CN210821842U - 保护电路系统及电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种保护电路系统以及具有该保护电路系统的电动车，该保护电路系统包括保护电路和监控模块，所述保护电路包括串联的第一断路器和第二断路器，所述第一断路器具有断开值，所述第一断路器在达到断开值时断开所述保护电路，所述第二断路器可由信号控制而断开所述保护电路；所述监控模块采集所述保护电路的电流值，所述监控模块与所述第二断路器信号连接。第一断路器在电流达到其断开值时断开，监控系统控制第二断路器在零电流的情况下断开，从而有效防止保护电路断开后误触导通。

Description

保护电路系统及电动车

技术领域

本实用新型涉及电气设备技术领域，特别涉及一种保护电路系统，以及具有该保护电路系统的电动车。

背景技术

现有的新能源领域高压安全所用保护装置多为传统熔断器，其保护特性受温度、海拔等使用环境影响较大，并且存在很大的保护盲区。传统熔断器在电路发生异常时，熔断器熔丝在异常大电流下发热熔化进而熔断达到断开电路的目的。但目前电动车全球销售，各地温差大，传统熔断器熔丝在温度高的区域内阻偏大，散热慢，耐流能力减弱，很易熔断；而在温度低的地方则内阻变小，散热快，不易熔断。且此类型熔断器熔丝在熔断时靠石英砂熄灭电弧，其熔丝熔化状态不可控，一般情况下，熔断器断开电路后，由于其断开内阻相对偏小，仍然存在漏电风险，并且还能测出较高漏电电压。同时现在电动车急加速度大，其脉冲电流远大于正常工作时的额定电流，对于传统熔断器选型非常不利：熔断器选型偏大则可能在异常电流时无法有效断开，选型偏小则无法满足耐冲性能。且该类型熔断器在电动车静止状态下遇到异常情况(如碰撞等)时，无法提供断开电路予以保护的功能。而另一种通过外加检测电路反馈异常信号来动作。外接传感器，当电路中有异常电流时，由传感器将异常信号传给电子监控单元，电子监控单元分析判定异常后发出动作信号，开断器迅速断开，但由于该装置是以斩断熔丝来断开电路，没有灭弧措施。当电路中的电压电流过大时，会有很大的燃弧风险，燃弧时间过长会损坏电路中元器件甚至发生爆炸，不能很好的为电路提供有效保护。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种保护电路系统以及具有该保护电路系统的电动车，

一方面，本实用新型提出一种保护电路系统，包括保护电路和监控模块，所述保护电路包括串联的第一断路器和第二断路器，所述第一断路器具有断开值，所述第一断路器在达到断开值时断开所述保护电路，所述第二断路器可由信号控制而断开所述保护电路；所述监控模块采集所述保护电路的电流值，所述监控模块与所述第二断路器信号连接。

在一实施例中，所述第一断路器包括熔丝，所述熔丝由通过的电流使自身产生热量而熔断。

在一实施例中，所述第一断路器包括壳体，所述熔丝设置于所述壳体内，所述壳体内填充石英砂。

在一实施例中，所述第二断路器包括驱动装置、刀片以及导线，所述驱动装置接收监控模块的信号而驱动所述刀片切断所述导线。

在一实施例中，所述驱动装置包括汽缸、活塞、炸药以及点火器，所述汽缸一端具有开口，所述活塞封堵所述汽缸的开口，所述刀片与所述活塞一体连接，所述炸药设置于所述汽缸内，所述监控模块与所述点火器信号连接，使得所述监控模块可控制所述点火器引燃所述炸药，从而驱动所述刀片切断所述导线。

在一实施例中，所述保护电路包括次级开断模块，所述次级开断模块与所述第二断路器串联，所述次级开断模块包括并联的第三断路器和第四断路器，所述第三断路器在达到断开值时断开，所述第四断路器可由信号控制而断开。

在一实施例中，所述第三断路器的电阻值为所述第四断路器的电阻值的 10倍以上。

在一实施例中，所述第一断路器的预设断开值大于所述第三断路器的预设断开值。

在一实施例中，所述保护电路包括次级开断模块，所述次级开断模块与所述第二断路器并联，所述次级开断模块包括串联的第三断路器和第四断路器，所述第三断路器在达到预设断开值时断开，所述第四断路器可由信号控制而断开。

在一实施例中，所述监控模块包括电流传感器，所述电流传感器与所述第二断路器串联。

另一方面，本实用新型提出一种电动车，所述电动车包括上述的保护电路系统。

在一实施例中，所述监控模块包括碰撞传感器，所述碰撞传感器监控所述电动车的碰撞情况。

综上所述，本实用新型提供一种保护电路系统以及具有该保护电路系统的电动车，保护电路系统包括保护电路和监控模块，保护电路包括第一断路器、第二断路器以及次级开断模块，第一断路器为熔断器，第二断路器与监控系统信号连接，并可在监控系统控制下断开电路。第一断路器在电流达到其断开值时断开，监控系统控制第二断路器在零电流的情况下断开，从而有效防止保护电路断开后误触导通。次级开断模块提供了更多的断开值，以使保护电路系统满足更多的断开需求。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例1的保护电路系统的示意图。

图2为本实用新型实施例2的保护电路系统的示意图。

附图标记：

实施例1：

第一断路器111、第二断路器112、第三断路器113、第四断路器114；

电流传感器121、控制器123；

刀片131、导线133、汽缸1301、活塞1303、上底座1305、下底座1306、点火器1307。

实施例2：

第一断路器211、第二断路器212、第三断路器213、第四断路器214；

电流传感器221、控制器223。

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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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。

在详细描述实施例之前，应当理解的是，本实用新型不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本实用新型可为其他方式实现的实施例。并且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本实用新型并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

本实用新型的保护电路系统，包括保护电路和监控模块，保护电路中具有多个断路器，其中包括在达到预设断开值由自身温度熔断的熔断器，以及由监控模块控制的斩断器，在熔断器断开后，斩断器二次断开电路，防止电路在断开情况下误触导通。

实施例1

如图1所示，保护电路系统包括保护电路和监控模块。保护电路中包括串联的第一断路器111和第二断路器112，其中，第一断路器111为熔断器，第一断路器111具有断开值，第一断路器111包括熔丝，第一断路器111的断开值即为熔丝的熔断值，可通过更换不同型号的熔丝来更改第一断路器 111的断开值，当保护电路中的电流达到第一断路器111的断开值时，第一断路器111的熔丝由通过的电流使自身产生热量而熔断，从而断开保护电路；第二断路器112可由信号控制而断开保护电路。

监控模块包括电流传感器121和控制器123，电流传感器121与第一断路器111、第二断路器112串联，电流传感器121采集保护电路的电流值，并传输至控制器123，控制器123内包括断开控制策略，控制器123与第二断路器112信号连接。

在本实施例中，保护电路系统应用于电动车上，电动车在运行中需要大电流来驱动，特别是在启动阶段，电流值会特别大。第一断路器111的断开值为4000A，当保护电路中的电流值达到第一断路器111的断开值时，第一断路器111中的熔丝熔断，进而断开保护电路。

应当理解的是，第一断路器111的断开值为4000A仅作为本实用新型的一种示例说明，第一断路器111的断开值可以根据不同运用场景和/或不同工况进行设定，本实用新型对此不作限定。

然而，仅在第一断路器111断开的情况下，电动车易在碰撞等情况下误触导通而烧坏元器件，造成财产损失，甚至是人身安全风险。

控制器123由电流传感器121获取第一断路器111断开的信息后，控制器123向第二断路器112传输断开信号，从而控制第二断路器112在零电流的环境下二次断开回路，通过二次断开防止电动车在碰撞等误触而导通。

在本实施例中，第一断路器111包括壳体，熔丝两端连接保护电路而导通保护电路，熔丝设置于壳体内，壳体内填充石英砂，使得在熔丝熔断时能够快速灭弧，消除熔丝熔断时的电弧带来的安全隐患。应当理解的是，通过在壳体内填充石英砂仅作为本实用新型的一种实施方式，在其他实施例中，第一断路器111还可以通过其他方式进行灭弧，例如，在壳体内填充氢气等灭弧气体，本实用新型对此不作限定。

第二断路器112包括驱动装置、刀片131以及导线133。导线133导通保护电路，驱动装置接收监控模块的信号而驱动刀片131切断导线，从而实现保护电路的二次断开。

更具体地，驱动装置包括汽缸1301、活塞1303、炸药(未示出)、上底座1305、下底座1306以及点火器1307。汽缸1301一端具有开口而另一端封闭，活塞1303封堵汽缸1301的开口从而与汽缸1301内形成密封腔体，且活塞1303可相对汽缸1301沿汽缸1301的轴线活动，即汽缸1301内的密封腔体内的压强可根据活塞1303的活动而改变，同理地，汽缸1301内的密封腔体内的压强改变可驱动活塞1303活动。刀片131与活塞1303一体连接，刀片131的刀口(刀片锋利的一端)位于刀片131背离活塞1303的一端，汽缸1301的开口端与上底座1305连接，上底座1305设有供刀片131穿过的通孔，下底座1306中空，上底座1305与下底座1306连接，导线133设置于上底座1305和下底座1306之间。炸药设置于汽缸1301的密封腔体内，点火器1307由汽缸1301密封的一端伸入密封腔体内，点火器1307与监控模块信号连接。控制器获取第一断路器111断开的信息后，根据断开控制策略向点火器1307传输断开信号，点火器1307引燃炸药，汽缸1301的密封腔体内的压强增大而驱动活塞1303由汽缸1301内向外运动，带动刀片131 切断导线133。

在电动车上的电流并非恒定的，电动车启动电流是正常运行电流的十倍左右，特别是电动车设计百公里加速在3秒以内时，在急加速时脉冲电流会远远大于正常工作电流，单一的断路器只能在电流极限值时切断电路，无法为整个回路提供全范围有效的保护。

保护电路包括次级开断模块，次级开断模块与第二断路器112串联，次级开断模块包括并联的第三断路器113和第四断路器114，其中，第三断路器113是与第一断路器111类似的熔断器，即第三断路器113在达到其熔丝的熔断值时断开，第三断路器113的断开值小于第一断路器111的断开值；第四断路器114为与第二断路器112相同，第四断路器114与监控模块信号连接，第四断路器114可由监控模块的信号控制而断开。第三断路器113与第四断路器114并联，第三断路器113的电阻值远大于第四断路器114的电阻值，使得在正常情况下，电流主要由第四断路器114所在支路通过，只有少量电流由第三断路器113所在支路通过，从而保证在正常情况下第三断路器113的熔丝不熔断。

在本实施例中，第三断路器113的断开值为1500A-4000A之间，可根据实际需求选择对应型号的熔丝。在电动车运行过程中，回路中出现小于4000A 的异常电流时，电流传感器121将信号反馈给控制器123，控制器123判断为异常，根据断开控制策略向第四断路器114发出断开信号，第四断路器114 动作切断导线133，第三断路器113所在支路的电流迅速增大，第三断路器 113所在支路的电流达到第三断路器113的断开值而熔断熔丝，断开回路。当第三断路器113断开后，控制器113向第二断路器112发送断开信号，第二断路器112再次断开。通过设置次级开断模块，在极限电流时断开回路的基础上，还可针对不同元器件的要求断开，防止元器件长时间在异常电流环境下工作而烧坏，给整个回路提供了更全面的保护。

在本实施例中，监控模块包括碰撞传感器，碰撞传感器用于监测电动车的碰撞情况并向控制器123传输碰撞信息，使得在电动车静止时(电路电流几乎为零)遇到碰撞，控制器也可判断为异常，并向第二断路器112发出断开信号，控制第二断路器112断开，提高电动车在异常情况下的安全性。

实施例2

如图2所示，保护电路系统包括保护电路和监控模块。保护电路中包括串联的第一断路器211和第二断路器212，其中，第一断路器211为熔断器，第一断路器211具有断开值，第一断路器211包括熔丝，第一断路器211的断开值即为熔丝的熔断值，可通过更换不同型号的熔丝来更改第一断路器 211的断开值，当保护电路中的电流达到第一断路器211的断开值时，第一断路器211的熔丝由通过的电流使自身产生热量而熔断，从而断开保护电路；第二断路器212可由信号控制而断开保护电路。

监控模块包括电流传感器221和控制器223，电流传感器221与第一断路器211、第二断路器212串联，电流传感器221采集保护电路的电流值，并传输至控制器223，控制器223内包括断开控制策略，控制器223与第二断路器212信号连接。

在本实施例中，保护电路系统应用于电动车上，电动车在运行中需要大电流来驱动，特别是在启动阶段，电流值会特别大。第一断路器211的断开值为4000A，当保护电路中的电流值达到第一断路器211的断开值时，第一断路器211中的熔丝熔断，进而断开保护电路。应当理解的是，第一断路器 211的断开值为4000A仅作为本实用新型的一种示例说明，第一断路器211 的断开值可以根据不同运用场景和/或不同工况进行设定，本实用新型对此不作限定。

然而，仅在第一断路器211断开的情况下，电动车易在碰撞等情况下误触导通而烧坏元器件，造成财产损失，甚至是人身安全风险。

控制器223由电流传感器221获取第一断路器211断开的信息后，控制器223向第二断路器212传输断开信号，从而控制第二断路器212。通过二次断开防止电动车在碰撞等误触而导通。

在本实施例中，第一断路器211包括壳体，熔丝两端连接保护电路而导通保护电路，熔丝设置于壳体内，壳体内填充石英砂，使得在熔丝熔断时能够快速灭弧，消除熔丝熔断时的电弧带来的安全隐患。应当理解的是，通过在壳体内填充石英砂仅作为本实用新型的一种实施方式，在其他实施例中，第一断路器211还可以通过其他方式进行灭弧，例如，在壳体内填充氢气等灭弧气体，本实用新型对此不作限定。

本实施例中的第二断路器212的结构以及动作原理与实施例1中的第二断路器112相同，在此不再赘述。

在电动车上的电流并非恒定的，电动车启动电流是正常运行电流的十倍左右，特别是电动车设计百公里加速在3秒以内时，在急加速时脉冲电流会远远大于正常工作电流，单一的断路器只能在电流极限值时切断电路，无法为整个回路提供全范围有效的保护。

保护电路包括次级开断模块，次级开断模块与第二断路器212并联，次级开断模块包括串联的第三断路器213和第四断路器214，其中，第三断路器213是与第一断路器211类似的熔断器，即第三断路器213在达到其熔丝的熔断值时断开，第三断路器213的断开值小于第一断路器211的断开值；第四断路器214为与第二断路器212相同，第四断路器214与监控模块信号连接，第四断路器214可由监控模块的信号控制而断开。第三断路器213与第二断路器212并联，第三断路器213的电阻值远大于第二断路器212的电阻值，使得在正常情况下，电流主要由第二断路器212所在支路通过，只有少量电流由第三断路器213所在支路通过，从而保证在正常情况下第三断路器213的熔丝不熔断。

在本实施例中，第三断路器213的断开值为1500A-4000A之间，可根据实际需求选择对应型号的熔丝。

当电动车启动，保护电路中出现大于4000A(第一断路器211断开值) 的电流时，第一断路器211的熔丝熔断，控制器223由电流传感器221获取第一断路器211的断开信息后，控制器223控制第二断路器212断开。若因碰撞等原因导致第一断路器211误触导通，保护电路中的电流全部由第三断路器213所在支路通过，第三断路器213由于通过的电流大于其断开值而断开，控制器223控制第四断路器214动作而断开。

在电动车运行过程中，保护电路中出现小于4000A的异常电流时，电流传感器221将信号反馈给控制器223，控制器223判断为异常，根据断开控制策略向第二断路器212发出断开信号，第二断路器212动作断开，第三断路器213所在支路的电流迅速增大，第三断路器213所在支路的电流达到第三断路器213的断开值而熔断熔丝，断开回路。当第三断路器213断开后，控制器213向第四断路器214发送断开信号，第四断路器214断开。通过设置次级开断模块，在极限电流时断开回路的基础上，还可针对不同元器件的要求断开，防止元器件长时间在异常电流环境下工作而烧坏，给整个回路提供了更全面的保护。

在本实施例中，监控模块包括碰撞传感器，碰撞传感器用于监测电动车的碰撞情况并向控制器223传输碰撞信息，使得在电动车静止时(电路电流几乎为零)遇到碰撞，控制器也可判断为异常，并向第二断路器212和第四断路器214发出断开信号，控制第二断路器212和第四断路器214断开，提高电动车在异常情况下的安全性。

综上所述，本实用新型提供一种保护电路系统以及具有该保护电路系统的电动车，保护电路系统包括保护电路和监控模块，保护电路包括第一断路器、第二断路器以及次级开断模块，第一断路器为熔断器，第二断路器与监控系统信号连接，并可在监控系统控制下断开电路。第一断路器在电流达到其断开值时断开，监控系统控制第二断路器在零电流的情况下断开，从而有效防止保护电路断开后误触导通。次级开断模块提供了更多的断开值，以使保护电路系统满足更多的断开需求。

本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性。因此，本实用新型的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。

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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下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 (12)

1.一种保护电路系统，其特征在于，包括：

保护电路，所述保护电路包括串联的第一断路器和第二断路器，所述第一断路器具有断开值，所述第一断路器在达到断开值时断开所述保护电路，所述第二断路器可由信号控制而断开所述保护电路；

监控模块，所述监控模块采集所述保护电路的电流值，所述监控模块与所述第二断路器信号连接。

2.如权利要求1所述的保护电路系统，其特征在于：所述第一断路器包括熔丝，所述熔丝由通过的电流使自身产生热量而熔断。

3.如权利要求2所述的保护电路系统，其特征在于：所述第一断路器包括壳体，所述熔丝设置于所述壳体内，所述壳体内填充石英砂。

4.如权利要求1所述的保护电路系统，其特征在于：所述第二断路器包括驱动装置、刀片以及导线，所述驱动装置接收监控模块的信号而驱动所述刀片切断所述导线。

5.如权利要求4所述的保护电路系统，其特征在于：所述驱动装置包括汽缸、活塞、炸药以及点火器，所述汽缸一端具有开口，所述活塞封堵所述汽缸的开口，所述刀片与所述活塞一体连接，所述炸药设置于所述汽缸内，所述监控模块与所述点火器信号连接，使得所述监控模块可控制所述点火器引燃所述炸药，从而驱动所述刀片切断所述导线。

6.如权利要求1所述的保护电路系统，其特征在于：所述保护电路包括次级开断模块，所述次级开断模块与所述第二断路器串联，所述次级开断模块包括并联的第三断路器和第四断路器，所述第三断路器在达到断开值时断开，所述第四断路器可由信号控制而断开。

7.如权利要求6所述的保护电路系统，其特征在于：所述第三断路器的电阻值为所述第四断路器的电阻值的10倍以上。

8.如权利要求6所述的保护电路系统，其特征在于：所述第一断路器的预设断开值大于所述第三断路器的预设断开值。

9.如权利要求1所述的保护电路系统，其特征在于：所述保护电路包括次级开断模块，所述次级开断模块与所述第二断路器并联，所述次级开断模块包括串联的第三断路器和第四断路器，所述第三断路器在达到预设断开值时断开，所述第四断路器可由信号控制而断开。

10.如权利要求1所述的保护电路系统，其特征在于：所述监控模块包括电流传感器，所述电流传感器与所述第二断路器串联。

11.一种电动车，其特征在于：所述电动车包括如权利要求1-10中任一项所述的保护电路系统。

12.如权利要求11所述的电动车，其特征在于：所述监控模块包括碰撞传感器，所述碰撞传感器监控所述电动车的碰撞情况。

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