CN115332013A - 高压直流智能继电器控制电路 - Google Patents

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唐新颖
张佳琪
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Abstract

高压直流智能继电器控制电路，其中MCU程序控制单元用于驱动继电器的线圈端；继电器的导通端一端接入电源输入端，另一端与负载连接；继电器触点两端和电流传感器与MCU程序控制单元之间电连接有用于判断负载为阻性、感性或容性的特性的判断电路；MCU程序控制单元连接有驱动模块，IGBT驱动模块分别与第一IGBT管以及第二IGBT管连接，确保电流可以双向流动；正向电流继电器打开前先导通第一IGBT管和第二IGBT体二极管通路，然后再吸合触点，待继电器导通后再断开第一IGBT管，反向电流则逻辑相反；当继电器需要断开时，先导通第一IGBT管和第二IGBT体二极管通路，然后断开继电器后再断开第一IGBT管，反向电流则逻辑相反；保护继电器触点开关无电弧产生，没电磁干扰产生。

Description

高压直流智能继电器控制电路
技术领域
本发明涉及继电器控制领域，尤其涉及高压直流智能继电器控制电路。
背景技术
现有的继电器缺乏相应的控制电路，存在如下问题：开关产生电弧造成触点损伤，电气寿命短，电磁干扰严重；继电器开关冲击电流频繁，触点受损接触电阻变大而发热，温升明显；负载故障时电流较大、短路电流可达到3000-10KA，过流或短路时继电器触点无法断开，电池包和电机驱动系统处于不安全状态，易酿成爆炸，起火等安全事故。
发明内容
为解决上述问题，本技术方案提供高压直流智能继电器控制电路。
为实现上述目的，本技术方案如下：
高压直流智能继电器控制电路，包括：
MCU程序控制单元，所述MCU程序控制单元用于驱动继电器的线圈端；
所述继电器的导通端一端接入电源，另一端与负载连接；
负载与所述MCU程序控制单元之间电连接有用于判断负载为阻性、感性或容性的特性的判断电路；
所述MCU程序控制单元连接有IGBT驱动模块，所述IGBT驱动模块分别与第一IGBT管以及第二IGBT管的门极连接，所述第一IGBT管的发射极与所述第二IGBT管的发射极相连，所述第一IGBT管的集电极与接入电源的导通端连接，所述第二IGBT管的集电极与负载相连；
所述继电器的导通端一侧设有电阻，所述电阻连接有电流传感器；
所述继电器打开前先导通所述第一IGBT管和流过第二IGBT体二极管，然后再吸合触点，待所述继电器导通后再断开所述第一IGBT管，当所述继电器需要断开时，先导通所述第一IGBT管和第二IGBT体二极管，然后断开所述继电器后再断开IGBT管；如果电流反向流通时，控制逻辑正好相反。
在本实施例中，还包括设于所述MCU程序控制单元与负载之间的电压电流检测模块，所述继电器内包括继电器断路线圈以及继电器开关线圈，检测到短路或过流时继电器具备断路器功能，由继电器断路线圈弹开动触点确保5-10mS断开。
在本实施例中，所述判断电路通过如下步骤来检测负载的特性：
电压电流检测模块在负载在通电状态下获取若干个时间段的电压信号，并传输给所述MCU程序控制单元；
电压电流检测模块负载在通电状态下获取若干个时间段的电流信号，并传输给所述MCU程序控制单元；
所述MCU程序控制单元将多个电压信号和电流信号进行筛选，获得测试电压和测试电流，将测试电压和测试电流做比较；
本申请有益效果为：
1、继电器开关时由半导体保护，触点无电弧不会损伤触点，电气寿命接近机械寿命，无电磁干扰。
2、继电器触点不受损不会异常发热，确保继电器开关安全可靠。
3、继电器具备过流或短路断路器功能，且半导体协助触点断开灭弧功能，提供负载在异常状态下的安全保障。
4、能判断负载类型（阻性、感性、容性），根据特性决定触点保护方案。
5、能精确检测通过继电器的电流值，电压值。
6、通过触点动作时间和释放时间判断继电器受损情况，提供工作安全保障信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例的结构示意图一；
图2是本发明实施例的结构示意图二；
图3是本发明实施例的结构示意图三。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
请参照图1-3所示，高压直流智能继电器控制电路，其特征在于，包括：
MCU程序控制单元，所述MCU程序控制单元用于驱动继电器的线圈端；
所述继电器的导通端一端接入市电，另一端与负载连接；
负载与所述MCU程序控制单元之间电连接有用于判断负载为阻性、感性或容性的特性的判断电路；
所述继电器打开前先导通所述第一IGBT管和第二IGBT管，然后再吸合触点，待所述继电器导通后再断开所述第一IGBT管，当所述继电器需要断开时，先导通所述第一IGBT管和第二IGBT管，然后断开所述继电器后再断开IGBT管；如果电流反向流通时，控制逻辑正好相反。
MCU程序控制单元连接有Mosfet/IGBT/GTO（根据不同的负载需求选择对应的半导体开关器件）驱动模块，全文以IGBT驱动为例，IGBT驱动模块分别与第一IGBT管以及第二IGBT管的门极连接，第一IGBT管的发射极E与第二IGBT管的发射极E相连，第一IGBT管的集电极C与输入端连接，第二IGBT管的集电极C与继电器输出端连接，确保电流可以双向流动；继电器的导通端一侧设有分流传感器或电流传感器；正向电流继电器打开前先导通第一IGBT管和第二IGBT管通路，然后再吸合触点，待继电器导通后再断开第一IGBT管，反向电流则逻辑相反；当继电器需要断开时，先导通第一IGBT管和第二IGBT体二极管通路，然后断开继电器后再断开IGBT管，反向电流则逻辑相反；保护继电器触点开关无电弧产生，没电磁干扰产生。
开关机械寿命长，开关无电弧确保触点无损伤，接触电阻小不发热，无电磁干扰。（在继电器打开前先导通Mosfet/IGBT/GTO，然后再吸合触点，确保无电弧，待继电器导通后断开Mosfet/IGBT/GTO，这时继电器导通电阻小不发热；当继电器需要断开时先导通Mosfet/IGBT/GTO，然后继电器断开后再断开Mosfet/IGBT/GTO）。
在本实施例中，还包括设于所述MCU程序控制单元与负载之间的电压电流检测模块，所述继电器内包括继电器断路线圈以及继电器开关线圈，检测到短路或过流时继电器具备断路器功能，由继电器断路线圈弹开动触点确保2-10mS断开。检测到短路或过流时继电器具备断路器功能，由继电器断路线圈弹开动触点确保2-10mS断开；这是Mosfet/IGBT/GTO是断开的，不会损坏Mosfet/IGBT/GTO。继电器断开后，如果需要可由继电器数据接口连接BMS系统来配置。保护整车配电安全。
在本实施例中，所述判断电路通过如下步骤来检测负载的特性：
电压电流检测模块在负载在通电状态下获取电压信号，并传输给所述MCU程序控制单元；
电压电流检测模块负载在通电状态下获取电流信号，并传输给所述MCU程序控制单元；
所述MCU程序控制单元将多个电压信号和电流信号进行筛选，获得测试电压和测试电流，将测试电压和测试电流做比较；
电流/电压检测单元能检测电池电压/电流，并且判断负载特性（阻性，容性，感性），还能判断触点的受损情况，接触电阻；通过继电器的动作时间和释放时间来自适应Mosfet/IGBT/GTO的保护时间。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其原理和基本结构与本申请相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.高压直流智能继电器控制电路，其特征在于，包括：
MCU程序控制单元，所述MCU程序控制单元用于驱动继电器的线圈端；
所述继电器的导通端一端接入电源，另一端与负载连接；
负载与所述MCU程序控制单元之间电连接有用于判断负载为阻性、感性或容性的特性的判断电路；
所述MCU程序控制单元连接有IGBT驱动模块，所述IGBT驱动模块分别与第一IGBT管以及第二IGBT管的门极连接，所述第一IGBT管的发射极与所述第二IGBT管的发射极相连，所述第一IGBT管的集电极与接入输入电源的导通端连接，所述第二IGBT管的集电极与负载相连；
所述继电器的导通端一侧设有电阻，所述电阻连接有电流传感器；
所述继电器打开前先导通所述第一IGBT管和流过第二IGBT管内的体二极管，然后再吸合触点，待所述继电器导通后再断开所述第一IGBT管，如果检测另一端电压高过输入端，电流相反测逻辑相反；当所述继电器需要断开时，先导通所述第一IGBT管和流过第二IGBT管内的体二极管，然后断开所述继电器后再断开IGBT管。
2.根据权利要求1所述的高压直流智能继电器控制电路，其特征在于：还包括设于所述MCU程序控制单元与负载之间的电压电流检测模块，所述继电器内包括继电器断路线圈以及继电器开关驱动线圈，检测到短路或过流时继电器具备断路器功能，由继电器断路线圈弹开动触点确保2-10mS断开，短路电流越大则断开时间越快。
3.根据权利要求2所述的高压直流智能继电器控制电路，其特征在于：所述判断电路通过如下步骤来检测负载的特性：
电压电流检测模块在负载在通电状态下获取电压信号，并传输给所述MCU程序控制单元；
电压电流检测模块负载在通电状态下获取的电流信号，并传输给所述MCU程序控制单元；
所述MCU程序控制单元将多个电压信号和电流信号进行筛选，获得测试电压和测试电流，将测试电压和测试电流做比较。
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