本實用新型涉及高速（高壓）電動汽車電機驅(qū)動器技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種電機驅(qū)動器的預(yù)充電電路。

背景技術(shù)：

高速（高壓）電動汽車電池電壓通常在直流400V以上，電機的主控制器一般直接接在這個直流母線上。而由于控制器吸收逆變驅(qū)動端紋波電流的需要，通常在驅(qū)動器內(nèi)需要放置幾百微法乃至幾千微法的電容。因此，當(dāng)控制器接入直流電的一瞬間，直流電會對電容直接充電，由于電容的等效串聯(lián)阻抗（ESR）通常為幾十個毫歐級別，在高壓下會產(chǎn)生上千安培的瞬時充電電流，這對于電池組以及電容等回路均具有一定的破壞影響。

目前，業(yè)界為了消除上述的高沖擊電流影響，一般通常采用直流接觸器等器件來進行控制，而直流接觸器則由于體積大且價格昂貴通常不能夠放置在控制器內(nèi)部而必須外置，由控制器引線出去進行控制，是一個價格貴，占空間，控制繁瑣的方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種具有自動控制功能的預(yù)充電電路，防止產(chǎn)生瞬時沖擊電流。

本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種具有自動控制功能的預(yù)充電電路，連接在電動汽車的電池組和控制器之間，所述控制器用于控制電動汽車的電動機，所述控制器至少包括起濾波作用的主電容和逆變驅(qū)動電路，所述預(yù)充電電路包括由反饋二極管、晶閘管主開關(guān)、NTC熱敏電阻組成的并聯(lián)電路，及與之串聯(lián)的感應(yīng)電阻，所述感應(yīng)電阻的兩端各具有一個引出端，所述引出端均接入至一用于控制所述晶閘管主開關(guān)的自動控制電路，所述自動控制電路的信號輸出端連接于所述晶閘管主開關(guān)的信號輸入端。

優(yōu)選的，所述自動控制電路包括儀表放大器電路，所述儀表放大器電路的兩個輸入端分別為所述感應(yīng)電阻的兩個引出端，所述儀表放大器電路連接于一比較器的負(fù)腳，所述比較器的正腳連接于控制器內(nèi)PCB板載變壓器，所述比較器的輸出腳連接于一光電耦合器，所述光電耦合器的負(fù)邊回路中連接有晶體管，所述晶體管接收PCB板載變壓器的第二電壓，并具有信號輸出端，所述信號輸出端連接于所述晶閘管主開關(guān)的信號輸入端。

優(yōu)選的，所述PCB板載變壓器連接于所述比較器的正腳的第一電壓值是穩(wěn)定的15V。

優(yōu)選的，所述PCB板載變壓器輸出電壓經(jīng)過電阻分壓，作為穩(wěn)定的參考電壓。

優(yōu)選的，所述PCB板載變壓器連接于所述晶體管的第二電壓值是5V。

本實用新型的具有自動控制功能的預(yù)充電電路，應(yīng)用于電動汽車電機驅(qū)動器。

本實用新型的有益效果主要體現(xiàn)在：1、晶閘管價格低廉，尺寸較小，適合在控制器內(nèi)安裝，并且適合在高電壓大電流環(huán)境下工作；2、實現(xiàn)晶閘管自動控制開關(guān)，無需軟件進行控制，避免因為軟件問題或回路故障損壞；3、完美實現(xiàn)控制器的預(yù)充電效果，避免對電池組以及控制器內(nèi)回路產(chǎn)生沖擊；4、完成作為弱電回路的自動控制電路與作為強電回路的電動機控制器回路的完美結(jié)合；5、為反饋能量提供了通道，進一步發(fā)揮電動汽車節(jié)能的優(yōu)勢。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案作進一步說明：

圖1：本實用新型預(yù)充電電路應(yīng)用于電動汽車控制器的示意圖；

圖2：圖1中預(yù)充電電路的晶閘管主開關(guān)的自動控制電路圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖所示的具體實施方式對本實用新型進行詳細描述。但這些實施方式并不限于本實用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。

本實用新型揭示了一種利用晶閘管作為高壓電動車控制器緩沖充電回路的方法，其實現(xiàn)了充電緩沖，自動控制晶閘管開通以及能量反饋三個功能。

如圖1、圖2所示，具有自動控制功能的預(yù)充電電路，連接在電動汽車的電池組1和控制器之間，所述控制器用于控制電動汽車的電動機8，所述控制器至少包括起濾波作用的主電容6和逆變驅(qū)動電路7，所述預(yù)充電電路包括由反饋二極管2、晶閘管主開關(guān)3、NTC熱敏電阻4組成的并聯(lián)電路，及與之串聯(lián)的感應(yīng)電阻5，所述感應(yīng)電阻5的兩端各具有一個引出端，所述引出端DC+、I+均接入至一用于控制所述晶閘管主開關(guān)3的自動控制電路，所述自動控制電路的信號輸出端G連接于所述晶閘管主開關(guān)3的信號輸入端。優(yōu)選的，所述自動控制電路包括儀表放大器電路，所述儀表放大器電路的兩個輸入端分別為所述感應(yīng)電阻5的兩個引出端DC+、I+，所述儀表放大器電路連接于一比較器A3-A的負(fù)腳，所述比較器A3-A的正腳通過分壓電阻連接于控制器內(nèi)PCB板載變壓器，所述比較器A3-A的輸出腳連接于一光電耦合器U5，所述光電耦合器U5的負(fù)邊回路中連接有晶體管Q5，所述晶體管Q5接收PCB板載變壓器的第二電壓，并具有信號輸出端G，所述信號輸出端G連接于所述晶閘管主開關(guān)3的信號輸入端。

優(yōu)選的，所述PCB板載變壓器連接于所述比較器A3-A的正腳的第一電壓值是穩(wěn)定的15V。所述PCB板載變壓器輸出電壓經(jīng)過電阻R54、R55分壓，作為穩(wěn)定的參考電壓。所述PCB板載變壓器連接于所述晶體管Q5的第二電壓值是5V。

下面介紹一下本實用新型的設(shè)計原理。

NTC熱敏電阻4是直接連接電池組1和主電容6的，所以上電時，電流首先通過NTC熱敏電阻4對主電容6充電。使用NTC熱敏電阻4的原因在于；NTC熱敏電阻的初始電阻約在幾十歐姆，所以初始充電電流沖擊約為幾十安培，是完全安全的。隨著充電持續(xù)，NTC熱敏電阻受熱其阻值變小，允許電流變大，但同時兩側(cè)電壓差也減小，充電電流變小，總的充電電流呈緩慢下降趨勢。而如果采用固定阻值電阻，一則電阻的瞬間耐焦耳值需要很大，價格昂貴，二則由于受到電壓差下降電流減小這個唯一因素的影響，充電時間較長。這樣，采用NTC熱敏電阻比采用固定阻值電阻大大減小充電時間而且成本較為低廉。

對于晶閘管主開關(guān)而言，開通需要滿足以下2個條件：

a：晶閘管承受正向電壓；

b：流過晶閘管的電流必須滿足一定的維持電流，通常約一百余毫安。

所以，初期電流僅僅通過NTC熱敏電阻4對主電容6充電，而晶閘管主開關(guān)3不導(dǎo)通。

當(dāng)主電容6預(yù)充電結(jié)束后，逆變驅(qū)動電路7啟動，需要有較大電流流過預(yù)充電回路；此時，感應(yīng)電阻5的兩端的引出端DC+、I+之間具有電壓降，該電壓降是隨著電流變化而變動。

具體如圖2所示，首先由PCB板載變壓器產(chǎn)生兩組獨立電壓，分別為+15V/+5V,這個2個電壓相對于DC+產(chǎn)生，所以其值始終保持穩(wěn)定。第一電壓+15V經(jīng)過電阻R54、R55分壓，產(chǎn)生一個穩(wěn)定的參考電壓輸入比較器A3-A的正腳作為參考。

所述感應(yīng)電阻5的兩側(cè)引出2組信號，分別為引出端DC+和I+，由于有電流流過，在所述感應(yīng)電阻5的兩側(cè)會產(chǎn)生一個電壓降V。相對于DC+，其電壓降V是隨著電流變化而變動的。這個電壓降V經(jīng)過儀表放大器電路處理后產(chǎn)生一個比較電壓輸入比較器A3的負(fù)腳。

由于該感應(yīng)電阻5的阻值較小（通常在10毫歐以內(nèi)），所以其上產(chǎn)生的電壓降也較小，所以本實用新型的三個放大器U21-A、U21-C、U21-D構(gòu)成一個儀器放大器電路，可以對微小的電壓信號進行放大。偵測信號可以設(shè)計在10A左右觸發(fā)回路。

本實用新型中，當(dāng)引出端I+低于DC+一定數(shù)值的時候，比較器翻轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生一個低電平，使光電耦合器U5導(dǎo)通。光電耦合器U5導(dǎo)通后，其負(fù)邊3,4腳之間產(chǎn)生電流，使晶體管Q5導(dǎo)通，第二電壓+5V通過晶體管Q5從而輸出一個晶閘管主開關(guān)3的導(dǎo)通信號G，從而打開晶閘管主開關(guān)3。

本實用新型中，晶閘管主開關(guān)3可以被安裝在控制器內(nèi)部，A極接在電池組電壓上，K極可以接在電路板上連接主電容回路，G極連接在電路板上，和上文所說的觸發(fā)信號連接在一起。反饋二極管和充電電阻NTC皆焊接在電路板上，共同組成一個預(yù)充電回路。感應(yīng)電阻通常為5~10毫歐的5W左右電阻，在電流較大時，可以選擇2個或以上并聯(lián)。主電容6可以選擇鋁電解電容或者薄膜電容，逆變開關(guān)器件多為IGBT模塊。

簡單來講，本實用新型的預(yù)充電方法，包括如下步驟：

首先，電池組通電，通過NTC熱敏電阻4對所述主電容6進行預(yù)充電；

隨著充電持續(xù)，NTC熱敏電阻4受熱導(dǎo)致其阻值變小，則在電壓穩(wěn)定的條件下通過其電流變大，但同時其兩側(cè)電壓差也減小，充電電流變小，總的充電電流呈緩慢下降趨勢；

其次，當(dāng)主電容6預(yù)充電結(jié)束后，逆變驅(qū)動電路7啟動；此時，感應(yīng)電阻5的兩端的引出端DC+、I+之間具有電壓降，該電壓降是隨著電流變化而變動；

當(dāng)所述電壓降高于預(yù)定值時，比較器A3-A翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)通光電耦合器U5，該光電耦合器U5的負(fù)邊回路中產(chǎn)生電流，使晶體管Q5導(dǎo)通；此時，PCB板載變壓器輸出電壓通過所述晶體管Q5輸出一個晶閘管導(dǎo)通信號G，從而打開晶閘管主開關(guān)3，使電流通過晶閘管主開關(guān)3持續(xù)導(dǎo)通至電動汽車逆變驅(qū)動電路7。

當(dāng)電動汽車的電動機8制動或減速時，所述晶閘管主開關(guān)3關(guān)閉，電流通過反饋二極管2反向?qū)ㄝ斎胫岭姵亟M1。

本實用新型的有益效果主要體現(xiàn)在：1、晶閘管價格低廉，尺寸較小，適合在控制器內(nèi)安裝，并且適合在高電壓大電流環(huán)境下工作；2、實現(xiàn)晶閘管自動控制開關(guān)，無需軟件進行控制，避免因為軟件問題或回路故障損壞；3、完美實現(xiàn)控制器的預(yù)充電效果，避免對電池組以及控制器內(nèi)回路產(chǎn)生沖擊；4、完成作為弱電回路的自動控制電路與作為強電回路的電動機控制器回路的完美結(jié)合；5、為反饋能量提供了通道，進一步發(fā)揮電動汽車節(jié)能的優(yōu)勢。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本實用新型的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本實用新型的保護范圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。