CN105009396B - 电流测量继电器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电流测量继电器装置，该电流测量继电器装置将电流测量传感器和继电器集成为一体，并且因此能够测量流经继电器的电流并且根据测量结果自主地控制继电器的操作，而无需外部的控制装置例如电池管理系统(BMS)来控制。

Description

电流测量继电器装置
技术领域
本申请要求在韩国知识产权局于2013年8月28日和2014年4月10日提交的韩国专利申请Nos.10-2013-0102626和10-2014-0042768的优先权，该两项专利的全部内容都通过引用的方式并入本文。
本发明涉及一种电流测量继电器装置，更具体地，涉及一种电流继电器装置能够测量流入继电器的电流并根据测量结果控制继电器操作，通过将继电器和电流测量传感器集成为一体而不依靠外部控制装置例如电池管理系统(BMS)的控制。
背景技术
近年来，由于工业和经济的急剧增长，已经研究出了基本用于采用电池作为主电源的车辆上(例如，电动车辆等等)、借助电流测量传感器根据测量结果(例如，过电压导通检测结果，低电压导通检测结果，等等)来控制继电器开关的技术，为了在驱动电机和电池之间连接，该电流测量传感器可分开地附接以测量流过驱动电机和电池之间的电流。
提前公开的韩国申请专利No.10-2007-0023074描述了与如上所述的现有继电器控制相关的技术，公开了利用清洗机电机的过电流的雨刮保护系统，在该系统中，电流传感器单元可感测输入到清洗机电机的电流以根据传感器电流打开/关闭雨刮继电器的工况。
然而，根据如上所述的现有的继电器控制技术，因为电流测量传感器不是连接到继电器而是连接到电路并且ECU从电路接收到被感测的过电压信号并然后根据接收的过电压信号操作继电器，所以当高电流流入电路，继电器可能不被优先地操作这也可能造成电路的损坏，并威胁到用户的安全。除了上述以外，电流测量传感器需要被分别地附接并因而增加电路的制造成本。
因此，为了解决如上所述的现有的继电器控制技术问题，本发明人已经发明了一种电流测量继电器装置，该电流测量继电器装置可根据测量结果来测量流入继电器的电流并控制继电器的操作，而不依赖外部控制装置例如电池管理系统(BMS)的控制，借助于将继电器和电流测量传感器集成以使得当高电流流入电路时继电器被优先地操作因而保护电路。
发明内容
技术问题
本发明致力于提供一种电流测量继电器装置，该电流测量继电器装置能够测量流入继电器的电流并且能够根据被测结果控制继电器的操作，通过将继电器和电流测量传感器集成，而不依靠外部控制装置例如电池管理系统(BMS)的控制。
详细地，本发明致力于提供一种电流测量继电器装置，当通过利用电流测量传感器直接测量流入继电器的电流而感测到高电流的流过，该电流测量继电器装置能够通过优先地切断继电器的连接而保护电路。
技术方案
本发明的一个典型实施例提供一种电流测量继电器装置，包括：继电器，该继电器被设置在电路中；电流测量单元，该电流测量单元测量继电器电流；比较器，该比较器把测量的电流值和预设的电流界限值比较；和开关，根据测量的电流值是否超过电流界限值，该开关连接到比较器以控制继电器的操作。
继电器和电流测量单元可以集成以被模块化。
电流测量单元可包括电流传感器，该电流传感器对应于变流器类型、霍尔元件类型和熔断器类型中的至少一种。
电流测量单元可测量交流电流和直流电流的至少之一。
当测量的电流值超过电流界限值时，比较器可发送过量检测信号到开关。
开关可以接通或断开继电器的电源。
当开关接收到过量检测信号，开关的状态可以从接通状态改变为断开状态，并从而可以停止继电器的操作。
当测量的电流值超过电流界限值，不论电池管理系统(BMS)是否正常操作，开关状态都可从接通状态改变为断开状态。
当测量的电流值未超过电流界限值并且开关状态需要从接通状态改变为断开状态，根据BMS的控制，开关的状态可以从接通状态改变为断开状态。
有利效果
根据本发明的典型实施例，通过将继电器和电流传感器集成，电流测量继电器装置可以根据流入继电器的电流值切断继电器，因此较之继电器被各个连接到电流传感器的现有构造，进一步降低电路的制造成本。
而且，电流测量继电器装置可独立地操作而不依靠外部控制装置例如电池管理系统(BMS)的控制，从而即使外部控制装置异常如故障时，在过电流发生时切断继电器。
此外，根据本发明的典型实施例，自从继电器连接到电流传感器以后，当继电器电源被接通，可以自动地测量继电器电流。
另外，根据本发明的典型实施例，当电流测量传感器直接地测量流入继电器的电流以感测高电流流过时，继电器的连接被优先地切断从而防止对电路的损害和对用户的电击。
附图说明
图1是示出了根据相关技术的电动车辆10的构造的框图。
图2是示出了根据本发明的一个典型实施例的电流测量继电器装置100的构造的框图。
图3是示出了根据本发明的典型实施例的电流测量继电器装置100的电路的电路图。
图4是更详细地示出了根据本发明的典型实施例的电流测量继电器装置100的操作顺序的流程图。
具体实施方式
下文中，将参考附图描述本发明。在本说明书中，省略不必要地可能使本发明的要点模糊的关于公知的功能和构造的重复说明和详细说明。相反，提供本发明的典型实施例使得本公开将是透彻和完整的，并将完全地传达本发明的概念给本领域的技术人员。因此，为了清楚起见，遍及附图，构件的形状、大小等等可能被放大了。
在说明书中，除非明确地说明为相反，表述“包括”将被理解为意味包括所陈述的元件但不排除任何其他的元件。
图1是示出了根据相关技术的电动车辆1的构造的框图。
参见图1，电动车辆1可能被构造为包括电池10、电池管理系统(BMS)20、电子控单元(ECU)30、变换器40和电机50。
电池10是提供驱动力给电机50以驱动电动车辆的能源。根据电机50和/或内燃机(未示出)的驱动，电池10可以被变换器40充电或放电。
本文中，电池10的类型不受特别地限制，并因此例如电池10，可以为锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等等。
而且，电池10被构造为电池组，在其中多个电池单体被串联和/或并联连接。此外，可以设置一个或多个电池组以形成电池10。
BMS 20估计电池10的状态并使用所估计的状态信息管理电池10。例如，BMS 20估计和管理电池10的状态信息，如电池10的充电状态(SOC)、健康状态(SOH)、最大输入/输出功率容许量，输出电压等等。此外，利用状态信息，BMS 10可控制电池10充电或放电，并也可估计电池的替换时间。
ECU 30是控制电动车辆1的状态的电子控装置。例如，ECU 30基于例如加速器、刹车和速度的信息确定力矩量，并控制电机50的输出以满足力矩信息。
而且，根据从BMS 20发送来的电池10的SOC、SOH诸如此类信息，ECU 30发送控制信号到变换器40使得电池10可以被充电或放电。
变换器40根据ECU 30的控制信号使电池10充电或放电。
电机50根据从ECU 30发送来的控制信息(例如，力矩信息)利用电池10的电能驱动电动车辆1。
利用电池10的电能驱动上述的电动车辆1，在该电动车辆1中，电池10和电机50通过各种电路彼此连接。在这种情况下，具有从微小电流到高电流的不同电位差的电流可能流入电路并因此优选地提供电路保护的装置例如继电器来保护电池10和电机50以抗电流。
图2是示出了根据本发明的典型实施例的电流测量继电器装置100构造的框图，并且图3是示出了根据本发明的典型实施例的电流测量继电器装置100的电路的电路图。
参见图2和图3，电流测量继电器装置100包括继电器100、电流测量单元120、比较器130和开关140。
首先，继电器100可用于控制在电池10和电机50之间连接的电路的导通，并且可包括具有磁性的内部线圈以传导电流，使得当相互间隔开的铁板被磁性合拢，电流流入其中。
同时，继电器100使用现有公知的技术并因此将省略它的详细的说明。
其次，电流测量单元120可以用于测量流入继电器110的电流，并被设置接触继电器110的两端(正极和负极)以使得测量继电器110的电位差。
执行功能的电流测量单元120可包括电流传感器，该电流传感器对应于变流器类型、霍尔元件类型和熔断器类型的至少一种。
本文中，电流传感器可以指测量流动的交流电量和直流电量的传感器。
而且，根据本发明，上述的继电器110和电流测量单元120可以集成以被模块化，并因此当继电器110和电路彼此连接以使电流流动，相应的电流值可以被电流测量单元120实际测量。
所以，当电源施加于继电器110，电流测量单元120可自动地测量继电器110的电流。
而且，如果被继电器110测量的电流对应于高电流，则电流测量单元120可进一步包括镇流器(例如，具有高阻值的电阻)(未示出)用于保护继电器110的内部。
同时，应当注意，被电流测量单元120测量的电流值可被发送到如下待说明的比较器130，并且只要电流测量单元120执行上述的功能，则电流测量单元120的电流传感器的种类不受限制。
然后，比较器130可用于从电流管理单元120接收所测量的电流值并且把所接收的电流值和预设的电流界限值(例如，电路可被正常操作的最大电流值)进行比较和确定。
在这种情况下，当测量的电流值超过预设的电流界限值，比较器130可发送过量检测信号到如下待说明的开关140，并且如果测量的电流值未超过预设的电流界限值，则不发送过量检测信号。
根据本发明的典型实施例，像电流测量单元120一样，比较器130可以被进一步设置分离的镇流器(例如，具有高电阻值的电阻，诸如此类)(未示出)，并因此可被构造为保护继电器110的内部抗高电流。
最终，开关140从比较器130接收过量检测信号，并因此可用于控制继电器110的操作。
更详细地，开关150可以形成在电源装置60的正极和继电器110之间使得把电源装置60的正极连接到继电器110，并且当开关140从比较器130接收过量检测信号，开关140可切断供应到继电器110电源，同时开关140的状态改变为断开状态。因此，继电器110的操作停止以切断电路。
相反地，当开关140没有从比较器130接收到过量检测信号，开关140可继续操作继电器110，同时开关140保持接通状态，使得电流继续流入电路。
根据本发明的典型实施例，开关140可对应于晶体管(未示出)，并且开关140的状态根据从比较器130发送来的过量检测信号可以从接通状态改变为断开状态。亦即，当没有从比较器130接收到过量检测信号，开关140保持接通状态，只要从比较器130接收到过量检测信号，继电器110的接触短路，同时开关140的状态改变为断开状态并因而继电器110的操作可停止。
同时，开关140可能不同于控制电池的电池管理系统(BMS)，并可不依赖是否设置了BMS以及BMS的控制功能来控制继电器110的操作。
图4是更详细地示出了根据本发明的典型实施例的电流测量继电器装置100的操作顺序的流程图。
参见图4，首先，从电源装置60施加于电路(S401)的电流把连接到相应电路的继电器110的开关140的状态改变成接通状态，使得继电器110的操作开始(S402)。
电流测量单元120测量流经继电器110(S403)的两端的电流值并且把测量的电流值发送到比较器130(S404)。
比较器130对测量的电流值和预设的电流界限值做比较，并根据比较结果(S405)确定测量的电流值是否超过电流界限值。
如果确定测量的电流值超过电流界限值，不依赖BMS是否正常地操作(S406)，开关140从接通状态改变为断开状态，使得继电器110的操作停止(S407)因而电路被切断(S408)。
在被测电流值没有超过电流界限值(S409)的情况下，当继电器110的状态从接通状态改变为断开状态(例如，当在车辆驾驶结束之后，车辆处于停泊状态)，BMS直接控制继电器110以把继电器110的状态从接通状态改变到断开状态，使得继电器的操作停止(S410)。
因此，电路被切断(S411)。
相反地，在被测电流值没有超过电流界限值的情况下，当继电器110的状态没有从接通状态改变为断开状态时，电流测量单元120再次测量流经继电器110两端的电流值。
尽管结合本发明的示例性实施例描述了本发明，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不偏离如权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，能够做出不同的改变和变化。在图4的构造中，因为多个齿轮直接互相啮合，当第一齿轮111、第二齿轮121和旋转轴齿轮131的突出彼此接触，产生的摩擦力可能在某种程度上抵消能效，而在图5,t的构造中，因为摩擦力不存在，所以能效不会被抵消。
根据本发明的典型实施例，传送带的内表面，亦即第一齿轮111接触第二齿轮121的表面，可设置为在预定的区间突出伸出。
本文中，突出以预定间隔伸出，是指在内表面形成的像车辆引擎的同步齿形带的加强的结构，并可形成为对应于在第一齿轮111和第二突出121形成的突出的间隔。因此，传送带可能和第一齿轮111和第二齿轮121啮合，而不被从中隔开，实际上传递第一交直流电动发电机110的旋转力到第二交直流电动发电机120或者传递第二交直流电动发电机120的旋转力到第一交直流电动发电机110，并防止第一交直流电机110和第二交直流电机120彼此空转。
如上所述，根据本发明的典型实施例的双向电源转换装置可以通过物理连接(旋转轴130或传送带)不带绝缘元件11而连接第一交直流电机110和第二交直流电机120，并与现有的使用绝缘元件11的转换器10相比，可具有简单电路和总体的缩小的尺寸。
而且，根据本发明的典型实施例的双向电源转换装置提供产生的交流电或被隔离的直流电到电池以将电池充电。
虽然已经描述并用附图图解了本发明的特定示例性实施例，但是本发明的技术精神不限于附图和如上所述的内容，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的精神的情况下，可以对本发明做出不同形式的修改和改变，并且应该解释，在不偏离本发明的精神的情况下，所做出的改变包含于权利要求书中。

Claims (7)

1.一种电流测量继电器装置，包括：
继电器，所述继电器被设置于电路中；
电流测量单元，所述电流测量单元用于测量所述继电器的电流；
比较器，所述比较器把用所述电流测量单元测量的电流值和预设的电流界限值比较；和
开关，所述开关被形成在电源装置的正极和所述继电器之间并且连接至电池管理系统，用于根据所述测量的电流值是否超过所述电流界限值控制所述继电器的操作，
其中，当所述测量的电流值超过所述电流界限值，不论所述电池管理系统是否正常操作，所述开关的状态从接通状态改变为断开状态，并且
其中，当所述测量的电流值未超过所述电流界限值，并且所述开关的状态需要从接通状态改变为断开状态，则所述开关的状态根据所述电池管理系统的控制从接通状态改变为断开状态。
2.根据权利要求1所述的电流测量继电器装置，其中，所述继电器和所述电流测量单元被集成以模块化。
3.根据权利要求1所述的电流测量继电器装置，其中，所述电流测量单元包括电流传感器，该电流传感器对应于变流器类型、霍尔元件类型和熔断器类型的至少一类。
4.根据权利要求1所述的电流测量继电器装置，其中，所述电流测量单元测量交流电和直流电的至少之一。
5.根据权利要求1所述的电流测量继电器装置，其中，如果所述测量的电流值超过所述电流界限值，所述比较器发送过量检测信号给所述开关。
6.根据权利要求5所述的电流测量继电器装置，其中，所述开关接通或断开所述继电器的电源。
7.根据权利要求6所述的电流测量继电器装置，其中，当所述开关接收到所述过量检测信号，所述开关的状态从接通状态改变成断开状态，并且因此所述继电器的操作停止。
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