预充电路及配电盒的制作方法

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1.本实用新型涉及预充电路领域，特别涉及一种预充电路、配电盒及新能源电机控制器。

背景技术：

2.在新能源电机控制器中，尤其是商用车行业线，现有技术多采用“电阻+继电器”的方式实现容性负载的预充功能，以避免主接触器闭合时产生的大冲击电流。如果一台控制器中存在多个需要预充的回路，就采用多路预充回路实现各回路预充功能。
3.多路预充回路所用继电器较多，成本较高，同时较多的继电器也会导致配电盒体积增大，进一步增大整机成本。

技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种预充电路、配电盒及新能源电机控制器，旨在解决多路预充回路所用继电器较多，从而导致成本较高的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提高一种预充电路，包括：预充复用支路、多个并联的供电支路和至少两个开关件；
6.所述供电支路的一端与电源的一端连接，所述供电支路的另一端与负载的一端连接，所述负载的另一端与所述电源的另一端连接；
7.所述预充复用支路的一端与所述电源的一端和所述供电支路的一端连接，所述预充复用支路的另一端与所述开关的输入端连接，所述开关件的输出端与对应的所述供电支路的一端连接；
8.在所述开关件导通时，所述电源通过所述预充复用支路对与所述开关件对应的负载进行预充电。
9.可选的，所述预充复用支路包括第一继电器以及第一电阻，所述第一电阻的一端与所述电源的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一继电器的一端连接，所述第一继电器的另一端与所述开关件的输入端连接。
10.可选的，所述预充电路还包括预充控制器，所述开关件的受控端与所述预充控制器的控制端连接，所述预充控制器用于控制所述开关件的闭合或断开。
11.可选的，所述第一继电器的受控端与所述预充控制器的控制端连接，所述预充控制器还用于控制所述第一继电器闭合或断开。
12.可选的，所述供电支路包括第二继电器，所述第二继电器的一端与所述电源一端连接，所述第二继电器的另一端与所述负载的一端和所述开关件的输出端连接。
13.可选的，所述第二继电器的受控端与所述预充控制器的控制端连接，所述预充控制器还用于控制所述第二继电器闭合或断开。
14.可选的，所述预充电路还包括保险丝，所述保险丝的一端与所述开关件的输出端和所述第二继电器的另一端连接，所述保险丝的另一端与所述负载的一端连接，所述保险
丝用于在所述负载过流时熔断。
15.可选的，所述开关件为半导体器件。
16.可选的，所述供电支路的数量不小于所述开关件的数量。
17.另一方面，本实用新型提高一种配电盒，所述配电盒包括如上述所述的预充电路。
18.本实用新型通过设置一种预充电路即配电盒，该预充电路包括预充复用支路、多个并联的供电支路和至少两个开关件，每一个开关件串联设置于预充复用支路与一个负载的一端之间，每一个开关件能够控制一个负载的一端与预充复用支路的连通。在需要对任意一个或多个负载进行预充电时，控制对应的开关件导通，使得预充复用支路与对应的负载连通，在开关件导通时，电源可以通过预充复用支路及开关件对与开关件的输出端连接的负载进行预充电。本实用新型在能够实现多路负载的预充功能的同时，减少了预充电路的支路数量，减少了预充电路需要采用的继电器器件的使用数量，从而降低了整机体积，节约了成本。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
20.图1为本实用新型预充电路一实施例的功能模块示意图；
21.图2为本实用新型预充电路一实施例的电路结构示意图；
22.图3为现有技术拓扑示意图。
23.附图标号说明：
24.标号名称标号名称10预充复用支路20开关件30供电支路的另一端r1第一电阻km1第一继电器fu保险丝km2第二继电器
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25.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指
示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
29.现有技术多采用“电阻+继电器”的方式实现容性负载的预充功能，以避免主接触器闭合时产生的大冲击电流。如果一台控制器中存在多个需要预充的回路，就采用多路预充回路实现各回路预充功能。
30.多路预充回路所用继电器较多，成本较高，同时较多的继电器也会导致配电盒体积增大，进一步增大整机成本。并且，使用继电器作为预充功能的开关器件，在预充开启瞬间以及异常工况下预充关闭时刻会产生电弧，该电弧验证影响继电器使用寿命，严重时会导致继电器粘连故障，无法继续使用，影响正常预充功能。
31.本实用新型提出一种预充电路复用拓扑，将多路预充电路进行功能集成，实现负载所需的预充功能的同时减少继电器器件的使用数量，减小了整机体积，降低了整机成本。
32.本实用新型提出的预充电路复用拓扑还可以通过设置相应的控制策略，实现继电器在开通和关断时的零电弧开关，避免了继电器因带载接通分断工况而产生的粘连故障，极大提升了继电器的使用寿命。
33.参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，该预充电路包括：
34.预充复用支路10、多个并联的供电支路和至少两个开关件20；
35.所述供电支路的一端与电源的一端连接，所述供电支路的另一端30与负载的一端连接，所述负载的另一端与所述电源的另一端连接；
36.所述预充复用支路10的一端与所述电源的一端和所述供电支路的一端连接，所述预充复用支路10的另一端与所述开关件20的输入端连接，所述开关件20的输出端与对应的所述供电支路的一端连接；
37.在所述开关件20导通时，所述电源通过所述预充复用支路对与所述开关件20对应的负载进行预充电。
38.在本实施例中，供电支路可以设置有多个，每一个供电支路的另一端30均可以用于连接外部负载的一端。在供电支路的另一端30接入负载时，需要对负载进行上电使得负载工作。由于对负载直接上电会引起大电流，导致接入的负载在过温和过流的状态，导致电路的损坏。因此在对供电支路的另一端30接入的外部负载进行上电前，需要对负载进行预充电，以避免负载直接上电时产生的大冲击电流。
39.在电容接入电源的时候，当电源接通瞬间，电容两端的电压不会突变，而电容两端的电流会突变。因此，电容性越大的负载，在直接接入电源端时产生的冲击电流越大，越需要在上电前先对负载进行预充电。可以理解的是，电容设置在负载内部，以避免负载上电时产生的大冲击电流。
40.预充复用支路10用于对负载或负载中的电容进行预充电，避免外部负载在直接接入电源时产生较大的冲击电流。在对负载进行上电时，预充复用支路10先接入负载的一端，电源的一端通过预充复用支路10将电压提供给外部负载，随着外部负载上的电压逐渐上升，流经负载的预充电电流逐渐变小。在经过一段的预充时间后，流经负载的电流较小，外部负载可以在安全的电流范围下工作。其中，每个负载可以配置有两端，分别为上述负载的
一端和负载的另一端。
41.开关件20设置有多个，每一个开关件20串联设置于预充复用支路10的另一端和一个负载的一端之间，每一个开关件20能够控制与之连接负载的一端与预充复用支路10的连通。假设一共有n个负载的一端，分别记为p1～pn，每一个负载的一端与预充复用支路10之间都串联设置有一个开关件20，连接于p1的开关件20记为q1，连接于pn的开关件20记为qn。在需要对任意一个或多个负载的一端进行预充电时，控制对应的开关件20导通，使得预充复用支路10与对应的负载的一端连通。例如，需要对负载的一端p1、p2及p3进行预充电时，控制对应的开关件20q1、q2及q3导通，使得预充复用支路10的另一端与负载的一端p1、p2及p3连通。电源的一端以及预充复用支路10分别与开关件20q1以及负载的一端p1形成第一路预充回路，并与开关件20q2以及负载的一端p2形成第二路预充回路，并与开关件20q3以及负载的一端p3形成第三路预充回路，并对负载的一端p1连接的外部负载、负载的一端p2连接的外部负载以及负载的一端p3连接的外部负载进行预充电。
42.可选的，所述供电支路的数量可以不小于所述开关件20的数量。开关件20和供电支路的数量可以根据实际需要进行设置。
43.具体的，如图1和图2所示，一些负载可以直接进行上电，不会存在大电流冲击的问题，相应的，不存在大电流冲击的负载不需要进行预充。不存在大电流冲击的负载可以是常规的电除霜、电加热设备等。
44.图3为现有技术中一种实现多个负载的预充功能的电路拓扑，采用的预充电路有多个。分别采用三个预充电路来实现多合一控制器、空调、上装的预充功能。每一路预充电路都需要采用对应的继电器，由于继电器的成本与体积都相对较大，而现有技术中针对多路预充电路较所用的继电器较多，成本较高，同时较多的继电器也会导致配电盒体积增大，进一步增大整机成本。
45.为此，在本实施例中，只需要一个预充复用支路10就能够实现对多个负载进行预充电。预充复用支路10中可以设置继电器作为预充复用支路10中的开关器件，在继电器断开时，起到将电源与负载进行物理隔离的作用。因此本实用新型中采用一个复用继电器即可满足多个支路负载与电池的物理隔离作用。同时根据需要预充功能的负载的数量，配置相应数量的开关件20，以实现不同负载的预充功能之间不相互干扰。每一个开关件20能够控制一个负载与预充复用支路10的连通，以控制连接的负载实现预充电功能。相对于现有技术中，需要采用多个预充电路的电路拓扑，本实用新型在实现负载所需的预充功能的同时减少继电器器件的使用数量，不仅减小了整机体积，还降低了整机成本。
46.本实用新型通过设置一种预充电路，该预充电路包括预充复用支路10、多个开关件20以及多个负载的一端，每一个开关件20串联设置于预充复用支路10与一个负载的一端之间，每一个开关件20能够控制一个负载的一端与预充复用支路10的连通。在需要对任意一个或多个负载的一端进行预充电时，控制对应的开关件20导通，使得预充复用支路10与对应的负载的一端连通，电源的一端、预充复用支路10、开关件20及负载的一端形成一路预充回路，以对与预充回路连接的外接负载进行预充电。本实用新型在能够实现多路负载的预充功能的同时，减少了预充电路的支路数量，减少了预充电路需要采用的继电器器件的使用数量，从而降低了整机体积，节约了成本。
47.参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，所述预充电路还包括预充控制器，所述
开关件20的受控端与所述预充控制器的控制端连接，所述预充控制器用于控制所述开关件20的闭合或断开。
48.具体的，所述预充控制器用于输出对应的控制信号控制所述开关件20导通，以控制所述开关件20与所述电源的一端、所述预充复用支路10及所述负载的一端形成一路预充回路，以对与所述预充回路连接的外接负载进行预充电。
49.在本实施例中，基于本实用新型提出的预充回路复用拓扑，预充控制器用于控制每一个负载的一端实现预充功能。预充控制器既可以实现对某一个负载的一端的预充功能，也可以同时实现对个负载的一端的预充功能。
50.在需要对负载的一端p1、p2及p3进行预充电时，先控制预充复用支路10中设置的复用继电器导通，使得预充复用支路10接入电源端，再控制对应的开关件20q1、q2及q3导通，使得预充复用支路10与负载的一端p1、p2及p3连通，使得预充复用支路10对负载的一端p1、p2及p3进行预充电。在预充复用支路10对负载的一端p1、p2及p3进行预充电的时间达到预设的充电时间后，预充控制器先控制对应的开关件20q1、q2及q3关断，再控制预充复用支路10中设置的复用继电器关断。
51.预充控制器控制开关件20的导通/关断，实现对各负载的一端的预充电功能。各开关件20可以采用半导体开关，由各开关件20承担预充开启瞬间的开通电流以及异常工况下预充关闭时刻的关断电流应力。
52.预充复用支路10中设置的复用继电器在开通和关断时，开关件20都处于关断状态，预充复用支路10不与对应的负载的一端连通，不接入外部负载。由于复用继电器在导通和关断时不接入外部负载，因此预充复用支路10中设置的复用继电器实现了零电弧开关，避免了继电器因带载接通分断工况而产生的粘连故障，极大提升了继电器的使用寿命。
53.参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，所述预充复用支路10包括第一继电器km1以及第一电阻r1，所述第一电阻r1的一端与所述电源的一端连接，所述第一电阻r1的另一端与所述第一继电器km1的一端连接，所述第一继电器km1的另一端与所述开关件20的输入端连接。
54.在本实施例中，预充复用支路10包括预充继电器以及预充电阻。预充继电器作为预充复用支路10中的开关器件，在继电器器件断开时，起到将电池与负载进行物理隔离的作用。因此本实用新型中采用一个复用继电器即可满足多个支路负载与电池的物理隔离作用。预充电阻用于限制预充电流的大小，在对负载的一端进行预充电时，预充电阻的电阻值越大，预充电流越小。需要根据电源端的电压设置合适的预充电阻，使得预充电流处于一个合适的范围，确保接入的负载能够正常工作。
55.参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，所述第一继电器km1的受控端与所述预充控制器的控制端连接；所述预充控制器还用于控制所述第一继电器km1闭合或断开。
56.具体的，所述预充控制器可以用于输出对应的控制信号控制所述第一继电器km1导通，以控制所述电源的一端与所述开关件20连通，使得所述开关件20在导通时与所述电源的一端、所述预充复用支路10及所述负载的一端形成一路预充回路。
57.在任意一个或多个负载的一端需要进行预充电时，先控制预充复用支路10的继电器导通，使得预充复用支路10与电源的一端连通。在完成对所有的负载的一端的预充电后，再控制预充复用支路10的继电器导通关断。
58.在本实施例中，在需要对负载的一端进行预充电时，先控制第一继电器km1导通，使得预充复用支路10接入电压源。在开关件20导通时，电压源通过预充复用支路10、开关件20及负载的一端形成对应的预充回路，实现对负载的一端预充电。
59.参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，所述预充电路还包括多个供电支路，所述供电支路的一端与电源的一端连接，所述供电支路的另一端30与一负载的一端连接，所述负载的另一端与所述电源的另一端连接。
60.在本实施例中，每一个负载的一端对应设置有一个供电支路，假设一共有n个负载的一端，分别记为p1～pn，供电支路对应设置有k1～kn。连接于p1的供电支路记为k1，连接于pn的供电支路记为kn。在任意一个或多个负载的一端完成预充电后，对应的供电支路上电，开始对负载的一端供电。
61.参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，所述供电支路包括第二继电器km2，所述第二继电器km2的一端与所述电源的一端连接，所述第二继电器km2的另一端与所述负载的一端连接。
62.在一些可选的实施例中，所述第二继电器km2的受控端与所述预充控制器的控制端连接，所述预充控制器还用于控制所述第二继电器km2闭合或断开。
63.在本实施例中，在任意一个或多个负载完成预充电后，预充控制器可以控制对应供电支路中的第二继电器km2导通，使得负载直接接入电源端。例如，在负载的一端p1、p2及p3完成预充电后，供电支路k1、k2及kn中的第二继电器km2导通，电源端直接与负载的一端p1、p2及p3连通。
64.参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，所述预充电路还包括多个保险丝fu，所述保险丝的一端与所述开关件20的输出端和所述第二继电器km2的另一端连接，所述保险丝的另一端与所述负载的一端连接，所述保险丝用于在所述负载过流时熔断。
65.在本实施例中，保险丝fu用于在负载的一端过流时熔断，控制负载在过流的情况下工作。负载的一端在接入负载工作时，若负载的一端的流经的电流较大时，会使得接入的负载温度变高，造成负载老化，缩短用电设备的使用寿命。保险丝fu可以采用熔断丝，在负载的一端流经的电流较大时，保险丝fu熔断，使得对应的负载的一端与电源端之间的连接关断，起到保护外部负载的作用。
66.参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，所述开关件20为半导体器件。
67.在本实施例中，开关件20可以使用三极管、igbt器件，也可以使用半导体器件组成的双向开关，如两个mos串联形成。开关件20承担预充开启瞬间的开通电流以及异常工况下预充关闭时刻的关断电流应力，响应速度快，便于集成化设置。
68.本实用新型提出一种配电盒，所述配电盒包括如上所述的预充电路。
69.参照图1及图2，本实用新型提出一种配电盒，所述配电盒包括如上所述的预充电路。
70.该预充电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型配电盒中使用了上述预充电路，因此，本实用新型配电盒的实施例包括上述预充电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
71.本实用新型提出一种新能源电机控制器，所述新能源电机控制器包括如上所述的新能源电机控制器。
72.参照图1及图2，本实用新型提出一种新能源电机控制器，所述新能源电机控制器包括如上所述的配电盒。
73.该配电盒的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型新能源电机控制器中使用了上述配电盒，因此，本实用新型新能源电机控制器的实施例包括上述配电盒全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
74.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种预充电路，其特征在于，包括：预充复用支路(10)、多个并联的供电支路和至少两个开关件(20)；所述供电支路的一端与电源的一端连接，所述供电支路的另一端(30)与负载的一端连接，所述负载的另一端与所述电源的另一端连接；所述预充复用支路(10)的一端与所述电源的一端和所述供电支路的一端连接，所述预充复用支路(10)的另一端与所述开关件(20)的输入端连接，所述开关件(20)的输出端与对应的所述供电支路的一端连接；在所述开关件(20)导通时，所述电源通过所述预充复用支路对与所述开关件(20)对应的负载进行预充电。2.如权利要求1所述的预充电路，其特征在于，所述预充复用支路(10)包括第一继电器(km1)以及第一电阻(r1)，所述第一电阻(r1)的一端与所述电源的一端连接，所述第一电阻(r1)的另一端与所述第一继电器(km1)的一端连接，所述第一继电器(km1)的另一端与所述开关件(20)的输入端连接。3.如权利要求1所述的预充电路，其特征在于，所述预充电路还包括预充控制器，所述开关件(20)的受控端与所述预充控制器的控制端连接，所述预充控制器用于控制所述开关件(20)的闭合或断开。4.如权利要求2所述的预充电路，其特征在于，所述预充电路还包括预充控制器，所述第一继电器(km1)的受控端与所述预充控制器的控制端连接，所述预充控制器还用于控制所述第一继电器(km1)闭合或断开。5.如权利要求3或4所述的预充电路，其特征在于，所述供电支路包括第二继电器(km2)，所述第二继电器(km2)的一端与所述电源一端连接，所述第二继电器(km2)的另一端与所述负载的一端和所述开关件(20)的输出端连接。6.如权利要求5所述的预充电路，其特征在于，所述第二继电器(km2)的受控端与所述预充控制器的控制端连接，所述预充控制器还用于控制所述第二继电器(km2)闭合或断开。7.如权利要求5所述的预充电路，其特征在于，所述预充电路还包括保险丝，所述保险丝的一端与所述开关件(20)的输出端和所述第二继电器(km2)的另一端连接，所述保险丝的另一端与所述负载的一端连接，所述保险丝用于在所述负载过流时熔断。8.如权利要求1、2、3、4、6、7中任一项所述的预充电路，其特征在于，所述开关件(20)为半导体器件。9.如权利要求1、2、3、4、6、7中任一项所述的预充电路，其特征在于，所述供电支路的数量不小于所述开关件(20)的数量。10.一种配电盒，其特征在于，所述配电盒包括如权利要求1至9中任意一项所述的预充电路。

技术总结

本实用新型公开一种预充电路及配电盒，包括：预充复用支路、多个并联的供电支路和至少两个开关件；所述供电支路的一端与电源的一端连接，所述供电支路的另一端与负载的一端连接，所述负载的另一端与所述电源的另一端连接；所述预充复用支路的一端与所述电源的一端和所述供电支路的一端连接，所述预充复用支路的另一端与所述开关件的输入端连接，所述开关件的输出端与对应的所述供电支路的一端连接；在所述开关件导通时，所述电源通过所述预充复用支路对与所述开关件对应的负载进行预充电。本实用新型解决了多路预充回路所用继电器较多，从而导致成本较高的问题。从而导致成本较高的问题。从而导致成本较高的问题。