一种用于电动汽车的高压泄漏保护电路及其控制方法
【专利说明】一种用于电动汽车的高压泄漏保护电路及其控制方法
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技术领域
[0002]本发明涉及高压保护电路技术领域，具体来说是一种用于电动汽车的高压泄漏保护电路及其控制方法。
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【背景技术】
[0004]目前对于电动汽车的安全考虑仍旧有很多欠缺，很多还是基于传统燃油车设计的安全方案，并没有结合电动汽车的一些独有的特性设计新的安全方案。特别是电动汽车的动力来源采用高压电池驱动方案的电池，其电压普遍高于200V，对于采用高压驱动的电动车，高压就是一种新的独有的特性，应对这种特性加以考虑，一旦出现高压泄漏将会引起严重的安全危害或致使设备损坏。特别是由于车内结构设计密集，在车辆长期使用过程中，原有的高压电绝缘层可能由于螺丝脱落、绝缘层缺失等多种原因，导致产生高压泄漏时，高压电通过机体外壳之间进行传输，即非原电路连接方式的传输。此种高压泄露极其危险，极有可能对驾驶者造成致命伤害。
[0005]目前并没有切实有效的高压泄漏保护方案，仅有的也是基于检测高压漏电流的方案，采用这种方案系统响应较慢。因为当检测到高压漏电流时，高压危害已经产生了，这时系统仅仅才开始检测到高压泄漏，再加上系统响应时间和保护动作时间，这样的方案保护能力有限。并且传统的高压保护方案仅是单独的切除高压，使设备不能工作，并不能及时有效的通知整车或其他系统发生了高压泄漏故障，不适用于电动汽车的高压监测使用。因此，如何开发出一种用于电动汽车的高压泄露监测装置已经成为急需解决的技术问题。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了解决现有技术中高压泄露保护无法满足电动汽车使用需要的缺陷，提供一种用于电动汽车的高压泄漏保护电路及其控制方法来解决上述问题。
[0008]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
一种用于电动汽车的高压泄漏保护电路，包括被监测组件、DC-DC电源模块、通信模块和FPGA模块，车体高压电源的输出端与DC-DC电源模块的输入端相连，
还包括高压检测模块和高压保护模块，所述高压检测模块的输入端与被监测组件的输出端相连，高压检测模块的检测信号输出端与FPGA模块的检测信号输入端相连，FPGA模块的控制信号输出端与高压保护模块的控制信号输入端相连，FPGA模块的CAN通信接口与通信模块的CAN通信接口相连，高压保护模块串接在车体高压电源与DC-DC电源模块的传输电路上O
[0009]所述的高压检测模块包括储能电容Cl和稳压管Dl，被监测组件依次串接储能电容Cl、分压电阻R4和分压电阻R5后接地，稳压管Dl的负极并接在分压电阻R4和分压电阻R5之间，稳压管Dl的正极接地，光耦Ul的阳极并接在分压电阻R4和分压电阻R5之间，光耦Ul的阴极通过下拉电阻R6接地，光耦Ul的集电极接供电正极+OUT，光耦Ul的发射极与FPGA模块的检测信号输入端相接，下拉电阻R7的一端并接在光耦Ul的发射极上，下拉电阻R7的另一端接地。
[0010]所述的高压保护模块包括三极管Ql和绝缘栅双极型晶体管Q2，FPGA模块的控制信号输出端串接电阻Rl后接在三极管Ql的基极上，电阻R2的一端接在三极管Ql的集电极上，电阻R2的另一端接供电正极+0UT，三极管Ql的发射极通过电阻R3接地，绝缘栅双极型晶体管Q2的棚极并接在三极管Ql的发射极上，绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极和发射极串接在车体高压电源与DC-DC电源模块的正极传输电路上。
[0011]所述高压检测模块的电源供应端、高压保护模块的电源供应端和通信模块的电源供应端均并接在DC-DC电源模块上。
[0012]还包括DC-DC备用模块，DC-DC备用模块的输入端并接在被监测组件与储能电容Cl之间，DC-DC备用模块的输出端分别并接在通信模块的电源供应端和FPGA模块的电源供应端上。
[0013]—种用于电动汽车的高压泄漏保护电路的控制方法，包括以下步骤:
高压泄漏监测，高压检测模块实时获取被监测组件输出的电压值，转化成高压检测信号，并传输给FPGA模块；
时间阈值对比，FPGA模块将接收到高压检测信号的时间长度与自身保存的时间阈值进行对比，若未超出时间阈值，则FPGA模块向高压保护模块输出高电平信号；若超出时间阈值，则FPGA模块向高压保护模块输出低电平信号；
高压泄漏保护，高压保护模块的三极管Ql接收FPGA模块传送来的低电平信号，三极管Ql断路致使绝缘栅双极型晶体管Q2断路，将车体高压电源与DC-DC电源模块的正极传输电路断开；
泄漏信息的报警，DC-DC备用模块获得储能电容CI内的存储电量，DC-DC备用模块将电源供给通信模块和FPGA模块，FPGA模块控制通信模块发出报警信息。
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有益效果
本发明的一种用于电动汽车的高压泄漏保护电路及其控制方法，与现有技术相比能够及时有效的检测到高压泄漏，并在检测到高压泄漏危害时快速的执行保护方案，减少、避免高压泄漏带来的危害。本发明实现了高压泄漏的快速检测与保护，可以在高压泄漏时及时保护人身和设备安全，增强了系统的稳定性，减小了系统体积。具有快速、安全可靠、体积小的特点。
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【附图说明】
图1为本发明的电路连接结构框图；
图2为本发明中高压保护模块的电路连接图；
图3为本发明中高压检测模块的电路连接图；
图4为本发明中所述控制方法的流程图； 其中，1-高压检测模块、2-高压保护模块、3-DC-DC备用模块、4-DC-DC电源模块、5-通信模块、6-FPGA模块、7-被监测组件、8-车体高压电源。
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【具体实施方式】
[0017]为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下:
如图1所示，本发明所述的一种用于电动汽车的高压泄漏保护电路，包括被监测组件7、DC-DC电源模块4、通信模块5和FPGA模块6，被监测组件7为实际应用中需要进行高压泄漏保护的部件，如电动汽车的控制器，当然也可以为其他关键部件。DC-DC电源模块4为保护电路和被监测组件7的供电装置，为其提供电源供应，而DC-DC电源模块4则从电动汽车上的车体高压电源8接收电量，即车体高压电源8的输出端与DC-DC电源模块4的输入端相连，通过断开DC-DC电源模块4和车体高压电源8之间的电源通路，可以断开整车的高压电输出。通信模块5和FPGA模块6为现有技术中的常用模块，通信模块用于对外发送报警信息，FPGA模块6用于进行高压持续时间阈值对比，以确定电动汽车是否产生高压泄漏。
[0018]高压检测模块I用于进行高压检测，高压保护模块2用于在出现高压情况下断开高压电，保护电子元器件和驾乘人员的安全。高压检测模块I的输入端与被监测组件7的输出端相连，被监测组件7的电量数据直接传递给高压检测模块I。高压检测模块I的检测信号输出端与FPGA模块6的检测信号输入端相连，为了防止高压静电误报警，高压检测模块I检测出的高压信号发给FPGA模块6进行高压泄漏时间的对比，若高压持续产生时间超过FPGA模块6内的阈值时间，则说明当前高压泄漏为真实泄漏；若高压持续产生时间低于FPGA模块6内的阈值时间，则说明当前高压泄漏为高压静电，无需报警处理。
[0019]如图3所示，高压检测模块I包括储能电容Cl和稳压管Dl，储能电容Cl用于储存电量，在断电情况下还能给DC-DC备用模块3进行供电。被监测组件7依次串接储能电容Cl、分压电阻R4和分压电阻R5后接地，稳压管Dl的负极并接在分压电阻R4和分压电阻R5之间，稳压管Dl的正极接地，稳压管Dl用于在遇到高压泄漏情况时，从被监测组件7接受的高压在高压检测模块I上呈缓慢上升的变化趋势，防止被监测组件7受到高压泄漏时，电压急剧上升，打破其他元器件情况的出现。光耦Ul的阳极并接在分压电阻R4和分压电阻R5之间，被监测组件7传出的电压(高压)经分压电阻R4和分压电阻R5按其相应的电阻值进行分压后传至光耦Ul ο光耦Ul的阴极通过下拉电阻R6接地，光耦Ul的集电极接供电正极+OUT，下拉电阻R7的一端并接在光耦Ul的发射极上，下拉电阻R7的另一端接地。光耦Ul的发射极与FPGA模块6的检测信号输入端相接，当被监测组件7上电压正常时，光耦Ul不导通，光耦Ul不向FPGA模块6发送信号；当被监测组件7上电压超过正常值时，光耦Ul导通，光耦Ul不向FPGA模块6发送高电平信号，待FPGA模块6进行高压持续时间核实后再确定是否进行触发高压保护模块2。
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