用于電動(dòng)車輛的牽引電池泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 在此公開(kāi)了一種用于電動(dòng)車輛的牽引電池漏電檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于檢測(cè)機(jī)動(dòng)車輛的高電壓系統(tǒng)中的電氣隔離問(wèn)題的有效系統(tǒng)會(huì)是重要的。在檢 測(cè)車輛電池的電流泄漏時(shí)會(huì)意識(shí)到電氣隔離問(wèn)題。泄漏檢測(cè)電路可被設(shè)計(jì)為用于檢測(cè)這樣 的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 一種用于車輛的電池組的泄漏檢測(cè)系統(tǒng)可包括檢測(cè)電路,所述檢測(cè)電路具有使電 池組的正極端子接地的第一側(cè)和使電池組的負(fù)極端子接地的第二側(cè),并且所述檢測(cè)電路在 第一側(cè)和第二側(cè)中包括僅僅一個(gè)開(kāi)關(guān)。所述系統(tǒng)還可包括:測(cè)量電路,被構(gòu)造成測(cè)量當(dāng)開(kāi)關(guān) 斷開(kāi)和閉合時(shí)第一側(cè)和第二側(cè)中的一個(gè)的電阻器處的電壓;控制器,被配置成基于所述電 壓輸出與電池組相關(guān)聯(lián)的泄漏。
[0004] 一種用于檢測(cè)車輛電池泄漏的方法可包括:接收第一電壓測(cè)量值,所述第一電壓 測(cè)量值指示當(dāng)與電池相關(guān)聯(lián)的泄漏檢測(cè)電路的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)中的一個(gè)處的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí), 該電路的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)中的另一個(gè)的電阻器處的電壓;接收第二電壓測(cè)量值,所述第二 電壓測(cè)量值指示當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)所述電阻器處的電壓;基于第一電壓測(cè)量值和第二電壓測(cè)量 值輸出與電池相關(guān)聯(lián)的總的泄漏電阻。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,輸出總的泄漏電阻包括:計(jì)算泄漏檢測(cè)電路的正極側(cè) 和負(fù)極側(cè)中的每個(gè)處的泄漏電阻。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,正極側(cè)和負(fù)極側(cè)中的每個(gè)處的泄漏電阻基于第一電壓 測(cè)量值和第二電壓測(cè)量值。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,響應(yīng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)而接收所述第一電壓測(cè)量值。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,在自開(kāi)關(guān)斷開(kāi)過(guò)去預(yù)定時(shí)間段時(shí)接收所述第一電壓測(cè) 量值。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,響應(yīng)于開(kāi)關(guān)閉合而接收所述第二電壓測(cè)量值。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,在自開(kāi)關(guān)閉合過(guò)去預(yù)定時(shí)間段時(shí)接收所述第二電壓測(cè) 量值。
[0011] 一種泄漏檢測(cè)系統(tǒng)可包括泄漏電路,所述泄漏電路在電池的正極端子和地之間以 及在電池的負(fù)極端子和地之間限定電流通路,并且所述泄漏電路包括布置在所述電流通路 中的僅僅一個(gè)開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電阻器,使得與開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和閉合狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的電阻器兩端 的電壓指示電池泄漏。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述至少一個(gè)電阻器形成RC電路的一部分。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述開(kāi)關(guān)設(shè)置在正極端子和地之間的電流通路中的一 個(gè)中,所述至少一個(gè)電阻器設(shè)置在負(fù)極端子和地之間的電流通路中的一個(gè)中。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述開(kāi)關(guān)設(shè)置在負(fù)極端子和地之間的電流通路中的一 個(gè)中,所述至少一個(gè)電阻器設(shè)置在正極端子和地之間的電流通路中的一個(gè)中。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1示出了具有電池組的示例性的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛;
[0016] 圖2A和圖2B示出了示例性的泄漏檢測(cè)電路;
[0017] 圖3示出了用于確定電路泄漏的示例性的過(guò)程;
[0018] 圖4是示出了泄漏電阻的示例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 根據(jù)需要,在此公開(kāi)了本發(fā)明的詳細(xì)的實(shí)施例;然而,應(yīng)理解的是,公開(kāi)的實(shí)施例 僅僅是本發(fā)明的示例,本發(fā)明可以以多種和替代的形式實(shí)施。附圖不一定按比例繪制;可夸 大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此,在此所公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不 應(yīng)解釋為限制,而僅為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0020] 電氣隔離對(duì)BEV (電池電動(dòng)車輛)、PHEV (插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛)和HEV (混合 動(dòng)力電動(dòng)車輛)以及其他車輛來(lái)說(shuō)會(huì)是重要的。通過(guò)測(cè)量泄漏電阻,可在電池組和底盤(pán)之 間檢測(cè)到隔離問(wèn)題。因此,需要高效而準(zhǔn)確的泄漏檢測(cè)系統(tǒng)。
[0021] 在此描述了一種泄漏檢測(cè)系統(tǒng),所述泄漏檢測(cè)系統(tǒng)包括泄漏檢測(cè)電路,所述泄漏 檢測(cè)電路被構(gòu)造成檢測(cè)電池兩側(cè)(即,正極側(cè)和負(fù)極側(cè))的泄漏,而不管每側(cè)的泄漏值如 何。如果泄漏檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠佳并且在電池的每側(cè)檢測(cè)到近似的泄漏,那么總泄漏會(huì)是不 可檢測(cè)的。
[0022] 在本泄漏檢測(cè)電路中,簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)連同增強(qiáng)的泄漏檢測(cè)過(guò)程使得泄漏檢測(cè)系統(tǒng)能 夠檢測(cè)電池兩側(cè)的泄漏,而不管其泄漏值如何。所述電路可包括開(kāi)關(guān)以及位于與開(kāi)關(guān)相對(duì) 的電池側(cè)的電壓測(cè)量電路。所述電路消除了對(duì)額外的開(kāi)關(guān)和電壓測(cè)量器件的需要,同時(shí)準(zhǔn) 確地預(yù)測(cè)電池兩側(cè)的泄漏,而不管條件如何(例如,所述條件包括電池每側(cè)的泄漏量近似, 這會(huì)使預(yù)測(cè)量偏斜)。
[0023] 圖1示出了車輛100的示例。插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛102可包括機(jī)械地連接至 混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置106的一個(gè)或更多個(gè)電動(dòng)馬達(dá)104。另外,混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置106機(jī)械 地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)108。混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置106還可機(jī)械地連接至驅(qū)動(dòng)軸111,驅(qū)動(dòng)軸111機(jī) 械地連接至車輪112。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)108關(guān)閉(例如,車輛以電動(dòng)車輛模式工作)時(shí),電動(dòng)馬達(dá) 104能夠提供推進(jìn)力。當(dāng)車輛102減速時(shí),電動(dòng)馬達(dá)104能夠提供減速能力。電動(dòng)馬達(dá)104 可被構(gòu)造成用作發(fā)電機(jī),并且能夠通過(guò)回收在摩擦制動(dòng)系統(tǒng)中通常將作為熱損失掉的能量 而提供燃料經(jīng)濟(jì)效益。由于混合動(dòng)力電動(dòng)車輛102可在特定狀況下以電動(dòng)車輛模式運(yùn)行, 因此電動(dòng)馬達(dá)104還可減少污染物排放。
[0024] 電池組114儲(chǔ)存可被電動(dòng)馬達(dá)104使用的能量。車輛電池組114通常提供高電壓 DC輸出。電池組114電連接至電力電子模塊116。電力電子模塊116還電連接至電動(dòng)馬達(dá) 104,并提供在電池組114和電動(dòng)馬達(dá)104之間雙向傳輸能量的能力。例如,典型的電池組 114可提供DC電壓,而電動(dòng)馬達(dá)104可能需要三相AC電流來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。電力電子模塊116可將 DC電壓轉(zhuǎn)換為電動(dòng)馬達(dá)104所需要的三相AC電流。在再生模式下,電力電子模塊116將把 來(lái)自用作發(fā)電機(jī)的電動(dòng)馬達(dá)104的三相AC電流轉(zhuǎn)換為電池組114所需要的DC電壓。在此 描述的方法同樣適用于純電動(dòng)車輛或使用電池組的任何其他裝置。
[0025] 電池組114除提供用于推進(jìn)的能量之外,還可為其他的車輛電氣系統(tǒng)提供能量。 典型的系統(tǒng)可包括將電池組114的高電壓DC輸出轉(zhuǎn)換為與其他車輛負(fù)載兼容的低電壓DC 供應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊118。其他高電壓負(fù)載(例如,壓縮機(jī)和電加熱器)可直接連接到 來(lái)自電池組114的高電壓總線。在典型的車輛中,低電壓系統(tǒng)電連接至12V電池120。純電 動(dòng)車輛可具有類似的結(jié)構(gòu)但是沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)108。
[0026] 電池組114可通過(guò)外部電源126進(jìn)行再充電。外部電源126可通過(guò)電連接至充電 端口 124而向車輛102提供AC或DC電力。充電端口 124可以是被構(gòu)造成將來(lái)自外部電 源126的電力傳輸?shù)杰囕v102的任何類型的端口。充電端□ 124可電連接到電力轉(zhuǎn)換模塊 122。電力轉(zhuǎn)換模塊122可調(diào)節(jié)來(lái)自外部電源126的電力,以向電池組114提供合適的電壓 和電流水平。在一些應(yīng)用中,外部電源126可被配置用于向電池組114提供合適的電壓和 電流水平,并且電力轉(zhuǎn)換模塊122可以不是必需的。在一些應(yīng)用中,電力轉(zhuǎn)換模塊122的功 能可存在于外部電源126中。車輛發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、電動(dòng)馬達(dá)和電力電子器件可由動(dòng)力傳 動(dòng)系統(tǒng)控制模塊(PCM) 128控制。
[0027] 電池組114還可包括電池組控制器130。電池組控制器130包括泄漏檢測(cè)電路135 或檢測(cè)電路135 (如圖2A和圖2B所示)。電池組控制器130可控制和監(jiān)測(cè)電池組114的性 能。電池組控制器130可接收來(lái)自泄漏檢測(cè)電路135的電壓測(cè)量值,以確定從高電壓系統(tǒng) 到車輛底盤(pán)是否已經(jīng)出現(xiàn)隔離問(wèn)題。控制器130可包括被配置為促進(jìn)過(guò)程300(下面參照 圖3進(jìn)行描述)的處理器和存儲(chǔ)器。
[0028] 圖1除示出插電式混合動(dòng)力車輛之外,還可示出電池電動(dòng)車輛(BEV)、傳統(tǒng)的混合 動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)和動(dòng)力分流式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛。所討論的各種組件可具有一個(gè)或更 多個(gè)相關(guān)聯(lián)的控制器(包括電池組控制器130),以控制和監(jiān)測(cè)所述組件的運(yùn)行。所述控制 器可經(jīng)由串行總線(例如,控制器局域網(wǎng)(CAN))或經(jīng)由離散導(dǎo)體進(jìn)行通信。
[0029] 圖2A示出了示例性的泄漏檢測(cè)電路135,其具有兩側(cè):第一正極(左)側(cè)和第二 負(fù)極(右)側(cè)(以下稱為正極側(cè)和負(fù)極側(cè))。泄漏檢測(cè)電路135可包括:
[0030] Sff 開(kāi)關(guān)
[0031] Rlp 正極側(cè)的泄漏電阻
[0032] Rln 負(fù)極側(cè)的泄漏電阻
[0033] R1 電阻器
[0034] R2 電阻器
[0035] Vlpi SW閉合時(shí)正極側(cè)的泄漏電壓
[0036] Vlni SW閉合時(shí)負(fù)極側(cè)的泄漏電壓
[0037] Vpi SW閉合時(shí)電池組的電壓
[0038] \P2 SW斷開(kāi)時(shí)正極側(cè)的泄漏電壓
[0039] SW斷開(kāi)時(shí)負(fù)極側(cè)的泄漏電壓
[0040] VP2 SW斷開(kāi)時(shí)電池組的電壓
[0041] 除上面所述之外,電路135還可包括至少一個(gè)地(grnd)。因?yàn)殡姵亟M114和底盤(pán) 具有相同的地,所以電路135和底盤(pán)也可具有相同的地。電路的正極側(cè)可使電池組114的 正極端子接地,電路的負(fù)極側(cè)可使電池組114的負(fù)極端子接地。電路135可在每個(gè)端子和 地之間限定電流通路。電路135的至少一部分可形成RC電路(resistance-capacitance circuit,阻容電路)。
[0042] 在實(shí)踐中,從電池的正極端子和負(fù)極端子兩者測(cè)量泄漏。在圖2A中,1^和Ru可 以不是物理電阻器,而是可分別指示正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的泄漏電阻。總泄漏是這兩個(gè)泄漏電 阻的并聯(lián)組合。小的泄漏電阻可指示有泄漏,而大的泄漏電阻可指示無(wú)泄漏。針對(duì)碰撞(或 事故)后最大泄漏電阻的聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS)可以是500 〇hm/v〇lt (歐姆/伏 特)。嚴(yán)重故障閾值電阻可以是100〇hm/volt,這是ISO 6469-3所推薦的。
[0043] 開(kāi)關(guān)SW可以是光MOS繼電器開(kāi)關(guān)或者任何其他開(kāi)關(guān)。電流電路135僅包括一個(gè) 開(kāi)關(guān),所述開(kāi)關(guān)可斷開(kāi)和閉合以收集泄漏電壓ν ?Ρ。開(kāi)關(guān)SW可由控制器130或者電路135內(nèi) 的一些其他機(jī)構(gòu)控制??刂破?30可根據(jù)特定的觸發(fā)事件而指示開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合。這些觸