[發(fā)明專(zhuān)利]用于限定繼電器的保持電流的繼電器控制器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210343272.2
• 申請(qǐng)日: 2012-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103000449A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·倫茲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01H47/00
• 分類(lèi)號(hào): H01H47/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

相關(guān)申請(qǐng)參考

本申請(qǐng)要求于2011年9月14日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)13/232,746的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于本文中以供參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)繼電器的激勵(lì)繞組（excitation?winding）的繼電器控制器，以及一種用于切換負(fù)載的繼電器裝置。

背景技術(shù)

繼電器在使用時(shí)，使用了將繼電器的激勵(lì)繞組連接至工作電壓的高端開(kāi)關(guān)或低端開(kāi)關(guān)。在該情況下，術(shù)語(yǔ)“高端”或“低端”確定的是開(kāi)關(guān)相對(duì)于負(fù)載（這種情況下是指繼電器的激勵(lì)繞組）的位置。高端開(kāi)關(guān)由一個(gè)端子連接至電池，而低端開(kāi)關(guān)由一個(gè)端子連接至基準(zhǔn)電位（通常為地）。圖1中示出了帶有高端開(kāi)關(guān)的繼電器。例如在汽車(chē)應(yīng)用中，經(jīng)過(guò)激勵(lì)繞組的電流被激勵(lì)繞組的線圈電阻限制。這種布置的缺點(diǎn)是在接通之后的高電耗、激勵(lì)繞組的高成本以及激勵(lì)繞組的高電感。激勵(lì)繞組的高電感（其由多個(gè)繞組導(dǎo)致，繞組帶有具有高電阻的細(xì)線）使得難以實(shí)現(xiàn)繼電器的換相，并且導(dǎo)致繼電器的繼電器操作觸點(diǎn)緩慢的回動(dòng)（drop-out）。繼電器次級(jí)側(cè)的緩慢回動(dòng)會(huì)使得在繼電器的繼電器操作觸點(diǎn)處出現(xiàn)火花。該火花極大地?fù)p害了繼電器的服務(wù)壽命。

省電繼電器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在繼電器銜鐵吸合之后（即，緊跟接通之后）減少電流，從而減少接通的繼電器的功耗。這種用于繼電器操作的電路布置在DE4410819中公開(kāi)。在DE4410819中，開(kāi)關(guān)T1橋接保持電阻器R4，該電阻器設(shè)定繼電器的激勵(lì)繞組的保持電流。由于電阻器R4的橋接，可在接通激勵(lì)繞組的第一瞬間獲得較高的吸合電流。

為換相，需通過(guò)激勵(lì)繞組與電流方向相反地施加換相電壓，所述換相電壓越高，激勵(lì)繞組的能量減少得越快并且換相變得更快。反向連接在激勵(lì)繞組上的二級(jí)管可用于換相目的，從而換相電流可流過(guò)隨后導(dǎo)通的二極管，如圖3中示出。該二極管的缺點(diǎn)在于正向偏壓二極管僅允許激勵(lì)繞組上的較低的換相電壓，導(dǎo)致?lián)Q相緩慢發(fā)生。如圖3中示出，齊納二極管也可用于換相目的，所述齊納二極管連接至繼電器的激勵(lì)繞組，使得在齊納二極管擊穿時(shí)有換相電流流過(guò)。齊納二極管的缺點(diǎn)在于非常高的功耗損失。此外，除了開(kāi)關(guān)的繞組中的能量，大部分的能量是從電池中提取并轉(zhuǎn)換的。

如圖3中示出，電阻器也可用于換相目的，使得換相電流可流過(guò)與激勵(lì)線圈并聯(lián)連接的電阻器。電阻器允許激勵(lì)繞組上較高的電壓。激勵(lì)繞組上的電壓選得越高，激勵(lì)電流減少得越快。繼電器觸點(diǎn)在激勵(lì)線圈處于高換相電壓情況下比在低換相電壓的情況下打開(kāi)得更快。繼電器觸點(diǎn)快速打開(kāi)能減少繼電器觸點(diǎn)的磨損。電阻器的缺點(diǎn)是在斷路之后很快將產(chǎn)生較高的電壓脈沖，該電壓脈沖僅能用較貴的高壓半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。電阻器的另一個(gè)缺點(diǎn)是，當(dāng)繼電器接通時(shí)，電流流過(guò)該電阻器。

在汽車(chē)中，特別是在汽油消耗量與電器設(shè)備使用的電流需求量直接相關(guān)的情況下，制造成本低且具有較長(zhǎng)的服務(wù)壽命的能減少電子設(shè)備的電流消耗并因此降低汽車(chē)的CO₂排放的解決方案變得越來(lái)越重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種繼電器控制器以及一種繼電器裝置，其中以簡(jiǎn)單的方式和節(jié)省電流的形式控制繼電器的激勵(lì)電流。

用于控制繼電器的激勵(lì)電流的繼電器控制器包括：第一端子，其連接至繼電器的激勵(lì)繞組；第二端子，其連接至繼電器的換相裝置，其中繼電器控制器在繼電器接通時(shí)控制經(jīng)過(guò)繼電器的激勵(lì)繞組的激勵(lì)電流，使得激勵(lì)繞組中首先流過(guò)吸合電流、并在吸合時(shí)間結(jié)束之后該激勵(lì)繞組中流過(guò)低于吸合電流的保持電流，并且其中繼電器控制器在繼電器斷開(kāi)時(shí)通過(guò)繼電器控制器的第一端子和第二端子饋送流過(guò)激勵(lì)繞組的換相電流至換相裝置。

該繼電器控制器優(yōu)選布置于繼電器的續(xù)流路徑（freewheeling?path）。該繼電器控制器控制繼電器吸合操作的時(shí)間序列。如果高端開(kāi)關(guān)或低端開(kāi)關(guān)斷開(kāi)繼電器，該繼電器控制器傳導(dǎo)續(xù)流電流或換相電流至換相裝置。在繼電器控制器的端子處的電壓保持限制在較低的值。作為對(duì)比，激勵(lì)繞組的開(kāi)關(guān)端端子可自由地振蕩，其電壓擺動(dòng)優(yōu)選由開(kāi)關(guān)的擊穿電壓限制。也可使用機(jī)械地或其他成本較低的開(kāi)關(guān)。

該繼電器控制器也可設(shè)計(jì)為僅在開(kāi)關(guān)接通之后流過(guò)換相裝置進(jìn)入第二端子的電流使繼電器控制器通電之后控制激勵(lì)電流。為此，該換相裝置需允許由開(kāi)關(guān)切換的電流流至繼電器控制器。為此，作為實(shí)例，該換相裝置可實(shí)施為電阻器。在開(kāi)關(guān)接通之后，電流首先通過(guò)換相裝置流過(guò)第二端子進(jìn)入繼電器控制器從而啟動(dòng)繼電器控制器。此時(shí)，繼電器控制器不能提供激勵(lì)電流。一旦繼電器控制器準(zhǔn)備好工作，也可提供激勵(lì)電流。