CN101937795B - 用于车辆的电路断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电路断路器，用于具有包括变流器和蓄电池的电路的车辆。在检测到车辆碰撞时，该电路断路器切断从蓄电池到变流器的电能供应。该电路断路器包括由低爆速炸药型致动器驱动的供电电路断路器，该致动器在检测到车辆发生碰撞时致动。供电电路断路器的致动切断了将蓄电池正端子连接至变流器的电能供应路径，并将电能供应路径中比被切断部分更靠近变流器的那部分接地。

Description

用于车辆的电路断路器
技术领域
本发明涉及一种用于切断车辆(诸如汽车)中电路的电路断路器。
背景技术
通常，车辆包括灯(诸如前照灯)、各种类型的电气装置(包括用于驱动刮水器的电动机)、以及蓄电池。这些电气装置都利用由蓄电池提供的电能进行工作。
当车辆在汽车碰撞中损坏时，有可能在由电气装置和蓄电池构成的任一电路中发生漏电。如果该车辆像当今的许多车辆一样具有多功能性并具有大量的电气装置、以及相应地具有大容量蓄电池，就不能忽视由漏电造成的不利影响(诸如电气装置故障)。
为了解决此问题，日本实用新型特许公开第56-357号披露了一种用于在发生车辆碰撞时切断蓄电池与电气装置之间连接的装置。该装置具有设置在蓄电池和电气装置之间的熔丝。当发生车辆碰撞时，向熔丝强制提供高电流，从而使熔丝熔断。这样就切断了从蓄电池到电气装置的电能供应，从而防止电路漏电。
具体的，比被熔丝切断的一部分电路更靠近电气装置的那部分电路接收不到电能。从而可靠地防止了更靠近电气装置的那部分电路漏电。
电气装置包括在该电气装置工作时(或更具体地在该电气装置接收电能时)累积电荷的元件。这些元件包括(例如)电容器。如果车辆包括具有这种元件的电气装置，并且在发生车辆碰撞时切断蓄电池和该电气装置之间的连接，由于该电气装置中累积的电荷，电路中比被切断部分更靠近该电气装置的那部分的电位会保持过高。这是一种不利的情形。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种用于车辆的电路断路器，其能够防止在发生车辆碰撞后一部分电路中的电位过高。
为了实现前述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用在具有电路的车辆中的电路断路器，其中该电路包括电气装置和用于为该电气装置提供电能的蓄电池。在检测到车辆碰撞时，该电路断路器切断从蓄电池到电气装置的电能供应。该装置包括电能供应路径和供电电路断路器。电能供应路径将电气装置和蓄电池的正端子相互连接。供电电路断路器设置在电能供应路径中。供电电路断路器包括低爆速炸药型第一致动器。该第一致动器在检测到碰撞时致动，从而驱动供电电路断路器。当第一致动器致动时，供电电路断路器切断电能供应路径，并将电能供应路径中比被切断部分更靠近电气装置的那部分接地。
通过下面结合附图进行的说明，本发明的其他方面和优点将更为明了，其中这些附图以实例的方式示出了本发明的原理。
附图说明
参照以下提供的优选实施例的说明以及附图可以更好地理解本发明及其目的和优点，附图中：
图1是示出具有根据本发明第一实施例的电路断路器的车辆的示意图；
图2(a)是示出图1所示电路断路器的内部的截面图；
图2(b)是示出图2(a)所示的电路断路器致动后的状态的截面图；
图3(a)是示出根据本发明第二实施例的电路断路器内部的截面图；
图3(b)是示出图3(a)所示的电路断路器致动后的状态的截面图；
图4(a)是示出根据本发明第三实施例的电路断路器内部的截面图；以及
图4(b)是示出图4(a)所示的电路断路器致动后的状态的截面图。
具体实施方式
(第一实施例)
下面描述根据本发明第一实施例的用于车辆的电路断路器。
图1示意性示出了包括本实施例电路断路器的车辆构造。
参照图1，作为驱动源的内燃机11安装在车辆10中。内燃机11的输出轴11a通过发电机12、马达13和动力分配装置14连接至轴15。驱动轮16连接至轴15。发电机12主要起到利用由内燃机11的输出轴11a引起的强制转动而产生电能的发电机作用。马达13主要起到产生施加至轴15的力矩的电动机作用。采用三相交流型转动装置作为发电机12和马达13。动力分配装置14将内燃机11的输出轴11a的转动力矩分成用于驱动发电机12的转动轴12a的力矩和用于驱动轴15的力矩。
车辆10具有第一变换器(inverter)17和第二变换器18。第一变换器17连接至发电机12并控制发电机12的工作。第二变换器18连接至马达13并控制马达13的工作。在本实施例中，第一变换器17和第二变换器18各自起到用于控制转动装置工作的控制器作用。第一变换器17和第二变换器18均包括由六个开关元件构成的三相桥电路，并通过变流器(converter)19连接至蓄电池20。变流器19调整从蓄电池20到变换器17、18的供电电压、以及从变换器17、18到蓄电池20的充电电压。
车辆10具有主要由例如微计算机构成的电子控制单元21。电子控制单元21接收来自各种类型传感器的输出信号。这些传感器包括：例如，油门踏板传感器22，用于检测油门踏板(未示出)的压下量；制动传感器23，用于感测制动踏板(未示出)是否压下；速度传感器24，用于检测车辆10的行驶速度；以及撞击传感器25，用于感测车辆10是否发生了汽车碰撞。
电子控制单元21接收来自传感器22到25的输出信号，并响应于这些输出信号进行各种类型的计算。基于这样的计算结果，电子控制单元21执行与车辆10工作相关的各种类型的控制，包括内燃机11和变换器17、18的工作控制。
所述这些控制基本上是根据下述思想进行的。
例如，在车辆10启动时或在轻负载条件下行驶时，如果车辆10基于由内燃机11产生的力矩行驶，则内燃机11低效工作。在这些情形中，马达13由从蓄电池20提供的电能驱动，并且车辆10基于由马达13产生的力矩行驶。
相比较，当内燃机11可高效工作(诸如当车辆处于稳定运行状态)时，内燃机11进行工作从而允许车辆10基于由内燃机11产生的力矩行驶。在此状态中，内燃机11的输出轴11a使发电机12的转动轴12a强制转动，从而使发电机12产生电能。所产生的电能驱动马达13。马达13产生的力矩被车辆10消耗以进行行驶。
如果车辆10需要大力矩才能行驶(诸如当车辆10加速时)，内燃机11工作且马达13由蓄电池20提供的电能驱动。从而车辆10基于由内燃机11产生的力矩以及由马达13产生的力矩行驶。
当车辆减速时，轴15强制转动马达13的转动轴13a。这使马达13起到发电机的作用。从而马达13产生制动力以制动轴15的转动，并利用由马达13产生的电能对蓄电池20进行充电。
当蓄电池20中电能剩余量较小时，内燃机11的输出轴11a强制发电机12的转动轴12a转动，以使发电机12产生电能。所产生的电能对蓄电池20进行充电。
当内燃机11启动时，发电机12由蓄电池20提供的电能驱动，从而向内燃机11的输出轴11a施加辅助力矩以启动内燃机11。
如已经描述的，在本实施例中，各自具有两种功能的转动装置被用作发电机12和马达13。具体地，每个转动装置都具有通过转动轴强制转动而产生电能的电能产生功能、和利用蓄电池20所提供电能产生转动力矩的力矩产生功能。
当车辆10例如在车辆碰撞过程中损坏时，可能会在由马达13、发电机12、变换器17、变换器18、变流器19、以及蓄电池20构成的任一电路中发生漏电。
为了防止这样的漏电，在本实施例中，设置了供电电路断路器27。在车辆10发生碰撞时，供电电路断路器27切断将蓄电池20的正端子(正极)连接至变换器17、18的电能供应路径。具体地，从蓄电池20的正端子延伸至变换器19的供电电缆26被供电电路断路器27断开。在基于撞击传感器25的输出信号检测到车辆10发生碰撞时，供电电路断路器27进行致动。以此方式，电能供应路径被切断，并停止从蓄电池20至各种电气装置的电能供应。
变流器19包括电容器，电容器具体地为抑制输入电压波动的平滑电容器。因此，当变流器19工作时，或者具体地，当向变流器19提供电能时，该电容器累积电荷。因此，尽管通过供电电路断路器27的致动而停止从蓄电池20向变流器19提供电能，但是由于变流器19累积的电荷，比供电电路断路器27更靠近变流器19的那部分电路的电位会变得过高。
为了解决此问题，在供电电路断路器27致动时，除了切断电能供应路径以外，本实施例的供电电路断路器27还具有将比被切断部分更靠近变流器19的那部分电能供应路径接地的功能。供电电路断路器27包括低爆速炸药型致动器(low explosive type actuator)，该致动器在检测到车辆10发生碰撞时致动。供电电路断路器27通过致动器的致动进行驱动。
安装在车辆10中的供电电路断路器27使得能够进行如下操作。具体地，当检测到车辆10发生碰撞时，切断电能供应路径。这防止了下述情况：由于从蓄电池20提供的电能，比被切断部分更靠近变流器19的那部分电能供应路径的电位保持在高电平。此外，伴随着切断电能供应路径，比被切断部分更靠近变流器19的那部分电能供应路径接地。具体地，比被切断部分更靠近变流器19的那部分电能供应路径通过电阻器(未示出)连接至电路的接地。电路的接地具体是指连接至蓄电池20负端子的电路部分，并且具有基本等于负端子电位的电位。这就形成了电阻器与变流器19的电容器并联连接的放电电路。因此，即使在变流器19中累积了电荷，但是该电荷通过放电电路被释放。这防止了更靠近变流器19的那部分电能供应路径的电位保持在高电平。因此，在车辆10发生碰撞后，防止了比被切断部分更靠近变流器19的那部分电能供应路径的电位保持过高。
为了减少通过蓄电池20提供的电能而电位升高的部分，理想的是，在靠近蓄电池20的位置处安装供电电路断路器27。
下面描述供电电路断路器27的具体构造。
图2示出了用作供电电路断路器27的电路断路器的内部。具体地，图2(a)示出了致动器致动前电路断路器的内部。图2(b)示出了致动器致动后电路断路器的内部。
参照图2(a)和图2(b)，电路断路器的外壳41具有形成在其内部的基本为柱形的内部空间42。
电路断路器包括三个端子，这些端子形成在分离的位置处，并将内部空间42连接至外壳41的外部。这三个端子是第一端子43、第二端子44、和第三端子45。
第一端子43具有第一触点43a，第一触点43a用作蓄电池侧触点。第二端子44包括第二触点44a，第二触点44a用作电气装置侧触点。第一触点43a和第二触点44a位于外壳41的内周表面内，且暴露在内部空间42的轴向(图2(a)中以箭头A表示)中央位置处。第三端子45具有第三触点45a，第三触点45a用作电气装置接地触点。第三触点45a设置在外壳41的内表面内，并暴露在内部空间42的轴向一侧端部(即，顶部42a)。第二端子44以以下方式成型：与第一端子43的第一触点43a中位于顶部42a侧的端部相比，第二端子44的第二触点44a中位于顶部42a侧的端部被定位为少量(图2(a)中以箭头B表示)地更为靠近顶部42a。第一端子43连接至蓄电池20的正端子，第二端子44连接至变流器19。第三端子45通过电阻器(未示出)连接至接地部，该接地部具体地是电路的接地。
电路断路器包括低爆速炸药型致动器46。致动器46具有：基本为柱形的致动部47，其设置在内部空间42内；以及气体产生部48，用于响应于来自电子控制单元21的信号而通过点燃低爆速炸药使其燃烧来产生燃烧气体。在内部空间42中于内部空间42轴向一端的位置处，将气体产生部48配置在底部42b，即，介于底部42b和致动部47之间。当在气体产生部48中点燃低爆速炸药使其燃烧并产生燃烧气体时，燃烧气体压迫致动部47。这使致动部47在内部空间42中从底部42b向顶部42a移动。通常，低爆速炸药型致动器可快速工作，其价格低，且工作可靠性高。在本实施例中，电路断路器由低爆速炸药型致动器46驱动。在本实施例中，致动部47用作移动元件和可动元件。
下面将描述供电电路断路器27(见图1)的工作。
如图2(a)所示，在致动器46致动前，致动部47位于致动部47不与第三触点45a接触的位置。具体地，致动部47位于这样的位置处：致动部47与第一触点43a和第二触点44a接触，或者换言之，致动部47夹在第一触点43a和第二触点44a之间。致动部47由导电材料形成，该导电材料是具有高电导率的材料，诸如铁基材料。因此，在致动器46致动前，在电路断路器中所形成的各触点之中，第一触点43a和第二触点44a通过致动部47相互连接。当进行这样的连接时，致动器46的致动部47用作将第一触点43a与第二触点44a相互连接的连接元件。换言之，致动部47用作将蓄电池20正端子连接至电气装置(诸如变流器19)的电能供应路径的一部分。
在致动器46如图2(b)所示致动后，致动部47移动到这样的位置处：致动部47不与第一触点43a接触，但是与第二触点44a和第三触点45a接触。具体地，在致动器46致动后，致动部47在与第二触点44a接触的同时从靠近底部42b的位置向顶部42a移动。以此方式，致动部47离开第一触点43a和第二触点44a之间的位置并与第一触点43a分离。之后，致动部47在与第二触点44a接触的同时向致动部47与第三触点45a接触的位置移动。
电路断路器中位于致动部47移动方向前方的部分(电路断路器中靠近顶部42a的部分)具有在致动部47移动方向逐渐变细(楔状)的外表面。第三触点45a具有基本为圆筒形的形状。第三触点45a的内表面也在致动部47的移动方向逐渐变细(楔状)。因此，当致动器46致动且致动部47移动时，致动部47中位于致动部47移动方向中前方的部分被接纳在第三触点45a中。之后，即，在致动器46致动后，致动部47和第三触点45a之间的接触面压力增大，从而保证了第二触点44a和第三触点45a之间通过致动部47进行可靠连接。
如上所述，在电路断路器中，在致动器46致动后，所有触点中的第二触点44a和第三触点45a通过致动部47相互连接。当建立了这样的连接时，致动器46的致动部47用作使第二触点44a和第三触点45a相互连接的连接元件。换言之，致动部47用作使变流器19与接地部相互连接的连接元件。
由于采用了上述构造的电路断路器作为供电电路断路器27，致动部47通过致动器46的致动而进行移动。致动部47的移动切断了电能供应路径(通过所述电能供应路径将电能从蓄电池20的正端子提供给电气装置，诸如变流器19)，并将比被切断部分更靠近变流器19的电能供应路径部分接地。即，通过单个致动器46的操作执行电能供应路径的切断、以及电能供应路径被切断部分的接地。因此，与独立于路径接地致动器设置路径切断致动器的装置相比，第一实施例的装置更简化。
此外，在致动器46致动前，致动器46的致动部47用作将第一触点43a和第二触点44a相互连接的连接元件，或换言之，用作电能供应路径的一部分。在致动器46致动后，致动部47用作将变流器19与接地部相互连接的连接元件。因此，与独立于致动部47形成连接元件的装置相比，本实施例的装置更简化。
在车辆10中(图1)，发电机12和马达13都具有通过转动轴12a、13a的强制转动产生电能的电能产生功能。在发生车辆碰撞后牵引车辆10时，发电机12的转动轴12a和马达13的转动轴13a会与轴15一起强制转动。在这种情况中，发电机12和马达13产生电能，该电能会过度提高电路的电位。此外，由于马达13用作产生驱动车辆10用转动力矩的转动装置，必须采用较大尺寸的马达作为马达13。同样，较大尺寸的变换器被用作控制马达13的第二变换器18。这就增加了工作过程中在第二变换器18中累积的电荷，从而引起电路的一部分中电位过度升高。
为了解决该问题，在本实施例中，在三条发电机电缆28中各自安装发电机电路断路器29，其中每条发电机电缆都将发电机12和第一变换器17相互连接。在车辆10发生碰撞时，发电机电路断路器29切断相应的发电机电缆28。当基于来自撞击传感器25的输出信号检测到车辆10发生了碰撞时，发电机电路断路器29致动。这就切断了将发电机12与第一变换器17相互连接的发电机路径，具体地说是切断每条发电机电缆28。因此，阻止了向第一变换器17提供由发电机12产生的电能。此外，在工作时，除了切断发电机路径以外，每个发电机电路断路器29都将相应发电机路径中比被切断部分更靠近第一变换器17的那部分接地。在本实施例中，每个发电机电路断路器29都用作转动装置电路断路器。
每个发电机电路断路器29都被构造为与用于供电电路断路器27的电路断路器(见图2(a)和2(b))相同。在用作发电机电路断路器29的电路断路器中，第一触点43a连接至发电机12，第二触点44a连接至第一变换器17。第三触点45a通过电阻器(未示出)连接至接地部。具体地，接地部具体指电路的接地，其为连接至蓄电池20负端子的电路部分，并具有基本等于负端子电位的电位。在本实施例中，电路断路器的第一触点43a用作转动装置侧触点，第二触点44a用作控制器侧触点。第三触点45a用作转动装置接地触点。
在每个发电机电路断路器29(见图1)中，在致动器46致动前，致动器46的致动部47用作将发电机12与第一变换器17相互连接的发电机路径的一部分(图2(a))。在致动器46致动后，致动部47用作将第一变换器17与接地部相互连接的连接元件(图2(b))。
此外，通过被安装作为发电机电路断路器29的电路断路器中致动器46进行致动，使致动部47移动。致动部47的移动切断了发电机路径，并将比被切断部分更靠近第一变换器17的发电机路径部分接地。即，通过相应的单个致动器46的工作，执行每个发电机路径的切断以及发电机路径被切断部分的接地。因此，与独立于路径接地致动器设置路径切断致动器的装置相比，本实施例的装置更简化。此外，在致动器46致动前，致动器46的致动部47用作相应发电机路径的一部分。在致动器46致动后，致动部47用作将第一变换器17和接地部相互连接的连接元件。因此，相比于单独形成连接元件和致动部47的装置，第一实施例的装置更简化。
此外，在本实施例中，在三条马达电缆30中各自都安装有马达电路断路器31，其中每条马达电缆都将马达13(图1)与第二变换器18相互连接。在车辆10发生碰撞时，马达电路断路器31切断各马达电缆30。当基于来自撞击传感器25的输出信号检测到车辆10发生碰撞时，马达电路断路器31致动。这切断了各自将马达13与第二变换器18相互连接的马达路径，这些路径具体地为马达电缆30。因此，停止了向第二变换器18提供由马达13产生的电能。此外，在工作中，除了切断马达路径以外，每个马达电路断路器31都将相应马达路径中比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分接地。在本实施例中，马达电路断路器31各自用作转动装置电路断路器。
每个马达电路断路器31都被构造为与用作供电电路断路器27或发电机电路断路器29的电路断路器(见图2(a)和图2(b))相同。在用作马达电路断路器31的每个电路断路器中，第一触点43a连接至马达13，第二触点44a连接至第二变换器18。第三触点45a通过电阻器(未示出)连接至接地部。具体地，接地部是指电路的接地，其为连接至蓄电池20负端子的电路部分，并具有基本等于负端子电位的电位。在本实施例中，电路断路器的第一触点43a用作转动装置侧触点，而第二触点44a用作控制器侧触点。第三触点45a用作转动装置接地触点。
在每个马达电路断路器31(见图1)中，在致动器46致动前，致动器46的致动部47用作将马达13与第二变换器18相互连接的马达路径的一部分(图2(a))。在致动器46致动后，致动部47用作将第二变换器18与接地部相互连接的连接元件(图2(b))。
此外，通过被安装作为马达电路断路器31的电路断路器的致动器46进行致动，致动部47移动。致动部47的移动切断了相应的马达路径，并将马达路径中比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分接地。即，通过相应单个致动器46的工作，执行每条马达路径的切断以及马达路径被切断部分的接地。因此，与独立于路径接地致动器设置路径切断致动器的装置相比，本实施例的装置更简化。此外，致动器46的致动部47在致动器46致动前用作相应马达路径的一部分。致动部47在致动器46致动后用作将第二变换器18和接地部相互连接的连接元件。因此，相比于单独形成连接元件和致动部47的装置，本实施例的装置更简化。
发电机电路断路器29(图1)和马达电路断路器31的使用使得能够进行以下操作。
具体地，当车辆10发生碰撞时，发电机路径和马达路径被切断。因此，如果在碰撞后对车辆10进行牵引且发电机12和马达13产生电能，防止了所产生的电能被提供给第一变换器17和第二变换器18。这防止了每条发电机路径中比被切断部分更靠近第一变换器17的那部分的电位由于由发电机12所产生的电能而升高，以及防止了每条马达路径中比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分的电位由于由马达13所产生的电能而升高。
伴随着切断每条发电机路径，将发电机路径中比被切断部分更靠近第一变换器17的那部分接地。因此，在此阶段，由经由每条发电机电路断路器29的路径，具体为将发电机路径中比被切断部分更靠近第一变换器17的那部分连接至接地部的路径，形成放电电路。此外，伴随着切断每条马达路径，将马达路径中比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分接地。因此，在此阶段，由经由每个马达电路断路器31的路径形成放电电路，或换言之，由将比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分马达路径连接至接地部的路径形成放电电路。因此，即使在第一变换器17和第二变换器18中累积了电荷，也可以通过所述放电电路对该电荷进行放电。从而，防止出现下述情况：由于该电荷，使每条发电机电路路径中比被切断部分更靠近第一变换器17的那部分的电位保持在高电平，以及，使每条马达路径中比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分的电位保持在高电平。结果，在车辆10发生碰撞后，防止了每条发电机电路路径中比被切断部分更靠近第一变换器17的那部分的电位保持在高电平，以及，防止了每条马达路径中比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分的电位保持在高电平。
如上所述，本实施例具有以下优点。
(1)当检测到车辆10发生碰撞时，低爆速炸药型致动器46致动从而驱动供电电路断路器27，供电电路断路器27切断将蓄电池20的正端子连接至变流器19的电能供应路径。这防止了由于从蓄电池20提供的电能而使电能供应路径中比被切断部分更靠近变流器19的那部分的电位保持在高电平。此外，伴随着切断电能供应路径，将比被切断部分更靠近变流器19的那部分电能供应路径接地。因此，即使在变流器19中累积电荷，也可以防止该电荷使前述更靠近变流器19的那部分的电位保持在高电平。因此，在车辆10发生碰撞后，防止了比被切断部分更靠近变流器19的那部分电能供应路径的电位保持过高。
(2)通过由致动器46致动引起的致动部47的移动，供电电路断路器27切断了电能供应路径，并将比被切断部分更靠近变流器19的那部分电能供应路径接地。以此方式，通过驱动单个供电电路断路器27，或换言之，通过致动单个的致动器46，完成电能供应路径的切断以及将电能供应路径被切断部分的接地。因此，相比于单独形成路径切断致动器和路径接地致动器的装置，本实施例的装置更简化。
(3)用作供电电路断路器27的电路断路器中致动器46的致动部47由导电材料制成。在致动器46致动前，致动部47设置在这样的位置处：致动部47不与连接至接地部的电气装置接地触点相接触，但与连接至蓄电池20正端子的蓄电池侧触点和连接至变流器19的电气装置侧触点相接触。在致动器46致动后，致动部47移动至这样的位置处：致动部47不与蓄电池侧触点相接触，但与电气装置接地触点和电气装置侧触点相接触。以此方式，在致动器46致动前，致动器46的致动部47用作将蓄电池侧触点和电气装置侧触点相互连接的连接元件，其作为电能供应路径的一部分。在致动器46致动后，致动部47用作将电气装置侧触点与电气装置接地触点相互连接的连接元件。因此，与独立于致动部47形成连接元件的装置相比，第一实施例的装置更简化。
(4)沿致动部47的移动方向，致动部47中位于其移动方向前方的那部分的外形逐渐变细。第三触点45a的内表面(在致动部47移动后与位于致动部47移动方向前方的那部分相接触)也沿致动部47的移动方向逐渐变细。这就增加了致动器46致动后致动部47与第三触点45a之间的接触面压力。从而将变流器19与接地部可靠地彼此连接。
(5)在致动器46致动前，致动器46的致动部47夹在第一触点43a和第二触点44a之间。因此，在致动器46致动前，致动部47将变流器19和蓄电池20的正端子彼此连接。
(6)当检测到车辆10发生碰撞时，发电机电路断路器29被驱动，从而切断将发电机12和第一变换器17相互连接的每条发电机路径。马达电路断路器31也被致动，从而切断将马达13与第二变换器18相互连接的每条马达路径。这防止了由于发电机12产生的电能而使每条发电机路径中比被切断部分更靠近第一变换器17的那部分的电位升高。此外，防止了由于马达13产生的电能而使每条马达路径中比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分的电位升高。此外，伴随着切断各发电机路径，将每条发电机路径中比被切断部分更靠近第一变换器17的那部分接地。同样，伴随着切断各马达路径，将每条马达路径中比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分接地。因此，在车辆10发生碰撞后，防止了每条发电机路径中比被切断部分更靠近第一变换器17的那部分的电位保持过高的电平，以及，防止了每条马达路径中比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分的电位保持过高的电平。
(7)通过被安装作为发电机电路断路器29的电路断路器中致动器46的致动，致动部47进行移动。致动部47的移动切断了相应的发电机路径，并将比被切断部分更靠近第一变换器17的那部分发电机路径接地。通过被安装作为马达电路断路器31的电路断路器中致动器46的致动，致动部47进行移动。致动部47的移动切断了相应的马达路径，并将比被切断部分更靠近第二变换器18的那部分马达路径接地。从而，每条路径的切断以及被切断那部分路径的接地都是通过相应的单个致动器46进行的。因此，相比于独立于发电机路径接地致动器形成发电机路径切断致动器的装置，或相比于独立于马达路径接地致动器形成马达路径切断致动器的装置，本实施例的装置更简化。
(8)在致动器46致动前，设置作为发电机电路断路器29的电路断路器中致动器46的致动部47用作相应发电机路径的一部分。在致动器46的致动后，致动部47用作将第一变换器17和接地部相互连接的连接元件。在致动器46致动前，被安装作为马达电路断路器31的电路断路器中致动器46的致动部47用作相应马达路径的一部分。在致动器46的致动后，致动部47用作将第二变换器18和接地部相互连接的连接元件。相比于独立于前述连接元件形成电路断路器(设置作为发电机电路断路器29或马达电路断路器31)的致动部47的装置，这使得第一实施例的装置构造更简化。
(9)车辆10包括马达13，马达13具有产生驱动车辆10的转动力矩的力矩产生功能。即，在车辆10中，在控制马达13的第二变换器18中很容易累积大量的电荷。然而，本实施例防止了该部分电路电位由于累积的电荷而保持过高。
(第二实施例)
下文中将主要就与第一实施例的差别来描述根据本发明第二实施例的用于车辆的电路断路器。
本实施例的电路断路器与第一实施例的电路断路器的差别仅在于用作供电电路断路器27(图1)、发电机电路断路器29、和马达电路断路器31的每一个电路断路器的构造方面。下面将描述根据本实施例的每个电路断路器的构造。
图3示出了本实施例电路断路器的内部。具体地，图3(a)示出了致动器致动前的电路断路器内部。图3(b)示出了致动器致动后的电路断路器内部。
参照图3(a)和图3(b)，电路断路器的外壳51具有形成于其中的内部空间52。
电路断路器包括三个端子，这些端子形成在分离的位置处，并将内部空间52连接至外壳51的外部。这三个端子为第一端子53、第二端子54、和第三端子55。
第一端子53具有第一触点53a，第一触点53a用作蓄电池侧触点。第二端子54包括第二触点54a，第二触点54a用作电气装置侧触点。第一触点53a和第二触点54a位于外壳51的内周表面内，并暴露于内部空间52轴向(图3(a)中以箭头C表示)的中央位置处。此外，除第二触点54a之外，第二端子54还具有其他部分，该部分为用作电气装置侧触点的第四触点54b。第四触点54b暴露在内部空间52的轴向端部，这是顶部52a内表面中与第二触点54a间隔开的位置。第三端子55具有第三触点55a，第三触点55a用作电气装置接地触点。第三触点55a暴露在内部空间52的顶部52a的内表面中，位于与第四触点54b分隔开的位置处。
当电路断路器被用作供电电路断路器27时，第一端子53连接至蓄电池20的正端子，而第二端子54连接至变流器19。第三端子55通过电阻器(未示出)连接至接地部。接地部具体是指电路的接地，其是连接至蓄电池20负端子的电路部分，且具有基本等于蓄电池20负端子电位的电位。当电路断路器被用作发电机电路断路器29时，第一端子53连接至发电机12，第二端子54连接至第一变换器17，以及第三端子55连接至接地部。当电路断路器被用作马达电路断路器31时，第一端子53连接至马达13，第二端子54连接至第二变换器18，以及第三端子55连接至接地部。
该电路断路器包括低爆速炸药型致动器56。该致动器56具有致动部57和气体产生部58，致动部57设置在内部空间52中且基本为柱形，气体产生部58用于响应于来自电子控制单元21的信号通过点燃低爆速炸药并使其燃烧产生燃烧气体。气体产生部58沿内部空间52的轴向在内部空间52的一端位置处设置于底部52b，即，介于底部52b和致动部57之间。当在气体产生部58中点燃低爆速炸药使其燃烧并产生了燃烧气体时，该燃烧气体压迫致动部57。这使致动部57在内部空间52中从底部52b向顶部52a移动。在本实施例中，致动部57用作移动元件和可动元件。
下面将描述供电电路断路器的工作。
如图3(a)所示，在致动器56致动前，致动部57位于这样的位置处：致动部57既不与第三触点55a接触也不与第四触点54b接触。具体地，在此阶段，致动部57位于这样的位置处：致动部57与第一触点53a和第二触点54a接触。换言之，致动部57夹在第一触点53a和第二触点54a之间。致动部57由导电材料制成，该导电材料是具有高电导率的材料，诸如铁基材料。从而，在致动器56致动前，在电路断路器中设置的各端子中，第一端子53和第二端子54通过致动部57相互连接。当进行这样的连接时，致动器56的致动部57用作将第一端子53的第一触点53a与第二端子54的第二触点54a相互连接的连接元件。
在致动器56如图3(b)所示致动后，致动部57设置在这样的位置处：致动部57既不与第一触点53a接触也不与第二触点54a接触。具体地，致动部57位于这样的位置处：致动部57与第三触点55a和第四触点54b相接触，或具体地，致动部57被接纳在第三触点55a和第四触点54b之间的间隙中，并夹在第三触点55a和第四触点54b之间。
电路断路器中位于致动部57移动方向前方的部分(其为更靠近顶部52a的电路断路器部分)具有沿致动部57移动方向逐渐变细(楔状)的外表面。第三触点55a和第四触点54b以下述方式成形：二者之间的间隔沿致动部57的移动方向逐渐变小。从而，在致动器56致动后，与致动部57移动方向前方的致动部57部分相接触部分的内表面沿致动部57的移动方向逐渐变细(楔状)。从而，当致动器56致动且致动部57移动时，致动部57中位于致动部57移动方向前方的那部分被接纳在第三触点55a和第四触点54b之间的间隙中。随后，即，在致动器56致动后，第三触点55a与致动部57之间的接触面压力、以及第四触点54b与致动部57之间的接触面压力升高，从而保证了通过致动部57使第三触点55a与第四触点54b可靠连接。
如上所述，在电路断路器中，在致动器56致动后，所有端子中的第二端子54和第三端子55通过致动器56的致动部57相互连接。当建立了这样的连接后，致动器56的致动部57用作将第二端子54的第四触点54b和第三端子55的第三触点55a相互连接的连接元件。
本实施例除了具有(1)至(3)以及(5)至(9)所述优点相同的优点外，还具有以下优点。
(10)致动部57中位于致动部57移动方向前方的那部分的外表面沿致动部57移动方向逐渐变细。第三触点55a和第四触点54b以下述方式成形：第三触点55a与第四触点54b之间的间隔沿致动部57的移动方向逐渐减小。这提高了致动器56致动后第三触点55a与致动部57之间的接触面压力、以及第四触点54b与致动部57之间的接触面压力。因此，第三触点55a和第四触点54b通过致动部57可靠地彼此连接。
(第三实施例)
下文中将主要就与第一和第二实施例的差别来描述根据本发明第三实施例的用于车辆的电路断路器。
本实施例的电路断路器与第一和第二实施例的电路断路器的差别仅在于用作供电电路断路器27(图1)、发电机电路断路器29、和马达电路断路器31的每个电路断路器的构造方面。下面将描述根据本实施例的每个电路断路器的构造。
图4示出了本实施例的电路断路器内部。具体地，图4(a)示出了致动器致动前电路断路器的内部。图4(b)示出了致动器致动后电路断路器的内部。
参照图4(a)和图4(b)，电路断路器的外壳61具有形成于其中的内部空间62。这样的电路断路器连接至电缆，这些电缆具体地为供电电缆26、发电机电缆28、和马达电缆30。这些电缆各自贯穿相应电路断路器的内部空间62。
该电路断路器包括低爆速炸药型致动器66。该致动器66具有气体产生部68和设置在内部空间62中的致动部67。响应于由电子控制单元21输入的信号，气体产生部68通过点燃低爆速炸药使其燃烧来产生燃烧气体。
致动部67由导电材料制成，该导电材料是具有高电导率的材料，诸如铁基材料。致动部67位于内部空间62中与前述电缆中相应的一条电缆分隔开的位置。具有薄且锋利末端的切割器69与致动部67中更靠近电缆的那部分整体形成。切割器69的末端部沿与电缆延伸方向交叉的方向延伸。切割器69中位于电缆延伸方向一侧的部分(即导电部69a)由导电材料制成。切割器69中位于电缆延伸方向另一侧的部分(即绝缘部69b)由绝缘材料制成。该绝缘材料由具有极低电导率的材料(诸如树脂材料)形成。
气体产生部68位于这样的位置处，该气体产生部68暴露于内部空间62。气体产生部68安装在这样的位置处，其面向致动部67中切割器69形成部分的相反部分。
当在气体产生部68中点燃低爆速炸药并使其燃烧产生了燃烧气体时，该燃烧气体压迫致动部67。这使得致动部67以切割器69的末端压向电缆的方式移动。在本实施例中，致动部67和切割器69用作移动元件和可动元件。
该电路断路器还包括端子65，端子65将外壳61的内部连接至外部。端子65具有触点65a。在致动器66致动前，触点65a暴露在内部空间62内与致动部67和导电部69a分离的位置处。触点65a以以下方式成型：致动器66致动后，致动部67碰撞并接触触点65a。不论电路断路器是用作供电电路断路器27、还是用作发电机电路断路器29、或者用作马达电路断路器31，端子65都通过电阻器(未示出)连接至接地部。接地部(具体为电路的接地)是指电路中连接至蓄电池20负端子的部分，其具有基本等于蓄电池20负端子电位的电位。
下面描述电路断路器的工作。
参照图4(a)，在致动器66致动前，保持通过电缆进行的连接，同时致动部67和切割器69的导电部69a与电缆中的导电线之间保持绝缘状态。
如图4(b)所示，在致动器66致动以及致动部67移动后，切割器69的末端在移动过程中压迫并切断电缆。之后，当致动部67到达使致动部67碰撞并接触端子65的位置时，致动部67和切割器69都停止移动。以此方式，电缆被切割器69以物理方式切断。
在此状态中，电缆的两个切割面之一，或连接至第一变换器17、第二变换器18、或变流器19的切割面，仅与切割器69的导电部69a接触。从而该切割面通过导电部69a和致动部67连接至端子65。两个切割面中的另一个(连接至蓄电池20的正端子、或发电机12或马达13的切割面)仅与切割器69的绝缘部69b接触。
如上所述，在第三实施例的电路断路器中，在致动器66致动后，致动部67和切割器69沿与电缆交叉的方向移动。通过这样的移动，贯穿电路断路器内部延伸的电缆被物理方式切断。电缆的两个切断部分中的一个(即，连接至第一变换器17、第二变换器18、或变流器19的部分)连接至切割器69的导电部69a。
本实施例具有与以上列出的(1)、(2)、(6)、(7)、和(9)相同的优点。
(其他实施例)
所示出的各实施例可以变化成下面的形式。
在第一实施例中，沿致动器46中致动部47的移动方向，致动部47中位于致动部47移动方向前方的部分的外表面逐渐变细。然而，此部分的外形可以改变成所需的任何适当形状。沿第三触点45a的移动方向，第三触点45a的内表面逐渐变细。然而，第三触点45a的内表面形状可以改为所需的任何适当形状。具体地，只要在致动器46致动后保证致动部47与第三触点45a之间的接触部分中有足够的接触表面积和足够的接触面压力，致动部47前述部分的外形和第三触点45a的内表面形状就可以改成任何适当的形状。
在第二实施例中，致动部57的外形以及第三触点55a和第四触点54b的形状都可以改变为任何适当的形式。具体地，只要在致动器56致动后，保证致动部57与第三触点55a之间的接触部分以及致动部57与第四触点54b之间的接触部分具有足够的接触表面积以及足够的接触面压力，致动部57的外形以及第三触点55a和第四触点54b的形状就都可以改成任何适当的形状。
在第二实施例中，内部空间52的形状和致动部57的形状可以改变为任何适当的形式。具体地，只要在致动器56致动后致动部57移动到第三触点55a和第四触点54b之间的间隙中，就可以以任意适当的方式来成型内部空间52和致动部57。
在第三实施例中，每个电路断路器都连接至电缆(诸如供电电缆26、发电机电缆28、或马达电缆30)。在此状态中，电缆延伸贯穿电路断路器。然而，取代这种电路断路器，也可以使用具有两个端子和将这两个端子连接在一起的导电线的电路断路器。在此情况中，可以将两条独立的电缆连接至相应的两个端子。在这种布置中，导电线构成电缆的一部分。这种构造使得切割器69能够切断导电线。在此情况中，仅导电线的一个切割部分(例如，连接至第一变换器17、或第二变换器18、或变流器19的切割部分)连接至切割器69的导电部69a。
在上述各实施例中，发电机电路断路器29和马达电路断路器31之一可以省略，也可以省略上述两者。
在上述各实施例中，所采用的电路断路器通过单个致动器的致动实现了路径切断以及路径被切断部分接地。然而，可以采用独立于路径接地致动器形成路径切断致动器的电路断路器。可替换地，供电电路断路器27、发电机电路断路器29、和马达电路断路器31各自可被构造为具有两个电路断路器，这两个电路断路器为路径切断电路断路器和路径接地电路断路器。
除了发电机或马达或变换器或变流器以外，本发明还可以用于包括由蓄电池提供的电能驱动的任何合适电气装置的车辆。
因此，本文所提供的各实例和实施例应该被理解为示例性的，而非限制性的，且本发明不限于本文中给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围及其等同物内进行变化。

Claims (13)

1.一种用于车辆(10)的电路断路器系统，所述车辆的电路包括电气装置(12、13、17-19)和用于向所述电气装置(12、13、17-19)供应电能的蓄电池(20)，在检测到所述车辆(10)发生碰撞时，所述电路断路器系统切断从所述蓄电池(20)向所述电气装置(12、13、17-19)的电能供应，所述电路断路器系统的特征在于，
电能供应路径(26)，其将所述电气装置(12、13、17-19)与所述蓄电池(20)的正端子相互连接；以及
供电电路断路器(27)，其设置在所述电能供应路径(26)中，
其中，所述供电电路断路器(27)包括低爆速炸药型第一致动器(46；56；66)，当检测到碰撞时，所述第一致动器(46；56；66)致动以驱动所述供电电路断路器(27)，
其中，当所述第一致动器(46；56；66)致动时，所述供电电路断路器(27)切断所述电能供应路径(26)，并将所述电能供应路径(26)中比被切断部分更靠近所述电气装置(12、13、17-19)的那部分接地，以及
其中，所述第一致动器(46；56；66)具有移动元件(47；57；67、69)，当所述第一致动器(46；56；66)致动时，所述移动元件(47；57；67、69)进行移动，
其中，基于所述移动元件(47；57；67、69)的移动，所述供电电路断路器(27)执行所述电能供应路径(26)的切断、以及将所述电能供应路径(26)中更靠近所述电气装置的那部分接地，
其中，所述供电电路断路器(27)具有电气装置接地触点(45a、55a、65a)，
其中，沿所述移动元件(47；57；67、69)的移动方向，所述移动元件(47；57；67、69)中位于所述移动元件(47；57；67、69)移动方向前方的部分的外形逐渐变细，在所述移动元件(47；57；67、69)移动后，所述电气装置接地触点(45a、55a、65a)的内表面部分与所述移动元件(47；57；67、69)中位于所述移动元件(47；57；67、69)移动方向前方的那部分接触，以及，所述内表面部分沿所述移动元件(47；57；67、69)移动方向逐渐变细。
2.根据权利要求1所述的电路断路器系统，
其中，所述供电电路断路器(27)具有形成在相互分隔位置处的电气装置侧触点(44a、54a)和电气装置接地触点(45a、55a、65a)，所述电气装置侧触点(44a、54a)连接至所述电气装置，以及，所述电气装置接地触点(45a、55a、65a)连接至所述电气装置的接地部，以及
其中，所述移动元件(47；57；67、69)由导电材料制成，通过所述第一致动器(46；56；66)的致动，所述移动元件(47；57；67、69)移动到下述位置，所述移动元件(47；57；67、69)与所述电气装置接地触点(45a、55a、65a)和所述电气装置侧触点(44a、54a)相接触。
3.根据权利要求1所述的电路断路器系统，
其中，所述供电电路断路器(27)具有形成在相互分隔位置处的蓄电池侧触点(43a、53a)和电气装置侧触点(44a、54a)，所述蓄电池侧触点(43a、53a)连接至所述蓄电池(20)的正端子，以及，所述电气装置侧触点(44a、54a)连接至所述电气装置，以及
其中，所述移动元件(47；57；67、69)由导电材料制成，并布置在下述位置：所述第一致动器(46；56；66)致动前，所述移动元件(47；57；67、69)与所述蓄电池侧触点(43a、53a)和所述电气装置侧触点(44a、54a)相接触。
4.根据权利要求3所述的电路断路器系统，其中，在所述第一致动器(46；56；66)致动前，所述移动元件(47；57；67、69)夹在所述蓄电池侧触点(43a、53a)和所述电气装置侧触点(44a、54a)之间。
5.根据权利要求1所述的电路断路器系统，
其中，所述供电电路断路器(27)具有形成在相互分隔位置处的蓄电池侧触点(43a、53a)、电气装置接地触点(45a、55a、65a)和电气装置侧触点(44a、54a)，所述蓄电池侧触点(43a、53a)连接至所述蓄电池(20)的正端子，所述电气装置接地触点(45a、55a、65a)连接至所述电气装置的接地部，以及，所述电气装置侧触点(44a、54a)连接至所述电气装置，以及
其中，所述移动元件(47；57；67、69)由导电材料制成，其中，在所述第一致动器(46；56；66)致动前，所述移动元件(47；57；67、69)设置在这样的位置，所述移动元件(47；57；67、69)不与所述电气装置接地触点(45a、55a、65a)相接触、但与所述蓄电池侧触点(43a、53a)和所述电气装置侧触点(44a、54a)相接触；以及其中，在所述第一致动器(46；56；66)致动后，所述移动元件(47；57；67、69)设置在这样的位置，所述移动元件(47；57；67、69)不与所述蓄电池侧触点(43a、53a)相接触、但与所述电气装置接地触点(45a、55a、65a)和所述电气装置侧触点(44a、54a)相接触。
6.根据权利要求5所述的电路断路器系统，
其中，沿所述移动元件(47；57；67、69)的移动方向，所述移动元件(47；57；67、69)中位于所述移动元件(47；57；67、69)移动方向前方的部分的外形逐渐变细，在所述移动元件(47；57；67、69)移动后，所述电气装置侧触点(44a、54a)和所述电气装置接地触点(45a、55a、65a)各自的内表面部分与所述移动元件(47；57；67、69)中位于所述移动元件(47；57；67、69)移动方向前方的那部分接触，以及，所述内表面部分在所述移动元件(47；57；67、69)移动方向逐渐变细。
7.根据权利要求1所述的电路断路器系统，
其中，所述电能供应路径(26)由电缆(26)形成，以及
其中，所述移动元件(47；57；67、69)具有形成在末端部的切割器，当所述移动元件(47；57；67、69)响应于所述第一致动器(46；56；66)的致动而沿与所述电缆(26)交叉的方向移动时，所述切割器将所述电缆(26)切断。
8.根据权利要求1至权利要求7中任一项权利要求所述的电路断路器系统，
其中，所述车辆(10)包括：转动装置(12，13)，其具有通过由所述车辆(10)的轴使转动轴(12a)强制转动来产生电能的电能产生功能；以及控制器(17、18)，用于控制所述转动装置(12，13)的工作，以及
其中，所述电路断路器系统还包括：
转动装置路径(28、30)，其将所述转动装置(12，13)与所述控制器(17、18)相互连接；以及
转动装置电路断路器(29、31)，其设置在所述转动装置路径(28、30)中，
其中，所述转动装置电路断路器(29、31)包括低爆速炸药型第二致动器(46；56；66)，当检测到碰撞时，所述第二致动器(46；56；66)致动以驱动所述转动装置电路断路器(29、31)，以及
其中，当所述第二致动器(46；56；66)致动时，所述转动装置电路断路器(29、31)切断所述转动装置路径(28、30)，并将所述转动装置路径(28、30)中比被切断部分更靠近所述控制器(17、18)的那部分接地。
9.根据权利要求8所述的电路断路器系统，
其中，所述第二致动器(46；56；66)具有可动元件(47；57；67、69)，所述可动元件(47；57；67、69)在所述第二致动器(46；56；66)致动时进行移动，以及
其中，基于所述可动元件(47；57；67、69)的移动，所述转动装置电路断路器(29、31)执行所述转动装置路径(28、30)的切断、以及将所述转动装置路径(28、30)中更靠近所述控制器(17、18)的那部分接地。
10.根据权利要求9所述的电路断路器系统，
其中，所述转动装置电路断路器具有形成在相互分离位置处的控制器侧触点和控制器接地触点，所述控制器侧触点连接至所述控制器，以及，所述控制器接地触点连接至所述控制器的接地部，以及
其中，所述可动元件由导电材料制成，并通过用于驱动所述转动装置电路断路器的所述第二致动器的致动，所述可动元件移动到这样的位置，所述可动元件与所述控制器接地触点和所述控制器侧触点相接触。
11.根据权利要求9所述的电路断路器系统，
其中，所述转动装置电路断路器具有形成在相互分离位置处的转动装置侧触点和控制器侧触点，所述转动装置侧触点连接至所述转动装置，以及，所述控制器侧触点连接至所述控制器，以及
其中，所述可动元件由导电材料制成，且位于这样的位置：在用于驱动所述转动装置电路断路器的所述第二致动器致动前，所述可动元件与所述转动装置侧触点和所述控制器侧触点相接触。
12.根据权利要求9所述的电路断路器系统，
其中，所述转动装置电路断路器具有形成在相互分离位置处的转动装置侧触点、控制器侧触点、和控制器接地触点，所述转动装置侧触点连接至所述转动装置，所述控制器侧触点连接至所述控制器，以及，所述控制器接地触点连接至所述控制器的接地部，以及
其中，所述可动元件由导电材料制成，其中，在用于驱动所述转动装置电路断路器的所述第二致动器致动前，所述可动元件设置在这样的位置，所述可动元件不与所述控制器接地触点相接触、但与所述转动装置侧触点和所述控制器侧触点相接触；以及其中，在用于驱动所述转动装置电路断路器的所述第二致动器致动后，所述可动元件设置在这样的位置，所述可动元件不与所述转动装置侧触点相接触、但与所述控制器接地触点和所述控制器侧触点相接触。
13.根据权利要求8所述的电路断路器系统，其中，所述转动装置(12，13)具有产生用于驱动所述车辆(10)的转动力矩的力矩产生功能。
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