CN103368395A - 用于电动汽车的电气保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于电动汽车的电气保护装置，包括比较器U1、第一分压电路和第二分压电路，所述的第一分压电路包括串联的电阻R13和第一分压电阻，第二分压电路包括串联的电阻R7和第二分压电阻，比较器U1的正电源端通过一个降压电路连接在电源BT1的正极上，其负电源端接地。本发明的有益效果：设置降压电路，通过该降压电路电动汽车的主电源能够直接给缓冲电路供电。
Description
技术领域
本发明涉及到一种缓冲开关电路，特别是涉及到用于电动汽车的电气保护装置。
背景技术
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。其工作流程如下：蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶。
目前电动汽车上装有大量电气设备，尤其是电机控制器、车载充电机、DC-DC等大功率电气设备，这些大功率电气设备一般内部都有大容量电容存在。因此电动汽车在接通动力电池时，可能会因系统电流过大而造成部分电气设备损坏，所以现有的电动汽车的主电源与主电路之间设置有缓冲电路，但是缓冲电路中的元器件的供电供电就有了问题，首先是电压问题，主电源的电压比元器件需要的电压值高，还有主电源直接给缓冲电路中元器件供电，可能也出现过流问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供了用于电动汽车的电气保护装置，解决现有电动汽车中，设置在主电源和主电路之间的缓冲电路上元器件的供电问题。
本发明的目的通过下述技术方案实现：用于电动汽车的电气保护装置，包括比较器U1、第一分压电路和第二分压电路，所述的第一分压电路包括串联的电阻R13和第一分压电阻，第二分压电路包括串联的电阻R7和第二分压电阻，第一分压电路和电源BT1构成一个回路，电阻R7一端连接电源BT1的负极，另一端连接第一分压电阻，第二分压电路、电源BT1和继电器K1构成一个回路，电阻R13一端连接电源BT1的负极，另一端连接到第二分压电路，继电器K1的触点一端连接电源BT1，另一端连接第二分压电路，第二分压电路上并联有一个电容C1，所述的比较器U1的负输入端连接到电阻R13上连接第一分压电阻的一端，比较器U1的正输入端连接到电阻R7上连接第二分压电阻的一端，比较器U1的输出连接到三极管Q1的基极，三级管Q1的发射极接地，其集电极连接到继电器K2的控制线圈的一端，继电器K2的控制线圈的另一端接电源。比较器U1的正电源端通过一个降压电路连接在电源BT1的正极上，其负电源端接地，降压电路的输出也连接到继电器K2的控制线圈，为继电器K2的控制线圈供电。
第一分压电路和第二分压电路都连接在电源BT1上，继电器K2为电动汽车主电路的开关，电源BT1为电动汽车的主电源，开始时，R13上有电压，R7上没有电压，比较器U1的负输入端上有电压，正输入端没有电压，所以比较器U1的输出为低电平，三极管Q1保持关断，继电器K2位于关断状态；当闭合继电器K1后，电源BT1即对电容C1充电，同时，R7上即有电压，但是R7上电压没有大于R13上电压时，比较器U1不会翻转，只有电容C1继续充电，知道R7上电压大于R13上电压时，比较器U1翻转，其输出为正电平，使得三极管Q1打开，继电器K2的线圈得电，从而使得继电器K2闭合，然后即开启了电动汽车的主电路，该主电路该有电源BT1供电，所以本缓冲电路减缓了电源BT1对主电路的供电速度，避免了电源BT1刚启用时的过流现象对主电路上元器件的破坏。进一步，上述的电阻R7的电阻值为电阻R13电阻值的1.2倍，这样使得C1在充电到80%时，R7上电压会超出电阻R13，保证了充电时间不长也不短，符合要求。而缓冲电路中比较器U1的的电源由主电源BT1降压后提供，因为主电源BT1的电压值高出比较器U1的额定电压，而且主电源BT1直接提供电压，可能会出现过流现象，对比较器U1造成破坏，继电器K2的电源也由主电源BT1降压提供。
进一步，上述的降压电路包括包括降压器U2，所述的降压器U2包括NMOS管Q2和PWM控制器S2，NMOS管Q2的漏极连接到电压输入端，电压输入端还连接电源BT1的正极，其栅极连接到PWM控制器S2的电平输出端，NMOS管Q2的源极通过连接到电压输出端，电压输出端还连接比较器U1的正电源端，所述的NMOS管Q2的源极还通过一个电容C7连接到PWM控制器S2的信号输入端，电压输出端还通过串联的二极管D5、二极管D6连接到降压器U2的电源端VDD，所述的二极管D5的正极连接电压输出端，负极连接到二极管D6的正极，二极管D6的负极连接到降压器U2的电源端VDD。PWM控制器S2的电平输出端不断发送弱电平到NMOS管Q2的控制极即栅极，当电压输入端有电压时，电压输送到NMOS管Q2的漏极，NMOS管Q2的源极处即能够输出一个电压，该电压的压值较小，经二极管D6、二极管D5输送到降压器U2的电源端VDD，降压器U2的电源端VDD即是PWM控制器S2的供电端，从而使得PWM控制器S2正常工作，送入NOMS管Q2的电平值即符合系统要求，电压输入端的电压即经NOMS管Q2降压后从电压输出端输送出去，而NMOS管Q2的源极的电压经电容C7输出一个信号到PWM控制器S2的信号输入端，PWM控制器S2即通过该信号调节NMOS管Q2的源极输出电压，从而使得电压输出端能够输出稳定的符合要求的电压。
进一步，上述的二极管D5的负极连接有一个接地的电解电容C8，二极管D2的负极连接有一个接地的电解电容C9，电解电容C8和电解电容C9都具有稳压的作用，因为降压器U2的电源端VDD需要的电压即为输出电压端处的电压，而输出电压是有变化的，所以电解电容C8和C9将电压进行稳定后输送到电源端VDD处。
进一步，上述的电压输入端和降压器U2之间设置有一个滤波电路，所述的滤波电路包括电阻R20和电容C6，电阻R20的两端分别接电压输入端和NMOS管Q2的漏极，电容C6的一端接NMOS管Q2的漏极，另一端接地。该处设置一个RC滤波器用于滤掉非直流电压，因为本装置是DC/DC降压器，如果出现交流电压，可能导致出现差错。
进一步，上述的NMOS管Q2的漏极和电压输出端之间设置有串联的电感L1和电感L2，该处的电感L1和电感L2用于保护NMOS管Q2。
进一步，上述的电源BT1的正极输出处设置有一个熔断器F1，为整个电路提供保护，在出现短路现象时，熔断器F1即自动断开电源BT1的供电。
进一步，上述的电源BT1的正极输出处设置有一个空气开关S1，用于整个电路的开关控制。
进一步，上述的继电器K2的控制线圈上并联有一个二极管D2，二极管D2的正极连接控制线圈接三级管Q1的一端，二极管D2的负极连接控制线圈接电源的一端，二极管D2防止电压逆流，从而打开继电器K2。且继电器K1的控制线圈上也并联有一个同样作用的二极管。
本发明的有益效果是：设置降压电路，通过该降压电路电动汽车的主电源能够直接给缓冲电路供电。
附图说明
图1 为实施例1的结构示意图；
图2 为实施例2的结构示意图；
图3 为实施例3中降压电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例：
【实施例1】
如图1所示，用于电动汽车的电气保护装置，包括比较器U1、第一分压电路和第二分压电路，所述的第一分压电路包括串联的电阻R13和第一分压电阻，第二分压电路包括串联的电阻R7和第二分压电阻，第一分压电路和电源BT1构成一个回路，电阻R7一端连接电源BT1的负极，另一端连接第一分压电阻，第二分压电路、电源BT1和继电器K1构成一个回路，电阻R13一端连接电源BT1的负极，另一端连接到第二分压电路，继电器K1的触点一端连接电源BT1，另一端连接第二分压电路，第二分压电路上并联有一个电容C1，所述的比较器U1的负输入端连接到电阻R13上连接第一分压电阻的一端，比较器U1的正输入端连接到电阻R7上连接第二分压电阻的一端，比较器U1的输出连接到三极管Q1的基极，三级管Q1的发射极接地，其集电极连接到继电器K2的控制线圈的一端，继电器K2的控制线圈的另一端接电源。比较器U1的正电源端通过一个降压电路连接在电源BT1的正极上，其负电源端接地，降压电路的输出也连接到继电器K2的控制线圈，为继电器K2的控制线圈供电。
第一分压电路和第二分压电路都连接在电源BT1上，继电器K2为电动汽车主电路的开关，电源BT1为电动汽车的主电源，开始时，R13上有电压，R7上没有电压，比较器U1的负输入端上有电压，正输入端没有电压，所以比较器U1的输出为低电平，三极管Q1保持关断，继电器K2位于关断状态；当闭合继电器K1后，电源BT1即对电容C1充电，同时，R7上即有电压，但是R7上电压没有大于R13上电压时，比较器U1不会翻转，只有电容C1继续充电，知道R7上电压大于R13上电压时，比较器U1翻转，其输出为正电平，使得三极管Q1打开，继电器K2的线圈得电，从而使得继电器K2闭合，然后即开启了电动汽车的主电路，该主电路该有电源BT1供电，所以本缓冲电路减缓了电源BT1对主电路的供电速度，避免了电源BT1刚启用时的过流现象对主电路上元器件的破坏。进一步，上述的电阻R7的电阻值为电阻R13电阻值的1.2倍，这样使得C1在充电到80%时，R7上电压会超出电阻R13，保证了充电时间不长也不短，符合要求。而缓冲电路中比较器U1的的电源由主电源BT1降压后提供，因为主电源BT1的电压值高出比较器U1的额定电压，而且主电源BT1直接提供电压，可能会出现过流现象，对比较器U1造成破坏，继电器K2的电源也由主电源BT1降压提供。
本实施例的电源BT1的正极输出处设置有一个空气开关S1，用于整个电路的开关控制。
【实施例2】
如图2所示，本实施例的结构与实施例1基本一致，不同之处在于电源BT1的正极输出处设置有一个熔断器F1，为整个电路提供保护，在出现短路现象时，熔断器F1即自动断开电源BT1的供电。
本实施例的继电器K2的控制线圈上并联有一个二极管D2，二极管D2的正极连接控制线圈接三级管Q1的一端，二极管D2的负极连接控制线圈接电源的一端，二极管D2防止电压逆流，从而打开继电器K2，。且继电器K1的控制线圈上也并联有一个同样作用的二极管D1。
本实施例中电阻R7的电阻值为电阻R13电阻值的1.2倍，这样使得C1在充电到80%时，R7上电压会超出电阻R13，保证了充电时间不长也不短，符合要求。
【实施例3】
如图3所示，本实施例的结构与实施例2基本一致，不同之处在于降压电路包括包括降压器U2，所述的降压器U2包括NMOS管Q2和PWM控制器S2，NMOS管Q2的漏极连接到电压输入端，电压输入端还连接电源BT1的正极，其栅极连接到PWM控制器S2的电平输出端，NMOS管Q2的源极通过连接到电压输出端，电压输出端还连接比较器U1的正电源端，所述的NMOS管Q2的源极还通过一个电容C7连接到PWM控制器S2的信号输入端，电压输出端还通过串联的二极管D5、二极管D6连接到降压器U2的电源端VDD，所述的二极管D5的正极连接电压输出端，负极连接到二极管D6的正极，二极管D6的负极连接到降压器U2的电源端VDD。PWM控制器S2的电平输出端不断发送弱电平到NMOS管Q2的控制极即栅极，当电压输入端有电压时，电压输送到NMOS管Q2的漏极，NMOS管Q2的源极处即能够输出一个电压，该电压的压值较小，经二极管D6、二极管D5输送到降压器U2的电源端VDD，降压器U2的电源端VDD即是PWM控制器S2的供电端，从而使得PWM控制器S2正常工作，送入NOMS管Q2的电平值即符合系统要求，电压输入端的电压即经NOMS管Q2降压后从电压输出端输送出去，而NMOS管Q2的源极的电压经电容C7输出一个信号到PWM控制器S2的信号输入端，PWM控制器S2即通过该信号调节NMOS管Q2的源极输出电压，从而使得电压输出端能够输出稳定的符合要求的电压。
本实施例中二极管D5的负极连接有一个接地的电解电容C8，二极管D2的负极连接有一个接地的电解电容C9，电解电容C8和电解电容C9都具有稳压的作用，因为降压器U2的电源端VDD需要的电压即为输出电压端处的电压，而输出电压是有变化的，所以电解电容C8和C9将电压进行稳定后输送到电源端VDD处。
本实施例中电压输入端和降压器U2之间设置有一个滤波电路，所述的滤波电路包括电阻R20和电容C6，电阻R20的两端分别接电压输入端和NMOS管Q2的漏极，电容C6的一端接NMOS管Q2的漏极，另一端接地。该处设置一个RC滤波器用于滤掉非直流电压，因为本装置是DC/DC降压器，如果出现交流电压，可能导致出现差错。
本实施例中NMOS管Q2的漏极和电压输出端之间设置有串联的电感L1和电感L2，该处的电感L1和电感L2用于保护NMOS管Q2。
Claims (10)
1.用于电动汽车的电气保护装置，包括比较器U1、第一分压电路和第二分压电路，所述的第一分压电路包括串联的电阻R13和第一分压电阻，第二分压电路包括串联的电阻R7和第二分压电阻，第一分压电路和电源BT1构成一个回路，电阻R7一端连接电源BT1的负极，另一端连接第一分压电阻，第二分压电路、电源BT1和继电器K1构成一个回路，电阻R13一端连接电源BT1的负极，另一端连接到第二分压电路，继电器K1的触点一端连接电源BT1，另一端连接第二分压电路，第二分压电路上并联有一个电容C1，所述的比较器U1的负输入端连接到电阻R13上连接第一分压电阻的一端，比较器U1的正输入端连接到电阻R7上连接第二分压电阻的一端，比较器U1的输出连接到三极管Q1的基极，三级管Q1的发射极接地，其集电极连接到继电器K2的控制线圈的一端，继电器K2的控制线圈的另一端接电源，其特征在于，比较器U1的正电源端通过一个降压电路连接在电源BT1的正极上，其负电源端接地，降压电路的输出也连接到继电器K2的控制线圈，为继电器K2的控制线圈供电。
2.根据权利要求1所述的用于电动汽车的电气保护装置，其特征在于，所述的降压电路包括包括降压器U2，所述的降压器U2包括NMOS管Q2和PWM控制器S2，NMOS管Q2的漏极连接到电压输入端，电压输入端还连接电源BT1的正极，其栅极连接到PWM控制器S2的电平输出端，NMOS管Q2的源极通过连接到电压输出端，电压输出端还连接比较器U1的正电源端，所述的NMOS管Q2的源极还通过一个电容C7连接到PWM控制器S2的信号输入端，电压输出端还通过串联的二极管D5、二极管D6连接到降压器U2的电源端VDD，所述的二极管D5的正极连接电压输出端，负极连接到二极管D6的正极，二极管D6的负极连接到降压器U2的电源端VDD。
3.根据权利要求2所述的电动汽车用电压转换电路，其特征在于，所述的二极管D5的负极连接有一个接地的电解电容C8，二极管D2的负极连接有一个接地的电解电容C9。
4.根据权利要求2所述的电动汽车用电压转换电路，其特征在于，所述的电压输入端和降压器U2之间设置有一个滤波电路。
5.根据权利要求4所述的电动汽车用电压转换电路，其特征在于，所述的滤波电路包括电阻R20和电容C6，电阻R20的两端分别接电压输入端和NMOS管Q2的漏极，电容C6的一端接NMOS管Q2的漏极，另一端接地。
6.根据权利要求2所述的电动汽车用电压转换电路，其特征在于，所述的NMOS管Q2的漏极和电压输出端之间设置有串联的电感L1和电感L2。
7.根据权利要求1所述的用于电动汽车的电气保护装置，其特征在于，所述的电阻R7的电阻值为电阻R13电阻值的1.2倍。
8.根据权利要求1所述的用于电动汽车的电气保护装置，其特征在于，所述的电源BT1的正极输出处设置有一个熔断器F1。
9.根据权利要求1所述的用于电动汽车的电气保护装置，其特征在于，所述的电源BT1的正极输出处设置有一个空气开关S1。
10.根据权利要求1所述的用于电动汽车的电气保护装置，其特征在于，所述的继电器K2的控制线圈上并联有一个二极管D2，二极管D2的正极连接控制线圈接三级管Q1的一端，二极管D2的负极连接控制线圈接电源的一端。
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