[發明專利]一種電動汽車繼電器線圈控制電路

有效

• 申請號: 201110091621.1
• 申請日: 2011-04-12
• 公開（公告）號: CN102163518A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 施海星;張磊;陳峰;金少華;方政
• 申請（專利權）人: 上海滬工汽車電器有限公司
• 主分類號: H01H47/00
• 分類號: H01H47/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

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技術領域

本發明屬于電動汽車技術領域，特別涉及一種電動汽車繼電器線圈控制電路。

背景技術

電動汽車的研發已經成為全世界新能源汽車技術發展的重要方向，與之相配套的電動車繼電器產品的市場潛力正在顯現。然而，由于電動汽車用繼電器的工作電壓范圍為12V-900V，控制電流從10A到500A不等，觸點工作容量之大可見一斑。和工業用直流接觸器相比，電動車用繼電器的工作環境和可靠性要求更高。如在震動和沖擊實驗中，繼電器需要承受持續10ms以上，加速度峰值為200m/s²的考驗，同時保證觸點不能脫開。為了增強產品的可靠性，我們會增大線圈的安匝數，使銜鐵吸合的過程能夠快速完成，又能在振動和沖擊環境下牢靠的吸合。這里需要持續的電能消耗，有一部分是可以節省的。根據經驗公式，安匝數等于線圈匝數與線圈通過的電流的乘積，安匝數越大，產生的磁場越強。在理想情況下，要克服機械反力使觸點吸合，而且更為快速的吸合，對減小觸點粘連和提高觸點壽命是有一定的作用的。如果通過增加線圈繞線匝數，來提高安匝數，會出現直流電阻隨著匝數的增加而增大，所以需要換用截面積更大的漆包線，考慮到安匝飽和，找到靜態工作的點是最為理想的結果。在觸點吸合的過程中，觸點行程內的氣隙會減弱磁力。設計中往往會出現觸點間隙大，需要很大的電磁里來吸引銜鐵。

在現有技術中，有一種所謂雙線圈模式可以部分解決這個問題。如圖1所示，傳統繼電器為單線圈的控制方式。在線圈通以直流電（以下用HC+及HC-來表示），在電勢達到繼電器本身吸動電壓的要求時，繼電器吸合。在小于最小保持電壓時，觸點斷開。傳統12V繼電器的線圈電阻在70Ω?-100Ω之間，24V繼電器在150Ω-200Ω之間?？紤]觸點間隙的問題，電動汽車用繼電器，在觸點吸合的過程中需要更大的電磁力，應用了雙線圈設計，如圖2所示。在繼電器吸合時，要求兩個線圈（以下用HC+及HC-和TC+及TC-來表示）同時工作且產磁場強度方向必須一致，在維持過程中，只有單一的一個線圈（HC+及HC-）在工作。這就達到了滿足繼電器吸和時線圈能有較大的電磁吸力，又不會在工作狀態下使線圈發熱成為問題，同時達到了節約能量的目的。

目前車用繼電器的線圈控制端多為85、86雙線控制。在考慮產品可靠和價格成本下，在產品中增加PCBA，繼電器線圈吸合的控制信號從Power+（接86端子）和Power-（接85端子）進入，HC+及HC-接長通線圈，TC+及TC-接瞬通線圈。采用低邊控制，使用性價比高的增強型N溝道MOSFET。在TC端，應用微分電路，調整電阻和電容值，控制TC側線圈的工作時間約100ms。同時增加相應的抑制電路。整體電路能滿足線圈在吸合時，線圈有足夠大的電磁力，而保持時又有足夠的保持力。

發明內容

本發明的目的是提供一種電動汽車繼電器線圈控制電路，以解決電動汽車繼電器工作參數要求高的問題。

本發明的技術方案是，一種電動汽車繼電器線圈控制電路，包括整車電壓檢測電路、PWM脈沖波生成模塊、MOSFET驅動電路和繼電器線圈，整車電壓檢測電路的輸出接入PWM脈沖波生成模塊，PWM脈沖波生成模塊的輸出通過MOSFET驅動電路推動繼電器線圈以控制繼電器的開合，其中，PWM脈沖波生成模塊根據所述繼電器線圈側的電磁吸力確定所述繼電器線圈電流、?阻抗和耐壓，依據PI調節器和抗飽和調節器結合整車電壓得到控制側PWM輸出頻率。

一種電動汽車繼電器線圈控制方法，PWM脈沖波生成模塊首先檢測整車電源電壓，經過PI計算，驅動MOSFET驅動電路給繼電器線圈加電，如檢測到整車電源電壓13.5V則輸出90%的占空比，保證繼電器的快速吸合，約50us后，再次檢測整車電源電壓13.5V，輸出40%的占空比，來保證繼電器觸點的穩態吸合，當檢測整車電源電壓波動時，輸出的占空比跟隨整車電壓波動變化。

本發明通過控制繼電器線圈在觸點吸合時的吸合電流來達到快速吸合，而減小保持過程中保持電流，以減小線圈的發熱，實現被控繼電器的快速吸合和穩態功耗的最低，達到節約能源提高產品可靠性的目的。

附圖說明

圖1?是傳統繼電器為單線圈的控制方式示意圖

圖2?是繼電器雙線圈模式控制示意圖

圖3?是本發明PWM繼電器線圈控制電路組成示意圖

具體實施方式