具有集成魯棒性檢查和平衡故障檢測的連續(xù)泄露檢測電路的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及用于電氣化車輛的泄露檢測電路，以及更具體地涉及具有魯棒 性檢查的泄露檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 電氣化車輛使用配置成提供推進力的電驅(qū)動系統(tǒng)以協(xié)助或取代由內(nèi)燃發(fā)動機提 供的推進力。電驅(qū)動系統(tǒng)通常包括比如高電壓蓄電池這樣的由高電壓母線耦接到電力轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)的高電壓儲能裝置，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)向電動馬達提供交流電。高電壓蓄電池可以包含多 個電連接的蓄電池單元。蓄電池單元電荷不足、或蓄電池單元之間的受損連接，可以減少由 蓄電池提供的電壓。由小泄露電流或由高電壓域短路引起的蓄電池排水也可以削弱蓄電池 性能。
[0003] 因此，電氣化車輛配備有設計為檢測和測量電流泄露存在的量的泄露檢測電路。 泄露檢測電路通?；蛘呤菤W姆電路形式或者是交流（AC)電路形式，在歐姆電路中檢測電 阻器兩端的電壓指示泄露電流的存在，在交流電路中高和低電壓域之間的阻抗變化指示泄 露電流的存在。因為泄露檢測能力在電氣化車輛中是重要的，許多泄露檢測電路伴隨著設 計為確定泄露檢測電路是否起作用的魯棒性檢查電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供配置成不斷地監(jiān)控泄露檢測功能的電路。在示例實施例中，電路耦接 到電動車輛上比如牽引蓄電池這樣的高電壓儲能裝置（ESD)的正極和負極端子。第一歐姆 分壓器耦接到ESD正極端子和底盤，并且第二歐姆分壓器耦接到ESD負極端子和底盤。示 例電路可以包括配置成在第一分壓器檢測電壓Vl的第一差分放大器，和配置成檢測在第 二分壓器的電壓V2的第二差分放大器。第一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器配置成接收來自第一和第二 差分放大器兩者的輸入并且向處理器模塊提供數(shù)字化的Vl和V2值。處理器模塊可以配置 成使用數(shù)字化的Vl和V2值來檢測泄露電流的存在。在它的幾個優(yōu)勢中，本電路可以配置 成在沒有現(xiàn)有技術(shù)檢測電路中通常使用的昂貴開關的使用的情況下不斷地檢測泄露電流。
[0005] 第三分壓器可以耦接到正極和負極端子兩者。第二模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以配置成提 供關于在第三分壓器處檢測到的電壓的V3值。處理器模塊可以配置成使用V1、V2和V3值 以執(zhí)行電路魯棒性檢查。在示例實施例中，處理器模塊可以配置成使用V3值以計算代表正 極和負極端子之間的電勢的VT值。處理器模塊可以配置成使用計算的VT值以計算檢查結(jié) 果（Checkproduct)CP ;并且使用Vl和V2值以提供總和VS。為了確定電路是否正確地操 作，從而提供足夠的泄露檢測能力，處理器模塊可以配置成將VS與CP相比較。當電路正確 操作時，VS和CP值通常應該相同。如果比較指示電路操作錯誤，則處理器模塊可以發(fā)起故 障響應。替代僅在預先確定的時間一一比如在驅(qū)動周期的開始一一檢查電路魯棒性，本電 路配置成提供連續(xù)的魯棒性檢查能力。
[0006] 本發(fā)明的電路的另一有利方面是檢測平衡故障狀態(tài)的能力，正極ESD端子和車輛 底盤之間、以及負極ESD端子和車輛底盤之間的泄露電阻在平衡故障狀態(tài)中實質(zhì)上相同， 并且兩者都太低。在示例實施例中，處理器模塊可以配置成使用ESD荷電狀態(tài)（SOC)的變 化以確定平衡故障狀態(tài)是否存在。
[0007] 本發(fā)明的方法可以包括使用在耦接到ESD的正極和/或負極端子的各種分壓器處 檢測到的電壓來計算檢查結(jié)果，檢查結(jié)果可以用于確認電路正確操作。本發(fā)明的示例方法 可以包括接收代表在耦接到底盤接地并且耦接到高電壓儲能裝置（ESD)的正極端子的第 一分壓器處檢測到的電壓Vl的Vl值；接收代表在耦接到底盤接地并且耦接到ESD的負極 端子的第二分壓器處檢測到的電壓V2的V2值；以及接收代表在耦接到正極和負極ESD端 子的第三分壓器處檢測到的電壓V3的V3值。示例方法可以進一步地包括使用V3值計算 代表在所述正極和所述負極端子之間的電勢的VT值，并且使用VT值計算檢查結(jié)果CP。方 法可以進一步地包括使用Vl和V2值計算總和VS，并且將VS與檢查結(jié)果CP相比較以確定 電路故障是否存在。最后，方法可以包括當檢測到電路故障時執(zhí)行故障響應。
[0008] 在本發(fā)明的另一實施例中，其中使用所述VT值以計算檢查結(jié)果CP包含用常數(shù)K 乘以所述VT值。
[0009] 在本發(fā)明的另一實施例中，其中所述常數(shù)K取決于所述第一和第二分壓器中的至 少一個的歐姆電阻。
[0010] 在本發(fā)明的另一實施例中，其中所述接收所述Vi值包含接收來自耦接到所述底 盤并且配置成數(shù)字化由耦接到所述第一分壓器的差分放大器檢測到的電壓的模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換器的所述Vl值。
[0011] 在本發(fā)明的另一實施例中，本發(fā)明方法進一步地包含當所述電路故障確定指示電 路故障的存在時提供故障信號。
[0012] 在本發(fā)明的另一實施例中，本發(fā)明方法進一步地包含所述處理器模塊執(zhí)行關于電 流泄露的檢查。
[0013] 在本發(fā)明的另一實施例中，其中所述執(zhí)行關于電流泄露的檢查包含將所述Vl值 和所述V2值相比較。
[0014] 在本發(fā)明的另一實施例中，其中所述執(zhí)行關于電流泄露的檢查包含將第一 SOC值 與第二SOC值相比較。
[0015] 在本發(fā)明的另一實施例中，本發(fā)明方法進一步地包含當所述泄露電流檢查指示泄 露故障的存在時，所述處理器模塊提供故障信號。
【附圖說明】
[0016] 圖1表明示例電路。
[0017] 圖2A表明在圖1描述的電路上執(zhí)行的示例方法。
[0018] 圖2B表明在圖2A描述的示例方法的延續(xù)部分。
[0019] 圖3表明用于檢測平衡故障狀態(tài)的方法。
[0020] 圖4表明可選的示例電路。
【具體實施方式】
[0021] 在此描述本發(fā)明的示例實施例；然而，本發(fā)明可以以對本領域技術(shù)人員顯而易見 的各種可選形式得到體現(xiàn)。為了便于本發(fā)明的理解并且為權(quán)利要求提供依據(jù)，各個附圖都 包括在說明書中。附圖不是按比例繪制并且可以省略相關元件以便強調(diào)本發(fā)明的新穎特 征。附圖中描述的結(jié)構(gòu)和功能特征提供用于向本領域技術(shù)人員教導本發(fā)明的實踐的目的并 且不應理解為限制。在下面描述的說明書可以使用術(shù)語隔離檢測、泄露檢測、泄露電流檢測 中的任何一個以指的是泄露電流的檢測。在下面描述的說明書可以使用術(shù)語隔離故障、接 地故障和泄露故障中的任何一個以指的是當ESD和底盤之間的電阻太低時發(fā)生的故障，使 不可接受量的泄露電流能夠在母線和底盤之間流動。術(shù)語電路故障、魯棒性故障或操作故 障可以用于指的是電路的操作中的故障。
[0022] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1表明具有正極端子12和負極端子14的高電壓儲能裝置 (ESD) 10。用示例的方式，ESD 10可以是配置成為電氣化車輛提供足夠的推進動力的高電 壓牽引蓄電池的形式。在示例實施例中，牽引蓄電池可以包含配置成提供可以從200-500V 變動的累積電壓的一系列互相連接的蓄電池單元。術(shù)語"正極端子"可以指的是蓄電池串 的最正極端子，其定義為牽引蓄電池單元串的最末正極端子，線束耦接到牽引蓄電池單元 串的最末正極端子以向車輛分配電力。同樣，術(shù)語"負極端子"可以指的是定義為牽引蓄電 池單元串的最末負極端子的蓄電池串的最負極端子，線束耦接到牽引蓄電池單元串的最后 一個負極端子以向車輛分配電力。
[0023] 電氣化車輛上的高電壓域可以包括ESD 10并且可以向需要實質(zhì)上超過12V的系 統(tǒng)和組件分配電力，同時電氣化車輛上的低電壓域可以向需要12V或更少的組件分配電 力。高電壓域可以與低電壓域和電氣化車輛的其余部分電流地隔離。然而，焊接不良、磨損 的電纜、鹽水滲入或其他污染可以減少高電壓域隔離并且使短路能夠在高和低電壓域之間 發(fā)生。甚至相對小的泄露電流會消耗來自牽引蓄電池或用于提供牽引動力的其他ESD的能 量，不利地影響車輛性能。
[0024] 電流泄露的存在或不存在通常在泄露電阻方面表達，如圖1所示由正極端子12和 車輛底盤16之間的RLP以及負極端子14和底盤16之間的RLN表達。雖然可以容許以及 或許期望最小量的電流泄露，但顯著水平不可能容許或期望。因此，電氣化車輛配備有泄露 檢測能力，以便可以及時檢測和解決泄露故障（也稱為隔離故障或接地故障）。故障響應可 以取決于故障的嚴重程度，并且可以從指示車輛應該檢查的視覺警報變動到更緊急的警報 和響應。因為泄露檢測能力對于電動車輛操作可以是至關重要的，因此確認泄露檢測電路 正確操作的能力對于電氣化車輛操作也可以是至關重要的。
[0025] 電路18包括含第一分壓器20和第二分壓器22的歐姆泄露檢測部分。分壓器20 和22在耦接到底盤16的節(jié)點N處彼此耦接。第一分壓器2