CN102931007B - 常开型电源总开关装置及汽车负载短路的自动断电方法 - Google Patents

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Abstract

一种常开型电源总开关装置，包括壳体（1）；电流采样单元，与整车负载相连接；主控芯片(8)；动触点（13）和静触点（11）；电磁线圈（15）缠绕在铁芯（17）上以及钢柱（16），其中所述电磁线圈（15）由蓄电池（14）供电，其特征在于：还包括开关部件，分别与电磁线圈（15），主控芯片（8）相连接；电流采样单元还分别和静触点及主控芯片相连；主控芯片（8）采集控制开关（2），启动开关（3）的开关信号和电流采样单元的电流信号以控制开关部件。

Description

常开型电源总开关装置及汽车负载短路的自动断电方法
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，涉及一种常开型电源总开关装置。
背景技术
汽车的电源总开关分为电磁式和机械式，电磁式为控制开关接通电磁线圈回路，利用电磁吸力将动触点与静触点连接，从而将整车电器负载与整车电源接通；机械式为用人力扳动开关手柄将动触点与静触点连接，接通整车电源。无论是电磁式还是机械式电源总开关，其目的都是当整车电路发生故障时（短路、起火等）能切断整车电源，尽量避免整车烧毁、人身伤害等恶性事件发生。但现有的电源总开关都需人来操作，不能在故障发生的第一时间自动切断整车电源，当电器或电路刚短路时火花较小、气味较小，影响较小，司机很难及时发现，当继续短路起火司机发现后再操作电磁式电源总开关或机械式总开关将整车电源断开已为时已晚，轻则烧毁短路点周围部件，若短路点周围有易燃物如地毯等内饰将引起整车烧毁。现在整车电路起火烧毁的报道屡见报端。本发明用电流互感器采集短路电流，用主控芯片自动控制电磁线圈，从而在短路的第一时间自动切断整车电源，使电源总开关具有整车电路短路时自动切断整车电源的功能，大大提高了整车的安全性。
发明内容
本发明的目的是提出一种自动工作的常开型电源总开关，该开关内部用电流互感器检测是否短路，当短路时自动切断整车电源，主要解决现在的总开关都是人工操作切断整车电源，当短路时不能及时自动切断整车电源而引起的车辆失火问题。
本发明提供一种常开型电源总开关装置，包括壳体（1）；电流采样单元，与整车负载相连接；主控芯片(8)；动触点（13）和静触点（11）；电磁线圈（15）缠绕在铁芯（17）上以及钢柱（16），其中所述电磁线圈（15）由蓄电池（14）供电，其特征在于：还包括开关部件，分别与电磁线圈（15），主控芯片（8）相连接；电流采样单元还分别和静触点及主控芯片相连；
主控芯片（8）采集控制开关（2），启动开关（3）的开关信号和电流采样单元的电流信号以控制开关部件。
进一步的，当控制开关（2）闭合，主控芯片驱动开关部件导通，电磁线圈通电，钢柱（16）带动动触点向下运动与静触点连接，蓄电池通过动、静触点和电流采样单元向整车负载供电。
进一步的，当负载短路时，电流采样单元采集到异常信号并发送给主控芯片（8），主控芯片同时采集启动开关（3）的信号，若启动开关（3）无信号且异常电流信号超出了预先设定值，则主控芯片（8）控制开关部件截止使电磁线圈（15）断路，钢柱（16）带动动触点(13)向上运动，动触点(13)和静触点（11）断开，整车电器负载（4）断电；若主控芯片（8）采集到启动开关（3）的信号，则主控芯片（8）判定该异常信号是启动电流信号，此时主控芯片（8）仍控制开关部件保持导通不动作。
进一步的，其中的开关部件优选MOS管，MOS管（9）漏极和电磁线圈（15）控制端连接；MOS管（9）源极和蓄电池（14）的负极连接；MOS管栅极和主控芯片（8）连接。
进一步的，其中的电流采样单元优选电流互感器。
进一步的，其中的开关部件优选是晶体管。
本发明还提供一种汽车负载短路的自动断电方法，适用于一种常开型电源开关装置，包括有主控芯片（8），电流采样单元，和开关部件，
主控芯片采集电流采样单元和启动开关（3）和控制开关（2）的信号；
根据采集的信号以控制开关部件使动静触点断开而实现负载断电。
进一步的该方法还包括：
当主控芯片采集到的启动开关（3）无信号且异常电流信号超出了预先设定值；
则主控芯片（8）控制开关部件断开以使电磁线圈（15）回路断电，由弹性力的作用下钢柱（16）带动动触点(13)向上运动，动触点(13)和静触点（11）断开，整车电器负载（4）断电。
本发明的有效效果是：
使电源总开关具有整车电路短路时自动切断整车电源的功能，提高了整车的安全性。
附图说明
图1为本发明电路原理和结构示意图。
具体实施方式
本发明包括一种常开型电源总开关装置，包括壳体（1）、接线柱（5）、电流互感器（6）、电源转换芯片(7)、主控芯片(8)、MOS管（9）、复位弹簧（10）、静触点（11）、限位柱（12）、动触点(13)、电磁线圈（15）、钢柱（16）、铁芯（17），其中电源转换芯片(7)为主控芯片（8）提供电压，可将12V的电压转换为5V的电压。MOS管（9）漏极和电磁线圈（15）控制端连接；MOS管（9）源极和蓄电池（14）的负极连接；MOS管栅极和主控芯片（8）连接；电磁线圈（15）电源端与蓄电池（14）正极常连接；电磁线圈（15）缠绕在铁芯（17）上；接线柱（5）和静触点（11）之间的连接线穿过电流互感器（6）；
主控芯片（8）在软件的支持下采集控制开关（2）、启动开关（3）的开关信号和电流互感器（6）电流信号后对MOS管（9）实施自动控制。
常态时：控制开关（2）闭合，主控芯片（8）驱动MOS管（9）导通，电磁线圈（15）通电产生电磁吸力，钢柱（16）带动动触点(13)向下运动，动触点(13)和静触点（11）连接，蓄电池（14）通过电流互感器（6）和接线柱（5）向整车电器负载（4）供电。
短路保护时：整车电器负载（4）发生短路时，短路电流经过电流互感器（6），主控芯片（8）采集到电流互感器（6）的异常信号，主控芯片（8）将该异常信号与预先设定在软件中的数据进行比较，并采集启动开关（3）的信号，若启动开关（3）无信号且异常信号超出了预先设定在软件中的数据，则主控芯片（8）控制MOS管（9）截至，电磁线圈（15）断路失去电磁吸力，在复位弹簧（10）的作用下，钢柱（16）带动动触点(13)向上运动，动触点(13)和静触点（11）断开，整车电器负载（4）无电；若主控芯片（8）采集到启动开关（3）的信号，则主控芯片（8）在软件中设定电流互感器（6）的异常信号是启动电流信号，此时主控芯片（8）仍控制MOS管（9）导通，电磁线圈（15）仍通电维持动触点(13)和静触点（11）的连接（此状态是为了区分是短路电流还是正常的启动电流，因启动电流也非常大，避免启动时开关误动作）。
具体的操作包括以下详细说明：
司机上车将控制开关（2）闭合，主控芯片（8）驱动MOS管（9）导通，电磁线圈（15）通电产生电磁吸力，钢柱（16）带动动触点(13)向下运动，动触点(13)和静触点（11）连接，蓄电池（14）通过电流互感器（6）和接线柱（5）向整车电器负载（4）供电。整车电器负载（4）发生短路时，短路电流经过电流互感器（6），主控芯片（8）采集到电流互感器（6）的异常信号，主控芯片（8）将该异常信号与预先设定在软件中的数据进行比较，并采集启动开关（3）的信号，若启动开关（3）无信号且异常信号超出了预先设定在软件中的数据，则主控芯片（8）控制MOS管（9）截至，电磁线圈（15）断路失去电磁吸力，在复位弹簧（10）的作用下，钢柱（16）带动动触点(13)向上运动，动触点(13)和静触点（11）断开，整车电器负载（4）断电。本发明的电源总开关具有自动检测自动控制功能，能在第一时间切断电源，很好的解决了现有总开关需人工操作而延误时间造成车辆失火的问题，结构简单适合大范围推广。

Claims (5)

1.一种常开型电源总开关装置，包括壳体(1)；电流采样单元，与整车负载相连接；主控芯片(8)；动触点(13)和静触点(11)；电磁线圈(15)缠绕在铁芯(17)上以及钢柱(16)，其中所述电磁线圈(15)由蓄电池(14)供电，其特征在于：还包括开关部件，分别与电磁线圈(15)，主控芯片(8)相连接；电流采样单元还分别和静触点及主控芯片相连；
主控芯片(8)采集控制开关(2)、启动开关(3)的开关信号和电流采样单元的电流信号以控制开关部件；
当控制开关(2)闭合，主控芯片驱动开关部件导通，电磁线圈通电，钢柱(16)带动动触点向下运动与静触点连接，蓄电池通过动、静触点和电流采样单元向整车负载供电；
其中，当负载短路时，电流采样单元采集到异常信号并发送给主控芯片(8)，主控芯片同时采集负载启动开关(3)的信号，若启动开关(3)无信号且异常电流信号超出了预先设定值，则主控芯片(8)控制开关部件截止使电磁线圈(15)断路，钢柱(16)带动动触点(13)向上运动，动触点(13)和静触点(11)断开，整车电器负载(4)断电；若主控芯片(8)采集到启动开关(3)的信号，则主控芯片(8)判定该异常信号是启动电流信号，此时主控芯片(8)仍控制开关部件保持导通不动作。
2.根据权利要求1所述的开关装置，其中的开关部件是MOS管，MOS管(9)漏极和电磁线圈(15)控制端连接；MOS管(9)源极和蓄电池(14)的负极连接；MOS管栅极和主控芯片(8)连接。
3.根据权利要求1所述的开关装置，其中的电流采样单元是电流互感器。
4.根据权利要求1所述的开关装置，其中的开关部件是晶体管。
5.一种汽车负载短路的自动断电方法，适用于一种常开型电源总开关装置，包括有主控芯片(8)，电流采样单元，和开关部件，
主控芯片采集电流采样单元和启动开关(3)和控制开关(2)的信号；
根据采集的信号以控制开关部件使动静触点断开而实现负载断电；
当主控芯片采集到的启动开关(3)无信号且异常电流信号超出了预先设定值；
则主控芯片(8)控制开关部件断开以使电磁线圈(15)回路断电，由弹性力的作用下钢柱(16)带动动触点(13)向上运动，动触点(13)和静触点(11)断开，整车电器负载(4)断电。
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