[发明专利]用于高压总线预充电和放电的有源隔离电路

说明书

技术领域

本申请总体上涉及高压总线的预充电及放电，并且具体地，涉及一种从高压电池向高压总线预充电以及所述高压总线向所述高压电池放电的有源隔离电路，例如混合动力电动车辆中。

背景技术

混合动力电动车辆使用内燃发动机以及电动马达用于驱动。所述电动马达可以由通常处于例如200-300伏的高压的电池提供动力。所述电池及电动马达可以通过自所述电池向所述电动马达和/或所述车辆的其他组件传递电流的高压总线彼此电力地连接。在所述车辆的正常运行过程中所述高压总线及电池可以通过主接触器连接。

在所述车辆的正常运行之前，所述高压总线可以处于小于所述电池的电压的电压。当期望车辆的正常运行时，所述高压总线典型地通过经预充电接触器及电阻器将所述高压总线连接到所述电池进行预充电，这样所述高压总线的电压在误差允许的范围内升高到所述电池的电压，误差例如为10V。所述高压总线预充电之后，主接触器可以闭合以将所述电池直接连接到所述高压总线。然而，当这一类型的预充电引起所述高压总线的电压接近所述电池的电压时，可能不会以最快、最有效并且最优的方式为所述高压总线预充电。

相应地，使用有源隔离电路用于为高压总线预充电及放电的系统和方法有机会允许所述高压总线以快速、有效且优选的方式进行预充电及放电。

发明内容

在一个实施例中，提供一种用于为总线预充电及放电的电路。所述电路包括电池，耦接到所述电池和主接触器之间的DC-DC转换器(直流/直流转换器)，耦接在所述转换器和总线之间用于通过所述转换器有选择地将所述电池连接到所述总线的主接触器，以及用于控制所述转换器来有选择地从所述电池为所述总线预充电并且有选择地为所述总线向所述电池放电的控制模块。所述转换器可以配置为隔离所述电池和总线。

根据本发明的一个实施例，其中所述DC-DC转换器包含：

变压器，其具有初级线圈及次级线圈；

初级侧开关电路，其耦接到所述电池和所述初级线圈，其中所述初级侧开关电路用于通过所述变压器有选择地连接所述电池和总线，以便基于来自所述控制模块的预充电信号为所述总线预充电，以及基于来自所述控制模块的放电信号为所述总线放电；以及

次级侧电路，其耦接到所述次级线圈和总线，其中所述次级侧电路用于：

通过所述变压器有选择地连接所述电池及总线，以便基于来自所述控制模块的脉冲宽度调制信号为所述总线预充电；以及

通过所述变压器连接所述电池和总线以便为所述总线放电。

根据本发明的一个实施例，其中所述初级侧开关电路包含：

第一对晶体管，其用于有选择地将所述电池连接到所述初级线圈以基于所述预充电信号通过所述变压器从所述电池为所述总线预充电；以及

第二对晶体管，其用于有选择地将所述电池连接到所述初级线圈以基于所述放电信号为所述总线通过变压器向所述电池放电。

根据本发明的一个实施例，其中所述初级侧开关电路进一步包含：

第一对二极管，其每一个与所述第一对晶体管中的每一个并联耦接；

第一对电容器，其每一个与所述第一对晶体管中的每一个及所述第一对二极管中的每一个并联耦接；

第二对二极管，其每一个与所述第二对晶体管中的每一个并联耦接；以及

第二对电容器，其每一个与所述第二对晶体管中的每一个及所述第二对二极管中的每一个并联耦接。

根据本发明的一个实施例，其中：

所述变压器包含中心抽头变压器(center-tap transformer)；

所述次级线圈的中心抽头耦接到所述总线的正极接线端子；以及

所述次级侧电路包含：

一对放电二极管，其耦接到所述次级线圈的端部及所述总线的负极接线端子，所述一组对放电二极管每一个的阴极连接到所述次级线圈的其中一个端部；以及

一对预充电晶体管，其每一个与所述一对放电二极管并联耦接并且耦接到所述总线的负极接线端子，所述一对预充电晶体管有选择地将所述总线连接到所述次级线圈，以基于来自控制模块的脉冲宽度调制信号通过所述变压器从所述电池为所述总线预充电，其中当所述预充电信号被激活时，所述脉冲宽度调制信号被激活。

根据本发明的一个实施例，其中所述变压器的匝数比近似为一。

根据本发明的一个实施例，其中：

所述总线的电压在第一时刻低于所述电池的电压：以及