预充电路及其控制方法、电池管理系统、电动汽车与流程

1.本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种预充电路及其控制方法、电池管理系统、电动汽车。

背景技术：

2.随着新能源电动汽车的蓬勃发展，各大厂商越发重视电动汽车电池系统的安全性能与节能性能，与此同时，越来越多的措施用于提升电动汽车电池系统的系统性能、可靠性，电池充电技术是其中重要的一项。在传统的电池系统中，一般采用被动预充方案，即在充电电路中设置预充电阻，通过预充电阻的限流作用对母线电容进行预充电。但采用这种方案进行预充电时，预充电阻会产生较多热量，一方面影响预充电阻自身的使用寿命，另一方面可能引起预充电阻热失效而导致起火。此外，预充电阻耗散的热量也会对其周围的元器件产生危害，影响电池系统安全性能；并且还会提高电池系统的功耗，电池系统的节能性能不佳。

技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种预充电路及其控制方法、电池管理系统、电动汽车，能够提高预充电效率，并减小预充过程中的发热量，降低电池系统的功耗，提高电池系统的安全性和节能性。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种预充电路，包括：电容器；动力电池，所述动力电池的正极与所述电容器的第一端连接；预充电感，所述预充电感的第一端与所述电容器的第一端连接，所述预充电感的第二端与所述电容器的第二端连接；预充开关，串联连接于所述动力电池的负极与所述预充电感的第一端之间；开关控制模块，所述开关控制模块的输入端与所述动力电池的负极连接，所述开关控制模块的输出端与所述预充开关连接，用于获取所述预充电路中的电路信号，对所述电路信号和参考信号进行比较处理得到电压值比较结果，根据所述电压值比较结果和时钟信号控制所述预充开关的通断。
5.根据本发明第一方面提供的预充电路，至少具有如下有益效果：预充电路中，开关控制模块在获取预充电路中的电路信号之后，对电路信号和参考信号进行比较处理得到电压值比较结果，根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关的通断，在预充开关导通的情况下，形成由动力电池释能对电容器进行预充电的第一电流回路；在预充开关断开的情况下，形成由预充电感释能对电容器进行预充电的第二电流回路。根据本发明实施例的方案，通过电压值比较结果和时钟信号控制预充开关的通断，通过预充开关切换第一电流回路和第二电流回路，令第一电流回路和第二电流回路交替为电容器预充电，直至电容器两端的电压值与动力电池两端的电压值相同，通过本发明实施例的方案，能够在保障预充电安全的同时，提高预充电效率；并且通过取消使用预充电阻，减小了预充过程中的发热量，降低了电池系统的功耗，提高了电池系统的安全性和节能性；提高了预充电路的集成度，有利于电池管理系统的布置。
6.根据本发明的一些实施例，所述开关控制模块包括：信号检测放大模块，串联连接于所述动力电池的负极与所述预充开关之间，用于获取所述电路信号，对所述电路信号进行放大处理输出放大信号；比较器，所述比较器的同相输入端与所述信号检测放大模块的输出端连接，所述比较器的反相输入端与参考信号源连接，用于接收并比较所述放大信号与所述参考信号，输出电压值比较结果；或非逻辑模块，所述或非逻辑模块的两个逻辑输入端分别与所述比较器的输出端、时钟发生模块的输出端连接，所述或非逻辑模块的输出端与所述预充开关连接，用于根据所述电压值比较结果和时钟信号控制所述预充开关的通断。
7.根据本发明的一些实施例，预充电路还包括：连接于所述动力电池的负极和所述电容器的第二端之间的电池包主负开关。
8.根据本发明的一些实施例，预充电路还包括：连接于所述预充电感的第一端与所述电容器的第一端之间的第一续流保护模块，所述第一续流保护模块用于续流从所述预充电感的第一端流向所述电容器的第一端的第一电流。
9.根据本发明的一些实施例，预充电路还包括：连接于预充开关与所述预充电感的第一端之间的第二续流保护模块，所述第二续流保护模块用于续流从所述预充电感的第一端流向所述预充开关的第二电流。
10.根据本发明的一些实施例，所述信号检测放大模块包括电流检测电阻和信号放大器，所述电流检测电阻串联连接于所述动力电池的负极与所述预充开关之间，所述信号放大器与所述电流检测电阻并联。
11.第二方面，本发明实施例提供了一种预充电路的控制方法，应用于第一方面所述的预充电路，所述方法包括：获取所述预充电路中的电路信号；对所述电路信号和参考信号进行比较处理得到电压值比较结果；根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关的通断，其中，在所述电压值比较结果为所述电路信号的电压值小于所述参考信号的电压阈值且时钟信号为低电平的情况下，控制所述预充开关导通，形成由动力电池释能对电容器进行预充电的第一电流回路；在所述电压值比较结果为所述电路信号的电压值大于所述参考信号的电压阈值的情况下，控制所述预充开关断开，形成由预充电感释能对电容器进行预充电的第二电流回路。
12.根据本发明第二方面提供的预充电路的控制方法，至少具有如下有益效果：在电压值比较结果为电路信号的电压值小于所述参考信号的电压阈值且时钟信号为低电平的情况下，控制预充开关导通，形成由动力电池释能对电容器进行预充电的第一电流回路；在电压值比较结果为电路信号的电压值大于所述参考信号的电压阈值的情况下，控制预充开关断开，形成由预充电感释能对电容器进行预充电的第二电流回路。根据本发明实施例的方案，通过电压值比较结果和时钟信号控制预充开关的通断，通过预充开关切换第一电流回路和第二电流回路，令第一电流回路和第二电流回路交替为电容器预充电，直至电容器两端的电压值与动力电池两端的电压值相同，即是说：通过本发明实施例的方案，能够在保障预充电安全的同时，提高预充电效率；并且通过取消使用预充电阻，减小了预充过程中的发热量，降低了电池系统的功耗，提高了电池系统的安全性和节能性；提高了预充电路的集成度，有利于电池管理系统的布置。
13.根据本发明的一些实施例，所述预充电路还包括：连接于所述动力电池的负极和
所述电容器的第二端之间的电池包主负开关，所述方法还包括：在电容器两端的电压值与动力电池的电压值相等的情况下，闭合所述电池包主负开关，完成主动预充处理。
14.第三方面，本发明实施例提供了一种电池管理系统，包括：如第一方面所述的预充电路。
15.第四方面，本发明实施例提供了一种电动汽车，包括：如第三方面所述的电池管理系统。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是本发明一个实施例提供的预充电路的结构示意图；
19.图2是本发明另一实施例提供的预充电路的结构示意图
20.图3为本发明另一些实施例提供的预充电路的具体结构示意图；
21.图4为本发明一个实施例提供的或非逻辑模块的真值表；
22.图5为本发明一个实施例提供的预充电路的控制方法的方法流程图；
23.附图标记：动力电池100、电容器cx、预充电感l、预充开关200、开关控制模块300、信号检测放大模块310、电流检测电阻311、信号放大器312、比较器320、参考信号源330、或非逻辑模块340、时钟发生模块350、电池包主正开关k1、电池包主负开关k2、第一续流保护模块400、第一二级管d1、第二短路保护单元410、第三短路保护单元420、第二续流保护模块500、第二二级管d2、第一短路保护单元600、驱动模块700、主动断开保护模块800。
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
26.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
27.本发明提出一种预充电路及其控制方法、电池管理系统、电动汽车，能够通过电压值比较结果和时钟信号控制预充开关的通断，通过预充开关切换第一电流回路和第二电流回路，令第一电流回路和第二电流回路交替为电容器预充电，直至电容器两端的电压值与动力电池两端的电压值相同，通过本发明实施例的方案，能够在保障预充电安全的同时，提高预充电效率；并且通过取消使用预充电阻，减小了预充过程中的发热量，降低了电池系统
的功耗，提高了电池系统的安全性和节能性；提高了预充电路的集成度，有利于电池管理系统的布置。
28.下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
29.如图1所示，本发明实施例提供了一种预充电路，包括：电容器cx、动力电池100、预充电感l、预充开关200和开关控制模块300。其中，动力电池100的正极与电容器cx的第一端连接；预充电感l的第一端与电容器cx的第一端连接，预充电感l的第二端与电容器cx的第二端连接；预充开关200串联连接于动力电池100的负极与预充电感l的第一端之间；开关控制模块300的输入端与动力电池100的负极连接，开关控制模块300的输出端与预充开关200连接，开关控制模块300用于获取预充电路中的电路信号，对电路信号和参考信号进行比较处理得到电压值比较结果，根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关的通断。
30.在如图1所示的预充电路中，开关控制模块300在获取预充电路中的电路信号之后，对电路信号和参考信号进行比较处理得到电压值比较结果，根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关200的通断，在预充开关200导通的情况下，形成由动力电池100释能对电容器cx进行预充电的第一电流回路；在预充开关200断开的情况下，形成由预充电感l释能对电容器cx进行预充电的第二电流回路。根据本发明实施例的方案，通过电压值比较结果和时钟信号控制预充开关200的通断，通过预充开关200切换第一电流回路和第二电流回路，令第一电流回路和第二电流回路交替为电容器cx预充电，直至电容器cx两端的电压值与动力电池100两端的电压值相同，通过本发明实施例的方案，能够在保障预充电安全的同时，提高预充电效率；并且通过取消使用预充电阻，减小了预充过程中的发热量，降低了电池系统的功耗，提高了电池系统的安全性和节能性；提高了预充电路的集成度，有利于电池管理系统的布置。
31.如图2所示，根据本发明的一些实施例，开关控制模块300包括：信号检测放大模块310、比较器320、参考信号源330、或非逻辑模块340和时钟发生模块350。其中，信号检测放大模块310串联连接于动力电池100的负极与预充开关200之间，用于获取电路信号，对电路信号进行放大处理输出放大信号；比较器320的同相输入端与信号检测放大模块310的输出端连接，比较器320的反相输入端与参考信号源330连接，用于接收并比较放大信号与参考信号，输出电压值比较结果；或非逻辑模块340的两个逻辑输入端分别与比较器320的输出端、时钟发生模块350的输出端连接，或非逻辑模块340的输出端与预充开关200连接，用于根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关200的通断。
32.在一些实施例中，预充电路还包括：电池包主正开关k1和电池包主负开关k2。电池包主正开关k1连接于动力电池100的正极和电容器cx的第一端之间，电池包主负开关k2连接于动力电池100的负极和电容器cx的第二端之间。
33.根据本发明实施例提供的如图2所示的预充电路，在电池包主正开关k1闭合的情况下，首先，信号检测放大模块310获取预充电路中的电路信号，对电路信号进行放大处理输出放大信号，并将放大信号输出至比较器320的同相输入端。比较器320的反相输入端与参考信号源330连接，其中，参考信号源330用于输出参考信号至比较器320，参考信号的电压值是预充电路中允许通过的最大的电压阈值。接着，比较器320在接收到放大信号和参考信号后，比较放大信号与参考信号的电压阈值，并输出电压值比较结果至或非逻辑模块340，具体地，在输出电压值比较结果为放大信号的电压值小于电压阈值的情况下，比较器
320向或非逻辑模块340输出低电平(逻辑值为0)，在电压值比较结果为放大信号的电压值大于电压阈值的情况下，比较器320向或非逻辑模块340输出高电平(逻辑值为1)。而后，在或非逻辑模块340接收比较器320输出的电平信号，即接收电压值比较结果后，或非逻辑模块340根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关200的通断，具体地，在接收到比较器320输出的低电平(即电压值比较结果为放大信号的电压值小于电压阈值)且时钟信号为低电平的情况下，或非逻辑模块340输出高电平(逻辑值为1)，高电平信号控制预充开关200闭合导通，形成由动力电池100释能对电容器cx进行预充电的第一电流回路；在接收到比较器320输出的高电平(即电压值比较结果为放大信号的电压值大于电压阈值)的情况下，无论时钟信号输出高电平还是低电平，或非逻辑模块340输出的均是低电平(逻辑值为0)，低电平信号控制预充开关200断开，形成由预充电感l释能对电容器cx进行预充电的第二电流回路。根据本发明实施例的方案，通过电压值比较结果和时钟信号控制预充开关200的通断，通过预充开关200切换第一电流回路和第二电流回路，令第一电流回路和第二电流回路交替为电容器cx预充电，直至电容器cx两端的电压值与动力电池100两端的电压值相同。即是说，通过本发明实施例的方案，能够在保障预充电安全的同时，提高预充电效率；并且通过取消使用预充电阻，减小了预充过程中的发热量，降低了电池系统的功耗，提高了电池系统的安全性和节能性；提高了预充电路的集成度，有利于电池管理系统的布置。
34.具体地，电池包主正开关k1为电池包主正继电器。电池包主正开关k1可以由电池管理系统的控制，电池包主正开关k1能够在电池管理系统的控制下闭合，以导通动力电池100的正极与电容器cx第一端之间的电路。
35.本领域技术人员可以理解的是，图1和图2中示出的预充电路的结构示意图并不构成对本发明实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
36.需要说明的是，或非逻辑模块340的两个逻辑输入端分别与比较器320的输出端、时钟发生模块350的输出端连接，或非逻辑模块340的输出端与预充开关200连接。比较器320输出端输出表示电压值比较结果的逻辑值(取值为1或0)，时钟发生模块350用于输出时钟信号，时钟信号周期性地在高电平与低电平之间变换(即在1和0之间变换)；经过或非逻辑模块340的逻辑运算后，或非逻辑模块340输出逻辑值为1或0的电平信号，控制预充开关200的通断。
37.具体地，如图4所示，图4本发明一个实施例提供的或非逻辑模块的真值表；用a表示时钟发生模块350输出的时钟信号的电平值,a＝1表示时钟发生模块350输出高电平，a＝0表示时钟发生模块350输出低电平，用b表示比较器320输出端输出的表示电压值比较结果的逻辑值，用y表示或非逻辑模块340输出的逻辑值。当且仅当a＝0，b＝0时，y＝1；当b＝1时，无论a＝0或a＝1，y恒等于0。即是说，在放大信号的电压值小于电压阈值、时钟信号输出低电平的情况下，或非逻辑模块340控制预充开关200导通，在放大信号的电压值小于电压阈值、时钟信号输出高电平的情况下，或非逻辑模块340控制预充开关200断开。在放大信号的电压值小于电压阈值的情况下，具有周期性的时钟信号使得预充开关200的通断具有周期性，每次开关周期的平均电流相同，电感电流纹波相同，电容电压线性增加，有利于提高系统稳定性。此外，在放大信号的电压值大于电压阈值的情况下，无论时钟信号输出高电平还是低电平，或非逻辑模块340都控制预充开关200断开，确保主动预充电路中的电流回路
小于预设的最大预充电流，以减小预充过程中的发热量，降低电池系统的功耗，提高电池系统的安全性和节能性。
38.需要说明的是，时钟发生模块350固定输出具有一定频率的时钟信号，时钟信号的频率取值在10khz与60khz之间。
39.参照图2和图3，具体地，预充开关200采用金属氧化物半导体场效应晶体管，即mos管。mos管的漏极与预充电感l的第一端连接，mos管的源极通过信号检测放大模块310与动力电池100的负极连接，mos管的栅极通过驱动模块700与或非逻辑模块340的输出端连接。预充开关200在或非逻辑模块340的控制下导通或断开，预充开关200导通时，形成由动力电池100释能对电容器cx进行预充电的第一电流回路，第一电流回路上电流具有第一流向，第一流向为从动力电池100的正极依次流向电容器cx、预充电感l、预充开关200、信号检测放大模块310、动力电池100的负极；预充开关200断开时，形成由预充电感l释能对电容器cx进行预充电的第二电流回路，第二电流回路上电流具有第二流向，第二流向为从预充电感l的第一端依次流经电容器cx、预充电感l的第二端。通过预充开关200的通断切换第一电流回路和第二电流回路，令第一电流回路和第二电流回路交替为电容器cx预充电，直至电容器cx两端的电压值与动力电池100两端的电压值相同。可以理解的是，动力电池100两端输出的电压值为vbat。
40.需要说明的是，第一电流回路是预充过程中预充开关200导通时，由动力电池100对电容器cx进行预充电的电流回路，在对电容器cx进行预充电的过程中，预充电感l也会被充能。
41.需要说明的是，第二电流回路是预充过程中预充开关200断开时，由电感自感效应形成的一个电流回路，是预充电感l释能所形成的释能回路。对于预充电感l的电感值应当合理确定，当预充电感l的电感值过小时，容易因为开关延迟导致电感饱和，导致器件过流烧毁；当预充电感l的电感值过大时，则预充电感l的体积较大，增大预充电路的占用空间与制作成本，本发明对预充电感l的电感值不做具体的限制，电感值可以根据实际的情况进行设计。
42.参照图3，根据本发明的一些实施例，主动预充保护电路还包括串联于预充电感l的第二端和电容器cx的第二端之间的第一短路保护单元600，第一短路保护单元600用于在电路短路的情况下，及时断开线路以保护电路和元器件。
43.参照图2至图3，根据本发明的一些实施例，预充电路还包括：连接于动力电池100的负极和电容器cx的第二端之间的电池包主负开关k2。具体地，电池包主负开关k2为电池包主负继电器。电池包主负开关k2由电池管理系统的控制，电池包主负开关k2能够在电池管理系统的控制下闭合，以导通动力电池100的负极与电容器cx第二端之间的电路。在电容器cx两端的电压值与动力电池100的电压值相等的情况下，电池包主负开关k2在电池管理系统的控制下闭合，完成主动预充处理，形成动力电池100充电的完整通路。
44.参照图2至图3，根据本发明的一些实施例，预充电路还包括：连接于预充电感l的第一端与电容器cx的第一端之间的第一续流保护模块400，第一续流保护模块400用于续流从预充电感l的第一端流向电容器cx的第一端的第一电流。具体地，第一续流保护模块400包括第一二级管d1，第二短路保护单元410和第三短路保护单元420，第一二级管d1的阳极与预充电感l的第一端连接，第一二级管d1的阴极通过串联的第二短路保护单元410和第三
短路保护单元420与电容器cx的第一端连接。第二短路保护单元410和第三短路保护单元420均用于在电路短路的情况下，及时断开线路以保护电路和元器件。电流由预充电感l的第一端流向电容器cx的第一端的方向是第一二级管d1的导通方向，第一二级管d1用于续流第二电流回路的电流。此外，预充电路还包括：连接于动力电池100和电池包主正开关k1之间的主动断开保护模块800，主动断开保护模块800用于在电流过大时主动断开电路，起到保护动力电池100的作用，进一步提高了预充电路的安全性。具体地，主动断开保护模块800采用主动断开保护保险丝。
45.可以理解的是，可以根据实际需求在预充电路中设置多个短路保护单元，本发明对此不作具体的限制。
46.参照图2和图3，根据本发明的一些实施例，预充电路还包括：连接于预充开关200与预充电感l的第一端之间的第二续流保护模块500，第二续流保护模块500用于续流从预充电感l的第一端流向预充开关200的第二电流。第二续流保护模块500包括第二二级管d2，第二二级管d2的阳极与预充电感l的第一端连接，第二二级管d2的阴极与预充开关200连接。电流由预充电感l的第一端流向预充开关200的方向是第二二级管d2的导通方向，第二二级管d2用于续流第一电流回路的电流。
47.参照图2和图3，根据本发明的一些实施例，信号检测放大模块310包括电流检测电阻311和信号放大器312，电流检测电阻311串联连接于动力电池100的负极与预充开关200之间，信号放大器312与电流检测电阻311并联。在电池包主正开关k1闭合时，第一电流回路上具有电流信号i，经过信号检测放大模块310的检测并放大该电流信号得到放大信号，放大信号的电压为v＝i*r*g，其中，r为电流检测电阻311的阻值，g为信号放大器312的放大倍数。比较器320对放大信号的电压值与参考信号源330输出的参考电压的电压阈值vref进行比较后输出电压值比较结果，因此，通过电压阈值vref和信号放大器312的放大系数g可以设置的电路中允许通过的最大电感电流imax＝vref/(r*g)。可以理解的是，本发明对信号放大器312的放大系数g和电流检测电阻311的阻值r不做具体的限制，可以根据实际的电路设计要求确定。
48.参照图2和图3，根据本发明的一些实施例，预充电路还包括：连接于或非逻辑模块340与预充开关200之间的驱动模块700。具体地，驱动模块700用于在或非逻辑模块340的控制下，驱动预充开关200导通或断开。
49.参照图5，图5是本发明一个实施例提供的预充电路的控制方法的流程示意图，该预充电路的控制方法应用于图1所示的预充电路，本发明实施例的预充电路的控制方法包括但不限于步骤s510至步骤s530。
50.步骤s510：获取预充电路中的电路信号。
51.步骤s520：对电路信号和参考信号进行比较处理得到电压值比较结果。
52.步骤s530：根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关的通断，其中，在电压值比较结果为电路信号的电压值小于参考信号的电压阈值且时钟信号为低电平的情况下，控制预充开关导通，形成由动力电池释能对电容器进行预充电的第一电流回路；在电压值比较结果为电路信号的电压值大于参考信号的电压阈值的情况下，控制预充开关断开，形成由预充电感释能对电容器进行预充电的第二电流回路。
53.通过步s510至步骤s530，在预充电路中，在电压值比较结果为电路信号的电压值
小于电压阈值且时钟信号为低电平的情况下，通过控制预充开关200导通，形成由动力电池100释能对电容器cx进行预充电的第一电流回路；在电压值比较结果为电路信号的电压值大于电压阈值的情况下，通过控制预充开关200断开，形成由预充电感l释能对电容器cx进行预充电的第二电流回路。根据本发明实施例的方案，通过电压值比较结果和时钟信号控制预充开关200的通断，通过预充开关200切换第一电流回路和第二电流回路，令第一电流回路和第二电流回路交替为电容器cx预充电，直至电容器cx两端的电压值与动力电池100两端的电压值相同，即是说：通过本发明实施例的方案，能够提高预充电效率，并减小预充过程中的发热量，降低电池系统的功耗，提高电池系统的安全性和节能性。
54.根据本发明的一些实施例，预充电路还包括：连接于动力电池100的负极和电容器cx的第二端之间的电池包主负开关k2，方法还包括：在电容器cx两端的电压值与动力电池100的电压值相等的情况下，闭合电池包主负开关k2，完成主动预充处理。具体地，在电容器cx两端的电压值与动力电池100的电压值相等的情况下，闭合电池包主负开关k2和电池包主正开关k1，形成动力电池100充电的完整通路。
55.根据本发明的一些实施例，步骤s520：对电路信号和参考信号进行比较处理得到电压值比较结果包括：获取电路信号；对电路信号进行放大处理输出放大信号；比较放大信号与参考信号，输出电压值比较结果；根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关的通断。
56.另外，本发明实施例提供了一种电池管理系统，包括：如图1所示的预充电路。可以理解的是，电池管理系统包括控制单元，控制单元用于控制电池包主负开关k2和电池包主正开关k1的闭合和断开。具体地，电池管理系统工作时，预充电路通过电压值比较结果和时钟信号控制预充开关200的通断，通过预充开关200切换第一电流回路和第二电流回路，令第一电流回路和第二电流回路交替为电容器cx预充电，直至电容器cx两端的电压值与动力电池100两端的电压值相同，通过本发明实施例的方案，在保障预充电安全的同时，提高预充电效率；并且通过取消使用预充电阻，减小了预充过程中的发热量，降低了电池系统的功耗，提高了电池系统的安全性和节能性；提高了预充电路的集成度，有利于电池管理系统的布置。
57.另外，本发明实施例提供了一种电动汽车，包括：电池管理系统。其中，电池管理系统包括如图1所示的预充电路。可以理解的是，电动汽车还包括主控制器。具体地，当电动汽车需要电池管理系统工作时，则电动汽车的主控制器向电池管理系统发送电池包主正开关k1闭合命令，即闭合p+relay的命令，在电池包主正开关k1闭合后，预充电路工作对电容器cx进行预充电。信号检测放大模块310获取电路信号，对电路信号进行放大处理得到放大信号，并将放大信号输出至比较器320的同相输入端；比较器320比较放大信号的电压值与参考信号的电压阈值，并输出电压值比较结果至或非逻辑模块340；或非逻辑模块340根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关200的通断，在电压值比较结果为放大信号的电压值小于电压阈值且时钟信号为低电平的情况下，控制预充开关200导通，形成由动力电池100释能对电容器cx进行预充电的第一电流回路；在电压值比较结果为放大信号的电压值大于电压阈值的情况下，控制预充开关200断开，形成由预充电感l释能对电容器cx进行预充电的第二电流回路。根据本发明实施例的方案，通过电压值比较结果和时钟信号控制预充开关200的通断，通过预充开关200切换第一电流回路和第二电流回路，令第一电流回路
和第二电流回路交替为电容器cx预充电，直至电容器cx两端的电压值与动力电池100两端的电压值相同，对电容器cx的预充电处理完成。完成对电容器cx的预充电处理之后，电动汽车的主控制器向电池管理系统发送电池包主负开关k2闭合命令，以闭合电池包主负开关k2，形成动力电池100充电的完整通路。通过本发明实施例的方案，第一电流回路和第二电流回路交替为电容器cx预充电，在保障预充电安全的同时，提高预充电效率；通过取消使用预充电阻，减小了预充过程中的发热量，降低了电池系统的功耗，提高了电池系统的安全性和节能性；提高了预充电路的集成度，有利于电池管理系和电动汽车实现更简洁的整车装配。
58.在一实施例中，当电动汽车需要电池管理系统工作时，电动汽车的主控制器向电池管理系统发送电池包主正开关闭合命令，电池管理系统根据电池包主正开关闭合命令闭合电池包主正开关k1，预充电路对电容器cx进行预充电。
59.接下来，结合图4所示的或非逻辑模块340的真值表以及图3所示的预充电路结构图进一步说明预充电步骤。
60.首先，在电池包主正开关k1闭合时，预充电路中电流i＝0，经信号检测放大模块310的检测放大后的电压为0。所以，比较器320对信号检测放大模块310放大后的电压与参考信号源330的输出电压进行比较后输出低电平。
61.其次，时钟发生模块350固定输出一定频率的时钟信号，时钟信号与比较器320输出的信号一起输入或非逻辑模块340，当时钟发生模块350输出为0，比较器320输出为0时，或非逻辑模块340输出为1；当或非逻辑模块340输出为1时，控制预充开关200闭合，预充电感l的电感电流增加，则信号检测放大模块310的输出电压也增加，预充电路中的电流回路为动力电池100释能对电容器cx进行预充电的第一电流回路。
62.而后，当信号检测放大模块310输出电压增加到大于参考信号源330的输出电压时，比较器320输出高电平，无论时钟发生模块350输出高电平还是低电平，或非逻辑模块340都输出0，当或非逻辑模块340输出为0时，控制预充开关200断开，预充电感l的电感电流减小，信号检测放大模块310输出电压变为0，预充电路中的电流回路为由预充电感l释能对电容器cx进行预充电的第二电流回路。
63.再而，当时钟发生模块350输出为1，比较器320输出为0时，或非逻辑模块340输出为0，控制预充开关200依然断开，预充电感l的电感电流减小，信号检测放大模块310输出电压变为0，预充电路中的电流回路仍未由预充电感l释能对电容器cx进行预充电的第二电流回路。
64.随后，当经过2/t时间后，当时钟发生模块350输出为0，比较器320输出为0时，或非逻辑模块340输出为1，控制预充开关200闭合导通，预充电感l的电感电流增加，信号检测放大模块310输出电压也增加，预充电路中的电流回路切换为动力电池100释能对电容器cx进行预充电的第一电流回路；通过控制预充开关200的通断，第一电流回路和第二电流回路交替为电容器cx充电，直至电容器cx电压达到动力电池的输出电压值vbat。
65.最后，电容器cx的电压达到vbat后，表示预充完成，此时电动汽车向电池管理系统发送电池包主负开关闭合命令，电池管理系统根据电池包主负开关闭合命令闭合导通电池包主负开关k2，形成动力电池充电的一个完整的通路。
66.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方
式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明所限定的范围内。

技术特征：

1.一种预充电路，其特征在于，包括：电容器；动力电池，所述动力电池的正极与所述电容器的第一端连接；预充电感，所述预充电感的第一端与所述电容器的第一端连接，所述预充电感的第二端与所述电容器的第二端连接；预充开关，串联连接于所述动力电池的负极与所述预充电感的第一端之间；开关控制模块，所述开关控制模块的输入端与所述动力电池的负极连接，所述开关控制模块的输出端与所述预充开关连接，用于获取所述预充电路中的电路信号，对所述电路信号和参考信号进行比较处理得到电压值比较结果，根据所述电压值比较结果和时钟信号控制所述预充开关的通断。2.根据权利要求1所述的预充电路，其特征在于，所述开关控制模块包括：信号检测放大模块，串联连接于所述动力电池的负极与所述预充开关之间，用于获取所述电路信号，对所述电路信号进行放大处理输出放大信号；比较器，所述比较器的同相输入端与所述信号检测放大模块的输出端连接，所述比较器的反相输入端与参考信号源连接，用于接收并比较所述放大信号与所述参考信号，输出电压值比较结果；或非逻辑模块，所述或非逻辑模块的两个逻辑输入端分别与所述比较器的输出端、时钟发生模块的输出端连接，所述或非逻辑模块的输出端与所述预充开关连接，用于根据所述电压值比较结果和时钟信号控制所述预充开关的通断。3.根据权利要求1所述的预充电路，其特征在于，还包括：连接于所述动力电池的负极和所述电容器的第二端之间的电池包主负开关。4.根据权利要求1所述的预充电路，其特征在于，还包括：连接于所述预充电感的第一端与所述电容器的第一端之间的第一续流保护模块，所述第一续流保护模块用于续流从所述预充电感的第一端流向所述电容器的第一端的第一电流。5.根据权利要求4所述的预充电路，其特征在于，还包括：连接于预充开关与所述预充电感的第一端之间的第二续流保护模块，所述第二续流保护模块用于续流从所述预充电感的第一端流向所述预充开关的第二电流。6.根据权利要求2所述的预充电路，其特征在于，所述信号检测放大模块包括电流检测电阻和信号放大器，所述电流检测电阻串联连接于所述动力电池的负极与所述预充开关之间，所述信号放大器与所述电流检测电阻并联。7.一种预充电路的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的预充电路，所述方法包括：获取所述预充电路中的电路信号；对所述电路信号和参考信号进行比较处理得到电压值比较结果；根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关的通断，其中，在所述电压值比较结果为所述电路信号的电压值小于所述参考信号的电压阈值且时钟信号为低电平的情况下，控制所述预充开关导通，形成由动力电池释能对电容器进行预充电的第一电流回路；在所述电压值比较结果为所述电路信号的电压值大于所述参考信号的电压阈值的情况下，控制所述预充开关断开，形成由预充电感释能对电容器进行预充电的第二电流回路。
8.根据权利要求7所述的预充电路的控制方法，其特征在于，所述预充电路还包括：连接于所述动力电池的负极和所述电容器的第二端之间的电池包主负开关，所述方法还包括：在电容器两端的电压值与动力电池的电压值相等的情况下，闭合所述电池包主负开关，完成主动预充处理。9.一种电池管理系统，其特征在于，包括：如权利要求1至6任意一项所述的预充电路。10.一种电动汽车，其特征在于，包括：如权利要求9所述的电池管理系统。

技术总结

本发明公开了一种预充电路及其控制方法、电池管理系统、电动汽车，该电路包括：电容器；动力电池，动力电池的正极与电容器的第一端连接；预充电感，预充电感的第一端与电容器的第一端连接，预充电感的第二端与电容器的第二端连接；预充开关，串联连接于动力电池的负极与预充电感的第一端之间；开关控制模块，开关控制模块的输入端与动力电池的负极连接，开关控制模块的输出端与预充开关连接，用于获取预充电路中的电路信号，对电路信号和参考信号进行比较处理得到电压值比较结果，根据电压值比较结果和时钟信号控制预充开关的通断。根据本发明提供的实施例，能够提高预充电效率、电池系统的安全性和节能性。统的安全性和节能性。统的安全性和节能性。