CN109473311B

CN109473311B - 一种高压继电器以及高压继电器保护方法

Info

Publication number: CN109473311B
Application number: CN201710805667.2A
Authority: CN
Inventors: 周稳; 张新林; 陈日; 陈竹; 沈泽华; 夏一帆; 黄志勇; 古强; 朱思维
Original assignee: Hunan CRRC Times Electric Vehicle Co Ltd
Current assignee: Hunan CRRC Times Electric Vehicle Co Ltd
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2037-09-08
Also published as: CN109473311A

Abstract

本发明公开了一种高压继电器以及高压继电器保护方法。所述继电器包括：自保护电路，其包含采样端口以及控制信号输出端口，配置为采样所述高压继电器前后端电压，当所述前后端电压满足预设条件时输出内部控制信号；继电器开关，其配置为当接收到所述内部控制信号时进入在线状态，在在线状态下接收到外部控制信号时闭合。根据本发明的高压继电器，可以自检自身所处的电压环境，自行判断是否处于可闭合的运行环境，从而有效避免在错误控制信号下在分正常运行环境中导通；根据本发明的高压继电器，可以大大提高高压电路的安全性以及稳定性，提高高压继电器的寿命。

Description

一种高压继电器以及高压继电器保护方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种高压继电器以及高压继电器保护方法。

背景技术

在现有技术中，很多电子产品包含高压电路。为了电路运行安全，通常使用高压继电器控制高压电路的通断。例如，在新能源汽车中，高压继电器控制主电路的通断，整个车辆在电池主正、主负、充电正、充电负、电控正均存在该器件。整个电气线路高压继电器的合理通断保证了整车正常运行，使用不当，既损坏产品本身，又可能存在安全隐患。

然而，在高压继电器的实际应用过程中，常常会出现控制高压继电器的控制信号错误而导致高压继电器在错误时刻导通。例如，新能源汽车所使用的高压继电器，大部分故障集中在控制逻辑问题或者线路问题从而引发的在高压继电器开通条件不够的情况下，照常闭合，最终导致高压继电器损坏。

发明内容

本发明提供了一种高压继电器，所述继电器包括：

自保护电路，其包含采样端口以及控制信号输出端口，配置为采样所述高压继电器前后端电压，当所述前后端电压满足预设条件时输出内部控制信号；

继电器开关，其配置为当接收到所述内部控制信号时进入在线状态，在在线状态下接收到外部控制信号时闭合。

在一实施例中，所述采样端口配置为对所述高压继电器前后端电压进行高压差分采样。

在一实施例中，所述自保护电路配置为当所述前后端电压小于预设电压值时输出内部控制信号。

在一实施例中，所述自保护电路包括：

分压器，其配置为对所述采样端口的采样电压进行分压；

比较模块，其配置为对所述分压器的分压结果以及预设电压值进行比较，当所述分压结果小于所述预设电压值时输出所述内部控制信号。

在一实施例中，所述比较模块基于反相比较器构造。

在一实施例中，所述继电器开关包含：

串联的自保护开关以及继电器线圈，其中，所述自保护开关配置为当接收到所述内部控制信号时导通，所述继电器线圈配置为在所述自保护开关导通时在所述外部控制信号驱动下通电；

第一开关构件，其配置为当所述继电器线圈通电时，在所述继电器线圈磁力驱动下闭合。

在一实施例中，所述自保护开关包含：

自保护开关线圈，其配置为在所述内部控制信号驱动下通电；

第二开关构件，其配置为当所述自保护开关线圈通电时，在所述自保护开关线圈磁力驱动下闭合。

本发明还提出了一种高压继电器保护方法，所述方法包括：

监测高压继电器前后端电压；

当所述高压继电器前后端电压未达到所述高压继电器的闭合条件时，令所述高压继电器进入离线状态。

根据本发明的高压继电器，可以自检自身所处的电压环境，自行判断是否处于可闭合的运行环境，从而有效避免在错误控制信号下在分正常运行环境中导通；根据本发明的高压继电器，可以大大提高高压电路的安全性以及稳定性，提高高压继电器的寿命。

本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1以及图2是现有技术中高压继电器不同运行状态下的剖面结构示意图；

图3是现有技术中高压继电器控制逻辑示意图；

图4是根据本发明一实施例的高压继电器结构示意图；

图5是根据本发明一实施例的高压继电器部分电路结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

在现有技术中，很多电子产品包含高压电路。为了电路运行安全，通常使用高压继电器控制高压电路的通断。然而，在高压继电器的实际应用过程中，常常会出现控制高压继电器的控制信号错误而导致高压继电器在错误时刻导通。

普通的高压继电器通断条件为控制电路给入信号，开通线圈低压供电回路，线圈即产生电磁感应，接触片与接触点闭合，开通主电路回路。如图1所示，在断开状态下接触片1与接触点2为非接触状态。如图2所示，在闭合状态下，接触片1倍线圈的自力吸引上移，与接触点2接触。

一般的，高压继电器的控制原理如图3所示，线圈低压受控于主电路的控制电路，主电路的控制电路输出控制信号的判断条件则有很多(例如如图3所示根据软件逻辑判断结果输出控制信号)。如果控制电路给出错误闭合信号，则线圈直接通电闭合高压继电器。

然而高压继电器正常的闭合条件是，正负接触端子电压差低于一定限值，如果高于此限值且负载显容性感性，则会形成冲击电流，过大的冲击电流则会烧蚀接触片，导致接触片和接触点粘连，无法正常断开。

因此，为了避免高压继电器在错误的电压环境下闭合，本发明提出了一种高压继电器保护方法。具体的，在一实施例中，监测高压继电器前后端电压；当高压继电器前后端电压未达到高压继电器的闭合条件时，令高压继电器进入离线状态。在离线状态下，即使高压继电器接收到了错误的控制信号，其也不会闭合。这样就有效避免了高压继电器在错误的电压环境下闭合从而导致高压继电器损坏以及整体电路的运行错误。

基于本发明的方法，本发明提出了一种高压继电器。如图4所示，在一实施例中，继电器包括：

自保护电路410，其包含采样端口411以及控制信号输出端口412，配置为采样高压继电器前后端电压，当前后端电压满足预设条件时输出内部控制信号；

继电器开关420，其配置为当接收到内部控制信号时进入在线状态，在在线状态下接收到外部控制信号时闭合，当未接收到内部控制信号时进入离线状态，在离线状态下不能闭合。

进一步的，在一实施例中，考虑到高压继电器的正常闭合条件，自保护电路配置为当高压继电器的前后端电压小于预设电压值时输出内部控制信号。在这里预设电压值由高压继电器本身的物理参数和/或运行电路的环境参数决定。

进一步的，在一实施例中，高压继电器采用线圈磁力驱动开关闭合。具体的，继电器开关包含：

串联的自保护开关以及继电器线圈，其中，自保护开关配置为当接收到内部控制信号时导通，继电器线圈配置为在自保护开关导通时在外部控制信号驱动下通电；

具体的，在一实施例中，外部控制信号接入端、继电器线圈以及自保护开关依次串联并最后接地(GND)。当自保护开关导通时，串联电路整体导通，此时外部控制信号接入(串联电路一边通电)，电流从外部控制信号接入端流入，依次流过继电器线圈、自保护开关最终到GND。

进一步的，在一实施例中，自保护开关也采用线圈磁力驱动开关闭合，高压继电器采用双线圈控制结构。即，相当于采用一个小型的继电器结构构造自保护开关。具体的，自保护开关包含：

自保护开关线圈，其配置为在内部控制信号驱动下通电；

第二开关构件，其配置为当自保护开关线圈通电时，在自保护开关线圈磁力驱动下闭合。

进一步的，在一实施例中，考虑到高压继电器前后端电压为高压，采样端口配置为对高压继电器前后端电压进行高压差分采样。

进一步的，考虑到采样端口的采样结果为高压，在一实施例中，对采样结果分压后在进行电压比较判断。具体的，在一实施例中，自保护电路包括：

分压器，其配置为对采样端口的采样电压进行分压；

比较模块，其配置为对分压器的分压结果以及预设电压值进行比较，当分压结果小于预设电压值时输出内部控制信号。

进一步的，在一实施例中，比较模块基于反相比较器构造。具体的，在一实施例中，高压继电器的部分结构电路如图5所示。V_H为高压差分采样后的电压，采样的是高压接触器前后端之间电压，该电压值为变值，经过R1、R2进行分压进入反相比较器与Vref值进行比较；参照值Vref经过R3、Rp进行分压，Rp为可调电阻，用来调节Vref值；反相比较器用于控制Vo值输出。

Vi＝R2/(R1+R2)*VH (1)

Vref＝Rp/(Rp+R3)*Vcc (2)

当Vi＜Vref，反相比较器输入Vo为低电平，则自保护开关线圈K1通电吸合开关。在自保护开关线圈K1通电吸合开关的状态下，如V_L接入高电平(外部控制信号)，则继电器线圈Kc通电，高压继电器因此闭合。

当Vi＞Vref，反相比较器Vo为高电平，自保护开关线圈K1不能通电吸合。此时，即使V_L接入高电平，Kc也无法通电。

根据图4所示的结构，通过反相比较器，控制Vi低于Vref时高压继电器Kc线圈才能通电，实现高压继电器前后端电压低于某设定值才能导通，很好的实现高压继电器自保护功能。本发明的高压继电器电路简单有效，实施难度小。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种高压继电器，其特征在于，所述继电器包括：

继电器开关，其配置为当接收到所述内部控制信号时进入在线状态，在在线状态下接收到外部控制信号时闭合，其中，所述继电器开关包含：

串联的自保护开关以及继电器线圈，所述自保护开关配置为当接收到所述内部控制信号时导通，所述继电器线圈配置为在所述自保护开关导通时在所述外部控制信号驱动下通电；

第一开关构件，其配置为当所述继电器线圈通电时，在所述继电器线圈磁力驱动下闭合，使得所述高压继电器导通；

所述自保护开关包含：

2.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述采样端口配置为对所述高压继电器前后端电压进行高压差分采样。

3.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述自保护电路配置为当所述前后端电压小于预设电压值时输出内部控制信号。

4.根据权利要求3所述的继电器，其特征在于，所述自保护电路包括：

分压器，其配置为对所述采样端口的采样电压进行分压；

5.根据权利要求4所述的继电器，其特征在于，所述比较模块基于反相比较器构造。

6.一种高压继电器保护方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1～5中任一项所述的高压继电器，避免所述高压继电器在错误的外部控制信号的作用下导通，其中，所述保护方法包括：

监测高压继电器前后端电压；

当所述高压继电器前后端电压未达到所述高压继电器的闭合条件时，令所述高压继电器进入离线状态，使得所述高压继电器不导通。