CN106066463A

CN106066463A - 诊断环保型车辆电池系统的电流传感器故障的设备和方法

Info

Publication number: CN106066463A
Application number: CN201510811569.0A
Authority: CN
Inventors: 黄道性
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2035-11-20
Also published as: US20160313403A1; CN106066463B; US9910121B2; KR20160126180A

Abstract

本发明提供用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的设备和方法。一种用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的设备包括高压电池、配置成测量高压电池的电流输出的电流传感器、以及控制器，该控制器配置成在点火开关被关闭或开启时测量经过电流传感器的偏移电流，并且基于所测得的偏移电流诊断电流传感器的故障。

Description

诊断环保型车辆电池系统的电流传感器故障的设备和方法

相关申请的交叉引证

本申请要求2015年4月23日提交的韩国专利申请第10-2015-0056915号的优先权的权益，通过引证将其公开内容结合到本申请中。

技术领域

本公开内容涉及用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的设备和方法，该设备和方法能够测量在关闭(turn off，断开)点火时和在下一次开启(turn on，接通)点火时的偏移电流(offset current，失调电流)，并基于所测得的偏移电流来确定电流传感器是否有故障(即，失效或错误)。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开内容有关的背景资料，并且可能不构成现有技术。

一般来说，对诸如混合动力车辆和电动车辆的环保型车辆应用高压电池和逆变器(inverter，换流器)，并且在诸如逆变器的电力系统中使用电流传感器。

在行驶和充电时，环保型车辆的控制器持续地测量电池的电流，以控制电力并监控车辆及各个部件的状态。

如高达200到400安培(A)的直流(DC)大电流流入环保型车辆，为了测量这样的大电流，通常使用霍尔效应电流传感器。霍尔效应传感器(或称霍尔传感器)有利地用作非接触式传感器，这种霍尔效应传感器是通过测量由电流所产生的磁场来测量该电流，但是它的缺点在于：在0A条件下具有用作参考漂移的电流值。

在0A条件下，电流传感器的电流根据环境温度的变化而漂移到3A，此外，各种传感器也会有变化。因此，控制器应在使用电流传感器之前确定对应于0A条件的电流值(偏移)。

在相关技术中，从点火被关闭起经过预先确定的一段时间后，在0A条件下测量偏移电流。这里，将对预先确定的时间段内的偏移电流进行数十次至数百次的测量，并对测得的多个偏移电流取平均值。

关闭点火之后的0A条件可通过切掉电源的主开关(继电器)或电池来进行保护。也就是说，开关切断之后，核对0A，随后对偏移电流进行测量。此后，当点火被开启时，在所测得的偏移电流的基础上计算电流。

在预先确定的时间段所测得的偏移电流异常的情况下，则控制器诊断为故障，并且当下一次点火被开启时，控制器持续地使用紧邻的前一(immediately previous)正常偏移电流。

但是，在相关技术中，在点火被关闭之后出现错误的情况下，或者在电流传感器本身或电流传感器的功率在下一次点火被开启时发生异常的情况下，则可能计算出和使用错误的电流值。

发明内容

本公开内容致力于解决发生在现有技术中的上述问题，而完全保留现有技术所实现的优点。

本公开内容的一个方面提供了一种用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的设备和方法，该设备和方法能够测量在关闭点火时和下一次开启点火时的偏移电流，并基于所测得的偏移电流来确定电流传感器是否有故障。

本公开内容的技术主题不限于上述技术主题，本领域的技术人员将从以下说明中清晰理解其他未提及的任何技术主题。

根据本公开内容的一个实例性实施方式，一种用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的设备包括：高压电池；电流传感器，配置成测量高压电池的电流输出；以及控制器，配置成在点火开关(ignition key，点火钥匙)被关闭或开启时测量经过电流传感器的偏移电流，并基于所测得的偏移电流诊断电流传感器的故障。

电流传感器可配置为霍尔效应电流表(Hall effect current meter)、霍尔传感器或磁性传感器。

当点火开关被关闭时，控制器可测量第一预设时间段的第一偏移电流，此后，当点火开关被开启时，控制器可测量第二预设时间段的第二偏移电流并确定第一偏移电流和第二偏移电流是否等于或大于参考值。

当第一偏移电流和第二偏移电流小于参考值时，控制器可确定该电流传感器为正常，并将第一偏移电流设定为该电流传感器的偏移电流。

当第一偏移电流和第二偏移电流中的任一个等于或大于参考值时，控制器可测量第三预设时间段经过电流传感器的第三偏移电流，并确定第三偏移电流是否等于或大于参考值。

当第三偏移电流小于参考值时，控制器可确定该电流传感器为正常，并将第三偏移电流设定为该电流传感器的偏移电流。

当第三偏移电流等于或大于参考值时，控制器可确定该电流传感器有故障，并将紧邻的前一偏移电流设定为该电流传感器的偏移电流。

当第一偏移电流和第二偏移电流均等于或大于参考值时，控制器可确定该电流传感器有故障，并将紧邻的前一偏移电流设定为该电流传感器的偏移电流。

根据本公开内容的另一个实例性实施方式，一种用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的方法包括：当感测到点火开关被关闭(OFF)时，测量经过该电流传感器的第一偏移电流；在测量第一偏移电流之后当感测到点火开关被开启(ON)时，测量经过该电流传感器的第二偏移电流；确定第一偏移电流和第二偏移电流中的每一个是否均等于或大于参考值；以及根据第一偏移电流和第二偏移电流是否等于或大于参考值来诊断该电流传感器的故障。

在故障诊断中，当第一偏移电流和第二偏移电流均小于参考值时，该电流传感器可确定为正常，且第一偏移电流可设定为该电流传感器的偏移电流。

故障诊断可包括：当第一偏移电流和第二偏移电流中的任一个等于或大于参考值时，测量经过该电流传感器的第三偏移电流；并确定第三偏移电流是否等于或大于参考值。

故障诊断可进一步包括：当第三偏移电流小于参考值时，确定该电流传感器为正常，并将第三偏移电流设定为该电流传感器的偏移电流。

故障诊断可进一步包括：当第三偏移电流等于或大于参考值时，确定该电流传感器有故障，并将紧邻的前一偏移电流设定为该电流传感器的偏移电流。

在诊断故障中，当第一偏移电流和第二偏移电流均等于或大于参考值时，该电流传感器可确定为有故障，并将紧邻的前一偏移电流设定为该电流传感器的偏移电流。

其他实例性实施方式的具体事项包含在详细说明和附图中。

从本文提供的说明中，进一步的应用领域将变得明显。应理解的是，本说明和具体实例仅用于解释目的，并不是旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

从结合附图给出的以下详细说明中，本公开内容的上述及其他目的、特征和优势将更为明显。

图1为示出了一种用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的设备的框图。

图2为示出了偏移测量部分的曲线图。

图3为示出了一种用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的方法的流程图。

具体实施方式

本公开内容中描述的术语“包括”以及变体，例如“具有”、“包含”或“含有”，将理解为表示包含已陈述过的元件，而非排除任何其他元件，除非明确说明相反的情况。

此外，说明书中描述的术语“-器”、“-件”和“模块”是指用于处理至少一种功能和操作的单元，并可通过硬件部件或软件部件及其组合来实现其功能和操作。冠词“一个(a)”或“该(the)”可包括复数形式，除非在本公开内容描述的语境中表示相反的意思。

在下文中，将参考附图详细说明本公开内容的实例性实施方式。

在本公开内容的一个实例性实施方式中，在考虑到当车辆的点火被关闭时所测得的电流传感器的偏移电流为正常，但该电流传感器在下一次开启点火时有故障或有明显错误的情况下，使用了执行两次测量的方案。此外，在本公开内容的一个实例性实施方式中，虽然电流传感器在点火被关闭时有故障，但如果该电流传感器恢复为正常，则该电流传感器可不诊断为有故障而是可正常使用。

图1为示出了一种用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的设备的框图；而图2为示出了偏移测量部分的曲线图。

参见图1，用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的设备包括高压电池110、电流传感器120、负载130以及控制器140。

高压电池110为驱动车辆的电动机提供所需的电力。高压电池110包括多个电池模块并包括继电器，该继电器用于阻断(继电器断开)向负载130供电的路径或解除该阻断的路径(继电器闭合)。

电流传感器120测量高压电池110的电流输出(或放电)。电流传感器120可实施为霍尔效应电流表、霍尔传感器或磁性传感器。

负载130在接收到高压电池110的电力时被驱动。在本实例性实施方式中，将高压电池110直接供电给负载130的情况描述为一个实例，但可在高压电池110与负载130之间安装转换器和/或逆变器。这里，该转换器和逆变器可用于转换高压电池110的电力输出，以便提供用于驱动负载130所需的电力。

当点火被关闭时，控制器140测量经过电流传感器120的电流值(偏移)。在点火开关被关闭之后，控制器140测量从已经过预先确定的时间段(从高压电池110的主继电器关闭的时间点开始)的时间点起的第一预设时间段Ta经过电流传感器120的第一偏移电流(偏移)。

在测量完第一偏移电流之后，当点火开关被开启时，控制器140立即测量第二预设时间段Tb经过电流传感器120的第二偏移电流。这里，点火开关被开启之后的偏移电流的测量与车辆的起动性能直接相关，因此，该偏移电流的测量应该在短时间内执行。因此，考虑到在点火开关被开启之后起动车辆所需的时间，第二预设时间段Tb设定为小于100毫秒(ms)。

控制器140确定针对第一预设时间段Ta和第二预设时间段Tb测量的偏移电流是否等于或大于参考值。控制器140可根据确定结果进一步执行偏移电流的再次测量。当测得的偏移电流等于或大于参考值时，控制器140确定测得的偏移电流为异常，而当测得的偏移电流小于参考值时，控制器140确定测得的偏移电流为正常。

如表1所示，控制器140根据第一偏移电流和第二偏移电流来诊断故障，并设定偏移电流。

【表1】

控制器140针对每一预设时间段Ta、Tb和Tc测量两次或更多次的偏移电流，并对测得的多个偏移电流取平均值以使用该平均值。换句话说，第一偏移电流、第二偏移电流和第三偏移电流都是测量值的平均值。

当感测到点火开关被关闭时，在S101和S103操作中控制器140关闭高压电池110的主继电器，并测量经过电流传感器120的第一偏移电流(第一偏移)。在点火开关被关闭之后，当经过预定的时间段(关闭主继电器所需的时间段)后，控制器140测量第一预设时间段Ta的第一偏移电流。此后，控制器140对测得的多个第一偏移电流取平均值，并将该平均值存储在存储器中(未示出)。

当感测到点火开关被开启时，在S105和S107操作中控制器140测量经过电流传感器120的第二偏移电流(第二偏移)。在感测到点火开关被开启时，控制器140立即开始测量经过电流传感器120的第二偏移电流。控制器140测量第二预设时间段Tb的第二偏移电流，对测得的多个第二偏移电流取平均值，并将该平均值存储在存储器中(未示出)。

当第一偏移电流和第二偏移电流为正常时，在S109和S111操作中控制器140确定电流传感器120为正常(正常状态)，并将第一偏移电流设定为电流传感器120的偏移电流(偏移)。

同时，当S109操作中的第一偏移电流和第二偏移电流均为异常时，在S113操作中控制器140确定第一偏移电流和第二偏移电流中的任一个是否为正常。

当第一偏移电流或第二偏移电流为正常时，在S115操作中控制器140测量经过电流传感器120的第三偏移电流。控制器140测量第三预设时间段Tb的第三偏移电流，对测得的多个第三偏移电流取平均值，并将该平均值存储在存储器中(未示出)。

在S117操作中控制器140确定第三偏移电流是否等于或大于参考值。也就是说，当第三偏移电流等于或大于参考值时，控制器140确定该第三偏移电流为异常；而当第三偏移电流小于参考值时，控制器140确定该第三偏移电流为正常。

当第三偏移电流为正常时，在S119操作中控制器140确定电流传感器120为正常(正常状态)，并将第三偏移电流用作该电流传感器120的偏移电流。

同时，当第一偏移电流和第二偏移电流均为异常或测得的第三偏移电流为异常时，在S121操作中控制器140确定电流传感器120有故障，并将紧邻的前一偏移电流设定为该电流传感器120的偏移电流。

如上，根据本公开内容的实例性实施方式，当点火开关被关闭时测量偏移电流，在下一次点火开关被开启时再测量偏移电流，此后，基于测得的偏移电流来确定该电流传感器是否有故障。因此，在关闭点火之后或下一次开启点火之后发生的电流传感器故障被感测到，且可通过使用精确的偏移电流来测量精确的电池电流。

此外，根据本公开内容的实例性实施方式，鉴于只有在电流传感器实际上存在错误的情况下，才能感测到该电流传感器的故障，因此可改善错误感测或无感测情况。

此外，根据本公开内容的实例性实施方式，只有在不确定电流传感器是否有故障的情况下才进行额外的偏移测量，因此，起动车辆实际所需的实际时间并不受影响。

在上文中，虽然已参考实例性实施方式和附图来描述本公开内容，但本公开内容不限于此，在不背离在所附权利要求中所要求保护的本公开内容的主旨和范围的情况下，本领域的技术人员可对本公开内容进行适合于它们的各种修改和变形。

附图中各元件的符号

110：高压电池

120：电流传感器

130：负载

140：控制器

S101：关闭点火

S103：测量第一偏移电流

S105：开启点火

S107：测量第二偏移电流

S109：第一偏移电流和第二偏移电流为正常？

S111：确定电流传感器为正常，并使用第一偏移电流。

S113：第一偏移电流或第二偏移电流为正常？

S115：测量第三偏移电流

S117：第三偏移电流为正常？

S119：确定电流传感器为正常，并使用第三偏移电流。

S121：确定电流传感器有故障，并使用紧邻的前一偏移电流。

Claims

1.一种用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的设备，所述设备包括：

高压电池；

电流传感器，配置成测量所述高压电池的电流输出；以及

控制器，配置成在点火开关被关闭或开启时测量经过所述电流传感器的偏移电流，并且所述控制器基于所测得的偏移电流诊断所述电流传感器的故障。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电流传感器配置为霍尔效应电流表、霍尔传感器或磁性传感器。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器配置成，当所述点火开关被关闭时测量第一预设时间段的第一偏移电流，此后，当所述点火开关被开启时测量第二预设时间段的第二偏移电流，并确定所述第一偏移电流和所述第二偏移电流是否等于或大于参考值。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述控制器配置成，当所述第一偏移电流和所述第二偏移电流均小于所述参考值时确定所述电流传感器为正常，并将所述第一偏移电流设定为所述电流传感器的偏移电流。

5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述控制器配置成，当所述第一偏移电流和所述第二偏移电流中的任一个等于或大于所述参考值时测量第三预设时间段经过所述电流传感器的第三偏移电流，并确定所述第三偏移电流是否等于或大于所述参考值。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述控制器配置成，当所述第三偏移电流小于所述参考值时确定所述电流传感器为正常，并将所述第三偏移电流设定为所述电流传感器的偏移电流。

7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述控制器配置成，当所述第三偏移电流等于或大于所述参考值时确定所述电流传感器有故障，并将紧邻的前一偏移电流设定为所述电流传感器的偏移电流。

8.根据权利要求3所述的设备，其中，所述控制器配置成，当所述第一偏移电流和所述第二偏移电流均等于或大于所述参考值时确定所述电流传感器有故障，并将紧邻的前一偏移电流设定为所述电流传感器的偏移电流。

9.一种用于诊断环保型车辆的电池系统的电流传感器故障的方法，所述方法包括：

当感测到点火开关被关闭时，测量经过所述电流传感器的第一偏移电流；

在测量所述第一偏移电流之后当感测到所述点火开关被开启时，测量经过所述电流传感器的第二偏移电流；

确定所述第一偏移电流和所述第二偏移电流中的每一个是否均等于或大于参考值；以及

基于所述第一偏移电流和所述第二偏移电流是否等于或大于所述参考值来诊断所述电流传感器的故障。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，诊断所述电流传感器的故障包括：

当所述第一偏移电流和所述第二偏移电流均小于所述参考值时，确定所述电流传感器为正常，并将所述第一偏移电流设定为所述电流传感器的偏移电流。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，诊断所述电流传感器的故障包括：

当所述第一偏移电流和所述第二偏移电流中的任一个等于或大于所述参考值时，测量经过所述电流传感器的第三偏移电流；以及

确定所述第三偏移电流是否等于或大于所述参考值。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，诊断所述电流传感器的故障进一步包括：

当所述第三偏移电流小于所述参考值时，确定所述电流传感器为正常，并将所述第三偏移电流设定为所述电流传感器的偏移电流。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，诊断所述电流传感器的故障进一步包括：

当所述第三偏移电流等于或大于所述参考值时，确定所述电流传感器有故障，并将紧邻的前一偏移电流设定为所述电流传感器的偏移电流。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，诊断所述电流传感器的故障包括：

当所述第一偏移电流和所述第二偏移电流均等于或大于所述参考值时，确定所述电流传感器有故障，并将紧邻的前一偏移电流设定为所述电流传感器的偏移电流。