一种工业车辆锂电池总成预充控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及电路器件技术领域，特别是涉及一种工业车辆锂电池总成预充控制系统。


背景技术：

2.在工业车辆或其他类似的工业设备中，驱动电机是设备正常工作运行的关键部件之一。驱动电机的启动和停止运行通过驱动电机控制器控制；驱动电机控制器通过供电电源供电。一般情况下该供电电源连接有钥匙开关；该钥匙开关闭合，则供电电源为驱动电机控制器供电，驱动电机控制器开始正常工作；而该钥匙开关断开时，则供电电源对驱动电机的供电中断。
3.在供电电源对驱动电机控制器的启动供电过程中，供电电源和驱动电机控制器之间的电路接通瞬间往往存在一个较大的瞬时电流，而过大的瞬时电流对电路器件往往容易造成不可逆的损伤，从而导致驱动电机控制器无法正常工作。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种工业车辆锂电池总成预充控制系统，能够保证驱动电机控制器工作的安全性。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种工业车辆锂电池总成预充控制系统，包括用于对驱动电机控制器供电的供电电源组件；连接在所述供电电源组件的供电输出端和所述驱动电机控制器的供电输入端之间的驱动电机接触器和第一预充电路；
6.还包括双路开关，所述双路开关包括同步断开和同步闭合的第一开关和第二开关；
7.所述第一开关和所述供电电源组件相连接，当所述第一开关闭合时，所述供电电源组件的供电输出端输出供电电压；
8.所述第二开关的第一端和所述供电电源组件的供电输出端相连接，第二端和所述驱动电机控制器的逻辑卡上电引脚相连接；
9.所述驱动电机接触器用于当所述第一预充电路利用供电电压对所述驱动电机接触器的两个接触端充电至电压差值不大于第一预设电压差值时闭合，以便所述供电电源组件对所述驱动电机控制器供电；当逻辑卡上电引脚断电时，所述驱动电机接触器断开。
10.在本技术的一种可选地实施例中，所述供电电源组件包括电源组件、第二预充电路以及放电接触器；
11.所述放电接触器的第一端和所述电源组件的输出端相连接；所述放电接触器的第二端和所述驱动电机控制器的供电输入端相连接；所述第二预充电路的两个接线端分别和所述放电接触器的第一端以及第二端相连接；所述第一开关和所述第二预充电路相连接；
12.当所述第一开关闭合时，所述第二预充电路对所述放电接触器的第一端和第二端充电；当所述放电接触器的第一端和第二端的电压差值小于第二预设电压差值时，所述放
电接触器闭合。
13.在本技术的一种可选地实施例中，所述供电电源组件还包括所述dc
‑
dc变换器以及bms装置；
14.所述第一开关的第一端和所述电源组件的输出端相连接，第二端通过所述dc
‑
dc变换器和所述bms装置相连接；所述bms装置的第一输出端和第二输出端分别和所述第二预充电路以及所述放电接触器相连接，用于当所述第一开关闭合时控制所述预充电路对所述第二预充电路对所述放电接触器的第一端和第二端充电；并当所述放电接触器的第一端和第二端的电压差值小于第二预设电压差值时，控制所述放电接触器闭合。
15.在本技术的一种可选地实施例中，所述第二预充电路包括预充接触器和预充电阻；所述预充接触器的开关输入端和所述放电接触器的第一端相连接，开关输出端和所述预充电阻的第一端相连接，电感输入端和电感输出端和所述bms装置相连接；所述预充电阻的第二端和所述放电接触器的第二端相连接。
16.在本技术的一种可选地实施例中，所述电源组件为锂电池。
17.在本技术的一种可选地实施例中，所述第一预充电路包括串联连接的二极管和电阻元件。
18.本实用新型所提供的一种工业车辆锂电池总成预充控制系统，该系统包括驱动电机控制器、用于对驱动电机控制器供电的供电电源组件；连接在供电电源组件的供电输出端和驱动电机控制器的供电输入端之间的驱动电机接触器和第一预充电路；还包括双路开关，双路开关包括同步断开和同步闭合的第一开关和第二开关；第一开关和供电电源组件相连接，当第一开关闭合时，供电电源组件的供电输出端输出供电电压；第二开关的第一端和供电电源组件的供电输出端相连接，第二端和驱动电机控制器的逻辑卡上电引脚相连接；驱动电机接触器用于当第一预充电路利用供电电压对驱动电机接触器的两个接触端充电至电压差值不大于第一预设电压差值时闭合，以便供电电源组件对驱动电机控制器供电；当逻辑卡上电引脚断电时，驱动电机接触器断开。
19.本技术中在驱动电机控制器的供电电路中设置双路开关，利用双路开关中同步断开同步闭合的第一开关和第二开关，在第一开关断开控制供电电源组件中断输出供电电压时，第二开关也能够断开逻辑卡、驱动电路接触器和驱动电机控制器内部的储能元件之间形成的闭合回路，从而使得供电电源组件一旦中断供电电压的输出，驱动电机控制器内部的储能元件也无法对驱动电机控制器中的逻辑卡上电，使得驱动电机接触器也相应断开；相当于在一定程度上实现了供电电源组件的供电电压输出与否和驱动电机接触器的断开与否同步控制的效果，从而避免了控制供电电源组件输出供电电压的第一开关突然断开又接通对驱动电机控制器内部电路元件造成能量冲击，保证了驱动电机控制器的供电安全性。
附图说明
20.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，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获得其他的附图。
21.图1为本技术实施例提供的工业车辆锂电池总成预充控制系统的电路结构示意图。
具体实施方式
22.在工业车辆等设备中的驱动电机控制器，一般是通过钥匙开关来控制驱动电机控制器和供电电源直接接通与否。
23.考虑到驱动电机控制器和供电电源之间连接的接触器由断开到接通的瞬间，会产生一个较大的瞬时电流，该瞬时电流可高达2000a，容易损坏接触器甚至冲击驱动电机控制器的内部电路器件。因此，可为接触器配置对应的预充电路，在钥匙开关插入后，该预充电路先对接触器的两端进行充电，当其两端电压差较小时接触器才能闭合，从而避免驱动电机控制器和供电电源之间接通的瞬间因电流过大而对电路器件造成损伤。
24.但是要确定接触器两端的电压差是否已经达到接通要求，还需要设置判断接触器两端电压差的逻辑卡，而该逻辑卡和预充电路均通过电源电压供电。当钥匙开关插入时，逻辑卡和预充电路同时接通电源电压上电，预充电路为供电电源和驱动电机控制器之间的接触器两端进行充电，逻辑卡实时检测接触器两端电压差，一旦确定该两端电压差较小，则可以控制接触器闭合；而当钥匙拔出，钥匙开关断开时，预充电路和逻辑卡均与供电电源之间断开，逻辑卡断电则该接触器也相应断开。
25.但是驱动电机控制器中一般都包含有电容等储能元件，一般在供电电源对逻辑卡断电瞬间，逻辑卡因为电容等储能元件的放电作用，短时间内不会完全断电，也即是说连接供电电源和驱动电机控制器的接触器在短时间内也不会断开，仅仅在电容等储能元件完全耗电完成，逻辑卡才能够完全断电且接触器断开。
26.考虑到在实际应用中，因为驾驶员的误操作等各种原因，经常出现将钥匙从钥匙开关中拔出后，又迅速插入钥匙开关的情况；也即是说供电电源中断供电之后短时间内又再次供电。
27.基于上述论述，显然钥匙拔出的短时间内，驱动电机控制器中储能元件的电量并没有耗尽。逻辑卡也保持上电状态，接触器也就不会断开；此时钥匙再次插入钥匙开关，因为接触器没有断开，显然瞬时的高电流会直接接通到驱动电机控制器的内部，显然，这对驱动电机控制器的内部器件而言是非常危险的，极易造成器件损伤。
28.为此，本技术中提出了一种能够避免钥匙开关反复断开接通过程中，瞬时高强度电流对驱动电机控制器的内部电路元件的冲击的技术方案。
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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做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。
30.如图1所示，图1为本技术实施例提供的工业车辆锂电池总成预充控制系统的电路结构示意图，该工业车辆锂电池总成预充控制系统可以包括：
31.用于对驱动电机控制器1供电的供电电源组件2。
32.连接在供电电源组件2的供电输出端和驱动电机控制器1的供电输入端之间的驱动电机接触器km1和第一预充电路3。
33.如图1所示，因为第一预充电路3需要对驱动电机接触器km1的两端进行充电以减小其两端电压差，因此该驱动电机接触器km1和第一预充电路3之间可以并联连接。
34.还包括双路开关4，双路开关4包括同步断开和同步闭合的第一开关k1和第二开关k2；
35.需要说明的是，本实施例中的双路开关4相当于钥匙开关，也即是说钥匙插入，则该双路开关4中的第一开关k1和第二开关k2同步闭合；而钥匙拔出，第一开关k1和第二开关k2同步断开。当然，本技术在实际应用中，也并不仅限于实体钥匙插拔来控制其断开和接通，例如，还可以是旋钮开关、按钮开关等等，总之，该双路开关4为人为控制其断开和接通的开关，其最终控制的是供电电源组件2对驱动电机控制器1的供电与否。
36.第一开关k1和供电电源组件2相连接，当第一开关闭k1合时，供电电源组件2的供电输出端输出供电电压；
37.第二开关k2的第一端和供电电源组件2的供电输出端相连接，第二端和驱动电机控制器km2的逻辑卡上电引脚相连接。
38.由此可见，在实际应用中逻辑卡上电引脚in、第一预充电路3和驱动电机接触器km1均和供电电源组件2的同一供电输出端相连接。
39.驱动电机接触器km1用于当第一预充电路3利用供电电压对驱动电机接触器km1的两个接触端充电至电压差值不大于第一预设电压差值时闭合，以便供电电源组件2对驱动电机控制器1供电。
40.当逻辑卡上电引脚in断电时，驱动电机接触器km1断开。
41.需要说明的是，对于逻辑卡可以采用常规的可进行逻辑判断的逻辑芯片，该逻辑卡对应的供电引脚，也即是逻辑卡上电引脚in直接和供电电源组件2的供电输出端相连接，当逻辑卡通过逻辑卡上电引脚in上电，该逻辑卡也就开始实时判断驱动电机接触器km1两端的电压差是否小于设定的电压差，一旦这一电压差小于设定的电压差值，则将控制驱动电接触器km1闭合。而一旦逻辑卡的供电引脚断电，则驱动电机接触器km1也相应的断开。
42.本技术中在逻辑卡的逻辑卡上电引脚in和供电电源组件2之间通过双路开关4中的第二开关k2相连接，仅仅在第二开关k2闭合时，才接通供电电源组件2和逻辑卡之间的通路。而该第二开关k2和第一开关k1为同步断开同步接通的双路开关4。显然，当钥匙从钥匙开关中拔出时，第一开关k1和第二开关k2也就同时断开，而逻辑卡和驱动电机接触器km1以及驱动电机控制器1内部的储能元件之间也就无法形成闭合回路，也即是说当第二开关k2断开时，即便驱动电机控制器1的内部储能元件放电，但由于逻辑卡的逻辑卡上电引脚in和驱动电机接触器km1之间是相互断开的，该驱动电机控制器1的储能元件也就无法对逻辑卡供电，因此第二开关k2一断开，逻辑卡立即断电，相应地，驱动电机接触器km1也会立即断开，即便短时间内双路开关4再次闭合，也需要第一预充电路3对驱动电机接触器km1的两端充电完成之后才能够闭合，从而避免了对驱动电机控制器1内部电路元件因瞬时高电流而损伤的问题。
43.结合图1可知，对于第一预充电路3、驱动电机接触器km1以及逻辑卡上电引脚in而言，第一预充电路3的第一端、驱动电机接触器km1的第一端均和供电电源组件2的供电输出端相连接，而逻辑卡上电引脚in也通过第二开关k2和该供电输出端相连接。
44.显然，若本实施例中的双路开关4位置仅仅只有一个第一开关k1，而不包括第二开
关k2，也即是说逻辑卡上电引脚in直接和供电电源组件2的供电输出端相连接，当供电电源组件2的供电输出端因为第一开关k1突然断开不再输出供电电压时，驱动电机控制器1因为其内部的储能元件功能，而逻辑卡的逻辑卡引脚in就相当于和驱动电机接触器km1以及储能元件之间形成一个闭合回路，进而对逻辑卡供电，使得逻辑卡短时间内存在供电电压，驱动电机接触器km1也就不会断开，若此时第一开关k1又再次接通，显然，供电电源组件2的供电输出端输出供电电压瞬间给驱动电机控制器1的内部电路元件一个较大的瞬时电流，使得驱动电机控制器1内部元件存在损伤风险。
45.而本技术中相当于在逻辑卡的逻辑卡上电引脚in和第一预充电路3之间设置一个和第一开关k1同步断开同步接通的第二开关k2，使得第一开关k1断开时，逻辑卡因为第二开关k2也断开而无法和驱动电机接触器km1以及驱动电机控制器1内部的储能元件形成供电回路，进而使得逻辑卡断电，相应地，驱动电机接触器km1断开；在第一开关k1再次接通时，驱动电机接触器km1也是处于断开状态，需要第一预充电路3将对其两端电压充电至电压差极小才能闭合，从而避免了供电电源组件输出的供电电压直接接通驱动电机控制器1的内部元件，对驱动电机控制器1的内部元件造成损伤的问题。
46.综上所述，本技术在驱动电机控制器的供电电路中设置双路开关，利用双路开关中同步断开同步闭合的第一开关和第二开关，在第一开关断开控制供电电源组件中断输出供电电压时第二开关也能够断开逻辑卡和驱动电机控制器内部的储能元件之间的闭合回路，从而使得供电电源组件一旦中断输出供电电压，驱动电机接触器也立即断开；相当于在一定程度上实现了供电电源组件的供电电压输出与否和驱动电机接触器的断开与否同步控制的效果，从而避免了控制供电电源组件输出供电电压的第一开关突然断开又接通对驱动电机控制器内部电路元件，保证了驱动电机控制器的供电安全性。
47.基于上述论述，在本技术的另一可选地实施例中，供电电源组件2包括电源组件、第二预充电路21以及放电接触器km2；
48.放电接触器km2的第一端和电源组件的输出端相连接；放电接触器km2的第二端和驱动电机控制器1的供电输入端相连接；第二预充电路21的两个接线端分别和放电接触器km2的第一端以及第二端相连接；第一开关k1和第二预充电路21相连接；
49.当第一开关k1闭合时，第二预充电路21对放电接触器km2的第一端和第二端充电；当放电接触器km2的第一端和第二端的电压差值小于第二预设电压差值时，放电接触器km2闭合。
50.参考图1，对于供电电源组件而言，其供电电压的输出是通过放电接触器km2的接通与否控制的，同样考虑到该放电接触器km2两端电压差相差较大时接通瞬间容易产生高电流对放电接触器km2产生损伤。为此，本实施例中进一步地将放电接触器km2的两端进一步地设置第二预充电路21，使得该第二预充电路21对放电接触器km2并联连接。当双路开关4中的第一开关k1闭合时，该第二预充电路21开始对放电接触器km2的两端进行充电，当放电接触器km2的两端电压差小于设定的电压差值时，该放电接触器km2闭合。
51.对于上述第一预充电路3和第二预充电路21而言，二者分别对应的第一预设电压差值和第二预设电压差值可以相同也可以不同，对此本技术中并不做具体限制。
52.而对于第一预充电路3和第二预充电路21的电路结构可以分别采用不同的电路结构。
53.基于上述论述，可以确定本技术中第一预充电路3对驱动电机接触器km1的两端充电主要是由其和供电电源组件2的供电输出端是否输出有供电电压所决定的，并不需要再设置其他控制电路对其充电与否进行控制。因此，在本技术的一种可选地实施例中，该第一预充电路3可以采用串联连接的二极管d和电阻元件r1组成。该二极管d的正极和供电电源组件2的供电输出端以及驱动电机接触器km1的第一端相连接，负极和电阻元件r1的第一端相连接，电阻元件r1的第二端和驱动电机接触器km1的第二端相连接。该电阻元件r2属于高阻值电阻，避免第一预充电路3在接通供电电压瞬间电流过大的问题，而二极管d能够避免供电电源组件2的供电输出端停止供电时，驱动电机控制器1内的储能元件释放电能反向对供电电源组件2的供电输出端充电。
54.对于第二预充电路21而言，如上所述，其是受第一开关k1的断开和接通控制的，当第一开关k1接通时，其才对放电接触器km2的两端进行充电。为此，在本技术中的一种可选地实施例中，该供电电源组件2还可以进一步地包括：
55.dc
‑
dc变换器23以及bms装置22；
56.第一开关k1的第一端和电源组件的输出端相连接，第二端通过dc
‑
dc变换器23和bms装置22相连接；
57.bms装置22的第一输出端和第二输出端分别和第二预充电路21以及放电接触器km2相连接，用于当第一开关k1闭合时控制预充电路对第二预充电路21对放电接触器km2的第一端和第二端充电；
58.当放电接触器km2的第一端和第二端的电压差值小于第二预设电压差值时，控制放电接触器km2闭合。
59.bms装置22即为电池管理系统，为了通过第一开关k1的断开和接通实现对第二预充电路21的充电与否进行控制。本实施例中通过第一开关k1实现对电源组件和bms装置22之间接通与否的控制。该第一开关k1通过dc
‑
dc变换器23和bms装置22相连接，并同时和电源组件相连接形成闭合回路。当第一开关k1闭合时，bms装置22受电源组件供电，即可开始控制第二预充电路21对放电接触器km2充电，当放电接触器km2两端的电压差较小时，再由bms装置22控制其闭合即可。
60.因为第二预充电路21是需要在bms装置22的控制下对放电接触器km2的两端进行充电，因此，在本技术的一种可选地实施例中，该第二预充电路21可以包括：
61.预充接触器km3和预充电阻r2；预充接触器km3的开关输入端和放电接触器km2的第一端相连接，开关输出端和预充电阻r2的第一端相连接，电感输入端和电感输出端和bms装置22相连接；预充电阻r2的第二端和放电接触器km2的第二端相连接。
62.本实施例中的第二预充电路21和上述第一预充电路3的电路结构有所不同，其包含由预充接触器km3部件，受bms装置22控制，只有在bms装置22上电的情况下才通过预充接触器km3的闭合实现对放电接触器km2的充电，同样的预充电阻r2也是避免预充接触器km3接通瞬间电流过大的问题，而采用电阻值相对较大的电阻。
63.当然，在实际应用中，在供电电源组件2中也并不必然设置bms装置22，或者设置放电接触器km2的放电电路也并不必然如图1中所示，采用预充接触器km3和预充电阻r2串联连接形成的电路。也可以采用和第一预充电路3类似的电路结构，在第一开关k1闭合时，第二预充电路21无需类似于bms装置22等控制器件控制，而是自动对放电接触器km2两端进行
充电等等，也能实现本技术的技术方案。
64.此外，对于上述第一预充电路3而言，也并不必然采用二极管d和电阻元件r2组成形成的电路，也可以考虑采用接触器等电路元件，在特定控制条件下控制其断开和闭合等等。对此本技术中不做具体限制。
65.基于上述论述，本技术中如上任一项所述的工业车辆锂电池总成预充控制系统可以是应用于挖掘机、起重车等等工程用车，也不排除货车等其他具有驱动电机的车辆。
66.本技术中如上所述的工业车辆锂电池总成预充控制系统应用于工业车辆中，能够在车辆使用过程中避免钥匙快速插拔对驱动电机控制器的瞬时高电流带来的损伤，在一定程度上提升驱动电机控制器的安全性，进而保证工业车辆的应用性能。
67.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本技术实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
68.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。