一种基于电动汽车的快速预充控制装置、方法及电动汽车与流程

本发明涉及电动汽车领域，具体涉及一种基于电动汽车的快速预充控制装置、方法及电动汽车。

背景技术：

1、当今新能源汽车已经得到广泛的应用，其中新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车等等，主要由动力电池提供电能。而新能源汽车在使用过程中，动力电池电能不足时，就需要进行充电，其中充电技术，现有技术已经有了相应的公开，比如现有文件中公开了一种电动汽车预充电装置，该文件公开了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。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，调整所述多级预充电电路的电阻阻值，控制预充电过程，使负载电路电压快速提升。

2、而对于新能源汽车采用几百伏的高电压平台，直接接通高压回路可能会产生高压电冲击，损坏车载部件，造成安全隐患；故为避免高压电接通时的电冲击，高压系统一般采用预充电的方式对负载设备进行预充电，当电压达到一定比例时闭合总正继电器，电压达到正常电压，整车进入工作状态。但是，如图1所示，目前新能源汽车的预充多采用一级预充方式，充电速率慢，预充时间长，尤其是在预充后期充电速度非常缓慢，给驾乘人员造成不好的体验。

技术实现思路

1、本发明提供一种电动汽车快速预充控制装置，装置采用分段预充的方式，使每段充电都保持具有近似线性的快速充电特性。

2、电动汽车快速预充控制装置包括：开关阵列单元、阵列预充电阻单元、开关阵列控制单元、电压采集单元以及门限生成判识单元；

3、所述开关阵列单元包括多个开关，并通过不同开关的闭合，来实现不同的预充电阻接入预充回路；

4、所述开关阵列控制单元控制不同开关的通断以实现不同的预充速率；电压采集单元分别采集监测预充网络回路的高压动力电池端电压和大容量容性负载电压；

5、所述门限生成判识单元根据采集初始动力电池端电压生成对应的预充阶段的门限电压值，并实时监测大容量容性负载的预充电压值，再判断是否达到门限电压值，向阵列控制单元发送开关控制信号。

6、需要进一步说明的是，所述开关阵列单元包括：第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4；

7、阵列预充电阻单元包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3；

8、第一开关s1一端连接第一电阻r1，第一开关s1另一端连接高压动力电池正极端，第二开关s2一端连接第二电阻r2，第二开关另一端连接高压动力电池正极端，第三开关s3一端连接第三电阻r3，第三开关s3另一端连接高压动力电池正极端，第四开关s4一端连接大容量容性负载的第一端，第四开关s4另一端连接高压动力电池正极端。

9、需要进一步说明的是，第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4分别采用高压直流接触器，或分别采用mos管，或分别采用igbt；

10、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3均为额定功率为200w的大功率铝壳电阻，阻值分别为100欧姆、60欧姆、40欧姆。

11、需要进一步说明的是，所述开关阵列控制单元接收门限生成判识单元的控制信号，分别控制第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3以及第四开关s4的通断。

12、需要进一步说明的是，所述门限生成判识单元根据初始高压动力电池电压值，生成第一电压门限、第二电压门限、第三电压门限，并实时监测判识电压采集单元采集的大容量容性负载的电压值，当电压值达到相应门限时，向开关阵列控制单元发送控制指令。

13、需要进一步说明的是，电压采集单元包括：ad采集芯片和高压隔离模块；ad采集芯片采用亚诺德半导体的ad7918采集芯片,高压隔离模块采用亚诺德半导体的adum1401数字隔离器。

14、需要进一步说明的是，开关阵列控制单元采用高边驱动电路及bts724控制芯片；

15、门限生成判识单元采用英飞凌tc275主控芯片。

16、本发明还提供一种电动汽车快速预充控制方法，方法包括：

17、整车启动上高压电，电压采集单元采集高压动力电池端电压值u0；

18、门限生成判识单元根据电压采集单元采集的高压动力电池端电压值u0，并结合门限电压生成算法分别生成第一预充支路的第一电压门限u1、第二预充支路的第二电压门限u2、第三预充支路的第三电压门限u3；

19、门限电压生成后，门限生成判识单元向开关阵列控制单元发送第一控制信号，开关阵列控制单元控制第一开关s1闭合，第一预充支路开始工作，预充电压按充电曲线进行充电；

20、电压采集单元实时采集大容量容性负载电压，并传输到门限生成判识模块，门限生成判识单元监测大容量容性负载电压是否到达第一门限电压u1;

21、当大容量容性负载电压值达到第一门限电压u1后，门限生成判识单元向开关阵列控制单元发送第二控制信号，开关阵列控制单元控制第二开关s2闭合,预充电压继续按充电曲线进行充电；

22、电压采集单元实时采集大容量容性负载电压并传输到门限生成判识模块，门限生成判识单元监测大容量容性负载电压是否到达第二门限电压u2;

23、当大容量容性负载电压值达到第二门限电压u2后，门限生成判识单元向开关阵列控制单元发送第三控制信号，开关阵列控制单元控制第三开关s3闭合, 预充电压按充电曲线进行充电；

24、电压采集单元实时采集大容量容性负载电压并传输到门限生成判识模块，门限生成判识单元监测大容量容性负载电压是否到达第三门限电压u3;

25、当预充电压值达到第三门限电压u3后，门限生成判识单元向开关阵列控制单元发送第四控制信号，开关阵列控制单元控制第四开关s4闭合，完成最后充电阶段，大容量容性负载电压即为高压动力电池端电压u0；

26、充电完成后，断开第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3。

27、需要进一步说明的是，门限电压生成算法具体如下：设定安全预充压差为δu，取系数k1、k2、k3，其中0<k1<k2<k3<1，第一预充支路电压门限u1=k1*u0,第二预充支路电压门限u2=k2*u0，第三预充支路电压门限u3= k3*u0，其中u3>u0-δu。

28、本发明还提供一种电动汽车，包括：电动汽车快速预充控制装置。

29、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

30、本发明提供的电动汽车快速预充控制装置采用多支路分段预充方法，使每段充电都保持具有近似线性的快速充电特性，可以大大缩短预充时间，提高预充速率且可根据不同的电压平台进行自适应调整。

31、本发明控制不同开关的通断以实现不同的预充速率，实现安全稳定的快速预充控制方式。进一步有效解决了新能源汽车的预充多采用一级预充方式，充电速率慢，预充时间长，尤其是在预充后期充电速度非常缓慢，给驾乘人员造成不好的体验的问题。本发明有效的提升预充效率，还能够对快速充电过程数据高效率地收集、存储，并进行处理，使用多维空间描述整个快速充电过程。提高快速充电的效能，从而实现快速充电全过程监督、管理和控制的及时性和科学性。