CN106992773A - 一种电器的主接触器管理电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于车辆控制技术领域，提供了一种电器的主接触器管理电路及方法，所述电路包括：电流泵振荡单元，用于通过推挽电路进行电流放大对第一电容持续的充电，并使保持所述第一电容的输出端的第二电容的电压值不低于预设值；主接触器预充电单元，用于上电后，对第二电容的充电时以晶体管作为主接触器，并通过所述主接触器的开启实现对第二电容的充电控制；隔离单元，用于将所述逻辑控制单元和主接触器的高电压进行分离以保护低压电路；逻辑控制单元，用于通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制。本发明，以晶体管作为主接触器，通过隔离电源控制逻辑实现对晶体管作为主接触器的管理，实现大功率供电回路分合控制。
Description
技术领域
本发明属于车辆控制技术领域，尤其涉及一种电器的主接触器管理电路及方法。
背景技术
传统电器是一类根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备，包括断路器、接触器、继电器、固态继电器等几种类型。电器的发展，取决于国民经济的发展和现代工业自动化发展的需要，以及新技术、新工艺、新材料研究与应用。
目前在电动车控制系统中，仍然普遍采用传统电器作为主接触器，控制低压线圈，实现大功率供电回路的分合，继电器触点为机械接触式，分断过程不可避免的带来触点拉弧现象，造成触点表面氧化和接触电阻提高，而随着使用时间和分断次数的增加，表面氧化和接触电阻提高不仅会造成系统可靠性降低，还会导致系统效率下降，且分断时有噪声，影响电动汽车的驾驶体验。
发明内容
本发明实施例提供了一种电器的主接触器管理电路及方法，旨在解决现有技术以电器作为主接触器，随着使用时间和分断次数的增加，表面氧化和接触电阻提高不仅会造成系统可靠性降低，还会导致系统效率下降，且分断时有噪声，影响电动汽车的驾驶体验的问题。
一方面，提供一种电器的主接触器管理电路，所述电路包括：电流泵振荡单元、主接触器预充电单元、隔离单元、逻辑控制单元和主芯片，其中，
电流泵振荡单元，用于通过推挽电路进行电流放大对第一电容持续的充电，并使保持所述第一电容的输出端的第二电容的电压值不低于预设值；
主接触器预充电单元，用于上电后，对第二电容的充电时以晶体管作为主接触器，并通过所述主接触器的开启实现对第二电容的充电控制；
隔离单元，用于将所述逻辑控制单元和主接触器的高电压进行分离以保护低压电路；
逻辑控制单元，用于通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制。
进一步地，所述电流泵振荡单元具体包括：
PNP三极管和NPN型三极管，PNP三极管的基级和NPN型三极管的基极分别接入输入电信号，PNP三极管的集电极连接并联的第三电容的一端和第一二极管的负极，PNP三极管的发射极分别与NPN型三极管的发射极和第一电容的一端连接，第一二极管的正极与第二二极管的负极连接，NPN型三极管的集电极、第三电容的另一端和第二二极管的负极则接地，第一电容的另一端分别于第三二极管的正极第四二极管的负极连接，第三二极管的负极则输出至所述隔离单元和第二电容的一端，所述第二电容的另一端则连接所述主接触器预充电单元和所述主芯片。
进一步地，所述主接触器预充电单元具体包括：
通过正极连接所述第二电容的另一端的第五二极管，所述第五二极管的负极连接晶体管的发射极，所述晶体管的基极分别连接第一电阻、第二电阻、第四电容和第三电阻，其中第一电阻的另一端连接第六二极管的正极，第六二极管的负极和第二电阻的另一端则接入所述主芯片，所述第四电容、第三电阻和晶体管的集电极则接地。
进一步地，所述隔离单元具体用于分别通过两个开关三极管的基极分别接入所述主芯片的输出高电平和输出低电平，以所述开关三极管分别控制对应的两个光耦合器的导通或截至，进而实现两个光耦合器的输出端与所述主芯片连接处的电压与第二电容的电压相等。
进一步地，所述两个开关三极管中其中一个开关三极管为导通状态时，另外一个开关三极管为截至状态。
进一步地，所述逻辑控制单元具体用于刚上电，主接触器驱动为低压，主
接触器驱动充电驱动为低压；
主接触器驱动充电驱动为高压后，等待第二电容的电压升高到与电池电压相差设定电压值以内，再延时第一固定时间；
主接触器驱动充电驱动降为低压的状态保持时间大于等于第二固定时间；
主接触器驱动达到高压的状态保持大于等于第三固定时间，进行输出并关闭对所述第二电容的预充电；
保持主接触器驱动为高，主接触器充电驱动为低。
进一步地，所述逻辑控制单元具体还用于：
主接触器驱动为低压的状态保持大于等于第四固定时间；
主接触器驱动充电驱动为高。
另一方面，提供一种电器的主接触器管理方法，所述方法包括：
通过推挽电路进行电流放大对第一电容持续的充电，并使保持所述第一电容的输出端的第二电容的电压值不低于预设值；
上电后，对第二电容的充电时以晶体管作为主接触器，并通过所述主接触器的开启实现对第二电容的充电控制；
将所述逻辑控制单元和主接触器的高电压进行分离以保护低压电路；
通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制。
进一步地，所述通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制包括:
刚上电，主接触器驱动为低压，主接触器驱动充电驱动为低压；
主接触器驱动充电驱动为高压后，等待第二电容的电压升高到与电池电压相差设定电压值以内，再延时第一固定时间；
主接触器驱动充电驱动降为低压的状态保持时间大于等于第二固定时间；
主接触器驱动达到高压的状态保持大于等于第三固定时间，进行输出并关闭对所述第二电容的预充电；
保持主接触器驱动为高，主接触器充电驱动为低。
进一步地，所述通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制还包括：
主接触器驱动为低压的状态保持大于等于第四固定时间；
主接触器驱动充电驱动为高。
本申请实施例包括以下优点：
以晶体管作为主接触器，通过隔离电源控制逻辑实现对晶体管作为主接触器的管理，实现大功率供电回路分合控制，无机械触点主接触器结构，无噪音分合、无拉弧、无表面电阻氧化现象，并且使用寿命延长。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的电器的主接触器管理电路的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的电流泵振荡单元的具体实施示意图；
图3是本发明实施例一提供的主接触器预充电单元的具体实施示意图；
图4是本发明实施例一提供的隔离单元的具体实施示意图；
图5是本发明实施例一提供的逻辑控制单元的具体实施示意图；
图6是本发明实施例二提供的电器的主接触器管理方法的具体流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：
实施例一
图1示出了本发明实施例一提供的电器的主接触器管理电路的具体结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。在本实施例中，该电器的主接触器管理电路包括：电池、电流泵振荡单元101、主接触器预充电单元102、隔离单元103、逻辑控制单元104和主芯片，其中，
电流泵振荡单元101，用于通过推挽电路进行电流放大对第一电容持续的充电，并使保持所述第一电容的输出端的第二电容的电压值不低于预设值；
主接触器预充电单元102，用于上电对第二电容的充电时以晶体管作为主接触器，并通过所述主接触器的开启实现对第二电容的充电控制；
隔离单元103，用于将所述逻辑控制单元和主接触器的高电压进行分离以保护低压电路；
逻辑控制单元104，用于通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制。
进一步地，如图2所示，所述电流泵振荡单元101具体包括：
PNP三极管Q42和NPN型三极管Q43，PNP三极管Q42的基级和NPN型三极管Q43的基极分别接入输入电信号，PNP三极管Q42的集电极连接并联的第三电容C161的一端和第一二极管D6的负极，PNP三极管Q42的发射极分别与NPN型三极管Q43的发射极和第一电容C9的一端连接，第一二极管D6的正极与第二二极管D55的负极连接，NPN型三极管Q43的集电极、第三电容C161的另一端和第二二极管D55的正极则接地，第一电容C9的另一端分别于第三二极管D9的正极第四二极管D59的负极连接，第三二极管D9的负极则输出至所述隔离单元103和第二电容C43的一端，所述第二电容C43的另一端则连接所述主接触器预充电单元102和所述主芯片。其中，PNP三极管Q42和NPN型三极管Q43组成了两不同极性晶体管连接的输出电路，实现了电流放大。
进一步地，如图3所示，所述主接触器预充电单元102具体包括：
通过正极连接所述第二电容C43的另一端的第五二极管D10，所述第五二极管D10的负极连接晶体管Q1的发射极，所述晶体管Q1的基极分别连接第一电阻R12、第二电阻R11、第四电容C2和第三电阻R1，其中第一电阻R12的另一端连接第六二极管D7的正极，第六二极管D7的负极和第二电阻R11的另一端则接入所述主芯片，所述第四电容C2、第三电阻R1和晶体管Q1的集电极则接地。晶体管作为主接触器无噪音分合、无拉弧、无表面电阻氧化现象，使用寿命长。
进一步地，如图4所示，所述隔离单元103具体用于分别通过两个开关三极管的基极分别接入所述主芯片的输出高电平和输出低电平，以所述开关三极管分别控制对应的两个光耦合器的导通或截至，进而实现两个光耦合器的输出端与所述主芯片连接处的电压与第二电容的电压相等。隔离单元避免高压大电流串入控制电路。
其中，所述两个开关三极管中其中一个开关三极管为导通状态时，另外一个开关三极管为截至状态。
进一步地，在主接触器的吸合动作下，所述逻辑控制单元104具体用于
刚上电，主接触器驱动为低压，主接触器驱动充电驱动为低压；
主接触器驱动充电驱动为高压后，等待第二电容的电压升高到与电池电压相差设定电压值4V以内，再延时100ms；
主接触器驱动充电驱动降为低压的状态保持时间大于等于600us；
主接触器驱动达到高压的状态保持大于等于300us，进行输出并关闭对所述第二电容的预充电；
保持主接触器驱动为高，主接触器充电驱动为低。
进一步地，所述逻辑控制单元具体还用于：
主接触器驱动为低压的状态保持大于等于500us；
主接触器驱动充电驱动为高。
在本实施例中，驱动逻辑周密，保障控制晶体管作为主接触器闭合关断的安全性，可靠性。
本实施例，以晶体管作为主接触器，通过隔离电源控制逻辑实现对晶体管作为主接触器的管理，实现大功率供电回路分合控制，无机械触点主接触器结构，无噪音分合、无拉弧、无表面电阻氧化现象，并且使用寿命延长。
实施例二
图6示出了本发明实施例二提供的电器的主接触器管理方法的实现流程，详述如下：
在步骤S601中，通过推挽电路进行电流放大对第一电容持续的充电，并使保持所述第一电容的输出端的第二电容的电压值不低于预设值。
在本实施例中，本步骤由图2所示的电路完成，具体的，PNP三极管Q42和NPN型三极管Q43，PNP三极管Q42的基级和NPN型三极管Q43的基极分别接入输入电信号，PNP三极管Q42的集电极连接并联的第三电容C161的一端和第一二极管D6的负极，PNP三极管Q42的发射极分别与NPN型三极管Q43的发射极和第一电容C9的一端连接，第一二极管D6的正极与第二二极管D55的负极连接，NPN型三极管Q43的集电极、第三电容C161的另一端和第二二极管D55的正极则接地，第一电容C9的另一端分别于第三二极管D9的正极第四二极管D59的负极连接，第三二极管D9的负极则输出至所述隔离单元103和第二电容C43的一端，所述第二电容C43的另一端则连接所述主接触器预充电单元102和所述主芯片。其中，PNP三极管Q42和NPN型三极管Q43组成了两不同极性晶体管连接的输出电路，实现了电流放大。
在步骤S602中，上电后，对第二电容的充电时以晶体管作为主接触器，并通过所述主接触器的开启实现对第二电容的充电控制。
在本实施例中，如图3所示，具体的，通过正极连接所述第二电容C43的另一端的第五二极管D10，所述第五二极管D10的负极连接晶体管Q1的发射极，所述晶体管Q1的基极分别连接第一电阻R12、第二电阻R11、第四电容C2和第三电阻R1，其中第一电阻R12的另一端连接第六二极管D7的正极，第六二极管D7的负极和第二电阻R11的另一端则接入所述主芯片，所述第四电容C2、第三电阻R1和晶体管Q1的集电极则接地。晶体管作为主接触器无噪音分合、无拉弧、无表面电阻氧化现象，使用寿命长。
在步骤S603中，将所述逻辑控制单元和主接触器的高电压进行分离以保护低压电路。
在本实施例中，如图4所示，分别通过两个开关三极管的基极分别接入所述主芯片的输出高电平和输出低电平，以所述开关三极管分别控制对应的两个光耦合器的导通或截至，进而实现两个光耦合器的输出端与所述主芯片连接处的电压与第二电容的电压相等。隔离单元避免高压大电流串入控制电路。
其中，所述两个开关三极管中其中一个开关三极管为导通状态时，另外一个开关三极管为截至状态。
在步骤S604中，通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制。
在本实施例中，在主接触器的吸合动作下，所述通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制包括
刚上电，主接触器驱动为低压，主接触器驱动充电驱动为低压；
主接触器驱动充电驱动为高压后，等待第二电容的电压升高到与电池电压相差设定电压值4V以内，再延时100ms；
主接触器驱动充电驱动降为低压的状态保持时间大于等于600us；
主接触器驱动达到高压的状态保持大于等于300us，进行输出并关闭对所述第二电容的预充电；
保持主接触器驱动为高，主接触器充电驱动为低。
进一步地，所述逻辑控制单元具体还用于：
主接触器驱动为低压的状态保持大于等于500us；
主接触器驱动充电驱动为高。本实施例，以晶体管作为主接触器，通过隔离电源控制逻辑实现对晶体管作为主接触器的管理，实现大功率供电回路分合控制，无机械触点主接触器结构，无噪音分合、无拉弧、无表面电阻氧化现象，并且使用寿命延长。
本发明实施例提供的电器的主接触器管理方法可以应用在前述对应的电路实施例一中，详情参见上述实施例一的描述，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种电器的主接触器管理电路，其特征在于，所述电路包括：电流泵振荡单元、主接触器预充电单元、隔离单元、逻辑控制单元和主芯片，其中，
电流泵振荡单元，用于通过推挽电路进行电流放大对第一电容持续的充电，并使保持所述第一电容的输出端的第二电容的电压值不低于预设值；
主接触器预充电单元，用于上电后，对第二电容的充电时以晶体管作为主接触器，并通过所述主接触器的开启实现对第二电容的充电控制；
隔离单元，用于将所述逻辑控制单元和主接触器的高电压进行分离以保护低压电路；
逻辑控制单元，用于通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流泵振荡单元具体包括：
PNP三极管和NPN型三极管，PNP三极管的基级和NPN型三极管的基极分别接入输入电信号，PNP三极管的集电极连接并联的第三电容的一端和第一二极管的负极，PNP三极管的发射极分别与NPN型三极管的发射极和第一电容的一端连接，第一二极管的正极与第二二极管的负极连接，NPN型三极管的集电极、第三电容的另一端和第二二极管的正极则接地，第一电容的另一端分别于第三二极管的正极第四二极管的负极连接，第三二极管的负极则输出至所述隔离单元和第二电容的一端，所述第二电容的另一端则连接所述主接触器预充电单元和所述主芯片。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述主接触器预充电单元具体包括：
通过正极连接所述第二电容的另一端的第五二极管，所述第五二极管的负极连接晶体管的发射极，所述晶体管的基极分别连接第一电阻、第二电阻、第四电容和第三电阻，其中第一电阻的另一端连接第六二极管的正极，第六二极管的负极和第二电阻的另一端则接入所述主芯片，所述第四电容、第三电阻和晶体管的集电极则接地。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述隔离单元具体用于分别通过两个开关三极管的基极分别接入所述主芯片的输出高电平和输出低电平，以所述开关三极管分别控制对应的两个光耦合器的导通或截至，进而实现两个光耦合器的输出端与所述主芯片连接处的电压与第二电容的电压相等。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述两个开关三极管中其中一个开关三极管为导通状态时，另外一个开关三极管为截至状态。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述逻辑控制单元具体用于
刚上电，主接触器驱动为低压，主接触器驱动充电驱动为低压；
主接触器驱动充电驱动为高压后，等待第二电容的电压升高到与电池电压相差设定电压值以内，再延时第一固定时间；
主接触器驱动充电驱动降为低压的状态保持时间大于等于第二固定时间；
主接触器驱动达到高压的状态保持大于等于第三固定时间，进行输出并关闭对所述第二电容的预充电；
保持主接触器驱动为高，主接触器充电驱动为低。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述逻辑控制单元具体还用于：
主接触器驱动为低压的状态保持大于等于第四固定时间；
主接触器驱动充电驱动为高。
8.一种电器的主接触器管理方法，其特征在于，所述方法包括：
通过推挽电路进行电流放大对第一电容持续的充电，并使保持所述第一电容的输出端的第二电容的电压值不低于预设值；
上电后，对第二电容的充电时以晶体管作为主接触器，并通过所述主接触器的开启实现对第二电容的充电控制；
将所述逻辑控制单元和主接触器的高电压进行分离以保护低压电路；
通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制包括:
刚上电，主接触器驱动为低压，主接触器驱动充电驱动为低压；
主接触器驱动充电驱动为高压后，等待第二电容的电压升高到与电池电压相差设定电压值以内，再延时第一固定时间；
主接触器驱动充电驱动降为低压的状态保持时间大于等于第二固定时间；
主接触器驱动达到高压的状态保持大于等于第三固定时间，进行输出并关闭对所述第二电容的预充电；
保持主接触器驱动为高，主接触器充电驱动为低。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述通过主芯片对所述隔离单元的进行逻辑控制还包括：
主接触器驱动为低压的状态保持大于等于第四固定时间；
主接触器驱动充电驱动为高。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 403, 4th Floor, 9 Kexing Road, Fengtai District, Beijing 100071 Applicant after: BEIJING UNISON ELECTRONICS TECHNOLOGY CO.,LTD. Applicant after: NANJING APT AUTOMOBILE TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 100070 Room 403, 7 Kexing Road, Fengtai District, Beijing (Park) Applicant before: BEIJING UNISON ELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: NANJING APT AUTOMOBILE TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190621 Address after: 221300 Binhu Avenue 014, Pizhou High-tech Industrial Development Zone, Xuzhou City, Jiangsu Province Applicant after: UNISON NEW ENERGY (XUZHOU) CO.,LTD. Address before: Room 403, 4th Floor, 9 Kexing Road, Fengtai District, Beijing 100071 Applicant before: BEIJING UNISON ELECTRONICS TECHNOLOGY CO.,LTD. Applicant before: NANJING APT AUTOMOBILE TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170728 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |