电动汽车及其预充电控制电路【技术领域】
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车及其预充电控制电路。
【背景技术】
目前，电动汽车的高压电附件电源电路一般采用保险加继电器结构。在这种结构
中，存在着瞬间接通高压的情况，由于瞬间接通高压时电流过大，从而导致继电器的粘结或
损坏，进而降低产品的可靠性。
鉴于此，实有必要提供一种电动汽车及其预充电控制电路以克服以上缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种能避免继电器在闭合瞬间因过电流而损坏的预充电控
制电路。
本发明的目的是还提供一种应用所述预充电控制电路的电动汽车。
为了实现上述目的，本发明提供一种预充电控制电路，所述预充电控制电路包括
高压检测模块、预充电模块、延时模块、控制模块及继电器模块，所述高压检测模块与电池
组及所述延时模块相连，所述控制模块与所述延时模块及所述继电器模块相连，所述预充
电模块与所述继电器模块并联在所述电池组与用电设备之间，当所述高压检测模块检测到
所述电池组的高压信号时，所述电池组对所述预充电模块充电，所述高压检测模块将检测
结果经所述延时模块延时后输出给所述控制模块，所述控制模块接收到所述检测结果后，
控制所述继电器模块闭合，所述继电器模块闭合时，所述预充电模块的充电电压大于或等
于参考值，所述电池组通过所述继电器模块给所述用电设备供电。
进一步地，所述高压检测模块包括第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的第一端
与所述电池组相连，所述第一电阻的第二端与所述延时模块相连，并通过所述第二电阻接
地。
进一步地，所述预充电模块包括第三电阻及第一电容，所述第三电阻的第一端与
所述电池组相连，所述第三电阻的第二端与所述用电设备及所述继电器模块相连，并通过
所述第一电容接地。
进一步地，所述第一电容的电压Uc(t)＝Vb*(1-exp(-t/r3*c1))，其中，Vb代表所
述电池组输出的电压，exp()代表以e为底的指数函数，t代表预充电时间，r3代表所述第三
电阻的阻值，c1代表所述第一电容的容值，所述第一电容的电压Uc(t)为所述预充电模块的
充电电压。
进一步地，所述延时模块包括第二电容及第四电阻，所述第二电容的第一端与所
述高压检测模块相连，所述第二电容的第二端与所述控制模块相连，并通过所述第四电阻
接地，所述延时模块的延时大于或等于所述预充电模块的充电电压达到所述参考值的预充
电时间。
进一步地，所述控制模块包括定时器及电子开关，所述定时器包括触发引脚及输
出引脚，所述触发引脚与所述延时模块相连以接收所述检测结果，所述输出引脚与所述电
子开关的第一端相连，所述电子开关的第二端接地，所述电子开关的第三端与所述继电器
模块相连。
进一步地，所述继电器模块包括继电器，所述继电器包括线圈及开关，所述线圈的
第一端与电源相连，所述线圈的第二端与所述电子开关的第三端相连，所述开关的第一端
与所述电池组相连，所述开关的第二端与所述用电设备及所述预充电模块相连。
进一步地，所述继电器模块还包括二极管，所述二极管的阳极与所述线圈的第二
端相连，所述二极管的阴极与所述线圈的第一端相连。
进一步地，所述电子开关为NMOS场效应管，所述电子开关的第一端、第二端及第三
端分别对应于所述NMOS场效应管的栅极、漏极及源极。
为了实现上述目的，本发明还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括如上所述的
预充电控制电路、电池组及用电设备，所述电池组通过所述预充电控制电路给所述用电设
备供电。
相比于现有技术，本发明通过所述延时模块延迟所述检测结果触发所述控制模块
的时间，以使所述继电器模块在所述预充电模块的充电电压到达所述参考值后闭合，从而
降低所述继电器模块两端的电压差，进而有效地防止了所述继电器模块在闭合瞬间因过电
流而损坏，提高了所述电动汽车的可靠性。
【附图说明】
图1为本发明的实施例提供的电动汽车的原理框图。
图2为图1中预充电控制电路的电路图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本发
明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的
实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护
的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，图1为本发明的实施例提供的电动汽车10的原理框图。所述电动汽车
10包括预充电控制电路100、电池组200及用电设备300。所述电池组200通过所述预充电控
制电路100给所述用电设备300供电。在本实施方式中，所述用电设备300包括空调、油泵控
制器、气泵控制器、直流电转换器(DC/DC Converter)中的一种或几种。
所述预充电控制电路100包括高压检测模块110、预充电模块120、延时模块130、控
制模块150及继电器模块160。所述高压检测模块110与所述电池组200及所述延时模块130
相连。所述控制模块150与所述延时模块130及所述继电器模块160相连。所述预充电模块
120与所述继电器模块160并联在所述电池组200与所述用电设备300之间。当所述高压检测
模块110检测到所述电池组200的高压信号时，所述电池组200对所述预充电模块120充电，
所述高压检测模块110将检测结果经所述延时模块130延时后输出给所述控制模块150。所
述控制模块150接收到所述检测结果后，控制所述继电器模块160闭合，所述继电器模块160
闭合时，所述预充电模块120的充电电压大于或等于参考值，所述电池组200通过所述继电
器模块160给所述用电设备300供电。
请参阅图2，图2为本发明的实施例提供的预充电控制电路100的电路图。所述高压
检测模块110包括第一电阻R1及第二电阻R2。所述第一电阻R1的第一端与所述电池组200相
连，所述第一电阻R1的第二端与所述延时模块130相连，并通过所述第二电阻R2接地。
所述预充电模块120包括第三电阻R3及第一电容C1。所述第三电阻R3的第一端与
所述电池组200相连，所述第三电阻R3的第二端与所述用电设备300及所述继电器模块160
相连，并通过所述第一电容C1接地。
所述延时模块130包括第二电容C2及第四电阻R4。所述第二电容C2的第一端与所
述高压检测模块110相连，所述第二电容C2的第二端与所述控制模块150相连，并通过所述
第四电阻R4接地。
所述控制模块150包括定时器U1及电子开关Q1。所述定时器U1包括触发引脚TRIG
及输出引脚OUT，所述触发引脚TRIG与所述延时模块130相连以接收所述检测结果，所述输
出引脚OUT与所述电子开关Q1的第一端相连。所述电子开关Q1的第二端接地，所述电子开关
Q1的第三端与所述继电器模块160相连。
在本实施方式中，所述定时器U1还包括复位引脚RESET、电源引脚VCC及接地引脚
GND。所述复位引脚RESET及所述电源引脚VCC与电源V1相连，所述接地引脚GND接地。
所述继电器模块160包括继电器166，所述继电器166包括线圈J1及开关K1。所述线
圈J1的第一端与所述电源V1相连，所述线圈J1的第二端与所述电子开关Q1的第三端相连，
所述开关K1的第一端与所述电池组200相连，所述开关K1的第二端与所述用电设备300及所
述预充电模块120相连。
所述继电器模块160还包括二极管D1，所述二极管D1的阳极与所述线圈J1的第二
端相连，所述二极管D1的阴极与所述线圈J1的第一端相连。在本实施方式中，所述二极管D1
用于在所述电子开关Q1截止时消耗所述线圈J1的电能。
在本实施方式中，所述电子开关Q1为NMOS场效应管，所述电子开关Q1的第一端、第
二端及第三端分别对应于所述NMOS场效应管的栅极、漏极及源极。在在其它实施方式中，所
述电子开关Q1可为具有类似功能的其它开关，如NPN型三极管及IGBT等。
下面将对本发明电动汽车10及其预充电控制电路100的工作原理进行说明。
当所述电池组200输出高压电时，所述电池组200通过所述第三电阻R3给所述第一
电容C1充电。所述第一电容C1的电压Uc(t)＝Vb*(1-exp(-t/r3*c1))，其中，Vb代表所述电
池组200输出的电压，exp()代表以e为底的指数函数，t代表预充电时间，r3代表所述第三
电阻R3的阻值，c1代表所述第一电容C1的容值。所述第一电容C1的电压Uc(t)为所述预充电
模块120的充电电压。流经所述第三电阻R3的电流i(t)＝(Vb-Uc(t))/r3。
所述第一电阻R1及所述第二电阻R2对所述电池组200输出的高压电进行分压，并
将所述第二电阻R2分得的电压作为所述高压检测模块110的检测结果输出给所述延时模块
130。所述延时模块130将所述检测结果延时T＝1.1*c2*r4(其中，c2代表所述第二电容C2的
容值，r4代表所述第四电阻R4的阻值)后，将所述检测结果输出给所述定时器U1的触发引脚
TRIG，以触发所述定时器U1开始工作。
所述定时器U1的输出引脚OUT输出控制信号给所述电子开关Q1的第一端，以使所
述电子开关Q1导通，所述线圈J1中有电流流过，所述开关K1闭合，所述开关K1的第一端与第
二端之间的电压差Uk(t)＝Vb-Uc(t)。由此可知，所述第一电容C1的电压Uc(t)越大，所述开
关K1的第一端与第二端之间的电压差Uk(t)越小，流过所述开关K1的电流越小。在本实施方
式中，所述电子开关Q1导通时，流过所述线圈J1的电流满足驱动所述开关K1闭合的电流要
求，即，所述电子开关Q1能满足驱动所述继电器166的电流要求。
为了防止所述继电器166在闭合瞬间因过电流而损坏，需在所述继电器166闭合时
将流过所述开关K1的电流控制在安全范围内，即需在所述继电器166闭合时将所述开关K1
的第一端与第二端之间的电压差降低到一定的范围，亦即需使所述开关K1在所述预充电模
块120的充电电压达到参考值后才闭合。在本实施方式中，所述延时模块130的延时T大于或
等于所述预充电模块120的充电电压达到所述参考值的预充电时间t，因此，当所述开关K1
闭合时，所述预充电模块120的充电电压大于或等于所述参考值，流过所述开关K1的电流在
安全范围内，从而有效地防止了所述继电器166在闭合瞬间因过电流而损坏。
本发明通过所述延时模块130延迟所述检测结果触发所述控制模块150的时间，以
使所述继电器模块160在所述预充电模块120的充电电压到达所述参考值后闭合，从而降低
了所述继电器模块160两端的电压差，进而有效地防止了所述继电器模块160在闭合瞬间因
过电流而损坏，提高了所述电动汽车10的可靠性。
本发明并不仅仅限于说明书和实施例中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可
容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神
和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示
例。