CN207265640U - 一种电动汽车智能熔断器用电子测控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动汽车智能熔断器用电子测控装置，包括微控制器电路、电流采样电路和火药起爆触发电路，电流采样电路与微控制器电路连接以将其产生的感应电压输入到微控制器电路，微控制器电路具有脉冲输出端用于将感应电压转化为起爆脉冲信号，且脉冲输出端与火药起爆触发电路连接，火药起爆触发电路包括储能电容、场效应管和续流电路，脉冲输出端输出的起爆脉冲信号驱动场效应管导通使储能电容放电引爆火药，续流电路中第四接线柱排针与一续流二极管串联后与第二接线柱排针并联，从而使第四接线柱排针成为第二接线柱排针的备用排针。

Description

一种电动汽车智能熔断器用电子测控装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车智能熔断器技术领域，尤其涉及一种电动汽车智能熔断器用电子测控装置。

背景技术

随着电动汽车的快速发展，其电力系统在运行的过程中，遇到了如下瓶颈难题：正常工况下，百米加速可在3s内完成，使得其加速阶段的电流可高达800A，脉宽数十秒；故障工况下，当蓄电池处于低容量低温度状态时，短路电流峰值最小仅为1000A；两种工况之间极小的电流差异，对于短路保护设备提出了极高的选择性要求。就该问题，BUSSMANN等知名电力系统保护企业均无较好的解决办法，为此我们提出了一种混合型熔断器的解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种电动汽车智能熔断器用电子测控装置，用以解决上述技术难题。

本实用新型的实施例提供一种电动汽车智能熔断器用电子测控装置，安装于电动汽车智能熔断器的电子触发器上，所述电动汽车智能熔断器包括内置有火药的断开器，所述电动汽车智能熔断器用电子测控装置还包括电源电路、微控制器电路、电流采样电路和火药起爆触发电路，所述电源电路包括通过滤波电感相连的第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述微控制器电路连接，所述第二输出端与所述电流采样电路和火药起爆触发电路连接以为其供电，所述电流采样电路与所述微控制器电路连接以将其产生的感应电压输入到所述微控制器电路，所述微控制器电路具有脉冲输出端用于在所述感应电压大于一阈值时发出起爆脉冲信号，所述脉冲输出端与所述火药起爆触发电路连接，所述火药起爆触发电路包括三极管、储能电容、场效应管、变压器和与所述变压器连接的续流电路，所述脉冲输出端通过所述三极管与所述场效应管的G极连接，所述场效应管的G极与其S极连接后通过所述储能电容接地，所述场效应管的D极与所述变压器连接，所述脉冲输出端输出的起爆脉冲信号通过所述三极管驱动所述场效应管导通，使所述储能电容放电引爆火药，所述续流电路包括第二接线柱排针和第四接线柱排针，所述第四接线柱排针与一续流二极管串联后与所述第二接线柱排针并联，从而使所述第四接线柱排针相对所述第二接线柱排针具有时延，从而当所述第二接线柱排针损坏时所述第四接线柱排针自动启动而让所述储能电容放电引爆火药。

进一步地，所述电流采样电路包括用于采集电流的n个霍尔感应电路、具有MCP600n芯片的电压跟随器和具有MCP6002芯片的加法器，n为大于1的自然数，n个所述霍尔感应电路的输出端分别与所述MCP600n芯片的n个同向输入端一一对应连接，所述MCP600n芯片的n个模拟输出端与其一一对应的n个反向输入端连接后再与所述MCP6002芯片的引脚3连接，所述MCP6002芯片的引脚1与其引脚5连接，其引脚6与其引脚7连接后与所述微控制器电路连接。

进一步地，所述n为4，所述MCP600n芯片为MCP6004芯片。

进一步地，所述微控制器电路包括PIC16F1823单片机，所述脉冲输出端为所述PIC16F1823单片机的引脚10，所述微控制器电路的输入端为所述PIC16F1823单片机的引脚1，所述MCP6002芯片的引脚6与其引脚7连接后与所述PIC16F1823单片机的引脚6连接。

进一步地，还包括复位电路和调试电路，所述复位电路包括具有双引脚的开关排针，所述第一输出端与所述开关排针一引脚连接为所述复位电路供电，所述开关排针的另一引脚为所述复位电路的输出端与所述PIC16F1823单片机的引脚7连接；所述调试电路包括具有五个引脚的跳线排针、一电容和一第一电阻，所述第一电阻的一端通过所述电容接地，同时通过另一电阻与所述跳线排针的引脚1连接，另一端与所述第一输出端连接，还包括一防反二极管，所述防反二极管与所述第一电阻并联，所述跳线排针的引脚4和引脚5分别与所述PIC16F1823单片机的引脚13和引脚12连接。

进一步地，所述PIC16F1823单片机的引脚9和引脚8分别通过限流电阻与二发光二极管连接。

进一步地，还包括与所述电流采样电路并联的主动分断电路，所述主动分断电路的输出端与所述PIC16F1823单片机的引脚10连接，通过手动操作所述主动分断电路中的第三接线柱排针而使所述主动分断电路的输出端发出起爆脉冲信号。

进一步地，所述霍尔感应电路包括A1324LUA-T霍尔传感器，所述A1324LUA-T霍尔传感器的引脚3为所述霍尔感应电路的输出端，其引脚1与所述第二输出端连接，所述A1324LUA-T霍尔传感器的引脚2与所述霍尔感应电路的输出端之间通过电容连接，所述A1324LUA-T霍尔传感器的引脚1与其引脚2之间通过相互并联的两个电容连接。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

(1)电流检测范围宽、线性度好、精度高、反应快；

(2)电路功耗小、形式简单；

(3)体积小、一二次回路隔离、安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型电动汽车智能熔断器用电子测控装置的主要电路连接关系图；

图2是本实用新型电动汽车智能熔断器用电子测控装置的电源电路；

图3是本实用新型电动汽车智能熔断器用电子测控装置的电流采样电路；

图4是本实用新型电动汽车智能熔断器用电子测控装置的微控制器电路；

图5是本实用新型电动汽车智能熔断器用电子测控装置的火药起爆触发电路；

图6是本实用新型电动汽车智能熔断器用电子测控装置的复位电路和调试电路；

图7是本实用新型电动汽车智能熔断器用电子测控装置的指示灯电路；

图8是本实用新型电动汽车智能熔断器用电子测控装置的主动分断电路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

本实用新型的实施例提供了一种电动汽车智能熔断器用电子测控装置，所述电动汽车智能熔断器包括内置有火药的断开器和临近或者接触所述断开器的电子触发器，所述电子触发器用于监测通过所述电动汽车熔断器的电流，当电流超过阈值时，便放电而引爆所述断开器中火药使所述断开器断开而断路。

请参考图1至图8，本实用新型所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置安装于所述电动汽车智能熔断器的电子触发器上，包括作为电源的电源电路1、用于监测电流的电流采样电路2、与所述电流采样电路2连接用于将电信号转化为数字信号的微控制器电路3和用于引爆火药的火药起爆触发电路4。

请参考图2，所述电源电路1包括第一接线柱排针CON2 JX1，第一接线柱排针CON2JX1的引脚1与防反二极管D4的阳极连接，一瞬态抑制二极管TVSI的阴极与所述防反二极管D4的阴极连接，所述瞬态抑制二极管TVSI的阳极接地的同时与第一接线柱排针CON2 JX1的引脚2连接。所述电源电路1的输入电压Vin为12VDC±20％，所述防反接二极管D4和瞬态抑制二极管TVSI用于保护所述电源电路的电源输入端。

所述电源电路1还包括两个三端稳压集成块W1、W2，其中一所述三端稳压集成块W1的输入端与所述防反二极管D4的阴极之间通过滤波电感L1相连接，滤波电容C1和储能电容EC1并联于所述三端稳压集成块W1的输入端和接地端，另一所述三端稳压集成块W2的输入端与所述三端稳压集成块W1的输出端连接，滤波电容C2和储能电容EC2并联于所述三端稳压集成块W2的输入端和接地端，且所述三端稳压集成块W2的输出端为第一输出端，其输出电压为5V的直流电压，所述第一输出端与所述三端稳压集成块W2的接地端之间连接有滤波电容C3。所述电源电路还包括第二输出端，所述第二输出端的一端通过滤波电感L2与所述第一输出端连接，另一端通过滤波电容C4和滤波电感L3与所述三端稳压集成块W2的接地端连接，所述滤波电容C4和所述滤波电感L3的连接节点处电压为0V。

所述三端稳压集成块W1、W2将直流12V变换为直流5V电压(第一输出端的输出电压)后为所述微控制器电路等供电，5V电压又经滤波电感L2滤波后(变为第二输出端的输出电压)为所述电流采样电路、火药起爆触发电路等供电。

请参考图3，所述电流采样电路2包括用于采集电流的n个霍尔感应电路21、具有MCP600n芯片的电压跟随器和具有MCP6002芯片的加法器，n为大于1的自然数，本实施例中，所述n为4，所述MCP600n芯片为MCP6004芯片。

所述霍尔感应电路21包括霍尔传感器，本实施例中的霍尔传感器的型号为A1324LUA-T，所述霍尔传感器通过霍尔效应原理根据所述电动汽车智能熔断器中的电流周围的磁场而产生感应电压，所述霍尔传感器的引脚3为所述霍尔感应电路21的输出端Ho1、Ho2、Ho3、Ho4，通过所述输出端Ho1、Ho2、Ho3、Ho4将其感应到的感应电压输出。其引脚1为所述霍尔感应电路21的电源端，用于与所述第二输出端连接，以驱动所述霍尔传感器工作。所述霍尔传感器的引脚2与所述霍尔感应电路21的输出端Ho1、Ho2、Ho3、Ho4之间通过对应的电容C23、C24、C25或C26连接而进行滤波去噪。

所述MCP6004芯片内具有四个运算放大器A、B、C、D，每一所述运算放大器A、B、C或D具有一个同向输入端(+)、一个反向输入端(-)和一个模拟输出端，4个所述输出端Ho1、Ho2、Ho3、Ho4分别通过分压电阻RN1与所述MCP6004芯片的4个同向输入端一一对应连接，所述输出端Ho1、Ho2、Ho3、Ho4的输出电压U通过对应的所述分压电阻RN1后，变为U/4，所述MCP6004芯片的4个反向输入端与其一一对应的4个模拟输出端连接，所述MCP6004芯片的引脚4与所述第二输出端连接以为所述MCP6004芯片供电，其引脚11接地。从而四个运算放大器A、B、C、D均属于电压跟随器，具有较高的输入阻抗，较低的输出阻抗。

所述MCP6002芯片内具有两个运算放大器A、B，所述MCP6004芯片的4个模拟输出端通过限流电阻RN3与所述MCP6002芯片的引脚3(即所述MCP6002芯片中的运算放大器A的同向输入端)连接，所述MCP6002芯片的引脚2(即所述MCP6002芯片中的运算放大器A的反向输入端)通过电阻RF1和电阻RF2与所述MCP6002芯片的引脚1(即所述MCP6002芯片中的运算放大器A的模拟输出端)连接后，通过电阻RD1与所述MCP6002芯片的引脚5(即所述MCP6002芯片中的运算放大器B的同向输入端)连接，所述MCP6002芯片的引脚6(即所述MCP6002芯片中的运算放大器B的反向输入端)和引脚7(即所述MCP6002芯片中的运算放大器B的模拟输出端)连接后，通过电阻RO1和电容CO1接地以滤波去噪，所述电阻RO1和电容CO1之间的节点为所述电流采样电路的输出端。即，所述所述MCP6002芯片中的运算放大器A被用作加法器，将所述MCP6004芯片的4个模拟输出端输出的电压V1、V2、V3和V4相加后输入所述MCP6002芯片中的运算放大器B，所述MCP6002芯片中的运算放大器B被用作电压跟随器，具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗，最终所述电流采样电路的输出端输出的电压为四个所述霍尔感应电路21的所述输出端Ho1、Ho2、Ho3、Ho4的输出电压U的平均电压。所述MCP6002芯片的引脚8与所述第二输出端连接以被所述第二输出端供电。

请参考图4，所述微控制器电路3包括PIC16F1823单片机，所述PIC16F1823单片机的引脚10为脉冲输出端，所述微控制器电路3的输入端为所述PIC16F1823单片机的引脚1，用于与所述第一输出端连接以被所述第一输出端供电，所述电流采样电路的输出端与所述PIC16F1823单片机的引脚6连接，所述PIC16F1823单片机接收所述电流采样电路的输出端输出的平均电压后，首先判断该平均电压是否超过设定的阈值，如果超过设定的阈值，所述PIC16F1823单片机将其引脚6接收的电压模拟信号转化为数字起爆脉冲信号从其引脚10输出。

请参考图5，所述火药起爆触发电路4包括三极管Q1、储能电容EC5、场效应管M1、变压器TI2和与所述变压器TI2连接的续流电路41。所述脉冲输出端与所述三极管Q1的基极连接，所述基极接地和所述三极管Q1的发射极接地，电容C7和电阻R9并联后接入所述场效应管MI的G极和S极之间，所述三极管Q1的集电极连接所述场效应管MI的G极。所述场效应管M1的S极通过所述储能电容EC5接地，电阻R5和电阻R6并联后一端连接所述场效应管M1的S极，另一端连接所述第二输出端。所述PIC16F1823单片机的引脚11与所述场效应管M1的S极连接。所述场效应管M1的D极与所述变压器TI2的输入端连接，所述脉冲输出端输出的起爆脉冲信号经过所述三极管Q1驱动所述场效应管M1导通，使所述储能电容EC5放电引爆火药。

所述续流电路41包括具有双引脚的第二接线柱排针CON2 JX2和第四接线柱排针CON2 JX4，所述第四接线柱排针CON2 JX4与一续流二极管D3串联后与所述第二接线柱排针CON2 JX2并联而形成并联线路，所述并联线路与另外两个续流二极管D1、D2串联而形成所述续流电路。由于所述第四接线柱排针CON2 JX4所在的线路具有续流二极管D3，故该线路相对于所述第二接线柱排针CON2 JX2有一个时延，所以当所述第二接线柱排针CON2 JX2正常时，所述第四接线柱排针CON2 JX4不启动，当所述第二接线柱排针CON2 JX2出故障时，所述第四接线柱排针CON2 JX4所在的线路自动启动。

请参考图6，本实用新型所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置还包括复位电路和调试电路，所述复位电路包括具有双引脚的开关排针CON2 SW，所述第一输出端与所述开关排针CON2 SW的引脚1连接为所述复位电路供电，所述开关排针CON2 SW的引脚2为所述复位电路的输出端与所述PIC16F1823单片机的引脚7连接；所述调试电路包括具有五个引脚的跳线排针CON5 JP1、一电容C8和一第一电阻R10，所述第一电阻R10的一端通过所述电容C8接地以滤波去噪，同时通过另一电阻R11与所述跳线排针CON5 JP1的引脚1连接，所述第一电阻R10的另一端与所述第一输出端连接，还包括一防反二极管Z2，所述防反二极管Z2与所述第一电阻R10并联，所述跳线排针CON5 JP1的引脚4和引脚5分别与所述PIC16F1823单片机的引脚13和引脚12连接。通过所述复位电路和调试电路与所述PIC16F1823单片机的连接，实现所述PIC16F1823单片机的自动复位和对所述PIC16F1823单片机的调试。

请参考图7，本实用新型所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置还包括三个发光二极管LED，所述PIC16F1823单片机的引脚9和引脚8分别通过限流电阻与其中二所述发光二极管LED连接，剩余一所述发光二极管LED与电源电路的输入电压连接。

请参考图8，本实用新型所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置还包括与所述电流采样电路2并联的主动分断电路，所述主动分断电路的输出端与所述PIC16F1823单片机的引脚10连接，通过手动操作所述主动分断电路中的第三接线柱排针CON2JX3而使所述主动分断电路的输出端发出起爆脉冲信号。

工作时，四个所述霍尔感应电路21通过霍尔效应原理根据所述电动汽车智能熔断器中的电流周围的磁场而产生感应电压，然后其四个输出端Ho1、Ho2、Ho3、Ho4将其各自感应到的感应电压U通过分压电阻RN1分压后，变为U/4输入到所述MCP6004芯片的四个同向输入端，被所述MCP6004芯片低阻抗输出，所述MCP6002芯片将所述MCP6004芯片的四个模拟输出端输出的电压相加，然后将相加后的电压(即所述输出端Ho1、Ho2、Ho3、Ho4的输出电压U的平均电压)低阻抗输出而传入所述微控制器电路中的PIC16F1823单片机，所述PIC16F1823单片机接收所述电流采样电路的输出端输出的平均电压后，首先判断该平均电压是否超过设定的阈值，如果超过设定的阈值，所述PIC16F1823单片机将其引脚6接收的电压模拟信号转化为数字起爆脉冲信号从其引脚10输出。如果没有超过设定的阈值，则不输出起爆脉冲信号。

当所述PIC16F1823单片机向所述火药起爆触发电路4输出了起爆脉冲信号，所述起爆脉冲信号经过所述火药起爆触发电路中的所述三极管Q1驱动所述场效应管M1导通，使所述储能电容EC5放电引爆所述断开器内的火药，使断开器断路。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

(1)电流检测范围宽、线性度好、精度高、反应快；

(2)电路功耗小、形式简单；

(3)体积小、一二次回路隔离、安全可靠。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车智能熔断器用电子测控装置，安装于电动汽车智能熔断器的电子触发器上，所述电动汽车智能熔断器包括内置有火药的断开器，其特征在于：所述电动汽车智能熔断器用电子测控装置还包括电源电路、微控制器电路、电流采样电路和火药起爆触发电路，所述电源电路包括通过滤波电感相连的第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述微控制器电路连接，所述第二输出端与所述电流采样电路和火药起爆触发电路连接以为其供电，所述电流采样电路与所述微控制器电路连接以将其产生的感应电压输入到所述微控制器电路，所述微控制器电路具有脉冲输出端用于在所述感应电压大于一阈值时发出起爆脉冲信号，所述脉冲输出端与所述火药起爆触发电路连接，所述火药起爆触发电路包括三极管、储能电容、场效应管、变压器和与所述变压器连接的续流电路，所述脉冲输出端通过所述三极管与所述场效应管的G极连接，所述场效应管的G极与其S极连接后通过所述储能电容接地，所述场效应管的D极与所述变压器连接，所述脉冲输出端输出的起爆脉冲信号通过所述三极管驱动所述场效应管导通，使所述储能电容放电引爆火药，所述续流电路包括第二接线柱排针和第四接线柱排针，所述第四接线柱排针与一续流二极管串联后与所述第二接线柱排针并联，从而使所述第四接线柱排针相对所述第二接线柱排针具有时延，从而当所述第二接线柱排针损坏时所述第四接线柱排针自动启动而让所述储能电容放电引爆火药。

2.如权利要求1所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置，其特征在于：所述电流采样电路包括用于采集电流的n个霍尔感应电路、具有MCP600n芯片的电压跟随器和具有MCP6002芯片的加法器，n为大于1的自然数，n个所述霍尔感应电路的输出端分别与所述MCP600n芯片的n个同向输入端一一对应连接，所述MCP600n芯片的n个模拟输出端与其一一对应的n个反向输入端连接后再与所述MCP6002芯片的引脚3连接，所述MCP6002芯片的引脚1与其引脚5连接，其引脚6与其引脚7连接后与所述微控制器电路连接。

3.如权利要求2所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置，其特征在于：所述n为4，所述MCP600n芯片为MCP6004芯片。

4.如权利要求2所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置，其特征在于：所述微控制器电路包括PIC16F1823单片机，所述脉冲输出端为所述PIC16F1823单片机的引脚10，所述微控制器电路的输入端为所述PIC16F1823单片机的引脚1，所述MCP6002芯片的引脚6与其引脚7连接后与所述PIC16F1823单片机的引脚6连接。

5.如权利要求4所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置，其特征在于：还包括复位电路和调试电路，所述复位电路包括具有双引脚的开关排针，所述第一输出端与所述开关排针一引脚连接为所述复位电路供电，所述开关排针的另一引脚为所述复位电路的输出端与所述PIC16F1823单片机的引脚7连接；所述调试电路包括具有五个引脚的跳线排针、一电容和一第一电阻，所述第一电阻的一端通过所述电容接地，同时通过另一电阻与所述跳线排针的引脚1连接，另一端与所述第一输出端连接，还包括一防反二极管，所述防反二极管与所述第一电阻并联，所述跳线排针的引脚4和引脚5分别与所述PIC16F1823单片机的引脚13和引脚12连接。

6.如权利要求4所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置，其特征在于：所述PIC16F1823单片机的引脚9和引脚8分别通过限流电阻与二发光二极管连接。

7.如权利要求4所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置，其特征在于：还包括与所述电流采样电路并联的主动分断电路，所述主动分断电路的输出端与所述PIC16F1823单片机的引脚10连接，通过手动操作所述主动分断电路中的第三接线柱排针而使所述主动分断电路的输出端发出起爆脉冲信号。

8.如权利要求2所述的电动汽车智能熔断器用电子测控装置，其特征在于：所述霍尔感应电路包括A1324LUA-T霍尔传感器，所述A1324LUA-T霍尔传感器的引脚3为所述霍尔感应电路的输出端，其引脚1与所述第二输出端连接，所述A1324LUA-T霍尔传感器的引脚2与所述霍尔感应电路的输出端之间通过电容连接，所述A1324LUA-T霍尔传感器的引脚1与其引脚2之间通过相互并联的两个电容连接。