CN106026229A - 一种分流装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种分流装置及其工作方法。分流装置包括主回路继电器、支路和控制系统，所述支路包括串联的分断元件和保护元件，所述支路与所述主回路继电器并联，所述控制系统分别与所述主回路继电器和所述分断元件连接，用以控制所述主回路继电器和所述分断元件的闭合和断开。本发明实施例的分流装置，能够有效的提高高压充电回路的主回路继电器的带载切断能力，保障高压充电回路的安全性。

Description

一种分流装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种分流装置及其工作方法。

背景技术

作为一种舒适便捷的交通工具，汽车的使用量不断增加。与此同时，使用石油等资源的传统汽车造成的环境污染和能源危机也在加剧。

为了减少环境污染，解决能源危机，实现可持续发展和绿色发展，人们不断探索尝试新的替代方案。在此背景下，电动汽车等新能源汽车应运而生。

新能源汽车作为绿色可持续发展的新时代的重要组成要素，近几年越来越受到世界各国的重视与认可。随着电动汽车产业的迅速发展，人们对电动汽车快速充电的需求也是越来越高，充电电流、充电电压也是越来越高。随着充电电流、充电电流的抬高，对于与之配套的器件的要求也越来越苛刻。特别是对继电器在异常情况下带载切断的次数和能力提出了新的要求。

目前，市面上的继电器带载切断能力有限，同时继电器带载切断容易出现拉弧和继电器粘连等安全隐患。这种情况给电动汽车的推广普及造成了很大障碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分流装置及其工作方法，保护电动汽车高压充电回路的安全，提高继电器的带载切断的能力。

为实现上述目的，本发明提出了一种分流装置，主回路继电器、支路和控制系统，所述支路包括串联的分断元件和保护元件，所述支路与所述主回路继电器并联，所述控制系统分别与所述主回路继电器和所述分断元件连接，用以控制所述主回路继电器和所述分断元件的闭合和断开。

进一步地，上述分流装置还可具有以下特点，所述分断元件为继电器，所述保护元件为保险丝或半导体开关。

进一步地，上述分流装置还可具有以下特点，所述分断元件为可控保险丝，所述保护元件为继电器、保险丝或半导体开关。

进一步地，上述分流装置还可具有以下特点，所述分断元件为半导体开关，所述保护元件为继电器、保险丝或半导体开关。

进一步地，上述分流装置还可具有以下特点，所述半导体元件为电力晶体管。

进一步地，上述分流装置还可具有以下特点，所述控制系统与所述保护元件连接，用以控制所述保护元件的闭合和断开。

进一步地，上述分流装置还可具有以下特点，所述控制系统为电池管理系统。

本发明实施例的分流装置，能够有效的提高高压充电回路的主回路继电器的带载切断能力，保障高压充电回路的安全性。

为实现上述目的，本发明还提出了一种高压充电电路，包括高压充电主回路和前述任一项所述的分流装置，所述分流装置中的主回路继电器串联在所述高压充电主回路中。

本发明实施例的高压充电电路，可靠性高，安全性好。

为实现上述目的，本发明还提出了一种前述的分流装置的工作方法，包括：

控制系统向支路的分断元件和/或保护元件发送闭合指令，控制支路处于通路状态；

在所述支路处于通路状态的情况下，所述控制系统向主回路继电器发送断开指令，控制所述主回路继电器断开；

在所述主回路继电器断开后，断开所述分断元件和/或保护元件。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，在所述分断元件为继电器，所述保护元件为保险丝或半导体开关的情况下，断开所述分断元件和/或保护元件可以包括；

使所述继电器保持闭合状态，使所述保险丝熔化或者所述控制系统控制所述半导体开关断开。

本发明实施例的分流装置的工作方法，能够在需要切断高压充电回路时可靠地断开高压充电回路的主回路继电器，从而提高了高压充电回路的主回路继电器的带载切断能力，保障了高压充电回路的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中分流装置的总体结构示意图；

图2是图1中支路的结构示意图之一；

图3是图1中支路的结构示意图之二；

图4是图1中支路的结构示意图之三；

图5是图1所示分流装置中电池管理电路控制主回路继电器和支路中的分断元件的时序图；

图6是分流装置采用图2所示支路时的工作流程图；

图7是分流装置采用图3所示支路时的工作流程图；

图8是分流装置采用图4所示支路时的工作流程图；

图9是可控保险丝的结构示意图；

图10是本发明实施例中高压充电电路的总体结构示意图。

图11是本发明实施例中分流装置的工作方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据本发明精神所获得的所有实施例，都属于本发明的保护范围。

图1是本发明实施例中分流装置的总体结构示意图。图1所示的分流装置可以应用于电力汽车的高压充电电路中。

如图1所示，本实施例中，分流装置包括主回路继电器、支路和控制系统，支路包括串联的分断元件和保护元件，支路与主回路继电器并联，控制系统分别与主回路继电器和分断元件连接，用以控制主回路继电器和分断元件的闭合和断开。

其中，控制系统可以是BMS(Battery Management System，电池管理系统)。

参见图1，在本发明实施例中，控制系统还可以与保护元件连接，用以控制保护元件的闭合和断开。

控制系统的第一输出端与分断元件的控制端相连，用于控制分断元件的断开闭合时序。控制系统的第二输出端与保护元件的控制端相连，用于控制保护元件的断开。

分断元件可以采用多种形式的元件，只要分断元件断开使得回路断开即可。保护元件可以是可控保险丝等，保护元件在分断元件出现故障不能断开主回路继电器时使主回路继电器断开，起到保护作用。

控制系统与主回路继电器的连接中，控制系统的第三输出端(图1中未示出)可以与主回路继电器的控制端相连，用于控制主回路继电器的断开闭合时序。控制系统的第一输入端(图1中未示出)与主回路继电器的检测端相连，用于检测主回路继电器的状态(指断开或闭合)。控制系统的第二输入端(图1中未示出)与主回路继电器所在的高压充电回路的电流检测端相连，用于检测该高压充电回路的电流。

控制系统中可以包括能够存储和执行软件程序的处理器，该处理器可以通过执行相应的驱动控制程序实现对支路和主回路继电器的驱动和控制。

支路在主回路继电器带载切断时起到分流作用，其原理是：在大电流带载情况下，在需要切断主回路继电器时，先使支路处于通路状态，这样大部分电流就会通过支路，从而使主回路的电流比较小，此时再切断主回路继电器，使主回路继电器在小电流的环境下切断。在支路出现故障的时候，支路中的保护元件能够通过直接和间接的动作来切断高压充电回路。高压充电回路正常使用时，主回路继电器闭合，支路处于断开状态。

其中，支路中的分断元件和保护元件可以有多种实现方式，下面举例说明。

第一种情况：分断元件为继电器，保护元件可以为保险丝或半导体开关。

图2是图1中支路的结构示意图之一。如图2所示，本实施例中，支路包括串联的继电器和保险丝。其中，继电器为分断元件，保险丝为保护元件。

在使用图2所示串联的继电器和保险丝作为支路的情况下，分流装置的工作原理是：

在大电流带载情况下，当需要切断主回路继电器时，控制系统通过驱动控制图2中的继电器闭合，以使支路处于通路状态，这样大部分电流就会通过支路，从而使主回路的电流比较小。然后，在主回路的电流比较小的情况下，控制系统通过驱动控制主回路继电器断开，这样就使主回路继电器在小电流的环境下切断。在图2所示支路出现故障的时候，支路中的保护元件(图2中为保险丝)能够通过直接和间接的动作来切断高压充电回路。高压充电回路正常使用时，主回路继电器闭合，支路处于断开状态。

第二种情况：分断元件为半导体开关，保护元件可以为继电器、保险丝或半导体开关。

图3是图1中支路的结构示意图之二。如图3所示，本实施例中，支路包括串联的第一半导体元件和第二半导体元件。其中，第一半导体元件为分断元件，第二半导体元件为保护元件。

在使用图3所示串联的第一半导体元件和第二半导体元件作为支路的情况下，分流装置的工作原理是：

在大电流带载情况下，当需要切断主回路继电器时，控制系统通过驱动控制图3中的第一半导体元件闭合，以使支路处于通路状态，这样大部分电流就会通过支路，从而使主回路的电流比较小。然后，在主回路的电流比较小的情况下，控制系统通过驱动控制主回路继电器断开，这样就使主回路继电器在小电流的环境下切断。在图3所示支路出现故障的时候，支路中的保护元件(图3中为第二半导体元件)能够通过直接和间接的动作来切断高压充电回路。高压充电回路正常使用时，主回路继电器闭合，支路处于断开状态。

图4是图1中支路的结构示意图之三。如图4所示，本实施例中，支路包括串联的半导体元件和可控保险丝。其中，半导体元件为分断元件，可控保险丝为保护元件。其中，半导体元件可以是GTR(Giant Transistor，电力晶体管)管。

其中，可控保险丝的结构如图9所示。如图9所示，可控保险丝可以由并联的保险丝和开关以及控制该开关的控制部件组成。

在使用图4所示串联的半导体元件和可控保险丝作为支路的情况下，分流装置的工作原理是：

在大电流带载情况下，当需要切断主回路继电器时，控制系统通过驱动控制图4中的半导体元件闭合，以使支路处于通路状态，这样大部分电流就会通过支路，从而使主回路的电流比较小。然后，在主回路的电流比较小的情况下，控制系统通过驱动控制主回路继电器断开，这样就使主回路继电器在小电流的环境下切断。在图3所示支路出现故障的时候，支路中的保护元件(图4中为可控保险丝)能够通过直接和间接的动作来切断高压充电回路。高压充电回路正常使用时，主回路继电器闭合，支路处于断开状态。

通过图4所示的支路可知，在运用半导体元件的时候，可以直接通过切断支路中的半导体元件来直接断开支路。不用通过可控保险丝来切断支路。然后通过检测支路中是否有电流来判断可控保险丝是否粘连或故障，再来断开可控保险丝。

第三种情况：分断元件为可控保险丝，保护元件可以为继电器、保险丝或半导体开关。

当然，支路的组成情况仅为列举的示例，并不用于对支路进行限定。在本发明其他实施例中，支路也可以由其他的元器件组合来实现。

由于继电器在异常情况下带载切断能力有限，为了实现保护回路能够正常起到作用，对保护主回路继电器的分流装置进行时序控制是非常有必要的。下面对图1所示分流装置中控制系统控制主回路继电器和支路中的分断元件的时序进行说明。

图5是图1所示分流装置中控制系统控制主回路继电器和支路中的分断元件的时序图。图5中，分流装置中分断元件是的支路中的分断元件。

如图5所示，t1时刻为主回路继电器闭合的时刻；t2时刻为支路中分断元件闭合时刻；t3为主回路继电器断开时刻；t4支路中分断元件的断开时刻。

在本发明实施例中，可以通过控制系统中处理器的软件配置来实现对主回路继电器和分流装置中分断元件进行时序控制。如图5所示，t1时刻主回路继电器闭合，t2时刻控制系统接收到断开主回路继电器的命令，控制系统通过驱动来驱动支路中的分断元件闭合，t3时刻控制系统通过主回路继电器驱动来驱动主回路继电器断开，当控制系统检测到主回路继电器断开后，t4时刻控制系统控制分流装置中分断元件断开。由图5可见，分断元件在主回路继电器断开之前闭合，在主回路继电器断开之后断开。

图6是分流装置采用图2所示支路时的工作流程图。如图6所示，在分流装置采用图2所示支路时，工作流程包括如下步骤：

步骤S601，在带载情况下，控制系统接收到断开主回路继电器的指令；

步骤S602，控制系统通过驱动控制支路中的继电器闭合；

步骤S603，控制系统通过驱动控制主回路继电器断开；

步骤S604，支路中的保险丝因电流过大熔断，切断支路；

步骤S605，控制系统通过驱动控制支路中的继电器断开，结束流程。

图7是分流装置采用图3所示支路时的工作流程图。如图6所示，在分流装置采用图3所示支路时，工作流程包括如下步骤：

步骤S701，在带载情况下，控制系统接收到断开主回路继电器的指令；

步骤S702，控制系统通过驱动控制支路中的第一半导体元件(作为支路中的分断元件)闭合；

步骤S703，控制系统通过驱动控制主回路继电器断开；

步骤S704，控制系统通过驱动控制支路中的第一半导体元件断开，结束流程。

图8是分流装置采用图4所示支路时的工作流程图。如图6所示，在分流装置采用图4所示支路时，工作流程包括如下步骤：

步骤S801，在带载情况下，控制系统接收到断开主回路继电器的指令；

步骤S802，控制系统通过驱动控制支路中的半导体元件(作为支路中的分断元件)闭合；

步骤S803，控制系统通过驱动控制主回路继电器断开；

步骤S804，控制系统通过驱动控制支路中的半导体元件断开；

步骤S805，判断控制系统是否检测到输出端有电流，如果控制系统检测到输出端有电流，执行步骤S806，否则结束流程；

步骤S806，控制系统控制支路中的可控保险丝断开，结束流程。

本发明实施例的分流装置，通过支路的分流作用，能够有效的解决继电器带载切断的能力；通过控制主回路继电器和分流装置分断元件的闭合及断开时序来保证主回路继电器能够在小电流的环境下断开；通过在支路中添加保护元件，可以安全可靠地切断高压充电回路，保证电路安全；通过对控制系统的软件配置，可以通过采样来判断负载是否在主回路继电器正常切断的范围，进而来选择是否启动分流装置；可以通过对控制系统的多种软件配置来实现保护功能。

可见，本发明实施例的分流装置，能够有效的提高高压充电回路的主回路继电器的带载切断能力，保障高压充电回路的安全性。

图10是本发明实施例中高压充电电路的总体结构示意图。如图10所示，该高压充电电路包括高压充电主回路和分流装置，其中，分流装置中的主回路继电器串联在高压充电主回路中。其中，分流装置可以是本发明前述实施例中的任意一种分流装置。

由于本发明实施例的高压充电电路包括前述的分流装置，能够在需要切断高压充电回路时可靠地断开高压充电回路，因此可靠性高，安全性好。

本发明实施例还提出了一种基于上述的分流装置的工作方法。图11是本发明实施例中分流装置的工作方法的流程图。如图11所示，分流装置的工作方法可以包括如下步骤：

步骤S1101，控制系统向支路的分断元件和/或保护元件发送闭合指令，控制支路处于通路状态；

步骤S1102，在支路处于通路状态的情况下，控制系统向主回路继电器发送断开指令，控制主回路继电器断开；

步骤S1103，在主回路继电器断开后，断开分断元件和/或保护元件。

断开分断元件和/或保护元件的含义是：当步骤S1101中闭合的是分断元件时，步骤S1103断开分断元件；当步骤S1101中闭合的是保护元件时，步骤S1103断开保护元件；当步骤S1101中闭合的是分断元件和保护元件时，步骤S1103断开分断元件和保护元件。

在分断元件为继电器、保护元件为保险丝或半导体开关的情况下，断开分断元件和/或保护元件可以包括；使继电器保持闭合状态，使保险丝熔化或者控制系统控制半导体开关断开。

本发明实施例的分流装置的工作方法，能够在需要切断高压充电回路时可靠地断开高压充电回路的主回路继电器，从而提高了高压充电回路的主回路继电器的带载切断能力，保障了高压充电回路的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分流装置，其特征在于，包括主回路继电器、支路和控制系统，所述支路包括串联的分断元件和保护元件，所述支路与所述主回路继电器并联，所述控制系统分别与所述主回路继电器和所述分断元件连接，用以控制所述主回路继电器和所述分断元件的闭合和断开。

2.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，所述分断元件为继电器，所述保护元件为保险丝或半导体开关。

3.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，所述分断元件为可控保险丝，所述保护元件为继电器、保险丝或半导体开关。

4.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，所述分断元件为半导体开关，所述保护元件为继电器、保险丝或半导体开关。

5.根据权利要求4所述的分流装置，其特征在于，所述半导体开关为电力晶体管。

6.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，所述控制系统与所述保护元件连接，用以控制所述保护元件的闭合和断开。

7.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，所述控制系统为电池管理系统。

8.一种高压充电电路，其特征在于，包括高压充电主回路和权利要求1至7任一项所述的分流装置，所述分流装置中的主回路继电器串联在所述高压充电主回路中。

9.一种权利要求1～8任一项所述的分流装置的工作方法，其特征在于，包括：

控制系统向支路的分断元件和/或保护元件发送闭合指令，控制支路处于通路状态；

在所述支路处于通路状态的情况下，所述控制系统向主回路继电器发送断开指令，控制所述主回路继电器断开；

在所述主回路继电器断开后，断开所述分断元件和/或保护元件。

10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于，在所述分断元件为继电器，所述保护元件为保险丝或半导体开关的情况下，断开所述分断元件和/或保护元件可以包括；

使所述继电器保持闭合状态，使所述保险丝熔化或者所述控制系统控制所述半导体开关断开。