预充电路、基于预充电路的控制方法、装置、车辆与流程

1.本技术涉及电路技术领域，更具体地，涉及一种预充电路、基于预充电路的控制方法、装置、车辆。


背景技术：

2.随着清洁能源的发展，电动汽车的使用数量也随之增加，电动汽车可以包括纯电动汽车、混合动力汽车、插电混合动力汽车、燃料电池汽车等。在电动汽车使用过程中，需要基于预充电路实现对高压上、下电以及预充电的控制。具体地，在车辆启动之前首先进行预充电，预充电路中一般都包括电容，当车辆启动时，需要闭合主继电器给车辆的负载供电，由于这些电容的存在，如果直接闭合主继电器，在主继电器闭合时，电容相当于短路，主继电器闭合瞬间会产生很大的冲击电流，这个冲击电流会直接损坏主继电器，甚至会损毁动力电池，因此车辆启动之前先要进行预充电。
3.当检测到预充比例达到预充比例阈值之后，完成预充电的过程，然后进行高压上电。具体地，现今的电池包的预充比例达到预充比例阈值时，一般是通过继电器上电实现预充操作的终止。但经发明人研究发现，在实际应用过程中，由于采样精度以及电路结构的影响，该实际获得的预充比例可能偏低，进而导致继电器上电吸合时会受到较大冲击，使得继电器的寿命较差。


技术实现要素：

4.本技术的一些实施方式提供了可至少部分解决现有技术中存在的上述问题的一种预充电路、基于预充电路的控制方法、装置、车辆。
5.根据本技术的一个方面，提供一种预充电路，所述预充电路可包括：第一支路，所述第一支路与电源两端电连接，所述第一支路包括串联的第一开关和第一负载；第二支路，与所述第一支路并联，所述第二支路包括串联的预充单元、第二开关以及第二负载；第三开关，所述第三开关的第一端与所述第一开关的第二端电连接，所述第三开关的第二端与所述第二负载的第一端电连接。
6.在本技术一个实施方式中，所述预充电路还可包括：第三支路，与所述第二开关以及所述第二负载并联，所述第三支路包括电容和主负继电器。
7.本技术另一方面提供了一种基于预充电路的控制方法，所述预充单元包括预充继电器、主正继电器以及预充电阻，所述方法可包括：对所述预充电路进行继电器粘连检测，并对第一检测点进行测试，获得第一检测电压，其中，所述第一检测点为所述第一支路与所述第二支路交汇的节点；若所述预充电路通过所述继电器粘连检测，对所述预充电路进行预充电，并对第二检测点进行测试，获得第三检测电压，其中，所述第二检测点为所述第三支路与所述第二支路交汇的节点；基于所述第一检测电压以及所述第三检测电压获得预充比例；将所述预充比例与所述预充比例阈值区间进行对比，若检测到所述预充比例位于所述预充比例阈值区间，完成预充电。
8.在本技术一个实施方式中，对所述预充电路进行继电器粘连检测，可包括：闭合所述第一开关和所述第二开关，断开所述第三开关，对第二检测点进行测试，获得第二检测电压；基于所述第一检测电压和所述第二检测电压，确定所述主正继电器是否粘连。
9.在本技术一个实施方式中，对所述预充电路进行预充电，并对第二检测点进行测试，获得第三检测电压，可包括：断开所述第一开关和所述第二开关，闭合所述第三开关和所述预充继电器，对所述第二检测点进行测试，获得所述第三检测电压。
10.在本技术一个实施方式中，所述预充比例为所述第三检测电压与所述第一检测电压的比值。
11.本技术再一方面提供了一种基于预充电路的控制装置，所述预充单元包括预充继电器、主正继电器以及预充电阻，可包括：粘连检测模块，用于对所述预充电路进行继电器粘连检测，并对第一检测点进行测试，获得第一检测电压，其中，所述第一检测点为所述第一支路与所述第二支路交汇的节点；预充电模块，用于对所述预充电路进行预充电，并对第二检测点进行测试，获得第三检测电压，其中，所述第二检测点为所述第三支路与所述第二支路交汇的节点；控制模块，用于基于所述第一检测电压以及所述第三检测电压获得预充比例；将所述预充比例与所述预充比例阈值区间进行对比，若检测到所述预充比例位于所述预充比例阈值区间，完成预充电。
12.在本技术一个实施方式中，所述预充电模块用于断开所述第一开关和所述第二开关，闭合所述第三开关和所述预充继电器，对所述第二检测点进行测试，获得所述第三检测电压。
13.在本技术一个实施方式中，所述预充比例为所述第三检测电压与所述第一检测电压的比值。
14.申领请又一方面还提供了一种车辆，可包括：如上述的预充电路的控制装置以及上述的预充电路。
15.根据本技术示例性的实施方式，通过本技术的预充电路，可以在一定程度上消除电压采集精度的影响，提高预充比例的精确度，在后续充电过程中减少主正继电器在吸合上电时受到较大的冲击，提高主正继电器的使用寿命。
附图说明
16.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：
17.图1为根据本技术实施方式的预充电路100示意图；
18.图2为根据本技术实施方式的基于预充电路100的控制方法200的流程图；
19.图3为根据本技术示例性实施方式的预充比例曲线示意图；
20.图4为根据本技术实施方式的基于预充电路100的控制装置400的示意图。
具体实施方式
21.为了更好地理解本技术，将参考附图对本技术的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本技术的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所
列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
22.在附图中，为了便于说明，已稍微调整了元素的大小、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。另外，在本技术中，各步骤处理描述的先后顺序并不必然表示这些处理在实际操作中出现的顺序，除非有明确其它限定或者能够从上下文推导出的除外。
23.还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，其修饰整列特征，而非仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本技术的实施方式时，使用“可”表示“本技术的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
24.除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本技术中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本技术。
26.在相关的实施方式中，电池管理系统(battery management system，简称bms)通过电压采样的方式对电池的预充比例进行检测，当预充比例达到预充比例阈值之后，控制主正继电器吸合上电，但是由于采样电压受到预充电路中负载参数的影响，进一步影响预充比例的精确度，可能出现实际的预充比例与标准的预充比例之间出现较大的偏差，进而使主正继电器在吸合上电时受到较大的冲击，影响其使用寿命。其中，电压采样可能会受到电阻、电容、控制单元等电气元件以及预充电路特性的影响，而该预充比例的设定阈值通常为定值，因此，在实际应用中，依据此设定阈值控制继电器，存在较大的问题。
27.图1为根据本技术实施方式的预充电路100示意图。如图1所示，预充电路100可以包括电源110，第一支路120、第二支路130、第三支路140以及第三开关150。
28.在本技术示例性的实施方式中，第一支路120与电源110两端电连接，可以包括第一开关121和第一负载122，且第一开关121和第一负载122串联，第一开关121可以为场效应晶体管(mos)也可以为开关，用于控制第一支路120的电路状态，第一负载122可以为至少一个分压器件。示例性地，第一开关121为场效应晶体管mos1，第一支路120包括两个分压器件，分别为电阻r1和电阻r2。
29.在本技术示例性的实施方式中，第二支路130与第一支路120并联，第二支路130可以包括预充单元131、第二开关132以及第二负载133，其中，预充单元131、第二开关132以及第二负载133依次串联电连接。预充单元131可以包括预充继电器131-1、主正继电器131-2以及预充电阻131-3，预充继电器131-1和预充电阻131-3串联后与主正继电器131-2并联，通过预充继电器131-1和预充电阻131-3可以对电路中的电容进行充电，主正继电器131-2可以用于在电池完成预充电之后进行高压上电。第二开关132可以为场效应晶体管(mos)也可以为开关，用于控制第二支路130的电路状态，第二负载133可以为至少一个分压器件。示
例性地，第二开关为场效应晶体管mos2，第二支路130包括两个分压器件，分别为电阻r3和电阻r4。
30.在本技术示例性的实施方式中，预充电阻可以为多个电阻(图中未示出)，其中，多个电阻可以组成m*n的阵列，m、n为正整数。并且阵列中的电阻的阻值可以相同，也可以不同。预充电阻使用电阻阵列，即使阵列中一个电阻失效时，阵列中的其他电阻可以保护预充电路，在一定程度上可以避免因为预充电阻短路产生的电流对继电器的冲击，提高继电器的使用寿命。
31.在本技术示例性的实施方式中，预充电路100还可以包括第三支路140，第三支路140与第二支路中的第二开关132和第二负载133并联，第三支路140可以包括电容141和主负继电器142，其中，电容141和主负继电器142串联。
32.在本技术示例性的实施方式中，预充电路100还可以包括第三开关150，第三开关150的第一端与第一开关121的第二端连接，第三开关150的第二端与第二负载133的第一端电连接，第三开关150可以为场效应晶体管(mos)也可以为开关，预充电路100可以通过控制第三开关150的状态采集第一检测点1的电压和第二检测点2的电压，使第一检测点1的电压和第二检测点2的电压的精度只受到第一负载的影响，有利于进一步消除采样误差，提高预充比例的精度，在一定程度上可以提高继电器的使用寿命。
33.图2为根据本技术实施方式的基于预充电路100的控制方法200的流程图。如图2所示，预充电路的控制方法200可包括：
34.步骤s210：对预充电路进行继电器粘连检测，并对第一检测点进行测试，获得第一检测电压，其中，第一检测点为第一支路与第二支路交汇的节点；
35.步骤s220：若预充电路通过继电器粘连检测，对预充电路进行预充电，并对第二检测点进行测试，获得第三检测电压，其中，第二检测点为第三支路与第二支路交汇的节点；
36.步骤s230：基于第一检测电压以及第三检测电压获得预充比例；
37.步骤s240：将预充比例与预充比例阈值区间进行对比，若检测到预充比例位于预充比例阈值区间，完成预充电。
38.下面将结合图1详细说明上述预充电路的控制方法200的各个步骤的具体内容。
39.在本技术示例性的实施方式中，对预充电路进行继电器粘连检测可以包括：闭合第一开关mos1和第二开关mos2，断开第三开关mos3，对第一检测点和第二检测点进行测试，获得第一检测电压u1和第二检测电压u2，其中，第一检测点为第一支路120与第二支路130交汇的节点(如图1中1点)，第二检测点为第三支路140与第二支路130交汇的节点(如图1中2点)。如果第一检测电压u1和第二检测电压u2的值相等或者第一检测电压u1和第二检测电压u2的差小于电压检测阈值时，则可以判断主正继电器131-2发生了粘连，则需要停止后续的预充电过程。若第一检测电压u1和第二检测电压u2的差大于或者等于电压检测阈值时，可以判断主正继电器131-2没有发生粘连。然后可以进一步判断主负继电器142是否发生粘连，若主正继电器131-2和主负继电器142都未发生粘连，则完成粘连检测。通过对电路进行粘连测试，可以保证主正继电器和主负继电器完好，避免由于继电器的损坏影响预充电路的安全性。
40.在本技术示例性的实施方式中，可以由整车控制器向电池管理系统(bms)发出控制指令，电池管理系统(bms)基于控制指令控制电气元件断开和闭合，其中，电气元件可以
包括主正继电器131-2、主负继电器142、预充继电器131-1、第一开关121、第二开关132以及第三开关150。
41.在本技术示例性的实施方式中，在预充电路通过继电器粘连检测之后，对预充电路进行预充电，并对第二检测点进行测试，获得第三检测电压。示例性地，断开第一开关121和第二开关132，闭合第三开关150和预充继电器131-1，对第二检测点进行测试，获得第三检测电压u3。对于预充电路，第三检测电压u3的精度只受到第一负载122(即电阻r1和电阻r2)的影响。
42.在本技术示例性的实施方式中，在获得第三检测电压之后，还可以基于第一检测电压以及第三检测电压获得预充比例，其中，预充比例为第三检测电压与第一检测电压的比值。通过第三检测电压与第一检测电压计算预充比例，可以在一定程度上消除电压采集精度的影响，即第三检测电压与第一检测电压的电压采集精度都只受第一负载的影响，影响因素相同，提高预充比例的精确度，在后续充电过程中减少主正继电器在吸合上电时受到较大的冲击，提高主正继电器的使用寿命。
43.在本技术示例性的实施方式中，还可以将预充比例与预充比例阈值区间进行对比，若预充比例位于预充比例阈值区间，完成预充电。图3为根据本技术示例性实施方式的预充比例曲线示意图。如图3所示，横轴可以表示预充时间，纵轴可以表示预充比例。为了保证后续上电过程的安全性，因此需要设定在预充比例上限和预充比例下限，其中，预充比例上限和预充比例下限之间为预充比例阈值区间。示例性地，预充比例的上限k
上
＝u2*(1+x2)/u1*(1-x1)，预充比例的上限k
下
＝u2*(1-x2)/u1*(1+x1)，其中，x1为第一检测点的电压采样精度，x2为第二检测点的电压采样精度，第一检测点的电压采样精度和第二检测点的电压采样精度与控制其采样的芯片相关。例如，预充比例下限可以设置为94％，预充比例上限可以设置为98％，在检测到预充比值位于94％～98％区间时，则说明预充电完成。本技术的预充比例下限和预充比例上限为示例性说明，本领域技术人员可知，可以基于车辆实际清理进行设置预充比例下限和预充比例上限，本技术对此不做限制。
44.在本技术示例性的实施方式中，在完成预充电过程之后，吸合主正继电器，断开预充继电器，进行高压上电。当电池管理系统(bms)检测到极端保护条件触发时，例如，过充、过放、过温、过流短路等，进入高压下电流程，先断开主正继电器，再断开主负继电器。
45.本技术还提供了一种基于预充电路100的控制装置400，图4为根据本技术实施方式的基于预充电路100的控制装置400的示意图。如图4所示，预充电路的控制装置400可包括粘连检测模块410、预充电模块420以及控制模块430。
46.在本技术示例性的实施方式中，粘连检测模块410可以用于对预充电路进行继电器粘连检测，并对第一检测点进行测试，获得第一检测电压，其中，第一检测点为第一支路与第二支路交汇的节点。示例性地，对预充电路进行继电器粘连检测可以包括：闭合第一开关mos1和第二开关mos2，断开第三开关mos3，对第一检测点和第二检测点进行测试，获得第一检测电压u1和第二检测电压u2，其中，第一检测点为第一支路120与第二支路130交汇的节点(如图1中1点)，第二检测点为第三支路140与第二支路130交汇的节点(如图1中2点)。如果第一检测电压u1和第二检测电压u2的值相等或者第一检测电压u1和第二检测电压u2的差小于电压检测阈值时，则可以判断主正继电器131-2发生了粘连，则需要停止后续的预充电过程。若第一检测电压u1和第二检测电压u2的差大于或者等于电压检测阈值时，可以
判断主正继电器131-2没有发生粘连。然后可以进一步判断主负继电器是否发生粘连，若主正继电器和主负继电器142都未发生粘连，则完成粘连检测。通过对电路进行粘连测试，可以保证主正继电器131-2和主负继电器142完好，避免由于继电器的损坏影响预充电路的安全性。
47.在本技术示例性的实施方式中，可以由整车控制器向电池管理系统(bms)发出控制指令，电池管理系统(bms)基于控制指令控制电气元件断开和闭合，其中，电气元件可以包括主正继电器131-2、主负继电器142、预充继电器131-1、第一开关121、第二开关132以及第三开关150。
48.在本技术示例性的实施方式中，预充电模块420可以用于对预充电路进行预充电，并对第二检测点进行测试，获得第三检测电压，其中，第二检测点为第三支路与第二支路交汇的节点。示例性地，在预充电路通过继电器粘连检测之后，对预充电路进行预充电。具体地，断开第一开关121和第二开关132，闭合第三开关150和预充继电器131-1，对第二检测点进行测试，获得第三检测电压u3。对于预充电路，第三检测电压u3的精度只受到第一负载122(即电阻r1和电阻r2)的影响。
49.在本技术示例性的实施方式中，控制模块330可以用于基于第一检测电压以及第三检测电压获得预充比例，其中，预充比例为第三检测电压与第一检测电压的比值。通过第三检测电压与第一检测电压计算预充比例，可以在一定程度上消除电压采集精度的影响，即第三检测电压与第一检测电压的电压采集精度都只受第一负载的影响，影响因素相同，提高预充比例的精确度，在后续充电过程中减少主正继电器在吸合上电时受到较大的冲击，提高主正继电器的使用寿命。
50.在本技术示例性的实施方式中，控制模块430还可以用于将预充比例与预充比例阈值区间进行对比，若预充比例位于预充比例阈值区间，完成预充电。结合图3，为了保证后续上电过程的安全性，因此需要设定在预充比例上限和预充比例下限，其中，预充比例上限和预充比例下限之间为预充比例阈值区间。示例性地，预充比例的上限k
上
＝u2*(1+x2)/u1*(1-x1)，预充比例的上限k
下
＝u2*(1-x2)/u1*(1+x1)，其中，x1为第一检测点的电压采样精度，x2为第二检测点的电压采样精度，第一检测点的电压采样精度和第二检测点的电压采样精度与控制其采样的芯片相关。例如，预充比例下限可以设置为94％，预充比例上限可以设置为98％，在检测到预充比值位于94％～98％区间时，则说明预充电完成。本技术的预充比例下限和预充比例上限为示例性说明，本领域技术人员可知，可以基于车辆实际清理进行设置预充比例下限和预充比例上限，本技术对此不做限制。
51.在本技术示例性的实施方式中，在完成预充电过程之后，控制模块430还可以控制继电器执行上电过程和下电过程。示例性地，在完成预充电之后，吸合主正继电器，断开预充继电器，进行高压上电。当电池管理系统(bms)检测到极端保护条件触发时，例如，过充、过放、过温、过流短路等，进入高压下电流程，先断开主正继电器，再断开主负继电器。
52.本技术还提供一种车辆，车辆可以包括上述的预充电路或者预充电路的控制装置，并且可以执行上述预充电路的控制方法。
53.如上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范
围之内。

技术特征：
1.一种预充电路，其特征在于，包括：第一支路，所述第一支路与电源两端电连接，所述第一支路包括串联的第一开关和第一负载；第二支路，与所述第一支路并联，所述第二支路包括串联的预充单元、第二开关以及第二负载；第三开关，所述第三开关的第一端与所述第一开关的第二端电连接，所述第三开关的第二端与所述第二负载的第一端电连接。2.根据权利要求1所述的预充电路，其特征在于，所述预充电路还包括：第三支路，与所述第二开关以及所述第二负载并联，所述第三支路包括电容和主负继电器。3.一种基于权利要求2所述的预充电路的控制方法，所述预充单元包括预充继电器、主正继电器以及预充电阻，其特征在于，包括：对所述预充电路进行继电器粘连检测，并对第一检测点进行测试，获得第一检测电压，其中，所述第一检测点为所述第一支路与所述第二支路交汇的节点；若所述预充电路通过所述继电器粘连检测，对所述预充电路进行预充电，并对第二检测点进行测试，获得第三检测电压，其中，所述第二检测点为所述第三支路与所述第二支路交汇的节点；基于所述第一检测电压以及所述第三检测电压获得预充比例；将所述预充比例与所述预充比例阈值区间进行对比，若检测到所述预充比例位于所述预充比例阈值区间，完成预充电。4.根据权利要求3所述的预充电路的控制方法，其特征在于，对所述预充电路进行继电器粘连检测，包括：闭合所述第一开关和所述第二开关，断开所述第三开关，对第二检测点进行测试，获得第二检测电压；基于所述第一检测电压和所述第二检测电压，确定所述主正继电器是否粘连。5.根据权利要求3所述的预充电路的控制方法，其特征在于，对所述预充电路进行预充电，并对第二检测点进行测试，获得第三检测电压，包括：断开所述第一开关和所述第二开关，闭合所述第三开关和所述预充继电器，对所述第二检测点进行测试，获得所述第三检测电压。6.根据权利要求5所述的预充电路的控制方法，其特征在于，所述预充比例为所述第三检测电压与所述第一检测电压的比值。7.一种基于权利要求2所述的预充电路的控制装置，所述预充单元包括预充继电器、主正继电器以及预充电阻，其特征在于，包括：粘连检测模块，用于对所述预充电路进行继电器粘连检测，并对第一检测点进行测试，获得第一检测电压，其中，所述第一检测点为所述第一支路与所述第二支路交汇的节点；预充电模块，用于对所述预充电路进行预充电，并对第二检测点进行测试，获得第三检测电压，其中，所述第二检测点为所述第三支路与所述第二支路交汇的节点；控制模块，用于基于所述第一检测电压以及所述第三检测电压获得预充比例；将所述预充比例与所述预充比例阈值区间进行对比，若检测到所述预充比例位于所述预充比例阈值区间，完成预充电。
8.根据权利要求7所述的预充电路的控制装置，其特征在于，所述预充电模块用于断开所述第一开关和所述第二开关，闭合所述第三开关和所述预充继电器，对所述第二检测点进行测试，获得所述第三检测电压。9.根据权利要求7所述的预充电路的控制装置，其特征在于，所述预充比例为所述第三检测电压与所述第一检测电压的比值。10.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求7至9任一项所述的预充电路的控制装置以及权利要求2所述的预充电路。

技术总结
本申请提供了一种预充电路、基于预充电路的控制方法、装置、车辆，所述预充电路包括：第一支路，第一支路与电源两端电连接，第一支路包括串联的第一开关和第一负载；第二支路，与第一支路并联，第二支路包括串联的预充单元、第二开关以及第二负载；第三开关，第三开关的第一端与所述第一开关的第二端电连接，第三开关的第二端与第二负载的第一端电连接。通过本申请的预充电路，可以在一定程度上消除电压采集精度的影响，提高预充比例的精确度，在后续充电过程中减少主正继电器在吸合上电时受到较大的冲击，提高主正继电器的使用寿命。提高主正继电器的使用寿命。提高主正继电器的使用寿命。


技术研发人员：周胜强 赵莹 张强 贾茹 张晓琛 曹斌
受保护的技术使用者：东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/6