專利名稱：用于具有高壓電網(wǎng)的交通工具的接地故障檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
用于具有高壓電網(wǎng)的交通工具的接地故障檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)明背景完全或部分地依賴于電力的電動(dòng)交通工具、混合動(dòng)力電動(dòng)交通工具以及其他的交通工具可包括高壓(HV)電池。HV電池可連接到HV配電 系統(tǒng)，所述HV配電系統(tǒng)將向/從任何數(shù)量的HV交通工具系統(tǒng)，例如但 不限于牽引逆變器、充電器、DC-CD轉(zhuǎn)換器以及其他HV負(fù)荷傳送/獲得 能量。HV配電系統(tǒng)可包括導(dǎo)線、或其他基礎(chǔ)設(shè)施以在HV系統(tǒng)之間傳輸 HV能量。導(dǎo)線可用于表征(characterize)具有高壓正極(HV—P )導(dǎo)線 和高壓負(fù)極(HV_N)導(dǎo)線的HV電力網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)檫@些導(dǎo)線中的任一導(dǎo)線 都不連接到交通工具地(vehicle ground)(即交通工具底盤)，所以認(rèn)為 HV電力網(wǎng)絡(luò)具有浮動(dòng)地(floating ground )。大量的低壓(LV)系統(tǒng)可連接到交通工具地，例如但不限于交通工 具燈、信息娛樂裝置、空調(diào)系統(tǒng)、座椅調(diào)整電動(dòng)機(jī)(seat motor)等。類 似于HV電力網(wǎng)絡(luò)，LV系統(tǒng)可依賴于LV電力網(wǎng)絡(luò)以幫助分配LV能量。 HV電力網(wǎng)絡(luò)與LV電力網(wǎng)絡(luò)的電隔離對(duì)于保持電力網(wǎng)絡(luò)和依賴于電力網(wǎng) 絡(luò)的系統(tǒng)的正常運(yùn)行是重要的。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了 一種用于測(cè)試包括在交通工具系統(tǒng)中 的分離的高壓網(wǎng)絡(luò)和低壓網(wǎng)絡(luò)的電隔離的方法，其中所述低壓網(wǎng)絡(luò)參考交 通工具地，并且所述高壓網(wǎng)絡(luò)參考高壓電池的負(fù)極，所述方法包括根據(jù)接地故障檢測(cè)單元內(nèi)的電容器放電來確定所述電隔離為可接受 的或不可接受的，所述接地故障檢測(cè)單元配置成使正導(dǎo)線電容器(Cp) 向所述高壓網(wǎng)絡(luò)的高壓正導(dǎo)線(HV_P )放電，以及使負(fù)導(dǎo)線電容器(Cn)向所述高壓網(wǎng)絡(luò)的高壓負(fù)導(dǎo)線(HV_N)放電。所述方法進(jìn)一步可包括，根據(jù)所述Cp兩端的電壓(Vcp )和所述Cn 兩端的電壓(Vcn)來確定所述電隔離為可接受的或不可接受的。所述方法進(jìn)一步可包括，沖艮據(jù)以下方程確定Vcp:「C O《.,,」'V"化'- -"))。 所述方法進(jìn)一步可包括，根據(jù)以下方程確定Vcn:所述方法進(jìn)一步可包括，根據(jù)所述接地故障檢測(cè)單元兩端的電壓(Vgfdet)來確定所述電隔離為可接受的或不可接受的。 所述方法進(jìn)一步可包括，根據(jù)以下方程確定Vgfdet:
<formula>formula see original document page 6</formula>
所述方法進(jìn)一步可包括，如果所述HV_P和所述HV一N的每一個(gè)的 對(duì)地等效電阻在極限值以下，則確定所述電隔離為不可接受的。所述方法進(jìn)一步可包括，如果所述Cp或所述Cn中之一的兩端的電 壓(Vcp或Vcn)小于期望的電壓閾值，則確定所述Cp或所述Cn已經(jīng) 放電超過期望的閾值。所述方法進(jìn)一步可包括，確定所述Vcp和所述Vcn中的每一個(gè)的所 述期望的電壓閾值，所述期望的電壓閾值對(duì)應(yīng)于測(cè)試電壓(Vtest一P和 Vtest—N )，所述測(cè)試電壓被用來用從包括在所述接地故障檢測(cè)單元內(nèi)的分 離的電源提供的能量對(duì)Cp和Cn充電。所述方法進(jìn)一步可包括，在所述接地故障檢測(cè)單元內(nèi)的多個(gè)開關(guān)以便 控制對(duì)所述Cp和所述Cn的充電和放電。在所述方法中，Vtest一P和Vtest一N可大于包括在所述HV網(wǎng)絡(luò)中的 高壓電池(HV_batt)的電壓。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了 一種用于測(cè)試包括在交通工具系統(tǒng)中 的分離的高壓網(wǎng)絡(luò)和低壓網(wǎng)絡(luò)的電隔離的系統(tǒng)，其中所述低壓網(wǎng)絡(luò)參考交通工具底盤，而所述高壓網(wǎng)絡(luò)參考高壓電池的負(fù)極，所述系統(tǒng)包括接地故障檢測(cè)單元，其配置成根據(jù)被釋放給所述高壓網(wǎng)絡(luò)的高壓正導(dǎo)線(HV—P)和所述高壓網(wǎng)絡(luò)的高壓負(fù)導(dǎo)線(HV—N)的能量來確定所述 電隔離是可接受的或不可接受的。在所述系統(tǒng)中，所述接地故障檢測(cè)單元可包括向所述HV—P和所述 HV—N釋放能量的一個(gè)或更多電容器，其中基于從所述電容器釋放的能量 來確定所述電隔離是可接受的或不可接受的。在所述系統(tǒng)中，所述接地故障檢測(cè)單元可包括一個(gè)或更多開關(guān)以幫助 選擇性地使所述一個(gè)或更多電容器向所述HV_P和所述HV—N放電。在所述系統(tǒng)中，所述接地故障檢測(cè)單元可包括分別向所述HV—P和所 述HV—N釋放能量的分離的電容器(Cp和Cn),以及其中如果Cn放電 超過預(yù)定閾值，則所述接地故障檢測(cè)單元確認(rèn)HV一N的電隔離為不可接 受的，以及如果Cp放電超過預(yù)定閾值，則所述接地故障檢測(cè)單元確認(rèn) HV_P的電隔離為不可接受的。在所述系統(tǒng)中，所述接地故障檢測(cè)單元可根據(jù)所述接地故障檢測(cè)單元 兩端的電壓(Vgfdet)來確定所述電隔離為可接受的或不可接受的，其中 才艮據(jù)以下方程確定Vgfdet:^G/物) 一 — ) 一 — 4")—在所述系統(tǒng)中，所述接地故障檢測(cè)單元可包括分別向所述HV—P和所 述HV—N釋放能量的分離的電容器(Cp和Cn),以及其中所述接地故障 檢測(cè)單元才艮據(jù)所述Cp兩端的電壓(Vcp )和所述Cn兩端的電壓(Vcn) 來確定所述電隔離為可接受的或不可接受的。在所述系統(tǒng)中，所述接地故障檢測(cè)單元可根據(jù)以下方程確定Vcp:在所述系統(tǒng)中，所述接地故障檢測(cè)單元可根據(jù)以下方程確定Vcn:附圖簡(jiǎn)述

圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面的HV交通工具系統(tǒng)；圖2示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面的測(cè)試電路 (arrangement);圖3a-3d示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面的開關(guān)的時(shí)序；圖4a-4d示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面的電容性放電；圖5示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面，當(dāng)存在HV電 池時(shí)的測(cè)試電3各；圖6a-6b示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面，當(dāng)存在牽引用電池 時(shí)，接地故障檢測(cè)器從HV—P和HV一N看起的等效電路；圖7圖形化地示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面的等效電阻；圖8圖形化地示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面的作為等效電 阻的函數(shù)的接地故障檢測(cè)系統(tǒng)的電壓；以及圖9示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面的接地故障檢 測(cè)系統(tǒng)。優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面的HV交通工具系統(tǒng)。該 系統(tǒng)可包括向/從具有高壓正極(HV_P)導(dǎo)線和高壓負(fù)極(HV一N)導(dǎo)線 的HV電力網(wǎng)絡(luò)傳送/接收HV能量的HV電池。HV電力網(wǎng)絡(luò)可與向一個(gè) 或更多LV負(fù)荷提供低壓能量的低壓(LV)電力網(wǎng)絡(luò)電隔離。保持HV網(wǎng) 絡(luò)與LV網(wǎng)絡(luò)電隔離對(duì)于保持電力網(wǎng)絡(luò)和依賴于電力網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的正常運(yùn) 行是重要的。本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面預(yù)期測(cè)試此電隔離。為了示例性的目的而不旨在限制本發(fā)明的范圍和預(yù)期，系統(tǒng)被表示為包括可用來支持全部或部分地依賴于HV能量的基于交通工具的電路的 一定數(shù)量的部件。這些部件可包括，但不限于電池充電器、HV電池、接 地故障檢測(cè)系統(tǒng)、HV負(fù)荷、HV DC/AC逆變器、HV電機(jī)(電動(dòng)機(jī))、 HV到LV的DC/DC轉(zhuǎn)換器、LV電池、交通工具地，以及LV負(fù)荷。電 池充電器可配置成用從墻上插座或其他外部電源提供的能量對(duì)HV電池 充電。DC/AC逆變器可用于將從HV電池提供的HV DC能量轉(zhuǎn)換為AC 能量，所述AC能量可用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述電機(jī)也可配置成將電機(jī)的機(jī)械 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為可用于對(duì)HV電池充電的DC能量。HV到LV的DC/DC轉(zhuǎn)換 器可用于將HV能量轉(zhuǎn)換為可用于運(yùn)行LV負(fù)荷的LV能量。接地故障檢 測(cè)系統(tǒng)可與這些以及其他部件結(jié)合使用，以幫助測(cè)試依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非 限制性方面的HV系統(tǒng)的電隔離。圖2示意性地示出了可用于測(cè)試依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面的 HV系統(tǒng)的電隔離的測(cè)試電路。測(cè)試電路可用來基于對(duì)HV系統(tǒng)中的每根 導(dǎo)線的電容器放電(Cp, Cn),來幫助測(cè)試HV網(wǎng)絡(luò)與LV網(wǎng)絡(luò)的電隔離。 如圖1所顯示的，示出假想電阻器(phantom resistor X Rgnd—P和Rgnd—N) 以代表HV網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)線以及HV系統(tǒng)的其他元件對(duì)交通工具地的等效電阻。Rgnd—P和Rgnd一N可通過物理方法在HV導(dǎo)線和交通工具底盤之間 測(cè)量。它們的值反映HV電網(wǎng)與地之間的隔離程度。由于Rgnd—P和 Rgnd—N,連接到這些電阻器中的任何電阻器的充電的電容器在固定時(shí)間 后經(jīng)歷某種程度的放電，這取決于前面提到的電阻器的值(小電阻將產(chǎn)生 大的電容器放電，而大電阻將產(chǎn)生小的電容器放電)。重要地，圖2把HV 電池從HV電力網(wǎng)絡(luò)中排除。這樣做是為了示例性的目的以及展示關(guān)于測(cè)離的本發(fā)明的 一個(gè)非限制性方面。如果HV系統(tǒng)不恰當(dāng)?shù)嘏c交通工具地或LV系統(tǒng)隔離，那么在系統(tǒng)中 的某些地方發(fā)生故障(breakdown),且一旦電容器Cp和Cn先前已被充 電并連接到HV電網(wǎng)，就如圖2所示，那么電容器Cp和Cn將把更大量 的能 釋放到HV系統(tǒng)中。隔離程度隨著電容器放電的增加而降低。當(dāng)HV與交通工具地A/或LV系統(tǒng)適當(dāng)?shù)馗綦x時(shí)，等效電阻就高于某一額定值或極限值，而當(dāng)電隔離變得不適當(dāng)時(shí)，對(duì)地的等效電阻就變得低于此極 限值。隨著對(duì)地的等效電阻降低，電隔離變得更差。圖2示意性地示出通過等效正電阻(Rgnd一P )和等效負(fù)電阻(Rgnd一N) 使Cp和Cn向HV—P導(dǎo)線和HV一N導(dǎo)線放電。電容器放電的量反映各HV 導(dǎo)線和地之間的等效電阻。如果放電為低(淺度的)，則等效電阻就高且 可將隔離的特點(diǎn)描述為恰當(dāng)?shù)摹Ｈ绻烹娫谀骋活~定水平之上，則等效電 阻較低且可將隔離的特點(diǎn)描述為不恰當(dāng)?shù)?。接地故障檢測(cè)電路可進(jìn)一步包 括一對(duì)HV電源，它們分別配置成用測(cè)試電壓(Vtest—P)向?qū)V—P導(dǎo) 線放電的電容器Cp充電，和用測(cè)試電壓(Vtest—N)向?qū)V—N導(dǎo)線放 電的電容器Cn充電。開關(guān)(SW1、 SW2、 SW3和SW4)可由控制器(未 顯示)或其他元件控制，以便幫助使Cp和Cn充電和;故電以及執(zhí)行本發(fā) 明預(yù)期的其他操作。從圖2看，Vtest—P和Vtest一N是兩個(gè)DC電壓源，它們與HV交通 工具電池相分離，用于分別通過Sl和S3對(duì)Cp和Cn充電。S2和S4孚皮 用于在固定的時(shí)間期間，將Cp和Cn中的每一個(gè)連接到HV交通工具電 力線(HV_P和HV_N )。 Rs—P和Rs_N電阻器可用于在Rgnd_p或Rgnd_n 的值很低、短路或不良隔離的情況下限制來自電容器的放電電流。支路的每一路( 一路對(duì)應(yīng)于HV—P，而另 一路對(duì)應(yīng)于HV—N)在不同 的時(shí)間操作，以使得它們不相互疊力口。整個(gè)系統(tǒng)的操作可通過觀察四個(gè)開 關(guān)(SW1、 SW2、 SW3和SW4)的時(shí)序而被描述。在圖3a-3d中顯示了 開關(guān)的4妾通(activation )。按照此時(shí)序，并以處于斷開狀態(tài)的四個(gè)開關(guān)開始，在時(shí)刻^閉合S1 以允許Cp被充電到等于Vtest—P (圖3a )。在^之前，電容器被完全充滿 (Vcp = Vtest一P ),然后S1斷開。在時(shí)刻t3,閉合S2并使之保持在閉合 狀態(tài)直到t4為止。在此時(shí)間間隔(T = t4-t3)中，使電容器Cp通過等于 Rs—P與Rgndj之和的電阻器來放電(圖3b)。在此放電過程后，在時(shí)刻 tcp,得到的電容器Cp兩端的電壓(Vcp)可近似為<formula>formula see original document page 10</formula>而此電壓如果在時(shí)刻tep測(cè)量，則因?yàn)槠渫ㄟ^方程1與RgncLp相關(guān)， 而反映HV—P線和GND之間存在的隔離的水平(level)(即Rgnd_p的大 小)。t = tep時(shí)，接近Vtest_p的Vcp的值表示由于大的Rgnd_p值而產(chǎn)生 的在T期間的Cp的淺度放電。相反地，在T期間，Cp的深度放電意味 著由于低的Rgnd_p值造成的接地故障。為了估算在HV電網(wǎng)的負(fù)極側(cè)(HV—N)的Rgnd—n,可使用開關(guān)S3 和S4而采用類似的過程。在時(shí)刻ts閉合S3 ,以允許Cn被充電到等于 -Vtest—N(圖3c )。在k之前，該電容器被完全充滿(Vcn = -Vtest_N)， 然后S3斷開。在時(shí)刻t7,閉合S4并使之保持在閉合狀態(tài)直到t8為止。在 此時(shí)間間隔(T = t8 -17)期間，使電容器Cn通過等于Rs—N與Rgnd—n 之和的電阻器放電(圖3d)。在此放電過程后，在時(shí)刻ten，得到的電容器 Cn兩端的電壓(Vcn)可近似為r ^ =, ) -c w .e-"(('"uv'—" 方程2'(.h" n/ 固—W w * '如由方程2所描述的，此電壓Vcn (t = tcn)給出關(guān)于在HV—N線和 GND之間存在的隔離的水平(即Rgnd一n的大小)的信息。t = tcn時(shí)，接 近-Vtest一n的Vcn的值表示由于大的Rgnd—n值而產(chǎn)生的在T期間的Cn 的淺度放電。相反地，在T期間的Cn的深度放電意味著通過低的Rgnd一n 值而造成的接地故障。本接地故障檢測(cè)器的操作也可通過觀察如圖4a-4d所圖示的Cp和Cn 兩端的電壓波形來描述。圖4a、4b以及4c顯示了沒有接地故障(即Rgnd_p 和Rgnd一n都是大的)時(shí)的電容器電壓。在時(shí)刻tep和ten,兩個(gè)電容器的 電壓分別與在時(shí)刻t3和t7的電容器的電壓差不多相同，這表示電容器沒 有通過系統(tǒng)電阻器對(duì)地放電。在圖4d中能夠檢測(cè)到接地故障。當(dāng)在時(shí)刻U估算Cn兩端的電壓時(shí)， 由于低的Rgnd—n值而造成了在時(shí)間間隔T = t8 - ^期間，該電壓顯著變化。以上描述的接地故障檢測(cè)器的操作以HV電系統(tǒng)中沒有HV電池，即 在車庫(kù)中停止的汽車為基礎(chǔ)。當(dāng)存在牽引用HV電池時(shí)(例如當(dāng)汽車行駛時(shí))，測(cè)試中的系統(tǒng)改變并不得不以不同的方式表征特征和進(jìn)行測(cè)量，以便檢查是否存在接地故障。圖5示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面的存在HV電池時(shí)的測(cè)試電路。前面提到的HV電池可被描繪為理想電壓源加上低的等效串聯(lián)電阻 器(Rs—隨)。從接地故障檢測(cè)器的各側(cè)(HV—P和HV—N)看到的電路可 繪制如圖6a-6b。圖6a是接地故障檢測(cè)器將要從HV一P探查的等效電路， 而圖6b是將要從HV一N探查的等效電路。兩個(gè)等效都是通過對(duì)圖5中的 交通工具電網(wǎng)，相對(duì)于GND在HV一P和HV_N應(yīng)用戴維寧定理 (Thevenin，s theorem)而產(chǎn)生。于是，其結(jié)果為尺 =W一腦+ ^"(丄尺-一戶-A—一".尺—一/7 方程3v — i/ _ _ r 古程4V—, 一 y—融p ; p 丄p pp 力i工，7 >〃 +乂、g"t/ _ / 乂 gWi/ 一+尺—一+ 7 方程"一印 KWK —A"" ff 上p ; p A。" p + p 々l工u八s —A。',十 W —"卞 "(P ,'卞 W —p從方程3和方程5可以看出兩個(gè)等效電阻是近似相等的值(即Rgnd_p 和Rgnd一n的并聯(lián))，這是合理的，因?yàn)榭珊雎噪姵氐拇?lián)電阻器(其通 常比漏電阻Rgnd_p和Rgnd一n小五個(gè)數(shù)量級(jí)以上，并在大的接地故障的 情況下，也比這些電阻小達(dá)IOOO倍)。這樣^」:。=A」"=印=，""+》" 方程7且這是接地故障檢測(cè)器在交通工具中存在HV電池時(shí)，為了檢測(cè)可能的故障而估算的電阻(Rgnd—EQ < Rlimit )。沖艮據(jù)方程7,圖7繪出了作為Rgnd—n和Rgnd_p的函數(shù)的Rgnd_EQ。 這里，可為Rgnd—EQ設(shè)置檢測(cè)水平(報(bào)警或故障)，根據(jù)該檢測(cè)水平認(rèn)為 系統(tǒng)是正常的(即，不存在接地故障)。如果接地故障檢測(cè)器用于估算圖6a和6b給出的網(wǎng)絡(luò)HV—P和HV—N (即在交通工具行駛時(shí)的HV線)的等效電路的隔離水平，則接地故障檢 測(cè)器的電容器的^:電可由下面的方程描述= O =(巳"」'—^j).e—7V(C,("'-"+/ ) + t吸 方程8= U =w —、吸).e-) +、印 方程9如關(guān)于圖3a-3b在以上所描述的，T = t4 -13 = t8 -17,分別在時(shí)刻tcp 和tcn的Vcp和Vcn可通過微控制器或分離的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器電路(未顯示) 獲得并作為數(shù)字值保存在存儲(chǔ)器中，下面的函數(shù)將其輸出與測(cè)量的Rgnd—EQ 聯(lián)系起來L、K/^/—尸—"/7 —￡G J e 卞『p—￡Q J— L、—W —" 卞r" A'、方程10為了說明性的目的，假定方程7、 Rs_p = Rs—n以及Cp = Cn，圖8繪 出了 VoFDet = f ( Rgnd—p, Rgnd一n )° 另夕卜,Vtestj> 可等于vtestN,且它們都必須大于VHVbatt以保證Cp和Cn充電至大于Vhv—batt的電壓。這樣，對(duì)于任何值的等效接地電阻，電容器將始終帶有可用于HV電網(wǎng)電荷。這也將防 止電容器在連接到交通工具電系統(tǒng)時(shí)從HV電池汲取能量。關(guān)于所提出的接地故障檢測(cè)器的實(shí)際實(shí)現(xiàn)，必須注意到可以有許多可 選的解決方案或變化的形式。預(yù)期有根據(jù)本發(fā)明操作的任何系統(tǒng)(硬件+ 軟件)。圖9顯示了所描述的接地故障檢測(cè)器的可能的實(shí)現(xiàn)的方塊圖。這里， 輸出開關(guān)、串聯(lián)放電電阻器以及Cp和Cn電容器描示為處于基本電路中。,-77(C,(ff, — +/;一一坦))開關(guān)SW2和SW4可包括小HV簧片繼電器，其可用于支持低電流下高循 環(huán)(high cycling)和HV切4奐(switching)的要求。圖2中的Vtest—P和Vtest—N電壓源可經(jīng)由2個(gè)小的反激DC/DC轉(zhuǎn) 換器實(shí)現(xiàn)，所述反激DC/DC轉(zhuǎn)換器在微控制器通過SWl和SW2控制信 號(hào)激活它們時(shí)生成需要的高壓以對(duì)測(cè)量電容器充電。在被兩個(gè)濾波器級(jí)(filter stage)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整后，電容器的電壓VCp 和VCn可通過微控制器的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器測(cè)量，所述兩個(gè)濾波器級(jí)可用于對(duì) 兩個(gè)被測(cè)量的信號(hào)提供高阻抗輸入的衰減和低通濾波。對(duì)于VCn,輸入 濾波器可以加倒相以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)在微控制器的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入的這種 負(fù)電壓。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面，接地故障檢測(cè)器可配置成支持或執(zhí) 行下列基本功能中的全部或一些功能 采樣VCp和VCn電容器電壓以獲得它們的數(shù)字值，其為方程IO的 輸入(即VCp (t = tcp)和-VCn (t = tcn))。
依據(jù)圖3a-3d中顯示的時(shí)序，控制(開/關(guān))四個(gè)SW信號(hào)。
計(jì)算方程10并對(duì)比存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的檢測(cè)水平估算作為結(jié)果的 VGFdet值。如果VGFdet較低或相等，則交通工具電網(wǎng)被認(rèn)為是不 適當(dāng)?shù)?即沒有與地面的適當(dāng)隔離)。參考^r測(cè)水平也由方程10,在 Rgnd—EQ = Rgnd—limit時(shí)纟會(huì)出。
經(jīng)由專用通道(例如CAN或LIN總線、硬^接線的信號(hào)、LED或LCD等)與交通工具的管理者及/或人機(jī)界面進(jìn)行通信，以便報(bào)告對(duì)接地 故障的檢測(cè)并得到需要的操作輸入?yún)?shù)(BMS —電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)告 的激起/睡眠狀態(tài)、HV電池電壓等)。盡管已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但并不期望這些實(shí)施方式 示出并描述出本發(fā)明的所有可能形式。更確切地說，在說明書中使用的文 字是描述性而不是限制性的文字，且應(yīng)理解，可作出各種改變而不偏離本 發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種方法，所述方法用于測(cè)試包括在交通工具系統(tǒng)中的分離的高壓網(wǎng)絡(luò)和低壓網(wǎng)絡(luò)的電隔離，其中所述低壓網(wǎng)絡(luò)參考交通工具地，并且所述高壓網(wǎng)絡(luò)參考高壓電池的負(fù)極，所述方法包括根據(jù)接地故障檢測(cè)單元內(nèi)的電容器放電來確定所述電隔離為可接受的或不可接受的，所述接地故障檢測(cè)單元配置成使正導(dǎo)線電容器(Cp)向所述高壓網(wǎng)絡(luò)的高壓正導(dǎo)線(HV_P)放電，以及使負(fù)導(dǎo)線電容器(Cn)向所述高壓網(wǎng)絡(luò)的高壓負(fù)導(dǎo)線(HV_N)放電。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其進(jìn)一步包括根據(jù)所述Cp兩端的電壓 (Vcp)和所述Cn兩端的電壓(Vcn)來確定所述電隔離為可接受的或不可接受的。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其進(jìn)一步包括根據(jù)以下方程確定Vcp:=」)《 4,,—,) ir'(fv('"+"s""-")。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其進(jìn)一步包括根據(jù)以下方程確定Vcn:
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括根據(jù)所述接地故障檢測(cè) 單元兩端的電壓(Vgfdet)來確定所述電隔離為可接受的或不可接受的。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括根據(jù)以下方程確定Vgfdet:^衡,:0) = & 0 = ^) 一 rc 0 = /c )=V M, Pe 卞% WJ W""即^e 十KP一即乂 & ， ^ P一吸—吸7 fc T、—印，
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括如果所述HV_P和所述 HV_N的每一個(gè)的對(duì)地等效電阻在極限值以下，則確定所述電隔離為不可 接受的。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括如果所述Cp或所述Cn 中之一的兩端的電壓(Vcp或Vcn)小于期望的電壓閾值，則確定所述Cp或所述Cn已經(jīng)放電超過期望的閾值。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包括確定所述Vcp和所述Vcn 中的每一個(gè)的所述期望的電壓閾值，所述期望的電壓閾值對(duì)應(yīng)于測(cè)試電壓(Vtest—P和Vtest—N)，所述測(cè)試電壓被用來用從包括在所述接地故障招， 測(cè)單元內(nèi)的分離的電源提供的能量對(duì)Cp和Cn充電。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括控制包括在所述接地故 障才全測(cè)單元內(nèi)的多個(gè)開關(guān)以^更控制對(duì)所述Cp和所述Cn的充電和;改電。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中Vtest—P和Vtest—N大于包括在所 述HV網(wǎng)絡(luò)中的高壓電池(HV—batt)的電壓。
12. —種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于測(cè)試包括在交通工具系統(tǒng)中的分離的高 壓網(wǎng)絡(luò)和低壓網(wǎng)絡(luò)的電隔離，其中所述低壓網(wǎng)絡(luò)參考交通工具底盤，而所 述高壓網(wǎng)絡(luò)參考高壓電池的負(fù)極，所述系統(tǒng)包括接地故障檢測(cè)單元，其配置成根據(jù)被釋放給所述高壓網(wǎng)絡(luò)的高壓正導(dǎo) 線(HV—P)和所述高壓網(wǎng)絡(luò)的高壓負(fù)導(dǎo)線(HV一N)的能量來確定所述電 隔離是可接受的或不可接受的。
13. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述接地故障檢測(cè)單元包括向 所述HV—P和所述HV—N釋放能量的一個(gè)或更多電容器，其中基于從所述 電容器釋放的能量來確定所述電隔離是可接受的或不可接受的。
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述接地故障檢測(cè)單元包括一 個(gè)或更多開關(guān)以幫助選擇性地使所述一個(gè)或更多電容器向所述HV—P和所 述HV一Ni欠電。
15. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述接地故障檢測(cè)單元包括分 別向所述HV_P和所述HV一N釋放能量的分離的電容器(Cp和Cn)，以 及其中如果Cn放電超過預(yù)定閾值，則所述接地故障檢測(cè)單元確認(rèn)HV一N 的電隔離為不可接受的，以及如果Cp放電超過預(yù)定閾值，則所述接地故 障檢測(cè)單元確認(rèn)HV_P的電隔離為不可接受的。
16. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述接地故障檢測(cè)單元根據(jù)所 述接地故障檢測(cè)單元兩端的電壓(Vgfdet)來確定所述電隔離為可接受的或不可接受的，其中根據(jù)以下方程確定Vgfdet:<formula>formula see original document page 4</formula>
17. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述接地故障檢測(cè)單元包括分 別向所述HV一P和所述HV—N釋放能量的分離的電容器(Cp和Cn),以 及其中所述接地故障檢測(cè)單元根據(jù)所述Cp兩端的電壓(Vcp)和所述Cn 兩端的電壓(Vcn)來確定所述電隔離為可接受的或不可接受的。
18. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述接地故障檢測(cè)單元根據(jù)以 下方禾呈確定Vcp:
19. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述接地故障檢測(cè)單元根據(jù)以 下方程確定Vcn:<formula>formula see original document page 4</formula>
全文摘要
一種用于檢測(cè)使用高壓(HV)電網(wǎng)的交通工具或其他系統(tǒng)中的電隔離的損失的接地故障檢測(cè)系統(tǒng)和方法。通過對(duì)HV電容器充電，然后將其在不同時(shí)間連接在電網(wǎng)HV導(dǎo)線和地(或交通工具底盤)之間，并在固定時(shí)間段后測(cè)量它們剩余的電量，可確定電隔離的損失。根據(jù)在HV系統(tǒng)連接到HV電網(wǎng)期間通過前面提到的電容器損失的能量，HV系統(tǒng)可被認(rèn)為與地適當(dāng)?shù)馗綦x或沒有適當(dāng)?shù)馗綦x。
文檔編號(hào)G01R31/02GK101576597SQ20091013617
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
發(fā)明者喬迪·艾斯考達(dá), 米格爾·安琪爾·阿希娜 申請(qǐng)人:李爾公司