一種分流裝置及其工作方法
【專利摘要】本發明實施例提供了一種分流裝置及其工作方法。分流裝置包括主回路繼電器、支路和控制系統，所述支路包括串聯的分斷元件和保護元件，所述支路與所述主回路繼電器并聯，所述控制系統分別與所述主回路繼電器和所述分斷元件連接，用以控制所述主回路繼電器和所述分斷元件的閉合和斷開。本發明實施例的分流裝置，能夠有效的提高高壓充電回路的主回路繼電器的帶載切斷能力，保障高壓充電回路的安全性。
【專利說明】
一種分流裝置及其工作方法
技術領域
[0001]本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種分流裝置及其工作方法。
【背景技術】
[0002]作為一種舒適便捷的交通工具，汽車的使用量不斷增加。與此同時，使用石油等資源的傳統汽車造成的環境污染和能源危機也在加劇。
[0003]為了減少環境污染，解決能源危機，實現可持續發展和綠色發展，人們不斷探索嘗試新的替代方案。在此背景下，電動汽車等新能源汽車應運而生。
[0004]新能源汽車作為綠色可持續發展的新時代的重要組成要素，近幾年越來越受到世界各國的重視與認可。隨著電動汽車產業的迅速發展，人們對電動汽車快速充電的需求也是越來越高，充電電流、充電電壓也是越來越高。隨著充電電流、充電電流的抬高，對于與之配套的器件的要求也越來越苛刻。特別是對繼電器在異常情況下帶載切斷的次數和能力提出了新的要求。
[0005]目前，市面上的繼電器帶載切斷能力有限，同時繼電器帶載切斷容易出現拉弧和繼電器粘連等安全隱患。這種情況給電動汽車的推廣普及造成了很大障礙。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種分流裝置及其工作方法，保護電動汽車高壓充電回路的安全，提高繼電器的帶載切斷的能力。
[0007]為實現上述目的，本發明提出了一種分流裝置，主回路繼電器、支路和控制系統，所述支路包括串聯的分斷元件和保護元件，所述支路與所述主回路繼電器并聯，所述控制系統分別與所述主回路繼電器和所述分斷元件連接，用以控制所述主回路繼電器和所述分斷元件的閉合和斷開。
[0008]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述分斷元件為繼電器，所述保護元件為保險絲或半導體開關。
[0009]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述分斷元件為可控保險絲，所述保護元件為繼電器、保險絲或半導體開關。
[0010]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述分斷元件為半導體開關，所述保護元件為繼電器、保險絲或半導體開關。
[0011]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述半導體元件為電力晶體管。
[0012]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述控制系統與所述保護元件連接，用以控制所述保護元件的閉合和斷開。
[0013]進一步地，上述分流裝置還可具有以下特點，所述控制系統為電池管理系統。
[0014]本發明實施例的分流裝置，能夠有效的提高高壓充電回路的主回路繼電器的帶載切斷能力，保障高壓充電回路的安全性。
[0015]為實現上述目的，本發明還提出了一種高壓充電電路，包括高壓充電主回路和前述任一項所述的分流裝置，所述分流裝置中的主回路繼電器串聯在所述高壓充電主回路中。
[0016]本發明實施例的高壓充電電路，可靠性高，安全性好。
[0017]為實現上述目的，本發明還提出了一種前述的分流裝置的工作方法，包括:
[0018]控制系統向支路的分斷元件和/或保護元件發送閉合指令，控制支路處于通路狀態；
[0019]在所述支路處于通路狀態的情況下，所述控制系統向主回路繼電器發送斷開指令，控制所述主回路繼電器斷開；
[0020]在所述主回路繼電器斷開后，斷開所述分斷元件和/或保護元件。
[0021]進一步地，上述方法還可具有以下特點，在所述分斷元件為繼電器，所述保護元件為保險絲或半導體開關的情況下，斷開所述分斷元件和/或保護元件可以包括；
[0022]使所述繼電器保持閉合狀態，使所述保險絲熔化或者所述控制系統控制所述半導體開關斷開。
[0023]本發明實施例的分流裝置的工作方法，能夠在需要切斷高壓充電回路時可靠地斷開高壓充電回路的主回路繼電器，從而提高了高壓充電回路的主回路繼電器的帶載切斷能力，保障了高壓充電回路的安全性。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0025]圖1是本發明實施例中分流裝置的總體結構示意圖；
[0026]圖2是圖1中支路的結構示意圖之一；
[0027]圖3是圖1中支路的結構示意圖之二；
[0028]圖4是圖1中支路的結構示意圖之三；
[0029]圖5是圖1所示分流裝置中電池管理電路控制主回路繼電器和支路中的分斷元件的時序圖；
[0030]圖6是分流裝置采用圖2所示支路時的工作流程圖；
[0031 ]圖7是分流裝置采用圖3所示支路時的工作流程圖；
[0032]圖8是分流裝置采用圖4所示支路時的工作流程圖；
[0033]圖9是可控保險絲的結構示意圖；
[0034]圖10是本發明實施例中高壓充電電路的總體結構示意圖。
[0035]圖11是本發明實施例中分流裝置的工作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0036]以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實施例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，根據本發明精神所獲得的所有實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0037]圖1是本發明實施例中分流裝置的總體結構示意圖。圖1所示的分流裝置可以應用于電力汽車的高壓充電電路中。
[0038]如圖1所示，本實施例中，分流裝置包括主回路繼電器、支路和控制系統，支路包括串聯的分斷元件和保護元件，支路與主回路繼電器并聯，控制系統分別與主回路繼電器和分斷元件連接，用以控制主回路繼電器和分斷元件的閉合和斷開。
[0039]其中，控制系統可以是BMS(Battery Management System，電池管理系統)。
[0040]參見圖1，在本發明實施例中，控制系統還可以與保護元件連接，用以控制保護元件的閉合和斷開。
[0041]控制系統的第一輸出端與分斷元件的控制端相連，用于控制分斷元件的斷開閉合時序。控制系統的第二輸出端與保護元件的控制端相連，用于控制保護元件的斷開。
[0042]分斷元件可以采用多種形式的元件，只要分斷元件斷開使得回路斷開即可。保護元件可以是可控保險絲等，保護元件在分斷元件出現故障不能斷開主回路繼電器時使主回路繼電器斷開，起到保護作用。
[0043]控制系統與主回路繼電器的連接中，控制系統的第三輸出端(圖1中未示出)可以與主回路繼電器的控制端相連，用于控制主回路繼電器的斷開閉合時序。控制系統的第一輸入端(圖1中未示出)與主回路繼電器的檢測端相連，用于檢測主回路繼電器的狀態(指斷開或閉合)。控制系統的第二輸入端(圖1中未示出)與主回路繼電器所在的高壓充電回路的電流檢測端相連，用于檢測該高壓充電回路的電流。
[0044]控制系統中可以包括能夠存儲和執行軟件程序的處理器，該處理器可以通過執行相應的驅動控制程序實現對支路和主回路繼電器的驅動和控制。
[0045]支路在主回路繼電器帶載切斷時起到分流作用，其原理是:在大電流帶載情況下，在需要切斷主回路繼電器時，先使支路處于通路狀態，這樣大部分電流就會通過支路，從而使主回路的電流比較小，此時再切斷主回路繼電器，使主回路繼電器在小電流的環境下切斷。在支路出現故障的時候，支路中的保護元件能夠通過直接和間接的動作來切斷高壓充電回路。高壓充電回路正常使用時，主回路繼電器閉合，支路處于斷開狀態。
[0046]其中，支路中的分斷元件和保護元件可以有多種實現方式，下面舉例說明。
[0047]第一種情況:分斷元件為繼電器，保護元件可以為保險絲或半導體開關。
[0048]圖2是圖1中支路的結構示意圖之一。如圖2所示，本實施例中，支路包括串聯的繼電器和保險絲。其中，繼電器為分斷元件，保險絲為保護元件。
[0049]在使用圖2所示串聯的繼電器和保險絲作為支路的情況下，分流裝置的工作原理是:
[0050]在大電流帶載情況下，當需要切斷主回路繼電器時，控制系統通過驅動控制圖2中的繼電器閉合，以使支路處于通路狀態，這樣大部分電流就會通過支路，從而使主回路的電流比較小。然后，在主回路的電流比較小的情況下，控制系統通過驅動控制主回路繼電器斷開，這樣就使主回路繼電器在小電流的環境下切斷。在圖2所示支路出現故障的時候，支路中的保護元件(圖2中為保險絲)能夠通過直接和間接的動作來切斷高壓充電回路。高壓充電回路正常使用時，主回路繼電器閉合，支路處于斷開狀態。
[0051]第二種情況:分斷元件為半導體開關，保護元件可以為繼電器、保險絲或半導體開關。
[0052]圖3是圖1中支路的結構示意圖之二。如圖3所示，本實施例中，支路包括串聯的第一半導體元件和第二半導體元件。其中，第一半導體元件為分斷元件，第二半導體元件為保護元件。
[0053]在使用圖3所示串聯的第一半導體元件和第二半導體元件作為支路的情況下，分流裝置的工作原理是:
[0054]在大電流帶載情況下，當需要切斷主回路繼電器時，控制系統通過驅動控制圖3中的第一半導體元件閉合，以使支路處于通路狀態，這樣大部分電流就會通過支路，從而使主回路的電流比較小。然后，在主回路的電流比較小的情況下，控制系統通過驅動控制主回路繼電器斷開，這樣就使主回路繼電器在小電流的環境下切斷。在圖3所示支路出現故障的時候，支路中的保護元件(圖3中為第二半導體元件)能夠通過直接和間接的動作來切斷高壓充電回路。高壓充電回路正常使用時，主回路繼電器閉合，支路處于斷開狀態。
[0055]圖4是圖1中支路的結構示意圖之三。如圖4所示，本實施例中，支路包括串聯的半導體元件和可控保險絲。其中，半導體元件為分斷元件，可控保險絲為保護元件。其中，半導體元件可以是GTR(Giant Transistor，電力晶體管)管。
[0056]其中，可控保險絲的結構如圖9所示。如圖9所示，可控保險絲可以由并聯的保險絲和開關以及控制該開關的控制部件組成。
[0057]在使用圖4所示串聯的半導體元件和可控保險絲作為支路的情況下，分流裝置的工作原理是:
[0058]在大電流帶載情況下，當需要切斷主回路繼電器時，控制系統通過驅動控制圖4中的半導體元件閉合，以使支路處于通路狀態，這樣大部分電流就會通過支路，從而使主回路的電流比較小。然后，在主回路的電流比較小的情況下，控制系統通過驅動控制主回路繼電器斷開，這樣就使主回路繼電器在小電流的環境下切斷。在圖3所示支路出現故障的時候，支路中的保護元件(圖4中為可控保險絲)能夠通過直接和間接的動作來切斷高壓充電回路。高壓充電回路正常使用時，主回路繼電器閉合，支路處于斷開狀態。
[0059]通過圖4所示的支路可知，在運用半導體元件的時候，可以直接通過切斷支路中的半導體元件來直接斷開支路。不用通過可控保險絲來切斷支路。然后通過檢測支路中是否有電流來判斷可控保險絲是否粘連或故障，再來斷開可控保險絲。
[0060]第三種情況:分斷元件為可控保險絲，保護元件可以為繼電器、保險絲或半導體開關。
[0061]當然，支路的組成情況僅為列舉的示例，并不用于對支路進行限定。在本發明其他實施例中，支路也可以由其他的元器件組合來實現。
[0062]由于繼電器在異常情況下帶載切斷能力有限，為了實現保護回路能夠正常起到作用，對保護主回路繼電器的分流裝置進行時序控制是非常有必要的。下面對圖1所示分流裝置中控制系統控制主回路繼電器和支路中的分斷元件的時序進行說明。
[0063]圖5是圖1所示分流裝置中控制系統控制主回路繼電器和支路中的分斷元件的時序圖。圖5中，分流裝置中分斷元件是的支路中的分斷元件。
[0064]如圖5所示，tl時刻為主回路繼電器閉合的時刻;t2時刻為支路中分斷元件閉合時亥Ij;t3為主回路繼電器斷開時刻;t4支路中分斷元件的斷開時刻。
[0065]在本發明實施例中，可以通過控制系統中處理器的軟件配置來實現對主回路繼電器和分流裝置中分斷元件進行時序控制。如圖5所示，tl時刻主回路繼電器閉合，t2時刻控制系統接收到斷開主回路繼電器的命令，控制系統通過驅動來驅動支路中的分斷元件閉合，t3時刻控制系統通過主回路繼電器驅動來驅動主回路繼電器斷開，當控制系統檢測到主回路繼電器斷開后，t4時刻控制系統控制分流裝置中分斷元件斷開。由圖5可見，分斷元件在主回路繼電器斷開之前閉合，在主回路繼電器斷開之后斷開。
[0066]圖6是分流裝置采用圖2所示支路時的工作流程圖。如圖6所示，在分流裝置采用圖2所示支路時，工作流程包括如下步驟:
[0067]步驟S601，在帶載情況下，控制系統接收到斷開主回路繼電器的指令；
[0068]步驟S602，控制系統通過驅動控制支路中的繼電器閉合；
[0069]步驟S603，控制系統通過驅動控制主回路繼電器斷開；
[0070]步驟S604，支路中的保險絲因電流過大熔斷，切斷支路；
[0071]步驟S605，控制系統通過驅動控制支路中的繼電器斷開，結束流程。
[0072]圖7是分流裝置采用圖3所示支路時的工作流程圖。如圖6所示，在分流裝置采用圖3所示支路時，工作流程包括如下步驟:
[0073]步驟S701，在帶載情況下，控制系統接收到斷開主回路繼電器的指令；
[0074]步驟S702，控制系統通過驅動控制支路中的第一半導體元件(作為支路中的分斷元件)閉合；
[0075]步驟S703，控制系統通過驅動控制主回路繼電器斷開；
[0076]步驟S704，控制系統通過驅動控制支路中的第一半導體元件斷開，結束流程。
[0077]圖8是分流裝置采用圖4所示支路時的工作流程圖。如圖6所示，在分流裝置采用圖4所示支路時，工作流程包括如下步驟:
[0078]步驟S801，在帶載情況下，控制系統接收到斷開主回路繼電器的指令；
[0079]步驟S802，控制系統通過驅動控制支路中的半導體元件(作為支路中的分斷元件)閉合；
[0080]步驟S803，控制系統通過驅動控制主回路繼電器斷開；
[0081 ]步驟S804，控制系統通過驅動控制支路中的半導體元件斷開；
[0082]步驟S805，判斷控制系統是否檢測到輸出端有電流，如果控制系統檢測到輸出端有電流，執行步驟S806，否則結束流程；
[0083]步驟S806，控制系統控制支路中的可控保險絲斷開，結束流程。
[0084]本發明實施例的分流裝置，通過支路的分流作用，能夠有效的解決繼電器帶載切斷的能力;通過控制主回路繼電器和分流裝置分斷元件的閉合及斷開時序來保證主回路繼電器能夠在小電流的環境下斷開;通過在支路中添加保護元件，可以安全可靠地切斷高壓充電回路，保證電路安全;通過對控制系統的軟件配置，可以通過采樣來判斷負載是否在主回路繼電器正常切斷的范圍，進而來選擇是否啟動分流裝置;可以通過對控制系統的多種軟件配置來實現保護功能。
[0085]可見，本發明實施例的分流裝置，能夠有效的提高高壓充電回路的主回路繼電器的帶載切斷能力，保障高壓充電回路的安全性。
[0086]圖10是本發明實施例中高壓充電電路的總體結構示意圖。如圖10所示，該高壓充電電路包括高壓充電主回路和分流裝置，其中，分流裝置中的主回路繼電器串聯在高壓充電主回路中。其中，分流裝置可以是本發明前述實施例中的任意一種分流裝置。
[0087]由于本發明實施例的高壓充電電路包括前述的分流裝置，能夠在需要切斷高壓充電回路時可靠地斷開高壓充電回路，因此可靠性高，安全性好。
[0088]本發明實施例還提出了一種基于上述的分流裝置的工作方法。圖11是本發明實施例中分流裝置的工作方法的流程圖。如圖11所示，分流裝置的工作方法可以包括如下步驟:
[0089]步驟SllOl，控制系統向支路的分斷元件和/或保護元件發送閉合指令，控制支路處于通路狀態；
[0090]步驟S1102，在支路處于通路狀態的情況下，控制系統向主回路繼電器發送斷開指令，控制主回路繼電器斷開；
[0091]步驟S1103，在主回路繼電器斷開后，斷開分斷元件和/或保護元件。
[0092]斷開分斷元件和/或保護元件的含義是:當步驟SI101中閉合的是分斷元件時，步驟S1103斷開分斷元件；當步驟SllOl中閉合的是保護元件時，步驟S1103斷開保護元件；當步驟SI 101中閉合的是分斷元件和保護元件時，步驟SI 103斷開分斷元件和保護元件。
[0093]在分斷元件為繼電器、保護元件為保險絲或半導體開關的情況下，斷開分斷元件和/或保護元件可以包括;使繼電器保持閉合狀態，使保險絲熔化或者控制系統控制半導體開關斷開。
[0094]本發明實施例的分流裝置的工作方法，能夠在需要切斷高壓充電回路時可靠地斷開高壓充電回路的主回路繼電器，從而提高了高壓充電回路的主回路繼電器的帶載切斷能力，保障了高壓充電回路的安全性。
[0095]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種分流裝置，其特征在于，包括主回路繼電器、支路和控制系統，所述支路包括串聯的分斷元件和保護元件，所述支路與所述主回路繼電器并聯，所述控制系統分別與所述主回路繼電器和所述分斷元件連接，用以控制所述主回路繼電器和所述分斷元件的閉合和斷開。2.根據權利要求1所述的分流裝置，其特征在于，所述分斷元件為繼電器，所述保護元件為保險絲或半導體開關。3.根據權利要求1所述的分流裝置，其特征在于，所述分斷元件為可控保險絲，所述保護元件為繼電器、保險絲或半導體開關。4.根據權利要求1所述的分流裝置，其特征在于，所述分斷元件為半導體開關，所述保護元件為繼電器、保險絲或半導體開關。5.根據權利要求4所述的分流裝置，其特征在于，所述半導體開關為電力晶體管。6.根據權利要求1所述的分流裝置，其特征在于，所述控制系統與所述保護元件連接，用以控制所述保護元件的閉合和斷開。7.根據權利要求1所述的分流裝置，其特征在于，所述控制系統為電池管理系統。8.—種高壓充電電路，其特征在于，包括高壓充電主回路和權利要求1至7任一項所述的分流裝置，所述分流裝置中的主回路繼電器串聯在所述高壓充電主回路中。9.一種權利要求1?8任一項所述的分流裝置的工作方法，其特征在于，包括: 控制系統向支路的分斷元件和/或保護元件發送閉合指令，控制支路處于通路狀態； 在所述支路處于通路狀態的情況下，所述控制系統向主回路繼電器發送斷開指令，控制所述主回路繼電器斷開； 在所述主回路繼電器斷開后，斷開所述分斷元件和/或保護元件。10.根據權利要求9所述的工作方法，其特征在于，在所述分斷元件為繼電器，所述保護元件為保險絲或半導體開關的情況下，斷開所述分斷元件和/或保護元件可以包括； 使所述繼電器保持閉合狀態，使所述保險絲熔化或者所述控制系統控制所述半導體開關斷開。
【文檔編號】H02J7/00GK106026229SQ201610367843
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】鄭陳鈴, 劉萍
【申請人】寧德時代新能源科技股份有限公司