CN107528373A - 一种继电器开关控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种继电器开关控制装置，其特征在于，所述装置包括：继电器，具有两个触点；第一检测单元以及第二检测单元，分别用于检测两个所述触点的电压；充电管理单元，连接所述第一检测单元以及第二检测单元，用于比较两个所述触点间的电压差；电源管理单元，连接充电管理单元以及电源单元，用于调整所述电源单元的输出电压，使得两个所述触点间的电压差为0。同时，本发明还提供一种使用上述装置的继电器开关控制方法。采用本发明实施例所述的继电器开关控制装置及其方法，将继电器两触点之间的电压差调整为零，使得两触点之间的电压相同，能够预防触点闭合时产生电弧，良好的实现消弧，避免触点损伤带来的危害。

Description

一种继电器开关控制装置及其方法

技术领域

本发明属于电力电子和电气自动控制领域，具体涉及一种继电器开关控制装置及其方法。

背景技术

继电器是电力电子和电气自动控制领域常用的器件，具有众多优点，但在应用中也存在以下缺点：

伴随继电器触点开关过程中都有电弧产生，电压越高、电流越大的应用场合产生电弧的能量就越大。电弧能量较小时会腐蚀、损伤触点，使继电器的性能和寿命降低；电弧能量较大时甚至使继电器的触点烧结、粘连，导致继电器功能失效。在电池充电情况下，继电器触点受电弧的影响更大。

针对上述缺陷，在以往技术中出现了很多的消弧方法和技术，比如根椐工作条件选配合适规格的继电器、或者在继电器的两个触点并联消弧器件辅助吸收电弧的能量，但这些都仅限于能够减轻电弧对继电器触点的损伤，并不能消除电弧的危害，尤其不能消除容性电路中，比如电池充电时开关瞬间出现的浪涌电流对触点的损害。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种继电器开关控制装置及其方法，用于解决现有技术中消弧方法并不能消除电弧危害的问题，尤其不能消除在电池充电时开关瞬间出现的浪涌电流对触点的损害。

本发明的继电器开关控制装置，所述装置包括：继电器，具有两个触点；第一检测单元以及第二检测单元，分别用于检测两个所述触点的电压；充电管理单元，连接所述第一检测单元以及第二检测单元，用于比较两个所述触点间的电压差；电源管理单元，连接充电管理单元以及电源单元，用于调整所述电源单元的输出电压，使得两个所述触点间的电压差为0。

上述继电器开关控制装置，其中，所述装置还包括：采样单元，用于检测充电电流，所述充电管理单元还用于调整所述电源单元的输出电压，使所述充电电流为0。

上述继电器开关控制装置，其中，所述装置还包括：充电端口，所述装置通过所述充电端口向电池充电。

本发明的一种继电器开关控制方法，在继电器闭合前，所述方法包括：调整所述继电器两个触点间的电压差为0。

上述继电器开关控制方法，其中，在所述继电器断开前，所述方法还包括：调整充电电流为O。

上述继电器开关控制方法，其中，所述方法进一步包括：调整电源单元的输出电压，使所述充电电流为O。

上述继电器开关控制方法，其中，在所述继电器断开前，所述方法还包括：判断所述继电器两个触点的电压是否均为0；

若是，则断开所述继电器的两个所述触点；

若否，则调整所述继电器两个触点的电压为0。

上述继电器开关控制方法，其中，在所述继电器断开前，所述方法还包括：关断电源单元的驱动信号，使所述电源单元停止输出。

上述继电器开关控制方法，其中，所述方法还包括：在继电器闭合后，接通电源单元与电池的供电电路以向所述电池充电。

上述继电器开关控制方法，其中，所述方法还包括：所述继电器断开且未接入电池时，所述继电器一个触点的电压为电源单元的电压，另一个触点的电压为0；当所述继电器断开且接入电池时，所述继电器一个触点的电压为电源单元的电压，另一个触点的电压为电池电压。

本发明通过检测、控制继电器触点闭合前触点的电压差，良好的实现消弧，避免触点损伤。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的一种继电器开关控制装置的结构示意图；

图2是本发明另一实施例所提供的一种继电器开关控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明实施例提供一种继电器开关控制装置，如图1所示，所述装置10包括：继电器104，具有两个触点，即触点a和触点b。第一检测单元102以及第二检测单元103，分别用于检测触点a的电压Va和触点b的电压Vb；充电管理单元106，连接所述第一检测单元102以及第二检测单元103，用于比较触点a和触点b间的电压差，即电压Va和电压Vb的差值Va-Vb；电源管理单元105，连接充电管理单元106以及电源单元101，用于调整所述电源单元101的输出电压，使得触点a和触点b间的电压Va＝Vb，或者充电电流Ic＝0，最终使得Va-Vb为0。

具体的实施例中，由于触点a连接电源单元101，因此其上的电压就可以等效为电源单元101的电压V1。初始时，继电器104的触点a和触点b是断开的，其两端所连接的电路也处于开路状态，根据本发明实施例提供一种继电器开关控制装置有无接入其它电路的情况下，触点b的电压有所区别；当所述装置未接入其它电路或负载时，继电器的触点b处于开路状态，其上没有电流流过，也就等效为电压Vb等于0。当所述装置接入任意电路或负载时，继电器104的触点b的电压等于其接入的电路的输出电压Vo。在本实施例中主要讨论这种情况，也就是继电器的两个触点的电压分别为V1和Vo的情况。本发明实施例所述的装置在这种情况下，增加第一检测单元102以及第二检测单元103，分别连接触点a以及触点b，用于检测两个触点上的电压Va和Vb，其中Va＝V1，Vb＝Vo；充电管理单元106连接电源管理单元105，用于计算触点a、b之间的电压差Va-Vb，即V1-Vo，并将获得的差值数据提供给电源管理单元105。电源管理单元105连接电源单元101，用于根据获得的两个触点a、b之间的差值数据调整电源单元101的输出电压，进而影响触点a上的电压Va，最终使得Va＝Vb，也就是触点a、b之间的电压差为0，当触点a、b之间的电压相等无差时再闭合两触点，继电器不会出现电弧和浪涌。

具体到使用到继电器的电力电子和电气自动控制领域，尤其在电池充电领域中，由于继电器的触点在开合过程中容易产生电弧，技术人员大都回避使用继电器作为控制器件，避免继电器的电弧影响。但是继电器又是领域中较为理想的开关元件，因此本发明实施例所述装置还是采用继电器作为作为充电电路的主要部分，但是所用方法不同的是：在回路中，先利用电压检测、比较以及调整一个触点的电压使其与另一个触点的电压相等的条件，延后断开继电器的连接，进而达到消除两个触点间的电压差，从而实现良好的消弧目的，避免触点损伤。采用本发明实施例所述的继电器开关控制装置，将继电器触点a，b之间的电压差调整为零，使得触点a，b之间的电压相同，能够预防触点a、b闭合时产生电弧，实现良好的消弧，避免触点损伤带来的危害。

本发明实施例提供的一种继电器开关控制装置，较佳的，如图1所示，所述装置还包括：采样单元107，用于检测充电电流Ic，所述充电管理单元还用于调整所述电源单元的输出电压，使所述充电电流为0。具体的，在本发明所述装置用于充电电路的实施例中，结束充电时，充电管理单元106通过第二检测单元103检测电池20电压V9，并通过采样单元107检测充电电流Ic，当充电管理单元106判定电池电压V9和充电电流Ic都满足电池充满的条件时，也就是说电池电压V9达到充满电的截止电压同时，充电电流Ic也小于等于电池充满状态设定的阈值，便可以对充电电路断开，因此本发明实施例所述的装置需要在电池充满电时及时断开继电器104的两个触点a、b。具体的，由于继电器104的两个触点a及b是闭合状态且已接入被充电池端口，此时继电器的两个触点a及b的电压Va＝Vb，但断开前，还需要使充电电流Ic等于0。本发明实施例所述的装置通过采样单元107采集充电电流Ic。充电管理单元106判断充电电流Ic是否为0；当充电电流Ic不为0时，充电管理单元106命令电源管理单元105调整电源单元101的输出电压V1使得充电电流Ic＝0，且由于继电器104还是处于闭合状态，触点a上的电压Va随着V1的变化而变化，触点b上的电压Vb也会随着V1的变化而变化，Va和Vb始终保持相等。此时当两触点的电压和充电电流均满足充满断开的条件时，继电器104的触点a和触点b断开，预防触点a、触点b断开时产生电弧。

本发明实施例提供的一种继电器开关控制装置，较佳的，如图1所示，所述装置还包括：充电端口108，所述装置通过所述充电端口108向电池20充电。

具体的实施例中，如果所述继电器开关控制装置作为充电装置而接入充电系统中，由于充电的原理就是利用电压较高的充电电源将待充电的电池电压提高，也就是利用本发明的电源单元101作为充电电流的输出源，对电池进行充电，其中将所述继电器104的触点b通过充电端口108接入被充电的电池20。而在充电时，需要继电器104的触点a以及触点b闭合，使得电源单元101与电池20的回路闭合。本发明较佳的实施例中，充电开始前，第二检测单元103检测到继电器104触点b的电压Vb、并将Vb输入到充电管理单元106，第一检测单元102检测到继电器触点a的电压Va、并将Va输入到充电管理单元106，充电管理单元106比较出Va-Vb的差并准备后续的运算与控制。当充电管理单元106未收到充电开始的指令前，不闭合继电器104，系统处于充电待机状态。当充电管理单元106接收到充电开始的指令后，首先命令电源管理单元105调整电源单元101的输出电压，使Va＝Vb；其次，充电管理单元106向继电器104发出驱动控制指令，驱动继电器104的触点a和b闭合，随即接通电源单元101与电池20的供电电路并向电池20充电，预防触点a、b闭合时产生电弧。

在另一较佳的实施例中，如果在电池电压V9和充电电流Ic均未达到充电结束条件，也就是说尚未充满电时，例如，用户从充电端口108拔除充电输出或者意外断开充电输出时，采样单元107检测到充电电流Ic已变为0时，充电管理单元106首先命令电源管理单元105关断电源单元101的驱动信号、使电源单元101先停止输出。第二检测单元103检测继电器104触点b的电压Vb、并将Vb输入到充电管理单元106，第一检测单元102检测继电器触点a的电压Va、并将Va输入到充电管理单元106，充电管理单元106判断Va和Vb是否均为0，并将判断结果输出给电源管理单元105，当Va和Vb并非均为0时，命令电源管理单元105调整电源单元101的输出电压V1，使Va＝Vb＝0。当检测判定Va＝Vb＝0后，充电管理单元106关断继电器104的驱动信号，继电器104的触点a和b断开，预防触点a、b断开时产生电弧。

本发明实施例还提供一种继电器开关控制方法，所述方法包括：在继电器闭合前，调整所述继电器两个触点间的电压差为0。

具体的实施例中，继电器具有两个触点，即触点a和触点b。触点a连接电源单元，因此其上的电压就可以等效为电源单元的电压V1。当继电器的触点a和触点b是断开时，其两端所连接的电路也处于开路状态，根据本发明实施例提供一种继电器开关控制方法，首先检测两个触点上的电压Va和Vb；再计算触点a、b之间的电压差Va-Vb，根据获得的两个触点a、b之间的电压差Va-Vb调整电源单元101的输出电压V1，进而影响触点a上的电压Va，最终使得Va＝Vb，也就是触点a、b之间的电压差为0。触点a、b闭合，实现良好的实现消弧。

具体到使用到继电器的电力电子和电气自动控制领域，尤其在电池充电领域中，由于继电器的触点在开合过程中容易产生电弧，技术人员大都回避使用继电器作为控制器件，避免继电器的电弧影响。但是继电器又是领域中较为理想的开关元件，因此本发明实施例所述方法还是采用继电器作为作为充电电路的主要部分，但是所用方法不同的是：在回路中，先利用电压检测、比较以及调整一个触点的电压使其与另一个触点的电压相等的条件，延后断开继电器的连接，进而达到消除两个触点间的电压差，从而实现良好的消弧目的，避免触点损伤。采用本发明实施例所述的继电器开关控制方法，将继电器触点a，b之间的电压差调整为零，使得触点a，b之间的电压相同，能够预防触点a、b闭合时产生电弧，实现良好的消弧，避免触点损伤带来的危害。

本发明实施例提供的一种继电器开关控制方法，较佳的，所述方法还包括：在所述继电器断开前，调整充电电流为O。

具体的，继电器上无电流通过，即Ic＝0时，使得两个触点上的电压Va和Vb相等。此时继电器104的触点a和触点b断开，预防触点a、触点b断开时产生电弧。

本发明实施例提供的一种继电器开关控制方法，较佳的，述方法进一步包括：调整电源单元的输出电压，使所述充电电流为O。在本发明另一实施例中，具体的，在本发明所述方法用于给电池充电的实施例中。结束充电时，先检测电池20电压V9以及充电电流Ic，当判定电池电压V9和充电电流Ic都满足电池充满的条件时，也就是说电池电压V9达到充满电的截止电压同时，充电电流Ic也小于等于电池充满状态设定的阈值，便可以对充电电路断开，因此本发明实施例所述的方法需要在电池充满电时及时断开继电器的两个触点a、b。具体的，由于继电器的两个触点a及b是闭合状态且已接入被充电池端口，此时继电器的两个触点a及b的电压Va＝Vb，但断开前，还需要使充电电流Ic等于0。本发明实施例所述的方法通过采集充电电流Ic并判断充电电流Ic是否为0；当充电电流Ic不为0时，命令电源管理单元105调整电源单元的输出电压V1使得充电电流Ic＝0，且由于继电器还是处于闭合状态，触点a上的电压Va随着V1的变化而变化，触点b上的电压Vb也会随着V1的变化而变化，Va和Vb始终保持相等。此时当两触点的电压和充电电流均满足充满断开的条件时，继电器104的触点a和触点b断开，预防触点a、触点b断开时产生电弧。当然，如果采集并判断所述充电电流已经为0时，由于继电器还是处于闭合状态，触点a上的电压Va与触点b上的电压Vb始终相等，因此可以直接断开触点a和触点b。

本发明实施例提供的一种继电器开关控制方法，较佳的，如图2所示，所述方法还包括：

步骤201，在所述继电器断开前，判断所述继电器两个触点的电压是否均为0；

若是，则进入步骤202，若否，则进入步骤203；

步骤202，断开所述继电器的两个所述触点；

步骤203，调整所述继电器两个触点间的电压为0。

较佳的实施例中，当所述继电器接入电路中且处于闭合状态时，如果接入的电路或负载被意外移除时，在断开继电器前，也需要保证其两触点的电压相等。由于此时触点b的电压为0，因此需要保证触点a的电压也为0才能达到两个触点电压相同。具体的，先进入步骤201，判断继电器两个触点的电压是否均为0；具体的，首先检测两个触点上的电压Va和Vb；当Va＝Vb＝0时，也就是两个触点间的电压差为0，则进入步骤202直接断开所述继电器的两个所述触点；当触点a、b的电压Va、Vb不为0，或者说触点a、b之间的电压差Va-Vb不等于0时，进入步骤203，调整电源单元101的输出电压V1，进而影响触点a上的电压Va，最终使得Va＝Vb＝0，随后返回步骤201重新进行判断两个触点的电压是否为0，或者直接进入步骤202，断开所述继电器的两个所述触点。

本发明实施例提供的一种继电器开关控制方法，较佳的，在所述继电器断开前，所述方法还包括：关断电源单元的驱动信号，使所述电源单元停止输出。

本发明实施例提供的一种继电器开关控制方法，较佳的，所述方法还包括：在继电器闭合后，接通电源单元与电池的供电电路以向所述电池充电。

具体的实施例中，如果所述继电器开关控制方法用充电系统中，由于充电的原理就是利用电压较高的充电电源将待充电电池的电压提高，也就是利用本发明的电源单元作为充电电流的输出源，对电池进行充电，其中将继电器的触点b接入被充电的电池形成供电电路。在充电时，需要继电器的触点a以及触点b闭合，使得电源单元与电池的回路闭合。本发明较佳的实施例中，充电开始前，检测继电器触点b的电压Vb以及触点a的电压Va，比较出Va-Vb的差并准备后续的运算与控制。当未收到充电开始的指令前，不闭合继电器的触点a以及触点b，系统处于充电待机状态。当接收到充电开始的指令后，首先调整电源单元的输出电压，使Va＝Vb；其次，向继电器发出驱动控制指令，驱动继电器104的触点a和b闭合，随即接通电源单元与电池的供电电路并向电池充电，预防触点a、b闭合时产生电弧。

在另一较佳的实施例中，如果在电池电压V9和充电电流Ic均未达到充电结束条件，也就是说尚未充满电时，例如，用户从充电端口拔除充电输出或者意外断开输出，即充电电流Ic＝0时，首先关断电源单元的驱动信号、使电源单元先停止输出。检测继电器触点b的电压Vb以及触点a的电压Va，当Va和Vb并非均为0时，命令电源管理单元105调整电源单元101的输出电压V1，使Va＝Vb＝0。随后检测判定Va＝Vb＝0后，关断继电器的驱动信号，继电器的触点a和b断开，预防触点a、b断开时产生电弧。

本发明实施例提供的一种继电器开关控制方法，较佳的，所述方法还包括：所述继电器断开且未接入电池时，所述继电器一个触点的电压为电源单元的电压，另一个触点的电压为0；当所述继电器断开且接入电池时，所述继电器一个触点的电压为电源单元的电压，另一个触点的电压为电池电压，且未充电前，所述电源单元的电压大于所述电池电压。

综上所述，采用本发明实施例所述的继电器开关控制装置及其方法，将继电器触点a，b之间的电压差调整为零，使得触点a，b之间的电压相同，能够预防触点a、b闭合时产生电弧，实现良好的消弧，避免触点损伤带来的危害。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种继电器开关控制装置，其特征在于，所述装置包括：继电器，具有两个触点；第一检测单元以及第二检测单元，分别用于检测两个所述触点的电压；充电管理单元，连接所述第一检测单元以及第二检测单元，用于比较两个所述触点间的电压差；电源管理单元，连接充电管理单元以及电源单元，用于调整所述电源单元的输出电压，使得两个所述触点间的电压差为0。

2.根据权利要求1所述的一种继电器开关控制装置，其特征在于，所述装置还包括：采样单元，用于检测充电电流，所述充电管理单元还用于调整所述电源单元的输出电压，使所述充电电流为0。

3.根据权利要求1所述的一种继电器开关控制装置，其特征在于，所述装置还包括：充电端口，所述装置通过所述充电端口向电池充电。

4.一种继电器开关控制方法，其特征在于，所述方法包括：在继电器闭合前，调整所述继电器两个触点间的电压差为0。

5.根据权利要求4所述的一种继电器开关控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述继电器断开前，调整充电电流为O。

6.根据权利要求5所述的一种继电器开关控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：调整电源单元的输出电压，使所述充电电流为O。

7.根据权利要求4所述的一种继电器开关控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述继电器断开前，判断所述继电器两个触点的电压是否均为0；

若是，则断开所述继电器的两个所述触点；

若否，则调整所述继电器两个触点的电压为0。

8.根据权利要求7所述的一种继电器开关控制方法，其特征在于，在所述继电器断开前，所述方法还包括：关断电源单元的驱动信号，使所述电源单元停止输出。

9.根据权利要求4所述的一种继电器开关控制方法，其特征在于，在继电器闭合后，所述方法还包括：接通电源单元与电池的供电电路以向所述电池充电。

10.根据权利要求4所述的一种继电器开关控制方法，其特征在于，所述方法还包括：所述继电器断开且未接入电池时，所述继电器一个触点的电压为电源单元的电压，另一个触点的电压为0；当所述继电器断开且接入电池时，所述继电器一个触点的电压为电源单元的电压，另一个触点的电压为电池电压。