CN103424646A - 车辆电气系统故障检测 - Google Patents

Abstract

提供用于感测电气故障的方法和系统。所述系统包括设置在蓄电池和至少一个电气负载之间的电流传感器。所述电流传感器能够以足以检测电流瞬变的灵敏度感测从蓄电池流向负载的电流。所述系统还包括与电流传感器通信的控制器。所述控制器能够将感测电流瞬变与负载的预定电流瞬变进行比较，且在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时发信号指示故障。

Description

车辆电气系统故障检测

技术领域

技术领域总体上涉及用于检测电气故障的系统和方法，并且更具体地涉及用于检测车辆中的电气故障的系统和方法。

背景技术

用于机动车辆的当前电气故障检测技术通常是低级的。例如，在车辆组装或维护期间，技术人员可以简单地起用电气负载，例如前灯、转向灯、马达起动器等，且视觉地验证它们操作。不幸的是，这种基本测试对于揭露未来问题做得很少，例如松弛电连接器、应变电线或接近寿命终止的负载。

因而，期望提供用于在负载简单地不响应之前确定车辆中的隐藏电气问题的系统和方法。此外，本发明的其它期望的特征和特点将从随后的详细描述和所附权利要求并结合附图和前述技术领域和背景技术变得明显。

发明内容

提供一种用于检测电气故障的系统。在一个实施例中，所述系统包括设置在蓄电池和至少一个电气负载之间的电流传感器。所述电流传感器能够以足以检测电流瞬变的灵敏度感测从蓄电池流向负载的电流。所述系统还包括与电流传感器通信的控制器。所述控制器能够将感测电流瞬变与负载的预定电流瞬变进行比较，且在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时发信号指示故障。

提供一种用于检测电气故障的方法。在一个实施例中，所述方法包括起用负载。以足以检测电流瞬变的灵敏度感测从蓄电池流向负载的电流。所述方法还包括将感测电流瞬变与负载的预定电流瞬变进行比较。所述方法还包括在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时发信号指示故障。

方案1. 一种用于检测电气故障的方法，包括：

起用负载；

以足以检测电流瞬变的灵敏度感测从蓄电池流向负载的电流；

将感测电流瞬变与负载的预定电流瞬变进行比较；以及

在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时发信号指示故障。

方案2. 根据方案1所述的方法，还包括：响应于发信号指示故障而禁用负载。

方案3. 根据方案1所述的方法，其中，所述灵敏度足以检测电流的0.01安培（A）变化。

方案4. 根据方案1所述的方法，其中，所述灵敏度足以检测电流的1毫安（mA）变化。

方案5. 根据方案1所述的方法，还包括：指导用户手动地起用负载。

方案6. 根据方案5所述的方法，还包括：在已经感测从蓄电池流向负载的电流之后，指导用户手动地停用负载。

方案7. 一种电气故障检测系统，包括：

配置成设置在蓄电池和至少一个电气负载之间的电流传感器，所述电流传感器还配置成以足以检测电流瞬变的灵敏度感测从蓄电池流向负载的电流；和

与所述电流传感器通信的控制器，用于将感测电流瞬变与负载的预定电流瞬变进行比较，且在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时发信号指示故障。

方案8. 根据方案7所述的系统，还包括电连接到所述控制器的连接器，用于允许远程控制单元电连接到所述控制器，所述远程控制单元能够指导用户手动地起用和/或停用负载。

方案9. 根据方案7所述的系统，其中，所述灵敏度足以检测电流的0.01安培（A）变化。

方案10. 根据方案7所述的系统，其中，所述灵敏度足以检测电流的1毫安（mA）变化。

方案11. 一种车辆，包括：

至少一个电气负载；

电连接到所述至少一个电气负载的蓄电池，用于将电功率提供给所述至少一个电气负载；

设置在所述蓄电池和所述至少一个电气负载之间的电流传感器，用于以足以检测电流瞬变的取样速率感测从所述蓄电池流向所述至少一个电气负载的电流；

与所述电流传感器通信的控制器，用于将感测电流瞬变与所述至少一个电气负载的预定电流瞬变进行比较，且在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时产生故障信号。

方案12. 根据方案11所述的车辆，还包括电连接到所述控制器的连接器，用于允许远程控制单元电连接到所述控制器，所述远程控制单元能够指导用户手动地起用和/或停用所述至少一个电气负载。

方案13. 根据方案11所述的车辆，还包括电连接到所述蓄电池的发电机，用于给所述蓄电池充电。

方案14. 根据方案11所述的车辆，其中，所述灵敏度足以检测电流的0.01安培（A）变化。

方案15. 根据方案11所述的车辆，其中，所述灵敏度足以检测电流的1毫安（mA）变化。

附图说明

在下文中，将结合下列附图描述示例性实施例，其中相似的附图标记表示相似的元件，并且其中：

图1是根据实施例的电气故障检测系统的示意性框图；

图2是示出了根据实施例的负载的感测电流瞬变和负载的预定电流瞬变的曲线图；和

图3是示出了根据实施例的用于检测电气故障的方法的流程图。

具体实施方式

下列详细描述在性质上仅仅是示例性的并且不旨在限制应用以及使用。此外，并不旨在受限于前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中提出的任何明确的或隐含的理论。

参考图1，电气故障检测系统100在本文被示出和/或描述。所示实施例的系统100描述用于车辆102。具体地，所示实施例的系统100可以用于机动车（未独立标记）。然而，本领域技术人员将理解，系统100可以用于其它类型的车辆100或非车辆应用。

车辆102包括用于供应电能的蓄电池104。如本领域技术人员熟知的，蓄电池104可包括将存储化学能转换为电能的一个或多个电化学单元（未示出）。在所示实施例中，蓄电池104是可再充电的，即二次蓄电池。然而，在其它实施例中，蓄电池104可以是一次蓄电池。

车辆102还包括可电连接到蓄电池104的至少一个电气负载106，用于使用由蓄电池104供应的电能。在所示实施例中，示出了多个负载106。这些负载106可以包括，但当然不限于，灯、电动起动器、收音机、传感器和显示器。然而，本领域技术人员将认识到可以在车辆102中实施的大量各种电气负载106或者用于非车辆应用的其它负载106。此外，虽然多个负载106可以用于本文所述的车辆102和系统100，但是所述至少一个电气负载106可以简单地称为“负载106”，以便于阅读。

系统100包括设置在蓄电池104和负载106之间的电流传感器108。电流传感器108感测从蓄电池104流向负载106的电流。具体地，电流传感器108以足以检测电流瞬变的灵敏度感测至106的电流。即，电流传感器108足够灵敏，以检测在负载106被起用时发生的“突入电流”或“浪涌电流”。

系统100还包括控制器110。控制器110可包括微处理器、微控制器、专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）或任何其它合适数字计算装置。控制器110与电流传感器108通信。即，控制器110电连接到电流传感器108，使得来自于电流传感器108的读数可以由控制器110接收和处理。更具体地，控制器110可以包括模拟-数字转换器（ADC）112，用于将来自于电流传感器108的模拟信号转换为数字信号，这是本领域技术人员充分理解的。控制器110可以是独立装置，或者可以与其它合适装置集成，例如用于控制车辆102的许多方面的多功能微处理器。

如电流传感器108那样，控制器110也具有足以检测电流瞬变的灵敏度。例如，ADC 112的取样速率必须足以检测在非常短时间段内发生的电流尖峰。在一个实施例中，取样速率为至少750 kHz。即，ADC 112根据电流传感器108提供的信号每秒产生至少750,000个样本。在另一个实施例中，取样速率为至少1 MHz或每秒1,000,000个样本。在又一个实施例中，取样速率在3和5 MHz之间。当然，取样速率越高，控制器110检测电流瞬变越灵敏。然而，ADC 112仅仅需要具有足以检测电流瞬变的取样速率。

在所示实施例中，电流传感器108和控制器110足够灵敏以检测电流的0.01安培（A）变化。更具体地，所示实施例的电流传感器和控制器110足够灵敏以检测电流的1毫安（mA）变化。

控制器110还包括用于存储数据的存储器114。本领域技术人员将认识到用于实施存储器114的宽范围各种合适技术和/或装置，包括但当然不限于：随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、光学存储装置（例如，光盘）、闪存和磁性装置（例如，硬盘驱动器、软盘）。

存储器114的至少一部分存储每个负载106的至少一个预定电流瞬变。例如，具体负载106的一个预定电流瞬变是与在起用该负载106时的理想电流瞬变（即，“黄金标准”电流瞬变）相对应的数据。负载106的其它电流瞬变可以是与动作106的各种非理想电流瞬变相对应的数据。例如，负载106的一个预定电流瞬变可以是与通向负载的线（未标出）变得松弛但是未从连接器（未示出）断开的情况相对应的数据。负载的另一个预定电流瞬变可以是与负载阻抗增加的情况相对应的数据。

控制器110能够将感测电流瞬变与负载的理想电流瞬变进行比较。通过执行该比较，控制器110能够确定感测电流瞬变是否理想或者是否发生非理想（即，异常）状况。控制器110还能够在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时发信号指示故障。即，控制器110可以在预定电流瞬变非理想时发信号指示故障。此外，所示实施例的控制器110能够将感测电流瞬变与其它预定电流瞬变进行比较，从而可以推断或至少估计故障的准确原因。

系统100可包括电连接在蓄电池104和负载106之间的一个或多个断开开关116。断开开关116可以配置成允许负载106的手动和/或自动起用和停用。对于自动控制，断开开关116中的至少一个可以与控制器110通信，使得控制器110能够将开关116闭合或断开。

控制器110可响应于检测故障而停用负载106。例如，如果控制器110确定感测电流瞬变不理想，那么控制器110可以通过断开与负载106有关的开关116而停用负载106。

继续参考图1，图2示出了在负载106的起用和停用期间将感测电流瞬变201和理想电流瞬变202进行比较的曲线图200。水平轴线204表示时间，竖直轴线206表示从蓄电池104消耗的电流。可以看出，在所示曲线图200中，感测电流瞬变201的时间长于理想电流瞬变202的时间，且感测电流瞬变201的电流消耗量大于理想电流瞬变202。这可以表示被测量的负载106或至负载106的线中的故障。因而，故障可以由控制器110发信号指示。可能地，负载106可以被禁用，以防止损坏负载106。当然，图2中的比较仅仅是示例性的，且在用图形表示时，其它感测和理想电流瞬变比较可以看起来不同。

所示实施例的系统100还包括电连接到控制器110的连接器118。连接器118允许远程控制单元120电连接到控制器110。远程控制单元120允许用户与控制器110交互。具体地，在所示实施例中，用户可以操作远程控制单元120以开始测试负载106中的一个或多个。在该测试过程期间，远程控制单元120可以指导用户手动起用和/或停用负载106。一旦起用，控制器110就从传感器108接收信号且确定是否发信号指示故障，如上所述。

远程控制单元120可以是便携式的且可从连接器118断开（和因而可从控制器110断开）。然而，在其它实施例中，远程控制单元120可以永久性地集成到车辆102的电子显示器（未示出）或其它这种控制面板（未示出）中。

系统100，具体地在车辆102中实施时，可包括用于给蓄电池104充电的交流发电机122。交流发电机可以选择性地连接到车辆102的马达（未示出）。交流发电机122 的操作可以由控制器110控制。控制器110可以至少部分地基于由电流传感器108感测的电流来控制交流发电机122给蓄电池选择性地充电。因而，交流发电机122可以关闭以改进车辆102的燃料经济性。

检测电气故障的方法300在上文结合所述系统100描述。然而，方法300可以在本文未具体描述的其它系统中实施。如图3所示，方法300可包括指导用户手动地起用多个负载中的一个的步骤301。方法300包括起用负载的步骤302。一旦负载被起用，方法300继续以足以检测电流瞬变的灵敏度感测从蓄电池流向负载的电流的步骤304。方法300还包括将感测电流瞬变与负载的预定电流瞬变进行比较的步骤306。方法300还可以包括在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时发信号指示故障的步骤308。此外，方法300可包括响应于发信号指示故障而禁用负载的步骤310。如果未检测到故障，方法300可以包括指导用户断开负载的步骤312和断开负载的步骤314。

虽然已经在上述详细描述中阐述了至少一个示例性实施例，但应当理解，存在大量的变型。还应当理解的是，示例性实施例仅仅是示例，并不旨在以任何方式对本公开的范围、应用或构造构成限制。相反，上述详细描述将向本领域的技术人员提供应用示例性实施例的便捷路径。应当理解，可对元件的功能及设置进行各种改变而不脱离所附权利要求及其合法等价物界定的本公开范围。

Claims (10)

1.一种用于检测电气故障的方法，包括：

起用负载；

以足以检测电流瞬变的灵敏度感测从蓄电池流向负载的电流；

将感测电流瞬变与负载的预定电流瞬变进行比较；以及

在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时发信号指示故障。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于发信号指示故障而禁用负载。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述灵敏度足以检测电流的0.01安培（A）变化。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述灵敏度足以检测电流的1毫安（mA）变化。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：指导用户手动地起用负载。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：在已经感测从蓄电池流向负载的电流之后，指导用户手动地停用负载。

7.一种电气故障检测系统，包括：

配置成设置在蓄电池和至少一个电气负载之间的电流传感器，所述电流传感器还配置成以足以检测电流瞬变的灵敏度感测从蓄电池流向负载的电流；和

与所述电流传感器通信的控制器，用于将感测电流瞬变与负载的预定电流瞬变进行比较，且在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时发信号指示故障。

8.根据权利要求7所述的系统，还包括电连接到所述控制器的连接器，用于允许远程控制单元电连接到所述控制器，所述远程控制单元能够指导用户手动地起用和/或停用负载。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述灵敏度足以检测电流的0.01安培（A）变化。

10.一种车辆，包括：

至少一个电气负载；

电连接到所述至少一个电气负载的蓄电池，用于将电功率提供给所述至少一个电气负载；

设置在所述蓄电池和所述至少一个电气负载之间的电流传感器，用于以足以检测电流瞬变的取样速率感测从所述蓄电池流向所述至少一个电气负载的电流；

与所述电流传感器通信的控制器，用于将感测电流瞬变与所述至少一个电气负载的预定电流瞬变进行比较，且在感测电流瞬变和预定电流瞬变相差预定量时产生故障信号。

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