首页 > 专利 > 温州卡耐夫电器有限公司 > 电动车电源短路保护电路专利详情

电动车电源短路保护电路   0    0

有效专利 查看PDF
专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2013-05-19
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2015-03-18
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2018-03-20
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2033-05-19
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201310207021.6 申请日 2013-05-19
公开/公告号 CN104167709B 公开/公告日 2018-03-20
授权日 2018-03-20 预估到期日 2033-05-19
申请年 2013年 公开/公告年 2018年
缴费截止日
分类号 H02H3/08H02H7/18H02H3/06 主分类号 H02H3/08
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 0
引用专利数量 5 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN1463867A、US2007/0005274A1、CN200941553Y、CN202092282U、CN101577419A 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、申请权转移、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 温州卡耐夫电器有限公司 当前专利权人 温州卡耐夫电器有限公司
发明人 曹小娟 第一发明人 曹小娟
地址 浙江省温州市经济技术开发区天河街道永强大道910号 邮编 325000
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省温州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
北京卓岚智财知识产权代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
任漱晨
摘要
本发明涉及一种电动车电源短路保护电路,包括取样元件(1)、开关组件电路(2)、电锁开关检测电路(3)、取样比较电路(4)、过载控制电路(5)、故障指示(7)和电锁开关(8)。取样元件(1)与开关组件电路(2)串接在电瓶负极GND与负载地线LGND之间,用增强型NMOS场效应管作电子开关,栅极分别接电锁开关检测电路(3)和过载控制电路(5)的输出。负载短路,过载控制电路(5)输出低电平,使电子开关关断,点亮故障指示(7)的LED灯,并自锁状态。故障清除后,通过关断和接通电锁开关(8)可解锁,恢复正常工作。本发明具有分类保护、关断保护速度快、解锁方便简单等优点。
  • 摘要附图
    电动车电源短路保护电路
  • 说明书附图:图1
    电动车电源短路保护电路
  • 说明书附图:图2
    电动车电源短路保护电路
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2018-03-20 授权
2 2018-03-09 专利申请权的转移 登记生效日: 2018.02.13 申请人由杨妮变更为温州卡耐夫电器有限公司 地址由251700 山东省滨州市惠民县东关街81号变更为325000 浙江省温州市经济技术开发区天河街道永强大道910号
3 2018-03-02 文件的公告送达 文件的公告送达失败 收件人: 黄三元 文件名称: 手续合格通知书
4 2017-12-22 著录事项变更 发明人由黄三元变更为曹小娟
5 2015-03-18 实质审查的生效 IPC(主分类): H02H 3/08 专利申请号: 201310207021.6 申请日: 2013.05.19
6 2014-11-26 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.电动车电源短路保护电路,其特征是:包括取样元件(1)、开关组件电路(2)、电锁开关检测电路(3)、取样比较电路(4)、过载控制电路(5)、故障指示(7)和电锁开关(8);取样元件(1)串接在电源的总回路线上,用来感测总回路流过电流的大小;开关组件电路(2)中的半导体电子开关串接在电源的总回路线上,控制极分别接电锁开关检测电路(3)和过载控制电路(5)的输出,用来接通或关断电源;电锁开关检测电路(3)为第一比较电路,比较器的两输入端分别连接电锁开关(8)前后电源引线ACC和VCC的电阻分压端,通过比较识别ACC的电压高低,以达到当电锁开关(8)接通时,开关组件电路(2)中的半导体电子开关导通,当电锁开关(8)关断时,控制所述半导体电子开关断开;取样比较电路(4)为第二比较电路,将取样元件(1)感测的电流信号,转换为电压信号,并与设定的过载基准电压比较,当大于所述基准电压时,输出过载控制信号,激活过载控制电路(5)动作;过载控制电路(5)为第三比较电路,比较器的输入第一端经电阻连接取样比较电路(4)的输出,输入第二端连接电源ACC的电阻分压端,在比较器输出与同相输入端,连接反馈元件,组成正反馈的自锁电路,当接收到过载控制信号后,产生一个关断电平,关断开关组件电路(2)中的半导体电子开关,同时驱动故障指示(7)点亮,并自锁维持,直至电锁开关(8)断开一次又接通,如果过载消失,则过载控制电路(5)解锁,故障指示(7)熄灭,恢复先前的工作状态,否则仍旧维持半导体电子开关关断和故障指示(7)点亮状态,即利用电锁开关(8)作为解锁复位开关。

2.根据权利要求1所述的电动车电源短路保护电路,其特征是:还包括12V电源过载检测电路(6),为第四比较电路,比较器的输入第一端接12V电压转换器的输出,输入第二端接设定的基准电压,比较电路的输出经电阻接过载控制电路(5)比较器的输入第一端;当所述
12V电压转换器负载过流或短路时,输出将被拉低,12V电源过载检测电路(6)产生特定电平,使过载控制电路(5)动作,发出关断开关组件电路(2)中的半导体电子开关的信号,同时驱动故障指示(7)点亮。

3.根据权利要求2所述的电动车电源短路保护电路,其特征是:紧贴电瓶负极GND连接取样元件(1)的第一端,取样元件(1)第二端与开关组件电路(2)中的半导体电子开关串联后,连接到主负载、12V电源负载总地线LGND,所述半导体电子开关控制极分别与电锁开关检测电路(3)、过载控制电路(5)的输出电连接。

4.根据权利要求3所述的电动车电源短路保护电路,其特征是:取样元件(1)为康铜丝,开关组件电路(2)中的半导体电子开关使用增强型N沟道场效应管,其栅极即所述控制极,漏极、源极即开关两极,且源极接取样元件(1)的第二端,漏极接负载总地线LGND。

5.根据权利要求3或4所述的电动车电源短路保护电路,其特征是:故障指示 (7)为发光二极管,且安装在电动车仪表面板上。

6.根据权利要求3或4所述的电动车电源短路保护电路,其特征是:所述电锁开关检测电路(3)、取样比较电路(4)、过载控制电路(5)和12V电源过载检测电路(6) 中的第一至第四比较电路所用比较器,同用一片四运放的LM324构建。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种保护电路,尤其是电动车电源输出短路保护电路。

背景技术

[0002] 在电动车上,为了防止电源过载或短路,大都装有空气开关。空气开关的原理是,正常工作时,按下操作机构,接通线路。当线路发生一般性过载时,过载电流虽不能使电磁脱扣器动作,但能使热元件产生一定热量,促使双金属片受热向上弯曲,推动杠杆使搭钩与锁扣脱开,将主触头分断,切断电源;当线路发生短路或严重过载电流时,短路电流超过瞬时脱扣整定电流值,电磁脱扣器产生足够大的吸力,将衔铁吸合并撞击杠杆,使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开,锁扣在反力弹簧的作用下将主触头分断,切断电源。这种短路保护的缺点是:其一,因采用机械式脱扣装置,出现短路,到开关动作切断电源,视过载电流的大小,时间一般在1至几秒,时间太长,容易造成用电器损坏或烧车;其二,过载或短路消除后,要想重新接通电源,必须拆开安装盖,重新按下操作机构,才能复位到正常工作状态。

发明内容

[0003] 为了克服现有技术的不足,本发明提供一种感测总回路过载电流、自动控制半导体电子开关关断电源、并利用电动车已外装的电锁开关,进行解锁复位的电动车电源短路保护电路,以解决切断电源动作时间长,解锁复位不便等问题。
[0004] 本发明解决上述技术问题所采用的技术手段是:电动车电源短路保护电路,包括取样元件、开关组件电路、电锁开关检测电路、取样比较电路、过载控制电路、故障指示和电锁开关;取样元件串接在电源的总回路线上,用来感测总回路流过电流的大小;开关组件电路中的半导体电子开关串接在电源的总回路线上,控制极分别接电锁开关检测电路和过载控制电路的输出,用来接通或关断电源;电锁开关检测电路为第一比较电路,比较器的两输入端分别连接电锁开关前后电源引线ACC和VCC的电阻分压端,通过比较识别ACC的电压高低,以达到当电锁开关接通时,开关组件电路中的半导体电子开关导通,当电锁开关关断时,控制所述半导体电子开关断开;取样比较电路为第二比较电路,将取样元件感测的电流信号,转换为电压信号,并与设定的过载基准电压比较,当大于所述基准电压时,输出过载控制信号,激活过载控制电路动作;过载控制电路为第三比较电路,比较器的输入第一端经电阻连接取样比较的输出,输入第二端连接电源ACC的电阻分压端,在比较器输出与同相输入端,连接反馈元件,组成正反馈的自锁电路,当接收到过载控制信号后,产生一个关断电平,关断开关组件电路中的半导体电子开关,同时驱动故障指示点亮,并自锁维持,直至电锁开关断开一次又接通,如果过载消失,则过载控制电路解锁,故障指示熄灭,恢复先前的工作状态,否则仍旧维持半导体电子开关关断和故障指示点亮状态,即利用电锁开关作为解锁复位开关。
[0005] 进一步,还包括12V电源过载检测电路,为第四比较电路,比较器的输入第一端接12V电压转换器输出的分压端,输入第二端接设定的基准电压,比较电路的输出经电阻接过载控制电路比较器的输入第一端;当所述12V电压转换器负载过流或短路时,输出将被拉低,12V电源负载比较产生特定电平,使过载控制电路动作,发出关断开关组件中的半导体电子开关的信号,同时驱动故障指示点亮。
[0006] 进一步,紧贴电瓶负极GND连接取样元件的第一端,取样元件第二端与开关组件电路中的半导体电子开关串联后,连接到负载(包括主负载、12V电源负载)总地线LGND,所述半导体电子开关控制极分别与电锁开关检测电路、过载控制电路的输出电连接。
[0007] 优选地,取样元件为康铜丝,开关组件电路中的半导体电子开关使用增强型N沟道场效应管,其栅极即所述控制极,漏极、源极即开关两极,且源极接取样元件的第二端,漏极接负载总地线LGND。
[0008] 优选地,故障指示为发光二极管,且安装在电动车仪表面板上。
[0009] 优选地,电锁开关检测电路、取样比较电路、过载控制电路和12V电源过载检测电路中的第一至第四比较电路所用比较器,同用一片四运放的LM324构建。
[0010] 本发明的有益效果是:由于采用无机械触点的电子开关作为分断元件,电源输出短路时,切断时间在毫秒级;由于采用电锁开关作为解锁复位按钮,可直接利用电锁钥匙来复位到正常状态,省去拆装解锁复位之烦;采用取样元件与开关组件电路中的半导体开关串联后,紧贴连接在电瓶负极与负载总地线LGND之间的电路方式,扩大对电源VCC和ACC的保护,即无论何处电源正极对除电瓶负极GND以外的地线LGND短路,均可获得保护,同时在负极线上设置电子开关,可方便使用现电动车控制器大量采购的增强型NMOS场效应管,以降低成本,同时便于场效应管控制;使用发光二极管作过载或短路故障指示,并安装到仪表面板上,使用户对当前工况一目了然。增加12V电源过载检测电路,可以对过载电流控制进行区分,对主负载可允许较大的电流(大于电机控制器限流值),对12V电源负载可允许较小的过载电流,以便更好地保护低压用电器。

实施方案

[0014] 图1为本发明工作原理框图,表明了各电路部分相互之间的关系,其中实线框取样元件1、开关组件电路2、电锁开关检测电路3、取样比较电路4、过载控制电路5、12V电源过载检测电路6构成电动车电源短路保护电路的本体,如点画线框起部分。虚线框故障指示7、电锁开关8为附件,不装在同一线路板上,故障指示7装在电动车仪表内,电锁开关8为电动车本身所固有,本发明借用。虚线框主负载为电动车上电机控制及驱动等负载、虚线框12V电压转换器为电动车上DC-DC转换器,将电瓶电压(如48V)转换12V直流输出,以供虚线框12V电源负载(12V的用电器)使用。
[0015] 图2为本发明具体实施电路。在图2中,取样元件1为取样电阻R1,选用0.01Ω康铜丝制作;开关组件电路2由N沟道场效应管Q1(型号为P75NF75),偏置电阻R2、R3组成,使场效应管栅极电压正常在10V以上,保证Q1可靠导通;电锁开关检测电路3由LM324四运放中的第一运放U1A及其外围电阻R4、R5、、R6、R7、电容C1和隔离二极管D1组成第一比较电路,降压电阻R8,为运放LM324工作提供合适的电源(≤30V),电源ACC经电阻R4、R6分压为VR,接到运放U1A的同相端,电源VCC经电阻R5、R7分压,接至U1A的反相端,运放U1A的输出通过反接的二极管D1接到场效应管Q1的栅极,电容C1用来对电源ACC上电延时,使同相端电压VR相对于反相端延后一点时间达到设定值,VR设定值高于电源VCC经电阻R5、R7的分压值;取样比较电路4由第三运放U1C及电阻R9、R10和电容C3组成第二比较电路,电阻R10、R9对电源VCC分压形成比较的基准电压,以确定过流限定大小,接运放U1C的同相端,从取样电阻R1正端S引入取样信号,经电容C3滤去干扰后,输入到运放U1C的反相端,运放U1C输出接到过载控制电路5的输入电阻R11过载控制电路5由第四运放U1D及外围电阻R11、R12、R13、R14、R15,二极管D4、D6和稳压管DW1组成第三比较电路,取样比较电路4和12V电源过载检测电路6,分别通过电阻R11、R12加到运放U1D的同相端,且从同相端到U1D输出之间连接反馈元件——电阻R14、二极管D4,D4负极指向U1D输出端,由电源ACC经电阻R4、R6分压的参考电压VR,接到U1D的反相端,U1D输出一路经D6隔离接到开关组件电路2中场效应管Q1的栅极G,一路经电阻R15和稳压管DW1接到故障指示7(发光二极管);12V电源过载检测电路6由第二运放U1B和电阻R16、R17、R18、R19、R20、R21,电容C4、C5组成第四比较电路,12V电压转换器的输出DCT经R18、R17分压,加到运放U1B的同相端,电源VCC经电阻R19、R20分压加到U1B的反相端,提供比较基准电压,并联在R20两端的C4和并联在R17两端的C5作抗干扰之用,输入DCT端上拉电阻R21到VCC;故障指示7由发光二极管上拉到电源ACC组成,安装在电动车仪表面板上;电锁开关8接在电瓶正极VCC与主负载正极ACC之间,用以通断负载电源,是电动车本身必备的电源开关,本实施例借以对自锁的过载控制电路5复位。
[0016] 图2的工作原理如下:
[0017] ①正常情况:电锁开关8接通,同时主负载和12V电源负载均无过流或短路。此时,电源VCC与电源ACC等同,在电锁开关检测电路3中,运放U1A输出为高电平,不会对场效应管Q1栅极G电压产生影响;主负载工作电流正常时,取样比较电路4中运放U1C同相端高于反相端电压,输出高电平;12V电源负载正常,意味着12V电压转换器输出DCT未低于预定的电压,12V电源过载检测电路6中运放U1B同相端电压高于反相端比较基准电压,U1B输出高电平;
则过载控制
[0018] 电路5中运放U1D同相端电压为高,远大于反相端电压VR,输出为高电平,不会对场效应管Q1栅极G电压产生影响,同时故障指示7(发光二极管)因稳压管DW1的存在,不能点亮,开关组件电路2中的场效应管Q1的开关状态,完全由R3、R2的分压值,即栅极G的电压决定。因该点设置分压大于10V,可以确保N沟道增强型场效应管Q1导通,故在各负载正常时,电瓶正常供电。
[0019] ②电瓶正极电源VCC短路保护:当电锁开关8处于断开状态时,在电锁开关检测电路3中,因电源ACC为0,运放U1A输出为低电平,开关组件电路2中的场效应管Q1栅极G电压被拉低,处于断开状态,Q1电瓶负极GND与负载地线LGND被切断,无电流流过。此时,即使电源VCC对地LGND短接,电瓶也不会短路放电。
[0020] ③电源ACC短路保护:当电锁开关8处于接通状态时,电源VCC与电源ACC等同,主负载短路时,取样电阻R1流过大电流,取样点S的电压升至足够高,在取样比较4中运放U1C同相端低于反相端电压,输出低电平,同时过载控制电路5中运放U1D同相端电压被拉低,反相端电压VR高于同相端电压,输出为低电平,因电阻R14和二极管D4的正反馈作用,U1D同相端电压被锁定为低电压,输出锁定于低电平,场效应管Q1栅极G电压被拉低,Q1关断,电瓶因负极GND与负载地线LGND被切断而停止短路放电,同时,故障指示7(发光二极管)点亮。之后,即使主负载电流正常,Q1也不能恢复导通。
[0021] 在主负载工作正常,12V电源负载短路时,12V电压转换器输出DCT电压被拉至足够低,12V电源过载检测电路6中的运放U1B同相端电压小于反相端比较基准电压,U1B输出为低,在过载控制电路5中出现主负载短路时相同的过程,即运放U1D输出锁定为低电平,Q1关断,故障指示7(发光二极管)点亮。
[0022] ④场效应管Q1关断状态的解锁:当用户在电动车仪表上看到故障指示7点亮后,应消除故障。然后,用钥匙将电锁开关8关断,此时,电源ACC电压为0,过载控制电路5因反相端电压VR为0低于同相端电压,运放U1D输出恢复为高电平,但因电锁开关检测电路3输出低电平的拑制,场效应管Q1仍然是关断的。再次打开(接通)电锁开关8,因各路负载正常,则重新回到如①所述的工作情况,运放U1D输出为高电平,场效应管Q1导通,故障指示7(发光二极管)熄灭,恢复正常工作状态。
[0023] 以上所述为本发明的较佳实施例,凡本领域技术人员根据本发明的思路作出的种种改良,均属本发明界定的范畴。

附图说明

[0011] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0012] 图1是本发明工作原理框图。
[0013] 图2是本发明电路原理图。
版权所有:盲专网 ©2023 zlpt.xyz  蜀ICP备2023003576号