專利名稱：用于車輛的組件以及控制車輛電力系統的方法
技術領域：
本公開涉及自動車輛電力系統連接器的互鎖檢測。
背景技術：
電動車輛通常包括儲能單元(例如，牽引電池)，該儲能單元被設置為提供使車輛運動的能量。電源模塊和線束(wiring harness)可形成牽引電池和與牽引電池電連接的各種高電壓電負載之間的電路徑的一部分。電源模塊和線束可包括連接器，該連接器與沿著電路徑設置的其他部件連接。這些連接器有時可能不會與它們的配對部件完全連接。

發明內容
可通過公用接口布置第一控制器、第二控制器、牽引電池以及與第二控制器相關的開關之間的電連接。與進入第一控制器和第二控制器之間的電連接中的控制信號相關的電壓可指示在牽引電池和開關之間在所述接口處的電連接是否出錯。一種車輛可包括牽引電池、第一控制器、包括開關的第二控制器以及線束裝置。線束裝置可限定連接牽引電池和開關的第一電路徑以及連接第一控制器和第二控制器的第二電路徑中的至少一部分。線束裝置可包括電連接器組件，通過電連接器組件布置第一電路徑和第二電路徑。第一控制器可產生控制信號，所述控制信號命令第二控制器閉合開關。如果與所述控制信號相關的電壓落入預定的電壓范圍內，則第二控制器可響應于所述控制信號而閉合開關，其中，所述預定的電壓范圍指示在第一控制器和第二控制器之間在電連接器組件處的電連接未出錯。—種車輛電力系統可通過下述方法來控制:通過信號驅動器系統對信號接收器系統產生控制信號，所述控制信號命令信號接收器系統閉合接觸器，以使電流在牽引電池和電機之間流動；如果與所述控制信號相關的電壓落入預定的電壓范圍內，則閉合接觸器，其中，所述預定的電壓范圍指示在信號驅動器系統和信號接收器系統之間的電連接未出錯。一種用于車輛的組件可包括:牽引電池；第一控制器，包括信號驅動器系統；第二控制器，包括信號接收器系統以及對信號接收器系統做出響應的接觸器。所述組件還可包括接口，所述接口將牽引電池與接觸器電連接，將信號驅動器系統與信號接收器系統電連接。信號驅動器系統可產生控制信號，所述控制信號命令信號接收器系統使接觸器閉合。如果與所述控制信號相關的電壓落入預定的電壓范圍內，則信號接收器系統可響應于所述控制信號而使接觸器閉合。—種車輛包括:牽引電池；第一控制器；第二控制器，包括開關；線束裝置，限定連接牽引電池和開關的第一電路徑以及連接第一控制器和第二控制器的第二電路徑中的至少一部分，線束裝置包括電連接器組件，通過電連接器組件布置第一電路徑和第二電路徑，第一控制器被配置成產生控制信號，所述控制信號命令第二控制器閉合開關，第二控制器被配置成如果與所述控制信號相關的電壓落入預定的電壓范圍內，則響應于所述控制信號而閉合開關，其中，所述預定的電壓范圍指示在第一控制器和第二控制器之間在電連接器組件處的電連接未出錯。電連接器組件包括第一側信號連接器以及與第一側信號連接器接合的第一側電源連接器，其中，第一電路徑通過第一側信號連接器，其中，第二電路徑通過第一側電源連接器。電連接器組件還包括與第一側信號連接器和第一側電源連接器接合的第二側連接器，其中，通過電連接器組件布置第一電路徑，使得與所述控制信號相關的電流通過第一側信號連接器進入電連接器組件，通過第二側連接器形成環路，通過第一側信號連接器離開電連接器組件，以使第一電路徑與第二電路徑絕緣。所述車輛還包括另一電連接器組件，所述另一電連接器組件設置在第一電路徑中，位于第一側信號連接器和第二控制器之間。所述預定的電壓范圍是I伏至12伏。所述車輛還包括電機，所述電機被配置成將來自牽引電池的電能轉換成機械能，以使所述車輛運動，其中，所述開關與所述電機電連接。


圖1至圖3是自動車輛電力系統的框圖。圖4是圖3的連接器中的一個的分解裝配圖。
具體實施例方式在此描述本公開的實施例；然而，應該理解的是，公開的實施例僅僅是示例，并且其他實施例可采用多種和替代的形式。附圖未必按比例繪制；一些特征可被夸大或最小化，以示出特定部件的細節。因此，在此公開的具體結構和功能上的細節不應該被解釋為限制，而僅僅被解釋為用于教導本領域的技術人員以各種方式使用本發明的代表性基礎。如本領域的普通技術人員將理解的，參照任何一張附圖示出和描述的各種特征可與在一個或多個其他附圖中示出的特征組合，以產生沒有被明確地示出或描述的實施例。示出的特征的組合提供用于一般應用的代表性實施例。然而，可期望與本公開的教導一致的特征的各種組合和變型用于特定應用或實施方式。參照圖1，用于自動車輛12的電力系統10包括高電壓(HV)模塊14、高電壓接觸器模塊16以及電連接在模塊14和16之間的高電壓線束18。高電壓模塊14與牽引電池(未示出)電連接，并通過高電壓線束18將從牽引電池接收的電流分配給高電壓接觸器模塊16。高電壓接觸器模塊16將從高電壓模塊14接收的電流分配給與高電壓接觸器模塊16電連接的各種高電壓電負載(例如，電機(未示出))。高電壓線束18包括連接器20和22、高電壓線24以及低電壓線26。連接器20和22分別與高電壓模塊14和高電壓接觸器模塊16電連接。高電壓線24電連接連接器20和22，并在模塊14和16之間形成傳輸高電壓電流的高電壓電路。低電壓線26也電連接連接器20和22，并且當連接器20和22分別與模塊14和16正確地連接時低電壓線26完成互鎖檢測電路，該互鎖檢測電路包括位于高電壓模塊14內的回環(loop back)部分28以及位于高電壓接觸器模塊16內的端子部分30。高電壓接觸器模塊16包括:傳感器(未示出)，被配置成檢測端子部分30上的電壓；接觸器(未示出)，電連接高電壓電路和各種高電壓電負載(未示出)。接觸器基于檢測的電壓而斷開/閉合。即，連接器20和22以及它們的對應模塊14和16之間的連接的質量可基于端子部分30上的電壓被確定。如果檢測的電壓落入指示完成互鎖檢測電路的某個期望范圍內，則接觸器閉合(連接正確)。如果檢測的電壓落在期望范圍之外，則接觸器斷開(認為未正確連接)。如果接觸器閉合，則來自高電壓模塊14的高電壓電流可流動到上述的各種高電壓電負載(未示出)。如果接觸器斷開，則高電壓電流不會這樣流動。參照圖2，用于自動車輛34的電力系統32包括高電壓模塊36、高電壓接觸器模塊38以及電連接在模塊36和38之間的高電壓線束40和通信線路42。高電壓模塊36按照與參照圖1的高電壓模塊14描述的方式類似的方式，可操作地設置有牽引電池(未示出)。同樣地，高電壓接觸器模塊38按照與參照圖1的高電壓接觸器模塊16描述的方式類似的方式，可操作地設置有各種高電壓電負載(未示出)。高電壓線束40包括連接器44和46以及高電壓線48。連接器44和46分別與高電壓模塊36和高電壓接觸器模塊38電連接。高電壓線48電連接連接器44和46，并在模塊36和38之間形成傳輸高電壓電流的高電壓電路。連接器44包括回環部分50，高電壓模塊36包括端子部分52，當連接器44與模塊36正確地連接時，回環部分50和端子部分52一起形成互鎖檢測電路。高電壓模塊36包括:傳感器(未示出)，被配置成檢測端子部分52上的電壓；通信接口(未示出)，與傳感器和通信線路42可操作地布置。高電壓接觸器模塊38包括:接觸器(未示出)，電連接高電壓電路和各種高電壓電負載(未示出)；控制接口(未示出)，與接觸器和通信線路42可操作地布置。接觸器基于檢測的電壓而斷開/閉合。即，連接器44和模塊36之間的連接的質量可基于端子部分52上的電壓被確定。如果檢測的電壓落入指示完成互鎖檢測電路的某個期望范圍內，則通信接口將命令發送至高電壓接觸器模塊38，以閉合接觸器。如果檢測的電壓落在期望范圍之外，則通信接口不發送這樣的命令(和/或將命令發送至高電壓接觸器模塊38，以斷開接觸器)。高電壓接觸器模塊38的控制接口響應于所述命令而斷開或閉合接觸器。在其他示例中，高電壓接觸器模塊38可以以與高電壓模塊36類似的方式，檢測其自身的連接性。參照圖3，用于自動車輛56的電力系統54可包括控制器58、高電壓接觸器模塊60、牽引電池62以及電機64。在圖3的示例中，電機64被設置為將來自牽引電池62的電能轉換成機械能，以使車輛56運動。控制器58可包括占空比控制邏輯電路66、信號驅動器電路68以及電壓傳感器70，電壓傳感器70被設置為檢測與信號驅動器電路68相關的電壓。高電壓接觸器模塊60可包括信號接收器電路72、電壓傳感器74以及接觸器76 (或者任何其他合適/已知的開關)，電壓傳感器74被設置為檢測與信號接收器電路72相關的電壓。高電壓接觸器模塊60可以是一種控制器。在下面進一步詳細地描述這些部件的操作和布置方式。電力系統54還可包括線束78、80和82。在本示例中，線束78包括高電壓連接器84以及低電壓連接器86和88。線束78還包括:高電壓線90，電連接牽引電池62和高電壓連接器84 ;低電壓線部分92，電連接信號驅動器電路68和低電壓連接器86 ;低電壓線部分94，電連接低電壓連接器86和88。在其他示例中，相反，線束78可包括兩個單獨的線束:高電壓線束，包括高電壓連接器84和高電壓線90 ;低電壓線束，包括低電壓連接器86和88以及低電壓線部分92和94。在本示例中，線束80包括高電壓連接器96和低電壓連接器98。線束80還包括高電壓線100，高電壓線100電連接高電壓連接器96和接觸器76。低電壓連接器98包括回環部分102，回環部分102電連接低電壓線部分92和94。在本示例中，線束82包括低電壓連接器104和低電壓線部分106，低電壓線部分106電連接低電壓連接器104和信號接收器電路72。如果高電壓連接器84和96彼此正確連接，則高電壓線90和100在牽引電池62和接觸器76之間形成傳輸高電壓電流的高電壓電路。如果接觸器76閉合，則來自牽引電池62的高電壓電流可流動到電機64。如果接觸器76斷開，則這樣的電流不會流動。如果高電壓連接器84和96彼此未正確連接(或者根本沒有連接)，則可能不期望閉合接觸器76。高電壓接觸器模塊60基于來自電壓傳感器74的信息確定是否閉合接觸器76，這將在下面更加詳細地描述。如果(I)高電壓連接器84和96彼此正確連接；⑵低電壓連接器86和98彼此正確連接；(3)低電壓連接器88和104彼此正確連接，則低電壓線部分92、102、94和106在信號驅動器電路68和信號接收器電路72之間形成傳輸低電壓通信信號的低電壓電路。即，如果上述連接正確，則與通信信號(源自占空比控制邏輯電路66)相關的電壓將落入某個期望范圍內；如果連接不正確或出錯，則電壓將落在期望范圍之外。因此，通過電壓傳感器74 (或者可能是電壓傳感器70)檢測的電壓可用于確定高電壓連接器84和96之間的連接的質量(以及低電壓連接器86和98及88和104之間的連接的質量)。在其他示例中，可省略低電壓線部分94和106、回環部分102以及低電壓連接器88和104。作為替換，低電壓線部分108可電連接低電壓連接器98和信號接收器電路72。如果在連接器96和98及接觸器76之間在靠近高電壓線100的位置布置低電壓線部分108，則這種布置方式可能存在絕緣問題。然而，任何合適/已知的電路絕緣技術可用于確保線100和低電壓線部分108之間的絕緣。在前面的段落中描述的布置方式不會存在這樣的絕緣問題，這是因為低電壓線部分94和106、回環部分102以及低電壓連接器88和104允許由它們形成的低電壓電路與高電壓線100隔開一定距離而布置。當然，也考慮其他布置方式。占空比控制邏輯電路66可使得信號驅動器電路68驅動這樣的信號進入由低電壓線部分92、102、94和106形成的低電壓電路，其中，該信號攜帶用于高電壓接觸器模塊60的命令和/或通信信息，且在本示例中，信號驅動器電路68包括與低電壓線部分92連接的晶體管110以及連接到晶體管110和機殼接地的電阻性元件112。信號接收器電路72可接收攜帶命令和/或通信信息的信號，在本示例中，信號接收器電路72包括與低電壓線部分106連接的晶體管128、連接到晶體管128和機殼接地的電阻性元件114、以及連接到低電壓線部分106的且可操作地設置有電壓傳感器74的電阻性元件116。例如，如果電壓傳感器74檢測到與接收的信號相關的在IV至12V范圍內的電壓，則高電壓接觸器模塊60可閉合接觸器76。此外，高電壓接觸器模塊60可以不閉合接觸器76。參照圖4，高電壓連接器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內并與高電壓線100電連接。低電壓連接器98可限定空腔122并可包括公端子部分(與回環部分102相關)，該公端子部分位于空腔122內。
高電壓連接器84可包括導軌124，導軌124從當裝配時會與低電壓連接器86相鄰的表面延伸出來。高電壓連接器84還可包括母端子部分(未示出)，該母端子部分容納公端子部分120并與高電壓線90電連接。低電壓連接器86可包括凹部126，凹部126形成在當裝配時會與高電壓連接器84相鄰的表面中并容納導軌124。低電壓連接器86還可包括母端子部分(未示出)，該母端子部分容納與回環部分102相關的公端子部分并與低電壓線部分92和94電連接。首先，高電壓連接器84可插入到空腔118中，以電連接高電壓線90和100。然后，低電壓連接器86可沿著導軌124插入到空腔122中(因此接合高電壓連接器84)，以通過回環部分102電連接低電壓線部分92和94。在本實施例中，高電壓連接器84支撐低電壓連接器86。即，連接器84和86以已知的方式布置，從而如果在連接高電壓連接器84之前嘗試連接低電壓連接器86，則低電壓連接器86可能落在空腔122的外部。例如，高電壓連接器84可包括突出部分(未示出)，該突出部分以將低電壓連接器86保持在合適的位置的已知方式布置。如果由于例如高電壓連接器84未設置在空腔118內而導致低電壓連接器86不結合突出部分，則低電壓連接器86被釋放，落在空腔122的外部。為了從空腔122去除低電壓連接器86 (如果正確安裝)，需要突出部分脫離接合。還可使用其他合適/已知的連接/鎖止技術。雖然以上描述了示例性實施例，但是意圖不在于這些實施例描述由權利要求包含的所有可能形式。在說明書中使用的詞語是描述的詞語而非限制的詞語，并且應理解，在不脫離本公開和權利要求的精神和范圍的情況下，可以進行各種改變。如前所述，可以對各種實施例的特征進行組合，以形成可能沒有明確描述或示出的本發明的進一步的實施例。雖然針對一個或多個期望的特性，可能已經描述了各種實施例以提供優點或者比其他實施例或現有技術的實施方式更優選，但是本領域的普通技術人員應認識到，可根據特定應用和實施方式對一個或多個特征或特性進行折中以實現期望的整體系統屬性。這些屬性可包括但不限于:成本、強度、耐久性、生命周期成本、市場性、外觀、包裝、尺寸、適用性、重量、可制造性、裝配的容易等。因此，被描述為對于一個或多個特性比其他實施例或現有技術的實施方式不太令人滿意的實施例不在本公開的范圍之外，并且可被期望用于特定應用。
權利要求
1.一種用于車輛的組件，所述組件包括: 牽引電池； 第一控制器，包括信號驅動器系統； 第二控制器，包括信號接收器系統以及對信號接收器系統做出響應的接觸器； 接口，將牽引電池與接觸器電連接，并將信號驅動器系統與信號接收器系統電連接，信號驅動器系統被配置成產生控制信號，所述控制信號命令信號接收器系統使接觸器閉合，信號接收器系統被配置成如果與所述控制信號相關的電壓落入預定的電壓范圍內，則響應于所述控制信號而使接觸器閉合。
2.根據權利要求1所述的組件，其中，所述預定的電壓范圍指示在信號驅動器系統和信號接收器系統之間在所述接口處的電連接未出錯。
3.根據權利要求1所述的組件，其中，所述接口包括第一側信號連接器以及與第一側信號連接器接合的第一側電源連接器，其中，電流通過第一側信號連接器在信號驅動器系統和信號接收器系統之間流動，其中，電流通過第一側電源連接器在牽引電池和接觸器之間流動。
4.根據權利要求3所述的組件，其中，所述接口還包括與第一側信號連接器和第一側電源連接器接合的第二側連接器，所述接口還包括電路徑，所述電路徑限定信號驅動器系統和信號接收器系統之間的電連接并通過第一側信號連接器和第二側連接器布置所述電路徑，使得與所述控制信號相關的電流通過第一側信號連接器進入所述接口，通過第二側連接器形成環路，并通過第一側信號連接器離開所述接口，以使信號驅動器系統和信號接收器系統與牽引電池絕緣。
5.根據權利要求4所述的組件，所述組件還包括另一接口，所述另一接口設置在第一側信號連接器和信號接收器系統之間的電路徑中。
6.根據權利要求1所述的組件，其中，所述預定的電壓范圍是I伏至12伏。
7.根據權利要求1所述的組件，所述組件還包括電機，電機被配置成將來自牽引電池的電能轉換成機械能，以使車輛運動，其中，接觸器與電機電連接。
8.一種用于控制車輛電力系統的方法，所述方法包括: 通過信號驅動器系統對信號接收器系統產生控制信號，所述控制信號命令信號接收器系統閉合接觸器，以使電流在牽引電池和電機之間流動； 如果與所述控制信號相關的電壓落入預定的電壓范圍內，則閉合接觸器，其中，所述預定的電壓范圍指示在信號驅動器系統和信號接收器系統之間的電連接未出錯。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述預定的電壓范圍是I伏至12伏。
全文摘要
提供一種用于車輛的組件以及控制車輛電力系統的方法。一種車輛電力系統可包括與信號接收器系統電連接的信號驅動器系統以及與接觸器電連接的牽引電池，所述接觸器對信號接收器系統做出響應。可通過公用接口布置電連接。與控制信號相關的電壓可指示在牽引電池和接觸器之間在所述公用接口處的電連接是否出錯，其中，所述控制信號命令信號接收器系統使接觸器閉合，并且所述控制信號通過信號驅動器系統進入信號驅動器系統和信號接收器系統之間的電連接。
文檔編號B60L3/00GK103085668SQ20121040626
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月23日 優先權日2011年10月28日
發明者馬克·J·弗爾勒 申請人:福特全球技術公司