一种车用高压直流继电器制造技术

一种车用高压直流继电器，包括低压线圈和触点，所述触点的一端是连接高压电源的高压输入端，所述触点的另一端是连接车辆高压负载的高压输出端，所述高压输入端与高压输出端之间并联一包括开关管Q1与断路金属片组成的串联电路，所述开关管Q1的导通和断开由所述车用高压直流继电器外部经所述车用高压直流继电器的与所述开关管Q1连接的控制输入端进行控制。所述低压线圈串接开关管Q2后接地，所述开关管Q2的导通和断开也是经由所述车用高压直流继电器的控制输入端进行控制。

【技术实现步骤摘要】
一种车用高压直流继电器
本专利技术涉及新能源汽车领域，特别涉及一种车用高压直流继电器。
技术介绍
新能源汽车一般采用高压电池组为电动车提供动力驱动，为保证电气系统正常通断，在电动汽车的电池系统和电机控制器之间需配置高压直流继电器(图1所示)。当系统停止运行后，高压直流继电器起隔离作用；系统运行时，高压直流继电器起连接作用；当车辆关闭或发生故障时，高压直流继电器能安全的将储能系统从车辆电气系统中分离，起到分断电路的作用。因此，高压直流继电器是新能源汽车关键安全器件。如果没有它，电动车将不能启动、行驶及停车。目前，乘用车的工作电压一般为370V以上，大巴车将达到576V以上，最新的BYD汉和保时捷泰肯的电压平台已达到800V，未来的趋势肯定是电压越来越高。新能源汽车的高压继电器的电压远高于传统汽车的12V/24V，如此高的工作平台电压，要求高压直流继电器产品需具备良好的耐高压、抗冲击和分断能力的特点。
技术实现思路
本专利技术提供了的实施例之一，一种车用高压直流继电器，包括低压线圈和触点，所述触点的一端是连接高压电源的高压输入端，所述触点的另一端是连接车辆高压负载的高压输出端，其特征在于，所述高压输入端与高压输出端之间并联一包括开关管Q1与断路金属片组成的串联电路，所述开关管Q1的导通和断开由所述车用高压直流继电器外部经所述车用高压直流继电器的与所述开关管Q1连接的控制输入端进行控制。本专利技术公开了一种全新的新能源高压继电器，这种全新的高压继电器有别于目前的纯机械的电磁式高压继电器，是一种带电子装置的混合新能源高压继电器。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，其中：图1现有高压继电器的原理示意图。图2现有高压继电器结构之一示意图。图3现有高压继电器结构之一示意图。图4现有高压继电器结构之一示意图。图5现有高压继电器结构之一示意图。图6根据本专利技术实施例之一的高压继电器原理示意图。1——静触点2——真空室3——动触点4——陶瓷体5——密封圈6——盖板7——衔铁8——壳体9——电弧具体实施方式作为新能源汽车中关键的安全器件——高压直流继电器，需具备耐高压、耐负载、抗冲击、灭弧能力强和分断能力强的基本功能。需要具备这些功能的分述如下。1.关于耐高压，由于新能源电动汽车的工作平台电压都较高，远高于传统汽车的12V/24V，因此要求其配套的高压直流继电器能够承受较高的工作电压和高压带载中可靠的闭合与分断。2.关于强耐负载能力，新能源乘用车和大巴车的电动机额定功率一般为30KW和80KW以上，峰值达到60KW和160KW以上，按上述提到的电压平台来看，其电流将分别达到200A和300A左右，在产品性能、成本的双重压力下，要求相同的体积下，产品的耐负载能力强，同时还要具备额定负载电流数倍的瞬时过载能力；或者在相同的耐负载能力下，产品的体积越小越好。3.关于抗冲击，新能源汽车用高压直流继电器不仅要具备耐受较高的电压和承载足够电流的基本功能，还要抵抗闭合瞬间电容性负载巨大电流的冲击，这个电流一般是负载额定电流的数倍至数十倍等，常规的继电器都无法承受这一瞬间电流的冲击，这个冲击电流的危害就是极易导致继电器触点粘联，继电器触点分离失效，电源切断失控，严重时可造成车毁人亡等安全事故，危害极大。因此新能源车用的直流继电器产品应具有良好的抗冲击性能。4.关于强灭弧能力，电弧是新能源高压继电器触点闭合与分断动作过程中不可避免的问题，它大大降低了继电器触点的使用寿命。采用一些特殊的快速灭弧手段降低电弧能量，减少对继电器触点的损害，延长产品的使用寿命。因此，灭弧能力强也是继电器需具备的基本特点。目前业界有很多种减缓电弧能量的方法，如真空灭弧、惰性气体灭弧、永久磁铁灭弧、触点机械设计灭弧等。但是这往往回带来制造上的很多挑战，而且这些方法都没有办法从根本上消灭电弧，特别是当未来新能源汽车电压进一步提高，这些减缓电弧的设计即将面临瓶颈。5.关于强分断能力，汽车在运行过程使用工况复杂，在紧急情况下，如电气系统短路时，回路中的瞬间电流骤升，此时要求继电器在极限大电流下能够顺利的切断电路，而不发生触点粘连或继电器爆炸等异常状况的发生，防止电池过放短路起火或爆炸的安全危害，这就要求继电器触点具有良好的抗冲击和抗粘连的能力。现有的新能源高压直流继电器的现状是，高压继电器与目前的低压继电器结构类似，也属于电磁继电器。通过给高压继电器线圈供电产生磁力，吸合动触点将触点两端进行电气连接，高压回路连通。断开线圈回路电流，动触点释放，高压触点回路断开。当前高压继电器的缺点是：继电器在切换负载的瞬间，继电器的触点间会生产电弧，电弧的大小随系统电压呈指数增加，电压越高则电弧越大，而电弧是继电器触点磨损的主要因素之一。因为系统电压很高，继电器触点之间的空气被电离而击穿导电，在此时，即使继电器触点之间是分离的，电离的气体也会使得分离的回路导通。电弧是困扰目前新能源高压继电器的主要因素之一。现有的新能源高压继电器为了减小电弧的方法有以下几个。第一个，采用继电器触点真空室法或真空室填充惰性气体的方法，如图2所示是典型的真空室结构。第二个，优化触点接触结构。电真空元件的触点材料一般采用钼铜或无氧铜，触点结构设计多数为桥式结构。图3为传统结构，图4为对传统结构优化后的结构。虽同为桥式结构，但图4中的结构更有利于电弧的熄灭。在传统的设计中，其动触点的长度超过两只静触点的宽度，当动静触点因切换负载而产生电弧时，电弧位于动静触点之间，不利于电弧熄灭。而优化后的图4结构，动触点的边缘略收于两静触点的中心线的内侧，当电弧产生后，由于电弧外侧无动触点阻碍，电弧会向外侧扩散，有利于电弧冷却从而快速熄灭，减少了触点的烧蚀。第三个，永久磁铁灭弧。新能源汽车继电器虽然采用真空室抑制电弧的产生，但这仅是排除了电离空气导通而产生电弧的因素，当触点在切换高压大电流负载时，在真空状态下仍会因触点烧熔电离发射而产生电弧。因此，在新能源汽车继电器的设计中，仍需采用永久磁铁灭弧，以减轻触点的烧蚀。永久磁铁灭弧原理是载流导体在磁场中会产生电动力，因此，如果把电弧看作为一根软的导体，两块永久磁铁提供稳定的磁场，当电弧发生后会受到电动力而发生变形，即横向拉长，横向拉长后的电弧变得更稀薄且与周围介质发生相对运动而得到了快速冷却，这样就加快了电弧的熄灭速度，从而降低触点的磨损与烧蚀。在动静触点两侧设计了两块同向放置的永久磁铁，有利于电弧的快速分散与冷却，延长继电器的使用寿命。图5中表示电弧在磁场中被电动力F拉向两侧。上述方法只是在一定程度上减小电弧对触点的损伤，并不能完全消除电弧。特别真空室的生产制造，由于真空器件对绝缘介质材料要求较高，显著的增大了制造的复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种

【技术特征摘要】
1.一种车用高压直流继电器，包括低压线圈和触点，所述触点的一端是连接高压电源的高压输入端，所述触点的另一端是连接车辆高压负载的高压输出端，其特征在于，所述高压输入端与高压输出端之间并联一包括开关管Q1与断路金属片组成的串联电路，所述开关管Q1的导通和断开由所述车用高压直流继电器外部经所述车用高压直流继电器的与所述开关管Q1连接的控制输入端进行控制。


2.根据权利要求1所述车用高压直流继电器，其特征在于，所述低压线圈串接开关管Q2后接地，所述开关管Q2的导通和断开也是经由所述车用高压直流继电器的控制输入端进行控制。


3.根据权利要求2所述车用高压直流继电器，其特征在于，所述车用高压直流继电器包括逻辑处理单元，所述车用高压直流继电器的控制输入端接入所述逻辑处理单元，所述逻辑处理单元的第一输出端连接开关管Q1，所述逻辑处理单元的第二输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万霞，黄国忠，屠佳乐，
申请(专利权)人：上海沪工汽车电器有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31