专利名称：用于车辆的组件以及控制车辆电力系统的方法
技术领域：
本公开涉及自动车辆电力系统连接器的互锁检测。
背景技术：
电动车辆通常包括储能单元(例如，牵引电池)，该储能单元被设置为提供使车辆运动的能量。电源模块和线束(wiring harness)可形成牵引电池和与牵引电池电连接的各种高电压电负载之间的电路径的一部分。电源模块和线束可包括连接器，该连接器与沿着电路径设置的其他部件连接。这些连接器有时可能不会与它们的配对部件完全连接。
发明内容
可通过公用接口布置第一控制器、第二控制器、牵引电池以及与第二控制器相关的开关之间的电连接。与进入第一控制器和第二控制器之间的电连接中的控制信号相关的电压可指示在牵引电池和开关之间在所述接口处的电连接是否出错。一种车辆可包括牵引电池、第一控制器、包括开关的第二控制器以及线束装置。线束装置可限定连接牵引电池和开关的第一电路径以及连接第一控制器和第二控制器的第二电路径中的至少一部分。线束装置可包括电连接器组件，通过电连接器组件布置第一电路径和第二电路径。第一控制器可产生控制信号，所述控制信号命令第二控制器闭合开关。如果与所述控制信号相关的电压落入预定的电压范围内，则第二控制器可响应于所述控制信号而闭合开关，其中，所述预定的电压范围指示在第一控制器和第二控制器之间在电连接器组件处的电连接未出错。—种车辆电力系统可通过下述方法来控制:通过信号驱动器系统对信号接收器系统产生控制信号，所述控制信号命令信号接收器系统闭合接触器，以使电流在牵引电池和电机之间流动；如果与所述控制信号相关的电压落入预定的电压范围内，则闭合接触器，其中，所述预定的电压范围指示在信号驱动器系统和信号接收器系统之间的电连接未出错。一种用于车辆的组件可包括:牵引电池；第一控制器，包括信号驱动器系统；第二控制器，包括信号接收器系统以及对信号接收器系统做出响应的接触器。所述组件还可包括接口，所述接口将牵引电池与接触器电连接，将信号驱动器系统与信号接收器系统电连接。信号驱动器系统可产生控制信号，所述控制信号命令信号接收器系统使接触器闭合。如果与所述控制信号相关的电压落入预定的电压范围内，则信号接收器系统可响应于所述控制信号而使接触器闭合。—种车辆包括:牵引电池；第一控制器；第二控制器，包括开关；线束装置，限定连接牵引电池和开关的第一电路径以及连接第一控制器和第二控制器的第二电路径中的至少一部分，线束装置包括电连接器组件，通过电连接器组件布置第一电路径和第二电路径，第一控制器被配置成产生控制信号，所述控制信号命令第二控制器闭合开关，第二控制器被配置成如果与所述控制信号相关的电压落入预定的电压范围内，则响应于所述控制信号而闭合开关，其中，所述预定的电压范围指示在第一控制器和第二控制器之间在电连接器组件处的电连接未出错。电连接器组件包括第一侧信号连接器以及与第一侧信号连接器接合的第一侧电源连接器，其中，第一电路径通过第一侧信号连接器，其中，第二电路径通过第一侧电源连接器。电连接器组件还包括与第一侧信号连接器和第一侧电源连接器接合的第二侧连接器，其中，通过电连接器组件布置第一电路径，使得与所述控制信号相关的电流通过第一侧信号连接器进入电连接器组件，通过第二侧连接器形成环路，通过第一侧信号连接器离开电连接器组件，以使第一电路径与第二电路径绝缘。所述车辆还包括另一电连接器组件，所述另一电连接器组件设置在第一电路径中，位于第一侧信号连接器和第二控制器之间。所述预定的电压范围是I伏至12伏。所述车辆还包括电机，所述电机被配置成将来自牵引电池的电能转换成机械能，以使所述车辆运动，其中，所述开关与所述电机电连接。
图1至图3是自动车辆电力系统的框图。图4是图3的连接器中的一个的分解装配图。
具体实施例方式在此描述本公开的实施例；然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可采用多种和替代的形式。附图未必按比例绘制；一些特征可被夸大或最小化，以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能上的细节不应该被解释为限制，而仅仅被解释为用于教导本领域的技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任何一张附图示出和描述的各种特征可与在一个或多个其他附图中示出的特征组合，以产生没有被明确地示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于一般应用的代表性实施例。然而，可期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型用于特定应用或实施方式。参照图1，用于自动车辆12的电力系统10包括高电压(HV)模块14、高电压接触器模块16以及电连接在模块14和16之间的高电压线束18。高电压模块14与牵引电池(未示出)电连接，并通过高电压线束18将从牵引电池接收的电流分配给高电压接触器模块16。高电压接触器模块16将从高电压模块14接收的电流分配给与高电压接触器模块16电连接的各种高电压电负载(例如，电机(未示出))。高电压线束18包括连接器20和22、高电压线24以及低电压线26。连接器20和22分别与高电压模块14和高电压接触器模块16电连接。高电压线24电连接连接器20和22，并在模块14和16之间形成传输高电压电流的高电压电路。低电压线26也电连接连接器20和22，并且当连接器20和22分别与模块14和16正确地连接时低电压线26完成互锁检测电路，该互锁检测电路包括位于高电压模块14内的回环(loop back)部分28以及位于高电压接触器模块16内的端子部分30。高电压接触器模块16包括:传感器(未示出)，被配置成检测端子部分30上的电压；接触器(未示出)，电连接高电压电路和各种高电压电负载(未示出)。接触器基于检测的电压而断开/闭合。即，连接器20和22以及它们的对应模块14和16之间的连接的质量可基于端子部分30上的电压被确定。如果检测的电压落入指示完成互锁检测电路的某个期望范围内，则接触器闭合(连接正确)。如果检测的电压落在期望范围之外，则接触器断开(认为未正确连接)。如果接触器闭合，则来自高电压模块14的高电压电流可流动到上述的各种高电压电负载(未示出)。如果接触器断开，则高电压电流不会这样流动。参照图2，用于自动车辆34的电力系统32包括高电压模块36、高电压接触器模块38以及电连接在模块36和38之间的高电压线束40和通信线路42。高电压模块36按照与参照图1的高电压模块14描述的方式类似的方式，可操作地设置有牵引电池(未示出)。同样地，高电压接触器模块38按照与参照图1的高电压接触器模块16描述的方式类似的方式，可操作地设置有各种高电压电负载(未示出)。高电压线束40包括连接器44和46以及高电压线48。连接器44和46分别与高电压模块36和高电压接触器模块38电连接。高电压线48电连接连接器44和46，并在模块36和38之间形成传输高电压电流的高电压电路。连接器44包括回环部分50，高电压模块36包括端子部分52，当连接器44与模块36正确地连接时，回环部分50和端子部分52一起形成互锁检测电路。高电压模块36包括:传感器(未示出)，被配置成检测端子部分52上的电压；通信接口(未示出)，与传感器和通信线路42可操作地布置。高电压接触器模块38包括:接触器(未示出)，电连接高电压电路和各种高电压电负载(未示出)；控制接口(未示出)，与接触器和通信线路42可操作地布置。接触器基于检测的电压而断开/闭合。即，连接器44和模块36之间的连接的质量可基于端子部分52上的电压被确定。如果检测的电压落入指示完成互锁检测电路的某个期望范围内，则通信接口将命令发送至高电压接触器模块38，以闭合接触器。如果检测的电压落在期望范围之外，则通信接口不发送这样的命令(和/或将命令发送至高电压接触器模块38，以断开接触器)。高电压接触器模块38的控制接口响应于所述命令而断开或闭合接触器。在其他示例中，高电压接触器模块38可以以与高电压模块36类似的方式，检测其自身的连接性。参照图3，用于自动车辆56的电力系统54可包括控制器58、高电压接触器模块60、牵引电池62以及电机64。在图3的示例中，电机64被设置为将来自牵引电池62的电能转换成机械能，以使车辆56运动。控制器58可包括占空比控制逻辑电路66、信号驱动器电路68以及电压传感器70，电压传感器70被设置为检测与信号驱动器电路68相关的电压。高电压接触器模块60可包括信号接收器电路72、电压传感器74以及接触器76 (或者任何其他合适/已知的开关)，电压传感器74被设置为检测与信号接收器电路72相关的电压。高电压接触器模块60可以是一种控制器。在下面进一步详细地描述这些部件的操作和布置方式。电力系统54还可包括线束78、80和82。在本示例中，线束78包括高电压连接器84以及低电压连接器86和88。线束78还包括:高电压线90，电连接牵引电池62和高电压连接器84 ;低电压线部分92，电连接信号驱动器电路68和低电压连接器86 ;低电压线部分94，电连接低电压连接器86和88。在其他示例中，相反，线束78可包括两个单独的线束:高电压线束，包括高电压连接器84和高电压线90 ;低电压线束，包括低电压连接器86和88以及低电压线部分92和94。在本示例中，线束80包括高电压连接器96和低电压连接器98。线束80还包括高电压线100，高电压线100电连接高电压连接器96和接触器76。低电压连接器98包括回环部分102，回环部分102电连接低电压线部分92和94。在本示例中，线束82包括低电压连接器104和低电压线部分106，低电压线部分106电连接低电压连接器104和信号接收器电路72。如果高电压连接器84和96彼此正确连接，则高电压线90和100在牵引电池62和接触器76之间形成传输高电压电流的高电压电路。如果接触器76闭合，则来自牵引电池62的高电压电流可流动到电机64。如果接触器76断开，则这样的电流不会流动。如果高电压连接器84和96彼此未正确连接(或者根本没有连接)，则可能不期望闭合接触器76。高电压接触器模块60基于来自电压传感器74的信息确定是否闭合接触器76，这将在下面更加详细地描述。如果(I)高电压连接器84和96彼此正确连接；⑵低电压连接器86和98彼此正确连接；(3)低电压连接器88和104彼此正确连接，则低电压线部分92、102、94和106在信号驱动器电路68和信号接收器电路72之间形成传输低电压通信信号的低电压电路。即，如果上述连接正确，则与通信信号(源自占空比控制逻辑电路66)相关的电压将落入某个期望范围内；如果连接不正确或出错，则电压将落在期望范围之外。因此，通过电压传感器74 (或者可能是电压传感器70)检测的电压可用于确定高电压连接器84和96之间的连接的质量(以及低电压连接器86和98及88和104之间的连接的质量)。在其他示例中，可省略低电压线部分94和106、回环部分102以及低电压连接器88和104。作为替换，低电压线部分108可电连接低电压连接器98和信号接收器电路72。如果在连接器96和98及接触器76之间在靠近高电压线100的位置布置低电压线部分108，则这种布置方式可能存在绝缘问题。然而，任何合适/已知的电路绝缘技术可用于确保线100和低电压线部分108之间的绝缘。在前面的段落中描述的布置方式不会存在这样的绝缘问题，这是因为低电压线部分94和106、回环部分102以及低电压连接器88和104允许由它们形成的低电压电路与高电压线100隔开一定距离而布置。当然，也考虑其他布置方式。占空比控制逻辑电路66可使得信号驱动器电路68驱动这样的信号进入由低电压线部分92、102、94和106形成的低电压电路，其中，该信号携带用于高电压接触器模块60的命令和/或通信信息，且在本示例中，信号驱动器电路68包括与低电压线部分92连接的晶体管110以及连接到晶体管110和机壳接地的电阻性元件112。信号接收器电路72可接收携带命令和/或通信信息的信号，在本示例中，信号接收器电路72包括与低电压线部分106连接的晶体管128、连接到晶体管128和机壳接地的电阻性元件114、以及连接到低电压线部分106的且可操作地设置有电压传感器74的电阻性元件116。例如，如果电压传感器74检测到与接收的信号相关的在IV至12V范围内的电压，则高电压接触器模块60可闭合接触器76。此外，高电压接触器模块60可以不闭合接触器76。参照图4，高电压连接器96可限定空腔118，并可包括公端子部分120，公端子部分120位于空腔118内并与高电压线100电连接。低电压连接器98可限定空腔122并可包括公端子部分(与回环部分102相关)，该公端子部分位于空腔122内。
高电压连接器84可包括导轨124，导轨124从当装配时会与低电压连接器86相邻的表面延伸出来。高电压连接器84还可包括母端子部分(未示出)，该母端子部分容纳公端子部分120并与高电压线90电连接。低电压连接器86可包括凹部126，凹部126形成在当装配时会与高电压连接器84相邻的表面中并容纳导轨124。低电压连接器86还可包括母端子部分(未示出)，该母端子部分容纳与回环部分102相关的公端子部分并与低电压线部分92和94电连接。首先，高电压连接器84可插入到空腔118中，以电连接高电压线90和100。然后，低电压连接器86可沿着导轨124插入到空腔122中(因此接合高电压连接器84)，以通过回环部分102电连接低电压线部分92和94。在本实施例中，高电压连接器84支撑低电压连接器86。即，连接器84和86以已知的方式布置，从而如果在连接高电压连接器84之前尝试连接低电压连接器86，则低电压连接器86可能落在空腔122的外部。例如，高电压连接器84可包括突出部分(未示出)，该突出部分以将低电压连接器86保持在合适的位置的已知方式布置。如果由于例如高电压连接器84未设置在空腔118内而导致低电压连接器86不结合突出部分，则低电压连接器86被释放，落在空腔122的外部。为了从空腔122去除低电压连接器86 (如果正确安装)，需要突出部分脱离接合。还可使用其他合适/已知的连接/锁止技术。虽然以上描述了示例性实施例，但是意图不在于这些实施例描述由权利要求包含的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述的词语而非限制的词语，并且应理解，在不脱离本公开和权利要求的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。如前所述，可以对各种实施例的特征进行组合，以形成可能没有明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。虽然针对一个或多个期望的特性，可能已经描述了各种实施例以提供优点或者比其他实施例或现有技术的实施方式更优选，但是本领域的普通技术人员应认识到，可根据特定应用和实施方式对一个或多个特征或特性进行折中以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于:成本、强度、耐久性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、适用性、重量、可制造性、装配的容易等。因此，被描述为对于一个或多个特性比其他实施例或现有技术的实施方式不太令人满意的实施例不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定应用。
权利要求
1.一种用于车辆的组件，所述组件包括: 牵引电池； 第一控制器，包括信号驱动器系统； 第二控制器，包括信号接收器系统以及对信号接收器系统做出响应的接触器； 接口，将牵引电池与接触器电连接，并将信号驱动器系统与信号接收器系统电连接，信号驱动器系统被配置成产生控制信号，所述控制信号命令信号接收器系统使接触器闭合，信号接收器系统被配置成如果与所述控制信号相关的电压落入预定的电压范围内，则响应于所述控制信号而使接触器闭合。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述预定的电压范围指示在信号驱动器系统和信号接收器系统之间在所述接口处的电连接未出错。
3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述接口包括第一侧信号连接器以及与第一侧信号连接器接合的第一侧电源连接器，其中，电流通过第一侧信号连接器在信号驱动器系统和信号接收器系统之间流动，其中，电流通过第一侧电源连接器在牵引电池和接触器之间流动。
4.根据权利要求3所述的组件，其中，所述接口还包括与第一侧信号连接器和第一侧电源连接器接合的第二侧连接器，所述接口还包括电路径，所述电路径限定信号驱动器系统和信号接收器系统之间的电连接并通过第一侧信号连接器和第二侧连接器布置所述电路径，使得与所述控制信号相关的电流通过第一侧信号连接器进入所述接口，通过第二侧连接器形成环路，并通过第一侧信号连接器离开所述接口，以使信号驱动器系统和信号接收器系统与牵引电池绝缘。
5.根据权利要求4所述的组件，所述组件还包括另一接口，所述另一接口设置在第一侧信号连接器和信号接收器系统之间的电路径中。
6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述预定的电压范围是I伏至12伏。
7.根据权利要求1所述的组件，所述组件还包括电机，电机被配置成将来自牵引电池的电能转换成机械能，以使车辆运动，其中，接触器与电机电连接。
8.一种用于控制车辆电力系统的方法，所述方法包括: 通过信号驱动器系统对信号接收器系统产生控制信号，所述控制信号命令信号接收器系统闭合接触器，以使电流在牵引电池和电机之间流动； 如果与所述控制信号相关的电压落入预定的电压范围内，则闭合接触器，其中，所述预定的电压范围指示在信号驱动器系统和信号接收器系统之间的电连接未出错。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述预定的电压范围是I伏至12伏。
全文摘要
提供一种用于车辆的组件以及控制车辆电力系统的方法。一种车辆电力系统可包括与信号接收器系统电连接的信号驱动器系统以及与接触器电连接的牵引电池，所述接触器对信号接收器系统做出响应。可通过公用接口布置电连接。与控制信号相关的电压可指示在牵引电池和接触器之间在所述公用接口处的电连接是否出错，其中，所述控制信号命令信号接收器系统使接触器闭合，并且所述控制信号通过信号驱动器系统进入信号驱动器系统和信号接收器系统之间的电连接。
文档编号B60L3/00GK103085668SQ20121040626
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月23日 优先权日2011年10月28日
发明者马克·J·弗尔勒 申请人:福特全球技术公司