CN209016687U - 电路保护装置和带有该装置的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及安全技术领域，具体涉及一种电路保护装置和带有该装置的车辆。本实用新型旨在解决现有熔断式保险装置存在的响应时间不一致问题。为此目的，本实用新型的电路保护装置包括控制模块、电流采集模块和切断开关，电流采集模块用于采集高压回路的电流并且根据当前的环境温度校正电流；控制模块用于比较校正后的电流与预设的电流阈值，并且在校正后的电流大于等于电流阈值时控制切断开关断开。本实用新型的电路保护装置能够在高压回路短路或过流时及时切断回路，保证切断动作的一致性，从而保护高压回路中的器件，提高车辆的安全性。

Description

电路保护装置和带有该装置的车辆

技术领域

本实用新型涉及安全技术领域，具体涉及一种电路保护装置和带有该装置的车辆。

背景技术

随着技术的不断发展，汽车中使用的高压零器件越来越多。以电动汽车为例，现有电动汽车中设置有多条高压回路，每条高压回路中均设置有熔断式保险装置，如保险丝，当高压回路发生短路或者过流时，保险丝熔断，切断故障回路以防止处于该回路中的设备不被电流击穿，从而避免电动汽车起火等事故的发生。

根据保险丝的工作特性，只有当保险丝的累积热量达到熔断值时，保险丝才会熔断。然而，保险丝受外部因素的影响很大，温度偏高或偏低、或者短路电流和过流电流数值不同时，保险丝的熔断时间会存在很大差别，一旦熔断时间过长，不仅不能较好地保护高压器件，而且还可能带来很大的安全隐患。

相应地，本领域需要一种新的电路保护装置来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有熔断式保险装置存在的响应时间不一致问题，本实用新型提供了一种电路保护装置，所述电路保护装置包括控制模块、电流采集模块和切断开关，所述电流采集模块用于采集高压回路的电流并且根据当前的环境温度校正所述电流；所述控制模块用于比较校正后的电流与预设的电流阈值，并且在所述校正后的电流大于等于所述电流阈值时控制所述切断开关断开。

在上述电路保护装置的优选技术方案中，所述电流采集模块包括电流采集单元和电流校正单元，所述电流采集单元用于采集所述高压回路中的电流；所述电流校正单元包括基于热敏元件的电流补偿电路，以用于根据当前的环境温度对所述电流采集单元所采集的电流进行补偿。

在上述电路保护装置的优选技术方案中，所述电流采集单元包括采样电阻。

在上述电路保护装置的优选技术方案中，所述采样电阻是预先设置在所述高压回路中的电阻，或者所述采样电阻是所述切断开关的导通电阻。

在上述电路保护装置的优选技术方案中，所述电流采集单元包括霍尔电流传感器或电流互感器。

在上述电路保护装置的优选技术方案中，所述控制模块包括比较单元和驱动单元；所述比较单元用于比较所述电流采集模块输出的电流与预设的电流阈值，并且在所述电流大于等于所述电流阈值时向所述驱动单元发送切断信号；所述驱动单元用于根据所述切断信号控制所述切断开关断开。

在上述电路保护装置的优选技术方案中，所述比较单元包括电流比较器。

在上述电路保护装置的优选技术方案中，所述比较单元还包括滤波电路，所述滤波电路的输入侧与所述电流采集模块连接，所述滤波电路的输出侧与所述电流比较器连接。

在上述电路保护装置的优选技术方案中，所述切断开关为烟火式开关。

本实用新型还提供了一种车辆，包括高压回路，其特征在于，所述高压回路中设置有上述优选技术方案中任一项所述的电路保护装置。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，电路保护装置包括控制模块、电流采集模块和切断开关，电流采集模块用于采集高压回路的电流并且根据当前的环境温度校正电流；控制模块用于比较校正后的电流与预设的电流阈值，并且在校正后的电流大于等于电流阈值时控制切断开关断开。

通过在高压回路中设置电路保护装置，本实用新型能够在高压回路短路或过流时及时切断回路，保证切断动作的一致性，从而保护高压回路中的器件，提高车辆的安全性。具体而言，通过电流采集模块采集高压回路中的电流，控制模块在电流大于等于电流阈值时控制切断开关断开，本实用新型能够基于高压回路中的电流判断高压回路的工作状态，并且在高压回路出现短路或过流，即电流值超过电流阈值时，立即控制切断开关断开，保护高压回路中的器件。这种设置方式相比于现有技术中在高压回路中设置熔断式保险装置的方案来说，不仅动作响应更快，而且动作响应受环境温度的影响小。

进一步地，电流采集模块能够根据当前的环境温度校正电流的设置方式，能够对采集到的电流进行温度补偿，减小环境温度对采集模块的影响，使得采集模块输出的电流更加准确，从而提高后续控制模块的判断精准度，实现在不同环境温度下动作响应一致的目的。

附图说明

下面参照附图并结合电动汽车来描述本实用新型的电路保护装置和带有该装置的车辆。附图中：

图1为本实用新型的电路保护装置的结构示意图；

图2为本实用新型的烟火式开关的工作状态示意图(一)；

图3为本实用新型的烟火式开关的工作状态示意图(二)。

附图标记列表

1、电流采集模块；11、电流采集单元；12、电流校正单元；2、控制模块；21、比较单元；22、驱动单元；3、切断开关；300、烟火式开关；301、外壳；302、引燃管；303、断路器；4、导电金属；5、高压器件。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，虽然以下实施方式是结合电动汽车进行描述的，但是这种应用场景并非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对本实用新型的应用场景作出调整，如本实用新型的电路保护装置显然还可以应用于混合动力车辆，汽油车或其他具有高压回路的车辆或设备中。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，对本实用新型的电路保护装置进行描述。其中，图1为本实用新型的电路保护装置的结构示意图。

如图1所示，为解决现有技术中熔断式保险装置存在的响应时间不一致问题，本实用新型的电路保护装置主要包括电流采集模块1、控制模块2和切断开关3，切断开关3设置于带有高压器件5的高压回路中，控制模块2分别与电流采集模块1和切断开关3连接(有线连接或无线连接均可)，电流采集模块1用于采集高压回路的电流并且根据当前环境温度校正该电流，控制模块2用于比较校正后的电流与预设的电流阈值，并且在校正后的电流大于等于电流阈值时控制切断开关3断开。

本实用新型的电路保护装置在工作时，电流采样模块对流经高压器件5的电流进行采样并根据实时温度对采样到的电流数值进行校正，控制模块2将校正后的电流数值与预设的电流阈值进行比较，当电流的数值超过或等于预设的电流阈值时，控制单元控制切断开关3动作而切断该高压电路。

通过上述描述可以看出，通过在高压回路中设置电路保护装置，本实用新型能够在高压回路出现短路或过流等电流异常时及时地切断回路，保证切断动作的一致性，从而保护高压回路中的高压器件5，提高车辆的安全性。具体而言，通过电流采集模块1采集高压回路中的电流，控制模块2在电流大于等于预设的电流阈值时控制切断开关3断开，本实用新型能够基于高压回路中的电流判断高压回路的工作状态，并且在高压回路出现短路或过流等电流异常现象，即电流值超过电流阈值时，控制模块2立即控制切断开关3动作而断开该高压电路，保护高压回路中的器件5。这种设置方式相比于现有技术中在高压回路中设置熔断式保险装置的方案来说，不仅动作响应准确快速，而且动作响应受环境温度的影响小。

进一步地，电流采集模块1能够根据当前的环境温度校正电流的设置方式，则能够对采集到的电流从环境温度方面进行补偿，减小环境温度对采集模块所采集的电流的影响，使得采集模块输出的电流更加准确，从而提高后续控制模块2的判断精准度，实现在不同环境温度下动作响应一致的目的。

下面参照图2和图3，图2为本实用新型的烟火式开关的工作状态示意图(一)；图3为本实用新型的烟火式开关的工作状态示意图(二)。如图2和图3所示，在一种可能的实施方式中，切断开关3采用烟火式开关300，烟火式开关300是一种可安全快速切断电路的装置，其主要包括外壳301和设置于外壳301内的引燃管302和断路器303两个部分，导电金属4从外壳301中穿过，其位于断路器303上方的部分设置成容易被切断，在接收到触发信号被触发时，例如由上述控制模块2控制产生的电流变化信号时，引燃管302被触发产生爆破力，该爆破力推动外壳301内部的断路器303动作而切断设置开关内部的导电金属4，从而实现快速切断电路的目的。需要说明的是，本实用新型中的烟火式开关300的形式既可以选择高压烟火式开关，也可以选择低压烟火式开关与外部高压灭弧器件组合而成的开关。

返回参照图1，在一种可能的实施方式中，电流采集模块1进一步包括电流采集单元11和电流校正单元12，电流采集单元11用于采集高压回路中的电流，电流校正单元12用于对所采集的电流进行补偿。具体而言，电流采集单元11包括采样电阻，如预先设置在高压回路中的电阻，或者直接使用切断开关3的导通电阻进行采样。电流校正单元12包括基于热敏元件的电流补偿电路，如热敏元件为负温度系数电阻，根据该电阻在不同的温度下表现出不同电阻值的特性，也即根据负温度系数电阻随温度变化的曲线或者数值表格对采样的电流值进行补偿。

仍参照图1，在一种可能的实施方式中，控制模块2进一步包括比较单元21和驱动单元22，比较单元21与电流采集单元11连接，其用于比较电流采集单元11输出的电流与预设的电流阈值，并且在该电流大于等于电流阈值时向驱动单元22发送切断信号。驱动单元22与切断开关3连接，其用于根据切断信号控制切断开关3断开。具体地，比较单元21包括电流比较器和滤波电路，滤波电路的输入侧与电流采集单元11连接，输出侧与电流比较器连接，电流比较器将电流采集单元11输出的经过滤波后的电流值与预设的电流阈值进行比较，在比较结果为电流值大于等于电流阈值输出切断信号。驱动单元22可以为驱动电路，驱动电路基于电流比较器输出的切断信号动作，引燃烟火式开关的引燃管，从而烟火式开关切断高压回路。

上述设置方式的优点在于：采样电阻的设置，能够简化电路保护装置的结构，尤其使用切断开关3的导通电阻作为采样电阻时，还能够减小对高压电路的改动。基于负温度系数电阻的电流补偿电路，能够基于温度对电流采集单元11采集到的电流起到良好的补偿作用，提高采集结果的精准度，保证装置的响应一致性。滤波电路的设置，能够去除电流中的毛刺，以减少对判断结果的影响，提高比较结果的准确性。切断开关3选用烟火式开关，能够在高压回路发生短路或过流时提高电路保护装置响应迅速，烟火式开关能在短短几毫秒内瞬间切断发高压回路，避免因电路损坏产生的火灾等事故发生，有效保护昂贵的高压器件5。而且，由于烟火式开关为一次性开关，一旦动作便不可恢复，这样的设置可以避免由于非专业人员的操作使得高压器件5损坏而带来更大的损失。

需要说明的是，上述实施方式仅仅用于阐述本实用新型的原理，并非旨在于限制本实用新型的保护范围，在不偏离本实用新型原理的条件下，本领域技术人员能够对上述实施方式进行调整，以便其能够适应更加具体的应用场景。

例如，在一种可替换的实施方式中，除采样电阻外，电流采集单元11还可以采用其他任何形式的采集元器件，只要该元器件满足能够采集高压回路中的电流的条件即可。例如，电流采集单元11还可以是霍尔电流传感器、电流互感器等。

再如，在另一种可替换的实施方式中，除负温度系数电阻外，热敏元件还可以采用本领域技术人员能够想到的其他任何形式的元器件，只要基于该元器件组成的电流补偿电路能够基于温度对电流采集单元11采集到的电流进行补偿即可。如热敏元件还可以是正温度系数电阻、热电偶等。

再如，在另一种可替换的实施方式中，切断开关3也可以采用其他零器件代替，只要该零器件能够满足迅速切断高压回路的条件即可。如切断开关3还可以使用继电器等本领域技术人员能够想到的电器元件。

再如，在另一种可替换的实施方式中，比较单元21也可以不设置滤波电路，比较单元21还可以选择其他能够实现比较功能的元器件，驱动单元22还可以选择驱动电路以外的任何能够触发烟火式开关动作的电路或元器件等。

此外，本实用新型还提供了一种电动汽车，该电动汽车具有高压回路，例如由动力电池、电动机、高压盒等器件组成的高压回路，该高压回路中至少有一个回路配置有上述电路保护装置。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电路保护装置，其特征在于，所述电路保护装置包括电流采集模块、控制模块和切断开关，

所述电流采集模块用于采集高压回路的电流并且根据当前的环境温度校正所述电流；

所述控制模块用于比较校正后的电流与预设的电流阈值，并且在所述校正后的电流大于等于所述电流阈值时控制所述切断开关断开。

2.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述电流采集模块包括电流采集单元和电流校正单元，

所述电流采集单元用于采集所述高压回路中的电流；

所述电流校正单元包括基于热敏元件的电流补偿电路，以用于根据当前的环境温度对所述电流采集单元所采集的电流进行补偿。

3.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，所述电流采集单元包括采样电阻。

4.根据权利要求3所述的电路保护装置，其特征在于，所述采样电阻是预先设置在所述高压回路中的电阻，或者所述采样电阻是所述切断开关的导通电阻。

5.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，所述电流采集单元包括霍尔电流传感器或电流互感器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电路保护装置，其特征在于，所述控制模块包括比较单元和驱动单元；

所述比较单元用于比较所述电流采集模块输出的电流与预设的电流阈值，并且在所述电流大于等于所述电流阈值时向所述驱动单元发送切断信号；

所述驱动单元用于根据所述切断信号控制所述切断开关断开。

7.根据权利要求6所述的电路保护装置，其特征在于，所述比较单元包括电流比较器。

8.根据权利要求7所述的电路保护装置，其特征在于，所述比较单元还包括滤波电路，所述滤波电路的输入侧与所述电流采集模块连接，所述滤波电路的输出侧与所述电流比较器连接。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的电路保护装置，其特征在于，所述切断开关为烟火式开关。

10.一种车辆，包括高压回路，其特征在于，所述高压回路中设置有权利要求1至9中任一项所述的电路保护装置。