[发明专利]预充电装置、系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源汽车电源技术领域，具体而言，涉及一种预充电装置、系统及方法。

背景技术

新能源汽车的高压系统中都有一组电池系统作为车辆的可充电储能装置，该储能装置为驱动电机提供电能，从而达到驱动车辆行驶的目的。电机控制器普遍在系统输入端设置多个并联的大容量电容，该大容量电容用于滤波及稳定电机的输入电压。车辆中的其他高压系统负载，如DC-DC转换器、空调压缩机等，同样内置有前端电容。当车辆启动，进行高压上电操作时，为减小系统上电时的电流冲击，并防止冲击电流损坏高压接触器和熔断器、击穿前端电容及加速电池老化，必须在电池系统和高压负载之间配置预充电电路。

现有技术中的预充电电路一般由预充电继电器和预充电电阻组成，其中预充电电阻为单一功率电阻。这种预充电电路，在预充电过程中，随着负载电容两端的电压升高，预充电电流也将不断下降，尤其在预充电后期，预充电电流会非常小，仅在mA数量级，这将严重延长系统预充电时间、增加车辆高压上电总时间。现有的预充电电阻仅采用单一功率电阻的方式，当预充电电阻发生单点故障时，如失效模式为短路，闭合预充电继电器进行预充电时无法避免瞬时的电流冲击问题。并且，预充电电阻仅采用单一功率电阻，在车辆高压系统电压平台较高、高压负载端等效电容较大、对预充电电阻功率需求较高的情况下，这将大大限制预充电电阻的器件选型范围，增加预充电电阻的器件选型难度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种预充电装置、系统及方法，以解决上述问题。

本发明较佳实施例提供一种预充电装置，用于对负载进行预充电，所述预充电装置包括电池系统以及预充电电路系统，所述电池系统的正极输出端与所述预充电电路系统的第一端连接，所述预充电电路系统的第二端与所述负载的第一端连接，所述电池系统的负极输出端通过总负高压接触器S1与所述负载的第二端连接；

所述预充电电路系统包括第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路并联；

所述第二支路包括总正高压接触器S2；

所述第一支路包括第一预充电继电器S3、第一预充电电阻R3以及第一可控预充电电路子模块，所述第一预充电继电器S3、第一预充电电阻R3以及第一可控预充电电路子模块串联；

所述第一可控预充电电路子模块包括第二预充电继电器S4以及第二预充电电阻R4，所述第二预充电继电器S4与所述第二预充电电阻R4并联。

进一步地，所述第一支路还包括第二可控预充电电路子模块，所述第二可控预充电电路子模块与所述第一可控预充电电路子模块串联，所述第二可控预充电电路子模块的一端与所述第一可控预充电电路子模块连接、另一端与所述负载的第一端连接；

所述第二可控预充电电路子模块包括第三预充电继电器S5以及第三预充电电阻R5，所述第三预充电继电器S5与所述第三预充电电阻R5并联。

进一步地，所述电池系统包括多个单体电池，所述多个单体电池串联连接。

进一步地，所述电池系统还包括至少一个维修开关，所述至少一个维修开关串联在多个所述单体电池之间。

进一步地，所述第一预充电电阻R3、所述第二预充电电阻R4以及所述第三预充电电阻R5的阻值相同。

进一步地，所述第一预充电电阻R3、所述第二预充电电阻R4以及所述第三预充电电阻R5的型号相同。

进一步地，所述第一预充电继电器S3、所述第二预充电继电器S4以及所述第三预充电继电器S5的型号相同。

进一步地，所述第一预充电继电器S3、所述第二预充电继电器S4以及所述第三预充电继电器S5为单稳态、单刀双掷、常开类型继电器。

本发明的另一较佳实施例还提供一种预充电系统，包括负载以及上述的预充电装置，所述预充电装置包括电池系统以及预充电电路系统，所述电池系统的正极输出端与所述预充电电路系统的第一端连接，所述预充电电路系统的第二端与所述负载的第一端连接，所述电池系统的负极输出端通过总负高压接触器S1与所述负载的第二端连接。

本发明的另一较佳实施例还提供一种预充电方法，用于对负载进行预充电，应用于上述的预充电装置，所述方法包括：

闭合所述总负高压接触器S1，使所述电池系统的负极输出端与所述负载的第二端连接；

测量所述电池系统的端电压以及所述负载的端电压；

当所述电池系统的端电压与所述负载的端电压之间的压差大于第一预设阈值时，闭合所述第一预充电继电器S3进行预充电；