一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比解決了高壓泄露保護(hù)無(wú)法滿足電動(dòng)汽車使用需要的缺陷。本實(shí)用新型中高壓檢測(cè)模塊的輸入端與被監(jiān)測(cè)組件的輸出端相連，高壓檢測(cè)模塊的檢測(cè)信號(hào)輸出端與FPGA模塊的檢測(cè)信號(hào)輸入端相連，F(xiàn)PGA模塊的控制信號(hào)輸出端與高壓保護(hù)模塊的信號(hào)輸入端相連，F(xiàn)PGA模塊的CAN通信接口與通信模塊的CAN通信接口相連，高壓保護(hù)模塊串接在車體高壓電源與DC?DC電源模塊的傳輸電路上。本實(shí)用新型能夠及時(shí)有效的檢測(cè)到高壓泄漏，并在檢測(cè)到高壓泄漏危害時(shí)快速的執(zhí)行保護(hù)方案。
【專利說(shuō)明】
一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及高壓保護(hù)電路技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對(duì)于電動(dòng)汽車的安全考慮仍舊有很多欠缺，很多還是基于傳統(tǒng)燃油車設(shè)計(jì)的安全方案，并沒(méi)有結(jié)合電動(dòng)汽車的一些獨(dú)有的特性設(shè)計(jì)新的安全方案。特別是電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源采用高壓電池驅(qū)動(dòng)方案的電池，其電壓普遍高于200V，對(duì)于采用高壓驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車，高壓就是一種新的獨(dú)有的特性，應(yīng)對(duì)這種特性加以考慮，一旦出現(xiàn)高壓泄漏將會(huì)引起嚴(yán)重的安全危害或致使設(shè)備損壞。特別是由于車內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密集，在車輛長(zhǎng)期使用過(guò)程中，原有的高壓電絕緣層可能由于螺絲脫落、絕緣層缺失等多種原因，導(dǎo)致產(chǎn)生高壓泄漏時(shí)，高壓電通過(guò)機(jī)體外殼之間進(jìn)行傳輸，即非原電路連接方式的傳輸。此種高壓泄露極其危險(xiǎn)，極有可能對(duì)駕駛者造成致命傷害。
[0003]目前并沒(méi)有切實(shí)有效的高壓泄漏保護(hù)方案，僅有的也是基于檢測(cè)高壓漏電流的方案，采用這種方案系統(tǒng)響應(yīng)較慢。因?yàn)楫?dāng)檢測(cè)到高壓漏電流時(shí)，高壓危害已經(jīng)產(chǎn)生了，這時(shí)系統(tǒng)僅僅才開(kāi)始檢測(cè)到高壓泄漏，再加上系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間和保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，這樣的方案保護(hù)能力有限。并且傳統(tǒng)的高壓保護(hù)方案僅是單獨(dú)的切除高壓，使設(shè)備不能工作，并不能及時(shí)有效的通知整車或其他系統(tǒng)發(fā)生了高壓泄漏故障，不適用于電動(dòng)汽車的高壓監(jiān)測(cè)使用。因此，如何開(kāi)發(fā)出一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄露監(jiān)測(cè)裝置已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中高壓泄露保護(hù)無(wú)法滿足電動(dòng)汽車使用需要的缺陷，提供一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路來(lái)解決上述問(wèn)題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]—種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路，包括被監(jiān)測(cè)組件、DC-DC電源模塊、通信模塊和FPGA模塊，車體高壓電源的輸出端與DC-DC電源模塊的輸入端相連，
[0007]還包括高壓檢測(cè)模塊和高壓保護(hù)模塊，所述高壓檢測(cè)模塊的輸入端與被監(jiān)測(cè)組件的輸出端相連，高壓檢測(cè)模塊的檢測(cè)信號(hào)輸出端與FPGA模塊的檢測(cè)信號(hào)輸入端相連，F(xiàn)PGA模塊的控制信號(hào)輸出端與高壓保護(hù)模塊的控制信號(hào)輸入端相連，F(xiàn)PGA模塊的CAN通信接口與通信模塊的CAN通信接口相連，高壓保護(hù)模塊串接在車體高壓電源與DC-DC電源模塊的傳輸電路上。
[0008]所述的高壓檢測(cè)模塊包括儲(chǔ)能電容Cl和穩(wěn)壓管Dl，被監(jiān)測(cè)組件依次串接儲(chǔ)能電容Cl、分壓電阻R4和分壓電阻R5后接地，穩(wěn)壓管Dl的負(fù)極并接在分壓電阻R4和分壓電阻R5之間，穩(wěn)壓管Dl的正極接地，光耦Ul的陽(yáng)極并接在分壓電阻R4和分壓電阻R5之間，光耦Ul的陰極通過(guò)下拉電阻R6接地，光耦Ul的集電極接供電正極+OUT，光耦Ul的發(fā)射極與FPGA模塊的檢測(cè)信號(hào)輸入端相接，下拉電阻R7的一端并接在光耦Ul的發(fā)射極上，下拉電阻R7的另一端接地。
[0009]所述的高壓保護(hù)模塊包括三極管Ql和絕緣柵雙極型晶體管Q2，F(xiàn)PGA模塊的控制信號(hào)輸出端串接電阻Rl后接在三極管Ql的基極上，電阻R2的一端接在三極管Ql的集電極上，電阻R2的另一端接供電正極+0UT，三極管Ql的發(fā)射極通過(guò)電阻R3接地，絕緣柵雙極型晶體管Q2的棚極并接在三極管Ql的發(fā)射極上，絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極和發(fā)射極串接在車體高壓電源與DC-DC電源模塊的正極傳輸電路上。
[0010]所述高壓檢測(cè)模塊的電源供應(yīng)端、高壓保護(hù)模塊的電源供應(yīng)端和通信模塊的電源供應(yīng)端均并接在DC-DC電源模塊上。
[0011 ]還包括DC-DC備用模塊，DC-DC備用模塊的輸入端并接在被監(jiān)測(cè)組件與儲(chǔ)能電容Cl之間，DC-DC備用模塊的輸出端分別并接在通信模塊的電源供應(yīng)端和FPGA模塊的電源供應(yīng)端上。
[0012]有益效果
[0013]本實(shí)用新型的一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠及時(shí)有效的檢測(cè)到高壓泄漏，并在檢測(cè)到高壓泄漏危害時(shí)快速的執(zhí)行保護(hù)方案，減少、避免高壓泄漏帶來(lái)的危害。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了高壓泄漏的快速檢測(cè)與保護(hù)，可以在高壓泄漏時(shí)及時(shí)保護(hù)人身和設(shè)備安全，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小了系統(tǒng)體積。具有快速、安全可靠、體積小的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的電路連接結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型中高壓保護(hù)模塊的電路連接圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型中高壓檢測(cè)模塊的電路連接圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型所涉及控制方法的流程圖；
[0018]其中，丨-高壓檢測(cè)模塊、2-高壓保護(hù)模塊、3-DC-DC備用模塊、4-DC-DC電源模塊、5-通信模塊、6-FPGA模塊、7-被監(jiān)測(cè)組件、8-車體高壓電源。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如下:
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路，包括被監(jiān)測(cè)組件7、DC-DC電源模塊4、通信模塊5和FPGA模塊6，被監(jiān)測(cè)組件7為實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)行高壓泄漏保護(hù)的部件，如電動(dòng)汽車的控制器，當(dāng)然也可以為其他關(guān)鍵部件。DC-DC電源模塊4為保護(hù)電路和被監(jiān)測(cè)組件7的供電裝置，為其提供電源供應(yīng)，而DC-DC電源模塊4則從電動(dòng)汽車上的車體高壓電源8接收電量，即車體高壓電源8的輸出端與DC-DC電源模塊4的輸入端相連，通過(guò)斷開(kāi)DC-DC電源模塊4和車體高壓電源8之間的電源通路，可以斷開(kāi)整車的高壓電輸出。通信模塊5和FPGA模塊6為現(xiàn)有技術(shù)中的常用模塊，通信模塊用于對(duì)外發(fā)送報(bào)警信息，F(xiàn)PGA模塊6用于進(jìn)行高壓持續(xù)時(shí)間閾值對(duì)比，以確定電動(dòng)汽車是否產(chǎn)生高壓泄漏。
[0021]高壓檢測(cè)模塊I用于進(jìn)行高壓檢測(cè)，高壓保護(hù)模塊2用于在出現(xiàn)高壓情況下斷開(kāi)高壓電，保護(hù)電子元器件和駕乘人員的安全。高壓檢測(cè)模塊I的輸入端與被監(jiān)測(cè)組件7的輸出端相連，被監(jiān)測(cè)組件7的電量數(shù)據(jù)直接傳遞給高壓檢測(cè)模塊I。高壓檢測(cè)模塊I的檢測(cè)信號(hào)輸出端與FPGA模塊6的檢測(cè)信號(hào)輸入端相連，為了防止高壓靜電誤報(bào)警，高壓檢測(cè)模塊I檢測(cè)出的高壓信號(hào)發(fā)給FPGA模塊6進(jìn)行高壓泄漏時(shí)間的對(duì)比，若高壓持續(xù)產(chǎn)生時(shí)間超過(guò)FPGA模塊6內(nèi)的閾值時(shí)間，則說(shuō)明當(dāng)前高壓泄漏為真實(shí)泄漏；若高壓持續(xù)產(chǎn)生時(shí)間低于FPGA模塊6內(nèi)的閾值時(shí)間，則說(shuō)明當(dāng)前高壓泄漏為高壓靜電，無(wú)需報(bào)警處理。
[0022]如圖3所示，高壓檢測(cè)模塊I包括儲(chǔ)能電容Cl和穩(wěn)壓管Dl，儲(chǔ)能電容Cl用于儲(chǔ)存電量，在斷電情況下還能給DC-DC備用模塊3進(jìn)行供電。被監(jiān)測(cè)組件7依次串接儲(chǔ)能電容Cl、分壓電阻R4和分壓電阻R5后接地，穩(wěn)壓管Dl的負(fù)極并接在分壓電阻R4和分壓電阻R5之間，穩(wěn)壓管Dl的正極接地，穩(wěn)壓管Dl用于在遇到高壓泄漏情況時(shí)，從被監(jiān)測(cè)組件7接受的高壓在高壓檢測(cè)模塊I上呈緩慢上升的變化趨勢(shì)，防止被監(jiān)測(cè)組件7受到高壓泄漏時(shí)，電壓急劇上升，打破其他元器件情況的出現(xiàn)。光耦Ul的陽(yáng)極并接在分壓電阻R4和分壓電阻R5之間，被監(jiān)測(cè)組件7傳出的電壓(高壓)經(jīng)分壓電阻R4和分壓電阻R5按其相應(yīng)的電阻值進(jìn)行分壓后傳至光耦Ul ο光耦Ul的陰極通過(guò)下拉電阻R6接地，光耦Ul的集電極接供電正極+OUT，下拉電阻R7的一端并接在光耦Ul的發(fā)射極上，下拉電阻R7的另一端接地。光耦Ul的發(fā)射極與FPGA模塊6的檢測(cè)信號(hào)輸入端相接，當(dāng)被監(jiān)測(cè)組件7上電壓正常時(shí)，光耦Ul不導(dǎo)通，光耦Ul不向FPGA模塊6發(fā)送信號(hào)；當(dāng)被監(jiān)測(cè)組件7上電壓超過(guò)正常值時(shí)，光耦Ul導(dǎo)通，光耦Ul不向FPGA模塊6發(fā)送高電平信號(hào)，待FPGA模塊6進(jìn)行高壓持續(xù)時(shí)間核實(shí)后再確定是否進(jìn)行觸發(fā)高壓保護(hù)模塊2。
[0023]FPGA模塊6的控制信號(hào)輸出端與高壓保護(hù)模塊2的控制信號(hào)輸入端相連，F(xiàn)PGA模塊6的CAN通信接口與通信模塊5的CAN通信接口相連，，當(dāng)FPGA模塊6監(jiān)測(cè)高壓持續(xù)時(shí)間超過(guò)其內(nèi)的時(shí)間閾值后，則觸發(fā)高壓保護(hù)模塊2進(jìn)行電路保護(hù)。高壓保護(hù)模塊2串接在車體高壓電源8與DC-DC電源模塊4的傳輸電路上，斷開(kāi)車體高壓電源8與DC-DC電源模塊4的傳輸電路，并觸發(fā)通信模塊5對(duì)外報(bào)警。如圖2所示，高壓保護(hù)模塊2包括三極管Ql和絕緣柵雙極型晶體管Q2 ο FPGA模塊6的控制信號(hào)輸出端串接電阻Rl后接在三極管Ql的基極上，電阻R2的一端接在三極管Ql的集電極上，電阻R2的另一端接供電正極+0UT，三極管Ql的發(fā)射極通過(guò)電阻R3接地。絕緣柵雙極型晶體管Q2的棚極并接在三極管Ql的發(fā)射極上，絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極和發(fā)射極串接在車體高壓電源8與DC-DC電源模塊4的正極傳輸電路上。FPGA模塊6在正常狀態(tài)下，F(xiàn)PGA模塊6輸出高電平時(shí)，三極管Ql導(dǎo)通，則三極管Ql也輸出高電平，此時(shí)絕緣柵雙極型晶體管Q2導(dǎo)通，車體高壓電源8與DC-DC電源模塊4之間的電源連接導(dǎo)通，整個(gè)設(shè)備運(yùn)作正常。FPGA模塊6在超壓(高壓泄漏)狀態(tài)下，F(xiàn)PGA模塊6輸出低電平時(shí)，三極管Ql截止，則三極管Ql也輸出低電平，此時(shí)絕緣柵雙極型晶體管Q2截止，車體高壓電源8與DC-DC電源模塊4之間的電源連接截止，車體高壓電源8斷開(kāi)對(duì)整車的高壓供電。
[0024]為了便于對(duì)其他元器件的保護(hù)，高壓檢測(cè)模塊I的電源供應(yīng)端、高壓保護(hù)模塊2的電源供應(yīng)端和通信模塊5的電源供應(yīng)端均并接在DC-DC電源模塊4上，可以在高壓泄漏出現(xiàn)時(shí)，對(duì)高壓檢測(cè)模塊1、高壓保護(hù)模塊2和通信模塊5自身起到保護(hù)作用。但在對(duì)以上元器件進(jìn)行斷電保護(hù)的同時(shí)，通信模塊5或FPGA模塊6也斷電，無(wú)法保證能及時(shí)對(duì)外報(bào)警，因此在此還可以包括DC-DC備用模塊3 AC-DC備用模塊3的輸入端并接在被監(jiān)測(cè)組件7與儲(chǔ)能電容Cl之間，DC-DC備用模塊3的輸出端分別并接在通信模塊5的電源供應(yīng)端和FPGA模塊6的電源供應(yīng)端上。當(dāng)出現(xiàn)高壓泄漏時(shí)，整個(gè)高壓電源全部斷開(kāi)，此時(shí)儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電容Cl內(nèi)的電量供給DC-DC備用模塊3，使得DC-DC備用模塊3在少量的儲(chǔ)能電容Cl內(nèi)的電能供應(yīng)下給通信模塊5和FPGA模塊6進(jìn)行供電，使得報(bào)警信息可以對(duì)外輸出。
[0025]如圖4所示，在此還提供一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路的控制方法，包括以下步驟:
[0026]第一步，高壓泄漏監(jiān)測(cè)。高壓檢測(cè)模塊I實(shí)時(shí)獲取被監(jiān)測(cè)組件7輸出的電壓值，轉(zhuǎn)化成高壓檢測(cè)信號(hào)，并傳輸給FPGA模塊6，以供FPGA模塊6判斷是否為真實(shí)地高壓泄漏。
[0027]第二步，閾值對(duì)比。FPGA模塊6將接收到高壓檢測(cè)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間與自身保存的時(shí)間閾值進(jìn)行對(duì)比，若未超出閾值，則說(shuō)明當(dāng)時(shí)短暫的高壓檢測(cè)信號(hào)輸出只是靜電或其他影響因素，并非高壓泄漏，F(xiàn)PGA模塊6向高壓保護(hù)模塊2輸出高電平信號(hào)。由于FPGA模塊6向高壓保護(hù)模塊2輸出高電平信號(hào)，因此高壓保護(hù)模塊2處于導(dǎo)通狀態(tài)，車體高壓電源8與DC-DC電源模塊4之間的電源處于導(dǎo)通狀態(tài)。若超出時(shí)間閾值，則說(shuō)明當(dāng)前的高壓檢測(cè)信號(hào)輸出確實(shí)為高壓泄漏，F(xiàn)PGA模塊6向高壓保護(hù)模塊2輸出低電平信號(hào)，觸發(fā)高壓保護(hù)模塊2進(jìn)行高壓斷電隔離保護(hù)。
[0028]第三步，高壓泄漏保護(hù)。高壓保護(hù)模塊2的三極管Ql接收FPGA模塊6傳送來(lái)的低電平信號(hào)，三極管Ql斷路致使絕緣柵雙極型晶體管Q2斷路，將車體高壓電源8與DC-DC電源模塊4的正極傳輸電路斷開(kāi)，此時(shí)整車電源斷開(kāi)。
[0029]第四步，泄漏信息的報(bào)警。DC-DC備用模塊3獲得儲(chǔ)能電容Cl內(nèi)的存儲(chǔ)電量，DC-DC備用模塊3將電源供給通信模塊5和FPGA模塊6，F(xiàn)PGA模塊6控制通信模塊5發(fā)出報(bào)警信息，提供使用者當(dāng)前出現(xiàn)高壓泄漏。
[0030]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路，包括被監(jiān)測(cè)組件(7)、DC-DC電源模塊(4)、通信模塊(5)和FPGA模塊(6)，車體高壓電源(8)的輸出端與DC-DC電源模塊(4)的輸入端相連， 其特征在于:還包括高壓檢測(cè)模塊(I)和高壓保護(hù)模塊(2)，所述高壓檢測(cè)模塊(I)的輸入端與被監(jiān)測(cè)組件(7)的輸出端相連，高壓檢測(cè)模塊(I)的檢測(cè)信號(hào)輸出端與FPGA模塊(6)的檢測(cè)信號(hào)輸入端相連，F(xiàn)PGA模塊(6)的控制信號(hào)輸出端與高壓保護(hù)模塊(2)的控制信號(hào)輸入端相連，F(xiàn)PGA模塊(6)的CAN通信接口與通信模塊(5)的CAN通信接口相連，高壓保護(hù)模塊(2 )串接在車體高壓電源(8 )與DC-DC電源模塊(4)的傳輸電路上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路，其特征在于:所述的高壓檢測(cè)模塊(I)包括儲(chǔ)能電容Cl和穩(wěn)壓管Dl，被監(jiān)測(cè)組件(7)依次串接儲(chǔ)能電容Cl、分壓電阻R4和分壓電阻R5后接地，穩(wěn)壓管Dl的負(fù)極并接在分壓電阻R4和分壓電阻R5之間，穩(wěn)壓管Dl的正極接地，光耦Ul的陽(yáng)極并接在分壓電阻R4和分壓電阻R5之間，光耦Ul的陰極通過(guò)下拉電阻R6接地，光耦Ul的集電極接供電正極+OUT，光耦Ul的發(fā)射極與FPGA模塊(6 )的檢測(cè)信號(hào)輸入端相接，下拉電阻R7的一端并接在光耦Ul的發(fā)射極上，下拉電阻R7的另一端接地。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路，其特征在于:所述的高壓保護(hù)模塊(2 )包括三極管Ql和絕緣柵雙極型晶體管Q2，F(xiàn)PGA模塊(6 )的控制信號(hào)輸出端串接電阻Rl后接在三極管Ql的基極上，電阻R2的一端接在三極管Ql的集電極上，電阻R2的另一端接供電正極+0UT，三極管Ql的發(fā)射極通過(guò)電阻R3接地，絕緣柵雙極型晶體管Q2的棚極并接在三極管Ql的發(fā)射極上，絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極和發(fā)射極串接在車體高壓電源(8 )與DC-DC電源模塊(4)的正極傳輸電路上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路，其特征在于:所述高壓檢測(cè)模塊(I)的電源供應(yīng)端、高壓保護(hù)模塊(2)的電源供應(yīng)端和通信模塊(5)的電源供應(yīng)端均并接在DC-DC電源模塊(4)上。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于電動(dòng)汽車的高壓泄漏保護(hù)電路，其特征在于:還包括DC-DC備用模塊(3)，DC-DC備用模塊(3)的輸入端并接在被監(jiān)測(cè)組件(7)與儲(chǔ)能電容Cl之間，DC-DC備用模塊(3 )的輸出端分別并接在通信模塊(5 )的電源供應(yīng)端和FPGA模塊(6 )的電源供應(yīng)端上。
【文檔編號(hào)】H02H3/04GK205523722SQ201620336673
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日
【發(fā)明人】劉蕾, 王體偉, 唐旗
【申請(qǐng)人】合肥巨動(dòng)力系統(tǒng)有限公司, 合肥巨一動(dòng)力系統(tǒng)有限公司