CN109070754A - 供用于电动车辆或混合动力车辆的电气设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电气设备，所述电气设备包括壳体和电子控制单元(20‑2)，所述电子控制单元(20‑2)包括至少一个安全开关(20C)，所述至少一个安全开关配置成用于在释放至少一个安全开关(20C)时关闭电子控制单元(20‑2)且用于在按压至少一个安全开关(20C)时开启电子控制单元(20‑2)。电气设备进一步包括销钉(40)，所述销钉包括具有近端和远端的细长主体，所述细长主体配置成使得在称作闭合位置的位置中，远端抵靠着壳体的元件(50)且近端抵靠着至少一个安全开关(20C)以供用于开启电子控制单元(20‑2)。

Description

供用于电动车辆或混合动力车辆的电气设备
技术领域
本发明涉及一种具体来说用于电动车辆或混合动力车辆的电气设备，且更具体来说涉及一种在操作员试图接入电气设备的内部组件(具体来说处于高电压电平的组件)时可自动地停止运转以便增加操作员的安全性的电气设备。
本发明旨在基于可使用销钉启用或停用的安全开关机制而提供一种简单、可靠且高效的机制。
背景技术
在包括传输电能的电路的系统(包含现代车辆推进系统)中，不希望操作员与处于高电压电平的组件或系统(例如逆变器)实体接触。
在图1和图2所示出的现有解决方案中，逆变器1-1包括电子控制单元20-1以及安装到由金属材料或塑料材料制成的壳体中的电源模块(未示出)。这类电源模块允许将由电池提供的直流电转换为交流电(通常称为“相电流”)例如以用于控制马达。逆变器包括处于高电压电平的元件且因此应谨慎操纵。在操作员需要去除安装在壳体2-1的正面3-1上的盖板(未示出)以接入逆变器1-1的内部组件4-1时，电子控制单元20-1应关闭(即停止运转)以防止操作员触电。为增加操作员的安全性，已知这类逆变器配备有互锁系统10-1，其在去除盖板时自动地关闭电子控制单元20-1。
图3和图4示出这类互锁系统10-1。这一互锁系统10-1使用一致动装置，所述致动装置在去除盖板时停用电子控制单元20-1。为这个目的，互锁系统10-1包括互锁开关10-10，其包括配置成抵靠着盖板的开关级别10-11。互锁开关10-10使用第一螺钉10-13安装在支架10-12上，且支架10-12使用第二螺钉10-14进一步安装在逆变器1-1的壳体2-1内。互锁开关10-10经由一组导线10-15和连接件10-16连接到电子控制单元20-1。在将盖板固定在壳体2-1上时，开关级别10-11抵压盖板，且启用(即开启)电子控制单元20-1。在从壳体2-1去除盖板时，释放开关级别10-11，且停用(即关闭)电子控制单元20-1。
这类互锁系统10-1较长且难以安装，尤其是需要用第一螺钉10-13来将互锁开关10-10固定在支架10-12上，随后使用第二螺钉10-14来将支架10-12固定在壳体2-1中，且最终通过塞住连接件10-16来将互锁开关10-10连接到电子控制单元20-1。
因此，为了操作员的安全，需要一种易于固定且易于在电气设备中使用的互锁系统。
发明内容
本发明涉及一种具体来说供用于电动车辆或混合动力车辆的电气设备，所述电气设备包括壳体和电子控制单元，所述电子控制单元包括至少一个安全开关，所述至少一个安全开关配置成用于在释放所述至少一个安全开关时关闭电子控制单元且用于在按压所述至少一个安全开关时开启电子控制单元，电气设备进一步包括销钉，所述销钉包括具有近端和远端的细长主体，所述细长主体配置成使得在称作闭合位置的位置中，所述远端抵靠着壳体的元件且所述近端抵靠着至少一个安全开关以供用于开启电子控制单元。
销钉安全机制简单、可靠且高效。此外，使用销钉来启用和停用至少一个安全开关使得电气设备成本低、质量小、耐用、易于安装且易于使用，以便防止操作员过早或无意中接触到电气设备(尤其是车辆上的电气设备)的高电压电平。
在一实施例中，电气设备进一步包括母线排，电子控制单元和所述母线排在所述壳体中安装为一个在另一个上方，销钉配置成横穿母线排以使得在闭合位置中，其远端抵靠着壳体的元件。使用母线排因此是易于固定销钉同时减小电气设备的大小并降低电气设备的成本的方法。
有利的是，销钉的细长主体是U形细长主体。这种形状易于制造且易于在安装电气设备时操纵。
根据一实施例，U形细长主体包括两个平行延伸的支脚。两个支脚之间的空间限定一间隙，所述间隙可用于容纳安装在母线排上的止挡件，因此阻止销钉在第一方向上相对于母线排平移移动。
在一优选实施例中，每一支脚包括搭扣配合肩状突起，其用于相对于与第一方向相反的(具体来说在第二方向上)母线排阻塞销钉。
有利的是，在每一支脚中紧靠搭扣配合肩状突起形成开口，以为支脚提供灵活性并允许将销钉插入在母线排中直到所述销钉到达阻塞位置为止。
在一优选实施例中，销钉是例如由相同材料模制的单件式元件(即单个元件)。销钉因此易于制造且易于安装，从而避免使用支架或螺钉。
有利的是，销钉由例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylenterephtalat)材料(例如PBT-GF30)的塑料材料制成。这类材料使得销钉易于制造，同时具有低成本和高摩擦阻力。
根据一实施例，母线排包括用于容纳销钉的隔室。
在一实施例中，隔室具有矩形部分。
隔室配置成将销钉保持在阻塞位置中，这避免使用特定支架或螺钉。
在一实施例中，隔室包括两个用于阻塞销钉的搭扣配合肩状突起的搭扣配合钩。
有利的是，隔室包括用于使销钉相对于母线排固定的止挡件。
有利的是，母线排由例如聚对苯二甲酸丁二醇酯材料(例如PBT-GF30)的塑料材料制成，且包括用于电连接的铜部分。
根据一实施例，至少一个安全开关包括安装在末端(例如按钮)上的接触器。
在一优选实施例中，电子控制单元包括两个安全开关。
有利的是，至少一个安全开关是波峰焊安全开关，其便宜且简单。
在一实施例中，电子控制单元包括电路板，所述至少一个安全开关安装在所述电路板上。
电子控制单元可进一步包括一板，所述电路板固定到所述板且所述板固定到电气设备的壳体。
在一实施例中，壳体包括盖板，销钉的远端抵靠着所述盖板。
本发明还涉及一种组装具体来说供用于电动车辆或混合动力车辆的电气设备的方法，所述电气设备包括壳体、电子控制单元、母线排以及销钉，所述电子控制单元包括至少一个安全开关，所述至少一个安全开关配置成用于在释放所述至少一个安全开关时关闭电子控制单元且用于在按压所述至少一个安全开关时开启电子控制单元，所述母线排包括用于容纳所述销钉的隔室，所述销钉包括具有近端和远端的细长主体，所述方法包括以下步骤：将销钉插入到母线排的隔室中，直到销钉横穿所述隔室且阻塞在所述隔室中为止；将包括母线排和插入销钉的组装件放置在壳体中；将电子控制单元安置在母线排和销钉上，使得所述销钉抵靠着至少一个安全开关；将电子控制单元固定到壳体，以便使至少一个安全开关保持在按压位置中。
本发明还涉及包括如先前所描述的逆变器的电动车辆或混合动力车辆。
在附图及以下实施方式中阐述一个或多个实施例的细节。其它特征将从实施方式和附图且从权利要求显而易见。
附图说明
在附图中：
-图1(先前所描述)呈现根据现有技术的逆变器的局部透视图。
-图2(先前所描述)呈现图1的逆变器的仰视图。
-图3(先前所描述)呈现图1和图2的逆变器的互锁系统的透视图。
-图4(先前所描述)呈现图1和图2的逆变器的互锁系统的另一透视图。
-图5呈现根据本发明的逆变器的局部透视图。
-图6呈现图5的逆变器的另一局部透视图。
-图7呈现图5的逆变器的拆分视图。
-图8呈现图5的逆变器的母线排、销钉以及电子控制单元的拆分视图。
-图9呈现图5的逆变器的电子控制单元的仰视透视图。
-图10呈现图5的逆变器的电子控制单元的俯视透视图。
-图11呈现示出两个安全开关的图9的详细视图。
-图12呈现图5的逆变器的母线排的仰视图。
-图13呈现图5的逆变器的母线排和销钉的透视图。
-图14呈现图5的逆变器的母线排和销钉的另一透视图。
-图15呈现图5的逆变器的销钉的透视图。
-图16呈现安装到图12到图14的母线排的隔室中的图15的销钉的侧视图。
-图17呈现包括图5的逆变器的母线排、销钉以及电子控制单元的组装件的透视图。
-图18呈现图17的组装件的另一透视图。
-图19示出根据本发明的方法的实施例。
具体实施方式
现将参考图5到图18描述根据本发明的电气设备的实施例。在这个实例中，电气设备是供用于电动车辆或混合动力车辆的逆变器。然而，本发明可适用于任何类型的电气设备，具体来说在高电压电平(例如超过60伏特)下工作且可能对操作员的安全造成风险的任何类型的电气设备。
图5示出用于电动车辆或混合动力车辆的逆变器1-2的实例，这类逆变器1-2允许控制车辆的电马达(未示出)。逆变器1包括壳体2-2，所述壳体中安装有如下文所描述的多个组件。
如图6到图8所示出，逆变器1-2包括电子控制单元20-2、母线排30以及销钉40。逆变器1-2还包括电源模块(未示出)，所述电源模块允许将从例如电池(未示出)的外部电力供应器接收的直流电转换为交流电，所述交流电预期用于控制车辆的电马达。在这个实例中，电源模块配置成用于将直流电改变为三个交流电(或相电流)。或者，在不限制本发明的范围的情况下，电源模块可配置成用于将直流电改变为大于或小于三相电流。
电子控制单元20-2配置成用于控制电源模块。具体来说，电子控制单元20-2配置成用于控制封装在电源模块中的半导体开关。
在这个实例中，如图9和图10所示出，电子控制单元20-2包括例如由金属或塑料制成的板20A以及固定到所述板20A上的电路板20B。如图6所示出，例如使用螺钉通过壳体2-2的开口面3-2来将板20A安装于所述壳体2-2中。应注意，所述板20A为视情况选用的。因此，在另一实施例中，电子控制单元20-2可仅包括可直接固定到壳体2-2的电路板20B。
参考图10和图11，为了在所述操作员去除电子控制单元20-2以接入逆变器1-2的内部组件(具体来说由于使用高电压电平的电源模块)时关闭电子控制单元20-2以防止操作员触电，电子控制单元20-2包括至少一个安全开关20C，例如波峰焊安全开关。在所示出的实例中，电子控制单元20-2包括两个安全开关20C，这种冗余增加了电气设备的安全性。
在这个实例中，每一安全开关20C包括安装在末端20C2上充当接触开关元件(例如按钮)的接触器20C1。接触器20C1因此配置成在释放位置与按压位置之间移动。在释放位置中，接触器20C1并不抵压末端20C2，且电子控制单元20-2停用，即关闭。在这种情况下，逆变器2-1的内部组件，具体来说电源模块，至少在放电时间之后不处于高电压电平。在按压位置中，接触器20C1抵压末端20C2，且电子控制单元20-2启用，即开启。在这种情况下，电源模块(具体来说在由车辆的电池供应时)可处于高电压电平。
在电子控制单元20-2完全安装到壳体2-2中时，即在安全开关20C处于其按压位置中时，需要启用所述电子控制单元20-2。
根据本发明，使用销钉40和母线排30来达成这一目的。
参考图12到图14，母线排30包括主体30A、三个输入电连接件30B1以及三个输出电连接件30B2。母线排30的功能因此为使用三个输入电连接件30B1来将电源模块的三相连接件使用输出电连接件30B2连接到逆变器1-2的三个输出连接件(未示出)。此外，母线排30包括配置成用于容纳销钉40的中空隔室30C(或槽位)。具体来说，每一输入电连接件30B1与相应输出电连接件30B2成一体。
在这个实例中，如图16所示出，隔室30C包括第一矩形内部部分的第一部分30C1和第二矩形内部部分的第二部分30C2，所述第二矩形内部部分大于第一部分30C1的第一矩形内部部分，因此限定两个相对的搭扣配合钩30D。
隔室30C进一步包括止挡件30E，其正交于搭扣配合钩30D突出，且配置成防止销钉40穿过隔室30C以及破坏壳体2-1的盖板50。为这一目的，两个支脚40B(本文中下文所描述)之间的联结部分抵靠止挡件30E。
在图15所示出的优选实施例中，销钉40是单件式元件，其由在近端40A-P与远端40A-D之间延伸的细长U形主体40A构成。在电子控制单元20-2安装到壳体2-2中的称作“闭合位置”的位置中，构成U形主体40A的基底的近端40A-P配置成用于抵靠着安全开关20C的接触器20C1，然而远端40A-D配置成用于抵靠着壳体2-2的盖板50。
U形主体40A包括两个支脚40B，其平行延伸且限定其之间的空间40B1，所述空间40B1配置成容纳隔室30C的止挡件30E。两个支脚40B的自由端构成销钉40的远端40A-D。
每一支脚40B包括搭扣配合肩状突起40C和开口40D。搭扣配合肩状突起40C形成在所述支脚40B的侧面部分的外部面上，以便在隔室30C的搭扣配合钩30D上阻塞销钉40。
开口40D形成于所述支脚40B紧靠对应搭扣配合肩状突起40C的中间部分中，以便为所述支脚40B的侧面部分提供一些灵活性，且因此在销钉40插入到如图16所示出的隔室30C中时允许搭扣配合肩状突起40C穿过搭扣配合钩30D。
现将参考图19描述用于组装电气设备的方法的示范性实施例。
在步骤S1中，将销钉40插入到母线排30的隔室30C中直到搭扣配合肩状突起40C穿过搭扣配合钩30D因此将销钉40阻塞在隔室30C中为止，如图16所示出。
搭扣配合钩30D与搭扣配合肩状突起40C协作，防止销钉40向上离开隔室30C。止挡件30E与两个支脚40B之间的联结部分协作，以便防止销钉40向下(即在相对于向上方向的相反方向上)且离开隔室30C。
在步骤S2中，将包括母线排30和销钉40的组装件放置于壳体2-2中。
在步骤S3中，电子控制单元20-2安置于母线排30和销钉40的近端40A-P上，使得安全开关20C的接触器20C1邻靠着所述近端40A-P。
在步骤S4中，例如使用螺钉来将电子控制单元20-2的板20A固定到壳体2-2。板20A在壳体2-2上的固定推压安全开关20C的接触器20C2抵着销钉40的近端40A-P，因此推压销钉40，直到销钉40抵靠着隔室30C的止挡件30E为止。此时，接触器20C1尚未抵压末端20C2，且支脚40B从壳体2-2略微突起。
在视情况选用的步骤S5中，可将防护板(未示出)固定在壳体2-2的面3-2上，以便关闭逆变器1-2并保护电子控制单元20-2的主控板20B。
在步骤S6中，在这个实例中，使用螺钉50A来将壳体2-2的盖板50固定在所述壳体2-2上。在安装所述盖板50时，抵靠着所述盖板50的销钉40的两个支脚40B向后朝向安全开关20C推压销钉40，从而朝向末端20C2推压接触器20C1。在盖板50的固定达成时，接触器20C1抵压末端20C2使得安全开关20C已到达其按压位置。随后电气设备处于称作“闭合位置”的位置中。
在一替代性实施例中，盖板50可以是壳体的壁(即由与壳体的其余部分相同的材料形成)。在这种情况下，首先将包括母线排30和销钉40的组装件放置于壳体2-2中，销钉40的两个支脚40B因此首先抵靠着壳体壁。随后，电子控制单元20-2的板20A固定到壳体2-2，推压接触器20C1抵着销钉40直到所述接触器20C1抵压末端20C2为止，因此到达闭合位置。
应注意，在步骤S1、步骤S2或步骤S3中的任一个之前，逆变器1-2的其它内部组件可已经安装在壳体2-2内。
虽然实施例已经参考其许多示意性实施例来描述，但应理解，可由本领域的技术人员设计将属于本公开的原理的精神和范围的许多其它修改和实施例。
更具体来说，可能存在属于本公开、附图以及随附权利要求的范围内的主题组合布置的组成部分和/或布置的各种变化和修改。除组成部分和/或布置的变化和修改之外，对于本领域的技术人员来说替代性使用也将是显而易见的。

Claims (15)

1.一种电气设备(1-2)，具体来说供用于电动车辆或混合动力车辆，所述电气设备(1-2)包括壳体(2-2)以及电子控制单元(20-2)，所述电子控制单元(20-2)包括至少一个安全开关(20C)，所述至少一个安全开关配置成用于在释放所述至少一个安全开关(20C)时关闭所述电子控制单元(20-2)且用于在按压所述至少一个安全开关(20C)时开启所述电子控制单元(20-2)，所述电气设备(1-2)进一步包括销钉(40)，所述销钉(40)包括具有近端(40A-P)以及远端(40A-D)的细长主体(40A)，所述细长主体(40A)配置成使得在称作闭合位置的位置中，所述远端(40A-D)抵靠着所述壳体(2-2)的元件(50)且所述近端(40A-P)抵靠着所述至少一个安全开关(20C)以供用于开启所述电子控制单元(20-2)。
2.根据权利要求1所述的电气设备(1-2)，进一步包括母线排(30)，所述电子控制单元(20-2)与所述母线排(30)在所述壳体(1-2)中安装为一个在另一个上方，所述销钉(40)配置成横穿所述母线排(30)以使得在所述闭合位置中，其远端(40A-D)抵靠着所述壳体(2-2)的元件(50)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1-2)，其中所述销钉(40)的所述细长主体(40A)是U形细长主体(40A)。
4.根据权利要求3所述的电气设备(1-2)，其中所述U形细长主体(40A)包括两个平行延伸的支脚(40B)。
5.根据权利要求4所述的电气设备(1-2)，其中每一支脚(40B)包括搭扣配合肩状突起(40C)。
6.根据权利要求5所述的电气设备(1-2)，其中每一支脚(40B)包括开口(40D)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1-2)，其中所述销钉(40)是单件式元件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1-2)，其中所述母线排(30)包括用于容纳所述销钉(40)的隔室(30C)。
9.根据权利要求8所述的电气设备(1-2)，其中所述隔室(30C)具有矩形部分。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的电气设备(1-2)，其中所述隔室(30C)包括两个搭扣配合钩(30D)。
11.根据权利要求8到10中任一项所述的电气设备(1-2)，其中所述隔室(30C)包括止挡件(30E)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1-2)，其中所述至少一个安全开关包括安装在末端(20C2)上的接触器(20C1)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1-2)，其中所述至少一个安全开关(20C)是波峰焊安全开关。
14.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1-2)，其中所述壳体(2-2)包括盖板(50)，所述销钉(40)的所述远端(40A-D)抵靠着所述盖板(40A-D)。
15.一种组装电气设备(1-2)的方法，具体来说供用于电动车辆或混合动力车辆，所述电气设备(1-2)包括壳体(2-2)、电子控制单元(20-2)、母线排(30)以及销钉(40)，所述电子控制单元(20-2)包括至少一个安全开关(20C)，所述至少一个安全开关配置成用于在释放所述至少一个安全开关(20C)时关闭所述电子控制单元(20-2)且用于在按压所述至少一个安全开关(20C)时开启所述电子控制单元(20-2)，所述母线排(30)包括用于容纳所述销钉(40)的隔室(30C)，所述销钉(40)包括具有近端(40A-P)以及远端(40A-D)的细长主体(40A)，所述方法包括以下步骤：
将所述销钉(40)插入(S2)到所述母线排(30)的所述隔室(30C)中，直到所述销钉(40)横穿所述隔室(30C)且阻塞在所述隔室(30C)中为止，
将包括所述母线排(30)以及所述插入销钉(40)的组装件放置(S3)在所述壳体(2-2)中，
将所述电子控制单元(20-2)安置(S4)在所述母线排(30)以及所述销钉(40)上，使得所述销钉(40)抵靠着所述至少一个安全开关(20C)，
将所述电子控制单元(20-2)固定(S5)到所述壳体(2-2)，以便使所述至少一个安全开关(20C)保持在按压位置中。
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