CN114530823A - 一种用于电动车的短路保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于电动车的短路保护系统，包括供电模块、短路保护模块、启动模块、被保护电器，短路保护模块正极输入端与供电模块正极连接，短路保护模块负极端与供电模块负极连接，短路保护模块正极输出端连接启动模块后再与被保护电器连接供电；正极输出端与正极输入端之间设置过流阻断电路，正极输出端与负极端之间设置分压控制电路用于控制过流阻断电路的过流能力，分压控制电路上还连接有启动检测电路，启动检测电路另一端通过启动模块与正极输出端连接，用于正极输出端出现短路电压低时进行截止保护。本发明所述的一种用于电动车的短路保护系统，过流阻断电路在超过限流后安全断电，响应速度快，不产生火花，安全性高。
Description
技术领域
本发明属于电动车短路领域，尤其是涉及一种用于电动车的短路保护系统。
背景技术
随着人们对便捷绿色出行的需求不断增加，电动车市场保有量逐年递增，体量增大的同时也带来了一些问题，其中比较严重的是电动车自燃现象的发生，给人民群众的生命财产安全带来威胁；而导致电动车自燃的主要原因就是电线绝缘皮老化开裂、器件内部短路，造成电气短路后发热引发的起火；
现有电动车的过流/短路保护大都采用熔断器或空气开关串联在主回路中的保护方式，但响应速度慢，普通的熔断装置需要50ms以上的响应时间，不能及时阻止短路引起的发热；对电流的限制值是固定的，为兼顾正常使用时的大电流，保护值不能做的很小，导致在发生轻微短路时不能及时切断电流，短路时会有明显火花产生，引发安全隐患；熔断装置为一次性使用，触发保护后需更换装置。
因此需要设计一种针对过流、短路的防护系统来阻止起火的发生。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于电动车的短路保护系统，以解决现有的电动车缺少过流、短路的防护系统的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于电动车的短路保护系统，包括供电模块、短路保护模块、启动模块、被保护电器，短路保护模块正极输入端与供电模块正极连接，短路保护模块负极端与供电模块负极连接，短路保护模块正极输出端连接启动模块后再与被保护电器连接供电；
所述短路保护模块正极输出端与正极输入端之间设置过流阻断电路，正极输出端与负极端之间设置分压控制电路用于控制过流阻断电路的过流能力，所述分压控制电路上还连接有启动检测电路，启动检测电路另一端为启动检测端，启动检测端通过启动模块与正极输出端连接，用于正极输出端出现短路电压低时进行截止保护。
进一步的，所述过流阻断电路包括PMOS管Q1、与PMOS管Q1并联的热敏电阻R5，所述分压控制电路包括依次串联的分压电阻R1、分压电阻R2、三级管Q2，所述PMOS管Q1栅极与分压电阻R1靠近分压电阻R2一端，所述启动检测电路包括稳压二极管DZ2，所述三级管Q2基极与稳压二极管DZ2正极连接，所述稳压二极管负极为启动检测电路启动检测端。
进一步的，三级管Q2基极与之间设置电阻R3，所述三级管Q2基极还连接有下拉电阻R4后接地。
进一步的，所述分压电阻R1两端还并联有稳压二极管DZ1，所述短路保护模块正极输出端还连接有电容E1，电容E1另一端接地。
进一步的，所述启动模块包括钥匙开关、电子防盗器，所述钥匙开关与电子防盗器并联。
进一步的，所述短路保护系统还设置有通讯模块，所述通讯模块包括检测端口一、检测端口二，所述检测端口一与短路保护模块正极输入端连接，所述检测端口二与短路保护模块正极输出端连接，所述通讯模块通过正极输入端与正极输出端的电压差来确定是否短路，并通过无线通信向用户端传输故障信号。
进一步的，所述通讯模块包括单片机、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9，从检测端口一依次串联电阻R6、电阻R7，所述电阻R7远离电阻R6一端接地，所述检测端口二依次串联电阻电阻R8、电阻R9，所述电阻R9远离电阻R8一端接地，所述单片机引脚5连接电阻R7靠近电阻R6一端，所述单片机引脚6连接电阻R9靠近电阻R8一端，所述单片机引脚4设置通讯端口与无线通讯装置连接，无线通讯装置与用户端进行无线通讯进行预警提示。
进一步的，所述单片机引脚4的电压值与引脚5的电压值的压差大于等于5V通过通讯模块向用户发出短路预警提示，否则为正常。相对于现有技术，本发明所述的一种用于电动车的短路保护系统具有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种用于电动车的短路保护系统，过流阻断电路通过分压控制电路使电动车未启动状态，最大限流控制在小电流(小电流满足电子报警器等部件的正常使用)，电动车启动状态，允许一定的大电流通过，满足后续工作部件的正常工作；过流阻断电路在超过限流后安全断电，响应速度快，不产生火花，安全性高。
(2)本发明所述的一种用于电动车的短路保护系统，触发短路保护后，可以通过通信模块检测短路保护模块正极输入端与正极输出端之前的电压差来发现异常状态，并通过无线通信模块传输异常信息到使用者的终端或物联网云端后台，及时通知使用者和车辆生产厂家车辆出现异常情况。
(3)本发明所述的一种用于电动车的短路保护系统，解除短路故障后能自行恢复，可重复保护，不需像传统短路保护中的更换熔断器等器件，减少维修成本，方便使用。
(4)本发明所述的一种用于电动车的短路保护系统，短路保护模块设置于被保护器件的正极输入端，一般整车的各部件采用共负极的供电方式，而正极输入相对独立，因此保护系统的可选位置更加灵活，可选择保护不同的范围；短路保护模块安装的拓扑位置在整车的系统中除动力供电部分以外的用电器件正极，总体功率较小，对Pmos管过流能力要求很小，保护系统的用料成本很低。且正常工况下发热量很小，外壳体积要求很小。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种用于电动车的短路保护系统示意图；
图2为本发明实施例所述的短路保护模块内部电路原理图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种用于电动车的短路保护系统，包括供电模块、短路保护模块、启动模块、被保护电器，短路保护模块正极输入端与供电模块正极连接，短路保护模块负极端与供电模块负极连接，短路保护模块正极输出端连接启动模块后再与被保护电器连接供电；
所述短路保护模块正极输出端与正极输入端之间设置过流阻断电路，正极输出端与负极端之间设置分压控制电路用于控制过流阻断电路的过流能力，所述分压控制电路上还连接有启动检测电路，启动检测电路另一端为启动检测端，启动检测端通过启动模块与正极输出端连接，用于正极输出端出现短路电压低时进行截止保护。
被保护电器设置多个，被保护电器正极通过启动模块与短路保护系统正极输出端连接，负极与供电模块负极连接，所述被保护电器包括显示/灯光模块、控制器IC供电模块。
所述供电模块为电动车的电池，所述电池正极通过熔断装置与短路保护模块正极输入端连接。电池可以通过电机动力供电。
如图1、图2所示，所述过流阻断电路包括PMOS管Q1、与PMOS管Q1并联的热敏电阻R5，所述分压控制电路包括依次串联的分压电阻R1、分压电阻R2、三级管Q2，所述PMOS管Q1栅极与分压电阻R1靠近分压电阻R2一端，所述启动检测电路包括稳压二极管DZ2，所述三级管Q2基极与稳压二极管DZ2正极连接，所述稳压二极管负极为启动检测电路启动检测端。
如图1、图2所示，三级管Q2基极与之间设置电阻R3，所述三级管Q2基极还连接有下拉电阻R4后接地。
如图1、图2所示，所述分压电阻R1两端还并联有稳压二极管DZ1，所述短路保护模块正极输出端还连接有电容E1，电容E1另一端接地。
DZ1及E1作用是滤除正极上的不稳定电压脉冲，保护敏感器件不易受损。
如图1、图2所示，所述启动模块包括钥匙开关、电子防盗器，所述钥匙开关与电子防盗器并联。
如图1、图2所示，所述短路保护系统还设置有通讯模块，所述通讯模块包括检测端口一、检测端口二，所述检测端口一与短路保护模块正极输入端连接，所述检测端口二与短路保护模块正极输出端连接，所述通讯模块通过正极输入端与正极输出端的电压差来确定是否短路，并通过无线通信向用户端传输故障信号。
如图1、图2所示，所述通讯模块包括单片机、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9，从检测端口一依次串联电阻R6、电阻R7，所述电阻R7远离电阻R6一端接地，所述检测端口二依次串联电阻电阻R8、电阻R9，所述电阻R9远离电阻R8一端接地，所述单片机引脚5连接电阻R7靠近电阻R6一端，所述单片机引脚6连接电阻R9靠近电阻R8一端，所述单片机引脚4设置通讯端口与无线通讯装置连接，无线通讯装置与用户端进行无线通讯进行预警提示。
所述无线通讯装置采用但不限于现有技术4g/2g物联网模块或车载gps通讯模块。
如图1、图2所示，所述单片机引脚4的电压值与引脚5的电压值的压差大于等于5V通过通讯模块向用户发出短路预警提示，否则为正常。
工作过程：
如图1、图2所示，当电动车未启动时，钥匙开关断开，启动信号无电压输入，无电流流过DZ2及R3，Q2基级通过下拉电阻R4与负极连接，基级为低电平，Q2处于截止状态，Q1栅极通过R1连接至正极，其电平为电池正极高电平，不满足开启条件，PMOS管处于截止状态；因此正极输出电流全部流经R5，R5额定电流典型值100mA，停车状态下可以满足后方部件的用电量(仅电子防盗器)；当发生短路状况时，根据热敏电阻特性，超过100ma电流后会使其温度升高，电阻随之急剧增大，将电流阻断，正极输出端口的电压迅速降低至0，从而避免因短路造成的大电流发热起火；同时正极输出电压大幅下降，此时即使打开钥匙开关，由于没有足够的电压到达启动信号端，仍不能使保护系统恢复电流输出，此时单片机检测到正极输出电压与电池正极电压出现明显电压差，通过通讯端口发送异常状态信息到无线通讯装置，判断其进入短路保护状态，发送异常报警信息到用户端或物联网云端后台。
当短路故障排除后，电流减小至正常范围，R5发热量下降，随之电阻减小，恢复正常电流输出，后方电压恢复正常，此时单片机检测到正极输出电压与电池正极电压无明显差别(电压差小于5V)，停止通过通讯端口发送异信息，判断其解除短路保护状态，无线通讯装置停止发送异常报警。
状态二：当电动车启动，钥匙开关闭合，正极输出的48V电压到达启动信号端口，DZ2特性当其两端电压高于其反向导通电压30V后就会有电流流过DZ2，电流通过R3为Q2基级供电，Q2集电极与发射极处于导通状态，Q1栅极通过R2连接至Q2集电极，再通过发射极接入电池负极，栅极电压下降，通过分压电阻R1、R2的比例使栅极电压达到Q1的开启电压，使其导通，由于PMOS的过电流能力较强(典型值5-50A)，可供应后方较大功率用电器的正常工作，由于Q1导通电阻小于R5，几乎没有电流流经R5使其发热。
此时发生短路，相当于正极输出端与电池负极短接，正极输出电压大幅下降，启动信号电平随之降低，当其低于DZ2反向导通电压30V后，DZ2进入截止状态，切断R3的电流供给，Q2失去基级供电进入截止状态，R2不能将Q1栅极电平拉低，R1会将Q1栅极拉高，栅极电压不能达到Pmos的开启电压，Pmos截止，所有电流流经R5，从而进入状态一描述的短路情况，触发短路保护。此时单片机检测到正极输出电压与电池正极电压出现明显电压差(电压差大于5V)，通过通讯端口通过无线通讯装置发送异常状态信息，判断其进入短路保护状态，发送异常报警信息到用户端或物联网云端后台。
当短路故障排除后，此时若开关仍处于导通状态，后方较大功率用电器仍会使电流超出R5额定电流100ma，短路保护不能解除，需将开关断开后，电流减小至正常范围，R5发热量下降，随之电阻减小，恢复正常电流输出，后方电压才可恢复正常，无线通讯装置检测到正极输出端电压恢复，判断其解除短路保护状态，停止发送异常报警。
DZ1及E1作用是滤除正极上的不稳定电压脉冲，保护敏感器件不易受损。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于电动车的短路保护系统，其特征在于：包括供电模块、短路保护模块、启动模块、被保护电器，短路保护模块正极输入端与供电模块正极连接，短路保护模块负极端与供电模块负极连接，短路保护模块正极输出端连接启动模块后再与被保护电器连接供电；
所述短路保护模块正极输出端与正极输入端之间设置过流阻断电路，正极输出端与负极端之间设置分压控制电路用于控制过流阻断电路的过流能力，所述分压控制电路上还连接有启动检测电路，启动检测电路另一端为启动检测端，启动检测端通过启动模块与正极输出端连接，用于正极输出端出现短路电压低时进行截止保护。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动车的短路保护系统，其特征在于：所述过流阻断电路包括PMOS管Q1、与PMOS管Q1并联的热敏电阻R5，所述分压控制电路包括依次串联的分压电阻R1、分压电阻R2、三级管Q2，所述PMOS管Q1栅极与分压电阻R1靠近分压电阻R2一端，所述启动检测电路包括稳压二极管DZ2，所述三级管Q2基极与稳压二极管DZ2正极连接，所述稳压二极管负极为启动检测电路启动检测端。
3.根据权利要求1所述的一种用于电动车的短路保护系统，其特征在于：三级管Q2基极与之间设置电阻R3，所述三级管Q2基极还连接有下拉电阻R4后接地。
4.根据权利要求3所述的一种用于电动车的短路保护系统，其特征在于：所述分压电阻R1两端还并联有稳压二极管DZ1，所述短路保护模块正极输出端还连接有电容E1，电容E1另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种用于电动车的短路保护系统，其特征在于：所述启动模块包括钥匙开关、电子防盗器，所述钥匙开关与电子防盗器并联。
6.根据权利要求1所述的一种用于电动车的短路保护系统，其特征在于：所述短路保护系统还设置有通讯模块，所述通讯模块包括检测端口一、检测端口二，所述检测端口一与短路保护模块正极输入端连接，所述检测端口二与短路保护模块正极输出端连接，所述通讯模块通过正极输入端与正极输出端的电压差来确定是否短路，并通过无线通信向用户端传输故障信号。
7.根据权利要求6所述的一种用于电动车的短路保护系统，其特征在于：所述通讯模块包括单片机、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9，从检测端口一依次串联电阻R6、电阻R7，所述电阻R7远离电阻R6一端接地，所述检测端口二依次串联电阻电阻R8、电阻R9，所述电阻R9远离电阻R8一端接地，所述单片机引脚5连接电阻R7靠近电阻R6一端，所述单片机引脚6连接电阻R9靠近电阻R8一端，所述单片机引脚4设置通讯端口与无线通讯装置连接，无线通讯装置与用户端进行无线通讯进行预警提示。
8.根据权利要求7所述的一种用于电动车的短路保护系统，其特征在于：所述单片机引脚4的电压值与引脚5的电压值的压差大于等于5V通过通讯模块向用户发出短路预警提示，否则为正常。
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| CN202210286600.3A CN114530823A (zh) | 2022-03-23 | 2022-03-23 | 一种用于电动车的短路保护系统 |
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| CN202210286600.3A CN114530823A (zh) | 2022-03-23 | 2022-03-23 | 一种用于电动车的短路保护系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117175487A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-05 | 江苏慕林智造科技股份有限公司 | 短路保护电路、方法及可读存储介质 |
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2022
- 2022-03-23 CN CN202210286600.3A patent/CN114530823A/zh active Pending
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| CN117175487B (zh) * | 2023-11-02 | 2024-02-06 | 江苏慕林智造科技股份有限公司 | 短路保护电路、方法及可读存储介质 |
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