CN217145671U - 一种预充电路和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预充电路和车辆。其中，电路包括：母线电容；直流电源子电路，直流电源子电路与母线电容并联，用于给母线电容充电；双向车载充电机电路，双向车载充电机电路包括PFC电容，双向车载充电机电路的直流端与母线电容并联，双向车载充电机电路的交流端用以连接外部交流供电设备，双向车载充电机电路用于通过母线电容给PFC电容预充电。该电路，可以提高为车辆充电时的安全性。

Description

一种预充电路和车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种预充电路和车辆。

背景技术

电动汽车在利用OBC(On-board Charger，车载充电机)进行充电前，交流输入侧需对车载充电机中的PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电容进行充电，因为如若交流电整流后不经过预充直接整流加在PFC电容端相当于电容直接短路，短路的大电流会损坏车载充电机内部电路。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种PFC电容预充电路，以提高为车辆充电时的安全性。

本实用新型的第二个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本实用新型第一方面提出了一种预充电路，所述电路包括：母线电容；直流电源子电路，所述直流电源子电路与所述母线电容并联，用于给所述母线电容充电；双向车载充电机电路，所述双向车载充电机电路包括PFC电容，所述双向车载充电机电路的直流端与所述母线电容并联，所述双向车载充电机电路的交流端用以连接外部交流供电设备，所述双向车载充电机电路用于通过所述母线电容给所述PFC电容预充电。

为达到上述目的，本实用新型第二方面提出了一种车辆，包括上述的预充电路。

根据本实用新型的预充电路、车辆，首先由直流电源子电路为母线电容充电，在母线电容充电成功后，双向车载充电机电路逆变工作以利用母线电容给双向车载充电机电路中的PFC电容充电，由此，可以预先为PFC电容充电，避免在双向车载充电机电路工作时PFC电容短路使得双向车载充电机电路内部电路损坏，提高车辆充电时的安全性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的预充电路的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的预充电路的电路图；

图3是本实用新型另一个实施例的预充电路的电路图；

图4是本实用新型第一示例的预充电路的工作流程图；

图5是本实用新型又一个实施例的预充电路的电路图；

图6是本实用新型第二示例的预充电路的工作流程图；

图7是本实用新型实施例的车辆的结构框图。

具体实施方式

下面参考附图描述本实用新型实施例的预充电路、车辆，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。参考附图描述的实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制。

图1是本实用新型一个实施例的预充电路的结构示意图。

如图1所示，预充电路10包括：母线电容C1、直流电源子电路200、双向车载充电机电路300。

其中，直流电源子电路200与母线电容C1并联，用于给母线电容C1充电；双向车载充电机电路300包括PFC电容C2，双向车载充电机电路300的直流端与母线电容C1并联，双向车载充电机电路300的交流端用以连接外部交流供电设备AC，双向车载充电机电路300用于通过母线电容C1给PFC电容C2预充电。

具体地，在需要对动力电池U1进行充电时，需要首先对PFC电容C2进行充电，首先直流电源子电路200利用车辆上的动力电池U1给母线电容C1进行充电，并判断对母线电容C1的充电是否成功，例如可以设置如下条件：

条件1：对母线电容C1进行充电的时间达到时间阈值，该时间阈值的取值范围可以为3～7s；

条件2：母线电容C1电压与动力电池U1电压之间的差值大于第一差值阈值，该第一差值阈值的取值范围可以为15～25V。

若上述条件1和条件2均满足，则判定对母线电容C1充电失败，否则判定对母线电容C1充电成功。

在母线电容C1充电成功后，双向车载充电机电路300逆变工作，以使母线电容C1为PFC电容C2充电，且在该过程中直流电源子电路200也可利用车辆上的动力电池U1给PFC电容C2进行充电。

在为PFC电容C2充电的过程中，还获取PFC电容C2的电压，并判断对PFC电容C2的充电是否成功，例如可以设置如下条件：

条件3：对PFC电容C2进行充电的时间达到时间阈值，该时间阈值的取值范围可以为4～6s；

条件4：PFC电容C2电压与PFC最大工作电压之间的差值大于第一差值阈值，该第一差值阈值的取值范围可以为16～24V。

若上述条件3和条件4均满足，则判定对PFC电容C2充电失败，否则判定对PFC电容C2充电成功，对PFC电容C2的预充电已经完成，进而双向车载充电机电路300正向工作，以利用外部交流供电设备AC为车辆上的动力电池U1充电。

由此，可以实现在为动力电池U1充电之前，首先对PFC电容C2进行预充电，且取消了图1所示的示例中的AC预充电阻和AC接触器，从而缩小了预充电路10的体积，减小了成本。

其中，参见图2与图3，上述直流电源子电路200包括：动力电池U1，动力电池U1的负极与母线电容C1的一端连接；主正接触器KM1，主正接触器KM1的一端与动力电池U1的正极连接，主正接触器KM1的另一端与母线电容C1的另一端连接；预充电路，预充电路与主正接触器KM1并联，用于实现动力电池U1给母线电容C1充电。主负接触器KM2，负正接触器的一端与动力电池U1的负极连接，主负接触器KM2的另一端与母线电容C1的一端连接。上述预充电路包括串联连接的预充接触器KM3和预充电阻R2。该直流电源子电路200还包括保险丝S1。

具体地，参见如4所示的具体示例，在充电枪插入唤醒车辆上的各控制器之后，车辆上的VCU(Vehicle control unit，整车控制器)、BMS(Battery Management System，电池管理系统)以及上述双向车载充电机电路300均进行自检，若自检失败则判定整车上电失败。

若自检成功，则车辆上的VCU发送闭合主负接触器KM2指令，BMS对主正接触器KM1和主负接触器KM2进行粘连检测，如有粘连故障则整车上电失败。

若BMS对主正接触器KM1和主负接触器KM2的粘连检测均通过，则BMS闭合主负接触器KM2和预充接触器KM3，开始对母线电容C1进行充电。

在母线电容C1充电成功后，VCU发送闭合主正接触器KM1指令，BMS根据该指令闭合主正接触器KM1，并延迟断开预充接触器KM3，整车完成高压上电。

其中，上述双向车载充电机电路300还包括：AC-DC转换单元301，AC-DC转换单元301的交流端用以连接外部交流供电设备AC，AC-DC转换单元301的直流端与PFC电容C2并联；DC-DC转换单元302，DC-DC转换单元302的第一直流端与PFC电容C2并联，DC-DC转换单元302的第二直流端与母线电容C1并联；内部控制器400，内部控制器400分别与AC-DC转换单元301、DC-DC转换单元302连接，用于对AC-DC转换单元301和DC-DC转换单元302中的开关管进行通断控制。该双向车载充电机电路300即可以将交流电转换为直流电给动力电池U1充电，也可以将动力电池U1的直流电转换为交流电。

上述DC-DC转换单元302包括：第一H桥3021，第一H桥3021由第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4组成，其中，第一开关管Q1和第二开关管Q2串联，第三开关管Q3和第四开关管Q4串联，第一H桥3021的直流端与PFC电容C2并联；第二H桥3022，第二H桥3022由第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8组成，其中，第五开关管Q5和第六开关管Q6串联，第七开关管Q7和第八开关管Q8串联，第二H桥3022的直流端与母线电容C1并联；第一线圈DC1，第一线圈DC1的一端接在第一开关管Q1和第二开关管Q2的串联连接点上，第一线圈DC1的另一端接在第三开关管Q3和第四开关管Q4的串联连接点上；第二线圈DC2，第二线圈DC2的一端接在第五开关管Q5和第六开关管Q6的串联连接点上，第二线圈DC2的另一端接在第七开关管Q7和第八开关管Q8的串联连接点上。

上述AC-DC转换单元301包括：第三H桥3011，第三H桥3011由第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12组成，第三H桥3011的直流端与PFC电容C2并联；H半桥3012，H半桥3012由第十三开关管Q13、第十四开关管Q14组成，H半桥3012的直流端与第三H桥3011的直流端连接，H半桥3012的交流端用以连接外部交流供电设备AC的一端；第九开关管Q9和第十开关管Q10串联，第十一开关管Q11和第十二开关管Q12串联；第一电感L1，第一电感L1的一端接在第九开关管Q9和第十开关管Q10的串联连接点上，第一电感L1的另一端用以连接外部交流供电设备AC的另一端；第二电感L2，第二电感L2的一端接在第十一开关管Q11和第十二开关管Q12的串联连接点上，第二电感L2的另一端用以连接外部交流供电设备AC的另一端。

具体地，在直流电源子电路200为母线电容C1充电时，可以由内部控制器400控制DC-DC转换单元302不工作，以使双向车载充电机电路300不工作。

在母线电容C1和/或直流电源子电路200为PFC电容C2充电时，可以由内部控制器400控制AC-DC转换单元301不工作，并控制DC-DC转换单元302逆变工作。

在PFC电容C2充电完成后，可以由内部控制器400控制AC-DC转换单元301正向工作，并控制DC-DC转换单元302正向工作，以实现外部交流供电设备AC为车辆的动力电池U1充电。

在本实用新型的一个实施例中，参见图5，上述直流电源子电路200包括：辅助电池U2；双向DC-DC变换器201，双向DC-DC变换器201的第一直流端与辅助电池U2并联，双向DC-DC变换器201的第二直流端与母线电容C1并联，双向DC-DC变换器201用于实现辅助电池U2给母线电容C1充电。该双向DC-DC变换器201即可以将动力电池U1的高压电转换为低压电，也可将低压电转换为动力电池高压电。

该直流电源子电路200还包括：动力电池U1，动力电池U1的负极与母线电容C1的一端连接；主正接触器KM1，主正接触器KM1的一端与动力电池U1的正极连接，主正接触器KM1的另一端与母线电容C1的另一端连接。主负接触器KM2，负正接触器的一端与动力电池U1的负极连接，主负接触器KM2的另一端与母线电容C1的一端连接。还包括低压负载R1，该低压负载R1与辅助电池U2并联。

具体地，参见如图6所示的具体示例，在充电枪插入唤醒整车各控制器之后，车辆上的VCU、BMS以及双向DC-DC变换器201、双向车载充电机电路300均进行自检，若自检失败则判定整车上电失败。

若自检成功，则VCU发送闭合主负接触器KM2指令，BMS对主正接触器KM1和主负接触器KM2进行粘连检测，如有粘连故障则整车上电失败。

BMS检测主正接触器KM1、主负接触器KM2均粘连正常后，BMS闭合主负接触器KM2，双向DC-DC变换器201开始升压，以使辅助电池U2为母线电容C1进行充电。

在母线电容C1充电成功后，VCU发送闭合主正接触器KM1指令，BMS闭合主正接触器KM1，整车完成高压上电。

综上，本实用新型实施例的预充电路，首先由直流电源子电路为母线电容充电，在母线电容充电成功后，双向车载充电机电路逆变工作以利用母线电容给双向车载充电机电路中的PFC电容充电，由此，可以预先为PFC电容充电，避免PFC电容短路使得双向车载充电机电路内部电路损坏。而且，通过该预充电路，还可以省去AC接触器和AC预充电阻，从而缩小了体积，减小了成本。

进一步地，本实用新型提出一种车辆。

图7是本实用新型实施例的车辆的结构框图。

如图7所示，车辆1000包括上述的预充电路10。该车辆1000例如为DM5.0混动车型车辆。

本实用新型实施例的车辆，通过上述的预充电路，首先由直流电源子电路为母线电容充电，在母线电容充电成功后，双向车载充电机电路逆变工作以利用母线电容给双向车载充电机电路中的PFC电容充电，由此，可以预先为PFC电容充电，避免PFC电容短路使得双向车载充电机电路内部电路损坏。而且，通过该预充电路，还可以省去AC接触器和AC预充电阻，从而缩小了体积，减小了成本。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(C-DROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本说明书的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种预充电路，其特征在于，所述电路包括：

母线电容；

直流电源子电路，所述直流电源子电路与所述母线电容并联，用于给所述母线电容充电；

双向车载充电机电路，包括PFC电容，所述双向车载充电机电路的直流端与所述母线电容并联，所述双向车载充电机电路的交流端用以连接外部交流供电设备，所述双向车载充电机电路用于通过所述母线电容给所述PFC电容预充电。

2.如权利要求1所述的预充电路，其特征在于，所述直流电源子电路包括：

动力电池，所述动力电池的负极与所述母线电容的一端连接；

主正接触器，所述主正接触器的一端与所述动力电池的正极连接，所述主正接触器的另一端与所述母线电容的另一端连接；

预充电路，所述预充电路与所述主正接触器并联，用于实现所述动力电池给所述母线电容充电。

3.如权利要求1所述的预充电路，其特征在于，所述直流电源子电路包括：

辅助电池；

双向DC-DC变换器，所述双向DC-DC变换器的第一直流端与所述辅助电池并联，所述双向DC-DC变换器的第二直流端与所述母线电容并联，所述双向DC-DC变换器用于实现所述辅助电池给所述母线电容充电。

4.如权利要求3所述的预充电路，其特征在于，所述直流电源子电路还包括：

动力电池，所述动力电池的负极与所述母线电容的一端连接；

主正接触器，所述主正接触器的一端与所述动力电池的正极连接，所述主正接触器的另一端与所述母线电容的另一端连接。

5.如权利要求2或4所述的预充电路，其特征在于，所述直流电源子电路还包括：

主负接触器，所述主负接触器的一端与所述动力电池的负极连接，所述主负接触器的另一端与所述母线电容的一端连接。

6.如权利要求1所述的预充电路，其特征在于，所述双向车载充电机电路还包括：

AC-DC转换单元，所述AC-DC转换单元的交流端用以连接所述外部交流供电设备，所述AC-DC转换单元的直流端与所述PFC电容并联；

DC-DC转换单元，所述DC-DC转换单元的第一直流端与所述PFC电容并联，所述DC-DC转换单元的第二直流端与所述母线电容并联。

7.如权利要求6所述的预充电路，其特征在于，所述双向车载充电机电路还包括：

内部控制器，所述内部控制器分别与所述AC-DC转换单元、所述DC-DC转换单元连接，用于对所述AC-DC转换单元和所述DC-DC转换单元中的开关管进行通断控制。

8.如权利要求6所述的预充电路，其特征在于，所述DC-DC转换单元包括：

第一H桥，所述第一H桥由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管组成，其中，所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第一H桥的直流端与所述PFC电容并联；

第二H桥，所述第二H桥由第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管组成，其中，所述第五开关管和所述第六开关管串联，所述第七开关管和所述第八开关管串联，所述第二H桥的直流端与所述母线电容并联；

第一线圈，所述第一线圈的一端接在所述第一开关管和所述第二开关管的串联连接点上，所述第一线圈的另一端接在所述第三开关管和所述第四开关管的串联连接点上；

第二线圈，所述第二线圈的一端接在所述第五开关管和所述第六开关管的串联连接点上，所述第二线圈的另一端接在所述第七开关管和所述第八开关管的串联连接点上。

9.如权利要求6所述的预充电路，其特征在于，所述AC-DC转换单元包括：

第三H桥，所述第三H桥由第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管组成，所述第三H桥的直流端与所述PFC电容并联；

H半桥，所述H半桥由第十三开关管、第十四开关管组成，所述H半桥的直流端与所述第三H桥的直流端连接，所述H半桥的交流端用以连接所述外部交流供电设备的一端；

所述第九开关管和所述第十开关管串联，所述第十一开关管和所述第十二开关管串联；

第一电感，所述第一电感的一端接在所述第九开关管和所述第十开关管的串联连接点上，所述第一电感的另一端用以连接所述外部交流供电设备的另一端；

第二电感，所述第二电感的一端接在所述第十一开关管和所述第十二开关管的串联连接点上，所述第二电感的另一端用以连接所述外部交流供电设备的另一端。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的预充电路。

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