专利名称：集成有识别断路位置的能力的串联互锁系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于机动车辆的安全互锁系统。
背景技术：
在许多机动车辆中，互锁系统配备用来限制接近某些电气特征。例如，许多车辆具有给电动马达或其它系统提供动力的高电压电气系统。 在检测到潜在不安全状况时，互锁系统通常通过关闭该系统来防止接近高电压或其它系统。常规互锁系统通常用在通路点处连接到检修盖或面板的开关来检测潜在不安全状况。检修盖防止接近高电压或类似物。当盖开启时，开关断开以禁用高电压或其它电气状况。当检修盖在适当位置时，开关保持闭合。 许多常规互锁系统具有包括一个以上互锁器的一个以上通路点。在每个互锁器中的开关典型地串联连接成连接到控制器的互锁器环。当所有的互锁器都闭合时，电流流经串联互锁器环。在所有互锁器都闭合时，那么控制器检测到安全状况并使启用系统。如果互锁器中的任一个或多个是断开的，那么电流通常不能流经该串联互锁器环。对于互锁器环中的断开状况，控制器禁用或以其它方式改变系统的状态以防止接近高电压或其它状况。
在对在多个通路点处具有多个互锁器的常规系统进行修理和分析时，控制器典型地仅指示在串联互锁器环中存在断路(breach)，而不指示断路的位置。也就是说，常规串联互锁系统中的控制器仅检测与所有互锁器都闭合相对应的一个状态。维护人员通常花费相当多的时间和精力来分析并然后校正互锁系统中的断路，因为他们仅能猜测哪些互锁器断路以及多少个互锁器断路。例如，对于具有四个互锁器的常规串联互锁器环来说，存在导致要由技术员来手动诊断的多种可能状态的常规串联互锁器环的24种可能性或16种可能状态。此外，在常规的串联互锁系统中，例如在串联互锁系统中连接器断开或线路断裂的其它状况也可能显现为断路的互锁位置，从而使得"断开"互锁系统的诊断进一步复杂化。
解决该诊断互锁器断路问题的一个常规解决方案是在每个互锁器中运行独立互锁器环，从而使得互锁器并联或不是串联设置。该解决方案具有这些缺陷增加的安装成本、空间、重量和时间，因为通常需要许多附加线路来操作互锁器。 因此，期望提供具有识别单独断路位置的能力的串联互锁系统。此外，从后述详细说明和所附权利要求并结合附图和前述技术领域及背景技术，其它期望特征和特性将显而易见。
发明内容
根据各种示例性实施例，互锁系统包括具有总体电气特性的串联互锁器环。该串联互锁器环包括具有与第一阻抗值并联地接合的第一开关的第一安全互锁器。第二安全互锁器与第一安全互锁器串联地电联接。第二安全互锁器包括与第二阻抗值并联地联接的第二开关。控制模块通信地联接到具有值的数据表，且构造成接收总体电气特性的指示值。控制模块将总体电气特性与数据表中的值进行比较，以识别断开的安全互锁器。
串联互锁系统的另一示例包括在串联互锁器环第一位置处具有第一安全互锁器的串联互锁器环。第一安全互锁器包括第一断开位置和与该第一断开位置相对应的第一断开互锁器阻抗值。串联互锁器环还包括在串联互锁器环第二位置处与第一安全互锁器串联地电联接的第二安全互锁器。第二安全互锁器包括第二断开位置和与该第二断开位置相对应的第二断开互锁器阻抗值。传感器构造成测量串联互锁器环的总体电气特性。当仅第一安全互锁器断路时，总体电气特性具有与第一断开互锁器阻抗值相对应的第一总体阻抗值。当仅第二安全互锁器断路时，总体电气特性具有与第二断开互锁器阻抗值相对应的第二总体阻抗值。第一总体阻抗值与第二总体阻抗值不同。 实施例的另一示例包括实施安全互锁系统的方法。该安全互锁系统包括具有多个互锁器的串联互锁器环，每个互锁器包括独特阻抗值。安全互锁系统还包括存储与串联互锁器环的独特状态相对应的值和串联互锁器环的总体电气特性的数据表。该方法包括获得表示串联互锁器环的总体电气特性的数值。该方法还包括通过将该数值与存储在数据表中的值进行比较来识别断路互锁器。该方法还包括提供指示断路互锁器的输出。
通过参考详细说明和权利要求并结合附图考虑，可更完整地理解本发明，在附图中同样的元件用相同的附图标记表示，且 图1是具有示例性串联互锁器环系统的示例性车辆的侧视 图2是示例性串联互锁系统的电路 图3是示例性串联互锁系统的框图； 图4是用于示例性互锁系统的数据表和表示数据表中关系的示例性曲线；禾口
图5是实施安全互锁系统的示例性方法的流程图。
具体实施例方式
后述详细说明本质上仅为示例性的，且不旨在限定本发明及其应用和用途。此外，不打算受到前述技术领域、背景技术简要说明和后述详细说明中阐述的任何明确或暗示的理论限制。 在示例性实施例中，车辆配备具有多个互锁器的串联互锁系统和控制模块。在该示例性实施例中，多个互锁器中的每个具有开关和与开关并联的电阻器。当独立的互锁器闭合时，指示安全状况，电流流经开关，旁通并联电阻器且独立的互锁器具有低或零阻抗值。当独立的互锁器断开或断路时，电流流经具有已知阻抗值的电阻器。在串联互锁器环中具有多个互锁器时，每个独立的互锁器可具有不同的阻抗值。这样当仅一个互锁器断路时，互锁器环的总体阻抗值大致等于该断路互锁器的阻抗值。可建立具有与独立互锁器的已知阻抗值相对应的值的数据表，以识别已经断路的具体互锁器。 在示例性实施例中，控制模块包括传感器(例如数模转换器)，以测量与串联互锁器环的电阻或其它电气特性相对应的电压。控制模块将测量电压与数据表中的值进行比较，以确定哪些互锁器断路。这样根据示例性实施例来实施的串联互锁系统可确定多个互锁器中哪些断路，从而在分析互锁器断路时节省时间和精力。尤其参考附图现将详述几个示例性实施例。
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图1示出了具有示例性串联互锁系统100的车辆5。根据图1示例性实施例的串联互锁系统100包括电联接到串联互锁器环180的控制模块150。控制模块150可包括联接到处理器160的感测模块151和数据表170。串联互锁器环180可包括任何数量的互锁器，例如在图1中示出的第一安全互锁器110、第二安全互锁器120和第三安全互锁器130。在示例性车辆中，互锁器布置在不同的位置，第一安全互锁器IIO在例如马达通路点处的第一位置IO。第二安全互锁器120在例如蓄电池通路点处的第二位置20。第三安全互锁器130在例如变速器通路点处的第三位置30。其它实施例可提供布置在车辆5上任何位置且以任何方式设置的任何数量的互锁器。 在该示例性实施例中，每个安全互锁器(110、 120和130)具有断开位置和闭合位置。当一个安全互锁器处于闭合位置时，那么该互锁器用作在该串联互锁器环的短路，具有很低阻抗值。然而，当互锁器处于断开位置时，互锁器可仍显示已知的阻抗值并可继续传送电流通过示例性串联互锁器环180。在该示例性实施例中，取决于安全互锁器(110、120和130)的断开和闭合位置，在串联互锁器环180中电流流经不同的路径。当电流流经不同的路径时，串联互锁器环180可具有不同的总体电气特性，例如不同的阻抗值。该不同的阻抗值可通过控制模块150来测量。 控制模块150是设计成测量与互锁器相关的电气特性的任何系统。控制模块150也可基于测量电气特性来实现系统中的变化。控制模块150可包括任何数量的不同部件、装置和/或模块，且可用硬件和/或软件来实施。例如，控制模块150可包括感测模块151、处理器160和数据表170。 感测模块151是设计成感测或检测电气特性的任何装置、电路或部件。感测模块151可设计成感测联接到感测模块151的电路的电阻、电容、电感、磁性或其它电气特性。在图1的示例性实施例中，感测模块151构造成测量串联互锁器环180的总体阻抗值。感测模块151也可构造成将值传输给处理器160。在示例性实施例中，感测模块151是模数转换特征，可用控制模块150中的特征实现。 处理器160是基于输入值执行逻辑并产生结果作为输出的任何电路或电路的组合。处理器160可为任何处理器或处理器的组合，例如模拟处理器或模拟计算机、数字处理器、微处理器和/或微控制器。在图1的示例性实施例中，处理器160是微控制器。在其它实施例中，处理器160是与控制模块150独立的微处理器。处理器160可通信地联接到数据表170。 数据表170是与互锁系统100相关的任何存储值集合。数据表170可以任何方式进行存储，例如以数字格式存储在计算机可读介质上。数据表可存储在计算机存储器中，例如随机存取存储器、闪存、只读存储器、磁鼓存储器、磁心存储器、磁泡存储器、磁扭线存储器和/或其它类型磁性或非磁性存储源。数据表170可为数字或模拟值集合，例如与串联互锁器环180的不同阻抗值相关的值。在图1的示例性实施例中，数据表170是控制模块150的一部分。在其它实施例中，数据表170与控制模块150分离且可通信地联接到处理器160。 在图1中，当在该示例性实施例中每个安全互锁器(110U20和130)在断开和闭合状态下都传输电流时，控制模块150能够测量串联互锁器环180的总体电气特性，该总体电气特性在互锁器的不同组合断开和/或闭合时会变化。例如，控制模块150可测量串联互体电气特性且可将总体电气特性作为数值输送给处理器160。处理器160适合将接收到的数值与数据表170等中的值进行比较。数据表170中的值可表示由断开或闭合互锁器的各种阻抗引起的可能电压。通过将所感测电压与这些已知值进行比较，该示例性系统确定当前存在于串联互锁器环180中的是哪种断开和/或闭合互锁器组合。
图1的示例性实施例示出为每个互锁器具有与开关并联的电阻器。可使用根据其它实施例的其它电路设置，使得每个互锁器在闭合时具有第一阻抗值，而在断开或断路时具有第二阻抗值。在图l的示例性实施例中的阻抗装置示出为电阻器。具有可测量阻抗的其它装置(例如电容器和/或电感器)也可用在其它实施例中。 图1示出了具有三个安全互锁器(110、 120和130)的示例性实施例，安全互锁器(110、120和130)在三个位置串联地连接成串联互锁器环180的一部分。在其它实施例中，除了前述互锁器之外，在串联互锁器环180中可出现在其它合适位置处的更多或更少互锁器。例如，图2示出了具有第一、第二和第三安全互锁器(110、120和130)以及第四安全互锁器140的串联互锁器环180。图2的实施例并不需要安全互锁器位于任何特定位置，因为它们可放置在车辆或其它系统内的任何合适位置处。 现将描述图2示出的示例性实施例的细节和操作。控制模块150可包括通信地联接到处理器160的感测模块151。在示例性实施例中，处理器160与启用电路190和数据表170进行通信。启用电路190可为用于启用或禁用系统(例如包括高电压系统)的任何电路。在示例性实施例中，感测模块151具有源152、至电气接地或其它参考15的连接件、可读电阻器(read resistor) 154和传感器156。传感器156合适地进行连接以测量串联互锁器环180的总体电气特性。例如，感测模块151可用互锁器环连接器182连接到串联互锁器环180。 传感器156是用于测量电气特性的任何装置。传感器156可以任何的方式感测或检测电气特性。例如，传感器156可连续地、同步地、异步地和/或以其它方式来测量电气特性。传感器156可为例如数模转换器的装置。 在示例性实施例中，传感器156测量经过可读电阻器154的电压变化。例如，可读电阻器154和串联互锁器环108可设置成分压电路。以这种方式，当串联互锁器环180的阻抗变化时，传感器156连接成测量经过可读电阻器154的电压变化。在一个示例性实施例中经过可读电阻器154的电压值随着串联互锁器环180中的总体阻抗增加而降低。在示例性实施例中，安全互锁器(110、120、130和140)具有已知电阻值的电阻器，从而允许由传感器156测量的电压值与取决于安全互锁器(110、120、130和140)的断开或闭合位置的预期结果相关联。在示例性实施例中选择具有合适分辨率的传感器156，以检测由断开和闭合互锁器的组合引起的阻抗之间的差异。 例如，第一安全互锁器110可具有第一电阻器112(具有第一阻抗)和第一开关114。类似地，在该示例性实施例中第二安全互锁器120包括具有第二阻抗的第二电阻器和第二开关。第三安全互锁器130也可合适地具有第三电阻器132 (具有第三阻抗)和第三开关134。在该示例性实施例中第四安全互锁器包括具有第四阻抗的第四电阻器142和第四开关144。如前所述，当示例性互锁器闭合时，互锁器的阻抗可大约等于短路或其它低阻抗状况。当在该示例性实施例中的互锁器断开时，那么阻抗变化以对应于电阻器的阻抗。当一个或多个互锁器断路时，因此串联互锁器环180的电阻会变化。包括可读电阻器154的
7示例性电路的总体电阻也变化，因而经过可读电阻器154的电压变化将由传感器156读取。 可将其它实施例按期望进行变型，例如通过交换源152和接地15的位置使电流逆向和/或 通过读取经过串联互锁器环180而不是可读电阻器154的电势。 开关是改变电联接状态的任何装置。在图2示出的示例性实施例中，开关114、 124、 134和144可为连接以使电阻器112、 122、 132和142分别形成短路的跳接型开关。该示 例性实施例的开关具有断开和闭合两种状态。在其它实施例中，互锁器开关可为其它类型 的开关，例如如图l所示的单刀单掷开关H4、124和134。在替代实施例中，开关114、124、 134和144可操作成具有多于两种状态。例如，开关114、 124、 134和144可为磁力开关、微 动开关、固态开关、继电器和/或其它类型开关。 在串联互锁器环180中的互锁器以任何的方式制造。例如，互锁器可制造成在每 个互锁器中具有不同值的电阻器。替代地，一个互锁器可制造成具有多个电阻器，还可具有 用来选择适于在特定位置处的特定互锁器的电阻器组合的开关或跳线。在示例性附图中的 互锁器按数字顺序，且具有升序顺序的电阻器，以便于讨论。然而，互锁器可以任何顺序布 置在串联互锁器环180中。 在示例性实施例中，串联互锁器环180可设计成易于识别断开的互锁器。在安全 互锁器(110、120、130和140)中的电阻值可进行选择，例如每个电阻器具有不同值，选择具 体值使得串联互锁器环180的每一个状态得到独特阻抗值。例如，阻抗值可与等比级数相 联系，例如两倍级数等。在图2的示例性实施例中，在安全互锁器(110、120、130和140)中 电阻器(H2、122、132和142)的电阻值以等比级数进行选择。特别地，在该示例性实施例 中以两倍级数选择值，其中，第二电阻器122的值为第一电阻器112的两倍，而第三电阻器 132的值为第二电阻器122的两倍，以及第四电阻器142的值为第三电阻器132的两倍。通 过用示例性等比级数选择值，在串联互锁器环180中断开和闭合位置的各种组合中，所有 组合的电阻值都是独特的。例如，在一个实施例中，第一电阻器112为10Q电阻器，第二电 阻器122为20Q电阻器，第三电阻器132为40Q电阻器，而第四电阻器142为80 Q电阻 器。然而，其它实施例可具有从该示例进行较宽范围变化的值。 如前所述，串联互锁器环180可具有更多或更少的安全互锁器。在该示例中可继 续采用两倍级数，附加连续互锁器具有是之前电阻器两倍数值的电阻器。在其它实施例中 可选择其它额定电阻值和值序列。选择额定阻抗值的因素也可包括分量值距额定值的最大 偏差、操作温度范围和其它具体电路或环境因素。 在另一个示例性实施例中，第一电阻器112、第二电阻器122、第三电阻器132和第 四电阻器142都可实施为具有相同额定值的电阻器。虽然实施具有相同值的电阻器通常不 允许该系统的一个实施例检测哪些互锁器断路，但是串联联接的已知值会允许确定断路互 锁器的数量，从而提供对常规串联互锁系统的改进。 在又另一示例性实施例中，每个安全互锁器的电阻值可选择具有不同等比级数的 不同值。等比级数可具有这样的值，使得每个互锁器具有具有独特电阻值，以便当仅一个互 锁器断路时控制模块150能确定哪个互锁器断路。在该示例性实施例中串联互锁器环180 对于断开和闭合互锁器的每个独特组合来说可能不具有独特的总体电气特性。举例来说， 串联互锁器环180可具有五个互锁器，具有分别为1Q、2Q、3Q、4Q和5Q额定值的五个 电阻器。在该情况下，断开和闭合互锁器可能组合的数量是25或32种可能组合。对于所
8述示例性电阻器，在串联互锁器环180中对于断开和闭合互锁器的不同组合，互锁器环可 具有相同的总体电气特性。举例来说，在第一情形中，互锁器1和2断开且串联互锁器环具 有的总体电气特性为3 Q 。在仅互锁器3断开的第二情形中，串联互锁器环再次具有3 Q的 总体电气特性。虽然该示例性系统可能不检测所有32种独特情形中的断开和闭合互锁器 的准确组合，然而该系统能够确定存在对于互锁器断路位置的一小组可能性，从而提供对 常规串联互锁系统的改进。 如所讨论的，传感器156测量由串联互锁器环180中的变化引起的不同值。传感 器156也能够检测串联互锁器环180中的断开状况。例如，当互锁器环连接器182从感测 模块151脱离时可产生断开电路。传感器156可将断开电路检测为除了已经讨论的其它状 况之外的附加状况，且可将断开电路状况作为数值传送给处理器160。在该示例性实施例 中，当传感器156测量经过可读电阻器154的电压时，串联互锁器环180中的断开电路可被 测量为经过可读电阻器154的零电压，但是在其它实施例中可设计成其它值。
在一个实施例中，源部件153联接在源152和串联互锁器环180之间。源部件153 可提供检测从传感器156至源152的短路状况的装置。在该示例性实施例中，如果存在至 源152的短路，传感器156可仅测量源152的电压，否则当所有互锁器都闭合时，传感器156 将读取源电压减去经过源部件153的压降。在图2的示例性实施例中，源部件是电阻器，该 电阻器提供经过电阻器的压降。在另一实施例中源部件153是二极管，在该二极管上具有 恒定的压降。在其它实施例中传感器156可检测其它状况。 在其它示例性实施例中，连接器用于串联互锁器环180中。例如在图3中示出了 具有配线50示例性实施例，配线50具有第一配线连接器52和第二配线连接器54。如果在 该示例性实施例中第一或第二配线连接器52、54断开，那么串联互锁器环180将不传送电 流且将成为断开电路。在图3的示例性实施例中，控制模块150包括启用/禁用系统(例 如高电压系统)的启用装置。在一个示例性实施例中，接触器(未示出)可连接到蓄电池 20并通讯地联接到控制模块150的启用电路190。如果控制模块150确定出现关闭状况， 那么启用电路190可指导接触器从高电压电路断开蓄电池20，使得蓄电池20不再向高电 压电路提供电压。在其它位置可使用操作成受启用电路190或另一启用系统指导的其它装 置。在其它实施例中，启用电路190可与控制模块150独立。 图3示出了示例性互锁系统100。第一安全互锁器110在该示例性实施例中连接 在控制模块150处。第一安全互锁器110可具有防止接近控制模块150的连接器的第一检 修盖116。在该示例性实施例中其它安全特征可包括在第三位置30处的第三安全盖136和 连接到第二安全互锁器120的蓄电池终端盖32。在一些车辆中(例如包括混合动力电动车 辆的电动车辆)，蓄电池或蓄电池组可向一个或多个车辆马达提供功率供应。当蓄电池被充 电时，在蓄电池终端处可出现高电压或高电流。因此蓄电池终端盖32可连接到第二安全互 锁器120，以防止在蓄电池被充电时接近该终端。 在安全互锁系统100的一个实施例中，对在一个位置处的互锁器断路与在不同位 置处的断路进行不同的处理。该示例性安全互锁系统ioo包括基于断路位置以及当前操作 状况来确定对互锁器断路的响应的逻辑。例如，当在车辆5中实施串联互锁器环180时，取 决于车辆5的当前操作状况和安全互锁器断路位置，存在禁用车辆5中的系统的各种优先 级别。车辆5的操作状况包括车辆的当前速度、蓄电池的电荷状态、当前操作档位、车前灯是否使用、道路的状况、车辆的位置、车辆接近特定位置和/或其他合适的操作状况。处理 器160可从各种传感器接收数据，该传感器指示车辆5的各种操作状况，例如来自于与串联 互锁器环180的状态相关的传感器156的数值、和来自于与其它当前操作状况相关的其它 装置的数值。在该示例性实施例中，处理器160然后将每个数值与数据表170进行比较。处 理器160可具有逻辑，该逻辑适合被编程以确定在确定操作状况下对具体位置处互锁器断 路的响应。 互锁系统100可包括采用数据表170来确定对互锁器断路的响应的逻辑。在一个 示例性实施例中，车辆5的操作状况包括车辆5当前是否在移动。在一个示例中，处理器可 基于确定操作状况而确定车辆在移动，以及不能从车辆5内部接近的互锁器断路。在该示 例中，互锁系统100可具有逻辑，以确定合适的响应用来警报驾驶员着手修理设备而不是 关闭车辆5的马达或其它部分。在替代实施例中，编程逻辑确定对前述状况的合适响应可 在禁用一个或多个系统之前控制车辆5实现受控停止。 现将参考在图4示出的示例性实施例中的数据表170来描述更多的细节。如前所 述，数据表170可为与互锁系统100相关的任何存储值集合。在图4中示出的数据表170 是可用在互锁系统100中的数据表的示例性实施例，互锁系统100在串联互锁器环180中 具有四个互锁器。示例性数据表170的值和结构与在图2中示出的互锁系统100的示例性 实施例相关联。在其它实施例中，数据表170可具有与互锁系统100的其它实施例相关联 的结构。图4中的示例性数据表170具有为了便于讨论的标记为A-E的五行。行A是参考 行，数字0-15表示具有四个示例性安全互锁器的示例性串联互锁器环的16种可能状态。行 B-E表示四个示例性安全互锁器的可能状态(断开或闭合)。例如，列O表示串联互锁器环 180在四个安全互锁器均闭合时的状态，在列0、行B-E中用"0"表示。列15表示串联互锁 器环180在四个安全互锁器均断开时的状态，在列15、行B-E中用"1"表示。作为第三示 例，列6表示串联互锁器环180在第一安全互锁器闭合(用"O"表示)、第二安全互锁器断 开(用"1"表示)、第三安全互锁器断开(用"l"表示)以及第四安全互锁器闭合(用"0" 表示)时的状态。 在示例性实施例中，数据表170可包括未在图4中示出的其它数据，例如第一至第 四互锁器(110、120、130和140)的具体位置、与示例性串联互锁器环的16种不同可能状态 相关联的电压、在示例性实施例的16种不同状态时与来自于传感器156的数字读取值相关 联的数值、和/或与互锁系统100相关的其它数据。 如前所述，可选择串联互锁器环180中的电阻值以提供串联互锁器环180不同状 态下的独特总体电气特性。也可选择可读电阻器154为允许测量每个独特总体电气特性的 值。在一个示例性实施例中，可读电阻器154用于分压电路且串联互锁器环180的总体电 气特性测量为经过可读电阻器154的电压。可读电阻器154的大小可确定在经过可读电阻 器154的测量电压的范围内，且可与传感器156 —起来选择，使得串联互锁器环180中的变 化导致经过可读电阻器154的电压的每个期望变化可由传感器156来检测。
在图4中示出的数据表170和曲线400是基于图2中示出的互锁系统100的示例 性实施例，在该示例中没有源部件153。因此，在后述讨论中将参考图2以及图4。在图2 的一个示例性实施例中，传感器156测量经过可读电阻器154(为80Q电阻器)的电压，源 152提供12伏电压。在该示例性实施例中，第一、第二、第三和第四电阻器(H2、122、132和
10142)分别选择为10Q、20Q、40Q禾P 80 Q 。图4中的曲线400示出了经过可读电阻器154 测量的电压与前文关于数据表170讨论的串联互锁器环180的16种状态之间的关系。例 如在串联互锁器环180与可读电阻器154串联时，随着串联互锁器环180的总体电气特性 变化，经过可读电阻器154测量的电压也将变化。例如当所有四个互锁器都闭合时，示例性 串联互锁器环180的总体电气特性将为大约0Q的阻抗值。于是测量经过可读电阻器154 实质上来自于源152的所有电压且传感器156可测量为约12伏。作为另一示例，当第四 安全互锁器140是断开的唯一互锁器而其它三个闭合时，示例性串联互锁器环180将具有 总体电气特性为80Q ，或第四电阻器142的值。在该示例中串联互锁器环180的阻抗近似 等于80Q可读电阻器154的阻抗，因此一半的电压(或6伏)将经过可读电阻器154而下 降，在曲线400中用状态8示出。如曲线400所示，在示例性实施例中，16种状态均具有与 串联互锁器环180的独特总体电气特性相对应的独特测量电压。这允许处理器160将表示 测量电压的数值与串联互锁器环180的具体状态相关联，并确定哪些安全互锁器断路。
已经总体上描述实施示例性互锁系统100的各种实施例和方法，在图5示出了实 施安全互锁系统的一种总体方法并将在后文进行描述。图5是实施示例性安全互锁系统的 方法500的流程图，使得允许使用串联互锁器环且允许确定断路的互锁器。
总体而言，方法500包括宽泛的步骤感测串联互锁器环的总体电气特性(步骤 504);将电气特性转换为数值(步骤506);将该数值与数据表进行比较(步骤508);返回 断路互锁器的身份(步骤512);获得系统的操作状况(步骤514)和将断路互锁器与操作 状况进行比较(步骤516)。这些步骤中的一些或所有在实践实施例中可被省略、进行变型 或进行补充。 方法500可包括对操作具有安全互锁器的系统(例如具有高电压互锁系统的车 辆)(步骤502)有用的步骤。在一示例性实施例中，系统包括具有多个互锁器(110、120、 130和140)的串联互锁器环180，每个互锁器包括前面更全面描述的独特阻抗值。示例性 实施例还具有存储对应于串联互锁器环180的独特状态的值的数据表170。方法500可应 用于具有安全互锁器的其它系统。然而，对方法500的后文描述将参考前面介绍的示例性 方法。 以步骤502开始，操作系统包括允许在互锁系统100中存在功率。例如，可通过致 动互锁系统与功率源之间的连接来提供功率。操作系统还可指启动系统，例如启动具有互 锁系统100的车辆5。在一示例性实施例中，在允许功率提供到被监测系统之前执行方法 500的步骤。例如，车辆5可具有高电压功率系统和互锁系统100。示例性车辆5在启用点 火系统之前确定任何互锁器是否断路。如果互锁系统IOO确定在该示例中安全互锁器断 路，那么点火系统通常不会被启用。 步骤504开始确定在互锁系统100中是否存在断路的过程。感测串联互锁器环的
总体电气特性的步骤504可用任何方式执行。在前述讨论的示例性实施例中，通过采用经
过可读电阻器154的测量电压来感测串联互锁器环180的总体电气特性。 测量电压可转换为数值，如步骤506所示。可用任何方式转换成数值。例如，可用
模数转换器来接收模拟电压(例如在步骤504中的)并将经过可读电阻器154测量的模拟
电压转换成数值。该数值可至少临时地由计算机(例如处理器160)接收并存储。 在存储数值后，该示例性实施例中，处理器160执行将该数值与数据表或其它结构中存储的一个或多个值进行比较的步骤(步骤508)。数值可用来确定是否任何互锁器断 路(步骤510)。如在示例性实施例中已经讨论的，串联互锁器环180具有多个独特状态，每 个状态具有独特的总体电气特性。一个状态具有与互锁器均未断路的状况相关联的独特总 体电气特性。通过将该数值与数据表170中存储的值进行比较，该示例性实施例中，处理器 可确定当前存在串联互锁器环180的哪个独特状态、以及是否有任何互锁器断路。如果互 锁器均未断路，由于传感器156继续感测串联互锁器环180的总体电气特性，处理器则可继 续比较最新更新的数值。 在该示例性实施例中，如果在步骤510中处理器160确定存在至少一个互锁器断 路，那么从数据表170返回表示断路互锁器的一个或多个值(步骤512)。在该示例性实施 例中，处理器可进一步获取系统的操作状况(步骤514)。系统的操作状况可为与确定是否 关闭系统或以其它方式改变系统状态相关的任何操作状况。例如，如前所述，操作状况可为 车辆5的当前速率(速度)。在该示例性实施例中可获取多个操作状况，且由处理器160进 行存储。 在存储断路互锁器和操作状况后，处理器160可将断路互锁器与操作状况进行比 较。在一示例性实施例中，处理器具有编程逻辑，以确定何时出现关闭或其它补救状况。该 示例性编程逻辑基于断路互锁器和操作状况来确定是否存在补救状况(步骤518)。
如果该示例性实施例中处理器160确定确实存在关闭状况且有一个或多个断路 互锁器，那么处理器与启用电路190通信以关闭系统(步骤520)。如果处理器160确定不 存在关闭状况，但是一个或多个互锁器已经断路，那么处理器160可输出与断路互锁器相 对应的输出值(步骤522)或提供任何其它通知。在一示例性实施例中，处理器160基于编 程逻辑、断路互锁器及当前操作状况来与高电压启用/禁用电路通信。在其它实施例中，可 存在更多或更少的状况，以确定系统是否要关闭。除了例如关闭系统的补救措施之外，例如 输出可为车辆5的驾驶员可见的显示。在其它实施例中，输出可为维修人员通过采用附加 设备可用的信号。 在方法500的示例性实施例中，处理器160在步骤510中确定一个互锁器断路之 后继续确定附加互锁器是否断路。处理器160在步骤518中最初确定不存在关闭状况之后 也可继续确定是否存在关闭状况。 可在计算机(例如发动机控制模块、车辆控制器和/或其它计算机)中执行方法 500。编程逻辑可用源代码和/或目标代码表示、且可用任何编程语音或机器语言。逻辑可 存储在任何计算机可读介质中，例如硬盘、固件、闪存、光盘、RAM和/或其它类型的磁性或 非磁性计算机可读介质。逻辑可由任何处理器来执行，处理器例如模拟计算机处理器、数字 计算机处理器、微处理器、虚拟处理器、微控制器和/或其它类型的处理器。步骤522的输 出在显示屏上是可见的，例如为文本和/或图像。该输出可被存储，以用于以后察看或进一 步处理。 前述说明参考的元件或节点或特征可"连接"或"联接"在一起。如在本文使用的， 除非另外声明，"连接"意味着一个元件/节点/特征与另一个元件、节点或其它特征以机 械、逻辑、电气或其它恰当方式直接地结合(或直接地通信)。类似地，"联接"意味着一个 元件/节点/特征与另一个元件/节点/特征以机械、逻辑、电气或其它恰当方式直接或间 接地结合(或者直接或间接地通信)。术语"示例性"用作"示例"而不是"模型"。此外，虽然附图可描述元件的示例性设置，在实施例的实践中可出现附加中间元件、装置、特征或部 件。 虽然在前述详细说明中展示了至少一个示例性实施例，但是应当理解的是存在许 多种变型。也应当理解示例性实施例仅为示例，且不旨在以任何方式限定本发明的范围、应 用和构造。更确切地说，前述详细说明向本领域熟知技术人员提供用于实施示例性实施例 的便利路径。应当理解的是，可在元件的功能和设置上作各种变换而不脱离本发明在所附 权利要求和其合法等价物设定的范围。
权利要求
一种互锁系统，包括具有总体电气特性的串联互锁器环，所述串联互锁器环包括第一安全互锁器，所述第一安全互锁器包括与第一阻抗值并联地联接的第一开关；第二安全互锁器，所述第二安全互锁器与第一安全互锁器串联地电联接，所述第二安全互锁器包括与第二阻抗值并联地联接的第二开关；和控制模块，所述控制模块通信地联接到具有值的数据表、且构造成接收总体电气特性的指示值并将总体电气特性与数据表中的值进行比较，从而识别第一和第二安全互锁器中断开的互锁器。
2. 根据权利要求1所述的互锁系统，其中控制模块包括源、电阻器和模数转换器，其中电阻器与串联互锁器环串联地电联接，且其中模数转换器电气地联接到串联互锁器环，以测量总体电气特性并将总体电气特性转换成数值。
3. 根据权利要求1所述的互锁系统，其中数据表将第一总体电气特性与串联互锁器环的第一状态相关联，将第二总体电气特性与串联互锁器环的第二状态相关联以及将第三总体电气特性与串联互锁器环的第三状态相关联。
4. 根据权利要求3所述的互锁系统，其中第一状态对应于串联互锁器环中第一安全互锁器的单个断开位置，第二状态对应于串联互锁器环中第二安全互锁器的单个断开位置以及第三状态对应于第一安全互锁器和第二安全互锁器两者的断开位置。
5. 根据权利要求1所述的互锁系统，其中控制模块构造成获取总体电气特性并将总体电气特性与存储在数据表中的值进行比较，从而识别第一和第二安全互锁器中的任一个的断路。
6. 根据权利要求1所述的互锁系统，其中串联互锁器环还包括第三安全互锁器，所述第三安全互锁器与第一安全互锁器和第二安全互锁器串联地电联接，所述第三安全互锁器包括与第三阻抗值并联地联接的第三开关，其中第一阻抗值、第二阻抗值和第三阻抗值具有以等比级数相关的不同数值。
7. —种确定串联互锁器环中断路互锁器的位置的系统，该系统包括在串联互锁器环中第一位置处的第一安全互锁器，所述第一安全互锁器包括第一断开位置和对应于第一断开位置的第一断开互锁器阻抗值；第二安全互锁器，所述第二安全互锁器在串联互锁器环中第二位置处且与第一安全互锁器串联地电联接，所述第二安全互锁器包括第二断开位置和对应于第二断开位置的第二断开互锁器阻抗值；禾口构造成测量串联互锁器环的总体电气特性的传感器，其中总体电气特性具有当仅第一安全互锁器断路时对应于第一断开互锁器阻抗值的第一总体阻抗值和当仅第二安全互锁器断路时对应于第二断开互锁器阻抗值的第二总体阻抗值，其中第一总体阻抗值不同于第二总体阻抗值。
8. 根据权利要求7所述的系统，还包括通信地联接到传感器的控制器，所述控制器构造成基于总体电气特性改变装置的状况。
9. 根据权利要求7所述的系统，其中第二断开互锁器阻抗值大于第一断开互锁器阻抗值。
10. 根据权利要求7所述的系统，其中第一安全互锁器还包括与具有第一电阻值的第一电阻器并联地联接的第一开关，且其中第一断开互锁器阻抗值对应于第一电阻值。
11. 根据权利要求io所述的系统，其中第一安全互锁器还包括第一闭合互锁器阻抗值，当第一开关闭合时所述第一闭合互锁器阻抗值对应于经过第一电阻值的短路。
12. 根据权利要求7所述的系统，其中当串联互锁器环在第一位置和第二位置处断路时，串联互锁器环的总体电气特性大致等于第一断开互锁器阻抗值和第二断开互锁器阻抗值的总和。
13. 根据权利要求7所述的系统，其中第一断开互锁器阻抗值是第一电阻值，而其中第二断开互锁器阻抗值是第二电阻值，且第二电阻值是第一电阻值的两倍。
14. 根据权利要求7所述的系统，还包括第三安全互锁器，所述第三安全互锁器在串联互锁器环中第三位置处与第一安全互锁器和第二安全互锁器串联地电联接，所述第三安全互锁器包括第三断开位置和对应于第三断开位置的第三断开互锁器阻抗值，其中第一断开互锁器阻抗值、第二断开互锁器阻抗值和第三断开互锁器阻抗值具有以等比级数相关的不同数值。
15. —种实施安全互锁系统的方法，其中安全互锁系统包括具有多个互锁器的串联互锁器环、数据表和串联互锁器环的总体电气特性，每个互锁器包括独特的阻抗值，数据表存储与串联互锁器环的独特状态相对应的值，所述方法包括获取表示串联互锁器环的总体电气特性的数值；通过将所述数值与数据表中存储的值进行比较来识别断路互锁器；禾口提供指示断路互锁器的输出。
16. 根据权利要求15所述的方法，还包括感测总体电气特性。
17. 根据权利要求15所述的方法，还包括检测串联互锁器环中的多处断路。
18. 根据权利要求15所述的方法，还包括获取操作状况。
19. 根据权利要求18所述的方法，还包括基于所述数值和操作状况来识别关闭状况。
20. 根据权利要求18所述的方法，其中操作状况包括具有高电压电气系统的机动车辆的操作状况。
全文摘要
本发明涉及集成有识别断路位置的能力的串联互锁系统。提供用于实施串联互锁器环的系统。互锁系统的示例包括串联互锁器环、数据表和控制模块。串联互锁器环具有总体电气特性。串联互锁器环包括串联地电联接的第一和第二安全互锁器。每个互锁器包括与阻抗值并联地联接的开关。数据表构造成存储与阻抗值相对应的值。控制模块通信地联接到数据表并构造成接收总体电气特性的指示值并将总体电气特性与数据表中的值进行比较，从而识别第一和第二安全互锁器中断开的互锁器。
文档编号B60L3/00GK101734162SQ20091022249
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者J·E·塔钦斯基, W·R·考索恩 申请人:通用汽车环球科技运作公司