一種用于電動汽車的高壓泄漏保護電路及其控制方法
【專利說明】一種用于電動汽車的高壓泄漏保護電路及其控制方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及高壓保護電路技術領域，具體來說是一種用于電動汽車的高壓泄漏保護電路及其控制方法。
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【背景技術】
[0004]目前對于電動汽車的安全考慮仍舊有很多欠缺，很多還是基于傳統燃油車設計的安全方案，并沒有結合電動汽車的一些獨有的特性設計新的安全方案。特別是電動汽車的動力來源采用高壓電池驅動方案的電池，其電壓普遍高于200V，對于采用高壓驅動的電動車，高壓就是一種新的獨有的特性，應對這種特性加以考慮，一旦出現高壓泄漏將會引起嚴重的安全危害或致使設備損壞。特別是由于車內結構設計密集，在車輛長期使用過程中，原有的高壓電絕緣層可能由于螺絲脫落、絕緣層缺失等多種原因，導致產生高壓泄漏時，高壓電通過機體外殼之間進行傳輸，即非原電路連接方式的傳輸。此種高壓泄露極其危險，極有可能對駕駛者造成致命傷害。
[0005]目前并沒有切實有效的高壓泄漏保護方案，僅有的也是基于檢測高壓漏電流的方案，采用這種方案系統響應較慢。因為當檢測到高壓漏電流時，高壓危害已經產生了，這時系統僅僅才開始檢測到高壓泄漏，再加上系統響應時間和保護動作時間，這樣的方案保護能力有限。并且傳統的高壓保護方案僅是單獨的切除高壓，使設備不能工作，并不能及時有效的通知整車或其他系統發生了高壓泄漏故障，不適用于電動汽車的高壓監測使用。因此，如何開發出一種用于電動汽車的高壓泄露監測裝置已經成為急需解決的技術問題。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的目的是為了解決現有技術中高壓泄露保護無法滿足電動汽車使用需要的缺陷，提供一種用于電動汽車的高壓泄漏保護電路及其控制方法來解決上述問題。
[0008]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:
一種用于電動汽車的高壓泄漏保護電路，包括被監測組件、DC-DC電源模塊、通信模塊和FPGA模塊，車體高壓電源的輸出端與DC-DC電源模塊的輸入端相連，
還包括高壓檢測模塊和高壓保護模塊，所述高壓檢測模塊的輸入端與被監測組件的輸出端相連，高壓檢測模塊的檢測信號輸出端與FPGA模塊的檢測信號輸入端相連，FPGA模塊的控制信號輸出端與高壓保護模塊的控制信號輸入端相連，FPGA模塊的CAN通信接口與通信模塊的CAN通信接口相連，高壓保護模塊串接在車體高壓電源與DC-DC電源模塊的傳輸電路上O
[0009]所述的高壓檢測模塊包括儲能電容Cl和穩壓管Dl，被監測組件依次串接儲能電容Cl、分壓電阻R4和分壓電阻R5后接地，穩壓管Dl的負極并接在分壓電阻R4和分壓電阻R5之間，穩壓管Dl的正極接地，光耦Ul的陽極并接在分壓電阻R4和分壓電阻R5之間，光耦Ul的陰極通過下拉電阻R6接地，光耦Ul的集電極接供電正極+OUT，光耦Ul的發射極與FPGA模塊的檢測信號輸入端相接，下拉電阻R7的一端并接在光耦Ul的發射極上，下拉電阻R7的另一端接地。
[0010]所述的高壓保護模塊包括三極管Ql和絕緣柵雙極型晶體管Q2，FPGA模塊的控制信號輸出端串接電阻Rl后接在三極管Ql的基極上，電阻R2的一端接在三極管Ql的集電極上，電阻R2的另一端接供電正極+0UT，三極管Ql的發射極通過電阻R3接地，絕緣柵雙極型晶體管Q2的棚極并接在三極管Ql的發射極上，絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極和發射極串接在車體高壓電源與DC-DC電源模塊的正極傳輸電路上。
[0011]所述高壓檢測模塊的電源供應端、高壓保護模塊的電源供應端和通信模塊的電源供應端均并接在DC-DC電源模塊上。
[0012]還包括DC-DC備用模塊，DC-DC備用模塊的輸入端并接在被監測組件與儲能電容Cl之間，DC-DC備用模塊的輸出端分別并接在通信模塊的電源供應端和FPGA模塊的電源供應端上。
[0013]—種用于電動汽車的高壓泄漏保護電路的控制方法，包括以下步驟:
高壓泄漏監測，高壓檢測模塊實時獲取被監測組件輸出的電壓值，轉化成高壓檢測信號，并傳輸給FPGA模塊；
時間閾值對比，FPGA模塊將接收到高壓檢測信號的時間長度與自身保存的時間閾值進行對比，若未超出時間閾值，則FPGA模塊向高壓保護模塊輸出高電平信號；若超出時間閾值，則FPGA模塊向高壓保護模塊輸出低電平信號；
高壓泄漏保護，高壓保護模塊的三極管Ql接收FPGA模塊傳送來的低電平信號，三極管Ql斷路致使絕緣柵雙極型晶體管Q2斷路，將車體高壓電源與DC-DC電源模塊的正極傳輸電路斷開；
泄漏信息的報警，DC-DC備用模塊獲得儲能電容CI內的存儲電量，DC-DC備用模塊將電源供給通信模塊和FPGA模塊，FPGA模塊控制通信模塊發出報警信息。
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有益效果
本發明的一種用于電動汽車的高壓泄漏保護電路及其控制方法，與現有技術相比能夠及時有效的檢測到高壓泄漏，并在檢測到高壓泄漏危害時快速的執行保護方案，減少、避免高壓泄漏帶來的危害。本發明實現了高壓泄漏的快速檢測與保護，可以在高壓泄漏時及時保護人身和設備安全，增強了系統的穩定性，減小了系統體積。具有快速、安全可靠、體積小的特點。
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【附圖說明】
圖1為本發明的電路連接結構框圖；
圖2為本發明中高壓保護模塊的電路連接圖；
圖3為本發明中高壓檢測模塊的電路連接圖；
圖4為本發明中所述控制方法的流程圖； 其中，1-高壓檢測模塊、2-高壓保護模塊、3-DC-DC備用模塊、4-DC-DC電源模塊、5-通信模塊、6-FPGA模塊、7-被監測組件、8-車體高壓電源。
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【具體實施方式】
[0017]為使對本發明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下:
如圖1所示，本發明所述的一種用于電動汽車的高壓泄漏保護電路，包括被監測組件7、DC-DC電源模塊4、通信模塊5和FPGA模塊6，被監測組件7為實際應用中需要進行高壓泄漏保護的部件，如電動汽車的控制器，當然也可以為其他關鍵部件。DC-DC電源模塊4為保護電路和被監測組件7的供電裝置，為其提供電源供應，而DC-DC電源模塊4則從電動汽車上的車體高壓電源8接收電量，即車體高壓電源8的輸出端與DC-DC電源模塊4的輸入端相連，通過斷開DC-DC電源模塊4和車體高壓電源8之間的電源通路，可以斷開整車的高壓電輸出。通信模塊5和FPGA模塊6為現有技術中的常用模塊，通信模塊用于對外發送報警信息，FPGA模塊6用于進行高壓持續時間閾值對比，以確定電動汽車是否產生高壓泄漏。
[0018]高壓檢測模塊I用于進行高壓檢測，高壓保護模塊2用于在出現高壓情況下斷開高壓電，保護電子元器件和駕乘人員的安全。高壓檢測模塊I的輸入端與被監測組件7的輸出端相連，被監測組件7的電量數據直接傳遞給高壓檢測模塊I。高壓檢測模塊I的檢測信號輸出端與FPGA模塊6的檢測信號輸入端相連，為了防止高壓靜電誤報警，高壓檢測模塊I檢測出的高壓信號發給FPGA模塊6進行高壓泄漏時間的對比，若高壓持續產生時間超過FPGA模塊6內的閾值時間，則說明當前高壓泄漏為真實泄漏；若高壓持續產生時間低于FPGA模塊6內的閾值時間，則說明當前高壓泄漏為高壓靜電，無需報警處理。
[0019]如圖3所示，高壓檢測模塊I包括儲能電容Cl和穩壓管Dl，儲能電容Cl用于儲存電量，在斷電情況下還能給DC-DC備用模塊3進行供電。被監測組件7依次串接儲能電容Cl、分壓電阻R4和分壓電阻R5后接地，穩壓管Dl的負極并接在分壓電阻R4和分壓電阻R5之間，穩壓管Dl的正極接地，穩壓管Dl用于在遇到高壓泄漏情況時，從被監測組件7接受的高壓在高壓檢測模塊I上呈緩慢上升的變化趨勢，防止被監測組件7受到高壓泄漏時，電壓急劇上升，打破其他元器件情況的出現。光耦Ul的陽極并接在分壓電阻R4和分壓電阻R5之間，被監測組件7傳出的電壓(高壓)經分壓電阻R4和分壓電阻R5按其相應的電阻值進行分壓后傳至光耦Ul ο光耦Ul的陰極通過下拉電阻R6接地，光耦Ul的集電極接供電正極+OUT，下拉電阻R7的一端并接在光耦Ul的發射極上，下拉電阻R7的另一端接地。光耦Ul的發射極與FPGA模塊6的檢測信號輸入端相接，當被監測組件7上電壓正常時，光耦Ul不導通，光耦Ul不向FPGA模塊6發送信號；當被監測組件7上電壓超過正常值時，光耦Ul導通，光耦Ul不向FPGA模塊6發送高電平信號，待FPGA模塊6進行高壓持續時間核實后再確定是否進行觸發高壓保護模塊2。
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