CN113138311B - 高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法，用于测量新能源汽车用高压直流继电器的线圈断电瞬间的最大电感，包括步骤S1：在基准温度下，将直流电源、控制开关和高压直流继电器的线圈组成串联电路，通过直流电源给高压直流继电器的线圈提供额定直流电压，直至线圈温度达到热平衡。本发明公开的一种高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法，用于测量高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感，为控制电路的可靠设计提供保障。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车用高压直流继电器断电瞬间最大电感测量技术领域，具体涉及一种高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法。
背景技术
新能源汽车用高压直流继电器，又称直流接触器。这类产品采用密封结构，运用隋性气体灭弧及磁吹灭弧技术，产品零部件少，工作可靠。由于无电弧外溢和寿命长，被广泛应用于新能源电动汽车和直流系统中。
高压直流继电器在新能源电动汽车应用中，总成设计者希望测量出高压直流继电器线圈在断电瞬间，其电感量的最大值，为控制电路的可靠设计提供保障。
由于直流继电器在断开过程中，磁回路随着主触头位置的不同，磁气隙是动态变化的。主触头闭合时，磁气隙最小，电感最大；主触头完全断开时，磁气隙最大，电感最小。因此，当继电器线圈在触头断开可程中，电感是一个变量，且随着气隙的增大，电感值逐渐减小。
当前，还没有一个标准的测量方法或成熟的测量方法，应用于测量高压直流继电器在线圈断电瞬间的最大电感量。
因此，针对上述问题，予以进一步改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法，用于测量高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感，为控制电路的可靠设计提供保障。
为达到以上目的，本发明提供一种高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法，用于测量新能源汽车用高压直流继电器的线圈断电瞬间的最大电感，包括以下步骤：
步骤S1：在基准温度下，将直流电源、控制开关和高压直流继电器的线圈组成串联电路，通过直流电源给高压直流继电器的线圈提供额定直流电压，直至线圈温度达到热平衡；
步骤S2：断开连接于直流电源和高压直流继电器的线圈之间的控制开关，通过数字电表测量线圈的热态直流电阻，并且记录直流电阻值R；
步骤S3：在基准温度下，再次通过直流电源给高压直流继电器的线圈提供额定直流电压，直至线圈温度达到热平衡；
步骤S4：断开连接于直流电源和高压直流继电器的线圈之间的控制开关，通过高采样频率数据录波仪采集电压波形和电流波形；
步骤S5：通过公式L＝-(R×t)/[ln(It/I0)]计算线圈断电瞬间的最大电感，其中：It为t时刻的电流值，I0为直流继电器闭合时的稳态电流值，L为串联电路的电感量值，R为串联电路的直流电阻值，t为线圈电压断电瞬间至电流下降至It的时间间隔。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S4具体实施为以下步骤：
步骤S4.1：在线圈的两端设有测试点A和测试点B；
步骤S4.2：连接于控制开关和测试点A之间的电流测量传感器(连接位置不是唯一确定，只要测量串联电路的电流即可)采集电流波形，并且获得直流继电器闭合时的稳态电流值I0，t时刻的电流值It和线圈电压断电瞬间至电流下降至It的时间间隔t；
步骤S4.3：连接于测试点A和测试点B之间的电压测量传感器采集电压波形。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S5之后还设有：
步骤S6：设定电流下降比例系数k＝It/I0,将公式L＝-(R×t)/[ln(It/I0)]变换为L＝-(R×t)/lnk进行计算。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1和步骤S3中的基准温度为23℃±2℃。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，高采样频率数据录波仪为20MHz。
附图说明
图1是本发明的高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法的测量电路图。
图2是本发明的高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法的测量电路图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的高压直流继电器、高采样频率数据录波仪等可被视为现有技术。
优选实施例。
本发明公开了一种高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法，用于测量新能源汽车用高压直流继电器的线圈断电瞬间的最大电感，包括以下步骤：
步骤S1：在基准温度下，将直流电源、控制开关和高压直流继电器的线圈组成串联电路，通过直流电源给高压直流继电器的线圈提供额定直流电压，直至线圈温度达到热平衡；
步骤S2：断开连接于直流电源和高压直流继电器的线圈之间的控制开关，通过数字电表测量线圈的热态直流电阻，并且记录直流电阻值R；
步骤S3：在基准温度下，再次通过直流电源给高压直流继电器的线圈提供额定直流电压，直至线圈温度达到热平衡；
步骤S4：断开连接于直流电源和高压直流继电器的线圈之间的控制开关，通过高采样频率数据录波仪采集电压波形和电流波形；
步骤S5：通过公式L＝-(R×t)/[ln(It/I0)]计算线圈断电瞬间的最大电感，其中：It为t时刻的电流值，I0为直流继电器闭合时的稳态电流值，L为串联电路的电感量值，R为串联电路的直流电阻值，t为线圈电压断电瞬间至电流下降至It的时间间隔。
具体的是，步骤S4具体实施为以下步骤：
步骤S4.1：在线圈的两端设有测试点A和测试点B；
步骤S4.2：连接于控制开关和测试点A之间的电流测量传感器(连接位置不是唯一确定，只要测量串联电路的电流即可)采集电流波形，并且获得直流继电器闭合时的稳态电流值I0，t时刻的电流值It和线圈电压断电瞬间至电流下降至It的时间间隔t；
步骤S4.3：连接于测试点A和测试点B之间的电压测量传感器采集电压波形。
更具体的是，步骤S5之后还设有(实际测量中，波形的记录与应用至关重要。为此，在获得的波形上，通过设定电流下降比例系数，使用比较方便，具有可比性)：
步骤S6：设定电流下降比例系数k＝It/I0,将公式L＝-(R×t)/[ln(It/I0)]变换为L＝-(R×t)/lnk进行计算。
进一步的是，步骤S1和步骤S3中的基准温度为23℃±2℃。
更进一步的是，高采样频率数据录波仪为20MHz。
优选地，本发明的基本原理为：
直流继电器的控制电路，可以理解为电阻与电感的串联电路。理论上，如果电感恒定，线圈电流按以下公式：
It＝I0e^(-Rt/L)，因此有：L＝-(R×t)/[ln(It/I0)],公式中，
It：t时刻的电流值；
I0：直流继电器闭合时稳态电流值；
L：串联电路的电感量值；
R：串联电路的电阻值；
t：线圈电压断电瞬间至电流下降至It的时间间隔；
上述公式的应用，是电感恒定情况下获得。
本发明是解决线圈断电瞬间的电感测量。其另一个理论依据是：断电瞬间时刻，铁心由于惯性保持静止状态，磁气隙没有变化，因此，其电感值也基本保持不变，在此条件下，电路的电感基本保持不变，因此，当时间t取值较小时，线圈断电瞬间的电感，是可以根据上述公式去计算。理论上，公式中的t取值越小，越接近目标值。
如图1，在环境温度23℃±2℃条件下进行，施加的电源采用直流电池供电，确保电压电流无干扰信号。在基准温度下，将线圈通额定直流电压，至线圈温度达到热平衡。断开控制开关K,立即用高精度数字电表测量线圈的热态直流电阻；记录直流电阻值R。图1中，E为直流电源，K为控制开关，R为线圈直流电阻，L为线圈闭合时的电感；A、B为线圈两端测试点。
如图2，在基准温度下，线圈再次施加额定直流电压，至线圈温度达到热平衡。断开控制开关K,用高采样频率(20MHz)的数据录波仪采集电压波形和电流波形(注：替代数据录波仪的也可以是高采样频率的示波器)。图2中，E为直流电源，K为控制开关，R为线圈直流电阻，L为线圈闭合时电感；A、B为线圈两端测试点，I为电流测量传感器，Us为电压测量传感器。
优选地，步骤1和3的目的是测量线圈稳定后，其电阻值。由于线圈电阻与温度有关，当线圈温度通电达到热平衡时，直流电阻值最大。直流电阻最大时，线圈瞬时断电的电感最大。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的高压直流继电器、高采样频率数据录波仪等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法，用于测量新能源汽车用高压直流继电器的线圈断电瞬间的最大电感，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在基准温度下，将直流电源、控制开关和高压直流继电器的线圈组成串联电路，通过直流电源给高压直流继电器的线圈提供额定直流电压，直至线圈温度达到热平衡；
步骤S2：断开连接于直流电源和高压直流继电器的线圈之间的控制开关，通过数字电表测量线圈的热态直流电阻，并且记录直流电阻值R；
步骤S3：在基准温度下，再次通过直流电源给高压直流继电器的线圈提供额定直流电压，直至线圈温度达到热平衡；
步骤S4：断开连接于直流电源和高压直流继电器的线圈之间的控制开关，通过高采样频率数据录波仪采集电压波形和电流波形；
步骤S4具体实施为以下步骤：
步骤S4.1：在线圈的两端设有测试点A和测试点B；
步骤S4.2：连接于控制开关和测试点A之间的电流测量传感器采集电流波形，并且获得直流继电器闭合时的稳态电流值I0，t时刻的电流值It和线圈电压断电瞬间至电流下降至It的时间间隔t；
步骤S4.3：连接于测试点A和测试点B之间的电压测量传感器采集电压波形；
步骤S5：通过公式L＝-(R×t)/[ln(It/I0)]计算线圈断电瞬间的最大电感，其中：It为t时刻的电流值，I0为直流继电器闭合时的稳态电流值，L为串联电路的电感量值，R为串联电路的直流电阻值，t为线圈电压断电瞬间至电流下降至It的时间间隔；
步骤S5之后还设有：
步骤S6：设定电流下降比例系数k＝It/I0,将公式L＝-(R×t)/[ln(It/I0)]变换为L＝-(R×t)/lnk进行计算。
2.根据权利要求1所述的一种高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法，其特征在于，步骤S1和步骤S3中的基准温度为23℃±2℃。
3.根据权利要求1所述的一种高压直流继电器线圈断电瞬间最大电感测量方法，其特征在于，高采样频率数据录波仪为20MHz。
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