一種電線及短路報警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電線及短路報警系統(tǒng)，該電線包括電線本體，及套設(shè)在電線本體的一端上的第一電流互感器和套設(shè)在電線本體的另一端上的第二電流互感器。后者采用該電線形成由直流電源為直流負(fù)載供電的供電回路，其還包括用于實(shí)現(xiàn)電流比較以判斷電線是否發(fā)生短路故障的基準(zhǔn)電壓電路、減法器、除法器、電壓比較器、報警裝置和可控開關(guān)，除法器輸出的電壓信號和基準(zhǔn)電壓電路輸出的基準(zhǔn)電壓分別輸入至電壓比較器的同相和反相輸入端，報警裝置與可控開關(guān)串聯(lián)在由直流電源供電的報警電路上，可控開關(guān)的導(dǎo)通控制端與電壓比較器的輸出端電連接。本實(shí)用新型的電線可實(shí)現(xiàn)對電線兩端的電流值的檢測，便于利用電流值的變化情況判斷電線是否出現(xiàn)短路故障。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種電線，尤其涉及一種便于檢測電線是否發(fā)生短路的電線結(jié)構(gòu) 及利用該電線實(shí)現(xiàn)的短路報警系統(tǒng)。 一種電線及短路報警系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 電線在例如是高達(dá)上千安培的大電流的應(yīng)用場合下，因沒有合適的大電流保險對 電路進(jìn)行有效保護(hù)，所以在發(fā)生短路時若無法及時發(fā)現(xiàn)，將會帶來嚴(yán)重的后果，例如，實(shí)現(xiàn) 蓄電池為汽車起動機(jī)供電的蓄電池正極線就處于該種應(yīng)用場合下，而且蓄電池的安裝位置 通常相對汽車起動機(jī)的位置較遠(yuǎn)，造成連接蓄電池與汽車起動機(jī)的蓄電池正極線較長，為 了減小啟動回路電阻，蓄電池正極線普遍較粗，這就增加了汽車在行駛過程中蓄電池正極 線與車體之間因振動或固定不牢而發(fā)生摩擦的可能性，導(dǎo)致蓄電池正極線的絕緣層易于被 磨破而發(fā)生短路，如果發(fā)生短路，因沒有保險保護(hù)不能及時切斷電源，就會造成短路處起 火；而在車輛行駛過程中，駕駛員的注意力主要在汽車前方，蓄電池正極線又藏在汽車底盤 內(nèi)部，當(dāng)蓄電池正極線短路起火初期，火勢較小，駕駛員很難及時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)火勢變大時，已經(jīng) 為時已晚，現(xiàn)實(shí)生活中當(dāng)蓄電池正極線短路起火時，往往造成整車燒毀的嚴(yán)重后果。由此可 見，在無法設(shè)置電流保險的應(yīng)用場合下，無法保證應(yīng)用電路的電氣安全性。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型實(shí)施例的目的是為了解決現(xiàn)有電線在未設(shè)置電流保險的應(yīng)用場合下 電氣安全性較低的缺陷，提供一種便于檢測到電線短路的電線結(jié)構(gòu)及利用該種電線結(jié)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)的短路報警系統(tǒng)。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種電線，包括電線本體，所 述電線還包括套設(shè)在所述電線本體的一端上的第一電流互感器及套設(shè)在所述電線本體的 另一端上的第二電流互感器。
[0005] 優(yōu)選的是，所述電線本體的兩個端頭設(shè)置有用于將所述電線本體接入電路中的接 頭，所述接頭與所述電線本體的導(dǎo)電線芯電性連接。
[0006] 優(yōu)選的是，所述第一電流互感器和第二電流互感器分別為第一直流電流互感器和 第二直流電流互感器，所述第一直流電流互感器套設(shè)在所述電線本體的作為電流進(jìn)入端的 一端上，所述第二直流電流互感器套設(shè)在所述電線本體的作為電流流出端的另一端上。
[0007] 優(yōu)選的是，所述電線為蓄電池正極線。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種短路報警系統(tǒng)，包括由直 流電源為直流負(fù)載供電的供電回路，所述短路報警系統(tǒng)采用上述套設(shè)有第一直流電流互感 器和第二直流電流互感器的電線形成所述供電回路，所述短路報警系統(tǒng)還包括基準(zhǔn)電壓電 路、減法器、除法器、電壓比較器、報警裝置和可控開關(guān)，所述第一直流電流互感器輸出的電 流信號經(jīng)一電流電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為第一電壓信號，所述第二直流電流互感器輸出的電流信 號經(jīng)另一所述電流電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為第二電壓信號，所述第一電壓信號和第二電壓信號分 別輸入至所述減法器的被減數(shù)輸入端和減數(shù)輸入端，所述減法器輸出的電壓信號和所述第 一電壓信號分別輸入至所述除法器的被除數(shù)輸入端和除數(shù)輸入端，所述除法器輸出的電壓 信號和所述基準(zhǔn)電壓電路輸出的基準(zhǔn)電壓分別輸入至所述電壓比較器的同相輸入端和反 相輸入端，所述報警裝置與可控開關(guān)串聯(lián)在由所述直流電源供電的報警電路上，所述可控 開關(guān)的導(dǎo)通控制端與所述電壓比較器的輸出端電連接。
[0009] 優(yōu)選的是，所述可控開關(guān)為三極管。
[0010] 優(yōu)選的是，所述減法器為差分減法器。
[0011] 優(yōu)選的是，所述短路報警系統(tǒng)還包括與所述報警裝置串聯(lián)連接于所述報警電路上 的報警控制開關(guān)。
[0012] 優(yōu)選的是，所述直流電源為蓄電池，所述直流負(fù)載為汽車起動機(jī)。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型的電線通過在電線本體的分別作為電流輸 入端和電流輸出端的兩端外套設(shè)直流電流互感器，可以實(shí)現(xiàn)對電線在電流輸入端和電流輸 出端處的電流值進(jìn)行檢測，這樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員變可以利用電流值的變化情況判斷電線 是否出現(xiàn)短路故障，進(jìn)而可在判斷出現(xiàn)短路故障時提醒用戶及時處理，以避免發(fā)生嚴(yán)重。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為根據(jù)本實(shí)用新型所述電線的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的主視圖；
[0015] 圖2為圖1中的A-A向剖視圖；
[0016] 圖3為圖1中孔式接頭的B向示意圖；
[0017] 圖4為根據(jù)本實(shí)用新型所述短路報警系統(tǒng)的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的電路圖；
[0018] 圖5為根據(jù)本實(shí)用新型所述短路報警系統(tǒng)的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的電路圖；
[0019] 圖6為圖5所示除法器的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的電路原理圖；
[0020] 圖7為圖5所示除法器的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的電路原理圖。
[0021] 附圖標(biāo)記說明：
[0022] 2-電線； 21-孔式接頭；
[0023] 22-第二直流電流互感器； 23-第一直流電流互感器；
[0024] 24-蓄電池正極接頭； 25-導(dǎo)電線芯；
[0025] 1-電源； 4-報警裝置；
[0026] 3-負(fù)載； M-汽車起動機(jī)；
[0027] 5-控制器； IV1、IV2-電流電壓轉(zhuǎn)換器；
[0028] S1-減法器； D1-除法器；
[0029] L-電壓比較器； VRF-基準(zhǔn)電壓電路；
[0030] KC-可控開關(guān)。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對本實(shí)用新型的 限制。
[0032] 如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型的電線2包括電線本體及套設(shè)在電線本體的一端 上的第一電流互感器23,及套設(shè)在電線本體的另一端上的第二電流互感器22,以通過第一 電流互感器23輸出流經(jīng)電線本體一端的電流值，作為第一電流值，及通過第二直流電流互 感器22輸出流經(jīng)電線本體另一端的電流值，作為第二電流值，這樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員即可 在該種電線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用電流值的變化情況判斷電線2是否出現(xiàn)短路故障，進(jìn)而可 在判斷出現(xiàn)短路故障時提醒用戶及時處理，以避免發(fā)生嚴(yán)重。
[0033] 例如，應(yīng)用本實(shí)用新型的電線2可實(shí)現(xiàn)的電線短路的檢測方法可包括如下步驟：
[0034] 步驟S1 :獲取電線2在電線本體的一端處的電流值，作為第一電流值。
[0035] 步驟S2 :獲取電線2在電線本體的另一端處的電流值，作為第二電流值。
[0036] 步驟S3 :計(jì)算第二電流值和第一電流值中的較小者相對較大者的下降百分比，該 下降百分比即為第一電流值與第二電流值之間的差值絕對值與二者之中的較大者的比，如 該電線應(yīng)用在直流場合，則如果第一電流值和第二電流值分別對應(yīng)電流輸入端和電流輸出 端，則第一電流值應(yīng)該大于第二電流值。
[0037] 步驟S4 :在下降百分比大于預(yù)設(shè)的百分比閾值時，確定所述電線在所述被檢測段 發(fā)生短路，在此，由于電流在流經(jīng)電線時，因電線本身具有電阻，所以電能會有所消耗，這 樣，以第二電流值小于第一電流值為例，第二電流值應(yīng)該相對第一電流值有一個合理的下 降百分比，所以本實(shí)用新型在此設(shè)定了一個百分比閾值，如果該下降百分比超過該百分比 閾值，則說明電流下降幅度超過了正常的下降范圍，這基本說明電線被檢測段的某處短路 接地，造成電流經(jīng)短路電路形成回路，在此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)電線的具體應(yīng)用場合 確定該百分比閾值，該百分比閾值通?？梢栽O(shè)定為小于等于25%，如果百分比閾值過大則 在短路電路的內(nèi)阻相對較大的情況下，就會失去檢測作用，另外，該百分比閾值也不易過 小，過小會經(jīng)常因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)波動出現(xiàn)誤報警，因此，該百分比閾值通?？梢栽O(shè)定為大于等于 15 %，對于電線為蓄電池正極線的應(yīng)用，該百分比閾值例如可以選擇為20 %。
[0038] 步驟S5 :在確定電線在被檢測段發(fā)生短路后，輸出報警信號，使如圖4和圖5所示 的例如是指示燈、蜂鳴器等報警裝置4進(jìn)行報警提示。
[0039] 另外，在確認(rèn)電線在被檢測段發(fā)生短路后，為了能夠?qū)τ秒娯?fù)載進(jìn)行更加有效的 保護(hù)，還可在確定電線在所述被檢測段發(fā)生短路后，輸出切斷供電回路信號切斷電源經(jīng)電 線2為負(fù)載供電的供電回路，以第一時間對例如是汽車起動機(jī)Μ的用電負(fù)載進(jìn)行保護(hù)。該 切斷動作例如可通過例如是受控于切斷供電回路信號的保護(hù)繼電器等可控開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)， 具體為：該保護(hù)繼電器的常閉觸點(diǎn)可連接在該供電回路上，該保護(hù)繼電器的線圈連接在由 切斷供電回路信號控制其得電、失電狀態(tài)的控制電路上。
[0040] 根據(jù)連接在蓄電池與汽車起動機(jī)Μ之間的蓄電池正極線的應(yīng)用環(huán)境，該電線2特 別適合于制成蓄電池正極線。對于例如是作為蓄電池正極線應(yīng)用的直流應(yīng)用環(huán)境，電線2 的第一電流互感器23和第二電流互感器22應(yīng)該分別為第一直流電流互感器和第二直流電 流互感器，所述第一直流電流互感器套設(shè)在電線本體的作為電流進(jìn)入端的一端上，而第二 直流電流互感器套設(shè)在電線本體的作為電流流出端的另一端上。
[0041] 如圖4所示，本實(shí)用新型的短路報警系統(tǒng)包括電源1經(jīng)電線2為負(fù)載3供電的供 電回路，該短路報警系統(tǒng)還包括報警裝置4及用于實(shí)現(xiàn)上述檢測方法的控制器5,該報警裝 置4用于在接收到控制器輸出的報警信號后進(jìn)行報警提示，該報警信號可以是為報警裝置 4提供工作電壓的電壓信號，這樣，在為報警裝置4提供工作電壓后，報警裝置4即可工作。
[0042] 另外，本實(shí)用新型的短路報警系統(tǒng)還可利用如圖5所示的硬件電路實(shí)現(xiàn)，該種硬 件電路適合于直流應(yīng)用環(huán)境，對此，該短路報警系統(tǒng)除包括由電源1 (對于直流應(yīng)用環(huán)境， 該電源1為直流電源）經(jīng)電線2為負(fù)載3 (對于直流應(yīng)用環(huán)境，該負(fù)載3為直流負(fù)載）供電 的供電回路外，該短路報警系統(tǒng)還包括用于實(shí)現(xiàn)上述檢測方法的基準(zhǔn)電壓電路VRF、減法器 S1、除法器D1、電壓比較器L、報警裝置4和可控開關(guān)KC，該第一直流電流互感器輸出的電流 信號經(jīng)一電流電壓轉(zhuǎn)換器IV1轉(zhuǎn)換為第一電壓信號，第二直流電流互感器輸出的電流信號 經(jīng)另一電流電壓轉(zhuǎn)換器IV2轉(zhuǎn)換為第二電壓信號，在此，上述第一電流值和第二電流值的 轉(zhuǎn)換應(yīng)該采用相同的電流電壓轉(zhuǎn)換器，以保證運(yùn)算的準(zhǔn)確性，該電流電壓轉(zhuǎn)換器例如可采 用電流電壓轉(zhuǎn)換電阻實(shí)現(xiàn)，即該電流電壓轉(zhuǎn)換電阻連接在對應(yīng)直流電流互感器的輸出端與 接地端之間，該電流電壓轉(zhuǎn)換器還可利用轉(zhuǎn)換精度較高的霍爾傳感器、運(yùn)算放大器、電流電 壓轉(zhuǎn)換芯片等實(shí)現(xiàn)。上述第一電壓信號和第二電壓信號分別輸入至減法器S1的被減數(shù)輸 入端和減數(shù)輸入端，減法器輸出的電壓信號和第一電壓信號分別輸入至除法器D1的被除 數(shù)輸入端和除數(shù)輸入端，除法器D1輸出的電壓信號和基準(zhǔn)電壓電路VRF輸出的基準(zhǔn)電壓分 別輸入至電壓比較器L的同相輸入端和反相輸入端，而報警裝置4與可控開關(guān)KC則串聯(lián)在 由電源1供電的報警電路上，可控開關(guān)KC的導(dǎo)通控制端與電壓比較器L的輸出端電連接， 這樣，在除法器D1輸出的電壓值大于該基準(zhǔn)電壓時，電壓比較器L的輸出端將輸出高電平 的報警信號，控制可控開關(guān)KC導(dǎo)通，進(jìn)而連通由電源1為報警裝置4供電的報警電路，而當(dāng) 除法器D1輸出的電壓值小于等于基準(zhǔn)電壓時，電壓比較器L的輸出端輸出低電平，進(jìn)而使 可控開關(guān)KC保持在截止?fàn)顟B(tài)，以禁止報警裝置4進(jìn)行報警提示。該減法器S1可以采用如 圖5所示的基本減法器結(jié)構(gòu)，也可以采用差分減法器，該除法器D1例如可以采用如圖6所 示的利用集成運(yùn)放和乘法器實(shí)現(xiàn)的反相輸入除法運(yùn)算電路結(jié)構(gòu)，也可以采用如圖7所示的 利用集成運(yùn)放和乘法器實(shí)現(xiàn)的同相輸入除法運(yùn)算電路結(jié)構(gòu)。
[0043] 為了便于采用電線2形成如圖4和圖5所示的由電源1為負(fù)載3供電的供電回路， 如圖1所示，可在電線2的兩端設(shè)置用于將電線2接入電路中的接頭21、24,該接頭與如圖 2所示的導(dǎo)電線芯25電性連接，即可將電線2直接制成具有連接接頭的成品。對于蓄電池 正極線，上述接頭21可為如圖3所示的便于與汽車起動機(jī)Μ的電源端子連接的孔式接頭， 而接頭24則為畜電池正極接頭。
[0044] 對于電線2為蓄電池正極線的實(shí)施例，該電源1為蓄電池，該負(fù)載3為汽車起動機(jī) Μ，而該報警裝置4則可以安裝在駕駛室儀表盤上。
[0045] 現(xiàn)以該短路報警系統(tǒng)是針對蓄電池正極線設(shè)置為例說明本實(shí)用新型的短路報警 系統(tǒng)的工作原理：當(dāng)駕駛員起動汽車時，蓄電池通過導(dǎo)電線芯25向汽車起動機(jī)Μ供電，電 線2的外絕緣層用于將導(dǎo)電線芯25與車架、支架等金屬電氣隔離，因此，在外絕緣層未破損 時，導(dǎo)電線芯25無法與車架等金屬類支架電性接觸，因此，第二電流直流互感器輸出的第 二電流值相對第一直流電流互感器的下降百分比不會超過百分比閾值，如圖4所示的控制 器5或者如圖5所示的電壓比較器L就不會輸出報警信號使報警裝置4進(jìn)行報警提示，所以 本實(shí)用新型的電線2與普通的蓄電池正極線一樣，起到由蓄電池正極線向汽車起動機(jī)Μ供 電的作用，報警裝置4處于斷電狀態(tài)。當(dāng)電線2因與車架等金屬類支架干涉導(dǎo)致外絕緣層 被磨破時，導(dǎo)電線芯25就會與金屬類支架接觸，此時電流會經(jīng)過蓄電池正極、電線的其外 套設(shè)有第一電流直流互感器的電流進(jìn)入端、金屬類支架回到蓄電池負(fù)極，使得電線2在其 外套設(shè)有第二電流直流互感器的電流流出端的電流值急劇下降，因此，上述下降百分比將 超過百分比閾值，控制器5或者電壓比較器L將輸出報警信號使報警裝置4進(jìn)行報警提示， 已提醒駕駛員蓄電池正極線已干涉，需要及時處理，以避免因電線2短路引起起火事故。
[0046] 為了增加本實(shí)用新型的短路報警系統(tǒng)的應(yīng)用靈活性，使得用戶可以選擇利用該短 路報警系統(tǒng)產(chǎn)生報警及使得用戶可以在短路報警系統(tǒng)產(chǎn)生報警后先關(guān)閉報警提示，再對報 警事件進(jìn)行處理，本實(shí)用新型的短路報警系統(tǒng)還可以包括與如圖4和圖5所示的報警裝置 4串聯(lián)在報警電路上的報警控制開關(guān)。
[0047] 以上依據(jù)圖式所示的實(shí)施例詳細(xì)說明了本實(shí)用新型的構(gòu)造、特征及作用效果，以 上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，但本實(shí)用新型不以圖面所示限定實(shí)施范圍，凡是依 照本實(shí)用新型的構(gòu)想所作的改變，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，仍未超出說明書與圖 示所涵蓋的精神時，均應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電線，包括電線本體，其特征在于，所述電線還包括套設(shè)在所述電線本體的一端 上的第一電流互感器及套設(shè)在所述電線本體的另一端上的第二電流互感器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電線，其特征在于，所述電線本體的兩個端頭設(shè)置有用于將 所述電線本體接入電路中的接頭，所述接頭與所述電線本體的導(dǎo)電線芯電性連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電線，其特征在于，所述第一電流互感器和第二電流互感 器分別為第一直流電流互感器和第二直流電流互感器，所述第一直流電流互感器套設(shè)在所 述電線本體的作為電流進(jìn)入端的一端上，所述第二直流電流互感器套設(shè)在所述電線本體的 作為電流流出端的另一端上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電線，其特征在于，所述電線為蓄電池正極線。
5. -種短路報警系統(tǒng)，包括由直流電源為直流負(fù)載供電的供電回路，其特征在于，所述 短路報警系統(tǒng)采用權(quán)利要求3所述的電線形成所述供電回路，所述短路報警系統(tǒng)還包括基 準(zhǔn)電壓電路、減法器、除法器、電壓比較器、報警裝置和可控開關(guān)，所述第一直流電流互感器 輸出的電流信號經(jīng)一電流電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為第一電壓信號，所述第二直流電流互感器輸出 的電流信號經(jīng)另一所述電流電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為第二電壓信號，所述第一電壓信號和第二電 壓信號分別輸入至所述減法器的被減數(shù)輸入端和減數(shù)輸入端，所述減法器輸出的電壓信號 和所述第一電壓信號分別輸入至所述除法器的被除數(shù)輸入端和除數(shù)輸入端，所述除法器輸 出的電壓信號和所述基準(zhǔn)電壓電路輸出的基準(zhǔn)電壓分別輸入至所述電壓比較器的同相輸 入端和反相輸入端，所述報警裝置與可控開關(guān)串聯(lián)在由所述直流電源供電的報警電路上， 所述可控開關(guān)的導(dǎo)通控制端與所述電壓比較器的輸出端電連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的短路報警系統(tǒng)，其特征在于，所述可控開關(guān)為三極管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的短路報警系統(tǒng)，其特征在于，所述減法器為差分減法器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的短路報警系統(tǒng)，其特征在于，所述短路報警系統(tǒng)還包括與所 述報警裝置串聯(lián)連接于所述報警電路上的報警控制開關(guān)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的短路報警系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電源為蓄電池，所述直 流負(fù)載為汽車起動機(jī)。
【文檔編號】H01B7/32GK203882690SQ201420297813
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】王宜海, 章劍兵, 陳正江, 錢友軍, 俞燚, 孫永鋒, 倪麗 申請人:安徽江淮汽車股份有限公司