用于电绝缘性测试和诊断的总线泄漏电阻估算的制作方法
【专利说明】用于电绝缘性测试和诊断的总线泄漏电阻估算
【背景技术】
[0001] 本发明总体设及使用高电压总线化i曲voltage bus)的电动车辆，W及更具体 地，设及存在于每一个高功率总线和底盘接地线之间的有效绝缘电阻的准确估算。
[0002] 例如电动车辆和混合动力电动车辆运样的电气化车辆通常利用由DC (直流）电源 驱动的高电压电源总线，该DC电源可W包括例如多单元电池组或燃料电池运样的储存和/ 或转换装置。高电压总线的存在产生了对每一根总线相对于车辆底盘（地面）的导电部件 的电绝缘性的监控需求。
[0003] 任何存在于DC总线和底盘接地线之间的泄漏电阻（leakage resistance)必须足 够大。在典型的泄漏电阻检测系统中，存在泄漏电阻将在正或负DC总线和底盘接地线之间 的假设。典型的泄漏检测器电路通过周期性地每次将一根总线通过限流电阻连接至底盘接 地线，W及使用产生的电流计算相对的总线和地面之间的泄漏电阻来操作。电池电压除W 计算出的泄漏电阻表征电绝缘性。
[0004] 本发明部分地基于运样一种确定：基于从一根总线通过已知电阻向地面和另一根 总线之间的泄漏电阻供应电流的传统泄漏电阻检测系统可W忽略从两根总线至地面的泄 漏电阻的潜在的平衡部件，运有时会由于得出的泄漏电阻值的潜在的差异而导致电绝缘性 的错误表征。更具体地，电阻可W存在于正总线和底盘接地线之间，并且等值电阻在负总线 和底盘接地线之间。运些数值相等的电阻W后被称为对称或平衡泄漏电阻。对于一根总线 到底盘不具有与对于另一根总线到底盘的匹配值的电阻W后被称为非对称或非平衡泄漏 电阻。穿过平衡泄漏电阻的附加电流可W使现有技术的检测系统过高估算存在于一根总线 和底盘接地线之间的合成的平衡和非平衡电阻。为了更精确地确定绝缘性，需要估算运种 后面的合成电阻。 阳〇化]一个典型的平衡泄漏电阻来源可W是氨燃料电池车辆，其中旨在从被用作冷却剂 的水中去除离子的去离子装置未能保持适当的去离子作用。随着离子的积累，冷却水的电 导率上升，并且正和负燃料电池电极与地面之间的电绝缘性降低。另一可能的平衡泄漏电 阻来源包括在电缆绝缘中的对称击穿。
【发明内容】
[0006] 本发明认识到存在于正和负电源总线和底盘接地线之间的平衡和非平衡泄漏电 阻二者的存在。通过区分对于两根总线来说相同的泄漏电阻与不同的泄漏电阻，本发明更 准确地确定电绝缘性。另外，通过分别识别平衡和非平衡泄漏电阻，能够提供电气或其他车 辆情况的检测和/或预测。
[0007] 在本发明的一方面，电动车辆包含可连接至DC电源的正输出端的正总线和可连 接至DC电源负输出端的负总线。底盘接地线分布在车辆内。第一检测器电路可选择地被 激活，从而i)连接正总线和底盘接地线之间的第一固定电阻，W及ii)感测产生的第一电 流。第二检测器电路可选择地被激活，从而i)连接负总线和底盘接地线之间的第二固定电 阻，化及ω感测产生的第二电流。控制电路响应于第一和第二电流二者的非线性函数（例 如，比值）而识别正和负总线泄漏电阻。在一个优选的实施例中，电流比提供可w应用于照 惯例得出的电阻值的校正因子。
[000引根据本发明，提供一种电动车辆，包含：
[0009] 正总线，该正总线可连接至DC电源的正输出端；
[0010] 负总线，该负总线可连接至所述DC电源的负输出端；
[0011] 底盘接地线，该底盘接地线分布于车辆内；
[0012] 第一检测器电路，该第一检测器电路选择性地被激活W i)连接正总线和底盘接 地线之间的第一固定电阻，W及ii)感测产生的流经负总线泄漏电阻和平衡泄漏电阻的第 一电流；
[0013] 第二检测器电路，该第二检测器电路选择性地被激活W i)连接负总线和底盘接 地线之间的第二固定电阻，W及ii)感测产生的流经正总线泄漏电阻和平衡泄漏电阻的第 二电流；W及
[0014] 控制电路，该控制电路响应于第一电流和第二电流的各个比值识别正总线泄漏电 阻和负总线泄漏电阻。
[0015] 在本发明的一个实施例中，检测器电路包括通过控制电路闭合的各个采样开关， W及其中每一个固定电阻包括限流电阻和电流感测电阻。
[0016] 在本发明的一个实施例中，控制电路配置用于在绝缘值小于阔值时将DC电源与 正总线和负总线断开，绝缘值使用正总线泄漏电阻和负总线泄漏电阻中较小的一个来确 定。
[0017] 在本发明的一个实施例中，控制电路配置用于在绝缘值小于阀值时检测故障情 况，绝缘值使用正总线泄漏电阻和负总线泄漏电阻中较小的一个来确定。
[0018] 在本发明的一个实施例中，正总线泄漏电阻根据W下公式进行识别：
[0019]
[0020] 其中Rip是正总线泄漏电阻，Vb是来自DC电源的电压，IKSP是第二电流，IRSM是第一 电流，W及Rc是合成的感测电路电阻。
[0021] 在本发明的一个实施例中，负总线泄漏电阻根据W下公式进行识别：
[0022]
阳02引其中Rim是负总线泄漏电阻，Vb是来自DC电源的电压，Iksm是第一电流，IkSP是第二 电流，W及Rc是合成的感测电路电阻。
[0024] 在本发明的一个实施例中，控制电路将平衡电阻识别为正总线泄漏电阻和负总线 泄漏电阻中较高的一个，并且其中控制电路监控平衡电阻随时间的变化W识别车辆的潜在 的故障。
[0025] 在本发明的一个实施例中，DC电源是带有去离子装置的燃料电池，并且其中监控 平衡电阻的变化由比较平衡电阻和阔值W检测去离子装置的故障组成。
[0026] 在本发明的一个实施例中，控制电路根据W下公式来识别非平衡电阻：
[0027]
[00測其中Rip和R im分别是正总线泄漏电阻和负总线泄漏电阻，W及其中控制电路监控 非平衡电阻随时间的变化W识别车辆的潜在的故障。
[0029] 根据本发明，提供一种检测电动车辆的总线绝缘性的方法，车辆具有可连接至正 总线和负总线的DC电源W及分布于车辆内的底盘接地线，方法包含W下步骤：
[0030] 连接正总线和底盘接地线之间的第一固定电阻；
[0031] 感测产生的流经负总线泄漏电阻和平衡泄漏电阻的第一电流；
[0032] 连接负总线和底盘接地线之间的第二固定电阻；
[0033] 感测产生的流经正总线泄漏电阻和平衡泄漏电阻的第二电流；
[0034] 响应于第一电流和第二电流的各个比值来估算正总线泄漏电阻和负总线泄漏电 阻；
[0035] 比较绝缘值和阀值，其中绝缘值响应于DC电源的电压和正总线泄漏电阻和负总 线泄漏电阻中较小的一个；W及
[0036] 当绝缘值小于阀值时，发出绝缘异常信号。
[0037] 在本发明的一个实施例中，发出绝缘异常信号包括将正总线和负总线与DC电源 断开。
[0038] 在本发明的一个实施例中，本发明的方法进一步包括测量DC电源的电压的步骤， 其中测量电压被用于确定绝缘值。
[0039] 在本发明的一个实施例中，被用于确定绝缘值的电压由预定常数组成。
[0040] 在本发明的一个实施例中，根据W下公式估算正总线泄漏电阻：
[0041 ]
[00创其中Rip是正总线泄漏电阻，V b是来自DC电源的测量电压，IKSP是第二电流，IKSM是 第一电流，W及咕是合成的感测电路电阻。
[0043] 在本发明的一个实施例中，根据W下公式估算负总线泄漏电阻：
[0044]
W45] 其中Rim是负总线泄漏电阻