CN101183126A - 用于高压绝缘损失的预测 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于预测混合动力、电动或燃料电池车辆内部的高压电路绝缘损失的方法。该方法包括记录车辆底盘和高压总线之间的等效电阻、检测测量值中的趋势和当电阻下降时预测阈值。该方法还包括当事件的预测保持数量降到一预定数量和/或当电阻降到阈值时向使用者或驾驶者发送警报或消息。另外，提供了用于预测高压绝缘故障的一装置，该装置包括一控制器、一高压总线及总线元件和一报告装置，该控制器具有用于预测故障的算法，该报告装置用于报告保持事件的故障和/或预定数量。构造控制器以启动算法并记录在车辆底盘和高压总线之间获取的一系列等效电阻测量值。

Description

用于高压绝缘损失的预测
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于预测车辆内部的高压电路绝缘未来损失的方法和装置。
背景技术
[0002]在具有汽油/电力混合式发动机的车辆中，车辆可以由汽油内燃机或电动机交替地驱动以优化燃料效率，从而减少车辆排放。当一个动力源比另一个更适合于具体的车辆运行条件时，混合动力车辆通过在汽油发动机和电动机之间的交替而获得了比较高的燃料效率或燃料经济性。例如，众所周知，在恒定或相对不变的车辆速度期间(如，当以稳定速度巡航时)，汽油发动机比电动机更有效，而当车辆所需动力变化剧烈时(如，在车辆的启动或停止期间)，使用电动机通常比汽油发动机更合适。
[0003]混合动力车辆和一些电动及燃料电池车辆所需的车载电压范围可以从标准12伏(V)电源到超过600V。例如，低压(12V)电力系统一般向标准车辆附件(如，立体音响系统、时钟、前灯、刮水片和/或喇叭)供电，而需要高压(＞60V)直流(DC)电路将电池或电池组充电到满足向车辆的主动轮供电的水平。为了提供和安全控制上述车载电压选项的大范围，给混合动力车辆配置合适的电路、电线及其他电器部件，如电压变换器及变频器、专门制造的高压电池、控制器和各种传感器。高压车辆电路被从车辆底盘和低压电路两者中隔离出来。
发明内容
[0004]因此，提供了一种用于预测混合动力、电动或燃料电池车辆内部的高压电路绝缘未来损失的方法，该方法包括当独立事件发生时记录获得的车辆底盘和高压总线之间的等效电阻的一系列离散的测量值，根据一系列测量值来执行数据拟合分析以检测在数据方面的趋势，并且然后使用数据拟合结果来估计或预测在等效电阻达到一阈值前独立事件保持的数量。
[0005]在本发明的另一方面，所述独立事件是起源于插入钥匙或点火循环的插入钥匙次序，并且一系列测量值被记录到包括环形缓冲器的存储装置中。
[0006]在本发明的另一方面，如果保持的独立事件的阈值数量达到预定的最小值，则向车辆使用者/驾驶者传送一警告或指示。
[0007]在本发明的另一方面，提供了一种用于预测混合动力、电动或燃料电池车辆内部的高压电路绝缘损失的装置，所述装置包括控制器、高压总线、高压总线元件和可操作的报告装置，该控制器具有存储器和用于预测即将发生的高压绝缘故障的算法，该报告装置用于报告绝缘故障，其中构造该控制器以当预定的独立事件发生时启动该算法，记录在底盘和总线之间获取的一系列电阻测定值，并预测在电阻到达预定阈值前保持的独立事件的数量。
[0008]当结合附图时，从用于执行本发明最佳方式的以下详细说明中可以显而易见地得到本发明的上述特征和优点及其他特征和优点。
附图说明
[0009]图1是图示本发明控制装置的方框图；和
[0010]图2是描述用于提供混合动力、电动或燃料电池车辆的电压绝缘损失预测的方法或算法的流程图。
具体实施方式
[0011]参见附图，其中遍及几个附图，相同的附图标记表示相同的部件，图1图示了供混合动力、电动或燃料电池车辆使用的高压绝缘预测控制系统10的方框图。控制系统10被合并或安装到车辆底盘20上，并且包括构造来启动和传送电气插入钥匙的信号14到积分控制模块或控制器16的插入钥匙指示器12中。由插入钥匙指示器12产生的插入钥匙信号14相应于车辆插入钥匙开关或点火的状态或状况，并且是本领域已知的类型。例如，普通的0/1二进制信号发生器具有状态1时指示“点火开关打开”的状态和状态0指示“点火开关关闭”的状态。每个插入钥匙的周期，插入钥匙信号14被传递或传送到控制器16以启动算法100(参见图2)一次，算法100被装入控制器16内部或被编程输入控制器16中。
[0012]控制器16装备有各种电路元件，配置所述元件用于读取或测量，并且然后记录或储存所获得的车辆底盘20和高压总线18之间的一系列等效电阻(RE)的测量值。由于使用时间和高压总线元件24的物理损坏和/或腐蚀，在混合动力车辆的使用期限中，RE值可能改变或变化，所述腐蚀通常是在正常运行期间的受潮、加热、盐蚀和/或其他外部或环境的应力作用。高压总线18被电气地连接到高压总线元件24上，配置所述元件24用于辅助动力(例如，电动机/发电机)和车辆各种高压元件之间电力传输的控制。高压总线元件24可以包括上述电气装置，如直流到交流的变换器、辅助动力模块和直流到直流的逆变器。另外，控制器16被电气地连接到预测报告装置26(PRD)上。预测报告装置26(PRD)通过车辆使用者或驾驶者可操作地传递可检测的或可接收的预测故障模拟信号30。故障模拟信号30的传递可以采取以下形式(例如)，点亮车辆仪表板上的“车辆检查”照明器或灯或启动电子信息、电子邮件、信件或其他电子的或纸基的文本以给使用者/驾驶者发出故障模式的警报。
[0013]现在参见图2，图示了用于在混合动力、电动或燃料电池车辆内部产生高压绝缘预测信号的方法100(此处还可以称为算法100)。优选的是，算法100是装入或容纳在控制器16(参见图1)内部的计算机程序或源代码，当各连续的和离散的独立事件发生时(优选车辆的插钥匙次序或插钥匙周期)，算法100被启动和执行。在插入钥匙次序(即，上文描述的关于插钥匙的指示器12的点火打开/关闭状态的改变)被用作算法100内部的优选自变量时，本领域的技术人员承认其他事件可以适合用作自变量在本发明的范围内，所述其他事件包括预定车辆里程表的读取装置、实时计数装置或定时或其他装置能够按预定和优选的有规律的间隔来启动插钥匙的次序。
[0014]在算法100的步骤102中，该算法确定插钥匙的次序或状态改变是否在插钥匙的指示器12(参见图1)内部已经发生。由于预定的插钥匙次序启动事件(如，点火开关被关闭)的结果，执行该步骤以确保算法100经过步骤102而继续。如果在步骤102中，预定插钥匙次序没有执行完，则算法100重复步骤102。然而，如果在步骤102中，确定预定插钥匙的次序已经执行完，则算法100转到步骤104。
[0015]在步骤104中，算法100读取或测量车辆底盘20和高压总线18之间的电流或瞬时等效电阻RE(参见图1)，并且然后将RE值储存到控制器16的存储器内部的存储阵列中。所述存储阵列优选是一环形缓冲器，该环形缓冲器具有由RE样本的预定定数限定的容量，样本的优选数大约为25到35。然而，许多样本可以用来限定阵列的大小，提供的挑选样本大小足以满足确定或检测一系列所记录的RE值中的趋势或类型。
[0016]在步骤106中，算法100确定阵列或缓冲器是否被装满到最大限度，即，阵列或缓冲器保持最大数量的RE值。如果确定存储阵列达到最大容量，则删除、略去或重写储存在阵列中的旧的RE样本，并且将最新的RE值添加到阵列中。然而，如果当最新的RE样本值产生并被记录的时候阵列还未满负荷，则最新的样本只是简单地被添加到阵列中。
[0017]在步骤108中，算法100将阵列的容量与保存在其中的样本数量进行比较，并且确定阵列是否被装满。如果阵列内部保存或记录的RE样本的数量小于阵列的容量，则算法转到步骤110，其中“趋势有效数据”标记被发送相当于“关闭”或“不是”的状态，并且算法100从步骤102开始运行一遍。然而，如果阵列内部的样本数量等于阵列的容量，则算法100转到步骤112。
[0018]在步骤112中，算法100根据保存在阵列中的一系列RE样本来执行数值数据的适合程序。二阶或二次最小二乘回归法是优选的数据拟合程序，然而本领域的技术人员承认其他数据拟合程序适用于本发明。执行该步骤作为对检测或设计一系列RE样本中的趋势或类型的准备或预备步骤。一旦完成数据拟合程序，算法100转到步骤114。
[0019]在步骤114中，算法100获得步骤112的最小二次回归分析的趋势结果，并且然后在绝缘电阻RE降低或小于预定限制或阈值REmin之前，根据该趋势计算或确定保持的插入钥匙周期数的估计数。该阈值REmin值被编程输入到控制器16(参见图1)中，并且预测或估计的保持插入钥匙的周期数被舍位成整数，以下通过变量X来表示。在算法100确定变量X之后，在步骤116中，重新向“趋势有效数据”的标记发送“打开”或“是”。然后算法转到步骤118。
[0020]在步骤118中，将变量X与预定插入钥匙的周期极限Xmin相比。如果确定X的值小于或等于Xmin，则算法100转到步骤120，其中产生警告标记并传递或传送到预测报告装置(PRD)26中。然而，如果X的值大于Xmin，则算法100绕过步骤120并直接转到步骤122。
[0021]在步骤122中，算法100将变量X的值(即，保持的插钥匙周期的设计数)传递或传送到预测报告装置(PRD)26(参见图1)中。不管在前面的步骤120中是否已经产生警告标记，预测报告装置(PRD)26记录存储阵列中的变量X。当X小于或等于预定的显示阈值Xd时，预测报告装置(PRD)26还优选报告或显示变量X的值。如此，车辆的使用者或驾驶者不但接收现有的或即时的高压绝缘故障的及时警告，而且接收保持的独立事件数量的估计值，直到绝缘阻抗值RE超过预定的电阻阈值REmin而不必要预警或警报时。在使用者或驾驶者要求使用储存的电阻值RE或先前显示的变量X的事件中，这些数值优选通过探测或记录控制器16的存储器可轻易地检测。
[0022]当已经详述过用于实现本发明的最佳模式时，本领域的技术人员将认识到用于实施本发明的各种替代的设计和实施方式都在权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种用于预测混合动力、电动或燃料电池车辆中的高压电路绝缘损失的方法，所述方法包括：
测量在所述车辆的底盘和高压总线之间获取的一系列等效电阻程度的读数，其中当离散的、预定的独立事件的发生时，测量所述系列的各元素；
根据所述系列来执行数据拟合分析以检测所述系列内部的数值趋势；和
在所述电阻小于预定阈值的电阻之前，使用所述趋势来确定保持独立事件的估计数量。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述独立事件是插钥匙的次序。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述系列被记录到一存储装置中。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述存储装置是一环形缓冲器，该环形缓冲器具有大约25到35测量值的容量。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述数据拟合分析是二阶最小二乘回归法。
6.如权利要求1所述的方法，包括一记录装置，其中构造所述记录装置以当所述保持的独立事件的数量达到预定阈值时产生声音或视觉警报。
7.一种用于预测混合动力车辆内部的高压电路绝缘损失的方法，该混合动力车辆具有底盘和高压总线，所述方法包括：
确定预定的独立可变事件是否已经出现；
测量和记录在所述底盘和所述高压总线之间获取的等效电阻数值；
将所述数值储存到一存储阵列中直到所述阵列达到一预定的抽样总体；
根据所述抽样总体来执行数据拟合分析以检测在所述抽样总体中的趋势；和
使用所述趋势来计算所述保持的独立事件的数量，直到所述等效电阻小于预定阈值。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述独立事件是插钥匙的次序。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述系列被记录到一存储装置中。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述存储装置是一环形缓冲器，该环形缓冲器具有大约25到35测量值的容量。
11.如权利要求7所述的方法，其中所述数据拟合分析是二阶最小二乘回归法。
12.如权利要求7所述的方法，包括一报告装置，其中构造所述装置以当所述保持事件的数量达到预定阈值时传递一警报。
13.一种用于预测混合动力车辆内部的高压电路绝缘损失的装置，该混合动力车辆具有底盘和高压总线，所述装置包括：
一控制器，该控制器具有用于预测高压绝缘故障的存储器和控制算法；
可操作地连接到所述高压总线上的多个高压总线元件；和
一可操作的报告装置，该报告装置用于报告所述预测的高压绝缘故障；其中构造所述控制器以当预定的独立事件发生时启动所述算法，所述算法包括将所述底盘和所述总线之间等效电阻的一系列定期测量值记录到所述存储器中，并且在所述电阻到达预定阈值前预测所述事件保持的数量。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述报告是从仪表板指示灯、文本信息和声频信号的组合中选择出来的。
15.如权利要求13所述的装置，其中所述存储器是一环形缓冲器，该环形缓冲器具有大约25到35测量值的容量。
16.如权利要求13所述的装置，其中所述预定独立事件是插钥匙的次序。
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