CN221150953U - 一种串联dcdc短路保护电路和短路保护器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种串联DCDC短路保护电路和短路保护器，该串联DCDC短路保护电路包括，转换电路的正极输出端用于与用电设备的正极连接，电子开关的第一连接端与转换电路的负极输出端连接，电子开关的第二连接端用于与蓄电池组的正极连接，所述蓄电池组负极用于与用电设备负极连接，或者，所述电子开关的第一连接端与转换电路的正极输出端连接，所述电子开关的第二连接端用于与用电设备的正极连接，钳位二极管的阳极用于与所述蓄电池组的正极连接，钳位二极管的阴极与转换电路的正极输出端连接，熔断器设置在转换电路与用电设备之间，在电子开关被断开时，转换电路被从供电线路中切除。通过本申请能够对转换电路上的低压功率器件进行保护。

Description

一种串联DCDC短路保护电路和短路保护器
技术领域
本申请涉及电池储能领域，尤其是涉及一种串联DCDC短路保护电路和短路保护器。
背景技术
现有技术中，DC/DC电路分为并联型DC/DC和串联型DC/DC。并联型DC/DC电路功率能力需完全匹配蓄电池簇的功率，且在电子元器件的耐压等级上也需要与蓄电池簇电压等级匹配，因此功耗大，电路成本高。新型串联DC/DC电路功率能力需求远小于蓄电池簇的功率，且可以选用低耐压等级的高效电子元器件，因此电路成本低、损耗小。
串联DC/DC电路设计时可以采用低耐压等级的功率元器件，当出现母线短路故障时，若没有有效的短路保护措施，串联DC/DC电路中的低耐压等级的功率器件将承受瞬间的高压蓄电池组的电压和巨大的短路冲击电流而损坏。目前，针对新型的串联DC/DC电路还没有有效的短路保护措施，需要设计低功耗和低成本的串联DCDC短路保护电路系统。
实用新型内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种串联DCDC短路保护电路和短路保护器，以克服上述至少一种缺陷。
第一方面，本申请实施例提供了一种串联DCDC短路保护电路，包括：转换电路，所述转换电路的正极输出端用于与用电设备的正极连接，电子开关，所述电子开关的第一连接端与所述转换电路的负极输出端连接，所述电子开关的第二连接端用于与所述蓄电池组的正极连接，所述蓄电池组的负极用于与用电设备的负极连接，或者，所述电子开关的第一连接端与转换电路的正极输出端连接，所述电子开关的第二连接端用于与用电设备的正极连接，钳位二极管，所述钳位二极管的阳极用于与所述蓄电池组的正极连接，所述钳位二极管的阴极与所述转换电路的正极输出端连接，熔断器，所述熔断器设置在所述转换电路与所述用电设备之间，其中，在所述电子开关被断开时，所述转换电路被从供电线路中切除。
在本申请的一种可选实施例中，所述串联DCDC短路保护电路还包括第一电流表，其中，所述第一电流表设置在所述转换电路的正极供电线路上，用以检测所述转换电路的正极输出端的第一电流。
在本申请的一种可选实施例中，所述串联DCDC短路保护电路还包括处理器，其中，所述处理器的第一连接口与所述第一电流表连接，用以接收所述第一电流，所述处理器的第二连接口与所述电子开关的控制端连接，所述处理器被配置为：在所述第一电流大于预设的电流限定值时，控制所述电子开关断开，在所述第一电流不大于预设的电流限定值时，控制所述电子开关闭合。
在本申请的一种可选实施例中，所述串联DCDC短路保护电路还包括第二电流表，其中，所述第二电流表设置在所述第一电流表与所述熔断器之间，或者，所述第二电流表设置在所述蓄电池组负极与所述熔断器之间，用以检测流经所述熔断器的第二电流，所述处理器的第三连接口与所述第二电流表连接，用以接收所述第二电流。
在本申请的一种可选实施例中，所述串联DCDC短路保护电路还包括接触器和/或继电器，其中，所述接触器和/或继电器的一端与所述熔断器的一端连接，所述接触器和/或继电器的另一端用于与所述用电设备的正极连接，或者，所述接触器和/或继电器的一端与所述熔断器的一端连接，所述接触器和/或继电器的另一端用于与所述用电设备的负极连接，所述处理器的第四连接口与所述接触器和/或继电器的控制端连接，所述处理器被配置为：发生短路故障后，在所述第二电流不大于预设电流阈值时，控制所述接触器和/或继电器断开。
在本申请的一种可选实施例中，所述转换电路包括DC/DC电路，所述DC/DC电路的输入侧采用高压功率器件，所述DC/DC电路的输出侧采用低压功率器件。
在本申请的一种可选实施例中，所述熔断器设置在所述转换电路的正极输出端与所述用电设备的正极之间，或者，所述熔断器设置在所述转换电路的负极输出端与所述用电设备的负极之间。
第二方面，本申请实施例还提供了一种短路保护器，包括如上所述的任一项的串联DCDC短路保护电路。
在本申请的一种可选实施例中，通过对转换电路、电子开关、钳位二极管以及熔断器进行封装，以形成电子封装件，处理器和接触器和/或继电器被引出，在封装外连接。
本申请提供了一种串联DCDC短路保护电路和短路保护器，其中，该串联DCDC短路保护电路包括转换电路，转换电路的正极输入端用于与蓄电池组的正极连接，转换电路的负极输入端用于与蓄电池组的负极连接，转换电路的正极输出端用于与用电设备的正极连接，电子开关，电子开关的第一连接端与转换电路的负极输出端连接，电子开关的第二连接端用于与蓄电池组的正极连接，蓄电池组负极用于与用电设备负极连接，或者，电子开关的第一连接端与转换电路的正极输出端连接，电子开关的第二连接端用于与用电设备的正极连接，钳位二极管的阳极用于与蓄电池组的正极连接，钳位二极管的阴极与转换电路的正极输出端连接，熔断器设置在转换电路与用电设备之间，在电子开关被断开时，转换电路被从供电线路中切除。通过本申请能够对转换电路上的低压功率器件进行保护。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的串联DCDC短路保护电路的结构示意图之一；
图2为本申请实施例提供的串联DCDC短路保护电路的结构示意图之二；
图3为本申请实施例提供的串联DCDC短路保护电路的结构示意图之三；
图4为本申请实施例提供的串联DCDC短路保护电路的结构示意图之四；
图5为本申请实施例提供的转换电路的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的短路保护器的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
现有技术中，DC/DC电路分为并联型DC/DC和串联型DC/DC。并联型DC/DC电路功率能力需完全匹配蓄电池簇的功率，且在电子元器件的耐压等级上也需要与蓄电池簇电压等级匹配，因此功耗大，电路成本高。新型串联DC/DC电路功率能力需求远小于蓄电池簇的功率，且可以选用低耐压等级的高效电子元器件，因此电路成本低、损耗小。
串联DC/DC电路设计时可以采用低耐压等级的功率元器件，当出现母线短路故障时，若没有有效的短路保护措施，串联DC/DC电路中的低耐压等级的功率器件将承受瞬间的高压蓄电池组的电压和巨大的短路冲击电流而损坏。目前，针对新型的串联DC/DC电路还没有有效的短路保护措施，需要设计低功耗和低成本的串联DCDC短路保护电路系统。
基于此，本申请实施例提供了一种串联DCDC短路保护电路和短路保护器，能够通过断开电子开关控制转换电路从供电线路切除，达到对转换电路上的低压功率器件进行保护的效果。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供了串联DCDC短路保护电路的结构示意图之一。如图1所示，本申请实施例提供的串联DCDC短路保护电路包括：转换电路10、电子开关20、钳位二极管50、熔断器60。
具体的，转换电路10的正极输出端用于与用电设备40的正极连接。
蓄电池组30可以包括多个蓄电池电芯，多个蓄电池电芯之间可以并联连接，也可以串联连接。或者，蓄电池组30也可以包括多个蓄电池包，多个蓄电池电芯之间可以并联连接，也可以串联连接。
在一种可选的实施例中，用电设备40可以为负载、DC/DC电路、DC/AC电路。
电子开关20的第一连接端与转换电路10的负极输出端连接，电子开关20的第二连接端用于与蓄电池组30的正极连接，蓄电池组30的负极用于与用电设备40的负极连接，钳位二极管50的阳极与蓄电池组30的正极连接，钳位二极管50的阴极与转换电路10的正极输出端连接，熔断器60设置在转换电路10与用电设备40之间。
在本申请示例性实施例中，电子开关采用低耐压等级功率器件，转换电路10为串联型DC/DC电路，用以将蓄电池组30输出的第一直流电转换为第二直流电。示例性的，在转换电路10内可以利用低压功率器件来实现上述转换功能。
电子开关20设置在转换电路10的负极输出端与蓄电池组30的正极之间，在电子开关20被闭合时，蓄电池组30的供电线路正常工作，用以向用电设备40提供电力，在电子开关20被断开时，转换电路10的负极侧输出被切断，转换电路10被从供电线路中切除，电子开关20和转换电路10正极输出端两端电压从钳位二极管50续流，使供电线路上的低压功率器件不会因承受高压而损毁，短路电流从蓄电池组30正极经过钳位二极管50、熔断器60、用电设备40，直至熔断器熔断后短路故障结束。
示例地，当检测到各功率节点电流异常增大时，迅速关闭电子开关，切断转换电路的功率回路，从而使短路故障电流通过钳位二极管进行续流，转换电路的输出端电压被钳位至二极管的导通电压，可以确保电子开关和转换电路输出端的功率器件无需承受高压蓄电池组的电压冲击和瞬间短路电流的冲击，有效保护转换电路。
在本申请一可选实施例中，电子开关20可以位于转换电路10的正极输出端，下面结合图2来介绍电子开关20位于转换电路10的正极输出端的实施例。
请参阅图2，图2示出本申请实施例提供的串联DCDC短路保护电路的结构示意图之二。
如图2所示，电子开关20的第一连接端与转换电路10的正极输出端连接，电子开关20的第二连接端用于与熔断器60的一端连接，熔断器60的另一端与用电设备40的正极连接，转换电路10的负极输出端与蓄电池组30的正极连接，蓄电池组30的负极用于与用电设备40的负极连接，钳位二极管50的阳极与蓄电池组30的正极连接，钳位二极管50的阴极与转换电路10的正极输出端连接，熔断器60设置在转换电路10与用电设备40之间。
电子开关20设置在转换电路10的正极输出端与用电设备40的正极之间，在电子开关20被闭合时，蓄电池组30的供电线路正常工作，用以向用电设备40提供电力，在电子开关20被断开时，转换电路10的正极侧输出被切断，转换电路10被从供电线路中切除，电子开关20和转换电路10负极输出端两端电压从钳位二极管50续流，使供电线路上的低压功率器件不会因承受高压而损毁，短路电流从蓄电池组30正极经过钳位二极管50、熔断器60、用电设备40，直至熔断器熔断后短路故障结束。
通过本申请的串联DCDC短路保护电路，通过上述电子开关20的开关状态的切换，断开电子开关之后的高压通过钳位二极管进行续流，能够在出现母线短路故障时，使得供电线路上的各功率器件避免承受瞬间的高压蓄电池组的电压和巨大的短路冲击电流而损坏。
请参阅图3，图3为本申请实施例提供了串联DCDC短路保护电路的结构示意图之三。如图3所示，本申请实施例提供的串联DCDC短路保护电路包括：转换电路10、电子开关20、钳位二极管50、熔断器60、接触器和/或继电器70、第一电流表A1、第二电流表A2。
如图3所示，第一电流表A1设置在转换电路10的正极供电线路上，用以检测转换电路10的正极输出端的第一电流。
示例地，可以在第一电流表A1表面查看到转换电路10的正极输出端的第一电流，在第一电流大于预设的电流限定值时，手动控制电子开关20断开，在第一电流不大于预设的电流限定值时，手动控制电子开关20闭合。
具体地，串联DCDC短路保护电路还包括处理器，其中，处理器的第一连接口与第一电流表A1连接，用以接收第一电流，处理器的第二连接口与电子开关20的控制端连接，处理器被配置为：在第一电流大于预设的电流限定值时，控制电子开关20断开，在第一电流不大于预设的电流限定值时，控制电子开关20闭合。
第二电流表A2设置在第一电流表A1与熔断器60之间，用以检测流经熔断器60的第二电流，处理器的第三连接口与第二电流表A2连接，用以接收第二电流。
示例地，在第二电流表A2检测到电流值时，表示熔断器未熔断，短路故障未消除，在第二电流表A2未检测到电流值时，表示熔断器断开，供电线路无法正常运行。
接触器和/或继电器70的一端与熔断器60的一端连接，接触器和/或继电器70的另一端用于与用电设备40的正极连接，处理器的第四连接口与接触器和/或继电器70的控制端连接，处理器被配置为：在发生短路故障后，表明电子开关20已断开，此时若第二电流不大于预设电流阈值，表示流经熔断器60的电流很小，熔断器已经断开，短路故障已经消除，则控制接触器和/或继电器70断开，以将蓄电池组从供电线路中切除，在未发生短路故障时，表明电子开关20未断开，此时，控制接触器和/或继电器70闭合。
示例地，只有检测到短路故障且第二电流不大于到预设电流阈值时才断开，这是为了确保接触器和/或继电器70在熔断器60熔断之后断开触点，防止触点黏连。正常工作时，也会有负载电流较小的情况，此时，接触器和/或继电器70不断开。
在本申请一可选实施例中，第二电流表A2、熔断器60和接触器和/或继电器70可以设置于高压母线正端，与钳位二极管50阴极和转换电路正极输出端连接。
在本申请另一可选实施例中，第二电流表A2、熔断器60和接触器和/或继电器70也可以设置于高压母线负端，下面结合图4来介绍接触器和/或继电器70也可以设置于高压母线负端的实施例。
请参阅图4，图4示出本申请实施例提供的串联DCDC短路保护电路的结构示意图之四。
如图4所示，第二电流表A2设置在蓄电池组30与熔断器60之间，用以检测流经熔断器60的第二电流，处理器的第三连接口与第二电流表A2连接，用以接收第二电流。
接触器和/或继电器70的一端与熔断器60的一端连接，接触器和/或继电器70的另一端用于与用电设备40的负极连接，处理器的第四连接口与接触器和/或继电器70的控制端连接，处理器被配置为：在发生短路故障后，表明电子开关20已断开，此时若第二电流小于预设电流阈值，表示流经熔断器60的电流很小，熔断器已经断开，短路故障已经消除，则控制接触器和/或继电器70断开，以将蓄电池组从供电线路中切除，在未发生短路故障时，表明电子开关20未断开，此时，控制接触器和/或继电器70闭合。
请参阅图5，图5为本申请实施例提供的转换电路的结构示意图。如图5所示，本申请实施例提供的转换电路可以为一DC/DC电路，其中，DC/DC电路采用隔离型电源拓扑结构，包含且不限于全桥电路、半桥电路，图5为副边全桥应用时母线短路副边器件电压应力图。
示例地，DC/DC电路的输入侧采用高压功率器件，DC/DC电路的输出侧采用低压功率器件。
本申请实施例提供了一种串联DCDC短路保护电路，当第一电流表检测到的电流大于电流限定值时，迅速断开电子开关，从而使短路故障电流通过钳位二极管进行续流，可以确保电子开关和转换电路输出端的低压功率器件无需承受高压蓄电池组的电压冲击和瞬间短路电流的冲击，达到对转换电路上的低压功率器件进行保护，降低了成本的效果。
请参阅图6，图6为本申请实施例中提供的与串联DCDC短路保护电路对应的短路保护器，通过对如上所述的任一项的串联DCDC短路保护电路进行封装，形成短路保护器。
一种可选的实施例中，通过对转换电路、电子开关、钳位二极管以及熔断器进行封装，以形成电子封装件，处理器和接触器和/或继电器被引出，在封装外连接。
本申请实施例提供的一种串联DCDC短路保护电路和短路保护器，通过断开电子开关控制转换电路从供电线路切除，电子开关和转换电路两端电压通过钳位二极管进行续流，达到对转换电路上的低压功率器件进行保护的效果，解决针对新型的串联DC/DC电路没有有效的短路保护措施的问题，降低了成本。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种串联DCDC短路保护电路，其特征在于，所述串联DCDC短路保护电路包括：
转换电路，所述转换电路的正极输出端用于与用电设备的正极连接，
电子开关，所述电子开关的第一连接端与所述转换电路的负极输出端连接，所述电子开关的第二连接端用于与蓄电池组的正极连接，蓄电池组的负极用于与用电设备的负极连接，或者，所述电子开关的第一连接端与转换电路的正极输出端连接，所述电子开关的第二连接端用于与用电设备的正极连接，
钳位二极管，所述钳位二极管的阳极用于与所述蓄电池组的正极连接，所述钳位二极管的阴极与所述转换电路的正极输出端连接，
熔断器，所述熔断器设置在所述转换电路与所述用电设备之间，
其中，在所述电子开关被断开时，所述转换电路被从供电线路中切除。
2.根据权利要求1所述的串联DCDC短路保护电路，其特征在于，所述串联DCDC短路保护电路还包括第一电流表，
其中，所述第一电流表设置在所述转换电路的正极供电线路上，用以检测所述转换电路的正极输出端的第一电流。
3.根据权利要求2所述的串联DCDC短路保护电路，其特征在于，所述串联DCDC短路保护电路还包括处理器，
其中，所述处理器的第一连接口与所述第一电流表连接，用以接收所述第一电流，所述处理器的第二连接口与所述电子开关的控制端连接，
所述处理器被配置为：在所述第一电流大于预设的电流限定值时，控制所述电子开关断开，在所述第一电流不大于预设的电流限定值时，控制所述电子开关闭合。
4.根据权利要求3所述的串联DCDC短路保护电路，其特征在于，所述串联DCDC短路保护电路还包括第二电流表，
其中，所述第二电流表设置在所述第一电流表与所述熔断器之间，或者，所述第二电流表设置在所述蓄电池组负极与所述熔断器之间，用以检测流经所述熔断器的第二电流，所述处理器的第三连接口与所述第二电流表连接，用以接收所述第二电流。
5.根据权利要求4所述的串联DCDC短路保护电路，其特征在于，所述串联DCDC短路保护电路还包括接触器和/或继电器，
其中，所述接触器和/或继电器的一端与所述熔断器的一端连接，所述接触器和/或继电器的另一端用于与所述用电设备的正极连接，或者，所述接触器和/或继电器的一端与所述熔断器的一端连接，所述接触器和/或继电器的另一端用于与所述用电设备的负极连接，所述处理器的第四连接口与所述接触器和/或继电器的控制端连接，
所述处理器被配置为：发生短路故障后，在所述第二电流不大于预设电流阈值时，控制所述接触器和/或继电器断开。
6.根据权利要求1所述的串联DCDC短路保护电路，其特征在于，所述转换电路包括DC/DC电路，所述DC/DC电路的输入侧采用高压功率器件，所述DC/DC电路的输出侧采用低压功率器件。
7.根据权利要求1所述的串联DCDC短路保护电路，其特征在于，所述熔断器设置在所述转换电路的正极输出端与所述用电设备的正极之间，或者，所述熔断器设置在所述转换电路的负极输出端与所述用电设备的负极之间。
8.一种短路保护器，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的串联DCDC短路保护电路。
9.根据权利要求8所述的短路保护器，其特征在于，通过对转换电路、电子开关、钳位二极管以及熔断器进行封装，以形成电子封装件，处理器和接触器和/或继电器被引出，在封装外连接。
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