CN103576042B - 使用绝缘电阻传感器的车辆用漏电诊断装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用绝缘电阻传感器的车辆用漏电诊断装置及其控制方法。所述装置包括：绝缘电阻传感器，其测量车辆的高电压电池和底盘之间的绝缘电阻、并输出所测量的绝缘电阻；主开关部，其根据车辆的外部控制来选择性地把来自高电压电池的电力供应给车辆的电负载；以及电池电力管理部，配置成当从绝缘电阻传感器输出的第一绝缘电阻的值小于预先设定的阈值时，终止用于控制车辆的驱动电动机的一个或多个驱动部件的操作；当在一个或多个驱动部件被终止后测量的第二绝缘电阻的值超过阈值时，确定一个或多个驱动部件中已经发生绝缘破损，并通过关断主开关部来终止车辆的运行，使得从高电压电池供应给车辆的电负载的电力被断开。

Description

使用绝缘电阻传感器的车辆用漏电诊断装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及使用绝缘电阻传感器的车辆用漏电诊断装置及其控制方法，并且特别地涉及使用绝缘电阻传感器的车辆用漏电诊断装置及其控制方法，其使得可以测量用于混合动力车和电动车的高电压电池的漏电。

背景技术

使用绝缘电阻传感器的车辆用诊断装置常常被安装在使用高电压电池的混合动力车或电动车中。该诊断装置被配置成通过检测绝缘破损来防止由于漏电而可能发生的损伤。

结果上面提到的诊断装置通过在驱动操作和空闲期间监测绝缘电阻、并在所监测的绝缘电阻的值低于阈值绝缘电阻值时产生警报的同时，断开来自高电压电池的电力供应来防止由于漏电而发生事故。

然而，当绝缘电阻降到阈值之下时，即使车辆可能仍在移动，传统装置中的高电压电路仍会被断开。结果，驾驶者可能会失去控制，从而可能导致车辆发生碰撞。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种车辆用诊断装置及其控制方法，其通过在已经检测到破损时、借助编程为基于检测到的破损类型识别系统中已经发生破损的位置的逻辑来允许系统以适当的跛行回家模式运行，来使由于断开高电压电路而发生事故的风险最小化。更具体地，可以快速地搜索与绝缘破损相关的高电压元件，从而允许系统被容易地诊断和修理。

为了实现以上目的，提供了一种车辆用漏电诊断装置，其包括配置成测量车辆的高电压电池和底盘之间的绝缘电阻、并输出所测量的绝缘电阻的绝缘电阻传感器。该装置还包括：主开关部，其被配置成根据外部控制装置来选择性地把来自高电压电池的电力供应给车辆内的电负载；以及电池电力管理部，其被配置成当从绝缘电阻传感器输出的第一绝缘电阻的值小于预先设定的阈值时，终止用于控制车辆的驱动电动机的车辆内的一个或多个驱动部件的操作。电池电力管理部还被配置成当在驱动部件被终止后测量的第二绝缘电阻的值超过阈值时，确定驱动部中已经发生绝缘破损，并通过关断主开关部来终止车辆的运行，使得从高电压电池供应给车辆的电负载的电力被终止。

电池电力管理部还可以配置成当来自绝缘电阻传感器的第一绝缘电阻的值小于阈值时，在终止驱动部件前产生第一诊断故障代码以提供车辆中已经发生漏电的警告。

电池电力管理部还可以配置成在通过关断主开关部而终止车辆的运行后，产生第二诊断故障代码以提供驱动部件中已经发生漏电的警告。

电池电力管理部可以配置成当第二绝缘电阻的值小于阈值时，选择车辆的电负载内的除了驱动部件以外的高电压元件中的任何一个，终止第一高电压元件的操作；当在第一高电压元件的操作被终止后由绝缘电阻传感器测量的第三绝缘电阻的值超过阈值时，确定第一高电压元件中已经发生绝缘破损。电池电力管理部于是可以配置成当电池电力管理部确定第一高电压元件中已经发生绝缘破损时，重新启动特定驱动部件的操作。

电池电力管理部还可以配置成当电池电力管理部确定第一高电压元件中已经发生绝缘破损时，在驱动部件的操作从终止状态被重新启动之前产生第三诊断故障代码以提供第一高电压元件中已经发生漏电的警告。

电池电力管理部还可以配置成：顺次地终止车辆的电负载中的除了驱动部件以外的高电压元件的操作，且当针对相应的高电压元件而言的第三绝缘电阻的值小于阈值时断开来自高电压电池的电力供应；接收在断开来自高电压电池的电力供应后由绝缘电阻传感器测量的第四绝缘电阻；当电池电力管理部在所接收的第四绝缘电阻的值超过阈值时确定高电压电池中已经发生绝缘破损时，终止车辆的运行。

电池电力管理部还可以配置成在由于电池电力管理部已经确定高电压电池中已发生绝缘破损而已经终止车辆的运行后，产生第四诊断故障代码以提供高电压电池中已经发生漏电的警告。

电池电力管理部还可以配置成当第四绝缘电阻的值低于阈值时，确定在车辆电负载中无法或不适宜根据电控制来断开与高电压电路的连接的其它装置中已经发生绝缘破损，并随后作为所述确定的结果来终止车辆的运行。

电池电力管理部还可以配置成在由于已经确定所述其它装置中已发生绝缘破损而已经终止车辆的运行后，产生第五诊断故障代码以提供所述其它装置中已经发生漏电的警告。

有利地，当与车辆的运行不直接相关的高电压元件发生绝缘破损时，本发明的说明性实施例允许在检测到绝缘破损时识别出哪个高电压元件中发生了绝缘破损，从而允许车辆启动跛行回家模式。因此，当由于绝缘电阻而发生漏电时，本发明能够帮助防止由于传统系统的无条件断开而导致事故发生。

此外，本发明涉及通过该装置对直接与高电压系统相关的装置(诸如驱动部、空调压缩机和PTC加热器)识别漏电信息，并且漏电警报可以被编程为由装置产生，这会导致在使用时具有增强的用户便利性。

附图说明

图1是示出根据本发明示例性实施例的使用绝缘电阻传感器的车辆用诊断装置的框图。

图2是当根据本发明示例性实施例的诊断装置所监测的一个或多个驱动部件中发生绝缘破损时运行的流程图。

图3是当根据本发明示例性实施例的诊断装置所监测的高电压元件之一中发生绝缘破损时的流程图。

图4是当根据本发明示例性实施例的诊断装置所监测的另一高电压元件中发生绝缘破损时的流程图。

图5是当根据本发明示例性实施例的诊断装置所监测的高电压电池或其它装置中发生绝缘破损时的流程图。

具体实施方式

将参考附图描述根据本发明实施例的使用绝缘电阻传感器的车辆用诊断装置。图1是示出根据本发明实施例的使用绝缘电阻传感器的车辆用诊断装置的框图。

应理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。

本文中所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且并非旨在对本发明进行限制。如本文中所使用的那样，单数形式的“一”旨在也包括复数形式，除非文中清楚地指出。还应理解的是，术语“包括”在本说明书中被使用时，指的是所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，而并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或附加。如本文中使用的那样，术语“和/或”包括一个或多个相关列出条目的任何和全部组合。

尽管下面的示例性实施例被描述为使用单个单元执行上述处理，但应理解的是，上述处理也可以通过多个控制器或单元执行。

此外，本发明的控制逻辑可以实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、压缩盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式(例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN))被存储和执行。

参考图1，根据本发明示例性实施例的使用绝缘电阻传感器20的车辆用诊断装置1包括高电压电池10、绝缘电阻传感器20、主开关部30和电池电力管理部40。在图1中，作为车辆的电负载内的高电压元件的实例，示出了空调压缩机50、驱动部件60和PTC(正温度系数)加热器70。

这里，高电压电池10被配置成根据电池电力管理部40的控制来操作，并将电力供应给包括驱动部件(即驱动部)60和PTC加热器70的空调压缩机50。通常用于混合动力车或电动车的高电压源也应该与用于车辆的低电压源绝缘。

绝缘电阻传感器20被配置成测量车辆的高电压电池10和车辆的底盘之间的绝缘电阻、并将测量结果输出给电池电力管理部40。换言之，绝缘电阻传感器20被配置成测量来自高电压电池10的电泄漏。电池电力管理部40可以实施为安装在车辆内的控制器，所述控制器包括配置成执行下面概述的一个或多个功能的处理器和存储器。

主开关部30被配置成根据电池电力管理部40的控制来选择性地把来自高电压电池10的电力供应给车辆内的电负载，并且通常由继电器装置形成。

电池电力管理部40被配置成与车辆的高级控制器同步操作、并根据来自高级控制器的命令来管理高电压电池10、并于是控制对车辆的电负载的电力供应。电池电力管理部40也可以配置成使用绝缘电阻传感器20来执行车辆的诊断功能，其功能将稍后参考图2至5来描述。

图2是配置成当本发明的说明性实施例的诊断装置通过使用绝缘电阻传感器所监测的一个或多个驱动部件中发生绝缘破损时执行的流程图。参考图2，当借助于绝缘电阻传感器20测量了用于车辆的高电压电池10和车辆的底盘之间的第一绝缘电阻、并将其传递给电池电力管理部40(S205)时，电池电力管理部40监测测量结果以确定所传递的第一绝缘电阻的值大于还是小于预先设定的阈值(S210)。

作为S210中执行的监测的结果，当第一绝缘电阻的值小于阈值时，电池电力管理部40产生第一诊断故障代码(DTC)，以便提供车辆中已经产生漏电的警告，并且公开基于根据本发明说明性实施例的使用绝缘电阻传感器的车辆用诊断装置1的诊断算法(S215)。

电池电力管理部40将三相(U、V、W)控制的终止请求信号传递给驱动部/部件60，使得驱动部(D驱动电动机)的操作被终止(S220)。在这种情况下，车辆可以以车辆缓慢滚动至停车的“滑行运转模式(coasting operation mode)”行驶。

接着，电池电力管理部40确定在终止驱动部60的操作后测量的第二绝缘电阻的值是否超过阈值(S230)。作为确定的结果，当第二绝缘电阻的值小于阈值时，执行稍后描述的图3和4的控制程序。

作为S230的确定的结果，当第二绝缘电阻的值超过阈值时，电池电力管理部40确定驱动部60中已经发生绝缘破损(S240)。在这种情况下，车辆很难以跛行回家模式运行。因此，此时跛行回家模式可能不是系统的最佳选择。

当电池电力管理部40确定驱动部60中发生绝缘破损时，主开关部30被关断，从而断开来自高电压电池10的电力供应并终止车辆的驱动操作，并且产生第二诊断故障代码以提供驱动部60中已经发生漏电的警告(S250)。

图3是配置成当空调压缩机中发生绝缘破损时执行的流程图，所述空调压缩机是可由根据本发明示例性实施例的诊断装置监测的高电压元件之一。图4是配置成当PTC加热器中发生绝缘破损时执行的流程图，所述PTC加热器是可由根据本发明示例性实施例的诊断装置1监测的另一高电压元件。

参考图3，当在S230中第二绝缘电阻的值小于阈值时，电池电力管理部40选择除了与车辆的电负载相关联的驱动部件以外的高电压元件中的任何一个，并终止所选择的高电压元件的操作(S320)。图3是配置成例如当空调压缩机50被选择为高电压元件时执行的流程图。

接着，电池电力管理部40确定在作为被选择的第一高电压元件的空调压缩机50的操作被终止后、由绝缘电阻传感器20测量的第三绝缘电阻的值是否超过阈值(S330)。作为S330执行的确定的结果，当第三绝缘电阻的值超过阈值时，电池电力管理部40确定作为第一高电压元件的空调压缩机50中已经发生绝缘破损(S340)。在这种情况下，由于驱动部60中没有发生绝缘破损，所以可以启动车辆的跛行回家模式。

当电池电力管理部40确定作为第一高电压元件的空调压缩机50中已经发生绝缘破损时，该电池电力管理部40产生第三诊断故障代码以提供第一高电压元件中已经发生漏电的警告(S350)。在这种情况下，车辆可以以跛行回家模式行驶(S360)。

图3所示的控制程序可以对除驱动部60以外的所有高电压元件执行。图4是属于根据本发明实施例的使用绝缘电阻传感器的车辆用漏电诊断装置1的高电压元件当中的PTC加热器中发生绝缘破损时的控制程序流程图。

参考图4，当在S330中确定作为第一高电压元件的空调压缩机50被终止时，电池电力管理部40选择两个高电压元件当中剩下的PTC加热器70，并且当所测量的第三绝缘电阻的值小于阈值时停止PTC加热器的操作(S420)。

接着，电池电力管理部40确定在作为被选择的高电压元件的PTC加热器70的操作被终止后、由绝缘电阻传感器20测量的第三绝缘电阻的值是否超过阈值(S430)。

作为S430中执行的确定的结果，当PTC加热器70的操作被终止后的第三绝缘电阻的值超过阈值时，电池电力管理部40确定PTC加热器(PTC)中已经发生绝缘破损(S440)。在这种情况下，由于驱动部60可被操作，所以车辆随后可以进入跛行回家模式。

当电池电力管理部确定作为第一高电压元件的PTC加热器70中已经发生绝缘破损时，电池电力管理部40产生第三诊断故障代码以提供PTC加热器70中已经发生漏电的警告(S450)。在这种情况下，车辆可以以跛行回家模式行驶(S460)。

图5是当属于根据本发明实施例的使用绝缘电阻传感器的漏电诊断装置1的高电压电池或其它装置中发生绝缘破损时的流程图。

参考图5，当终止空调压缩机50的操作后测量的第三绝缘电阻的值和终止PTC加热器70的操作后测量的第三绝缘电阻的值分别在S330和S430中小于阈值时，主开关部30被关断且断开来自高电压电池的电力供应，并接收由绝缘电阻传感器20测量的第四绝缘电阻的值(S520)。

接着，电池电力管理部40确定所接收的第四绝缘电阻的值是否超过阈值(S530)。作为上述确定的结果，当确定第四绝缘电阻的值超过阈值时，确定高电压电池10中已经发生绝缘破损(S540)。在这种情况下，不再可能使用电力来进行驱动，可能无法启动跛行回家模式。

当在高电压电池10中已经发生绝缘破损时，电池电力管理部40停止车辆的运行，并产生第四诊断故障代码以提供高电压电池10中已经发生漏电的警告(S550)。

同时，作为在S530中执行的确定的结果，当第四绝缘电阻的值小于阈值时，电池电力管理部40确定在车辆的电负载中无法根据电控制信号来断开高电压电路的其它装置中已经发生绝缘破损(S570)。这里，其它装置可以是在车辆的电负载中无法根据电控制来断开来自高电压电池10的电压供应的装置，例如电缆等。因此，跛行回家模式可能难以启动。在这种情况下，当电池电力管理部确定在所述其它装置中已经发生绝缘破损时，电池电力管理部40终止车辆的运行，并产生第五诊断故障代码以提供其它装置中已经发生漏电的警告(S580)。

如上所述，根据本发明示例性实施例的使用绝缘电阻传感器的车辆漏电诊断装置1使得可以通过该装置识别哪个高电压元件与绝缘破损相关，使得当绝缘破损与不直接涉及车辆的驱动操作的高电压元件相关时车辆可以以跛行回家模式运行，从而使由于传统非动态系统而发生事故的风险最小化。

此外，本发明的说明性实施例能够识别并确定哪些装置或高电压元件(诸如驱动部件或驱动部、空调压缩机、PTC加热器等)与绝缘破损相关，并且可以通过该装置发布漏电警告，从而实现装置的通知和诊断特征。

尽管出于说明的目的已经参考具体实施例说明了本发明的优选实施例，但本发明所属领域的技术人员明显应认识到的是，可以做出各种修正、添加和替换，使得本发明可以以各种方式被改进和变更而不脱离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神。

Claims (15)

1.一种车辆用漏电诊断装置，包括：

绝缘电阻传感器，其被配置成测量车辆的高电压电池和底盘之间的绝缘电阻、并输出所测量的绝缘电阻；

主开关部，其被配置成根据车辆的外部控制来选择性地把来自所述高电压电池的电力供应给车辆的电负载；以及

电池电力管理部，其被配置成当从所述绝缘电阻传感器输出的第一绝缘电阻的值小于预先设定的阈值时，终止用于控制车辆的驱动电动机的一个或多个驱动部件的操作；当在一个或多个驱动部件被终止后测量的第二绝缘电阻的值超过阈值时，确定所述一个或多个驱动部件中已经发生绝缘破损，并通过关断所述主开关部来终止车辆的运行，使得从所述高电压电池供应给车辆的电负载的电力被断开。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述电池电力管理部被配置成当来自所述绝缘电阻传感器的所述第一绝缘电阻的值小于阈值时，在终止所述一个或多个驱动部件前产生第一诊断故障代码以提供车辆中已经发生漏电的警告。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述电池电力管理部被配置成在通过关断所述主开关部而终止车辆的运行后，产生第二诊断故障代码以提供所述一个或多个驱动部件中已经发生漏电的警告。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述电池电力管理部被配置成当所述第二绝缘电阻的值小于阈值时，选择车辆的电负载中的除了所述一个或多个驱动部件以外的多个高电压元件中的任何一个，并终止所选择的第一高电压元件的操作；当在所述第一高电压元件的操作被终止后由所述绝缘电阻传感器测量的第三绝缘电阻的值超过阈值时，确定所述第一高电压元件中已经发生绝缘破损；以及当所述电池电力管理部已经确定所述第一高电压元件中已发生绝缘破损时，重新启动所述一个或多个驱动部件的操作。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述电池电力管理部被配置成当所述电池电力管理部确定所述第一高电压元件中已经发生绝缘破损时，在重新启动所述一个或多个驱动部件的操作之前产生第三诊断故障代码以提供所述第一高电压元件中已经发生漏电的警告。

6.如权利要求4所述的装置，其中所述电池电力管理部被配置成：顺次地终止车辆的电负载中的除了驱动部以外的高电压元件的操作，且当针对相应的高电压元件而言的第三绝缘电阻的值小于阈值时断开来自所述高电压电池的电力供应；接收在断开来自所述高电压电池的电力供应后由所述绝缘电阻传感器测量的第四绝缘电阻；以及当在所接收的第四绝缘电阻的值超过阈值时确定所述高电压电池中已经发生绝缘破损时，终止车辆的运行。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述电池电力管理部被配置成当所述电池电力管理部确定所述高电压电池中已经发生绝缘破损时，在已经终止车辆的运行后，产生第四诊断故障代码以提供所述高电压电池中已经发生漏电的警告。

8.如权利要求6所述的装置，其中所述电池电力管理部被配置成当所述第四绝缘电阻的值低于阈值时，确定在车辆的电负载中无法根据电控制来断开高电压电路的其它装置中已经发生绝缘破损，并随后作为所述确定的结果来终止车辆的运行。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述电池电力管理部被配置成当所述电池电力管理部确定所述其它装置中已发生绝缘破损时，在已经终止车辆的运行后，产生第五诊断故障代码以提供所述其它装置中已经发生漏电的警告。

10.一种使用绝缘电阻传感器的车辆用漏电诊断方法，包括：

(a)由电池电力管理部接收在车辆的高电压电池和底盘之间测量的第一绝缘电阻；

(b)当所接收的第一绝缘电阻的值小于预先设置的阈值时，由所述电池电力管理部终止用于控制车辆的驱动电动机的一个或多个驱动部件的一个或多个操作；

(c)由所述电池电力管理部确定在终止所述一个或多个驱动部件的一个或多个操作后测量的第二绝缘电阻的值是否超过阈值；

(d)当所述第二绝缘电阻的值超过阈值时，确定所述一个或多个驱动部件中已经发生绝缘破损；以及

(e)当所述电池电力管理部确定所述一个或多个驱动部件中已经发生绝缘破损时，通过断开来自所述高电压电池的电力供应来终止车辆的运行。

11.如权利要求10所述的方法，还包括：

(c1)当所述确定(c)的结果是所述第二绝缘电阻的值小于阈值时，选择车辆的电负载中的除了所述一个或多个驱动部件以外的多个高电压元件中的任何一个，并终止所选择的第一高电压元件的操作；

(c2)确定在终止所述第一高电压元件后测量的第三绝缘电阻的值是否超过阈值；

(c3)当所述确定(c2)的结果是所述第三绝缘电阻的值超过阈值时，确定所述第一高电压元件中已经发生绝缘破损；以及

(c4)当所述电池电力管理部确定所述第一高电压元件中已经发生绝缘破损时，重新启动在(b)中已被终止操作的所述一个或多个驱动部件的操作。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：

作为针对车辆的电负载中的除了所述一个或多个驱动部件以外的高电压元件顺次执行(c1)和(c2)所得的结果，当所述第三绝缘电阻的值小于阈值时，接收在断开来自所述高电压电池的电力供应后测量的第四绝缘电阻的值；

确定所接收的第四绝缘电阻的值是否超过阈值；

当所述第四绝缘电阻的值超过阈值时，确定所述高电压电池中已经发生绝缘破损；以及

当所述高电压电池中已经发生绝缘破损时，终止车辆的运行。

13.如权利要求12所述的方法，还包括：

当所述第四绝缘电阻的值小于阈值时，确定在车辆的电负载中无法根据电控制来断开高电压电路的其它装置中已经发生绝缘破损；以及

当所述其它装置中已经发生绝缘破损时，终止车辆的运行。

14.一种包含由处理器或控制器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令被处理器或控制器执行时实现以下步骤：

接收在车辆的高电压电池和底盘之间测量的第一绝缘电阻；

当所接收的第一绝缘电阻的值小于预先设置的阈值时，终止用于控制车辆的驱动电动机的一个或多个驱动部件的一个或多个操作；

确定在终止所述一个或多个驱动部件的一个或多个操作后测量的第二绝缘电阻的值是否超过阈值；

当所述第二绝缘电阻的值超过阈值时，确定所述一个或多个驱动部件中已经发生绝缘破损；以及

当电池电力管理部确定所述一个或多个驱动部件中已经发生绝缘破损时，通过断开来自所述高电压电池的电力供应来终止车辆的运行。

15.如权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令被处理器或控制器执行时进一步实现以下步骤：

当所述第二绝缘电阻的值小于阈值时，选择车辆的电负载中的除了所述一个或多个驱动部件以外的多个高电压元件中的任何一个，并终止所选择的第一高电压元件的操作；

确定在终止所述第一高电压元件后测量的第三绝缘电阻的值是否超过阈值；

当所述第三绝缘电阻的值超过阈值时，确定所述第一高电压元件中已经发生绝缘破损；以及

当所述电池电力管理部确定所述第一高电压元件中已经发生绝缘破损时，重新启动先前已被终止操作的所述一个或多个驱动部件的操作。