JP6602638B2

JP6602638B2 - 車両部品絶縁破壊診断システム及びその方法

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Publication number: JP6602638B2
Application number: JP2015206416A
Authority: JP
Inventors: パク、ヒョン、ス; キム、サン、ファン
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2035-10-20
Also published as: CN105629133A; DE102015214409A1; US20160146876A1; CN105629133B; JP2016099343A; KR101664594B1; KR20160063069A; US9915693B2

Description

本発明は、車両部品絶縁破壊診断システム及びその方法に関し、より詳しくは、車両絶縁破壊時に当該部位を正確に選別できるようにする技術である。

高電圧バッテリーを用いるハイブリッド車両は、非常事態の発生時に自動にメイン高電圧バッテリーの電源を遮断するシステムを取り揃えている。前記非常事態とは、関連部品の老朽化による過度な漏電、絶縁破壊などや、外部的な衝撃による部品の破壊で生じるショートにより発生する過度な漏電、絶縁破壊などをいう。

車両に非常事態が発生すると、BMS（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM）やHCU（HYBRID CONTROL UNIT）などの高電圧部品を制御する上位の部品でメイン電源を遮断するようにする命令を下して電源を断続するようになる。

しかし、車両における高電圧絶縁破壊の故障の発生時、走行中には全ての高電圧部品が動作するため、如何なる部品により故障が発生したのか選別することができない。すなわち、従来には故障の部位を正確に分からず、単に車両全体のシステムに対する高電圧絶縁破壊の有無のみ判断した。

これにより絶縁破壊などの故障で整備所に入庫されると、全ての高電圧部品を順に脱去して交替していきながら絶縁抵抗を測定することで絶縁破壊の部位を見つけだすことができるので、故障部品の選別のための時間及び労動力が多く消耗されて不要な誤装備を行うこともある。

本発明の実施形態は、高電圧バッテリー制御器が車両の全ての高電圧部品制御器との協力制御下に絶縁破壊による故障部品を選別し、整備の効率性を向上させ、誤整備を防止することができる車両部品絶縁破壊診断システム及びその方法の提供を図る。

本発明の実施形態に係る車両部品絶縁破壊診断システムは、高電圧部品を含む車両内システムを備える車両部品絶縁破壊診断システムにおいて、車両に高電圧を供給するバッテリーパック；前記バッテリーパックの出力段に連結される高電圧リレー；前記高電圧リレーの出力段に連結されて前記高電圧部品のオンオフを制御する高電圧部品制御器；前記バッテリーパック、前記高電圧リレー、前記高電圧部品制御器と連動して前記バッテリーパック、前記高電圧部品制御器の入力段、前記高電圧部品の絶縁破壊の有無を個別的に診断するバッテリー管理システムを含むことができる。

また、車両の外部に備えられ、前記車両内システムである前記バッテリー管理システムと連動して絶縁破壊診断の結果を画面に出力する診断装置をさらに含むことができる。

また、前記高電圧部品は、モーター、ハイブリッドモーター（HSG；Hybrid Starter Generator）、コンプレッサー、オイルポンプ（EOP；Electric oil pump）のうち少なくとも一つ以上であり得る。

また、本発明に係る車両部品絶縁破壊診断方法は、バッテリーパック、高電圧リレー、高電圧部品制御器、高電圧部品を備える車両システムの車両部品絶縁破壊診断方法において、前記高電圧リレー及び前記高電圧部品のオフ状態で前記バッテリーパックの絶縁破壊の有無を判断する段階；前記バッテリーパックが絶縁破壊状態でない場合、前記高電圧リレーをオンさせた状態で前記高電圧リレーと前記高電圧部品制御器との間の高電圧入力段の絶縁破壊の有無を判断する段階；及び前記高電圧入力段が絶縁破壊状態でない場合、前記高電圧部品の絶縁破壊の有無を判断する段階を含むことができる。

また、前記バッテリーパックの絶縁破壊の有無を判断する段階は、前記高電圧リレーをオフさせた状態で絶縁抵抗を測定する段階；前記高電圧部品がオフ状態なのかを判断する段階；前記高電圧部品がオフ状態の場合、前記測定された絶縁抵抗を用いて前記バッテリーパックの絶縁破壊の有無を判断する段階；及び前記バッテリーパックの絶縁破壊の場合、前記バッテリーパックの絶縁破壊レポーティングを行う段階を含むことができる。

また、前記高電圧部品がオフ状態でない場合、絶縁破壊の診断を中止してエラーメッセージを出力する段階をさらに含むことができる。

また、前記電圧入力段の絶縁破壊の有無を判断する段階は、前記高電圧リレーをオンさせた状態で絶縁抵抗を測定する段階；前記高電圧部品がオフ状態なのかを判断する段階；前記高電圧部品がオフ状態の場合、前記測定された絶縁抵抗を用いて前記高電圧入力段の絶縁破壊の有無を判断する段階；及び前記高電圧入力段の絶縁破壊の場合、前記高電圧入力段の絶縁破壊レポーティングを行う段階を含むことができる。

また、前記高電圧部品の絶縁破壊の有無を判断する段階は、前記高電圧部品はモーター、ハイブリッドモーター（HSG；Hybrid Starter Generator）、コンプレッサー、オイルポンプ（EOP；Electric oil pump）のうち少なくとも一つ以上であり、前記モーター、前記ハイブリッドモーター（HSG；Hybrid Starter Generator）、前記コンプレッサー、前記オイルポンプ（EOP；Electric oil pump）を順次オンさせて絶縁破壊の有無を判断することができる。

また、前記高電圧部品の絶縁破壊の有無を判断する段階は、モーター制御器に前記モーターのオンを要請する段階；前記モーターが予め定めた時間内にオンされなければ診断を終了してエラーメッセージを出力する段階；前記モーターが予め定めた時間内にオンされると前記ハイブリッドモーター、前記コンプレッサー、前記オイルポンプのうち少なくとも一つ以上がオン状態なのかを判断する段階；前記ハイブリッドモーター、前記コンプレッサー、前記オイルポンプが全てオフ状態の場合、前記モーターに対する絶縁破壊の有無を判断し、絶縁破壊部品のリストを生成して保存する段階を含むことができる。

また、前記高電圧部品の絶縁破壊の有無を判断する段階は、前記モーターの絶縁破壊の有無の診断後、前記ハイブリッドモーター、前記コンプレッサー、前記オイルポンプのうち少なくとも一つに対する絶縁破壊の有無を判断する段階を含むことができる。

また、前記モーター、前記ハイブリッドモーター、前記コンプレッサー、前記オイルポンプの絶縁破壊の診断が完了されると、絶縁破壊部品のリストを出力する段階をさらに含むことができる。

本技術は、車両部品のうち絶縁破壊による故障部品を正確に選別し、整備の効率性を向上させて誤整備を防止することができる。

本発明の実施形態に係る車両部品絶縁破壊診断システムの構成を示す図である。本発明の実施形態に係る、車両部品のうちバッテリーパック及び高電圧入力段の絶縁破壊診断方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る、車両部品のうちモーター、ハイブリッドモーター、コンプレッサー、オイルポンプそれぞれの絶縁破壊診断方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる程度に詳しく説明するため、本発明の最も好ましい実施形態を図面を参照しながら説明する。

本発明は、ハイブリッド自動車または電気自動車のバッテリー管理システム（Battery Management System：BMS）と各制御器との間の協力制御を介し、高電圧部品別の絶縁破壊を診断することができる技術の開示を図る。

以下、図1から図3を参照し、本発明の実施形態を具体的に説明する。

図1は、本発明の実施形態に係る車両部品絶縁破壊診断システムの構成を示す図である。

本発明の実施形態に係る車両部品絶縁破壊診断システムは、車両10内モジュールと車両の外部の診断装置20の連動により具現される。

つまり、車両内の車両部品絶縁破壊診断システムは、バッテリー管理システム100、バッテリーパック200、高電圧リレー300、制御器400、モーター500、ハイブリッドモーター（HSG；Hybrid Starter Generator）600、コンプレッサー700、オイルポンプ（EOP；Electric oil pump）800、LDC（Low DC-DC Converter）900、OBC（緩速充電器、Onboard Battery Charger）1000を備える。

バッテリーパック200は、ハイブリッド自動車または電気自動車の電力を供給する。

高電圧リレー300は、バッテリーパック200の高電圧を車両内部品へ伝達する機能を行う。

制御器400は、バッテリー管理システム100と連動して車両内部品500〜800のオンオフを制御する。このような制御器400は、モーター制御器410、HSG制御器420、A/Cインバーター制御器430、オイルポンプ制御器（OPU）440を備える。

モーター制御器410はモーター500のオンオフを制御し、HSG制御器420はHSG 600のオンオフを制御し、A/Cインバーター制御器430はコンプレッサー700のオンオフを制御し、オイルポンプ制御器（OPU）440はオイルポンプ800のオンオフを制御する。

モーター500及びハイブリッドモーター（以下、HSGと称する）600は車両の車輪を駆動し、コンプレッサー700はエアコンを駆動し、オイルポンプ800はオイルファンにあるオイルをポンピングして車両内装置へ伝達する。LDC 900は低電圧コンバータであり、OBC 1000は車両バッテリーを充電する。

バッテリー管理システム100は、車両の外部の診断装置20から診断ツール遂行の要請を受けると診断モードに進入し、バッテリーパック段210、高電圧入力段310、高電圧部品段510、610、710、810の絶縁抵抗を測定して絶縁破壊の有無を判断する。このとき、絶縁抵抗を測定する方法は既存の方式を用いるので、具体的な説明は省略する。

このとき、バッテリー管理システム100は、バッテリーパック段210の絶縁破壊測定時には高電圧入力段310、高電圧部品段510、610、710、810をオフさせた状態で絶縁抵抗を測定し、バッテリーパック段210の絶縁破壊の有無を判断する。バッテリーパック段210に絶縁破壊が発生しない場合、バッテリー管理システム100は高電圧入力段310、高電圧部品段510、610、710、810をオフさせた状態で高電圧入力段310の絶縁破壊の有無を判断する。バッテリーパック段210及び高電圧入力段310の絶縁破壊が発生しない場合、バッテリー管理システム100は高電圧部品であるモーター500、ハイブリッドモーター600、コンプレッサー700、オイルポンプ800を順次オンさせて絶縁抵抗を測定し、部品別の絶縁破壊の有無を判断する。

以下、図2を参照し、本発明の実施形態に係る、車両部品のうちバッテリーパック及び高電圧入力段の絶縁破壊診断方法を説明する。

先ず、診断装置20は使用者から診断ツール遂行の要請を受けると（S101）、バッテリー管理システム100と連動して診断モード遂行の可否を判断する（S102）。このとき、診断装置20はイグニション信号がオン状態なのか車両駆動前の状態（HEV/EV not ready）なのかを判断し、診断モードへの進入可否を判断する。つまり、イグニション信号がオフ状態または車両駆動前の状態の場合でなければ、診断装置20は診断モード進入不可メッセージを出力する（S103）。

一方、イグニション信号がオン状態または車両駆動前の状態の場合、診断装置20は診断モードに進入してバッテリー管理システム100もともに診断モードに進入する（S104）。

先ず、下記過程S104からS111を介してバッテリーパック段210の絶縁破壊の有無を判断する。

バッテリー管理システム100は、高電圧リレー200をオフした状態で絶縁抵抗を測定する（S105）。つまり、高電圧リレー200をオフすると、バッテリーパック100と高電圧リレー200が分離されるので、バッテリーパック100のみの絶縁破壊の有無を判断することができるようになる。このとき、制御器400と連結される高電圧部品、すなわち、モーター500、ハイブリッドモーター600、コンプレッサー700、オイルポンプ800は全てオフされていなければならない。

よって、バッテリー管理システム100は、他の制御器400のPWMがオフ（OFF）状態なのかを判断する（S106）。このとき、他の制御器400のPWMがオンされている場合は、バッテリーパック200のみの絶縁破壊の有無を正確に測定することができないため、バッテリー管理システム100は診断モードを終了（S107）し、診断装置20は制御器エラーメッセージを出力する（S108）。

一方、他の制御器400のPWMがオフされている場合は、前記過程S105で測定された絶縁抵抗値が基準値以上なのかを判断し、バッテリーパック200の絶縁破壊の有無を判断する（S109）。測定された絶縁抵抗値が基準値以上の場合，高電圧バッテリーパック200が絶縁破壊状態でないものと判断し、それに対するレポーティングを作成して診断装置20を介して出力する（S110）。

一方、前記過程S109で測定された絶縁抵抗値が基準値未満の場合、高電圧バッテリーパック200が絶縁破壊であるものと判断して絶縁破壊の検出時間が臨界値を超過したのかを判断し（S111）、超過していない場合、再検出のために前記過程S105段階へ行き、超過した場合、高電圧入力段310の絶縁破壊の有無を判断するフロー（S112〜S118）を進める。つまり、バッテリーパック段210に絶縁破壊が発生していないことを確認した後、2番目に高電圧入力段310の絶縁破壊の有無を判断するものである。バッテリーパック段210の絶縁破壊診断時と同様、制御器400と連結される高電圧部品、すなわち、モーター500、ハイブリッドモーター600、コンプレッサー700、オイルポンプ800は全てオフされていなければならない。

先ず、バッテリー管理システム100は、高電圧リレー300をオンさせた後、絶縁抵抗を測定する（S112）。

その後、バッテリー管理システム100は、他の制御器400のPWMがオフ（OFF）状態なのかを判断する（S113）。このとき、他の制御器400のPWMがオンされている場合は、高電圧入力段310の絶縁破壊の有無を正確に測定することができないため、バッテリー管理システム100は診断モードを終了（S114）し、診断装置20は制御器エラーメッセージを出力する（S115）。

一方、他の制御器400のPWMがオフされている場合は、前記過程S112で測定された絶縁抵抗値が基準値以上なのかを判断し、高電圧入力段310の絶縁破壊の有無を判断する（S116）。測定された絶縁抵抗値が基準値以上の場合、高電圧入力段310が絶縁破壊状態であるものと判断し、それに対するレポーティングを作成して診断装置20を介して出力する（S117）。

一方、前記過程S116で測定された絶縁抵抗値が基準値未満の場合、高電圧入力段310が絶縁破壊でないものと判断し、絶縁破壊の検出時間が臨界値を超過したのかを判断し（S118）、超過していない場合、再検出のために前記過程S113段階へ行き、超過した場合、他の制御器400に連結された高電圧部品500〜800の絶縁破壊の有無を判断する段階（図3）に進む。

以下、図3を参照し、本発明の実施形態に係る、車両部品のうちモーター500、ハイブリッドモーター600、コンプレッサー700、オイルポンプ800それぞれの絶縁破壊診断方法を具体的に説明する。

バッテリー管理システム100はモーター500、ハイブリッドモーター600、コンプレッサー700、オイルポンプ800に対して順次絶縁破壊診断を行い、各制御器410〜440との連動を介して絶縁破壊診断を行うようにする。このとき、モーター500、ハイブリッドモーター600、コンプレッサー700、オイルポンプ800を全てオフさせた状態で絶縁破壊診断を行う部品のみONさせて、絶縁抵抗を測定するようにする。

先ず、バッテリー管理システム100は、モーター制御器410にPWM ONを要請する（S201）。

その後、バッテリー管理システム100は、モーター制御器410によりモーター500がPWM ONされたのかを判断し（S202）、モーター500が未だPWM ONされていない場合は、現在の待機時間が予め定めた臨界値を超過したのかを判断し（S203）、待機時間が臨界値を超過していない場合は、モーター制御器410を介してモーターのPWM ONを再要請する（S201）。

一方、待機時間が臨界値を超過した場合は、モーター500がきちんとPWM ONされていないことなので、バッテリー管理システム100は診断モードを終了し（S204）、診断装置20は制御器エラーメッセージを出力する（S205）。

一方、モーター500のPWMがONされた場合、バッテリー管理システム100は他の部品（ハイブリッドモーター600、コンプレッサー700、オイルポンプ800）のPWMがオンされたのかを判断し（S206）、他の部品のうちPWM ONされた部品が存在するとこれ以上診断を行うことができないので、診断モードを終了した後（S204）、診断装置20で制御器エラーメッセージを出力する（S205）。

一方、他の部品のうちPWM ONされた部品が存在しない場合、バッテリー管理システム100はモーター500に対する絶縁抵抗を測定し、絶縁抵抗値が基準値以上なのかを判断して絶縁破壊の有無を判断する（S207）。

前記過程S207の判断の結果、モーター500に絶縁破壊が発生した場合、バッテリー管理システム100は絶縁破壊部品のリストを生成して保存する（S209）。このとき、モーター500に絶縁破壊が発生した場合、バッテリーパック段210及び高電圧入力段310でのように、絶縁破壊の診断後、絶縁破壊レポーティングを行わずに絶縁破壊部品のリストを生成して保存することは、各部品は同時に絶縁破壊が発生することもあり得るためである。

一方、前記過程S207の判断の結果、モーター500に絶縁破壊が発生していない場合、検出時間が臨界値を超過したのかを判断し（S208）、超過していない場合、前記過程S201〜S209を繰り返して行い、超過した場合は、全ての高電圧部品に対する診断を完了したのかを判断する（S210）。

全ての制御器に対する診断が完了されていない場合、他の部品を選択し（S211）前記過程S201〜S211を繰り返して行う。例えば、過程S211でハイブリッドモーター600が選択されると、過程S201でバッテリー管理システム100はHSG制御器へPWM ONを要請し、過程S202でハイブリッドモーター600がPWM ONされたのかを判断した後、以下の過程を同様に行う。

以後、コンプレッサー700、オイルポンプ800に対しても順次前記過程S201〜S211を行い、絶縁破壊の有無を判断することができる。

このように、各部品に対する絶縁破壊の有無を全て判断した後、バッテリー管理システム100は絶縁破壊部品リスト情報を診断装置20に送り出し（S212）、診断装置200は絶縁破壊部品リストをモニターに出力して絶縁破壊が発生した部品を使用者が確認できるようにする（S213）。

本発明では、高電圧部品、すなわち、モーター500、ハイブリッドモーター600、コンプレッサー700、オイルポンプ800に対して順次絶縁破壊診断を行う例として説明しているが、高電圧部品のうちいずれを先にしようともその順序は無関係である。

このように、本発明は、ハイブリッドまたは電気車両の車両システム内で高電圧部品の絶縁破壊部位を正確に選別できるようにする。

前述した本発明の好ましい実施形態は例示の目的のためのものであって、当業者であれば特許請求の範囲の技術的思想と範囲を介して、多様な修正、変更、代替及び付加が可能なものであり、このような修正変更などは特許請求の範囲に属するものとみなければならないものである。

Claims

高電圧部品を含む車両内システムを備える車両部品絶縁破壊診断システムにおいて、
車両に高電圧を供給するバッテリーパック；
前記バッテリーパックの出力段に連結される高電圧リレー；
前記高電圧リレーの出力段に連結されて前記高電圧部品のオンオフを制御する高電圧部品制御器；
前記バッテリーパック、前記高電圧リレー、前記高電圧部品制御器と連動して前記バッテリーパック、前記高電圧部品制御器の入力段、前記高電圧部品の絶縁破壊の有無を個別的に診断するバッテリー管理システムを含み、
前記バッテリー管理システムは、前記バッテリーパックが絶縁破壊状態でない場合、前記高電圧リレーをオンさせた後絶縁抵抗を測定し、前記高電圧部品がオフ状態なのかを確認してオフ状態の場合、前記測定された絶縁抵抗を用いて前記高電圧リレーと前記高電圧部品制御器との間の高電圧入力段の絶縁破壊の有無を判断することを特徴とする
車両部品絶縁破壊診断システム。
車両の外部に備えられ、前記車両内システムである前記バッテリー管理システムと連動して絶縁破壊診断の結果を画面に出力する診断装置をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の車両部品絶縁破壊診断システム。
前記高電圧部品は、モーター、ハイブリッドモーター（HSG；Hybrid Starter Generator）、コンプレッサー、オイルポンプ（EOP；Electric oil pump）のうち少なくとも一つ以上であることを特徴とする請求項1に記載の車両部品絶縁破壊診断システム。
バッテリーパック、高電圧リレー、高電圧部品制御器、高電圧部品を備える車両システムの車両部品絶縁破壊診断方法において、
前記高電圧リレー及び前記高電圧部品のオフ状態で前記バッテリーパックの絶縁破壊の有無を判断する段階；
前記バッテリーパックが絶縁破壊状態でない場合、前記高電圧リレーをオンさせた後絶縁抵抗を測定する段階；
前記高電圧部品がオフ状態なのかを判断する段階；
前記高電圧部品がオフ状態の場合、前記測定された絶縁抵抗を用いて前記高電圧リレーと前記高電圧部品制御器との間の高電圧入力段の絶縁破壊の有無を判断する段階；及び
前記高電圧入力段が絶縁破壊状態でない場合、前記高電圧部品の絶縁破壊の有無を判断する段階を含むことを特徴とする車両部品絶縁破壊診断方法。
前記バッテリーパックの絶縁破壊の有無を判断する段階は、
前記高電圧リレーをオフさせた状態で絶縁抵抗を測定する段階；
前記高電圧部品がオフ状態なのかを判断する段階；
前記高電圧部品がオフ状態の場合、前記測定された絶縁抵抗を用いて前記バッテリーパックの絶縁破壊の有無を判断する段階；及び
前記バッテリーパックの絶縁破壊の場合、前記バッテリーパックの絶縁破壊レポーティングを行う段階を含むことを特徴とする請求項4に記載の車両部品絶縁破壊診断方法。
前記高電圧部品がオン状態の場合、絶縁破壊の診断を中止してエラーメッセージを出力する段階をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の車両部品絶縁破壊診断方法。
前記高電圧入力段の絶縁破壊の有無を判断する段階は、
前記高電圧入力段の絶縁破壊の場合、前記高電圧入力段の絶縁破壊レポーティングを行う段階を含むことを特徴とする請求項4に記載の車両部品絶縁破壊診断方法。
前記高電圧部品がオン状態の場合、絶縁破壊の診断を中止してエラーメッセージを出力する段階をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の車両部品絶縁破壊診断方法。
前記高電圧部品の絶縁破壊の有無を判断する段階は、
前記高電圧部品はモーター、ハイブリッドモーター（HSG；Hybrid Starter Generator）、コンプレッサー、オイルポンプ（EOP；Electric oil pump）のうち少なくとも一つ以上であり、
前記モーター、前記ハイブリッドモーター（HSG；Hybrid Starter Generator）、前記コンプレッサー、前記オイルポンプ（EOP；Electric oil pump）を順次オンさせて絶縁破壊の有無を判断することを特徴とする請求項4に記載の車両部品絶縁破壊診断方法。
前記高電圧部品の絶縁破壊の有無を判断する段階は、
モーター制御器に前記モーターのオンを要請する段階；
前記モーターが予め定めた時間内にオンされなければ診断を終了してエラーメッセージを出力する段階；
前記モーターが予め定めた時間内にオンされると前記ハイブリッドモーター、前記コンプレッサー、前記オイルポンプのうち少なくとも一つ以上がオン状態なのかを判断する段階；
前記ハイブリッドモーター、前記コンプレッサー、前記オイルポンプが全てオフ状態の場合、前記モーターに対する絶縁破壊の有無を判断し、絶縁破壊部品のリストを生成して保存する段階を含むことを特徴とする請求項9に記載の車両部品絶縁破壊診断方法。
前記高電圧部品の絶縁破壊の有無を判断する段階は、
前記モーターの絶縁破壊の有無の診断後、前記ハイブリッドモーター、前記コンプレッサー、前記オイルポンプのうち少なくとも一つに対する絶縁破壊の有無を判断する段階を含むことを特徴とする請求項10に記載の車両部品絶縁破壊診断方法。
前記モーター、前記ハイブリッドモーター、前記コンプレッサー、前記オイルポンプの絶縁破壊の診断が完了されると、絶縁破壊部品のリストを出力する段階をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の車両部品絶縁破壊診断方法。