專利名稱：一種保護電動汽車預充電電路的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動汽車領域，尤其涉及一種保護電動汽車預充電電路的方法與系 統(tǒng)。
背景技術：
隨著全球石油資源的緊張以及環(huán)境污染的日趨嚴重，各種節(jié)能環(huán)保的新能源汽車 不斷涌現，特別是電動汽車越來越受到人們的關注和青睞。在電動汽車系統(tǒng)中，電動汽車的 預充電管理是新能源汽車中必不可少的重要環(huán)節(jié)，其中，電動汽車預充電的作用是給電機 控制器(即，逆變器)的大電容進行充電，以減少接觸器接觸時火花拉弧，增加安全。然而， 在實際使用中，經常發(fā)生預充電電阻損壞故障，從而對電動汽車的可靠性及成本帶來負面 影響。因此，需要一種方法來解決預充電過程中預充電電阻損壞的問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種保護電動汽車預充電電路的方法，能夠解決預充電電阻損壞的 問題。此外，本發(fā)明還提供了一種保護電動汽車預充電電路的系統(tǒng)，能夠解決現有技術中預 充電電阻損壞的問題。本發(fā)明的發(fā)明人通過對預充電電阻損壞故障的分析發(fā)現，導致預充電電阻損壞的 原因是在點火鎖從OFF變?yōu)镺N整車開始預充電的過程中，由于現有技術中只要整車一上 電，DC/DC轉換器就會啟動，這樣DC/DC轉換器就會介入預充電過程，從而導致了 DC/DC轉 換器與預充電電阻的并聯，使得電路中的總電阻變小，電流變大，致使預充電電阻因經常過 載而燒壞，如圖1所示。因此，如果在預充電過程中不啟動DC/DC轉換器，則會降低預充電 電阻損壞的幾率。因此，本發(fā)明提供一種保護電動汽車預充電電路的方法，該方法包括當開始預充電過程時，保持DC/DC轉換器處于關閉狀態(tài)，電池管理系統(tǒng)(BMS)閉合 預充電繼電器以開始對逆變器電容進行充電；當預充電過程結束時，所述BMS斷開所述預充電繼電器、閉合主接觸器；以及啟動所述DC/DC轉換器。本發(fā)明還提供一種保護電動汽車預充電電路的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電池管理系統(tǒng)(BMS)，用于當預充電過程開始時，閉合預充電繼電器以開始對逆變 器電容進行充電，并當預充電過程結束時，斷開所述預充電繼電器、閉合主接觸器；以及DC/DC轉換器，用于當預充電過程開始時，處于關閉狀態(tài)，并當預充電過程結束時， 處于啟動狀態(tài)。通過采用所述的方法和系統(tǒng)，由于使得DC/DC轉換器在預充電過程結束之后再啟 動，所以能夠防止DC/DC轉換器在預充電過程中啟動，從而避免了因DC/DC轉換器與預充電 電阻并聯而導致的電路中總電阻的減小、電流的增加以及預充電電阻被燒壞的風險，進而不需要選擇很大功率的預充電電阻，從而降低了成本，保護了預充電電路，保證了預充電過 程的可靠完成。



圖1為現有電動汽車高壓電氣原理圖；圖2為本發(fā)明提供的電池管理系統(tǒng)與電池包、整車控制器、逆變器之間的信號圖 以及整車控制器與DC/DC轉換器之間的信號圖；圖3為本發(fā)明提供的DC/DC轉換器的驅動電路圖。
具體實施例方式下面，首先結合圖1的高壓電氣原理圖和圖2的信號圖來描述本發(fā)明的保護電動 汽車預充電電路的方法。該方法包括當開始預充電過程時，保持DC/DC轉換器102處于關 閉狀態(tài)，電池管理系統(tǒng)BMS 103閉合預充電繼電器K2以開始對逆變器101電容進行充電； 當預充電過程結束時，所述BMS103斷開所述預充電繼電器k2、閉合主接觸器Kl ；以及啟動 所述DC/DC轉換器102。通過采用所述的方法，由于在逆變器101電容預充電完成之后才啟動DC/DC轉換 器102，所以能夠防止預充電過程中DC/DC轉換器102的啟動，從而避免了因DC/DC轉換器 102與預充電電阻Rl并聯而導致的電路中總電阻的減小、電流的增加以及預充電電阻Rl被 燒壞的風險，進而不需要選擇很大功率的預充電電阻R1，從而降低了成本，保護了預充電電 路，保證了預充電過程的可靠完成。進一步地，所述預充電過程結束的條件為所述BMS 103閉合所述預充電繼電器 k2的同時監(jiān)測所述逆變器101電容兩端的電壓，并當所監(jiān)測的逆變器101電容兩端的電壓 達到預定值時預充電過程結束。其中，所述預定值大于等于電動汽車電池組額定電壓值的 90 %，這樣就能夠避免接觸器接觸時的火花拉弧，增加安全。另外，所述啟動所述DC/DC轉換器102包括所述BMS 103向整車控制器201發(fā)送 表明所述主接觸器kl閉合的信號；所述整車控制器201接收到表明所述主接觸器kl閉合 的信號之后，啟動所述DC/DC轉換器102。當然，BMS 103也可以直接向DC/DC轉換器102 發(fā)送控制信號以啟動DC/DC轉換器102。 進一步地，在所述DC/DC轉換器102啟動之后，本發(fā)明保護電動汽車預充電電路的 方法還可以包括所述整車控制器201監(jiān)測所述DC/DC轉換器102的反饋信號以判斷所述 DC/DC轉換器102的狀態(tài)。其中，所述DC/DC轉換器102的狀態(tài)包括輸出過壓、輸出欠壓、 啟動失敗和正常啟動。而且，當所述DC/DC轉換器102的反饋信號表明其處于輸出過壓、輸 出欠壓、啟動失敗中的一者時，所述整車控制器201關閉所述DC/DC轉換器102。從而實現 了實時對DC/DC轉換器102狀態(tài)的監(jiān)控，保證了整車系統(tǒng)的可靠性。
需要說明的是，圖1中的繼電器狀態(tài)檢測及保護板的作用是當檢測到預充電繼 電器K2以及主接觸器Kl有故障時，則向BMS 103發(fā)布故障碼，從而使得BMS 103能夠更有 效地控制預充電繼電器K2和主控制器Kl。而且，圖2中，電池包202包括圖1中的電池組、 主接觸器Kl、預充電繼電器K2以及預充電電阻Rl，BMS 103向電池包202發(fā)送繼電器控制 信號，其作用就是實現上述BMS 103對預充電繼電器K2以及主接觸器Kl的斷開和閉合的控制。本發(fā)明還提供了一種保護電動汽車預充電電路的系統(tǒng)，能夠解決現有技術中預充 電電阻損壞的問題。該系統(tǒng)包括電池管理系統(tǒng)BMS 103和DC/DC轉換器102，其中，電池管 理系統(tǒng)BMS 103，用于當預充電過程開始時，閉合預充電繼電器K2以開始對逆變器101電 容進行充電，并當預充電過程結束時，斷開預充電繼電器K2、閉合主接觸器Kl ；以及DC/DC 轉換器102，用于當預充電過程開始時，處于關閉狀態(tài)，并當預充電過程結束時，處于啟動狀 態(tài)。通過采用所述的系統(tǒng)，由于在逆變器101電容預充電完成之后DC/DC轉換器102 才啟動，所以能夠防止預充電過程中DC/DC轉換器102的啟動，從而避免了因DC/DC轉換器 102與預充電電阻Rl并聯而導致的電路中總電阻的減小、電流的增加以及預充電電阻Rl被 燒壞的風險，進而不需要選擇很大功率的預充電電阻R1，從而降低了成本，保護了預充電電路，保證了預充電過程的可靠完成。進一步地，所述預充電過程結束的條件為所述BMS 103閉合所述預充電繼電器 K2的同時監(jiān)測所述逆變器101電容兩端的電壓，并當所檢測的逆變器101電容兩端的電壓 達到預定值時預充電過程結束。其中，所述預定值大于等于電動汽車電池組的額定電壓值 的90%，這樣就能夠避免接觸器接觸時的火花拉弧，增加安全。此外，所述系統(tǒng)還包括整車控制器201，所述BMS 103在斷開預充電繼電器K2、閉 合主接觸器Kl后通知整車控制器201主接觸器閉合K1，整車控制器201得知主接觸器Kl 閉合后啟動DC/DC轉換器102。當然，BMS 103也可以直接向DC/DC轉換器102發(fā)送控制信 號以啟動DC/DC轉換器102。另外，當DC/DC轉換器102啟動之后，整車控制器201還用于 監(jiān)測所述DC/DC轉換器102的反饋信號以判斷所述DC/DC轉換器102的狀態(tài)。其中，所述 DC/DC轉換器102的狀態(tài)包括輸出過壓、輸出欠壓、啟動失敗以及正常啟動。而且，當所述 DC/DC轉換器102的反饋信號表明其處于輸出過壓、輸出欠壓、啟動失敗中的一者時，所述 整車控制器201還用于關閉所述DC/DC轉換器102。從而確保了整車系統(tǒng)的可靠性。進一步地，如圖3所示，本發(fā)明保護電動汽車預充電電路的系統(tǒng)還提供了用于DC/ DC轉換器102的驅動電路，該驅動電路包括電阻R5、電阻R2、電阻R3和電阻R4，npn型三 極管Ml和npn型三極管M2，二極管D1，以及光耦10 ；其中，電阻R5 —端接收來自所述整車 控制器的控制信號、另一端連接到所述三極管Ml的基極，電阻R2—端連接到所述三極管Ml 的基極、另一端連接到模擬地，電阻R3 —端連接到所述三極管Ml的集電極、另一端連接到 電源VCCSP，三極管M2的基極連接到所述三極管Ml的集電極、三極管M2的集電極連接到所 述電源VCCSP、三極管M2的發(fā)射極連接到二極管Dl的正極，所述二極管Dl的負極作為第一 輸出端子，所述三極管Ml的發(fā)射極接到模擬地，所述電阻R4 —端接收來自所述整車控制器 201的控制信號、另一端連接到所述光耦10的端子1，所述光耦10的端子2接模擬地、端子 3接數字地、端子4作為第二輸出端子。圖3所示驅動電路的基本工作原理是當使能端的電壓達到DC/DC轉換器102的 啟動電壓時，三極管Ml導通而二極管M2關閉從而二極管Dl的負極輸出低電平，同時光耦 10的端子1和端子2之間開始有電流流動從而使得光耦10的端子4輸出低電平，這樣DC/ DC轉換器102就可以啟動了。應當理解的是，使能端的最低驅動電流隨著使能端電壓的不 同而不同。例如，當R5 = 5. llkQ、R4 = 3. OlkQ時，實測使能端電壓最低2. 7V可以啟動DC/DC轉換器102 ；由于DC/DC轉換器102啟動時，電阻R5和R4相當于并聯，所以啟動電流 為1.5mA。應當理解，隨著各個電阻取值的不同、各個三極管選型的不同，啟動電流以及最低 啟動電壓也是隨之而變化的。 雖然出于說明的目 的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是本領域的技術人員將意 識到，在不脫離所附權利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，能夠做出各種修改、 添加和替換。
權利要求
一種保護電動汽車預充電電路的方法，該方法包括當開始預充電過程時，保持DC/DC轉換器處于關閉狀態(tài)，電池管理系統(tǒng)BMS閉合預充電繼電器以開始對逆變器電容進行充電；當預充電過程結束時，所述BMS斷開所述預充電繼電器、閉合主接觸器；以及啟動所述DC/DC轉換器。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括當所述BMS閉合所述預充電繼電器的同時監(jiān)測所述逆變器電容兩端的電壓，并當所監(jiān) 測的逆變器電容兩端的電壓達到預定值時預充電過程結束。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述預定值大于等于電動汽車電池組的額定電 壓值的90%。
4.根據權利要求2所述的方法，其中，所述啟動所述DC/DC轉換器包括所述BMS通知整車控制器所述主接觸器閉合；當所述整車控制器得知所述主接觸器閉合后，所述整車控制器啟動所述DC/DC轉換器。
5.根據權利要求2所述的方法，其中，所述啟動所述DC/DC轉換器包括所述BMS發(fā)送控制信號給所述DC/DC轉換器以啟動所述DC/DC轉換器。
6.根據權利要求4所述的方法，其中，該方法還包括在啟動所述DC/DC轉換器之后，所述整車控制器監(jiān)測所述DC/DC轉換器的反饋信號以 判斷所述DC/DC轉換器的狀態(tài)，其中，所述DC/DC轉換器的狀態(tài)包括輸出過壓、輸出欠壓、 啟動失敗以及正常啟動。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，該方法還包括當所述DC/DC轉換器的反饋信號表明其處于輸出過壓、輸出欠壓、啟動失敗中的一者 時，所述整車控制器關閉所述DC/DC轉換器。
8.一種保護電動汽車預充電電路的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電池管理系統(tǒng)BMS，用于當預充電過程開始時，閉合預充電繼電器以開始對逆變器電容 進行充電，并當預充電過程結束時，斷開所述預充電繼電器、閉合主接觸器；以及DC/DC轉換器，用于當預充電過程開始時，處于關閉狀態(tài)，并當預充電過程結束時，處于 啟動狀態(tài)。
9.根據權利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述BMS閉合所述預充電繼電器的同時監(jiān)測所述 逆變器電容兩端的電壓，并當所監(jiān)測的逆變器電容兩端的電壓達到預定值時預充電過程結束ο
10.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述預定值大于等于電動汽車電池組的額定電 壓值的90%。
11.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括整車控制器，所述BMS在斷開所 述預充電繼電器、閉合所述主接觸器后通知所述整車控制器所述主接觸器閉合，所述整車 控制器得知所述主接觸器閉合后啟動所述DC/DC轉換器。
12.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述整車控制器還用于監(jiān)測所述DC/DC轉換器 的反饋信號以判斷所述DC/DC轉換器的狀態(tài)。
13.根據權利要求8至12任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述DC/DC轉換器的驅動電路包括電阻R5、電阻R2、電阻R3和電阻R4，npn型三極管Ml和npn型三極管M2，二極管Dl，以 及光耦(10)；其中，電阻R5—端接收來自所述整車控制器的控制信號、另一端連接到所述 三極管Ml的基極，電阻R2—端連接到所述三極管Ml的基極、另一端連接到模擬地，電阻R3 一端連接到所述三極管Ml的集電極、另一端連接到電源VCCSP，三極管M2的基極連接到所 述三極管Ml的集電極、三極管M2的集電極連接到所述電源VCCSP、三極管M2的發(fā)射極連接 到二極管Dl的正極，所述二極管Dl的負極作為第一輸出端子，所述三極管Ml的發(fā)射極接 到模擬地，所述電阻R4 —端接收來自所述整車控制器的控制信號、另一端連接到所述光耦 (10)的端子1，所述光耦(10)的端子2接模擬地、端子3接數字地、端子4作為第二輸出端 子。
14.根據權利要求13所述的系統(tǒng)，其中，當所述第一輸出端子和所述第二輸出端子均 輸出低電平時，所述DC/DC轉換器啟動。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種保護電動汽車預充電電路的方法和系統(tǒng)，能夠解決預充電電阻損壞的問題。一種保護電動汽車預充電電路的方法，包括當開始預充電過程時，保持DC/DC轉換器處于關閉狀態(tài)，電池管理系統(tǒng)BMS閉合預充電繼電器以開始對逆變器電容進行充電；當預充電過程結束時，BMS斷開預充電繼電器、閉合主接觸器；以及啟動DC/DC轉換器。一種保護電動汽車預充電電路的系統(tǒng)，包括電池管理系統(tǒng)BMS，用于當預充電過程開始時，閉合預充電繼電器以開始對逆變器電容進行充電，并當預充電過程結束時，斷開預充電繼電器、閉合主接觸器；以及DC/DC轉換器，用于當預充電過程開始時，處于關閉狀態(tài)，并當預充電過程結束時，處于啟動狀態(tài)。
文檔編號H02J7/00GK101841177SQ201010158868
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權日2010年4月23日
發(fā)明者胡浩, 蔡文遠, 鄧小明 申請人:北汽福田汽車股份有限公司