CN220022397U - 预充电电路及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种预充电电路及车辆，所述预充电电路包括第一电源端口、第二电源端口以及预充电模块；所述预充电模块包括第一开关器件、预充电阻以及容性负载；所述第一开关器件的第一端和所述预充电阻的第一端连接至所述预充电模块的第一端，所述第一开关器件的第二端和所述预充电阻的第二端连接；所述预充电阻的第二端和所述容性负载的第一端连接，所述容性负载的第一端连接至所述预充电模块的第二端；所述预充电模块的第一端分别连接所述第一电源端口和电池模块的第一端，所述预充电模块的第二端分别连接所述第二电源端口和所述电池模块的第二端。

Description

预充电电路及车辆

技术领域

本申请涉及车辆充电技术领域，更具体地，涉及一种预充电电路及车辆。

背景技术

随着科技的发展，混动汽车(例如油电混动汽车、气电混动汽车)以及电动汽车慢慢的正在替代燃油汽车。

目前，混动车辆和电动车辆中的动力电池侧连接有大量容性负载。容性负载作为储能元件，若在向动力电池正式充电前未先向容性负载充电，则可能导致容性负载因充电电流过大而对与动力电池连接的元器件造成很大的冲击，从而造成元器件损害。因此，通常会设置预充电电路。在向动力电池正式充电前，由预充电电路对动力电池侧的容性负载充电。其中，预充电电路中包含继电器，通过继电器控制预充电电路的通断，以实现对容性负载充电。

通常预充电电路中的继电器会串联在主回路中，通过继电器的电流较大，需要使用大功率的继电器，导致充电成本较高。

实用新型内容

本申请的一个目的是提供一种预充电电路的新技术方案。

根据本申请的第一方面，提供了一种预充电电路，包括第一电源端口、第二电源端口以及预充电模块；

所述预充电模块包括第一开关器件、预充电阻以及容性负载；

所述第一开关器件的第一端和所述预充电阻的第一端连接至所述预充电模块的第一端，所述第一开关器件的第二端和所述预充电阻的第二端连接；

所述预充电阻的第二端和所述容性负载的第一端连接，所述容性负载的第一端连接至所述预充电模块的第二端；

所述预充电模块的第一端分别连接所述第一电源端口和电池模块的第一端，所述预充电模块的第二端分别连接所述第二电源端口和所述电池模块的第二端。

可选地，所述预充电电路还包括电压检测单元和第一控制单元，所述电压检测单元用于检测所述容性负载的电压，所述第一控制单元用于在所述容性负载的电压达到预设电压时，控制所述第一开关器件闭合。

可选地，所述预充电电路还包括第二控制单元，所述第二控制单元用于在预充时长达到预设时长时，控制所述第一开关器件闭合。

可选地，所述电池模块包括动力电池和第二开关器件；

所述高压动力电池与所述第二开关器件串联后连接在所述预充电模块的两端。

可选地，所述电源为交流电源，所述预充电电路还包括整流电路；

所述预充电模块通过所述整流电路连接在所述第一电源端口和所述第二电源端口之间。

可选地，所述预充电电路还包括第一电容，所述第一电容设置在所述整流电路和所述预充电模块之间，所述第一电容连接在所述预充电模块的两端。

可选地，所述预充电电路还包括第二电容，所述第二电容设置在所述电源和所述预充电模块之间，所述第二电容连接在所述第一电源端口和所述第二电源端口之间。

可选地，所述电源为高压动力电池，所述电池模块为低压蓄电池。

可选地，所述电池模块包括动力电池和电压转换模块，所述电压转换模块用于控制所述动力电池的充电电压在预设范围内。

可选地，所述第一开关器件为继电器。

可选地，所述容性负载为母线电容。

根据本申请的第二方面，提供了一种车辆，所述车辆包括如本申请第一方面所述的预充电电路。

根据本申请的一个实施例，在本实施例中，第一开关器件设置在预充电模块中，预充电模块与电池模块并联，预充电模块为一条充电支路，在充电过程中第一开关器件仅需要承受容性负载的波纹电流，相比于将开关器件设置在充电主路中的预充电方式，本申请中第一开关器件承受的电流更小，第一开关器件可以选择低容量的器件，降低成本。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1是现有技术中预充电电路的示意图。

图2是本申请第一个实施例中预充电电路的示意图。

图3是本申请第二个实施例中预充电电路的示意图。

图4是本申请第三个实施例中预充电电路的示意图。

图5是本申请第四个实施例中预充电电路的示意图。

图6是本申请第三个实施例中预充电电路的示意图。

图7是本申请第四个实施例中预充电电路的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

目前，电动车辆中的动力电池侧连接有大量容性负载。容性负载作为储能元件，若在向动力电池正式充电前未先向容性负载充电，则可能导致容性负载因充电电流过大而对与动力电池连接的元器件造成很大的冲击，从而造成元器件损害。因此，通常会设置预充电电路。在向动力电池正式充电前，由预充电电路对动力电池侧的容性负载充电。如图1所示的预充电电路，继电器设置在充电主回路中，经过继电器的电流较大，需要使用大容量的继电器，导致整个预充电电路的成本较高。为了解决上述技术问题，特提出本申请的技术方案。

如图2所示，本申请实施例提供了一种预充电电路100，包括第一电源端口110、第二电源端口111以及预充电模块120，其中：

预充电模块120包括第一开关器件121、预充电阻122以及容性负载123；

第一开关器件121的第一端和预充电阻122的第一端连接至预充电模块120的第一端124，第一开关器件121的第二端和预充电阻122的第二端连接；

预充电阻122的第二端和容性负载123的第一端连接，容性负载123的第一端连接至预充电模块120的第二端125；

预充电模块120的第一端124分别连接第一电源端口110和电池模块300的第一端，预充电模块120的第二端125分别连接第二电源端口111和电池模块300的第二端。

在本申请实施例中，容性负载123为预充对象，电池模块300为充电对象。容性负载123可以是车辆中的母线电容。电池模块300可以包括车辆的高压动力电池，或者电池模块300也可以包括车辆的低压蓄电池。

整个充电过程包括预充电过程以及正式充电过程。在预充电过程中给容性负载123充电，不给电池模块300充电。预充电完毕后开始正式充电，在正式充电过程中给电池模块300充电。

在预充电过程中，第一开关器件121处于断开状态，此时预充电阻122接入预充电电路100中，并且将电池模块300从预充电电路100断开。电源200通过预充电阻122向容性负载123充电，电源200不给电池模块300充电。通过预充电阻122降低容性负载123充电时的电流，避免容性负载123在充电过程中受到损伤。第一开关器件121可以是继电器。预充电阻122可以是普通的功率电阻，预充电阻122也可以是热敏电阻。

当预充电结束后，第一开关器件121闭合，使得预充电阻122短路。并且将电池模块300接入预充电电路，通过电源200和容性负载123给电池模块300充电。此时容性负载123直接给电池模块300充电，不经过预充电阻122，避免因预充电阻122导致的电量损耗，提高充电效率。

在本实施例中，第一开关器件121设置在预充电模块120中，预充电模块120与电池模块300并联，预充电模块120为一条充电支路。在充电过程中第一开关器件121仅需要承受容性负载123的波纹电流，相比于将开关器件设置在充电主路中的预充电方式，本实施例中第一开关器件121承受的电流更小，第一开关器件121可以选择低容量的器件，降低成本。

本实施例中，预充电电路100还包括电压检测单元和第一控制单元，电压检测单元用于检测容性负载123的电压，第一控制单元用于在容性负载123的电压达到预设电压时，控制第一开关器件121闭合。

第一开关器件121具有控制端，第一开关器件121的控制端可以接收控制信号来改变第一开关器件121的开关状态。第一控制单元与第一开关器件121的控制端连接。在开始预充电时，第一控制单元向第一开关器件121的控制端发送第一控制信号，控制第一开关器件121断开。

在给容性负载123充电的过程中，容性负载123的电压越来越高。通过电压检测单元可以检测容性负载123的电压。当容性负载123的电压达到预设电压时，第一控制单元向第一开关器件121发送第二控制信号，控制第一开关器件121闭合，进入正式充电过程。比如预设电压可以是500V，当预充电过程中容性负载123的电压超过500V时，第一控制单元控制第一开关器件121闭合。预设电压的具体数值可以根据实际需求来确定，对于不同的车辆可以设置不同的预设电压。

在给电池模块300充电的过程中，容性负载123的电压会逐渐降低。当电压检测单元检测到容性负载123的电压低于预设的电压阈值时，容性负载123停止给电池模块300充电，此时通过电源200给容性负载123充电。当容性负载123的电压达到预设电压时，容性负载123开始给电池模块300充电。比如预设电压为500V，电压阈值为490V，那么当容性负载123的电压超过500V时，容性负载123开始给电池模块300充电，在容性负载123的电压低于490V后，容性负载123停止给电池模块300充电，通过电源200给容性负载123充电以提高容性负载123的电压，当容性负载123的电压超过500V后开始给电池模块300充电。

本实施例通过设置电压检测单元和第一控制单元，通过电压检测单元来检测容性负载的电压，当容性负载的电压达到预设电压时通过第一控制单元来控制第一开关器件闭合，让容性负载对电池模块充电，停止对容性负载充电，避免因容性负载电压过高导致损坏容性负载。

本实施例中，预充电电路100还包括第二控制单元，第二控制单元用于在预充时长达到预设时长时，控制第一开关器件121闭合。

如果给容性负载123充电的时间过长，可能会导致容性负载123容量衰减，甚至出现短路、起火爆炸等安全问题。

预充时长是指预充电过程的时长，也就是对容性负载123充电的时长。可以在预充电路100中设置计时器，当开始给容性负载123充电时让计时器开始计时。如果容性负载123的充电时间达到预设时长，那么通过第二控制单元控制第一开挂器件121闭合，停止给容性负载123充电。预充时长可以根据容性负载123的性能确定。

本实施例通过在预充电电路中设置第二控制单元，当预充时长达到预设时长时，第二控制单元控制第一开关器件121闭合，停止对容性负载123充电，避免容性负载123充电时间过长，提高充电的安全性。

本实施例中，如图3所示，电池模块300包括电池单元301和第二开关器件302。电池单元301与第二开关器件302串联后连接在预充电模块120的两端。

电池单元301为充电对象，电池单元301可以为车辆的高压动力电池，电池单元301也可以为车辆的低压蓄电池。

当电源200为交流电源时，说明电源200为车辆外部的电源，此时通过车辆外部的电源给车辆的高压动力电池充电，充电对象为高压动力电池。高压动力电池是具有较高电压的电池，用于给车辆的行驶提供动力。当电源200为车辆的高压动力电池时，电池单元301为车辆的低压蓄电池，通过车辆的高压动力电池给车辆的低压蓄电池充电。

通过第二开关器件302可以控制电池单元301接入预充电电路100，或者通过第二开关器件302控制电池单元与预充电电路100断开。

如图3所示，电池单元301的第一端与预充电模块120的第一端124连接，电池单元301的第二端与第二开关器件302的第一端连接，第二开关器件302的第二端与预充电模块120的第二端125连接。

在预充电过程中，第二开关器件302处于断开状态，电池单元301与预充电电路100断开，此时电源200不给电池单元301充电。当预充电结束后，第二开关器件302闭合，电池单元301接入预充电电路100，此时通过电源200和容性负载123给电池单元301充电。

比如，电源200为充电桩，当第一电源端口110和第二电源端口111与充电桩连接后，车辆进入充电模式。首先第一开关器件121断开，且第二开关器件302断开，此时充电桩通过预充电阻122给容性负载123充电。当容性负载123充电完毕后，闭合第一开关器件121，将预充电阻122短路。并且闭合第二开关器件302，将电池单元301接入预充电电路100，通过充电桩和容性负载123给电池单元301充电。

本实施例通过在电池模块300中设置第二开关器件302，在预充电过程中通过第二开关器件302将电池单元301从预充电电路100断开，避免因容性负载123充电电流过大导致损坏电池单元301，提高电池单元301的使用寿命，保证充电安全性。

本实施例中，如图4所示，电源200为交流电源，预充电电路100还包括整流电路130。预充电模块120通过整流电路130连接在第一电源端口110和第二电源端口111之间。

在电源200为交流电源的情况下，需要将交流电转换成直流电才能给电池模块300进行充电。在预充电电路100中设置整流电路130，通过整流电路130将交流电转换成直流电。比如电源200可以是充电桩，电池模块300为车辆的高压动力电池。第一电源端口110和第二电源端口111为车辆与充电桩连接的充电接口。

如图4所示，整流电路130包括四个二极管，分别为第一二极管131、第二二极管132、第三二极管133和第四二极管134。第一二极管131的正极与第二二极管132的负极连接，第二二极管132的正极与第三二极管133的正极连接，第三二极管133的负极与第四二极管134的正极连接，第四二极管134的负极与第一二极管131的负极连接。

电源200的第一端通过第二电源端口111与第一二极管131的正极连接，电源200的第二端通过第一电源端口110与第四二极管134的正极连接。由于电源200为交流电，电源200两端的正负极会不断发生变化。当电源200的第一端为正极、电源200的第二端为负极时，第一二极管131和第三二极管133导通，第二二极管132和第四二极管134断开。电流从电源200的正极流出后经过第一二极管131，给容性负载123或者电池模块200充电后经过第三二极管133回到电源200的负极。当电源200的第一端为负极、电源200的第二端为正极时，第二二极管132和第四二极管134导通，第一二极管131和第三二极管133断开。电流从电源200的正极流出后经过第四二极管134，给容性负载123或者电池模块200充电后经过第二二极管132回到电源200的负极。

根据上述分析可知，对于预充电模块120，始终是预充电模块120的第二端125接正极，预充电模块120的第一端124接负极，保证充电过程中极性不变，输入预充电模块120和电池模块300的为直流电。

本实施例中，如图5所示，在电源200为交流电的情况下，预充电电路100还包括第一电容141，第一电容141设置在整流电路130和预充电模块120之间，第一电容141连接在预充电模块120的两端。

如图5所示，第一电容141设置在整流电路130和预充电模块120之间，第一电容141的两端分别与预充电模块120的第一端124和预充电模块的第二端125连接。交流电经过整流电路130后，输出直流电。通过第一电容141可以对输出的直流电进行滤波。

在电动汽车中，第一电源端口110和第二电源端口111为电动汽车的充电接口，整流电路130通常设置在电动汽车的充电接口处，距离电动汽车的电池模块300以及预充电模块120较远。通过设置第一电容141，让第一电容141对整流电路130输出的直流电进行中转，第一电容141可以对整流电路130输出的电能进行储存，然后提供给预充电模块120和电池模块300，让预充电模块120和电池模块300可以就近取电，提高充电效率。

本实施例中，如图6所示，预充电电路100还包括第二电容142，第二电容142设置在电源200和预充电模块120之间，第二电容142连接在第一电源端口110和第二电源端口111之间。

当电源200为高压动力电池时，电池模块300为低压蓄电池。通常电动汽车的高压动力电池设置在汽车底盘下方，而汽车的低压蓄电池则设置在汽车的引擎盖内，位于汽车的前端。导致高压动力电池距离低压蓄电池较远，影响充电效率。

本实施例通过在电源200和预充电模块120之间设置第二电容142，第二电容142连接在第一电源端口110和第二电源端口111之间，通过第二电容储存电源200放出的电能，让电池模块300可以就近取电，提高充电效率。

本实施例中，电源200为高压动力电池，电池模块300为低压蓄电池。

高压动力电池用于给车辆的行驶提供动力，高压动力电池的电压较高。对于电动汽车，高压动力电池的电压通常可以达到400V以上。而低压蓄电池的电压较低，通常只有12-14V，低压蓄电池可以在启动汽车发动机时给发动机供电，低压蓄电池还可以在汽车发电机不发电或者电压较低时给汽车的各种电子设备进行供电。

本实施例中可以通过高压动力电池给低压蓄电池进行充电，保证低压蓄电池中储存的电能可以满足电动汽车的正常工作。同时用户只需要通过电动汽车的充电接口对高压动力电池进行充电，不需要再单独对低压蓄电池进行充电，提高便利性。

本实施例中，如图7所示，所述电池模块300包括电池单元301和电压转换模块303，电压转换模块303用于控制电池单元301的充电电压在预设范围内。

在电池单元301充电的过程中，需要保证电池单元301的充电电压在预设范围内。如果电池单元301的充电电压较高或较低，会对电池单元301产生一系列不良影响，比如会影响充电效率，会影响电池单元301的使用寿命，甚至引发电池单元301起火、爆炸等，出现安全事故。

本实施例中电压转换模块303可以调整电池单元301的充电电压。当电池单元301的充电电压较低时，可以通过电压转换模块303进行升压，提高电池单元301的充电电压，将电池单元301的充电电压提升至预设范围内。而当电池单元301的充电电压较高时，可以通过电压转换模块303进行降压，降低电池单元301的充电电压，将电池单元301的充电电压降低至预设范围内。比如电压转换模块303可以是DC/DC转换器。

本实施例通过设置电压转换模块303，通过电压转换模块303将电池单元301的充电电压调整至预设范围内，保证给电池单元301正常充电，避免安全隐患，提高充电效率。

本实施例介绍了一种车辆，所述车辆包括如本公开任一实施例所述的预充电电路。

在本申请实施例中，车辆为混动车辆或者电动车辆。其中，混动车辆可以油电混动汽车、气电混动汽车等。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种预充电电路，其特征在于，包括第一电源端口、第二电源端口以及预充电模块；

所述预充电模块包括第一开关器件、预充电阻以及容性负载；

所述第一开关器件的第一端和所述预充电阻的第一端连接至所述预充电模块的第一端，所述第一开关器件的第二端和所述预充电阻的第二端连接；

所述预充电阻的第二端和所述容性负载的第一端连接，所述容性负载的第一端连接至所述预充电模块的第二端；

所述预充电模块的第一端分别连接所述第一电源端口和电池模块的第一端，所述预充电模块的第二端分别连接所述第二电源端口和所述电池模块的第二端。

2.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述预充电电路还包括电压检测单元和第一控制单元，所述电压检测单元用于检测所述容性负载的电压，所述第一控制单元用于在所述容性负载的电压达到预设电压时，控制所述第一开关器件闭合。

3.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述预充电电路还包括第二控制单元，所述第二控制单元用于在预充时长达到预设时长时，控制所述第一开关器件闭合。

4.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述电池模块包括电池单元和第二开关器件；

所述电池单元与所述第二开关器件串联后连接在所述预充电模块的两端。

5.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述电源为交流电源，所述预充电电路还包括整流电路；

所述预充电模块通过所述整流电路连接在所述第一电源端口和所述第二电源端口之间。

6.根据权利要求5所述的预充电电路，其特征在于，所述预充电电路还包括第一电容；

所述第一电容设置在所述整流电路和所述预充电模块之间，所述第一电容连接在所述预充电模块的两端。

7.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述预充电电路还包括第二电容；

所述第二电容设置在所述电源和所述预充电模块之间，所述第二电容连接在所述第一电源端口和所述第二电源端口之间。

8.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述电源为高压动力电池，所述电池模块为低压蓄电池。

9.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述电池模块包括动力电池和电压转换模块，所述电压转换模块用于控制所述动力电池的充电电压在预设范围内。

10.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述第一开关器件为继电器。

11.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述容性负载为母线电容。

12.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-11任一项所述的预充电电路。