本技术涉及高压充电领域,具体而言,涉及一种高压母线电容的充放电电路和预充系统。
背景技术:
1、在电动汽车高压线路中,电驱动、电空调、辅助电机驱动等均存在母线电容,若未对母线电容进行预充,或者预充不充分,电压值达不到电池电压,此时闭合主继电器执行驱动会导致车载电池与母线电容之间存在电压差,会产生瞬时的大电流风险,严重时还会损坏继电器,引发高压短路失火等风险。另外,电机驱动结束后,母线电容不进行放电,或者放电不及时也会造成触电等危害。
2、目前,大多数是采用传统的电阻预充和放电,但是在高压系统,特别是800v等高压平台中,要求预充和放电电阻体积较大、功率高且价格昂贵。另外,单纯采用电阻充放电,功率损耗产生大量热,效率不高,且很难将电压充电至电池电压。
技术实现思路
1、本技术的主要目的在于提供一种高压母线电容的充放电电路和预充系统,以至少解决现有的电容充放电方式效率较低功率要求高,无法将电压充电至电池电压,且预充结束闭合主继电器后仍然存在瞬间大电流导致损坏继电器的问题。
2、为了实现上述目的,根据本技术的一个方面,提供了一种高压母线电容的充放电电路,包括:高压电池,用于与母线电容电连接,所述高压电池产生的充电电流为所述母线电容充电;第一开关单元,分别与所述高压电池和所述母线电容电连接;第二开关单元,分别与所述高压电池、所述第一开关单元以及所述母线电容电连接;驱动电路,分别与所述第一开关单元的控制端和所述第二开关单元的控制端电连接,所述驱动电路用于控制所述第一开关单元导通且控制所述第二开关单元截止,以使得所述高压电池为所述母线电容充电,所述驱动电路还用于控制所述第一开关单元截止且控制所述第二开关单元导通,以对所述母线电容进行放电。
3、可选地,所述第一开关单元包括第一开关器件,所述第一开关器件的第一端与所述高压电池的正极电连接,所述第一开关器件的第二端与所述母线电容的第一极电连接,所述第一开关器件的控制端与所述驱动电路的第一输出端电连接且用于输入第一驱动信号;所述第二开关单元包括第二开关器件,所述第二开关器件的第一端分别与所述第一开关器件的第二端和所述母线电容的第一极电连接,所述第二开关器件的第二端与所述高压电池的负极电连接,所述第二开关器件的控制端用于输入第二驱动信号,其中,所述高压电池的负极、所述母线电容的第二极和所述第二开关器件的第二端接地。
4、可选地,所述高压母线电容的充放电电路还包括:采样电阻,所述采样电阻的第一端分别与所述第一开关单元的第二端、所述第二开关单元的第一端、所述驱动电路的第一输入端电连接,所述采样电阻的第二端与所述驱动电路的第二输入端电连接;充电电感,所述充电电感的第一端与所述采样电阻的第二端电连接,所述充电电感的第二端与所述母线电容的第一极电连接;高压继电器,所述高压继电器的第一端用于与所述母线电容的第一极电连接,所述高压继电器的第二端与所述高压电池的正极电连接。
5、可选地,所述驱动电路包括:驱动控制模块,所述驱动控制模块的第一输出端与所述第一开关单元的控制端电连接,所述驱动控制模块的第二输出端与所述第二开关单元的控制端电连接;上拉电阻,所述上拉电阻的第一端用于输入上拉电源;放大比较模块,所述放大比较模块用于对所述采样电阻的电压进行放大,并将放大后的电压与阈值电压进行比较,所述放大比较模块的第一输入端与所述采样电阻的第一端电连接,所述放大比较模块的第二输入端与所述采样电阻的第二端电连接,所述放大比较模块的输出端分别与所述上拉电阻的第二端和所述驱动控制模块的输入端电连接。
6、可选地,所述放大比较模块包括:放大器,所述放大器的正输入端与所述采样电阻的第一端电连接,所述放大器的负输入端与所述采样电阻的第二端电连接;比较器,所述比较器的正输入端与所述驱动控制模块中的微控制单元的第一输出端电连接,所述比较器的负输入端与所述放大器的输出端电连接,所述比较器的输出端分别与所述上拉电阻的第二端和所述驱动控制模块的输入端电连接。
7、可选地,所述驱动控制模块包括:微控制单元,所述微控制单元的第一输出端与所述放大比较模块的第三输入端电连接;与门,所述与门的第一输入端与所述微控制单元的第二输出端电连接,所述与门的第二输入端与所述放大比较模块的输出端电连接,所述与门的输出端与所述微控制单元的输入端电连接;驱动芯片,所述驱动芯片的输入端与所述与门的输出端电连接,所述驱动芯片的输出端与所述第一开关单元的控制端电连接。
8、可选地,所述微控制单元用于执行以下步骤:输出高电平信号至所述与门,以使得所述驱动芯片控制所述第二开关单元截止,并根据所述与门输出的高电平信号控制所述第一开关单元导通,以使得所述高压电池给所述母线电容提供所述充电电流;根据所述充电电流与阈值电流之间的大小关系,控制所述驱动芯片导通或者关断所述第一开关单元,以将所述母线电容的所述充电电流控制在预设电流范围内,其中,在所述第一开关单元导通的情况下,所述充电电流持续增大,在所述第一开关单元关断的情况下,所述充电电流持续减小;在所述母线电容充电至电池电压后,输出低电平信号至所述与门,以使得所述驱动芯片根据所述与门输出的低电平信号控制所述第一开关单元关断,以使得所述高压电池停止给所述母线电容充电;在执行器运行结束的情况下,控制所述第一开关单元截止且所述第二开关单元导通,以对所述母线电容进行放电。
9、可选地,所述微控制单元还用于执行以下步骤:将最大阈值电压输出至所述放大比较模块中的比较器,以使得所述比较器比较充电电流与最大阈值电流之间的大小关系,得到第一控制信号,并将所述第一控制信号输入至所述与门中,以使得所述与门输出目标驱动信号,其中,在所述充电电流小于所述最大阈值电流的情况下,所述第一控制信号和所述目标驱动信号均为高电平信号,在所述充电电流等于所述最大阈值电流的情况下,所述第一控制信号和所述目标驱动信号均为低电平信号,所述最大阈值电压与所述最大阈值电流对应;接收所述目标驱动信号,在所述目标驱动信号为低电平信号的情况下,控制所述驱动芯片关断所述第一开关单元,以减小所述充电电流;将最小阈值电压输出至所述比较器中,以使得所述比较器比较所述充电电流与最小阈值电流之间的大小关系,得到第二控制信号,并将所述第二控制信号输入至所述与门中,以使得所述与门输出所述目标驱动信号,其中,在所述充电电流大于所述最小阈值电流的情况下,所述第二控制信号和所述目标驱动信号均为低电平信号,在所述充电电流等于所述最小阈值电流的情况下,所述第二控制信号和所述目标驱动信号均为高电平信号,所述最小阈值电压与所述最小阈值电流对应;接收所述目标驱动信号,在所述目标驱动信号为高电平信号的情况下,控制所述驱动芯片导通所述第一开关单元,以增大所述充电电流,以将所述母线电容的充电电流控制在所述预设电流范围内。
10、可选地,所述最大阈值电压为所述最大阈值电流、所述采样电阻的阻值以及所述放大比较模块中的放大器的放大倍数的乘积,所述最小阈值电压为所述最小阈值电流、所述采样电阻的阻值以及所述放大器的放大倍数的乘积,所述母线电容的预充时间与所述母线电容的电容值之间的关系为其中,t1为所述母线电容的预充时间,a为所述放大器的放大倍数,r1为所述采样电阻的阻值,vb1为所述高压电池的电压,c1为所述母线电容的电容值,vref_h为所述最大阈值电压,vref_l为所述最小阈值电压。
11、根据本技术的另一方面,提供了一种预充系统,包括:母线电容;任意一种所述的高压母线电容的充放电电路,与所述母线电容电连接,所述充放电电路用于给所述母线电容充电或者放电。
12、应用本技术的技术方案,上述高压母线电容的充放电电路,包括:高压电池,用于与母线电容电连接,高压电池产生的充电电流为母线电容充电;第一开关单元,分别与高压电池和母线电容电连接;第二开关单元,分别与高压电池、第一开关单元以及母线电容电连接;驱动电路,分别与第一开关单元的控制端和第二开关单元的控制端电连接,驱动电路用于控制第一开关单元导通且控制第二开关单元截止,以使得高压电池为母线电容充电,驱动电路还用于控制第一开关单元截止且控制第二开关单元导通,以对母线电容进行放电。该电路通过工作模态转换进行高压拓扑内母线的充放电管理。mcu通过采集电流来闭环控制输出预充所需保持电流,并根据所需充电时间和母线电容设计了电流高效预充区间,提高了预充所需的时间和效率,并能采用电流预充将母线电压快速预充到高压电池电压,避免了预充结束闭合主继电器后仍然存在瞬间大电流损坏继电器的情况发生,解决了现有的电容充放电方式效率较低功率要求高,无法将电压充电至电池电压,且预充结束闭合主继电器后仍然存在瞬间大电流导致损坏继电器的问题。
1.一种高压母线电容的充放电电路,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的充放电电路,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的充放电电路,其特征在于,所述高压母线电容的充放电电路还包括:
4.根据权利要求3所述的充放电电路,其特征在于,所述驱动电路包括:
5.根据权利要求4所述的充放电电路,其特征在于,所述放大比较模块包括:
6.根据权利要求4所述的充放电电路,其特征在于,所述驱动控制模块包括:
7.根据权利要求6所述的充放电电路,其特征在于,所述微控制单元用于执行以下步骤:
8.根据权利要求7所述的充放电电路,其特征在于,所述微控制单元还用于执行以下步骤:
9.根据权利要求8所述的充放电电路,其特征在于,所述最大阈值电压为所述最大阈值电流、所述采样电阻的阻值以及所述放大比较模块中的放大器的放大倍数的乘积,所述最小阈值电压为所述最小阈值电流、所述采样电阻的阻值以及所述放大器的放大倍数的乘积,所述母线电容的预充时间与所述母线电容的电容值之间的关系为其中,t1为所述母线电容的预充时间,a为所述放大器的放大倍数,r1为所述采样电阻的阻值,vb1为所述高压电池的电压,c1为所述母线电容的电容值,vref_h为所述最大阈值电压,vref_l为所述最小阈值电压。
10.一种预充系统,其特征在于,包括:
