專(zhuān)利名稱(chēng)：電池組分布式絕緣檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的電池組的絕緣檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)或混合電動(dòng)車(chē)，可能需要高電壓以增加電源的輸出:輸出是與電壓和電流的乘積成比例的。用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)的或者混合電動(dòng)的車(chē)輛的電源的輸出電壓例如可為200V或者更大。這些電源可能未接地。因此，與這些電源相關(guān)的泄漏電流可能是不期望的。當(dāng)在電源與底盤(pán)之間存在電阻時(shí)，可能存在泄漏電流。

發(fā)明內(nèi)容
車(chē)輛可包括在車(chē)輛內(nèi)相互隔開(kāi)的第一和第二電池組，以及泄漏檢測(cè)電路。該泄漏檢測(cè)電路可包括設(shè)置在第一電池組內(nèi)且與底盤(pán)接地電連接的第一精密電阻器，以及設(shè)置在第二電池組內(nèi)且與第一精密電阻器串聯(lián)電連接的開(kāi)關(guān)元件和第一串聯(lián)限制電阻器。該泄漏檢測(cè)電路響應(yīng)第二電池組內(nèi)的泄漏電流。車(chē)輛可包括位于車(chē)輛內(nèi)不同位置的多個(gè)電池組。該電池組的一個(gè)可包括多個(gè)電阻器，每個(gè)電阻器與底盤(pán)接地和該電池組中另一個(gè)電連接，以及設(shè)置用以檢測(cè)每個(gè)電阻器兩端電壓的感應(yīng)電路。車(chē)輛可進(jìn)一步包括至少一個(gè)設(shè)置用以基于檢測(cè)到的電壓確定與其他電池組關(guān)聯(lián)的泄漏電流的存在的控制器。車(chē)輛的動(dòng)力系統(tǒng)可包括第一電池組，該第一電池組包含多個(gè)電池單元和與該電池單元電連接的開(kāi)關(guān)元件。該動(dòng)力系統(tǒng)也可包括第二電池組，該第二電池組與第一電池組隔開(kāi)且包含與開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)電連接的電阻器，以及設(shè)置用以檢測(cè)指示與第一電池組關(guān)聯(lián)的泄漏電流的電阻器兩端電壓的感應(yīng)電路。


圖1為機(jī)動(dòng)車(chē)輛的電池組和關(guān)聯(lián)的絕緣檢測(cè)電路的示意圖。圖2為具有一套分布式電池組的另一動(dòng)力車(chē)輛的方框圖。圖3為圖2的分布式電池組和關(guān)聯(lián)的絕緣檢測(cè)電路的示意圖。
具體實(shí)施例方式按照要求，在此公開(kāi)了本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施方式；然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，公開(kāi)的實(shí)施方式僅為本發(fā)明的示例，其可以各種替代方式實(shí)施。附圖不一定依比例繪制；一些特征可被放大或者縮小以顯示特殊部件的細(xì)節(jié)。因此，公開(kāi)于此的具體結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制，而僅僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以不同的方式使用本發(fā)明的典型基礎(chǔ)。參見(jiàn)圖1，機(jī)動(dòng)車(chē)輛(圖中未示出)的電池組10可包括設(shè)置在殼體20內(nèi)的多個(gè)電池單元12a-12n (串聯(lián)電連接)，開(kāi)關(guān)14、16 (例如接觸器等等)，絕緣檢測(cè)電路18，和感應(yīng)電路19。開(kāi)關(guān)14、16可閉合以使得電池單元12&-1211電連接于與高壓總線(xiàn)關(guān)聯(lián)的終端22、24。如本領(lǐng)域已知的，設(shè)置用以為車(chē)輛產(chǎn)生動(dòng)力的電機(jī)可與這樣的高壓總線(xiàn)電連接。因此，電池單元12a-12n可提供為電機(jī)所消耗的電流。絕緣檢測(cè)電路18包括串聯(lián)電連接在底盤(pán)接地和由電池單元12a與開(kāi)關(guān)14之間的電連接限定的節(jié)點(diǎn)(此處稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)A)之間的開(kāi)關(guān)26、(串聯(lián)限制)電阻器28、和(精密)電阻器30。該絕緣檢測(cè)電路18也包括串聯(lián)電連接在底盤(pán)接地和由在電池單元12η和開(kāi)關(guān)16之間的電連接限定的節(jié)點(diǎn)(此處稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)B)之間的開(kāi)關(guān)32、(串聯(lián)限制)電阻器34，、以及(精密)電阻器36。電阻器30、36的每一個(gè)的兩端的電壓與流過(guò)它們的電流成比例?？赏ㄟ^(guò)打開(kāi)開(kāi)關(guān)26、閉合開(kāi)關(guān)14、16、32以及測(cè)量電阻器36兩端的電壓來(lái)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)A處的電流泄漏。(也就是說(shuō)，在節(jié)點(diǎn)B和底盤(pán)之間有意產(chǎn)生漏電阻(Ohmic leak),電阻器36兩端生成的電壓通過(guò)感應(yīng)電路19測(cè)量。隨后可用歐姆定律確定流過(guò)電阻器36的電流，其等于與節(jié)點(diǎn)A相關(guān)聯(lián)的泄漏電流。)類(lèi)似地，可通過(guò)打開(kāi)開(kāi)關(guān)32、閉合開(kāi)關(guān)14、15,26以及測(cè)量電阻器30兩端的電壓來(lái)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)B處的電流泄漏。也可用其他技術(shù)和結(jié)構(gòu)來(lái)檢測(cè)單個(gè)電池組的電流泄漏。參見(jiàn)圖2，另一動(dòng)力車(chē)輛38 (例如電池動(dòng)力車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)、插電式混合動(dòng)力車(chē)等等)可包括電機(jī)40 (例如電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)等等)、變速器42 (例如動(dòng)力分流的、機(jī)械的等等)、以及車(chē)輪44。安排電機(jī)40機(jī)械地驅(qū)動(dòng)變速器42 (如粗線(xiàn)表示)，以及安排變速器42機(jī)械地驅(qū)動(dòng)車(chē)輪44 (如粗線(xiàn)表示)。如果車(chē)輛38為混合動(dòng)力型汽車(chē)，其當(dāng)然可包括發(fā)動(dòng)機(jī)(圖中未示出)，該發(fā)動(dòng)機(jī)也被安排選擇性地機(jī)械驅(qū)動(dòng)變速器42。其他安排也是可能的。車(chē)輛38也可包括電池組46、48 (或在特定安排中有更多電池組)以及分別設(shè)置在電池組46、48內(nèi)的控制器50、51。該電池組46、48串聯(lián)電連接在一起(如細(xì)線(xiàn)表示)，電池組46與電機(jī)40電連接(如細(xì)線(xiàn)表示)。因此電池組46、48可提供為電機(jī)40所消耗的電流。在圖2的例子中，電池組46、48被分布在整個(gè)車(chē)輛38中。也就是說(shuō)，電池組46放置在車(chē)輛38內(nèi)的特定位置(例如在車(chē)輛的駕駛室內(nèi))，電池組48放置在車(chē)輛38內(nèi)的不同位置(例如車(chē)輛的駕駛室下面)。這樣的電池組安排可以用于較好地將電池單元裝在車(chē)輛38內(nèi)。在其他實(shí)例中，控制器50、51可與電池組46、48分離；該電池組46、48可并聯(lián)電連接在一起；并且/或者電池組46、48的每一個(gè)可與電機(jī)40電連接。其他安排也是預(yù)期的。電池組46與控制器50連通，或受控制器50的控制。電池組48與控制器51連通，或受控制器51的控制?？刂破?0、51互相連通(如虛線(xiàn)所示)。電流泄漏可發(fā)生在電池組46、48的一個(gè)或兩個(gè)內(nèi)。因此，可能需要檢測(cè)這種泄漏的存在。然而，在電池組46、48的每一個(gè)中僅僅提供類(lèi)似于針對(duì)圖1描述的絕緣檢測(cè)電路可能是不實(shí)際的。例如在電池組46、48的每一個(gè)中提供類(lèi)似于針對(duì)圖1描述的感應(yīng)電路可能花費(fèi)過(guò)高。此外，協(xié)調(diào)如此安排的電池組的絕緣檢查可能是困難的。正如下面更詳細(xì)討論的，電池組46、48可包括絕緣檢測(cè)電路,該絕緣檢測(cè)電路能夠用位于中心的感應(yīng)電路檢測(cè)電流泄漏。參見(jiàn)圖3，電池組46可包括設(shè)置在殼體60內(nèi)的控制器50、多個(gè)電池單元52a_52n(串聯(lián)電連接)、開(kāi)關(guān)54 (例如接觸器等等)、絕緣檢測(cè)電路56和感應(yīng)電路58?？砷]合開(kāi)關(guān)54使得電池單元和與高壓總線(xiàn)(圖中未示出)連接的終端61電連接。電機(jī)40 (圖2)也與該高壓總線(xiàn)電連接。絕緣檢測(cè)電路56可包括串聯(lián)電連接在底盤(pán)接地和由電池單元52a和開(kāi)關(guān)54之間的電連接限定的節(jié)點(diǎn)(此處稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)X)之間的開(kāi)關(guān)62、(串聯(lián)限制)電阻器64、和(精密)電阻器66。絕緣檢測(cè)電路56還可包括串聯(lián)電連接在底盤(pán)接地和由電池單元52η和電池單元74a之間的電連接限定的節(jié)點(diǎn)(此處稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)Y)之間的開(kāi)關(guān)68、(串聯(lián)限制)電阻器70、和(精密)電阻器72。電阻器66、72的每一個(gè)的兩端的電壓與流過(guò)它們的電流成比例。電池組48可包括設(shè)置在殼體78內(nèi)的控制器51、多個(gè)電池單元74a_74n (串聯(lián)電連接)和開(kāi)關(guān)76?？砷]合開(kāi)關(guān)76以使得電池單元和終端80電連接，該終端80與以上描述的高壓總線(xiàn)和電機(jī)40 (圖2)電連接。絕緣檢測(cè)電路82分布在電池組46和48之間。也就是說(shuō)，在圖3的例子中，絕緣檢測(cè)電路82可包括設(shè)置在殼體78內(nèi)的開(kāi)關(guān)84和(串聯(lián)限制)電阻器86，以及設(shè)置在殼體60內(nèi)的(串聯(lián)限制)電阻器88和(精密)電阻器90。因此，在此例子中恰好與電池組46相關(guān)聯(lián)的位于中心的感應(yīng)電路58可用于通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器檢測(cè)電阻器66、72、90的任何一個(gè)兩端的電壓，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考節(jié)點(diǎn)與底盤(pán)接地相連接。這種轉(zhuǎn)換器中常見(jiàn)的多路器電路隨后可被用于在與電阻器66、72、90相關(guān)聯(lián)的電壓中選擇。開(kāi)關(guān)84和電阻器86串聯(lián)電連接在電阻器88和由電池單元74η和開(kāi)關(guān)76之間的電連接限定的節(jié)點(diǎn)(此處稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)Ζ)之間。電阻器88、90串聯(lián)電連接在底盤(pán)接地和電阻器86之間。當(dāng)與電阻器86、88關(guān)聯(lián)的線(xiàn)路短路時(shí)，電阻器86、88阻止過(guò)多的電流流過(guò)它們。在其他例子中，電阻器86、88的任何一個(gè)可被省略。然而，這樣的省略可導(dǎo)致熱量或其他問(wèn)題。控制器50還可包括絕緣檢測(cè)電路56，感應(yīng)電路58，以及電阻器88、90。控制器51還可包括開(kāi)關(guān)84和電阻器86。其他設(shè)置也是可預(yù)期的。這種結(jié)構(gòu)可與任何數(shù)量的電池組一起使用。也就是說(shuō)，中心電池組可包括位于中心的感應(yīng)電路和用于附屬電池組的每一組的與底盤(pán)接地電連接的(精密)電阻器。類(lèi)似于參照?qǐng)D3所描述的，(精密)電阻器 的每一個(gè)隨后可通過(guò)位于附屬電池組和/或中心電池組內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)(串聯(lián)限制)電阻器與位于相應(yīng)的附屬電池組內(nèi)的開(kāi)關(guān)電連接。其他的安排也是可能的?？刂破?0、51可操作以確定絕緣檢測(cè)電路56、82和感應(yīng)電路58是否處于適當(dāng)?shù)墓ぷ鳡顟B(tài):Ca)可打開(kāi)開(kāi)關(guān)68,可閉合開(kāi)關(guān)62、84，并且可測(cè)量電阻器66、90兩端的電壓和從節(jié)點(diǎn)X到節(jié)點(diǎn)Z的電壓。然后，可根據(jù)(I)和(2)評(píng)價(jià)此信息:Vpack-est=((V66/R66)*(R66+R64))+((V90/R90)*(R90+(R88+R86))) (I)I Vpack-est-VXZ I ^ α(2)其中VXZ為節(jié)點(diǎn)X和Z之間的電壓差，V66為電阻器66兩端的電壓，V90為電阻器90兩端的電壓，R64、R66、R86和R88分別為電阻器64、66、86和88的電阻，以及α為預(yù)定值；(b)可打開(kāi)開(kāi)關(guān)84，可閉合開(kāi)關(guān)62、68，并且可測(cè)量電阻器66、72兩端的電壓和從節(jié)點(diǎn)X到節(jié)點(diǎn)Y的電壓。然后，可根據(jù)(3 )和(4 )評(píng)價(jià)此信息:V2pack-est=((V66/R66)*(R66+R64))+((V72/R72)*(R72+R70)) (3)V2pack-est-VXY ^ β(4)其中VXY為節(jié)點(diǎn)X和Y之間的電壓差，V66為電阻器66兩端的電壓，V72為電阻器72兩端的電壓，R64、R66、R70和R72分別為電阻器64、66、70和72的電阻，以及β為預(yù)定值；以及(c)可打開(kāi)開(kāi)關(guān)62，可閉合開(kāi)關(guān)68、84，并且可測(cè)量電阻器72、90兩端的電壓和從節(jié)點(diǎn)Y到節(jié)點(diǎn)Z的電壓。然后，可根據(jù)(5)和(6)評(píng)價(jià)此信息: V3pack-est=((V90/R90)*(R90+R88)) + ((V72/R72)*(R72+R70)) (5)V3pack-est-VYZ ^ Y(6)其中VYZ為節(jié)點(diǎn)Y和Z之間的電壓差，V90為電阻器90兩端的電壓，V72為電阻器72兩端的電壓，R70、R72、R88和R90分別為電阻器70、72、88和90的電阻，以及Y為預(yù)定值。如果(2)、(4)和(6)為真，那么絕緣檢測(cè)電路56、82和感應(yīng)電路58處于適當(dāng)?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)。如果(2)、(4)和(6)中任何一個(gè)不為真，那么絕緣檢測(cè)電路56、82或感應(yīng)電路58未處于適當(dāng)工作狀態(tài)?？刂破?0、51可執(zhí)行從節(jié)點(diǎn)X到底盤(pán)的泄漏檢查:可閉合開(kāi)關(guān)84，可打開(kāi)開(kāi)關(guān)62、68，并且可測(cè)量電阻器90兩端的電壓V90和從節(jié)點(diǎn)X到節(jié)點(diǎn)Z的電壓VXZ。然后，系統(tǒng)泄漏電阻Rleakx可表示為VXZ和V90的函數(shù):VXZ*(R90/(R90+R88+R86+R1eakx))=V90 (7)其中R86、R88和R90分別為電阻器86、88、90的已知電阻。(7)可使用已知的技術(shù)重新安排以求解Rleakx?？刂破?0、51可執(zhí)行從節(jié)點(diǎn)Z到底盤(pán)的泄漏檢查:可閉合開(kāi)關(guān)62，可打開(kāi)開(kāi)關(guān)68、84，并且可測(cè)量電阻器66兩端的電 壓V66和從節(jié)點(diǎn)X到節(jié)點(diǎn)Z的電壓VXZ。然后，系統(tǒng)泄漏電阻Rleakz可表示為VXZ和V66的函數(shù):VXZ*[R66/(R66+R64+Rleakz)]=V66 (8)其中R64和R66分別為電阻器64、66的已知電阻。(8)可使用已知的技術(shù)重新安排以求解Rleakz。盡管典型實(shí)施例已如上說(shuō)明，這些實(shí)施例并非意在描述本發(fā)明的所有可能的形式。此外，在說(shuō)明書(shū)中使用的詞語(yǔ)是描述性的詞語(yǔ)而不是限制，并且可以理解的是，在不超出本發(fā)明精神和范圍的情況下可做出各種改變。此外，各種實(shí)施實(shí)施例的特征可以結(jié)合以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.車(chē)輛的動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一電池組，該第一電池組包含多個(gè)電池單元和與所述電池單元電連接的開(kāi)關(guān)元件；以及 第二電池組，所述第二電池組與所述第一電池組隔開(kāi)，且包含(i)與所述開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)電連接的電阻器，和(i i)設(shè)置用以檢測(cè)指示與所述第一電池組關(guān)聯(lián)的泄漏電流的電阻器兩端電壓的感應(yīng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，電阻器為精密電阻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一電池組進(jìn)一步包括電連接在所述開(kāi)關(guān)元件和所述精密電阻器之間的串聯(lián)限制電阻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電池組進(jìn)一步包括電連接在所述開(kāi)關(guān)元件和所述精密電阻器之間的串聯(lián)限制電阻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電池組進(jìn)一步包括另一精密電阻器，其中所述感應(yīng)電路進(jìn)一步被設(shè)置用以檢測(cè)指示與所述第二電池組關(guān)聯(lián)的泄漏電流的所述另一精密電阻器兩端的電壓。
全文摘要
本發(fā)明是電池組分布式絕緣監(jiān)測(cè)電路。車(chē)輛的動(dòng)力系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)相互隔開(kāi)的電池組。第一電池組包括多個(gè)電池單元和與該電池單元電連接的開(kāi)關(guān)元件。第二電池組包括與開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)電連接的電阻器，以及設(shè)置用以檢測(cè)指示與第一電池組關(guān)聯(lián)的泄漏電流的電阻器兩端電壓的感應(yīng)電路。
文檔編號(hào)G01R31/12GK103158575SQ20121054838
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者本杰明·A·塔巴托夫斯基-布什 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司