[發明專利]一種直流組合開關電器及工作方法

在審

• 申請號: 201810015469.0
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108270198A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 劉志遠;耿英三;王建華;黃鑫健;劉衍彬;楊騉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;B60L3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種直流組合開關電器及工作方法，其主回路由兩條并聯的支路組成，第一支路由電力電子器件和直流熔斷器串聯組成，第二支路由直流機械開關單獨組成，兩條并聯支路分別與主回路中的DC電源和負載相連接；還包括由電流檢測控制模塊、電力電子器件驅動電路和直流機械開關操動機構組成的控制回路；電流檢測控制模塊實時檢測主回路中電流的狀態，通過邏輯電路處理電流信號后，發出控制信號。本發明的核心在于通過電流檢測控制模塊，按照設計的分合邏輯，實現直流機械開關分合主回路負載電流，電力電子器件開斷主回路過載電流，直流熔斷器開斷主回路短路電流。充分發揮各類開關電器在開斷各自對應故障電流的優勢，解決現有電動汽車等直流供電系統中故障電流難以可靠快速開斷的問題。

技術領域

本發明涉及直流開關電器技術領域，特別涉及一種直流組合開關電器及工作方法。

背景技術

隨著新能源汽車產業的發展，電動汽車的廣闊前景得以體現。直流熔斷器作為電動汽車供電系統的重要保護，在保障電動汽車安全運行方面起著重要作用。然而電動汽車在啟動、制動或者其他駕駛操作中產生的沖擊電流將會導致熔斷器的誤動作，致使電動汽車無法安全工作；若更換為大容量的熔斷器，則會導致短路電流的開斷時間增長，增大故障駕駛時的危險幾率。并且直流熔斷器的過載開斷性能較差，無法及時可靠開斷過載電流。故急需一種新型開關電器解決電動汽車供電電路故障電流可靠開斷問題。

電動汽車的電池管理系統中已包含直流機械開關和直流熔斷器，可考慮在已有開關的基礎上進行組合添加，實現電動汽車供電電路各類電流的導通和關斷。

電力電子器件GTO等全控器件具備耐壓高、電流容量大和耐浪涌能力強等優點，且具備自關斷能力，只需提供足夠幅度、寬度的門極關斷脈沖信號，就可以保證可靠關斷。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種直流組合開關電器及工作方法，可以可靠導通和關斷電動汽車供電系統中各類電流可實現電路中各種類型電流的分合，解決現有電動汽車供電系統故障電流難以快速可靠分斷的難題。

本發明通過以下技術手段解決上述問題：

一種直流組合開關電器，所述直流組合開關電器的主回路由兩條并聯的支路即第一支路Ⅰ和第二支路Ⅱ組成，第一支路Ⅰ由電力電子器件12和直流熔斷器13串聯組成，第二支路Ⅱ由直流機械開關15單獨組成，兩條并聯支路臨近電力電子器件12的一端連接進線11，另一端連接出線14，進線11和出線14分別與主回路中的DC電源和負載相連接；還包括由電流檢測控制模塊18、電力電子器件驅動電路16和直流機械開關操動機構17組成的控制回路，直流機械開關操動機構17一端與電流檢測控制模塊18的控制信號輸出端口相連接，另一端與直流機械開關15機械連接，電力電子器件驅動電路16一端與電流檢測控制模塊18的控制信號輸出端口相連接，另一端與電力電子器件12的控制極相連接；

所述直流機械開關15和直流機械開關操動機構17組成直流機械開關部分；

所述電力電子器件12和電力電子器件驅動電路16組成電力電子器件開關部分。

所述直流機械開關15選用真空開關、氣體開關或油開關。

所述電力電子器件12選用GTO全控型電力電子器件或IGBT全控型電力電子器件。

所述電流檢測控制模塊18包括主回路電流信號采集元件、電流信號處理邏輯電路以及控制信號輸出端口；控制信號輸出端口與電力電子器件驅動電路16和直流機械開關操動機構17相連接。

所述的直流組合開關電器的工作過程，當電動汽車處于正常的工作狀態時，組合開關電器中通過負載電流，此時電流從進線11流入后，經閉合的直流機械開關15流向出線14，此時電力電子器件12和直流熔斷器13組成的串聯支路在電力電子器件驅動電路16的控制下并不導通；