专利名称：高压装置的互锁设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于高压装置的互锁设备，更具体而言，涉及使得高压装置能够机械和电气中断以进行维修和检查的互锁设备。
背景技术：
混合动力车辆和电动车辆被配置成这样，即断电设备和高压装置被置于与座舱和行李舱隔开的空间中并用维修盖覆盖以容纳在封闭空间中。在对高压装置进行维修和检查时，必须有足够的安全措施来确保对其高压的安全。例如，提供了一种在下述高压装置中设置互锁开关的技术。
TOYOTA Technical Review(印刷号14136)公开了一种功率控制单元(PCU)的互锁开关，其具有简化的安装结构和线路。该互锁开关由PCU壳、防水垫圈、线束、互锁电极、PCU盖和螺栓形成。
对于上述文献中公开的PCU的互锁开关，该互锁开关由互锁电极、PCU盖和PCU壳形成。同样地，与通过支架安装到PCU盖的连接式互锁开关相比，该互锁开关具有简化的安装结构和线路，这导致其成本降低和装配步骤数减少。
例如如图1所示，为高压装置提供的互锁开关902传统上布置在壳体906处。当装上上盖900时互锁开关902保持接通，而当拆下上盖900时互锁开关902断开。当互锁开关902断开时，中断对设置在壳体906内的逆变器的电源。因此，当工人试图拆下上盖900时，直到上盖900被提起才中断逆变器的电源。为了使工人可以更安全地进行维修和检查，要求早于提起上盖900的时间来启动互锁。
在上述文献所公开的互锁开关中，当拆下PCU盖时PCU盖、PCU壳和互锁电极之间的电传导也中断。因此，该互锁开关具有上述相似的问题。
另外，因为要求将互锁开关902设置在壳体906内，所以必须将信号线908引导到壳体906中。结果，互锁开关不利地具有复杂的结构，这增加了制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种在维修和检查高压装置的较早阶段确保安全的互锁设备。
根据本发明的互锁设备设置在用于容纳高压装置的导电壳体处。所述互锁设备包括上盖，其被设置成使得所述高压装置无法露出并具有容纳所述壳体的形状；端子，其在与所述壳体接触时电气连接到所述壳体，在与所述壳体不接触时与所述壳体电气断开；固定构件，用于将所述上盖固定到所述壳体；和限制构件，用于在所述端子与所述壳体接触时限制所述固定构件用于拆下所述上盖的运动。
根据本发明，互锁设备包括上盖，其被设置成使得高压装置(例如逆变器)无法露出并具有容纳所述壳体的形状；端子，其在与所述壳体接触时电气连接到所述壳体，在与所述壳体不接触时与所述壳体电气断开；固定构件(例如上盖紧固螺栓)，用于将所述上盖固定到所述壳体；和限制构件，用于在所述端子与所述壳体接触时限制所述固定构件用于拆下所述上盖的运动(例如松开的动作)。因此，当要松开上盖紧固螺栓来拆下上盖时，必须拆下限制构件。当要拆下限制构件时，必须从壳体上拆下端子而断开它们之间的接触，即将端子与壳体电气断开。因此，可以确保直到从壳体上拆下端子时才可以松开上盖紧固螺栓。因为响应于检测到端子从壳体上拆下而与其电气断开来中断对逆变器的功率供应，所以可以在提起上盖之前启动互锁。因此，可以提供一种互锁设备，其可以在维修和检查高压装置的较早阶段确保安全。另外，端子设置在壳体之外，这就不必要将信号线引导到其中。因此，可以限制成本增加。
优选地，互锁设备还包括用于将所述端子和所述限制构件紧固到所述壳体的紧固部分。
根据本发明，互锁设备包括用于将所述端子和所述限制构件紧固到所述壳体的紧固部分(例如端子固定螺栓)。因此，可以通过松开端子固定螺栓来从壳体上拆下端子和限制构件。换言之，直到松开紧固部分而从壳体上拆下端子才可以松开上盖紧固螺栓，这使得可以在提起上盖之前中断对逆变器的功率供应。
更优选地，所述紧固部分是螺栓，并且所述端子是接纳所述螺栓的螺母。对于所述螺母，除了要与所述螺栓拧紧的部分之外的部分被电气绝缘。
根据本发明，端子是接纳所述螺栓的螺母。对于所述螺母，除了要与所述螺栓拧紧的部分之外的部分被电气绝缘。因此，当松开螺栓来从壳体上拆下端子时，可以防止端子与发动机室中的导电部分接触而与其电气连接。因此，这可以可靠地中断对逆变器的功率供应。
更优选地，所述螺母用绝缘体覆盖。
根据本发明，端子用绝缘体(例如树脂)覆盖。因此，当松开螺栓来从壳体上拆下端子时，可以防止端子与发动机室中的导电部分接触而与其电气连接。因此，这可以可靠地中断对逆变器的功率供应。
更优选地，在互锁设备中，所述固定构件是要拧紧的构件，用于通过拧紧来将所述上盖固定到所述壳体。所述限制构件包括用于使所述要拧紧的构件不可旋转的限制部分。
根据本发明，所述固定构件是要拧紧的构件(例如上盖紧固螺栓)，用于通过拧紧来将所述上盖固定到所述壳体。所述限制构件包括用于使上盖紧固螺栓不可旋转的限制部分。因此，限制构件可以防止上盖紧固螺栓松开。为了拆下限制构件，必须从壳体上拆下端子。因此，可以在提起上盖之前中断对逆变器的功率供应。
更优选地，所述固定构件是螺栓。所述限制部分包括形成来环绕所述螺栓的螺栓头的构件。
根据本发明，限制部分环绕螺栓的螺栓头，这使得螺栓不可旋转。因此，直到从壳体上拆下限制构件，螺栓才可以松开。为了拆下限制构件，必须从壳体上拆下端子。因此，可以在提起上盖之前中断对逆变器的功率供应。
更优选地，互锁设备还包括用于控制所述高压装置操作的控制部分。当所述端子和所述壳体断开时，所述控制部分不允许向所述高压装置供应功率。
根据本发明，当所述端子和所述壳体断开时，所述控制部分不允许向所述高压装置供应功率。因此，当工人从壳体上拆下端子时，端子和壳体处于电气断开的状态。当控制部分检测到以上状态时，其不允许向逆变器单元供应功率。因为直到拆下端子才可以松开上盖紧固螺栓，所以在松开上盖紧固螺栓而拆下上盖之前就可以中断对逆变器的功率供应。因此，可以在维修和检查高压装置的较早阶段确保安全。
从以下结合附图对本发明详细说明，本发明的上述和可选目的、特征、方面和优点将变得更清楚。
图1是传统互锁设备的外观视图。
图2是示出车辆传动系的视图，该车辆上安装了根据第一实施例的逆变器单元。
图3是逆变器单元的外观视图。
图4是根据第一实施例的互锁设备的立体图。
图5是根据第一实施例的互锁设备的剖视图。
图6是示出HV_ECU中所执行程序的控制结构的流程图。
图7是根据第二实施例的互锁检测端子的外观视图。
图8是根据第二实施例的互锁设备的剖视图。
具体实施例方式
现在将参考附图来描述根据本发明实施例的互锁设备。在以下说明中，相同的部分用相同的标号表示，并具有相同的名称和功能。因此，将不重复其详细说明。
第一实施例现在将描述根据本发明的逆变器单元，其中壳体容纳有逆变器电路。逆变器电路将从车载充电蓄电池供应的直流功率转换成三相交流功率，并将其提供给作为三相旋转电动机的电动发电机。在本发明中，高压装置并不限于逆变器电路。虽然逆变器单元在本实施例中是参考其安装在混合动力车辆上的情况进行描述的，但是本发明并不限于此，而是可以广泛地应用于包括电动车辆和燃料电池车辆在内的一般车辆。在以下说明中，诸如车辆驾驶员或乘客之类的一般用户、以及维修厂里的机械师统一称为工人。
其上安装有根据本实施例的逆变器单元的车辆是这样的混合动力车辆，其上安装有发动机和电机。驱动电机分别安装在前侧和后侧上并由从充电蓄电池供应的功率来驱动。在本发明中，充电蓄电池并不是唯一的选择，例如可以使用电容器。
参考图2中的框图，车辆包括诸如镍氢蓄电池之类的充电蓄电池100、均作为行驶电动发电机的前电动发电机700和后电动发电机800、用于向电动发电机700和800供应功率的逆变器单元550、设置在充电蓄电池100和逆变器单元550之间的系统主继电器200、用于控制系统主继电器200的混合动力车辆(HV)_电子控制单元(ECU)300、以及用于容纳逆变器单元550的导电壳体500。HV_ ECU300电气连接到互锁检测端子540。
前电动发电机700连接到车辆的前轮驱动轴，以利用从充电蓄电池100通过逆变器单元550供应的功率来驱动前轮，或者由前轮驱动来以能量回收的方式产生功率。后电动发电机800连接到车辆的后轮驱动轴，以利用从充电蓄电池100通过逆变器单元550供应的功率来驱动后轮，或者由后轮驱动来以能量回收的方式产生功率。使用以上所产生的功率来对充电蓄电池100充电。
系统主继电器200基于来自HV_ECU300的控制信号，来中断从充电蓄电池100到逆变器单元550的功率供应。
可以使用PCU来代替根据本实施例的逆变器单元550。PCU包含诸如逆变器或变压器之类的高压装置。
充电蓄电池100、逆变器单元550、前电动发电机700和后电动发电机800通过三相电缆连接。逆变器单元550和前电动发电机700通过三相电缆610经由逆变器单元550的连接器510而连接起来，而逆变器单元550和后电动发电机800通过三相电缆620经由逆变器单元550的连接器520而连接起来。
同样地，要连接到逆变器单元550的三相电缆610和620通过连接器510和520而连接到其。
HV_ECU300检测互锁检测端子540和壳体500处于电气连接还是断开状态，并按照各个状态来控制逆变器单元550的操作。具体地，如果HV_ECU300判断互锁检测端子540和壳体500处于电气连接状态，则HV_ECU300控制系统主继电器200以使得其允许系统主继电器200向逆变器单元550供应功率。如果HV_ECU300判断互锁检测端子540和壳体500处于电气断开状态，则HV_ECU300控制系统主继电器200以使得其不允许系统主继电器200向逆变器单元550供应功率。
如图3所示，在多个位置处通过多个螺栓566来将上盖502紧固到壳体500。上盖502具有容纳壳体500形状的形状。当将上盖502固定到壳体500时，不会露出逆变器单元550。壳体500设有互锁设备570，以使得工人可以例如更安全地对逆变器单元550进行维修和检查。
参考图4，在图3的箭头A的方向上看到的根据本实施例的互锁设备570由互锁端子540、支架530和螺栓560构成。
互锁端子540具有信号线562所连接到的盘形圆端子558。圆端子558在中心部分中具有开口。信号线562设有可沿其铅芯移动的绝缘套564。绝缘套564的形状并不限于特定的形状，只要其可以覆盖圆端子558。
壳体500设有用于安装互锁端子540的安装部分508。安装部分508设有通孔512。螺栓560通过圆端子558的开口插入到通孔512中。
支架530由螺母552、保护器556、形成为具有预定形状的金属片554构成。金属片554的一端设有螺母552，其被设置来置于安装部分508之下。换言之，螺栓560穿透安装部分508而紧固到螺母552。通过紧固螺栓560，就将互锁检测端子540固定到壳体500。
在金属片554的另一端形成有开口568，其具有容纳螺栓566的螺栓头形状的形状。开口568的形状并不限于特定的形状，只要其允许螺栓566的螺栓头从其穿过就可以。例如，在本实施例中，开口568具有直径大于螺栓头的圆形。沿着金属片554的开口568形成保护器556，以大体上环绕螺栓566的螺栓头。螺栓头的形状并不限于特定的形状，只要其防止工具碰到螺栓566就可以。在本实施例中，保护器556具有大体上环绕螺栓头的形状。作为替代，保护器556可以具有完全环绕螺栓头的形状。尤其是在使用内六角凹头螺钉的情况下，这样一种替代是优选的。
参考图5，通过将螺栓566紧固到安装部分506来将上盖502固定到壳体500，然后将螺栓566的螺栓头插入开口568，而设置支架530。在圆端子558和安装部分508置于其间的情况下，将设置在支架530另一端的螺母552紧固到螺栓560。
当工人要拆下上盖502时，最初先拆下螺栓560以卸下互锁检测端子540，然后从壳体500上拆下支架530。之后，松开螺栓566来拆下上盖502。换言之，直到拆下了互锁检测端子540才可以拆下螺栓566。
当从壳体500上拆下互锁检测端子540时，其处于相对于壳体500电气断开的状态。当HV_ECU300检测到互锁检测端子540的这样一种状态时，HV_ECU300控制系统主继电器200以使得其不允许系统主继电器200向逆变器单元550供应功率。
参考图6，描述了图2所示的HV_ECU300中所执行程序的控制结构。
在步骤(以下简写为S)1000中，HV_ECU300判断互锁检测端子540和壳体500是否被连接。在本实施例中，例如通过检测通过互锁检测端子540的电流变化来进行这样的判断。特别地，HV_ECU300向互锁检测端子540施加预定电压。因为壳体500在此时是接地的，所以电流响应于互锁检测端子540和壳体500彼此连接而流动，这使得HV_ECU300基于通过互锁检测端子540的电流变化来做出这样的判断。但是进行判断的方式并不限于此。
如果HV_ECU300判断互锁检测端子540和壳体500被连接(S1000中的“是”)，则过程进行到S2000。如果不是(S1000中的“否”)，则过程进行到S3000。
在S2000中，HV_ECU300允许系统主继电器200供应高压功率。之后，过程返回到S1000。
在S3000中，HV_ECU300不允许系统主继电器200供应高压功率。之后，过程返回到S1000。
现在将基于以上结构和流程图来描述根据本实施例的互锁设备和HV_ECU300的操作。
当通过螺栓560将圆端子558紧固到安装部分508时，互锁检测端子540和壳体500被电气连接(S1000中的“是”)，这允许系统主继电器200供应高压功率(S2000)。
当从壳体500上拆下螺栓560和圆端子558时，互锁检测端子540和壳体500电气断开。在从壳体500上拆下圆端子558后，圆端子558优选地设有绝缘套564。这样，就防止了圆端子558与发动机室中的导电部分接触而与其电气连接。换言之，可以避免对逆变器单元550的功率供应。当HV_ECU300判断互锁检测端子540和壳体500断开时(S1000中的“否”)，其不允许系统主继电器200供应高压功率(S3000)。此时，即使HV_ECU300检测到操作逆变器单元550的请求，其也不向系统主继电器发送指示其供应功率的控制信号。因此，工人在不允许向其供应高压功率的情况下，对逆变器单元550进行维修和检查。
如上所述，按照根据本实施例的互锁设备，当松开上盖紧固螺栓来拆下上盖时，必须拆下支架。当拆下支架时，必须从壳体上拆下端子，以使得端子和壳体不再彼此接触，即电气断开。因此，本发明可以确保直到从壳体上拆下端子，才可以松开上盖紧固螺栓。响应于检测到端子被拆下以及端子和壳体被电气断开，中断对逆变器的功率供应，这导致在提起上盖之前就可以启动互锁。因此，可以提供一种互锁设备，其可以在维修和检查高压装置的较早阶段确保安全。另外，端子设置在壳体之外，这就不必要将信号线引导到其中。因此，可以限制成本增加。
第二实施例下面描述根据第二实施例的互锁设备。根据本实施例的互锁设备具有与根据上述第一实施例的互锁设备570相同的部件，除了其包括互锁检测端子580来代替互锁检测端子540，以及支架530没有螺母552。相同的部件由相同的标号表示并具有相同的功能。因此，这里将不重复其详细说明。
如图7所示，互锁检测端子580由设有被拧紧来容纳螺栓560的部分的螺母584、以及连接到螺母584的线束586构成。在本实施例中，螺母584中除了要与螺栓560拧紧的部分之外的部分电绝缘并用例如由树脂等形成的绝缘体582覆盖。绝缘体582并不限于树脂，可以用橡胶形成。螺母584并不特别限于电导体，可以用诸如铁、铜或铝之类的金属形成。要连接到螺母584的信号线586被连接到HV_ECU300。
如图8所示，设置互锁检测端子580，使得其位于设置在壳体500处的安装部分508之下。螺栓560分别穿过安装部分508中形成的开口和支架530的金属片554，以紧固到互锁检测端子580中要拧紧的部分588，互锁检测端子580通过紧固螺栓560而固定到壳体500。
现在描述根据本实施例并基于上述结构的互锁设备570的作用。
当工人要拆下上盖502时，最初先拆下螺栓560以卸下互锁检测端子580，然后从壳体500上拆下支架530。之后，工人松开螺栓566来拆下上盖502。换言之，直到拆下了互锁检测端子580才可以拆下螺栓566。
当从壳体500上拆下互锁检测端子580时，其处于相对于壳体500电气断开的状态。当HV_ECU300检测到互锁检测端子580的这样一种状态时，其不允许向逆变器单元550供应功率。此时，即使HV_ECU300检测到操作逆变器单元550的请求，其也不向系统主继电器发送指示其供应功率的控制信号。因此，工人在不允许向其供应高压功率的情况下，对逆变器单元550进行维修和检查。
如上所述，在根据第一实施例的互锁设备的优点之外，根据本实施例的互锁设备还具有这样的优点，即当松开螺栓来从壳体上拆下端子时，防止了覆盖有树脂的端子与发动机室中的导电部分接触而与其电气连接。因此，本发明可以可靠地中断对逆变器的功率供应。
虽然已经描述并解释了本发明，但是应清楚地理解到这仅仅是作为解释和示例，而不应作为限制，本发明的精神和范围仅仅由所附权利要求的项来限制。
本非临时申请基于2004年5月28日和2005年2月9日分别向日本专利局递交的日本专利申请No.2004-159762和2005-032930，其整个内容通过引用而被包含于此。
权利要求
1.一种互锁设备，设置在用于容纳高压装置的导电壳体处，所述互锁设备包括上盖，其被设置成使得所述高压装置无法露出并具有容纳所述壳体的形状；端子，其在与所述壳体接触时电气连接到所述壳体，在与所述壳体不接触时与所述壳体电气断开；固定构件，用于将所述上盖固定到所述壳体；和限制构件，用于在所述端子与所述壳体接触时限制所述固定构件用于拆下所述上盖的运动。
2.如权利要求1所述的互锁设备，还包括用于将所述端子和所述限制构件紧固到所述壳体的紧固部分。
3.如权利要求2所述的互锁设备，其中所述紧固部分是螺栓，所述端子是接纳所述螺栓的螺母，并且所述螺母中除了要与所述螺栓拧紧的部分之外的部分被电绝缘。
4.如权利要求3所述的互锁设备，其中所述螺母用绝缘体覆盖。
5.如权利要求1或2所述的互锁设备，其中所述固定构件是要拧紧的构件，用于通过拧紧来将所述上盖固定到所述壳体，并且所述限制构件包括用于使所述要拧紧的构件不可旋转的限制部分。
6.如权利要求5所述的互锁设备，其中所述固定构件是螺栓，并且所述限制部分包括形成来环绕所述螺栓的螺栓头的构件。
7.如权利要求1所述的互锁设备，还包括用于控制所述高压装置操作的控制部分，其中当所述端子和所述壳体断开时，所述控制部分不允许向所述高压装置供应功率。
全文摘要
本发明公开了一种用于高压装置的互锁设备，该互锁设备包括上盖，其被设置成使得所述高压装置无法露出并具有容纳壳体的形状；互锁检测端子，当与壳体接触时电气连接到所述壳体，当与壳体不接触时与所述壳体电气断开；螺栓，用于将所述上盖固定到所述壳体；和支架，用于在所述互锁检测端子与所述壳体接触时限制所述螺栓用于拆下所述上盖的运动。
文档编号B60L3/00GK1701987SQ200510073480
公开日2005年11月30日 申请日期2005年5月30日 优先权日2004年5月28日
发明者菊地隆二, 亀井广司, 新富将克 申请人:丰田自动车株式会社