CN212828829U - 一种电动车智能保护开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的电动车智能保护开关，通过控制触点开关的闭合和分离来控制电动车主电源电路的导通和断开，并且将检测模块和控制模块连接在电动车主电源电路中，能够更好地检测电动车各个功能单元的状态，使得控制模块根据电动车各个功能单元的状态来控制触点开关的闭合和分离，能够更好地检测电动车运行状态及避免电动车自燃现象的发生。

Description

一种电动车智能保护开关

技术领域

本实用新型涉及电动车技术领域，具体涉及一种电动车智能保护开关。

背景技术

近十几年来，我国电动自行车、电动摩托车、电动汽车(以下均称为电动车)飞速发展。由于电动车的节能环保及便利性，已经成为全国居民喜爱且不可缺少的交通工具。全国每年平均销售电动车五千万台。十年来，全国市场共计销售近5亿台。然而，由于电动车自身的结构和电路特点，目前还没有一个很完善电路保护系统，不能完全检测电动车骑行时的安全状态，经常会在停车、充电、骑行过程中发生自燃，造成大量的人员伤亡和经济财产损失。据统计资料显示，电动车烧车比例在万分之2-3之间。这么庞大的烧车比例和数量，使电动车生产厂家及广大用户苦不堪言，也制约了电动车的顺利发展。多年来，电动车自燃事故在全国火灾类型中占据首位，国家公安部也多次下发通知进行整顿和治理，个别一线城市禁止电动车在小区内停放和充电。怕造成更大的人员伤亡和人民财产损失。原因是目前电动车上虽有保护开关，但其是移植于通用电路上的机械式空气开关，没有很好地与电动车结构、生产工艺及电路相结合，不能智能化的检测和阻止电动在行驶、停放、充电状态下发生烧车事故。当电动车自燃事故已经发生了空气开关还没有跳闸，也就是说，目前电动车上的能够完全检测并控制电动车行驶状态的智能开关在国内和国际上还是一项空白。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是如何避免电动车自燃事故的发生。

本实用新型提供了一种电动车智能保护开关,包括：至少一个检测模块、控制模块、电机、触点开关、电动车主电源电路和壳体；

每个检测模块用于检测电动车至少一个功能单元的状态；所述控制模块的输入端与每个检测模块的输出端信号连接，所述控制模块的输出端与电机的控制端信号连接，所述控制模块用于根据检测模块输入的检测结果输出控制电机的电机轴进行正向转动和反向转动的信号；

所述触点开关包括上触点体和下触点体；

所述上触点体包括上触点、螺杆和螺帽，所述电机的电机轴与螺帽连接，所述螺杆的内表面设有内螺纹，所述螺帽的外表面设有与内螺纹相匹配的外螺纹，所述螺杆与螺帽通过内螺纹与外螺纹匹配连接，所述上触点设于螺杆的另一端；

所述下触点体包括下触点、弹簧和底座，所述下触点和底座设于壳体上，弹簧设于下触点和底座之间，所述上触点在电机的电机轴的正向转动和反向转动下与下触点闭合和分离；

所述上触点上设有输出端，下触点上设有输入端，该输入端与电动车主电源电路的输入端电连接，输出端与电动车主电源电路的输出端电连接；

所述壳体围合形成容纳腔，所述检测模块、控制模块、电机和触点开关至少部分地收容于壳体的容纳腔中。

进一步地，所述至少一个检测模块包括：

电动车行驶电流检测模块，用于检测电动车主电源电路的电流大小；

电源锁闭合状态检测模块，用于检测电动车的电源锁是否闭合；

车架体带电状态检测模块，用于检测电动车的车架体是否带电；

充电状态检测模块，用于检测电动车是否处于充电状态。

触点闭合检测膜块，用于检测上触点和下触点是否可靠闭合。

进一步地，所述电动车电流检测模块包括磁环线圈体和霍尔传感器；

所述磁环线圈体通过磁环上缠绕的线圈串联在上触点和电动车主电源电路输出端，所述磁环线圈体用于将主电源电路输入端输入电流产生的磁场集中于磁环中；

所述霍尔传感器设于所述磁环线圈体上，用于通过感应磁环的磁场强度大小而产生相应电压以测试电动车主电源电路输入电流的大小。

进一步地，还包括PCB板，所述检测模块电源模块和控制模块至少部分设于所述PCB板上。

进一步地，还包括报警信息模块，所述报警信息模块与控制模块连接，所述控制模块还用于根据检测模块输出的检测结果控制预设的报警信息模块进行报警。

进一步地，还包括灭弧罩，所述灭弧罩设于壳体之中，灭弧罩的一端与上触点电连接，另一端与下触点电连接，所述灭弧罩用于保护触点开关的上触点和下触点使其不被上触点和下触点分离时所产生的电弧损坏。

进一步地，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩包裹在所述PCB板和磁环线圈体上，所述屏蔽罩的底部与PCB上的地线相连接，所述屏蔽罩用于避免触点开关闭合和分离时产生的磁场及电机产生的外磁场干扰PCB板上的器件和磁环线圈体。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型提供的电动车智能保护开关利用电机的转动拖动上触点与下触点闭合与断开，实现了开关的智能化。通过控制触点开关的闭合和分离来控制电动车主电源电路的导通和断开，并且将检测模块和控制模块连接在电动车主电源电路中，能够更好地检测电动车各个功能单元的状态，使得控制模块根据电动车各个功能单元的状态来控制触点开关的闭合和分离，能够更好地检测和控制电动车行驶状态，避免电动车自燃现象的发生。

附图说明

图1为一种电动车智能保护开关的结构示意图；

图2为上触点体的结构示意图；

图3为下触点体的结构示意图；

图4为检测模块和控制模块的电路框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

请参考图1，图1为一种电动车智能保护开关的结构示意图，包括：至少一个检测模块、控制模块、电机10、触点开关20、电动车主电源电路 30和壳体40。

本实施例中的检测模块和控制模块至少部分设于PCB板60上，每个检测模块用于检测电动车至少一个功能单元的状态。控制模块的输入端与每个检测模块的输出端信号连接，控制模块的输出端与电机10的控制端信号连接，所述控制模块用于根据检测模块输入的检测结果输出控制电机的电机轴进行正向转动和反向转动的信号。

请参考图4，图4为检测模块和控制模块的电路框图，其中检测模块包括：电动车电流检测模块、电源锁闭合状态检测模块、车架体带电状态检测模块、触点闭合检测模块、充电状态检测模块和电源模块(电源模块图中略)。

其中电源模块的主电源取自电池总电压的输出端，经电压变换后给检测模块、控制模块、电机驱动模块、报警信息模块等提供合适的电压。

电动车电流检测模块用于检测电动车主电源电路的电流大小，其输入端是镶嵌在磁环线圈体上的霍尔感应到磁环中的磁场而产生的电压，此电压经控制模块的CPU处理，再判断是否超过电动车电流的额定值，如果电动车电器系统出现短路或某电器部件出现故障则其测试的电流值会超过额定值，此刻CPU输出驱动电机反转信号，使上触点在电机轴的拖地下与下触点分离，也就断开了电动车主电路。避免故障继续扩大和事故发生。同时，CPU输出报警信息，促使仪表盘上的蜂鸣器鸣叫和LED闪烁。告诉用户电动车出现故障需要维修。这样，智能开关就完成了对电动车安全行驶状态的检测和控制。

电源锁闭合状态检测模块，用于检测电动车的电源锁是否闭合；电源模块给电动车的电源锁输入端输入一个电压，当电源锁闭合时，此电压经电源锁的触点从输出端输出到CPU的一个I/O口，此时该I/O口为高电平， CPU输出驱动电机正转信号，使上触点在电机轴的拖动下与下触点闭合，也就闭合了电动车主电路电源(也包含电动车的次电路电源)。当电源锁断开时，此电压不能通过电源锁的触点，输出端输出到CPU的这个I/O口为低电平，CPU输出驱动电机反转信号，使上触点在电机轴的拖动下与下触点分离，由于智能开关安装在电池的主电源输出端，也就断开了电动车主电路电源(包括断开了次电路)。这样，智能开关保证了电动车在停放时不会发生烧车和其他电气事故(目前现状是电源锁关闭后，电动车次电路上没有电，但主电路上仍有电)。

车架体带电状态检测模块，用于检测电动车的车架体是否带电；其输入端是固定在车架上的一个不锈钢环，该不锈钢环内侧有针状突起，以保证其穿过车架表面油漆与车架壁连接，不锈钢环通过导线与CPU的一个I/O 口连接，当车架带电时，此电压经过不锈钢环传递给CPU的I/O口(此电压要经过分压处理)，CPU经过I/D转换，再判断此刻车架是轻度带电还是重度带电(轻度带电还是重度带电是以电压高低来区分)。如果是轻度带电， CPU仅输出报警信息以提示用户电动车出现故障需要维修。如果是重度带电，CPU不仅输出报警信息以提示用户电动车出现故障需要维修，同时输出电机反转信号，使上触点在电机轴的拖地下与下触点分离，也就断开了电动车主电路电源(也含次电路电源)，这样，智能开关就避免了用户在停放、骑行、充电时因车架带电而发生烧车事故。大多数烧车事故都是因为车架带电而引起，因为电动车在长时骑行因线路老化或在生产、维修过程中因其它部件挤压线束，线束因过电流而发热绝缘层变软变形后与车架碰触摩擦并打火，最后引起塑件燃烧。

触点闭合检测模块用于检测上触点和下触点是否可靠闭合；其输入端来自壳体上电动车主电路的输出端，当上触点和下触点闭合时，电动车主电路的输出端带电，触点闭合检测模块从这里取样电压，此电压经过分压处理后送人CPU的I/O口，此刻为高电平，说明上触点和下触点已经闭合，当上触点和下触点未闭合时，电动车主电路的输出端不带电，触点闭合检测模块从这里取样电压，此刻CPU的I/O口为低电平，说明上触点和下触点没有闭合。

当控制模块从其他检测模块获得信息需要上触点和下触点闭合时，此刻CPU检测到上触点和下触点未闭合，CPU会继续驱动电机正转，使上下触点完全闭合，当控制模块从其他检测模块获得信息需要上触点和下触点断开时，此刻CPU检测到上触点和下触点在闭合，CPU会驱动电机反转，是上下触点完全断开。

充电状态检测模块，用于检测电动车是否处于充电状态。国标充电器输出端插头为3芯，其中1芯与地相连。当充电器给电动车充电时，充电器的输出插头与电动车的充电座相连接，也就是说，当充电器给电动车充电时，电动车的充电座的1芯接地。电源模块给CPU的I/O口经电阻加了电压，电动车充电座的接地芯经导线与电阻和I/O口相连，电动车未充电时，这个I/O口为高电平，电动车充电时，这个I/O口为低电平，当CPU 通过I/O口收到低电平时，无论电源锁是否关闭(也就是上下触点是否闭合)，CPU均驱动电机反转使上下触点分离，关闭电动车整车电源避免电动车充电时发生烧车事故，也避免了用户在充电时忘记关闭电源锁而发生其它不测事故。

触点开关包括上触点体21和下触点体22。

请参考图2，上触点体21包括上触点211、螺杆212和螺帽，电机的电机轴与螺帽连接，螺杆212的内表面设有内螺纹，螺帽的外表面设有与内螺纹相匹配的外螺纹，螺杆212与螺帽通过内螺纹与外螺纹匹配连接，所述上触点设于螺杆的另一端。在本实施例中，上触点211为银化铬材质，螺杆212为不锈钢材质，所述螺杆212的外表面还设有耐高温的绝缘层的螺杆包皮和不锈钢皮的螺杆包边，紫铜材质的上触点固定座与螺杆包边连接，上触点211通过上触点固定座固定在螺杆212的端部。上触点体的运动还设于壳体内的左右限位槽中。

请参考图3，下触点体22包括下触点221、弹簧222和底座223。

下触点221和底座223设于壳体40上，弹簧222设于下触点221和底座223之间，上触点211在电机10的电机轴的正向转动和反向转动下与下触点221闭合和分离。在本实施例中，下触点221为银化铬材质，弹簧222 为弹簧钢材质、底座223为不锈钢材质。

例如当电机10的电机轴正向转动时，触点开关20的上触点211和下触点221闭合，此时电动车主电源电路30处于导通状态，电动车可正常工作；当电机10的电机轴反向转动时，触点开关20的上触点211和下触点 221分离，此时电动车主电源电路30处于断开状态，电动车不能正常工作。

本实施例中电机10为微型直流电机，电机通过控制模块控制其正反转及停止，再通过电机轴上的螺帽拖动螺杆212做上下运动，螺杆212在拖动其上面的上触点运动，从而达到分离或闭合上触点211和下触点221的目的。

上触点上设有输出端，下触点上设有输入端，该输入端与电动车主电源电路的输入端电连接，输出端与电动车主电源电路的输出端电连接。

触点开关20的上触点在结构上通过螺杆、螺帽与电机轴连接，电路上通过导线与电动车主电源电路30的输出端电连接。下触点在电路上与电动车主电源电路30的输入端连接。

对于多个检测模块分别检测到电动车各功能单元的状态不同，控制模块通过控制电机不同方向的转动，使得触点开关的上触点和下触点闭合和分离，以此来控制电动车主电源电路30的断开与闭合。

当电动车电流检测模块检测到电动车行驶时电流大于预设电流值时，电动车电流检测模块向控制模块发出触发信号，控制模块响应于该触发信号，控制触点开关分离。

本实施例中的电动车电流检测模块包括磁环线圈体50和霍尔传感器 60。磁环线圈体50串联在电动车主电源电路30输出端和触点开关20的上触点之间，磁环线圈体用于将输入线圈中的电流在磁环中产生磁场，该输入电流即为电动车主电源电路的电流。霍尔传感器设于所述磁环线圈体上，通过感应磁场强度大小产生电压以检测电动车主电源电路电流的大小。

当电源锁闭合状态检测模块检测到电动车的电源锁处于闭合状态时，控制模块控制触点开关闭合，相反地，若检测到电源锁处于断开状态，控制模块控制触点开关分离，停止给电动车供电。

当车架体带电检测模块检测到电动车的车架体轻度带电时，控制模块检测到电源锁是闭合状态(说明用户正在骑行电动车)，此时，控制模块只送出报警信息，以提示用户电动车已出现故障需要及时维修。当检测到电动车的车架体重度带电时，控制模块不仅送出报警信息，而且控制触点开关分离，这样电动车整体断电，避免自燃事故的发生。大多数烧车事故都是因为车架带电而引起，因为电动车在长时骑行因线路老化或在生产、维修过程中因其它部件挤压线束，线束因过电流而发热绝缘层变软变形后与车架碰触摩擦并打火，最后引起塑件燃烧。

当充电状态检测模块检测到电动车处于充电状态时，控制模块控制触点开关分离，这样电动车整体断电，停止给整个电动车电路供电(含主电源电路)。这样，在充电状态下电动车就不会发生烧车事故。

本实施例还包括触点闭合检测模块，用于检测上触点211和下触点221 是否闭合，以保证智能开关的可靠性。

本实施例还包括报警信息模块，报警信息模块与控制模块连接，控制模块还用于根据检测模块输出的检测结果控制报警信息模块，为报警模块提供信息进行报警，报警模块可以为蜂鸣器、报警器或LED灯等，其在检测结果异常时提醒用户故障需要进行维修，例如当车架体轻度带电而且电源锁在闭合状态(说明用户在骑行电动车),控制模块输出报警信息，驱动电动车仪表盘上的蜂鸣器鸣叫，以提示用户电动车出现故障需要维修，当车架体重度带电时，控制模块输出报警信息，驱动电机旋转从而断开上下触点，停止给电动车供电同时给电动车仪表盘上的蜂鸣器提供报警信息以便驱动报警器报警，本实施例中的蜂鸣器和报警器安装在电动车仪表上)。

本实施例还包括壳体40围合形成容纳腔，检测模块、控制模块、灭弧罩和触点开关20至少部分地收容于壳体40的容纳腔中。

本实施例还包括灭弧罩70，灭弧罩70设于壳体之中，灭弧罩70的一端与上触点电连接，另一端与下触点电连接，灭弧罩70用于保护触点开关 20使其不被上触点211和下触点221分离时所产生的电弧损坏。灭弧罩70 采用删片式灭弧，其由若干删片通过绝缘纸固定，删片是由钢片纸压铸而成，删片与删片之间留有一定间隙，删片两端分别通过导线与上下触点相连，当上下触点分离瞬间会产生电弧，产生的电弧在电动力的作用下被推入一组金属栅片中而被分割成数段，彼此绝缘的金属栅片的每一片都相当于一个电极，因此就有许多个阴阳极压降，使电弧无法继续维持而熄灭。这样可保护上下触点不被损坏。

本实施例还包括屏蔽罩，屏蔽罩由薄铁皮冲压而成，屏蔽罩包裹在PCB 板和磁环线圈体上，屏蔽罩的底部与PCB上的地线相连接，屏蔽罩用于避免触点开关闭合和分离时产生的磁场及电机产生的外磁场干扰PCB板上的器件和磁环线圈体，当触点闭合与分离时产生的磁场及电机外磁场在屏蔽罩上就会产生感应电流，此刻电流就会通过地线泄掉，以避免磁场干扰PCB 板上的器件和磁环线圈体。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种电动车智能保护开关,其特征在于，包括：至少一个检测模块、控制模块、电机、触点开关、电动车主电源电路和壳体；

每个检测模块用于检测电动车至少一个功能单元的状态；所述控制模块的输入端与每个检测模块的输出端信号连接，所述控制模块的输出端与电机的控制端信号连接，所述控制模块用于根据检测模块输入的检测结果输出控制电机的电机轴进行正向转动和反向转动的信号；

所述触点开关包括上触点体和下触点体；

所述上触点体包括上触点、螺杆和螺帽，所述电机的电机轴与螺帽连接，所述螺杆的内表面设有内螺纹，所述螺帽的外表面设有与内螺纹相匹配的外螺纹，所述螺杆与螺帽通过内螺纹与外螺纹匹配连接，所述上触点设于螺杆的另一端；

所述下触点体包括下触点、弹簧和底座，所述下触点和底座设于壳体上，弹簧设于下触点和底座之间，所述上触点在电机的电机轴的正向转动和反向转动下与下触点闭合和分离；

所述上触点上设有输出端，下触点上设有输入端，该输入端与电动车主电源电路的输入端电连接，输出端与电动车主电源电路的输出端电连接；

所述壳体围合形成容纳腔，所述检测模块、控制模块、电机和触点开关至少部分地收容于壳体的容纳腔中。

2.如权利要求1所述的电动车智能保护开关，其特征在于，所述至少一个检测模块包括：

电动车行驶电流检测模块，用于检测电动车主电源电路的电流大小；

电源锁闭合状态检测模块，用于检测电动车的电源锁是否闭合；

车架体带电状态检测模块，用于检测电动车的车架体是否带电；

充电状态检测模块，用于检测电动车是否处于充电状态；

触点闭合检测膜块，用于检测上触点和下触点是否可靠闭合。

3.如权利要求2所述的电动车智能保护开关，其特征在于，所述电动车行驶电流检测模块包括磁环线圈体和霍尔传感器；

所述磁环线圈体通过磁环上缠绕的线圈串联在上触点和电动车主电源电路输出端，所述磁环线圈体用于将主电源电路输入端输入电流产生的磁场集中于磁环中；

所述霍尔传感器设于所述磁环线圈体上，用于通过感应磁环的磁场强度大小而产生相应电压以测试电动车主电源电路输入电流的大小。

4.如权利要求1-3中任一项所述的电动车智能保护开关，其特征在于，还包括PCB板，所述检测模块、电动车主电源电路和控制模块至少部分设于所述PCB板上。

5.如权利要求1-3中任一项所述的电动车智能保护开关，其特征在于，还包括报警信息模块，所述报警信息模块与控制模块连接，所述控制模块还用于根据检测模块输出的检测结果控制预设的报警信息模块进行报警。

6.如权利要求4所述的电动车智能保护开关，其特征在于，还包括灭弧罩，所述灭弧罩设于壳体之中，灭弧罩的一端与上触点电连接，另一端与下触点电连接，所述灭弧罩用于保护触点开关的上触点和下触点使其不被上触点和下触点分离时所产生的电弧损坏。

7.如权利要求4所述的电动车智能保护开关，其特征在于，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩包裹在所述PCB板和磁环线圈体上，所述屏蔽罩的底部与PCB上的地线相连接，所述屏蔽罩用于避免触点开关闭合和分离时产生的磁场及电机产生的外磁场干扰PCB板上的器件和磁环线圈体。

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