专利名称：浸水防护装置和包括该浸水防护装置的防水供电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动车，特别地，涉及电动车的浸水防护装置和包括该浸水 防护装置的防水供电系统。
背景技术：
电动车和普通燃油汽车不一样，它的动力源是电，且一般为几百伏。当 电动车浸入水中，车内电路或用电器有可能浸入水中，它们有可能通过水形 成回路，电动车动力电池的高压电能有可能通过水泻放能量。电动车动力电 池将会急剧放电，不但使水急剧加热，同时也可能使电池爆炸。如果人也在 水中，不但受电池爆炸的威胁，同时人会成为电回路中的一个组成部分，电 流将流过人体，使人体受到电击伤，甚至致死。这种情况不但在电动车落入 水中会出现，而且在暴雨成灾，发生洪水时也会出现。
另外，根据国家标准《GB/T 18384.3 (2001)电动汽车安全要求第3 部分人员触电防护》的要求，直流系统的电压在60V〈U《1000V被划入 B级电压。该标准中规定，对于任何B级电压电路的带电部件，都应为人员 提供危险接触的防护。直接接触防护应由带电部件的基本绝缘提供或由遮挡 /外壳，或两者的结合来提供，并应满足该标准中所记述的基本绝缘、附加绝 缘、双重绝缘和加强绝缘的要求和遮挡/外壳的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种满足上述国家标准的、能够实现浸水防护的 浸水防护装置。为了实现上述目的，本发明提供的浸水防护装置包括至少一 个浸水传感器和与所述浸水传感器电连接的浸水控制器，所述浸水传感器用于当其被水浸入时，向浸水控制器发送浸水信号，所述浸水控制器用于与供 电系统的配电箱的接触器的控制端电连接，并且当接收到所述浸水信号时， 使所述接触器断开。
本发明的另一个目的在于提供一种包括了上述浸水防护装置的防水供 电系统。为了实现上述目的，本发明提供的防水供电系统包括电池包、具有 接触器的配电箱和电缆，所述电池包通过电缆与配电箱电连接，用于通过配 电箱为用电器提供电能输出，其中，该防水供电系统还包括本发明的浸水防 护装置。
本发明的浸水防护装置能够在发生浸水时，切断供电系统的电能输出， 并且本发明的防水供电系统本身是密封防水的，由此实现了浸水防护的目
的，满足了国家标准《GB/T 18384.3 (2001)电动汽车安全要求第3部分 人员触电防护》对B级电压的防护要求。
图1示出了根据本发明的浸水防护装置的系统框图2示出了一种可选的浸水传感器的结构示意图3示出了根据本发明的浸水控制器的系统框图4示出了根据本发明的主控单元的一种实施方式的逻辑电路图5示出了根据本发明的第一控制电路和第二控制电路的电路图6示出了根据本发明的输入电路的电路图7示出了为本发明的浸水控制器的功能模块供电的电源的电路图； 图8示出了根据本发明的防水供电系统的一种实施方式的系统框图； 图9示出了根据本发明的防水供电系统的另一种实施方式的系统框图; 图IO示出了根据本发明的防水供电系统的一种实施方式的电路图； 图11示出了根据本发明的防水供电系统的另一种实施方式的电路图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述。如图1所示，本 发明提供的浸水防护装置10包括至少一个浸水传感器5和与所述浸水传感 器电连接的浸水控制器4，所述浸水传感器5用于当其被水浸入时，向浸水
控制器4发送浸水信号，所述浸水控制器4用于与供电系统的配电箱的接触
器的控制端电连接，并且当接收到所述浸水信号时，使所述接触器断开。
所述浸水传感器5可以是特制的也可以采用通用的浸水传感器。所选择 的浸水传感器5应在非浸水状态下不得错误发出浸水信号，优选地具有防喷 溅功能。图2示出了一种可选的浸水传感器5的结构示意图。该浸水传感器 5包括电极61、半封闭环绕在电极61外的防喷溅内罩64、反向半封闭环绕 在防喷溅内罩64外的防喷溅外罩63和将电极61引出防喷溅外罩63的引线 62，所述引线用于与所述浸水控制器电连接。优选地，防喷溅内罩64上有 出水小孔(未示出)，以便罩中的水流出。浸水传感器5的工作方式如下 通常电极61间的电阻很大，当浸水传感器5浸入水中时，水从防喷溅水内 罩64和防喷溅水外罩63之间进入，当电极61完全浸入水中时，由于水中 有导电离子，电极61间的电阻变小，通过引线62输出出低电阻信号，从而 发出浸水信号。当浸水传感器5从水中出来后，水从防喷溅水内外罩63的 小孔中流出，当电极61不完全浸入水中时，电极61间的电阻变大，通过引 线62输出出高电阻信号，从而发出未浸水信号。
优选地，本发明的浸水防护装置10包括至少3个浸水传感器5。所述浸 水传感器5中的至少一个的安装位置应低于被防护的供电部分和/或输电部 分的安装位置；对于电动车来说，可分别安装于前舱中下部、乘员舱座位底 部和后备箱或车尾中下部，且以离地面300 600mm为宜。
如图3所示，所述浸水控制器4包括主控单元41、第一控制电路421、 第二控制电路422和至少一个输入电路43;输入电路43用于将浸水传感器5与主控单元41电连接，并且当接收到所述浸水信号时，将该浸水信号发送
给主控单元41;主控单元41与第一控制电路421和第二控制电路422电连 接，并且当接收到所述浸水信号时，产生断路控制信号并将该断路控制信号 发送至第一控制电路421和第二控制电路422;第一控制电路421和第二控 制电路422分别用于与供电系统的配电箱的正极接触器和负极接触器的控制 端电连接，并且当接收到所述断路控制信号时，使所述接触器断开。
所述主控单元41可以为微处理器或者逻辑电路。可选择的微处理器如 高性能微控制器P87C591。当主控单元41为逻辑电路时，所述逻辑电路则 可以有多种实施方式，例如图4所示的，以对应三个输入电路为例，主控单 元41包括比较器(以U22A、 U22B和U22C标识)及其附加电路和或非门 U21，比较器U22的反向输入端与输入电路43电连接、正向输入端接参考 电压，比较器U22的输出端与或非门U21的输入端电连接，或非门U21的 输出端与第一控制电路421和第二控制电路422电连接。
所述第一控制电路421和第二控制电路422可采用相同的电路结构，如 图5所示，包括晶体管Tll和电阻R17。晶体管Tll的基极用于与所述主控 单元41的输出端口连接；晶体管Tll的集电极用于与供电系统的配电箱的 正极接触器或负极接触器的控制端电连接；晶体管Tll的发射极接地；晶体 管Tll的基极与电阻R17的一端相连，电阻R17的另一端接地。
所述输入电路43，如图6所示，包括第一电阻Rll、第二电阻R12、稳 压二极管Zll和电容C11;第一电阻Rll的一端用于接供电电源，另一端用 于接浸水传感器5的一端及第二电阻R12的-一端；第二电阻R12的另一端 接稳压二极管Zll的负极和电容Cll的一端，并且同时作为输出端接所述主 控单元41的输入端口；稳压二极管Zll的正极和电容Cll的另一端接地。
用于为所述浸水控制器4的各个功能模块供电的电源如图7所示，电动 车常火线的正极接防反接二极管Dll的正极，负极接地；二极管Dll的负极接抗干扰电路EMll的输入端Tin;抗干扰电路EMll的输出端Tout接电 解电容C14的正极、电容C15的一端、稳压芯片U12的输入端Vin，同时作 为电源输出端12V11输出+12V电压；抗干扰电路EM11的GND端接地； 电解电容C14的负极、电容C15的另一端接地；稳压芯片U12的输出端Vout 接电解电容C16的正极、电容C17的一端，同时作为电源输出端5V11输出 +5V电压；电解电容C16的负极、电容C17的另一端接地；稳压芯片U12 的GND端接地。
本发明提供的防水供电系统包括电池包1、具有接触器的配电箱2和电 缆3，所述电池包1通过电缆3与配电箱2电连接，用于通过配电箱2为用 电器提供电能输出，其中该防水供电系统还包括本发明的浸水防护装置10。
本发明提供的防水供电系统，其中，电池包、具有接触器的配电箱和电 缆至少具有如下结构之一所述电池包、具有接触器的配电箱和电缆的连t妾 处均密封防水；所述电池包、配电箱和电缆分别封装在密闭防水的箱体中； 所述电池包、配电箱和电缆集成封装在一个密闭防水的箱体中。
如图8所示，根据本发明的防水供电系统的一种实施方式，所述电池包 1、配电箱2和电缆3，分别由箱体Xll， X13和管路X12封装，整个结构 密闭防水，达到国家标准GB 4208-93防护等级IP65/IP68。电池包1的正极 接配电箱2的正极高压接触器Kll的常开触点的一端，高压接触器Kll的 另一端作为正极高压电缆输出端输出高压电力。电池包1的负极接配电箱2 的负极高压接触器K12的常开触点的一端，负极高压接触器K12另一端作 为负极高压电缆输出端输出高压电力；正极高压接触器Kll和负极高压接触 器K12的控制端分别与浸水防护装置10的浸水控制器4的输出端连接。
如图9所示，根据本发明的防水供电系统的另一种实施方式，所述电池 包1、配电箱2和电缆3整合在总动力箱10中，所述总动力箱IO密闭防水， 达到国家标准GB 4208-93防护等级IP65/IP68。其中电池包1、配电箱2和电缆3之间的连接方式，以及它们与浸水防护装置10的连接方式与前述实 施方式相同，在此不再赘述。
图10以包括三组浸水传感器5和对应的三个输入电路43 (以431、 432 和433标识)为例，示出了本发明的防水供电系统的一种实施方式的具体电 路结构，其中采用微处理器Ull实现所述浸水防护装置10的浸水控制器4 的主控单元41。微处理器Ull以P87C591为例，其中微处理器的第4、 5、 6引脚分别用于连接第一输入电路431、第二输入电路432和第三输入电路 433，微处理器的第8、 9引脚分别用于连接第一控制电路421和第二控制电 路422，微处理器的第23引脚接高电平，微处理器的第1引脚接地。其工作 过程如下
在通常状态时，所述浸水控制器4的输入电路的输出电压与浸水传感器 5给出的电阻成正比，即Vwsoll= (Rwsl1/ (Rll+Rws11)) XV5vll、 Vwsol2= (Rwsl2/(R13+Rws12)) XV5vll且Vwsol3= (Rwsl3/(R15+Rws13)) XV5vl。 浸水传感器5(WS11， WS12, WS13)没有浸入水中，其给出的电阻Rwsll、 Rwsl2、 Rwsl3很大，所以输入电路的输出电压Vws。n、 Vwsol2、 Vwsol3均很 高，这三个电压输入至微处理器Ull的模拟/数字转换输入口 P1.2、 P1.3、 P1.4，转换为数字量。微处理器Ull将该数字量与预先储存在微处理器中的 判断是否浸水的门限电压数字量进行比较，得出没有浸水的结论，在其输出 口 P1.6、 P1.7同时输出高电位。这两个高电位使第一控制电路421和第二控 制电路422中的晶体管Tll、 T12同时导通。由于晶体管Tll、 T12导通， 电流同时从电源的输出端12V11流经高压接触器Kll、 K12线圈、晶体管 Tll、 T12到地。高压接触器Kll、 K12同时吸合。正极高压电缆和负极高 压电缆同时输出电力。电动车进入可以行驶状态。
在浸水状态时，如果电动车浸入水中一定的深度，浸水传感器5 (以 WSll， WS12， WS13标识)中至少有一个浸入水中。其给出的电阻Rwsll、Rwsl2、 Rwsl3中至少有一个变小。由于所述浸水控制器4输入电路的输出 电压与浸水传感器给出的电阻成正比，即VWSQll= (Rwsl1/ (Rll+Rws11)) X V5vll ; V，12= ( Rwsl2/ ( R13+Rws12 ) ) X V5vll ; Vwsol3= ( Rwsl3/ (R15+Rws13)) XV5vll。所以输入电路的输出电压VWSQ|1、 Vws。12、 Vws。13 中至少有一个变低。这3个电压输入至微处理器Ull的模拟/数字转换输入 口P1.2、 P1.3、 P1.4,转换为数字量。微处理器Ull将该数字量与预先储存 在微处理器中的判断是否浸水的门限电压数字量进行比较，判断出至少有一 路电压低于门限值的结论，从而得出浸水的结论，在其输出口P1.6、 P1.7同 时输出低电位。这两个低电位使晶体管T11、T12同时截止。由于晶体管T11、 T12截止，电流不能从电源的输出端12V11流经高压接触器K11、K12线圈， 晶体管Tll、 T12到地线。高压接触器Kll、 K12同时释放。正极高压电缆 和负极高压电缆同时停止输出电力。由于这些高压电缆及其以下的电路、电 器没有电，所以浸入水中也不会有电安全问题。另外，所述电池包l、配电 箱2和电缆3本身处于密闭防水结构中，也不会有水进入，因而也不会有安 全问题。
图11以包括三组浸水传感器和输入电路为例，示出了本发明的防水供 电系统的另一种实施方式的具体电路结构，其中采用图4所示的由逻辑电路 构成的电路结构来实现所述浸水防护装置10的浸水控制器4的主控单元41。 所述浸水控制器4的控制器41包括了分别对应一组浸水传感器的第一比较 器U22A、第二比较器U22B、第三比较器U22C、或非门U21及其附加电路 构成。其工作过程如下
在通常状态时，所述浸水控制器4的输入电路的输出电压与浸水传感器 给出的电阻成正比，即Vws。211=(Rws21/(R203+Rws21)) XV6v21; Vwso221= (Rws22/ (R207+Rws22 )) XV6v2I; Vwso23l= (Rws23/ (R21 l+Rws23 ) ) X V6v21 。浸水传感器WS21 ， WS22， WS23没有浸入水中，其给出的电阻Rwsll 、Rwsl2、 Rwsl3很大，所以输入电路的输出电压Vws。211、 Vws。221、 Vws。231均 很高。电压V，川直接输入给比较器U22A的负输入端。比较器U22A的正 输入端接有分压电阻R205、 R206，得到一个确定的判断浸水与否的门限电
压值Vu22a。当Vws。川〉Vu22时，比较器U22A输出低电平到或非门U21输入
端，其他两组同理。或非门U21的3个输入端均为低电平时，其输出将为高 电平，从而使晶体管T21、 T22导通。由于晶体管T21、 T22导通，电流同 时从电源的输出端12V21流经高压接触器K21、 K22线圈、晶体管T21、 T22 到地。高压接触器K21、 K22同时吸合。正极高压电缆和负极高压电缆同时 输出电力。电动车进入可以行驶状态。
当浸水状态时，如果电动车浸入水中一定的深度，浸水传感器WS21、 WS22、 WS23中至少有一个浸入水中。其给出的电阻Rws21、 Rws22、 Rws23 中至少有一个变小。由于所述浸水控制器4的输入电路的输出电压与浸水传 感器给出的电阻成正比，即Vws。21l=(Rws21/(R203+Rws21))XV6v21; Vws。221= (Rws22/ (R207+Rws22)) XV6v21; Vwso2w= (Rws23/ (R211+Rws23)) X V6v21。所以输入电路的输出电压Vws。211、 Vws。221、 Vws。231中至少有一个变低。 假设电压Vws。211变低，该电压Vws。211直接输入给比较器U22A的负输入端。 比较器U22A的正输入端接有分压电阻R205、 R206，得到一个确定的判断 浸水与否的门限电压值Vu22a。当Vws。川《Vu22a时，比较器U22A输出高电 位到或非门U21输入端。或非门U21的3个输入端中有一个或一个以上为 高电位，即输出低电位，从而使晶体管T21、 T22截止。由于晶体管T21、 T22截止，电流不能从电源的输出端12V21流经高压接触器K21、K22线圈， 晶体管T21、 T22到地线。高压接触器K21、 K22同时释放。正极高压电缆 和负极高压电缆同时停止输出电力。由于这些高压电缆及其以下的电路、电 器没有电，所以浸入水中也不会有电安全问题。另外，所述电池包1、配电 箱2和电缆3本身处于密闭防水结构中，因而也不会有安全问题。
权利要求
1、一种浸水防护装置，其特征在于，所述浸水防护装置包括至少一个浸水传感器和与所述浸水传感器电连接的浸水控制器，所述浸水传感器用于当其被水浸入时，向浸水控制器发送浸水信号，所述浸水控制器用于与供电系统的配电箱的接触器的控制端电连接，并且当接收到所述浸水信号时，使所述接触器断开。
2、 根据权利要求1所述的浸水防护装置，其中所述浸水控制器包括主 控单元、第一控制电路、第二控制电路和至少一个输入电路；输入电路用于 将浸水传感器与主控单元电连接，并且当接收到所述浸水信号时，将该浸水 信号发送给主控单元；主控单元与第一控制电路和第二控制电路电连接，用 于当接收到所述浸水信号时，产生断路控制信号并将该断路控制信号发送至 第一控制电路和第二控制电路；第一控制电路和第二控制电路分别用于与供 电系统的配电箱的正极接触器和负极接触器的控制端电连接，并且当接收到 所述断路控制信号时，使所述接触器断开。
3、 根据权利要求2所述的浸水防护装置，其中所述主控单元为微处理器。
4、 根据权利要求2所述的浸水防护装置，其中所述主控单元为逻辑电 路，该逻辑电路包括或非门和至少一个比较器，比较器的反向输入端用于与 输入电路电连接、正向输入端用于接参考电压，比较器的输出端与或非门的 输入端电连接，或非门的输出端与第一控制电路和第二控制电路的输入端电 连接。
5、 根据权利要求2所述的浸水防护装置，其中所述第一控制电路和第二控制电路均包括晶体管T和电阻R，晶体管T的基极与电阻R的一端相连，电阻R的另一端接地，晶体管T的基极用于与所述主控单元的输出端口 连接，晶体管T的集电极用于与供电系统的配电箱的正极接触器或负极接触 器的控制端电连接，晶体管T的发射极接地。
6、 根据权利要求2所述的浸水防护装置，其中所述输入电路包括第一 电阻、第二电阻、稳压二极管和电容；第一电阻的一端用于接电源，另一端 用于接浸水传感器的-一端及第二电阻的一端；第二电阻的另一端接稳压二极 管的负极和电容的一端，并且同时作为输出端接所述主控单元的输入端口； 稳压二极管的正极和电容的另 一 端接地。
7、 根据权利要求1或2所述的浸水防护装置，其中所述浸水传感器包 括电极、半封闭环绕在电极外的防喷溅内罩、反向半封闭环绕在防喷溅内罩 外的防喷溅外罩和将电极引出防喷溅外罩的引线，所述引线用于与所述浸水 控制器电连接。
8、 一种防水供电系统，所述防水供电系统包括电池包、具有接触器的 配电箱和电缆，所述电池包通过电缆与配电箱电连接，用于通过配电箱为用 电器提供电能输出，其特征在于，该防水供电系统还包括浸水防护装置，所 述浸水防护装置为权利要求1—7中任一项所述的浸水防护装置。
9、 根据权利要求8所述的防水供电系统，其中，电池包、具有接触器 的配电箱和电缆至少具有如下结构之一所述电池包、具有接触器的配电箱和电缆的连接处均密封防水； 所述电池包、配电箱和电缆分别封装在密闭防水的箱体中； 所述电池包、配电箱和电缆集成封装在一个密闭防水的箱体中。
全文摘要
本发明提供了浸水防护装置以及包括该浸水防护装置的防水供电系统，所述浸水防护装置至少一个浸水传感器和与所述浸水传感器电连接的浸水控制器，所述浸水传感器用于当其被水浸入时，向浸水控制器发送浸水信号，所述浸水控制器用于与供电系统的配电箱的接触器的控制端电连接，并且当接收到所述浸水信号时，使所述接触器断开。所述防水供电系统包括上述浸水防护装置、电池包、配电箱和电缆，其中电池包、配电箱和电缆以及三者连接处均密封防水。本发明的浸水防护装置能够在发生浸水时，切断供电系统的电能输出，并且本发明的防水供电系统本身是密封防水的，由此实现了浸水防护的目的，满足了国家标准对B级电压的防护要求。
文档编号H02H5/00GK101420117SQ20071016537
公开日2009年4月29日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者陈焕光 申请人:比亚迪股份有限公司