具有集成式電路穩(wěn)健性檢查的漏電檢測電路的制作方法
【專利說明】具有集成式電路穩(wěn)健性檢查的漏電檢測電路
【背景技術(shù)】
[0001] 本發(fā)明的實施例涉及用于蓄電池的漏電測量。
[0002] 電動車輛使用一個或多個電動馬達或被稱為牽引馬達進行推進。電動車輛的一種 形式包括插電式電動車輛（PEV)，其使用可充電蓄電池組，可充電蓄電池組可以從電網(wǎng)進行 充電，以及車輛中儲存的電力驅(qū)動或促進驅(qū)動車輪以進行推進?？沙潆娦铍姵亟M常常串聯(lián) 連接，用于供應(yīng)高壓電源以滿足車輛的運行需要。
[0003] 監(jiān)控蓄電池電壓，用于確定蓄電池的荷電狀態(tài)、用于確定壽命終止，因此可以在故 障之前更換蓄電池，且用于確定高壓系統(tǒng)中是否存在短路或是否存在用于識別未知的蓄電 池消耗的任何小的泄漏電流。
[0004] 當前監(jiān)控來自蓄電池的漏電的系統(tǒng)是復(fù)雜的和/或昂貴的，使用在蓄電池單元串 內(nèi)每個蓄電池單元上的多個開關(guān)識別漏電。因此，需要提供使用低成本且不復(fù)雜的檢測電 路識別泄漏電流的優(yōu)點的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的實施例的優(yōu)點是用于電動車輛的蓄電池中泄漏電流的檢測。該系統(tǒng)包括 漏電檢測電路，漏電檢測電路引入歐姆缺口（ohmicbreach)以確定在不同的電路配置期間 有多少電流流入電阻。電阻分壓器通過電路的正分支域和負分支域中的開關(guān)的驅(qū)動執(zhí)行。 引入電壓等式且如果測量的泄漏電阻低于某些預(yù)定的臨界值，那么檢測出漏電。
[0006] 另外，在車輛運行期間執(zhí)行漏電測試以確定在車輛運行期間蓄電池的漏電是否發(fā) 生。本操作使用電動車輛的正分支的歐姆電阻和電動車輛的負分支的歐姆電阻。
[0007] 本發(fā)明的實施例包括一種漏電檢測電路，其檢測形成電動車輛中的牽引蓄電池單 元串的多個蓄電池的漏電。電動車輛包括與低壓域電位隔離的高壓域。漏電電路包括多個 電阻器元件，多個電阻器元件包括耦接在牽引蓄電池單元串的正極接線柱（正分支）和牽 引蓄電池單元串的負極接線柱（負分支）之間的第一電阻器、第二電阻器、第三電阻器和第 四電阻器。底盤地線耦接在第二電阻器和第三電阻器之間。選擇性地驅(qū)動耦接在第一電阻 器和第二電阻器之間的第一晶體管開關(guān)，以用于電力耦接第一電阻器和第二電阻器。選擇 性地驅(qū)動耦接在第三電阻器和第四電阻器之間的第二晶體管開關(guān)，以用于電力耦接第三電 阻器和第四電阻器。控制器產(chǎn)生控制信號，以用于第一晶體管開關(guān)和第二晶體管開關(guān)的驅(qū) 動。驅(qū)動第一晶體管開關(guān)和第二晶體管開關(guān)至選定位置。測量牽引蓄電池單元串兩端的第 一電壓。測量第二電阻器兩端的第二電壓。測量第三電阻器兩端的第三電壓?？刂破鞲鶕?jù) 第一電壓、至少兩個電阻器元件，以及至少第二電壓和第三電壓之一來檢測漏電。對于漏電 測試，控制器定義相當于輕度漏電等級的第一閾值電壓，相當于嚴重漏電等級的第二閾值 電壓。將這些第一和第二閾值應(yīng)用于第二和第三電壓，且響應(yīng)于超過這些閾值，而采取適當 的車輛措施。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中驅(qū)動第一晶體管開關(guān)和第二晶體管開關(guān)至閉合位 置，其中同時測量第一電壓、第二電壓和第三電壓，其中響應(yīng)于第一和第二電壓的總和是否 不同于第一電壓和根據(jù)第一、第二、第三和第四電阻器值確定的常數(shù)的乘積，控制器檢測故 障電路操作。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中用于檢測故障電路操作的確定通過以下公式表 式：
[0010] V(R2)+V(R3) =KXV1
[0011] 其中V(R2)是第二電阻器的電壓讀數(shù)，V(R3)是第三電阻器的電壓讀數(shù)，VI是牽引 蓄電池單元串在測量V(R2)和V(R3)的時間的瞬時電壓讀數(shù)，以及K是每個電阻器的電阻 值導(dǎo)出的常數(shù)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中該常數(shù)且由以下式子表示：
[0013] [R2+R3]/[R1+R2+R3+R4]
[0014] 其中R1是第一電阻器的電阻值，R2是第二電阻器的電阻值，R3是第三電阻器的電 阻值，以及R4是第四電阻器的電阻值。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中在車輛運行狀態(tài)期間驅(qū)動第一晶體管開關(guān)至閉合 位置且同時驅(qū)動第二晶體管開關(guān)至打開位置，其中同時測量第一電壓和第二電壓，以及其 中響應(yīng)于第一歐姆電阻值小于第一預(yù)定閾值，控制器確定底盤地線和牽引蓄電池單元串的 最負極接線柱之間的漏電，其中第一歐姆電阻值根據(jù)第一電壓、第一電阻器值、第二電阻器 值以及第二電壓確定。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中第一歐姆電阻值通過以下等式確定：
[0017]
【主權(quán)項】
1. 一種漏電檢測電路，其檢測高壓域與低壓域電位隔離的電動車輛中牽引蓄電池單元 串中的漏電，包含： 第一、第二、第三和第四電阻器，其耦接在單元串的正極接線柱和單元串的負極接線柱 之間； 底盤地線，其耦接在第二和第三電阻器之間； 第一晶體管開關(guān)，其選擇性地可驅(qū)動用于電力耦接第一和第二電阻器； 第二晶體管開關(guān)，其選擇性地可驅(qū)動用于電力耦接第三和第四電阻器；以及 控制器，其控制第一和第二晶體管開關(guān)的驅(qū)動； 其中，驅(qū)動第一和第二晶體管開關(guān)至選定的位置，測量單元串兩端的第一電壓，測量第 二電阻器兩端的第二電壓，測量第三電阻器兩端的第三電壓，控制器根據(jù)第一電壓、至少兩 個電阻器、以及至少第二電壓和第三電壓之一檢測漏電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏電檢測電路，其中驅(qū)動第一晶體管開關(guān)和第二晶體管開關(guān) 至閉合位置，其中同時測量第一電壓、第二電壓和第三電壓，其中響應(yīng)于第一和第二電壓的 總和是否不同于第一電壓和根據(jù)第一、第二、第三和第四電阻器值確定的常數(shù)的乘積，控制 器檢測故障電路操作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測電路，其中用于檢測故障電路操作的確定通過以下公式 表式： V(R2)+V(R3) =KXVl 其中V(R2)是第二電阻器的電壓讀數(shù)，V(R3)是第三電阻器的電壓讀數(shù)，Vl是牽引蓄電 池單元串在測量V(R2)和V(R3)的時間的瞬時電壓讀數(shù)，以及K是每個電阻器的電阻值導(dǎo) 出的常數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測電路，其中該常數(shù)且由以下式子表示： [R2+R3]/[R1+R2+R3+R4] 其中Rl是第一電阻器的電阻值，R2是第二電阻器的電阻值，R3是第三電阻器的電阻 值，以及R4是第四電阻器的電阻值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測電路，其中在車輛運行狀態(tài)期間驅(qū)動第一晶體管開關(guān)至 閉合位置且同時驅(qū)動第二晶體管開關(guān)至打開位置，其中同時測量第一電壓和第二電壓，以 及其中響應(yīng)于第一歐姆電阻值小于第一預(yù)定閾值，控制器確定底盤地線和牽引蓄電池單元 串的最負極接線柱之間的漏電，其中第一歐姆電阻值根據(jù)第一電壓、第一電阻器值、第二電 阻器值以及第二電壓確定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測電路，其中第一歐姆電阻值通過以下等式確定：
其中Vl是第一電壓，Rl是第一電阻器的電阻值，R2是第二電阻器的電阻值，V(R2)是 測量的第二電阻器兩端的電壓，以及Rlrali。是與電動車輛的負分支域有關(guān)的第一歐姆電阻 值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測電路，其中在車輛運行狀態(tài)期間驅(qū)動第一晶體管開關(guān)至 打開位置且同時驅(qū)動第二晶體管開關(guān)至閉合位置，其中同時測量第一電壓和第二電壓，其 中響應(yīng)于第二歐姆電阻值小于第一預(yù)定閾值，控制器檢測為底盤地線和牽引蓄電池單元串 的最正極接線柱之間的漏電，其中第二歐姆電阻值根據(jù)第一電壓、第三電阻器值、第四電阻 器值以及第三電壓確定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測電路，其中漏電通過以下等式表示：
其中Vl是第一電壓，R3是第三電阻器的電阻值，R4是第四電阻器的電阻值，V(R3)是 測量的第三電阻器兩端的電壓，以及Rleakm是與電動車輛的正分支域有關(guān)的第二歐姆電阻 值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測電路，進一步包含第一柵極驅(qū)動電路和開關(guān)電路，其中 第一柵極驅(qū)動電路提供控制信號以打開和閉合第一晶體管開關(guān)，其中第一柵極驅(qū)動電路配 置為從控制器接收控制信號和從開關(guān)電路接收正偏壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測電路，進一步包含第二柵極驅(qū)動電路，其中第二柵極驅(qū) 動電路提供控制信號以打開和閉合第二晶體管開關(guān)，其中第二柵極驅(qū)動電路配置為從控制 器接收控制信號和從開關(guān)電路接收負偏壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測電路，進一步包含耦接在第二電阻器兩端用于獲得第 二電阻器兩端的第一差分電壓的第一差分放大器，耦接在第三電阻器兩端用于獲得第三電 阻器兩端的第二差分電壓的第二差分放大器，以及將第一和第二差分電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓 的第一模擬與數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中轉(zhuǎn)換的數(shù)字電壓被傳輸?shù)娇刂破?，用于確定漏電。
【專利摘要】一種漏電檢測電路，其檢測電動車輛中蓄電池的漏電。驅(qū)動耦接在第一和第二電阻器之間的第一晶體管開關(guān)，用于耦接第一電阻器和第二電阻器。驅(qū)動耦接在第三和第四電阻器之間的第二晶體管開關(guān)，用于電子耦接第三和第四電阻器?？刂破鳟a(chǎn)生控制信號，用于第一晶體管開關(guān)和第二晶體管開關(guān)的驅(qū)動。測量牽引蓄電池單元串兩端的第一電壓。測量第二電阻器兩端的第二電壓。測量第三電阻器兩端的第三電壓。通過測量第一、第二和第三電壓并將它們應(yīng)用于使用這些電壓和第一、第二、第三和第四電阻的常數(shù)的等式，控制器檢測漏電。
【IPC分類】G01R31-02, G01R31-36
【公開號】CN104714183
【申請?zhí)枴緾N201410769267
【發(fā)明人】本·A·塔巴托斯基·布什
【申請人】福特全球技術(shù)公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月12日
【公告號】DE102014225374A1, US20150168497