具有集成鲁棒性检查和平衡故障检测的连续泄露检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及用于电气化车辆的泄露检测电路，以及更具体地涉及具有鲁棒 性检查的泄露检测电路。
【背景技术】
[0002] 电气化车辆使用配置成提供推进力的电驱动系统以协助或取代由内燃发动机提 供的推进力。电驱动系统通常包括比如高电压蓄电池这样的由高电压母线耦接到电力转换 系统的高电压储能装置，电力转换系统向电动马达提供交流电。高电压蓄电池可以包含多 个电连接的蓄电池单元。蓄电池单元电荷不足、或蓄电池单元之间的受损连接，可以减少由 蓄电池提供的电压。由小泄露电流或由高电压域短路引起的蓄电池排水也可以削弱蓄电池 性能。
[0003] 因此，电气化车辆配备有设计为检测和测量电流泄露存在的量的泄露检测电路。 泄露检测电路通常或者是欧姆电路形式或者是交流（AC)电路形式，在欧姆电路中检测电 阻器两端的电压指示泄露电流的存在，在交流电路中高和低电压域之间的阻抗变化指示泄 露电流的存在。因为泄露检测能力在电气化车辆中是重要的，许多泄露检测电路伴随着设 计为确定泄露检测电路是否起作用的鲁棒性检查电路。
【发明内容】
[0004] 本发明提供配置成不断地监控泄露检测功能的电路。在示例实施例中，电路耦接 到电动车辆上比如牵引蓄电池这样的高电压储能装置（ESD)的正极和负极端子。第一欧姆 分压器耦接到ESD正极端子和底盘，并且第二欧姆分压器耦接到ESD负极端子和底盘。示 例电路可以包括配置成在第一分压器检测电压Vl的第一差分放大器，和配置成检测在第 二分压器的电压V2的第二差分放大器。第一模拟数字转换器配置成接收来自第一和第二 差分放大器两者的输入并且向处理器模块提供数字化的Vl和V2值。处理器模块可以配置 成使用数字化的Vl和V2值来检测泄露电流的存在。在它的几个优势中，本电路可以配置 成在没有现有技术检测电路中通常使用的昂贵开关的使用的情况下不断地检测泄露电流。
[0005] 第三分压器可以耦接到正极和负极端子两者。第二模拟数字转换器可以配置成提 供关于在第三分压器处检测到的电压的V3值。处理器模块可以配置成使用V1、V2和V3值 以执行电路鲁棒性检查。在示例实施例中，处理器模块可以配置成使用V3值以计算代表正 极和负极端子之间的电势的VT值。处理器模块可以配置成使用计算的VT值以计算检查结 果（Checkproduct)CP ;并且使用Vl和V2值以提供总和VS。为了确定电路是否正确地操 作，从而提供足够的泄露检测能力，处理器模块可以配置成将VS与CP相比较。当电路正确 操作时，VS和CP值通常应该相同。如果比较指示电路操作错误，则处理器模块可以发起故 障响应。替代仅在预先确定的时间一一比如在驱动周期的开始一一检查电路鲁棒性，本电 路配置成提供连续的鲁棒性检查能力。
[0006] 本发明的电路的另一有利方面是检测平衡故障状态的能力，正极ESD端子和车辆 底盘之间、以及负极ESD端子和车辆底盘之间的泄露电阻在平衡故障状态中实质上相同， 并且两者都太低。在示例实施例中，处理器模块可以配置成使用ESD荷电状态（SOC)的变 化以确定平衡故障状态是否存在。
[0007] 本发明的方法可以包括使用在耦接到ESD的正极和/或负极端子的各种分压器处 检测到的电压来计算检查结果，检查结果可以用于确认电路正确操作。本发明的示例方法 可以包括接收代表在耦接到底盘接地并且耦接到高电压储能装置（ESD)的正极端子的第 一分压器处检测到的电压Vl的Vl值；接收代表在耦接到底盘接地并且耦接到ESD的负极 端子的第二分压器处检测到的电压V2的V2值；以及接收代表在耦接到正极和负极ESD端 子的第三分压器处检测到的电压V3的V3值。示例方法可以进一步地包括使用V3值计算 代表在所述正极和所述负极端子之间的电势的VT值，并且使用VT值计算检查结果CP。方 法可以进一步地包括使用Vl和V2值计算总和VS，并且将VS与检查结果CP相比较以确定 电路故障是否存在。最后，方法可以包括当检测到电路故障时执行故障响应。
[0008] 在本发明的另一实施例中，其中使用所述VT值以计算检查结果CP包含用常数K 乘以所述VT值。
[0009] 在本发明的另一实施例中，其中所述常数K取决于所述第一和第二分压器中的至 少一个的欧姆电阻。
[0010] 在本发明的另一实施例中，其中所述接收所述Vi值包含接收来自耦接到所述底 盘并且配置成数字化由耦接到所述第一分压器的差分放大器检测到的电压的模拟数字转 换器的所述Vl值。
[0011] 在本发明的另一实施例中，本发明方法进一步地包含当所述电路故障确定指示电 路故障的存在时提供故障信号。
[0012] 在本发明的另一实施例中，本发明方法进一步地包含所述处理器模块执行关于电 流泄露的检查。
[0013] 在本发明的另一实施例中，其中所述执行关于电流泄露的检查包含将所述Vl值 和所述V2值相比较。
[0014] 在本发明的另一实施例中，其中所述执行关于电流泄露的检查包含将第一 SOC值 与第二SOC值相比较。
[0015] 在本发明的另一实施例中，本发明方法进一步地包含当所述泄露电流检查指示泄 露故障的存在时，所述处理器模块提供故障信号。
【附图说明】
[0016] 图1表明示例电路。
[0017] 图2A表明在图1描述的电路上执行的示例方法。
[0018] 图2B表明在图2A描述的示例方法的延续部分。
[0019] 图3表明用于检测平衡故障状态的方法。
[0020] 图4表明可选的示例电路。
【具体实施方式】
[0021] 在此描述本发明的示例实施例；然而，本发明可以以对本领域技术人员显而易见 的各种可选形式得到体现。为了便于本发明的理解并且为权利要求提供依据，各个附图都 包括在说明书中。附图不是按比例绘制并且可以省略相关元件以便强调本发明的新颖特 征。附图中描述的结构和功能特征提供用于向本领域技术人员教导本发明的实践的目的并 且不应理解为限制。在下面描述的说明书可以使用术语隔离检测、泄露检测、泄露电流检测 中的任何一个以指的是泄露电流的检测。在下面描述的说明书可以使用术语隔离故障、接 地故障和泄露故障中的任何一个以指的是当ESD和底盘之间的电阻太低时发生的故障，使 不可接受量的泄露电流能够在母线和底盘之间流动。术语电路故障、鲁棒性故障或操作故 障可以用于指的是电路的操作中的故障。
[0022] 现在转向附图，图1表明具有正极端子12和负极端子14的高电压储能装置 (ESD) 10。用示例的方式，ESD 10可以是配置成为电气化车辆提供足够的推进动力的高电 压牵引蓄电池的形式。在示例实施例中，牵引蓄电池可以包含配置成提供可以从200-500V 变动的累积电压的一系列互相连接的蓄电池单元。术语"正极端子"可以指的是蓄电池串 的最正极端子，其定义为牵引蓄电池单元串的最末正极端子，线束耦接到牵引蓄电池单元 串的最末正极端子以向车辆分配电力。同样，术语"负极端子"可以指的是定义为牵引蓄电 池单元串的最末负极端子的蓄电池串的最负极端子，线束耦接到牵引蓄电池单元串的最后 一个负极端子以向车辆分配电力。
[0023] 电气化车辆上的高电压域可以包括ESD 10并且可以向需要实质上超过12V的系 统和组件分配电力，同时电气化车辆上的低电压域可以向需要12V或更少的组件分配电 力。高电压域可以与低电压域和电气化车辆的其余部分电流地隔离。然而，焊接不良、磨损 的电缆、盐水渗入或其他污染可以减少高电压域隔离并且使短路能够在高和低电压域之间 发生。甚至相对小的泄露电流会消耗来自牵引蓄电池或用于提供牵引动力的其他ESD的能 量，不利地影响车辆性能。
[0024] 电流泄露的存在或不存在通常在泄露电阻方面表达，如图1所示由正极端子12和 车辆底盘16之间的RLP以及负极端子14和底盘16之间的RLN表达。虽然可以容许以及 或许期望最小量的电流泄露，但显著水平不可能容许或期望。因此，电气化车辆配备有泄露 检测能力，以便可以及时检测和解决泄露故障（也称为隔离故障或接地故障）。故障响应可 以取决于故障的严重程度，并且可以从指示车辆应该检查的视觉警报变动到更紧急的警报 和响应。因为泄露检测能力对于电动车辆操作可以是至关重要的，因此确认泄露检测电路 正确操作的能力对于电气化车辆操作也可以是至关重要的。
[0025] 电路18包括含第一分压器20和第二分压器22的欧姆泄露检测部分。分压器20 和22在耦接到底盘16的节点N处彼此耦接。第一分压器2