高压互锁插头组件、高压互锁连接设备和移除高压互锁插头组件的方法与流程

1.本发明涉及电气系统，尤其是涉及车辆高压系统的高压互锁连接系统。


背景技术：

2.随着节能环保的要求越来越严格，具有低排放甚至零排放的新能源汽车，即混合动力汽车和纯电动汽车，得到越来越多的实际使用。在这些新能源车中常常采用高压电路系统，其例如包括高压电源和驱动电机。
3.为了确保该高压电路系统的安全性，例如保证高压电路连续性以及防止高压触电，现有技术提出了高压互锁(high voltage interlock-hvil)系统。高压互锁是一种用低压信号来监测电动汽车高压回路连续性的一种安全设计方式。通常,高压互锁的低压监测回路会比高压先接通但后断开。例如，如果检测到高压回路不完整即断开时,则系统禁止高压上电,从而避免潜在的安全事故发生，尤其是防止人为误操作引发的安全事故。
4.在电动汽车高压电路中，具备高压互锁功能的电气元件主要是高压连接器，手动维修开关(msd)等这类要求人力操作，实现电路接通还是断开的电气接口元件。现有技术中，这类电气接口元件通常被设置为整合了高压直流(hvdc)接口和高压互锁接口。这种电气接口元件在分离并断开后，高压电路依然会保持一段时间的加电状态，例如几秒钟时间。这对于操作人员而言非常危险，因为分开的电气接口内部裸露能被操作人员触碰到，如果在保持加电的那段时间内，会有触电风险。同时，现有技术中的这种整合式的包含高压互锁和高压直流接口的电气接口元件，由于需要集成多个部件在单件式部件中，导致其结构复杂，体积庞大且成本高昂。


技术实现要素：

5.值得注意的是，本发明的目的在于克服背景技术中已经发现的一个或多个缺点。
6.为此，根据本发明的第一个方面，本发明提出一种高压互锁插头组件，其被配置为当耦合到高压互锁电路中的高压互锁连接头时建立(高压)电路连续性/完整性，并且在与所述高压互锁连接头解耦合时解除(高压)电路连续性。该高压互锁插头组件包括：
[0007]-主体，其被配置成能抵靠电气设备的外壳的进入口，其中所述主体的移除能够通过进入口访问电连接到所述高压互锁电路的所述电气设备内的部件；
[0008]-高压互锁端子，其耦合至所述主体且被配置成能与所述高压互锁连接头耦合，以便当所述主体耦合到所述电气设备的进入口时建立电路连续性；
[0009]-紧固件，其能耦合至所述主体且被配置成能在紧固位置和松开位置之间移动，其中，在所述紧固位置上时，所述主体通过所述紧固件抵靠并封闭所述进入口，以便于防止所述电气设备的部件被接触，在所述松开位置上时，所述主体适于被分离并之后被移除；
[0010]-分离延迟件，其耦合至所述主体，且被配置成当所述紧固件处于所述松开位置时候，通过与所述电气设备的外壳相配合允许所述主体从分离延迟位置向移除位置移动，其
中，在所述分离延迟位置上时，所述高压互锁端子与所述高压互锁接头断开耦合，且所述主体被防止从所述进入口进一步分离以及移除并防止所述电气设备的部件被接触，在所述移除位置上，所述主体能被自由移除，以便所述电气设备的部件被访问。
[0011]
根据上述设置，根据本发明的高压互锁插头组件与高压直流接口相互独立，且增加了分离延迟功能，从而使得高压互锁断开后，高压互锁插头组件仍然不能分离且限制访问进入口，以便防止接触高压部件，且需要经过对分离延迟件进一步操作并持续一段时间，等高压电路断开后，才能最终分离高压互锁插头组件，以便对高压部件进行操作。需要指出的是，该延迟时间通过本发明分离延迟件的结构设置而获得。这样的设置增加了高压互锁系统的安全性，且由于分离结构的设计，降低了其结构复杂性，从而也降低了制造和维护成本。
[0012]
可选地，所述分离延迟件包括非永久锁紧件，以便于分离延迟件的操作。
[0013]
进一步地，所述非永久锁紧件包括锁扣结构，所述锁扣结构包括悬臂和设置在所述悬臂上的卡扣部(例如靠近悬臂自由端部设置)，所述卡扣部适于与设置在所述电气设备的外壳上的卡扣互补部分啮合，其中在所述分离延迟位置上，所述锁扣结构使所述主体能够稍微与所述进入口分离，以便将所述高压互锁端子与所述高压互锁接头断开连接，同时限制对进入口的访问且防止所述主体被卸除。
[0014]
锁扣结构可以包括两个以上悬臂和其各自的卡扣部。外壳上的卡扣互补部分可以具有开槽形式，以便卡扣部能保持在开槽内并进行滑动，使得主体能随着该分离延迟件在延迟位置和移除位置之间移动，并能限制卡扣的滑动避免主体进一步分离。在移除位置上，分离延迟件的卡扣部能与开槽脱开并分离，该分离可以通过工具或直接手动进行，其具体操作形式视该卡扣和开槽的形式而定。可选的，包含卡扣部的悬臂和开槽的设置可以互换，即悬臂可以设置在电气设备的外壳上，开槽可以设置在高压互锁插头组件的主体上。此外，其他形式的锁扣结构也能运用其他形式，只要其能使主体被临时锁止在分离延迟位置然后能移动至移除位置上进行分离。优选地，分离延迟件的具体设置形式可以根据高压互锁电路特性而决定，即延迟的时间可以根据高压电路在高压互锁电路断开后所保持的时间来调整。
[0015]
可选地，所述主体是具有外表面和内表面的盖板构件，所述盖板构件被设置成造成能盖住所述电子设备的壳体的进入口，并且所述分离延迟件耦合至所述到盖板构件的内表面。
[0016]
进一步地，所述分离延迟件由弹性材料制成，例如工程塑料(abs)。此外，主体也能由相同的弹性材料制成，以便于能与分离延迟件一体成型，便于生产。
[0017]
可选地，所述高压互锁端子包括倒角结构，其适于引导所述高压互锁接头耦合。
[0018]
可选地，所述紧固件是螺钉，其例如可以具有e型垫圈，以便于在被松开时候，能够带动主体随着一起移动，从而使高压互锁端子与接头分离。
[0019]
根据本发明的第二个方面，本发明提出一种高压互锁连接设备，包括：
[0020]-电气设备，其被配置为电耦合至高压互锁电路，所述电气设备包括：
[0021]-至少一个电耦合到高压互锁电路的电气部件；和
[0022]-外壳，其被配置为容纳所述至少一个电气部件并具有进入口；
[0023]
所述高压互锁连接设备还包括：
[0024]-高压互锁系统，其包括：
[0025]-布置在所述外壳内并电连接到高压互锁电路的高压互锁连接头；和
[0026]-上述高压互锁插头组件。
[0027]
根据本发明的高压互锁连接设备，其具有与传统一体式电气接口元件不同的设置，即将高压互锁连接机构与高压电路连接机构分离设置，以便实现体积小型化，操作方便化，以及降低结构复杂度。
[0028]
可选地，在根据本发明的高压互锁连接设备中，如前文所述，分离延迟件包括具有悬臂和卡扣部的锁扣结构，并且所述外壳具有与所述卡扣部互补的部分，使得所述卡扣部适于与所述互补部分啮合，其中在所述分离延迟位置，所述锁扣结构能使所述主体与所述进入口稍微分开，以便将所述高压互锁端子与所述高压互锁接头断开连接，同时防止所述主体被卸除。锁扣结构和其互补部分的其他设置亦如前文已述，不再赘述。
[0029]
根据本发明的第三个方面，本发明提出一种把高压互锁插头组件从上述高压互锁连接设备上移除的方法，包括：
[0030]-松开紧固件，使所述紧固件处于松开位置；
[0031]-将主体与电气设备的外壳的进入口分离，以便进入分离延迟位置，并使高压互锁端子和高压互锁连接头断开；
[0032]-致动分离延迟件，以将所述主体从所述分离延迟位置移动到移除位置，其中，所述致动步骤被设置为持续至所述高压互锁电路的电路连续性被解除；以及
[0033]-从所述高压互锁连接设备上移除所述主体。
[0034]
通过根据本发明的方法，能使高压互锁连接设备的操作具有安全性，即能在高压互锁接口断开后，高压电路保持加电一段时间的状态下，通过物理结构设置，即通过被暂时保持的高压互锁插头组件限制对开口的访问，以便防止带电高压部件被操作人员接触。然后在高压电路断开后，才能拆除高压互锁插头组件的主体，以便对高压部件进行操作。
[0035]
本发明其他方面的特点和优点将在下面具体实施方式中讨论，本领域技术人员基于以下实施例能够清楚地知道本发明的内容，以及所获得的技术效果。
附图说明
[0036]
应理解的是，在本发明中，除明显矛盾或不兼容的情况外，全部特征、变形方式和/或具体实施例可以根据多种组合相结合。
[0037]
通过阅读以下作为非限制性说明的具体实施例，并结合附图，本发明的其它特征和优点将显而易见，图中：
[0038]-图1是根据本发明的高压互锁连接设备的示意性透视图。
[0039]-图2是图1中高压互锁连接设备的电气设备的示意性透视图。
[0040]-图3是图1中高压互锁连接设备的高压互锁插头组件的示意性透视图。
[0041]-图4是根据本发明的高压互锁连接设备的俯视图。
[0042]-图5是图4中沿a-a剖切线的剖面图，其中高压互锁插头组件与电气设备耦合。
[0043]-图6是图4中沿a-a剖切线的剖面图，其中高压互锁插头组件的主体处于分离延迟位置。
[0044]-图7至图9示出了根据本发明的移除方法中高压互锁插头组件分别位于松开位
置、分离延迟位置和移除位置的示意图。
具体实施方式
[0045]
以下是根据本发明的示例性实施例。下文中的相关定义近用于描述示例性实施例，而不是为了限制本发明的范围。由于这里描述的实施例是示例性的，它们也能被扩展至涉及本发明功能、目的和/或结构的修改。
[0046]
图1示出了一个根据本发明的高压互锁连接设备的实施例，该高压互锁连接设备能被电连接到车辆高压电路中，用于连接电池、发电机、电动机等装置，形成高压互锁回路实现混合动力车或电动车的高压系统。如图1所示，该高压互锁连接设备的实施例包括电气设备20，其能被电耦合到高压互锁电路。
[0047]
如图2所示，该电气设备20包括：
[0048]-至少一个电耦合到高压互锁电路的电气部件，例如逆变器模块(未示出)，其能从电池接受高压并向车辆驱动电机提供高压交流电，或者从电动机收集高压电流并将其转换回给电池充电的直流电；以及
[0049]-外壳25，其能容纳上述电气部件，并具有进入口23，以便能对电气部件进行访问。
[0050]
该高压互锁连接设备还包括高压互锁系统，用于在接触电气部件之前确保高压电路已经断开。该高压互锁系统包括：
[0051]-高压互锁连接头21，其被设置在电气设备20的内部，尤其是设置在其外壳25上；以及
[0052]-根据本发明的高压互锁插头组件10，其具体结构将在下文中详述。
[0053]
图3和图4示出了根据本发明的高压互锁插头组件10，其包括：
[0054]-主体11，在实施例中，其具有盖板的形状，能与电气设备20的进入口23相配合以封盖住进入口，使得电气部件不能被访问。当主体11被移除时，进入口被打开，电气部件能被访问。此外，盖板状的主体11具有外表面11a和内表面11b，其中内表面11b面对进入口。
[0055]-高压互锁端子12，其被耦合在盖板状的主体11的内表面11b上，并被配置成与上述高压互锁连接头21耦合，以便在它们结合后建立高压互锁电路的连续性。具体来说，高压互锁端子12以及高压互锁连接头21可以具有公头母座形式，以便在主体11与进入口23啮合，即主体11盖住进入口23时，公头插入母座实现电路连续性。此外，其还能被设置为具有倒角接头，以便引导高压互锁端子12以及高压互锁连接头21进行顺利耦合。
[0056]-紧固件14，其能设置在主体11上，并能把主体11固定抵靠在进入口23上(如图5所示)，此时紧固件14位于其紧固位置。紧固件被松开后进入松开位置，此时主体11能与进入口分离，以便使高压互锁端子12以及高压互锁连接头21互相脱离并便于之后被移除。在图3所示实施例中，紧固件14为螺钉形式，且其具有e型垫圈14a,以便于在被松开时候，能够带动主体一起移动，从而使高压互锁端子与接头分离。
[0057]-分离延迟件13，其耦合至所述主体11，例如图3所示，被设置在盖板状主体11的内表面11b上，并位于主体11的边缘上。分离延迟件13被配置成当紧固件14处于所述松开位置时候，通过与所述电气设备20的外壳25相配合允许所述主体11临时锁定并之后从分离延迟位置向移除位置移动。具体来说，图6示出了主体11在分离延迟位置上的情况，此时，主体11与进入口分离一段距离，以便于高压互锁端子12与高压互锁接头21断开耦合，且主体11由
于分离延迟件13与外壳配合被限制进一步脱离。由此，防止所述电气设备20的电气部件被接触访问。在所述移除位置上，通过分离延迟件13的操作，主体11能被自由移除，从而所述电气设备20的部件能被接触访问。
[0058]
在所示的实施例中，分离延迟件13为非永久锁紧件，例如锁扣结构，其包括从主体11的内表面上沿着内表面的法向方向延伸出的悬臂，以及在悬臂的自由端上设置有突出的楔形卡扣部。该卡扣部与设置在所述电气设备的外壳上的开槽形式的卡扣互补部分26啮合。这样的设置使得当主体11与电气设备20分离时候，允许主体11沿着开槽进行滑动，以便高压互锁端子12与高压互锁接头12断开，但能卡扣互补部分26的开槽结构能锁止分离延迟件13的卡口部的滑动，防止分离延迟件13进一步分离，同时确保主体11与进入口之间分离的距离被限制在无法访问电气设备内部电气部件的程度。为了进一步分离主体11，分离延迟件13的锁扣结构需要被进一步操作，即需要接触其锁止状态，使得卡扣部脱离开槽，以便允许主体11的进一步分离以实现最终卸除。具体的操作方式将在后文中详述。
[0059]
优选地，分离延迟件由弹性材料制成，例如工程塑料。此外，主体也能由相同的弹性材料制成，以便于能与分离延迟件一体成型，便于生产。
[0060]
下面将对本发明中高压互锁连接设备中移除高压互锁插头组件的操作方法进行描述。
[0061]
图7至图9示出了在移除高压互锁插头组件的过程中的关键位置。具体来说，移除操作包括：
[0062]
首先，松开紧固件14，使其处于松开位置，如图7所示。此时，随着紧固件的松开，主体11逐渐与外壳的进入口23分离，使得高压互锁端子12与高压互锁接头21开始脱离，即高压互锁接头的公头从高压互锁端子的母座上滑出。
[0063]
然后，将主体11与电气设备的外壳25的进入口23进一步分离，以使高压互锁端子和高压互锁连接头断开。此时，由于延迟分离件13的卡扣部受到外壳25上的开槽26限制，主体11无法被进一步分离，而处于分离延迟位置，如图8所示。
[0064]
接着，致动分离延迟件的卡扣部，例如使用手指或者通过大小合适的手动工具扣动卡扣部以将其从开槽26中脱离不再受到约束，以便主体11从其分离延迟位置移动到移除位置，使得主体能进一步与电气设备分离。由于分离延迟件的设置，该致动步骤需要持续一段时间，该时间例如5秒或以上，其大于高压互锁电路的电路连续性被切断且高压不再加载时间。
[0065]
最后，从所述高压互锁连接设备上移除所述主体11，完全露出进入口，以便于从进入口进行访问内部电气部件。此时，由于高压电路中处于无电压状态，因此能进行安全操作。
[0066]
通过根据本发明的方法，能使高压互锁连接设备的操作具有安全性，即能在高压互锁接口断开后，高压电路保持加电一段时间的状态下，通过物理结构设置，防止带电高压部件被操作人员接触，然后在高压电路断开后，才能拆除高压互锁插头组件的主体，以便对高压部件进行操作。
[0067]
本领域技术人员掌握多种实施例及多种变形及改进。尤其是，需明确的是，除明显矛盾或不兼容的情况外，本发明所记载的特征、变形方式和/或具体实施例可以相互结合。所有这些实施例及变形及改进都属于本发明的保护范围。