[动力系统] 电动汽车高压预充的实现方案

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flyingstar01 发表于 2025-10-10 17:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
关于电动汽车高压预充的实现方案大家都比较了解哈,目前总结起来大概有三种实现方案;第一种就是常见的预充继电器+预充电阻的形式,例如之前分析过的比亚迪汉的BDU,里面可以看到二者,这个也是目前绝大多数厂家采用的方案,它的预充原理这里就不赘述了。
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第二种方案是使用DC\DC来做反向预充,取消了传统的预充电阻和预充继电器,这个最早在特斯拉上见过这个方案,目前国内应该也有厂家在使用;预充的原理简要概括就是从铅酸电池取电,通过DC\DC反向输出给X电容充电,预充完成后闭合主继电器。

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第三种方案是使用一种独特的预充电路来实现,被称作电子预充方案,这次我们主要针对此方案学习一下;此方案概括来讲是在BMS单板上使用BUCK电路来给X电容做预充,如下图所示,电源变换电路的三个关键元件:开关、二极管和电感,我们记住这个连接关系。

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具体地,电子预充方案又可以大致分为两种:一种在正极预充,一种在负极预充。

正极预充方案

具体方案框图如下所示:BUCK电路的开关输入端直接连到电池正极,而BUCK的二极管是接到主负继电器后端的;工作时,先闭合主负继电器,主正继电器保持断开状态,然后启动BUCK电路给电容充电,直至充满停止,然后闭合主正继电器。

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典型的类似方案来自于TI的TPSI31P1-Q1芯片应用,如下图所示:主要电路与上图相似,另外又增加了电流采样电路,以及M2的防反电路;此芯片的参考地接到了M1后端,当M1闭合时,参考的是电池正极电位,所以此芯片的控制端做了隔离,可以由低压端的MCU来直接控制。

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下图为芯片各个引脚的实际接法,高低压采用磁隔离技术,芯片高压部分的供电也来自于其低压供电端,无需额外的电源。

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这个电路可以布置在BMS单板上,如下图所示:里面标记了主要器件的位置,还是需要占用一定的PCB面积来放置。

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负极预充方案

具体方案框图如下:与上面接法相反,BUCK的开关输入端接到主负,而BUCK的二极管接到主正继电器后端,这样预充时先闭合主正继电器,然后保持主负继电器断开状态,然后启动BUCK电路给电容充电,直至充满,最后闭合主负继电器。

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采用此架构的芯片有ADI和NXP的方案,不过目前还没量产,还在样片阶段,大概的应用电路如下图:芯片的参考地为电池的负极,所以可以用高压端的BJB芯片来控制电子预充IC。

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电子预充方案存在的意义主要是降本,但控制方案稍微复杂些,具体成本需要大家自己核对了。


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