[发明专利]电动车辆驱动系统内的电容器预充电以及电容/电阻测量

说明书

一种用于电动车辆的电驱动系统，该电驱动系统具有直流电源以及接触器，接触器带有耦接到主总线的输出以及适用于连接到直流电源的输入。接触器选择性地在断开状态和闭合状态之间转换。链路电容器耦接到主总线。预充电电路耦接在直流电源和链路电容器之间，预充电电路包含受控电流源。在接触器处于断开状态的情况下选择性地激活该受控电流源，以在接触器转换到闭合状态之前使链路电容器充电到预设电压。

背景技术

本发明总体涉及电动车辆驱动系统，尤其涉及主直流(DC)总线链路电容器改善的预充电。

例如混合动力电动车辆(HEV)以及插电式混合动力电动车辆(PHEV)的电动车辆利用逆变器驱动的电机以提供牵引扭矩和再生制动扭矩。这样的逆变器典型地采用能量存储电容器(或主电容器)作为主DC总线的DC链路，主DC总线通常通过可变电压转换器(VVC)、输入电容器以及一对机械接触器(例如继电器)与例如电池的高压(HV)电源连接。逆变器以及其他负载由主DC总线驱动。

如果接触器初始是闭合的并且链路电容器在放电或低充电状态，那么从HV DC电源到主DC总线之间的低阻抗会引起非常高的浪涌电流，该电流会对接触器以及其他组件造成损害。由于在后续正常操作中相关的电压降以及功率消耗，利用与接触器串联的限流电阻并不理想。因此，通常利用单独的分支电路或预充电电路。已知的预充电电路利用串联在DC供电源和链路电容器之间的开关和电阻。打开开关容许链路电容器通过电阻充电，电阻的存在限制了浪涌电流，从而阻止对开关的损害。一旦链路电容器预充电后，那么i)主接触器可以在没有接收到任何浪涌电流的情况下闭合；ii)预充电开关能够打开以便切断预充电电阻。

可以期望的是，在短时间量内完成预充电过程，以便在驾驶员激活车辆后车辆能够立刻驱动。在传统的配置中，电容器的充电时间由预充电电路以及链路电容器的阻容(RC)时间常数来控制。由于预充电电阻必须足够大以限制浪涌电流并且链路电容器必要地具有相对大的电容，有时会发生不期望长的延时。而且，主DC总线上额外负载的存在能够通过增加阻抗来影响预充电。例如，泄流电阻(bleeder resistor)典型地出现在链路电容器两端以便在电驱动装置关机时使链路电容器放电。其他可能的负载包括电正温度系数(PTC)加热器。负载会进一步延长预充电时间。

负载的有效电阻会随着时间变化，并且一些例如电加热器的负载可以在执行预充电时开启或者关闭。链路电容器的电容也可以随着时间而降低。这些变化使得确保在预期时间量内完成预充电变得更加困难。

出于诊断和监测的目的，可以期望的是，在电驱动装置的整个寿命内测量与主DC总线相关的电容和电阻。为了执行这些测量功能，典型地需要专用组件。可以期望的是，在不需要专用组件的情况下执行这样的测量。

发明内容

在本发明的一个方面，为带有DC电源的电动车辆提供电驱动系统。接触器具有适用于连接到DC电源的输入以及具有输出。接触器选择性地在断开状态和闭合状态之间转换。主总线耦接到链路电容器以及接触器的输出。预充电电路耦接在DC电源和包括受控电流源的链路电容器之间。在接触器处于断开状态的情况下选择性地激活该受控电流源，以在接触器转换到闭合状态之前使链路电容器充电至预设电压。

根据本发明，提供一种用于带有直流电源的电动车辆的电驱动系统，包括：

接触器，其具有适用于连接到直流电源的输入以及具有输出，其中接触器选择性地在断开状态和闭合状态之间转换；

链路电容器；

耦接到接触器输出和链路电容器的主总线；

预充电电路，其适用于耦接到直流电源和链路电容器之间，其中预充电电路包括受控电流源，在接触器处于断开状态的情况下选择性地激活该受控电流源，以在接触器转换到闭合状态之前使链路电容器充电到预设电压。

根据本发明的一个实施例，其中预充电电路包括：

电感器；