CN105845505B - 电动车电气部件总成、继电器开关电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的继电器开关电路包括控制电路和继电器，控制电路发送第一控制信号到所述继电器；其中继电器开关电路还包括延时电路、第一开关元件、第二开关元件和调压元件；继电器与第一开关元件的第一端连接，第一开关元件的第二端接地，调压元件的第一端与第一开关元件的第一端连接，调压元件的第二端与第二开关元件的第一端连接，第二开关元件的第二端接地；控制电路发送第二控制信号到延时电路；延时电路发送第三控制信号到第一开关元件；延时电路发送第四控制信号到第二开关元件。继电器开关电路通过控制电路、延时电路、第一开关元件、第二开关元件以及调压元件实现继电器的消弧启动与消弧停止，同时第一开关元件得到防击穿保护。

Description

电动车电气部件总成、继电器开关电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电器组件领域，尤其是涉及一种用于带预充电路的继电器开关电路、该继电器开关电路的控制方法及包括该继电器开关电路的电动车电气部件总成。

背景技术

现有技术为一种具有供电动车电源使用的带有灭弧机构的继电器，该种继电器具有壳体，壳体内设有灭弧机构，灭弧机构包括灭弧元件，两个用于吸引电弧的引弧元件和一个用于与接地线连接的接地导线所述灭弧元件是二极管、电阻或RC电路；引弧元件是与灭弧元件的电源接线电连接的导电体。两个引弧元件中，第一个引弧元件与两个静触片中的出电静 触片电连接；第二个引弧元件与接地导线的一端电连接，且靠近另一个静触片即进电静 触片设置、也即与该进电静触片之间留有间隙，使得第二个静触片与动触片因开断而产生的电弧可被吸引到第二个引弧元件上。

现有带有灭弧机构的继电器存在的问题是，该继电器的灭弧方式是对产生的电弧进行吸引消除，电弧依然产生，损害风险依然存在；其次就是，若需要保证电弧被吸引消除，继电器的加工精度以及装配精度要求提高，生产成本则升高。

发明内容

本发明的第一发明目的在于提供一种具有防止电弧产生的继电器开关电路。

本发明的第二发明目的在于提供一种具有灭弧继电器开关电路的电动车电气部件总成。

本发明的第三发明目的在于提供一种继电器开关电路的控制方法。

本发明的第四发明目的在于提供另一继电器开关电路的控制方法。

本发明第一发明目的提供的继电器开关电路包括控制电路和继电器，控制电路向所述继电器输出第一控制信号；其中继电器开关电路还包括延时电路、第一开关元件、第二开关元件和调压元件；继电器与第一开关元件的第一端连接，第一开关元件的第二端接地，调压元件的第一端与第一开关元件的第一端连接，调压元件的第二端与第二开关元件的第一端连接，第二开关元件的第二端接地；控制电路向延时电路输出第二控制信号；延时电路向第一开关元件输出第三控制信号；延时电路向第二开关元件输出第四控制信号。

由上述方案可见，控制电路分别对继电器发送第一控制信号使继电器闭合，其后控制电路发送第二控制信号到延时电路，延时电路再发送控制信号，延时电路接第二控制信号后再发送第四控制信号到第二开关元件，并使串联的调压元件和第二开关元件导通；负载因为预充电使自身电压值上升，因此使第一开关元件两端的电压值下降，直至第一开关元件两端的电压下降满足第一开关元件的导通条件，调压元件发送反馈信号并触发延时电路发送第三控制信号到第一开关元件处使其导通。继电器闭合时第一开关元件和第二开关元件均处于截止状态，继电器不产生电弧；且调压元件对第一开关元件两端电压进行检测有效保护第一开关元件防止大电流浪涌；继电器开关电路停止时，先停止发送第二控制信号使第一开关元件和第二开关元件截止，后停止发送第一控制信号使继电器断开，成本低廉的电路实现了无电弧断路，进而使串联在电气电路中的继电器实现电气断路。

进一步的方案是，调压元件包括热敏电阻。

由上可见，热敏电阻的阻值随温度的上升而其阻值发生明显的上升变化，当大电流通过时，热敏电阻温度迅速上升继而阻值上升，可有效降低电流，防止大电流冲击。

进一步的方案是，继电器开关电路还包括串联连接在所述控制电路和所述延时电路之间的光耦隔离器，第二控制信号经过光耦隔离器传输。

由上可见，第二控制信号通过光耦隔离器到达延时电路，实现主功率回路与控制回路的电气绝缘隔离。

进一步的方案是，第一开关元件和第二开关元件为场效应管；继电器与第一开关元件的漏极连接，第一开关元件的源极接地，延时电路向第一开关元件的栅极输出第三控制信号，调压元件的第二端与第二开关元件的漏极连接；第二开关元件的源极接地；延时电路向第二开关元件的栅极输出第四控制信号。

由上可见，第一开关元件和第二开关元件均采用场效应管，场效应管截止使电路断路保证无电弧产生。

本发明第二发明目的提供的电动车电气部件总成，包括多个电气部件和控制绝缘板；控制绝缘板上设置有带预充电路的继电器开关电路，继电器开关电路包括控制电路和继电器，控制电路向所述继电器输出第一控制信号；其中继电器开关电路还包括延时电路、第一开关元件、第二开关元件和调压元件；继电器与第一开关元件的第一端连接，第一开关元件的第二端接地，调压元件的第一端与第一开关元件的第一端连接，调压元件的第二端与第二开关元件的第一端连接，第二开关元件的第二端接地；控制电路向延时电路输出第二控制信号；延时电路向第一开关元件输出第三控制信号；延时电路向第二开关元件输出第四控制信号。

由上述方案可见，由于继电器通过金属排组连接到多个电气部件之间，而继电器开关电路通过控制电路、延时电路、第一开关元件、第二开关元件以及调压元件实现继电器的消弧启动与消弧停止，有效对电动车电气部件总成内各电气部件进行有效保护。

进一步的方案是，调压元件包括热敏电阻。

由上可见，热敏电阻的阻值随温度的变化而发生明显的变化，利用热敏电阻作为延时器更为简单方便，且热敏电阻同时对温度与电压进行检测，便于收集反馈信号。

进一步的方案是，继电器开关电路还包括串联连接在所述控制电路和所述延时电路之间的光耦隔离器，第二控制信号经过光耦隔离器传输。

由上可见，第二控制信号通过光耦隔离器到达延时电路，实现主功率回路与控制回路的电气绝缘隔离同时增加延时效果。

进一步的方案是，第一开关元件和第二开关元件为场效应管；继电器与第一开关元件的漏极连接，第一开关元件的源极接地，延时电路向第一开关元件的栅极输出第三控制信号，调压元件的第二端与第二开关元件的漏极连接；第二开关元件的源极接地；延时电路向第二开关元件的栅极输出第四控制信号。

由上可见，第一开关元件和第二开关元件均采用场效应管，场效应管控制方式直接方便，且具有体积小，重量轻，寿命长等特点。

本发明第三个发明继电器开关电路的控制方法，其中继电器开关电路包括控制电路、继电器、延时电路和第一开关元件；继电器与第一开关元件的第一端连接，第一开关元件的第二端接地；继电器开关电路的控制方法包括控制电路向继电器输出第一闭合控制信号，使继电器闭合；控制电路经过预设延时后向延时电路输出第二闭合控制信号；延时电路向第一开关元件输出第三闭合控制信号，使第一开关元件的第一端和第一开关元件的第二端导通。

由上述方案可见，控制电路发送第一闭合控制信号先使继电器闭合，此时与继电器串联的第一开关元件处于截止状态，继电器断口不产生电弧；其后控制电路预设延时一定时间后发送第二闭合控制信号到延时电路处，延时电路发送第三闭合控制信号到第一开关元件，第一开关元件导通，继电器正常工作，电路结构简单且有效防止电弧的产生。

本发明的第四个发明目的，继电器开关电路的控制方法中，继电器开关电路包括控制电路、继电器、延时电路和第一开关元件；继电器与第一开关元件的第一端连接，第一开关元件的第二端接地；继电器开关电路的控制方法为，首先控制电路向延时电路输出第二阻断控制信号；延时电路向第一开关元件发送第三阻断控制信号，使第一开关元件的第一端和第一开关元件的第二端截止；最后延时电路经过预设延时后向继电器输出第一阻断控制信号，使继电器断开。

由上述方案可见，控制电路发送第二阻断控制信号，延时电路接收第二阻断控制信号后而向第一开关元件发送第三阻断控制信号，第一开关元件变为截止状态；其后控制电路根据预设延时一定时间再对继电器发送第一阻断控制信号，使继电器断开，由于第一开关元件截止，继电器断口处电压极小而不产生电弧，电路结构简单且有效防止电弧的产生。

附图说明

图1为本发明电动车电气部件总成实施例的结构图。

图2为本发明电动车电气部件总成实施例中叠层母排组件的结构分解图。

图3为本发明继电器开关电路的电路原理图。

图4为本发明继电器开关电路的控制方法流程图。

图5为本发明继电器开关电路的控制方法流程图。

下面结合附图并参考实施例，对本发明进行详细说明。

具体实施方式

参见图1，图1为电动车电气部件总成隐藏上盖体的结构图，在外壳200内特定位置安装有叠层母排组件100、电气部件300和保险座400，保险座400给予多个电气部件300供电且提供过载保护，叠层母排组件100上的金属排连接于多个电气部件300上，实现多个电气部件300之间的电连接。

参见图2，图2为叠层母排组件100的结构分解图，叠层母排组件100包括绝缘板10和继电器20，绝缘板10上安装分布着金属排组11，在绝缘板10下方叠层安装有控制绝缘板50，继电器20安装在绝缘板10上且与控制绝缘板50内的继电器开关电路电连接。

继电器开关电路实施例

参见图3，图3为带预充电路的继电器开关电路的电路原理图，继电器开关电路主要包括控制电路1、继电器2、延时电路6、第一线路L1和第二线路L2，第一线路L1和第二线路L2并联且第一线路L1的第二端接地，控制电路1发送第一控制信号至继电器2以触发继电器2工作且控制电路1延时发送第二控制信号使延时电路6处控制负载4通过继电器2后通过第一线路L1或第二线路L2。

继电器2包括感应端21和断口22，若负载4仅串接有继电器2，当继电器供电端23对感应端21供电使断口22闭合前的瞬间，断口22处则形成瞬间高压，过大的瞬间电压则使断口22处则通过空气介质形成电弧，高温的电弧会对设备以及工作人员带来不可避免的灾害。

因此本发明的继电器开关电路在继电器2后串接了并联的第一线路L1和第二线路L2。第一线路L1包括第一开关元件，第一开关元件为场效应管，本发明中采用为主功率MOS管M1，断口22输出端连接到主功率MOS管M1的漏极，主功率MOS管M1的源极接地；第二线路L2包括串接的调压元件和第二开关元件，第二开关元件亦为场效应管，本发明中采用预充电MOS管M2，调压元件为热敏电阻，热敏电阻包括并联的第一热敏电阻P1和第二热敏电阻P2。

主功率MOS管M1作为第一开关元件，在主功率MOS管M1栅极接收到延时电路发出的控制信号时才能使源漏极导通，电源经过负载4后方能经过第一线路L1；而第二线路L2则可以对第一线路L1中主功率MOS管M1漏源极间的压差进行检测和控制，预充电MOS管作为第二开关元件首先被导通，负载4进行预充电后其电压值逐渐上升，则第二线路L2输入端的电压值被改变，又因为第二线路L2输入端电压值与第一线路L1输入端的电压值相等，当第二线路L2输入端电压值到达主功率MOS管M1漏极设定的阈值时，延时电路接收到到来自调压元件获取的检测反馈信号后，则发出第三控制信号，使主功率MOS管M1的漏极-源极导通，继而第一线路L1导通，电源经过负载4后经继电器2和第一线路L1，进入正常工作状态。

本发明的继电器开关电路主要由控制电路1作为控制始端，控制电路1主要由比较器组成，控制电路1产生发出第一控制信号和第二控制信号，第一控制信号发出使继电器供电端23对继电器感应端21供电，从而使继电器2的断口22闭合，优选地第二控制信号比第一控制信号延迟200MS发出，作为第一重延时作用。

光耦隔离器5串接在控制电路1与延时电路6之间，第二控制信号通过光耦隔离器5后再到达延时电路6，此处光耦隔离器5作为第二重延时作用。

启动后的延时电路6可发出第三控制信号和第四控制信号，第三控制信号发送到主功率MOS管M1的栅极处，作为主功率MOS管的控制信号；第四控制信号发送到预充电MOS管的栅极处，作为预充电MOS管的控制信号。

由于第一线路L1和第二线路L2并联，因此第一线路L1和第二线路L2的电压值相等，故当调压元件电压值下降到一定值时，主功率MOS管M1的源漏极电压同时下降到一定值，从而触发延时电路6发出第三控制信号到达主功率MOS管M1的栅极处，使第一线路L1导通，而此时由于第一线路相当于短路的导线电信号不再经过第二线路L2，电信号仅通过第一线路L1，进入正常工作状态。在负载4预充电使电压值变化到触发直到出发延时电路6发生第三控制信号为第三重延时作用。

当继电器2停止工作时，同理地，控制电路1首先停止第二控制信号的发送，延时电路6停止发送第三控制信号和第四控制信号，主功率MOS管和预充电MOS管均处于截止状态，导致第一线路L1和第二线路L2变为截止状态，断口22处电压下降；在停止第二控制信号后延时一定时间再停止第一控制信号的发送，使继电器2电源供电停止，断口22断开时不产生电弧。

另外，在继电器2的感应端21并联有一个反向布置的二极管3作为续流二极管，当继电器2断开后，感应端21与二极管3形成一个反向回路，而断开后的感应端21形成的自感电流形成的反向回路，防止自感电流过大对继电器以及电路元件造成损坏。

继电器开关电路的控制方法：

结合图4，图4为继电器开关电路的控制方法的流程图，继电器开关电路的结构在继电器开关电路实施例进行详细解说故不重复说明。首先执行步骤S1，由控制电路1向继电器2输出第一闭合控制信号，继电器2接收第一闭合控制信号后断口22闭合，然后执行步骤S2，控制电路1在系统预设延时下，在输出第一闭合控制信号200ms后，向延时电路6输出第二闭合控制信号。其后执行步骤S3，延时电路6接收到第二闭合控制信号后向预充电MOS管M2输出第四闭合控制信号，然后执行步骤S4，预充电MOS管M2的栅极接收到第四闭合控制信号，预充电MOS管M2的漏极和源极导通，电信号依次经过负载4、继电器2、调压元件和预充电MOS管M2。然后执行步骤S5，调压元件对主功率MOS管M1两端电压进行检测调控，并在该电压值到达阈值的时候，对继电器开关电路的控制系统发出检测反馈信号，其后则执行步骤S6，延时电路6对检测反馈信号进行接收，并向主功率MOS管M1输出第三闭合控制信号，最后执行步骤S7，主功率MOS管M1的栅极接收到第三闭合控制信号，主功率MOS管M1的漏极和源极导通。

继电器开关电路的控制方法：

结合图5，图5为继电器开关电路的另一控制方法的流程图，继电器开关电路的结构在继电器开关电路实施例进行详细解说故不重复说明。首先执行步骤S11，控制电路1向延时电路6输出第二阻断控制信号，然后执行步骤S12，延时电路6向主功率MOS管M1输出第三阻断控制信号和向预充电MOS管M2输出第四阻断控制信号，其后执行步骤S13，主功率MOS管M1的漏-源两极和预充电MOS管M2的漏-源两极均变为截止状态。此后执行步骤S14，控制电路1在系统预设延时下，在输出第二控制信号延时200ms向继电器2输出第一控制信号，最后执行步骤S15，继电器2断开。由于主功率MOS管M1和预充电MOS管M2均处于截止状态，不形成电流回路，有效灭弧的同时主功率MOS管得到防击穿保护。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，如调压元件不限于两个，可为三个以上或更多的热敏电阻并联而成，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.继电器开关电路，包括控制电路和继电器，所述控制电路向所述继电器输出第一控制信号；

其特征在于：

所述继电器开关电路还包括延时电路、第一开关元件、第二开关元件和调压元件；

所述继电器与所述第一开关元件的第一端连接，所述第一开关元件的第二端接地，所述调压元件的第一端与所述第一开关元件的第一端连接，所述调压元件的第二端与所述第二开关元件的第一端连接，所述第二开关元件的第二端接地；

所述控制电路向所述延时电路输出第二控制信号；

所述延时电路向所述第一开关元件输出第三控制信号；

所述延时电路向所述第二开关元件输出第四控制信号。

2.根据权利要求1所述的继电器开关电路，其特征在于：

所述调压元件包括热敏电阻。

3.根据权利要求1所述的继电器开关电路，其特征在于：

所述继电器开关电路还包括串联连接在所述控制电路和所述延时电路之间的光耦隔离器，所述第二控制信号经过所述光耦隔离器传输。

4.根据权利要求1-3任一项所述的继电器开关电路，其特征在于：

所述第一开关元件和所述第二开关元件为场效应管；

所述继电器与所述第一开关元件的漏极连接；

所述第一开关元件的源极接地；

所述延时电路向所述第一开关元件的栅极输出所述第三控制信号;

所述调压元件的第二端与所述第二开关元件的漏极连接；

所述第二开关元件的源极接地；

所述延时电路向所述第二开关元件的栅极输出第四控制信号。

5.电动车电气部件总成，包括多个电气部件和控制绝缘板；所述控制绝缘板上设置有继电器开关电路，所述继电器开关电路包括控制电路和继电器，所述控制电路向所述继电器输出第一控制信号；

其特征在于：

所述继电器开关电路还包括延时电路、第一开关元件、第二开关元件和调压元件；

所述继电器与所述第一开关元件的第一端连接，所述第一开关元件的第二端接地，所述调压元件的第一端与所述第一开关元件的第一端连接，所述调压元件的第二端与所述第二开关元件的第一端连接，所述第二开关元件的第二端接地；

所述控制电路向所述延时电路输出第二控制信号；

所述延时电路向所述第一开关元件输出第三控制信号；

所述延时电路向所述第二开关元件输出第四控制信号。

6.根据权利要求5所述的电动车电气部件总成，其特征在于：

所述调压元件包括热敏电阻。

7.根据权利要求5所述的电动车电气部件总成，其特征在于：

继电器开关电路还包括串联连接在所述控制电路和所述延时电路之间的光耦隔离器，所述第二控制信号经过所述光耦隔离器传输。

8.根据权利要求5至7任一项所述的电动车电气部件总成，其特征在于：

所述第一开关元件和所述第二开关元件为场效应管；

所述继电器与所述第一开关元件的漏极连接；

所述第一开关元件的源极接地；

所述延时电路向所述第一开关元件的栅极输出所述第三控制信号;

所述调压元件的第二端与所述第二开关元件的漏极连接；

所述第二开关元件的源极接地；

所述延时电路向所述第二开关元件的栅极输出所述第四控制信号。

9.继电器开关电路的控制方法，其特征在于：所述继电器开关电路包括控制电路、继电器、延时电路和第一开关元件；所述继电器与所述第一开关元件的第一端连接，所述第一开关元件的第二端接地；

继电器开关电路的控制方法包括：

所述控制电路向所述继电器输出第一闭合控制信号，使所述继电器闭合；

所述控制电路经过预设延时后向所述延时电路输出第二闭合控制信号；

所述延时电路向所述第一开关元件输出第三闭合控制信号，使所述第一开关元件的第一端和所述第一开关元件的第二端导通。

10.继电器开关电路的控制方法，其特征在于：所述继电器开关电路包括控制电路、继电器、延时电路和第一开关元件；所述继电器与所述第一开关元件的第一端连接，所述第一开关元件的第二端接地；

继电器开关电路的控制方法：

所述控制电路向所述延时电路输出第二阻断控制信号；

所述延时电路向所述第一开关元件发送第三阻断控制信号，使所述第一开关元件的第一端和所述第一开关元件的第二端截止；

所述延时电路经过预设延时后向所述继电器输出第一阻断控制信号，使所述继电器断开。