一种断路控制系统的制作方法

本实用新型属于汽车技术领域，特别涉及一种断路控制系统。

背景技术：

近年来，新能源汽车行业蓬勃发展，市场上已经出现了很多新能源汽车，整车关键零部件的轻量化、小型化、集成化便成为整车厂发展的一个方向。图1为48v混合动力汽车的48v电源系统拓扑。48v系统主要由48v电池、继电器、dc/dc(直流变换器)、电池管理系统(bms)以及48v负载等组成。当48v电池发生过充或48v负载过大、发生短路故障时，电池管理系统可通过切断继电器使电池和电源、负载断开，防止造成危害。传统48v电池系统采用电磁继电器，具有以下不足：首先是开关的速度慢、寿命低、工作不稳定等缺点。此外，对于整车布置而言，继电器存在机械运动机构，占用的体积大，不利于整车布置。

因此，需要提出一种体积小、可靠性高、开关速度快的断路控制系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种断路控制系统，用于解决现有技术中开关的速度慢、寿命低、工作不稳定，对于整车布置而言，继电器存在机械运动机构，占用的体积大，不利于整车布置等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种断路控制系统，用于对车载电源进行保护，包括断路器、信号接收和处理模块、供电模块；

所述断路器包括第一功率器件、第二功率器件、第三功率器件以及第四功率器件；

所述第一功率器件与所述第二功率器件串联连接形成第一串联电路，所述第三功率器件与所述第四功率器件串联连接形成第二串联电路，所述第一串联电路与所述第二串联电路并联连接形成一开关电路；

所述信号接收和处理模块上设置有第一接口、第二接口以及第三接口；

车载电源与所述供电模块连接，所述供电模块与所述第一接口连接并用于给所述信号接收和处理模块供电；

所述信号接收和处理模块与所述断路器通过所述第二接口通信连接，并用于采集所述断路器的信息以及控制所述断路器的工作状态；

汽车的电池管理系统与所述信号接收和处理模块通过所述第三接口通信连接，所述电池管理系统用于接收所述断路器的信息并向所述信号接收和处理模块发送控制所述断路器的指令以控制所述断路器的工作状态。

可选的，所述断路器的信息包括所述开关电路的电流、温度以及通断状态。

可选的，所述信号接收和处理模块包括采样单元以及信号处理单元；

所述采样单元与所述断路器通过所述第二接口通信，并用于采集所述断路器的信息，所述信号处理单元与所述采样单元通信连接，所述信号处理单元用于控制所述断路器的工作状态。

可选的，所述采样单元包括电流采样器件以及温度采样器件，所述电流采样器件与所述温度采样器件设置在所述采样单元上。

可选的，所述信号接收和处理模块还包括保护单元，所述保护单元与所述采样单元以及所述信号处理单元通信连接。

可选的，所述保护单元包括电流保护器件以及温度保护器件，所述电流保护器件与所述温度保护器件设置在所述保护单元上。

可选的，所述信号处理单元为mcu或dsp或fpga。

可选的，所述第一功率部件、第二功率器件、第三功率器件以及第四功率器件为mos管或igbt。

可选的，所述第二接口与所述第三接口的通信方式为can通信或spi通信或i2c通信。

可选的，还包括通信模块，所述通信模块设置在所述信号接收和处理模块以及所述电池管理系统间，并用于将所述断路器的信息发送给所述电池管理系统。

本实用新型提出一种断路控制系统，主要包括断路器、信号接收和处理模块以及供电模块。所述断路器利用半导体器件，可与电池管理系统集成，易于在整车上的布置。所述断路器的开关电路采用半导体器件，具有关断功能，开关速度高，且避免了传统继电器的机械运动，可靠性高。

此外，信号接收和处理模块可包括采集单元和保护单元，依据采样单元采集到的的电流、温度等信息判断所述断路器的电流、温度等是否超过了阈值，如果超过了阈值，保护单元会立刻切断断路器。本实用新型提出的结构不包含机械运动结构，体积小、可靠性高、开关速度快。

附图说明

图1为现有技术中48v混合动力汽车的48v电源系统拓扑图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种断路控制系统的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的另一种断路控制系统的结构示意图；

10-断路器，101-第一功率器件，102-第二功率器件，103-第三功率器件，104-第四功率器件，20-信号接收和处理模块，201-采样单元，2011-电流采样器件，2012-温度采样器件，202-信号处理单元，203-保护单元，2031-电流保护器件，2032-温度保护器件，30-供电模块，40-电池管理系统，50-通信模块，60-车载电源。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种断路控制系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“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。

如图2所示，本实用新型提供一种断路控制系统，包括断路器10、信号接收和处理模块20以及供电模块30。所述断路器10包括第一功率器件101、第二功率器件102、第三功率器件103以及第四功率器件104。所述第一功率器件101与所述第二功率器件102串联连接形成第一串联电路，所述第三功率器件103与所述第四功率器件104串联连接形成第二串联电路，所述第一串联电路与所述第二串联电路并联连接形成一开关电路。

所述信号接收和处理模块20上设置有第一接口、第二接口以及第三接口，所述车载电源60与所述供电模块30连接，所述供电模块30与所述第一接口连接并用于给所述信号接收和处理模块20供电。所述信号接收和处理模块20与所述断路器10通过所述第二接口通信连接，并用于采集所述断路器10的信息以及控制所述断路器10的工作状态。汽车的电池管理系统40与所述信号接收和处理模块20通过所述第三接口通信连接，所述电池管理系统40用于接收所述断路器10的信息并向所述信号接收和处理模块20发送控制所述断路器10的指令以控制所述断路器10的工作状态。

与现有技术不同的是，所述断路器10利用半导体器件，可与汽车自身的电池管理系统40集成，易于在整车上的布置。所述断路器10的开关电路采用半导体器件，具有关断功能，开关速度高，且避免了传统继电器的机械运动，可靠性高。

本实用新型实施例提出的断路控制系统的工作流程如下：启动时，电池管理系统40通过控制信号控制驱动单元闭合主开关。运行时，所述信号接收和处理模块20实时采集电流、温度信息上传给上层系统，如果发生故障，所述信号接收和处理模块20可切断主开关。下电时，电池管理系统40通过控制信号控制所述信号接收和处理模块20开主开关，切断48v电池和负载之间的连接。所述信号接收和处理模块20采集到的所述断路器10的信息一般可包括所述开关电路的电流、温度以及通断状态。

可选地，如图3所示，所述信号接收和处理模块20可包括采样单元201以及信号处理单元202。所述采样单元201与所述断路器10通过所述第二接口通信，并用于采集所述断路器10的信息，所述信号处理单元202与所述采样单元201通信连接并用于控制所述断路器10的工作状态。具体地，所述采样单元201可包括电流采样器件2011以及温度采样器件2012，所述电流采样器件2011与所述温度采样器件2012可集成在所述采样单元201上。所述电流采样器件2011可选用电流传感器或电流互感器，还可选用霍尔元件，在此不做限制。所述温度采样器件2012可选用温度传感器或其他类型的具有温度信号检测的电子器件，在此不做限制。

在电路系统中，难免会遇到由于电路过载导致的电流过大以及电路温度过高等问题。为了解决上述问题，所述信号接收和处理模块20还可包括保护单元203，所述保护单元203与所述采样单元201以及所述信号处理单元202通信连接。通过所述采样单元201与所述保护单元203的配合可以实现保护电路的作用。具体地，所述电流采样器件2011实时采集断路器10的电流并反馈给所述保护单元203，所述温度采样器件2012实时采集断路器10的温度并反馈给所述保护单元203。所述保护单元203中应对于断路器10的电流和温度设置阈值，一旦检测到实时流过断路器10的电流或者断路器10的温度超过设定的阈值，保护单元203发送指令以关闭断路器10。

可选地，所述保护单元203包括电流保护器件2031以及温度保护器件2032，所述电流保护器件2031与所述温度保护器件2032可集成设置在所述保护单元203上。所述采样单元201以及所述保护单元203均集成设置在所述信号处理单元202上。

所述电流采集器件2011实时采集流经断路器10的电流并将电流采样输出给电流保护器件2031，电流保护器件将电流与阈值(一个参考电流，阈值是可以根据实际应用标定的)进行对比，当电流采样的值超过保护阈值时，保护单元203的输出翻转，并拉低信号处理单元202的输出，从而使断路器10断开。所述温度保护器件2032的工作过程与所述电流保护器件2031类似。

所述信号处理单元202可选用mcu或dsp或fpga或者其他具有信号处理和分析能力的器件，在此不做限制，具体需根据实际需要来选择。

可选地，所述第一功率器件101、第二功率器件102、第三功率器件103以及第四功率器件104均为mos管或igbt，所述第一功率器件101、第二功率器件102、第三功率器件103以及第四功率器件104除了可以选择mos管或igbt外，还可以选用其它类型的晶体管或半导体管。

所述第二接口与所述第三接口的通信方式为can通信或spi通信或i2c通信。

如图2所示，所述断路控制系统还可包括通信模块50，所述通信模块50设置在所述信号接收和处理模块20以及所述电池管理系统40间，并用于将所述断路器10的信息发送给所述电池管理系统40。

综上所述，本实用新型提出一种断路控制系统，主要包括断路器、信号接收和处理模块以及供电模块。所述断路器利用半导体器件，可与电池管理系统集成，易于在整车上的布置。所述断路器的开关电路采用半导体器件，具有关断功能，开关速度高，且避免了传统继电器的机械运动，可靠性高。

此外，信号接收和处理模块可包括采集单元和保护单元，依据采样单元采集到的的电流、温度等信息判断所述断路器的电流、温度等是否超过了阈值，如果超过了阈值，保护单元会立刻切断断路器。本实用新型提出的结构不包含机械运动结构，体积小、可靠性高、开关速度快。

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”或“具体示例”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何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，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进行接合和组合。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。