[發(fā)明專利]一種直流組合開關(guān)電器及工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810015469.0
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108270198A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志遠(yuǎn);耿英三;王建華;黃鑫健;劉衍彬;楊騉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;B60L3/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

本發(fā)明公開了一種直流組合開關(guān)電器及工作方法，其主回路由兩條并聯(lián)的支路組成，第一支路由電力電子器件和直流熔斷器串聯(lián)組成，第二支路由直流機(jī)械開關(guān)單獨(dú)組成，兩條并聯(lián)支路分別與主回路中的DC電源和負(fù)載相連接；還包括由電流檢測控制模塊、電力電子器件驅(qū)動電路和直流機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)組成的控制回路；電流檢測控制模塊實(shí)時(shí)檢測主回路中電流的狀態(tài)，通過邏輯電路處理電流信號后，發(fā)出控制信號。本發(fā)明的核心在于通過電流檢測控制模塊，按照設(shè)計(jì)的分合邏輯，實(shí)現(xiàn)直流機(jī)械開關(guān)分合主回路負(fù)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(fā)揮各類開關(guān)電器在開斷各自對應(yīng)故障電流的優(yōu)勢，解決現(xiàn)有電動汽車等直流供電系統(tǒng)中故障電流難以可靠快速開斷的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流開關(guān)電器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種直流組合開關(guān)電器及工作方法。

背景技術(shù)

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電動汽車的廣闊前景得以體現(xiàn)。直流熔斷器作為電動汽車供電系統(tǒng)的重要保護(hù)，在保障電動汽車安全運(yùn)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(chǎn)生的沖擊電流將會導(dǎo)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(dǎo)致短路電流的開斷時(shí)間增長，增大故障駕駛時(shí)的危險(xiǎn)幾率。并且直流熔斷器的過載開斷性能較差，無法及時(shí)可靠開斷過載電流。故急需一種新型開關(guān)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(tǒng)中已包含直流機(jī)械開關(guān)和直流熔斷器，可考慮在已有開關(guān)的基礎(chǔ)上進(jìn)行組合添加，實(shí)現(xiàn)電動汽車供電電路各類電流的導(dǎo)通和關(guān)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，且具備自關(guān)斷能力，只需提供足夠幅度、寬度的門極關(guān)斷脈沖信號，就可以保證可靠關(guān)斷。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種直流組合開關(guān)電器及工作方法，可以可靠導(dǎo)通和關(guān)斷電動汽車供電系統(tǒng)中各類電流可實(shí)現(xiàn)電路中各種類型電流的分合，解決現(xiàn)有電動汽車供電系統(tǒng)故障電流難以快速可靠分?jǐn)嗟碾y題。

本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述問題：

一種直流組合開關(guān)電器，所述直流組合開關(guān)電器的主回路由兩條并聯(lián)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(lián)組成，第二支路Ⅱ由直流機(jī)械開關(guān)15單獨(dú)組成，兩條并聯(lián)支路臨近電力電子器件12的一端連接進(jìn)線11，另一端連接出線14，進(jìn)線11和出線14分別與主回路中的DC電源和負(fù)載相連接；還包括由電流檢測控制模塊18、電力電子器件驅(qū)動電路16和直流機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)17組成的控制回路，直流機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)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(jī)械開關(guān)15機(jī)械連接，電力電子器件驅(qū)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(jī)械開關(guān)15和直流機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)17組成直流機(jī)械開關(guān)部分；

所述電力電子器件12和電力電子器件驅(qū)動電路16組成電力電子器件開關(guān)部分。

所述直流機(jī)械開關(guān)15選用真空開關(guān)、氣體開關(guān)或油開關(guān)。

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(qū)動電路16和直流機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)17相連接。

所述的直流組合開關(guān)電器的工作過程，當(dāng)電動汽車處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，組合開關(guān)電器中通過負(fù)載電流，此時(shí)電流從進(jìn)線11流入后，經(jīng)閉合的直流機(jī)械開關(guān)15流向出線14，此時(shí)電力電子器件12和直流熔斷器13組成的串聯(lián)支路在電力電子器件驅(qū)動電路16的控制下并不導(dǎo)通；