汽車電源保護系統的設計
——以多功能通信車為例

王 磊

（安陽工學院數理學院，河南安陽455000）

多功能通信車作為車載綜合業務通信系統被廣泛地應用于各個行業和領域，業務上從單一的視頻圖像傳輸發展到目前的包括語音、數據和視頻圖像綜合性業務的傳輸。當工作需要時，多功能通信車接到命令迅速到達應急現場附近開始工作，應急現場周圍可能覆蓋多種可接入的無線公眾電信網絡和無線應急通信網絡。其中，無線公眾電信網絡包括GSM/GPRS、CDMA、PAS網絡；無線應急網絡包括各部門和單位所使用的無線對講通信系統和集群通信系統。多功能通信車的通信功能主要分為兩部分，一是實現各個不同制式、不同頻段的應急指揮通信網絡的互連互通；二是實現應急指揮通車與遠程指揮中心的通信。

漏電保護器，又稱剩余電流動作保護器，是指在規定條件下，當剩余電流達到或超過給定值時能自動斷開電路的機械開關電器或組合電器。它可以同時完成三個功能，即檢測剩余電流、將剩余電流與基準值相比較、執行機構斷開被保護電路。

多功能通信車因電氣設備使用不當或線路漏電造成的電氣事故時有發生，為保證多功能通信車電源系統的穩定和安全，漏電保護的安全設計方案顯得尤為重要，漏電保護可確保多功能通信車在工作的過程中，發揮其應有的重要作用。

1 系統電路設計

1.1 控制電路

控制電路部分如圖1所示，是該保護器電路的重要部分，該部分電路采用CD4044采集保護電路送來的保護信號，輸出給與非門CD4023，使三極管V1導通，繼電器K1吸合并切斷主電路，實現任一個保護電路信號到達即可切斷主電路的控制目的。

當有任一個保護信號到達觸發器CD4044時，均可使與非門CD4023的輸出端變成低電位，使A點變成低電位，從而使三極管V1基極電位降低，三極管集電極和發射極導通，繼電器線圈得電，吸合觸片切斷AC220V主電路。利用繼電器吸合電路來控制供電開關，當D2A、D2B有一個輸入為低時,輸出9為高，使A為高電平，V1斷路，K2不工作，則不再吸合，則K1斷開,即為當任何一路有故障低電平信號到來,都使得切斷主電路，起到保護作用。

1.2 過流保護電路

本系統采用的過流保護電路如圖2所示，電流通過TA1變為小電流，通過X1產生相應電壓，進入比較器中，當大于參考電壓時比較器輸出高電平。當比較器輸入電壓達到一定的臨界電壓時，就受到穩壓二極管D2限制，所以有大電流時，也不會有過大的電壓輸入比較器，但同時可以輸出高電平信號給報警電路。

1.3 電源與接地不良檢測電路

本系統采用的接地不良檢測電路如圖3所示，接地不良檢測電路采用了由運算放大器加上外圍器件組成的檢測電路。該電路用于判斷接地是否良好，當接地不良時，運算放大器會輸出接地不良信號給控制電路實現報警。當接地不良時,9013不工作,比較器輸出低電平；接地良好時,則9013工作,比較器輸出為高電平,表示接地良好。

圖1 控制電路

圖2 過流保護電路

1.4 過壓、欠壓保護電路

本系統采用的過壓保護和欠壓保護電路組成如圖4所示。

經過降壓、干擾、整流后，過壓電路在R3分壓作用下，進入比較器，當電壓較大時比較器輸出高電平表示過壓；欠壓電路中，如果小于比較電壓，比較器輸出低電平，表示故障為欠壓。

1.5 漏電警示音(聲/靜轉換電路)及狀態顯示電路

該部分包括漏電警示音電路和狀態顯示電路，圖5所示為二者結合圖。該部分電路的目的是使工作人員實時直觀地了解到通信車的工作狀態是否正常，并且使工作人員在通信車出現故障時能夠及時發現，并且采取相應的措施。

2 系統調試、運行及結果分析

2.1 各種情況的參考電壓值如

聲/靜轉換電路各點參考電壓值如表1所示，漏電保護部分各點參考電壓值如表2所示，過壓保護部分各點參考電壓值如表3所示，欠壓保護部分 各點參考電壓值如表4所示。

圖3 接地不良檢測電路

圖4 過壓、欠壓保護電路

圖5 漏電警示音電路和狀態顯示完整電路

表1 聲/靜轉換電路各點參考電壓值

2.2 結果分析

經過調試、運行及根據測量點電壓值反饋結果，得出結論，該多功能通信車上所設計漏電保護器基本達到預期目標，能夠在漏電、過流、欠壓、過壓情況下做出相應指示報警，能起到漏電保護、非正常工作狀態顯示的目的。通過一段時間的試運行所反映出來的車體情況看，該漏電保護器設計成功，能較好的完成漏電保護等各種功能。

表2 漏電保護部分各點參考電壓值

表3 過壓保護部分各點參考電壓值

表4 欠壓保護部分各點參考電壓值

3 結論

通過對現有多功能通信車進行漏電保護改造，在保留通信車原有通信電路部分不變的情況下增加漏電保護電路，對通信車的電源通過電路設計來掌握通信車的漏電、過流、過壓、欠壓等不同工作狀態，并根據不同情況來切斷電源或在顯示電路和指示電路中進行相應的反映，效果良好，達到預期目的。