CN100583345C - 混合动力汽车电源控制装置及其保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车电源控制装置及其保护方法，混合动力汽车电源的高压部件区(5)设在控制器盒(1)内，在控制器盒(1)的底部设簧片开关(3)，簧片开关(3)可受磁性作用，在控制器盒(1)的开口上的保护盖(2)的内表面上，设凸起的磁体安装座(12)，其在盒内的位置与簧片开关(3)对齐，在磁体安装座(12)朝向簧片开关(3)的端面上设磁体(4)。本发明对高压电路的危险区域进行隔离，并使用精密的簧片开关感应方式的开盖保护，可靠地保证了用户不受到高压电的威胁。本发明具有控制可靠，响应速度快，成本低，兼顾维修等特点。

Description

混合动力汽车电源控制装置及其保护方法

技术领域

本发明属于汽车构造的技术领域，涉及混合动力汽车电源系统，更具体地说，本发明涉及一种混合动力汽车电源控制装置。另外，本发明还涉及该控制装置所采用的保护方法。

背景技术

目前，直流高压电源在混合动力汽车技术应用更为普遍和广泛，因此，直流高压领域的安全保护正在成为混合动力汽车技术开发中必须考虑的重要问题。进行高压保护必须考虑用户可能受到的高压电的伤害和当高压部分受到可能的破坏(如车辆事故)之后造成的影响。

目前在混合动力汽车所采用的高压直流电足以对人体造成严重危害。高压直流电造成的大电流流过人体时，除令人感到刺痛震惊之外，尚有可能导致麻痹、痉挛及呼吸困难等症状；对人体最危险的情况是流过心脏的电流过大，心脏原有的生物电讯号遭到破坏，导致正常的心跳变为每分钟百次以上的细微颤抖，此时心脏将失去正常的泵血功能，以至血液循环停止，此时虽及时脱离电源仍很难使心室恢复正常脉动，在数分钟内即宣告死亡，这种现象叫“心室纤维颤动”。

在实际操作过程中可能存在对高压部分的接触，包括用户对高压电相关部件及附近部分的操作和维修人员对高压相关部件及附近部分的维修。对于专业维修人员，设置专门的安全标识和在维修说明书中对相关操作进行强调说明，能有效防止高压电对维修人员地伤害。但是对于非专业人士，特别是普通汽车用户，没经过专业的训练，是特别需要保护的人群。

现在大部分混合动力电源的设计忽视了对非专业人士的保护，有部分结构设计只是设置高压警示标识；其中，一部分设计则对高压电部件没有进行有效的隔离，用户很容易接触高压电部件，特别是在车辆振动或破坏之后；另外，如果不对高压电进行有效保护地话，车辆出现车祸后的危险性会大大提高。在另外一部分的结构设计中，运用机械式的开关，当用户要对相关高压部分进行操作时，需要自己先切断相关开关；这样的设计能提高对专业维修人员的安全保护等级，但是无助于对普通用户保护和车辆事故后的保护。

另外，由于汽车的碰撞产生的控制器及高压电部件的破坏会导致高压部分的短接和高压部分与车身的连接，对车祸现场的人员会造成很大的伤害；同时由于高压部分的短接，容易造成电池和油箱的起火甚至爆炸，发生车辆事故的次生灾害，造成更严重的后果。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种混合动力汽车电源控制装置及其保护方法，其目的是实现混合动力汽车的高压电源的保护，避免高压电对人员的伤害。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种混合动力汽车电源控制装置，设在混合动力汽车动力电源的高压电路上，其特征在于：混合动力汽车电源的高压部件区设在控制器盒内，在控制器盒的底部设簧片开关，簧片开关可受磁性作用，在控制器盒的开口上的保护盖的内表面上，设凸起的磁体安装座，其在盒内的位置与簧片开关对齐，在磁体安装座朝向簧片开关的端面上设磁体。

所述的混合动力汽车动力电源的高压电路上设电源控制继电器，其开关触头串接于所述的高压电路上，在所述的混合动力汽车电源控制装置中设继电器控制电路，所述的电源控制继电器的控制铁芯的线圈串接于继电器控制电路上，所述的簧片开关也串接于继电器控制电路上，所述的继电器控制电路的电源为整车的低压电源。

所述的磁体与簧片开关之间的距离包括两个：磁体开关安装距离和磁体开关安全距离，磁体开关安全距离大于磁体开关安装距离，所述的簧片开关为弹性材料，在保护盖安装到位时，磁体与簧片开关之间的距离为磁体开关安装距离，簧片开关为接通状态；在保护盖脱离控制器盒且磁体与簧片开关之间的距离达到或超过磁体开关安全距离，簧片开关为断开状态。

所述的簧片开关为两个，相应的磁体安装座和磁体也各为两个。

所述的混合动力汽车动力电源直流高压电源；所述的高压电路上，串接汽车的负载，该负载包括混合动力汽车的驱动电机。

为了实现与上述技术方案相同的目的，本发明还提供了以上所述的混合动力汽车电源控制装置所采用的保护方法，其技术方案为：所述的控制装置根据簧片开关的状态使高压电路分别处于两种状态：正常通电状态和断电保护状态，分别实现：

在正常通电状态下，高压电路导通，直流高压电源驱动混合动力汽车的驱动电机运转；

在断电保护状态下，高压电路断开，混合动力汽车动力电源停止工作。

所述的正常通电状态为：保护盖安装到位，即所述的保护盖与控制器盒完全接触，磁体的磁性使簧片开关接通，继电器控制电路导通，电源控制继电器通电，其触头开关闭合，混合动力汽车动力电源的高压电路导通；

所述的断电保护状态为：保护盖脱离控制器盒且磁体与簧片开关之间的距离达到或超过磁体开关安全距离，磁体的磁性对簧片开关不起作用，簧片开关断开，继电器控制电路断开，电源控制继电器断电，其触头开关分离，混合动力汽车动力电源的高压电路断开。

本发明采用上述技术方案，对高压电路的危险区域进行隔离，并使用精密的簧片开关感应方式的开盖保护，可靠地保证了用户不受到高压电的威胁，另外在发生车辆事故时，也可以实现有效的保护。本发明具有控制可靠，响应速度快，成本低，兼顾维修等特点。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明中的控制器盒结构的剖视示意图；

图2为本发明的控制电路示意图；

图3为本发明中的控制器盒外形结构示意图。

图4为本发明中的磁体在安全范围之外的簧片开关状态示意图；

图5为本发明中的磁体在安全范围之内的簧片开关状态示意图。

图中标记为：1、控制器盒，2、保护盖，3、簧片开关，4、磁体，5、高压部件区，6、直流高压电源，7、电源控制继电器，8、继电器控制电路，9、负载，10、磁体开关安全距离，11、磁体开关安装距离，12、磁体安装座，13、高压电路，14、低压电源，15、簧片开关响应区，16、簧片开关响应过渡区。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及本发明所涉及的安全保护方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1至图3所表达的本发明的结构，本发明为一种混合动力汽车电源控制装置及其保护方法，设在混合动力汽车动力电源的高压电路13上。

为了实现对混合动力汽车的高压电源的进行保护、避免高压电对人员的伤害的目的，本发明采取的技术方案为：如图1和图3所示，所提供的这种混合动力汽车电源控制装置，其混合动力汽车电源的高压部件区5设在控制器盒1内，在控制器盒1的底部设簧片开关3，簧片开关3可受磁性作用，在控制器盒1的开口上的保护盖2的内表面上，设凸起的磁体安装座12，其在盒内的位置与簧片开关3对齐，在磁体安装座12朝向簧片开关3的端面上设磁体4。

如上所述，本发明所提供的这种在混合动力汽车中位于发动机舱的强电工作部分安装保护装置，是在控制器盒1内两端分别提供磁体4和簧片开关3，使用磁场效应的簧片开关3作为控制电路的开断的器件；控制器盒1上的保护盖2被打开或者遭到破坏时，簧片开关3能及时地控制相关电路并关断处于汽车后备箱的电池供电系统，从而保护处于前舱的强电部分的安全。

本发明的控制电路具体实施方式如下：

如图2所示，所述的混合动力汽车动力电源的高压电路13上设电源控制继电器7，其开关触头串接于所述的高压电路上，在所述的混合动力汽车电源控制装置中设继电器控制电路8，所述的电源控制继电器7的控制铁芯的线圈串接于继电器控制电路8上，所述的簧片开关3也串接于继电器控制电路8上，所述的继电器控制电路8的电源为整车的低压电源14。

如图1和图2中所示，正常工作时，簧片开关3(包括控制器盒1内两端的两个簧片开关3)处于闭合状态，驱动电路处于通路状态，继电器控制电路8对电源控制继电器7进行驱动，位于后备箱的电池系统对高压用电部分的负载9供电，主要是指汽车驱动电机；当两个簧片开关3中的任一个处于关断状态，继电器控制电路8会停止对电源控制继电器7的驱动，位于后备箱的电池系统会被断路而停止对高压部分的供电。

如图1所示，所述的磁体4与簧片开关3之间的距离包括两个：磁体开关安装距离11和磁体开关安全距离10，磁体开关安全距离10大于磁体开关安装距离11，所述的簧片开关3为弹性材料，在保护盖2安装到位时，磁体4与簧片开关3之间的距离为磁体开关安装距离11，簧片开关3为接通状态；在保护盖2脱离控制器盒1且磁体4与簧片开关3之间的距离达到或超过磁体开关安全距离10，簧片开关3为断开状态。

所述的簧片开关3为两个，相应的磁体安装座12和磁体4也各为两个。

如图1所示的控制器盒1内部的磁体材料的簧片开关3的机械安装关系和工作范围。在控制器盒1的保护盖2的两端的磁体安装座12上分别安装两个磁体4，在控制器盒1内部相应位置分别安装两个簧片开关3。这样可以提高系统的稳定性，防止由于单个簧片开关3出错所引起的误操作和局部变形造成的危险。正常工作时，磁体4和簧片开关3处于如图所示安装位置，磁体4与簧片开关3之间的距离为磁体开关安装距离11，簧片开关3闭合；当保护盖2被开启或者车祸产生的变形时，磁体4和簧片开关3的距离超过磁体开关安全距离10，处于在安全工作范围之外，此时簧片开关3处于断路状态。

所述的混合动力汽车动力电源为144V的直流高压电源6；所述的高压电路13上，串接汽车的负载9，该负载9包括混合动力汽车的驱动电机。

如图3所示为控制器盒1基本的强电输入输出外形图，在设计中尽量把二者集中处理，这样有利于减小安全防护的区域，但是要注意相邻两个高压导线之间的安全距离；将高压输入输出电缆区的高压电以绝缘保护盖2与外部隔开。

如图4和图5所示为簧片开关3的工作原理。其中，图4为本发明中的磁体在安全范围之外的簧片开关状态示意图；图5为本发明中的磁体在安全范围之内的簧片开关状态示意图。当磁体4处于图4中所示的簧片开关响应过渡区16时，簧片开关3处于断路状态；当磁体处于图5所示的簧片开关响应区15时，簧片开关3闭合接通。

为了实现与上述技术方案相同的目的，本发明还提供了以上所述的混合动力汽车电源控制装置所采用的保护方法，其技术方案为：所述的控制装置根据簧片开关3的状态使高压电路13分别处于两种状态：正常通电状态和断电保护状态，分别实现：

在正常通电状态下，高压电路13导通，直流高压电源6驱动混合动力汽车的驱动电机运转；

在断电保护状态下，高压电路13断开，混合动力汽车动力电源停止工作。

以上两种状态的具体控制方式为；

所述的正常通电状态为：保护盖2安装到位，即所述的保护盖2与控制器盒1完全接触，磁体4的磁性使簧片开关3接通，继电器控制电路8导通，电源控制继电器7通电，其触头开关闭合，混合动力汽车动力电源的高压电路13导通；

所述的断电保护状态为：保护盖2脱离控制器盒1且磁体4与簧片开关3之间的距离达到或超过磁体开关安全距离10，磁体4的磁性对簧片开关3不起作用，簧片开关3断开，继电器控制电路8断开，电源控制继电器7断电，其触头开关分离，混合动力汽车动力电源的高压电路13断开。

本发明的特点在于高压电危险部分提供必要的安全标识之外，更提供安全可靠的保护系统，有效避免了人员和高压电系统的接触和伤害。电子控制式的保护更加安全可靠，当保护盖2被打开到一定的程度的时候(开口达到规定距离)，磁体4离开簧片开关3，簧片开关3感应到磁场强度小于设定值，簧片开关3触发并处于断路状态，驱动处于远处的高压继电器即电源控制继电器7并关断直流高压电源6。当发生车祸，强电系统受到破坏时，保护盖2会受到破坏，磁体4也会偏离指定位置，导致簧片开关3感应到的磁场强度小于设定值，簧片开关3触发并处于断路状态，驱动处于远处的电源控制继电器7并关断直流高压电源6。这样的保护能够有效地防止高压电流被人员接触，属于自动防护技术，也就是说通过控制器的主动控制来完成强电的保护。

另外，考虑到碰撞之后控制器某些部件可能受到损坏并失去相应的功能，另外为该保护系统提供电源及驱动；当该保护系统的电源在碰撞之后受到损坏的时候，也能有效的关闭直流高压电源6。

这样的保护不但考虑了专业维修人员工作疏忽的情况下造成的伤害，也考虑到了为非专业技术人员提供充分的保护，同时也考虑到了车辆在特殊情况(如车辆事故)下的保护，使混合动力系统更加可靠和安全。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种混合动力汽车电源控制装置，设在混合动力汽车动力电源的高压电路(13)上，其特征在于：混合动力汽车电源的高压部件区(5)设在控制器盒(1)内，在控制器盒(1)的底部设簧片开关(3)，簧片开关(3)可受磁性作用，在控制器盒(1)的开口上的保护盖(2)的内表面上，设凸起的磁体安装座(12)，其在盒内的位置与簧片开关(3)对齐，在磁体安装座(12)朝向簧片开关(3)的端面上设磁体(4)，所述的混合动力汽车动力电源的高压电路(13)上设电源控制继电器(7)，其开关触头串接于所述的高压电路(13)上，在所述的混合动力汽车电源控制装置中设继电器控制电路(8)，所述的电源控制继电器(7)的控制铁芯的线圈串接于继电器控制电路(8)上，所述的簧片开关(3)串接于继电器控制电路(8)上，所述的继电器控制电路(8)的电源为整车的低压电源(14)。

2、按照权利要求1所述的混合动力汽车电源控制装置，其特征在于：所述的磁体(4)与簧片开关(3)之间的距离包括两个：磁体开关安装距离(11)和磁体开关安全距离(10)，磁体开关安全距离(10)大于磁体开关安装距离(11)，所述的簧片开关(3)为弹性材料，在保护盖(2)安装到位时，磁体(4)与簧片开关(3)之间的距离为磁体开关安装距离(11)，簧片开关(3)为接通状态；在保护盖(2)脱离控制器盒(1)且磁体(4)与簧片开关(3)之间的距离达到或超过磁体开关安全距离(10)时，簧片开关(3)为断开状态。

3、按照权利要求2所述的混合动力汽车电源控制装置，其特征在于：所述的簧片开关(3)为两个，相应的磁体安装座(12)和磁体(4)也各为两个。

4、按照权利要求2所述的混合动力汽车电源控制装置，其特征在于：

所述的混合动力汽车动力电源为144V的直流高压电源(6)；所述的高压电路(13)上，串接汽车的负载(9)，该负载(9)包括混合动力汽车的驱动电机。

5、按照权利要求2～4中任一项所述的混合动力汽车电源控制装置所采用的保护方法，其特征在于：所述的控制装置根据簧片开关(3)的状态使高压电路(13)分别处于两种状态：正常通电状态和断电保护状态，分别实现：

在正常通电状态下，高压电路(13)导通，直流高压电源(6)驱动混合动力汽车的驱动电机运转；

在断电保护状态下，高压电路(13)断开，混合动力汽车动力电源停止工作。

6、按照权利要求5所述的保护方法，其特征在于：

所述的正常通电状态为：保护盖(2)安装到位，即所述的保护盖(2)与控制器盒(1)完全接触，磁体(4)的磁性使簧片开关(3)接通，继电器控制电路(8)导通，电源控制继电器(7)通电，其触头开关闭合，混合动力汽车动力电源的高压电路(13)导通；

所述的断电保护状态为：保护盖(2)脱离控制器盒(1)且磁体(4)与簧片开关(3)之间的距离达到或超过磁体开关安全距离(10)，磁体(4)的磁性对簧片开关(3)不起作用，簧片开关(3)断开，继电器控制电路(8)断开，电源控制继电器(7)断电，其触头开关分离，混合动力汽车动力电源的高压电路(13)断开。

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