CN102398523B - 用于车辆的放电装置 - Google Patents
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Abstract
动力控制单元(PCU)壳体容纳PCU的电路,该电路包括第一电容器,并且由来自蓄电池的供电使该电路工作。在该电路中,第一汇流条与第一电容器阳极附近的部分相连接,而第二汇流条与第一电容器阴极附近的部分相连接。放电机构由开关和放电电阻串联连接而形成,由火药式致动器触发开关。放电机构整体地固定于PCU壳体。当检测到车辆的碰撞时,通过触发开关,放电机构使第一汇流条与第二汇流条彼此短路。据此,使放电机构与第一电容器并联连接,从而,放电电阻使得第一电容器放电。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆中采用的放电装置,这种车辆包括具有电容器的电路,并且在检测到有关碰撞的异常时强制停止给电路供电。更具体地,本发明涉及一种放电装置,当检测到异常时,除了停止供电,放电装置强制使电容器放电。
背景技术
近年来,车辆诸如混合动力车、电动车、以及燃料电池车,除了起到动力源作用的电动机和蓄电池之外,还配备有用来自蓄电池的电力驱动电动机的电路。这种电路包括变换器和逆变器。变换器提升蓄电池供电的电压,并且向逆变器输出电力。逆变器将所接受的直流电变换成适合于驱动电动机的交流电,并且向电动机输送电力。
在这种车辆中,当检测到异常诸如碰撞时,中断蓄电池与电路之间的连接,以强制停止给电路供电,从而,消除高压导致的不良影响。此外,在配备具有电容器的电路的车辆中,除了停止供电之外,可以使电容器强制放电。
例如,日本专利公开No.2006-141158披露了一种车辆控制装置,在车辆行驶期间,当检测到车辆碰撞时,车辆控制装置执行零扭矩控制,以使电容器快速放电。零扭矩控制指这样一种控制,在不产生来自电动机-发电机转动轴的扭矩的情况下,使电动机驱动电路工作。为了执行零扭矩控制,使用储存在逆变器的电容器或变换器的电容器中的电荷(电力)。
在执行零扭矩控制之前,将自动变速器切换至驻车锁定状态。据此,这是为了在不大可能的事件也就是在零扭矩控制期间电动机-发电机产生扭矩时,避免扭矩传送至驱动轮。
然而,在上述公开的车辆控制装置中,仅仅在变换器以及逆变器正常运行(正常作动)的条件下执行零扭矩控制来使电容器放电。如果变换器以及逆变器没有正常运行,则不能恰当地执行零扭矩控制。结果,不能使电容器恰当地放电,也就是,是否能使电容器恰当地放电,很大程度上受变换器以及逆变器状态的影响。
特别地,在检测到碰撞时,也就是在执行放电时,变换器以及逆变器有可能承受冲击。这有可能妨碍零扭矩控制的适当执行。
可以设置附加的放电机构来使电容器放电。然而,如果这种放电机构设置位置远离容纳该电路的壳体,连接放电机构与电路的导线有可能因冲击而断线(开路)。
发明内容
据此,本发明的目的是提供一种用于车辆的放电装置,当检测到有关车辆碰撞的异常时,可靠地触发用于车辆的放电装置,以使电容器放电。
为了达到上述目的,根据本发明的一方面,提供了一种适合于在车辆中使用的放电装置。车辆包括电路、至少一个电容器、以及用于容纳该电路的壳体。由来自电源的供电使电路工作。电容器包含在电路中,并且具有阳极和阴极。当检测到有关车辆碰撞的异常时,停止从电源到电路的供电。放电装置包括放电机构、第一汇流条、以及第二汇流条。当由于上述异常而停止从电源向电路供电时,放电机构使该至少一个电容器放电。第一汇流条与电路中位于该至少一个电容器阳极附近的部分连接。第二汇流条与电路中位于该至少一个电容器阴极附近的部分连接。放电机构包括由火药式致动器触发的开关、以及与开关串联连接的放电电阻。放电机构与壳体成一体。在检测到异常时,触发开关,以使第一汇流条与第二汇流条彼此短路,从而,使放电机构与该至少一个电容器并联连接,因而使该至少一个电容器放电。
根据本发明的另一方面,提供了一种车辆,这种车辆包括电路、至少一个电容器、以及用于容纳该电路的壳体。由来自电源的供电使电路工作。电容器包含在电路中,并且具有阳极和阴极。当检测到有关车辆碰撞的异常时,停止从电源到电路的供电。放电装置包括放电机构、第一汇流条、以及第二汇流条。当由于上述异常停止从电源到电路的供电时,放电机构使该至少一个电容器放电。第一汇流条与电路中位于该至少一个电容器阳极附近的部分连接。第二汇流条与电路中位于该至少一个电容器阴极附近的部分连接。放电机构包括由火药式致动器触发的开关、以及与开关串联连接的放电电阻。放电机构与壳体成一体。在检测到异常时,触发开关,以使第一汇流条与第二汇流条彼此短路,从而,使放电机构与该至少一个电容器并联连接,因而使该至少一个电容器放电。
根据下文结合附图进行详细描述,以示例的方式对本发明原理进行说明,本发明的其它方面和优点将更为明了。
附图说明
结合附图,参考本发明优选实施方式的下列描述,可以更好地理解本发明及其目的和优点,其中:
图1是示出车辆的图,车辆上安装有根据本发明第一实施例的用于车辆的放电装置;
图2是电路图,示出根据第一实施例用于车辆的放电装置的相关电路;
图3是局部轴测图,示出图2电路中的动力控制单元(PCU)壳体以及与PCU壳体外壁成一体的放电机构;
图4是示意性剖视平面图,示出图3的放电机构的壳体内部;
图5A和图5B是剖视图,示出根据第一实施例的开关的内部结构;
图6是电路图,示出根据本发明第二实施例的用于车辆的放电装置的电路;
图7是示意性剖视图,示出图6的电路中与PCU壳体的内部成一体的放电机构;
图8是本发明第三实施例的示意性剖视图,示出与PCU壳体内部成一体的放电机构;
图9是电路图,示出根据第三实施例的用于车辆的放电装置的电路;
图10A和图10B是剖视图,示出根据第三实施例的开关的内部结构;以及
图11是在切除下壳体的一部分情况下的轴测图,示出根据第三实施例的变化例的用于车辆的放电装置。
具体实施方式
(第一实施例)
下面,参照图1至图5,说明根据本发明第一实施例的用于车辆的放电控制装置。
图1示意性示出一种混合动力车(下文简称为车辆),其中应用了根据本实施例的用于车辆的放电装置。如图1所示,车辆10包括作为动力源的内燃机11、第一电动机-发电机MG1、动力分配装置12、以及第二电动机-发电机MG2。三相交流同步电动机可以用作第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2。动力分配装置12包括行星齿轮系,并且将内燃机11所产生的动力分配给第一电动机-发电机MG1和驱动轮13。第二电动机-发电机MG2主要起电动机的作用,并且独立于内燃机11的动力,产生用于驱动驱动轮13的辅助动力。
动力控制单元(PCU)14安装在车辆10上,PCU 14用于控制第一电动机-发电机MG 1和第二电动机-发电机MG2的运转。PCU 14容纳在专用壳体(下文称为PCU壳体)15中(参见图3)。PCU 14具有车载电气装置诸如变换器16和逆变器17、18。变换器16提升蓄电池20供电的电压,并且向逆变器17、18输出电力。逆变器17、18将输入的直流电变换成适合于驱动第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2的交流电,并且分别向第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2输出交流电。
车辆10具有电控单元21,电控单元21构造成以微型计算机作为主要构成部分。电控单元21与多种类型的传感器连接。多种类型的传感器包括例如:加速踏板传感器22,其用于检测加速踏板(未示出)的踩下量;速度传感器23,其用于检测车辆10的行驶速度;以及,碰撞传感器24,其用于检测是否存在有关车辆10碰撞的异常(本实施例中异常是碰撞自身)。
电控单元21接收来自多种类型传感器22至24的输出信号,并且基于这些信号执行多种类型的计算。基于计算结果,电控单元21执行与车辆10驱动相关的多种类型控制,例如,发动机11的运转控制、PCU 14的控制(变换器16的操作控制以及逆变器17、18的操作控制)。
多种类型的控制基本上根据下列概念执行。
例如,由第一电动机-发电机MG 1执行内燃机11的起动,第一电动机-发电机MG 1由来自蓄电池20的电力驱动。
在车辆10起动时或者在低负荷行驶期间,降低了发动机11的驱动效率。在这种状态下,停止发动机11,并且由来自蓄电池20的供电驱动第二电动机-发电机MG 2。由第二电动机-发电机MG 2产生的扭矩驱动车辆10,因而,降低了燃油消耗。
在发动机11能以高效率运转时,例如,在车辆10平稳行驶期间,由动力分配装置12将发动机11的动力分成两路。所分配动力的一部分作为驱动力传输至驱动轮13,使得驱动轮13转动。所分配动力的另一部分传输至第一电动机-发电机MG1,使得第一电动机-发电机MG1起发电机的作用。将第一电动机-发电机MG 1所产生电力用来驱动第二电动机-发电机MG 2,因而辅助内燃机11的动力。这降低了燃油消耗。
在车辆10加速时,使内燃机11的动力增大并且传输至驱动轮13。发动机11的动力还经由动力分配装置12传输至第一电动机-发电机MG 1,使得第一电动机-发电机MG 1发电。所产生电力和来自蓄电池20的电力驱动第二电动机-发电机MG 2。据此,将第二电动机-发电机MG 2的驱动力加到发动机11的动力上,使得车辆加速。
对于车辆10的减速,由驱动轮13所施加的动力使第二电动机-发电机MG 2转动,因而,第二电动机-发电机MG 2发电。所产生电力由蓄电池20回收。
图2示出包括PCU 14的电路。
如图2所示,蓄电池20与变换器16相连接。第一电容器31设置在蓄电池20的正极端子与负极端子之间。变换器电路(下文讨论)的输入电压施加至第一电容器31。第一电容器31减小由蓄电池20施加至变换器16的电压的波动。
变换器16包括两个串联连接的开关元件32、33,具体而言,两个绝缘栅双极晶体管。二极管34、35分别与开关元件32、33并联连接。蓄电池20的电压(例如200伏特)施加至开关元件32、33中的一个。具体而言,蓄电池20的电压施加至开关元件33的源极端子与漏极端子之间的一点。蓄电池20的正极端子与开关元件33(具体而言,开关元件33的漏极端子)经由电抗器36互相连接。此外,第二电容器37连接在彼此串联连接的开关元件32、33之间。具体而言,第二电容器37连接在开关元件32的漏极端子与开关元件33的源极端子之间。
在变换器16的操作控制中,控制开关元件32、33的操作。通过此控制,利用电抗器36的特性,将高于蓄电池20电压的电压(例如650伏特)输出至串联连接的开关元件32、33之间的点。用第二电容器37减小变换器16输出电压的波动。在第一实施例中,由开关元件32、开关元件33、二极管34、二极管35、以及电抗器36形成的电路起变换器电路的作用。
变换器16的输出电压输入至逆变器17、18。逆变器17具有六个开关元件38,而逆变器18也具有六个开关元件39。具体而言,逆变器17、18各自具有由绝缘栅双极晶体管形成的三相桥式整流器。逆变器17、18分别与第一电动机-发电机MG 1和第二电动机-发电机MG 2连接。二极管38a、39a各自与开关元件38、39中对应的一个并联连接。
在逆变器17、18的操作控制中,控制开关元件38、39的操作。通过此控制,将来自变换器16的直流电变换成适合于驱动第一电动机-发电机MG 1和第二电动机-发电机MG 2的交流电,并且将其供至第一电动机-发电机MG 1和第二电动机-发电机MG 2。通过逆变器17、18的操作控制,按适合于车辆10驱动状态的方式,驱动第一电动机-发电机MG 1和第二电动机-发电机MG 2。
用于容纳PCU 14的PCU壳体15布置在发动机舱中并且固定于车身。如图3所示,PCU壳体15分成中壳27、布置于中壳27上面的上壳26、以及布置于中壳27下面的下壳28。上壳26、中壳27、以及下壳28由金属诸如铝、铁或镁制成。构成PCU 14的多个车载电气装置各自布置在上壳26、中壳27、以及下壳28中的一个之中。例如,逆变器17、18布置在中壳27中,第一电容器31和变换器16布置在上壳26中,以及,第二电容器37布置在下壳28中。
当因例如碰撞使车辆10受损时,可能从PCU 14电路发生漏电(短路)。在如上所述具有内燃机11以及第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2作为驱动源的混合动力车中,施加至PCU14电路的电压趋于较高。所以,避免从电路漏电非常必要。据此,在第一实施例中,为避免这种漏电,设置断路器25,在车辆10的碰撞时,断路器25断开蓄电池20与PCU 14之间的连接,如图1和图2所示。当基于碰撞传感器24的输出信号检测到车辆10的碰撞时,触发断路器25,因而,停止从蓄电池20到PCU 14电路的供电。
此外,PCU 14包括第一电容器31和第二电容器37。所以,当PCU 14操作时,具体而言,当PCU 14接收来自蓄电池20的供电时,使第一电容器31和第二电容器37充电。所以,如果仅仅通过触发断路器25停止从蓄电池20向PCU 14电路供电,PCU 14电路的电压维持于不必要的高电平。
考虑到这一点,根据第一实施例,当由碰撞传感器24检测到有关车辆10碰撞的异常(在这种情况下为碰撞)时,触发断路器25,以停止从蓄电池20到PCU 14电路的供电,并且,放电机构40使第一电容器31放电。
如图2至图4所示,放电机构40具有细长状放电机构壳体42、开关50、以及放电电阻41。开关50和放电电阻41布置在放电机构壳体42中,并且彼此串联连接。
第一汇流条51与开关50连接,而第二汇流条52与放电电阻41连接。通过对例如由铜、铜合金或铜锌合金制成的导电板材进行冲压,并且将冲出的板材弯曲成期望的电路形状,形成汇流条。第一汇流条51的一部分和第二汇流条52的一部分分别包括连接端子51a、52a。侧板43形成放电机构壳体42相对于纵向的两个端部,连接端子51a、52a延伸穿过侧板43并且自侧板43向外伸出。
在PCU 14的电路上,在第一电容器31阳极附近的部分和第一电容器31阴极附近的部分中,分别设置连接部(螺栓)48。这些连接部48自PCU壳体15(中壳27)外壁上从分开的位置伸出。
连接部48穿过连接端子51a、52a和蓄电池20的正极侧连接片53以及负极侧连接片53。在此状态下,将螺帽54拧到连接部48上。扣紧螺帽54,以将连接片53和连接端子51a、52a固定至连接部48。据此,使连接片53和连接端子51a、52a与连接部48电连接,并且使放电机构40整体地固定至PCU壳体15的外壁。图3和图4中使用附图标记“49”的部件是绝缘板,将绝缘板置于PCU壳体15(中壳27)与连接端子51a、52a之间,以使这些部件彼此电绝缘。图3至图5中使用附图标记“45”的部件是电缆,用于连接电控单元21与开关50(下文讨论)的气体发生部62。
下面,参照图5A和图5B,说明开关50的内部结构。开关50的外壳由罩壳55形成。在罩壳55中形成大致柱状筒体56。筒体56沿罩壳55的轴向或者在图5A中的竖向延伸。为了使筒体56在轴向的端部彼此区分开,将一端(图5A中观察时为上端)定义为顶部56t,而另一端(图5A中观察时为下端)则定义为底部56b。
开关50构造成,使得两个分开的端子,或者说,第一端子57和第二端子58使筒体56的内部与罩壳55的外部相连接。第一端子57由与第一电容器31阳极连接的第一汇流条51形成,具体而言,第一端子57由第一汇流条51中位于开关50中的部分形成。相比之下,第二端子58与放电电阻41连接。第一端子57的一部分(第一触点57a)和第二端子58的一部分(第二触点58a)暴露于筒体56的顶部56t。
火药式致动器60布置在罩壳55中。响应于车辆10碰撞的检出而触发火药式致动器60。火药式致动器60包括:大致柱状的可移动部61,其位于筒体56中;以及,气体发生部62,其响应于来自电控单元21的信号,通过使爆炸物(火药)点火并燃烧来产生燃烧气体。可移动部61由导电材料(诸如铁基材料的高导电性材料)制成。气体发生部62安装于底部56b,以使气体发生部62布置在底部56b与可移动部61之间。
当在气体发生部62中使爆炸物点火并燃烧时,所产生的燃烧气体推动可移动部61,因而,可移动部61在筒体56内从底部56b朝顶部56t移动。一般而言,与其他类型的开关诸如电磁开关相比,火药式致动器60触发快、成本低、且操作可靠性高。在第一实施例中,使用这种火药式致动器60来驱动开关50。
在第一实施例中,可移动部61中在可移动部61移动时位于前侧的部分(面对顶部56t的部分)朝端部成楔形。也就是,这部分的角部外形是楔形。类似地,筒体56的顶部56t的角部的内部形状,其朝向可移动部61的前进侧也是楔形。在筒体56的楔形部分(角部)上,第一触点57a和第二触点58a形成为暴露于筒体56的内部。也就是,第一触点57a和第二触点58a具有这样的形状,使得第一触点57a与第二触点58a之间的距离朝可移动部61的前进侧减小。
在上述结构中,当可移动部61移动时,使可移动部61的前部适配在筒体56中靠近于顶部56t的部分中。此时,可移动部61的前部适配进第一触点57a与第二触点58a之间的空间(参见图5B)。据此,可移动部61与第一触点57a之间接触部分处的承压应力(bearing stress)和可移动部61与第二触点58a之间接触部分处的承压应力二者都增大。这保证第一触点57a与第二触点58a之间经由可移动部61进行连接。
作为放电电阻41,其具有这样一种性能,即,能在期望时间内例如在数分钟内使第一电容器31充分放电。
通过给PCU 14增设放电机构40,形成根据第一实施例的用于车辆的放电装置(参见图1)。根据这种用于车辆的放电装置,根据碰撞传感器24检测的结果(是否存在车辆10的碰撞),放电机构40按下列方式操作。
<未检测到碰撞时>
电控单元21没有向气体发生部62发送用于使气体发生部62动作的指令信号。在气体发生部62中,没有使爆炸物点火,也就不产生燃烧气体。在开关50中,可移动部61位于其与第一触点57a或第二触点58a不相接触的位置(参见图5A)。所以,第一触点57a和第二触点58a在开关50中没有互相连接。所以,第一电容器31的阳极与放电电阻41没有互相连接。
所以,即使设置了用于使第一电容器31放电的放电机构40,但在没有检测到车辆10碰撞时,放电机构40对PCU 14的电路(其包含第一电容器31)特性几乎没有影响(参见图2)。因此,当设置使第一电容器31放电的放电机构40时,应用于PCU 14的放电机构40实质上并没有改变PCU 14的电路。如上所述,根据第一实施例,通过向PCU 14简单地增设放电机构40,能容易地获得用于车辆的放电装置。这改进了用于车辆的放电装置的使用性能。
<当检测到碰撞时>
电控单元21向气体发生部62发送用于使气体发生部62动作的指令信号。响应于此信号,使爆炸物点火并且在气体发生部62中燃烧,从而产生燃烧气体(参见图5B)。受到燃烧气体推动(驱动),可移动部61移动到其与第一触点57a和第二触点58a二者相接触的位置。由可移动部61使第一触点57a和第二触点58a在开关50中互相连接。与其他类型的开关诸如电磁开关相比,用于操作开关50的一系列步骤通常执行得更快。通过开关50的快速操作,放电机构40在第一汇流条51(其和第一电容器31阳极附近的电路部分连接)与第二汇流条52(其和第一电容器31阴极附近的电路部分连接)之间快速短路。短路促使放电机构40与第一电容器31并联连接。换而言之,使放电电阻41连接在第一电容器31的阳极与阴极之间。所以,由放电电阻41使第一电容器31快速放电。
与现有技术中通过零扭矩控制执行放电(日本专利公开No.2006-141158中所披露的技术)不同,本实施例的放电是在与电路相连接的放电机构40中执行的。根据该公开中所披露的现有技术,如果电路中的变换器和逆变器没有正常运行并且不能适当地执行零扭矩控制,则放电也不能适当地执行。与之相比,根据第一实施例,可靠地执行放电,而与电路中各部分(变换器16和逆变器17、18)的状态无关。
根据第一实施例,放电机构40与PCU壳体15成一体。所以,在PCU壳体15附近,PCU壳体15中的第一电容器31与放电机构40构成并联连接。所以,与在远离PCU壳体15的位置处使放电机构40与第一电容器31连接的情况相比,不容易发生由于冲击所致的断线。同样,考虑到这一点,在放电电阻41处可进一步可靠地执行放电。
如上所述的第一实施例具有下列优点。
(1)在PCU 14的电路中,第一汇流条51与第一电容器31阳极附近的部分连接,而第二汇流条52与阴极附近的部分连接。放电机构40由用火药式致动器60触发的开关50与放电电阻41串联连接形成,并且使放电机构40与PCU壳体15(中壳27)成一体(图3、图4)。当碰撞传感器24检测到碰撞时,通过开关50的操作,由放电机构40使第一汇流条51与第二汇流条52短路,因而使放电机构40与第一电容器31并联连接。
因此,在检测到碰撞时,电路中的变换器16和逆变器17、18很可能承受冲击而无法正常运行。然而,根据第一实施例,由放电电阻41使第一电容器31可靠地放电,从而适当地降低PCU 14电路中各部分处的电位,而不受这些部分(变换器16和逆变器17、18)状态的影响。
此外,在PCU壳体15附近,放电机构40与PCU壳体15中的第一电容器31构成并联连接。与在远离PCU壳体15的位置处使放电机构40与第一电容器31连接的情况相比,不太可能发生由于冲击所致的断线。因此,在放电电阻41处可以使放电更可靠地执行。
此外,由于放电机构40与PCU壳体15成一体,用于车辆的放电装置不会因增加了放电机构40而致使尺寸增大。
(2)放电机构40在PCU壳体15(中壳27)的外壁上与PCU壳体15成一体。
所以,当给PCU 14的电路增设放电机构40时,在PCU壳体15外部执行增设操作。也就是,PCU壳体15的内部不需要改动,与在PCU壳体15内部完成这种增设操作的情况相比,便利于增设的工作。因为相同的原因,便于放电机构40的维护。
(3)火药式致动器60包括可移动部61和气体发生部62,可移动部61以可移动方式设置在罩壳55中,气体发生部62设置在罩壳55中,而且,响应于检出异常而使爆炸物点火并且燃烧(图5A)。由气体发生部62产生的燃烧气体推动可移动部61使其移动,因而触发开关50(图5B)。
通过开关50的快速触发,使第一汇流条51与第二汇流条52快速短路,使得放电机构40与第一电容器31快速并联连接。据此,使第一电容器31迅速地放电。
(第二实施例)
下面,参照图6和图7,说明根据本发明第二实施例的用于车辆的放电装置。
在第二实施例中,当检测到车辆10的碰撞时,除了通过触发断路器25停止从蓄电池20到PCU 14的供电之外,由放电机构40使第二电容器37放电。
放电机构40具有细长状放电机构壳体42、开关50、以及放电电阻41。开关50和放电电阻41布置在放电机构壳体42中并且彼此串联连接。第一汇流条51与开关50连接,而第二汇流条52与放电电阻41连接。第一汇流条51的一部分和第二汇流条52的一部分分别包括连接端子51a、52a。端子51a、52a延伸穿过放电机构壳体42的侧板43,并且从侧板43向外伸出。开关50和放电电阻41与第一实施例中所述的相同。
在PCU壳体15的下壳28中,汇流条65、66分别与第二电容器37阳极附近的部分以及阴极附近的部分连接。汇流条65、66形成电路的一部分。汇流条65具有横片65a和竖片65b,以及,汇流条66具有横片66a和竖片66b。横片65a、66a在中壳27中沿着第二电容器37水平地朝相反方向延伸。竖片65b、66b分别自横片65a、66a的伸出端部向上延伸。放电机构壳体42在中壳27中布置在竖片65b、66b之间。第一汇流条51的连接端子51a固定为使其接触横片65a,以及,第二汇流条52的连接端子52a固定为使其接触横片66a。据此,放电机构40在PCU壳体15(中壳27)内与PCU壳体15成一体。
除了以上所讨论的不同,第二实施例的结构与第一实施例的相同。所以,对于和第一实施例中对应部件相似或者相同的部分使用相似或者相同的附图标记,并且省略其具体说明。
第二实施例与第一实施例的不同在于:由放电机构40进行放电的目标是第二电容器37,以及,在PCU壳体15(中壳27)内执行放电。至少相对于第一实施例的优点(1)和(3),第二实施例基本上具有与第一实施例相同的优点。取代(不同于)上述优点(2),第二实施例提供了下列优点。
(4)放电机构40在PCU壳体15(中壳27)内部与PCU壳体15成一体。
所以,放电机构40被PCU壳体15遮盖并保护,使得放电机构40适合于例如运输。这使用于车辆的放电装置紧凑(小型化)。
(第三实施例)
下面,参照图8至图10,说明根据本发明第三实施例的用于车辆的放电装置。
在第三实施例中,当检测到车辆10的碰撞时,除了通过触发断路器25以停止从蓄电池20向PCU 14的供电之外,由共用的放电机构40使第一电容器31和第二电容器37放电。
如图8所示,放电机构40具有细长状放电机构壳体42、开关50、以及放电电阻41。开关50和放电电阻41布置在放电机构壳体42中并且彼此串联连接。两个第一汇流条51、71与开关50连接,以及,第二汇流条52与放电电阻41连接。一个第一汇流条51的一部分和第二汇流条52的一部分分别包括连接端子51a、52a。端子51a、52a延伸穿过放电机构壳体42的侧板43,并且自侧板43向外伸出。另一第一汇流条71的一部分包括端子71a,端子71a延伸穿过放电机构壳体42的顶板并且位于放电机构壳体42外部。开关50和放电电阻41与第一实施例中所描述的那些相同。
在PCU壳体15的下壳28中,汇流条65与第二电容器37阳极附近的部分连接。汇流条65形成电路的一部分。此外,分别地,形成电路一部分的汇流条66与第一电容器31阴极附近的部分以及第二电容器37阴极附近的部分连接。汇流条65具有横片65a和竖片65b,以及,汇流条66具有横片66a和竖片66b。横片65a、66a在中壳27中沿着第二电容器37水平地朝相反方向延伸。竖片65b、66b分别自横片65a、66a的伸出端部向上延伸。此外,形成电路一部分的汇流条72与第一电容器31阳极附近的部分连接,也就是,与将第一电容器31阳极和二极管34、35彼此连接的路线连接。
放电机构壳体42布置在竖片65b、66b之间。第一汇流条51的连接端子51a(其自放电机构壳体42的一个侧板43伸出)固定为使其接触横片65a。第二汇流条52的连接端子52a(其自另一侧板43伸出)固定为使其接触横片66a。此外,自放电机构壳体42的顶板44伸出的连接端子71a与汇流条72相接触并与之固定。据此,在PCU壳体15(中壳27)内部,使放电机构40与PCU壳体15整体地固定。
图10A图示开关50的内部结构。如图10A所示,开关50构造成,使得三个分开的端子,或者说,第一端子57、第二端子58、第三端子73使筒体56的内部与罩壳55的外部相连接。第一汇流条51与第二电容器37阳极附近的部分连接,由第一汇流条51形成第一端子57,具体而言,由第一汇流条51中位于开关50附近的端部形成第一端子57。第一汇流条71与第一电容器31阳极附近的部分连接,由第一汇流条71形成第三端子73,具体而言,由第一汇流条71中位于开关50附近的端部形成第三端子73。相比之下,第二端子58与放电电阻41连接。第一端子57的一部分(第一触点57a)和第二端子58的一部分(第二触点58a)暴露于筒体56顶部56t的角部附近。第三端子73的一部分(第三触点73a)暴露于筒体56的顶部56t。
火药式致动器60布置在罩壳55中。火药式致动器60包括可移动部61和气体发生部62。
除了以上所讨论的不同,第三实施例的结构与第一实施例的相同。所以,对于和第一实施例中对应部件相似或相同的部分使用相似或者相同的附图标记,并且省略其具体说明。
根据由碰撞传感器24检测的结果(是否存在车辆10的碰撞),放电机构40按下列方式操作。
<当未检测到碰撞时>
电控单元21没有向气体发生部62发送用于使气体发生部62动作的指令信号。在气体发生部62中,没有使爆炸物点火,也不会产生燃烧气体。在开关50中,可移动部61位于其与第一触点57a、第二触点58a、或第三触点73a不相接触的位置(参见图10A)。所以,第一触点57a、第二触点58a、以及第三触点73a在开关50中没有互相连接。第一电容器31的阳极与放电电阻41没有彼此连接,以及,第二电容器37的阳极与放电电阻41也没有彼此连接。
所以,即使设置有用于使第一电容器31和第二电容器37放电的放电机构40,但在没有检测到车辆10的异常时,放电机构40对PCU 14电路(其包括第一电容器31和第二电容器37)的特性几乎没有影响(参见图9)。因此,当设置使第一电容器31和第二电容器37放电的放电机构40时,施加至PCU 14的放电机构40实质上并没有改变PCU 14的电路。如上所述,根据第三实施例,通过向PCU
14简单地增设放电机构40,能容易地获得用于车辆的放电装置。这改进了用于车辆的放电装置的使用性能。
<当检测到碰撞时>
电控单元21向气体发生部62发送用于使气体发生部62动作的指令信号。响应于此信号,使爆炸物点火并在气体发生部62中燃烧,从而产生燃烧气体。受到燃烧气体推动,可移动部61移动到其与各第一触点57a、第二触点58a、以及第三触点73a相接触的位置(参见图10B)。在开关50中,由可移动部61使第一触点57a、第二触点58a、以及第三触点73a彼此连接。
与其他类型的开关诸如电磁开关相比,开关50操作的一系列步骤通常快速地执行。通过开关50的快速操作,放电机构40在第一汇流条51(其和第一电容器31以及第二电容器37的阳极附近部分连接)与第二汇流条52(其和第一电容器31以及第二电容器37的阴极附近部分连接)之间快速短路。短路促使放电机构40与第一电容器31并且也与第二电容器37并联连接。换而言之,放电电阻41连接在第一电容器31的阳极与阴极之间、以及第二电容器37的阳极与阴极之间。所以,由放电电阻41使第一电容器31和第二电容器37快速放电,并且,可靠地降低PCU 14的电路中各部分的电位。
所以,尽管第三实施例与第二实施例的不同在于由放电机构40进行放电的目标包括第一电容器31和第二电容器37二者,但第三实施例与第二实施例基本上具有相同的优点,也就是,第二实施例的优点(1)、(3)和(4)。
另外,第三实施例具有下列优点。
(5)由共用的放电机构40使第一电容器31和第二电容器37放电。所以,只需要一个放电机构40。这降低了用于车辆的放电装置的成本。此外,可以大致同时开始两个电容器31、37的放电。
本发明可以按下列形式实施。
在第三实施例中,第一电容器31和第二电容器37布置在上壳26、中壳27、以及下壳28中的不同壳体之中。作为替代,电容器31、37可以布置在相同的壳体中。
图11示出了用于车辆的放电装置的一种示例,其中,电容器31、37二者都布置在下壳28中。
开关50和放电电阻41不是布置在放电机构壳体42中,而是固定于下壳28的内底部,同时使其彼此串联连接。
两个汇流条51、71与开关50连接。一个第一汇流条,或者第一汇流条51,自第二电容器37阳极延伸,并且与汇流条65(其形成电路的一部分)连接。另一第一汇流条,或者第一汇流条71,自第一电容器31阳极延伸,并且与汇流条72(其形成电路的一部分)连接。
开关50和放电电阻41经由第二端子58互相连接。
第二汇流条52自放电电阻41延伸。汇流条66形成电路的一部分,汇流条66分别自第一电容器31阴极和第二电容器37阴极延伸。第二汇流条52分别与汇流条66连接。
图11中使用附图标记“74”的部件是用于向开关50输入信号的连接插头。连接插头74布置在PCU壳体(下壳28)的外壁上。
按这种方式,将具有开关50和放电电阻41的放电机构40固定至PCU壳体15(下壳28)。
本结构具有与第三实施例相同的优点。
在上述各实施例中,碰撞传感器24检测到车辆10碰撞的时刻定义为异常检出时刻。然而,车辆预计发生碰撞的时刻也可以定义为异常检出时刻。例如,按下列方式,进行碰撞的预测。用雷达传感器探测障碍物与车辆之间的碰撞速度(障碍物与车辆之间的相对速度)以及障碍物与车辆之间的距离。作为雷达传感器,可以使用例如用于巡航控制的毫米波雷达。在碰撞预警控制器中,基于雷达传感器的检测信号,判断碰撞发生的可能性。将碰撞预警控制器判定碰撞不可避免发生的时刻定义为异常检出时刻。
本发明可以应用于在电路中具有一个、或三个或更多个电容器的用于车辆的放电装置,并且使一个或多个电容器放电。
本发明不仅可以应用于连接蓄电池20作为电源的电路,而且可以应用于连接商用电源作为电源的电路。
根据本发明的用于车辆的放电装置不仅可以应用于混合动力车,而且可以应用于电动车或燃料电池车。
所以,本实例和实施方式应当认为是说明性而非限制性的,以及,本发明并不局限于此处所给出的细节,而是可以在所附权利要求的范围及其等效置换内进行修改。
Claims (8)
1.一种用于车辆的放电装置,包括:
电路,由来自电源的供电使所述电路工作;
至少一个电容器,其包含在所述电路中,以及,所述电容器具有阳极和阴极;以及
壳体,其用于容纳所述电路;
其中,当检测到有关所述车辆碰撞的异常时,停止从所述电源向所述电路的供电,
所述放电装置特征在于:
放电机构,当由于所述异常而停止从所述电源向所述电路的供电时,所述放电机构使所述至少一个电容器放电;
第一汇流条,其与所述电路中位于所述至少一个电容器阳极附近的部分连接;以及
第二汇流条,其与所述电路中位于所述至少一个电容器阴极附近的部分连接,
其中,所述放电机构包括:
开关,由火药式致动器触发所述开关;以及
放电电阻,其与所述开关串联连接,
所述放电机构与所述壳体成一体,其中,
所述火药式致动器包括大致柱状的可移动部,该可移动部位于筒体中,
所述筒体的内顶部的第一角的内部形状为楔形,
在前进侧的所述可移动部的第二角的外部形状为楔形,其中所述第二角的外部形状对应所述第一角的内部形状,
第一触点和第二触点分别与所述第一汇流条和所述第二汇流条电连接,
所述第一触点和第二触点形成为通过沿着所述筒体的第一角上的筒体的内表面设置而暴露,以及
在检测到所述异常时,触发所述开关,以使所述第一汇流条与所述第二汇流条彼此短路,从而,将所述放电机构与所述至少一个电容器并联连接,使得所述至少一个电容器放电。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的放电装置,其特征在于:所述放电机构在所述壳体的外壁上整体地固定于所述壳体。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的放电装置,其特征在于:所述放电机构在所述壳体的内部整体地固定于所述壳体。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项权利要求所述的用于车辆的放电装置,其特征在于:
所述开关包括用于容纳所述火药式致动器的罩壳,
所述火药式致动器包括:
气体发生部,其布置在所述罩壳中,响应于检测出所述异常,所述气体发生部使爆炸物点火并燃烧,从而产生燃烧气体,以及
由所述气体发生部所产生的燃烧气体推动所述可移动部,从而,触发所述开关。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的放电装置,其特征在于:
所述电源包括蓄电池,
所述电路包括用于提升所述蓄电池的电压的变换器电路,以及
所述至少一个电容器包括第一电容器和第二电容器中的至少一个,所述变换器电路的输入电压施加于所述第一电容器,所述变换器电路的输出电压施加于所述第二电容器。
6.一种车辆,包括:
电路,由来自电源的供电使所述电路工作;
至少一个电容器,其包含在所述电路中,所述电容器具有阳极和阴极;
壳体,其用于容纳所述电路;以及
放电装置,其具有放电机构;
其中,当检测到有关车辆碰撞的异常时,停止从所述电源向所述电路的供电,并且由所述放电机构使所述至少一个电容器放电,
所述放电装置特征在于:
第一汇流条,其与所述电路中位于所述至少一个电容器的阳极附近的部分连接;以及
第二汇流条,其与所述电路中位于所述至少一个电容器的阴极附近的部分连接,
其中,所述放电机构包括:
开关,由火药式致动器触发所述开关;以及
放电电阻,其与所述开关串联连接,
所述放电机构与所述壳体成一体,其中,
所述火药式致动器包括大致柱状的可移动部,该可移动部位于筒体中,
所述筒体的内顶部的第一角的内部形状为楔形,
在前进侧的所述可移动部的第二角的外部形状为楔形,其中所述第二角的外部形状对应所述第一角的内部形状,
第一触点和第二触点分别与所述第一汇流条和所述第二汇流条电连接,
所述第一触点和第二触点形成为通过沿着所述筒体的第一角上的筒体的内表面设置而暴露,以及
在检测到所述异常时,触发所述开关,以使所述第一汇流条与所述第二汇流条彼此短路,从而,使所述放电机构与所述至少一个电容器并联连接,使得所述至少一个电容器放电。
7.根据权利要求6所述的车辆,其特征在于:
所述电源包括蓄电池,
所述电路包括用于提升所述蓄电池的电压的变换器电路,以及
所述至少一个电容器包括第一电容器和第二电容器中的至少一个,所述变换器电路的输入电压施加于所述第一电容器,所述变换器电路的输出电压施加于所述第二电容器。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的车辆,其特征在于:由一种碰撞传感器检测所述车辆的碰撞。
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