CN103293404A - 用于确定交通工具电力系统中的异常状况的方法和装置 - Google Patents

用于确定交通工具电力系统中的异常状况的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于确定交通工具电力系统中的异常状况的方法和装置。提供一种用于确定交通工具的电力系统内的异常状况的方法和装置。该装置包括用于存储与正常电压瞬变相关的数据的存储器。该装置还包括计算机，该计算机可电连接到电力系统并且与所述存储器通信。该计算机被构造成感测发生在交通工具的电力系统中的电压瞬变，将感测到的电压瞬变与所存储的正常电压瞬变比较，并且确定感测到的电压瞬变是否指示在交通工具的电力系统中有异常状况。

Description

用于确定交通工具电力系统中的异常状况的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年2月29日提交的美国临时申请61/605,034的权益，该文献通过引用并入本文。
技术领域
技术领域总体涉及用于确定电力系统中的异常状况的方法和装置。
背景技术
通常，在组装过程中仅通过将电力载荷打开和关闭并检验它们的操作来检查交通工具的电力系统。不幸的是，这种技术可能不会识别特定的有故障的部件或者形成此故障的原因。
因此，期望开发更加稳健的感测交通工具中的电力异常状况（例如电力故障）的方法。另外，期望开发识别哪些部件正在表现出异常特征的方法。另外，本发明的其它令人满意的特征和特点将从下面的具体描述和所附的权利要求并结合附图以及前面的技术领域和背景技术而变得易于理解。
发明内容
提供一种用于确定交通工具的电力系统内的异常状况的装置。在一个实施例中，该装置包括用于存储与正常电压瞬变相关的数据的存储器。该装置还包括计算机，该计算机可电连接到电力系统并且与所述存储器通信。该计算机被构造成感测发生在交通工具的电力系统中的电压瞬变，将感测到的电压瞬变与所存储的正常电压瞬变比较，并且确定感测到的电压瞬变是否指示在交通工具的电力系统中有异常状况。
提供了一种用于分析交通工具的电力系统的方法。在一个实施例中，该方法包括将与正常电压瞬变相关的数据存储在在计算机的存储器中。该方法还包括感测在交通工具的电力系统中发生的电压瞬变。将感测到的电压瞬变与存储的正常电压瞬变相比较。该方法还包括确定感测到的电压瞬变是否指示交通工具的电力系统中有异常状况。
本发明还提供了如下方案：
方案1. 一种分析交通工具的电力系统的方法，包括：
将与正常电压瞬变相关的数据存储在计算机的存储器中；
感测在该交通工具的电力系统中发生的电压瞬变；
将感测得到的电压瞬变与存储的正常电压瞬变进行比较；以及
确定感测得到的电压瞬变是否指示该交通工具的电力系统中有异常状况。
方案2. 如方案1所述的方法，还包括响应于确定了感测得到的电压瞬变指示所述异常状况，提供该异常状况的报警。
方案3. 如方案1所述的方法，还包括在感测电压瞬变的同时，选择性地改变该交通工具的负载的通电状态。
方案4. 如方案1所述的方法，其中该交通工具的电力系统包括电连接到多个部件的电源，并且还包括计算将表现出异常状况的部件电连接到电源的导电路径的长度。
方案5. 如方案4所述的方法，还包括至少部分地基于所述导电路径的长度确定表现出异常状况的部件的身份。
方案6. 如方案5所述的方法，其中确定故障的部件的身份包括存储与电源和多个部件中每一个部件之间的导电路径的长度相关的数据，并且比较计算的导电路径的长度和与长度相关的数据。
方案7. 如方案5所述的方法，还包括提供关于哪个部件表现出异常状况的报警。
方案8. 一种用于确定交通工具的电力系统内的异常状况的装置，包括：
用于存储与正常电压瞬变相关的数据的存储器；和
计算机，其可电连接到所述电力系统并与所述存储器通信，所述计算机构造成：
感测在该交通工具的电力系统中发生的电压瞬变；
将感测得到的电压瞬变与存储的正常电压瞬变进行比较；以及
确定感测得到的电压瞬变是否指示该交通工具的电力系统中有异常状况。
方案9. 如方案8所述的装置，还包括电连接在电力系统和所述计算机之间的脉冲变压器。
方案10. 如方案9所述的装置，还包括电连接在所述脉冲变压器和所述计算机之间的放大器。
方案11. 如方案8所述的装置，还包括显示器，其构造成响应于确定了感测得到的电压瞬变指示所述异常状况，提供该异常状况的报警。
方案12. 如方案8所述的装置，其中该交通工具的电力系统包括电连接到多个部件的电源，并且其中所述计算机被构造成计算将表现出异常状况的部件电连接到电源的导电路径的长度。
方案13. 如方案12所述的装置，其中所述存储器被构造成存储与电源和多个部件中每个部件之间的导电路径的长度相关的数据。
方案14. 如方案13所述的装置，其中所述计算机被构造成至少部分地基于所述导电路径的长度和与导电路径的长度相关的数据来确定表现出异常状况的部件的身份。
方案15. 如方案14所述的装置，还包括显示器，其构造成提供哪个部件表现出异常状况的报警。
附图说明
此后将结合下面的附图描述示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件；并且附图中：
图1是联接到根据一个实施例的装置的交通工具的电力系统的示意电路框图；以及
图2是根据一个实施例的正常电压瞬变与异常的感测到的电压瞬变相比的曲线图。
具体实施方式
下面的具体描述本质上仅仅是示例性的，并非用于限定应用和使用。而且，并不意在受在前面的技术领域、背景技术、发明内容或者后面的具体实施方式中出现的任何明示或暗示的理论的约束。
参照附图，其中在所有这些视图中相同的数字指示相同的部分，这里示出了用于确定电力系统102中的异常状况的装置100。在示例性实施例中，如附图1中所示，装置100可以与交通工具104的电力系统102一起使用。更具体地，示例性实施例的交通工具104是汽车。不过，装置100可以和其它交通工具例如飞行器或非交通工具应用一起使用。
电力系统102包括电源106。具体来说，在示例性实施例中，电源106是蓄电池（未被单独编号）。蓄电池存储电能并且可包括多个蓄电池单格电池（未被单独编号）。
电力系统102还包括电连接到电源106的多个部件108。部件108可包括一个或多个电负载110。电负载110可以是利用或消耗电能的任何设备。仅作为一些示例，电负载110可以是发动机起动器、灯（例如前大灯、转向信号灯、发光二极管）、无线电接收器、螺线管、加热元件、传感器、计算机和电动马达。当然，本领域技术人员还能容易地想到其它的电负载110。如图1中所示，每个电负载110可被模型化为具有电阻、电感和电容。
部件108还可包括一个或多个电路保护元件112，例如保险丝或电路断路器。部件108可还包括一个或多个开关114以选择性地对电负载110进行连接和/或断开连接。另外，部件108可包括一个或多个连接器116，连接器116用于插入和/或移除电负载110（例如，用于维护或替换）。
电力系统102可还包括诊断链路连接器（“DLC”）118。在示例性实施例中，DLC118被跨过电源106地电连接。更具体地，示例性实施例的DLC118提供了接口以用于装置100和/或其它外部设备到交通工具104的电力系统102的连接。
示例性实施例的装置100包括可电连接到电力系统102的脉冲变压器120。更具体地说，示例性实施例的脉冲变压器120可电连接到连接器122。进而，连接器122可连接到电力系统102的DLC118。脉冲变压器120产生了对应于电力系统的电压的电信号。脉冲变压器120的大小被设置成适应可由电力系统102的部件108中的至少一些产生的电压瞬变的带宽。设置脉冲变压器120的大小的一个方面是在它与电力系统102中的最小负载110相关时的饱和点，即，使用最少量能力的负载110。如此，这些电压瞬变可在由脉冲变压器120产生的电信号中被识别。
示例性实施例的装置100还包括电连接到脉冲变压器120的放大器124。放大器124接收并放大从脉冲变压器120接收的电信号。
装置100还包括计算机126。在示例性实施例中，计算机被电连接到放大器124以接收被放大的电信号。更具体地，示例性实施例的计算机126包括模数转换器（“ADC”）127。如此，该计算机可电连接到电力系统102。计算机32可包括微处理器、微控制器、专用集成电路（“ASIC”）、和/或能够完成计算和/或执行指令的其它逻辑元件（未示出）。
计算机126与用于存储数据的存储器128通信。可使用本领域技术人员想到的任何合适的类型来实施存储器128，包括但不限于，随机存取存储器（“RAM”）、只读存储器（“ROM”）、闪存、磁存储介质（例如，硬盘驱动器）、和光存储介质（例如，光盘）。
在示例性实施例中，存储器128与计算机126集成。在示例性实施例的存储器128上存储的数据包括与电力系统102的正常电压瞬变相关的数据。
示例性实施例的装置100还包括与计算机126通信的显示器130。显示器130接收来自计算机126的数据、信息、和/或指令以将信息传递给使用者，这是本领域技术人员熟知的。
计算机126被构造成执行一种确定电力系统102中故障的方法。不过，也可想到用于执行该方法的其它技术，并且因此本文中描述的方法可用被描述的装置100以外的设备执行。
该方法包括感测在电力系统102中发生的电压瞬变。这通过以足够的灵敏性和采样率感测随时间的电力系统102的电压来实现。感测得到的电压瞬变可被保存在存储器128中。因此，该方法也包括存储与电力系统102的感测电压相关的数据。
如上所述，与电力系统102的正常电压瞬变相关的数据被存储在存储器128中。因此，该方法也包括存储与电力系统102的正常电压瞬变相关的数据。
该方法还包括将感测得到的电压瞬变与存储的正常电压瞬变比较。在图2中示出了说明正常电压瞬变202和感测得到的电压瞬变204的图表200。图表200的竖直轴206对应于电压而水平轴208对应于时间。在图2中示出的瞬变202、204反映了例如由闭合对应于负载110中其中之一的开关114而在该负载110上的通电。开关114可通过使用者手动闭合或者由计算机126自动闭合。在图2中示出的示例性实施例中，感测得到的电压瞬变204反映了负载110的异常状况。更具体地说，图2中示出的感测得到的电压瞬变204是说明负载110已经从电路断开连接的故障电压瞬变。瞬变202、204的比较可包括一个或多个具体因素的比较。这些因素包括但不限于压降量、在压降开始和电压尖峰之间的时间、压降的时长、和电压尖峰的时长。
该方法也包括确定感测得到的电压瞬变是否指示电力系统102中的异常状况。更具体地说，在示例性实施例中，可以确定电力系统102的特定部件108中的异常状况。这种确定可使用在上述的具体因素和/或其它因素中的至少一个之间的偏差来完成。可建立在感测得到的电压瞬变204相对于正常电压瞬变202的合适的偏差范围以阻止对异常状况的不适当确定。
如果确定了异常状况，那么可将该异常状况向使用者报警，使得可采取矫正步骤来修复电力系统102的异常方面。如此，该方法还包括响应于确定了感测得到的电压瞬变指示异常状况而将该异常状况向使用者报警。在示例性实施例中，装置100的显示器130可被用于向使用者通知这种异常。不过，可使用其它通知设备（未示出），例如扬声器、灯等，来向使用者通知异常状况。
该方法可还包括计算将表现出异常状况的部件108（例如，故障的部件）电连接到电源106的导电路径（为标有数字）的长度（Length）。该长度的计算基于与出现故障的特定部件108相关联的正常电压瞬变204。具体来说，可利用如下公式计算该距离
Figure 2013100633813100002DEST_PATH_IMAGE002
其中T1是对应于特定的部件108的正常电压瞬变202中的压降的第一时间210，T2是对应于特定的部件108的正常电压瞬变204中的电压升高的第二时间212，而VOP是由故障引起的在电路中的传播速度。
通过确定导电路径的长度，可以潜在地确定表现出异常状况的特定的部件108的身份。图示实施例中的导电路径在图2中总体被标示为214，其从电源106的正极端子延伸，通过每个部件108并回到电源106的负极端子。如此，可在感测得到的电压瞬变204中观测到每个部件108和连接。在示例性实施例中，存储器128被构造成存储与在电源106和多个部件108中每一个之间的导电路径的长度相关的数据。该方法可包括至少部分地基于导电路径的长度和与导电路径的长度相关的数据来确定表现出异常状况的部件108的身份。
虽然已经在前面的具体描述中给出了至少一个示例性实施例，但应当意识到存在大量的变型。还应意识到，一个或多个示例性实施例仅为示例，并且决不是用来限制本公开的范围、应用性、或构造。更确切地说，前面的具体描述将给本领域技术人员提供用于实施一个或多个示例性实施例的方便的路线图。应该理解的是，可在元件的功能和布置方式方面进行各种改变，而不脱离在所附权利要求及其法律等同方式中公开的本公开的范围。

Claims (10)

1.一种分析交通工具的电力系统的方法，包括：
将与正常电压瞬变相关的数据存储在计算机的存储器中；
感测在该交通工具的电力系统中发生的电压瞬变；
将感测得到的电压瞬变与存储的正常电压瞬变进行比较；以及
确定感测得到的电压瞬变是否指示该交通工具的电力系统中有异常状况。
2.如权利要求1所述的方法，还包括响应于确定了感测得到的电压瞬变指示所述异常状况，提供该异常状况的报警。
3.如权利要求1所述的方法，还包括在感测电压瞬变的同时，选择性地改变该交通工具的负载的通电状态。
4.如权利要求1所述的方法，其中该交通工具的电力系统包括电连接到多个部件的电源，并且还包括计算将表现出异常状况的部件电连接到电源的导电路径的长度。
5.如权利要求4所述的方法，还包括至少部分地基于所述导电路径的长度确定表现出异常状况的部件的身份。
6.如权利要求5所述的方法，其中确定故障的部件的身份包括存储与电源和多个部件中每一个部件之间的导电路径的长度相关的数据，并且比较计算的导电路径的长度和与长度相关的数据。
7.如权利要求5所述的方法，还包括提供关于哪个部件表现出异常状况的报警。
8.一种用于确定交通工具的电力系统内的异常状况的装置，包括：
用于存储与正常电压瞬变相关的数据的存储器；和
计算机，其可电连接到所述电力系统并与所述存储器通信，所述计算机构造成：
感测在该交通工具的电力系统中发生的电压瞬变；
将感测得到的电压瞬变与存储的正常电压瞬变进行比较；以及
确定感测得到的电压瞬变是否指示该交通工具的电力系统中有异常状况。
9.如权利要求8所述的装置，还包括电连接在电力系统和所述计算机之间的脉冲变压器。
10.如权利要求9所述的装置，还包括电连接在所述脉冲变压器和所述计算机之间的放大器。
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