一種分流裝置及高壓充電電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型實施例提供了一種分流裝置及高壓充電電路。分流裝置包括主回路繼電器、支路和控制系統(tǒng)，所述支路包括串聯(lián)的分?jǐn)嘣捅Ｗo元件，所述支路與所述主回路繼電器并聯(lián)，所述控制系統(tǒng)分別與所述主回路繼電器和所述分?jǐn)嘣B接，用以控制所述主回路繼電器和所述分?jǐn)嘣拈]合和斷開。本實用新型實施例的分流裝置，能夠有效的提高高壓充電回路的主回路繼電器的帶載切斷能力，保障高壓充電回路的安全性。
【專利說明】
一種分流裝置及高壓充電電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分流裝置及高壓充電電路。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種舒適便捷的交通工具，汽車的使用量不斷增加。與此同時，使用石油等資源的傳統(tǒng)汽車造成的環(huán)境污染和能源危機也在加劇。
[0003]為了減少環(huán)境污染，解決能源危機，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展，人們不斷探索嘗試新的替代方案。在此背景下，電動汽車等新能源汽車應(yīng)運而生。
[0004]新能源汽車作為綠色可持續(xù)發(fā)展的新時代的重要組成要素，近幾年越來越受到世界各國的重視與認(rèn)可。隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，人們對電動汽車快速充電的需求也是越來越高，充電電流、充電電壓也是越來越高。隨著充電電流、充電電流的抬高，對于與之配套的器件的要求也越來越苛刻。特別是對繼電器在異常情況下帶載切斷的次數(shù)和能力提出了新的要求。
[0005]目前，市面上的繼電器帶載切斷能力有限，同時繼電器帶載切斷容易出現(xiàn)拉弧和繼電器粘連等安全隱患。這種情況給電動汽車的推廣普及造成了很大障礙。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種分流裝置及高壓充電電路，保護電動汽車高壓充電回路的安全，提高繼電器的帶載切斷的能力。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了一種分流裝置，主回路繼電器、支路和控制系統(tǒng)，所述支路包括串聯(lián)的分?jǐn)嘣捅Ｗo元件，所述支路與所述主回路繼電器并聯(lián)，所述控制系統(tǒng)分別與所述主回路繼電器和所述分?jǐn)嘣B接，用以控制所述主回路繼電器和所述分?jǐn)嘣拈]合和斷開。
[0008]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述分?jǐn)嘣槔^電器，所述保護元件為保險絲或半導(dǎo)體開關(guān)。
[0009]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述分?jǐn)嘣榭煽乇ｋU絲，所述保護元件為繼電器、保險絲或半導(dǎo)體開關(guān)。
[0010]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述分?jǐn)嘣榘雽?dǎo)體開關(guān)，所述保護元件為繼電器、保險絲或半導(dǎo)體開關(guān)。
[0011]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述半導(dǎo)體元件為電力晶體管。
[0012]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述控制系統(tǒng)與所述保護元件連接，用以控制所述保護元件的閉合和斷開。
[0013]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述控制系統(tǒng)為電池管理系統(tǒng)。
[0014]本實用新型實施例的分流裝置，能夠有效的提高高壓充電回路的主回路繼電器的帶載切斷能力，保障高壓充電回路的安全性。
[0015]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型還提出了一種高壓充電電路，包括高壓充電主回路和前述任一項所述的分流裝置，所述分流裝置中的主回路繼電器串聯(lián)在所述高壓充電主回路中。
[0016]本實用新型實施例的高壓充電電路，可靠性高，安全性好。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1是本實用新型實施例中分流裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1中支路的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0020]圖3是圖1中支路的結(jié)構(gòu)示意圖之二；
[0021]圖4是圖1中支路的結(jié)構(gòu)示意圖之三；
[0022]圖5是圖1所示分流裝置中電池管理電路控制主回路繼電器和支路中的分?jǐn)嘣臅r序圖；
[0023]圖6是分流裝置采用圖2所示支路時的工作流程圖；
[0024]圖7是分流裝置采用圖3所示支路時的工作流程圖；
[0025]圖8是分流裝置采用圖4所示支路時的工作流程圖；
[0026]圖9是可控保險絲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖10是本實用新型實施例中高壓充電電路的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖11是本實用新型實施例中分流裝置的工作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實施例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，根據(jù)本實用新型精神所獲得的所有實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0030]圖1是本實用新型實施例中分流裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖1所示的分流裝置可以應(yīng)用于電力汽車的高壓充電電路中。
[0031]如圖1所示，本實施例中，分流裝置包括主回路繼電器、支路和控制系統(tǒng)，支路包括串聯(lián)的分?jǐn)嘣捅Ｗo元件，支路與主回路繼電器并聯(lián)，控制系統(tǒng)分別與主回路繼電器和分?jǐn)嘣B接，用以控制主回路繼電器和分?jǐn)嘣拈]合和斷開。
[0032]其中，控制系統(tǒng)可以是BMS(Battery Management System，電池管理系統(tǒng))。
[0033]參見圖1，在本實用新型實施例中，控制系統(tǒng)還可以與保護元件連接，用以控制保護元件的閉合和斷開。
[0034]控制系統(tǒng)的第一輸出端與分?jǐn)嘣目刂贫讼噙B，用于控制分?jǐn)嘣臄嚅_閉合時序?？刂葡到y(tǒng)的第二輸出端與保護元件的控制端相連，用于控制保護元件的斷開。
[0035]分?jǐn)嘣梢圆捎枚喾N形式的元件，只要分?jǐn)嘣嚅_使得回路斷開即可。保護元件可以是可控保險絲等，保護元件在分?jǐn)嘣霈F(xiàn)故障不能斷開主回路繼電器時使主回路繼電器斷開，起到保護作用。
[0036]控制系統(tǒng)與主回路繼電器的連接中，控制系統(tǒng)的第三輸出端(圖1中未示出)可以與主回路繼電器的控制端相連，用于控制主回路繼電器的斷開閉合時序。控制系統(tǒng)的第一輸入端(圖1中未示出)與主回路繼電器的檢測端相連，用于檢測主回路繼電器的狀態(tài)(指斷開或閉合)?？刂葡到y(tǒng)的第二輸入端(圖1中未示出)與主回路繼電器所在的高壓充電回路的電流檢測端相連，用于檢測該高壓充電回路的電流。
[0037]控制系統(tǒng)中可以包括能夠存儲和執(zhí)行軟件程序的處理器，該處理器可以通過執(zhí)行相應(yīng)的驅(qū)動控制程序?qū)崿F(xiàn)對支路和主回路繼電器的驅(qū)動和控制。
[0038]支路在主回路繼電器帶載切斷時起到分流作用，其原理是:在大電流帶載情況下，在需要切斷主回路繼電器時，先使支路處于通路狀態(tài)，這樣大部分電流就會通過支路，從而使主回路的電流比較小，此時再切斷主回路繼電器，使主回路繼電器在小電流的環(huán)境下切斷。在支路出現(xiàn)故障的時候，支路中的保護元件能夠通過直接和間接的動作來切斷高壓充電回路。高壓充電回路正常使用時，主回路繼電器閉合，支路處于斷開狀態(tài)。
[0039]其中，支路中的分?jǐn)嘣捅Ｗo元件可以有多種實現(xiàn)方式，下面舉例說明。
[0040]第一種情況:分?jǐn)嘣槔^電器，保護元件可以為保險絲或半導(dǎo)體開關(guān)。
[0041 ]圖2是圖1中支路的結(jié)構(gòu)示意圖之一。如圖2所示，本實施例中，支路包括串聯(lián)的繼電器和保險絲。其中，繼電器為分?jǐn)嘣?，保險絲為保護元件。
[0042]在使用圖2所示串聯(lián)的繼電器和保險絲作為支路的情況下，分流裝置的工作原理是:
[0043]在大電流帶載情況下，當(dāng)需要切斷主回路繼電器時，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制圖2中的繼電器閉合，以使支路處于通路狀態(tài)，這樣大部分電流就會通過支路，從而使主回路的電流比較小。然后，在主回路的電流比較小的情況下，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制主回路繼電器斷開，這樣就使主回路繼電器在小電流的環(huán)境下切斷。在圖2所示支路出現(xiàn)故障的時候，支路中的保護元件(圖2中為保險絲)能夠通過直接和間接的動作來切斷高壓充電回路。高壓充電回路正常使用時，主回路繼電器閉合，支路處于斷開狀態(tài)。
[0044]第二種情況:分?jǐn)嘣榘雽?dǎo)體開關(guān)，保護元件可以為繼電器、保險絲或半導(dǎo)體開關(guān)。
[0045]圖3是圖1中支路的結(jié)構(gòu)示意圖之二。如圖3所示，本實施例中，支路包括串聯(lián)的第一半導(dǎo)體元件和第二半導(dǎo)體元件。其中，第一半導(dǎo)體元件為分?jǐn)嘣?，第二半?dǎo)體元件為保護元件。
[0046]在使用圖3所示串聯(lián)的第一半導(dǎo)體元件和第二半導(dǎo)體元件作為支路的情況下，分流裝置的工作原理是:
[0047]在大電流帶載情況下，當(dāng)需要切斷主回路繼電器時，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制圖3中的第一半導(dǎo)體元件閉合，以使支路處于通路狀態(tài)，這樣大部分電流就會通過支路，從而使主回路的電流比較小。然后，在主回路的電流比較小的情況下，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制主回路繼電器斷開，這樣就使主回路繼電器在小電流的環(huán)境下切斷。在圖3所示支路出現(xiàn)故障的時候，支路中的保護元件(圖3中為第二半導(dǎo)體元件)能夠通過直接和間接的動作來切斷高壓充電回路。高壓充電回路正常使用時，主回路繼電器閉合，支路處于斷開狀態(tài)。
[0048]圖4是圖1中支路的結(jié)構(gòu)示意圖之三。如圖4所示，本實施例中，支路包括串聯(lián)的半導(dǎo)體元件和可控保險絲。其中，半導(dǎo)體元件為分?jǐn)嘣?，可控保險絲為保護元件。其中，半導(dǎo)體元件可以是GTR(Giant Transistor，電力晶體管)管。
[0049]其中，可控保險絲的結(jié)構(gòu)如圖9所示。如圖9所示，可控保險絲可以由并聯(lián)的保險絲和開關(guān)以及控制該開關(guān)的控制部件組成。
[0050]在使用圖4所示串聯(lián)的半導(dǎo)體元件和可控保險絲作為支路的情況下，分流裝置的工作原理是:
[0051]在大電流帶載情況下，當(dāng)需要切斷主回路繼電器時，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制圖4中的半導(dǎo)體元件閉合，以使支路處于通路狀態(tài)，這樣大部分電流就會通過支路，從而使主回路的電流比較小。然后，在主回路的電流比較小的情況下，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制主回路繼電器斷開，這樣就使主回路繼電器在小電流的環(huán)境下切斷。在圖3所示支路出現(xiàn)故障的時候，支路中的保護元件(圖4中為可控保險絲)能夠通過直接和間接的動作來切斷高壓充電回路。高壓充電回路正常使用時，主回路繼電器閉合，支路處于斷開狀態(tài)。
[0052]通過圖4所示的支路可知，在運用半導(dǎo)體元件的時候，可以直接通過切斷支路中的半導(dǎo)體元件來直接斷開支路。不用通過可控保險絲來切斷支路。然后通過檢測支路中是否有電流來判斷可控保險絲是否粘連或故障，再來斷開可控保險絲。
[0053]第三種情況:分?jǐn)嘣榭煽乇ｋU絲，保護元件可以為繼電器、保險絲或半導(dǎo)體開關(guān)。
[0054]當(dāng)然，支路的組成情況僅為列舉的示例，并不用于對支路進行限定。在本實用新型其他實施例中，支路也可以由其他的元器件組合來實現(xiàn)。
[0055]由于繼電器在異常情況下帶載切斷能力有限，為了實現(xiàn)保護回路能夠正常起到作用，對保護主回路繼電器的分流裝置進行時序控制是非常有必要的。下面對圖1所示分流裝置中控制系統(tǒng)控制主回路繼電器和支路中的分?jǐn)嘣臅r序進行說明。
[0056]圖5是圖1所示分流裝置中控制系統(tǒng)控制主回路繼電器和支路中的分?jǐn)嘣臅r序圖。圖5中，分流裝置中分?jǐn)嘣堑闹分械姆謹(jǐn)嘣?br>[0057]如圖5所示，tl時刻為主回路繼電器閉合的時刻;t2時刻為支路中分?jǐn)嘣]合時亥Ij;t3為主回路繼電器斷開時刻;t4支路中分?jǐn)嘣臄嚅_時刻。
[0058]在本實用新型實施例中，可以通過控制系統(tǒng)中處理器的軟件配置來實現(xiàn)對主回路繼電器和分流裝置中分?jǐn)嘣M行時序控制。如圖5所示，tl時刻主回路繼電器閉合，t2時刻控制系統(tǒng)接收到斷開主回路繼電器的命令，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動來驅(qū)動支路中的分?jǐn)嘣]合，t3時刻控制系統(tǒng)通過主回路繼電器驅(qū)動來驅(qū)動主回路繼電器斷開，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到主回路繼電器斷開后，t4時刻控制系統(tǒng)控制分流裝置中分?jǐn)嘣嚅_。由圖5可見，分?jǐn)嘣谥骰芈防^電器斷開之前閉合，在主回路繼電器斷開之后斷開。
[0059]圖6是分流裝置采用圖2所示支路時的工作流程圖。如圖6所示，在分流裝置采用圖2所示支路時，工作流程包括如下步驟:
[0060]步驟S601，在帶載情況下，控制系統(tǒng)接收到斷開主回路繼電器的指令；
[0061 ]步驟S602，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制支路中的繼電器閉合；
[0062]步驟S603，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制主回路繼電器斷開；
[0063]步驟S604，支路中的保險絲因電流過大熔斷，切斷支路；
[0064]步驟S605，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制支路中的繼電器斷開，結(jié)束流程。
[0065]圖7是分流裝置采用圖3所示支路時的工作流程圖。如圖6所示，在分流裝置采用圖3所示支路時，工作流程包括如下步驟:
[0066]步驟S701，在帶載情況下，控制系統(tǒng)接收到斷開主回路繼電器的指令；
[0067]步驟S702，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制支路中的第一半導(dǎo)體元件(作為支路中的分?jǐn)嘣?閉合；
[0068]步驟S703，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制主回路繼電器斷開；
[0069]步驟S704，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制支路中的第一半導(dǎo)體元件斷開，結(jié)束流程。
[0070]圖8是分流裝置采用圖4所示支路時的工作流程圖。如圖6所示，在分流裝置采用圖4所示支路時，工作流程包括如下步驟:
[0071]步驟S801，在帶載情況下，控制系統(tǒng)接收到斷開主回路繼電器的指令；
[0072]步驟S802，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制支路中的半導(dǎo)體元件(作為支路中的分?jǐn)嘣?閉合；
[0073]步驟S803，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制主回路繼電器斷開；
[0074]步驟S804，控制系統(tǒng)通過驅(qū)動控制支路中的半導(dǎo)體元件斷開；
[0075]步驟S805，判斷控制系統(tǒng)是否檢測到輸出端有電流，如果控制系統(tǒng)檢測到輸出端有電流，執(zhí)行步驟S806，否則結(jié)束流程；
[0076]步驟S806，控制系統(tǒng)控制支路中的可控保險絲斷開，結(jié)束流程。
[0077]本實用新型實施例的分流裝置，通過支路的分流作用，能夠有效的解決繼電器帶載切斷的能力;通過控制主回路繼電器和分流裝置分?jǐn)嘣拈]合及斷開時序來保證主回路繼電器能夠在小電流的環(huán)境下斷開;通過在支路中添加保護元件，可以安全可靠地切斷高壓充電回路，保證電路安全;通過對控制系統(tǒng)的軟件配置，可以通過采樣來判斷負(fù)載是否在主回路繼電器正常切斷的范圍，進而來選擇是否啟動分流裝置;可以通過對控制系統(tǒng)的多種軟件配置來實現(xiàn)保護功能。
[0078]可見，本實用新型實施例的分流裝置，能夠有效的提高高壓充電回路的主回路繼電器的帶載切斷能力，保障高壓充電回路的安全性。
[0079]圖10是本實用新型實施例中高壓充電電路的總體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖10所示，該高壓充電電路包括高壓充電主回路和分流裝置，其中，分流裝置中的主回路繼電器串聯(lián)在高壓充電主回路中。其中，分流裝置可以是本實用新型前述實施例中的任意一種分流裝置。
[0080]由于本實用新型實施例的高壓充電電路包括前述的分流裝置，能夠在需要切斷高壓充電回路時可靠地斷開高壓充電回路，因此可靠性高，安全性好。
[0081]本實用新型實施例還提出了一種基于上述的分流裝置的工作方法。圖11是本實用新型實施例中分流裝置的工作方法的流程圖。如圖11所示，分流裝置的工作方法可以包括如下步驟:
[0082]步驟SllOl，控制系統(tǒng)向支路的分?jǐn)嘣?或保護元件發(fā)送閉合指令，控制支路處于通路狀態(tài)；
[0083]步驟S1102，在支路處于通路狀態(tài)的情況下，控制系統(tǒng)向主回路繼電器發(fā)送斷開指令，控制主回路繼電器斷開；
[0084]步驟S1103，在主回路繼電器斷開后，斷開分?jǐn)嘣?或保護元件。
[0085]斷開分?jǐn)嘣?或保護元件的含義是:當(dāng)步驟SI101中閉合的是分?jǐn)嘣r，步驟S1103斷開分?jǐn)嘣划?dāng)步驟SllOl中閉合的是保護元件時，步驟S1103斷開保護元件；當(dāng)步驟SI 101中閉合的是分?jǐn)嘣捅Ｗo元件時，步驟SI 103斷開分?jǐn)嘣捅Ｗo元件。
[0086]在分?jǐn)嘣槔^電器、保護元件為保險絲或半導(dǎo)體開關(guān)的情況下，斷開分?jǐn)嘣?或保護元件可以包括;使繼電器保持閉合狀態(tài)，使保險絲熔化或者控制系統(tǒng)控制半導(dǎo)體開關(guān)斷開。
[0087]本實用新型實施例的分流裝置的工作方法，能夠在需要切斷高壓充電回路時可靠地斷開高壓充電回路的主回路繼電器，從而提高了高壓充電回路的主回路繼電器的帶載切斷能力，保障了高壓充電回路的安全性。
[0088]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種分流裝置，其特征在于，包括主回路繼電器、支路和控制系統(tǒng)，所述支路包括串聯(lián)的分?jǐn)嘣捅Ｗo元件，所述支路與所述主回路繼電器并聯(lián)，所述控制系統(tǒng)分別與所述主回路繼電器和所述分?jǐn)嘣B接，用以控制所述主回路繼電器和所述分?jǐn)嘣拈]合和斷開。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流裝置，其特征在于，所述分?jǐn)嘣槔^電器，所述保護元件為保險絲或半導(dǎo)體開關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流裝置，其特征在于，所述分?jǐn)嘣榭煽乇ｋU絲，所述保護元件為繼電器、保險絲或半導(dǎo)體開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流裝置，其特征在于，所述分?jǐn)嘣榘雽?dǎo)體開關(guān)，所述保護元件為繼電器、保險絲或半導(dǎo)體開關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分流裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體開關(guān)為電力晶體管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)與所述保護元件連接，用以控制所述保護元件的閉合和斷開。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)為電池管理系統(tǒng)。8.—種高壓充電電路，其特征在于，包括高壓充電主回路和權(quán)利要求1至7任一項所述的分流裝置，所述分流裝置中的主回路繼電器串聯(lián)在所述高壓充電主回路中。
【文檔編號】H02J7/00GK205646943SQ201620505640
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】鄭陳鈴, 劉萍
【申請人】寧德時代新能源科技股份有限公司