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1. WO2020114520 - CIRCUIT DE PRÉCHARGE ET PROCÉDÉ DE PRÉCHARGE

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

附图

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

说明书

发明名称 : 预充电路与预充方法

[0001]
交叉引用
[0002]
本申请引用于2018年12月04日递交的名称为“预充电路与预充方法”的第201811474762.X号中国专利申请,其通过引用被全部并入本申请。

技术领域

[0003]
本申请实施例涉及电路技术领域,特别涉及一种预充电路与预充方法。

背景技术

[0004]
在新能源车辆的电池管理系统中,当电池负载端电容值比较大,在主继电器闭合瞬时,回路电流将会快速上升,为了减小主继电器闭合时的瞬时电流,目前主要处理方式是采用预充回路在主继电器闭合前对主回路进行预充,以减小主继电器闭合时电池与负载电容之间的电压差,从而降低主回路导通时的瞬时电流,进而可降低主继电器的失效率和提升电路性能。
[0005]
发明人发现现有技术中至少存在如下问题:电池管理系统中的预充回路通常由大量的限流电阻组成,预充时间长。同时大量的限流电阻占据很大一部分PCBA板面积,限流电阻的热功耗大,贴有限流电阻的PCBA需要做特殊散热处理,贴有限流电阻的PCBA的外壳需要预留空间贴装导热垫使限流电阻热量能通过外壳散热,增加了成本。
[0006]
发明内容
[0007]
本申请实施例的目的在于提供一种预充电路与预充方法,能够根据需要调节电池管理电路的负载电容的预充时间。
[0008]
为解决上述技术问题,本申请的实施例提供了一种预充电路,包括:控制器、PWM控制单元以及驱动单元;控制器与PWM控制单元分别连接于驱动单元,驱动单元连接于电池管理系统电路的主开关;PWM控制单元用于检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流;PWM控制单元还用于根据电流输出控制信号至驱动单元;控制器用于输出预设的PWM信号至驱动单元;驱动单元用于根据接收到的控制信号与PWM信号,控制主开关断开或者 闭合,以在主开关闭合时为电池管理系统电路的负载电容进行预充电。
[0009]
本申请的实施例还提供了一种预充方法,应用于预充电路,预充电路包括控制器、PWM控制单元以及驱动单元;控制器与PWM控制单元分别连接于驱动单元,驱动单元连接于电池管理系统电路的主开关;方法包括:通过PWM控制单元检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流,并通过PWM控制单元根据电流输出控制信号至驱动单元;通过控制器输出预设的PWM信号至驱动单元;通过驱动单元根据接收到的控制信号与PWM信号,控制主开关断开或者闭合,以在主开关闭合时为电池管理系统电路的负载电容进行预充电。
[0010]
本申请实施例相对于现有技术而言,PWM控制单元能够检测电池管理系统电路的主开关闭合时电池管理系统电路中的电流,并根据该电流输出控制信号至驱动单元,控制器输出预设的PWM信号至驱动单元,驱动单元根据接收到的控制信号与PWM信号控制主开关断开或者闭合,在主开关闭合时能够为电池管理系统电路的负载电容进行预充电。本申请中,PWM控制单元输出控制信号至驱动单元、控制器输出PWM信号至驱动单元,从而驱动单元可以根据控制信号与PWM信号来控制主开关的通断实现对负载电容的预充电,相对于现有的预充回路减少了成本消耗;同时,通过对控制器输出的PWM信号的调整来调节负载电容的预充时间,能够根据需要调节电池管理电路的负载电容的预充时间,以实现快速预充。
[0011]
另外,PWM控制单元具体用于在电流大于预设的电流阈值时,输出低电平的控制信号至驱动单元,并在电流小于或等于预设的电流阈值时,停止输出低电平的控制信号至驱动单元;驱动单元具体用于在接收到低电平的控制信号与PWM信号时,控制主开关断开,并在未接收到低电平的控制信号且PWM信号为高电平时,控制主开关闭合,以为电池管理系统电路的负载电容进行预充电。本实施例中,在主开关闭合时电池管理系统电路中的电流大于预设的电流阈值时,PWM控制单元输出低电平的控制信号至驱动单元,控制器输出PWM信号至驱动单元,此时耦合到驱动单元的信号为0,驱动单元控制主开关断开;在电流小于或等于电流阈值时,PWM控制单元停止输出低电平的控制信号至驱动单元,控制器输出PWM信号至驱动单元,此时由PWM信号来控制主开关的通断,在PWM信号处于高电平时,驱动单元控制主开关闭合来实现对负载电容的预充,从而在保护电池管理系统电路的同时实现对负载电容的预充。
[0012]
另外,PWM控制单元包括依次连接的采样单元、PWM输出单元以及半导体开关,半导体开关连接于驱动单元;采样单元用于检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流;PWM输出单元用于在电流大于预设的电流阈值时,通过半导体开关输出低电平的控制信号至驱动单元,并在电流小于或等于预设的电流阈值时,通过半导体开关停止输出低电平的控制 信号至驱动单元。本实施例提供了一种PWM控制单元的具体实现方式。
[0013]
另外,预充电路还包括连接于PWM控制单元与控制器的高压采样单元;高压采样单元用于检测负载电容两端的电压;PWM控制单元还用于在负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,停止输出控制信号至驱动单元;控制器用于在负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,停止输出PWM信号,并输出高电平的电信号至驱动单元。本实施例中,通过高压采样单元检测负载电容两端的电压,从而能够在负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,控制电池管理系统电路开始正常工作。
[0014]
另外,采样单元具体用于采集电池管理系统电路中的分流器两端的电压,并根据分流器的阻值与分流器两端的电压计算得到电流。本实施例提供了一种采样单元检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流的具体实现方式。
[0015]
另外,PWM输出单元具体用于在电流大于预设的电流阈值时,输出高电平的电信号导通半导体开关,以输出低电平的控制信号至驱动单元;PWM输出单元具体用于在电流小于或等于预设的电流阈值时,输出低电平的电信号截止半导体开关,以停止输出低电平的控制信号至驱动单元。
[0016]
另外,主开关为半导体功率开关。本实施例中,使用半导体功率开关作为主开关,减小了主开关的失效率。
[0017]
另外,半导体功率开关为绝缘栅双极型晶体管IGBT或金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。本实施例提供了半导体功率开关的具体类型。

附图说明

[0018]
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
[0019]
图1是根据本申请第一实施例中的电池管理系统电路的结构图;
[0020]
图2是根据本申请第一实施例中的预充电路的方框示意图
[0021]
图3是根据本申请第三实施例中的预充电路的方框示意图;
[0022]
图4是根据本申请第三实施例中的电池管理系统电路的结构图;
[0023]
图5是根据本申请第三实施例中的PWM信号的示意图;
[0024]
图6是根据本申请第三实施例中的耦合到驱动单元输入端IN的信号的示意图;
[0025]
图7是根据本申请第四实施例中的预充电路的方框示意图;
[0026]
图8是根据本申请第五实施例的预充方法的具体流程图;
[0027]
图9是根据本申请第六实施例的预充方法的具体流程图;
[0028]
图10是根据本申请第七实施例的预充方法的具体流程图;
[0029]
图11是根据本申请第八实施例的预充方法的具体流程图。

具体实施例

[0030]
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本申请各实施例中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
[0031]
本申请的第一实施例涉及一种预充电路,用于给电池管理系统电路中的负载电容预充电,如图1所示,电池管理系统电路包括电池组V1、寄生电感L1至L4、主正开关S1、主负开关S2、防反开关S3、X电容C1、保护电容C2与C3、蓄流二极管D1与D2、负载电容C4。
[0032]
请参考图2,预充电路包括:控制器1、PWM控制单元2以及驱动单元3;控制器1与PWM控制单元2分别连接于驱动单元3,驱动单元3连接于电池管理系统电路的主开关,主开关可以是主正开关S1或主负开关S2,本实施例以及之后的实施例中以主开关为主正开关S1为例进行说明。在一个例子中,主开关为半导体功率开关,能够减小主开关的失效率。半导体功率开关可以为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT),或金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,简称MOSFET)。
[0033]
PWM控制单元2用于检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流,并根据该电流输出控制信号至驱动单元3。
[0034]
控制器1用于输出预设的PWM信号至驱动单元3,该PWM信号可以为脉冲宽度固定的信号,也可以是脉冲宽度逐渐变化的信号。
[0035]
驱动单元3用于根据接收到的控制信号与PWM信号,控制电池管理系统电路的主开关断开或者闭合,具体的来说,驱动单元3根据耦合到其输入端IN的控制信号与PWM信号,通过输出端OUT输出一个控制信号,来控制主开关断开或者闭合,在主开关闭合时为电池管理系统电路的负载电容C4进行预充电。
[0036]
需要说明的是,控制器1还连接于主负开关S2与防反开关S3,在对负载电容C4进 行预充电之前,控制器1会输出持续的高电平信号至主负开关S2与防反开关S3,以使主负开关S2与防反开关S3闭合;另外,若以主负开关S2为主开关,则在对负载电容C4进行预充电之前,控制器1会输出持续的高电平信号至主正开关S1与防反开关S3,以使主正开关S1与防反开关S3闭合。
[0037]
本实施例相对于现有技术而言,PWM控制单元能够检测电池管理系统电路的主开关闭合时电池管理系统电路中的电流,并根据该电流输出控制信号至驱动单元,控制器输出预设的PWM信号至驱动单元,驱动单元根据接收到的控制信号与PWM信号控制主开关断开或者闭合,在主开关闭合时能够为电池管理系统电路的负载电容进行预充电。本申请中,PWM控制单元输出控制信号至驱动单元、控制器输出PWM信号至驱动单元,从而驱动单元可以根据控制信号与PWM信号来控制主开关的通断实现对负载电容的预充电,相对于现有的预充回路减少了成本消耗;同时,通过对控制器输出的PWM信号的调整来调节负载电容的预充时间,能够根据需要调节电池管理电路的负载电容的预充时间,以实现快速预充。
[0038]
本申请第二实施例涉及一种预充电路,本实施例与第一实施例大致相同,主要区别之处在于:本实施例提供了控制器1、PWM控制单元2与驱动单元3的具体实现方式。
[0039]
请参考图1与图2,PWM控制单元2具体用于在电流大于预设的电流阈值时,输出低电平的控制信号至驱动单元3,并在电流小于或等于预设的电流阈值时,停止输出低电平的控制信号至驱动单元3。
[0040]
控制器1具体用于在电流大于预设的电流阈值时,输出高电平的PWM信号至驱动单元,并在电流小于或等于电流阈值时,输出脉冲宽度可调的PWM信号至驱动单元;
[0041]
驱动单元3具体用于在接收到低电平的控制信号与PWM信号时,控制主开关断开,并在未接收到低电平的控制信号且PWM信号为高电平时,控制主开关闭合,以为电池管理系统电路的负载电容进行预充电。
[0042]
具体而言,在零状态响应情况下,电池管理系统电路中的主开关闭合时,电池管理系统电路中会产生一个很大的瞬时电流,电池管理系统电路具有安全电流值(即预设的电流阈值)。
[0043]
PWM控制单元2在检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流大于预设的电流阈值时,PWM控制单元2会输出低电平的控制信号至驱动单元3,控制器1输出PWM信号至驱动单元3,此时控制器1输出到驱动单元3的PWM信号被低电平的控制信号拉低,耦合到驱动单元3的输入端的信号为0,驱动单元3控制主开关断开,电池管理系统电路的负载电容C4未进行预充电。
[0044]
PWM控制单元2在检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流小于或等于预设的电流阈值时,PWM控制单元2停止输出低电平的控制信号至驱动单元3,控制器1输出PWM信号至驱动单元3,此时驱动单元3的输入仅由控制器1输出的PWM信号来决定,当PWM信号处于高电平时,驱动单元3控制主开关闭合,为电池管理系统电路的负载电容C4进行预充电,在PWM信号处于低电平时,驱动单元3控制主开关断开,停止为负载电容C4预充电。当PWM信号的下一个高电平到来时,重复上述的过程。
[0045]
本实施例相对于第一实施例而言,在主开关闭合时电池管理系统电路中的电流大于预设的电流阈值时,PWM控制单元输出低电平的控制信号至驱动单元,控制器输出PWM信号至驱动单元,此时耦合到驱动单元的信号为0,驱动单元控制主开关断开;在电流小于或等于电流阈值时,PWM控制单元停止输出低电平的控制信号至驱动单元,控制器输出PWM信号至驱动单元,此时由PWM信号来控制主开关的通断,在PWM信号处于高电平时,驱动单元控制主开关闭合来实现对负载电容的预充,从而在保护电池管理系统电路的同时实现对负载电容的预充。
[0046]
本申请第三实施例涉及一种预充电路,本实施例与第二实施例大致相同,主要区别之处在于:本实施例中请参考图3与图4,PWM控制单元2包括依次连接的采样单元21、PWM输出单元22以及半导体开关S4。
[0047]
采样单元21用于检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流。具体的,采样单元21能够采集电池管理系统电路中的分流器Rf两端的电压,并根据分流器Rf的阻值与分流器Rf两端的电压计算得到主开关闭合时电池管理系统电路中的电流。
[0048]
PWM输出单元22用于在电流大于预设的电流阈值时,通过半导体开关S4输出低电平的控制信号至驱动单元3,并在电流小于或等于预设的电流阈值时,通过半导体开关S4停止输出低电平的控制信号至驱动单元3。
[0049]
具体的,在预充过程中,控制器1时钟输出预设的PWM信号至驱动单元,控制器1与驱动单元3之间一般还串联有限流电阻R1;采样单元21检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流,在主开关闭合时电池管理系统电路中的电流大于预设的电流阈值时,PWM输出单元22输出高电平的电信号至半导体开关S4,半导体开关S4导通,从而输出一个低电平的控制信号至驱动单元3,此时控制器1输出到驱动单元3的PWM信号被低电平的控制信号拉低,耦合到驱动单元3的输入端的信号为0,驱动单元3控制主开关断开,电池管理系统电路的负载电容C4未进行预充电。在主开关闭合时电池管理系统电路中的电流小于或等于预设的电流阈值时,PWM输出单元22输出低电平的电信号至半导体开关S4,半导体开关 S4截止,停止输出低电平的控制信号至驱动单元3,此时驱动单元3的输入仅由控制器1输出的PWM信号来决定,当PWM信号处于高电平时,驱动单元3控制主开关闭合,为电池管理系统电路的负载电容C4进行预充电,在PWM信号处于低电平时,驱动单元3控制主开关断开,停止为负载电容C4预充电。当PWM信号的下一个高电平到来时,重复上述的过程。如图5与图6所示,图5为PWM信号为脉冲宽度固定的信号,图6为耦合到驱动单元3输入IN的信号。
[0050]
本实施例相对于第二实施例而言,提供了一种PWM控制单元的具体实现方式。
[0051]
本申请的第四实施例涉及一种预充电路,第四实施例是在第三实施例基础上的改进,主要改进之处在于:请参考图7,预充电路还包括连接于PWM控制单元2与控制器1的高压采样单元4,具体的,高压采样单元4连接于PWM控制单元2的PWM输出单元22。
[0052]
本实施例中,高压采样单元4用于检测负载电容C4两端的电压。
[0053]
在负载电容C4预充电的过程中,负载电容C4两端的电压会逐渐增大,主开关闭合时电池管理系统电路产生的瞬时电流会逐渐减小,负载电容C4两端的电压为主开关断开前瞬时的电压值;在负载电容C4预充过程中,负载电容C4两端电压变化 电池管理系统电路的电流变化 其中τ=R×C,U V1表示电池组V1电压,R为电池管理系统电路的等效阻抗,C为负载电容C4电容值,t表示预充时间。
[0054]
在负载电容C4预充电的过程中,若负载电容C4两端的电压U C4达到预设的电压阈值,负载电容C4预充电完成,PWM控制单元2的PWM输出单元22通过半导体开关S4停止输出低电平的控制信号至驱动单元3,控制器1停止输出PWM信号,并输出高电平的电信号至驱动单元3,此时驱动单元3仅接收到控制器1输出高电平的电信号,主开关闭合,电池管理系统电路开始正常工作。其中,电压阈值例如为电池组V1电压U V1的95%,即当检测到负载电容C4两端的电压达到电池电压U V1的95%时,停止为负载电容C4预充电。
[0055]
需要说明的是,本实施例中以高压采样单元4为单独单元存在为例进行说明,然不限于此,高压采样单元4也可以作为PWM控制单元2的一部分。
[0056]
本实施例相对于第三实施例而言,通过高压采样单元检测负载电容两端的电压,通过高压采样单元检测负载电容两端的电压,从而能够在负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,控制电池管理系统电路开始正常工作。
[0057]
本申请的第五实施例涉及一种预充方法,应用于第一实施例中的预充电路,预充电路的示意图如图2所示。本实施例的预充方法用于给如图1所示的电池管理系统电路中的负载 电容预充电,电池管理系统电路包括电池组V1、寄生电感L1至L4、主正开关S1、主负开关S2、防反开关S3、X电容C1、保护电容C2与C3、蓄流二极管D1与D2、负载电容C4。请参考图2,预充电路包括:控制器1、PWM控制单元2以及驱动单元3;控制器1与PWM控制单元2分别连接于驱动单元3,驱动单元3连接于电池管理系统电路的主开关,主开关可以是主正开关S1或主负开关S2,本实施例以及之后的实施例中以主开关为主正开关S1为例进行说明。在一个例子中,主开关为半导体功率开关,能够减小主开关的失效率。半导体功率开关可以为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT),或金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,简称MOSFET)。
[0058]
本实施例的预充方法具体流程如图8所示。
[0059]
步骤101,通过PWM控制单元检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流,并通过PWM控制单元根据电流输出控制信号至驱动单元。
[0060]
具体而言,PWM控制单元2能够检测电池管理系统电路中的主开关闭合时,电池管理系统电路中产生的瞬时电流,并根据该瞬时电流输出控制信号至驱动单元3。
[0061]
步骤102,通过控制器输出预设的PWM信号至驱动单元。
[0062]
具体而言,在负载电容C4的预充过程中,控制器1持续输出预设的PWM信号至驱动单元3,该PWM信号可以为脉冲宽度固定的信号,也可以是脉冲宽度逐渐变化的信号。
[0063]
步骤103,通过驱动单元根据接收到的控制信号与PWM信号,控制主开关断开或者闭合,以在主开关闭合时为电池管理系统电路的负载电容进行预充电。
[0064]
具体而言,驱动单元3根据耦合到其输入端IN的控制信号与PWM信号,通过输出端OUT输出一个控制信号,来控制主开关断开或者闭合,在主开关闭合时为电池管理系统电路的负载电容C4进行预充电。
[0065]
需要说明的是,控制器1还连接于主负开关S2与防反开关S3,在对负载电容C4进行预充电之前,控制器1会输出持续的高电平信号至主负开关S2与防反开关S3,以使主负开关S2与防反开关S3闭合。
[0066]
由于第一实施例与本实施例相互对应,因此本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效,在第一实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。
[0067]
本实施例相对于现有技术而言,PWM控制单元能够检测电池管理系统电路的主开关闭合时电池管理系统电路中的电流,并根据该电流输出控制信号至驱动单元,控制器输出预 设的PWM信号至驱动单元,驱动单元根据接收到的控制信号与PWM信号控制主开关断开或者闭合,在主开关闭合时能够为电池管理系统电路的负载电容进行预充电。本申请中,PWM控制单元输出控制信号至驱动单元、控制器输出PWM信号至驱动单元,从而驱动单元可以根据控制信号与PWM信号来控制主开关的通断实现对负载电容的预充电,相对于现有的预充回路减少了成本消耗;同时,通过对控制器输出的PWM信号的调整来调节负载电容的预充时间,能够根据需要调节电池管理电路的负载电容的预充时间,以实现快速预充。
[0068]
本申请的第六实施例涉及一种预充方法,本实施例与第五实施例大致相同,主要不同之处在于:提供了第五实施例中的步骤101与步骤103的具体方式。
[0069]
本实施例的预充方法具体流程如图9所示。
[0070]
步骤201,在电流大于预设的电流阈值时,通过PWM控制单元输出低电平的控制信号至驱动单元,并在电流小于或等于电流阈值时,停止输出低电平的控制信号至驱动单元。
[0071]
步骤202,通过控制器输出预设的PWM信号至驱动单元。
[0072]
步骤203,在接收到低电平的控制信号与PWM信号时,通过驱动单元控制主开关断开,并在未接收到低电平的控制信号且PWM信号为高电平时,通过驱动单元控制主开关闭合,以为电池管理系统电路的负载电容进行预充电。
[0073]
具体而言,在零状态响应情况下,电池管理系统电路中的主开关闭合时,电池管理系统电路中会产生一个很大的瞬时电流,电池管理系统电路具有安全电流值(即预设的电流阈值)。
[0074]
PWM控制单元2在检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流大于预设的电流阈值时,PWM控制单元2会输出低电平的控制信号至驱动单元3,控制器1输出PWM信号至驱动单元3,此时控制器1输出到驱动单元3的PWM信号被低电平的控制信号拉低,耦合到驱动单元3的输入端的信号为0,驱动单元3控制主开关断开,电池管理系统电路的负载电容C4未进行预充电。
[0075]
PWM控制单元2在检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流小于或等于预设的电流阈值时,PWM控制单元2停止输出低电平的控制信号至驱动单元3,控制器1输出PWM信号至驱动单元3,此时驱动单元3的输入仅由控制器1输出的PWM信号来决定,当PWM信号处于高电平时,驱动单元3控制主开关闭合,为电池管理系统电路的负载电容C4进行预充电,在PWM信号处于低电平时,驱动单元3控制主开关断开,停止为负载电容C4预充电。当PWM信号的下一个高电平到来时,重复上述的过程。
[0076]
由于第二实施例与本实施例相互对应,因此本实施例可与第二实施例互相配合实施。 第二实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效,在第二实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第二实施例中。
[0077]
本实施例相对于第五实施例而言,在主开关闭合时电池管理系统电路中的电流大于预设的电流阈值时,PWM控制单元输出低电平的控制信号至驱动单元,控制器输出PWM信号至驱动单元,此时耦合到驱动单元的信号为0,驱动单元控制主开关断开;在电流小于或等于电流阈值时,PWM控制单元停止输出低电平的控制信号至驱动单元,控制器输出PWM信号至驱动单元,此时由PWM信号来控制主开关的通断,在PWM信号处于高电平时,驱动单元控制主开关闭合来实现对负载电容的预充,从而在保护电池管理系统电路的同时实现对负载电容的预充。
[0078]
本申请的第七实施例涉及一种预充方法,本实施例与第五实施例大致相同,主要不同之处在于:提供了通过PWM控制单元检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流,并根据电流输出控制信号至驱动单元的一种具体实现方式。
[0079]
本实施例的预充方法应用于第三实施例中的预充电路,预充电路的示意图如图3所示,电池管理系统电路如图4所示。
[0080]
本实施例的预充方法具体流程如图10所示。
[0081]
步骤301包括以下子步骤:
[0082]
子步骤3011,通过采样单元检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流。
[0083]
子步骤3012,在电流大于预设的电流阈值时,控制PWM输出单元通过半导体开关输出低电平的控制信号至驱动单元,并在电流小于或等于预设的电流阈值时,控制PWM输出单元通过半导体开关停止输出低电平的控制信号至驱动单元。
[0084]
步骤302,通过控制器输出预设的PWM信号至驱动单元。
[0085]
步骤303,在接收到低电平的控制信号与PWM信号时,通过驱动单元控制主开关断开,并在未接收到低电平的控制信号且PWM信号为高电平时,通过驱动单元控制主开关闭合,以为电池管理系统电路的负载电容进行预充电。
[0086]
具体而言,请参考图5与图6,在预充过程中,控制器1时钟输出预设的PWM信号至驱动单元,控制器1与驱动单元3之间一般还串联有限流电阻R1;采样单元21检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流,在主开关闭合时电池管理系统电路中的电流大于预设的电流阈值时,PWM输出单元22输出高电平的电信号至半导体开关S4,半导体开关S4导通,从而输出一个低电平的控制信号至驱动单元3,此时控制器1输出到驱动单元3的PWM 信号被低电平的控制信号拉低,耦合到驱动单元3的输入端的信号为0,驱动单元3控制主开关断开,电池管理系统电路的负载电容C4未进行预充电。在主开关闭合时电池管理系统电路中的电流小于或等于预设的电流阈值时,PWM输出单元22输出低电平的电信号至半导体开关S4,半导体开关S4截止,停止输出低电平的控制信号至驱动单元3,此时驱动单元3的输入仅由控制器1输出的PWM信号来决定,当PWM信号处于高电平时,驱动单元3控制主开关闭合,为电池管理系统电路的负载电容C4进行预充电,在PWM信号处于低电平时,驱动单元3控制主开关断开,停止为负载电容C4预充电。当PWM信号的下一个高电平到来时,重复上述的过程。
[0087]
由于第三实施例与本实施例相互对应,因此本实施例可与第三实施例互相配合实施。第三实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效,在第三实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第三实施例中。
[0088]
本实施例相对于第六实施例而言,提供了通过PWM控制单元检测主开关闭合时电池管理系统电路中的电流,并根据电流输出控制信号至驱动单元的一种具体实现方式。
[0089]
本申请的第八实施例涉及一种预充方法,本实施例是在第七实施例基础上的改进,主要改进之处在于:通过对负载电容两端的电压的检测来判断负载电容是否预充电完成。
[0090]
本实施例的预充方法应用于第四实施例中的预充电路,预充电路的示意图如图6所示。
[0091]
本实施例的预充方法具体流程如图11所示。
[0092]
其中,步骤401至步骤403与步骤301至步骤303大致相同在此不再赘述,主要不同之处在于,增加了步骤404至步骤406,具体如下:
[0093]
步骤404,通过高压采样单元检测负载电容两端的电压。
[0094]
步骤405,在负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,通过PWM控制单元停止输出控制信号至驱动单元。
[0095]
步骤406,在负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,停止通过控制器输出PWM信号,并通过控制器输出高电平的电信号至驱动单元。
[0096]
具体而言,高压采样单元4能够检测负载电容C4两端的电压,在负载电容C4预充电的过程中,负载电容C4两端的电压会逐渐增大,主开关闭合时电池管理系统电路产生的瞬时电流会逐渐减小,负载电容C4两端的电压为主开关断开前瞬时的电压值;在负载电容C4预充过程中,负载电容C4两端电压变化 电池管理系统电路的电流变 化 其中τ=R×C,U V1表示电池组V1电压,R为电池管理系统电路的等效阻抗,C为负载电容C4电容值,t表示预充时间。
[0097]
在负载电容C4预充电的过程中,若负载电容C4两端的电压U C4达到预设的电压阈值,负载电容C4预充电完成,PWM控制单元2的PWM输出单元22通过半导体开关S4停止输出低电平的控制信号至驱动单元3,控制器1停止输出PWM信号,并输出高电平的电信号至驱动单元3,此时驱动单元3仅接收到控制器1输出高电平的电信号,主开关闭合,电池管理系统电路开始正常工作。其中,电压阈值例如为电池组V1电压U V1的95%,即当检测到负载电容C4两端的电压达到电池电压U V1的95%时,停止为负载电容C4预充电。
[0098]
由于第四实施例与本实施例相互对应,因此本实施例可与第四实施例互相配合实施。第四实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效,在第四实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第四实施例中。
[0099]
本实施例相对于第七实施例而言,通过高压采样单元检测负载电容两端的电压,通过高压采样单元检测负载电容两端的电压,从而能够在负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,控制电池管理系统电路开始正常工作。
[0100]
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施例是实现本申请的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本申请的精神和范围。

权利要求书

[权利要求 1]
一种预充电路,包括:控制器、PWM控制单元以及驱动单元;所述控制器与所述PWM控制单元分别连接于所述驱动单元,所述驱动单元连接于电池管理系统电路的主开关; 所述PWM控制单元用于检测所述主开关闭合时所述电池管理系统电路中的电流; 所述PWM控制单元还用于根据所述电流输出控制信号至所述驱动单元; 所述控制器用于输出预设的PWM信号至所述驱动单元; 所述驱动单元用于根据接收到的所述控制信号与所述PWM信号,控制所述主开关断开或者闭合,以在所述主开关闭合时为所述电池管理系统电路的负载电容进行预充电。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的预充电路,其中,所述PWM控制单元具体用于在所述电流大于预设的电流阈值时,输出低电平的所述控制信号至所述驱动单元,并在所述电流小于或等于预设的电流阈值时,停止输出所述低电平的所述控制信号至所述驱动单元; 所述驱动单元具体用于在接收到所述低电平的所述控制信号与PWM信号时,控制所述主开关断开,并在未接收到所述低电平的所述控制信号且所述PWM信号为高电平时,控制所述主开关闭合,以为所述电池管理系统电路的负载电容进行预充电。
[权利要求 3]
根据权利要求1或2所述的预充电路,其中,所述PWM控制单元包括依次连接的采样单元、PWM输出单元以及半导体开关,所述半导体开关连接于所述驱动单元; 所述采样单元用于检测所述主开关闭合时所述电池管理系统电路中的电流; 所述PWM输出单元用于在所述电流大于预设的电流阈值时,通过所述半导体开关输出所述低电平的所述控制信号至所述驱动单元,并在所述电流小于或等于预设的电流阈值时,通过所述半导体开关停止输出所述低电平的所述控制信号至所述驱动单元。
[权利要求 4]
根据权利要求1所述的预充电路,其中,所述预充电路还包括连接于所述PWM控制单元与所述控制器的高压采样单元; 所述高压采样单元用于检测所述负载电容两端的电压; 所述PWM控制单元还用于在所述负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,停止输出所述控制信号至所述驱动单元; 所述控制器用于在所述负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,停止输出所述PWM信号,并输出高电平的电信号至所述驱动单元。
[权利要求 5]
根据权利要求3所述的预充电路,其中,所述采样单元具体用于采集所述电池管理系统电路中的分流器两端的电压,并根据所述分流器的阻值与所述分流器两端的电压计算得到 所述电流。
[权利要求 6]
根据权利要求3所述的预充电路,其中,所述PWM输出单元具体用于在所述电流大于预设的电流阈值时,输出高电平的电信号导通所述半导体开关,以输出所述低电平的所述控制信号至所述驱动单元; 所述PWM输出单元具体用于在所述电流小于或等于预设的电流阈值时,输出低电平的电信号截止所述半导体开关,以停止输出所述低电平的所述控制信号至所述驱动单元。
[权利要求 7]
根据权利要求1所述的预充电路,其中,所述主开关为半导体功率开关。
[权利要求 8]
根据权利要求7所述的预充电路,其中,所述半导体功率开关为绝缘栅双极型晶体管IGBT或金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
[权利要求 9]
一种预充方法,应用于预充电路,所述预充电路包括控制器、PWM控制单元以及驱动单元;所述控制器与所述PWM控制单元分别连接于所述驱动单元,所述驱动单元连接于电池管理系统电路的主开关; 所述方法包括: 通过所述PWM控制单元检测所述主开关闭合时所述电池管理系统电路中的电流,并通过所述PWM控制单元根据所述电流输出控制信号至所述驱动单元; 通过所述控制器输出预设的PWM信号至所述驱动单元; 通过所述驱动单元根据接收到的所述控制信号与所述PWM信号,控制所述主开关断开或者闭合,以在所述主开关闭合时为所述电池管理系统电路的负载电容进行预充电。
[权利要求 10]
根据权利要求9所述的预充方法,其中,所述通过所述PWM控制单元根据所述电流输出控制信号至所述驱动单元,具体为: 在所述电流大于预设的电流阈值时,通过所述PWM控制单元输出低电平的所述控制信号至所述驱动单元,并在所述电流小于或等于所述电流阈值时,停止输出所述低电平的所述控制信号至所述驱动单元; 所述通过所述驱动单元根据接收到的所述控制信号与所述PWM信号,控制所述主开关断开或者闭合,以在所述主开关闭合时为所述电池管理系统电路的负载电容进行预充电,具体为: 在接收到所述低电平的所述控制信号与PWM信号时,通过所述驱动单元控制所述主开关断开,并在未接收到所述低电平的所述控制信号且所述PWM信号为高电平时,通过所述驱动单元控制所述主开关闭合,以为所述电池管理系统电路的负载电容进行预充电。
[权利要求 11]
根据权利要求9或10所述的预充方法,其中,所述PWM控制单元包括依次连接的 采样单元、PWM输出单元以及半导体开关,所述半导体开关连接于所述驱动单元; 所述通过所述PWM控制单元检测所述主开关闭合时所述电池管理系统电路中的电流,并通过所述PWM控制单元根据所述电流输出控制信号至所述驱动单元,具体包括: 通过所述采样单元检测所述主开关闭合时所述电池管理系统电路中的电流; 在所述电流大于预设的电流阈值时,控制所述PWM输出单元通过所述半导体开关输出所述低电平的所述控制信号至所述驱动单元,并在所述电流小于或等于预设的电流阈值时,控制所述PWM输出单元通过所述半导体开关停止输出所述低电平的所述控制信号至所述驱动单元。
[权利要求 12]
根据权利要求9所述的预充方法,其中,所述预充电路还包括连接于所述PWM控制单元与所述控制器的高压采样单元; 所述方法还包括: 通过所述高压采样单元检测所述负载电容两端的电压; 在所述负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,通过所述PWM控制单元停止输出所述控制信号至所述驱动单元; 在所述负载电容两端的电压达到预设的电压阈值时,停止通过所述控制器输出所述PWM信号,并通过所述控制器输出高电平的电信号至所述驱动单元。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5]  
[ 图 6]  
[ 图 7]  
[ 图 8]  
[ 图 9]  
[ 图 10]  
[ 图 11]