[發明專利]主動斷開連接裝置

在審

• 申請號: 202110338698.8
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113595537A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: C·S·納姆杜里;R·普拉薩德;T·W·內爾;D·J·布魯克斯
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H03K17/082
• 分類號: H03K17/082;H02H3/08;H02H3/087
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林偉峰

一種斷開連接裝置包括安裝板，該安裝板上施加有導熱基板。第一導電材料層施加到基板上。支撐在第一層上的半導體開關將輸入電源與負載連接或將輸入電源與負載斷開連接。施加到基板上的第二導電材料層與第一層電氣隔離。電子感測、控制和保護電路支撐在第二層上并連接到半導體開關以控制半導體開關的操作。經由電氣隔離的控制路徑與電子感測、控制和保護電路相通信的控制單元在電子感測、控制和保護電路與半導體開關之間提供控制和通信。

技術領域

本公開涉及用于使系統布線和組件免受過壓和過流狀況影響的電氣系統斷開連接裝置。

背景技術

斷開連接裝置包括斷路器、接觸器和熔斷器。當不希望在斷開情況下裝置偶然碰上全電流負載時，通常使用常規自動斷開連接裝置，例如斷路器，以防止在斷路器兩端產生電弧。常規熔斷器可以在超過額定電流負載時啟動，但是熔斷器會通過熱敏材料對過流狀況作出反應，該熱敏材料會熔化以斷開電路并保護電氣布線和組件。高電壓(HV)(例如＞300Vdc)、高電流(＞30A)熔斷器和斷路器通常體積龐大、響應時間慢，大約為5毫秒(ms)或更長時間，并且溫度響應時間和熔斷器材料加熱到熔化溫度所需的電流限值受到限制。熔斷器有幾個缺點。熔斷器是被動裝置，其不能自動地或以其他方式復位，并且斷開熔斷器所需的電流雖然預先確定，但是在實際使用狀況下可能會有很大差異。一旦啟動，熔斷器就需要手動更換，并且因此當在系統中定位熔斷器時需要設置物理通道。此外，在某些故障狀況下，例如HV電池短路，熔斷器響應時間變化可能會導致電池供電系統(例如電動車輛中的供電系統)中的故障電流過大。

因此，雖然當前的斷開連接裝置達到了其預期目的，但是仍需要一種新的且改進的斷開連接裝置以及操作該斷開連接裝置的方法。

發明內容

根據幾個方面，斷開連接裝置包括安裝板或印刷電路板，其具有：半導體開關，支撐在安裝板上，將輸入電源與負載連接或將輸入電源與負載斷開連接；以及電子感測、控制和保護電路，支撐在安裝板或印刷電路板上并連接到半導體開關以控制半導體開關的操作?？刂茊卧浻呻姎飧綦x的控制路徑與電子感測、控制和保護電路相通信，以在電子感測、控制和保護電路與半導體開關之間提供控制和通信。

本公開的另一方面，電子感測、控制和保護電路向半導體開關生成主動控制信號。

本公開的另一方面，主動控制限定了在非電氣故障狀況下命令主動斷開連接裝置打開。

本公開的另一方面，電子感測、控制和保護電路限定了半導體開關的被動或自主控制。

本公開的另一方面，半導體開關、電子感測、控制和保護電路以及控制單元不包括運動部件。

本公開的另一方面，在斷開連接裝置周圍設置了非導電覆蓋物，該覆蓋物限定了聚合材料。

本公開的另一方面，電氣隔離的導熱基板被施加到安裝板。半導體開關被安裝到附著在電氣絕緣基板上面的導電層。

本公開的另一方面，由控制單元施加隨時間變化的可編程跳閘電流以命令負載與電源斷開連接。

本公開的另一方面，半導體開關可操作為在接收到斷開命令后在0.2ms或更短時間內斷開。

本公開的另一方面，斷開連接裝置連續不斷地或以預定時間間隔經由控制路徑向控制單元傳送斷開連接裝置狀態。

根據數個方面，用于機動車輛的斷開連接裝置包括安裝板，該安裝板上施加有導熱且電氣絕緣的基板。第一導電材料層施加到基板上。支撐在第一層上的半導體開關將輸入電源與負載連接或將輸入電源與負載斷開連接。施加到基板上的第二導電材料層與第一層電氣隔離。電子感測、控制和保護電路支撐在第二層上并連接到半導體開關以控制半導體開關的操作。經由電氣隔離的控制路徑與電子感測、控制和保護電路相通信的控制單元在電子感測、控制和保護電路與半導體開關之間提供控制和通信。

本公開的另一方面，連接到第二層的開關驅動器和控制器與半導體開關相通信。