CN207320817U - 电动汽车用智能电机断路器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电动汽车用智能电机断路器，包括：控制模块、串联在主回路上的过流电流传感器和短路电流传感器，以及在主回路上还串联有由所述控制模块控制的常闭开关；其中所述控制模块还与一看门狗电路相连，以检测控制模块的运行状态；所述控制模块适于检测主回路上的过流电流或短路电流，当过流电流或短路电流的持续时间超过相应设定时间阈值后，控制常闭开关断开；本实用新型的智能电机断路器，其精确检测过流电流或短路电流，进而可以实现主回路快速断开；并且结合看门狗电路能够监控控制模块的运行状态，避免由于控制模块死机，造成无法保护的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动汽车用智能电机断路器。
背景技术
断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置
电动汽车用断路器可用来分配电能，不频繁的启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当他们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。
目前，现有的电动汽车用断路器在使用时对线路的保护过程较慢，当电流过载时，双金属片发热量变大，从而双金属片慢慢变形，当双金属片变形到一定程度之后，顶起脱扣机构，但是由于双金属片变形速度慢，且变形后对脱扣机构顶起速度慢，所以导致脱扣机构速度很慢，因此大电流容易在短时间内造成对断路器本身和线路损伤，安全性差。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电动汽车用智能电机断路器，其精确检测过流电流或短路电流，进而可以实现主回路快速断开。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电动汽车用智能电机断路器，包括：控制模块、串联在主回路上的过流电流传感器和短路电流传感器，以及在主回路上还串联有由所述控制模块控制的常闭开关；其中，所述控制模块还与一看门狗电路相连，以检测控制模块的运行状态；所述控制模块适于检测主回路上的过流电流或短路电流，当过流电流或短路电流的持续时间超过相应设定时间阈值后，控制常闭开关断开。
进一步，所述控制模块包括：二选一模拟开关、AD采集电路和处理器；
所述过流电流传感器、短路电流传感器的输出端连接所述二选一模拟开关，且该二选一模拟开关的输出端连接有AD采集电路；
所述AD采集电路将过流电流传感器或短路电流传感器输出的模拟信号转换为数字信号发送至处理器；以及
所述二选一模拟开关由处理器进行快速切换控制。
进一步，所述AD采集电路包括：调理电路、与该调理电路相连的AD转换芯片；其中
所述调理电路包括：二阶RC低通滤波器，与该二阶RC低通滤波器相连的运算放大器；
所述运算放大器的输出端连接AD转换芯片的模拟信号输入端。
进一步，所述运算放大器采用同相比例运算电路，其放大倍数不低于2倍；以及所述同相比例运算电路的输出端连接两高频二极管；其中，第一高频二极管的阳极与同相比例运算电路的输出端相连，其阴极与电源端相连；以及，第二高频二极管的阴极与同相比例运算电路的输出端相连，其阳极与接地。
进一步，所述AD转换芯片包括：与同相比例运算电路的输出端相连的模拟信号输入端，以及，偏置参考电压输入端，即VREF端和VINB端；所述VREF端和VINB端连接有一VINB值控制电路，以控制VINB端的输入电压。
进一步，所述VINB值控制电路包括：分压可调电路，从该分压可调电路获取分压电压值的电压跟随器。
本实用新型的有益效果是，本实用新型的智能电机断路器，其精确检测过流电流或短路电流，进而可以实现主回路快速断开；并且结合看门狗电路能够监控控制模块的运行状态，避免由于控制模块死机，造成无法保护的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
图1是本实用新型的智能电机断路器的原理框图；
图2是本实用新型的调理电路的电路原理图；
图3是本实用新型的VINB值控制电路的电路原理图。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
电动汽车的电机驱动系统包括电力电子变换器（也称功率变换器）以及相应的控制器。电力电子变换器由固态器件组成，主要作用是将大量能量从电源传递给电机输入端。电源（也即蓄电池）、电力电子变换器和电机依次相连，构成主回路。
如图1所示，本实施例提供了一种电动汽车用智能电机断路器，包括：
控制模块、串联在主回路上的过流电流传感器和短路电流传感器，以及在主回路上还串联有由所述控制模块控制的常闭开关；其中
所述控制模块还与一看门狗电路相连，以检测控制模块的运行状态；
所述控制模块适于检测主回路上的过流电流或短路电流，当过流电流或短路电流的持续时间超过相应设定时间阈值后，控制常闭开关断开。
本实用新型的智能电机断路器，其精确检测过流电流或短路电流，进而可以实现主回路快速断开；并且结合看门狗电路能够监控控制模块的运行状态，避免由于控制模块死机，造成无法保护的问题。
在本实施例中，所述过流电流的判断阈值范围设定为额定电流I0的1.3倍至3倍；所述短路电流的判断阈值范围设定为额定电流I0的3倍以上；以及所述过流电流的设定时间阈值为3秒；且短路电流的设定时间阈值为2秒。
所述控制模块包括：二选一模拟开关、AD采集电路和处理器；所述过流电流传感器、短路电流传感器的输出端连接所述二选一模拟开关，且该二选一模拟开关的输出端连接有AD采集电路；所述AD采集电路将过流电流传感器或短路电流传感器输出的模拟信号转换为数字信号发送至处理器；以及所述二选一模拟开关由处理器进行快速切换控制。
并且，控制模块还包括常闭开关驱动电路，所述常闭开关驱动电路可以采用由处理器模块控制的驱动三极管，该驱动三极管的集电极连接常闭开关的线圈，当驱动三极管饱和导通后，集电极导电，使该线圈得电，常闭开关断开。
所述处理器模块可以采用51单片机，二选一模拟开关可以采用ADG619，或CM303，或CD4053。
作为AD采集电路的一种优选的实施方式，以通过本AD采集电路获得精确的电流采样值。
图2是本实用新型的调理电路的电路原理图；
如图2所示，所述AD采集电路包括：调理电路、与该调理电路相连的AD转换芯片；其中所述调理电路包括：二阶RC低通滤波器，与该二阶RC低通滤波器相连的运算放大器；所述运算放大器的输出端连接AD转换芯片的模拟信号输入端。
进一步，所述运算放大器采用同相比例运算电路，其放大倍数不低于2倍；以及所述同相比例运算电路的输出端连接两高频二极管；其中第一高频二极管D1的阳极与同相比例运算电路的输出端相连，其阴极与电源端相连；以及第二高频二极管D2的阴极与同相比例运算电路的输出端相连，其阳极与接地。
所述二阶RC低通滤波器中电阻R34和电阻R35的阻值均为2.4Ω，电容C66和电容C67均为1nF。对经过低通滤波后的模拟信号先用精密分压电阻调节为原信号电压大小的一半，再用运算放大器进行两倍放大，最后输入AD转换芯片中采样。运算放大器可以提高信号的驱动能力。
运算放大器采用ADI公司的低成本运算放大器AD8602；AD转换芯片适于采用AD9240。所述AD转换芯片包括：与同相比例运算电路的输出端相连的模拟信号输入端，即VINA端；以及偏置参考电压输入端，即VREF端和VINB端；所述VREF端和VINB端连接有一VINB值控制电路，以控制VINB端的输入电压。AD9240 可以通过外部参考电压调节VREF端和VINB端的值来调节其模拟输入VINA端的范围。关于AD9240的外围电路具体可以参看该芯片的技术手册。
图3是本实用新型的VINB值控制电路的电路原理图。所述VINB值控制电路包括：分压可调电路，从该分压可调电路获取分压电压值的电压跟随器。其中VINB值由所述VINB值控制电路控制；所述电压跟随器的集成运算放大器适于采用LMV358。图中，VCC_5V REF、VCC_5VA均来至供电模块，所述供电模块适于从主回路的前端取电，以实现在切断主回路后，本智能电机断路器还能够维持供电。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种电动汽车用智能电机断路器，其特征在于，包括：
控制模块、串联在主回路上的过流电流传感器和短路电流传感器，以及在主回路上还串联有由所述控制模块控制的常闭开关；其中
所述控制模块还与一看门狗电路相连，以检测控制模块的运行状态；
所述控制模块适于检测主回路上的过流电流或短路电流，当过流电流或短路电流的持续时间超过相应设定时间阈值后，控制常闭开关断开。
2.根据权利要求1所述的智能电机断路器，其特征在于，
所述控制模块包括：二选一模拟开关、AD采集电路和处理器；
所述过流电流传感器、短路电流传感器的输出端连接所述二选一模拟开关，且该二选一模拟开关的输出端连接有AD采集电路；
所述AD采集电路将过流电流传感器或短路电流传感器输出的模拟信号转换为数字信号发送至处理器；以及
所述二选一模拟开关由处理器进行快速切换控制。
3.根据权利要求2所述的智能电机断路器，其特征在于，
所述AD采集电路包括：调理电路、与该调理电路相连的AD转换芯片；其中
所述调理电路包括：二阶RC低通滤波器，与该二阶RC低通滤波器相连的运算放大器；
所述运算放大器的输出端连接AD转换芯片的模拟信号输入端。
4.如权利要求3所述的智能电机断路器，其特征在于，
所述运算放大器采用同相比例运算电路，其放大倍数不低于2倍；以及
所述同相比例运算电路的输出端连接两高频二极管；其中
第一高频二极管的阳极与同相比例运算电路的输出端相连，其阴极与电源端相连；以及
第二高频二极管的阴极与同相比例运算电路的输出端相连，其阳极与接地。
5.如权利要求4所述的智能电机断路器，其特征在于，
所述AD转换芯片包括：与同相比例运算电路的输出端相连的模拟信号输入端，以及
偏置参考电压输入端，即VREF端和VINB端；
所述VREF端和VINB端连接有一VINB值控制电路，以控制VINB端的输入电压。
6.如权利要求5所述的智能电机断路器，其特征在于，
所述VINB值控制电路包括：分压可调电路，从该分压可调电路获取分压电压值的电压跟随器。
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|---|---|---|---|---|
| CN112909889A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种用于车辆的短路保护装置 |
| CN113682248A (zh) * | 2020-05-19 | 2021-11-23 | 上汽通用汽车有限公司 | 一种具有驱动与保护作用的车用智能保险丝盒 |
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