CN105629133B - 用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统和方法 - Google Patents

用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统和方法,包括具有高压部件的车辆内系统。该系统包括被配置成向车辆供应高电压的电池组和连接到电池组的输出级的高压继电器。另外,高压部件控制器连接到高压继电器的输出级以启动和关断高压部件。电池管理系统与电池组、高压继电器和高压部件控制器联锁,用以诊断电池组、高压部件控制器的输入级和高压部件是否绝缘击穿。

Description

用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于诊断车辆部件绝缘击穿的系统和方法,并且更具体地,涉及在车辆的绝缘击穿期间更准确地确定对应部位的技术。
背景技术
使用高压电池的混合动力电动车辆包括在紧急情况下自动切断(例如,关断)主高压电池供电的系统。紧急情况指由于相关部件老化造成的过量电泄漏、绝缘击穿等,和由外部冲击所致的元件破坏造成短路而引发的过量电泄漏、绝缘击穿等。
当车辆出现紧急情况时,运行高压部件的上位部件(Upper component),诸如电池管理系统(Battery management system,BMS)、混合动力控制单元(Hybrid control unit,HCU)等,被配置成输出切断主电源从而切断电源的命令。不过,由于在车辆在行驶时出现高压绝缘击穿故障期间,所有高压部件都在运行,确定哪个部件出现故障可能很困难。换句话说,现有技术可能不能准确地确定故障部件,因而只能确定车辆的整个系统是否存在高压绝缘击穿。
因此,当由于绝缘击穿而出现故障时,绝缘击穿部位可以通过连续分选测量绝缘电阻来识别,并随后替换所有的高压部件,这需要相当多的时间和劳力来检测故障部件,并且可能还要执行不必要的不当维修。
发明内容
本发明提供用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统和方法,该系统和方法通过在车辆的所有高压部件控制器的协同控制下允许高压电池控制器检测由于绝缘击穿造成的故障部件,能够提高维修效率并防止不当维修。
根据本发明的示例性实施例,用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统包括具有高压部件的车辆内系统,其包括:被配置成向车辆供应高电压的电池组;连接到电池组的输出级的高压继电器;连接到高压继电器的输出级以启动和关断高压部件的高压部件控制器;以及被配置成与电池组、高压继电器以及高压部件控制器联锁以诊断电池组、高压部件控制器的输入级和高压部件是否绝缘击穿的电池管理系统。
该系统还可以包括:布置在车辆外并被配置成与作为车辆内系统的电池管理系统联锁以在显示屏上输出绝缘击穿诊断结果的诊断设备。高压部件可以是电动机、混合动力起动发电机(HSG)、压缩机和电动油泵(EOP)中的至少一种。
根据本发明的另一示例性实施例,用于诊断车辆系统的车辆部件的绝缘击穿的方法,其中,所述车辆系统包括电池组、高压继电器、高压部件控制器以及高压部件,该方法可以包括:在高压继电器和高压部件处于关断的状态下(例如,关闭)确定电池组是否绝缘击穿;当电池组不处于绝缘击穿状态时,在高压继电器处于启动的状态下(例如,打开)确定高压继电器与高压部件控制器之间的高压输入级是否绝缘击穿;以及响应于确定高压输入级不处于绝缘击穿状态,确定高压部件是否绝缘击穿。
确定电池组是否绝缘击穿可以包括:当高压继电器处于关断状态时测量绝缘电阻;确定高压部件是否处于关断状态;当高压部件处于关断状态时,使用所测量的绝缘电阻确定电池组是否绝缘击穿;以及当电池组绝缘击穿时,执行关于电池组的绝缘击穿的报告。
该方法还可以包括:当高压部件处于启动状态时,停止绝缘击穿诊断并输出错误消息。确定高压输入级是否绝缘击穿还可以包括:当高压继电器处于启动状态时测量绝缘电阻;确定高压部件是否处于关断状态;当高压部件处于关断状态时,使用所测量的绝缘电阻确定高压输入级是否绝缘击穿;以及当高压输入级绝缘击穿时,执行高压输入级的绝缘击穿的报告。
该方法还可以包括:响应于确定高压部件处于启动状态(例如,不在关断状态),停止绝缘击穿诊断并输出错误消息。另外,在确定高压部件是否绝缘击穿时,所述高压部件可以是电动机、混合动力起动发电机(HSG)、压缩机和电动油泵(EOP)中的至少一种,并且电动机、混合动力起动发电机(HSG)、压缩机和电动油泵(EOP)可以被依次启动以确定部件是否绝缘击穿。
此外,确定高压部件是否绝缘击穿可以包括:从电动机控制器请求启动电动机;当电动机在预定时间内未启动(例如,关闭)时终止诊断并输出错误消息;当电动机在预定时间内启动时,确定混合动力起动发电机、压缩机、电动油泵中的至少一种是否处于启动状态;以及当混合动力起动发电机、压缩机和电动油泵全部处于关断状态时,确定电动机是否绝缘击穿并生成绝缘击穿部件的列表并存储该列表。
确定高压部件是否绝缘击穿还可以包括:在执行关于电动机是否绝缘击穿的诊断后,确定混合动力起动发电机、压缩机和电动油泵中的至少一种是否绝缘击穿;以及当完成电动机、混合动力起动发电机、压缩机和电动油泵的绝缘击穿诊断时,输出绝缘击穿部件的列表。
附图说明
结合附图,本发明的上述和其他目标、特征和优点将从下列具体实施方式变得更加显而易见。
图1是根据本发明的示例性实施例的用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统的配置图;
图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于诊断车辆部件之中的电池组和高压输入级的绝缘击穿的方法的流程图;以及
图3是示出根据本发明的示例性实施例的分别用于诊断车辆部件之中的电动机、混合动力起动发电机、压缩机和电动油泵的绝缘击穿的方法的流程图。
附图标记说明
200:电池组
100:电池管理系统
300:高压继电器
410:电动机控制器
420:HSG控制器
430:A/C逆变器控制器
440:电动油泵控制器
500:电动机
600:混合动力起动发电机
700:压缩机
800:电动油泵
20:诊断设备
具体实施方式
应当理解,本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或类似术语总括地包括机动车例如包括运动型多功能车(SUV)的轿车、公共汽车、卡车、各种商用车辆,包括各种船只和船舰的水运工具,航空器等,并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他替代燃料(例如,从非石油的资源获取的燃料)车辆。正如本文所引用的,混合动力车辆是具有两种或多种动力源的车辆,例如包括汽油动力和电动力的车辆。
虽然示例性实施例被描述成使用多个单元执行示例性过程,但是应当理解,所述示例性过程也可以由一个或多个模块执行。此外,应当理解,术语“控制器/控制单元”指的是包括存储器和处理器的硬件装置。所述存储器被配置成存储模块,以及所述处理器专门被配置成执行所述模块以完成在下面进一步描述的一个或多个过程。
而且,本发明的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非暂态计算机可读介质,其中所述计算机可读介质包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。所述计算机可读记录介质还可以被分布在联网计算机系统中,以便计算机可读介质以分布方式例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)被存储和执行。
本文所使用术语仅用于描述特定实施例的目的,并不旨在限制本发明。正如本文所使用的单数形式“一种”、“一个”、“该”旨在也包括复数形式,除非上下文另外明确地指明。应当进一步理解,当用于本说明书时,术语“包括”指所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在和添加。正如本文所使用的,术语“和/或”包括一个或多个关联所列项中的任意和全部组合。
在下文中,将参考附图详细描述本发明的示例性实施例,以使得本领域的技术人员可以很容易实施本发明。本发明披露了通过混合动力电动车辆或电动车辆的电池管理系统(BMS)与每个控制器之间的协同控制来诊断每个高压部件的绝缘击穿的技术。
在下文中,本发明的示例性实施例将参考附图1-3来详细描述。
图1是根据本发明的示例性实施例的用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统的配置图。根据本发明的示例性实施例的用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统可以通过车辆外的诊断设备20与车辆内的模块10联锁(interlocking)来实现。
换句话说,用于诊断车辆内的车辆部件的绝缘击穿的系统可以包括电池管理系统100,电池组200,高压继电器300,控制器400,电动机500,混合动力起动发电机(Hybridstarter generator,HSG)600,压缩机700,电动油泵(Electric oil pump,EOP)800,低压DC-DC转换器(Low DC-DC converter,LDC)900,以及车载电池充电器(Onboard batterycharger,OBC)1000。
电池组200可以被配置成向混合动力电动车辆或电动车辆供电。高压继电器300可以被配置成将电池组200的高电压传送给车辆内的各种部件。控制器400可以与电池管理系统100联锁(例如,通信)以将车辆内的部件500至800启动或关断。控制器400可以包括电动机控制器410、HSG控制器420、A/C逆变器控制器430和电动油泵控制器(OPU)440。电动机控制器410可以被配置成启动或关断电动机500,HSG控制器420可以被配置成启动或关断HSG600,A/C逆变器控制器430可以被配置成启动或关断压缩机700,并且电动油泵控制器(OPU)440可以被配置成启动或关断电动油泵800。
电动机500和混合动力起动发电机(在下文中,称为HSG 600)可以被配置成驱动车辆的车轮,压缩机700可以被配置成驱动(例如,运行)空气调节器,并且电动油泵800可以被配置成将油泵送到油风扇(oil fan)中并将泵油传送到车辆内的设备。LDC 900可以是低压转换器并且OBC 1000可以被配置成对车辆电池充电。
当电池管理系统100从车辆外的诊断设备20接收执行诊断工具的请求时,电池管理系统100可以被配置成进入诊断模式并测量电池组级210、高压输入级310和高压部件级510、610、710和810的电绝缘阻以确定这些部件是否绝缘击穿。具体地,测量绝缘电阻的方法使用现有的方法并因此省略其详细描述。
当测量电池组级210的绝缘击穿时,电池管理系统100可以被配置成测量当高压输入级310和高压部件级510、610、710和810被关断时的绝缘电阻,以确定电池组级210是否绝缘击穿。当电池组级210未绝缘击穿时,电池管理系统100可以被配置成确定当高压输入级310和高压部件级510、610、710和810被关断时,高压输入级310是否绝缘击穿。当电池组级210和高压输入级310未发生绝缘击穿时,电池管理系统100可以被配置成依次启动作为高压部件被配置成测量绝缘电阻的电动机500、混合动力起动发电机600、压缩机700和电动油泵800,从而确定每个部件是否绝缘击穿。
在下文中,将参考图2来描述根据本发明的示例性实施例的用于诊断车辆部件之中的电池组和高压输入级的绝缘击穿的方法。
首先,当收到来自用户的执行诊断工具的请求时(S101),诊断设备20可以与电池管理系统100联锁(例如,通信)以确定诊断模式是否被执行(S102)。具体地,诊断设备20可以被配置成确定点火信号是否处于启动状态或HEV/EV非待机,以确定电池管理系统100是否进入诊断模式。换句话说,当点火信号处于关断状态或不是HEV/EV非待机状态时,诊断设备20可以被配置成输出未进入诊断模式消息(S103)。
同时,当点火信号处于启动状态或HEV/EV非待机状态时,诊断设备20可以被配置成进入诊断模式并因此电池管理系统100也可以被配置成进入诊断模式(S104)。首先,可以基于以下步骤S104到S111来确定电池组级210是否绝缘击穿。
高压继电器300被关断时,电池管理系统100可以被配置成测量绝缘电阻(S105)。换句话说,当高压继电器300被关断时,电池组200可以与高压继电器300分开,并且从而可以确定是否仅电池组200绝缘击穿。具体地,连接到控制器400的所有高压部件,即电动机500、混合动力起动发电机600、压缩机700和电动油泵800需要被关断。
因此,电池管理系统100可以被配置成确定其他控制器400的脉宽调制(PWM)是否处于关断状态(S106)。当其他控制器400的PWM被启动时,可能不能准确测量仅电池组200绝缘击穿并且因此电池管理系统100可以被配置成终止诊断模式(S107),并且诊断设备20可以被配置成输出控制器错误消息(S108)。
此外,当其他控制器400的PWM被关断时,可以被确定在步骤S105中测量的绝缘电阻值等于或大于参考值,以确定电池组200是否绝缘击穿(S109)。当测量的绝缘电阻值等于或大于参考值时,控制器可以被配置成确定高压电池组200处于绝缘击穿状态并报告该确定,并且通过诊断设备20输出该确定(S110),就是说,通过在显示屏上输出消息通知用户该确定。
另外,当在步骤S109中测量的绝缘电阻小于参考值时,可以确定高压电池组200未绝缘击穿,并且可以确定绝缘击穿检测时间是否超出阈值(S111)。响应于确定绝缘击穿检测时间未超出阈值(例如,小于阈值),用于诊断绝缘击穿的方法进行到步骤S105以重新检测,并且响应于确定绝缘击穿检测时间超出阈值,执行确定高压输入级310是否绝缘击穿的步骤S112到S118。换句话说,控制器可以被配置成确认未发生电池组级210的绝缘击穿并随后确定高压输入级310是否绝缘击穿。类似于诊断电池组级210的绝缘击穿的情况,连接到控制器400的所有高压部件,即电动机500、混合动力起动发电机600、压缩机700和电动油泵800需要被关断。
在高压继电器300被启动后,电池管理系统100可以被配置成测量绝缘电阻(S112)。接下来,电池管理系统100可以被配置成确定其他控制器400的PWM是否处于关断状态(S113)。具体地,当其他控制器400的PWM被启动时,可能不能准确测量仅高压输入级310绝缘击穿并且因此电池管理系统100可以被配置成终止诊断模式(S114),并且诊断设备20可以被配置成输出控制器错误消息(S115)。
同时,当其他控制器400的PWM被关断时,控制器可以被配置成确定在步骤S112中测量的绝缘电阻值等于或大于参考值,以确定高压输入级310是否绝缘击穿(S116)。当测量的绝缘电阻值等于或大于参考值时,控制器可以被配置成确定高压输入级310处于绝缘击穿状态并向诊断设备20报告和输出该确定(S117)。
此外,当在步骤S116中测量的绝缘电阻值小于参考值时,控制器可以被配置成确定高压输入级310未绝缘击穿,并且可以确定绝缘击穿检测时间是否超出阈值(S118)。具体地,响应于确定绝缘击穿检测时间未超出阈值(例如,小于阈值),用于诊断绝缘击穿的方法进行到步骤S113以重新检测,并且响应于确定绝缘击穿检测时间超出阈值,用于诊断绝缘击穿的方法进入确定连接到其他控制器400的高压部件500到800是否绝缘击穿的步骤(图3)。
在下文中,将参考图3来描述根据本发明的示例性实施例的用于诊断车辆部件之中的电动机500、混合动力起动发电机600、压缩机700和电动油泵800中的每一个的绝缘击穿的方法。
电池管理系统100可以被配置成按顺序对电动机500、混合动力起动发电机600、压缩机700和电动油泵800执行绝缘击穿诊断并通过与各控制器410到440联锁(例如,通信)来执行绝缘击穿诊断。具体地,当电动机500、混合动力起动发电机600、压缩机700和电动油泵800全部被关断时,可以通过只启动执行绝缘击穿诊断的部件来测量绝缘电阻。
首先,电池管理系统100可以被配置成请求电动机控制器410的PWM启动(S201)。接下来,电池管理系统100可以被配置成确定电动机500是否被电动机控制器410PWM启动(S202),并且响应于确定电动机500还未被PWM启动,确定当前待机时间是否超出预定阈值(S203)。响应于确定待机时间未超出阈值,电池管理系统100可以被配置成使用电动机控制器410再次请求电动机的PWM启动(S201)。
同时,响应于确定待机时间超出阈值,电动机500不能被适当地PWM启动,并且因此电池管理系统100可以被配置成终止诊断模式(S204),并且诊断设备20可以被配置成输出控制器错误消息(S205)。另外,当电动机500的PWM被启动时,电池管理系统100可以被配置成确定其他部件(例如,混合动力起动发电机600、压缩机700和电动油泵800)的PWM是否被启动(S206),并且响应于确定其他部件之中存在被PWM启动的部件,电池管理系统100可以被配置成终止诊断(S204)并随后从诊断设备20输出控制器错误消息(S205)。
此外,当其他部件之中不存在被PWM启动的部件时,电池管理系统100可以被配置成测量电动机500的绝缘电阻并确定绝缘电阻值是否等于或大于参考值以确定电动机500是否绝缘击穿(S207)。作为步骤S207的确定结果,当电动机500绝缘击穿时,电池管理系统100可以被配置成生成绝缘击穿部件的列表并将其存储(S209)。具体地,当电动机500绝缘击穿时,类似于电池组级210和高压输入级310,在诊断绝缘击穿后生成并存储绝缘击穿部件的列表而不执行绝缘击穿报告的原因在于,各部件可能同时被绝缘击穿。
同时,作为步骤S207的确定结果,响应于确定电动机500未绝缘击穿,控制器可以被配置成确定检测时间是否超出阈值(S208)。当检测时间未超出阈值时,步骤(S201到S209)被重复执行,并且当检测时间超出阈值时,可以确定所有高压部件的诊断是否完成(S210)。
当所有控制器的诊断未完成时,其他部件可以被选择(S211)以重复执行步骤S201到S211。例如,当在步骤S211选择混合动力起动发电机600时,电池管理系统100可以被配置成在步骤S201请求HSG控制器的PWM启动,并且可以在步骤S202确定混合动力起动发电机600是否被PWM启动,并且随后同样执行后续的步骤。接下来,可以对压缩机700和电动油泵800依次执行步骤S201到S211,以确定压缩机700和电动油泵800是否绝缘击穿。
在完成对每个部件是否绝缘击穿的所有确定后,电池管理系统100可以被配置成向诊断设备20传送关于绝缘击穿部件列表的信息(S212),并且诊断设备20可以被配置成向监视器输出绝缘击穿部件的列表以使用户能确认该绝缘击穿部件(S213)。
本发明的示例性实施例描述对高压部件,即电动机500、混合动力起动发电机600、压缩机700和电动油泵800依次执行绝缘击穿诊断的示例,但是对高压部件的绝缘击穿诊断可以按不同的顺序执行。
如上所述,本发明可以更准确地分类(例如,检测)混合动力电动车辆或电动车辆的车辆系统内高压部件的绝缘击穿部位。如上所述,根据本发明的示例性实施例,可以通过更准确地检测由于车辆部件的绝缘击穿造成的故障部件来提高维修效率并防止不当维修。
上述本发明的示例性实施例用于说明的目的而被提供。因此,本领域的技术人员应当理解,在不偏离权利要求中披露的本发明的范围和实质的情况下,各种更改、变更、替代和添加都是可能的,并且这些更改、变换、替代和添加都落入本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统,包括具有高压部件的车辆内系统,所述用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统包括:
被配置成向所述车辆供应高电压的电池组;
连接到所述电池组的输出级的高压继电器;
连接到所述高压继电器的输出级并被配置成启动和关断每个高压部件的高压部件控制器;以及
电池管理系统,被配置成与所述电池组、高压继电器和高压部件控制器联锁以诊断所述电池组、所述高压部件控制器的输入级和所述高压部件是否绝缘击穿,
其中,当所述电池组不处于绝缘击穿状态时,所述电池管理系统在启动所述高压继电器之后测量绝缘电阻,并检查所述高压部件是否关断,#
其中,所述电池管理系统确定所述高压部件是否关断,并且当所述高压部件关断时,使用所测量的绝缘电阻确定所述高压继电器和所述高压部件控制器之间的高压部件的输入级的绝缘击穿。
2.根据权利要求1所述的用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统,还包括:
设置在车辆外并被配置成与作为车辆内系统的所述电池管理系统联锁以在显示屏上输出绝缘击穿诊断结果的诊断设备。
3.根据权利要求1所述的用于诊断车辆部件的绝缘击穿的系统,其中,所述高压部件是电动机、混合动力起动发电机、压缩机以及电动油泵中的至少一种。
4.一种用于诊断车辆系统的车辆部件的绝缘击穿的方法,所述车辆系统包括电池组、高压继电器、高压部件控制器和高压部件,所述方法包括以下步骤:
当所述高压继电器和高压部件处于关断状态时,由控制器确定所述电池组是否绝缘击穿;
当所述电池组不处于绝缘击穿状态时,在所述高压继电器处于启动状态时,由所述控制器测量绝缘电阻;
由所述控制器确定所述高压部件是否处于关断状态;
当所述高压部件关断时,使用所测量的绝缘电阻,由所述控制器确定所述高压部件的输入级的绝缘击穿;以及
响应于确定所述高压部件的输入级不处于绝缘击穿状态,由所述控制器确定所述高压部件是否绝缘击穿。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,确定所述电池组是否绝缘击穿的步骤包括:
当所述高压继电器处于关断状态时,由所述控制器测量绝缘电阻;
由所述控制器确定所述高压部件是否处于关断状态;
当所述高压部件处于关断状态时,由所述控制器使用所测量的绝缘电阻确定所述电池组是否绝缘击穿;以及
当所述电池组绝缘击穿时,由所述控制器执行关于所述电池组绝缘击穿的报告。
6.根据权利要求5所述的方法,还包括:
当所述高压部件处于启动状态时,由所述控制器终止绝缘击穿诊断并输出错误消息。
7.根据权利要求4所述的方法,其中,确定所述高压输入级是否绝缘击穿的步骤包括:
当所述高压输入级绝缘击穿时,由所述控制器执行关于所述高压输入级绝缘击穿的报告。
8.根据权利要求7所述的方法,还包括:
响应于确定所述高压部件处于启动状态,由所述控制器终止绝缘击穿诊断并输出错误消息。
9.根据权利要求4所述的方法,其中,在确定所述高压部件是否绝缘击穿时,所述高压部件是电动机、混合动力起动发电机、压缩机和电动油泵中的至少一种,所述电动机、混合动力起动发电机、压缩机和电动油泵被依次启动以确定各部件是否绝缘击穿。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,确定所述高压部件是否绝缘击穿的步骤包括:
由所述控制器请求电动机控制器启动所述电动机;
当所述电动机在预定时间内未被启动时,由所述控制器终止诊断并输出错误消息;
当所述电动机在预定时间内启动时,由所述控制器确定所述混合动力起动发电机、压缩机和电动油泵中的至少一种是否处于启动状态;以及
当所述混合动力起动发电机、压缩机和电动油泵全部处于关断状态时,由所述控制器确定所述电动机是否绝缘击穿,并且生成绝缘击穿部件的列表并存储该列表。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,确定所述高压部件是否绝缘击穿的步骤包括:
在执行关于所述电动机是否绝缘击穿的诊断后,由所述控制器确定所述混合动力起动发电机、压缩机和电动油泵中的至少一种是否绝缘击穿。
12.根据权利要求11所述的方法,还包括:
当完成所述电动机、混合动力起动发电机、压缩机和电动油泵绝缘击穿诊断时,由所述控制器输出所述绝缘击穿部件的列表。
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