專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
目前電動(dòng)汽車(chē)大致可以分為三類(lèi)純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)。其中，純電動(dòng)汽車(chē)由單一的蓄電池組供電；混合動(dòng)力汽車(chē)由傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和蓄電池組共同給動(dòng)力系統(tǒng)供給能量；燃料電池汽車(chē)上能量供給主要由燃料電池完成，同時(shí)輔以動(dòng)力蓄電池組。無(wú)論電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的能量供給是蓄電池、燃料電池還是超級(jí)電容等，也無(wú)論構(gòu)成蓄電池組的是鉛酸蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池還是鋰離子電池，都不可避免地牽涉到高電壓?jiǎn)栴}。目前，電動(dòng)汽車(chē)上的直流系統(tǒng)電壓等級(jí)涵蓋了 9(Γ600 V的寬范圍。
我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3805-83《安全電壓》將安全電壓額定值的等級(jí)規(guī)定為42、36、 24、12、6 V，因此當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)上的電路系統(tǒng)發(fā)生漏電，將直接對(duì)乘員的生命造成嚴(yán)重威脅， 同時(shí)漏電也將影響車(chē)上低壓電氣和車(chē)輛控制器的正常工作。
因而，提供一種能夠解決上述困境的動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置是現(xiàn)有技術(shù)需要解決的問(wèn)題。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，以達(dá)到在電動(dòng)汽車(chē)出現(xiàn)高壓漏電時(shí)能夠及時(shí)切斷工作電源的目的。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述的保護(hù)裝置為汽車(chē)高壓電源的輸出端與車(chē)輛底盤(pán)的地依次接入分壓電路、濾波處理單元、多路開(kāi)關(guān)再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化器接入主控單元；主控單元通過(guò)光電繼電器單元將標(biāo)準(zhǔn)偏置電阻單元接入汽車(chē)高壓電源的回路中；主控單元連接到報(bào)警及保護(hù)單元，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)高壓電源漏電的檢測(cè)和保護(hù)。
所述的主控單元通過(guò)光耦隔離接口控制多路開(kāi)關(guān)。
所述的光電繼電器單元為光電繼電器Κ1、Κ2分別將標(biāo)準(zhǔn)偏置電阻RO接入到汽車(chē)高壓電源的負(fù)極和正極上。
所述的汽車(chē)高壓電源回路上設(shè)有電源總開(kāi)關(guān)K。
所述的報(bào)警及保護(hù)單元分別連接到電源總開(kāi)關(guān)K和蜂鳴器上，從而及時(shí)切斷汽車(chē)的主電源并且進(jìn)行蜂鳴報(bào)警。
所述的電源總開(kāi)關(guān)K為DC功率繼電器，主控單元驅(qū)動(dòng)MOS管后再有MOS管驅(qū)動(dòng)DC 功率繼電器。
所述的光電繼電器Κ1、Κ2為光耦繼電器AQW216.
所述的主控單元的控制芯片型號(hào)為MICROCHIP公司的PIC12F635芯片。
一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，由于采用上述的電路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、可以在電動(dòng)汽車(chē)出現(xiàn)高壓漏電時(shí)能夠及時(shí)切斷工作電源并進(jìn)行報(bào)警；2、反應(yīng)速度快、性能穩(wěn)定；3、生產(chǎn)成本相對(duì)較低。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明；
圖1為本發(fā)明一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置計(jì)算絕緣電阻中電壓采集的電路圖3為本發(fā)明一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置電源總開(kāi)關(guān)K的電路圖4為本發(fā)明一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置報(bào)警及保護(hù)單元的繼電器控制電路圖5為本發(fā)明一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置報(bào)警及保護(hù)單元的蜂鳴器控制電路圖6為本發(fā)明一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置分壓模塊的電路在圖1中，1、主控單元；2、汽車(chē)高壓電源；3、車(chē)輛底盤(pán)；4、分壓電路；5、濾波處理 單元；6、多路開(kāi)關(guān)；7、A/D轉(zhuǎn)換器；8、報(bào)警及保護(hù)單元；9、光電繼電器單元；10、光耦隔離接 口 ； 11、標(biāo)準(zhǔn)偏置電阻。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明通過(guò)測(cè)量高壓電路與地間的絕緣電阻，然后經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理，用于達(dá)到 智能控制漏電保護(hù)裝置的目的。
如圖1-6所示，本發(fā)明為汽車(chē)高壓電源2的輸出端與車(chē)輛底盤(pán)3的地依次接入分 壓電路4、濾波處理單元5、多路開(kāi)關(guān)6再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化器7接入主控單元I ;主控單元I通 過(guò)光電繼電器單元9將標(biāo)準(zhǔn)偏置電阻單元11接入汽車(chē)高壓電源2的回路中；主控單元I連 接到報(bào)警及保護(hù)單元8，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)高壓電源2漏電的檢測(cè)和保護(hù)。
主控單元I通過(guò)光耦隔離接口 10控制多路開(kāi)關(guān)5。光電繼電器單元9為光電繼電 器K1、K2分別將標(biāo)準(zhǔn)偏置電阻RO接入到汽車(chē)高壓電源2的負(fù)極和正極上。汽車(chē)高壓電源 2回路上設(shè)有電源總開(kāi)關(guān)K。報(bào)警及保護(hù)單元8分別連接到電源總開(kāi)關(guān)K和蜂鳴器上，從而 及時(shí)切斷汽車(chē)的主電源并且進(jìn)行蜂鳴報(bào)警。
在電動(dòng)汽車(chē)上使用的直流電源有動(dòng)力蓄電池、燃料電池和超級(jí)電容等。不同的 直流電源在電動(dòng)汽車(chē)上的電路可抽象為統(tǒng)一的電路模型，如圖3所示。其中電源負(fù)線對(duì) 地(地指車(chē)輛電底盤(pán)，以下同)電阻為R-、正線對(duì)地電阻為R+，電源電壓為Ub，電源內(nèi)阻為 Rb (—般Rb的值很小，相對(duì)于R_、R+可以忽略)。RO為測(cè)量所用的標(biāo)準(zhǔn)電阻，取值范圍為 100 500 R / V，按電源的標(biāo)稱(chēng)電壓計(jì)算。
電動(dòng)汽車(chē)上高壓電路系統(tǒng)是否發(fā)生漏電可由電源的對(duì)地絕緣電阻大小來(lái)衡量。電 源的絕緣電阻等于R-和R+中較小的，因?yàn)閮蓚€(gè)電阻中較小的會(huì)允許更大的電流流過(guò)動(dòng)力 蓄電池另一端與地線相接的外部電路。電動(dòng)汽車(chē)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，絕緣電阻值除以電動(dòng)汽 車(chē)直流系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓U，結(jié)果應(yīng)大于100 500 R / V，才符合安全的要求。標(biāo)準(zhǔn)中所推薦 的動(dòng)力蓄電池絕緣電阻測(cè)量方法只適用于靜態(tài)測(cè)試，無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)車(chē)輛運(yùn)行時(shí)對(duì)車(chē)輛電安全 性的監(jiān)控。
本裝置通過(guò)測(cè)量電源正、負(fù)線對(duì)地間的電壓，計(jì)算得到電源對(duì)地的絕緣電阻值。設(shè) 負(fù)線與地之間電壓在開(kāi)關(guān)K閉合前后分別為Ull和U12正線與地之間電壓在開(kāi)關(guān)K2閉合 前后分別為U21和U22 (假設(shè)所有電壓值均為正值)。可得結(jié)論
當(dāng)Ull彡U21時(shí)，電源絕緣電阻等于R+，且
R+=R0X (1+U21/U11) X (U11/U12 -1)
當(dāng)Ull < U21時(shí)，電源絕緣電阻等于R-，且
R-=ROX (1+U11/U21) X (U21/U22 -1)
根據(jù)計(jì)算出的絕緣電阻值和電源標(biāo)稱(chēng)電壓大小可判斷高壓電路系統(tǒng)中是否發(fā)生漏電。根據(jù)本發(fā)明對(duì)檢測(cè)和輸出要求，并兼顧器件性能的因素，選擇MICROCHIP公司的 PIC12F635芯片作為此控制系統(tǒng)的主控芯片。
本方案中用到的開(kāi)關(guān)有電源總開(kāi)關(guān)K，控制定值電阻RO連接的開(kāi)關(guān)K1，K2以及多路開(kāi)關(guān)。在選擇開(kāi)關(guān)K、ΚΙ、Κ2時(shí)需要考慮其耐壓值，漏電流大小，打開(kāi)和關(guān)閉的作用時(shí)間以及驅(qū)動(dòng)電流(電壓)大小等因素。電源總開(kāi)關(guān)K不僅需要耐高壓，而且需要斷開(kāi)徹底，故選擇DC功率繼電器，而由于MCU的I / O 口無(wú)法提供足夠的電流和電壓，故選擇由MCU直接控制MOS管，再由MOS管控制繼電器開(kāi)關(guān)的通斷，見(jiàn)圖三?？刂贫ㄖ惦娮鑂O連接的開(kāi)關(guān) ΚΙ, Κ2對(duì)開(kāi)關(guān)的頻率要求較高，選擇耐高壓的光耦繼電器AQW216，光耦繼電器無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)， 因此沒(méi)有觸點(diǎn)的磨損，使用壽命接近于無(wú)限，其驅(qū)動(dòng)部分具有光耦特性，抑制干擾傳輸；具有低電流控制、高隔離電壓、高速切換、低泄漏電流的優(yōu)良特性。
電動(dòng)汽車(chē)上直流電源電壓變化范圍寬，除了根據(jù)系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓選擇不同等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)阻值外，還要考慮功耗及測(cè)量精度的影響，并盡量選擇高精度、低溫漂系數(shù)。本裝置選用的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)電阻配置。
如圖4-5所示，報(bào)警及保護(hù)單元分為兩種類(lèi)型一類(lèi)為繼電器控制輸出電路，另一類(lèi)為報(bào)警喇叭控制的輸出電路。
對(duì)于車(chē)載電源的高壓，首先需要對(duì)其進(jìn)行分壓處理。分壓電路模塊如圖6所示。其中電阻根據(jù)分壓比例選擇 不同等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)阻值，使得分壓后的電壓值方便處理器的處理。負(fù)極對(duì)地電壓通過(guò)反相比例放大器進(jìn)行分壓，并將電壓值反相以避免負(fù)電源的使用。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的， 均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述的保護(hù)裝置為汽車(chē)高壓電源(2)的輸出端與車(chē)輛底盤(pán)(3)的地依次接入分壓電路(4)、濾波處理單元(5)、多路開(kāi)關(guān)(6)再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化器(7 )接入主控單元(I);主控單元(I)通過(guò)光電繼電器單元(9 )將標(biāo)準(zhǔn)偏置電阻單元(11)接入汽車(chē)高壓電源(2)的回路中；主控單元(I)連接到報(bào)警及保護(hù)單元(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述的主控單元(I)通過(guò)光耦隔離接口( 10)控制多路開(kāi)關(guān)(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述的光電繼電器單元(9)為光電繼電器(K1、K2)分別將標(biāo)準(zhǔn)偏置電阻(RO)接入到汽車(chē)高壓電源(2)的負(fù)極和正極上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述的汽車(chē)高壓電源(2)回路上設(shè)有電源總開(kāi)關(guān)(K)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述的報(bào)警及保護(hù)單元(8)分別連接到電源總開(kāi)關(guān)(K)和蜂鳴器上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述的電源總開(kāi)關(guān)(K)為DC功率繼電器，主控單元(I)驅(qū)動(dòng)MOS管后再有MOS管驅(qū)動(dòng)DC功率繼電器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述的光電繼電器(Κ1、Κ2)為光耦繼電器AQW216。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述的主控單元(I)的控制芯片型號(hào)為MICROCHIP公司的PIC12F635芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車(chē)漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述的保護(hù)裝置為汽車(chē)高壓電源的輸出端與車(chē)輛底盤(pán)的地依次接入分壓電路、濾波處理單元、多路開(kāi)關(guān)再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化器接入主控單元；主控單元通過(guò)光電繼電器單元將標(biāo)準(zhǔn)偏置電阻單元接入汽車(chē)高壓電源的回路中；主控單元連接到報(bào)警及保護(hù)單元，由于采用上述的電路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、可以在電動(dòng)汽車(chē)出現(xiàn)高壓漏電時(shí)能夠及時(shí)切斷工作電源并進(jìn)行報(bào)警；2、反應(yīng)速度快、性能穩(wěn)定；3、生產(chǎn)成本相對(duì)較低。
文檔編號(hào)H02H3/04GK103022969SQ20121042125
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者陳澤堅(jiān) 申請(qǐng)人:埃泰克汽車(chē)電子(蕪湖)有限公司