電器設備和繼電器保護裝置的製作方法

2024-02-09 18:39:15 4

專利名稱：電器設備和繼電器保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種電器設備和繼電器保護裝置。
背景技術：
在很多電器設備中，為了控制其中用電設備(負載設備)的工作，通常設置有放電 迴路，其中包含主繼電器，在主繼電器處於導通時，用電設備才可以工作。但是，在諸如電動汽車等電器設備中，在主繼電器斷開時，繼電器觸點兩端的電壓 可能會達到數百伏甚至更大，如果此時主繼電器導通，則會在觸點閉合的瞬間產生很大的 電流，燒毀繼電器。為了避免上述問題，需要在放電迴路控制繼電器(即主繼電器)兩端並聯預充電 迴路。預充電迴路用於在主繼電器觸點吸合前導通，使得主繼電器觸點兩端的電壓從較高 的電壓值降至安全電壓值(例如，安全電壓值通常是數十伏)，這樣，在主繼電器導通後就 不會突然產生很大的電流，避免繼電器被燒毀。通常，採用上述的預充電迴路後，進行繼電器保護的過程如下(1)導通預充電回 路；(2)延時數秒；(3)將主繼電器觸點閉合(使主繼電器導通)。但是，上述控制策略是開 環控制策略，如果預充電迴路出現故障，就會導致預充電過程失效，也就是說，在預充電回 路故障的情況下，即使在導通預充電迴路之後延遲了一段時間，一旦主繼電器觸點閉合，同 樣會導致主繼電器被大電流燒毀的問題出現。針對相關技術中不能對電器設備中的主繼電器進行有效保護的問題，目前尚未提 出有效的解決方案。

發明內容
針對相關技術中不能對主繼電器進行有效保護的問題，本發明提出一種電器設備 和繼電器保護裝置，能夠以簡單的方式保護主繼電器不被燒毀。本發明的技術方案是這樣實現的本發明提供了 一種電器設備，包括用電設備、電源以及第一繼電器，所述電源用於 對所述用電設備供電。其中，根據本發明的電器設備進一步包括第二繼電器、電阻器、電流傳感器、電容 器、以及處理器，其中，所述用電設備、所述電源、以及所述第一繼電器串聯形成第一迴路， 所述用電設備、所述電源、所述第二繼電器、所述電阻器、以及所述電流傳感器串聯形成第 二迴路，所述電容器與所述用電設備並聯；所述處理器用於在需要所述用電設備進行工作的情況下將所述第一繼電器置為 斷開，將所述第二繼電器置為導通，並讀取所述電流傳感器採集的電流值；所述處理器還用 於在讀取的電流值滿足預定要求的情況下將所述第一繼電器置為導通，將所述第二繼電器 置為斷開。具體地，在讀取的電流值不滿足所述預定要求的情況下，所述處理器禁止將所述第一繼電器置為導通。並且，上述預定要求可以為0 < I < V/R，其中，I為所述電流傳感器採集的電流 值，V為所述第一繼電器導通時的預定安全電壓值，R為所述電阻器的電阻值。優選地，在所述處理器將所述第一繼電器置為斷開並將所述第二繼電器置為導通 之後，如果讀取電流值的時間達到預定時間長度且讀取的電流值始終不滿足所述預定要求 的情況下，所述處理器將所述第二繼電器置為斷開，並進行告警。可選地，所述處理器可以為單片機；所述電源可以為電池組。本發明還提供了一種繼電器保護裝置，用於對作為主繼電器的第一繼電器進行保 護，其中，用電設備、電源、以及所述第一繼電器串聯形成第一迴路，所述電源用於對所述用 電設備供電。具體地，該繼電器保護裝置包括第二繼電器、電阻器、電流傳感器、電容器、以及處 理器，其中，所述用電設備、所述電源、所述第二繼電器、所述電阻器、以及所述電流傳感器 串聯形成第二迴路，所述電容器與所述用電設備並聯；所述處理器用於在需要所述用電設 備進行工作的情況下將所述第一繼電器置為斷開，將所述第二繼電器置為導通，並讀取所 述電流傳感器採集的電流值；所述處理器還用於在讀取的電流值滿足預定要求的情況下將 所述第一繼電器置為導通，將所述第二繼電器置為斷開。其中，在讀取的電流值不滿足所述預定要求的情況下，所述處理器禁止將所述第 一繼電器置為導通。另外，在所述處理器將所述第一繼電器置為斷開並將所述第二繼電器置為導通之 後，如果讀取電流值的時間達到預定時間長度且讀取的電流值始終不滿足所述預定要求的 情況下，所述處理器將所述第二繼電器置為斷開，並進行告警。此外，上述預定要求為0 < I < V/R，其中，I為所述電流傳感器採集的電流值，V 為所述第一繼電器導通時的預定安全電壓值，R為所述電阻器的電阻值。藉助於上述技術方案，通過增加預充電迴路繼電器(第二繼電器)，並根據對預充 電迴路(第二迴路)上電流的判斷結果確定是否使得主繼電器(第一繼電器)導通的過 程，能夠有效避免預充電迴路出現問題的情況下盲目地使主繼電器導通而導致主繼電器被 燒毀的問題，從而為主繼電器提供了有效的保護，提高了電器設備的使用安全性。


圖1是根據本發明的電器設備的框圖；圖2是根據本發明的電器設備的具體結構實例的框圖；圖3是根據本發明的電器設備中第二繼電器導通、第一繼電器斷開的情況下預充 電迴路上電流隨時間變化的曲線圖。
具體實施例方式針對相關技術中不能對主繼電器進行有效保護的問題，本發明增加了預充電迴路 繼電器(第二繼電器)，並根據對預充電迴路(第二迴路)上電流的判斷結果確定是否使得 主繼電器(第一繼電器)導通的過程，能夠有效避免預充電迴路出現問題的情況下盲目地 使主繼電器導通而導致主繼電器被燒毀的問題，從而為主繼電器提供了有效的保護，提高了電器設備的使用安全性。下面將詳細描述本發明的實施例。根據本發明的實施例，提供了一種電器設備。如圖1所示，根據本發明的電器設備 包括用電設備1、電源2以及第一繼電器3，電源2用於對用電設備1供電。根據本使用新 型的實施例，提供了一種電器設備。如圖1所示，根據本發明的電器設備包括用電設備1、 電源2以及第一繼電器3，電源2用於對用電設備1供電。具體地，電器設備進一步包括第 二繼電器4、電阻器5、電流傳感器6、電容器C、以及處理器7，其中，用電設備1、電源2、以 及第一繼電器3串聯形成第一迴路(放電迴路)，用電設備1、電源2、第二繼電器4、電阻器 5、以及電流傳感器6串聯形成第二迴路(預充電迴路)，電容器C與用電設備1並聯；處理器7用於在需要用電設備1進行工作的情況下將第一繼電器3置為斷開(使 第一迴路為斷路)，將第二繼電器4置為導通(使第二迴路為通路)，並讀取電流傳感器6 採集的電流值；處理器7還用於在讀取的電流值滿足預定要求(電流值小於預定值)的情 況下將第一繼電器3置為導通(使第一迴路為通路)，將第二繼電器4置為斷開(使第二回 路置為斷路)。而在電流傳感器6讀取的電流值不滿足預定要求的情況下，處理器7會禁止將第 一繼電器3置為導通。其中，處理器可以根據放電控制信號來判斷是否需要用電設備進行工作。具體地，上述的預定要求可以為0 < I < V/R，其中，I為電流傳感器採集的電流 值，V為第一繼電器導通時的預定安全電壓值，R為電阻器的電阻值。應當注意，處於簡潔的 目的，此處對於電流的表示忽略了預充電迴路導通後第二繼電器本身具有的阻抗(其本身 的阻抗值較小)。通常情況下，處理器可以為單片機，電源可以為包含多個電池單元的電池組，電流 傳感器則可以採用霍爾電流傳感器，第一繼電器可以是高壓大電流繼電器，第二繼電器可 以是高壓小電流繼電器(也可以稱為預充繼電器)，電容器C可以是高壓電容。下面將以電動汽車為例詳細描述本發明的實施方案。圖2示出了有關電動汽車中電機以及相關的部件，其中，上述處理器採用單片機 來實現，第二繼電器可以如圖2所示並聯在第一繼電器的觸點兩端，用電設備可以包括電 機和電機控制器。在進行工作時，當單片機接到表示「主繼電器吸合」的放電控制信號時，在吸合主 繼電器前(在將第一繼電器置為導通前)，吸合預充電繼電器(將第二繼電器置為導通)， 由於存在高壓電容C，相當於此時由電池通過電阻給電容充電，當電容電壓升高時，主繼電 器觸點兩端電壓同步下降，對應電阻兩端電壓下降，流過電阻的電流減小。設電源能夠提供 的電壓為VBat，此時，電流It呈指數衰減趨勢，例如，如圖3所示。假設，第一繼電器觸點吸合的安全電壓為Vth，電阻器的阻值為R，相對於電阻器 的阻值，預充繼電器(第二繼電器)的導通阻抗可以忽略，故當流過電阻的電流0 < It < (Vth/R)時，說明主繼電器觸點兩端電壓已降至安全範圍內，第一繼電器的觸點可以吸 合，單片機會啟動「主繼電器閉合過程」，即，控制預充繼電器斷開，控制主繼電器吸合。如果電流It 一直沒有變小、或者雖然減小但是始終大於(Vth/R)，則說明高壓電 容C不能正常充電，而主繼電器的觸點兩端電壓始終高於觸點吸合的安全電壓Vth，表示迴路存在異常，此時，為了保證主繼電器不被燒毀，單片機禁止使主繼電器導通，並且應當斷 開預充繼電器(第二繼電器)，同時報警，從而避免電阻器在大電流的長時間作用下發熱進 而被燒毀。如果It始終為0，說明預充電過程不能正常工作，此時一旦閉合主繼電器會使得 主繼電器觸點兩端承受電池組的高壓VBat，從而導致觸點被燒毀，此時單片機同樣不能夠 啟動主繼電器閉合過程。另外，如果單片機接收的放電控制信號用於表示「控制主繼電器斷開」時，此時單 片機控制直接斷開主繼電器，預充繼電器不需動作。在以上描述的電器設備中，可以認為，第二繼電器、電阻器、電流傳感器、電容器、 以及處理器構成了本發明提供的繼電器保護裝置，該裝置可以作為一個整體，附加在上述 第一迴路上，達到對第一迴路中的繼電器進行保護的目的。綜上所述，藉助於本發明的上述技術方案，通過增加預充電迴路繼電器(第二繼 電器)，並根據對預充電迴路(第二迴路)上電流的判斷結果確定是否使得主繼電器(第一 繼電器)導通的過程，能夠有效避免預充電迴路出現問題的情況下盲目地使主繼電器導通 而導致主繼電器被燒毀的問題，從而為主繼電器提供了有效的保護，提高了電器設備的使 用安全性；另外，一旦長時間無法採集到滿足要求的電流則斷開第二繼電器，能夠保證電阻 器不會因長時間傳導大電流而發熱損毀。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，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範圍之內。
權利要求
一種電器設備，包括用電設備、電源以及第一繼電器，所述電源用於對所述用電設備供電，其特徵在於，所述電器設備進一步包括第二繼電器、電阻器、電流傳感器、電容器、以及處理器，其中，所述用電設備、所述電源、以及所述第一繼電器串聯形成第一迴路，所述用電設備、所述電源、所述第二繼電器、所述電阻器、以及所述電流傳感器串聯形成第二迴路，所述電容器與所述用電設備並聯；所述處理器用於在需要所述用電設備進行工作的情況下將所述第一繼電器置為斷開，將所述第二繼電器置為導通，並讀取所述電流傳感器採集的電流值；所述處理器還用於在讀取的電流值滿足預定要求的情況下將所述第一繼電器置為導通，將所述第二繼電器置為斷開。
2.根據權利要求1所述的電器設備，其特徵在於，在讀取的電流值不滿足所述預定要 求的情況下，所述處理器禁止將所述第一繼電器置為導通。
3.根據權利要求1所述的電器設備，其特徵在於，在所述處理器將所述第一繼電器置 為斷開並將所述第二繼電器置為導通之後，如果讀取電流值的時間達到預定時間長度且讀 取的電流值始終不滿足所述預定要求的情況下，所述處理器將所述第二繼電器置為斷開， 並進行告警。
4.根據權利要求1所述的電器設備，其特徵在於，所述預定要求為.0< I < V/R，其中，I為所述電流傳感器採集的電流值，V為所述第一繼電器導通時的 預定安全電壓值，R為所述電阻器的電阻值。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的電器設備，其特徵在於，所述處理器為單片機。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的電器設備，其特徵在於，所述電源為電池組。
7.—種繼電器保護裝置，用於對作為主繼電器的第一繼電器進行保護，其中，用電設 備、電源、以及所述第一繼電器串聯形成第一迴路，所述電源用於對所述用電設備供電，其 特徵在於，所述裝置包括第二繼電器、電阻器、電流傳感器、電容器、以及處理器，其中，所述 用電設備、所述電源、所述第二繼電器、所述電阻器、以及所述電流傳感器串聯形成第二回 路，所述電容器與所述用電設備並聯；所述處理器用於在需要所述用電設備進行工作的情況下將所述第一繼電器置為斷開， 將所述第二繼電器置為導通，並讀取所述電流傳感器採集的電流值；所述處理器還用於在 讀取的電流值滿足預定要求的情況下將所述第一繼電器置為導通，將所述第二繼電器置為 斷開。
8.根據權利要求7所述的繼電器保護裝置，其特徵在於，在讀取的電流值不滿足所述 預定要求的情況下，所述處理器禁止將所述第一繼電器置為導通。
9.根據權利要求7所述的繼電器保護裝置，其特徵在於，在所述處理器將所述第一繼 電器置為斷開並將所述第二繼電器置為導通之後，如果讀取電流值的時間達到預定時間長 度且讀取的電流值始終不滿足所述預定要求的情況下，所述處理器將所述第二繼電器置為 斷開，並進行告警。
10.根據權利要求7所述的繼電器保護裝置，其特徵在於，所述預定要求為.0 < I < V/R，其中，I為所述電流傳感器採集的電流值，V為所述第一繼電器導通時的 預定安全電壓值，R為所述電阻器的電阻值。
全文摘要
本發明公開了一種電器設備和繼電器保護裝置，其中，該電器設備包括用電設備、電源、第一繼電器、第二繼電器、電阻器、電流傳感器、電容器、以及處理器，其中，用電設備、電源、以及第一繼電器串聯形成第一迴路，用電設備、電源、第二繼電器、電阻器、以及電流傳感器串聯形成第二迴路，電容器與用電設備並聯；處理器用於在需要用電設備進行工作的情況下將第一繼電器置為斷開，將第二繼電器置為導通，並讀取電流傳感器採集的電流值；處理器還用於在讀取的電流值滿足預定要求的情況下將第一繼電器置為導通，將第二繼電器置為斷開。本發明能夠有效保護主繼電器，避免其被燒毀。
文檔編號H02H3/08GK101986491SQ201010572110
公開日2011年3月16日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者劉新天, 姚高亮, 楊志華, 柳海龍 申請人:安徽力高新能源技術有限公司