汽车电源保护系统的设计——以多功能通信车为例

王 磊

（安阳工学院数理学院，河南安阳455000）

多功能通信车作为车载综合业务通信系统被广泛地应用于各个行业和领域，业务上从单一的视频图像传输发展到目前的包括语音、数据和视频图像综合性业务的传输。当工作需要时，多功能通信车接到命令迅速到达应急现场附近开始工作，应急现场周围可能覆盖多种可接入的无线公众电信网络和无线应急通信网络。其中，无线公众电信网络包括GSM/GPRS、CDMA、PAS网络；无线应急网络包括各部门和单位所使用的无线对讲通信系统和集群通信系统。多功能通信车的通信功能主要分为两部分，一是实现各个不同制式、不同频段的应急指挥通信网络的互连互通；二是实现应急指挥通车与远程指挥中心的通信。

漏电保护器，又称剩余电流动作保护器，是指在规定条件下，当剩余电流达到或超过给定值时能自动断开电路的机械开关电器或组合电器。它可以同时完成三个功能，即检测剩余电流、将剩余电流与基准值相比较、执行机构断开被保护电路。

多功能通信车因电气设备使用不当或线路漏电造成的电气事故时有发生，为保证多功能通信车电源系统的稳定和安全，漏电保护的安全设计方案显得尤为重要，漏电保护可确保多功能通信车在工作的过程中，发挥其应有的重要作用。

1 系统电路设计

1.1 控制电路

控制电路部分如图1所示，是该保护器电路的重要部分，该部分电路采用CD4044采集保护电路送来的保护信号，输出给与非门CD4023，使三极管V1导通，继电器K1吸合并切断主电路，实现任一个保护电路信号到达即可切断主电路的控制目的。

当有任一个保护信号到达触发器CD4044时，均可使与非门CD4023的输出端变成低电位，使A点变成低电位，从而使三极管V1基极电位降低，三极管集电极和发射极导通，继电器线圈得电，吸合触片切断AC220V主电路。利用继电器吸合电路来控制供电开关，当D2A、D2B有一个输入为低时,输出9为高，使A为高电平，V1断路，K2不工作，则不再吸合，则K1断开,即为当任何一路有故障低电平信号到来,都使得切断主电路，起到保护作用。

1.2 过流保护电路

本系统采用的过流保护电路如图2所示，电流通过TA1变为小电流，通过X1产生相应电压，进入比较器中，当大于参考电压时比较器输出高电平。当比较器输入电压达到一定的临界电压时，就受到稳压二极管D2限制，所以有大电流时，也不会有过大的电压输入比较器，但同时可以输出高电平信号给报警电路。

1.3 电源与接地不良检测电路

本系统采用的接地不良检测电路如图3所示，接地不良检测电路采用了由运算放大器加上外围器件组成的检测电路。该电路用于判断接地是否良好，当接地不良时，运算放大器会输出接地不良信号给控制电路实现报警。当接地不良时,9013不工作,比较器输出低电平；接地良好时,则9013工作,比较器输出为高电平,表示接地良好。

图1 控制电路

图2 过流保护电路

1.4 过压、欠压保护电路

本系统采用的过压保护和欠压保护电路组成如图4所示。

经过降压、干扰、整流后，过压电路在R3分压作用下，进入比较器，当电压较大时比较器输出高电平表示过压；欠压电路中，如果小于比较电压，比较器输出低电平，表示故障为欠压。

1.5 漏电警示音(声/静转换电路)及状态显示电路

该部分包括漏电警示音电路和状态显示电路，图5所示为二者结合图。该部分电路的目的是使工作人员实时直观地了解到通信车的工作状态是否正常，并且使工作人员在通信车出现故障时能够及时发现，并且采取相应的措施。

2 系统调试、运行及结果分析

2.1 各种情况的参考电压值如

声/静转换电路各点参考电压值如表1所示，漏电保护部分各点参考电压值如表2所示，过压保护部分各点参考电压值如表3所示，欠压保护部分 各点参考电压值如表4所示。

图3 接地不良检测电路

图4 过压、欠压保护电路

图5 漏电警示音电路和状态显示完整电路

表1 声/静转换电路各点参考电压值

2.2 结果分析

经过调试、运行及根据测量点电压值反馈结果，得出结论，该多功能通信车上所设计漏电保护器基本达到预期目标，能够在漏电、过流、欠压、过压情况下做出相应指示报警，能起到漏电保护、非正常工作状态显示的目的。通过一段时间的试运行所反映出来的车体情况看，该漏电保护器设计成功，能较好的完成漏电保护等各种功能。

表2 漏电保护部分各点参考电压值

表3 过压保护部分各点参考电压值

表4 欠压保护部分各点参考电压值

3 结论

通过对现有多功能通信车进行漏电保护改造，在保留通信车原有通信电路部分不变的情况下增加漏电保护电路，对通信车的电源通过电路设计来掌握通信车的漏电、过流、过压、欠压等不同工作状态，并根据不同情况来切断电源或在显示电路和指示电路中进行相应的反映，效果良好，达到预期目的。