專利名稱：電動汽車高壓電源安全保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車安全保護系統(tǒng)，具體涉及一種電動汽車高壓電源的安全 保護裝置。
背景技術：
無軌電車，有軌電車，輕鐵等軌道交通車輛一旦出現(xiàn)著火、車輛碰撞等交通事故， 關閉高壓電源開關或將集電桿脫離線網(wǎng)，車內再沒有高壓電，事故再不會惡化是安全的。

圖1所示為現(xiàn)有電動汽車安全保護電路組成圖，包括串聯(lián)蓄電池模塊組、接觸器 觸頭、保險絲、電機調速器和電動機，保險絲串接于串聯(lián)蓄電池模塊組的蓄電池模塊之間， 串聯(lián)蓄電池模塊組與接觸器觸頭、電機調速器組成串聯(lián)回路，電機調速器控制電動機，電動 汽車由串聯(lián)蓄電池模塊組構成高壓電源供電。電動汽車一旦出現(xiàn)著火、車輛碰撞等交通事 故，關閉高壓電源開關后車內依然存在高壓電源，存在高壓電，存在較大的危險性。采用這種結構的不足之處在于1)電機調速器及電動機出現(xiàn)故障電流過大時，保險絲不一定會熔斷。關閉接觸器 觸頭會產生電弧，產生電弧后電流不會很大，保險絲更不會熔斷，只有接觸器觸頭全部燒爛 才能滅弧，由此產生火災。即使將接觸器的工作電壓高出串聯(lián)蓄電池模塊組的電壓2-3倍， 也會出現(xiàn)上述故障。2)電機調速器及電動機出現(xiàn)故障電流過大時，關閉接觸器，如接觸器出故障，接觸 器觸頭不能釋放會產生火災。3)在串聯(lián)蓄電池模塊組出現(xiàn)電弧，保險絲不會熔斷，只有電弧端完全燒斷才能滅 弧，由此產生火災。4)車輛行駛時出現(xiàn)重大的碰撞和翻車事故，串聯(lián)蓄電池模塊組可能出現(xiàn)漏電，電 弧，短路等，可能引起火災。5)車輛行駛時出現(xiàn)重大的碰撞和翻車事故，車輛翻到路旁的河里，串聯(lián)蓄電池模 塊組被水浸，將出現(xiàn)高達600V的爬電和漏電，會對車內人員造成傷害。車內的電纜，電線接 觸不良溫度過高著火，車內其他電器設備溫度過高著火，不能自動將電源總開關關閉，自動 將串聯(lián)蓄電池模塊組斷開串聯(lián)狀態(tài)。6)車內串聯(lián)蓄電池模塊組與車體出現(xiàn)嚴重漏電時不能自動關閉高壓電源。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種電動汽車高壓電源的安全保護裝置，確保電動汽車 高壓電源的使用安全。實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術方案為一種電動汽車高壓電源的安全 保護裝置，包括至少兩個接觸器、第一繼電器、第二繼電器、低壓工作電源和用于控制驅動 第一繼電器的保護電路，接觸器的連接觸頭串聯(lián)到電動汽車高壓電源蓄電池模塊之間，各 接觸器的線包并聯(lián)后一端接低壓工作電源的正極，另一端與第二繼電器的常開觸頭連接，第二繼電器的常閉觸頭接回低壓工作電源的負極，第二繼電器的線包兩端、電動車開關、第 一繼電器的常閉觸頭、低壓工作電源連成閉合回路，保護電路的控制輸出端連接第一繼電 器線包的一端，第一繼電器線包的另一端接低壓工作電源的負極；通過保護電路在各種情 況下的控制輸出，驅動控制第一、第二繼電器動作，進而控制所有接觸器觸頭的斷開。本實用新型還包括熱過載繼電器，熱過載繼電器的線包串接到電動汽車高壓電源 的輸出回路中，熱過載繼電器的常閉觸頭串接在第二繼電器的線包與第一繼電器的常閉觸 頭之間。本實用新型所述的保護電路為過溫保護電路，過溫保護電路包括驅動控制電路和 至少一個溫度傳感器，驅動控制電路包括光電耦合器0P1、第五電阻R5和可控硅Q2，光電耦 合器OPl中光感三極管的集電極、發(fā)射極分別接可控硅Q2的正極、控制極，光感三極管的集 電極同時通過電阻五R5接低壓工作電源的負極，可控硅Q2的正極為接第一繼電器線包的 控制輸出端，可控硅Q2的負極接低壓工作電源的負極；每個溫度傳感器的輸出連接光電耦 合器OPl中發(fā)光二極管的兩端。所述保護電路可以為碰撞保護電路，該碰撞保護電路包括銅環(huán)、銅重錘、彈簧、可 控硅Q1、第一電阻R1、第二電阻R2，第二電阻R2接于可控硅Ql的控制極與負極之間，可控 硅Ql的控制極通過第一電阻Rl接銅環(huán)，銅重錘通過彈簧接可控硅Q1，可控硅Ql的正極為 接第一繼電器線包的控制輸出端，負極接低壓工作電源的負極。所述保護電路可以為漏電保護電路，該漏電保護電路包括驅動控制電路和漏電檢 測電路其中驅動控制電路包括光電耦合器OPl、第五電阻R5和可控硅Q2，光電耦合器OPl 中光感三極管的集電極、發(fā)射極分別接可控硅Q2的正極、控制極，光感三極管的集電極同 時通過電阻五R5接低壓工作電源的負極，可控硅Q2的正極為接第一繼電器線包的控制輸 出端，可控硅(Q2)的負極接低壓工作電源的負極；漏電檢測電路包括四個電阻R11、R13-R15、三極管Q3、可調電阻RTX2、比較器U1A， 電動汽車高壓電源的負極通過電阻Rll輸入比較器UlA的同相輸入端，電源通過電阻R13、 可調電阻RTX2分壓后接入比較器UlA的反相輸入端，同時，比較器UlA的反相輸入端通過 可調電阻RTX2與車體連接，比較器UlA的輸出端接入三極管Q3的基極，三級管的集電極接 低壓工作電源的正極，發(fā)射極通過電阻R15接低壓工作電源的負極，三極管Q3的發(fā)射極接 二極管Dl的正極，二極管Dl的負極和車體的連接端接入光電耦合器OPl。本實用新型相對于現(xiàn)有技術，具有下述優(yōu)點1.本實用新型使用多個接觸器觸頭串聯(lián)在串聯(lián)蓄電池模塊組中，通過保護電路在 發(fā)生車輛發(fā)熱溫度過高、電池模塊組短路漏電、車輛行駛過程中碰撞等各種情況下，可以控 制驅動接觸器觸頭的斷開，使串聯(lián)蓄電池模塊組被分割為幾段，每段的電壓會比總電壓低 幾倍，施加到每一個接觸器觸頭的電壓就會降低幾倍，使接觸器觸頭不會出現(xiàn)電弧。即使其 中一個接觸器觸頭出現(xiàn)故障不能釋放，其它接觸器觸頭可以分離，同樣會將串聯(lián)蓄電池模 塊組的串聯(lián)狀態(tài)斷開及與負載斷開，不會出現(xiàn)火災、漏電或短路；確保電動汽車高壓電源的 使用安全。2.使用熱過載繼電器代替保險絲，其常開和常閉觸頭作為控制信號輸出，控制所 有接觸器觸頭釋放，串聯(lián)蓄電池模塊組與負載斷開。以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行進一步的詳細說明。圖1為現(xiàn)有電動汽車高壓電源原理圖；圖2為連接有本實用新型安全保護裝置的電動汽車高壓電源原理圖；圖3為本實用新型安全保護裝置電路原理圖；圖4為本實用新型實施例碰撞保護的電路原理圖圖5為本實用新型實施例過溫保護的溫度傳感電路原理圖；圖6為本實用新型實施例漏電保護的漏電檢測電路原理圖。
具體實施方式
如圖2所示，連接有本實用新型安全保護裝置的電動汽車高壓電源實施例原理 圖，由四個的蓄電池模塊1串聯(lián)組成電動汽車高壓電源，五個接觸器觸頭串接在四個的蓄 電池模塊組1之間，接觸器觸頭選用的多少可以根據(jù)電動汽車高壓電源中蓄電池模塊組的 多少來定；電動汽車高壓電源輸出提供動力給電機調速器和電動機。當發(fā)生溫度過高、電池 模塊組短路漏電、車輛行駛過程中碰撞等各種情況下，安全保護裝置可以控制驅動接觸器 觸頭的斷開，多個接觸器觸頭的斷開使串聯(lián)蓄電池模塊組被分割為幾段，串聯(lián)蓄電池模塊 組的串聯(lián)狀態(tài)斷開及與負載斷開，不會出現(xiàn)火災、漏電或短路，確保電動汽車高壓電源的使 用安全。上述安全保護裝置電路原理圖如圖3所示，包括三個接觸器2、第一繼電器5、第二 繼電器6、低壓工作電源8和用于控制驅動第一繼電器的保護電路9，接觸器的連接觸頭串 聯(lián)到電動汽車高壓電源蓄電池模塊之間，各接觸器2的線包并聯(lián)后一端接低壓工作電源8 的正極，另一端與第二繼電器6懸空的常開觸頭連接，第二繼電器6的閉合觸頭接回低壓工 作電源8的負極，第二繼電器6的線包兩端、電動車開關7、第一繼電器5的常閉觸頭、低壓 工作電源8連成閉合回路，保護電路的控制輸出端連接第一繼電器5線包的一端，第一繼電 器5線包的另一端接低壓工作電源8的負極；正常情況下，啟動汽車，電動車開關7閉合，第 一繼電器不動作，第二繼電器6的線包通電，第二繼電器6吸合，使接觸器的線包CZ1、CZ2、 CZ3通電，串聯(lián)在電動汽車高壓電源蓄電池模塊之間接觸器觸頭吸合，電動汽車高壓電源正 常輸出。當發(fā)生各種不安全情況時，通過保護電路在控制輸出，驅動控制第一繼電器5、第二 繼電器6動作，進而控制所有接觸器2的觸頭的斷開。另外，采用熱過載繼電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的保險絲，熱過載繼電器3的線包串接到電動 汽車高壓電源的輸出回路中，熱過載繼電器3的常閉觸頭串接在第二繼電器6的線包與第 一繼電器5的常閉觸頭之間。這樣可以提高過流控制的精度和準確性，其常開和常閉觸頭 作為控制信號輸出，當出現(xiàn)過流時會使所有接觸器釋放，使串聯(lián)蓄電池模塊組的正極和負 極輸出端與負載斷開，同樣可以使串聯(lián)蓄電池模塊組內部斷開幾段。本實用新型可以在多種情況下實現(xiàn)安全保護，如過溫保護，見圖3，過溫保護電路 包括驅動控制電路和分別安裝在車內多個地方的溫度傳感器，驅動控制電路包括光電耦合 器0P1、電阻R5和可控硅Q2，光電耦合器OPl中光感三極管的集電極、發(fā)射極分別接可控硅 Q2的正極、控制極，光感三極管的集電極同時通過電阻R5接低壓工作電源8的負極，可控硅Q2的正極為接第一繼電器5線包的控制輸出端，可控硅Q2的負極接低壓工作電源8的 負極；每個溫度傳感器的輸出連接光電耦合器OPl中發(fā)光二極管的兩端。本實施例中所采用的溫度傳感器的電路如圖5所示，包括直流電源、電阻 R52-R54、R56、R57、R61-R63、熱敏電阻、放大器U5A、比較器U3B、三級管Q1、二極管D1，直流 電源通過電阻R54、R52分壓后接入放大器U5A的同相輸入端，直流電源通過R53和熱敏電 阻分壓后通過電阻R56接入放大器U5A的反相輸入端，放大器U5A的輸出端接入比較器U3B 的同相輸入端，同時經(jīng)電阻R57反饋至反相輸入端，直流電源通過電阻R61、R62分壓后接入 比較器U3B的反相輸入端，比較器U3B的輸出端通過電阻R63接入三極管Ql的基極，直流 電源的正極接三級管Ql的集電極，三級管Ql的發(fā)射極接二極管Dl的正極，二極管Dl的負 極接光電耦合器0P1，同時三級管Ql的發(fā)射極通過電阻R64接回直流電源的負極。當車內某一點出現(xiàn)超溫或著火時，該處安裝的溫度傳感器輸出高電位，光電耦合 器器件OPl導通，驅動控制電路中的可控硅Q2觸發(fā)導通，使第一繼電器5動作，其常閉觸點 斷開，第二繼電器6的線包斷電，第二繼電器6的釋放，觸點回到常開狀態(tài)，使接觸器的線包 CZ1、CZ2、CZ3斷電，從而使串聯(lián)在電動汽車高壓電源蓄電池模塊之間接觸器觸頭斷開，實現(xiàn) 超溫防火保護。本實用新型車輛發(fā)生碰撞的情況下，還可以實現(xiàn)碰撞保護。碰撞保護電路如圖4 所示，包括銅環(huán)、銅重錘、彈簧、可控硅Q1、電阻R1、R2，電阻R2接于可控硅Ql的控制極與負 極之間，可控硅Ql的控制極通過電阻Rl接銅環(huán)，銅重錘通過彈簧接可控硅Q1，可控硅Ql的 正極接第一繼電器5的線包，負極接低壓工作電源的負極。當車輛碰撞或翻車時銅重錘會碰到銅環(huán)，使可控硅Ql觸發(fā)，可控硅Ql觸發(fā)導通后 使第一繼電器5動作，其常閉觸點斷開，與過溫保護同理，從而使串聯(lián)在串聯(lián)蓄電池模塊組 的各接觸器觸頭斷開，實現(xiàn)防碰撞保護，避免碰撞后的漏電和短路。本實用新型在發(fā)生漏電的情況下，還可以實現(xiàn)漏電保護。漏電保護電路由驅動控 制電路和漏電檢測電路組成，驅動控制電路見圖3包括光電耦合器OPl、電阻R5和可控硅 Q2，光電耦合器OPl中光感三極管的集電極、發(fā)射極分別接可控硅Q2的正極、控制極，光感 三極管的集電極同時通過電阻R5接低壓工作電源8的負極，可控硅Q2的正極為接第一繼 電器15線包的控制輸出端，可控硅Q2的負極接低壓工作電源8的負極；漏電檢測電路如圖 6所示，包括電阻Rl 1、R13-R15、三極管Q3、可調電阻RTX2、比較器U1A，串聯(lián)蓄電池模塊組 的負極通過電阻Rll輸入比較器UlA的同相輸入端，電源通過電阻R13、可調電阻RTX2分壓 后接入比較器UlA的反相輸入端，同時，比較器UlA的反相輸入端通過可調電阻RTX2與車 體連接，比較起UlA的輸出端接入三極管Q3的基極，三極管的集電極接低壓工作電源的正 極，發(fā)射極通過電阻R15接低壓工作電源的負極，三極管Q3的發(fā)射極接二極管Dl的陽極， 二極管Dl的陰極接入光電耦合器0P1。電阻Rl 1與串聯(lián)蓄電池模塊的負極連接，為A點，作為漏電測量點，車體為B點，由 比較器UlA對A進行電壓測量，當電壓過高時為漏電過大，二極管Dl輸出高電位，使光電耦 合器器件OPl導通，從而使可控硅Q2觸發(fā)導通，第一繼電器5動作，其常閉觸點斷開，與過 溫保護同理，使串聯(lián)在串聯(lián)蓄電池模塊組的各接觸器觸頭斷開，實現(xiàn)漏電保護。上述實施例僅限于對本實用新型內容進行說明，而非限制本實用新型的保護范 圍，如采用可以其他內部電路不同型號的溫度傳感器，低壓工作電源可以單獨設置，也可用直接取車上其他部位的低壓電源等，在不脫離本發(fā)明思想的前提下，對本實用新型進行等 效替換和等價替換，均屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種電動汽車高壓電源安全保護裝置，其特征在于包括至少兩個接觸器、第一繼 電器、第二繼電器、低壓工作電源和用于控制驅動第一繼電器的保護電路，接觸器的連接觸 頭串聯(lián)到電動汽車高壓電源蓄電池模塊之間一個，各接觸器的線包并聯(lián)后一端接低壓工作 電源的正極，另一端與第二繼電器的常開觸頭連接，第二繼電器的常閉觸頭接回低壓工作 電源的負極，第二繼電器的線包兩端、電動車開關、第一繼電器的常閉觸頭、低壓工作電源 連成閉合回路，保護電路的控制輸出端連接第一繼電器線包的一端，第一繼電器線包的另 一端接低壓工作電源的負極。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車高壓電源安全保護裝置，其特征在于還包括熱過 載繼電器，熱過載繼電器的線包串接到電動汽車高壓電源的輸出回路中，熱過載繼電器的 常閉觸頭串接在第二繼電器的線包與第一繼電器的常閉觸頭之間。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電動汽車高壓電源安全保護裝置，其特征在于所述的 保護電路為過溫保護電路，所述過溫保護電路包括驅動控制電路和至少一個溫度傳感器， 驅動控制電路包括光電耦合器0P1、第五電阻R5和可控硅Q2，光電耦合器OPl中光感三極 管的集電極、發(fā)射極分別接可控硅Q2的正極、控制極，光感三極管的集電極同時通過第五 電阻R5接低壓工作電源的負極，可控硅Q2的正極為接第一繼電器線包的控制輸出端，可控 硅Q2的負極接低壓工作電源的負極；每個溫度傳感器的輸出連接光電耦合器OPl中發(fā)光二 極管的兩端。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的電動汽車高壓電源安全保護裝置，其特征在于所述保 護電路為碰撞保護電路，該碰撞保護電路包括銅環(huán)、銅重錘、彈簧、可控硅Q1、第一電阻R1、 第二電阻R2，第二電阻R2接于可控硅Ql的控制極與負極之間，可控硅Ql的控制極通過第 一電阻Rl接銅環(huán)，銅重錘通過彈簧接可控硅Ql，可控硅Ql的正極為接第一繼電器線包的控 制輸出端，負極接低壓工作電源的負極。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的電動汽車高壓電源安全保護裝置，其特征在于所述保 護電路為漏電保護電路，該漏電保護電路包括驅動控制電路和漏電檢測電路；其中驅動控制電路包括光電耦合器0P1、第五電阻R5和可控硅Q2，光電耦合器OPl中 光感三極管的集電極、發(fā)射極分別接可控硅Q2的正極、控制極，光感三極管的集電極同時 通過第五電阻R5接低壓工作電源的負極，可控硅Q2的正極為接第一繼電器線包的控制輸 出端，可控硅Q2的負極接低壓工作電源的負極；漏電檢測電路包括電阻Rll、R13、R15，三極管Q3、可調電阻RTX2、比較器U1A，電動汽 車高壓電源的負極通過電阻Rll輸入比較器UlA的同相輸入端，電源通過電阻R13、可調電 阻RTX2分壓后接入比較器UlA的反相輸入端，同時，比較器UlA的反相輸入端通過可調電 阻RTX2與車體連接，比較器UlA的輸出端接入三極管Q3的基極，三級管的集電極接低壓工 作電源的正極，發(fā)射極通過電阻R15接低壓工作電源的負極，三極管Q3的發(fā)射極接二極管 Dl的正極，二極管Dl的負極和車體的連接端接入光電耦合器0P1。
專利摘要本實用新型公開了一種電動汽車高壓電源的安全保護裝置，包括至少兩個接觸器、第一繼電器、第二繼電器、低壓工作電源和用于控制驅動第一繼電器的保護電路，接觸器的連接觸頭串聯(lián)到電動汽車高壓電源蓄電池模塊之間，各接觸器的線包并聯(lián)后一端接低壓工作電源的正極，另一端與第二繼電器的常開觸頭連接，第二繼電器的常閉觸頭接回低壓工作電源的負極，第二繼電器的線包兩端、電動車開關、第一繼電器的常閉觸頭、低壓工作電源連成閉合回路，保護電路的控制輸出端連接第一繼電器線包的一端，第一繼電器線包的另一端接低壓工作電源的負極；通過保護電路在各種情況下的控制輸出，驅動控制第一、第二繼電器動作，進而控制所有接觸器觸頭的斷開，確保車輛安全。
文檔編號H02H5/04GK201877797SQ20102022556
公開日2011年6月22日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權日2010年6月11日
發(fā)明者倫兆希, 岑顯榮, 范漢強 申請人:倫兆希, 岑顯榮, 范漢強