CN105301424A - 具有集成鲁棒性检查和平衡故障检测的连续泄露检测电路 - Google Patents

Abstract

一种具有集成鲁棒性检查的泄露检测电路，提供泄露检测和连续的鲁棒性检查能力。电路可以包括耦接到底盘接地和牵引储能装置(ESD)的正极端子的第一分压器。串联连接到第一分压器的第二分压器，可以耦接到底盘接地和ESD的负极端子。第三分压器可以耦接到正极和负极ESD端子两者。基于在第三分压器处检测到的电压的检查结果可以与在第一和第二分压器处检测到的电压的总和VS相比较以检查电路故障。在第一和第二分压器处检测到的电压、和SOC值，可以用于检测泄露故障，包括平衡泄露故障，并且可以执行故障响应。

Description

具有集成鲁棒性检查和平衡故障检测的连续泄露检测电路

技术领域

本发明总体上涉及用于电气化车辆的泄露检测电路，以及更具体地涉及具有鲁棒性检查的泄露检测电路。

背景技术

电气化车辆使用配置成提供推进力的电驱动系统以协助或取代由内燃发动机提供的推进力。电驱动系统通常包括比如高电压蓄电池这样的由高电压母线耦接到电力转换系统的高电压储能装置，电力转换系统向电动马达提供交流电。高电压蓄电池可以包含多个电连接的蓄电池单元。蓄电池单元电荷不足、或蓄电池单元之间的受损连接，可以减少由蓄电池提供的电压。由小泄露电流或由高电压域短路引起的蓄电池排水也可以削弱蓄电池性能。

因此，电气化车辆配备有设计为检测和测量电流泄露存在的量的泄露检测电路。泄露检测电路通常或者是欧姆电路形式或者是交流(AC)电路形式，在欧姆电路中检测电阻器两端的电压指示泄露电流的存在，在交流电路中高和低电压域之间的阻抗变化指示泄露电流的存在。因为泄露检测能力在电气化车辆中是重要的，许多泄露检测电路伴随着设计为确定泄露检测电路是否起作用的鲁棒性检查电路。

发明内容

本发明提供配置成不断地监控泄露检测功能的电路。在示例实施例中，电路耦接到电动车辆上比如牵引蓄电池这样的高电压储能装置(ESD)的正极和负极端子。第一欧姆分压器耦接到ESD正极端子和底盘，并且第二欧姆分压器耦接到ESD负极端子和底盘。示例电路可以包括配置成在第一分压器检测电压V1的第一差分放大器，和配置成检测在第二分压器的电压V2的第二差分放大器。第一模拟数字转换器配置成接收来自第一和第二差分放大器两者的输入并且向处理器模块提供数字化的V1和V2值。处理器模块可以配置成使用数字化的V1和V2值来检测泄露电流的存在。在它的几个优势中，本电路可以配置成在没有现有技术检测电路中通常使用的昂贵开关的使用的情况下不断地检测泄露电流。

第三分压器可以耦接到正极和负极端子两者。第二模拟数字转换器可以配置成提供关于在第三分压器处检测到的电压的V3值。处理器模块可以配置成使用V1、V2和V3值以执行电路鲁棒性检查。在示例实施例中，处理器模块可以配置成使用V3值以计算代表正极和负极端子之间的电势的VT值。处理器模块可以配置成使用计算的VT值以计算检查结果(checkproduct)CP；并且使用V1和V2值以提供总和VS。为了确定电路是否正确地操作，从而提供足够的泄露检测能力，处理器模块可以配置成将VS与CP相比较。当电路正确操作时，VS和CP值通常应该相同。如果比较指示电路操作错误，则处理器模块可以发起故障响应。替代仅在预先确定的时间——比如在驱动周期的开始——检查电路鲁棒性，本电路配置成提供连续的鲁棒性检查能力。

本发明的电路的另一有利方面是检测平衡故障状态的能力，正极ESD端子和车辆底盘之间、以及负极ESD端子和车辆底盘之间的泄露电阻在平衡故障状态中实质上相同，并且两者都太低。在示例实施例中，处理器模块可以配置成使用ESD荷电状态(SOC)的变化以确定平衡故障状态是否存在。

本发明的方法可以包括使用在耦接到ESD的正极和/或负极端子的各种分压器处检测到的电压来计算检查结果，检查结果可以用于确认电路正确操作。本发明的示例方法可以包括接收代表在耦接到底盘接地并且耦接到高电压储能装置(ESD)的正极端子的第一分压器处检测到的电压V1的V1值；接收代表在耦接到底盘接地并且耦接到ESD的负极端子的第二分压器处检测到的电压V2的V2值；以及接收代表在耦接到正极和负极ESD端子的第三分压器处检测到的电压V3的V3值。示例方法可以进一步地包括使用V3值计算代表在所述正极和所述负极端子之间的电势的VT值，并且使用VT值计算检查结果CP。方法可以进一步地包括使用V1和V2值计算总和VS，并且将VS与检查结果CP相比较以确定电路故障是否存在。最后，方法可以包括当检测到电路故障时执行故障响应。

在本发明的另一实施例中，其中使用所述VT值以计算检查结果CP包含用常数K乘以所述VT值。

在本发明的另一实施例中，其中所述常数K取决于所述第一和第二分压器中的至少一个的欧姆电阻。

在本发明的另一实施例中，其中所述接收所述V1值包含接收来自耦接到所述底盘并且配置成数字化由耦接到所述第一分压器的差分放大器检测到的电压的模拟数字转换器的所述V1值。

在本发明的另一实施例中，本发明方法进一步地包含当所述电路故障确定指示电路故障的存在时提供故障信号。

在本发明的另一实施例中，本发明方法进一步地包含所述处理器模块执行关于电流泄露的检查。

在本发明的另一实施例中，其中所述执行关于电流泄露的检查包含将所述V1值和所述V2值相比较。

在本发明的另一实施例中，其中所述执行关于电流泄露的检查包含将第一SOC值与第二SOC值相比较。

在本发明的另一实施例中，本发明方法进一步地包含当所述泄露电流检查指示泄露故障的存在时，所述处理器模块提供故障信号。

附图说明

图1表明示例电路。

图2A表明在图1描述的电路上执行的示例方法。

图2B表明在图2A描述的示例方法的延续部分。

图3表明用于检测平衡故障状态的方法。

图4表明可选的示例电路。

具体实施方式

在此描述本发明的示例实施例；然而，本发明可以以对本领域技术人员显而易见的各种可选形式得到体现。为了便于本发明的理解并且为权利要求提供依据，各个附图都包括在说明书中。附图不是按比例绘制并且可以省略相关元件以便强调本发明的新颖特征。附图中描述的结构和功能特征提供用于向本领域技术人员教导本发明的实践的目的并且不应理解为限制。在下面描述的说明书可以使用术语隔离检测、泄露检测、泄露电流检测中的任何一个以指的是泄露电流的检测。在下面描述的说明书可以使用术语隔离故障、接地故障和泄露故障中的任何一个以指的是当ESD和底盘之间的电阻太低时发生的故障，使不可接受量的泄露电流能够在母线和底盘之间流动。术语电路故障、鲁棒性故障或操作故障可以用于指的是电路的操作中的故障。

现在转向附图，图1表明具有正极端子12和负极端子14的高电压储能装置(ESD)10。用示例的方式，ESD10可以是配置成为电气化车辆提供足够的推进动力的高电压牵引蓄电池的形式。在示例实施例中，牵引蓄电池可以包含配置成提供可以从200-500V变动的累积电压的一系列互相连接的蓄电池单元。术语“正极端子”可以指的是蓄电池串的最正极端子，其定义为牵引蓄电池单元串的最末正极端子，线束耦接到牵引蓄电池单元串的最末正极端子以向车辆分配电力。同样，术语“负极端子”可以指的是定义为牵引蓄电池单元串的最末负极端子的蓄电池串的最负极端子，线束耦接到牵引蓄电池单元串的最后一个负极端子以向车辆分配电力。

电气化车辆上的高电压域可以包括ESD10并且可以向需要实质上超过12V的系统和组件分配电力，同时电气化车辆上的低电压域可以向需要12V或更少的组件分配电力。高电压域可以与低电压域和电气化车辆的其余部分电流地隔离。然而，焊接不良、磨损的电缆、盐水渗入或其他污染可以减少高电压域隔离并且使短路能够在高和低电压域之间发生。甚至相对小的泄露电流会消耗来自牵引蓄电池或用于提供牵引动力的其他ESD的能量，不利地影响车辆性能。

电流泄露的存在或不存在通常在泄露电阻方面表达，如图1所示由正极端子12和车辆底盘16之间的RLP以及负极端子14和底盘16之间的RLN表达。虽然可以容许以及或许期望最小量的电流泄露，但显著水平不可能容许或期望。因此，电气化车辆配备有泄露检测能力，以便可以及时检测和解决泄露故障(也称为隔离故障或接地故障)。故障响应可以取决于故障的严重程度，并且可以从指示车辆应该检查的视觉警报变动到更紧急的警报和响应。因为泄露检测能力对于电动车辆操作可以是至关重要的，因此确认泄露检测电路正确操作的能力对于电气化车辆操作也可以是至关重要的。

电路18包括含第一分压器20和第二分压器22的欧姆泄露检测部分。分压器20和22在耦接到底盘16的节点N处彼此耦接。第一分压器20包括电阻器R1A，电阻器R1A耦接到节点N并且串联连接到耦接到正极端子12的电阻器R1B。第二分压器22包括电阻器R2A，电阻器R2A耦接到节点N并且与耦接到负极端子14的电阻器R2B串联连接。分压器20和22的欧姆电阻可以配置成以便在正常电路18操作期间存在一定量的电流流过分压器20和22。因此，电阻器R1A(第一感测电阻器)两端的电压V1、以及电阻器R2A(第二感测电阻器)两端的电压V2通常将存在并且可以检测到。V1和V2电压可以用于测量泄露电流的大小，或相反测量在端子12、14和底盘16之间的泄露电阻RLP和RLN的大小。

在示例实施例中，电阻器R1A和R2A配置成具有相同的欧姆值。因此，当泄露电阻RLP和RLN足够高以阻止明显的泄露电流时，电压V1和V2应该是相同的或实质上相同的。然而，如果泄露电阻RLN太低，则电流将流过分压器20到底盘16并且到ESD10的负极端子14，旁通分压器22。结果，流过R2A的电流将比流过R1A的电流小，引起V2小于V1。同样，如果RLP太低，电流将流过分压器22、底盘16和RLP，旁通分压器20。在这种情况下，V1将小于V2。因此，V1和V2之间的差可以指示泄露电流的存在。因此，电路18可以配置成比较V1和V2值以作为泄露检测程序的一部分。

然而，可能的是RLP和RLN两者可以接近相同的欧姆值并且两者都太低，泄露状态称为平衡故障状态。燃料电池车辆尤其易受平衡故障状态的影响。燃料电池包括流过蓄电池的液体通道并且从最低电势到最高电势与蓄电池单元串亲密连接。在制造时，液体通道具有非常高的阻抗，因为制造商使用具有非常低传导性的液体。然而，随着时间的流逝，污染物可以在液体中累积并且减少通道阻抗。当通道阻抗变得太低时，有效的RLP和RLN可以太低，并且可以几乎相同，导致平衡故障状态。在这种情况下，相同的电流流过两个分压器，并且检测到的电压V1和V2通常可以是相同的。在平衡故障状态下，仅依赖于V1和V2的比较测试的故障检测程序可能无法检测现有的接地故障状态。因此，电路18可以配置成执行附加检查以确定平衡故障状态是否存在。

电路18配置成在没有任何开关的情况下操作以提供较低成本、更有效的泄露故障检测方法。在没有开关的情况下，相同的电流可以流过两个分压器。在没有开关的情况下，可以同时执行电压V1和V2的感测，允许瞬时值进行比较以作为故障检测程序的一部分。然而，因为V1和V2与相反极性的端子有关，它们指的是共同的参考电势是可取的。

为了获得所需的泄露检测输出V1和V2，电路18包括配置成提供电阻器R1A两端的电压降V1的第一差分放大器DA1。DA1配置成提供参考底盘接地16的输出。也接地到底盘16的单独的第二差分放大器DA2，配置成检测电阻器R2A两端的电压降V2。单独的差分放大器DA1和DA2允许两个电压V1和V2的同时检测。因为DA1和DA2两者接地到底盘16，其输出参考共同的接地参考，并且各自可以向连接到底盘接地16的模拟数字转换器ADC1提供其输出。ADC1配置成向处理器模块24提供其输出——也就是分别关于V1和V2电压的数字V1和V2值。

处理器模块24可以包含配置成执行编码到计算机可读介质上的逻辑的数字处理器并且具有用于执行各种泄露检测以及鲁棒性检查计算和操作的指令。处理器模块24可以包含配置成用于短期和/或长期数据存储的存储器。例如，存储器可以包含随机存取存储器(RAM)，ADC1和ADC2在随机存取存储器处提供输入，可以储存在处理器模块24接收的其他输入和在处理器模块24计算的值。处理器模块24也可以包含只读存储器(ROM)，只读存储器用于储存用于数字处理器的指令，以及预先确定的故障阈值或范围，和/或如所需的其他量。

当ESD10体现为用于电气化车辆的牵引蓄电池时，处理器模块24和/或电路18可以耦接到配置成控制和监控牵引蓄电池的操作的蓄电池能量控制模块(BECM)28。用示例的方式，但不限制，BECM28可以配置成监控蓄电池荷电状态、控制蓄电池充电操作、以及控制配置成将蓄电池耦接到用于电动车辆的电力转换系统的继电器(未示出)。在此为了说明目的显示为来自BECM28的单独模块，可以预期的是，电路18可以与BECM28集成在一起。在示例实施例中，处理器模块24接地到底盘16，从而与ADC1共享共同的接地参考。

处理器模块24配置成使用V1和V2值以确定泄露故障(或接地故障)状态是否存在。可以实施各种策略这样做，包括比较电压值的那些策略和计算泄露电阻的那些策略。如上所述，V1和V2在无故障状态期间应该通常是相同的，因此故障检测程序可以包括比较两者。因此，在示例实施例中，处理器模块24配置成计算V1和V2之间的差。如果它们之间的差不能落在——用示例的方式由V1的预先确定的百分比(例如5％)定义的——可接受的公差范围之内，则可以作出泄露故障存在的确定。

如在此前面所讨论的，V1和V2单独的比较可能不足以检测现有的故障。在平衡故障状态下，电压V1和V2可以实质上相同。因此，处理器模块24可以配置成执行关于平衡故障状态的检查。当RLP和RLN两者同样太低时，泄露电流可以从正极和负极端子12、14两者流到底盘16。在这种类型的“双重”故障或“平衡”故障状态下，VR1和VR2可以彼此相等。为了解决这种可能性，处理器模块24可以配置成执行第二测试以确定平衡故障状态是否存在。在示例实施例中，处理器模块24可以配置成确定感测电压的大小是否落在可接受的范围之内。在示例实施例中，处理器模块24可以配置成将V1或V2的大小与阈值相比较。如果或者V1或者V2增加的远高于阈值，则可以指示接地故障。用示例的方式，阈值在无泄露状态的情况下可以以预测值为基础。已知R1A、R1B、R2A、R2B的欧姆值，关于电压V1和V2的值可以在无泄露状态的情况下预测电路18的正常操作。“无故障”值可以计算并且用作参考。在示例实施例中，在R1A＝R2A的情况下，预先确定的无故障值V_REF可以由下式计算。

$V_{\mathrm{REF}}=\mathrm{VT}\×\frac{R1A}{R1B+2R1A+R2B}---\left(1\right)$

假定基准无故障值V_REF、阈值电压VTH可以计算为VREF的百分比，并且V1和/或V2可以与VTH相比较以检测泄露故障的存在。例如，VTH可以设置为VREF的98％，并且处理器模块24可以配置成确定V1和/或V2与VTH之间的差ΔV。当差变得太大时，指示接地故障。

作为用于平衡故障状态的可选检查，在示例实施例中，处理器模块24可以配置成确定在车辆关闭时ESD10的荷电状态(SOC)是否改变；减少可以表明平衡泄露故障。例如，处理器模块24可以配置成当车辆切断时评估SOC以提供第一SOC值，并且在车辆已经关闭一段时间之后评估SOC以提供第二SOC值。处理器模块24可以配置成确定第一和第二SOC值之间的差，并且确定差是否表明平衡故障状态。例如，处理器模块24可以配置成将差与预先确定的阈值相比较以确定故障状态是否存在。处理器模块24可以配置成当检测到平衡故障状态时执行故障响应。

在示例实施例中，处理器模块24可以配置成通过测量ESD10电压来评估ESD(10)的荷电状态(SOC)。例如，当ESD10是牵引蓄电池组的形式时，处理器模块24可以测量端子12和14(图1)之间的组电压。处理器模块24可以配置成执行开路电压(OCV)计算以评估ESD10的SOC。可选地，处理器模块24可以配置成接收来自BECM28的SOC值。图1中未示出的附加机构可以提供测量ESD10SOC的附加方法。例如，电流传感器子系统(未示出)可以配置成执行在ESD10上的安培小时整合(amp-hourintegration)以提供SOC；可选地可以测量各个蓄电池单元电压并且将其结合以提供ESD10SOC。用于评估SOC的可选方法将由本领域技术人员所想到。

可以预期的是，电路18可以配置成以各种方法检测泄露电流。例如，处理器模块24可以配置成计算关于泄露电阻RLP和RLN的值。处理器模块24可以配置成使用检测电压V1、V2和V3，和关于电阻器R1A、R1B、R2A、R2B、R3A和R3B的欧姆值以计算RLP和RLN。微处理器可以配置成将RLP和RLN与预先确定的最小阈值相比较，并且当泄露电阻中任何一个不能满足阈值要求时确定泄露故障存在。处理器模块24可以配置成响应于泄露故障存在的确定执行故障响应。在示例实施例中，处理器模块24配置成仅当泄露检测电路通过确认泄露检测电路令人满意地运行的鲁棒性检查时执行故障响应。可以预期的是，故障响应可以取决于检测到的泄露的量，并且可以从操作者警告变动到ESD从电驱动系统的解耦。例如，如果检测到明显的泄露，则处理器模块24可以向BECM28提供故障信号，BECM28可以配置成阻止将ESD10耦接到车辆的电驱动系统的其余部分的继电器的关闭。此外，处理器模块24可以配置成提供操作者警告。对于不明显的电流泄露，故障响应可以限制于操作者警告，比如车辆应该维护的指示。例如，处理器模块24可以配置成向警告模块30提供故障信号，警告模块30可以配置成向操作者提供视觉、声音或触觉警告或警报。用示例的方式，警告模块30可以配置成照亮可以在车辆仪表板或其他显示器上出现的图标。

通过泄露检测电路的故障检测如泄露检测电路自身那么可靠。因此，电路18包括鲁棒性检查，可选地称为电路检查，以确认满意的电路操作。如上所述，处理器模块可以配置成使用V1和V2值以检测接地故障。用示例的方式，本发明的电路检查方面可以配置成通过检查DA1、DA2和ADC1的操作来检查电路功能，例如通过检查它们提供的V1和V2值。V1和V2具有相对于在正极端子12和负极端子14之间的电压VT的已知关系。因此，在示例实施例中，处理器模块24可以配置成通过确定关于VT的瞬时值并且确认由ADC1提供的V1和V2的瞬时值满足平等条件来执行鲁棒性检查。

在示例实施例中，电路18包括耦接到正极端子12并且耦接到负极端子14的第三分压器26，第三分压器26可以用于确定VT的瞬时值。第三分压器26可以包含耦接到负极端子14(具有电势TREF)的第一电阻器R3A，和耦接到正极端子12并且串联连接到电阻器R3A的第二电阻器R3B。第二模拟数字转换器ADC2，可以配置成提供代表电阻器R3A(第三感测电阻器)两端的电压降V3的数字输出。虽然在图1中未明确地示出，但可以预期的是，比如运算放大器、滤波器等这样的附加电子装置可以包括在ADC2到分压器26的耦接中。正如ADC1与其输入提供器、DA1和DA2共享共用的接地，ADC2配置成与分压器26共享共用的接地，也就是负极端子14。将ADC2连接到ESD10的负极端子14便于ESD10两端在正极和负极端子12、14之间的电压VT的精确检测。如同ADC1，ADC2配置成向处理器模块24提供其数字输出。因为ADC2接地到高电压域，并且处理器模块24是低电压域的一部分且接地到底盘16，示例实施例可以包括设置为可以在两者之间提供电流隔离的接口的串行外围接口(SPI)隔离器ISO1。在示例实施例中，处理器模块24可以配置成设置关于在ISO1和处理器模块24之间数据通信的时钟频率、时钟极性和相位参数。

在示例实施例中，处理器模块24配置成使用检测到的R3A两端的电压V3计算VT。例如，已知R3A和R3B的欧姆值，以及V3值，电压VT可以如下所示地计算：

$V_T=V_3\×\frac{R3A+R3B}{R3B}---\left(2\right)$

假设图1中显示电路18配置，可以看到的是电压V1和V2与电压VT以及与R1A、R1B、R2A、R2B、R3A和R3B的欧姆值有关。尤其，电压V1和V2以及VT之间的关系可以表达如下：

V1+V2＝K*VT(3)

其中

$K=\frac{R1A+R2A}{R1A+R1B+R2A+R2B}---\left(4\right)$

电阻器R1A、R1B、R2A、R2B、R3A和R3B的欧姆值可以储存在处理器模块24中。用于常数K的值也可以储存在处理器模块24中。在电路18操作期间，处理器模块24可以配置成通过执行由具有由ADC2提供的V3值的上述(2)指示的操作计算VT。此外，处理器模块24可以配置成使用接收到的V3值和储存的K值来计算并且储存检查结果CP，其中CP由下面方程式表达：

CP＝K×V_T(5)

使用由ADC1提供的V1和V2值，处理器模块24可以配置成计算总和VS：

VS＝V1+V2(6)

具有计算的VS和CP，处理器模块24可以配置成确定由(3)表达的等式条件是否满足。例如，处理器模块24可以配置成确定VS是否实质上与CP相同。在示例实施例中，这个确定可以包含确定VS是否落在基于CP的百分比的预先确定的公差范围之内。例如，术语“实质上相同”可以需要VS在CP的5％范围内。因此，关于VS的可接受范围可以由以下定义：

0.95CP≤VS≤1.05CP(7)

处理器模块24可以配置成确定计算的VS值是否落在由(7)定义的范围之内。如果落在，则处理器模块24可以配置成确定电路18正常操作，无电路故障，并且泄露故障检测能力是足够的。如果计算的VS值超出由(7)定义的范围，则处理器模块可以配置成确定鲁棒性检查失败，指示存在电路故障状态，并且故障检测能力可能受损。可选地，处理器模块24可以配置成计算总和VS与检查结果CP之间的差并且确定差是否落在预先确定的公差范围之内。本领域技术人员可以想到定义可接受范围和/或故障阈值的其他方法。可以预期的是，多个阈值可以用于分类故障的严重程度或重要性。因此，电路18可以配置成使用关于V1、V2和CP的瞬时值以提供动态和连续的鲁棒性检查能力。当鲁棒性检查失败时，指示电路故障的存在，处理器模块24可以配置成执行故障响应。在示例实施例中，处理器模块24可以向警告模块30提供故障信号。警告模块30可以配置成向操作者提供视觉、声音或触觉警告。例如，警告模块30可以引起图标、诊断代码或文本警告在显示器上照亮，指示车辆应该维护。在示例实施例中，警告模块30可以包含显示屏和扬声器以用于提供警报。可选地，警告模块30可以配置成使用仪表板显示器和/或车辆扬声器以提供警报。在示例实施例中，通过处理器模块24的故障响应可以包括向BECM28提供故障信号，BECM28可以配置成阻止车辆上的驱动模式的发起。可以预期的是，处理器模块可以配置成基于故障的重要性提供故障响应。例如，如果总和VS不等于CP，但是在CP的5％范围内，可以做出存在小故障的确定。对小故障的检测的故障响应可以包含操作者警告。在示例实施例中，在小故障状态期间，可以像往常一样执行泄露检测和泄露故障响应。如果VS和CP之间的差大于5％，则可以做出存在使电路18不能精确泄露检测的主要电路故障的确定。对主要故障的响应可以包括不再执行泄露检查、执行泄露检查而不是泄露故障响应，和/或向BECM28提供故障信号以阻止驱动模式的发起。

图2A和2B描述本发明的示例方法40的流程图。如上所述，在电路18中的开关的缺乏允许在相同或实质上相同的时刻t_i检测电压V1、V2和V3。在下面用于说明与同一时间点有关的电压值的下标i可以用于提供动态和连续的故障确定输出。在框42，可以接收关于在耦接在正极端子和底盘之间的分压器处感测到的电压的值。例如，处理器模块24可以接收并且储存来自AD1的V1(t_i)值。在框44，可以接收在设置在负极端子和底盘之间的分压器处感测到的电压。例如，处理器模块24可以接收并且储存来自ADC1的电压V2(t_i)。在框46，可以接收设置在正极和负极端子之间的分压器处检测到的电压。例如，处理器模块24可以接受并且储存来自ADC2的电压V3(t_i)。在框48，可以计算在正极和负极端子12和14之间的电压VT(ti)。例如，处理器模块24可以通过使用V3(t_i)和上述(2)计算VT(t_i)。

在计算正极和负极端子12和14之间的瞬时电压VT(t_i)之后，方法可以继续到框50，在框50，可以计算瞬时检查结果。例如，处理器模块24可以使用方程式(5)和在框48计算的VT(t_i)计算并且储存CP(t_i)。在框52，可以计算分别耦接在底盘和正极以及负极端子之间的第一和第二分压器处检测到的电压的总和。例如，处理器模块24可以添加V1(t_i)和V2(ti)以提供VS(ti)。

在判定框54，可以作出关于VS(t_i)是否实质上与检查结果CP(t_i)相同的确定。在示例实施例中，处理器模块24使用(7)以确定VS(t_i)是否落在可接受的公差范围之内。如果不落在，则在框56，做出存在故障状态的确定。这个确定将指示在电路上的泄露检测能力受损。因此，在框58，可以执行故障响应。例如，处理器模块24可以向警告模块30提供故障信号，警告模块30可以配置成提供操作者警报，比如视觉、声音或触觉警报。虽然在方法40中没有明确描述，但可以预期的是，可以确定检测到的电路故障的严重程度，并且执行的故障响应的类型可以基于故障的严重程度。此外，在示例实施例中，随后的泄露检查是否执行也可以取决于检测到的电路故障的严重程度。

相反，如果VS(ti)落在预先确定的公差范围之内，则在框60可以做出未检测到故障的确定；即电路18正确地运行，并因此可以提供满意的泄露检测能力。在这个点完成关于时刻t_i的鲁棒性检查。

如图2B所示，示例方法40可以继续测试以确定泄露电流是否存在。方法40的泄露测试包括在此前面讨论的两部分测试，并且可以在框62发起，在框62，可以做出关于在第一分压器处检测到的电压是否与在第二分压器处检测到的电压实质上相同的判定。在示例方法中，处理器模块24可以确定V1(t_i)和V2(t_i)是否实质上相同。用示例的方式，模块24可以确定V2(t_i)是否落在由0.95V1(t_i)的较低阈值和1.05V1(ti)的上界定义的预先确定的范围之内。如果V2(t_i)不能落在这个范围之内，则在框66可以做出泄露故障确定，并且在框68可以执行泄露故障响应。

然而，如果V2(t_i)实质上与V1(t_i)相同，则处理器模块24可以执行测试以确定平衡故障状态是否存在。在框64，或者在第一分压器或者在第二分压器检测到的电压中的至少一个可以与阈值相比较。例如，处理器模块24可以确定V1(t_i)和VTH之间的差。如果差大于预先确定的最大值VMAX，则在框66可以做出故障确定并且在框68执行故障响应，例如故障响应可以包含发送故障信号到警告模块30。在示例实施例中，响应于泄露故障由处理器模块24提供的故障信号和由警告模块30提供的警报，可以与响应于鲁棒性故障提供的那些故障信号和警报不同。此外，如上所述，处理器模块24可以配置成确定检测到的泄露故障的严重程度并且基于确定提供故障响应。然而，如果V1(t_i)和VTH之间的差小于VMAX，那么在框70可以做出未检测到泄露故障的确定。用关于V1和V2的更新值可以不断地重复方法40。

图3表明用于检查平衡故障状态的存在的可选方法80。除了如图2B所示的V1或V2与预先确定的阈值的比较之外或代替如图2B所示的V1或V2与预先确定的阈值的比较，可以执行方法80。在示例实施例中，它可以连同方法40常规地执行。然而，可以预期的是，它可以响应于V1和V2实质上相等的确定而执行。在框82，可以提供初始SOC值、SOC_init。例如，响应于车辆上的KEY-OFF，处理器模块24可以提供并且储存SOC_INIT值。用示例的方法，处理器模块24可以接收来自BECM28的SOC，或可以通过测量端子12和14之间的电压并且执行开路计算来计算SOC。在框84，可以提供当车辆保持在KEY-OFF状态时导出的第二随后的SOC值、SOC_SUB。例如，处理器模块24可以配置成在车辆已经在KEY-OFF状态持续预先确定的时间期间之后被“唤醒”并且被激励。用示例的方式，时间期间可以大约2小时。已经激励之后，处理器模块24可以配置成通过上述的任何方法提供第二SOC、SOC_SUB。在框86，可以计算当车辆切断时确定的初始SOC和在车辆已经在切断状态持续预先确定的时间期间之后确定的第二SOC之间的差。例如，处理器模块24可以计算SOC_INIT和SOC_SUB之间的差。在框88，可以做出关于差是否大于预先确定的阈值的判定。例如，处理器模块24可以将ΔSOC与预先确定的阈值相比较。用示例的方式，ΔSOC_THRES可以大约是SOC_INIT的5％。如果SOC差超过阈值，则在框90可以做出存在平衡故障状态的确定，并且在框92可以执行故障响应。如果SOC差不能超过预先确定的阈值，则在框94可以做出不存在平衡故障状态的确定。

因此，本发明提供用于为泄露检测电路提供鲁棒性检查的系统和方法。具有集成的鲁棒性检查的电路可以在没有开关的情况下操作以提供连续确认的故障检测能力。然而，如图4所示，可以预期的是，在示例实施例中，本发明的电路可以包括开关SW1和/或SW2，开关SW1和/或SW2可以配置成实现分压器22和26的可控连接和断开。用示例的方式，处理器模块24可以配置成控制开关SW1和SW2的操作。适当接地的ADC的使用使低电压域数字处理器能够在配置成检查检测电路操作以及检测泄露电流的计算中使用动态检测的高电压域电压。电路故障或泄露故障的检测可以触发故障响应，故障响应可以取决于故障的严重程度。可以检测平衡泄露故障状态以及仅与一个ESD的端子有关的泄露故障。

根据要求，已经在此公开了说明性实施例，然而本发明不限于描述的实施例。如本领域技术人员将领会的，本发明的方面可以不同的方式体现，例如，可以包括在附图中未具体描述的比如放大器、滤波器等这样的附加电路组件以执行在此描述的功能。方法不限于在此描述的特定次序，并且可以增加、删除或结合各个步骤或操作。本发明包含在所附权利要求的范围内的所有系统、装置和方法。

Claims (14)

1.一种电路，包含：

配置成在第一分压器处检测电压V1的第一差分放大器(DA)，所述第一分压器耦接到底盘并且耦接到高电压储能装置(ESD)的正极端子；

配置成在第二分压器处检测电压V2的第二DA，所述第二分压器耦接到所述底盘并且耦接到所述ESD的负极端子；

第一模拟数字转换器(ADC)，其配置成数字化所述V1电压以提供V1值，并且数字化所述V2电压以提供V2值；

耦接到所述ESD正极和负极电压端子的第三分压器；

配置成数字化在所述第三分压器处检测到的电压V3以提供V3值的第二ADC；

配置成使用所述V3值以计算代表在所述正极和负极端子之间的电压的VT值的数字处理器；

其中所述数字处理器配置成使用所述VT值以计算检查结果CP；

其中所述数字处理器配置成添加所述V1和V2值以提供总和VS；以及

其中所述数字处理器配置成将所述VS与所述CP相比较以确定电路故障是否存在。

2.如权利要求1所述的电路，其中所述数字处理器配置成当所述VS落在预先确定的公差范围之内时确定所述电路正确运行。

3.如权利要求1所述的电路，其中所述数字处理器配置成当做出电路故障存在的确定时执行故障响应。

4.如权利要求3所述的电路，其中所述故障响应包含提供配置成触发操作者警报的故障信号。

5.如权利要求1所述的电路，其中所述CP是通过由常数K乘以所述VT值计算的。

6.如权利要求4所述的电路，其中所述常数K是通过计算的，其中R1A是所述第一分压器的感测电阻器的欧姆值，R2A是所述第二分压器的感测电阻器的欧姆值，R1B是所述第一分压器第二电阻器的欧姆值，并且R2B是所述第二分压器第二电阻器的欧姆值。

7.如权利要求所述的电路，其中所述第二ADC接地到所述ESD的负极端子。

8.如权利要求1所述的电路，其中所述处理器配置成将所述V1值与所述V2值相比较以确定泄露电流是否存在。

9.如权利要求1所述的电路，其中所述处理器配置成将所述V1和所述V2值中的至少一个与预先确定的阈值相比较以确定泄露电流是否存在。

10.如权利要求1所述的电路，其中所述处理器配置成将荷电状态(SOC)的变化与预先确定的阈值相比较以确定泄露故障是否存在。

11.如权利要求1所述的电路，其中所述处理器配置成响应于泄露故障的检测提供故障信号。

12.如权利要求10所述的电路，其中所述故障信号配置成阻止将所述ESD耦接到车辆上的电驱动系统的继电器的关闭。

13.如权利要求1所述的电路，其中所述ESD包含用于电气化车辆的牵引蓄电池。

14.如权利要求所述的电路，进一步地包含至少一个开关以可控制地操作所述第一和第二分压器中的至少一个。