一种电动汽车预充电装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车领域，具体地说是一种电动汽车预充电装置及方法。
【背景技术】
[0002]电动车以动力电池为能源驱动电机工作从而达到使电动车行驶的目的，电动车电机的工作由电机控制器控制，电机控制器的内部有许多用于滤波及稳压的大电容，大电容的正极与蓄电池的正极通过开关连接。车辆中的其他高压用点设备，如DC/DC变换器，附件电机控制器等，同样有前端电容。当直接打开开关，蓄电池瞬间会以非常大的电流给电容充电，其冲击会影响电容的寿命和控制器的可靠性。
[0003]为了保证系统的安全，在电池系统接入电动汽车动力系统的高压回路时，需要对高压回路进行预充电。如中国专利文献CN102769315A中公开了一种电动车电机控制器预充电控制装置及其电动车，该电动车电机控制器预充电控制装置，包括供电开关Kl，其一端接于电动车蓄电池El正极，另一端接于电机控制器的电容组Cz的正极，用于控制电机控制器供电回路的通断；预充电模块，所述预充电模块与供电开关Kl并联，用于控制对电机控制器的电容组Cz的预充电状态。其中，所述预充电模块包括预充电开关K2、二极管Dl以及电阻R1。该方案中通过预充电模块来有效避免电容组一直处于饱和状态，延长电容组的使用寿命。但是在该充电过程中，是通过形成的RC回路给电容进行预充电的，随着电容端的电压升高，充电电流将会下降，在充电后期充电电流会很小。这就使得电动汽车电压平台较高、电机控制器前端电容较大的情况下预充电时间过长，不能满足车辆对高压上电时间的要求。例如，该方案中的电阻Rl如果选择的较小，则使得充电初期电流较大，容易烧毁电路，如果选择的过大，则导致充电后期的充电速度慢，影响充电速度。可见，该方案中的电阻Rl无法使得该预充电过程平稳、高效的完成。
【发明内容】
[0004]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的预充电电路的充电电流不稳定、充电速度慢，从而提出一种可以高效、稳定地完成预充电过程的电动汽车预充电方法及
目.ο
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车预充电装置，包括电池系统和负载回路，所述电池系统的负极输出端与所述负载回路的负极连接端通过第一可控开关连接，所述电池系统的正极输出端和所述负载回路的正极连接端通过第二可控开关连接，所述电池系统的正极输出端和所述负载回路的正极连接端之间设有多级预充电电路。
[0006]优选地，所述多级预充电电路包括至少两个可控的预充电电路，所述预充电电路由可控开关和预充电阻组成，可通过多个可控开关及预充电阻的组合，实现预充回路中电阻的控制。
[0007]优选地，所述多级预充电电路包括:
[0008]第三可控开关与第一预充电阻，所述第三可控开关与所述第一预充电阻串联后，组成预充电路，并联在所述第二可控开关两端。
[0009]第四可控开关与第二预充电阻，所述第四可控开关与所述第二预充电阻串联后，组成预充电路，并联在所述第二可控开关两端。
[0010]优选地，，不同所述预充电电路中的预充电阻的阻值不同，通过可控开关的开闭组合，调整预充电路的等效电阻。
[0011]优选地，所述预充电电路为两路或三路或多路，能够通过组合，实现预充电路中等效电阻的控制。
[0012]本发明还提供一种电动汽车预充电方法，包括如下步骤:
[0013]控制第一可控开关，将电池系统的负极输出端和负载回路的负极连接端连接；
[0014]实时获取电池系统的电压和负载回路的电压；
[0015]根据所述电池系统的电压和所述负载回路的电压选择不同的预充电模式；
[0016]根据选定的预充电模式，接入相应的预充电路，改变预充回路中的等效电阻值，控制负载回路电压提升；
[0017]当电池系统的电压与负载回路的电压差值小于预设阈值时，控制第二可控开关将电池系统的正极输出端和所述负载回路的正极连接端连接。
[0018]优选地，所述预充电模式包括一级预充电模式、二级预充电模式、三级预充电模式，其中
[0019]所述一级预充电模式由第一预充电电路提供；
[0020]所述二级预充电模式由第二预充电电路提供；
[0021 ] 所述三级充电模式由第一预充电电路与第二预充电电路并联提供。
[0022]优选地，所述根据所述电池系统的电压和所述负载回路的电压选择不同的预充电模式，包括:
[0023]比较电池系统电压与负载回路电压，判断当前系统状态，选择进入一级预充电模式或二级预充电模式。
[0024]优选地，所述根据所述电池系统的电压和所述负载回路的电压选择不同的预充电模式，还包括:
[0025]进入一级预充电模式或二级预充电模式后，监控预充电过程，当负载电路电压提升程度达到预设程度时，选择进入三级预充电模式，调整预充回路中的预充电电阻。
[0026]优选地，所述控制负载回路电压提升的过程中，监控预充电电流的大小，保证预充电流在安全范围内。
[0027]优选地，还包括控制第二可控开关将电池系统的正极输出端和所述负载回路的正极连接端连接确定完成后，将预充电路中的多级预充电路断开。
[0028]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，
[0029](I)本发明提供一种电动汽车预充电装置及方法，所述电池系统的负极输出端和所述负载回路的负极连接端通过可控开关连接，所述电池系统的正极输出端和所述负载回路的正极连接端通过多级预充电电路连接。所述多级预充电电路能够根据需要控制电路中的预充电阻阻值，进而控制整个预充过程。所述多级预充电电路可通过多个可控开关及预充电阻的组合实现。其对应的预充电方法为实时获取电池系统的电压和负载回路的电压，根据所述电池系统的电压和所述负载回路的电压，确定当前系统状态，选择不同的预充电模式，调整所述多级预充电电路的电阻阻值，在预充开始阶段，缩短预充电时间。
[0030](2)本发明提供一种电动汽车预充电装置及方法，在预充电过程中，根据预充电电压和电池系统电压状态，判断预充电进度，切换不同的预充电模式，控制预充电压的提升过程，使负载回路电压快速提升。
[0031 ] (3)本发明提供一种电动汽车预充电装置及方法，在预充电末期，通过切换不同的预充电模式，改变预充电过程。该多级预充电方式，通过改变预充电阻大小，调整预充电进度，优化预充电过程，在保证安全的前提下，缩短高压预充电时间，进而缩短整个高压上电时间，提升用户体验和车辆性能。
【附图说明】
[0032]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0033]图1是本发明实施例1的电动汽车预充电装置的电路图；
[0034]图2是本发明实施例2的电动汽车预充电方法的流程图；
[0035]图3 -图7是本发明实施例2的电动汽车预充电方法的工作过程中的流程图；
[0036]图8是本是本发明实施例2的电动汽车预充电方法的效果图。
【具体实施方式】
[0037]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的内容，下面结合附图和实施例对本发明所提供的技术方案作进一步的详细描述。
[0038]实施例1:
[0039]本实施例中提供一种电动汽车预充电装置，如图1所示，包括电池系统和负载回路，所述电池系统的负极输出端与所述负载回路的负极连接端通过可控开关SO连接，所述电池系统的正极输出端和所述负载回路的正极连接端通过S3开关连接，所述电池系统的正极输出端和所述负载回路的正极连接端之间还设置有多级预充电电路连接，所述多级预充电电路能够根据需要提供可变的电阻阻值，本实施例中的多级预充电电路包括:
[0040]两个预充电电路，并联设置在电池系统的正极输出端和所述负载回路的正极连接端之间，每个预充电电路包括一个可控开关和一个电阻。本实施例中，第一路预充电电路包括电阻Rl和可控开关SI,串联在电池系统的正极输出端和所述负载回路的正极连接端。第二路预充电电路包括可控开关S2和R2，也串联在电池系统的正极输出端和所述负载回路的正极连接端之间。
[0041]本实施例中，电阻Rl和电阻R2的阻值不同，如Rl选择的比较大，R2可以选择的比较小。Rl可用于预充电开始阶段，电池系统和负载回路电压差较大的情况，通过较大的预充电阻，减小电流冲击，提升负载电路电压，控制预充过程。R2也可用于预充电开始阶段，电池系统和负载回路电压差较小的情况，通过较小的预充电阻，在保证安全的情况下，加快负载电路电压提升速度，可在预充开始时，加快充电速度。Rl和R2并联后的电阻，在充电后期使用，此时，负载电路电压提升缓慢，通过较小的电阻来加快负载电压的提升速度，保证安全的情况下内，提高充电效率，缩短充电时间。此处Rl和R2的大小，与负载回路中形成的大电容的大小、线路的最大电流以及电阻可以承载的最大功率有关，需要根据具体的充电环境来选择，其目的是保证充电的安全性和可靠性的同时，更大程度提高充电的效率，缩短充电时间。
[0042]在其他可以替换的实施方案中，还可以包括更多路的预充电电路，能够通过组合，实现预充电路中等效电阻的控制。设置的预充电电路越多，预充控制的灵活性越大，但是设置和控制方式则变得越复杂，因此一般也不会设置的特别多，设置两路或三路比较合适，也可以达到所需的目的。
[0043]实施例2:
[0044]本实施例中提供一种电动汽车预充电控制方法，用于图1的预充电装置中，包括如下步骤:
[0045]首先，电池管理系统接到高压上电指令后，闭合负极接触器S0，将电池系统的负极输出端和负载回路的负极连接端连接。
[0046]然后，实时获取电池系统的电压和负载回路的电压；
[0047]接着，根据所述电池系统的电压和负载回路的电压，确定当前系统的状态，选择预充电开始的预充电模式。根据选定的预充电模式，接入相应的预充电路，改变预充回路中的等效电阻值，控制负载回路电压的提升。
[0048]预充电过程中，根据电池系统电压和负载电路的电压，判断预充电进度，在合适时机，进行预充电模式切换，加快预