电阻RL的两端分别和第一比较器C1的正输入端和地连接。

电流检测单元32包括第二电阻R2、第三电阻R3和第二比较器C2；第二电阻R2的第一端和采样电阻R1的第一端连接，第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端和第二比较器C2的负输入端连接；第二比较器C2的正输入端和采样电阻R1的第二端连接，第二比较器C2的输出端和第三电阻R3的第二端均和乘法器M的第一输入端连接。

电压检测单元33包括第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4的第一端和第五电阻R5的第一端分别和PNP型三极管的发射极以及PNP型三极管的集电极连接；第四电阻R4的第二端和第五电阻R5的第二端均和乘法器M的第二输入端连接。

可变基准电路10包括第十一电阻R11和数字模拟转换器DAC，第十一电阻R11的第一端和DAC均和第一比较器C1的正输入端连接；第十一电阻R11的第二端接地。可以理解的是，该DCU为汽车上的微控制单元(microcontroller unit，MCU)中的部件。该种方案，MCU可以根据实际需求，给出预充晶体管Q1的功率，只要不超过预充晶体管Q1的安全工作区域即可。因预充晶体管能承受的功率随着施加在预充晶体管两端电压的变化而变化，该种方案，可以根据晶体两端的电压变化调整晶体的功耗P随之变化，最大程度的发挥预充晶体管Q1的潜力，使得预充电电路能够更快速充电，适用更广的范围。

可以理解的是，实施例三中PNP型三极管连接在电源的正极和预充电容CL的正极之间，因此，还需要驱动电路驱动PNP型三极管。驱动电路连接在PNP型三极管和第一比较器C1的输出端之间。具体地，驱动电路包括驱动晶体管Q2、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；第六电阻R6的第一端和预充晶体管Q1的第一极连接，第六电阻R6的第二端和预充晶体管Q1的第二极均和第七电阻R7的第一端连接；第七电阻R7的第二端和驱动晶体管Q2的第三极连接；第八电阻R8的第一端和驱动晶体管Q2的第二极均和第一比较器C1的输出端连接，第八电阻R8的第二端和驱动晶体管Q2的第一极均接地。

可选地，驱动晶体管Q2具体使用NPN型三极管，预充晶体管Q1使用PNP型三极管。那么，第六电阻R6的第一端和PNP型三极管的发射极连接，第六电阻R6的第二端和PNP型三极管的基极均和第七电阻R7的第一端连接；第七电阻R7的第二端和NPN型三极管的集电极连接；第八电阻R8的第一端和NPN型三极管的基极均和第一比较器C1的输出端连接，第八电阻R8的第二端和NPN型三极管的发射极均接地；PNP型三极管的发射极和电源的正极连接，PNP型三极管的集电极和预充电容CL的正极连接。

请继续参考图5，实际使用的情况下，PNP型三极管的发射极和电源的正极连接；PNP型三极管的集电极和预充电容CL的正极连接；采样电阻R1连接在电源的负极和预充电容CL的负极之间。

那么，预充开关K闭合之后，电源首先给PNP型三极管充电，在PNP型三极管的电压值达到PNP型三极管的导通电压之后，PNP型三极管导通，开始给预充电容CL进行预充。

由于采样电阻R1和PNP型三极管均串联在电路中，因此采样电阻R1的电流和PNP型三极管的电流相等。电流检测单元32检测采样电阻R1的电流，也即检测PNP型三极管的电流a，然后第二比较器C2将电流a进行放大之后，发送到乘法器M的第一输入端。而电压检测单元33利用分压法检测PNP型三极管的电压b，并将电压b发送到乘法器M的第二输入端。乘法器M的输出端输出的输出电压c为电流a和电压b的乘积，然后将该出电压c发送至第一比较器C1的负输入端。

另外一方面，可变基准电路10为第一比较器C1的正输入端提供基准电压U，在第一比较器C1的反馈电压的作用下，第一比较器C1的正输入端和负输入端的电压值相等，也即：

U＝a*b 公式(1)；

其中U为基准电压，a为PNP型三极管的电流，b为PNP型三极管的电压。

设定PNP型三极管的等效电阻为R，那么根据电压值等于电阻和电流之积的原理，可以得出：

b＝a*R 公式(2)；

a为PNP型三极管的电流，b为PNP型三极管的电压，R为PNP型三极管的等效电阻。

根据上述公式(1)和公式(2)可以得出：

U＝a*a*R 公式(3)；

其中U为基准电压，a为PNP型三极管的电流，R为PNP型三极管的等效电阻。

其中固定基准电路10给出的基准电压U为固定值，电压b随着预充开关K闭合的时间的延长，逐渐减小，则电流a逐渐增大，那么等效电阻R等效逐渐减小。因此给预充电容CL预充的预充电流是逐渐增大的过程，不存在冲击电流。

由上可见，采用PNP型三极管作为预充器件，可以避免给直流高压母线供电的瞬间，产生大的充电电流。同时，PNP型三极管的等效电阻处于变化状态，不存在固定电阻选型问题。

另外，根据功率等于电压乘以电流的原理，可以得出：

P＝a*b 公式(4)；

结合公式(1)，可知，PNP型三极管的功率P的数值等于基准电压U相对应的数值，由于基准电压U不变，因此功率P不变。因而，可以保证PNP型三极管始终处于安全工作区域，延长其使用寿命，保证电路安全系数。

本实用新型实施例还提供了一种汽车，包括本申请任意实施例所述的预充电电路。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种预充电电路，其特征在于，包括基准电路、调整电路、检测电路和预充晶体管；所述调整电路分别与所述基准电路、所述检测电路和所述预充晶体管连接；所述检测电路和所述预充晶体管连接；

所述基准电路向所述调整电路提供基准电压；所述检测电路检测所述预充晶体管的电压和电流后，将所述电压和电流发送至所述调整电路；所述调整电路接收到所述基准电压、所述电压和所述电流后，利用所述基准电压、所述电压和所述电流调整所述预充晶体管的等效电阻。

2.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述检测电路包括电流采样器、电流检测单元和电压检测单元；

所述电流采样件和所述预充晶体管串联，所述电流检测单元的输入端和所述电流采样器连接，所述电流检测单元的输出端和所述调整电路连接；所述电压检测单元的输入端和所述预充晶体管连接，所述电压检测单元的输出端和所述调整电路连接。

3.根据权利要求2所述的预充电电路，其特征在于，所述调整电路包括乘法器、第一比较器和保护电阻；

所述第一比较器的正输入端和所述基准电路连接，所述第一比较器的负输入端和所述乘法器的输出端连接，所述第一比较器的输出端和所述预充晶体管连接；所述乘法器的第一输入端和所述电流检测单元的输出端连接，所述乘法器的第二输入端和所述电压检测单元的输出端连接；所述保护电阻的两端分别和所述第一比较器的正输入端和地连接。

4.根据权利要求3所述的预充电电路，其特征在于，所述电流采样件包括采样电阻；

所述电流检测单元包括第二电阻、第三电阻和第二比较器；所述第二电阻的第一端和所述采样电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述第二比较器的负输入端连接；所述第二比较器的正输入端和所述采样电阻的第二端连接，所述第二比较器的输出端和所述第三电阻的第二端均和所述乘法器的第一输入端连接。

5.根据权利要求3所述的预充电电路，其特征在于，所述电流采样器包括电流传感器；所述电流传感器包括第一端、第二端、第三端和第四端；所述电流传感器通过所述第一端和所述第二端串联在所述预充电电路中；

所述电流检测单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二比较器；所述第一电阻的第一端和所述电流传感器的第三端连接，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端以及所述电流传感器的第四端连接；所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述第二比较器的负输入端连接；所述第二比较器的正输入端和所述电流传感器的第二端连接，所述第二比较器的输出端和所述第三电阻的第二端均和所述乘法器的第一输入端连接。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的预充电电路，其特征在于，所述电压检测单元包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻的第一端和所述第五电阻的第一端分别和所述预充晶体管的两端连接；所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第二端均和所述乘法器的第二输入端连接。

7.根据权利要求6所述的预充电电路，其特征在于，还包括驱动电路，所述驱动电路包括驱动晶体管、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述第五电阻的第一端和所述预充晶体管的第一极连接，所述第六电阻的第二端和所述预充晶体管的第二极均和所述第七电阻的第一端连接；所述第七电阻的第二端和所述驱动晶体管的第三极连接；所述第八电阻的第一端和所述驱动晶体管的第二极均和所述第一比较器的输出端连接，所述第八电阻的第二端和所述驱动晶体管的第一极均接地。

8.根据权利要求3至5中任一项所述的预充电电路，其特征在于，所述基准电路包括固定基准电路；所述固定基准电路包括第九电阻、第十电阻和基准源，所述基准源和所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端和所述第九电阻的第一端连接；所述第一比较器的正输入端连接在所述第九电阻的第二端和所述第十电阻的第一端之间；所述第十电阻的第二端和所述基准源接地；

或者，所述基准电路包括可变基准电路，所述可变基准电路包括第十一电阻和汽车微控制器中的数字模拟转换器DAC，所述第十一电阻的第一端和所述DAC均和所述第一比较器的正输入端连接；所述第十一电阻的第二端接地。

9.根据权利要求8所述的预充电电路，其特征在于，所述固定基准电路还包括预充开关，所述预充开关连接在所述第一比较器的正输入端和连接节点之间，所述连接节点位于所述第九电阻的第二端和所述第十电阻的第一端。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的预充电电路。

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