CN206727011U - 一种保护装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例提供了一种保护装置，涉及电池技术领域。其中，该装置包括电子开关、机械开关、时间逻辑电路；所述时间逻辑电路的第一输出端口连接于所述电子开关，所述时间逻辑电路的第二输出端口连接于所述机械开关，所述时间逻辑电路的输入端连接电源输出端；所述电子开关与所述机械开关串联在待控制电路中。本实用新型提供的技术方案能够有效减小机械开关的损伤，延长机械开关的使用寿命。

Description

一种保护装置
【技术领域】
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种保护装置。
【背景技术】
机械开关在电路中具有广泛应用。包括继电器、接触器等，由于一些机械开关(例如，继电器)具有体积小，能够实现电气隔离的优点，因此现在的电池管理系统中使用继电器对电池的充放电进行控制。由于在继电器闭合的瞬间电路中产生很大的冲击电流，导致触点烧蚀；或者，继电器在断开的瞬间产生的电弧，造成触点烧蚀。但是继电器不能避免其闭合时冲击电流以及断开时的电弧，继电器触点出现烧蚀会导致继电器接触电阻变大，继电器使用时发热量增加，寿命下降。
【实用新型内容】
本实用新型实施例提供了一种保护装置，能够有效减少机械开关触点的烧蚀，提高机械开关的使用寿命。
本实用新型实施例提供了一种保护装置，所述装置包括电子开关、机械开关、时间逻辑电路；所述时间逻辑电路的第一输出端口连接于所述电子开关，所述时间逻辑电路的第二输出端口连接于所述机械开关，所述时间逻辑电路的输入端连接电源输出端；所述电子开关与所述机械开关串联在待控制电路中。
其中，所述时间逻辑电路包括第一驱动电路以及第二驱动电路；所述第一驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一二极管以及反激电路；
所述第一电阻一端连接电源输出端，另一端连接反激电路的输入端；
所述第一二极管一端连接电源输出端，另一端连接反激电路的输入端；
所述第一电容一端连接反激电路的输入端，另一端接地；
所述第二电阻一端连接反激电路的输入端，另一端接地；
所述第二驱动电路包括第二电容、第二二极管；
所述第二二极管一端连接电源输出端，另一端连接第二电容的一端以及机械开关；
所述第二电容一端连接第二二极管以及机械开关，另一端接地。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一电容的充电时间大于所述第二电容的充电时间。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电子开关包括晶闸管、晶体管、集成门极换流晶闸管。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述机械开关包括继电器、接触器。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述时间逻辑电路第一输出端口与所述电子开关以及时间逻辑电路的第二输出端口连接与所述机械开关通过通信总线连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述通信总线类型包括控制器局域网络CAN、串行通信网络LIN、以太网络。
上述技术方案中与现有技术方案比较，具有如下有益效果：
本实用新型实施例提供了一种保护装置，该装置的时间逻辑电路中的第一驱动电路通过第一输出端口输出的信号实现对电子开关的控制，时间逻辑电路中的第二驱动电路通过第二输出端口输出的信号实现对机械开关的控制。时间逻辑电路中包含电阻和电容，电源输出端输出的电信号，经过时间逻辑电路产生一定延时，从而使得时间逻辑电路能够控制机械开关先闭合，然后 闭合电子开关；由于时间逻辑电路的第一驱动电路中包含反激电路，第一驱动电路中的电容通过与其连接的二极管放电，使得反激电路迅速停止工作，在断开时，能够控制电子开关先断开，再断开机械开关，保证机械开关在闭合或者关断瞬间，没有负载电流流过，进而有效避免机械开关闭合与关断瞬间电路中的电流对机械开关触点的烧蚀，延长机械开关的使用寿命。
【附图说明】
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本实用新型实施例所提供的一种保护装置的组成示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种时间逻辑电路的组成示意图；
图2a是本实用新型实施例提供的一种时间逻辑电路输出的时序图；
图2b是本实用新型实施例提供的另一种时间逻辑电路输出的时序图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本实用新型实施例提供了一种保护装置，该装置应用于电池管理系统中，该装置的组成示意图如图1所示，该装置包括电子开关11、机械开关12、时间逻辑电路13；所述时间逻辑电路13的第一输出端口A连接于所述电子开关11，所述时间逻辑电路13的第二输出端口B连接于所述机械开关12，所述时间逻辑电路13的输入端连接电源15输出端；所述电子开关11与所述机械开关12串联在待控制电路14中。
其中，电子开关11可以为晶闸管、晶体管、集成门极换流晶闸管。电子开关11没有触点接触，带负载断开是不会产生的电弧，但是电子开关11不能实现电气隔离。在本实用新型中电子开关11用于控制是否有电流流过机械开关12。
其中，机械开关12可以为继电器、接触器。接触器通常用于大电流电路中，而继电器主要应用于电流为几安培到十几安培的小电流电路中。而在电池包充放电回路为小电流回路，一般采用继电器实现对电池包充放电回路导通和断开的控制，以及实现电气隔离，保证电池使用的安全性。
其中，电源15用于为时间逻辑电路提供驱动信号。
通过该保护装置，当电源15输出端给时间逻辑电路13提供一个驱动信号，该驱动信号经过时间逻辑电路分解成两个信号，分别是从时间逻辑电路的第一输出端口A输出控制电子开关11的开通与关断的控制信号a，以及从时间逻辑电路13的第二输出端口B输出控制机械开关12的开通与关断的控制信号b。当时间逻辑电路13输入的驱动信号为控制开关闭合的高电平信号时，该驱动信号经过时间逻辑电路13的处理后，控制信号b先输出高电平信号，控制信号a延迟一定时间输出高电平信号，从而在机械开关12闭合时，由于电子开关11未闭合，机械开关12中无负载电流流过，避免了机械开关12闭合时的冲击电流；当时间逻辑电路13输入的驱动信号为控制开关断开的低电平信号时，该驱动信号经过时间逻辑电路13的处理后，控制信号a先输 出低电平信号，控制信号b延迟一定时间输出低电平信号，使得电子开关11先断开，切断电路中的负载电流，然后再断开机械开关12，避免机械开关12断开时开关触点间产生的电弧。
需要说明的是，时间逻辑电路13输出的控制信号a通过时间逻辑电路13中的第一输出端口A与电子开关11连接的通信总线进行传输，控制信号b通过第二输出端口B与机械开关12连接的通信总线进行传输。其中，实现控制信号传输的通信总线类型包括控制器局域网络CAN、串行通信网络LIN、以太网络。
基于上述对电子开关11以及机械开关12的控制，实现先闭合机械开关12，再闭合电子开关11以及先断开电子开关11，再断开机械开关12的控制方式，本实用新型提供的保护装置中的时间逻辑电路的电路图如图2所示，该时间逻辑电路13包括第一驱动电路131以及第二驱动电路132；
所述第一驱动电路131包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一二极管D1以及反激电路1311。
所述第一电阻R1一端连接电源输出端，另一端连接反激电路1311的输入端。
所述第一二极管D1一端连接电源15输出端，另一端连接反激电路1311的输入端。
所述第一电容C1一端连接反激电路1311的输入端，另一端接地。
所述第二电阻R2一端连接反激电路1311的输入端，另一端接地。
所述第二驱动电路132包括第二电容C2、第二二极管D2。
所述第二二极管D2一端连接电源15输出端，另一端连接第二电容C2的一端以及机械开关。
所述第二电容C2一端连接第二二极管以及机械开关，另一端接地。
需要说明的是，反激电路是由LT8301芯片以及电阻R0，变压器T0、输 出整流二极管D0、输出滤波电容C0组成。反激电路的连接遵循现有技术，具体连接为LT8301芯片的SW引脚连接变压器T0一次侧的一端以及电阻R0一端，RFB引脚连接电阻R0另一端；LT8301芯片地引脚GND接地，电源引脚VIN以及变压器T0一次侧的另一端共同连接电源15；变压器T0二次侧的一端连接输出整流二极管D0的阳极，另一端与输出滤波电容C0的一端连接，输出滤波电容C0的另一端与输出整流二极管D0的阴极连接，作为反激电路的输出端，同时作为时间逻辑电路的第一输出端口A；LT8301芯片的使能引脚EN/UVL0作为反激电路的输入端。
还需要说明的是，上述时间逻辑电路中的接地是属于信号接地，其中“地”指的是零电位的参考点，因此上述接地其实质是指与形成电路回路的公共端相连接。
下面结合控制电子开关11和机械开关12闭合与断开两个过程对时间逻辑电路13的工作过程进行说明。
(1)、控制电子开关11和机械开关12闭合的过程，该过程时间逻辑电路13输入驱动信号与输出信号的时序图如图2a。
当时间逻辑电路13的输入端输入高电平驱动信号时，该高电平驱动信号经过第一驱动电路131的第一电阻R1对第一电容C1充电，当第一电容C1两端的电压达到反激电路的开启电压后，LT8301开始工作，反激电路1311的输出端(即时间逻辑电路13的第一输出端口A)输出高电平控制信号a，控制电子开关11闭合；同时该高电平驱动信号还经过第二驱动电路132的第二二级管D2对第二电容C2充电，当第二电容C2两端的充电电压到达机械开关12的工作电压后，时间逻辑电路13的第二输出端口B输出高电平控制信号b，控制机械开关12闭合；由于第二电阻R1与第一电阻R2进行分压，使得第一电容C1充电时间大于第二驱动电路中的第二电容C2的充电时间，因此，第二驱动电路132先输出控制信号b，第一驱动电路131延迟一段时间输出控制信 号a。其中，时间逻辑电路13输入驱动信号与输出信号的时间逻辑图如图2a。
(2)、控制电子开关11与机械开关12断开的过程，该过程时间逻辑电路输出的时序图如图2b所示。
当时间逻辑电路13输入低电平驱动信号时，第一驱动电路131中的第一电容C1通过D1迅速放电，使得第一电容C1输出的电压迅速下降，从而LT8301的使能引脚输入的电压迅速降低，LT8301停止工作，反激电路1311输出端(即第一驱动电路131的第一输出端口A输出低电平控制信号a，控制电子开关11断开，由于第二驱动电路132中的第二电容C2容值大，并因为第二二极管D2的单向导电性，第二电容C2只能通过连接的机械开关12进行放电，从而保证第二电容C2放电时间长，电压下降的慢，因此，第二驱动电路132输出的低电平控制信号b延迟于第一驱动电路131输出的低电平控制信号a，从而实现电子开关11先断开，机械开关12延迟电子开关11断开。
本实用新型实施例提供了一种保护装置，该装置通过时间逻辑电路13中的第一驱动电路通过第一输出端口A输出的信号实现对电子开关11的控制，时间逻辑电路13中的第二驱动电路通过第二输出端口B输出的信号实现对机械开关12的控制。时间逻辑电路中包含电阻和电容，电源输出端输出的电信号，经过时间逻辑电路产生一定延时，从而使得时间逻辑电路13能够控制机械开关12先闭合，然后闭合电子开关11；由于时间逻辑电路的第一驱动电路中包含反激电路，第一驱动电路中的电容通过与其连接的二极管放电，使得反激电路迅速停止工作，在断开时，能够控制电子开关11先断开，再断开机械开关12，保证机械开关12在闭合或者关断瞬间，没有负载电流流过，进而有效避免机械开关12闭合或关断瞬间电路中的电流对机械开关12触点的烧蚀，延长机械开关12的使用寿命。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出 创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种保护装置，其特征在于，所述装置包括电子开关、机械开关、时间逻辑电路；所述时间逻辑电路的第一输出端口连接于所述电子开关，所述时间逻辑电路的第二输出端口连接于所述机械开关，所述时间逻辑电路的输入端连接电源输出端；所述电子开关与所述机械开关串联在待控制电路中；
其中，所述时间逻辑电路包括第一驱动电路以及第二驱动电路；所述第一驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一二极管以及反激电路；
所述第一电阻一端连接电源输出端，另一端连接反激电路的输入端；
所述第一二极管一端连接电源输出端，另一端连接反激电路的输入端；
所述第一电容一端连接反激电路的输入端，另一端接地；
所述第二电阻一端连接反激电路的输入端，另一端接地；
所述第二驱动电路包括第二电容、第二二极管；
所述第二二极管一端连接电源输出端，另一端连接第二电容的一端以及机械开关；
所述第二电容一端连接第二二极管以及机械开关，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电容的充电时间大于所述第二电容的充电时间。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电子开关包括晶闸管、晶体管、集成门极换流晶闸管。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械开关包括继电器、接触器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时间逻辑电路第一输出端口与所述电子开关以及时间逻辑电路的第二输出端口连接与所述机械开关通过通信总线连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通信总线类型包括控 制器局域网络CAN、串行通信网络LIN、以太网络。
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