一种预充电电路、电动汽车高压供电系统和电动汽车的制作方法

本实用新型涉及一种预充电电路、电动汽车高压供电系统和电动汽车，属于电动汽车技术领域。

背景技术：

在纯电动汽车高压回路中，存在着大量的容性负载，高压电路瞬时上电时，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，尤其是采用容量较大的滤波电容器，浪涌电流可以达到100A以上，如此大的浪涌电流，严重时往往会导致高压电路烧断或合闸开关的触点烧坏，将会对整个高压系统电路造成上电冲击。为此，在上电过程中需要对高压电路进行防电流瞬态冲击的预充电，现有电动车预充回路策略如图1所示，在与动力电池的正极连接的正极供电线路上设置有预充电电路，预充电电路包括预充支路和与预充支路并联设置的主流通支路，主流通支路上设置有正极接触器，预充支路上设置有阻抗较大的预充接触器和预充电阻，预充过程为：BMS(电池管理系统)中的控制器控制正极接触器先断开，让预充接触器和预充电阻构成的预充电电路先接通对电容进行预充电；当电容的电压接近电池电压时控制器控制接通正极接触器，再切断预充接触器。这样高压电路中将不再产生大电流冲击。

现有预充回路存在以下弊端：当预充电电路工作时，负载电容上的电压越来越高，预充回路电流越来越小，负载电容的电压增长的越来越缓慢，进而延长预充时间，同时，预充电电路中的预充电阻的存在还会造成一定的分压，同样延长预充时间。而且，当供电系统电压高或负载电容过大时，需选用较大阻值的预充电阻，也会增大预充时间，无法满足预充电时间通常小于等于2s的要求，因此该预充电电路还限制了电动车系统电压的提高和负载容量加大的设计。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种预充电电路、电动汽车高压供电系统和电动汽车，用以解决现有的预充电电路的预充时间长的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种预充电电路，包括预充支路和与预充支路并联设置的主流通支路，预充支路上串设有预充开关和预充电阻，主流通支路上串设有主流通开关，预充电阻的两端并联设置有预充电感。

该预充电电路的效果为：在预充开关闭合的瞬间，由于预充电感有阻碍电流增大的反电动势，使得预充电感所在的支路相当于断路，供电端通过预充电阻进行充电，保证高压电流在安全范围内；由于预充电感通直流阻交流的特性，预充电感将预充电组短接，供电端通过预充电感以相应的电流进行充电，预充电流比较大，避免因电流减小而造成预充时间延长，因此，在保证不对供电系统造成大电流冲击的前提下，降低了预充电所消耗的时间。而且，该预充电电路并不会因用电设备容量增大或者供电系统电压的提高而延长预充时间，解决了现有预充方案对高电压供电系统和大容量用电设备的局限性。

另外，还提出一种电动汽车高压供电系统，包括动力电池、与动力电池的正极连接的正极供电线路以及与动力电池的负极连接的负极供电线路，正极供电线路和负极供电线路用于供电连接对应的用电设备，正极供电线路和/或负极供电线路上设置有预充电电路，预充电电路包括预充支路和与预充支路并联设置的主流通支路，预充支路上串设有预充开关和预充电阻，主流通支路上串设有主流通开关，预充电阻的两端并联设置有预充电感。

该系统的效果为：该系统中的预充电电路在预充开关闭合的瞬间，由于预充电感有阻碍电流增大的反电动势，使得预充电感所在的支路相当于断路，动力电池通过预充电阻进行充电，保证高压电流在安全范围内；由于预充电感通直流阻交流的特性，预充电感将预充电组短接，动力电池通过预充电感以相应的电流进行充电，预充电流比较大，避免因电流减小而造成预充时间延长，因此，在保证不对供电系统造成大电流冲击的前提下，降低了预充电所消耗的时间。而且，该预充电电路并不会因用电设备容量增大或者供电系统电压的提高而延长预充时间，解决了现有预充方案对高电压供电系统和大容量用电设备的局限性。

进一步的，预充电电路设置在正极供电线路上，负极供电线路上串设有负极供电开关。

在该系统进行预充电过程中，首先闭合负极供电开关，之后闭合预充开关形成预充电回路，待用电设备两端的电压接近动力电池电压时，闭合正极供电开关，之后断开预充开关，进一步提高预充电的可靠性。

进一步的，动力电池包括至少两个串联设置的电池模块，任意两个相邻的电池模块之间的连接线路上串设有熔断器。

至少两个串联设置的电池模块用于保证足够的电量，在任意两个相邻的电池模块之间设置熔断器避免供电回路短路造成电流过大而损坏各个电池模块，进一步保证供电系统的安全性。

另外，还提出一种电动汽车，包括电动汽车本体以及电动汽车高压供电系统，电动汽车高压供电系统包括动力电池、与动力电池的正极连接的正极供电线路以及与动力电池的负极连接的负极供电线路，正极供电线路和负极供电线路用于供电连接对应的用电设备，正极供电线路和/或负极供电线路上设置有预充电电路，预充电电路包括预充支路和与预充支路并联设置的主流通支路，预充支路上串设有预充开关和预充电阻，主流通支路上串设有主流通开关，预充电阻的两端并联设置有预充电感。

该电动汽车的效果为：电动汽车中高压供电系统中的预充电电路在预充开关闭合的瞬间，由于预充电感有阻碍电流增大的反电动势，使得预充电感所在的支路相当于断路，动力电池通过预充电阻进行充电，保证高压电流在安全范围内；由于预充电感通直流阻交流的特性，预充电感将预充电组短接，动力电池通过预充电感以相应的电流进行充电，预充电流比较大，避免因电流减小而造成预充时间延长，因此，在保证不对供电系统造成大电流冲击的前提下，降低了预充电所消耗的时间。而且，该预充电电路并不会因用电设备容量增大或者供电系统电压的提高而延长预充时间，解决了现有预充方案对高电压供电系统和大容量用电设备的局限性。

进一步的，预充电电路设置在正极供电线路上，负极供电线路上串设有负极供电开关。

在该系统进行预充电过程中，首先闭合负极供电开关，之后闭合预充开关形成预充电回路，待用电设备两端的电压接近动力电池电压时，闭合正极供电开关，之后断开预充开关，进一步提高预充电的可靠性。

进一步的，动力电池包括至少两个串联设置的电池模块，任意两个相邻的电池模块之间的连接线路上串设有熔断器。

至少两个串联设置的电池模块用于保证足够的电量，在任意两个相邻的电池模块之间设置熔断器避免供电回路短路造成电流过大而损坏各个电池模块，进一步保证供电系统的安全性。

附图说明

图1是现有技术预充电方案的电路图；

图2是本实用新型预充电方案的电路图；

图中：1为正极接触器、2为预充电感、3为预充电阻、4为预充接触器、5为负极接触器、6为电容、7为电池模块、8为熔断器、9为驱动电机。

具体实施方式

电动汽车高压供电系统实施例：

本实施例提出一种电动汽车高压供电系统(以下简称供电系统)，如图2所示，该供电系统包括动力电池、正极供电线路、负极供电线路和预充电电路。预充电电路设置在正极供电线路上，且预充电路包括并联设置的预充支路和主流通支路。预充支路上串设有预充开关和预充电阻3，预充电阻3的两端并联设置有预充电感2；主流通支路上串设有主流通开关，负极供电线路上串设有负极供电开关。

正极供电线路与动力电池的正极连接，负极供电线路与动力电池的负极连接，正极供电线路和负极供电线路用于供电连接对应的用电设备(这里为图1中的驱动电机9)，驱动电机9的供电端并接有电容6，动力电池、预充电电路、电容6以及负极供电线路构成预充回路，对电容6进行充电。这里的用电设备一般是容性负载。

本实施例中，主流通开关为正极接触器1的开关，负极供电开关为负极接触器5的开关，预充开关为预充接触器4的开关，通过BMS中的控制器控制各接触器的控制线圈以控制各接触器的开关。一般情况下，预充电电路设置在正极供电线路上，作为其他实施方式，预充电电路也可以设置在负极供电线路上，当然，对应的主流通开关为负极接触器5的开关；还可以在正极充电线路和负极充电线路上都设置有预充电电路，具体实施方式本实用新型不做限制。

本实施例中动力电池为两个串联设置的电池模块7，为了进一步的保护电池模块7，这两个电池模块7之间的连接线路上串设有熔断器8，作为其他实施方式，由于本实用新型预充电电路的特点，电池模块7的数量不做限制，按需要设置。而且在保证电池模块7安全的情况下，熔断器8也可以没有。

该供电系统的工作过程为：

当两个电池模块7准备向驱动电机9供电时，BMS中的控制器首先控制负极接触器5的开关闭合，之后控制预充接触器4的开关闭合，在预充接触器4的开关闭合的瞬间，由于预充电感2有阻碍电流增大的反电动势，使得预充电感2所在的支路相当于断路，两个电池模块7通过预充电阻3对电容6进行充电，保证高压电流在安全范围内；在预充接触器4的开关闭合后，由于预充电感2通直流阻交流的特性，预充电感2将预充电组3短接，使得两个电池模块7通过预充电感2以相应的电流对电容6进行充电。待电容6的电压接近两个电池模块7的电压时，BMS中的控制器控制正极接触器1的开关闭合，之后切断预充接触器4的开关。本实用新型中预充电电路保证充电时间的快速性，还解决现有预充电电路对负载容量和供电系统高压的局限性。

预充电电路实施例：

本实施例提出的预充电电路的结构组成、连接关系在上述电动汽车高压供电系统实施例中已经详细介绍，这里不做赘述。

电动汽车实施例：

本实施例提出的电动汽车包括电动汽车车体和电动汽车高压供电系统，关于电动汽车高压供电系统的结构组成、连接关系以及工作过程在上述电动汽车高压供电系统实施例中已经详细介绍，这里不做赘述。