專利名稱：浸水防護裝置和包括該浸水防護裝置的防水供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動車，特別地，涉及電動車的浸水防護裝置和包括該浸水 防護裝置的防水供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動車和普通燃油汽車不一樣，它的動力源是電，且一般為幾百伏。當 電動車浸入水中，車內(nèi)電路或用電器有可能浸入水中，它們有可能通過水形 成回路，電動車動力電池的高壓電能有可能通過水瀉放能量。電動車動力電 池將會急劇放電，不但使水急劇加熱，同時也可能使電池爆炸。如果人也在 水中，不但受電池爆炸的威脅，同時人會成為電回路中的一個組成部分，電 流將流過人體，使人體受到電擊傷，甚至致死。這種情況不但在電動車落入 水中會出現(xiàn)，而且在暴雨成災(zāi)，發(fā)生洪水時也會出現(xiàn)。
另外，根據(jù)國家標準《GB/T 18384.3 (2001)電動汽車安全要求第3 部分人員觸電防護》的要求，直流系統(tǒng)的電壓在60V〈U《1000V被劃入 B級電壓。該標準中規(guī)定，對于任何B級電壓電路的帶電部件，都應(yīng)為人員 提供危險接觸的防護。直接接觸防護應(yīng)由帶電部件的基本絕緣提供或由遮擋 /外殼，或兩者的結(jié)合來提供，并應(yīng)滿足該標準中所記述的基本絕緣、附加絕 緣、雙重絕緣和加強絕緣的要求和遮擋/外殼的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種滿足上述國家標準的、能夠?qū)崿F(xiàn)浸水防護的 浸水防護裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的浸水防護裝置包括至少一 個浸水傳感器和與所述浸水傳感器電連接的浸水控制器，所述浸水傳感器用于當其被水浸入時，向浸水控制器發(fā)送浸水信號，所述浸水控制器用于與供 電系統(tǒng)的配電箱的接觸器的控制端電連接，并且當接收到所述浸水信號時， 使所述接觸器斷開。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種包括了上述浸水防護裝置的防水供 電系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的防水供電系統(tǒng)包括電池包、具有 接觸器的配電箱和電纜，所述電池包通過電纜與配電箱電連接，用于通過配 電箱為用電器提供電能輸出，其中，該防水供電系統(tǒng)還包括本發(fā)明的浸水防 護裝置。
本發(fā)明的浸水防護裝置能夠在發(fā)生浸水時，切斷供電系統(tǒng)的電能輸出， 并且本發(fā)明的防水供電系統(tǒng)本身是密封防水的，由此實現(xiàn)了浸水防護的目
的，滿足了國家標準《GB/T 18384.3 (2001)電動汽車安全要求第3部分 人員觸電防護》對B級電壓的防護要求。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的浸水防護裝置的系統(tǒng)框圖2示出了一種可選的浸水傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的浸水控制器的系統(tǒng)框圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的主控單元的一種實施方式的邏輯電路圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第一控制電路和第二控制電路的電路圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的輸入電路的電路圖7示出了為本發(fā)明的浸水控制器的功能模塊供電的電源的電路圖； 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的防水供電系統(tǒng)的一種實施方式的系統(tǒng)框圖； 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的防水供電系統(tǒng)的另一種實施方式的系統(tǒng)框圖; 圖IO示出了根據(jù)本發(fā)明的防水供電系統(tǒng)的一種實施方式的電路圖； 圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的防水供電系統(tǒng)的另一種實施方式的電路圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述。如圖1所示，本 發(fā)明提供的浸水防護裝置10包括至少一個浸水傳感器5和與所述浸水傳感 器電連接的浸水控制器4，所述浸水傳感器5用于當其被水浸入時，向浸水
控制器4發(fā)送浸水信號，所述浸水控制器4用于與供電系統(tǒng)的配電箱的接觸
器的控制端電連接，并且當接收到所述浸水信號時，使所述接觸器斷開。
所述浸水傳感器5可以是特制的也可以采用通用的浸水傳感器。所選擇 的浸水傳感器5應(yīng)在非浸水狀態(tài)下不得錯誤發(fā)出浸水信號，優(yōu)選地具有防噴 濺功能。圖2示出了一種可選的浸水傳感器5的結(jié)構(gòu)示意圖。該浸水傳感器 5包括電極61、半封閉環(huán)繞在電極61外的防噴濺內(nèi)罩64、反向半封閉環(huán)繞 在防噴濺內(nèi)罩64外的防噴濺外罩63和將電極61引出防噴濺外罩63的引線 62，所述引線用于與所述浸水控制器電連接。優(yōu)選地，防噴濺內(nèi)罩64上有 出水小孔(未示出)，以便罩中的水流出。浸水傳感器5的工作方式如下 通常電極61間的電阻很大，當浸水傳感器5浸入水中時，水從防噴濺水內(nèi) 罩64和防噴濺水外罩63之間進入，當電極61完全浸入水中時，由于水中 有導電離子，電極61間的電阻變小，通過引線62輸出出低電阻信號，從而 發(fā)出浸水信號。當浸水傳感器5從水中出來后，水從防噴濺水內(nèi)外罩63的 小孔中流出，當電極61不完全浸入水中時，電極61間的電阻變大，通過引 線62輸出出高電阻信號，從而發(fā)出未浸水信號。
優(yōu)選地，本發(fā)明的浸水防護裝置10包括至少3個浸水傳感器5。所述浸 水傳感器5中的至少一個的安裝位置應(yīng)低于被防護的供電部分和/或輸電部 分的安裝位置；對于電動車來說，可分別安裝于前艙中下部、乘員艙座位底 部和后備箱或車尾中下部，且以離地面300 600mm為宜。
如圖3所示，所述浸水控制器4包括主控單元41、第一控制電路421、 第二控制電路422和至少一個輸入電路43;輸入電路43用于將浸水傳感器5與主控單元41電連接，并且當接收到所述浸水信號時，將該浸水信號發(fā)送
給主控單元41;主控單元41與第一控制電路421和第二控制電路422電連 接，并且當接收到所述浸水信號時，產(chǎn)生斷路控制信號并將該斷路控制信號 發(fā)送至第一控制電路421和第二控制電路422;第一控制電路421和第二控 制電路422分別用于與供電系統(tǒng)的配電箱的正極接觸器和負極接觸器的控制 端電連接，并且當接收到所述斷路控制信號時，使所述接觸器斷開。
所述主控單元41可以為微處理器或者邏輯電路。可選擇的微處理器如 高性能微控制器P87C591。當主控單元41為邏輯電路時，所述邏輯電路則 可以有多種實施方式，例如圖4所示的，以對應(yīng)三個輸入電路為例，主控單 元41包括比較器(以U22A、 U22B和U22C標識)及其附加電路和或非門 U21，比較器U22的反向輸入端與輸入電路43電連接、正向輸入端接參考 電壓，比較器U22的輸出端與或非門U21的輸入端電連接，或非門U21的 輸出端與第一控制電路421和第二控制電路422電連接。
所述第一控制電路421和第二控制電路422可采用相同的電路結(jié)構(gòu)，如 圖5所示，包括晶體管Tll和電阻R17。晶體管Tll的基極用于與所述主控 單元41的輸出端口連接；晶體管Tll的集電極用于與供電系統(tǒng)的配電箱的 正極接觸器或負極接觸器的控制端電連接；晶體管Tll的發(fā)射極接地；晶體 管Tll的基極與電阻R17的一端相連，電阻R17的另一端接地。
所述輸入電路43，如圖6所示，包括第一電阻Rll、第二電阻R12、穩(wěn) 壓二極管Zll和電容C11;第一電阻Rll的一端用于接供電電源，另一端用 于接浸水傳感器5的一端及第二電阻R12的-一端；第二電阻R12的另一端 接穩(wěn)壓二極管Zll的負極和電容Cll的一端，并且同時作為輸出端接所述主 控單元41的輸入端口；穩(wěn)壓二極管Zll的正極和電容Cll的另一端接地。
用于為所述浸水控制器4的各個功能模塊供電的電源如圖7所示，電動 車?；鹁€的正極接防反接二極管Dll的正極，負極接地；二極管Dll的負極接抗干擾電路EMll的輸入端Tin;抗干擾電路EMll的輸出端Tout接電 解電容C14的正極、電容C15的一端、穩(wěn)壓芯片U12的輸入端Vin，同時作 為電源輸出端12V11輸出+12V電壓；抗干擾電路EM11的GND端接地； 電解電容C14的負極、電容C15的另一端接地；穩(wěn)壓芯片U12的輸出端Vout 接電解電容C16的正極、電容C17的一端，同時作為電源輸出端5V11輸出 +5V電壓；電解電容C16的負極、電容C17的另一端接地；穩(wěn)壓芯片U12 的GND端接地。
本發(fā)明提供的防水供電系統(tǒng)包括電池包1、具有接觸器的配電箱2和電 纜3，所述電池包1通過電纜3與配電箱2電連接，用于通過配電箱2為用 電器提供電能輸出，其中該防水供電系統(tǒng)還包括本發(fā)明的浸水防護裝置10。
本發(fā)明提供的防水供電系統(tǒng)，其中，電池包、具有接觸器的配電箱和電 纜至少具有如下結(jié)構(gòu)之一所述電池包、具有接觸器的配電箱和電纜的連t妾 處均密封防水；所述電池包、配電箱和電纜分別封裝在密閉防水的箱體中； 所述電池包、配電箱和電纜集成封裝在一個密閉防水的箱體中。
如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的防水供電系統(tǒng)的一種實施方式，所述電池包 1、配電箱2和電纜3，分別由箱體Xll， X13和管路X12封裝，整個結(jié)構(gòu) 密閉防水，達到國家標準GB 4208-93防護等級IP65/IP68。電池包1的正極 接配電箱2的正極高壓接觸器Kll的常開觸點的一端，高壓接觸器Kll的 另一端作為正極高壓電纜輸出端輸出高壓電力。電池包1的負極接配電箱2 的負極高壓接觸器K12的常開觸點的一端，負極高壓接觸器K12另一端作 為負極高壓電纜輸出端輸出高壓電力；正極高壓接觸器Kll和負極高壓接觸 器K12的控制端分別與浸水防護裝置10的浸水控制器4的輸出端連接。
如圖9所示，根據(jù)本發(fā)明的防水供電系統(tǒng)的另一種實施方式，所述電池 包1、配電箱2和電纜3整合在總動力箱10中，所述總動力箱IO密閉防水， 達到國家標準GB 4208-93防護等級IP65/IP68。其中電池包1、配電箱2和電纜3之間的連接方式，以及它們與浸水防護裝置10的連接方式與前述實 施方式相同，在此不再贅述。
圖10以包括三組浸水傳感器5和對應(yīng)的三個輸入電路43 (以431、 432 和433標識)為例，示出了本發(fā)明的防水供電系統(tǒng)的一種實施方式的具體電 路結(jié)構(gòu)，其中采用微處理器Ull實現(xiàn)所述浸水防護裝置10的浸水控制器4 的主控單元41。微處理器Ull以P87C591為例，其中微處理器的第4、 5、 6引腳分別用于連接第一輸入電路431、第二輸入電路432和第三輸入電路 433，微處理器的第8、 9引腳分別用于連接第一控制電路421和第二控制電 路422，微處理器的第23引腳接高電平，微處理器的第1引腳接地。其工作 過程如下
在通常狀態(tài)時，所述浸水控制器4的輸入電路的輸出電壓與浸水傳感器 5給出的電阻成正比，即Vwsoll= (Rwsl1/ (Rll+Rws11)) XV5vll、 Vwsol2= (Rwsl2/(R13+Rws12)) XV5vll且Vwsol3= (Rwsl3/(R15+Rws13)) XV5vl。 浸水傳感器5(WS11， WS12, WS13)沒有浸入水中，其給出的電阻Rwsll、 Rwsl2、 Rwsl3很大，所以輸入電路的輸出電壓Vws。n、 Vwsol2、 Vwsol3均很 高，這三個電壓輸入至微處理器Ull的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入口 P1.2、 P1.3、 P1.4，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。微處理器Ull將該數(shù)字量與預先儲存在微處理器中的 判斷是否浸水的門限電壓數(shù)字量進行比較，得出沒有浸水的結(jié)論，在其輸出 口 P1.6、 P1.7同時輸出高電位。這兩個高電位使第一控制電路421和第二控 制電路422中的晶體管Tll、 T12同時導通。由于晶體管Tll、 T12導通， 電流同時從電源的輸出端12V11流經(jīng)高壓接觸器Kll、 K12線圈、晶體管 Tll、 T12到地。高壓接觸器Kll、 K12同時吸合。正極高壓電纜和負極高 壓電纜同時輸出電力。電動車進入可以行駛狀態(tài)。
在浸水狀態(tài)時，如果電動車浸入水中一定的深度，浸水傳感器5 (以 WSll， WS12， WS13標識)中至少有一個浸入水中。其給出的電阻Rwsll、Rwsl2、 Rwsl3中至少有一個變小。由于所述浸水控制器4輸入電路的輸出 電壓與浸水傳感器給出的電阻成正比，即VWSQll= (Rwsl1/ (Rll+Rws11)) X V5vll ; V，12= ( Rwsl2/ ( R13+Rws12 ) ) X V5vll ; Vwsol3= ( Rwsl3/ (R15+Rws13)) XV5vll。所以輸入電路的輸出電壓VWSQ|1、 Vws。12、 Vws。13 中至少有一個變低。這3個電壓輸入至微處理器Ull的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入 口P1.2、 P1.3、 P1.4,轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。微處理器Ull將該數(shù)字量與預先儲存 在微處理器中的判斷是否浸水的門限電壓數(shù)字量進行比較，判斷出至少有一 路電壓低于門限值的結(jié)論，從而得出浸水的結(jié)論，在其輸出口P1.6、 P1.7同 時輸出低電位。這兩個低電位使晶體管T11、T12同時截止。由于晶體管T11、 T12截止，電流不能從電源的輸出端12V11流經(jīng)高壓接觸器K11、K12線圈， 晶體管Tll、 T12到地線。高壓接觸器Kll、 K12同時釋放。正極高壓電纜 和負極高壓電纜同時停止輸出電力。由于這些高壓電纜及其以下的電路、電 器沒有電，所以浸入水中也不會有電安全問題。另外，所述電池包l、配電 箱2和電纜3本身處于密閉防水結(jié)構(gòu)中，也不會有水進入，因而也不會有安 全問題。
圖11以包括三組浸水傳感器和輸入電路為例，示出了本發(fā)明的防水供 電系統(tǒng)的另一種實施方式的具體電路結(jié)構(gòu)，其中采用圖4所示的由邏輯電路 構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)所述浸水防護裝置10的浸水控制器4的主控單元41。 所述浸水控制器4的控制器41包括了分別對應(yīng)一組浸水傳感器的第一比較 器U22A、第二比較器U22B、第三比較器U22C、或非門U21及其附加電路 構(gòu)成。其工作過程如下
在通常狀態(tài)時，所述浸水控制器4的輸入電路的輸出電壓與浸水傳感器 給出的電阻成正比，即Vws。211=(Rws21/(R203+Rws21)) XV6v21; Vwso221= (Rws22/ (R207+Rws22 )) XV6v2I; Vwso23l= (Rws23/ (R21 l+Rws23 ) ) X V6v21 。浸水傳感器WS21 ， WS22， WS23沒有浸入水中，其給出的電阻Rwsll 、Rwsl2、 Rwsl3很大，所以輸入電路的輸出電壓Vws。211、 Vws。221、 Vws。231均 很高。電壓V，川直接輸入給比較器U22A的負輸入端。比較器U22A的正 輸入端接有分壓電阻R205、 R206，得到一個確定的判斷浸水與否的門限電
壓值Vu22a。當Vws。川〉Vu22時，比較器U22A輸出低電平到或非門U21輸入
端，其他兩組同理?；蚍情TU21的3個輸入端均為低電平時，其輸出將為高 電平，從而使晶體管T21、 T22導通。由于晶體管T21、 T22導通，電流同 時從電源的輸出端12V21流經(jīng)高壓接觸器K21、 K22線圈、晶體管T21、 T22 到地。高壓接觸器K21、 K22同時吸合。正極高壓電纜和負極高壓電纜同時 輸出電力。電動車進入可以行駛狀態(tài)。
當浸水狀態(tài)時，如果電動車浸入水中一定的深度，浸水傳感器WS21、 WS22、 WS23中至少有一個浸入水中。其給出的電阻Rws21、 Rws22、 Rws23 中至少有一個變小。由于所述浸水控制器4的輸入電路的輸出電壓與浸水傳 感器給出的電阻成正比，即Vws。21l=(Rws21/(R203+Rws21))XV6v21; Vws。221= (Rws22/ (R207+Rws22)) XV6v21; Vwso2w= (Rws23/ (R211+Rws23)) X V6v21。所以輸入電路的輸出電壓Vws。211、 Vws。221、 Vws。231中至少有一個變低。 假設(shè)電壓Vws。211變低，該電壓Vws。211直接輸入給比較器U22A的負輸入端。 比較器U22A的正輸入端接有分壓電阻R205、 R206，得到一個確定的判斷 浸水與否的門限電壓值Vu22a。當Vws。川《Vu22a時，比較器U22A輸出高電 位到或非門U21輸入端?；蚍情TU21的3個輸入端中有一個或一個以上為 高電位，即輸出低電位，從而使晶體管T21、 T22截止。由于晶體管T21、 T22截止，電流不能從電源的輸出端12V21流經(jīng)高壓接觸器K21、K22線圈， 晶體管T21、 T22到地線。高壓接觸器K21、 K22同時釋放。正極高壓電纜 和負極高壓電纜同時停止輸出電力。由于這些高壓電纜及其以下的電路、電 器沒有電，所以浸入水中也不會有電安全問題。另外，所述電池包1、配電 箱2和電纜3本身處于密閉防水結(jié)構(gòu)中，因而也不會有安全問題。
權(quán)利要求
1、一種浸水防護裝置，其特征在于，所述浸水防護裝置包括至少一個浸水傳感器和與所述浸水傳感器電連接的浸水控制器，所述浸水傳感器用于當其被水浸入時，向浸水控制器發(fā)送浸水信號，所述浸水控制器用于與供電系統(tǒng)的配電箱的接觸器的控制端電連接，并且當接收到所述浸水信號時，使所述接觸器斷開。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸水防護裝置，其中所述浸水控制器包括主 控單元、第一控制電路、第二控制電路和至少一個輸入電路；輸入電路用于 將浸水傳感器與主控單元電連接，并且當接收到所述浸水信號時，將該浸水 信號發(fā)送給主控單元；主控單元與第一控制電路和第二控制電路電連接，用 于當接收到所述浸水信號時，產(chǎn)生斷路控制信號并將該斷路控制信號發(fā)送至 第一控制電路和第二控制電路；第一控制電路和第二控制電路分別用于與供 電系統(tǒng)的配電箱的正極接觸器和負極接觸器的控制端電連接，并且當接收到 所述斷路控制信號時，使所述接觸器斷開。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的浸水防護裝置，其中所述主控單元為微處理器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的浸水防護裝置，其中所述主控單元為邏輯電 路，該邏輯電路包括或非門和至少一個比較器，比較器的反向輸入端用于與 輸入電路電連接、正向輸入端用于接參考電壓，比較器的輸出端與或非門的 輸入端電連接，或非門的輸出端與第一控制電路和第二控制電路的輸入端電 連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的浸水防護裝置，其中所述第一控制電路和第二控制電路均包括晶體管T和電阻R，晶體管T的基極與電阻R的一端相連，電阻R的另一端接地，晶體管T的基極用于與所述主控單元的輸出端口 連接，晶體管T的集電極用于與供電系統(tǒng)的配電箱的正極接觸器或負極接觸 器的控制端電連接，晶體管T的發(fā)射極接地。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的浸水防護裝置，其中所述輸入電路包括第一 電阻、第二電阻、穩(wěn)壓二極管和電容；第一電阻的一端用于接電源，另一端 用于接浸水傳感器的-一端及第二電阻的一端；第二電阻的另一端接穩(wěn)壓二極 管的負極和電容的一端，并且同時作為輸出端接所述主控單元的輸入端口； 穩(wěn)壓二極管的正極和電容的另 一 端接地。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的浸水防護裝置，其中所述浸水傳感器包 括電極、半封閉環(huán)繞在電極外的防噴濺內(nèi)罩、反向半封閉環(huán)繞在防噴濺內(nèi)罩 外的防噴濺外罩和將電極引出防噴濺外罩的引線，所述引線用于與所述浸水 控制器電連接。
8、 一種防水供電系統(tǒng)，所述防水供電系統(tǒng)包括電池包、具有接觸器的 配電箱和電纜，所述電池包通過電纜與配電箱電連接，用于通過配電箱為用 電器提供電能輸出，其特征在于，該防水供電系統(tǒng)還包括浸水防護裝置，所 述浸水防護裝置為權(quán)利要求1—7中任一項所述的浸水防護裝置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的防水供電系統(tǒng)，其中，電池包、具有接觸器 的配電箱和電纜至少具有如下結(jié)構(gòu)之一所述電池包、具有接觸器的配電箱和電纜的連接處均密封防水； 所述電池包、配電箱和電纜分別封裝在密閉防水的箱體中； 所述電池包、配電箱和電纜集成封裝在一個密閉防水的箱體中。
全文摘要
本發(fā)明提供了浸水防護裝置以及包括該浸水防護裝置的防水供電系統(tǒng)，所述浸水防護裝置至少一個浸水傳感器和與所述浸水傳感器電連接的浸水控制器，所述浸水傳感器用于當其被水浸入時，向浸水控制器發(fā)送浸水信號，所述浸水控制器用于與供電系統(tǒng)的配電箱的接觸器的控制端電連接，并且當接收到所述浸水信號時，使所述接觸器斷開。所述防水供電系統(tǒng)包括上述浸水防護裝置、電池包、配電箱和電纜，其中電池包、配電箱和電纜以及三者連接處均密封防水。本發(fā)明的浸水防護裝置能夠在發(fā)生浸水時，切斷供電系統(tǒng)的電能輸出，并且本發(fā)明的防水供電系統(tǒng)本身是密封防水的，由此實現(xiàn)了浸水防護的目的，滿足了國家標準對B級電壓的防護要求。
文檔編號H02H5/00GK101420117SQ20071016537
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者陳煥光 申請人:比亞迪股份有限公司