一种高压直流过流保护电路以及方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于分布式电池化成系统的高压直流过流保护电路以及方法，该保护电路连接于单个负载的电源接入端和高压电源之间，包括电流检测电路(101)、限流单元(102)、开关控制电路(103)、快速电子开关(104)，本发明专利技术的防护电路接入电池化成子系统的输入，当出现故障时，一方面利用限流单元(102)限制电流的上升速度，为采样电流的信号传输、处理以及快速电子开关的动作提供充足的响应时间；二方面，在前述充足相应时间保障的基础之上，再通过快速电子开关快速动作将出故障的电池化成子系统切出电路，保障其他电池化成子系统块的正常运行；总而言之，本发明专利技术响应速度快，而且可重复运行。重复运行。重复运行。

【技术实现步骤摘要】
一种高压直流过流保护电路以及方法


[0001]本专利技术涉及电路故障防护领域，尤其涉及一种应用于分布式电池化成系统的高压直流过流保护电路以及方法。

技术介绍

[0002]随着电动汽车的蓬勃发展，对于动力电池的需求也日益增多，电池化成与检测的规模也在不断扩大，传统的ACDC集成方案由于电压低，线路损耗明显，因此，分布式的电池化成检测方案在慢慢推广，比如通过大功率ACDC电路将380V交流电转变成700V～800V的高压直流电，再将此高压直流电通过配电网络分给每个化成模块。一个系统下的化成模块共用一个高压母线，因此能量在高压母线侧实现循环利用，电能的利用效率大大提升。但是，一个新的问题应运而生，上百个电池化成模块接在同一个高压母线上，当其中一个模块出现短路故障时，瞬间的大电流会将高压母线拉跨，影响同一个高压母线上的所有电池化成子模块的正常工作，造成极大的影响。
[0003]针对电路短路故障的保护，传统方案是在输入侧接入一个熔断器，利用电流的热效应在短路时分断电路，从而避免故障扩大。此种短路保护方案存在的问题是：一方面，熔断器的响应速度很慢，而且响应速度与电流的平方成正比，以某品牌的25A高压快速熔断器为例，在电流为300A时的熔断时间为20ms。在电流为100A时的熔断时间为700ms。众所周知，电力电子产品的响应都是us级。如此慢的熔断时间显然不能有效保护；二方面，当故障发生后，熔断器发生熔断，这是不可逆的，即此时需要更换熔断器才能正常工作，这样无疑是增加了维护时间和维护成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述利用电流热效应烧断熔断器从而断开电路方式存在的响应速度慢，保护不及时以及熔断后只能换新器件带来的维护时间和维护成本的缺陷，提供一种应用于分布式电池化成系统的高压直流过流保护电路以及方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一方面，构造一种高压直流过流保护电路，连接于单个负载的电源接入端和高压电源之间，包括：
[0007]快速电子开关，串联在所述高压电源与负载的电源接入端之间的负载取电路径中，其响应速度为微秒级或者纳秒级，所述负载为电池化成子系统；
[0008]电流检测电路，用于实时采样所述负载取电路径的电流；
[0009]开关控制电路，与所述电流检测电路、快速电子开关分别连接，用于在所述电流检测电路的采样电流超过阈值时断开所述快速电子开关从而将所述负载取电路径断开；
[0010]限流单元，串联在所述负载取电路径中，用于在过流时限制电流的上升速度以为所述电流检测电路、开关控制电路以及快速电子开关提供响应时间。
[0011]进一步地，在本专利技术所述的高压直流过流保护电路中，所述开关控制电路还用于在每一次采样电流超过阈值时断开所述快速电子开关后，经过预设等待时间后重新导通所述快速电子开关。
[0012]进一步地，在本专利技术所述的高压直流过流保护电路中，所述快速电子开关采用MOSFET、IGBT或者三极管。
[0013]进一步地，在本专利技术所述的高压直流过流保护电路中，所述快速电子开关包括两个反向串联的MOSFET。
[0014]进一步地，在本专利技术所述的高压直流过流保护电路中，所述限流单元采用扼流圈。
[0015]进一步地，在本专利技术所述的高压直流过流保护电路中，所述电流检测电路包括霍尔电流传感器和采样单元，所述负载的正极依次经由扼流圈、两个反向串联的MOSFET连接至电源正极，所述霍尔电流传感器套在所述负载的正极和所述扼流圈之间的线路上，所述采样单元连接所述霍尔电流传感器的输出端，所述采样单元用于将所述霍尔电流传感器的输出电流进行处理得到采样电流。
[0016]进一步地，在本专利技术所述的高压直流过流保护电路中，还包括续流二极管，所述续流二极管的正极连接负载负极和电源负极，所述续流二极管的负极连接至扼流圈和MOSFET之间。
[0017]进一步地，在本专利技术所述的高压直流过流保护电路中，所述开关控制电路包括控制单元和驱动单元，所述控制单元连接所述采样单元和所述驱动单元，所述驱动单元与两个反向串联的MOSFET分别连接，所述控制单元用于通过所述驱动单元控制两个MOSFET的通断。
[0018]二方面，构造一种高压直流过流保护方法，基于前述高压直流过流保护电路实现，所述方法包括：
[0019]电流检测电路实时采样所述负载取电路径的电流；
[0020]开关控制电路在所述电流检测电路的采样电流超过阈值时断开所述快速电子开关。
[0021]进一步地，在本专利技术所述的高压直流过流保护方法中，所述方法还包括：所述开关控制电路在每一次采样电流超过阈值时断开所述快速电子开关后，经过预设等待时间后重新导通所述快速电子开关。
[0022]本专利技术的高压直流过流保护电路以及方法，具有以下有益效果：本专利技术的电路接入电池化成子系统的输入，当出现故障时，一方面利用限流单元限制电流的上升速度，为采样电流的信号传输、处理以及快速电子开关的动作提供充足的响应时间；二方面，在前述充足相应时间保障的基础之上，再通过快速电子开关快速动作将出故障的电池化成子系统切出电路，保障其他电池化成子系统块的正常运行；总而言之，本专利技术响应速度快，而且可重复运行。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图：
[0024]图1是本专利技术高压直流过流保护电路的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术高压直流过流保护电路的工作原理示意图。
具体实施方式
[0026]针对现有技术利用电流热效应烧断熔断器从而断开电路方式存在的响应速度慢，保护不及时以及熔断后只能换新器件带来的维护时间和维护成本的缺陷，本专利技术提供一种高压直流过流保护电路以及方法，主要思路是：在每一个电路接入电池化成子系统的电源输入部分都配置一个高压直流过流保护电路来进行过流防护，高压直流过流保护电路包括响应速度为微秒级或者纳秒级、串联在高压电源与负载的电源接入端之间的负载取电路径中的快速电子开关，在出现负载过流时可以通过断开快速电子开关的方式单独将这个负载从高压电源上切除，避免影响高压电源上的其他负载，这种快速电子开关响应快而且可以重复运行，但是快速电子开关速度虽快，过流信号的传输、处理以及快速电子开关的动作还是需要一定的时间的，为此本专利技术还在所述负载取电路径中串联了限流单元，其在过流时限制电流的上升速度，如此可以当出现故障时，一方面利用限流单元限制电流的上升速度，为采样电流的信号传输、处理以及快速电子开关的动作提供充足的响应时间；二方面，在前述充足相应时间保障的基础之上，再通过快速电子开关快速动作将出故障的电池化成子系统切出电路，保障其他电池化成子系统块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压直流过流保护电路，应用于分布式电池化成系统，其特征在于，连接于单个负载的电源接入端和高压电源之间，包括：快速电子开关(104)，串联在所述高压电源与负载的电源接入端之间的负载取电路径中，其响应速度为微秒级或者纳秒级，所述负载为电池化成子系统；电流检测电路(101)，用于实时采样所述负载取电路径的电流；开关控制电路(103)，与所述电流检测电路(101)、快速电子开关(104)分别连接，用于在所述电流检测电路(101)的采样电流超过阈值时断开所述快速电子开关(104)从而将所述负载取电路径断开；限流单元(102)，串联在所述负载取电路径中，用于在过流时限制电流的上升速度以为所述电流检测电路(101)、开关控制电路(103)以及快速电子开关(104)提供响应时间。2.根据权利要求1所述的高压直流过流保护电路，其特征在于，所述开关控制电路(103)还用于在每一次采样电流超过阈值时断开所述快速电子开关(104)后，经过预设等待时间后重新导通所述快速电子开关(104)。3.根据权利要求1所述的高压直流过流保护电路，其特征在于，所述快速电子开关(104)采用MOSFET、IGBT或者三极管。4.根据权利要求1所述的高压直流过流保护电路，其特征在于，所述快速电子开关(104)包括两个反向串联的MOSFET。5.根据权利要求4所述的高压直流过流保护电路，其特征在于，所述限流单元(102)采用扼流圈。6.根据权利要求5所述的高压直流过流保护电路，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏令，李镇仕，
申请(专利权)人：深圳市盛弘新能源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：