一種電池能量均衡繼電器及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及繼電器領域，具體涉及一種電池能量均衡繼電器及其控制方法。
【背景技術】
[0002]繼電器是一種十分成熟的電子控制器件，在自動控制電路中常常被使用，能夠以較小的線圈電流控制大的觸點電流的導通和切斷，從而起到自動控制的作用。現有繼電器的研究是盡量減小線圈的控制電流，使其滿足可靠控制的同時工作起來更加節能。
[0003]繼電器在能量體產品中如電池組、超級電容等儲能系統中作為通斷控制器件，同樣獲得廣泛應用，由于電池組充電時，會出現每只電池電壓不一致的情況，電壓已經充高的電池如果不及時斷開繼續充電，它的電壓會超過允許的最高充電電壓，該電池就會出現過充電，導致失效甚至安全隱患，如果長時間斷開，則電壓低的電池因為沒有充滿電而影響使用。要做到既安全充滿電，又不影響使用容量，這就需要采用一種能量均衡法來達到各電池電壓在充電完成后基本一致。如果直接使用現有繼電器的控制線圈配合控制電路來對電池進行能量放電均衡的話，由于現有繼電器的線圈的工作電壓和電流不滿足電池均衡的要求，無法應用于電池均衡中。
【發明內容】
[0004]為了解決現有繼電器無法應用在電池均衡中的技術問題，本發明提供一種電池能量均衡繼電器及其控制方法，既具有一般繼電器的控制功能，又能對過充電電池進行能量均衡及安全保護。
[0005]為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現:
一種電池能量均衡繼電器，包括一個帶有散熱板的外殼，所述散熱板位于所述外殼的一個側面，所述外殼的底部設置有底殼，所述外殼內部設置有一個電磁鐵、彈簧、彈簧座、銜鐵、活動觸點、常閉觸點、常開觸點、第一引腳以及第二引腳，所述活動觸點、所述常閉觸點、所述常開觸點、所述第一引腳和所述第二引腳從所述底殼上露出;所述電磁鐵由絕緣管、線圈和鐵芯組成，所述鐵芯設置在所述絕緣管的內部，所述絕緣管的外表面纏繞有一層或多層所述線圈，所述線圈的材質為經高溫漆覆層處理的康銅絲，所述線圈的一端與所述第一引腳連接，所述線圈的另一端與所述第二引腳連接;所述電磁鐵貼附在所述散熱板的內側面，所述彈簧座位于所述電磁鐵的一側，所述彈簧的下端固定在所述彈簧座上，所述銜鐵位于所述電磁鐵和所述彈簧座的上方，所述銜鐵的后端與所述彈簧的上端相連接，所述銜鐵的前端設置有所述活動觸點，所述活動觸點的頭部位于所述常閉觸點和所述常開觸點之間，所述活動觸點的頭部受所述彈簧的拉力作用與所述常閉觸點接觸。
[0006]—種電池能量均衡繼電器的控制方法，包括以下步驟:
步驟I)將所述電池能量均衡繼電器的所述常閉觸點與電池充電回路相連，當測量電路檢測到電池的電壓值大于允許的最高電壓Vmax時，輸出控制信號為高電平，使場效應管飽和導通； 步驟2)所述電池能量均衡繼電器的所述第一引腳通過所述場效應管的漏極、源極與所述電池的負極連通，所述電池通過所述線圈進行放電；
步驟3)所述線圈中流過的電流使得所述電磁鐵產生電磁效應，所述銜鐵在電磁力吸引的作用下，克服所述彈簧的拉力而吸向所述鐵芯；
步驟4)所述銜鐵帶動的所述活動觸點與所述常開觸點閉合，使所述電池與電池充電電路斷開，所述電池停止充電；
步驟5)所述電池能量均衡繼電器為所述電池進行能量均衡，所述電池超出最高電壓Vmax的電能將大部分轉化為所述電磁鐵所產生的磁能，小部分轉化為所述線圈所產生的熱能，磁能會持續將所述銜鐵吸向所述鐵芯，而熱能則會通過所述散熱板散出；
步驟6)當所述測量電路檢測到所述電池的電壓值小于等于設置的滿電電壓Vfl^時，其中，Vfulx<Vmax，輸出控制信號為低電平，使所述場效應管截止斷開；
步驟7)所述線圈上的電流消失，所述電磁鐵停止工作，其對所述銜鐵的吸力也隨之消失;
步驟8)所述銜鐵在所述彈簧的反作用力下返回初始的位置，使所述活動觸點與所述常閉觸點閉合，使所述電池與電池充電電路接通，所述電池繼續充電。
[0007]進一步的，所述外殼與所述底殼所圍成的殼體內部為真空環境。
[0008]進一步的，所述線圈和所述散熱板之間涂有導熱硅脂，以便讓所述線圈產生的熱量盡快傳遞給所述散熱板，有利于對外散熱。
[0009]優選的，所述線圈的材質還可以為具有較低電阻率的鎳鎘合金絲或錳銅合金絲。
[0010]優選的，所述活動觸點、所述常閉觸點和所述常開觸點均的材質為紫銅表面鍍銀材料。
[0011 ]優選的，所述散熱板的材質為薄鋁板。
[0012]優選的，所述絕緣管的材質為陶瓷。
[0013]所述鐵芯和所述銜鐵的材質為硅鋼片。
[0014]優選的，所述外殼和所述底殼的材質均為塑料。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
1、相比于傳統繼電器只作為控制使用而言，本發明電池能量均衡繼電器充分利用其線圈的本身功耗來消耗電池的多余能量，這樣就實現了繼電器的一種反向應用技術，在充分發揮繼電器高電壓分斷能力的同時，結合高能耗輸入對類似電池、超級電容等能量體產品進行有效快速的能量均衡控制，實現了一個繼電器兩種功能的同時應用，保障了儲能體產品的安全性和一致性，提升了儲能體產品的使用壽命以及工作效率。
[0016]2、由于本發明的電池能量均衡繼電器的線圈采用了具有低電阻率的電阻絲繞制，既可快速對能量體進行放電均衡，還可快速散熱，特別適合運用于大規模單體或者模塊電池串并聯的電池系統，可作為儲能站均衡管理的關鍵器件；
3、本發明電池能量均衡繼電器內部的觸點環境采用抽真空方式，實現有效滅弧，可以使該繼電器應用于電壓在800V以上的儲能體，作為其高壓保護器件。
[0017]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本發明的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細給出。
【附圖說明】
[0018]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
圖1為本發明電池能量均衡繼電器的結構原理示意圖；
圖2為本發明電池能量均衡繼電器的外殼結構正視圖；
圖3為本發明電池能量均衡繼電器的外殼結構仰視圖；
圖4為本發明電池能量均衡繼電器應用時的電路示意圖。
[0019]圖中標號說明:1、第一引腳;2、第二引腳;3、活動觸點；4、常閉觸點；5、常開觸點；
6、散熱板;7、電磁鐵;8、彈簧座;9、彈簧；10、銜鐵；11、外殼；12、底殼;71、絕緣管;72、線圈；73、鐵芯;El、電池;Kl、測量電路;Ql、場效應管。
【具體實施方式】
[0020]下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發明。
[0021 ]參見圖1-3所不，一種電池能量均衡繼電器，包括一個帶有散熱板6的外殼11，所述散熱板6位于所述外殼11的一個側面，所述外殼11的底部設置有底殼12，所述外殼11內部設置有一個電磁鐵7、彈簧9、彈簧座8、銜鐵10、活動觸點3、常閉觸點4、常開觸點5、第一引腳I以及第二引腳2，所述活動觸點3、所述常閉觸點4、所述常開觸點5、所述第一引腳I和所述第二引腳2從所述底殼12上露出；所述電磁鐵7由絕緣管71、線圈72和鐵芯73組成，所述鐵芯73設置在所述絕緣管71的內部，所述絕緣管71的外表面纏繞有一層或多層所述線圈72，所述線圈72的材質為經高溫漆覆層處理的康銅絲，所述線圈72的一端與所述第一引腳I連接，所述線圈72的另一端與所述第二引腳2連接;所述電磁鐵7貼附在所述散熱板6的內側面，所述彈簧座8位于所述電磁鐵7的一側，所述彈簧9的下端固定在所述彈簧座8上，所述銜鐵10位于所述電磁鐵7和所述彈簧座8的上方，所述銜鐵10的后端與所述彈簧9的上端相連接，所述銜鐵10的前端設置有所述活動觸點3，所述活動觸點3的頭部位于所述常閉觸點4和所述常開觸點5之間，所述活動觸點3的頭部受所述彈簧9的拉力作用與所述常閉觸點4接觸。
[0022]進一步的，所述外殼11與所述底殼12所圍成的殼體內部為真空環境。
[0023]進一步的，所述線圈72和所述散熱板6之間涂有導熱硅脂，以便讓所述線圈72產生的熱量盡快傳遞給所述散熱板6，有利于對外散熱。
[0024]優選的，所述線圈72的材質還可以為具有較低電阻率的鎳鎘合金絲或錳銅合金絲。
[0025]優選的，所述活動觸點3、所述常閉觸點4和所述常開觸點5均的材質為紫銅表面鍍銀材料。
[0026]優選的，所述散熱板6的材質為薄鋁板。
[0027]優選的，所述絕緣管71的材質為陶瓷。
[0028]優選的，所述鐵芯73和所述銜鐵10的材質為硅鋼片。
[0029]優選的，所述外殼11和所述底殼12的材質均為塑料。
[0030]一般傳統繼電器內的線圈采用漆包線繞制，強調的是控制與節能。區別于傳統繼電器，本發明的電池能量均衡繼電器既作為控制使用，具有傳統繼電器的功能，又作為電池放電均衡使用，具有對電