电动汽车短路保护器制造技术

一种用于电动汽车的大电流超快速短路保护器，主要由短路甄别电路25、固体开关器件24、导电金属桥7、炸药包23和保护罩等组成。正常情况下，电源母线通过接线端子和导电金属桥7与控制电路和电动机连通。当动力电源以外的电路发生短路或车辆受到强大外力撞击时，短路甄别电路25发出起爆信号，触发固体开关器件24立即给电雷管11施加一个大电流，迅速点燃起爆药，在极短的时间内引爆猛炸药10炸断导电金属桥7，迅速切断电源母线，防止短路点继续产生高温点燃周边的物体，并保护锂电池不受严重伤害。排出的气浪及时吹灭可能燃起的明火，防止因短路造成汽车火灾。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属新能源汽车
，具体涉及一种短路故障的保护技术。
技术介绍
电动汽车由电池组和超级电容器供电，动力电源母线的短路保护由快速熔断器CN202094063U和电磁式直流接触器CN203398049U、CN204761017U来完成。受多方面因素的限制，驱动电机的额定功率一般在数十至数百千瓦，电池组的电压一般为几百伏，因此正常工作时动力母线和电机引出线的电流一般都比较大。快速熔断器的熔断时间实际上并不快，它是靠银片熔丝自身的发热熔断的，熔断时间与通过的电流和时间有关，其秒安特性1-t曲线表明熔断器只有在电流显著超过额定电流后才会发生熔断，超过的倍数越少熔断所需要的时间越长。标称的熔断时间很短，但那是在过载5倍额定电流以上的熔断时间。如果短路电流仅略大于额定电流，即使长时间短路也不一定熔断。电磁式直流接触器响应时间比较慢，最短也要十几ms，其内部触点距离仅有1mm左右，当发生短路故障时，即使触点分开了，强大的电弧也可能将两个触点焊住，不能有效分断。另外为了防止电磁干扰，电源母线和驱动电机引出线一般都采用单芯带屏蔽电缆，当遇到外力的撞击时极易出现短路。现有的电动汽车在遇到撞击或强电电路绝缘损坏而导致动力母线短路时，由于短路电流较大，而快速熔断器和电磁式接触器响应时间又比较长，往往还未等到将电路断开，就已经在短路点附近燃起了猛烈的明火，或者在锂电池内部形成局部的过热点，引起锂电池的燃烧和爆炸。当事故出现时，电动汽车因电路不能及时切断，一旦短路起火用普通灭火器扑救效果甚微，往往一次并不十分强烈地意外撞击或是绝缘损坏就可能演变成十分惨烈的烧车事故，严重影响人们对使用新能源汽的信心。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种大电流超快速短路保护装置，当电动汽车的强电电路因故发生短路或车辆受到强力撞击时，本装置能在极短的时间内彻底的切断电源与外部电气设备的连接，防止因短路将汽车引燃并保护锂电池不受严重伤害。本专利技术电动汽车快速短路保护器，由电路板16、导电金属桥7、炸药包23和保护罩等组成。正常情况下，电源母线通过左端子3’、右端子15’和导电金属桥7与控制电路和电动机连通。基本工作原理是当电动汽车电源以外的电路发生短路或车辆受到强大外力撞击时，短路甄别电路25发出起爆信号，触发固体开关器件24立即给电雷管11施加一个大电流，迅速点燃起爆药，在极短的时间内引爆猛炸药10炸断导电金属桥7，迅速切断电源母线，防止短路点继续产生高温点燃周边的物体并保护锂电池不受严重伤害。排出的气浪及时吹灭可能燃起的明火，防止因短路造成汽车火灾。电动汽车快速短路保护器直接由动力电源母线供电，在其内部首先经二极管28、限流电阻27给高压储能电容29充电。内部测控电路所需要的低压直流电Va通过一个内置的DC-DC电源26提供，高压电源可从高压储能电容29获得，也可以单独取自母线；电雷管11的高压电源由高压储能电容29承担。短路甄别电路25由开口磁环13、霍尔电流传感器18、比较电路等组成。其作用是当侦测到通过导电金属桥7的电流异常或超过设定阈值后，比较电路就会给固体开关器件24发出一个激励信号。另外短路甄别电路25还可以直接接收来自的汽车安全激励信号，在安全气囊打开的同时，不论通过导电金属桥7的电流是否异常，都给固体开关器件24发出一个激励信号。导电金属桥7的作用类似于传统的保险丝，其分断是借助于炸药包23爆炸冲力完成的。导电金属桥7的材料为铜、铝等电阻率较低的金属，形状为管状或带状均可，做成管状在整体工艺上更容易。当做成管状时，为了保证在炸药包23爆炸时导电金属桥7能按照预定位置断裂，在其外表面上应预制一些V形槽。其中一条周向V形槽9为切断面预制裂缝，四周再开若干纵向V形槽8作为翻花断面的预制裂缝。这样当炸药包23爆炸时，导电金属桥7将在周向V形槽9的位置被切断，并且沿纵向V形槽8裂开，最终铜管会在端口两侧向外翻花，形成数十_的分断距离，使电弧不能维持，电路被迅速断开。为了缩短响应时间，所用的电雷管11为瞬发电雷管并采用高压电源大电流激励。考虑到故障的多样性，起爆电雷管11的电源由高压储能电容器29提供；高压储能电容器29的电力是通过一个二极管28、限流电阻27从动力电源的高压母线上取得。固体开关器件24的开关元件可使用高速、低阻的大大功率M0SFET、IGBT等半导体开关器件。当固体开关器件24的被激励后，功率半导体开关器件迅速导通，将高压储能电容器29的电压全部施加到电雷管11的引线两端，由于电压较高，通过电雷管11内部桥丝的电流很大，桥丝将迅速产生高温点燃起爆药并最终在极短的时间内将猛炸药10引爆。 虽然炸断导电金属桥7所需要的炸药剂量很少，并且在导电金属桥7上了预制了 V形槽，但如不加以特别的防护爆炸产生的碎片还是有可能出现崩伤人员或设备的情况。为此需要在导电金属桥7外做一个爆炸时可以透气的防护罩。防护罩内侧为多层钢丝网或凯夫拉网做成的防护网4，外层为剪切强度较低塑料膜5。爆炸时产生的冲击波和高压可以迅速将防护罩外侧的塑料膜或纸膜冲破，所以防护罩并不影响导电金属桥7在爆炸时的自由变形，但可能出现的碎片则会被拦截。爆炸后窜出防护罩的冲击气浪已经减速，不会伤害人员和设备，但可以将可能已出现的微弱明火吹灭。为防止爆炸将电子元器件等物炸飞造成重新短路，电路板16应单独安装在一个坚固的保护壳17内。如果外部安装方便，还可以将开口磁环13和霍尔电流传感器18远离爆炸区。【附图说明】图1为本专利技术的快速短路保护器示意图；图2为本专利技术的快速短路保护器示意图的俯视图；图3为本专利技术的快速短路保护器电路框图。附图中的标号说明:1一一绝缘底座、2—一螺钉、3—一左端子支架、3’ 一一左端子、4一一防护网、5——塑料膜、6——实心螺钉、7——导电金属桥、8——纵向V形槽、9——周向V形槽、10--猛炸药、11--电雷管、12--炸药包壳体、13--开口磁环、14--空心螺钉、15——右端子支架、15’——右端子、16——电路板、17——保护壳、18——霍尔电流传感器、19 电雷管引线、20 电流霍尔传感器引线、21 超级电容器、22 电池组、23——炸药包、24——固体开关、25——短路甄别电路、26——DC-DC电源、27——限流电阻、28 二极管、29 尚压储能电容器。【具体实施方式】本专利技术涉及一种大电流超快速短路保护器，主要由短路甄别电路25、固体开关器件24、导电金属桥7、炸药包23和保护罩等组成。正常情况下，电源母当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车电机短路保护器，主要由接线端子、导电金属桥7、炸药包23、霍尔电流传感器18、电路板16和保护罩等组成，其特征是：导电金属桥7分别固定在左端子3’和右端子15’之间，在导电金属桥7内安放炸药包23，电雷管引线19与电路板16相连；检测电流的开口磁环13套在导电金属桥7或接线端子上，在开口磁环13的口部安置有一个线性霍尔电流传感器18，霍尔传感器引线20与电路板16相连；在导电金属桥7、左端子支架3和右端子支架15之外侧设有一个保护罩。电路板16上面有起爆电路、DC‑DC电源26、短路甄别电路25等。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吉少波，
申请(专利权)人：吉少波，
类型：发明
国别省市：陕西;61