CN201877797U - 电动汽车高压电源安全保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车高压电源的安全保护装置，包括至少两个接触器、第一继电器、第二继电器、低压工作电源和用于控制驱动第一继电器的保护电路，接触器的连接触头串联到电动汽车高压电源蓄电池模块之间，各接触器的线包并联后一端接低压工作电源的正极，另一端与第二继电器的常开触头连接，第二继电器的常闭触头接回低压工作电源的负极，第二继电器的线包两端、电动车开关、第一继电器的常闭触头、低压工作电源连成闭合回路，保护电路的控制输出端连接第一继电器线包的一端，第一继电器线包的另一端接低压工作电源的负极；通过保护电路在各种情况下的控制输出，驱动控制第一、第二继电器动作，进而控制所有接触器触头的断开，确保车辆安全。

Description

电动汽车高压电源安全保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车安全保护系统，具体涉及一种电动汽车高压电源的安全保护装置。

背景技术

无轨电车，有轨电车，轻铁等轨道交通车辆一旦出现着火、车辆碰撞等交通事故，关闭高压电源开关或将集电杆脱离线网，车内再没有高压电，事故再不会恶化是安全的。

图1所示为现有电动汽车安全保护电路组成图，包括串联蓄电池模块组、接触器触头、保险丝、电机调速器和电动机，保险丝串接于串联蓄电池模块组的蓄电池模块之间，串联蓄电池模块组与接触器触头、电机调速器组成串联回路，电机调速器控制电动机，电动汽车由串联蓄电池模块组构成高压电源供电。电动汽车一旦出现着火、车辆碰撞等交通事故，关闭高压电源开关后车内依然存在高压电源，存在高压电，存在较大的危险性。

采用这种结构的不足之处在于：

1)电机调速器及电动机出现故障电流过大时，保险丝不一定会熔断。关闭接触器触头会产生电弧，产生电弧后电流不会很大，保险丝更不会熔断，只有接触器触头全部烧烂才能灭弧，由此产生火灾。即使将接触器的工作电压高出串联蓄电池模块组的电压2-3倍，也会出现上述故障。

2)电机调速器及电动机出现故障电流过大时，关闭接触器，如接触器出故障，接触器触头不能释放会产生火灾。

3)在串联蓄电池模块组出现电弧，保险丝不会熔断，只有电弧端完全烧断才能灭弧，由此产生火灾。

4)车辆行驶时出现重大的碰撞和翻车事故，串联蓄电池模块组可能出现漏电，电弧，短路等，可能引起火灾。

5)车辆行驶时出现重大的碰撞和翻车事故，车辆翻到路旁的河里，串联蓄电池模块组被水浸，将出现高达600V的爬电和漏电，会对车内人员造成伤害。车内的电缆，电线接触不良温度过高着火，车内其他电器设备温度过高着火，不能自动将电源总开关关闭，自动将串联蓄电池模块组断开串联状态。

6)车内串联蓄电池模块组与车体出现严重漏电时不能自动关闭高压电源。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电动汽车高压电源的安全保护装置，确保电动汽车高压电源的使用安全。

实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种电动汽车高压电源的安全保护装置，包括至少两个接触器、第一继电器、第二继电器、低压工作电源和用于控制驱动第一继电器的保护电路，接触器的连接触头串联到电动汽车高压电源蓄电池模块之间，各接触器的线包并联后一端接低压工作电源的正极，另一端与第二继电器的常开触头连接，第二继电器的常闭触头接回低压工作电源的负极，第二继电器的线包两端、电动车开关、第一继电器的常闭触头、低压工作电源连成闭合回路，保护电路的控制输出端连接第一继电器线包的一端，第一继电器线包的另一端接低压工作电源的负极；通过保护电路在各种情况下的控制输出，驱动控制第一、第二继电器动作，进而控制所有接触器触头的断开。

本实用新型还包括热过载继电器，热过载继电器的线包串接到电动汽车高压电源的输出回路中，热过载继电器的常闭触头串接在第二继电器的线包与第一继电器的常闭触头之间。

本实用新型所述的保护电路为过温保护电路，过温保护电路包括驱动控制电路和至少一个温度传感器，驱动控制电路包括光电耦合器OP1、第五电阻R5和可控硅Q2，光电耦合器OP1中光感三极管的集电极、发射极分别接可控硅Q2的正极、控制极，光感三极管的集电极同时通过电阻五R5接低压工作电源的负极，可控硅Q2的正极为接第一继电器线包的控制输出端，可控硅Q2的负极接低压工作电源的负极；每个温度传感器的输出连接光电耦合器OP1中发光二极管的两端。

所述保护电路可以为碰撞保护电路，该碰撞保护电路包括铜环、铜重锤、弹簧、可控硅Q1、第一电阻R1、第二电阻R2，第二电阻R2接于可控硅Q1的控制极与负极之间，可控硅Q1的控制极通过第一电阻R1接铜环，铜重锤通过弹簧接可控硅Q1，可控硅Q1的正极为接第一继电器线包的控制输出端，负极接低压工作电源的负极。

所述保护电路可以为漏电保护电路，该漏电保护电路包括驱动控制电路和漏电检测电路：

其中驱动控制电路包括光电耦合器OP1、第五电阻R5和可控硅Q2，光电耦合器OP1中光感三极管的集电极、发射极分别接可控硅Q2的正极、控制极，光感三极管的集电极同时通过电阻五R5接低压工作电源的负极，可控硅Q2的正极为接第一继电器线包的控制输出端，可控硅(Q2)的负极接低压工作电源的负极；

漏电检测电路包括四个电阻R11、R13-R15、三极管Q3、可调电阻RTX2、比较器U1A，电动汽车高压电源的负极通过电阻R11输入比较器U1A的同相输入端，电源通过电阻R13、可调电阻RTX2分压后接入比较器U1A的反相输入端，同时，比较器U1A的反相输入端通过可调电阻RTX2与车体连接，比较器U1A的输出端接入三极管Q3的基极，三级管的集电极接低压工作电源的正极，发射极通过电阻R15接低压工作电源的负极，三极管Q3的发射极接二极管D1的正极，二极管D1的负极和车体的连接端接入光电耦合器OP1。

本实用新型相对于现有技术，具有下述优点：

1.本实用新型使用多个接触器触头串联在串联蓄电池模块组中，通过保护电路在发生车辆发热温度过高、电池模块组短路漏电、车辆行驶过程中碰撞等各种情况下，可以控制驱动接触器触头的断开，使串联蓄电池模块组被分割为几段，每段的电压会比总电压低几倍，施加到每一个接触器触头的电压就会降低几倍，使接触器触头不会出现电弧。即使其中一个接触器触头出现故障不能释放，其它接触器触头可以分离，同样会将串联蓄电池模块组的串联状态断开及与负载断开，不会出现火灾、漏电或短路；确保电动汽车高压电源的使用安全。

2.使用热过载继电器代替保险丝，其常开和常闭触头作为控制信号输出，控制所有接触器触头释放，串联蓄电池模块组与负载断开。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步的详细说明。

图1为现有电动汽车高压电源原理图；

图2为连接有本实用新型安全保护装置的电动汽车高压电源原理图；

图3为本实用新型安全保护装置电路原理图；

图4为本实用新型实施例碰撞保护的电路原理图：

图5为本实用新型实施例过温保护的温度传感电路原理图；

图6为本实用新型实施例漏电保护的漏电检测电路原理图。

具体实施方式

如图2所示，连接有本实用新型安全保护装置的电动汽车高压电源实施例原理图，由四个的蓄电池模块1串联组成电动汽车高压电源，五个接触器触头串接在四个的蓄电池模块组1之间，接触器触头选用的多少可以根据电动汽车高压电源中蓄电池模块组的多少来定；电动汽车高压电源输出提供动力给电机调速器和电动机。当发生温度过高、电池模块组短路漏电、车辆行驶过程中碰撞等各种情况下，安全保护装置可以控制驱动接触器触头的断开，多个接触器触头的断开使串联蓄电池模块组被分割为几段，串联蓄电池模块组的串联状态断开及与负载断开，不会出现火灾、漏电或短路，确保电动汽车高压电源的使用安全。

上述安全保护装置电路原理图如图3所示，包括三个接触器2、第一继电器5、第二继电器6、低压工作电源8和用于控制驱动第一继电器的保护电路9，接触器的连接触头串联到电动汽车高压电源蓄电池模块之间，各接触器2的线包并联后一端接低压工作电源8的正极，另一端与第二继电器6悬空的常开触头连接，第二继电器6的闭合触头接回低压工作电源8的负极，第二继电器6的线包两端、电动车开关7、第一继电器5的常闭触头、低压工作电源8连成闭合回路，保护电路的控制输出端连接第一继电器5线包的一端，第一继电器5线包的另一端接低压工作电源8的负极；正常情况下，启动汽车，电动车开关7闭合，第一继电器不动作，第二继电器6的线包通电，第二继电器6吸合，使接触器的线包CZ1、CZ2、CZ3通电，串联在电动汽车高压电源蓄电池模块之间接触器触头吸合，电动汽车高压电源正常输出。当发生各种不安全情况时，通过保护电路在控制输出，驱动控制第一继电器5、第二继电器6动作，进而控制所有接触器2的触头的断开。

另外，采用热过载继电器代替传统的保险丝，热过载继电器3的线包串接到电动汽车高压电源的输出回路中，热过载继电器3的常闭触头串接在第二继电器6的线包与第一继电器5的常闭触头之间。这样可以提高过流控制的精度和准确性，其常开和常闭触头作为控制信号输出，当出现过流时会使所有接触器释放，使串联蓄电池模块组的正极和负极输出端与负载断开，同样可以使串联蓄电池模块组内部断开几段。

本实用新型可以在多种情况下实现安全保护，如过温保护，见图3，过温保护电路包括驱动控制电路和分别安装在车内多个地方的温度传感器，驱动控制电路包括光电耦合器OP1、电阻R5和可控硅Q2，光电耦合器OP1中光感三极管的集电极、发射极分别接可控硅Q2的正极、控制极，光感三极管的集电极同时通过电阻R5接低压工作电源8的负极，可控硅Q2的正极为接第一继电器5线包的控制输出端，可控硅Q2的负极接低压工作电源8的负极；每个温度传感器的输出连接光电耦合器OP1中发光二极管的两端。

本实施例中所采用的温度传感器的电路如图5所示，包括：直流电源、电阻R52-R54、R56、R57、R61-R63、热敏电阻、放大器U5A、比较器U3B、三级管Q1、二极管D1，直流电源通过电阻R54、R52分压后接入放大器U5A的同相输入端，直流电源通过R53和热敏电阻分压后通过电阻R56接入放大器U5A的反相输入端，放大器U5A的输出端接入比较器U3B的同相输入端，同时经电阻R57反馈至反相输入端，直流电源通过电阻R61、R62分压后接入比较器U3B的反相输入端，比较器U3B的输出端通过电阻R63接入三极管Q1的基极，直流电源的正极接三级管Q1的集电极，三级管Q1的发射极接二极管D1的正极，二极管D1的负极接光电耦合器OP1，同时三级管Q1的发射极通过电阻R64接回直流电源的负极。

当车内某一点出现超温或着火时，该处安装的温度传感器输出高电位，光电耦合器器件OP1导通，驱动控制电路中的可控硅Q2触发导通，使第一继电器5动作，其常闭触点断开，第二继电器6的线包断电，第二继电器6的释放，触点回到常开状态，使接触器的线包CZ1、CZ2、CZ3断电，从而使串联在电动汽车高压电源蓄电池模块之间接触器触头断开，实现超温防火保护。

本实用新型车辆发生碰撞的情况下，还可以实现碰撞保护。碰撞保护电路如图4所示，包括铜环、铜重锤、弹簧、可控硅Q1、电阻R1、R2，电阻R2接于可控硅Q1的控制极与负极之间，可控硅Q1的控制极通过电阻R1接铜环，铜重锤通过弹簧接可控硅Q1，可控硅Q1的正极接第一继电器5的线包，负极接低压工作电源的负极。

当车辆碰撞或翻车时铜重锤会碰到铜环，使可控硅Q1触发，可控硅Q1触发导通后使第一继电器5动作，其常闭触点断开，与过温保护同理，从而使串联在串联蓄电池模块组的各接触器触头断开，实现防碰撞保护，避免碰撞后的漏电和短路。

本实用新型在发生漏电的情况下，还可以实现漏电保护。漏电保护电路由驱动控制电路和漏电检测电路组成，驱动控制电路见图3包括光电耦合器OP1、电阻R5和可控硅Q2，光电耦合器OP1中光感三极管的集电极、发射极分别接可控硅Q2的正极、控制极，光感三极管的集电极同时通过电阻R5接低压工作电源8的负极，可控硅Q2的正极为接第一继电器15线包的控制输出端，可控硅Q2的负极接低压工作电源8的负极；漏电检测电路如图6所示，包括电阻R11、R13-R15、三极管Q3、可调电阻RTX2、比较器U1A，串联蓄电池模块组的负极通过电阻R11输入比较器U1A的同相输入端，电源通过电阻R13、可调电阻RTX2分压后接入比较器U1A的反相输入端，同时，比较器U1A的反相输入端通过可调电阻RTX2与车体连接，比较起U1A的输出端接入三极管Q3的基极，三极管的集电极接低压工作电源的正极，发射极通过电阻R15接低压工作电源的负极，三极管Q3的发射极接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接入光电耦合器OP1。

电阻R11与串联蓄电池模块的负极连接，为A点，作为漏电测量点，车体为B点，由比较器U1A对A进行电压测量，当电压过高时为漏电过大，二极管D1输出高电位，使光电耦合器器件OP1导通，从而使可控硅Q2触发导通，第一继电器5动作，其常闭触点断开，与过温保护同理，使串联在串联蓄电池模块组的各接触器触头断开，实现漏电保护。

上述实施例仅限于对本实用新型内容进行说明，而非限制本实用新型的保护范围，如采用可以其他内部电路不同型号的温度传感器，低压工作电源可以单独设置，也可用直接取车上其他部位的低压电源等，在不脱离本发明思想的前提下，对本实用新型进行等效替换和等价替换，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种电动汽车高压电源安全保护装置，其特征在于：包括至少两个接触器、第一继电器、第二继电器、低压工作电源和用于控制驱动第一继电器的保护电路，接触器的连接触头串联到电动汽车高压电源蓄电池模块之间一个，各接触器的线包并联后一端接低压工作电源的正极，另一端与第二继电器的常开触头连接，第二继电器的常闭触头接回低压工作电源的负极，第二继电器的线包两端、电动车开关、第一继电器的常闭触头、低压工作电源连成闭合回路，保护电路的控制输出端连接第一继电器线包的一端，第一继电器线包的另一端接低压工作电源的负极。

2.根据权利要求1所述的电动汽车高压电源安全保护装置，其特征在于：还包括热过载继电器，热过载继电器的线包串接到电动汽车高压电源的输出回路中，热过载继电器的常闭触头串接在第二继电器的线包与第一继电器的常闭触头之间。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车高压电源安全保护装置，其特征在于：所述的保护电路为过温保护电路，所述过温保护电路包括驱动控制电路和至少一个温度传感器，驱动控制电路包括光电耦合器OP1、第五电阻R5和可控硅Q2，光电耦合器OP1中光感三极管的集电极、发射极分别接可控硅Q2的正极、控制极，光感三极管的集电极同时通过第五电阻R5接低压工作电源的负极，可控硅Q2的正极为接第一继电器线包的控制输出端，可控硅Q2的负极接低压工作电源的负极；每个温度传感器的输出连接光电耦合器OP1中发光二极管的两端。

4.根据权利要求1或2所述的电动汽车高压电源安全保护装置，其特征在于：所述保护电路为碰撞保护电路，该碰撞保护电路包括铜环、铜重锤、弹簧、可控硅Q1、第一电阻R1、第二电阻R2，第二电阻R2接于可控硅Q1的控制极与负极之间，可控硅Q1的控制极通过第一电阻R1接铜环，铜重锤通过弹簧接可控硅Q1，可控硅Q1的正极为接第一继电器线包的控制输出端，负极接低压工作电源的负极。

5.根据权利要求1或2所述的电动汽车高压电源安全保护装置，其特征在于：所述保护电路为漏电保护电路，该漏电保护电路包括驱动控制电路和漏电检测电路；

其中驱动控制电路包括光电耦合器OP1、第五电阻R5和可控硅Q2，光电耦 合器OP1中光感三极管的集电极、发射极分别接可控硅Q2的正极、控制极，光感三极管的集电极同时通过第五电阻R5接低压工作电源的负极，可控硅Q2的正极为接第一继电器线包的控制输出端，可控硅Q2的负极接低压工作电源的负极；

漏电检测电路包括电阻R11、R13、R15，三极管Q3、可调电阻RTX2、比较器U1A，电动汽车高压电源的负极通过电阻R11输入比较器U1A的同相输入端，电源通过电阻R13、可调电阻RTX2分压后接入比较器U1A的反相输入端，同时，比较器U1A的反相输入端通过可调电阻RTX2与车体连接，比较器U1A的输出端接入三极管Q3的基极，三级管的集电极接低压工作电源的正极，发射极通过电阻R15接低压工作电源的负极，三极管Q3的发射极接二极管D1的正极，二极管D1的负极和车体的连接端接入光电耦合器OP1。 

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