具有簧片继电器的高压互锁回路（“HVIL”）开关专利检索- .衔铁和触点装在一密封壳体内操作线圈在该壳体外的继电器如装在磁弹簧片或舌簧上的触点专利检索查询-专利查询网

具有簧片继电器的高压互锁回路（“HVIL”）开关
申请号	CN201310399318.7	申请日	2013-09-05	公开(公告)号	CN103660953A	公开(公告)日	2014-03-26
申请人	通用汽车环球科技运作有限责任公司;			发明人	M.徳默勒; H.罗伊斯;
摘要	本发明涉及具有簧片继电器的高压互锁回路（HVIL）开关。提供用于车辆的高压（HV）系统，并且其包括提供HV功率的HV源、低压源、高压互锁回路（HVIL）开关和至少一个控制模块。低压源提供小于HV功率的低压功率。HVIL开关与低压源通信。HVIL开关包括簧片继电器和磁性元件。磁性元件被选择性地定位于距簧片继电器在致动距离内。当磁性元件被定位于距簧片继电器在致动距离内时，HVIL开关处于通路条件，并且当磁性元件被定位于距簧片继电器在致动距离外时，HVIL开关处于断路条件。所述至少一个控制模块与HVIL开关通信并监测HVIL开关。
权利要求	1.一种用于车辆的高压（HV）系统，所述高压系统包括：提供HV功率的HV源；提供低压功率的低压源，其中所述低压功率小于所述HV功率；与所述低压源通信的高压互锁回路（HVIL）开关，所述高压互锁回路开关包括：簧片继电器；以及磁性元件，所述磁性元件被选择性地定位于距所述簧片继电器在致动距离内，其中如果所述磁性元件被定位于距所述簧片继电器在所述致动距离内则所述HVIL开关处于通路条件，并且如果所述磁性元件被定位于距所述簧片继电器在所述致动距离之外则所述HVIL开关处于断路条件；与所述HVIL开关通信的至少一个控制模块，所述至少一个控制模块监测所述HVIL开关，并且如果探测到所述断路条件则发送信号来停用HV功率的供应。 2.如权利要求1所述的HV系统，包括至少一个HV装置，其中所述HV源将HV功率提供到所述至少一个HV装置。 3.如权利要求2所述的HV系统，其中所述HVIL开关位于所述至少一个HV装置的外壳内，并且其中所述磁性元件位于所述外壳的罩内并且所述簧片继电器位于所述外壳的主体内。 4.如权利要求2所述的HV系统，其中所述至少一个HV装置是功率变换器和AC 马达中的至少一者。 5.如权利要求1所述的HV系统，其中所述至少一个控制模块包括第一电阻元件、第二电阻元件和开关，并且其中所述开关被用于将所述控制模块选择性地连接到所述HVIL开关。 6.如权利要求1所述的HV系统，其中所述磁性元件是永磁体和电磁体中的一者。 7.如权利要求1所述的HV系统，其中所述HV源包括锂离子电池和镍镉电池中的一者。 8.如权利要求1所述的HV系统，其中所述HV功率是在从大约60伏特到大约1500伏特范围内的DC 电压。 9.如权利要求1所述的HV系统，其中所述HV功率是在从大约30伏特到大约1000伏特均方根（RMS）的AC电压。 10.一种用于车辆的高压（HV）系统，所述高压系统包括：包括外壳的至少一个HV装置，所述外壳包括主体和罩； HV源，所述HV源将HV功率提供到所述至少一个HV装置；提供低压功率的低压源，其中所述低压功率小于所述HV功率；与所述低压源通信的高压互锁回路（HVIL）开关，所述高压互锁回路开关包括：位于所述外壳的所述主体内的簧片继电器；以及被置于所述外壳的所述罩内的磁性元件，其中所述磁性元件被选择性地定位于距所述簧片继电器在致动距离内，其中如果所述磁性元件被定位于距所述簧片继电器在所述致动距离内则所述HVIL开关处于通路条件，并且如果所述磁性元件被定位于距所述簧片继电器在所述致动距离之外则所述HVIL开关处于断路条件；与所述HVIL开关通信的至少一个控制模块，所述至少一个控制模块监测所述HVIL开关，并且如果探测到所述断路条件则发送信号来停用向所述至少一个HV装置的HV功率供应。
说明书全文	具有簧片继电器的高压互锁回路（“HVIL”）开关技术领域 [0001] 本发明的示例性实施例涉及车辆的高压（HV）系统，更具体地涉及包括具有簧片继电器的高压互锁回路（HVIL）开关的HV系统。背景技术 [0002] 可以向混合动力车辆、插电式混合动力车辆和电动车辆供应高压电源，例如可再充电电池组。为了保护以免于意外地通达到高压（HV）部件（例如，AC 马达、功率变换器或者可再充电电池组），可以提供高压互锁回路（HVIL）开关或者电路。HVIL开关可以由相对低压功率充能，并被提供用来总体保护以防意外通达到HV部件。具体地，如果HVIL开关的电学特性经历任何表明可能通达到HV部件的变化（例如，断路条件），则HV电源将与HV部件断开。 [0003] HVIL开关可以包括机电触点，其用于表明可能通达到位于外壳内的HV部件（例如，插脚或者机械微开关）。为了在维修期间能够通达到HV部件，将需要打开外壳。打开外壳会使得机电触点易受灰尘、侵蚀或污染物的影响。而且，机电触点也会易于被篡改。因此，期望的是提供一种HVIL开关，其具有增加的耐久性和可靠性，并且也具有增加的防篡改性。发明内容 [0004] 在本发明的一种示例性实施例中，提供一种用于车辆的高压（HV）系统，其包括提供HV功率的HV源、低压源、高压互锁回路（HVIL）开关和至少一个控制模块。低压源提供小于HV功率的低压功率。HVIL开关与低压源通信。HVIL开关包括簧片继电器和磁性元件。磁性元件被选择性地定位于距簧片继电器在致动距离内。当磁性元件被定位于距簧片继电器在致动距离内时HVIL开关处于闭路/通路条件，并且当磁性元件被定位于距簧片继电器在致动距离外时HVIL开关处于开路/断路条件。所述至少一个控制模块与HVIL开关通信并监测HVIL开关。如果探测到断路条件则控制模块发送信号来停用HV功率的供应。 [0005] 本发明还提供了以下技术方案。 [0006] 方案1. 一种用于车辆的高压（HV）系统，所述高压系统包括：提供HV功率的HV源；提供低压功率的低压源，其中所述低压功率小于所述HV功率；与所述低压源通信的高压互锁回路（HVIL）开关，所述高压互锁回路开关包括：簧片继电器；以及磁性元件，所述磁性元件被选择性地定位于距所述簧片继电器在致动距离内，其中如果所述磁性元件被定位于距所述簧片继电器在所述致动距离内则所述HVIL开关处于通路条件，并且如果所述磁性元件被定位于距所述簧片继电器在所述致动距离之外则所述HVIL开关处于断路条件；与所述HVIL开关通信的至少一个控制模块，所述至少一个控制模块监测所述HVIL开关，并且如果探测到所述断路条件则发送信号来停用HV功率的供应。 [0007] 方案2. 如方案1所述的HV系统，包括至少一个HV装置，其中所述HV源将HV功率提供到所述至少一个HV装置。 [0008] 方案3. 如方案2所述的HV系统，其中所述HVIL开关位于所述至少一个HV装置的外壳内，并且其中所述磁性元件位于所述外壳的罩内并且所述簧片继电器位于所述外壳的主体内。 [0009] 方案4. 如方案2所述的HV系统，其中所述至少一个HV装置是功率变换器和AC马达中的至少一者。 [0010] 方案5. 如方案1所述的HV系统，其中所述至少一个控制模块包括第一电阻元件、第二电阻元件和开关，并且其中所述开关被用于将所述控制模块选择性地连接到所述HVIL开关。 [0011] 方案6. 如方案1所述的HV系统，其中所述磁性元件是永磁体和电磁体中的一者。 [0012] 方案7. 如方案1所述的HV系统，其中所述HV源包括锂离子电池和镍镉电池中的一者。 [0013] 方案8. 如方案1所述的HV系统，其中所述HV功率是在从大约60伏特到大约1500伏特范围内的DC 电压。 [0014] 方案9. 如方案1所述的HV系统，其中所述HV功率是在从大约30伏特到大约1000伏特均方根（RMS）的AC电压。 [0015] 方案10. 如方案1所述的HV系统，其中所述低压功率在从大约-60伏特到大约60伏特DC的范围内。 [0016] 方案11. 如方案1所述的HV系统，其中所述低压功率小于大约30伏特AC RMS。 [0017] 方案12. 如方案1所述的HV系统，其中所述簧片继电器被大体密闭地密封在封罩内。 [0018] 方案13. 一种用于车辆的高压（HV）系统，所述高压系统包括：包括外壳的至少一个HV装置，所述外壳包括主体和罩； HV源，所述HV源将HV功率提供到所述至少一个HV装置；提供低压功率的低压源，其中所述低压功率小于所述HV功率；与所述低压源通信的高压互锁回路（HVIL）开关，所述高压互锁回路开关包括：位于所述外壳的所述主体内的簧片继电器；以及被置于所述外壳的所述罩内的磁性元件，其中所述磁性元件被选择性地定位于距所述簧片继电器在致动距离内，其中如果所述磁性元件被定位于距所述簧片继电器在所述致动距离内则所述HVIL开关处于通路条件，并且如果所述磁性元件被定位于距所述簧片继电器在所述致动距离之外则所述HVIL开关处于断路条件；与所述HVIL开关通信的至少一个控制模块，所述至少一个控制模块监测所述HVIL开关，并且如果探测到所述断路条件则发送信号来停用向所述至少一个HV装置的HV功率供应。 [0019] 方案14. 如方案13所述的HV系统，其中所述至少一个HV装置是功率变换器和AC马达中的至少一者。 [0020] 方案15. 如方案13所述的HV系统，其中所述至少一个控制模块包括第一电阻元件、第二电阻元件和开关，并且其中所述开关被用于将所述控制模块选择性地连接到所述HVIL开关。 [0021] 方案16. 如方案13所述的HV系统，其中所述磁性元件是永磁体和电磁体中的一者。 [0022] 方案17. 如方案13所述的HV系统，其中所述HV源包括锂离子电池和镍镉电池中的一者。 [0023] 方案18. 如方案13所述的HV系统，其中所述HV功率是在从大约60伏特到大约1500伏特范围内的DC电压。 [0024] 方案19. 如方案13所述的HV系统，其中所述HV功率是在从大约30伏特到大约1000伏特均方根（RMS）的AC电压。 [0025] 方案20. 如方案13所述的HV系统，其中所述低压功率在从大约-60伏特到大约60伏特DC的范围内。 [0026] 当结合附图时从本发明的下述具体描述中将显而易见到本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点。附图说明 [0027] 其他特征、优点和细节借助于示例方式显示于实施例的下述具体描述中，具体描述参考附图，附图中：图1是具有至少一个高压（HV）装置的车辆的示例性图释；图2是图1所示的HV装置的图释；图3是多个高压互锁回路（HVIL）开关的图释；图4是处于断路条件的图2所示HV装置的图释；以及图5是处于通路条件的图2所示HV装置的图释。具体实施方式 [0028] 下述描述实质上仅是示例性的并且不试图限制本公开、其应用或使用。如本文使用的，术语模块是指专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或更多个软件或固件程序的处理器（共享、专用或成组）以及存储器、组合逻辑电路和/或提供上述功能的其他适当部件。 [0029] 现在参考图1，示例性实施例涉及车辆10，该车辆10是高压推进的车辆，例如，混合动力车辆、插电式混合动力车辆或者电动车辆。在一种实施例中，车辆10可以包括内燃发动机20和变速器22，该变速器22被离合器24选择性地连接到发动机20。具体地，离合器24可以被用于将发动机20断开于变速器22以允许通过替代能源（例如AC马达30）实现车辆推进。车辆10包括被高压（HV）功率供电的各种高压（HV）装置28。在如图1所示的示例性实施例中，HV装置28包括但不限于AC马达30和功率变换器32。高压（HV）电源34被用于向AC马达30提供HV功率。 [0030] HV电源34可以是例如一个或更多个可再充电电池。例如，可再充电电池可以是镍镉或锂离子电池，不过应该理解也可以使用任意其他类型的电能或电化学能存储装置。在一种实施例中，高压通常被定义成具有从大约60伏特到大约1500伏特DC范围的工作电压的任意电气部件或电路。替代性地，高压通常也可以被定义成具有在大约30伏特和大约1000伏特AC均方根（RMS）范围的最大工作电压的任意电气部件或电路。具体地，在一种实施例中，可以由ISO 6469-3标准来定义高压。 [0031] 从HV电源34通过功率变换器32将HV功率供应给AC马达30。具体地，包含HV导体的HV线路或线缆40被用于将HV电源34连接到功率变换器32和AC马达30。现在转向图2，示出了图1所示的HV装置中的一个装置（例如AC马达30或功率变换器32）的示意图释。在如图2所示的示例性实施例中，使用一对线缆索头50（也被称为线缆接头）将HV线缆40连接到HV装置28。HV装置28通常被装纳在外壳52内，该外壳52具有主体54和维修盖或部件罩56。在所示实施例中，通过外壳52的主体54馈送HV线缆40并且HV线缆40通过母线条或印刷电路板（PCB）（未示出）被连接到HV装置28。应该注意，虽然图2示出了电缆索头50，不过也可以使用其他方法来将HV线缆40连接到HV装置28。还应该注意到，虽然图2示出了HV装置28，不过在一种实施例中外壳52也可以被用于装纳HV电源 34。即，参考图1-2二者，可以提供三个不同外壳52以用于AC马达30、功率变换器32和HV电源34中的每一个。 [0032] 高压互锁回路（HVIL）开关60是外壳52的一部分。HVIL开关60通常产生指示出在维修期间HV装置28和HV电源34被通达的信号。具体地，图2示出了位于外壳52的主体54和部件罩56二者内的HVIL 开关60。HVIL开关60包括簧片继电器62和磁性元件64 （图4-5中更加具体地示出）。HVIL电源72（图1中示出）提供相对低压电源到HVIL开关60。在一种示例性方法中，HVIL电源72可以是辅助电源，例如，12伏特铅酸电池。在一种实施例中，低压通常被定义为从大约-60伏特到大约60伏特DC范围的任意电压，不过应该理解，也可以使用其他电压范围。而且，在替代性方法中，也可以使用AC电压，其中低压可以是达到大约30 V AC RMS的任意电压值。 [0033] 现在转向图3，示出了将多个HVIL开关60连接到彼此的HVIL电路66的图释（例如其中HVIL开关1对应于HV电源34，HVIL开关2对应于功率变换器32，并且HVIL开关3对应于图1所示AC马达30）。参考图1-3，低压串行信号线70将HVIL开关60连接到彼此、连接到HVIL电源72（图1）并连接到控制模块80。 [0034] 控制模块80与HVIL开关60中的每个（图3所示）通信。控制模块80也与HVIL停用开关82（图1所示）通信。应该注意，虽然示出了单个控制模块80，不过还可以使用各种控制模块或子模块。例如，在一种方法中，控制模块80也可以与主控制模块（未示出）通信。 [0035] HVIL停用开关82用作锁定件并且用于选择性停用通向HV装置28的HV功率以允许维修。HVIL停用开关82与控制模块80和HV电源34通信。具体地，在如图1所示的实施例中，HVIL停用开关82被用于将HV电源34连接到功率变换器32。在控制模块80探测到通过HVIL开关60之一的断路条件的情况下，控制模块80（或者主控制模块，其没有被示出）发送停用信号至HV停用开关82以便停用通向功率变换器32和HV电源34的HV功率，并且HV停用开关82的内部主触头（未示出）被打开。HV线缆40将放电到相对低压水平，并且由功率变换器32执行的电压转换被禁用。虽然图1示出了作为单独独立部件的HV停用开关82，但应该理解的是HV停用开关82也可以是HV电源34的一体部分。 [0036] 在如图3所示的示例中，控制模块80可以包括第一电阻元件R1和第二电阻元件R2以及开关S。开关S被用于将控制模块80选择性地连接到低压串行信号线70和HVIL开关60，并且被用于诊断目的。在所示的实施例中，开关S是单刀单掷开关，不过应该理解，开关S可以是任何类型的开关元件，例如晶体管。第一电阻元件R1和第二电阻元件R2被用于限制通向HVIL电路66的电流，以及确定是否存在短路或断路条件。具体地，对应于第一电阻元件R1的第一电压V1和对应于第二电阻元件R2的第二电压V2被监测并且指示出低压信号线70的状态（例如，断路条件、通路条件或者短路条件）。应该注意，虽然图3示出了第一电阻元件R1、第二电阻元件R2和开关S，不过也可以使用其他方法来确定低压信号线70的状态。 [0037] 现在转向图4-5，HVIL开关60包括簧片继电器62和磁性元件64。磁性元件64被选择性地定位于距簧片继电器62在致动距离A内（图5中示出）。磁性元件64可以是由磁性材料制成的任何元件或者是具有磁性特性的任何元件，例如永磁体或电磁体。簧片继电器62可以包括一对细长磁性簧片86和88，其被装纳并大体密闭地密封在封罩90内。磁性簧片86和88被连接到低压串行信号线70。低压串行信号线70通过控制模块80（图3中示出）被连接到HVIL电源72（图1中示出）。具体地，低压信号连接件92被用于将HVIL开关60连接到控制模块80。 [0038] 参考图4，如果磁性元件64被定位在致动距离A之外，则磁性簧片86和88总体上彼此分开，并且HVIL开关60处于断路条件。现在转向图5，如果磁性元件64被定位在致动距离A内，则在簧片继电器62内感生磁场。磁场导致磁性簧片86和88彼此吸引以使得磁性簧片86和88彼此接触。如果磁性簧片86和88彼此接触，则HVIL开关60内产生通路条件。控制模块80被连接到低压导线70以监测HVIL开关60，并且确定是否存在断路条件或短路条件（例如通过如图3所示的第一电阻元件R1、第二电阻元件R2和开关S）。 [0039] 从外壳52的主体54可选择性地移除部件罩56。因此，在维修期间，操作员可以移除外壳52的部件罩56以便能够通达如图1所示的HV装置28（例如，AC马达30、功率变换器32）或者HV电源34。磁性元件64位于部件罩56内。因此，当部件罩56如图5所示被固定到外壳52的主体54时，磁性元件64被定位于距簧片继电器62在致动距离A内，从而在HVIL开关60内产生通路条件。然而，如果部件罩56被移除（例如在维修期间），则磁性元件64不再被定位于距簧片继电器62在致动距离A内，因此在HVIL开关60内产生断路条件。在控制模块80探测HVIL开关60内的断路条件的情况下，控制模块80（或者主控制模块，其没有被示出）发送停用信号至HVIL开关 82（图1中示出）以便停用通向功率变换器32和HV电源34的HV功率（图1中示出）。 [0040] 在与当前可用的一些其他类型的HVIL开关相比时，如上所述的HVIL开关60提供增强防护以免受污染物的影响。这是因为一些类型的HVIL开关通常使用易受灰尘和侵蚀影响的机电触点。相比之下，簧片继电器62（如图4-5中示出）被大体密闭地密封在封罩90内。因此，磁性簧片86和88保持总体上不可渗透污染物。而且，因为磁性簧片86和88被大体密闭地密封，所以与机电触点相比，磁性簧片86和88会更不易被篡改。 [0041] 虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解可以做出各种修改并且等价物可以代替其中的元件，而不背离本发明的范围。此外，可以做出许多改型以便使得具体情况或材料适应本发明的教导而不背离其实质性范围。因此，本发明不试图被限制于所公开的具体实施例，而是本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。

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