车辆电池泄漏检测的制作方法

1.本公开涉及一种汽车电力系统。


背景技术：

2.某些车辆可以包括牵引电池。泄漏电流可能与此类电池的使用相关联。


技术实现要素：

3.一种车辆可以包括测试电路和控制器。所述测试电路可经由晶体管选择性地附接到牵引电池单元的正极端子和负极端子中的一者。所述控制器被配置为从设置在测试电容器两端的电压传感器接收指示所述测试电容器的电压的信号。所述控制器还被配置为操作所述晶体管，使得来自所述正极端子和所述负极端子中的所述一者的电流在所述测试电路内反向。所述控制器被编程为响应于电容器充电速率小于预定充电值和电容器放电速率大于预定放电值中的一者，禁止所述牵引电池单元的操作。
附图说明
4.图1示出了车辆。
5.图2示出了电池测试电路。
6.图3示出了第一测试算法。
7.图4示出了第二测试算法。
具体实施方式
8.本文公开了详细实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例性的并可以各种和替代形式体现。附图不一定按比例绘制。一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节并不解释为限制性，而仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。
9.一般来说，车辆可以包括发动机。发动机可以用于向车辆内的推进系统提供扭矩。发动机可以将来自燃料源的化学能转换成机械能。具体地，发动机可以以施加在曲轴上的旋转能的形式提供机械能。发动机可被配置为通过曲轴向变速器提供机械能。发动机可以与车辆控制器通信。发动机可以包括多个传感器。传感器中的一个可以确定发动机参数并将其提供给车辆控制器。例如，发动机传感器可以确定并提供发动机转速、燃料经济性、润滑剂水平或其他发动机参数。
10.车辆可以包括车辆电池。车辆电池可以用于向车辆内的推进系统提供扭矩。车辆电池可以是牵引电池。车辆电池可以用于存储电能。此外，车辆电池可以用于将存储的电能转换成机械能以推进车辆。车辆电池可以包括多个电池单元。在一些实施例中，多个电池单元中的至少两个电池单元是串联的。在此类实施例中，可以对两个电池单元的电位求和。替代地或另外，多个电池单元中的至少两个电池单元是并联的。在此类实施例中，可以对电流
容量进行求和。车辆电池可以具有多个传感器。传感器中的一个可以确定电池参数并将其提供给车辆控制器。
11.车辆电池可以具有多个端子。在一些实施例中，车辆电池可以具有一对端子。在此类实施例中，所述一对端子中的一个可以是正极端子。正极端子可以是与车辆电池的正引线直接电连接的端子。正极端子可以与引导车辆负载直接电连通。正极端子可以经由引导车辆负载与公共接地总线电连通。车辆电池可以具有负极端子。与正极端子类似，负极端子可以与滞后车辆负载直接电连通。而且，负极端子可以经由滞后车辆负载与公共接地电连通。
12.具有多个电池单元的车辆电池可以具有多个正极端子和多个负极端子。多个电池单元中的每个单元电池可以包括一对端子。此外，车辆电池可以具有多个正极端子，其中多个端子中的正极端子中的一个经由正极端子总线与多个端子中的正极端子中的另一个电连通。类似地，车辆电池可以具有多个负极端子，其中多个端子中的负极端子中的一个经由负极端子总线与多个端子中的负极端子中的另一个电连通。
13.此外，具有多个电池单元的车辆电池可以具有多个单元电池继电器。一种包括具有多个并联的电池单元的车辆电池的车辆还可以包括在所述电池单元中的每一个与所述正极端子总线和所述负极端子总线中的一者之间的单元电池继电器。一种包括具有串联的多个电池单元的车辆电池的车辆还可以包括在所述多个电池单元中的所述电池单元中的每一个之间的单元电池继电器，其中当所述单元电池继电器中的一个处于第一位置时，电池单元与另一个电池单元串联，并且其中当所述单元电池继电器中的所述一个处于第二位置时，所述电池单元与所述另一个电池单元断开。在一些实施例中，剩余的多个电池单元将继续起作用。
14.车辆可包括传动系。传动系可与内燃发动机、电力源和再生制动系统中的至少一个呈电气连通、磁连通和机械连通中的至少一个。在一些实施例中，传动系可与内燃发动机流体连通。例如，车辆可在传动系与内燃发动机之间具有变矩器。替代地，车辆可在传动系与内燃发动机之间具有离合器。
15.所述车辆可包括发电机。发电机可被配置为将机械能转换成电能。在一些实施例中，发电机可被配置为将来自内燃发动机的机械能转换成电能以用于对车辆电池充电。发电机还可用于将来自内燃发动机的机械能转换成电能以用于对车辆负载供电。发电机可被配置为输出dc电力。
16.车辆可包括马达。马达可被配置为将电能转换成机械能。例如，马达可被配置为从车辆电池接收电能以向车辆传动系提供机械能。替代地，马达可被配置为从电气总线网络接收电能。因此，马达可被配置为从被配置为向电气总线网络提供电能的其他车辆部件接收电能。马达可被配置为接收dc电力。
17.车辆可包括再生制动系统。再生制动系统可与多个车轮呈机械连通。再生制动系统可用于将机械能转换成电能。例如，再生制动系统可用于通过部分地使用磁体来将来自制动的惯性转换成电能，以降低车辆的绝对速度。改变磁通量可产生电流。再生制动系统可被配置为向车辆的电气部件提供电流。例如，再生制动系统可与车辆电池电连通，使得再生制动系统被配置为根据从与车轮机械连通收集的惯性来产生电。从再生制动系统收集的电可由转化器转化，使得其电气参数适合于高电压电气总线网络和低电压电气总线网络中的
任何一个。替代地，再生制动系统可被配置成产生电，其电气参数适合于高电压电气总线网络和低电压电气总线网络中的任何一个。
18.车辆可包括电力网络。电力网络可被配置为促进车辆内的电力电子器件之间的电连通。电力网络可使用多个电气总线网络来促进通信。电气总线网络中的一个可以是高压总线网络。高压总线网络可被配置为向需要高压的电气部件提供dc电力。例如，高压总线网络可被配置为具有500伏的电位差。高压总线网络可被配置为与车辆电池直接电连通。电气总线网络中的另一个可以是低压总线网络。低压总线网络可被配置为向需要低压的电气部件提供dc电力。例如，低压总线网络可被配置为具有12伏的电位差。低压总线网络可与补充电池直接电连通。电力网络可具有转换器。所述转换器可被配置为将第一组电参数的电力转换为第二组电参数。例如，转换器可被配置为将500伏的电力转换成12伏的电力。电力网络可包括公共接地。接地可被配置为充当低电位源以促进电流的流动。在一些实施例中，高压总线网络与低压总线网络共享公共接地。替代地，电力网络可具有多个电接地。
19.电力网络可包括转换器。所述转换器可被配置为将第一组参数的电力改变为第二组电参数的电力。在一个实施例中，转换器可将高压电力转换成低压电力。例如，转换器可将480伏转换成24伏。另外或替代地，转换器可将具有24伏的电力转换成具有480伏的电力。关于转换方向，转换器可以是双向的。在一些实施例中，转换器可被配置为改变其转换。在此类示例中，转换器可被配置为响应于来自控制器的命令而改变其转换。例如，转换器可被配置为响应于来自控制器的第一命令而将480伏转换为24伏，并且还被配置为响应于来自控制器的第二命令而将480伏转换为12伏。
20.电力网络可包括多个车辆负载。所述多个车辆负载可包括引导车辆负载。引导车辆负载可与车辆电池的正极端子直接连通。另外，引导车辆负载可与公共接地总线端子直接连通。引导车辆负载可具有引导车辆电阻值和引导车辆电容值。引导车辆电阻值可被配置为具有预定电阻值。预定电阻值可取决于电阻表。预定电阻表可由多个车辆电子器件限定。多个车辆电子器件中的电子器件的示例包括气候控制、驾驶选择、驾驶员扭矩请求、车辆音频和需要电能的其他电子器件。预定电阻表可部分地基于当前处于操作中的车辆电子器件来提供预期的车辆负载电阻值。类似地，引导车辆电容值可被配置为具有预定电容值。预定电容表可由多个车辆电子器件限定。预定电容表可部分地基于当前处于操作中的车辆电子器件来提供预期的车辆负载电容值。引导车辆电阻值和引导车辆电容值都可落入预定范围内。电力网络可包括滞后车辆负载。滞后车辆负载可具有与引导车辆负载类似的部件，包括滞后车辆电阻值、滞后车辆电容值等。
21.电力网络可与牵引电池选择性电连通。电力网络可包括电池继电器。电池继电器可被配置为在打开状态与闭合状态之间移动。打开状态可对应于部分牵引电池与电力网络断开。闭合状态可对应于牵引电池连接到电力网络。电力网络可与电池测试电路选择性电连通。替代地或另外，电力网络可以限定电池测试电路。电池测试电路可以经由测试继电器附接到电力网络和从电力网络移除。一些实施例可包括多个测试继电器。电池测试电路可被配置为确定车辆电池参数是否低于预期。超出范围的车辆电池参数可以指示短路或开路。例如，电池测试电路可被配置为确定电路由于低于预期的电压而受损。电池测试电路可与多个车辆负载中的车辆负载并联。例如，电池测试电路可与引导车辆负载并联。
22.电力网络可包括电压传感器。电压传感器可被配置为确定电池的正极端子和负极
端子的电位差。因此，电压传感器可具有连接到正极端子的第一引线和连接到负极端子的第二引线。电压传感器可与车辆负载并联。电压传感器还可被配置为向控制器发送指示电池的正极端子与负极端子之间的电位差的信号。类似地，电力网络可包括电流传感器。电流传感器可被配置为确定去往或来自车辆电池的电流消耗。电流传感器可与车辆负载串联。电流传感器还可被配置为向控制器发送指示去往或从车辆电池的电流消耗的信号。电力网络可包括电压传感器和电流传感器中的至少一者的复数个。在包括具有多个电池单元的车辆电池的实施例中，所述实施例还可包括对应于多个电池单元中的至少一个电池单元的电压传感器和电流传感器中的至少一者的复数个。一些实施例包括与多个电池单元中的每个电池单元相对应的电压传感器和电流传感器中的至少一者。
23.电力网络可包括电池测试电路。电池测试电路可与车辆电池直接电连通。另外或替代地，在具有包括多个电池单元的车辆电池的实施例中，电池测试电路可与多个电池单元中的电池单元直接电连通。电池测试电路可被配置为检测包括电力网络的车辆的电气系统内的意外电导率增加值。电池测试电路可以通过确定测试电容器的充电速率和放电速率来检测意外电导率增加值。另外或替代地，电池测试电路可以通过确定测试电感器的充电速率和放电速率来检测意外电导率增加值。
24.电池测试电路可包括晶体管以及测试电容器和测试电感器中的至少一者。车辆电池可被配置为提供具有直流电的电力。测试电容器可能达到电位饱和并保持在显示单个充电速率样本的稳定电位。此外，可能难以从初始充电速率确定意外的电导率增加值。类似地，测试电感器可能达到电流饱和并保持在示出单个充电速率样本的稳态电流。因此，晶体管可以充当逆变器。
25.晶体管可被配置为从控制器接收多个命令，包括打开命令和闭合命令。打开命令可以将晶体管置于打开状态，从而从车辆电池移除电池测试电路的电连通。闭合命令可以将晶体管置于闭合状态，从而提供电池测试电路到车辆电池的电连通。晶体管可被配置为接收多个命令模式。可以使用命令模式来打开和闭合晶体管，使得具有直流电的电力可被逆变为具有交流电的电力。第一命令模式可用于提供具有第一频率的反向电力，而第二命令模式可用于提供具有第二频率的反向电力。
26.测试电容器可与晶体管的引线直接电连通。测试电容器可被配置为从车辆电池充反向电力和放反向电力。测试电容器可与车辆负载电连通。在一个实施例中，测试电容器可与车辆电池并联。此外，测试电容器可与车辆负载并联。测试电容器可与测试传感器直接电连通。测试传感器可以是电压传感器。测试传感器可被配置为向控制器发送指示测试电容器两端的电位差值的信号。此外，电池测试电路可包括偏置电容器。偏置电容器可用于稳定电池测试电路。
27.测试电感器可与晶体管的引线直接电连通。测试电感器可被配置为从车辆电池充反向电力和放反向电力。测试电感器可与车辆负载电连通。在一个实施例中，测试电感器可与车辆电池电阻地连续。此外，测试电感器可与车辆单元电池电阻地连续。测试电容器可与测试传感器直接电连通。测试传感器可以是电流传感器。测试传感器可被配置为向控制器发送指示在测试传感器上流过的电流的信号。此外，电池测试电路可包括偏置电感器。偏置电感器可用于稳定电池测试电路。
28.所述测试还可包括多个测试电阻器。测试电阻器可稳定电池测试电路。多个测试
电阻器中的每个电阻器的电阻可以是预定的。多个测试电阻器可包括第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器。第一电阻器可与第二电阻器串联。第三电阻器可与第一电阻器和第二电阻器并联。在使用测试电容器的实施例中，测试电容器可与第一电阻器并联，并且与第二电阻器串联。此外，偏置电容器可与第三电阻器串联。在使用测试电感器的实施例中，测试电感器可与第三电阻器串联。此外，偏置电感器可与第一电阻器并联并且与第二电阻器串联。
29.车辆可包括控制器。控制器可以具有存储器系统和处理器。存储器系统可被配置为存储诸如程序、算法、方法等指令集。存储器系统还可被配置为接收、监测和存储呈现给控制器的值。此外，存储器可用作数据库。因此，存储器可创建、存储和编辑存储在数据库中的数据。数据库可定义时间表。替代地或另外，数据库可定义多个时间表。时间表可包括用作用于操作装置的参考的条目。处理器可被配置为执行指令集。控制器可被配置为从外部源接收指示信息的信号，所述外部源包括但不限于传感器、装置和其他控制器。控制器可被配置为通过包括电通信和电磁通信的各种方式接收信息。此外，车辆可包括多个控制器。
30.控制器可以是车辆控制器。因此，控制器可与车辆的发动机、车辆电池、传动系、排气系统、发电机和马达通信。控制器还可与制动系统(包括再生制动系统和摩擦制动系统)进行通信。控制器可被配置为从车辆的部件中的每一个检索值，诸如发动机转速、电池荷电状态(soc)、车辆扭矩、排气流量和车辆电力网络的状况。
31.控制器可被配置为接收指示电池单元电压、电池电压、测试电容器电压和测试电感器电流中的至少一者的信号。在一个实施例中，控制器可被编程为通过使用丢番图程序来确定非预期的泄漏电导率值。在这样的实施例中，控制器可被编程为确定测试电容器的充电速率值和测试电容器的放电速率值。如果充电速率值低于预定充电速率阈值和测试电容器的放电速率值低于预定放电速率阈值中的一者，则控制器可以禁止车辆电池的至少一个电池单元的操作。另外或替代地，控制器可以禁止整个车辆电池的操作。在另一个实施例中，控制器可以确定测试电容器的充电速率差值。如果充电速率差值低于预定充电速率差阈值，则控制器可以禁止车辆电池的至少一个电池单元。
32.控制器可包括充电速率表。充电速率表可由电池单元soc值、车辆电池soc值、电阻器值、电容器值的条目以及其他条目定义。此外，充电速率表可通过可能影响车辆电气系统内的电气行为的部件电阻的条目来定义。例如，充电速率表可考虑在车辆电池单元的测试期间车辆气候控制部件是否处于操作中。控制器可限定多个预定充电速率值。当应用预定充电速率阈值时，控制器可参考多个预定充电速率值。类似地，控制器可包括放电速率表。放电速率表可由电池单元soc值、车辆电池soc值、电阻器值、电容器值的条目以及其他条目定义。控制器可限定多个预定放电速率值。当应用预定放电速率阈值时，控制器可参考多个预定放电速率值。此外，控制器可包括电荷差表。电荷差表可由电池单元soc值、车辆电池soc值、电阻器值、电容器值的条目以及其他条目定义。此外，电荷差表可通过可能影响车辆电气系统内的电气行为的部件电阻的条目来定义。控制器可限定多个预定充电速率值。当应用预定充电速率阈值时，控制器可参考多个预定充电速率值。
33.图1示出了车辆100。车辆100包括发动机102、牵引电池104、马达106、发电机108、传动系122、包括发电机108的再生制动系统110、电力网络112和各种车辆负载123。发动机102与传动系122机械连通，并且用于向传动系122提供扭矩。车辆100还包括控制器124。控
制器124被配置为选择性地操作车辆的许多部件。此外，控制器124被配置为从整个车辆中的各种传感器接收指示车辆度量、性能、状态等的信号。发动机102与发电机108机械连通。发电机108与电力网络112电连通，使得来自发动机102的机械能由发电机108转换成电能以提供给电力网络112。牵引电池104与电力网络112电连通，并且可由发动机102经由电力网络112充电。再生制动系统110还与电力网络112电连通。电力网络112被配置为将来自车辆100的惯性转换成电能。再生制动系统110可经由电力网络112从转换的惯性对牵引电池104充电。马达106与电力网络112电连通。马达106被配置为经由电力网络112使用用于牵引电池104的能量来满足对车辆的推进请求。
34.电力网络112包括高压总线网络114、低压总线网络116和转换器118。高压总线网络114与牵引电池104电连通。低压总线网络116用于满足包括车辆负载123的车辆100的电能请求。此类请求包括音频和气候控制请求。高压总线网络114经由转换器118与低压总线网络116电连通。电力网络112还包括电池测试电路226。电池测试电路226经由电力网络112与牵引电池104电连通。电池测试电路226被配置为测试车辆100的电气系统以确定电压泄漏。
35.图2示出了电力网络112。电力网络112包括正极端子总线200和负极端子总线202。正极端子总线200包括多个正极端子204。负极端子总线202包括多个负极端子206。在该实施例中，多个正极端子204中的每个正极端子与正极端子中的另一个串联。类似地，多个负极端子206中的每个负极端子与负极端子中的另一个串联。电力网络112还包括电池继电器210。电池继电器210可被配置为从电力网络112移除牵引电池104的电连通。电池继电器210可被配置为从控制器124接收信号以中断电连通。电力网络112包括单元电池继电器212。单元电池继电器212可被配置为从电力网络112选择性地附接和移除多个电池单元208中的一个电池单元。单元电池继电器212可被配置为根据从控制器124接收的信号来致动。单元电池继电器212可以在电池测试电路226中将dc电力转换成ac电力的模式致动。电力网络112具有引导车辆负载214和滞后车辆负载220。引导车辆负载214具有引导车辆电阻值216和引导车辆电容值218。类似地，滞后车辆负载220具有滞后车辆电阻值222和滞后车辆电容值224。控制器124可具有被定义为部分地基于在车辆中执行的操作的引导车辆负载214和滞后车辆负载220的预期电阻和电容值的条目的时间表。
36.电力网络112包括电池测试电路226。电池测试电路226包括测试电容器228、测试电压传感器230和测试电流传感器232。测试电压传感器230被配置为确定电容器两端的电压并向控制器124发送指示所确定的电压的信号。测试电压传感器230测量测试电容器228上的电压。此外，控制器124使用测试电压传感器230来监测测试电容器228的充电和放电值。电池测试电路226还包括多个测试电阻器236。测试电容器228与多个测试电阻器236中的第一电阻器串联。测试电容器228还与多个测试电阻器236中的第二和第三电阻器并联。电池测试电路226包括与多个测试电阻器236中的第三电阻器串联的偏置电容器238。
37.图3示出了第一测试算法300。第一测试算法300以启动步骤302开始。启动步骤302可由控制器124触发。在启动步骤302中，激活电池测试电路226。激活将开始致动单元电池继电器212。下一步骤是等待步骤304，其允许测试电容器228的电压值、充电值和放电值达到稳定状态。在收集步骤306中，第一测试算法300将收集测试电容器228的稳态电参数值。接下来，在比较峰值步骤308中，控制器124将测试电容器228的峰值电压与电压表进行比
较。此外，第一测试算法300将在比较值步骤310中比较测试电容器228的谷值电压。如果比较峰值步骤308或比较值步骤310确定电压超出范围，则第一测试算法300将移动到禁止电池步骤312，其中控制器124将禁止牵引电池104。控制器124可通过致动电池继电器210来禁止牵引电池104。如果比较峰值步骤308和比较值步骤310两者都确定电压在范围内，则第一测试算法300将移动到返回步骤314并等待测试电池单元的随后请求。
38.图4示出了第二测试算法400。第二测试算法400开始于启动步骤402。启动步骤402可由控制器124触发。在启动步骤402中，激活电池测试电路226。激活将开始致动单元电池继电器212。下一步骤是等待步骤404，其允许测试电容器228的电压值、充电值和放电值达到稳定状态。在收集步骤406中，第二测试算法400将收集测试电容器228的稳态电参数值。接下来，在比较差步骤408中，控制器124将测试电容器228的充电和放电电压的差与一组预定的充电和放电值进行比较。如果比较差步骤408确定测试电容器228的充电值和放电值不在范围内，则第二测试算法400将移动到禁止电池步骤410，这将禁止牵引电池104。控制器124可通过致动电池继电器210来禁止牵引电池104。如果比较差步骤408确定测试电容器228的充电值和放电值在范围内，则第二测试算法400将移动到返回步骤412，并且等待测试电池单元的随后请求。
39.本文所公开的过程、方法或算法可能够输送到处理装置、控制器或计算机/由处理装置、控制器或计算机实施，所述处理装置、控制器或计算机可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以作为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令来存储，所述形式包括但不限于：永久存储在不可写存储介质(诸如只读存储器(rom)装置)上的信息以及可变更地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、光盘(cd)、随机存取存储器(ram)装置以及其他磁性和光学介质)上的信息。所述过程、方法或算法也可以以软件可执行对象来实现。替代地，可以使用合适的硬件部件或者硬件、软件和固件部件的组合全部或部分地实施所述过程、方法或算法，所述硬件部件诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置。
40.尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。
41.如前所描述的，各种实施例的特征可以被组合以形成可能未被明确描述或说明的其它实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例也在本公开的范围内，并且对于特定应用可为理想的。