CN220262566U - 一种电动车用集成dc转换器的空气开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电动车用集成DC转换器的空气开关，包括断路器1，断路器内配置有触头机构、灭弧机构、连杆装置以及脱扣机构，断路器还配置有电压转换单元，电压转换单元包括阻燃壳体以及内置其中的第一降压模块和第二降压模块，第一降压模块与断路器的输入电压端连接，第二降压模块与断路器的输出电压端连接。提供一种无需改变现有空开结构，集成了电压转换单元的改进型空开，电压转换单元直接从空开的内部取电，直接简化、剔除了原有的两路主线线缆，明显优化了主线缆用电安全；重新设计新的集成该功能的空开结构需要大量研发投入，本实用新型能够迅速弥补该现象的市场空白，同时对库存空开进行了利用，避免了资源浪费。

Description

一种电动车用集成DC转换器的空气开关

技术领域

本实用新型涉及空气开关技术领域，尤其是一种电动车用集成DC转换器的空气开关。

背景技术

电动车配置的空气开关产品遇电路短路或过载时能够及时断开电路，使电动车电路***全部断电，从而保护电动车的用车安全以及使用寿命；但随着《电动车数字化管理指南》的颁布，要求车辆实时上传云端数据，因此在短路或过载时，电动车还需要为上传云端模块、中控提供一个不间断的DC6V电源。

现有技术中，用于转换电动车主线电压的DC降压转换器和空开各自独立设计，从电动车主线中需要接出三路（DC36-60V）电路，一路由空气开关控制通断用于车辆的供电；第二路通过DC降压转换器降压至12V再接入空开用于车载用电器的供电，并由空开控制通断；第三路则需要实现不间断的6V上传云端的供电，由一路主线接入DC降压转换器降压至6V后为使用，此线路不受空开通断控制，实现不间断的数据上传。

存在的问题是，要用线缆连接DC降压转换器和空开，线路长且复杂，主线缆用电同时存在安全隐患。如果想要设计一种新的空开同时满足降压和保留空开功能，则需要大量的研发投入以及沉没成本，且之前上市的空开或库存的空开无法二次利用，造成了资源浪费。

实用新型内容

本申请针对上述现有技术中的缺点，提供了一种结构合理的集成DC转换器的空气开关，无需改变现有的空开结构，通过集成设计，能够将电压转换单元集成一体在空开上，两路需要降压的主线直接从空开内部取电，减少两路（DC36-60V）主线电路，可明显优化主线缆用电安全，简化电气接线，更为方便。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种电动车用集成DC转换器的空气开关，包括断路器，所述断路器内配置有触头机构、灭弧机构、连杆装置以及脱扣机构，所述断路器还配置有电压转换单元，所述电压转换单元包括阻燃壳体以及内置其中的第一降压模块和第二降压模块，所述第一降压模块与断路器的输入电压端连接，所述第二降压模块与断路器的输出电压端连接。

进一步的，第一降压模块的电压输出端连接于中控及云端上传模块，第一降压模块的输入电压为48-60V，其输出电压为5-6V。

进一步的，第二降压模块的电压输出端连接于电动车的车载用电部件，第二降压模块的输入电压为48V，其输出电压为12V。

进一步的，触头机构包括输入触头以及输出触头，输入触头布置在用于输入电压的接入，所述输出触头用于控制负载的接通和断开。

进一步的，所述灭弧机构为灭弧罩，灭弧罩由多块绝缘金属板排列组成，其布置于连杆装置末端与触头机构输入电压接触点的一侧，用于引导和熄灭接触点断开瞬间产生的火花。

进一步的，所述连杆装置包括断路器顶部的操作手柄，以及由操作手柄控制开合的活动触头，所述活动触头常态时与脱扣机构连接以使得从输入触头的电流流经输出触头到负载。

进一步的，所述脱扣机构包括电磁脱扣组件以及热脱扣组件。

进一步的，所述电磁脱扣组件为电磁线圈，所述热脱扣组件为两种不同金属组成的双金属片。

本实用新型的有益效果如下：

原电动车的DC降压转换器和空气开关是各自独立设计，电动车需要接出三路主线分别用于整车、车载用电部件以及云端上传模块的供电；线路长且复杂，引起了不便以及有安全隐患。

相比现有技术，本实用新型设计的空开，集成后的电压转换单元配置有两组降压模块，每组模块走线在原有空开与集成的电压转换单元本体的壳体之间走，并直接在空开内部取电，可以直接减少从电动车车辆上接出两路（DC36-60V）的主线电路，明显优化了主线缆用电安全；

本实用新型的第一降压模块从空开内部的输入端处接出，为第一降压模块提供不间断电源，输出DC5-6V，从而对中控、云端上传模块提供不间断电源，满足现行电动车相关法律法规的推行；第二降压模块从空开内部靠近输出端处接出，为第二降压模块提供输入电压、输出DC12V，在空开断开后一并断电，在空开导通时为电动车的其他用电器件提供电源。

无需改变现有空开的结构设计以及内部布局，重新设计新的集成该功能的空开结构需要大量研发投入，本实用新型能够在短期内迅速弥补该现象的市场空白，同时对库存空开进行了利用，避免了资源浪费。

附图说明

图1为本实用新型中断路器（空气开关）的内部结构图；

图2为本实用新型中空气开关与电压转换单元分离时的走线连接图；

图3为本实用新型的分离时的状态图；

图4为本实用新型装配集成时的状态图。

其中：1、断路器；2、触头机构；21、输入触头；22、输出触头；3、灭弧机构；4、连杆装置；41、操作手柄；42、活动触头；5、脱扣机构；51、电磁脱扣组件；52、热脱扣组件；6、电压转换单元；61、阻燃壳体；62、第一降压模块；63、第二降压模块；64、第一线缆；65、第二线缆；66、降压出线口；7、紧固件；8、走线孔。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

原电动车的DC降压转换器和空气开关是各自独立设计，电动车需要接出三路主线分别用于整车、车载用电部件以及云端上传模块的供电；线路长且复杂，引起了不便以及有安全隐患；重新设计具备集成降压的空开结构需要大量的研发投入，同时新产品的研发会直接导致上市的以及库存的空开的滞后、资源浪费。

针对该痛点，本实用新型提供了一种电动车用集成DC转换器的空气开关，无需改变现有的空开产品结构，集成了电压转换单元6在空开壳体的一侧，两者间固设或可拆卸连接。

如图1-图4所示 具体的，一种电动车用集成DC转换器的空气开关，包括断路器1，断路器1包括但不限于为空气开关（空开）；空开内配置有触头机构2、灭弧机构3、连杆装置4以及脱扣机构5；在此基础上，空开的一侧还配置有电压转换单元6，电压转换单元6包括阻燃壳体61以及内置其中的第一降压模块62和第二降压模块63，第一降压模块62与断路器1的输入电压端连接，第二降压模块63与断路器1的输出电压端连接。需要说明的是，空开以及电压转换单元6都还包括一个覆盖元器件外周的阻燃壳体61，两者壳体之间的四端可以打通贯穿螺纹孔，通过螺钉等紧固件7将两者的阻燃壳体61集成在一起，从而简化结构，减小体积，高度集成，相邻壳体之间需对应开孔，用于两路降压模块的内部走线。

通过上述技术方案，空开的选型包括但不限于为西门子5SJ6120-7CR，在其空开的结构基础上，加装电压转单元，能够避免重新研发新的空开结构，同时消化库存，并实现减少两路主线电缆的优化目的。

在一些实施例中，第一降压模块62的电压输出端连接于中控及云端上传模块，第一降压模块62的输入电压为48-60V，其输出电压为6V；包括但不限于使用TMR 6-4812名，其为TRACO电源公司推出的6V、1A降压模块，输入电压为48V尺寸为19.5mm x 11.2mm x9.5mm；在其他实施例中，第一降压模块62为能够选用OKL-T/6-W12N-C：该型号为Murata推出的6V 1A降压模块，输入电压范围为9V至18V，尺寸为11.6mm x 6.3mm x 3.0mm。

在一些实施例中，第二降压模块63的电压输出端连接于电动车的车载用电部件，第二降压模块63包括但不限于使用TSR 1-24120：该型号为TRACO电源公司推出的12V 1A降压模块，输入电压为48V，尺寸为19.5mm x 11.2mm x 9.5mm。在其他实施例中，还能够选用型号为OKL-T/12-W12N-C的空开：该型号为Murata推出的12V 1A降压模块，输入电压为48V，尺寸为11.6mm x 6.3mm x 3.0mm，适用于汽车、工业和通信设备。

在一些实施例中，触头机构2包括输入触头21以及输出触头22，如图1所示，输入触头21布置在空开阻燃壳体61的右侧，使用者在接入线缆时用于输入电压的接入，输出触头布置在空开阻燃壳体61的左侧，用于控制负载的接通和断开。

在一些实施例中，灭弧机构3为灭弧罩，灭弧罩由多块绝缘金属板排列组成，其布置于连杆装置4末端的接触片与输入触头21接触点的一侧，金属接触片与输入触头21引出的接触片接触时电路因此导通，而当连杆装置4动作时，其附带的接触片远离输入触头21的接触片，从而实现短路或短路的保护，电路断开的瞬间，接触点会产生火花，需要及时熄灭，由多块绝缘金属板引导和熄灭接触点断开瞬间产生的火花。

在一些实施例中，连杆装置4包括断路器1顶部的操作手柄41，以及由操作手柄41控制开合的活动触头42，该连杆装置4的结构如图，其原理和设计为本领域的常规技术，此文不再赘述；活动触头42常态时与脱扣机构5连接以使得从输入触头21的电流经输出触头22到负载，此时活动触头42上的金属接触片与输入触头21的接触片接触；在电路过载或短路时，脱扣机构5中的双金属片或电磁线圈任一机构超出限定值，则会带动活动触头42脱钩，导致其末端的金属接触片与输入触头21的接触片分离，从而实现电路保护。

在一些实施例中，脱扣机构5包括电磁脱扣组件51以及热脱扣组件52；电磁脱扣组件51为电磁线圈，热脱扣组件52为两种不同金属组成的双金属片，常态时，电流从输入触点先经过电磁线圈后经过双金属片流通至负载；

需要说明的是，空气开关中的双金属片通常由两种不同热膨胀系数的金属片组成，比如铁和铜；当电路过载时，电流会增大，发热量急剧增加，因此双金属片受到加热，不同的金属片因为热膨胀系数的不同而伸长程度不同，从而导致整个双金属片发生弯曲或扭转；在空气开关中，双金属片通过与电触头相连于电磁线圈，以实现电路的开关。当电流通过电触头时，会产生一定的热量，这会导致双金属片加热并发生弯曲。当双金属片弯曲到一定角度时，接触电触头的部分会脱离，导致电路中断。一旦电流停止通过电触头，双金属片冷却下来，重新回到原来的状态，从而闭合电路。

需要说明的是，电磁脱扣器与被保护电路串联，用于短路保护，线路中通过正常电流时，电磁铁产生的电磁力小于反作用力弹簧的拉力，衔铁不能被电磁铁吸动，断路器1正常运行。当线路中出现短路故障时，电流超过正常电流的若干倍，电磁铁产生的电磁力大于反作用力弹簧的作用力，衔铁被电磁铁吸动通过传动机构推动自由脱扣机构5释放主触头。主触头在分闸弹簧的作用下分开切断电路起到短路保护作用。

本实用新型的工作原理：基于上述空开的原理，集成该电压转换单元6从而减少两路主线的原理如下：

电压转换单元6包括其阻燃壳体61以及内置的两个降压模块，第一降压模块62以及第二降压模块63能够焊接固设于一块电路板上或其他形式布置在阻燃壳体61内，如图2所示，空开的阻燃壳体与电压转换单元6的阻燃壳体61上对应开设两个走线孔8，第一降压模块62为用于向云端模块提供不间断电源的6V降压输出，因此其接线端子通过第一线缆64与输入触头21的接触片（固定连接）焊在一起；第二降压模块63用于为电动车的车载用电部件提供12V的供电，因此其接线端子通过第二线缆65与输出触头22相连的金属片连接；如此设置，直接优化、去除了原有的从电动车主线接出的两路连接降压模块的线路，两路降压模块直接从空开内部取电，其中第一线缆64在输入端，不受空开通断控制，能够保证不间断供电；第二线缆65在空开的输出末端，受空开通断控制，同时第一降压模块62与第二降压模块63的输出线缆均通过一侧的降压出线口66走线连接电动车和用电负载，大大简化了线缆，可明显优化主线缆用电安全。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种电动车用集成DC转换器的空气开关，包括断路器（1），所述断路器（1）内配置有触头机构（2）、灭弧机构（3）、连杆装置（4）以及脱扣机构（5），其特征在于：所述断路器（1）还配置有电压转换单元（6），所述电压转换单元（6）包括阻燃壳体（61）以及内置其中的第一降压模块（62）和第二降压模块（63），所述第一降压模块（62）与断路器（1）的输入电压端连接，所述第二降压模块（63）与断路器（1）的输出电压端连接。

2.如权利要求1所述的一种电动车用集成DC转换器的空气开关，其特征在于：所述第一降压模块（62）的电压输出端连接于中控及云端上传模块，第一降压模块（62）的输入电压为48-60V，其输出电压为5-6V。

3.如权利要求2所述的一种电动车用集成DC转换器的空气开关，其特征在于：所述第二降压模块（63）的电压输出端连接于电动车的车载用电部件，第二降压模块（63）的输入电压为48-60V，其输出电压为12V。

4.如权利要求1所述的一种电动车用集成DC转换器的空气开关，其特征在于：所述触头机构（2）包括输入触头（21）以及输出触头（22），所述输入触头（21）用于输入电压的接入，所述输出触头(22)用于控制负载的接通和断开。

5.如权利要求1所述的一种电动车用集成DC转换器的空气开关，其特征在于：所述灭弧机构（3）为灭弧罩，灭弧罩由多块绝缘金属板排列组成，其布置于连杆装置（4）末端与触头机构（2）输入电压接触点的一侧，用于引导和熄灭接触点断开瞬间产生的火花。

6.如权利要求4所述的一种电动车用集成DC转换器的空气开关，其特征在于：所述连杆装置（4）包括断路器（1）顶部的操作手柄（41），以及由操作手柄（41）控制开合的活动触头（42），所述活动触头（42）常态时与脱扣机构（5）连接以使得从输入触头（21）的电流流经输出触头（22）到负载。

7.如权利要求6所述的一种电动车用集成DC转换器的空气开关，其特征在于：所述脱扣机构（5）包括电磁脱扣组件（51）以及热脱扣组件（52）。

8.如权利要求7所述的一种电动车用集成DC转换器的空气开关，其特征在于：所述电磁脱扣组件（51）为电磁线圈，所述热脱扣组件（52）为两种不同金属组成的双金属片。