[发明专利]高压直流阶梯式恒流闭环预充电电路

说明书

本发明公开了一种高压直流阶梯式恒流闭环预充电电路的模块，其中，包括：功率管控制及电流取样模块、恒流闭环驱动电路模块、MCU微控处理模块以及电流基准产生模块；功率管控制及电流取样模块，用于进行功率管的栅极控制以及充电电流的取样，并将取样结果发送给恒流闭环驱动电路模块；电流基准产生模块，用于向恒流闭环驱动电路模块发送充电电流基准；恒流闭环驱动电路模块，用于根据电流基准产生模块的充电电流基准和取样结果，通过模拟PID控制功率管及电流取样模块的功率管的栅极电压；MCU控制器处理模块，用于对电流基准产生模块以及恒流闭环驱动电路模块进行控制。

技术领域

本发明属于新能源车辆电子控制领域，特别涉及一种高压直流阶梯式恒流闭环预充电方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染的与日俱增，新能源车辆技术如雨后春笋般的进入大力发展的快车道，发展高效、节能、低噪声的新能源车辆成为国内外汽车企业发展的必然趋势。为了提升新能源车辆的动力性以及降低车辆电缆的重量，新能源车辆的电压由传统车辆的12V/24V上升到现在的几百伏，同时新能源车辆的电机控制器以及其它高压电子控制器内部往往集成有大容量的高压电容，从几百uF到几千uF不等，在高压上电电容短路的瞬间，电流非常大，足以烧毁高压电子设备；因此在新能源车辆上需要设计专门的预充电电路对高压负载进行上电前的预充电管理，其功能设计的合理与否在整个新能源车辆功能实现中显得尤为重要。

传统的高压预充电技术主要采用限流电阻+高压继电器充电方式，该模式结构简单、技术门槛较低、易于实现，但同时主要存在如下缺点：

a、属于变电流充电模式，在负载电压抬升的过程中充电电流逐渐降低，充电完成时间较长；

b、集成度较低，需要配合外部电压及电流传感器实现过压、过流保护，导致其体积较大，成本较高；

c、信息化程度较低，不利于整车信息化程度的提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压直流阶梯式恒流闭环预充电电路，用于解决上述现有技术的问题。

本发明一种高压直流阶梯式恒流闭环预充电电路的模块，其中，包括：功率管控制及电流取样模块、恒流闭环驱动电路模块、MCU微控处理模块以及电流基准产生模块；功率管控制及电流取样模块，用于进行功率管的栅极控制以及充电电流的取样，并将取样结果发送给恒流闭环驱动电路模块；电流基准产生模块，用于向恒流闭环驱动电路模块发送充电电流基准；恒流闭环驱动电路模块，用于根据电流基准产生模块的充电电流基准和取样结果，通过模拟PID控制功率管及电流取样模块的功率管的栅极电压；MCU控制器处理模块，用于对电流基准产生模块以及恒流闭环驱动电路模块进行控制。

根据的高压直流阶梯式恒流闭环预充电电路的模块，其中，功率管控制及电流取样模块包括：功率管控制及电流取样模块包括：功率管本体、稳压二极管、滤波电容、取样电阻以及运放；随着恒流闭环驱动电路模块的PID积分时间的增加，功率管本体的栅极控制电压逐渐增大，当栅极控制电压超过稳压二极管的稳态电压时，稳压二极管导通，使功率管导通；第一运放与取样电阻构成充电电流取样电路，电流取样模块取样后由运放进行放大输出给恒流闭环驱动电路模块。

根据的高压直流阶梯式恒流闭环预充电电路的模块，其中，MCU微控处理模块通过控制恒流闭环驱动电路模块进行PID调节输出驱动信号，驱动功率管控制及电流取样模块的功率管恒流工作，对负载进行充电，通过改变电流基准产生模块的电流比较基准，调整恒流充电的电流值，从而实现阶梯式恒流充电模式。

根据的高压直流阶梯式恒流闭环预充电电路的模块，其中，恒流闭环驱动电路模块的运放同相输入电压大于反相输入电压，运放输出高电压，驱动功率管控制及电流取样模块开始工作，充电电流逐渐增大，运放反相输入电压逐渐逼近同相输入电压，直到充电电流达到平衡。