本發明涉及新能源汽車充電技術領域，具體地，涉及一種軟啟動電路，對應的軟啟動方法，以及采用該軟啟動電路和方法的直流充電樁。

背景技術：

直流充電樁當中常用的啟動充電方案，主要是通過控制器與電池包管理系統(BMS)通訊，并獲得電池包當前電壓、最高允許充電電壓和初始充電電流(一般是電池包最大充電電流)，控制器以此作為整流模組啟動時的電壓和電流目標值。在整流模組啟動時，輸出電壓迅速上升，當輸出電壓超過電池包電壓時，由于充電回路限流電阻非常小，電流也迅速上升，在達到限流值之前，整流模組輸出電壓繼續快速上升，導致產生浪涌電流；如果開關閉合時間不合適，將加劇此浪涌電流。可見這種方法單純依靠整流模組的限流速度和精度，難于有效抑制或消除浪涌電流，容易造成充電回路各部件壽命縮短或損壞。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種軟啟動電路及軟啟動方法和直流充電樁，能夠抑制啟動充電過程中的浪涌電流，避免浪涌電流對電器件造成沖擊損壞，通過對開關裝置時序的控制，避免了其觸點黏連的情況。

為實現以上目的，本發明通過以下方案實現：

根據本發明的一個方面，提供一種軟啟動電路，包括：控制器、整流模組、第一開關、第二開關、防倒灌二極管，所述第一開關和所述第二開關均包括控制端和一個觸點，所述整流模組包括正、負輸出端和控制端，其中：

所述第一開關的控制端、所述第二開關的控制端、所述整流模組的控制端分別與所述控制器電連接，所述整流模組的正輸出端與所述防倒灌二極管的陽極相連，所述防倒灌二極管的陰極與所述第一開關的觸點相連，所述整流模組的負輸出端與所述第二開關的觸點相連；

所述控制器實時采集第一檢測點、第二檢測點、第三檢測點的測量值，并從車輛電池管理系統BMS獲得電池包充電電壓和電流的信息，所述第一檢測點檢測所述整流模組正輸出端與負輸出端之間的電壓，所述第二檢測點檢測檢測充電樁輸出正、負端的電壓，所述第三檢測點位于整流模組負輸出端與第二開關的觸點之間，第三檢測點用于檢測充電樁和整流模組的輸出電流；為了提供電池包需求的充電電壓和電流，所述控制器通過調節整流模組的輸出電壓和電流，以及控制第一開關和第二開關的通斷時序，使得在啟動充電過程中，避免了浪涌電流的產生。

根據本發明的第二方面，提供一種采用上述電路的軟啟動方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：控制器實時監測第一檢測點和第二檢測點的電壓，第一檢測點和第二檢測點的電壓測量誤差精度分別為±M₁％、±M₂％，實時監測第三檢測點的電流，此刻測得第二檢測點的電壓為V₂；

步驟2：控制器設定整流模組輸出電壓目標值為零，設定整流模組輸出電流限值為零；控制器啟動整流模組輸出，同時控制整流模組輸出電壓目標值由零以正常速率C₁上升為

步驟3：當第一檢測點的電壓達到步驟2中的電壓目標值時，保持電壓目標值不變、步驟2中的輸出電流限值不變，控制器控制第一開關和第二開關閉合；

步驟4：當控制器檢測到第一開關和第二開關閉合后，在步驟2中電壓目標值基礎上，以速率C₂增加整流模組的輸出電壓，同時控制整流模組輸出電流限值由零跳變為I₁；

步驟5：當第三檢測點的電流值大于等于電流限值I₁時，控制器以速率B₁增加整流模組輸出電流限值，直到整流模組輸出電流限值增加到BMS請求充電電流I0；同時，整流模組的目標電壓繼續增加；

步驟6：當整流模組的目標電壓增加到時，控制器控制整流模組的輸出目標電壓跳變為BMS請求的電池包最高允許充電電壓Vbat；

至此，軟啟動充電過程結束，進入正常充電過程。

優選地，步驟1中，所述M₁％＜1％，所述M₂％＜5％。

優選地，步驟2和步驟4中，所述速率C₁≥5倍的速率C₂。

優選地，步驟5中，所述電流限值I₁為5～10A；所述速率B₁，推薦4A/S≤B₁≤25A/S，在符合啟動時間要求的條件下，盡量選擇低速率。

根據本發明的第三方面，提供一種包含上述軟啟動電路和采用上述軟啟動方法的直流充電樁。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

本發明采用上述軟啟動方案，在其適用的充電回路中，有效抑制了啟動充電時的浪涌電流，避免了因浪涌電流沖擊而造成的電器件損壞，通過對開關裝置時序的控制，避免了其觸點黏連的情況。

本發明采用上述軟啟動方案，能夠很好的適用于直流充電樁中。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明一實施例的軟啟動充電電路框圖；

圖2為本發明一實施例的軟啟動充電流程圖；

圖3為本發明一實施例的軟啟動充電過程各點波形時序圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

如圖1所示，一種軟啟動電路，包括控制器、整流模組、第一開關K1、第二開關K2、防倒灌二極管D1，所述第一開關K1、所述第二開關K2各包括控制端和一個觸點，所述整流模組包括正負輸出端和控制端；所述控制器連接第一檢測點、第二檢測點、第三檢測點，其中：

所述第一開關K1的控制端、所述第二開關K2的控制端、所述整流模組的控制端分別與所述控制器電連接，所述整流模組的正極與所述防倒灌二極管D1的陽極相連，所述防倒灌二極管D1的陰極與所述第一開關K1的觸點相連；所述整流模組的負極與所述第二開關K2的觸點相連；

第一檢測點檢測所述整流模組正輸出端與負輸出端之間的電壓，第二檢測點檢測檢測充電樁輸出正、負端的電壓，第三檢測點位于整流模組負輸出端與第二開關的觸點之間，第三檢測點用于檢測充電樁和整流模組的輸出電流。所述控制器從車輛電池管理系統BMS獲得電池包充電電壓和電流的信息，所述控制器實時采集第一檢測點、第二檢測點、第三檢測點的測量值。

為了提供電池包需求的充電電壓和電流，所述控制器通過調節整流模組的輸出電壓和電流，以及控制第一開關和第二開關的通斷時序，使得在啟動充電過程中，避免了浪涌電流的產生。

在本發明另一實施例中，采用上述電路進行軟啟動，其步驟為：

步驟1：控制器實時監測第一檢測點和第二檢測點的電壓，第一檢測點和第二檢測點的電壓測量誤差精度分別為±M₁％、±M₂％；實時監測第三檢測點的電流，此刻測得第二檢測點的電壓為V₂；

步驟2：控制器設定整流模組輸出電壓目標值為零，設定整流模組輸出電流限值為零。控制器啟動整流模組輸出，同時控制整流模組輸出電壓目標值由零以正常速率C1上升為

步驟3：當第一檢測點的電壓達到步驟2中的電壓目標值時，保持電壓目標值不變、步驟2中的輸出電流限值不變，控制第一開關和第二開關閉合；

步驟4：當檢測到第一開關和第二開關閉合后，在步驟2中電壓目標值基礎上，以速率C2增加整流模組的輸出電壓，同時控制整流模組輸出電流限值由零跳I₁；

步驟5：當第三檢測點的電流值大于、等于電流限值I₁時，以速率B 1增加整流模組輸出電流限值，直到整流模組輸出電流限值增加到BMS請求充電電流I0；同時，整流模組的目標電壓繼續增加；

步驟6：當整流模組的目標電壓增加到時，控制整流模組的輸出目標電壓跳變為BMS請求的電池包最高允許充電電壓Vbat；

至此，軟啟動充電過程結束，進入正常充電過程。

在本發明另一實施例中，采用上述電路和方法，用于直流充電樁充電，充電樁具體的工作過程如下：

首先，充電樁自檢完成，并與車輛電池管理系統(BMS)握手成功，充電樁從BMS獲得電池最高允許充電電壓Vbat、請求充電電流I0；車輛進入充電準備就緒狀態。以下進入軟啟動充電階段：

步驟1：控制器實時監測第一檢測點1和第二檢測點2的電壓，其測量誤差精度分別為±M₁％、±M₂％；實時監測第三檢測點3的電流，此刻測得第二檢測點2的電壓為V₂。

步驟2：控制器控制整流模組輸出電壓目標值由零以速率C₁上升為并啟動整流模組輸出，同時控制整流模組輸出電流限值為零；若以此刻為t₀時刻，以t表示t₀時刻之后的任意時刻，則第一檢測點1的電壓與時間的關系可表達為：v_O(t)＝C₁×(t-t₀)。

步驟3：t₁時刻，第一檢測點1的電壓達到步驟2中的目標電壓時，保持目標電壓值不變，電流限值不變，第一開關K1、第二開關K2閉合。

步驟4：當檢測到第一開關K1、第二開關K2閉合后，在步驟2中目標電壓基礎上、以速率C₂增加輸出電壓，同時控制輸出電流限值由零跳變為I₁，以此刻為t₂，則第一檢測點1的電壓跟隨整流模組輸出電壓，第一檢測點的電壓與時間的關系可表達為：v_O(t)＝C₁×(t₁-t₀)+C₂×(t-t₂)。所述電流限值I₁盡量小，比如I₁可以為5～10A。

步驟5：t₃時刻，第三檢測點3的電流值等于步驟4中所述電流限值I₁，以低速率B₁增加電流限值，直到電流限值增加到BMS請求充電電流I₀，則第三檢測點3的電流值與時間的關系可以表達為：i_O(t)＝B₁×(t-t₃)+I₁；同時，整流模組的目標電壓繼續以低速率C₂增加，但是第一檢測點1的電壓在t₃時刻后不再跟隨目標電壓增加，而是隨著電池電壓緩慢增加。

t₄時刻，第三檢測點3的電流達到BMS請求充電電流I0。

步驟6：t₆時刻，整流模組目標電壓增加到控制整流模組的輸出目標電壓跳變為BMS請求的電池包最高允許充電電壓Vbat；至此，軟啟動充電過程結束，進入正常充電過程。

作為一優選的實施方式，所述速率C₁≥5C2，t0～t4控制在8～10S；4A/S≤B₁≤25A/S，在符合啟動時間要求的條件下，盡量選擇低速率。

作為一優選的實施方式，步驟1中，所述第一檢測點1和第二檢測點2的測量誤差精度電壓M₁、M₂盡量小，M₂％＜5％，M₁％＜1％。

從第三檢測點3的電流的表達公式可以看到，整個啟動過程有效抑制了浪涌電流，避免了因浪涌電流沖擊而造成的電器件損壞，通過對開關裝置時序的控制，避免了其觸點黏連的情況。

以上階段各點的波形時序圖，參照圖3。

本發明在其適用的充電回路中，有效抑制了啟動充電時的浪涌電流，避免了因浪涌電流沖擊而造成的電器件損壞，通過對開關裝置時序的控制，避免了其觸點黏連的情況。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。