[发明专利]新能源汽车的高压母线电容的预充电装置

说明书

一种新能源汽车的高压母线电容的预充电装置，包括双向DC‑DC变换电路、电容电压采样电路及控制器；双向DC‑DC变换电路耦接在高压母线电容与充电电源之间，电容电压采样电路的输出端与控制器的输入端耦接。双向DC‑DC变换电路包括隔离变压器、第一整流/逆变电路、第二整流/逆变电路、电感L_f、开关管Q₇、开关管Q₈和电容C_buffer。控制器可控制双向DC‑DC变换电路工作于预充电模式，在预充电模式时双向DC‑DC变换电路先在推挽电路模式下对高压母线电容进行充电，在高压母线电容电压达到预定的阈值后双向DC‑DC变换电路在隔离升压电路模式下对高压母线电容进行充电。本发明结构简单，成本低，安全可靠。

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种新能源汽车的高压母线电容的预充电装置。

背景技术

如图1所示，电动汽车的电气系统一般由高压电池包91、电池管理系统（BMS ：Battery Management System）92、接线盒93、高压电器94等组成，汽车起动时，电池管理系统92控制接线盒93接通高压电池包91和高压电器94，由高压电池包91为高压电器94充电。高压电器94可以是各种高压用电设备，如高压DC-DC变换器、逆变器、车载充电机等等。这些高压用电设备并联在高压直流母线上，其直流输入端通常设有一高压母线电容C1。所有高压用电设备的高压母线电容的一端均与电动汽车的直流母线的正极相连，高压母线电容的另一端与电动汽车的直流母线的负极相连。由于高压母线电容的电压不能突变，为了确保高压电路接通瞬间的用电安全，需要设置给电容进行预充电的预充电电路。

传统的预充电电路主要由预充电接触器95和预充电电阻96组成，通过预充电电阻96来限制高压电池包接到高压母线电容时的冲击电流，但这样会造成电阻和接触器的热损耗，消耗了电池的能量，进而减少了电动车的续航里程，同时还会造成潜在的零部件热失效风险。为克服上述缺点，申请人在申请日为2017年10月26日、申请号为201711015137.4的专利申请中提出了一种新的预充电电路结构，在该预充电电路中，在双向高压直流/直流变换器的基本拓扑中增加了由开关管Q₈构成的支路、以及由彼此串联的低压侧输出电容Co和开关管Q9构成的支路。该预充电电路由于未设置预充电接触器和预充电电阻，因此具有能量损耗低、重量轻、充电效率高等优点，但也存在着以下不足：1、对基本拓扑的改动较大、成本高、增加了控制的复杂程度，除了基本拓扑的开关管Q1-Q6以外，开关管Q7、Q8在第一阶段交替导通，进行占空比控制，到第二阶段要切换为恒高、低电平控制；开关管Q9在第一阶段控制为断开，到第二阶段控制为导通，该三个开关管的控制以及状态切换较为复杂；相应地，开关管Q7、开关管Q8组成了半桥上下管，在预充第一阶段，需要专用的半桥驱动芯片以实现高速交替导通，成本较高；2、开关管Q8直接跨接在输出侧两端，增加了系统低压侧短路失效的风险；3、开关管Q9一旦开路，会造成变换器主功能的丢失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、成本低、安全可靠的预充电装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：