CN107234969A - 电动汽车及其高压保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车及其高压保护装置，装置包括：高压配电盒，高压配电盒具有多个支路，多个支路分别与动力电池和至少一个高压负载相连；设置在多个支路中的至少一个电弧传感器，至少一个电弧传感器的每个电弧传感器用于在相应的支路出现电弧故障时生成电弧故障信号；与每个电弧传感器对应设置的可控开关；控制单元，控制单元分别与至少一个电弧传感器和可控开关相连，控制单元用于在接收到电弧故障信号之后，根据电弧故障信号对可控开关进行控制以切断相应的支路。由此，可有效检测电弧故障，并在相应支路出现电弧故障时能够及时切断该支路，防止该支路因电弧故障而发生安全问题，提升整车安全性、可靠性。

Description

电动汽车及其高压保护装置

技术领域

本发明涉及电器技术领域，特别涉及一种电动汽车的高压保护装置以及一种具有该保护装置的电动汽车。

背景技术

随着电动汽车行业的飞速发展，电动汽车的安全问题越来越受到人们重视。在相关技术中，通常采用以下两种高压安全方面的主动设计：其一是在高压配电盒中设置保险丝以进行短路保护，从而使短路故障电流得到可靠切断，解决短路故障引发的安全问题；其二是在高压配电盒中设置漏电传感器以进行漏电保护，当整车发生漏电故障时，漏电传感器发出漏电信号以切断高压回路的接触器断开电源，解决漏电故障引发的安全问题。

但是，相关技术存在的缺点，通过在高压配电盒设置保险丝和漏电传感器的方式，并不能解决所有的安全问题。因此，相关技术需要进行改进。

发明内容

本发明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，本发明的一个目的在于提出一种电动汽车的高压保护装置，该装置可检测电弧故障，并解决电弧故障引发的安全问题。

本发明的另一个目的在于提出一种电动汽车。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电动汽车的高压保护装置，包括：高压配电盒，所述高压配电盒具有多个支路，所述多个支路分别与动力电池和至少一个高压负载相连；设置在所述多个支路中的至少一个电弧传感器，所述至少一个电弧传感器的每个电弧传感器用于在相应的支路出现电弧故障时生成电弧故障信号；与所述每个电弧传感器对应设置的可控开关；控制单元，所述控制单元分别与所述至少一个电弧传感器和所述可控开关相连，所述控制单元用于在接收到所述电弧故障信号之后，根据所述电弧故障信号对所述可控开关进行控制以切断相应的支路。

根据本发明实施例提出的电动汽车的高压保护装置，在高压配电盒的多个支路中设置至少一个电弧传感器，并与每个电弧传感器对应设置可控开关，每个电弧传感器在相应的支路出现电弧故障时生成电弧故障信号，控制单元在接收到电弧故障信号之后，根据电弧故障信号对可控开关进行控制以切断相应的支路。由此，该装置可有效检测电弧故障，并在相应支路出现电弧故障时能够及时切断该支路，防止该支路因电弧故障而发生安全问题，提升整车安全性、可靠性。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种电动汽车，包括所述的电动汽车的高压保护装置。

根据本发明实施例提出的电动汽车，通过电动汽车的高压保护装置可有效检测电弧故障，并在相应支路出现电弧故障时能够及时切断该支路，防止该支路因电弧故障而发生安全问题，提升整车安全性、可靠性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电动汽车的高压保护装置的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的电动汽车的高压保护装置的方框示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的电动汽车的高压保护装置的方框示意图；

图4是根据本发明一个实施例的电动汽车的高压***的工作原理图；

图5是根据本发明一个具体实施例的电动汽车的高压保护装置的电路原理图；以及

图6是根据本发明另一个具体实施例的电动汽车的高压保护装置的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

首先，本申请发明人发现并认识到：随着电动汽车的使用，电动汽车将会出现高压线路老化或高压连接点的氧化、松脱等现象，而因电动汽车中高压线路的老化或高压连接点的氧化、松脱，电动汽车在运行时可能会出现电弧，严重的电弧可能会引燃周围的可燃物，进而导致电动汽车存在安全隐患。而相关技术中的保险丝在回路出现电弧故障时不一定会熔断，从而不能及时切断回路、灭掉电弧。

基于此，本发明提出了一种电动汽车的高压保护装置以及具有其的电动汽车。

下面参考附图来描述本发明实施例提出的电动汽车的高压保护装置以及具有其的电动汽车。

图1是根据本发明实施例的电动汽车的高压保护装置的方框示意图。如图1-3所示，该高压保护装置包括：高压配电盒10、至少一个电弧传感器40、可控开关50和控制单元60。

其中，高压配电盒10具有多个支路，多个支路分别与动力电池20和至少一个高压负载30相连，高压配电盒10还设置有保险丝和漏电保护器，其中，高压配电盒10是指用于对电动汽车高压***进行充电、输电、配电、控制或保护等的设备，动力电池是指为电动汽车提供动力来源的电源，高压负载可指电动汽车高压***中的大功率负载，例如电机、空调器、DC/DC变换器等。

至少一个电弧传感器40设置在多个支路中，至少一个电弧传感器40的每个电弧传感器用于在相应的支路出现电弧故障时生成电弧故障信号，例如第i个电弧传感器设置在第i个支路中，当第i个支路出现电弧故障时，第i个电弧传感器将生成电弧故障信号；可控开关50与每个电弧传感器对应设置，即言，每个电弧传感器都可对应一个可控开关50。

控制单元60分别与至少一个电弧传感器40和可控开关50相连，控制单元60用于在接收到电弧故障信号之后，根据电弧故障信号对可控开关进行控制以切断相应的支路。

具体来说，电动汽车的高压***的工作原理可如图4所示，当高压***正常工作时，电流方向如图4中箭头所示，而当高压***中任一条支路出现电弧故障时，该支路的电流将发生突变，并且总支路的电流也会发生突变。

本发明实施例的高压保护装置通过在高压配电盒10的多个支路中设置至少一个电弧传感器40来进行电弧故障检测，当发生电弧故障时，控制单元60即可根据至少一个电弧传感器40发送的信号判断发生电弧故障的支路，并控制该支路中的可控开关关断以切断该支路，从而通过切断回路来熄灭电弧，防止因电弧发生安全事故例如着火。

更具体的，电弧传感器40内可设置电流互感器和主控芯片，电弧传感器40可通过电流互感器对所在支路的电流进行实时监测，并对监测到的电流信号进行调理、放大后发送给主控芯片，电弧传感器40的主控芯片对该电流信号进行软件分析，并判断是否出现电弧故障，当判断出现电弧故障时，电弧传感器40的主控芯片就发送电弧故障信号给控制单元60。控制单元60在接收到电弧故障信号之后控制与电弧传感器40对应的可控开关断开，以切断电弧传感器40所在的支路，从而熄灭电弧，防止高压***因电弧出现安全事故。

进一步的，根据本发明的一个实施例，如图5和图6所示，控制单元60还用于将电弧故障信号上传至电动汽车的CAN总线70，以发出故障警告信息。并且，控制单元60还用于在电弧故障排除后通过CAN总线70接收故障排除信号，并根据故障排除信号控制每个可控开关闭合。

也就是说，控制单元60还连接在电动汽车的CAN总线70上，以进行CAN通信，当控制单元60接收到电弧故障信号之后，控制单元60通过CAN总线70发送电弧故障信号给整车控制器，以及时排除故障，例如，整车控制器可通过提醒单元向用户发出警告信息以提示用户进行故障维修，又如，整车控制器也可将电弧故障信号转发给电池管理器，电池管理器控制动力电池20停止为高压配电盒10供电。在故障排除之后，整车控制器再通过CAN总线发送故障排除信号给控制单元60，控制单元60控制可控开关50重新闭合，以使相应的支路重新正常工作。

由此，在高压配电盒10的至少一个支路上设置电弧传感器和可控开关，且可控开关由控制单元60进行控制，而且支路是否出现电弧故障还要经过主控芯片的判断，从而可以避免很多情况下的误判断。另外，控制单元60还通过CAN总线与整车控制器连接，整车控制器可以在电弧故障排除时及时控制高压支路正常工作。

下面结合图5和图6的实施例来描述本发明实施例的高压保护装置的具体结构、工作原理。

根据本发明的一个实施例，如图5所示，至少一个电弧传感器40包括第一电弧传感器401，第一电弧传感器401设置在与动力电池20相连的第一支路L1上，其中，当第一支路L1出现电弧故障时，第一电弧传感器401生成电弧故障信号，控制单元60根据接收到的电弧故障信号对与第一电弧传感器401对应的可控开关501进行控制以切断第一支路L1。

具体地，第一电弧传感器401的一端与高压配电盒10的输入端口的一端相连，第一电弧传感器401的另一端与对应的可控开关501的一端相连，对应的可控开关501的另一端与动力电池20的正极相连，对应的可控开关501的控制端与控制单元60相连，其中，高压配电盒10的输入端口的另一端与动力电池20的负极相连。

具体来说，在高压配电盒10的多个支路均正常运行时，每个支路没有出现电弧，可控开关501处于闭合状态。当高压配电盒10中的接触器动作而出现电弧时，第一电弧传感器401和控制单元60可判断为正常电弧现象(正常电弧的持续时间较短)，从而不会造成可控开关501的误动作。

当第一电弧传感器401判断出现严重电弧(严重电弧的持续时间较长)时，第一电弧传感器401判断至少一个支路出现电弧故障，并发送电弧故障信号给控制单元60，控制单元60控制可控开关501断开，切断第一支路L1，并储存电弧故障信息，防止在未解决故障的情况下电动汽车重新上电后吸合可控开关501。最后，控制单元60将电弧故障信号发送到CAN网络，以通知整车排除故障，并在排除故障后，通过CAN总线发送故障排除信号给控制单元60，以控制可控开关501闭合，让高压配电盒10的多个支路能够重新正常工作。

根据本发明的另一个实施例，至少一个电弧传感器40还包括第二电弧传感器至第N电弧传感器，N为大于2的整数，第二电弧传感器至第N电弧传感器对应设置在(N-1)个与高压负载相连的第二支路上，其中，当(N-1)个第二支路中任一个第二支路出现电弧故障时，第一电弧传感器401和该任一个第二支路中的电弧传感器生成电弧故障信号，控制单元60根据接收到的电弧故障信号对与该任一个第二支路中的电弧传感器对应的可控开关进行控制以切断该任一个第二支路；当(N-1)个第二支路均出现电弧故障或者第一支路L1出现电弧故障时，第二电弧传感器至第N电弧传感器中的电弧传感器均生成电弧故障信号，控制单元60根据接收到的电弧故障信号对与第一电弧传感器401对应的可控开关501进行控制以切断第一支路L1。

具体地，高压配电盒具有(N-1)输出端口，第二电弧传感器至第N电弧传感器中的每个电弧传感器的一端与对应的输出端口的一端相连，第二电弧传感器至第N电弧传感器中的每个电弧传感器的另一端与对应的可控开关的一端相连，对应的可控开关的另一端与对应的高压负载的一端相连，对应的可控开关的控制端与控制单元60相连，其中，对应的输出端口的另一端与对应的高压负载的另一端相连。

以N＝4为例，如图6所示，至少一个电弧传感器40还包括第二电弧传感器402、第三电弧传感器403至第四电弧传感器404，第二电弧传感器402设置在与高压负载1相连的第一个第二支路L2上，第三电弧传感器403设置在与高压负载2相连的第二个第二支路L3上，第三电弧传感器404设置在与高压负载3相连的第三个第二支路L4上，并且在第一个第二支路L2上设置有与第二电弧传感器402对应的可控开关502，在第二个第二支路L3上设置有与第三电弧传感器403对应的可控开关503，在第三个第二支路L4上设置有与第四电弧传感器404对应的可控开关504。

当高压负载1所在的第一个第二支路L2出现电弧故障时，第一电弧传感器401和第二电弧传感器402均检测到电弧故障，并发送电弧故障信号给控制单元60，控制单元60即可判定高压负载1所在的第一个第二支路L2出现电弧故障，控制单元60控制可控开关502断开，及时切断第一个第二支路L2，熄灭电弧，并且控制单元60还可通知整车第一个第二支路L2出现电弧故障，并在排除故障后再重新控制可控开关502闭合。同理，在其他高压负载所在的支路出现电路故障时，也可以采用相同的原理判断出电弧故障出现的支路，并及时切断出现电弧故障的支路，熄灭电弧。

如果第一电弧传感器401以及第二电弧传感器402、第三电弧传感器403至第四电弧传感器404都检测到电弧故障，控制单元60则可判定动力电池20所在的第一支路L1出现电弧故障或者判定第一个第二支路L2至第三个第二支路L4出现电弧故障，此时控制单元60控制可控开关501断开，切断第一支路L1，熄灭电弧。并且控制单元60还可在在排除故障后控制可控开关501闭合，以使高压***正常工作。

这样就能定位出发生电弧故障的支路，并可在不影响其他支路的情况下，切断出现电弧故障的支路。

另外，至少一个电弧传感器40也可均设置在多个支路中与高压负载相连的支路上。

综上，根据本发明实施例提出的电动汽车的高压保护装置，在高压配电盒的多个支路中设置至少一个电弧传感器，并与每个电弧传感器对应设置可控开关，每个电弧传感器在相应的支路出现电弧故障时生成电弧故障信号，控制单元在接收到电弧故障信号之后，根据电弧故障信号对可控开关进行控制以切断相应的支路。由此，该装置可有效检测电弧故障，并在相应支路出现电弧故障时能够及时切断该支路，防止该支路因电弧故障而发生安全问题，提升整车安全性、可靠性。

最后，本发明还提出了一种电动汽车，包括上述实施例的电动汽车的高压保护装置。

根据本发明实施例提出的电动汽车，通过电动汽车的高压保护装置可有效检测电弧故障，并在相应支路出现电弧故障时能够及时切断该支路，防止该支路因电弧故障而发生安全问题，提升整车安全性、可靠性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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发明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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种电动汽车的高压保护装置，其特征在于，包括：

高压配电盒，所述高压配电盒具有多个支路，所述多个支路分别与动力电池和至少一个高压负载相连；

设置在所述多个支路中的至少一个电弧传感器，所述至少一个电弧传感器中的每个电弧传感器用于在相应的支路出现电弧故障时生成电弧故障信号；

与所述每个电弧传感器对应设置的可控开关；

控制单元，所述控制单元分别与所述至少一个电弧传感器和所述可控开关相连，所述控制单元用于在接收到所述电弧故障信号之后，根据所述电弧故障信号对所述可控开关进行控制以切断相应的支路。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的高压保护装置，其特征在于，所述至少一个电弧传感器包括第一电弧传感器，所述第一电弧传感器设置在与所述动力电池相连的第一支路上，其中，

当所述第一支路出现电弧故障时，所述第一电弧传感器生成所述电弧故障信号，所述控制单元根据接收到的所述电弧故障信号对与所述第一电弧传感器对应的可控开关进行控制以切断所述第一支路。

3.根据权利要求2所述的电动汽车的高压保护装置，其特征在于，所述第一电弧传感器的一端与所述高压配电盒的输入端口的一端相连，所述第一电弧传感器的另一端与对应的可控开关的一端相连，对应的可控开关的另一端与所述动力电池的正极相连，对应的可控开关的控制端与所述控制单元相连，其中，所述高压配电盒的输入端口的另一端与所述动力电池的负极相连。

4.根据权利要求2所述的电动汽车的高压保护装置，其特征在于，所述至少一个电弧传感器还包括第二电弧传感器至第N电弧传感器，N为大于2的整数，第二电弧传感器至第N电弧传感器对应设置在(N-1)个与所述高压负载相连的第二支路上，其中，

当所述(N-1)个第二支路中任一个第二支路出现电弧故障时，所述第一电弧传感器和所述任一个第二支路中的电弧传感器生成所述电弧故障信号，所述控制单元根据接收到的所述电弧故障信号对与所述任一个第二支路中的电弧传感器对应的可控开关进行控制以切断所述任一个第二支路；

当所述(N-1)个第二支路均出现电弧故障或者所述第一支路出现电弧故障时，所述第一电弧传感器和所述(N-1)第二支路中的电弧传感器均生成所述电弧故障信号，所述控制单元根据接收到的所述电弧故障信号对与所述第一电弧传感器对应的可控开关进行控制以切断所述第一支路。

5.根据权利要求4所述的电动汽车的高压保护装置，其特征在于，所述高压配电盒具有(N-1)输出端口，所述第二电弧传感器至第N电弧传感器中的每个电弧传感器的一端与对应的输出端口的一端相连，所述第二电弧传感器至第N电弧传感器中的每个电弧传感器的另一端与对应的可控开关的一端相连，对应的可控开关的另一端与对应的高压负载的一端相连，对应的可控开关的控制端与控制单元相连，其中，对应的输出端口的另一端与对应的高压负载的另一端相连。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电动汽车的高压保护装置，其特征在于，所述控制单元还用于将所述电弧故障信号上传至所述电动汽车的CAN总线，以发出故障警告信息。

7.根据权利要求6所述的电动汽车的高压保护装置，其特征在于，所述控制单元还用于在所述电弧故障排除后通过所述CAN总线接收故障排除信号，并根据所述故障排除信号控制每个可控开关闭合。

8.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的电动汽车的高压保护装置。