一種智能型直流接觸器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本設(shè)計屬于電氣技術(shù)領(lǐng)域，新能源電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及電動汽車直流電源智能控制技術(shù)的實(shí)用新型。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類科技的進(jìn)步和生活水平的提高，直流電源在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來越多，特別是在移動設(shè)備和便攜式儀器上面基本都是用直流電源作為設(shè)備能源，例如電動汽車、電動叉車等。直流電源的應(yīng)用自然會需要對直流電源進(jìn)行開關(guān)控制，需要用到直流接觸器，由于直流電弧不像交流電弧有自然過零點(diǎn)，直流接觸器的主觸點(diǎn)在分?jǐn)噍^大電流(直流電路)時，滅弧更困難，往往會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，容易燒傷觸點(diǎn)和延時斷電。滅弧是直流接觸器的一個技術(shù)重點(diǎn)和難點(diǎn)，為了迅速滅弧，直流接觸器一般采用磁吹式滅弧裝置，并裝有隔板及陶土滅弧罩?；蛘卟捎谜婵帐曳绞浇档碗娀?。無論是磁吹式滅弧還是真空室滅弧都會引起直流接觸器的工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，從而大幅提高直流接觸器制造成本，而且降低了直流接觸器的可靠性。
[0003]在很多直流電源的應(yīng)用領(lǐng)域需要對直流電壓進(jìn)行檢測判斷，根據(jù)電源電壓的變化控制直流接觸器的工作，從而保護(hù)供電電源或儀器設(shè)備，例如在電動汽車上電暖風(fēng)是由蓄電池通過直流接觸器供電的，這就需要電暖風(fēng)具有欠壓保護(hù)功能，當(dāng)電池電壓因饋電降低時需要及時關(guān)閉點(diǎn)暖風(fēng)，否則將會引起電池的過度放電而損壞蓄電池，從而引起蓄電池的報廢。同樣有些應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榱吮Ｗo(hù)負(fù)載設(shè)備需要進(jìn)行過電壓保護(hù)。目前市場上的直流接觸器都是被動式結(jié)構(gòu)，無法感知直流電壓，不能做到電源過欠壓保護(hù)的功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對目前直流接觸器的技術(shù)缺陷和行業(yè)需求，本實(shí)用新型通過結(jié)合電力電子、自動控制等多學(xué)科的技術(shù)創(chuàng)造性的提出了一種解決方案，實(shí)用新型了一種智能型直流接觸器，可以很好的解決上面所述的技術(shù)難題。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]—種智能型直流接觸器，包括電源模塊4、指令信號模塊5、單片機(jī)模塊6、繼電器模塊7、電力電子模塊8和電壓檢測模塊3 ;單片機(jī)模塊6與電源模塊4、指令信號模塊5、繼電器模塊7、電力電子模塊8和電壓檢測模塊3分別電連接；電源模塊4由電源端1和負(fù)載端2組成；電壓檢測模塊3連接在電源端1和負(fù)載端2之間，檢測電源模塊4的電壓；繼電器模塊7和電力電子模塊8并聯(lián)后連接在電源端1和負(fù)載端2之間；單片機(jī)模塊6控制繼電器模塊7和電力電子模塊8通斷。
[0007]目前市場上普通的直流接觸器的電弧是由接觸器觸點(diǎn)直流分?jǐn)鄷r感性負(fù)載存儲的磁場能量瞬時釋放，斷點(diǎn)處產(chǎn)生高能電弧，電弧容易造成火災(zāi)隱患，因此要求直流接觸器具有較好的滅弧功能。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型中引入電力電子元件(MOSFET、IGBT等，該裝置有持續(xù)發(fā)熱缺點(diǎn))，利用其無觸點(diǎn)、無電弧接通的特性，通過與接觸性繼電器并聯(lián)使用，需要通電開啟時，首先開通電力電子元件，該過程無電弧產(chǎn)生，同時把繼電器觸點(diǎn)電壓降低到接近于零，第二步閉合繼電器，由于繼電器閉合時觸點(diǎn)間幾乎無電壓，所以也不會產(chǎn)生電弧，第三步斷開電力電子元件，讓持續(xù)電流只通過繼電器流通，這樣避免電力電子元件持續(xù)通電發(fā)熱問題。同樣其斷開過程也分為3步走，第一步閉合電力電子元件，第二步斷開繼電器，第三步斷開電力電子元件，完成直流接觸器的斷開過程。有效避免繼電器產(chǎn)生的電弧問題，同時解決電力電子器件持續(xù)通電易發(fā)熱的特點(diǎn)。本實(shí)用新型設(shè)計了一套自動檢測電壓及智能信息處理系統(tǒng)，通過電壓檢測模塊對用電設(shè)備電壓信息的檢測與收集，同時指令信號模塊接收外部開關(guān)信號，不同信號都發(fā)射到單片機(jī)模塊進(jìn)行智能處理，并對整個用電設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行指控，然后根據(jù)電壓值進(jìn)行欠壓保護(hù)，同時也可以實(shí)現(xiàn)過電壓保護(hù)，例如當(dāng)直流電源電壓高于負(fù)載能承受的電壓值時進(jìn)行過電壓保護(hù)，關(guān)斷直流接觸器，避免負(fù)載因電壓過高而損壞。由于采用高精度單片機(jī)進(jìn)行電壓檢測，檢測精度很高，可以對過欠壓數(shù)值進(jìn)行精確控制，而且本實(shí)用新型可以很方便的更改保護(hù)電壓值，只需要更改軟件參數(shù)而不需要更改硬件電路，方便快捷。
[0009]優(yōu)選的是:所述的電源模塊是一個開關(guān)電源系統(tǒng)，把高壓電源轉(zhuǎn)化成低壓電源供給系統(tǒng)作為控制電源和單片機(jī)的工作電源。
[0010]優(yōu)選的是:所述的指令信號模塊是一個轉(zhuǎn)換模塊，接收外部的開關(guān)信號，轉(zhuǎn)換為內(nèi)部信號送給單片機(jī)，作為單片機(jī)非保護(hù)模式下的動作依據(jù)。
[0011]更為優(yōu)選的是:所述的指令信號模塊還有具有光電隔離功能，實(shí)現(xiàn)外部指令電路和直流接觸器電路的電氣隔離。
[0012]優(yōu)選的是:所述的單片機(jī)模塊是直流接觸器的控制核心，接收各個模塊的信息，計算出控制規(guī)則，控制繼電器模塊和電力電子模塊的通斷。
[0013]優(yōu)選的是:所述的電壓檢測模塊是通過分壓電路檢測直流電源的電壓，作為系統(tǒng)過電壓、欠電壓保護(hù)的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)過欠壓保護(hù)功能的核心模塊。
[0014]優(yōu)選的是:所述的繼電器模塊由繼電器驅(qū)動電路和繼電器組成，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對繼電器的開關(guān)控制。
[0015]優(yōu)選的是:所述的電力電子模塊由電力電子驅(qū)動電路和電力電子元件組成，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對電力電子元件的開關(guān)控制。
[0016]更為優(yōu)選的是:所述的電力電子模塊與繼電器模塊一起構(gòu)成了無弧直流開關(guān)的執(zhí)行單元。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0018]結(jié)合傳統(tǒng)接觸性繼電器持續(xù)通電不發(fā)熱及電力電子元件通斷電時無電弧的優(yōu)點(diǎn)，有效避免了傳統(tǒng)接觸性繼電器容易產(chǎn)生電弧造成火災(zāi)隱患的缺點(diǎn)，保護(hù)設(shè)備的使用安全性。同時，通過智能電壓檢測，根據(jù)電壓值對用電設(shè)備進(jìn)行欠壓保護(hù)和過電壓保護(hù)，保護(hù)系統(tǒng)電氣安全，提尚設(shè)備運(yùn)彳丁壽命。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型智能直流接觸器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0020]其中圖中各標(biāo)號表不:
[0021]1、電源端；2、負(fù)載端；3、電壓檢測模塊；4、電源模塊；5、指令信號模塊；6、單片機(jī)模塊；7、繼電器模塊；8、電力電子模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，一種智能型直流接觸器，包括電源模塊4、指令信號模塊5、單片機(jī)模塊6、繼電器模塊7、電力電子模塊8和電壓檢測模塊3 ;單片機(jī)模塊6與電源模塊4、指令信號模塊5、繼電器模塊7、電力電子模塊8和電壓檢測模塊3分別電連接；電源模塊4由電源端1和負(fù)載端2組成；電壓檢測模塊3連接在電源端1和負(fù)載端2之間；繼電器模塊7和電力電子模塊8并聯(lián)后連接在電源端1和負(fù)載端2之間；單片機(jī)模塊6控制繼電器模塊7和電力電子模塊8通斷。電壓檢測模塊3對電源端1與負(fù)載端2構(gòu)成的電源模塊4的電壓進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果反饋到單片機(jī)模塊6進(jìn)行智能處理，然后指導(dǎo)繼電器模塊7和電力電子模塊8的開關(guān)指令。指令信號模塊5接受非保護(hù)狀態(tài)下的外部開關(guān)信號，返回給單片機(jī)模塊6，智能計算后指導(dǎo)繼電器模塊7和電力電子模塊8的開關(guān)指令。
[0023]接觸器開通過程分為3步，首先開通電力電子元件2，該過程無電弧產(chǎn)生，同時把繼電器1觸點(diǎn)電壓降低到接近于零，第二步閉合繼電器1，由于繼電器1閉合時觸點(diǎn)間幾乎無電壓，所以也不會產(chǎn)生電弧，第三步斷開電力電子元件2，讓持續(xù)電流只通過繼電器1流通，這樣避免電力電子元件2持續(xù)通電發(fā)熱問題。同樣其斷開過程也分為3步走，第一步閉合電力電子元件2，第二步斷開繼電器1，第三步斷開電力電子元件2，完成直流接觸器的斷開過程。電器電型號通過電壓檢測模塊3輸入，通過電源模塊4輸出。
[0024]電壓檢測模塊的工作過程是通過R1和R2的分壓電路把高壓直流電源電壓Vh轉(zhuǎn)換成可以被單片機(jī)檢測的低壓電Vi進(jìn)行電壓檢測，電路中的C1是進(jìn)行濾波的，提高電路抗干擾能力，保證電壓檢測精度。分壓原理為:
[0025]Vi = Vh*R2/(Rl+R2)
[0026]由于R2/(R1+R2)為定值，可見Vi和Vh是線性關(guān)系，單片機(jī)通過檢測Vi就可以判斷出電源Vh的電壓值，然后根據(jù)電壓值進(jìn)行欠壓保護(hù)，同時也可以實(shí)現(xiàn)過電壓保護(hù)，例如當(dāng)直流電源電壓高于負(fù)載能承受的電壓值時進(jìn)行過電壓保護(hù)，關(guān)斷直流接觸器，避免負(fù)載因電壓過高而損壞。由于采用高精度單片機(jī)1’進(jìn)行電壓檢測，檢測精度很高，可以對過欠壓數(shù)值進(jìn)行精確控制，而且本實(shí)用新型可以很方便的更改保護(hù)電壓值，只需要更改軟件參數(shù)而不需要更改硬件電路，方便快捷。
[0027]除上述實(shí)施例之外，本實(shí)用新型還可以具有其他實(shí)施方式，凡使用同等替換或者等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能型直流接觸器，其特征在于:包括電源模塊、指令信號模塊、單片機(jī)模塊、繼電器模塊、電力電子模塊和電壓檢測模塊；單片機(jī)模塊與電源模塊、指令信號模塊、繼電器模塊、電力電子模塊和電壓檢測模塊分別電連接；電源模塊由電源端和負(fù)載端組成；電壓檢測模塊連接在電源端和負(fù)載端之間，檢測電源模塊的電壓；繼電器模塊和電力電子模塊并聯(lián)后連接在電源端和負(fù)載端之間；單片機(jī)模塊控制繼電器模塊和電力電子模塊通斷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型直流接觸器，其特征在于:電源模塊是一個開關(guān)電源系統(tǒng)，把高壓電源轉(zhuǎn)化成低壓電源供給系統(tǒng)作為控制電源和單片機(jī)的工作電源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型直流接觸器，其特征在于:指令信號模塊是一個轉(zhuǎn)換模塊，接收外部的開關(guān)信號，轉(zhuǎn)換為內(nèi)部信號送給單片機(jī)模塊，作為單片機(jī)模塊非保護(hù)模式下的動作依據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能型直流接觸器，其特征在于:指令信號模塊還有具有光電隔離功能，實(shí)現(xiàn)外部指令電路和直流接觸器電路的電氣隔離。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型直流接觸器，其特征在于:單片機(jī)模塊是直流接觸器的控制核心，接收各個模塊的信息，計算出控制規(guī)則，控制繼電器模塊和電力電子模塊的通斷。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型直流接觸器，其特征在于:電壓檢測模塊是通過分壓電路檢測直流電源的電壓，作為系統(tǒng)過電壓、欠電壓保護(hù)的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)過欠壓保護(hù)功能的核心t吳塊。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型直流接觸器，其特征在于:繼電器模塊由繼電器驅(qū)動電路和繼電器組成，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)模塊對繼電器的開關(guān)控制。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型直流接觸器，其特征在于:電力電子模塊由電力電子驅(qū)動電路和電力電子元件組成，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)模塊對電力電子元件的開關(guān)控制。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的智能型直流接觸器，其特征在于:電力電子模塊與繼電器模塊一起構(gòu)成無弧直流開關(guān)的執(zhí)行單元。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種智能型直流接觸器，主要包括電源模塊、指令型號模塊、單片機(jī)模塊、繼電器模塊和電力電子模塊和電壓檢測模塊。該設(shè)備結(jié)合傳統(tǒng)接觸性繼電器持續(xù)通電不發(fā)熱及電力電子元件通斷電時無電弧的優(yōu)點(diǎn)，有效避免了傳統(tǒng)接觸性繼電器容易產(chǎn)生電弧造成火災(zāi)隱患的缺點(diǎn)，保護(hù)設(shè)備的使用安全性。同時，通過智能電壓檢測，根據(jù)電壓值對用電設(shè)備進(jìn)行欠壓保護(hù)和過電壓保護(hù)，保護(hù)系統(tǒng)電氣安全，提高設(shè)備運(yùn)行壽命。
【IPC分類】H01H47/02
【公開號】CN205122482
【申請?zhí)枴緾N201520803605
【發(fā)明人】王建軍, 劉俊杰
【申請人】青島博瑞電氣有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年10月13日