[发明专利]用于电绝缘性测试和诊断的总线泄漏电阻估算

说明书

为具有连接至正和负总线的DC电源的电动车辆检测总线电绝缘性。正总线连接至底盘接地线，以及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。负总线连接至底盘接地线，以及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。响应于第一和第二电流的各个比值来估算正和负总线泄漏电阻。比较绝缘值和阈值，其中绝缘值响应于DC电源的电压以及正和负总线泄漏电阻中较小的一个。当绝缘值小于阈值时，发出绝缘异常信号。

背景技术

本发明总体涉及使用高电压总线(high voltage bus)的电动车辆，以及更具体地，涉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。

例如电动车辆和混合动力电动车辆这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电源可以包括例如多单元电池组或燃料电池这样的储存和/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。

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，以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。电池电压除以计算出的泄漏电阻表征电绝缘性。

本发明部分地基于这样一种确定：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以忽略从两根总线至地面的泄漏电阻的潜在的平衡部件，这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，电阻可以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。这些数值相等的电阻以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以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以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，需要估算这种后面的合成电阻。

一个典型的平衡泄漏电阻来源可以是氢燃料电池车辆，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

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。

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，以及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，以及ii)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，电流比提供可以应用于照惯例得出的电阻值的校正因子。

根据本发明，提供一种电动车辆，包含：

正总线，该正总线可连接至DC电源的正输出端；

负总线，该负总线可连接至所述DC电源的负输出端；

底盘接地线，该底盘接地线分布于车辆内；

第一检测器电路，该第一检测器电路选择性地被激活以i)连接正总线和底盘接地线之间的第一固定电阻，以及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；