CN104730313A - 用于检测在电源之间的泄漏电流的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于检测在电源之间的泄漏电流的方法和设备。可通过跨越在车辆中的两个电能源连接电压分压器来检测和测量在该两个源之间的泄漏电流，该两个源之一通常与地隔离。测量跨越第一电池连接的第一电压分压器的中心节点电压。之后，两个分压器的中心节点相互连接，并且测量两个分压器的中心节点电压，并且将两个分压器的中心节点电压与从所述第一分压器获得的第一电压相比较。在两个电压之间的差指示从第二电池到地的泄漏电流。

Description

用于检测在电源之间的泄漏电流的方法和设备

背景技术

很多混合机动车辆使用两个不同的电池。一个提供车辆附件电力，而另一个提供用于驱动电机的电力。这样的电池通常相互电气隔离。还可使高电压电池与车辆的底盘或基准电位隔离。

当遍及车辆给来自用于驱动电机的高电压电池的线路定路线时，对在该电池和驱动电机之间延伸的导体的物理损坏可能频繁地引起泄漏电流在该电池和车辆的主电池之间流动。当在包括高电压电池的各个单元之间的连接被短接到地时，泄漏电流也可能存在。用于检测和量化在两个通常断开的电池之间流动的泄漏电流的方法和设备将是在现有技术之上的改进。

发明内容

根据本发明的实施例，可通过连接跨越车辆中的两个电能源的电压分压器来检测和测量在该两个源之间的泄漏电流，该两个源之一通常与地隔离。测量跨越第一电池连接的第一电压分压器的中心节点电压。之后，两个分压器的中心节点相互连接，并且测量两个分压器的中心节点电压，并且将两个分压器的中心节点电压与从所述第一分压器获得的第一电压相比较。在两个电压之间的差指示从第二电池到地的泄漏电流。

附图说明

图1是示出车辆的第一和第二电池组的示意图，第一和第二电池组中的每个通过对应的电压分压器来分路；

图2描绘了图1的电池组，但是具有在一个电池组和地之间的小的泄漏电阻；

图3描绘了用于检测在两个电池源之间的泄漏电流的方法的步骤；

图4描绘了用于检测在两个电池源之间的泄漏电流的设备的替换实施例；以及

图5描绘了用于检测在两个电池之间的泄漏电流的设备的又另一实施例。

具体实施方式

图1描绘了包括两个电池的电路100，该两个电池即被配置为电连接到第一负载L1（通常是车辆附件）的第一、低电压电池102以及被配置为电连接到第二负载L2（例如电驱动电机）的第二和高电压电池104。L1和L2通常相互隔离。L2还通常不共享车辆的地或基准电位106。电池102、104包括在未示出的很多混合电动车辆中找到的电池。

高电压电池104实际上包括多个、相互串联连接的相对低电压电池。将多个电池连接在一起所必需的在多个电池之间的车辆线路和电气连接创建了故障或泄露电流可能在一个或多个串联连接的电池与车辆的基准电位106之间发展的似然性或可能性。

电池102、104被假定为相互电气和物理隔离。如图1所示，然而，电池102、104可被提供在它们之间的电连接108，电连接108可用于检测从第二电池104中的一个或多个单元到地的泄漏电流。

第一电池102（通常大约12伏）的端子相互连接或者通过第一电压分压器110“分路”，第一电压分压器110包括两个、串联连接的电阻器112和114，而具有在它们之间的中心节点115。第一电压分压器110跨越第一电池102的正端子和负端子连接。第一电池102的负端子连接到车辆的地电位106。

第二电池104（实际上是串联的多个电池）通过第二电压分压器116分路。第二电压分压器116包括两个电阻器118和120，其串联连接并且因此共享在它们之间的中心节点119。

第一分压器110的中心节点115和第二分压器116的中心节点119通过线或缆108连接在一起。本领域普通技术人员将认识到，跨越第一电池102连接的第一分压器110定义了第一回路，第一回路电流i₁将经由该第一回路流动。类似地，跨越第二电池104连接的第二分压器116定义了第二回路，第二回路电流i₂将经由该第二回路流动。然而，因为图1所示的电路被画出，没有电流穿过连接108流动，因为第二回路并不与电流可穿过其流动的第一回路共享任何连接。如果在包括第二电池的各个电池中的任何一个与地106之间做出连接，则泄漏电流可在两个回路之间流动。

图2描绘了用于检测在两个电池202和204之间的泄漏电流的电路200。类似于图1所示的电路，第一、低电压电池202通过包括两个电阻器208和210的第一电压分压器206分路。两个电阻器208、210共享在它们212之间的中心节点212。在中心节点212处的电压（被命名为V_x）被提供到微控制器216的输入端子214。输入端子214耦合到模数转换器（未示出，但其是微控制器216的一部分）。微控制器（其在下文被称为处理器216）的输出218被提供到车辆电子控制单元或ECU（未示出）以用于后续处理，不与本公开有密切关系。处理器216因此能够“读取”在第一分压器206的中心节点处的模拟电压，将其转换为数字值，在这样的数字值上执行数学运算，并且提供数字值到一个或多个其它计算机。

包括串联连接的多个电池的第二、高电压电池204通过包括两个电阻器220和222的第二电压分压器218分路。第二电压分压器具有其自己的中心节点224。第二分压器216的“第二”中心节点224选择性经由计算机控制的开关226的闭合连接到第一分压器206的中心节点212。

如图中所示，泄漏电阻R_leak228存在于第二电池204的负端子和车辆地电位207之间，或者来自第二电池204的单元之一与地电位207之间。泄漏电阻228因此表示在第一电池202和第二电池204（其包括包含第二电池204的串联连接的电池）之间的电流泄漏路径。由于泄漏电流i3，穿过包括第二电池204、第二电压分压器218和泄漏电阻器226的回路流动的电流产生在第二电压分压器218的中心节点224处的电压降。当开关226响应于被提供给包括在开关226（其端子经由所述处理器216的两个输出230、232耦合到处理器216）中的螺线管228的信号而闭合时，在中心节点224处的电压连接到或“被提供给”第一电压分压器的中心节点212。

图3是描绘用于检测在两个电源（例如图2中所示的两个电池）之间的泄漏电流的方法300的步骤的流程图。在第一步骤302处，跨越第一电池（例如还在图2中示出的第一电池202）应用第一电压分压器（例如图2所示的第一电压分压器206）。本领域普通技术人员将当然认识到，可使用任何适当的切换装置，跨越第一电池切换这样的电压分压器以及从第一电池移除这样的电压分压器。

在步骤304，通过处理器将在电压分压器的中心节点处测量的第一电压分压器输出电压v₁测量为模拟电压。优选通过包括在处理器中的模数转换器将该模拟电压转换为数字值。使用例如耦合到处理器216的非瞬态存储器装置217的存储器装置将第一电压以数字格式优选至少暂时存储在存储器装置中。

在测量第一电压v₁之后，方法300的第三步骤306是将第二电压分压器（例如图2中所示的第二分压器218）跨越第二电池（例如也在图2中所示的高电压电池204）连接。在第四步骤308，将第二电压分压器的中心节点电连接到第一电压分压器的中心节点，接着是在所连接在一起的中心节点处的电压的第二测量。使用由其将测量的第一电压转换为数字格式的同一设备和方法还将第二电压测量转换为数字格式。

在步骤310，确定第一测量的电压和第二测量的电压是否相等。如果测量的电压不相等，则在步骤312，假定在两个电池之间存在泄漏电流。如果期望的话，然后可采取校正行动。如果在中心节点电压之间不存在差别，则如步骤314所示，不存在泄漏电流。之后可根据期望重复该方法。

可确定泄漏电流i₃的幅度。如果在图2、4和5中所示的电流中存在泄漏电流i₃，则将第二电压分压器218的中心节点224连接到第一电压分压器206的中心节点212将改变v_x的值。因此可通过在第一和第二电压分压器之间的开关是断开的同时首先测量v_x并且计算i₁的值，来确定泄漏电流i₃的量值。通过在开关闭合的情况下再次测量v_x，可然后再计算i₁的值。相对于在开关断开的情况下i₁的值，在开关闭合的情况下i₁的值中的任何增大或减小的量值对应于泄漏电流i₃的值。

本领域普通技术人员将认识到，图3中描绘的方法可通过处理器216执行，处理器216执行保存在非易失性存储器装置217中的程序指令。

图4描绘了用于检测电源之间的泄漏电流的设备400的替换实施例。图4的电路与图2中所示的区别在于使用光学隔离器402连接两个电压分压器中心节点。本领域普通技术人员将认识到，光学隔离器402响应于由处理器416提供的电流i4提供在输入端口406和输出端口404之间的非机械、接近零欧姆的连接。图2中所示的电路和图4中所示的电路在其它方面是相同的。

本领域普通技术人员将认识到，在分压器被连接的时间期间，跨越电源（例如电池）连接电压分压器仅仅用于测试泄漏电流将固有地浪费电力。用于电压分压器的电阻值将确定浪费多少电流，而较大的电阻值相对于较小值是优选的。在优选的实施例中，用于形成电压分压器的电阻器优选具有相同的值并且优选至少一百万欧姆。电压分压器将因此提供2的电压分压因子。

如果仅当希望泄漏电流测量时，将电压分压器选择性地连接到电源/电池，则可进一步减小电流汲取。图5因此描绘了用于检测泄漏电流的设备500的另一实施例，与图2的区别在于添加了在第二电压分压器218和第二电池204的负端子之间的附加开关502。第二开关502因此响应于来自处理器216的信号选择性地连接第二电压分压器218，避免不必要的功率耗散。本领域普通技术人员将认识到，使用开关（例如图5中所示的那个或光学隔离器），也可将第一电压分压器选择性地连接到第一电池202。

前述描述仅用于说明的目的。在以下权利要求中陈述本发明的真实范围。

Claims (15)

1.一种检测在车辆中的两个电能源之间的泄漏电流的方法，所述方法包括：

将具有第一中心节点的第一电压分压器连接在第一电源和所述车辆的基准电位之间；

确定在所述第一中心节点处的第一电压；

跨越第二电源连接具有第二中心节点的第二电压分压器；

将所述第二中心节点和所述第一中心节点相互连接；

响应于所述第二中心节点连接到所述第一中心节点，确定在所述第一中心节点处的第二电压，所述第二电压是相对于所述基准电位确定的；以及

确定所述第一和第二电压是否不相等；

由此，不相等的第一和第二电压指示从所述第二电源流到所述第一电源和所述基准电位中的至少一个的泄漏电流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二电源是电池。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述两个电池具有第一和第二不同的输出电压。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二电池包括串联连接在一起的多个电池。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二电池被配置为与地电位电隔离，但是其中来自所述第二电池的泄漏电流从所述第二电池流到所述地电位。

6.根据权利要求2所述的方法，其中连接第一电压分压器的步骤包括将具有大约2的电压分压因子的电压分压器连接到所述第一电池。

7.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一和第二电压是否不相等的步骤包括以下步骤：

将所述第一电压转换为第一数字值；

将所述第二电压转换为第二数字值；以及

计算在所述第一数字值和所述第二数字值之间的差。

8.一种用于检测在具有底盘的车辆中的两个电能源之间传导的泄漏电流的设备，所述底盘承载基准电位电压，所述设备包括：

具有第一中心节点的第一电压分压器，所述第一电压跨越第一、低电压电源和车辆的基准电位来连接；

具有第二中心节点的第二电压分压器，所述第二电压分压器跨越与所述第一电源电隔离的第二电源来连接；

开关，其被配置为提供在所述第一中心节点和所述第二中心节点之间的可移除连接；

处理器，其被配置为选择性地当所述开关处于第一位置时耦合到所述第一中心节点，并且当所述开关处于第二位置时耦合到在所述第一中心节点和所述第二中心节点之间的连接，所述处理器被附加地配置为确定当所述开关处于所述第一位置时的第一电压并且确定当所述开关处于所述第二位置时的第二电压并且进一步被配置为确定在所述第一和第二电压之间的差。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一电源是具有正和负端子的第一电池，所述第一电池的负端子连接到所述车辆底盘。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二电源是包括多个分开的单元的第二电池。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述第二电池具有正和负端子，所述正和负端子在所述第二电池的正常操作期间都与所述车辆底盘隔离。

12.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二电压分压器包括第一和第二电阻，每个电阻具有至少一百万欧姆的值。

13.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一电压分压器包括具有基本上相互相等的值的第一和第二电阻。

14.一种用于检测车辆中的两个电池之间的泄漏电流的设备，所述设备包括：

处理器；

开关，其操作性耦合到所述处理器并被所述处理器控制，并且操作性耦合在第一和第二电压分压器之间，所述第一和第二电压分压器选择性可附着到第一和第二电池；以及

非易失性存储器装置，其耦合到所述处理器并且存储程序指令，所述程序指令当被执行时使所述处理器：

将具有第一中心节点的所述第一电压分压器连接在所述第一电池和所述车辆的参考电位之间；

确定在所述第一中心节点处的第一电压；

跨越第二电池连接具有第二中心节点的第二电压分压器；

将所述第二中心节点和所述第一中心节点相互连接；

响应于所述第二中心节点通过开关的行动到所述第一中心节点的连接，确定在所述第一中心节点处的第二电压，所述第二电压是相对于所述基准电位确定的；以及

确定所述第一和第二电压是否不相等。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述程序指令使所述处理器将不相等的第一和第二电压识别为从所述第二电池流到所述第一电池和所述参考电位中的至少一个的泄漏电流的指示。