CN215493987U - 一种接触器粘连检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能电池簇接触器粘连检测电路，包括电池簇、霍尔传感器、主接触器、预充接触器、限流电阻、第一粘连检测控制光耦、第一粘连检测光耦、第二粘连检测控制光耦、第二粘连检测光耦、双向储能变流器、电池管理系统及低电压源，该电路检测的准确性较高，且逻辑的复杂性较低，安全性较高。

Description

一种接触器粘连检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种检测电路，具体涉及一种接触器粘连检测电路。

背景技术

当前储能系统由多个电池簇组成，单个电池簇中配置有主接触器和预充接触器，系统上电后，电池管理系统检测电池簇无异常后先闭合预充接触器，当预充接触器两端电压达到一定差值后，闭合主接触器，以达到保护主接触器不受大电流冲击的目的。

经过预充电，系统闭合主接触器后，可进入正常充放电工作状态，随着系统长时间运行以及器件老化等因素，电池簇充放电过程中，接触器触点可能会因为长时间带载运行发热而出现触点粘连情况，这就需要电池管理系统对接触器触点是否粘连进行检测，以保证系统在异常时及时提示，及时干预，避免电池簇因为接触器触点粘连无法断开造成的过充或过放。

现有技术如图2所示，电池管理系统上电，此时电池管理系统进行接触器粘连状态检测，两个接触器均处于断开状态，电池管理系统优先检测电压检测1点电压，因电压检测1点为电池簇的正极，反应为电池簇的总电压，所以始终会有与电池簇电压对应的检测值；

电池管理系统检测到电压检测1点电压后，随后进行电压检测2点电压，因此时电池管理系统，两个控制接触器闭合，两个接触器都处于断开状态，电压检测2点应为无电压状态，如果此时电池管理系统检测到电压检测2点与电压检测1点电压趋于一致，则判断为接触器粘连，并进行相应的报警。

然而现有技术存在以下缺点：

现有技术方案在电池管理系统不控制接触器闭合的情况下，通过对比电压检测1点和电压检测2点的电压，通过软件判断接触器是否粘连，当两个接触器任意一个粘连时，电压检测2点都会有与电压检测1点接近的电压值难以定位是预充接触器粘连还是主接触器粘连，可靠性低，难以有效提示故障；

当电池系统有较为频繁的充、放电切换，或上下电操作时，如果此时PCS侧有残压，则电压检测2点会有一定的电压值，可能会出现较大的检测误差，出现误报故障的情况；

但是该方案同时要求电池系统需与PCS或放电时序配合极其严格，增加了逻辑的复杂性，降低了安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种接触器粘连检测电路，该电路检测的准确性较高，且逻辑的复杂性较低，安全性较高。

为达到上述目的，本实用新型所述的接触器粘连检测电路包括电池簇、霍尔传感器、主接触器、预充接触器、限流电阻、第一粘连检测控制光耦、第一粘连检测光耦、第二粘连检测控制光耦、第二粘连检测光耦、双向储能变流器、电池管理系统及低压电源；

电池簇的正极经霍尔传感器与主接触器的一端、第一粘连检测控制光耦的4号引脚及限流电阻的一端相连接，限流电阻的另一端与预充接触器的一端及第二粘连检测控制光耦的4号引脚相连接，主接触器的另一端、预充接触器的另一端、第一粘连检测光耦的2号引脚、第二粘连检测光耦的2号引脚以及双向储能变流器中直流侧的正极相连接，双向储能变流器中直流侧的负极与电池簇的负极相连接，第一粘连检测控制光耦的3号引脚经第一电阻与第一粘连检测光耦的1号引脚相连接，第二粘连检测控制光耦的3号引脚经第二电阻与第二粘连检测光耦的1号引脚相连接；

电池管理系统与霍尔传感器、第一粘连检测控制光耦的2号引脚、第二粘连检测控制光耦的2号引脚、第一粘连检测光耦的4号引脚、第二粘连检测光耦的4号引脚、主接触器的控制端及预充接触器的控制端相连接；

第一粘连检测控制光耦的1号引脚经第三电阻与低电压源相连接；第一粘连检测光耦的4号引脚经第四电阻与低电压源相连接，第二粘连检测控制光耦的1号引脚经第五电阻与低电压源相连接，第二粘连检测光耦的4号引脚经第六电阻与低电压源相连接；

第一粘连检测光耦的3号引脚及第二粘连检测光耦的3号引脚均接地。

在工作时，电池管理系统上电后，此时主接触器及预充接触器处于断开状态，电池管理系统控制第一粘连检测控制光耦的3号引脚及4号引脚导通，当此时主接触器粘连，电池簇的总电压及电流通过主接触器的触点直接连至负载侧，第一粘连检测控制光耦的3号引脚及4号引脚与第一粘连检测光耦的1号引脚及2号引脚没有电流流过，第一粘连检测光耦的3号引脚及4号引脚处于非导通状态，第二粘连检测光耦的4号引脚处为高电平，电池管理系统判断为主接触器粘连，并发出相应的报警；

在工作时，电池管理系统上电后，此时主接触器及预充接触器处于断开状态，电池管理系统控制第一粘连检测控制光耦的3号引脚及4号引脚导通，当此时主接触器不粘连，则电池簇的总电压及电流通过第一粘连检测控制光耦的3号引脚、4号引脚与第一粘连检测光耦的1号引脚、2号引脚连接至负载侧，第一粘连检测光耦的3号引脚、4号引脚处于导通状态，第一粘连检测光耦的4号引脚处为低电平，电池管理系统判断为主接触器的触点正常为非粘连状态；

在工作时，电池管理系统上电后，此时主接触器、预充接触器处于断开状态，电池管理系统控制第二粘连检测控制光耦的3号引脚及4号引脚导通，当此时预充接触器粘连，电池簇总电压及电流通过预充接触器的触点直接连至负载侧，第二粘连检测控制光耦的3号引脚及4号引脚与第二粘连检测光耦的1号引脚、2号引脚没有电流流过，第二粘连检测光耦的3号引脚、4引脚处于非导通状态，第二粘连检测光耦的4号引脚为高电平，电池管理系统判断为预充接触器粘连，并发出相应的报警信号；

在工作时，电池管理系统上电后，主接触器及预充接触器处于断开状态，电池管理系统控制第二粘连检测控制光耦的3号引脚、4号引脚导通，当此时主接触器不粘连，则电池簇的总电压及电流通过第二粘连检测控制光耦的3号引脚及4号引脚与第二粘连检测光耦的1号引脚及2号引脚连接至负载侧，第二粘连检测光耦的3号引脚、4号引脚处于导通状态，第二粘连检测光耦的4号引脚为低电平，电池管理系统判断为预充接触器的触点正常为非粘连状态；

在工作时，当电池管理系统检测到主接触器及预充接触器均为非粘连状态时，则闭合主接触器及预充接触器，电池簇进行充放电操作；否则，则进行报警提示及系统禁止充放电。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的接触器粘连检测电路在具体操作时，通过控制主接触器及预充接触器的开关状态，根据第一粘连检测光耦中4号引脚及第二粘连检测光耦中4号引脚的电压高低，即可判断两个接触器的粘连状态，同时区分当前粘连是预充接触器粘连还是主接触器粘连，以有效定位故障点，具有逻辑的复杂性较低及安全性较高的特点，并且不依赖于负载侧及系统的整体时序，光耦检测电流可低至1mA,同时不影响系统的功能和性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为现有技术的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本实用新型公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本实用新型公开的概念。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他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1，本实用新型所述的接触器粘连检测电路包括电池簇D、霍尔传感器H1、主接触器K1、预充接触器K2、限流电阻R1、第一粘连检测控制光耦U1、第一粘连检测光耦U2、第二粘连检测控制光耦U3、第二粘连检测光耦U4、双向储能变流器PCS、电池管理系统BMU及低电压源VCC；

电池簇D的正极经霍尔传感器H1与主接触器K1的一端、第一粘连检测控制光耦U1的4号引脚及限流电阻R1的一端相连接，限流电阻R1的另一端与预充接触器K2的一端及第二粘连检测控制光耦U3的4号引脚相连接，主接触器K1的另一端、预充接触器K2的另一端、第一粘连检测光耦U2的2号引脚、第二粘连检测光耦U4的2号引脚以及双向储能变流器PCS中直流侧的正极相连接，双向储能变流器PCS中直流侧的负极与电池簇D的负极相连接，第一粘连检测控制光耦U1的3号引脚经第一电阻与第一粘连检测光耦U2的1号引脚相连接，第二粘连检测控制光耦U3的3号引脚经第二电阻与第二粘连检测光耦U4的1号引脚相连接；

电池管理系统BMU与霍尔传感器H1、第一粘连检测控制光耦U1的2号引脚、第二粘连检测控制光耦U3的2号引脚、第一粘连检测光耦U2的4号引脚、第二粘连检测光耦U4的4号引脚、主接触器K1的控制端及预充接触器K2的控制端相连接；

第一粘连检测控制光耦U1的1号引脚经第三电阻与低电压源VCC相连接；第一粘连检测光耦U2的4号引脚经第四电阻与低电压源VCC相连接，第二粘连检测控制光耦U3的1号引脚经第五电阻与低电压源VCC相连接，第二粘连检测光耦U4的4号引脚经第六电阻与低电压源VCC相连接。

第一粘连检测光耦U2的3号引脚及第二粘连检测光耦U4的3号引脚均接地。

本实用新型的工作过程为：

1)主接触器K1粘连检测

电池管理系统BMU上电后，此时主接触器K1及预充接触器K2处于断开状态，电池管理系统BMU控制第一粘连检测控制光耦U1的3号引脚及4号引脚导通，当此时主接触器K1粘连，电池簇D的总电压及电流通过主接触器K1的触点直接连至负载侧，第一粘连检测控制光耦U1的3号引脚及4号引脚与第一粘连检测光耦U2的1号引脚及2号引脚没有电流流过，第一粘连检测光耦U2的3号引脚及4号引脚处于非导通状态，第二粘连检测光耦U4的4号引脚处为高电平，电池管理系统BMU判断为主接触器K1粘连，并发出相应的报警；

电池管理系统BMU上电后，此时主接触器K1及预充接触器K2处于断开状态，电池管理系统BMU控制第一粘连检测控制光耦U1的3号引脚及4号引脚导通，当此时主接触器K1不粘连，则电池簇D的总电压及电流通过第一粘连检测控制光耦U1的3号引脚、4号引脚与第一粘连检测光耦U2的1号引脚、2号引脚连接至负载侧，第一粘连检测光耦U2的3号引脚、4号引脚处于导通状态，第一粘连检测光耦U2的4号引脚处为低电平，电池管理系统BMU判断为主接触器K1的触点正常为非粘连状态；

2)预充接触器K2粘连检测

电池管理系统BMU上电后，此时主接触器K1、预充接触器K2处于断开状态，电池管理系统BMU控制第二粘连检测控制光耦U3的3号引脚及4号引脚导通，当此时预充接触器K2粘连，电池簇D总电压及电流通过预充接触器K2的触点直接连至负载侧，第二粘连检测控制光耦U3的3号引脚及4号引脚与第二粘连检测光耦U4的1号引脚、2号引脚没有电流流过，第二粘连检测光耦U4的3号引脚、4引脚处于非导通状态，第二粘连检测光耦U4的4号引脚为高电平，电池管理系统BMU判断为预充接触器K2粘连，并发出相应的报警信号；

电池管理系统BMU上电后，主接触器K1及预充接触器K2处于断开状态，电池管理系统BMU控制第二粘连检测控制光耦U3的3号引脚、4号引脚导通，当此时主接触器K1不粘连，则电池簇D的总电压及电流通过第二粘连检测控制光耦U3的3号引脚及4号引脚与第二粘连检测光耦U4的1号引脚及2号引脚连接至负载侧，第二粘连检测光耦U4的3号引脚、4号引脚处于导通状态，第二粘连检测光耦U4的4号引脚为低电平，电池管理系统BMU判断为预充接触器K2的触点正常为非粘连状态；

3)当电池管理系统BMU检测到主接触器K1及预充接触器K2均为非粘连状态时，则闭合主接触器K1及预充接触器K2，电池簇D进行充放电操作；否则，则进行报警提示PCS及系统禁止充放电。

需要说明的是，本实用新型通过控制主接触器K1及预充接触器K2的开关状态，根据第一粘连检测光耦U2中4号引脚及第二粘连检测光耦U4中4号引脚处的电压高低，即可判断两个接触器的粘连状态，同时区分当前粘连是预充接触器粘连还是主接触器粘连，操作方便、简单，实用性极强。

Claims (6)

1.一种接触器粘连检测电路，其特征在于，包括电池簇(D)、霍尔传感器(H1)、主接触器(K1)、预充接触器(K2)、限流电阻(R1)、第一粘连检测控制光耦(U1)、第一粘连检测光耦(U2)、第二粘连检测控制光耦(U3)、第二粘连检测光耦(U4)、双向储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMU)及低电压源(VCC)；

电池簇(D)的正极经霍尔传感器(H1)与主接触器(K1)的一端、第一粘连检测控制光耦(U1)的4号引脚及限流电阻(R1)的一端相连接，限流电阻(R1)的另一端与预充接触器(K2)的一端及第二粘连检测控制光耦(U3)的4号引脚相连接，主接触器(K1)的另一端、预充接触器(K2)的另一端、第一粘连检测光耦(U2)的2号引脚、第二粘连检测光耦(U4)的2号引脚以及双向储能变流器(PCS)中直流侧的正极相连接，双向储能变流器(PCS)中直流侧的负极与电池簇(D)的负极相连接，第一粘连检测控制光耦(U1)的3号引脚经第一电阻与第一粘连检测光耦(U2)的1号引脚相连接，第二粘连检测控制光耦(U3)的3号引脚经第二电阻与第二粘连检测光耦(U4)的1号引脚相连接；

电池管理系统(BMU)与霍尔传感器(H1)、第一粘连检测控制光耦(U1)的2号引脚、第二粘连检测控制光耦(U3)的2号引脚、第一粘连检测光耦(U2)的4号引脚、第二粘连检测光耦(U4)的4号引脚、主接触器(K1)的控制端及预充接触器(K2)的控制端相连接；

第一粘连检测控制光耦(U1)的1号引脚经第三电阻与低电压源(VCC)相连接；第一粘连检测光耦(U2)的4号引脚经第四电阻与低电压源(VCC)相连接，第二粘连检测控制光耦(U3)的1号引脚经第五电阻与低电压源(VCC)相连接，第二粘连检测光耦(U4)的4号引脚经第六电阻与低电压源(VCC)相连接；

第一粘连检测光耦(U2)的3号引脚及第二粘连检测光耦(U4)的3号引脚均接地。

2.根据权利要求1所述的接触器粘连检测电路，其特征在于，在工作时，电池管理系统(BMU)上电后，此时主接触器(K1)及预充接触器(K2)处于断开状态，电池管理系统(BMU)控制第一粘连检测控制光耦(U1)的3号引脚及4号引脚导通，当此时主接触器(K1)粘连，电池簇(D)的总电压及电流通过主接触器(K1)的触点直接连至负载侧，第一粘连检测控制光耦(U1)的3号引脚及4号引脚与第一粘连检测光耦(U2)的1号引脚及2号引脚没有电流流过，第一粘连检测光耦(U2)的3号引脚及4号引脚处于非导通状态，第二粘连检测光耦(U4)的4号引脚处为高电平，电池管理系统(BMU)判断为主接触器(K1)粘连，并发出相应的报警。

3.根据权利要求1所述的接触器粘连检测电路，其特征在于，在工作时，电池管理系统(BMU)上电后，此时主接触器(K1)及预充接触器(K2)处于断开状态，电池管理系统(BMU)控制第一粘连检测控制光耦(U1)的3号引脚及4号引脚导通，当此时主接触器(K1)不粘连，则电池簇(D)的总电压及电流通过第一粘连检测控制光耦(U1)的3号引脚、4号引脚与第一粘连检测光耦(U2)的1号引脚、2号引脚连接至负载侧，第一粘连检测光耦(U2)的3号引脚、4号引脚处于导通状态，第一粘连检测光耦(U2)的4号引脚处为低电平，电池管理系统(BMU)判断为主接触器(K1)的触点正常为非粘连状态。

4.根据权利要求1所述的接触器粘连检测电路，其特征在于，在工作时，电池管理系统(BMU)上电后，此时主接触器(K1)、预充接触器(K2)处于断开状态，电池管理系统(BMU)控制第二粘连检测控制光耦(U3)的3号引脚及4号引脚导通，当此时预充接触器(K2)粘连，电池簇(D)总电压及电流通过预充接触器(K2)的触点直接连至负载侧，第二粘连检测控制光耦(U3)的3号引脚及4号引脚与第二粘连检测光耦(U4)的1号引脚、2号引脚没有电流流过，第二粘连检测光耦(U4)的3号引脚、4引脚处于非导通状态，第二粘连检测光耦(U4)的4号引脚为高电平，电池管理系统(BMU)判断为预充接触器(K2)粘连，并发出相应的报警信号。

5.根据权利要求1所述的接触器粘连检测电路，其特征在于，在工作时，电池管理系统(BMU)上电后，主接触器(K1)及预充接触器(K2)处于断开状态，电池管理系统(BMU)控制第二粘连检测控制光耦(U3)的3号引脚、4号引脚导通，当此时主接触器(K1)不粘连，则电池簇(D)的总电压及电流通过第二粘连检测控制光耦(U3)的3号引脚及4号引脚与第二粘连检测光耦(U4)的1号引脚及2号引脚连接至负载侧，第二粘连检测光耦(U4)的3号引脚、4号引脚处于导通状态，第二粘连检测光耦(U4)的4号引脚为低电平，电池管理系统(BMU)判断为预充接触器(K2)的触点正常为非粘连状态。

6.根据权利要求1所述的接触器粘连检测电路，其特征在于，在工作时，当电池管理系统(BMU)检测到主接触器(K1)及预充接触器(K2)均为非粘连状态时，则闭合主接触器(K1)及预充接触器(K2)，电池簇(D)进行充放电操作；否则，则进行报警提示及系统禁止充放电。

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