CN204333920U - Dc/dc变换器的接地保护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种DC/DC变换器的接地保护系统，包括：DC/DC变换模块，DC/DC变换模块具有正极输出端和负极输出端；第一接地线束，第一接地线束的一端与负极输出端相连，第一接地线束的另一端与地相连；用于对负极输出端与地之间的电压进行检测并生成电压采样值的电压检测器；用于对正极输出端的输出电流进行检测的第一电流检测器；控制器，控制器分别与DC/DC变换模块、电压检测器和第一电流检测器相连，控制器根据电压采样值和输出电流判断是否关闭DC/DC变换模块。由此，该接地保护系统能够有效判断接地线束是否接触不良，并在接触不良时关闭DC/DC变换模块，从而有效保护接地保护系统的安全，提升整车安全性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种DC/DC变换器的接地保护系统。
背景技术
DC-DC变换器是电动汽车不可或缺的重要部件，DC-DC变换器可将高压输入线束输入的高压直流电变换为低压直流电。相关技术中，DC-DC变换器的低压输出负极是通过接地线束接到车身地，再通过车身地与每个用电器件相连，这样，电流经过用电器件后，再经过接地线束流回低压输出负极。
在相关技术中，当接地线束接触不良时，将会降低整车的安全性能。但是，相关技术无法判断接地线束是否接触不良。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种DC/DC变换器的接地保护系统，该接地保护系统能够有效判断接地线束是否接触不良，提升整车安全性能。
为达到上述目的，本实用新型提出的一种DC/DC变换器的接地保护系统，包括：DC/DC变换模块，所述DC/DC变换模块具有正极输出端和负极输出端；第一接地线束，所述第一接地线束的一端与所述负极输出端相连，所述第一接地线束的另一端与地相连；用于对所述负极输出端与所述地之间的电压进行检测并生成电压采样值的电压检测器；用于对所述正极输出端的输出电流进行检测的第一电流检测器；控制器，所述控制器分别与所述DC/DC变换模块、所述电压检测器和所述第一电流检测器相连，所述控制器根据所述电压采样值和所述输出电流判断是否关闭所述DC/DC变换模块。
根据本实用新型提出的DC/DC变换器的接地保护系统，通过电压检测器检测负极输出端与地之间的电压并对电压采样值，并通过第一电流检测器检测正极输出端的输出电流，进而控制器根据电压采样值和输出电流判断是否关闭DC/DC变换模块。由此，该接地保护系统能够有效判断接地线束是否接触不良，并在接触不良时关闭DC/DC变换模块，从而有效保护接地保护系统的安全，提升整车安全性能。
具体地，所述电压检测器包括：运算放大器，所述运算放大器的第一输入端与所述负极输出端相连，所述运算放大器的第二输入端与所述地相连，所述运算放大器的输出端与所述控制器相连。
进一步地，所述DC/DC变换器的接地保护系统还包括：金属外壳，其中，所述DC/DC变换模块的负极输出端通过所述金属外壳与第一接地线束相连。
其中，所述DC/DC变换模块、所述电压检测器、所述第一电流检测器和所述控制器均设置在所述金属外壳内。
进一步地，所述DC/DC变换模块还具有正极输入端和负极输入端，所述接地保护系统还包括：输入线束，所述输入线束具有第一子线束、第二子线束和屏蔽层，所述第一子线束与所述正极输入端相连，所述第二子线束与所述负极输入端相连，屏蔽层的一端与所述金属外壳相连，所述屏蔽层的另一端与所述地相连。
进一步地，所述DC/DC变换模块的正极输出端与外部用电器件的正极相连，其中，所述外部用电器件的负极通过第二接地线束与所述地相连。
进一步地，所述DC/DC变换模块的正极输出端与电池的正极相连，其中，所述电池的负极通过第三接地线束与所述地相连。
进一步地，所述的DC/DC变换器的接地保护系统还包括：提示器，所述提示器与所述控制器相连，其中，所述控制器在判断关闭所述DC/DC变换模块之后控制所述提示器向用户进行提示。
进一步地，所述的DC/DC变换器的接地保护系统还包括：第二电流检测器，所述第二电流检测器用于对流过所述第一接地线束的电流进行检测。其中，所述第一电流检测器和所述第二电流检测器可均为霍尔件。
附图说明
图1是根据本实用新型实施例的DC/DC变换器的接地保护系统的方框示意图；以及
图2是根据本实用新型一个实施例的DC/DC变换器的接地保护系统的电路原理图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面参照附图描述本实用新型实施例的DC/DC变换器的接地保护系统。
图1是根据本实用新型实施例的DC/DC变换器的接地保护系统的方框示意图。如图1所示，DC/DC变换器的接地保护系统100包括：DC/DC变换模块10、第一接地线束20、电压检测器30、第一电流检测器40和控制器50。
其中，DC/DC变换模块10具有正极输出端out+和负极输出端out-，DC/DC变换模块10可将高压直流电转换为低压直流电；第一接地线束20的一端与负极输出端out-相连，第一接地线束20的另一端与地GND相连，也就是说，负极输出端out-通过第一接地线束20接地，第一接地线束20的阻抗可为R1；电压检测器30用于对负极输出端out-与地GND之间的电压进行检测并生成电压采样值U1；第一电流检测器40用于对正极输出端out+的输出电流I正进行检测。
控制器50分别与DC/DC变换模块10、电压检测器30和第一电流检测器40相连，控制器50根据电压采样值U1和输出电流I正判断是否关闭DC/DC变换模块10。也就是说，控制器50可实时监控第一接地线束20两端的电压并获取电压采样值U1，并且可实时获取正极输出端out+的输出电流I正，之后，控制器50根据电压采样值U1和输出电流I正计算接地阻抗R地，如果接地阻抗R地大于预设阻抗，则判断第一接地线束20接触不良，控制器50关断DC/DC变换模块10，DC/DC变换模块10将停止输出低压直流电，从而有效保护接地保护系统的安全。
其中，需要说明的是，正极输出端out+的输出电流I正与负极输出端out-的电流I负相等，即I正＝I负，而接地阻抗R地可根据公式U1/I负计算得到，这样，也可根据公式R地＝U1/I正计算出接地阻抗R地。也就是说，控制器50可实时监测接地阻抗R地，当接地阻抗R地超过预设阻抗时，控制器50会切断DC/DC变换模块10以控制其停止输出，从而有效保护接地保护系统的安全。
另外，还需说明的是，控制器50还用于对DC/DC变换模块10进行控制，以使DC/DC变换模块10输出预设电压的低压直流电。也就是说，高压直流电输入到进来DC/DC变换模块10之后，控制器50将会控制整个DC/DC变换模块10进行高压到低压的转换，从而DC/DC变换模块1输出预设电压例如12V的低压直流电，以给整车的低压用电器件供电。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，DC/DC变换器的接地保护系统100还包括：提示器100。其中，提示器100与控制器50相连，控制器50在判断关闭DC/DC变换模块10之后控制提示器100向用户进行提示。
也就是说，在第一接地线束20接触不良时，控制器50还控制提示器100向用户进行提示，其中，提示器100可为蜂鸣器、指示灯和文字显示器中的至少一个。
根据本实用新型的一个实施例，DC/DC变换器的接地保护系统100还可包括：第二电流检测器41。其中，第二电流检测器41用于对流过第一接地线束20的电流I1进行检测。其中，根据本实用新型的一个示例，第一电流检测器40和第二电流检测器41可均为霍尔件。
更进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，电压检测器30可包括：运算放大器OP，运算放大器OP的第一输入端与负极输出端out-相连，运算放大器OP的第二输入端与地GND相连，运算放大器OP的输出端与控制器50相连。
也就是说，在采集到负极输出端out-与地GND之间的电压后，运算放大器OP对该电压进行放大，并将放大后的电压即电压采样值U1输出到控制器50。
进一步地，如图2的实施例，DC/DC变换器的接地保护系统100还包括：金属外壳60，其中，DC/DC变换模块10的负极输出端out-通过金属外壳60与第一接地线束20相连，即言，负极输出端out-与金属外壳60连接，金属外壳60通过第一接地线束20与地GND相连。也就是说，负极输出端out-通过金属外壳60由一根的阻抗为R1的第一接地线束20连接到整车地GND上。
其中，如图2的示例，DC/DC变换模块10、电压检测器30、第一电流检测器40和控制器50可均设置在金属外壳60内。另外，需要说明的是，DC/DC变换模块10、电压检测器30、第一电流检测器40、控制器50和金属外壳60可集成为一个DC/DC变换器。
进一步地，如图2的实施例，DC/DC变换模块10还具有正极输入端in+和负极输入端in-，接地保护系统100还包括：输入线束70。其中，输入线束70具有第一子线束701、第二子线束702和屏蔽层703，第一子线束701与正极输入端in+相连，第二子线束702与负极输入端in-相连，屏蔽层703的一端与金属外壳60相连，屏蔽层703的另一端与地GND相连。其中，需要说明的是，屏蔽层703的阻抗可为R2，并且R2远大于R1。
也就是说，输入线束70的外部有一层屏蔽层703，第一子线束701和第二子线束702位于屏蔽层703内，从而满足EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)的要求，并且，屏蔽层703也通过金属外壳60与地GND相连。
这样，在接地线束接触不良时，电流无法通过第一接地线束20流回低压输出负极out-，只能通过输入线束70的屏蔽层703流回，而由于屏蔽层703的阻抗R2比较大，并且DC/DC变换模块10输出的电流可达100A以上，最高可能达到200A，如果仅靠屏蔽层703通过电流，将会导致屏蔽层703发热严重，长期发热可能对输入线束70造成损伤，甚至可能出现漏电、起火的风险。基于此，本实用新型实施例的控制器50实时监控接地阻抗R地，并根据接地阻抗R地和预设阻抗判断第一接地线束20是否接触不良，并在第一接地线束20接触不良时，控制器50关断DC/DC变换模块10，DC/DC变换模块10将停止输出低压直流电，从而有效保护接地保护系统的安全。
另外，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，DC/DC变换模块10的正极输出端out+与外部用电器件80的正极相连，以为外部用电器件80供电，外部用电器件80的负极通过第二接地线束801与地GND相连。其中，需要说明的是，第二接地线束801的阻抗可为R3。
如图2所示，DC/DC变换模块10的正极输出端out+还与电池90的正极相连，以为电池90充电，电池90的负极通过第三接地线束901与地GND相连。其中，需要说明的是，第三接地线束901的阻抗可为R4。
这样，负极输出端out-通过金属外壳60由一根的阻抗为R1的第一接地线束20连接到整车地GND上。而其他外部用电器件80和电池90也是将其负极就近连接至整车地GND，从而可以极大地简化布线。
具体来说，如图2的示例，流过DC/DC变换模块10的正极输出端out+的电流可为I正，流过DC/DC变换模块10的负极输出端out-的电流可为I负，流过第二接地线束801即外部用电器件80的负极的电流可为I3，流过第三接地线束901即电池90的负极的电流可为I4，流过第一接地线束20的电流可为I1，流过屏蔽层703的电流可为I2。可以理解的是，根据基尔霍夫定律I正＝I负＝I1+I2+I3+I4。
另外，根据本实用新型的一个优选实施例，R地＝R1//R4。
综上所述，根据本实用新型提出的DC/DC变换器的接地保护系统，通过电压检测器检测负极输出端与地之间的电压并对电压采样值，并通过第一电流检测器检测正极输出端的输出电流，进而控制器根据电压采样值和输出电流判断是否关闭DC/DC变换模块。由此，该接地保护系统能够有效判断接地线束是否接触不良，并在接触不良时关闭DC/DC变换模块，避免输入线束70长期发热引起的漏电、起火的风险，从而有效保护接地保护系统的安全，提升整车安全性能。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种DC/DC变换器的接地保护系统，其特征在于，包括：
DC/DC变换模块，所述DC/DC变换模块具有正极输出端和负极输出端；
第一接地线束，所述第一接地线束的一端与所述负极输出端相连，所述第一接地线束的另一端与地相连；
用于对所述负极输出端与所述地之间的电压进行检测并生成电压采样值的电压检测器；
用于对所述正极输出端的输出电流进行检测的第一电流检测器；以及
控制器，所述控制器分别与所述DC/DC变换模块、所述电压检测器和所述第一电流检测器相连，所述控制器根据所述电压采样值和所述输出电流判断是否关闭所述DC/DC变换模块。
2.如权利要求1所述的DC/DC变换器的接地保护系统，其特征在于，所述电压检测器包括：
运算放大器，所述运算放大器的第一输入端与所述负极输出端相连，所述运算放大器的第二输入端与所述地相连，所述运算放大器的输出端与所述控制器相连。
3.如权利要求1所述的DC/DC变换器的接地保护系统，其特征在于，还包括：
金属外壳，其中，所述DC/DC变换模块的负极输出端通过所述金属外壳与第一接地线束相连。
4.如权利要求3所述的DC/DC变换器的接地保护系统，其特征在于，所述DC/DC变换模块、所述电压检测器、所述第一电流检测器和所述控制器均设置在所述金属外壳内。
5.如权利要求3所述的DC/DC变换器的接地保护系统，其特征在于，所述DC/DC变换模块还具有正极输入端和负极输入端，所述接地保护系统还包括：
输入线束，所述输入线束具有第一子线束、第二子线束和屏蔽层，所述第一子线束与所述正极输入端相连，所述第二子线束与所述负极输入端相连，屏蔽层的一端与所述金属外壳相连，所述屏蔽层的另一端与所述地相连。
6.如权利要求3所述的DC/DC变换器的接地保护系统，其特征在于，所述DC/DC变换模块的正极输出端与外部用电器件的正极相连，其中，所述外部用电器件的负极通过第二接地线束与所述地相连。
7.如权利要求6所述的DC/DC变换器的接地保护系统，其特征在于，所述DC/DC变换模块的正极输出端与电池的正极相连，其中，所述电池的负极通过第三接地线束与所述地相连。
8.如权利要求1所述的DC/DC变换器的接地保护系统，其特征在于，还包括：
提示器，所述提示器与所述控制器相连，其中，所述控制器在判断关闭所述DC/DC变换模块之后控制所述提示器向用户进行提示。
9.如权利要求1所述的DC/DC变换器的接地保护系统，其特征在于，还包括：
第二电流检测器，所述第二电流检测器用于对流过所述第一接地线束的电流进行检测。
10.如权利要求9所述的DC/DC变换器的接地保护系统，其特征在于，其中，所述第一电流检测器和所述第二电流检测器均为霍尔件。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113238169A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-08-10 | 联合汽车电子有限公司 | 失地检测方法、可读存储介质及车辆 |
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