CN218243004U - 大电流延时保护电路和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大电流延时保护电路和车辆，所述保护电路包括：开关单元，开关单元的一端适于与电池包的正极相连；电压转换单元，电压转换单元的输入端与开关单元的另一端相连；第一延时单元，第一延时单元的一端与电压转换单元的输出端相连，第一延时单元的另一端适于与负载相连；第二延时单元，第二延时单元的一端与电压转换单元的输出端相连，第二延时单元的另一端适于与负载相连，其中，在开关单元处于导通状态时，负载上电，第一延时单元和第二延时单元开始工作，以消耗负载上电产生的瞬间大电流。由此，能够对负载上电产生的瞬间大电流进行消耗并延时导通，保障车辆底盘工作的安全性和稳定性。

Description

大电流延时保护电路和车辆

技术领域

本实用新型涉及保护电路技术领域，尤其涉及一种大电流延时保护电路和一种车辆。

背景技术

相关技术中提出了提供一种大电流保护电路，能够识别出无刷直流电机(负载)的大电流，进而控制无刷直流电机停止工作，避免无刷直流电机过流烧毁。这种方式仅可在大电流产生时控制无刷直流电机停止工作，而未考虑如何能将大电流有效过渡到平稳状态，达到稳定电流工作在负载的目的，也未能将电流的导通时间进行延长，保障车辆底盘工作时的安全与稳定。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种大电流延时保护电路，能够对负载上电产生的瞬间大电流进行消耗并延时导通，保障车辆底盘工作的安全性和稳定性。

本实用新型的第二个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本实用新型第一方面提出了一种大电流延时保护电路，包括：开关单元，开关单元的一端适于与电池包的正极相连；电压转换单元，电压转换单元的输入端与开关单元的另一端相连；第一延时单元，第一延时单元的一端与电压转换单元的输出端相连，第一延时单元的另一端适于与负载相连；第二延时单元，第二延时单元的一端与电压转换单元的输出端相连，第二延时单元的另一端与适于负载端相连，其中，在开关单元处于导通状态时，负载上电，第一延时单元和第二延时单元开始工作，以消耗负载上电产生的瞬间大电流。

本实用新型的大电流延时保护电路，开关单元的一端适于与电池包的正极相连，电压转换单元的输入端与开关单元的另一端相连，第一延时单元的一端与电压转换单元的输出端相连，第一延时单元的另一端适于与负载相连，第二延时单元的一端与电压转换单元的输出端相连，第二延时单元的另一端适于与负载相连，其中，在开关单元处于导通状态时，负载上电，第一延时单元和第二延时单元开始工作，以消耗负载上电产生的瞬间大电流。由此，该保护电路能够对负载上电产生的瞬间大电流进行消耗并延时导通，保障车辆底盘工作的安全性和稳定性。

另外，根据本实用新型上述的大电流延时保护电路还可以具有如下的附加技术特征：

具体地，第一延时单元包括：第一开关管，第一开关管的控制极与电压转换单元的输出端相连，第一开关管的一端适于与电池包的负极相连；第一电阻，第一电阻的一端与第一开关管的另一端相连；第一电容，第一电容的一端与第一电阻的另一端相连，第一电容的另一端适于与电池包的正极相连。

具体地，第一延时单元还包括：第六电阻，第六电阻的一端与电压转换单元的输出端相连，第六电阻的另一端与第一开关管的控制极相连。

具体地，上述大电流延时保护电路还包括：热敏电阻，热敏电阻的一端与第一电容的另一端相连，热敏电阻的另一端适于与电池包的正极相连；续流二极管，续流二极管的一端与第一电阻的另一端相连，续流二极管的另一端与热敏电阻的另一端相连。

具体地，第二延时单元包括：滤波模块，滤波模块的一端与电压转换单元相连，滤波模块的另一端适于与电池包的负极相连；分压模块，分压模块的一端与电压转换单元的输出端相连，分压模块的另一端适于与电池包的负极相连；比较模块，比较模块的正输入端与滤波模块的输出端相连，比较模块的负输入端与分压模块的输出端相连；第二开关管，第二开关管的控制极与比较模块的输出端相连，第二开关管的一端适于与负载相连，第二开关管的另一端适于与电池包的负极相连。

具体地，滤波模块包括：第二电阻，第二电阻的一端与电压转换单元的输出端相连；第三电阻，第三电阻的一端与第二电阻的另一端相连且具有第一节点，第一节点与比较模块的正输入端相连，第三电阻的另一端适于与电池包的负极相连；第二电容，第二电容的一端与第一节点相连，第二电容的另一端适于与电池包的负极相连。

具体地，分压模块包括：第四电阻，第四电阻的一端与电压转换单元的输出端相连；第五电阻，第五电阻的一端与第四电阻的另一端相连且具有第二节点，第二节点与比较模块的负输入端相连，第五电阻的另一端适于与电池包的负极相连。

具体地，比较模块包括：比较器，比较器的正输入端与滤波模块的输出端相连，比较器的负输入端与分压模块的输出端相连，比较器的输出端与第二开关管的控制极相连，比较器的输出端还通过第七电阻与滤波模块的输入端、分压模块的输入端分别相连。

具体地，电压转换单元包括：DCDC转换器，开关单元包括机械开关、钥匙开关和按钮开关中的一种。

为达到上述目的，本实用新型第二方面提出了一种车辆，其包括上述的大电流延时保护电路和电池包。

本实用新型的车辆，通过上述的大电流延时保护电路和电池包，能够对负载上电产生的瞬间大电流进行消耗并延时导通，保障车辆底盘工作的安全性和稳定性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的大电流延时保护电路的方框示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的大电流延时保护电路的电路图；

图3为根据本实用新型实施例的车辆的方框示意图。

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。

随着智能驾驶的趋势的到来，新能源智能驾驶技术更多的应用在电动汽车上，因此电动汽车的三电(电机、电驱、电池)的安全尤为重要，其中电驱在通电的瞬间的大电流的保护也是各主机厂研究的重点。

智能驾驶汽车的决策规划控制，基于高精地图进行全局路径规划，然后进行路径的跟踪控制，控制算法需要经常和底盘之间通过CANBUS(Controller Area Net-work Bus，控制器局域网总线技术)通信，底盘的硬件的稳定性和安全性对智能驾驶尤为重要，出现异常的三电硬件系统将导致智能驾驶的不能正常工作。电驱动的新能源智能汽车具有多个驱动器，以驱动永磁同步电机作为动力系统的来源，在驱动回路(负载)中其输入端有大电容，在电池包供电联通时，由于多个驱动器上大电容的电荷充电，会带来瞬间的浪涌大电流，对系统的硬件稳定性有很大的冲击，这种浪涌冲击电流经常损坏开关元器件、电源BMS(Battery Management System，电池管理系统)上的元器件，以及带来电磁干扰的问题。

在常规电路中，当开关瞬间闭合后，导通驱动回路，输入端的电容器通过一个非常低的电阻(线路中的导线)连接，并开始充电，此时的充电电流较大，尤其是当多个驱动器并联连接到电池包的输出端的时候，充电电流会变得更大。为了减轻这些影响，设计了一种大电流延时电路，能对底盘的多驱动器导通瞬间的大电流进行延时导通，并且还能对关闭后的驱动回路系统的回流尖峰进行续流消除的效果，由此保障了车辆底盘工作的安全性和稳定性。

下面参考附图描述本实用新型实施例提出的大电流延时保护电路和车辆。

图1为根据本实用新型实施例的大电流延时保护电路的方框示意图。

如图1所示，本实用新型的大电流延时保护电路110，可包括：开关单元20、电压转换单元30、第一延时单元40和第二延时单元50。

其中，开关单元20的一端适于与电池包10的正极相连，电压转换单元30的输入端与开关单元20的另一端相连，第一延时单元40的一端与电压转换单元30的输出端相连，第一延时单元40的另一端适于与负载55相连，第二延时单元50的一端与电压转换单元30的输出端相连，第二延时单元50的另一端适于与负载55相连，其中，在开关单元处于导通状态时，负载55上电，第一延时单元和第二延时单元开始工作，以消耗负载55上电产生的瞬间大电流。

具体而言，在开关单元20将处于导通状态时，负载55上电，电池包10可给电压转换单元30供电，其中，电池包10的电压在300V-500V之间，电压转换单元30可将电池包10提供的高压转换为低压后给电路进行供电。在进行供电时，第一延时单元40能够实现尖峰电流的消耗，即将电路中因负载55上电产生的瞬间大电流消耗掉，将瞬时的大电流吸收转化为热，对电路进行保护。电流经过第二延时单元50延时几十毫秒后，降到稳定的工作电流后将电流导通，以给驱动回路(负载55)供电，使得驱动回路的导通延时加长。由此，该电路具备大电流延时管理能力，进而对新能源智能汽车的三电系统提供安全保障，为智能驾驶和路径决策规划控制提供稳定的硬件基础，满足底盘做规划控制时对三电的可靠性要求，同时也为乘客提供一份安全稳定的保障。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，第一延时单元40可包括：第一开关管Q1、第一电阻R1和第一电容C1。其中，第一开关管Q1的控制极与电压转换单元30的输出端相连，第一开关管Q1的一端适于与电池包10的负极相连；第一电阻R1的一端与第一开关管Q1的另一端相连；第一电容C1的一端与第一电阻R1的另一端相连，第一电容C1的另一端适于与电池包10的正极相连。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，第一延时单元40还可包括：第六电阻R6，第六电阻R6的一端与电压转换单元30的输出端相连，第六电阻的R6另一端与第一开关管Q1的控制极相连。

当开关单元20导通时，通过第一延时单元40开始第一级的延时，具体而言，电池包10提供的电压经过电压转换单元30后为电路进行供电，电流首先通过第六电阻R6，第六电阻R6为限流电阻，用以限制所在支路电流的大小，以防电流过大烧坏电路中的元器件，如mos管等功率器件，同时第六电阻R6也能起分压作用，如果没有该电阻，脉冲电流将会直接输入到第一开关管Q1的控制极，造成损伤。电压给第一开关管Q1的控制极充电，在高电平时第一开关管Q1导通，第一电阻R1缓慢的给第一电容C1进行充电，充电电流限制在最大值V/R1。其中，V为电池包10的电压，第一电阻R1为功率电阻，能起到延迟导通大电流的效果，并且吸收尖峰电流，将瞬时的大电流吸收转化为热，起到保护电路的作用。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，大电流延时保护电路还可包括：热敏电阻Thermistor和续流二极管D1。其中，热敏电阻Thermistor的一端与第一电容C1的另一端相连，热敏电阻Thermistor的另一端适于与电池包10的正极相连；续流二极管D1的一端与第一电阻R1的另一端相连，续流二极管D1的另一端与热敏电阻Thermistor的另一端相连。

具体而言，在负载55停止工作时，无论负载55包含容性负载还是感性负载，会产生续流，可通过续流二极管D1和热敏电阻Thermistor进行回流，以将能量消耗掉，即通过续流二极管D1在开关断开后继续导通回路中的电流，起到平滑电流的作用，以避免负载55电流突变，该续流可以在热敏电阻Thermistor上得到消耗，通过热敏电阻Thermistor吸收尖峰电流产生的能量，避免尖峰电压、尖峰电流对保护电路的造成损害，达到在电池包10断电后，依然能够对电路起到保护作用的效果，使得电路上的回流不会损坏晶体管或电机驱动器等硬件。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，第二延时单元50可包括：滤波模块60、分压模块70、比较模块80和第二开关管Q2。其中，滤波模块60的一端与电压转换单元30相连，滤波模块60的另一端适于与电池包10的负极相连；分压模块70的一端与电压转换单元30的输出端相连，分压模块70的另一端适于与电池包10的负极相连；比较模块80的正输入端与滤波模块60的输出端相连，比较模块80的负输入端与分压模块70的输出端相连；第二开关管Q2的控制极与比较模块80的输出端相连，第二开关管Q2的一端适于与负载55相连，第二开关管Q2的另一端适于与电池包10的负极相连。

经过第一级的延时之后，通过第二延时单元50开始第二级的延时。具体而言，比较模块80根据滤波模块60的输出电压与分压模块70的输出电压之间关系进行判断。在经过一段时间后，当滤波模块60的输出电压大于分压模块70的输出电压时(比较模块80的正输入端电压大于比较模块80的负输入端电压)，比较模块80正常工作，即可导通第二开关管Q2，继而导通输出电路，导通的电路不再经过第一电阻R1，使得平稳后的电流直接作用在负载55上，达到平稳过渡到稳定电流工作在负载目的。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，滤波模块60可包括：第二电阻R2、第三电阻R3和第二电容C2。其中，第二电阻R2的一端与电压转换单元30的输出端相连；第三电阻R3的一端与第二电阻R2的另一端相连且具有第一节点J1，第一节点J1与比较模块80的正输入端相连，第三电阻R3的另一端适于与电池包10的负极相连；第二电容C2的一端与第一节点J1相连，第二电容C2的另一端适于与电池包10的负极相连。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，分压模块70可包括：第四电阻R4和第五电阻R5。其中，第四电阻R4的一端与电压转换单元30的输出端相连；第五电阻R5的一端与第四电阻R4的另一端相连且具有第二节点J2，第二节点J2与比较模块80的负输入端相连，第五电阻R5的另一端适于与电池包10的负极相连。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，比较模块80可包括：比较器Comparator，比较器Comparator的正输入端与滤波模块60的输出端相连，比较器Comparator的负输入端与分压模块70的输出端相连，比较器Comparator的输出端与第二开关管Q2的控制极相连，比较器Comparator的输出端还通过第七电阻R7与滤波模块60的输入端、分压模块70的输入端分别相连。

具体而言，第二电阻R2、第三电阻R3和第二电容C2构成RC滤波器，第第三电阻R3的电压作为比较器Comparator正输入端的输入，第四电阻R4和第五电阻R5起到分压作用，第五电阻R5的电压作为比较器Comparator的负输入端的输入，由于电流流过第二电容C2时，会先对第二电容C2充电，在这个过程中，比较器Comparator的正输入端的输入电压与负输入端的输入电压不同，比较器Comparator将不会导通第二开关管Q2，而当经过一端时间后，第二电容C2充电完成，比较器Comparator的正输入端的输入电压大于负输入端的输入电压时，比较器Comparator将导通第二开关管Q2，此时电池包10的正极通过热敏电阻Thermistor连通负载55的正极，电池包10的负极通过第二开关管Q2连通负载55的负极。其中，第七电阻R7起到限流作用，用以限制所在支路电流的大小，以防电流过大对第二开关管Q2造成损伤。由此，经过如上的延时，整个回路得到导通，延时电路能将导通瞬间的大电流延时几十毫秒后，降到稳定的工作电流再导通，对新能源智能汽车的三电系统提供安全保障，也为乘客提供一份安全稳定的保障。

根据本实用新型的一个实施例，电压转换单元30可包括：DCDC转换器，开关单元20可包括机械开关、钥匙开关和按钮开关中的一种。

具体而言，电压转换单元30包括DCDC转换器，DCDC转换器是一种转变输入电压并有效输出固定电压的电压转换器，DCDC转换器分为三类：升压型DCDC转换器、降压型DCDC转换器以及升降压型DCDC转换器。在本实用新型的一个实施例中，DCDC转换器为降压型DCDC转换器，能够将电池包10的提供的高电压转化为低电压为电路供电。在大电流延时电路中，由于电流受到电阻R1和热敏电阻Thermistor的限制，没有大电流产生焦耳热损坏线路和元器件，因此开关单元20可以使用机械开关、钥匙开关和按钮开关中的一种，而不需要使用能通过大电流的断路器，从而节约了硬件成本，也提升了操作的便利性。

综上所述，本实用新型的大电流延时保护电路，开关单元的一端适于与电池包相连，电压转换单元的输入端与开关单元的另一端相连，第一延时单元的一端与电压转换单元的输出端相连，第一延时单元的另一端适于与负载相连，第二延时单元，第二延时单元的一端与电压转换单元的输出端相连，第二延时单元的另一端适于与负载相连，其中，在开关单元处于导通状态时，负载上电，第一延时单元和第二延时单元开始工作，以消耗负载上电产生的瞬间大电流。由此，该保护电路能够对负载上电产生的瞬间大电流进行消耗并延时导通，保障车辆底盘工作的安全性和稳定性。

对应上述实施例，本实用新型还提出了一种车辆。

如图3所示，本实用新型的车辆100，可包括大电流延时保护电路110和电池包10。

本实用新型实施例的车辆，通过上述的大电流延时保护电路和电池包，能够对负载上电产生的瞬间大电流进行消耗并延时导通，保障车辆底盘工作的安全性和稳定性。

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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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 (10)

1.一种大电流延时保护电路，其特征在于，包括：

开关单元，所述开关单元的一端适于与电池包的正极相连；

电压转换单元，所述电压转换单元的输入端与所述开关单元的另一端相连；

第一延时单元，所述第一延时单元的一端与所述电压转换单元的输出端相连，所述第一延时单元的另一端适于与负载相连；

第二延时单元，所述第二延时单元的一端与所述电压转换单元的输出端相连，所述第二延时单元的另一端适于与所述负载相连；其中，

在所述开关单元处于导通状态时，所述负载上电，所述第一延时单元和所述第二延时单元开始工作，以消耗所述负载上电产生的瞬间大电流。

2.根据权利要求1所述的大电流延时保护电路，其特征在于，所述第一延时单元包括：

第一开关管，所述第一开关管的控制极与所述电压转换单元的输出端相连，所述第一开关管的一端适于与所述电池包的负极相连；

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一开关管的另一端相连；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端适于与所述电池包的正极相连。

3.根据权利要求2所述的大电流延时保护电路，其特征在于，所述第一延时单元还包括：

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述电压转换单元的输出端相连，所述第六电阻的另一端与所述第一开关管的控制极相连。

4.根据权利要求2所述的大电流延时保护电路，其特征在于，还包括：

热敏电阻，所述热敏电阻的一端与所述第一电容的另一端相连，所述热敏电阻的另一端适于与所述电池包的正极相连；

续流二极管，所述续流二极管的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述续流二极管的另一端与所述热敏电阻的另一端相连。

5.根据权利要求1所述的大电流延时保护电路，其特征在于，所述第二延时单元包括：

滤波模块，所述滤波模块的一端与所述电压转换单元相连，所述滤波模块的另一端适于与所述电池包的负极相连；

分压模块，所述分压模块的一端与所述电压转换单元的输出端相连，所述分压模块的另一端适于与所述电池包的负极相连；

比较模块，所述比较模块的正输入端与所述滤波模块的输出端相连，所述比较模块的负输入端与所述分压模块的输出端相连；

第二开关管，所述第二开关管的控制极与所述比较模块的输出端相连，所述第二开关管的一端适于与所述负载相连，所述第二开关管的另一端适于与所述电池包的负极相连。

6.根据权利要求5所述的大电流延时保护电路，其特征在于，所述滤波模块包括：

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述电压转换单元的输出端相连；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连且具有第一节点，所述第一节点与所述比较模块的正输入端相连，所述第三电阻的另一端适于与所述电池包的负极相连；

第二电容，所述第二电容的一端与所述第一节点相连，所述第二电容的另一端适于与所述电池包的负极相连。

7.根据权利要求5所述的大电流延时保护电路，其特征在于，所述分压模块包括：

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述电压转换单元的输出端相连；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第二节点与所述比较模块的负输入端相连，所述第五电阻的另一端适于与所述电池包的负极相连。

8.根据权利要求5所述的大电流延时保护电路，其特征在于，所述比较模块包括：

比较器，所述比较器的正输入端与所述滤波模块的输出端相连，所述比较器的负输入端与所述分压模块的输出端相连，所述比较器的输出端与所述第二开关管的控制极相连，所述比较器的输出端还通过第七电阻与所述滤波模块的输入端、所述分压模块的输入端分别相连。

9.根据权利要求1所述的大电流延时保护电路，其特征在于，所述电压转换单元包括：DCDC转换器，所述开关单元包括机械开关、钥匙开关和按钮开关中的一种。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的大电流延时保护电路和电池包。

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