接触器、充放电回路和新能源汽车的制作方法

1.本公开涉及低压电器领域，尤其涉及一种接触器、充放电回路和新能源汽车。


背景技术：

2.目前，直流接触器广泛应用于电池系统中的电池充放电回路中。由于主回路电路特点，主回路闭合瞬间会产生较大冲击电流，如果不加以保护，基于直流接触器本身特点，主回路中的直流接触器很容易因为冲击电流导致直流接触器的主触点粘连。
3.现有技术中，采用的保护措施一般为在主回路直流接触器两端并联一个预充回路。预充回路由预充接触器和预充电阻构成。
4.但是，这种方式需要电池管理系统分别对预充接触器和主回路接触器进行控制，系统接线较复杂，且占用系统布置空间。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种接触器、充放电回路和新能源汽车，以解决现有技术中需要电池管理系统分别对预充接触器和主回路接触器进行控制，系统接线较复杂，且占用系统布置空间的问题。
6.根据本技术第一方面，提供了一种接触器，包括：静铁芯、动铁芯、一级辅助触点、二级辅助触点、主触点；所述一级辅助触点、所述二级辅助触点依次设置在所述主触点和所述动铁芯之间；所述主触点与所述动铁芯通过连接件连接；所述静铁芯中包括线圈，当所述线圈通电时，所述静铁芯吸引所述动铁芯移动，所述动铁芯通过所述连接件拖动所述主触点移动；所述主触点被所述动铁芯拖动时与所述一级辅助触点连接；或者，所述主触点被所述动铁芯拖动时与所述一级辅助触点连接，且所述一级辅助触点与所述二级辅助触点连接。
7.在本技术的一个实施例中，所述一级辅助触点的材质为预充电阻的材质。
8.在本技术的一个实施例中，所述二级辅助触点的材质为导体材质。
9.在本技术的一个实施例中，当在所述线圈两端加载的电压值达到第一电压值且小于第二电压值时，所述静铁芯吸引所述动铁芯移动，所述动铁芯拖动所述主触点移动，以使所述主触点与所述一级辅助触点连接；当在所述线圈两端加载的电压值达到第二电压值时，所述静铁芯吸引所述动铁芯移动，所述动铁芯拖动所述主触点移动，以使所述主触点与所述一级辅助触点连接，且所述主触点推动所述一级辅助触点移动，以使所述一级辅助触点与所述二级辅助触点连接。
10.在本技术的一个实施例中，接触器还包括复位弹簧；所述复位弹簧的一端固定在固定物体上，另一端与所述动铁芯相连；当所述线圈通电时，所述动铁芯克服所述复位弹簧的力移动。
11.在本技术的一个实施例中，当所述线圈两端加载的电压值变为零时，所述复位弹簧的另一端拖动所述动铁芯复位，所述主触点被所述动铁芯拖动至初始位置。
12.根据本技术的第二方面，提供了一种充放电回路，包括接触器；通过电池管理系统对接触器进行控制，进而控制充放电回路的通断；其中，所述接触器为第一方面所述的任一接触器。
13.根据本技术的第三方面，提供了一种新能源汽车，包括充放电回路；通过控制充放电回路的通或断，进而控制新能源汽车启动或熄火；其中，所述充放电回路为第二方面中所述的任一充放电回路。
14.本技术提供的一种接触器，包括：静铁芯、动铁芯、一级辅助触点、二级辅助触点、主触点；一级辅助触点、二级辅助触点依次设置在主触点和动铁芯之间；主触点与动铁芯通过连接件连接；静铁芯中包括线圈，当线圈通电时，静铁芯吸引动铁芯移动，动铁芯通过连接件拖动主触点移动；主触点被动铁芯拖动时与一级辅助触点连接；或者，主触点被动铁芯拖动时与一级辅助触点连接，且一级辅助触点与二级辅助触点连接。本技术提供的一种接触器，设置了一级辅助触点和二级辅助触点，通过电池管理系统中一路relay信号即可控制，系统接线较简单，且释放了系统布置空间。
15.本技术提供的一种充放电回路，包括上述任一接触器。充放电回路工作时，通过电池管理系统中一路relay信号即可控制充放电回路的通断，系统接线较简单，且释放了系统布置空间。
16.本技术提供的一种新能源汽车，包括上述任一充放电回路。通过电池管理系统中一路relay信号即可控制新能源汽车的启动和熄火，系统接线较简单，且释放了系统布置空间。
附图说明
17.图1为本技术一示例性实施例示出的带预充回路的主回路接触器的电路结构示意图；
18.图2为本技术一示例性实施例示出的单触点接触器的结构示意图；
19.图3为本技术一示例性实施例示出的接触器的结构示意图；
20.图4为本技术一示例性实施例示出的接触器的电路结构示意图；
21.图5为本技术另一示例性实施例示出的接触器的结构示意图。
具体实施方式
22.直流接触器广泛应用于电池系统中的电池充放电回路中。由于主回路电路特点，主回路闭合瞬间会产生较大冲击电流，如果不加以保护，基于直流接触器本身特点，主回路中的直流接触器很容易因为冲击电流导致直流接触器的主触点粘连。目前，采用的保护措施一般为在主回路直流接触器两端并联一个预充回路。预充回路由预充接触器和预充电阻构成。
23.但是，这种方式需要电池管理系统分别对预充接触器和直流主回路接触器进行控制，系统接线较复杂，且占用系统布置空间。
24.为了解决上述技术问题，本技术提供的方案中包括一种接触器，设置了一级辅助触点和二级辅助触点，通过电池管理系统中一路接触器(relay)信号即可控制接触器的闭合方式，系统接线较简单，且释放了系统布置空间。
25.图1为本技术一示例性实施例示出的带预充回路的主回路接触器的电路结构示意图。
26.目前，直流接触器广泛应用于电池系统中的电池充放电回路中。由于主回路电路特点，主回路闭合瞬间会产生较大冲击电流，如果不加以保护，基于直流接触器本身特点，主回路中的直流接触器很容易因为冲击电流导致直流接触器的主触点粘连。其中，本技术中涉及到的接触器都为直流接触器。
27.如图1所示，现有技术中，采用的保护措施一般为在主回路接触器两端并联一个预充回路。预充回路由预充接触器和预充电阻构成。其中，主回路接触器和预充接触器可以是相同的接触器。
28.此种方案需要电池管理系统分别对预充接触器和主回路接触器进行控制。系统接线较复杂，且占用系统布置空间。如图1所示，电池管理系统需要两路relay信号，分别为relay0+和relay1+，来分别控制主回路接触器和预充接触器。电池管理系统首先通过relay1+信号控制预充接触器闭合，主回路产生的冲击电流通过预充回路得到释放，从而保护了主回路接触器。然后，电池管理系统通过relay0+信号控制主回路接触器闭合，之后电池管理系统通过relay1+信号控制预充回路断开。
29.图2为本技术一示例性实施例示出的单触点接触器的结构示意图。
30.图1中的主回路接触器和预充接触器可以是相同的接触器，如图2所示，以现有技术中常见的一款接触器结构进行说明。接触器包括，静铁芯1、动铁芯3、动触点4、静触点5。其中，静触点5设置在动触点4和动铁芯3之间。动触点4与动铁芯3通过连接件7连接。接触器包括复位弹簧6，复位弹簧6一端固定在固定物理上，另一端与动铁芯3相连。当线圈2通电时，动铁芯3克服复位弹簧6的力移动。
31.此款接触器除动触点外只有一个静触点，因此称为单触点接触器。
32.具体的，静铁芯1中包括线圈2，当线圈2两端加载的电压值达到第三电压值时，静铁芯1中产生电磁吸力，静铁芯1中的电磁吸力会吸引动铁芯3克服复位弹簧6的弹簧力向着静铁芯1移动，动铁芯3通过连接件7拖动动触点4移动。动触点4被动铁芯3拖动与静触点5连接。
33.当线圈2两端加载的电压值为零时，静铁芯1中无电磁吸力，复位弹簧6与动铁芯3相连的一端拖动动铁芯3复位，动触点4通过连接件7被动铁芯3拖动至初始位置。
34.图3为本技术一示例性实施例示出的接触器的结构示意图。
35.如图3所示，本技术提供的接触器，包括：静铁芯1、动铁芯2、一级辅助触点3、二级辅助触点4、主触点5。
36.其中，一级辅助触点3、二级辅助触点4依次设置在主触点5和动铁芯2之间。
37.具体的，一级辅助触点3和二级辅助触点4在外力作用下，可以在主触点5和动铁芯2之间移动。比如，动触点5向一级辅助触点3的方向移动时，动触点5与一级辅助触点3之间可以接触，动触点5继续向一级辅助触点3的方向移动时，一级辅助触点3可以与二级辅助触点4接触。
38.主触点5与动铁芯2通过连接件6连接。静铁芯1中包括线圈7，当线圈7通电时，静铁芯1吸引动铁芯2移动，动铁芯2通过连接件6拖动主触点5移动。主触点5被动铁芯2拖动时与一级辅助触点3连接；或者，主触点5被动铁芯2拖动时与一级辅助触点3连接，且一级辅助触
点3与二级辅助触点4连接。
39.具体的，当静铁芯1中的线圈7充电时，会使静铁芯1中产生电磁吸力，这样静铁芯1中的电磁吸力会吸引动铁芯2向着静铁芯1移动。由于动铁芯2通过连接件6与动触点5相连，因此，动铁芯2的移动，会通过连接件6拖动触点5也向着静铁芯1方向移动。
40.当静铁芯1中的线圈7中电压加载到一定电压值，静铁芯1吸引动铁芯2、动铁芯2拖动主触点5产生一定位移，使主触点5与一级辅助触点3连接，若此时的电磁吸力不足以使动触点5继续移动，那么一级辅助触点3与二级辅助触点4不会连接。这种情况下，可以认为接触器处于一级吸合状态。在使用该接触器时，可以将动触点5、一级辅助触点3接入电路中，当接触器处于一级吸合状态时，动触点5、一级辅助触点3接触，使得电路中设置有动触点5、一级辅助触点3的位置闭合。
41.其中，优选的，一级辅助触点3可以选用预充电阻材质，使其电阻值尽量大。
42.当静铁芯1中的线圈7中电压再加压并到达一定值，静铁芯1吸引动铁芯2、动铁芯2拖动主触点5产生，主触点5带动一级辅助触点3产生一定位移，使主触点5与一级辅助触点3连接，一级辅助触点3与二级辅助触点4连接，即主触点5、一级辅助触点3、二级辅助触点4连通。
43.本技术提供的一种接触器，包括静铁芯、动铁芯、一级辅助触点、二级辅助触点、主触点；一级辅助触点、二级辅助触点依次设置在主触点和动铁芯之间；主触点与动铁芯通过连接件连接；静铁芯中包括线圈，当线圈通电时，静铁芯吸引动铁芯移动，动铁芯通过连接件拖动主触点移动；主触点被动铁芯拖动时与一级辅助触点连接；或者，主触点被动铁芯拖动时与一级辅助触点连接，且一级辅助触点与二级辅助触点连接。本技术提供的一种接触器，设置了一级辅助触点和二级辅助触点，通过电池管理系统中一路relay信号即可控制，系统接线较简单，且释放了系统布置空间。图4为本技术一示例性实施例示出的接触器的电路结构示意图。
44.如图4所示，为图3所示的接触器在主回路电路中使用时的电路结构示意图。
45.其中，k1闭合表示图3中动触点5和一级辅助触点3接触。r为k1的电阻，表示图3中一级辅助触点3的电阻。k2闭合表示图3中一级辅助触点3、二级辅助触点4接触。k1和k2都闭合表示图3中动触点5、一级辅助触点3、二级辅助触点4连通。
46.电池管理系统只需要一路relay2+信号即可控制接触器。当relay2+加载的电压值达到第一电压值且小于第二电压值时，k1闭合，此时k2为断开状态。此状态下，主回路产生的冲击电流通过k1回路得到释放，从而保护了k2触点，即保护了图3中的二级辅助触点4。
47.当relay2+加载的电压值达到第二电压值时，k1和k2都闭合。k1触点在设计时，尽量使触点电阻r尽量大，即图3中一级辅助触点3的电阻尽量大。使得k1回路分流小，当k1和k2都闭合时，k1回路分流小，相当于断路，节约了能源，且不影响k2主回路正常工作。
48.本实施例中的接触器，相比现有技术，只需要电池管理系统的一路relay信号进行控制，系统接线简单，释放了系统布置空间。
49.图5为本技术另一示例性实施例示出的接触器的结构示意图。
50.如图5所示，本技术提供的接触器，包括：静铁芯1、动铁芯2、一级辅助触点3、二级辅助触点4、主触点5；一级辅助触点3、二级辅助触点4依次设置在主触点5和动铁芯2之间。静铁芯1中包括线圈7，当线圈7通电时，静铁芯1吸引动铁芯2移动，动铁芯2通过连接件6拖
动主触点5移动。主触点5被动铁芯2拖动时与一级辅助触点3连接；或者，主触点5被动铁芯2拖动时与一级辅助触点3连接，且一级辅助触点3与二级辅助触点4连接。
51.优选的，一级辅助触点3的材质为预充电阻的材质，其中预充电阻材质可以为陶瓷、铝合金或者其他可替代材质。一级辅助触点3结构及尺寸不做要求，具体根据其充当的预充电阻参数来决定，即预充电阻阻值和功率要求来进行设计。
52.优选的，二级辅助触点4的材质为导体材质。优选的，主触点5的材质可以为导体材质。二级辅助触点4和主触点5的材质比如都可以为铜银合金或者其他导电能力强的材质。
53.优选的，可以在一级辅助触点3、二级辅助触点4、主触点5的相互接触面上可以设置触头10，方便一级辅助触点3、二级辅助触点4、主触点5之间相互连接。其中，触头的材质可以选用导体材质，比如可以为铜银合金或者其他导电能力强的材质。
54.具体的，当在线圈7两端加载的电压值达到第一电压值且小于第二电压值时，静铁芯1吸引动铁芯2移动，动铁芯2拖动主触点5移动，以使主触点5与一级辅助触点3连接；当在线圈7两端加载的电压值达到第二电压值时，静铁芯1吸引动铁芯2移动，动铁芯2拖动主触点5移动，以使主触点5与一级辅助触点3连接，且主触点5推动一级辅助触点3移动，以使一级辅助触点3与二级辅助触点4连接。
55.其中，本技术提供的接触器还包括复位弹簧8；复位弹簧8的一端固定在固定物体上，另一端与动铁芯2相连；当线圈7通电时，动铁芯2克服复位弹簧8的力移动。
56.其中，第一电压值和第二电压值可以通过计算得到。具体的，当在线圈7两端加载电压后，会使静铁芯1中产生电磁吸力，具体的，在电磁室9中产生电磁吸力。这样静铁芯1中的电磁吸力会吸引动铁芯2克服复位弹簧8的力向着静铁芯1移动。动铁芯2的移动，会通过连接件6拖动触点5也向着静铁芯1方向移动。
57.具体的，线圈7通电，产生的电磁吸力的公式如下：
58.f2＝ni＝nu/r
59.其中，n为线圈7匝数，i为通电电流，u为线圈7加载电压，r为线圈7电阻。
60.电磁吸力吸引动铁芯2，此处简化分析，认为作用在动铁芯上的电磁吸力即为f2，电磁吸力克服弹簧力带动动触点5位移，直至受力平衡，公式如下：
61.f2＝f1＝kx
62.其中，k为复位弹簧8的弹簧系数，x为动触点5的位移，也即复位弹簧8的形变，f1为复位弹簧8的弹簧力。
63.因此，可以得知，x＝nu/(rk)＝ku，其中k＝n/rk，即动触点5的位移x与线圈7加载电压成正比。
64.当线圈7两端加载电压u不同时，动触点5的位移x不同，利用这一特性，通过加载不同的电压，使得动触点5分别与一级辅助触点3、二级辅助触点4接触。
65.通过计算，比如第一电压值可以为12v。当加载电压12v时，动触点5的位移x＝x1。此时，动触点5刚好与一级辅助触点3连接，并且与二级辅助触点4断开，此时称为一级连接状态。线圈7两端继续加压，比如，第二电压值可以为24v，当加载24v电压时，动触点5的位移x＝(x1+x2)。此时，动触点5刚好与一级辅助触点3、二级辅助触点4分别连接，此时称为二级连接状态。
66.当接触器处于一级连接状态时，系统产生的冲击电流通过一级辅助触点3回路得
到释放，从而保护了二级辅助触点4。
67.当接触器处于二级连接状态时，一级辅助触点3、二级辅助触点4、主触点5并联在主回路中，在一级辅助触点3设计中，使其阻值尽量大一些，这样在主回路正常工作过程中，一级辅助触点3回路中分流小，相当于断路，不影响主回路的工作。
68.进一步的，当线圈7两端加载的电压值变为零时，复位弹簧8的另一端拖动动铁芯2复位，主触点5被动铁芯2拖动至初始位置。
69.具体的，当线圈7两加载的电压值变为零时，静铁芯1中不存在对动铁芯2的电磁吸力。复位弹簧8复位，且复位弹簧8与动铁芯2相连的一端拖动动铁芯2复位，并且动铁芯2通过连接件6拖动主触点5至初始位置。这个过程中，主触点5分别与二级辅助触点4、一级辅助触点3断开连接。
70.可选的，二级辅助触点4可以固定在固定物体上。
71.可选的，如图2所示，接触器还可以包括复位弹簧11，复位弹簧11的一端固定在固定物体上，另一端与一级辅助触点3连接。当主触点5推动一级辅助触点3移动时还需要克服复位弹簧11的弹簧力。当主触点5复位时，复位弹簧11与一级辅助触点3连接的那一端拖动一级辅助触点3复位。
72.另一方面，本技术还提供一种充放电回路，包括接触器，通过电池管理系统对接触器进行控制，进而控制充放电回路的通断；其中，接触器为上述任一项的接触器。
73.具体的，本技术提供的一种充放电回路，通过电池管理系统对线圈7两端加载的电压来对接触器进行控制，进而控制充放电回路的通断。其中，接触器为上述任一项的接触器。
74.具体的，当在线圈7两端加载的电压值达到第一电压值且小于第二电压值时，静铁芯1吸引动铁芯2移动，动铁芯2通过连接件6拖动主触点5移动，使主触点5与一级辅助触点3连接，使接触器处于一级连接状态。因为一级辅助触点3为预充电阻材质，所以此时系统产生的冲击电流可以通过一级辅助触点3回路得到释放，从而保护了二级辅助触点4。
75.当在线圈7两端加载的电压值达到第二电压值时，静铁芯1吸引动铁芯2移动，动铁芯2拖动主触点5移动，以使主触点5与一级辅助触点3连接，且主触点5推动一级辅助触点3移动，以使一级辅助触点3与二级辅助触点4连接，使接触器处于二级连接状态，此时主回路接通并开始正常工作。
76.当在线圈7两端加载的电压值为零时，静铁芯1不产生电磁吸力，在一种可实现方式中可以通过复位弹簧8使动铁芯2拖动主触点5复位，使得主回路断开。
77.又一方面，本技术还提供一种新能源汽车，包括充放电回路。通过控制充放电回路的通或断，进而控制新能源汽车启动或熄火。其中，充放电回路为上述任一种的充放电回路。
78.具体的，通过控制充放电回路接通，控制新能源汽车启动；通过控制充放电回路断开，控制新能源汽车熄火。
79.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的
权利要求书指出。
80.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求书来限制。

技术特征：
1.一种接触器，其特征在于，包括：静铁芯、动铁芯、一级辅助触点、二级辅助触点、主触点；所述一级辅助触点、所述二级辅助触点依次设置在所述主触点和所述动铁芯之间；所述主触点与所述动铁芯通过连接件连接；所述静铁芯中包括线圈，当所述线圈通电时，所述静铁芯吸引所述动铁芯移动，所述动铁芯通过所述连接件拖动所述主触点移动；所述主触点被所述动铁芯拖动时与所述一级辅助触点连接；或者，所述主触点被所述动铁芯拖动时与所述一级辅助触点连接，且所述一级辅助触点与所述二级辅助触点连接。2.根据权利要求1所述的接触器，其特征在于，所述一级辅助触点的材质为预充电阻的材质。3.根据权利要求1所述的接触器，其特征在于，所述二级辅助触点的材质为导体材质。4.根据权利要求1所述的接触器，其特征在于，当在所述线圈两端加载的电压值达到第一电压值且小于第二电压值时，所述静铁芯吸引所述动铁芯移动，所述动铁芯拖动所述主触点移动，以使所述主触点与所述一级辅助触点连接；当在所述线圈两端加载的电压值达到第二电压值时，所述静铁芯吸引所述动铁芯移动，所述动铁芯拖动所述主触点移动，以使所述主触点与所述一级辅助触点连接，且所述主触点推动所述一级辅助触点移动，以使所述一级辅助触点与所述二级辅助触点连接。5.根据权利要求4任一项所述的接触器，其特征在于，接触器还包括复位弹簧；所述复位弹簧的一端固定在固定物体上，另一端与所述动铁芯相连；当所述线圈通电时，所述动铁芯克服所述复位弹簧的力移动。6.根据权利要求5所述的接触器，其特征在于，当所述线圈两端加载的电压值变为零时，所述复位弹簧的另一端拖动所述动铁芯复位，所述主触点被所述动铁芯拖动至初始位置。7.一种充放电回路，其特征在于，包括接触器；通过电池管理系统对接触器进行控制，进而控制充放电回路的通断；其中，所述接触器为权利要求1-6中所述的接触器。8.一种新能源汽车，其特征在于，包括充放电回路；通过控制充放电回路的通或断，进而控制新能源汽车启动或熄火；其中，所述充放电回路为权利要求7中所述的充放电回路。

技术总结
本申请提供的一种接触器、充放电回路和新能源汽车，涉及低压电器领域，接触器包括：静铁芯、动铁芯、一级辅助触点、二级辅助触点、主触点；一级辅助触点、二级辅助触点依次设置在主触点和动铁芯之间；主触点与动铁芯通过连接件连接；静铁芯中包括线圈，当线圈通电时，静铁芯吸引动铁芯移动，动铁芯通过连接件拖动主触点移动；主触点被动铁芯拖动时与一级辅助触点连接；或者，主触点被动铁芯拖动时与一级辅助触点连接，且一级辅助触点与二级辅助触点连接。本申请提供的一种接触器、充放电回路和新能源汽车，通过电池管理系统中一路relay信号即可控制，系统接线较简单，且释放了系统布置空间。且释放了系统布置空间。且释放了系统布置空间。


技术研发人员：李想 赵庆斌 吕喆
受保护的技术使用者：北京海博思创科技股份有限公司
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2022/3/8