CN104714183A - 具有集成式电路稳健性检查的漏电检测电路 - Google Patents

Abstract

一种漏电检测电路，其检测电动车辆中蓄电池的漏电。驱动耦接在第一和第二电阻器之间的第一晶体管开关，用于耦接第一电阻器和第二电阻器。驱动耦接在第三和第四电阻器之间的第二晶体管开关，用于电子耦接第三和第四电阻器。控制器产生控制信号，用于第一晶体管开关和第二晶体管开关的驱动。测量牵引蓄电池单元串两端的第一电压。测量第二电阻器两端的第二电压。测量第三电阻器两端的第三电压。通过测量第一、第二和第三电压并将它们应用于使用这些电压和第一、第二、第三和第四电阻的常数的等式，控制器检测漏电。

Description

具有集成式电路稳健性检查的漏电检测电路

背景技术

本发明的实施例涉及用于蓄电池的漏电测量。

电动车辆使用一个或多个电动马达或被称为牵引马达进行推进。电动车辆的一种形式包括插电式电动车辆(PEV)，其使用可充电蓄电池组，可充电蓄电池组可以从电网进行充电，以及车辆中储存的电力驱动或促进驱动车轮以进行推进。可充电蓄电池组常常串联连接，用于供应高压电源以满足车辆的运行需要。

监控蓄电池电压，用于确定蓄电池的荷电状态、用于确定寿命终止，因此可以在故障之前更换蓄电池，且用于确定高压系统中是否存在短路或是否存在用于识别未知的蓄电池消耗的任何小的泄漏电流。

当前监控来自蓄电池的漏电的系统是复杂的和/或昂贵的，使用在蓄电池单元串内每个蓄电池单元上的多个开关识别漏电。因此，需要提供使用低成本且不复杂的检测电路识别泄漏电流的优点的系统。

发明内容

本发明的实施例的优点是用于电动车辆的蓄电池中泄漏电流的检测。该系统包括漏电检测电路，漏电检测电路引入欧姆缺口(ohmicbreach)以确定在不同的电路配置期间有多少电流流入电阻。电阻分压器通过电路的正分支域和负分支域中的开关的驱动执行。引入电压等式且如果测量的泄漏电阻低于某些预定的临界值，那么检测出漏电。

另外，在车辆运行期间执行漏电测试以确定在车辆运行期间蓄电池的漏电是否发生。本操作使用电动车辆的正分支的欧姆电阻和电动车辆的负分支的欧姆电阻。

本发明的实施例包括一种漏电检测电路，其检测形成电动车辆中的牵引蓄电池单元串的多个蓄电池的漏电。电动车辆包括与低压域电位隔离的高压域。漏电电路包括多个电阻器元件，多个电阻器元件包括耦接在牵引蓄电池单元串的正极接线柱(正分支)和牵引蓄电池单元串的负极接线柱(负分支)之间的第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器和第四电阻器。底盘地线耦接在第二电阻器和第三电阻器之间。选择性地驱动耦接在第一电阻器和第二电阻器之间的第一晶体管开关，以用于电力耦接第一电阻器和第二电阻器。选择性地驱动耦接在第三电阻器和第四电阻器之间的第二晶体管开关，以用于电力耦接第三电阻器和第四电阻器。控制器产生控制信号，以用于第一晶体管开关和第二晶体管开关的驱动。驱动第一晶体管开关和第二晶体管开关至选定位置。测量牵引蓄电池单元串两端的第一电压。测量第二电阻器两端的第二电压。测量第三电阻器两端的第三电压。控制器根据第一电压、至少两个电阻器元件，以及至少第二电压和第三电压之一来检测漏电。对于漏电测试，控制器定义相当于轻度漏电等级的第一阈值电压，相当于严重漏电等级的第二阈值电压。将这些第一和第二阈值应用于第二和第三电压，且响应于超过这些阈值，而采取适当的车辆措施。

根据本发明的一个实施例，其中驱动第一晶体管开关和第二晶体管开关至闭合位置，其中同时测量第一电压、第二电压和第三电压，其中响应于第一和第二电压的总和是否不同于第一电压和根据第一、第二、第三和第四电阻器值确定的常数的乘积，控制器检测故障电路操作。

根据本发明的一个实施例，其中用于检测故障电路操作的确定通过以下公式表式：

V(R2)+V(R3)＝K×V1

其中V(R2)是第二电阻器的电压读数，V(R3)是第三电阻器的电压读数，V1是牵引蓄电池单元串在测量V(R2)和V(R3)的时间的瞬时电压读数，以及K是每个电阻器的电阻值导出的常数。

根据本发明的一个实施例，其中该常数且由以下式子表示：

[R2+R3]/[R1+R2+R3+R4]

其中R1是第一电阻器的电阻值，R2是第二电阻器的电阻值，R3是第三电阻器的电阻值，以及R4是第四电阻器的电阻值。

根据本发明的一个实施例，其中在车辆运行状态期间驱动第一晶体管开关至闭合位置且同时驱动第二晶体管开关至打开位置，其中同时测量第一电压和第二电压，以及其中响应于第一欧姆电阻值小于第一预定阈值，控制器确定底盘地线和牵引蓄电池单元串的最负极接线柱之间的漏电，其中第一欧姆电阻值根据第一电压、第一电阻器值、第二电阻器值以及第二电压确定。

根据本发明的一个实施例，其中第一欧姆电阻值通过以下等式确定：

$\left[\frac{V1}{[R1+R2+R_{\mathrm{RleakLo}}]}\right]\×R2=V\left(R2\right)$

其中V1是第一电压，R1是第一电阻器的电阻值，R2是第二电阻器的电阻值，V(R2)是测量的第二电阻器两端的电压，以及R_leakLo是与电动车辆的负分支域有关的第一欧姆电阻值。

根据本发明的一个实施例，其中在车辆运行状态期间驱动第一晶体管开关至打开位置且同时驱动第二晶体管开关至闭合位置，其中同时测量第一电压和第二电压，其中响应于第二欧姆电阻值小于第一预定阈值，控制器检测为底盘地线和牵引蓄电池单元串的最正极接线柱之间的漏电，其中第二欧姆电阻值根据第一电压、第三电阻器值、第四电阻器值以及第三电压确定。

根据本发明的一个实施例，其中漏电通过以下等式表示：

$\left[\frac{V1}{[R3+R4+R_{\mathrm{RleakHi}}]}\right]\×R3=V\left(R3\right)$

其中V1是第一电压，R3是第三电阻器的电阻值，R4是第四电阻器的电阻值，V(R3)是测量的第三电阻器两端的电压，以及R_leakHi是与电动车辆的正分支域有关的第二欧姆电阻值。

根据本发明的一个实施例，进一步包含第一栅极驱动电路和开关电路，其中第一栅极驱动电路提供控制信号以打开和闭合第一晶体管开关，其中第一栅极驱动电路配置为从控制器接收控制信号和从开关电路接收正偏压。

根据本发明的一个实施例，进一步包含第二栅极驱动电路，其中第二栅极驱动电路提供控制信号以打开和闭合第二晶体管开关，其中第二栅极驱动电路配置为从控制器接收控制信号和从开关电路接收负偏压。

根据本发明的一个实施例，进一步包含耦接在第二电阻器两端用于获得第二电阻器两端的第一差分电压的第一差分放大器，耦接在第三电阻器两端用于获得第三电阻器两端的第二差分电压的第二差分放大器，以及将第一和第二差分电压转换为数字电压的第一模拟与数字转换器，其中转换的数字电压被传输到控制器，用于确定漏电。

本发明公开了一种用于检测形成电动车辆中牵引蓄电池单元串的多个蓄电池漏电的方法。电动车辆包括与低压域电位隔离的高压域。漏电检测电路检测牵引蓄电池单元串的漏电。漏电检测电路包括耦接在蓄电池单元串的正极接线柱和蓄电池单元串的负极接线柱之间的第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器。第一晶体管开关耦接在第一电阻器和第二电阻器之间。第二晶体管开关耦接在第三电阻器和第四电阻器之间。底盘地线耦接在第二电阻器和第三电阻器之间。控制器产生控制信号，以用于第一晶体管开关和第二晶体管开关的驱动。驱动第一晶体管开关和第二晶体管开关至选定位置。测量牵引蓄电池单元串两端的第一电压。测量第二电阻器两端的第二电压。测量第三电阻器两端的第三电压。根据第一电压、至少两个电阻器元件、以及至少第二电压和第三电压之一来检测漏电。对于漏电测试，控制器定义相当于轻度漏电等级的第一阈值电压，以及相当于严重漏电等级的第二阈值电压。将这些第一和第二阈值应用于第二和第三电压，且响应于超过这些阈值，而采取适当的车辆措施。

根据本发明的一个实施例，其中驱动第一晶体管开关和第二晶体管开关至闭合位置，其中同时测量第一电压、第二电压和第三电压，其中响应于第一和第二电压的总和是否不同于第一电压和根据第一、第二、第三和第四电阻器值确定的常数的乘积，控制器检测到故障电路操作。

根据本发明的一个实施例，其中故障电路操作的确定通过以下公式表示：

V(R2)+V(R3)＝K×V1

其中V(R2)是第二电阻器的电压读数，V(R3)是第三电阻器的电压读数，V1是牵引蓄电池单元串在测量V(R2)和V(R3)的时间的瞬时电压读数，以及K是每个电阻器的电阻值导出的常数：

根据本发明的一个实施例，其中该常数且由以下式子表示：

[R2+R3]/[R1+R2+R3+R4]

其中R1是第一电阻器的电阻值，R2是第二电阻器的电阻值，R3是第三电阻器的电阻值，以及R4是第四电阻器的电阻值。

根据本发明的一个实施例，其中在车辆运行状态期间驱动第一晶体管开关至闭合位置且同时驱动第二晶体管开关至打开位置，其中同时测量第一电压和第二电压，以及其中响应于第一欧姆电阻值小于第一预定阈值，确定底盘地线和牵引蓄电池单元串的最负极接线柱之间的漏电，其中第一欧姆电阻值根据第一电压、第一电阻器值、第二电阻器值以及第二电压确定。

根据本发明的一个实施例，进一步包含响应于第一欧姆电阻值小于第一预定阈值的确定，来驱动车辆内的警报的步骤。

根据本发明的一个实施例，进一步包含以下步骤：

确定第一欧姆电阻值是否小于第二预定阈值，其中响应于第二欧姆电阻值小于第二预定阈值，使车辆在点火开关关闭操作之后不能启动。

根据本发明的一个实施例，其中第一欧姆电阻值通过以下等式确定：

$\left[\frac{V1}{[R1+R2+R_{\mathrm{RleakLo}}]}\right]\×R2=V\left(R2\right)$

其中V1是第一电压，R1是第一电阻器的电阻值，R2是第二电阻器的电阻值，V(R2)是测量的第二电阻器两端的电压，以及R_leakLo是与电动车辆的低压域有关的第一欧姆电阻值。

根据本发明的一个实施例，其中在车辆运行状态期间驱动第一晶体管开关至打开位置且同时驱动第二晶体管开关至闭合位置，其中同时测量第一电压和第三电压，其中响应于第二欧姆电阻值小于第一预定阈值，由控制器确定底盘地线和牵引蓄电池单元串的最正极接线柱之间的漏电，其中第二欧姆电阻值根据第一电压、第三电阻器值、第四电阻器值以及第三电压确定。

根据本发明的一个实施例，进一步包含响应于第二欧姆电阻值小于第一预定阈值的确定，而驱动车辆内的警报的步骤。

根据本发明的一个实施例，进一步包含以下步骤：

确定第二欧姆电阻值是否小于第二预定阈值，其中响应于第二欧姆电阻值小于第二预定阈值，使车辆在点火开关关闭操作之后不能启动。

根据本发明的一个实施例，其中第一欧姆电阻值通过以下等式确定：

$\left[\frac{V1}{[R3+R4+R_{\mathrm{RleakHi}}]}\right]\×R3=V\left(R3\right)$

其中V1是第一电压，R3是第三电阻器的电阻值，R4是第四电阻器的电阻值，V(R3)是测量的第三电阻器两端的电压，以及R_leakHi是与电动车辆的高压域有关的第二欧姆电阻值。

另一个被称为电路检查的实施例，包括驱动耦接在第一电阻器和第二电阻器之间的第一晶体管开关。驱动耦接在第三电阻器和第四电阻器之间的第二晶体管开关。测量第二电阻器、第三电阻器和电压源两端的电压。响应于第二和第三电阻器电压的总和不等于电压源和由电阻器值导出的常数的乘积而检测到电路检查故障。

附图说明

图1是蓄电池漏电检测电路的框图。

具体实施方式

图1示出了用于执行电路检查和用于监控运行期间的持续漏电检测的漏电检测电路。漏电检测电路可以在电气化车辆上使用，例如完全混合动力电动车辆(FHEV)、插电式电动车辆(PEV)、以及蓄电池电动车辆(BEV)。牵引蓄电池单元串12整体示出为12以推进电气化车辆。术语牵引指的是牵引蓄电池单元串被用于为电动车辆的推进提供动力。牵引蓄电池单元串12可以包括任何数量的彼此配置的蓄电池，用于为提供动力以推进并运行车辆提供必要的电压。电动车辆分成高压(HV)域和低压(LV)域。HV域分配电能至需要大体大于12 V的电压的系统、子系统以及部件，而LV域分配电能至需要大约12伏特或更少的系统、子系统以及部件。应当理解的是，HV域需要与LV域电位隔离。

漏电检测电路包括耦接在牵引蓄电池单元串12的正极接线柱和负极接线柱之间的多个电阻。多个电阻包括第一电阻器14、第二电阻器16、第三电阻器18和第四电阻器20。

第一电阻器14和第二电阻器16选择性地通过第一晶体管开关22耦接。第一栅极驱动电路24耦接到第一晶体管开关22，用于打开和关闭第一晶体管开关22。第一晶体管开关22优选是N通道金属氧化物半导体场效应晶体管(N-Channel MOSFET transistor)；然而，可以使用具有相同的功能和操作的任何晶体管开关。第一栅极驱动电路24接收来自电压开关电源26和微控制器28的输入。第一栅极驱动电路24耦接到底盘地线30。

微控制器28控制第一栅极驱动电路24的驱动且也根据之后将要详细描述的测量输入数据确定漏电检测。

开关电源26可以集成作为漏电检测电路的一部分或可以用作为其他电路或系统提供功能的单独的电路。开关电源26接收12伏特输入并产生正偏压输出(+V_bias)和负偏压输出(-V_bias)。开关电源与底盘地线30连接。

第三电阻器18和第四电阻器20选择性地通过第二晶体管开关32耦接。第二栅极驱动电路34耦接到第二晶体管开关32，用于打开和关闭第二晶体管开关32。第二晶体管开关32优选是P通道金属氧化物半导体场效应晶体管(P-Channel MOSFET)；然而可以使用具有相同的功能和操作的任何晶体管开关。第二栅极驱动电路34接收来自电压开关电源26和微控制器28的输入，且耦接到第三电阻器18和P通道金属氧化物半导体场效应晶体管的源极接线柱之间的结点。微控制器28控制第二栅极驱动电路34的驱动，用于打开和关闭第二晶体管开关32。

底盘地线30也耦接在第二电阻器16和第三电阻器18之间。

漏电检测电路进一步包括第一差分放大器35和第二差分放大器36。第一差分放大器35耦接在第二电阻器16两端且第二差分放大器36耦接在第三电阻器18两端。第一差分放大器35和第二差分放大器都耦接到底盘地线30。差分放大器设计用于放大测量的两个电压之间的差值并输出代表差值的电压，其中输出电压参考底盘地线。

第一差分放大器35和第二差分放大器36每个都耦接到第一模拟与数字(A/D)转换器38，第一模拟与数字(A/D)转换器38也耦接到底盘地线30。A/D转换器38将来自第一差分放大器35和第二差分放大器36的每个电压输出转换成代表每个各自的输入信号的振幅的数字值。

微控制器28耦接到A/D转换器38，用于传输感测到的电压读数至用于检测导电性泄漏的微控制器28。

微控制器28也通过第二A/D转换器42和串行外设接口(SPI)隔离器44耦接到分压器40，用于获得牵引蓄电池单元串12的瞬时电压读数。因为微控制器是LV域的一部分，SPI隔离器提供HV域和微控制器28之间的电流隔离且以允许数据在HV域和微控制器28之间传输。微控制器28还设置关于被传送至SPI隔离器44的数据的时钟频率、时钟极性和相位。微控制器28进一步耦接到警告输出设备50，用于当故障出现时能够通知车辆的驾驶员警告。警告输出设备也可以包括可见显示、音响警报、或触觉警报。

为了确定漏电检测电路是否正确地操作，每次电动车辆启动时执行以下的电路检查。可选地，电路检查可以在车辆运行期间执行。基于车辆的启动，微控制器28传输控制信号至第一栅极驱动电路24和第二栅极驱动电路34，用于同时驱动第一晶体管开关22和第二晶体管开关32至闭合位置。

然后，微控制器同时记录第二电阻器16和第三电阻器18两端的电压的读数。另外，牵引蓄电池单元串12的电压的瞬时读数，下文称为V1，由微控制器28记录。使用分压器40确定电压，第二A/D转换器42由此读取瞬时电压V1且通过SPI隔离器44报告此各自的电压至微控制器28。

如果正确地操作漏电检测电路，那么第二和第三电阻器电压测量结果的电压的总和将等于瞬时电压读数V1乘以常数，常数是电阻器14、16、18、20的值的函数。这用以下公式表示：

V(R2)+V(R3)＝K×V1   (1)

其中V(R2)是第二电阻器的电压读数，V(R3)是第三电阻器的电压读数，V1是牵引蓄电池单元串在测量V(R2)和V(R3)的时间的瞬时电压读数，以及K是由每个电阻器的电阻值导出的电阻值常数且由以下式子表示：

[R2+R3]/[R1+R2+R3+R4]   (2)

其中R1是第一电阻器的电阻值，R2是第二电阻器的电阻值，R3是第三电阻器的电阻值，以及R4是第四电阻器的电阻值。

如果确定等式(1)中的相等性适用(即大致相等)，那么确定正确操作漏电检测电路。术语大致相等指的是差值小于预定值。优选地，预定值是5％或更小。

如果确定等式(1)中的相等性不适用(即大于5％)，那么确定泄漏检测电路故障。在这种情况下，提供警告至驾驶员。警告可以是输出设备产生音响信号、可视信号或触觉信号。另外，存储诊断故障码(DTC)。

在车辆启动和进行初始电路检查之后，漏电电路可以在车辆运行期间执行持续的泄漏电阻测试。这被认为是欧姆泄漏电阻测试。该欧姆泄漏电阻测试使用电动车辆的欧姆电阻(即从底盘地线到蓄电池的正极接线柱的电路的电阻，以及从底盘地线到蓄电池的负极接线柱的电路的电阻)。应当理解，牵引蓄电池单元串12与车辆底盘电位隔离。图1所示的R_leakHi46是牵引蓄电池单元串12的最正极(+)接线柱和底盘地线30之间的电阻，其代表车辆的高压(HV)侧的正分支的欧姆电阻。术语最正极接线柱在此定义为为了分配电能至车辆而与线束耦接的牵引蓄电池单元串的最后一个正极接线组。图1所示的R_leakLo48是牵引蓄电池单元串12的最负极(-)接线柱和底盘地线30之间的电阻，其代表车辆的高压(HV)侧的负分支的欧姆电阻。术语最负极接线柱在此定义为在分配电能至车辆之前与线束耦接的牵引蓄电池单元串的最后一个负极接线柱。应当理解，R_leakHi46和R_leakLo48都可以不需要且可以存在或可以不存在。例如，在通常的没有故障的车辆电路中，对于R_leakHi46和R_leakLo48欧姆值可以是5兆欧或更大。如果存在故障状态，那么对于R_leakHi46或R_leakLo48欧姆电阻的值例如可以是200千欧或更小。当欧姆电阻是较大的数时，那么可以确定，不合需要的泄漏量很低，代表非故障状态。当欧姆电阻是较小的数时，那么可以确定，存在比预期更大的漏电，表明潜在的故障状态。这些不合需要的电阻可以由故障引起，例如造成从高压结点到底盘地线30的不期望的欧姆路线的压紧的电线或污染(如盐水)。通常地，只存在这些不合需要的电阻R_leakHi46或R_leakLo48之一，对应于单点故障。对于同时测量为低于例如200千欧的R_leakHi46和R_leakLo48会构成故障模式及影响分析(FMEA)术语中的双重故障。虽然这种情况是罕见的，但是这种故障状态是可能的。因此，在假设检测单点故障(即R_leakHi46和R_leakLo48之一测量低于例如200千欧，但是不是同时)的情况下提出了讨论的等式(3)和(4)。

以下将讨论双点故障，这意味着漏电R_leakHi46和R_leakLo48同时小于各自的欧姆阈值(如200千欧)。在最糟糕的状况中，R_leakHi46和R_leakLo48是大致相等的(即大约相同的欧姆值)且都是例如200千欧或以下。这是最糟糕的情况是因为这种组合为第二电阻器16(V(R2))或第三电阻器18(V(R3))两端的检测赋予了最小的电压.即使对于最糟糕的情况，通知所测得的电阻相比于通常的车辆欧姆值低得多仍然是可能的。例如，在无故障的车辆状态中R_leakHi46通常测量为5兆欧。然而，如果R_leakHi46和R_leakLo48同时是200千欧或以下且相等，那么该电路将为R_leakLo提供(R3+R4)欧姆的读数且为R_leakHi提供(R1+R2)欧姆的读数。这将不准确，因为通常的值将是例如R1和R4为500千欧，且R2和R3为5千欧。因此，R_leakHi在200千欧的情况下会读成约500千欧，这是不正确的。一种处理在此所描述的双点故障情况的方法是，轻度泄漏阈值可以设置为比(R3+R4)稍高的欧姆值。因此，在这种使用实例中漏电会被指示。现在，由于这是将趋向于使牵引蓄电池放电以及从而导致的特定組被带回进行替换的双重故障，按照FMVSS 305设置轻度漏电界限为500欧姆每伏特值也是合理的，500欧姆每伏特值将是(R3+R4)的值的一半的数量级。

在本测试中，在第一预定时间段(如2秒)闭合第一晶体管开关22，同时第二晶体管开关32保持打开。电流从V1的上游流过R1、晶体管开关Q1和R2进入底盘地线结点且然后通过R_leakLo到V_BOT(V_底端，底端电压)。在第一预定时间段，微控制器28记录第二电阻器的电压测试结果(VR2_High)和牵引蓄电池单元串的瞬时电压(V1_High)。V_Top为V_顶端。

此后，在第二预定时间段(如2秒)打开第一晶体管开关22且闭合第二晶体管开关32。电流从V1的上游开始，流过R_leakHi，进入底盘地线结点，然后通过R3、晶体管开关Q2、R4，然后到V_BOT。在第二预定时间段期间，微控制器28记录第二电阻的电压测量结果(VR3_Low)和牵引蓄电池单元串的瞬时电压(V1_Low)。R_leakLo的值可以通过已知(VR2_High)和V1_High以及第一电阻器14和第二电阻器16的电阻值计算。同样地，R_leakHi可以通过已知(VR3_Low)和V1_Low以及第三电阻器18和第四电阻器20的值计算。

对于R_leakLo，用于确定漏电是否发生的等式方程通过下列公式表示：

$\left[\frac{V1}{[R1+R2+R_{\mathrm{RleakLo}}]}\right]\×R2=V\left(R2\right)---\left(3\right)$

其中V1是测量的牵引蓄电池单元串的瞬时电压，R1是第一电阻器的电阻值，R2是第二电阻器的电阻值，V(R2)是测量的第二电阻器两端的电压，以及R_leakLo是从负分支到LV域底盘的欧姆电阻。

给定等式(3)中已知的和测量的参数中的每个，可以计算R_leakLo的值。然后将R_leakLo与第一预定阈值和第二预定阈值进行比较。如果R_leakLo的值大于第一预定阈值，那么做出确定在车辆系统中不存在故障。如果R_leakLo的值在第一和第二预定阈值之间，那么确定在车辆系统中存在故障。该故障需要通过报警指示器通知驾驶员或同样地警告驾驶员在不久的将来应该维修车辆电动系统。如果R_leakLo的值小于第二预定阈值，那么在车辆进一步运行之前需要车辆的维修。在这种情况下，可以设置在车辆关闭之后阻止车辆启动的标记。

对于R_leakHi，用于确定何时正发生泄漏的等式方程通过下列公式表示：

$\left[\frac{V1}{[R3+R4+R_{\mathrm{RleakHi}}]}\right]\×R3=V\left(R3\right)---\left(4\right)$

其中V1是测量的牵引蓄电池单元串的瞬时电压，R3是第三电阻器的电阻值，R4是第四电阻器的电阻值，V(R3)是测量的第三电阻器两端的电压，以及R_leakHi是从正分支到LV域的欧姆电阻。

给定等式(4)中已知的和测量的参数中的每个，可以计算R_leakHi的值。然后，将R_leakHi与第一预定阈值和第二预定阈值进行比较。如果R_leakHi的值大于第一预定阈值，那么做出确定在车辆系统中不存在故障。如果R_leakHi的值在第一和第二预定阈值之间，那么确定在车辆系统中存在故障。该故障需要通过警告指示器通知驾驶员或类似地警告驾驶员在不久的将来应该维修车辆电动系统。如果R_leakHi的值小于第二预定阈值，那么在进一步运行车辆之前需要车辆的维修。在这种情况下，可以设置在车辆关闭之后阻止车辆启动的标记。

虽然已详细描述了本发明的某些实施例，但是那些熟悉本发明涉及的技术领域的人员将认识到用于实践由以下权利要求限定的本发明的各种可供选择的设计和实施例。

Claims (11)

1.一种漏电检测电路，其检测高压域与低压域电位隔离的电动车辆中牵引蓄电池单元串中的漏电，包含：

第一、第二、第三和第四电阻器，其耦接在单元串的正极接线柱和单元串的负极接线柱之间；

底盘地线，其耦接在第二和第三电阻器之间；

第一晶体管开关，其选择性地可驱动用于电力耦接第一和第二电阻器；

第二晶体管开关，其选择性地可驱动用于电力耦接第三和第四电阻器；以及

控制器，其控制第一和第二晶体管开关的驱动；

其中，驱动第一和第二晶体管开关至选定的位置，测量单元串两端的第一电压，测量第二电阻器两端的第二电压，测量第三电阻器两端的第三电压，控制器根据第一电压、至少两个电阻器、以及至少第二电压和第三电压之一检测漏电。

2.根据权利要求1所述的漏电检测电路，其中驱动第一晶体管开关和第二晶体管开关至闭合位置，其中同时测量第一电压、第二电压和第三电压，其中响应于第一和第二电压的总和是否不同于第一电压和根据第一、第二、第三和第四电阻器值确定的常数的乘积，控制器检测故障电路操作。

3.根据权利要求2所述的检测电路，其中用于检测故障电路操作的确定通过以下公式表式：

V(R2)+V(R3)＝K×V1

其中V(R2)是第二电阻器的电压读数，V(R3)是第三电阻器的电压读数，V1是牵引蓄电池单元串在测量V(R2)和V(R3)的时间的瞬时电压读数，以及K是每个电阻器的电阻值导出的常数。

4.根据权利要求3所述的检测电路，其中该常数且由以下式子表示：

[R2+R3]/[R1+R2+R3+R4]

其中R1是第一电阻器的电阻值，R2是第二电阻器的电阻值，R3是第三电阻器的电阻值，以及R4是第四电阻器的电阻值。

5.根据权利要求1所述的检测电路，其中在车辆运行状态期间驱动第一晶体管开关至闭合位置且同时驱动第二晶体管开关至打开位置，其中同时测量第一电压和第二电压，以及其中响应于第一欧姆电阻值小于第一预定阈值，控制器确定底盘地线和牵引蓄电池单元串的最负极接线柱之间的漏电，其中第一欧姆电阻值根据第一电压、第一电阻器值、第二电阻器值以及第二电压确定。

6.根据权利要求5所述的检测电路，其中第一欧姆电阻值通过以下等式确定：

$\left[\frac{V1}{[R1+R2+R_{\mathrm{RleakLo}}]}\right]\×R2=V\left(R2\right)$

其中V1是第一电压，R1是第一电阻器的电阻值，R2是第二电阻器的电阻值，V(R2)是测量的第二电阻器两端的电压，以及R_leakLo是与电动车辆的负分支域有关的第一欧姆电阻值。

7.根据权利要求1所述的检测电路，其中在车辆运行状态期间驱动第一晶体管开关至打开位置且同时驱动第二晶体管开关至闭合位置，其中同时测量第一电压和第二电压，其中响应于第二欧姆电阻值小于第一预定阈值，控制器检测为底盘地线和牵引蓄电池单元串的最正极接线柱之间的漏电，其中第二欧姆电阻值根据第一电压、第三电阻器值、第四电阻器值以及第三电压确定。

8.根据权利要求7所述的检测电路，其中漏电通过以下等式表示：

$\left[\frac{V1}{[R3+R4+R_{\mathrm{RleakHi}}]}\right]\×R3=V\left(R3\right)$

其中V1是第一电压，R3是第三电阻器的电阻值，R4是第四电阻器的电阻值，V(R3)是测量的第三电阻器两端的电压，以及R_leakHi是与电动车辆的正分支域有关的第二欧姆电阻值。

9.根据权利要求1所述的检测电路，进一步包含第一栅极驱动电路和开关电路，其中第一栅极驱动电路提供控制信号以打开和闭合第一晶体管开关，其中第一栅极驱动电路配置为从控制器接收控制信号和从开关电路接收正偏压。

10.根据权利要求9所述的检测电路，进一步包含第二栅极驱动电路，其中第二栅极驱动电路提供控制信号以打开和闭合第二晶体管开关，其中第二栅极驱动电路配置为从控制器接收控制信号和从开关电路接收负偏压。

11.根据权利要求10所述的检测电路，进一步包含耦接在第二电阻器两端用于获得第二电阻器两端的第一差分电压的第一差分放大器，耦接在第三电阻器两端用于获得第三电阻器两端的第二差分电压的第二差分放大器，以及将第一和第二差分电压转换为数字电压的第一模拟与数字转换器，其中转换的数字电压被传输到控制器，用于确定漏电。