CN116137938A - 电路结构体 - Google Patents

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CN116137938A CN202180060183.4A CN202180060183A CN116137938A CN 116137938 A CN116137938 A CN 116137938A CN 202180060183 A CN202180060183 A CN 202180060183A CN 116137938 A CN116137938 A CN 116137938A
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Abstract

公开了能够以简单的构造实施电弧对策，能够实现紧凑化、低成本化的新的构造的电路结构体。电路结构体(10)包括：电源线(16)，将蓄电池(12)与负载(14)之间连结；主继电器(18)，与电源线(16)连接；预充电电路(28)，包含串联连接的预充电电阻(24)及预充电继电器(26)，所述预充电电路(28)与主继电器(18)并联连接；及副继电器(30)，与预充电电阻(24)并联连接。

Description

电路结构体
技术领域
本公开涉及电路结构体。
背景技术
以往，在电动汽车、混合动力汽车等搭载有由高压的二次电池构成的蓄电池的车辆上搭载包含继电器的电路结构体。例如，专利文献1示出了对于作为车辆侧的负载而经由逆变器连接的电动机、发电机具备对蓄电池的电力供给进行切断接续的继电器的电路结构体。在这样的电路结构体中使用的继电器设置在正极侧和负极侧，通过将两继电器断开，能够停止来自蓄电池的电源供给。
在这种电路结构体中，流动比较大的电流，因此在继电器的触点的开闭时可能会产生电弧。因此，使用实施了用于消除电弧的对策的特殊构造的继电器。例如，专利文献2公开了构成电路结构体的继电器的电磁接触器的详细的构造。即，电磁接触器具备形成电路的触点机构、对触点机构进行开闭驱动的电磁铁装置、收纳触点机构及电磁铁装置的密闭的器具。并且，在电磁铁装置的触点机构的电路方向两侧形成隔壁，在该隔壁与器具之间形成通气通路。此外，为了消除在触点的开闭时产生的电弧，配置有使磁场以朝向通气通路施力的方式发挥作用的永久磁铁。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-213500号公报
专利文献2：日本特开2002-42626号公报
发明内容
发明的概要
发明要解决的课题
在以往构造的电路结构体中，作为电弧对策，需要采用如专利文献2记载那样特殊构造的电磁接触器作为继电器。在这样的特殊构造的电磁接触器中，为了得到进行直流切断所需的电弧电压而需要大的电弧空间，存在密封容器增大这样的问题。而且，当想要可靠地消除电弧时，需要大的电磁铁，电磁接触器的大型化、成本上升不可避免。
因此，公开了能够以简单的构造实施电弧对策，能够实现紧凑化、低成本化的新的构造的电路结构体。
用于解决课题的方案
本公开的电路结构体包括：电源线，将蓄电池与负载之间连结；主继电器，与所述电源线连接；预充电电路，包含串联连接的预充电电阻及预充电继电器，所述预充电电路与所述主继电器并联连接；及副继电器，与所述预充电电阻并联连接。
发明效果
根据本公开，能够以简单的构造实施电弧对策，能够实现紧凑化、低成本化。
附图说明
图1是概略性地表示本公开的实施方式1的电路结构体的从蓄电池至负载的路径的电气性的结构的图。
图2是概略性地表示实施方式2的电路结构体的从蓄电池至负载的路径的电气性的结构的图。
具体实施方式
<本公开的实施方式的说明>
首先，列举本公开的实施形态进行说明。
本公开的电路结构体包括：
(1)电源线，将蓄电池与负载之间连结；主继电器，与所述电源线连接；预充电电路，包含串联连接的预充电电阻及预充电继电器，所述预充电电路与所述主继电器并联连接；及副继电器，与所述预充电电阻并联连接。
根据本公开的电路结构体，通过对于以往在将蓄电池与电动机之间连结的电路结构体中采用的预充电电路的预充电电阻并联连接副继电器的简单构造，能够抑制主继电器的开闭时的电弧的产生。
具体而言，在主继电器切断时，在将主继电器断开之前，将预充电继电器和副继电器接通，由此，能够抑制或防止在将主继电器断开时在主继电器的触点间产生电位差的情况。即，由于在预充电电阻并联连接副继电器，因此通过电流从副继电器向预充电继电器流入，能够使主继电器断开时的主继电器的触点间的电位差为0。由此，能够抑制或防止在主继电器的切断时产生电弧的情况。其结果是，不需要采用特殊构造的电磁接触器作为主继电器，通过对于已存的预充电电路的预充电电阻并联连接副继电器这样的简单构造，能够紧凑且低成本地提供无电弧的电路结构体。而且，能够抑制或防止电弧的产生，由此也能够实现主继电器的工作可靠性的提高。
需要说明的是，在主继电器并联连接的预充电电路及在预充电电路的预充电电阻并联连接的副继电器可以设置于正极侧的电源线，也可以设置于负极侧的电源线。而且，副继电器的构造不受任何限定，可以采用任意的构造的继电器。
(2)优选的是，所述电源线包含正极侧电源线和负极侧电源线，所述预充电电路和所述副继电器设置于所述正极侧电源线。这是因为，即使在已存的预充电电路未设置于负极侧电源线的情况下，利用设置于正极侧电源线的已存的预充电电路，也能够有利地构筑本公开的电路结构体。
(3)优选的是，所述副继电器由半导体继电器构成。这是因为，在预充电电路中，能够省空间且在预充电电阻并联连接副继电器。
<本公开的实施方式的详情>
以下，参照附图，说明本公开的电路结构体的具体例。需要说明的是，本公开没有限定为这些例示，由权利要求书公开，并意图包含与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。
<实施方式1>
以下，参照图1，说明本公开的实施方式1的电路结构体10。电路结构体10例如搭载于电动汽车、混合动力汽车等车辆(未图示)。如图1所示，电路结构体10将蓄电池12与负载14之间连结地构成，包含将蓄电池12与负载14之间连结的电源线16。作为行驶用蓄电池的蓄电池12经由主继电器18向使车辆行驶且构成负载14的电动机20供给电力，所述主继电器18连接于电路结构体10的电源线16且使电源线16接通/断开。在此，主继电器18基于来自包含ECU等而构成的控制部22的控制信号，进行接通/断开控制。主继电器18在接通时将蓄电池12与电动机20连接而向电动机20供给电力，在断开时将蓄电池12与电动机20之间的电流切断而停止对于电动机20的电力的供给。需要说明的是，关于多个相同构件，有时仅对一部分的构件标注标号，关于其他的构件，省略标号。
<电路结构体10>
如图1所示，电路结构体10的电源线16包含正极侧电源线16a和负极侧电源线16b。在正极侧电源线16a的输入侧连接蓄电池12的正极侧，在负极侧电源线16b的输入侧连接蓄电池12的负极侧。在正极侧电源线16a的输出侧连接负载14的正极侧，在负极侧电源线16b的输出侧连接负载14的负极侧。在正极侧电源线16a和负极侧电源线16b的输入侧与输出侧之间分别连接有将蓄电池12与负载14连接的正极侧主继电器18a、负极侧主继电器18b。
在将蓄电池12与负载14的正极侧连接的正极侧主继电器18a以绕过正极侧主继电器18a的方式并联连接预充电电路28，所述预充电电路28通过串联连接预充电电阻24及预充电继电器26而形成。在本公开的实施方式1中，如图1所示，预充电电阻24连接于预充电继电器26的输入侧。而且，在预充电电阻24并联连接副继电器30。即，在正极侧电源线16a设有预充电电路28和副继电器30。
在将蓄电池12与负载14的负极侧连接的负极侧主继电器18b的输入侧串联连接熔断器32。需要说明的是，在本公开的实施方式1中，在将蓄电池12与负载14的负极侧连接的负极侧主继电器18b未连接预充电电路28，但是根据需要在负极侧主继电器18b也同样可以并联连接预充电电路28。正极侧主继电器18a、负极侧主继电器18b、预充电继电器26都是在励磁线圈的通电状态下使触点移动而将触点切换为接通/断开的继电器，基于来自控制部22的控制信号，作出接通/断开控制。
<副继电器30>
如图1所示，本公开的实施方式1的电路结构体10包含副继电器30。副继电器30使用作为半导体继电器的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)构造的结构而构成。MOSFET除了最一般地使用的Si-MOSFET之外，也可以使用SiC-MOSFET或GaAs-FET或GaN-FET等。而且，半导体继电器除了MOSFET以外，也可以利用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)或Bipolar Transistor。
<蓄电池12>
蓄电池12将能够充电的多个二次电池串联连接而提高输出电压，成为例如100V～400V。而且，也可以并联连接多个二次电池而增大电流容量。该二次电池可以使用锂离子二次电池、锂聚合物二次电池、镍氢电池等。而且，也可以取代二次电池或者在此基础上利用双电层电容器(EDLC)等电容器。在本说明书中，二次电池中也包含电容器。
<负载14>
负载14具有例如将大容量的电容器34与DC/AC逆变器36并联连接的结构。如果在该电容器34被完全放电的状态下将正极侧主继电器18a切换为接通，则为了对电容器34进行充电而瞬间地流动极大的充电电流。极大的充电电流成为使正极侧主继电器18a的触点损伤的原因，因此为了防止充电电流产生的弊端而设置预充电电路28。在本公开的实施方式1中，与正极侧主继电器18a并联地设置预充电电路28。预充电电路28为了限制电容器34的充电电流而与预充电继电器26串联地连接预充电电阻24。预充电电阻24在将预充电继电器26切换为接通的状态下，将电容器34的充电电流限制得较小。此时，副继电器30被断开。需要说明的是，在实施方式1中，预充电电阻24设置在预充电继电器26的输入侧，但是预充电电阻24也可以设置在预充电继电器26的输出侧。
负载14经由DC/AC逆变器36将蓄电池12连接于电动机20和发电机38。DC/AC逆变器36将蓄电池12的直流转换成交流而向电动机20供给，将发电机38的交流转换成直流而对蓄电池12充电。需要说明的是，在再生制动时，将电动机20作为发电机而对蓄电池12进行充电。需要说明的是，在本公开的实施方式1中，使用DC/AC逆变器36，但是也可以使用DC/DC转换器。
接下来，简单地说明本公开的实施方式1的电路结构体10的动作。首先，将全部的继电器(主继电器18、预充电继电器26及副继电器30)断开。接下来，将负极侧主继电器18b接通之后，将预充电继电器26接通，由此对构成负载14的电容器34进行预充电。在电容器34的预充电完成后，将预充电继电器26断开之后，将正极侧主继电器18a接通。在该情况下，由于电容器34预先被预充电，因此能防止为了对电容器34进行充电而瞬间地流动极大的充电电流的情况。因而，防止正极侧主继电器18a的触点因电容器34的充电电流而损伤的情况，并将蓄电池12与电动机20连接而能够向电动机20供给电力。需要说明的是，在以下的说明中，将正极侧主继电器18a及负极侧主继电器18b被接通且预充电继电器26及副继电器30被断开的状态适当称为通常状态。
在上述的通常状态下，将正极侧主继电器18a断开时，首先将预充电继电器26及副继电器30接通。由此，电流从与预充电电阻24并联连接的副继电器30向预充电继电器26流入。接下来，将正极侧主继电器18a断开。流动到正极侧主继电器18a的电流从副继电器30向预充电继电器26流动。由此，电流不向正极侧主继电器18a流动，而且在正极侧主继电器18a的输入与输出之间未产生电位差。因而，能够抑制或防止在将正极侧主继电器18a断开时在正极侧主继电器18a的输入与输出之间产生电弧的情况。需要说明的是，在该状态下，电流值依赖于电阻，因此在预充电电阻24几乎未流动电流。
接下来，将副继电器30断开。由此，在正极侧电源线16a中流动的电流通过预充电电阻24，因此在预充电继电器26中流动的电流被大幅限制。因此，之后即使将预充电继电器26断开，也能够有利地抑制产生的电弧。最后，将负极侧主继电器18b断开。此时，正极侧主继电器18a、预充电继电器26已经断开，因此电流不向负极侧主继电器18b流动，在将负极侧主继电器18b断开时不产生电弧。这样，将实施方式1的电路结构体10断开的作业完成。
根据本公开的实施方式1的电路结构体10，作为主继电器18不需要采用以往那样特殊构造的电磁接触器。即，仅通过对设置于正极侧电源线16a的已存的预充电电路的预充电电阻24并联连接副继电器30，就能够紧凑且低成本地提供无电弧的电路结构体10。而且，由于能够抑制或防止电弧的产生，因此也能够实现主继电器18的工作可靠性的提高。
副继电器30与在励磁线圈的通电状态下使触点移动而将触点切换为接通/断开的其他的主继电器18或预充电继电器26相比能够小型化，能够有利地实现电路结构体10的省空间化。
<实施方式2>
在上述实施方式1的电路结构体10中，预充电电路28及副继电器30相对于设置于正极侧电源线16a的正极侧主继电器18a并联设置，但是没有限定于此。也可以如图2所示的本公开的实施方式2的电路结构体40那样，预充电电路28及副继电器30相对于未设置于正极侧电源线16a而设置于负极侧电源线16b的负极侧主继电器18b并联设置。在该情况下，也将正极侧主继电器18a、负极侧主继电器18b为接通且预充电继电器26及副继电器30为断开的状态称为通常状态。并且，从通常状态开始，在将负极侧主继电器18b断开之前，将预充电继电器26及副继电器30接通。由此，电流从预充电继电器26向与预充电电阻24并联连接的副继电器30流入。在该状态下，即使将负极侧主继电器18b断开，流动到负极侧主继电器18b的电流也向预充电继电器26及副继电器30流动。由此，电流不向负极侧主继电器18b流动，在负极侧主继电器18b的输入与输出之间未产生电位差。因而，能够抑制或防止在将负极侧主继电器18b断开时在负极侧主继电器18b的输入与输出之间产生电弧的情况。
接下来，通过将副继电器30断开而在负极侧电源线16b中流动的电流通过预充电电阻24，因此在预充电继电器26中流动的电流被大幅地限制。因此，之后即使将预充电继电器26断开，也能够有利地抑制产生的电弧。最后，将正极侧主继电器18a断开。此时，负极侧主继电器18b、预充电继电器26已经断开，因此在将正极侧主继电器18a断开时不会产生电弧。这样，能够完成将实施方式2的电路结构体40断开的作业。因此，在本公开的实施方式2中具有与本公开的实施方式1同样的效果的情况也明确可知。
<变形例>
以上，作为本公开的具体例，详细叙述了实施方式1及实施方式2，但是本公开不受该具体的记载的限定。能够实现本公开的目的的范围内的变形、改良等包含在本公开中。例如下面那样的实施方式的变形例也包含于本公开的技术范围。
(1)在上述实施方式1及实施方式2中，示出了使用半导体继电器作为副继电器30的例子。副继电器30除了半导体继电器以外，也可以采用在励磁线圈的通电状态下使触点移动而将触点切换为接通/断开的继电器等任意的结构的继电器。
(2)在上述实施方式1及实施方式2中，电路结构体10、40直接连接于蓄电池12，但是本公开的电路结构体10、40也可以配置于经由其他构件或其他的电路部与蓄电池12连接的部位。
(3)在上述实施方式1及实施方式2中，例示说明了在将电路结构体10、40断开时，在将副继电器30断开之后，将预充电继电器26断开的情况，但是没有限定于此。也可以对于副继电器30及预充电继电器26同时发送使其断开的控制信号。在该情况下，也是副继电器30比预充电继电器26响应快，因此在将副继电器30断开之后，将预充电继电器26断开。由此，能够简化发送控制信号的电路。
(4)在上述实施方式1及实施方式2中，预充电电阻24相对于预充电继电器26配置在蓄电池12侧，但是没有限定于此。也可以将实施方式1及实施方式2变更为预充电电阻24相对于预充电继电器26配置在负载14侧。而且，预充电电阻24也可以相对于预充电继电器26设置在蓄电池12侧及负载14侧这两方。无论在哪种情况下，通过使预充电电阻24的总计的电阻值相同都能发挥同样的效果。
标号说明
10电路结构体(实施方式1)
12 蓄电池
14 负载
16 电源线
16a 正极侧电源线
16b 负极侧电源线
18 主继电器
18a 正极侧主继电器
18b 负极侧主继电器
20电动机(负载)
22 控制部
24 预充电电阻
26 预充电继电器
28 预充电电路
30副继电器(半导体继电器)
32熔断器
34电容器(负载)
36DC/AC逆变器(负载)
38发电机
40电路结构体(实施方式2)。

Claims (3)

1.一种电路结构体，包括：
电源线，将蓄电池与负载之间连结；
主继电器，与所述电源线连接；
预充电电路，包含串联连接的预充电电阻及预充电继电器，所述预充电电路与所述主继电器并联连接；及
副继电器，与所述预充电电阻并联连接。
2.根据权利要求1所述的电路结构体，其中，
所述电源线包含正极侧电源线和负极侧电源线，所述预充电电路和所述副继电器设置于所述正极侧电源线。
3.根据权利要求1或2所述的电路结构体，其中，
所述副继电器由半导体继电器构成。
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