一种电线及短路报警系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电线及短路报警系统，该电线包括电线本体，及套设在电线本体的一端上的第一电流互感器和套设在电线本体的另一端上的第二电流互感器。后者采用该电线形成由直流电源为直流负载供电的供电回路，其还包括用于实现电流比较以判断电线是否发生短路故障的基准电压电路、减法器、除法器、电压比较器、报警装置和可控开关，除法器输出的电压信号和基准电压电路输出的基准电压分别输入至电压比较器的同相和反相输入端，报警装置与可控开关串联在由直流电源供电的报警电路上，可控开关的导通控制端与电压比较器的输出端电连接。本实用新型的电线可实现对电线两端的电流值的检测，便于利用电流值的变化情况判断电线是否出现短路故障。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种电线，尤其涉及一种便于检测电线是否发生短路的电线结构 及利用该电线实现的短路报警系统。 一种电线及短路报警系统
【背景技术】
[0002] 电线在例如是高达上千安培的大电流的应用场合下，因没有合适的大电流保险对 电路进行有效保护，所以在发生短路时若无法及时发现，将会带来严重的后果，例如，实现 蓄电池为汽车起动机供电的蓄电池正极线就处于该种应用场合下，而且蓄电池的安装位置 通常相对汽车起动机的位置较远，造成连接蓄电池与汽车起动机的蓄电池正极线较长，为 了减小启动回路电阻，蓄电池正极线普遍较粗，这就增加了汽车在行驶过程中蓄电池正极 线与车体之间因振动或固定不牢而发生摩擦的可能性，导致蓄电池正极线的绝缘层易于被 磨破而发生短路，如果发生短路，因没有保险保护不能及时切断电源，就会造成短路处起 火；而在车辆行驶过程中，驾驶员的注意力主要在汽车前方，蓄电池正极线又藏在汽车底盘 内部，当蓄电池正极线短路起火初期，火势较小，驾驶员很难及时发现，当火势变大时，已经 为时已晚，现实生活中当蓄电池正极线短路起火时，往往造成整车烧毁的严重后果。由此可 见，在无法设置电流保险的应用场合下，无法保证应用电路的电气安全性。 实用新型内容
[0003] 本实用新型实施例的目的是为了解决现有电线在未设置电流保险的应用场合下 电气安全性较低的缺陷，提供一种便于检测到电线短路的电线结构及利用该种电线结构实 现的短路报警系统。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电线，包括电线本体，所 述电线还包括套设在所述电线本体的一端上的第一电流互感器及套设在所述电线本体的 另一端上的第二电流互感器。
[0005] 优选的是，所述电线本体的两个端头设置有用于将所述电线本体接入电路中的接 头，所述接头与所述电线本体的导电线芯电性连接。
[0006] 优选的是，所述第一电流互感器和第二电流互感器分别为第一直流电流互感器和 第二直流电流互感器，所述第一直流电流互感器套设在所述电线本体的作为电流进入端的 一端上，所述第二直流电流互感器套设在所述电线本体的作为电流流出端的另一端上。
[0007] 优选的是，所述电线为蓄电池正极线。
[0008] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种短路报警系统，包括由直 流电源为直流负载供电的供电回路，所述短路报警系统采用上述套设有第一直流电流互感 器和第二直流电流互感器的电线形成所述供电回路，所述短路报警系统还包括基准电压电 路、减法器、除法器、电压比较器、报警装置和可控开关，所述第一直流电流互感器输出的电 流信号经一电流电压转换器转换为第一电压信号，所述第二直流电流互感器输出的电流信 号经另一所述电流电压转换器转换为第二电压信号，所述第一电压信号和第二电压信号分 别输入至所述减法器的被减数输入端和减数输入端，所述减法器输出的电压信号和所述第 一电压信号分别输入至所述除法器的被除数输入端和除数输入端，所述除法器输出的电压 信号和所述基准电压电路输出的基准电压分别输入至所述电压比较器的同相输入端和反 相输入端，所述报警装置与可控开关串联在由所述直流电源供电的报警电路上，所述可控 开关的导通控制端与所述电压比较器的输出端电连接。
[0009] 优选的是，所述可控开关为三极管。
[0010] 优选的是，所述减法器为差分减法器。
[0011] 优选的是，所述短路报警系统还包括与所述报警装置串联连接于所述报警电路上 的报警控制开关。
[0012] 优选的是，所述直流电源为蓄电池，所述直流负载为汽车起动机。
[0013] 本实用新型的有益效果为：本实用新型的电线通过在电线本体的分别作为电流输 入端和电流输出端的两端外套设直流电流互感器，可以实现对电线在电流输入端和电流输 出端处的电流值进行检测，这样，本领域技术人员变可以利用电流值的变化情况判断电线 是否出现短路故障，进而可在判断出现短路故障时提醒用户及时处理，以避免发生严重。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为根据本实用新型所述电线的一种实施结构的主视图；
[0015] 图2为图1中的A-A向剖视图；
[0016] 图3为图1中孔式接头的B向示意图；
[0017] 图4为根据本实用新型所述短路报警系统的一种实施结构的电路图；
[0018] 图5为根据本实用新型所述短路报警系统的另一种实施结构的电路图；
[0019] 图6为图5所示除法器的一种实施结构的电路原理图；
[0020] 图7为图5所示除法器的另一种实施结构的电路原理图。
[0021] 附图标记说明：
[0022] 2-电线； 21-孔式接头；
[0023] 22-第二直流电流互感器； 23-第一直流电流互感器；
[0024] 24-蓄电池正极接头； 25-导电线芯；
[0025] 1-电源； 4-报警装置；
[0026] 3-负载； M-汽车起动机；
[0027] 5-控制器； IV1、IV2-电流电压转换器；
[0028] S1-减法器； D1-除法器；
[0029] L-电压比较器； VRF-基准电压电路；
[0030] KC-可控开关。
【具体实施方式】
[0031] 下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的 限制。
[0032] 如图1至图3所示，本实用新型的电线2包括电线本体及套设在电线本体的一端 上的第一电流互感器23,及套设在电线本体的另一端上的第二电流互感器22,以通过第一 电流互感器23输出流经电线本体一端的电流值，作为第一电流值，及通过第二直流电流互 感器22输出流经电线本体另一端的电流值，作为第二电流值，这样，本领域技术人员即可 在该种电线结构的基础上，利用电流值的变化情况判断电线2是否出现短路故障，进而可 在判断出现短路故障时提醒用户及时处理，以避免发生严重。
[0033] 例如，应用本实用新型的电线2可实现的电线短路的检测方法可包括如下步骤：
[0034] 步骤S1 :获取电线2在电线本体的一端处的电流值，作为第一电流值。
[0035] 步骤S2 :获取电线2在电线本体的另一端处的电流值，作为第二电流值。
[0036] 步骤S3 :计算第二电流值和第一电流值中的较小者相对较大者的下降百分比，该 下降百分比即为第一电流值与第二电流值之间的差值绝对值与二者之中的较大者的比，如 该电线应用在直流场合，则如果第一电流值和第二电流值分别对应电流输入端和电流输出 端，则第一电流值应该大于第二电流值。
[0037] 步骤S4 :在下降百分比大于预设的百分比阈值时，确定所述电线在所述被检测段 发生短路，在此，由于电流在流经电线时，因电线本身具有电阻，所以电能会有所消耗，这 样，以第二电流值小于第一电流值为例，第二电流值应该相对第一电流值有一个合理的下 降百分比，所以本实用新型在此设定了一个百分比阈值，如果该下降百分比超过该百分比 阈值，则说明电流下降幅度超过了正常的下降范围，这基本说明电线被检测段的某处短路 接地，造成电流经短路电路形成回路，在此，本领域技术人员可以根据电线的具体应用场合 确定该百分比阈值，该百分比阈值通常可以设定为小于等于25%，如果百分比阈值过大则 在短路电路的内阻相对较大的情况下，就会失去检测作用，另外，该百分比阈值也不易过 小，过小会经常因为网络波动出现误报警，因此，该百分比阈值通常可以设定为大于等于 15 %，对于电线为蓄电池正极线的应用，该百分比阈值例如可以选择为20 %。
[0038] 步骤S5 :在确定电线在被检测段发生短路后，输出报警信号，使如图4和图5所示 的例如是指示灯、蜂鸣器等报警装置4进行报警提示。
[0039] 另外，在确认电线在被检测段发生短路后，为了能够对用电负载进行更加有效的 保护，还可在确定电线在所述被检测段发生短路后，输出切断供电回路信号切断电源经电 线2为负载供电的供电回路，以第一时间对例如是汽车起动机Μ的用电负载进行保护。该 切断动作例如可通过例如是受控于切断供电回路信号的保护继电器等可控开关器件实现， 具体为：该保护继电器的常闭触点可连接在该供电回路上，该保护继电器的线圈连接在由 切断供电回路信号控制其得电、失电状态的控制电路上。
[0040] 根据连接在蓄电池与汽车起动机Μ之间的蓄电池正极线的应用环境，该电线2特 别适合于制成蓄电池正极线。对于例如是作为蓄电池正极线应用的直流应用环境，电线2 的第一电流互感器23和第二电流互感器22应该分别为第一直流电流互感器和第二直流电 流互感器，所述第一直流电流互感器套设在电线本体的作为电流进入端的一端上，而第二 直流电流互感器套设在电线本体的作为电流流出端的另一端上。
[0041] 如图4所示，本实用新型的短路报警系统包括电源1经电线2为负载3供电的供 电回路，该短路报警系统还包括报警装置4及用于实现上述检测方法的控制器5,该报警装 置4用于在接收到控制器输出的报警信号后进行报警提示，该报警信号可以是为报警装置 4提供工作电压的电压信号，这样，在为报警装置4提供工作电压后，报警装置4即可工作。
[0042] 另外，本实用新型的短路报警系统还可利用如图5所示的硬件电路实现，该种硬 件电路适合于直流应用环境，对此，该短路报警系统除包括由电源1 (对于直流应用环境， 该电源1为直流电源）经电线2为负载3 (对于直流应用环境，该负载3为直流负载）供电 的供电回路外，该短路报警系统还包括用于实现上述检测方法的基准电压电路VRF、减法器 S1、除法器D1、电压比较器L、报警装置4和可控开关KC，该第一直流电流互感器输出的电流 信号经一电流电压转换器IV1转换为第一电压信号，第二直流电流互感器输出的电流信号 经另一电流电压转换器IV2转换为第二电压信号，在此，上述第一电流值和第二电流值的 转换应该采用相同的电流电压转换器，以保证运算的准确性，该电流电压转换器例如可采 用电流电压转换电阻实现，即该电流电压转换电阻连接在对应直流电流互感器的输出端与 接地端之间，该电流电压转换器还可利用转换精度较高的霍尔传感器、运算放大器、电流电 压转换芯片等实现。上述第一电压信号和第二电压信号分别输入至减法器S1的被减数输 入端和减数输入端，减法器输出的电压信号和第一电压信号分别输入至除法器D1的被除 数输入端和除数输入端，除法器D1输出的电压信号和基准电压电路VRF输出的基准电压分 别输入至电压比较器L的同相输入端和反相输入端，而报警装置4与可控开关KC则串联在 由电源1供电的报警电路上，可控开关KC的导通控制端与电压比较器L的输出端电连接， 这样，在除法器D1输出的电压值大于该基准电压时，电压比较器L的输出端将输出高电平 的报警信号，控制可控开关KC导通，进而连通由电源1为报警装置4供电的报警电路，而当 除法器D1输出的电压值小于等于基准电压时，电压比较器L的输出端输出低电平，进而使 可控开关KC保持在截止状态，以禁止报警装置4进行报警提示。该减法器S1可以采用如 图5所示的基本减法器结构，也可以采用差分减法器，该除法器D1例如可以采用如图6所 示的利用集成运放和乘法器实现的反相输入除法运算电路结构，也可以采用如图7所示的 利用集成运放和乘法器实现的同相输入除法运算电路结构。
[0043] 为了便于采用电线2形成如图4和图5所示的由电源1为负载3供电的供电回路， 如图1所示，可在电线2的两端设置用于将电线2接入电路中的接头21、24,该接头与如图 2所示的导电线芯25电性连接，即可将电线2直接制成具有连接接头的成品。对于蓄电池 正极线，上述接头21可为如图3所示的便于与汽车起动机Μ的电源端子连接的孔式接头， 而接头24则为畜电池正极接头。
[0044] 对于电线2为蓄电池正极线的实施例，该电源1为蓄电池，该负载3为汽车起动机 Μ，而该报警装置4则可以安装在驾驶室仪表盘上。
[0045] 现以该短路报警系统是针对蓄电池正极线设置为例说明本实用新型的短路报警 系统的工作原理：当驾驶员起动汽车时，蓄电池通过导电线芯25向汽车起动机Μ供电，电 线2的外绝缘层用于将导电线芯25与车架、支架等金属电气隔离，因此，在外绝缘层未破损 时，导电线芯25无法与车架等金属类支架电性接触，因此，第二电流直流互感器输出的第 二电流值相对第一直流电流互感器的下降百分比不会超过百分比阈值，如图4所示的控制 器5或者如图5所示的电压比较器L就不会输出报警信号使报警装置4进行报警提示，所以 本实用新型的电线2与普通的蓄电池正极线一样，起到由蓄电池正极线向汽车起动机Μ供 电的作用，报警装置4处于断电状态。当电线2因与车架等金属类支架干涉导致外绝缘层 被磨破时，导电线芯25就会与金属类支架接触，此时电流会经过蓄电池正极、电线的其外 套设有第一电流直流互感器的电流进入端、金属类支架回到蓄电池负极，使得电线2在其 外套设有第二电流直流互感器的电流流出端的电流值急剧下降，因此，上述下降百分比将 超过百分比阈值，控制器5或者电压比较器L将输出报警信号使报警装置4进行报警提示， 已提醒驾驶员蓄电池正极线已干涉，需要及时处理，以避免因电线2短路引起起火事故。
[0046] 为了增加本实用新型的短路报警系统的应用灵活性，使得用户可以选择利用该短 路报警系统产生报警及使得用户可以在短路报警系统产生报警后先关闭报警提示，再对报 警事件进行处理，本实用新型的短路报警系统还可以包括与如图4和图5所示的报警装置 4串联在报警电路上的报警控制开关。
[0047] 以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以 上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依 照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图 示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种电线，包括电线本体，其特征在于，所述电线还包括套设在所述电线本体的一端 上的第一电流互感器及套设在所述电线本体的另一端上的第二电流互感器。
2. 根据权利要求1所述的电线，其特征在于，所述电线本体的两个端头设置有用于将 所述电线本体接入电路中的接头，所述接头与所述电线本体的导电线芯电性连接。
3. 根据权利要求1或2所述的电线，其特征在于，所述第一电流互感器和第二电流互感 器分别为第一直流电流互感器和第二直流电流互感器，所述第一直流电流互感器套设在所 述电线本体的作为电流进入端的一端上，所述第二直流电流互感器套设在所述电线本体的 作为电流流出端的另一端上。
4. 根据权利要求3所述的电线，其特征在于，所述电线为蓄电池正极线。
5. -种短路报警系统，包括由直流电源为直流负载供电的供电回路，其特征在于，所述 短路报警系统采用权利要求3所述的电线形成所述供电回路，所述短路报警系统还包括基 准电压电路、减法器、除法器、电压比较器、报警装置和可控开关，所述第一直流电流互感器 输出的电流信号经一电流电压转换器转换为第一电压信号，所述第二直流电流互感器输出 的电流信号经另一所述电流电压转换器转换为第二电压信号，所述第一电压信号和第二电 压信号分别输入至所述减法器的被减数输入端和减数输入端，所述减法器输出的电压信号 和所述第一电压信号分别输入至所述除法器的被除数输入端和除数输入端，所述除法器输 出的电压信号和所述基准电压电路输出的基准电压分别输入至所述电压比较器的同相输 入端和反相输入端，所述报警装置与可控开关串联在由所述直流电源供电的报警电路上， 所述可控开关的导通控制端与所述电压比较器的输出端电连接。
6. 根据权利要求5所述的短路报警系统，其特征在于，所述可控开关为三极管。
7. 根据权利要求5所述的短路报警系统，其特征在于，所述减法器为差分减法器。
8. 根据权利要求5所述的短路报警系统，其特征在于，所述短路报警系统还包括与所 述报警装置串联连接于所述报警电路上的报警控制开关。
9. 根据权利要求5所述的短路报警系统，其特征在于，所述直流电源为蓄电池，所述直 流负载为汽车起动机。
【文档编号】H01B7/32GK203882690SQ201420297813
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】王宜海, 章剑兵, 陈正江, 钱友军, 俞燚, 孙永锋, 倪丽 申请人:安徽江淮汽车股份有限公司