CN203368012U - 一种电动汽车用直流接触器组合电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动汽车用直流接触器组合电路，包括主接触器、充电接触器、充电电阻、放电电阻、支撑电容、电源电压传感器、电容电压传感器和功率单元，所述电源电压传感器、电容电压传感器和支撑电容依次连接于高压电源正负端，所述充电接触器、充电电阻串联后与所述主接触器并联形成并联电路，所述并联电路连接于所述电源电压传感器与电容电压传感器之间，其特征在于，所述放电电阻一端连接于所述充电接触器与充电电阻之间，另一端连接于高压电源的负极。相比于现有技术，本实用新型所述直流接触器组合电路具有性能更可靠、使用寿命更长的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车用直流接触器，具体涉及一种电动汽车用直流接触器的组合电路。
背景技术
接触器是电力的开断和闭合的控制装置, 在电气控制中广泛应用，它利用主触点来开闭电路，用辅助触点来执行控制指令和状态反馈;主触点一般只有常开接点，而辅助触点常有两对具有常开和常闭功能的触点。
目前在低压小功率场合，也有以功率MOSFET等电子管直接应用，其缺点是无物理隔离、一旦短路容易造成整个电路系统的破坏；因此在高安全要求的环境，接触器以其开关的物理隔离特性，占有特殊的地位。
电动汽车中接触器使用也很多，对安全性的要求又非常高，关键部件接触器的安全可靠要求特别严格，这是由电动汽车非常复杂的运行环境决定的：一是工况处于多启停、多振动的移动状态；二是工作负载重、经常性变化导致电压、电流处于急剧变化的状态；三是电磁干扰众多。电动汽车的电机控制系统对接触器控制有下述具体要求：1）操作是合理的和安全的；2）接触器逻辑控制的可靠性，要求对控制器的各种状态有准确的判断，能够排除各种干扰信号对实施接触器正确操作的影响。
一个接触器辅助触点故障率过高的实例：某批次30台电动汽车，在为期一个月的试运营过程中，出现了6台次的接触器故障，经检验分析，发现其中的5台次是因为主接触器K的用作反馈作用的辅助触头被粘死造成的，只有1台次是因为操作不当使主接触器K的主触头被卡住后不能吸合造成。并且，经查阅直流接触器厂家的产品数据手册，大多数都关注于接触器主触点地可靠性及其保证措施，而对辅助触头的可靠性指标数据较低或者没有说明。
因此，目前为了提高控制器的可靠性，在高压回路存在大电流的主接触器中，尽量避免使用接触器的辅助触头。
图1所示为一种电动汽车电机控制中的接触器组合电路，包括主接触器K1、充电接触器K2、充电电阻R1、放电电阻R2、支撑电容C、电源电压传感器S_Udc、电容电压传感器S_Uc和功率单元，所述电源电压传感器S_Udc、放电电阻R2、电容电压传感器S_Uc和支撑电容C依次连接于高压电源正负端，所述充电接触器K2、充电电阻R1串联后与所述主接触器K1并联形成并联电路，所述并联电路连接于所述电源电压传感器S_Udc与放电电阻R2之间，上述电路的工作原理如下：
1）初始态：K、K1断开，电容C上电压为0，前端端子U+，U-上有电源电压Udc；
2）充电过程：电机控制器接收到启机信号后，K1先闭合，K处于断开状态，电源通过K1、R1给电容C充电，电容两端电压为Uc，R1起到限流作用；K1的闭合状态经过检测反馈端子信号K1_R完成；
3）正常闭合工作：充电一段时间，电容C上电压充到一定程度（可开环预测或通过后端电压传感器S_Uc检测，闭合K，同时断开K1，后端功率模块正常工作；K1的断开状态经过检测反馈端子信号K1_R完成；K的闭合状态经过检测反馈端子信号K_R完成；
4）断开过程：后端功率模块正常停止，电机控制器接收到停机信号后（或者有断主接触器故障），K断开；K的状态经过检测反馈端子信号K_R完成；
5）放电过程：K断开后，支撑电容上的电压Uc经过放电电阻R2释放后降到安全电压区。
然而，在电动汽车的电机控制器实际应用过程中，发现上述图1的接触器驱动控制控制电路存在以下问题：
1) 主接触器K闭合时，K两端压差过大；
2）主接触器的辅助反馈触点不可靠，多次粘死，造成K_R信号不可靠；
3) 运行过程中容易误报接触器故障。
实用新型内容
为了满足高可靠性的要求，本实用新型提供一种电动汽车用直流接触器的组合电路。
本实用新型采用的技术方案是：一种电动汽车用直流接触器组合电路，包括主接触器、充电接触器、充电电阻、放电电阻、支撑电容、电源电压传感器、电容电压传感器和功率单元，所述电源电压传感器、电容电压传感器和支撑电容依次连接于高压电源正负端，所述充电接触器、充电电阻串联后与所述主接触器并联形成并联电路，所述并联电路连接于所述电源电压传感器与电容电压传感器之间，所述放电电阻一端连接于所述充电接触器与充电电阻之间，另一端连接于高压电源的负极。
本实用新型的效果在于：通过将放电电阻一端连接于所述充电接触器与充电电阻之间，另一端连接于高压电源的负极，使得支撑电容上的电压值可充到电源电压值，主接触器K闭合时，可以在较小的压差范围内进行，从而达到保护主接触器、提高接触器使用的可靠性、延长接触器的使用寿命的目的。
附图说明
图1是现有接触器组合电路图；
图2为本实用新型所述接触器组合电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式来进一步阐述本实用新型。
如图2所示，一种电动汽车用直流接触器组合电路，包括主接触器K11、充电接触器K12、充电电阻R11、放电电阻R12、支撑电容C11、电源电压传感器S_Udc11、电容电压传感器S_Uc11和功率单元，所述电源电压传感器S_Udc11、电容电压传感器S_Uc11和支撑电容C11依次连接于高压电源正负端，所述充电接触器K12、充电电阻R11串联后与所述主接触器K11并联形成并联电路，所述并联电路连接于所述电源电压传感器S_Udc11与电容电压传感器S_Uc11之间，所述放电电阻R12一端连接于所述充电接触器K12与充电电阻R11之间，另一端连接于高压电源的负极。
下面通过对比两个电路的工作原理来进一步阐述本实用新型的技术方案。
1）对于如图1所示的现有接触器组合电路
a）充电时
即对于图1，电容C充电电路为一阶电容电路，传递函数为：
电源充电是一阶跃信号Udc(t),其传递函数为：
因此，充电时电容电压的响应复函数为：
即:
得充电时电容电压的时域响应函数为：
可得，充电时间常数为：
充满电时，电容的最终电压为：
充满电时，接触器K两端的最终电压差为：
b）放电时
即对于图1，电路为一阶电容放电电路，电容电压的时域响应函数为：
可得放电时时间常数为：
实际应用中的一个典型电路，其直流工作电压和参数为：Udc=400V，R1=1k欧，R2=20k欧，C=3000uF；
代入上述典型电路参数，计算得时间充电常数=2.86s,电容的最终电压381.0V, 主接触器两端的压差Uk_dif=19.0V，放电时的时间常数为 =60.00 s。
2）对于本实用新型所述接触器组合电路
a）充电时
即对于图2，电容C11充电电路为一阶电容充电电路，传递函数为：
电源充电为一阶跃信号Udc(t),其传递函数为：
充电时电容电压的响应复函数为：
即：
得充电时电容电压的时域响应函数为：
充电时间常数：
充满电时，电容的最终电压为：
充满电时，接触器K两端的最终电压差为：
b）放电时
即对于图2，电路为一阶电容放电电路，电容电压的时域响应函数为：
放电时，时间常数为：
代入上述1）中实际应用中典型电路的参数，计算得：充电时间常数=3.00s,电容最终电压=400.0V, 主接触器两端的压差Uk_dif=0.0V，放电时的时间常数=63.00s。
由上述计算可见，图2的电路相较于图1所示的电路，有如下的特点：
图1所示的电路，电容C上的电压不能充到电源电压值，造成主接触器K闭合时，存在较大的压差，容易造成较大的冲击电流造成触点粘死，影响寿命；图2所示的电路，电容上的电压C11能够充到电源电压值，主接触器K11闭合时，可以在较小的压差范围内进行，提高了接触器本身及组合电路的可靠性。
上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型的实质及技术启示下所作的变形和润饰，均应视为在本实用新型的保护范围之内，本实用新型的保护范围具体视其权利要求而定。
Claims (1)
1.一种电动汽车用直流接触器组合电路，包括主接触器、充电接触器、充电电阻、放电电阻、支撑电容、电源电压传感器、电容电压传感器和功率单元，其特征在于，所述电源电压传感器、电容电压传感器和支撑电容依次连接于高压电源正负端，所述充电接触器、充电电阻串联后与所述主接触器并联形成并联电路，所述并联电路连接于所述电源电压传感器与电容电压传感器之间，所述放电电阻一端连接于所述充电接触器与充电电阻之间，另一端连接于高压电源的负极。
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2013
- 2013-08-07 CN CN 201320478957 patent/CN203368012U/zh not_active Expired - Lifetime
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