專利名稱：用于監(jiān)測(cè)動(dòng)力系統(tǒng)中電接地絕緣的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于動(dòng)力系統(tǒng)所用的電氣系統(tǒng)，其中該動(dòng)力系統(tǒng)包括混合動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本節(jié)所述的內(nèi)容僅僅提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，這些信息可能并不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。車(chē)輛利用動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生牽引扭矩，包括通過(guò)變速器將扭矩傳輸給輸出部件的混合動(dòng)力的動(dòng)力系架構(gòu)。已知的混合動(dòng)力的動(dòng)力系架構(gòu)包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和扭矩機(jī)，其通過(guò)傳動(dòng)裝置將扭矩傳輸給輸出部件。輸出部件可以聯(lián)接到用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的傳動(dòng)系，以便將牽引扭矩傳輸?shù)皆撦敵霾考Ｅぞ貦C(jī)可以包括被構(gòu)造成操作為扭矩電動(dòng)機(jī)和電力發(fā)電機(jī)的電機(jī)。已知的混合動(dòng)力的動(dòng)力系架構(gòu)包括經(jīng)由高壓總線將電功率傳輸至車(chē)載和車(chē)外電氣裝置的直流(DC)高壓電能存儲(chǔ)系統(tǒng)。車(chē)載電氣裝置包括輔助電源模塊，其將電能傳輸給低壓電池；附件電動(dòng)機(jī)，其為附件設(shè)備(例如空調(diào)壓縮機(jī))提供動(dòng)力；以及為包括扭矩機(jī)在內(nèi)的電機(jī)供電的變換器裝置。高壓總線和車(chē)載電氣裝置中的故障會(huì)導(dǎo)致電絕緣的損耗。電絕緣損耗需要修復(fù)服務(wù)，以便使其恢復(fù)正常。找到引起電絕緣損耗的故障的確切位置會(huì)有利于確認(rèn)修復(fù)程序的服務(wù)程序，從而降低了服務(wù)成本，并且縮短了車(chē)輛停駛時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛操作的方法，該車(chē)輛包括高壓電氣系統(tǒng)，該高壓電氣系統(tǒng)包括通過(guò)高壓總線和變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路電連接的電能存儲(chǔ)裝置，所述變換器裝置構(gòu)造為通過(guò)啟用多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置將電功率傳輸給電機(jī)，所述方法包括在正在進(jìn)行的車(chē)輛操作期間，監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣，檢測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)中的電接地絕緣故障，在車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后進(jìn)行電接地故障的位置的檢測(cè)，所述故障與所述電能存儲(chǔ)裝置、高壓總線、 變換器裝置和電機(jī)中的至少一個(gè)有關(guān)。本發(fā)明還包括以下方案
方案1. 一種用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛操作的方法，所述車(chē)輛包括高壓電氣系統(tǒng)，所述高壓電氣系統(tǒng)包括通過(guò)高壓總線電連接到變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路的電能存儲(chǔ)裝置，所述變換器裝置構(gòu)造為通過(guò)啟用多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置將電功率傳輸給電機(jī)，所述方法包括
在正在進(jìn)行的所述車(chē)輛的操作期間監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣； 檢測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)中的電接地絕緣故障；和
在車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后檢測(cè)所述電接地絕緣故障的位置，所述電接地絕緣故障與所述電能存儲(chǔ)裝置、所述高壓總線、所述變換器裝置和所述電機(jī)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。方案2.如方案1所述的方法，其中，檢測(cè)所述電接地絕緣故障的位置包括在所述車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后，將所述變換器裝置的所有開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀
態(tài)；
監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣；和
在所述車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后將所述變換器裝置的所有開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)的情況下，當(dāng)檢測(cè)出在所述高壓電氣系統(tǒng)中存在所述電接地絕緣故障時(shí)，檢測(cè)與所述高壓總線和所述電能存儲(chǔ)裝置中至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的所述電接地絕緣故障的位置。方案3.如方案1所述的方法，其中，檢測(cè)所述電接地絕緣故障的位置包括 在所述車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后，將所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中的一個(gè)命令到短路狀
態(tài)，而將所述變換器裝置的其余開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)； 監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣；和
在將所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中的一個(gè)命令到短路狀態(tài)，并且將所述變換器裝置的其余開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)的情況下，當(dāng)檢測(cè)出在所述高壓電氣系統(tǒng)中存在電接地絕緣故障時(shí)，檢測(cè)與所述變換器裝置和所述電機(jī)中至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的電接地絕緣故障的位置。方案4.如方案3所述的方法，還包括
在將所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中的一個(gè)命令到所述短路狀態(tài)，并且將所述變換器裝置的其余開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)的情況下，當(dāng)檢測(cè)出在所述高壓電氣系統(tǒng)中不存在電接地絕緣故障時(shí)，檢測(cè)出所述開(kāi)關(guān)電路中被命令到所述短路狀態(tài)的所述一個(gè)開(kāi)關(guān)電路是完好的。方案5.如方案4所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣包括 測(cè)量所述高壓總線的正軌和車(chē)輛底盤(pán)接地之間的第一電壓電勢(shì)；
測(cè)量所述高壓總線的正軌和所述高壓總線的負(fù)軌之間的第二電壓電勢(shì)；和檢測(cè)所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差。方案6.如方案5所述的方法，還包括
當(dāng)所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差在預(yù)先確定的閾值邊界內(nèi)時(shí)，確定不存在與所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中被命令到所述短路狀態(tài)的所述一個(gè)開(kāi)關(guān)電路相關(guān)聯(lián)的電接地絕緣故障。方案7. —種用于監(jiān)測(cè)高壓電氣系統(tǒng)中電接地絕緣的方法，所述高壓電氣系統(tǒng)包括經(jīng)由高壓總線電連接到變換器裝置的電能存儲(chǔ)裝置，所述變換器裝置包括多個(gè)開(kāi)關(guān)電路，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)電路構(gòu)造為將電功率傳輸給陸地車(chē)輛所用的電機(jī)，所述方法包括
檢測(cè)車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件；以及然后
將所述變換器裝置的所有開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)，并且監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣；以及然后
在所述車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后，依次將所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中單獨(dú)的開(kāi)關(guān)電路命令到短路狀態(tài)，而將所述變換器裝置中其余開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)，并且監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣。方案8.如方案7所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣包括 測(cè)量所述高壓總線的正軌和車(chē)輛底盤(pán)接地之間的第一電壓電勢(shì)；
測(cè)量所述高壓總線的正軌和所述高壓總線的負(fù)軌之間的第二電壓電勢(shì)；和確定所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差。方案9.如方案8所述的方法，還包括
在將所述變換器裝置的所有開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)的同時(shí)監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣時(shí)，如果所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差在預(yù)先確定的閾值邊界外時(shí)，則檢測(cè)到與所述高壓總線和所述電能存儲(chǔ)裝置中至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的電接地絕緣故障。方案10.如方案8所述的方法，還包括
在將所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中單獨(dú)一個(gè)開(kāi)關(guān)電路命令到短路狀態(tài)，并且將所述變換器裝置中其余開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)的同時(shí)，監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣，如果所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差在預(yù)先確定的閾值邊界外時(shí)，則檢測(cè)到與所述開(kāi)關(guān)電路中單獨(dú)一個(gè)開(kāi)關(guān)電路相關(guān)聯(lián)的電接地絕緣故障。方案11.如方案10所述的方法，還包括
在將所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中單獨(dú)一個(gè)開(kāi)關(guān)電路命令為短路狀態(tài)，并且將所述變換器裝置的其余開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)的同時(shí)，監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣，如果所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差在預(yù)先確定的閾值邊界內(nèi)時(shí)，則確定不存在與所述開(kāi)關(guān)電路中單獨(dú)一個(gè)開(kāi)關(guān)電路相關(guān)聯(lián)的接地絕緣故障。方案12. —種用于檢測(cè)高壓電氣系統(tǒng)中電接地絕緣故障的方法，所述高壓電氣系統(tǒng)包括與高壓總線電連接的多個(gè)變換器裝置，每個(gè)變換器裝置均包括多個(gè)開(kāi)關(guān)電路，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)電路構(gòu)造為將電功率傳輸給電機(jī)，所述方法包括
使所述高壓電氣系統(tǒng)斷電；然后
依次將所述變換器裝置中一個(gè)變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中單獨(dú)的開(kāi)關(guān)電路命令到短路狀態(tài)，而將所述變換器裝置中所述一個(gè)變換器裝置的其余開(kāi)關(guān)電路都命令到開(kāi)路狀態(tài)，并監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣；和
當(dāng)在所述高壓電氣系統(tǒng)中檢測(cè)出存在所述電接地絕緣故障時(shí)，檢測(cè)與所述開(kāi)關(guān)電路中被命令到所述短路狀態(tài)的單獨(dú)一個(gè)開(kāi)關(guān)電路相關(guān)聯(lián)的電接地絕緣故障的位置。方案13.如方案12所述的方法，還包括
在使所述高壓電氣系統(tǒng)斷電后，將所有變換器裝置的所有開(kāi)關(guān)電路都命令到開(kāi)路狀態(tài)；和
當(dāng)在所述高壓電氣系統(tǒng)中檢測(cè)出存在所述電接地絕緣故障時(shí)，檢測(cè)與所述高壓總線相關(guān)聯(lián)的電接地絕緣故障。方案14.如方案13所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣包括
測(cè)量所述高壓總線的正軌和地之間的第一電壓電勢(shì)；
測(cè)量所述高壓總線的正軌和所述高壓總線的負(fù)軌之間的第二電壓電勢(shì)；和
確定所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差。


現(xiàn)在參考附圖，將會(huì)通過(guò)示例來(lái)描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括了混合動(dòng)力的動(dòng)力系的車(chē)輛的示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于混合動(dòng)力的動(dòng)力系的電路的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的邏輯流程圖；和圖4和圖5是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)圖表。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖，其中的顯示內(nèi)容只是為了圖示特定的示例性實(shí)施例，而不是用于限制這些示例性實(shí)施例的目的。圖1顯示了包括有根據(jù)本文所述構(gòu)思而構(gòu)造的混合動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)的車(chē)輛100的實(shí)施例。示例性混合動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)包括通過(guò)輸入部件12機(jī)械聯(lián)接到混合動(dòng)力變速器20的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)10。混合動(dòng)力變速器20構(gòu)造為響應(yīng)于操作者的扭矩請(qǐng)求和混合動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)中的其他功率需求，在輸入部件12、第一和第二扭矩部件30 和40、以及聯(lián)接到傳動(dòng)系90的輸出部件64之間傳輸扭矩，傳動(dòng)系90包括一個(gè)或多個(gè)牽引車(chē)輪92?；旌蟿?dòng)力變速器20選擇性地以多個(gè)固定擋位中的一個(gè)、空擋、以及無(wú)級(jí)變速擋位狀態(tài)來(lái)進(jìn)行操作，以便使扭矩在輸入部件12和輸出部件64之間傳輸。具有混合動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)的車(chē)輛100的該實(shí)施例在此僅是為了解釋說(shuō)明。本文所述的構(gòu)思也適用于使用了與車(chē)輛電氣接地電絕緣的高壓電氣系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)?；旌蟿?dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)包括用于在車(chē)載電能存儲(chǔ)裝置(ESD) 50和車(chē)載功率模塊之間傳輸高壓電功率的高壓電氣系統(tǒng)，所述車(chē)載功率模塊包括功率變換器模塊、輔助功率模塊和附件模塊。高壓電氣系統(tǒng)包括高壓直流(DC)總線53，高壓直流總線53包括和ESD 50 連接的正軌(positive rail) 52和負(fù)軌(negative rail) 540高壓直流總線53在ESD 50 與一個(gè)或多個(gè)功率模塊之間傳輸電功率，所述功率模塊包括為電機(jī)提供功率的功率變換器模塊、用于和低壓操作裝置及系統(tǒng)進(jìn)行功率交換的輔助功率模塊、以及為車(chē)載附件裝置提供功率的附件模塊。ESD 50和高壓直流總線53都與車(chē)輛底盤(pán)的電氣接地11電絕緣。在所示實(shí)施例中，高壓直流總線53在ESD 50與第一、第二變換器模塊(IM-A、IM-B) 35,45之間，以及在ESD 50與輔助功率模塊(APM) 55和附件控制模塊(ACM) 25之間傳輸電功率。第一和第二變換器模塊(IM-A、IM-B)35和45分別將存儲(chǔ)在ESD 50中的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為分別通過(guò)電氣線纜33和43傳輸至第一和第二扭矩機(jī)30和40的電功率。被轉(zhuǎn)化的電勢(shì)能由第一和第二扭矩機(jī)30和40利用以產(chǎn)生機(jī)械扭矩。第一和第二變換器模塊35和45 把通過(guò)第一和第二扭矩機(jī)30和40中的一個(gè)或兩個(gè)傳輸?shù)臋C(jī)械扭矩轉(zhuǎn)化為可存儲(chǔ)的勢(shì)能， 以便存儲(chǔ)在ESD 50中。被轉(zhuǎn)化的機(jī)械扭矩可以源自發(fā)動(dòng)機(jī)10?？蛇x地及另外地，所述機(jī)械扭矩可以源自通過(guò)傳動(dòng)系90反作用到車(chē)輛100的一個(gè)或多個(gè)牽引車(chē)輪92的再生制動(dòng)扭矩。輔助功率模塊(APM)55連接至低壓電源(LVPS)65，以便在其中進(jìn)行低壓電功率傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，低壓電源(LVPS)65包括12伏直流電池。輔助功率模塊(APM)55包括電功率和控制電路，以便在低壓和高壓電功率之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。附件控制模塊(ACM) 25可操作，以便為附件的多相電機(jī)(AC) 60提供功率，在一個(gè)實(shí)施例中，所述附件的多相電機(jī)(AC) 60包括機(jī)械地聯(lián)接至空調(diào)壓縮機(jī)的多相電機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，局域網(wǎng)(LAN)總線56信號(hào)連接到控制模塊(CM)5、用戶接口(UI) 15、第一和第二變換器模塊(IM-A、IM-B) 35和45、輔助功率模塊(APM) 55、附件控制模塊 (ACM)25。局域網(wǎng)(LAN)總線56方便了在包括前述控制模塊在內(nèi)的被連接控制模塊之間的操作參數(shù)狀態(tài)和致動(dòng)器命令信號(hào)的結(jié)構(gòu)化通信。所使用的專用通信協(xié)議是特定于應(yīng)用的。LAN總線56和合適的協(xié)議為穩(wěn)健的通信和多控制模塊接口做好了準(zhǔn)備。多通信總線可以用于提高通信速度，并且提供了某種程度的信號(hào)冗余和完整性。車(chē)輛操作者使用多個(gè)接口裝置(本文中被描述為用戶接口(UI) 15)來(lái)命令車(chē)輛和動(dòng)力系統(tǒng)的操作。優(yōu)選的接口裝置包括操作鍵、加速器踏板、制動(dòng)器踏板、變速器擋位選擇器(例如PRNDL)和方向盤(pán)。操作者使用操作鍵來(lái)執(zhí)行鑰匙開(kāi)啟事件以便操作車(chē)輛和動(dòng)力系統(tǒng)，以及執(zhí)行鑰匙關(guān)停事件來(lái)中止對(duì)車(chē)輛和動(dòng)力系統(tǒng)的操作。操作者使用加速器踏板和制動(dòng)器踏板來(lái)命令操作者扭矩請(qǐng)求，所述操作者扭矩請(qǐng)求包括車(chē)輛加速和制動(dòng)。操作者利用方向盤(pán)來(lái)命令車(chē)輛行進(jìn)的方向。這些接口裝置都是說(shuō)明性的，而非限制性的。控制模塊5優(yōu)選為通用數(shù)字計(jì)算機(jī)，其以算法代碼和校準(zhǔn)的形式執(zhí)行多個(gè)控制方案，以控制車(chē)輛100的操作?？刂品桨赴刂乒β誓K的操作，所述功率模塊包括用于為電機(jī)提供功率的功率變換器模塊；用于和低壓操作裝置和系統(tǒng)進(jìn)行功率交換的輔助功率模塊；用于為車(chē)載附件裝置提供功率的附件模塊。在所示實(shí)施例中，功率變換器模塊包括第一和第二變換器模塊(IM-A、IM-B)35和45，用于和低壓操作裝置和系統(tǒng)進(jìn)行功率交換的輔助功率模塊包括輔助功率模塊(APM)55，以及用于為車(chē)載附件裝置提供功率的附件模塊，附件模塊包括為附件裝置(AC) 60提供功率的附件控制模塊(ACM) 25，所述附件裝置(AC) 60 包括在所描述實(shí)施例中的空調(diào)壓縮機(jī)?？刂颇K5提供的功能包括監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感裝置的輸入和利用預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行控制和診斷例程，以控制致動(dòng)器的操作。為了易于描述，控制模塊5顯示為單獨(dú)的分立裝置。應(yīng)能理解，由控制模塊5執(zhí)行的功能可以在多個(gè)控制模塊裝置中執(zhí)行，所述多個(gè)控制模塊裝置單獨(dú)控制動(dòng)力系統(tǒng)的元件，包括，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)10 的控制模塊、用于變速器20的控制模塊、用于扭矩機(jī)30和40的第一和第二變換器模塊35 和45的控制模塊、以及用于附件的多相電機(jī)(AC)60的控制模塊。圖2中示出了控制器37， 控制器37包括用于第一變換器模塊35的控制模塊。如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“控制”、“控制器”、“模塊”、“控制模塊”等等都應(yīng)理解為表示了以下各項(xiàng)或者它們的組合，所述以下項(xiàng)為專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的中央處理單元(優(yōu)選為微處理器)及相關(guān)聯(lián)的內(nèi)存和存儲(chǔ)裝置(只讀的、可編程只讀的、隨機(jī)存取的、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等)、輸入/輸出電路和裝置、合適的信號(hào)調(diào)節(jié)電路和緩沖電路、和提供所述功能的其他合適部件。控制模塊具有一組控制算法，包括存儲(chǔ)在內(nèi)存中并被執(zhí)行以提供所需功能的駐存軟件程序指令和校準(zhǔn)。這些算法優(yōu)選為在預(yù)設(shè)的循環(huán)周期內(nèi)執(zhí)行。算法被中央處理單元執(zhí)行，并可操作以監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感裝置和其他網(wǎng)絡(luò)控制模塊的輸入，并且執(zhí)行控制和診斷例程以控制致動(dòng)器的操作。循環(huán)周期能夠以有規(guī)律的間隔來(lái)執(zhí)行，例如在正在進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輛操作期間每隔3. 125毫秒、6. 25毫秒、12. 5毫秒、25毫秒和100毫秒來(lái)執(zhí)行?？蛇x地， 算法還可以響應(yīng)于事件的發(fā)生而執(zhí)行。圖2示意性地示出了高壓電氣系統(tǒng)的部分細(xì)節(jié)，其包括通過(guò)高壓總線53的正軌52 和負(fù)軌M電連接到第一變換器模塊35的ESD 50，其中第一變換器模塊35通過(guò)電氣線纜33 連接到第一扭矩機(jī)30。ESD 50通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)K2和正軌52電連接，并通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)Kl和負(fù)軌M電連接。第一變換器模塊35包括控制器37，控制器37與多個(gè)功率晶體管39A-39F 中的每一個(gè)都連接，以控制它們的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，示例性功率晶體管39A-39F包括絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。功率晶體管39A-39F可以控制到“開(kāi)路(OPEN)”狀態(tài)和“短路 (SHORT)”狀態(tài)中的一種。當(dāng)功率晶體管39A-39F中的一個(gè)處于“開(kāi)路”狀態(tài)中時(shí)，其發(fā)射極和集電極之間沒(méi)有電流，也就是說(shuō)在發(fā)射極和集電極之間存在開(kāi)路。當(dāng)功率晶體管39A-39F 中的一個(gè)處于“短路”狀態(tài)中時(shí)，電流在發(fā)射極和集電極之間流動(dòng)，也就是說(shuō)發(fā)射極和集電極之間存在短路?？刂破?7周期性并且重復(fù)地依次啟用功率晶體管39A-39F，以便在高壓總線53的正軌52和負(fù)軌M中的一個(gè)和第一扭矩機(jī)30多個(gè)繞組中的一個(gè)之間傳輸電功率， 從而將電功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械扭矩以及將機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)化為電功率。圖中顯示了底盤(pán)接地11。控制器37測(cè)量第一電壓Vl，所述第一電壓Vl包括在變換器模塊35內(nèi)的特定位置處的第一高阻抗電阻R2兩邊的底盤(pán)接地11和負(fù)軌M之間的電勢(shì)。控制器37還測(cè)量第二電壓V2，所述第二電壓V2包括在變換器模塊35內(nèi)的特定位置處的第二高阻抗電阻Rl兩邊的底盤(pán)接地11和正軌52之間的電勢(shì)?？刂破?7還測(cè)量電池電壓Vb，所述電池電壓Vb包括在特定位置處(優(yōu)選在變換器模塊35內(nèi))高壓總線53的正軌52和負(fù)軌M之間的電勢(shì)。圖3顯示了用于監(jiān)測(cè)示例性高壓電氣系統(tǒng)的電絕緣的邏輯流程圖200，其中參考圖1和圖2中的高壓電氣系統(tǒng)來(lái)對(duì)其進(jìn)行描述。流程圖200作為控制模塊5內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)算法被執(zhí)行，以便監(jiān)測(cè)高壓電氣系統(tǒng)的電絕緣，并且包括監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和定位接地絕緣故障。檢測(cè)和定位高壓電氣系統(tǒng)中的接地絕緣故障包括在車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后執(zhí)行故障隔離方案(或故障絕緣方案)，以便檢測(cè)在高壓直流總線53和所有N個(gè)電機(jī)所用的變換器模塊中存在的接地絕緣故障，其中，N代表混合動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)中所使用的電機(jī)總數(shù)。在圖1所示的實(shí)施例中，N=3，包括第一和第二扭矩機(jī)30、40和附件的多相電機(jī)(AC) 60，以及對(duì)應(yīng)的第一和第二變換器模塊35、45和附件控制模塊(ACM) 25。在正在進(jìn)行的車(chē)輛操作過(guò)程中，控制系統(tǒng)有規(guī)律地和周期性地監(jiān)測(cè)高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣(205)，以檢測(cè)導(dǎo)致接地絕緣故障的絕緣損耗(210)。在檢測(cè)到接地絕緣故障之后的鑰匙關(guān)停事件中，高壓電氣系統(tǒng)被斷電，并且控制模塊5執(zhí)行故障隔離方案(215)， 其包括給變換器模塊的控制器(例如變換器模塊35的控制器37)發(fā)送信號(hào)，將用于所有N 個(gè)電機(jī)的所有N個(gè)變換器模塊的所有功率晶體管39A-39F都同時(shí)命令到“開(kāi)路(OPEN)”狀態(tài)(220)。監(jiān)測(cè)電接地絕緣(225)。當(dāng)檢測(cè)到導(dǎo)致接地絕緣故障的絕緣損耗時(shí)(230)，故障隔離方案指示在高壓電氣系統(tǒng)的直流(DC)側(cè)存在接地絕緣故障，也就是說(shuō)，接地絕緣故障位于ESD 50和高壓直流(DC)總線53中的一個(gè)里(235)?？刂葡到y(tǒng)依次單獨(dú)地將用于N個(gè)電機(jī)的每個(gè)變換器模塊的每個(gè)功率晶體管 39A-39F命令至“短路(SHORT) ”狀態(tài)(240 )。這項(xiàng)操作即便在沒(méi)有檢測(cè)到導(dǎo)致接地絕緣故障的絕緣損耗(230)的時(shí)候也可以執(zhí)行?？蛇x地，控制系統(tǒng)可以依次單獨(dú)地將用于N個(gè)電機(jī)的每個(gè)變換器模塊的每個(gè)功率晶體管39A-39F命令至“短路”狀態(tài)，以便在檢測(cè)到導(dǎo)致接地絕緣故障的絕緣損耗位于ESD 50或高壓DC總線53內(nèi)后關(guān)于接地絕緣故障來(lái)監(jiān)測(cè)整個(gè)高壓電氣系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)在依次單獨(dú)地將用于N個(gè)電機(jī)的每個(gè)變換器模塊的每個(gè)功率晶體管 39A-39F命令到“短路”狀態(tài)，同時(shí)將用于所述N個(gè)電機(jī)的所有其他變換器模塊的功率晶體管命令到“開(kāi)路”狀態(tài)(240)，并且監(jiān)測(cè)電接地絕緣(245)以檢測(cè)導(dǎo)致了接地絕緣故障的絕緣損耗，所述絕緣損耗與用于N個(gè)電機(jī)的每個(gè)變換器模塊的功率晶體管39A-39F中被單獨(dú)命令的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。在參考圖1和圖2示出的實(shí)施例中，通過(guò)將用于第一扭矩機(jī)30的功率晶體管 39A命令到“短路”狀態(tài)，且同時(shí)將用于第一扭矩機(jī)30的第一變換器模塊35的功率晶體管39B-39F、用于第二扭矩機(jī)40的第二變換器模塊45的所有功率晶體管、和用于附件的多相電機(jī)(AC) 60的附件控制模塊(ACM) 25的所有功率晶體管全部都命令到“開(kāi)路”狀態(tài)，控制系統(tǒng)依次單獨(dú)地將用于N個(gè)電機(jī)的每個(gè)變換器的功率晶體管39A-39F中的每一個(gè)都命令到 “短路”狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)測(cè)電接地絕緣(245)，以檢測(cè)與其相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)致接地絕緣故障的絕緣損耗(250)。接著，控制系統(tǒng)將用于第一扭矩機(jī)30的功率晶體管39B命令到“短路”狀態(tài)， 同時(shí)將用于第一扭矩機(jī)30的功率晶體管39A和39C-39F、用于第二扭矩機(jī)40的所有功率晶體管和用于附件控制模塊(ACM) 25的所有功率晶體管全都命令到“開(kāi)路”狀態(tài)。控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)電接地絕緣故障(245)，以檢測(cè)與其相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)致接地絕緣故障的絕緣損耗(250)。這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，直至用于第一扭矩機(jī)30的每個(gè)功率晶體管39A-39F、用于第二扭矩機(jī)40 的第二變換器模塊45的每個(gè)功率晶體管、以及用于附件多相電機(jī)(AC) 60的附件控制模塊 (ACM) 25的每個(gè)功率晶體管都被命令到“短路”狀態(tài)，而同時(shí)命令其余功率晶體管為“開(kāi)路” 狀態(tài)，并監(jiān)測(cè)電接地絕緣。在將N個(gè)電機(jī)的每個(gè)變換器模塊J (J為1到N)的每個(gè)功率晶體管39A-39F各自依次命令到短路狀態(tài)，且同時(shí)將N個(gè)電機(jī)的所有其它變換器模塊的功率晶體管都命令到開(kāi)路狀態(tài)期間，控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)電接地絕緣(245 )，從而監(jiān)測(cè)電接地絕緣以檢測(cè)導(dǎo)致接地絕緣故障的絕緣損耗(245、250、260)。控制系統(tǒng)能夠相對(duì)于特定的電機(jī)并且相對(duì)于特定的電路來(lái)定位接地絕緣故障，其中特定的電路與功率晶體管之一相關(guān)聯(lián)，而功率晶體管則與變換器模塊之一相關(guān)聯(lián)(255)。由于控制系統(tǒng)重復(fù)上述步驟以便依次單獨(dú)地將用于N個(gè)電機(jī)的變換器模塊的功率晶體管39A-39F都命令到“短路”狀態(tài)(260)，所以能夠檢測(cè)出多個(gè)位置的接地絕緣故障。圖4和圖5以曲線圖示出了監(jiān)測(cè)電接地絕緣以檢測(cè)導(dǎo)致接地絕緣故障的絕緣損耗。這包括測(cè)量底盤(pán)接地11和負(fù)軌M之間的第一電壓電勢(shì)VI，測(cè)量正軌52和底盤(pán)接地 11之間的第二電壓電勢(shì)V2，以及測(cè)量高壓總線53的正軌52和負(fù)軌M之間的電池電壓Vb。 在操作中，變換器模塊的控制器(例如變換器模塊35的控制器37 )測(cè)量第一電壓電勢(shì)Vl、第二電壓電勢(shì)V2和電池電壓Vb。第一電壓電勢(shì)Vl和第二電壓電勢(shì)V2都與電池電壓Vb進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中，將電壓電勢(shì)Vl、V2和電池電壓Vb進(jìn)行比較包括計(jì)算電壓故障率。控制器37執(zhí)行算法代碼以便計(jì)算電壓故障率，包括采用下式中的一個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛操作的方法，所述車(chē)輛包括高壓電氣系統(tǒng)，所述高壓電氣系統(tǒng)包括通過(guò)高壓總線電連接到變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路的電能存儲(chǔ)裝置，所述變換器裝置構(gòu)造為通過(guò)啟用多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置將電功率傳輸給電機(jī)，所述方法包括在正在進(jìn)行的所述車(chē)輛的操作期間監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣； 檢測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)中的電接地絕緣故障；和在車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后檢測(cè)所述電接地絕緣故障的位置，所述電接地絕緣故障與所述電能存儲(chǔ)裝置、所述高壓總線、所述變換器裝置和所述電機(jī)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測(cè)所述電接地絕緣故障的位置包括在所述車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后，將所述變換器裝置的所有開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)；監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣；和在所述車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后將所述變換器裝置的所有開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)的情況下，當(dāng)檢測(cè)出在所述高壓電氣系統(tǒng)中存在所述電接地絕緣故障時(shí)，檢測(cè)與所述高壓總線和所述電能存儲(chǔ)裝置中至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的所述電接地絕緣故障的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測(cè)所述電接地絕緣故障的位置包括在所述車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后，將所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中的一個(gè)命令到短路狀態(tài)，而將所述變換器裝置的其余開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)； 監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣；和在將所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中的一個(gè)命令到短路狀態(tài)，并且將所述變換器裝置的其余開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)的情況下，當(dāng)檢測(cè)出在所述高壓電氣系統(tǒng)中存在電接地絕緣故障時(shí)，檢測(cè)與所述變換器裝置和所述電機(jī)中至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的電接地絕緣故障的位置。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在將所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中的一個(gè)命令到所述短路狀態(tài)，并且將所述變換器裝置的其余開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)的情況下，當(dāng)檢測(cè)出在所述高壓電氣系統(tǒng)中不存在電接地絕緣故障時(shí)，檢測(cè)出所述開(kāi)關(guān)電路中被命令到所述短路狀態(tài)的所述一個(gè)開(kāi)關(guān)電路是完好的。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣包括 測(cè)量所述高壓總線的正軌和車(chē)輛底盤(pán)接地之間的第一電壓電勢(shì)；測(cè)量所述高壓總線的正軌和所述高壓總線的負(fù)軌之間的第二電壓電勢(shì)；和檢測(cè)所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括當(dāng)所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差在預(yù)先確定的閾值邊界內(nèi)時(shí)，確定不存在與所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中被命令到所述短路狀態(tài)的所述一個(gè)開(kāi)關(guān)電路相關(guān)聯(lián)的電接地絕緣故障。
7.一種用于監(jiān)測(cè)高壓電氣系統(tǒng)中電接地絕緣的方法，所述高壓電氣系統(tǒng)包括經(jīng)由高壓總線電連接到變換器裝置的電能存儲(chǔ)裝置，所述變換器裝置包括多個(gè)開(kāi)關(guān)電路，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)電路構(gòu)造為將電功率傳輸給陸地車(chē)輛所用的電機(jī)，所述方法包括檢測(cè)車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件；以及然后將所述變換器裝置的所有開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)，并且監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣；以及然后在所述車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后，依次將所述變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中單獨(dú)的開(kāi)關(guān)電路命令到短路狀態(tài)，而將所述變換器裝置中其余開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)，并且監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣包括測(cè)量所述高壓總線的正軌和車(chē)輛底盤(pán)接地之間的第一電壓電勢(shì)；測(cè)量所述高壓總線的正軌和所述高壓總線的負(fù)軌之間的第二電壓電勢(shì)；和確定所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在將所述變換器裝置的所有開(kāi)關(guān)電路都同時(shí)命令到開(kāi)路狀態(tài)的同時(shí)監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣時(shí)，如果所述第一和第二電壓電勢(shì)之間的差在預(yù)先確定的閾值邊界外時(shí)，則檢測(cè)到與所述高壓總線和所述電能存儲(chǔ)裝置中至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的電接地絕緣故障。
10.一種用于檢測(cè)高壓電氣系統(tǒng)中電接地絕緣故障的方法，所述高壓電氣系統(tǒng)包括與高壓總線電連接的多個(gè)變換器裝置，每個(gè)變換器裝置均包括多個(gè)開(kāi)關(guān)電路，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)電路構(gòu)造為將電功率傳輸給電機(jī)，所述方法包括使所述高壓電氣系統(tǒng)斷電；然后依次將所述變換器裝置中一個(gè)變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路中單獨(dú)的開(kāi)關(guān)電路命令到短路狀態(tài)，而將所述變換器裝置中所述一個(gè)變換器裝置的其余開(kāi)關(guān)電路都命令到開(kāi)路狀態(tài)，并監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣；和當(dāng)在所述高壓電氣系統(tǒng)中檢測(cè)出存在所述電接地絕緣故障時(shí)，檢測(cè)與所述開(kāi)關(guān)電路中被命令到所述短路狀態(tài)的單獨(dú)一個(gè)開(kāi)關(guān)電路相關(guān)聯(lián)的電接地絕緣故障的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)動(dòng)力系統(tǒng)中電接地絕緣的方法和設(shè)備。具體地，提供了一種用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛操作的方法，該車(chē)輛包括高壓電氣系統(tǒng)，該高壓電氣系統(tǒng)包括通過(guò)高壓總線和變換器裝置的開(kāi)關(guān)電路電連接的電能存儲(chǔ)裝置，所述變換器裝置構(gòu)造為通過(guò)啟用多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置來(lái)將電功率傳輸給電機(jī)，所述方法包括在正在進(jìn)行的車(chē)輛操作期間監(jiān)測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)的電接地絕緣，檢測(cè)所述高壓電氣系統(tǒng)中的電接地絕緣故障，以及在車(chē)輛鑰匙關(guān)停事件后對(duì)電接地絕緣故障的位置進(jìn)行檢測(cè)，所述電接地絕緣故障與所述電能存儲(chǔ)裝置、高壓總線、變換器裝置和電機(jī)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
文檔編號(hào)G01R19/00GK102169155SQ201110024089
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者H·J·鮑爾, J·E·塔欽斯基, W·D·王 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司