本發(fā)明屬于混合動力汽車安全控制技術，具體涉及一種混合動力汽車高壓系統(tǒng)漏電故障診斷裝置及方法。

背景技術：

混合動力汽車由于使用高壓零部件，在實際推廣和使用過程中，偶爾出現(xiàn)燒車等事故，高壓系統(tǒng)安全性能直接影響到用乘員人身和財產(chǎn)安全。目前混動汽車通過改善零部件設計、優(yōu)化零部件保護、及時更換老化零部件、保持良好使用習慣等方法來避免燒車。但這些方法僅從零部件本身故障時進行安全防護，而未從系統(tǒng)層面考慮漏電情況。車輛在行駛過程中，零部件本身存在不可診斷的漏電故障。即使零部件一切正常，仍可能出現(xiàn)線束磨損、零部件樁頭與周邊零部件短路等問題，導致線束或零部件樁頭與周邊器件形成電流回路而漏電。目前控制系統(tǒng)均無有效方法防范這兩類漏電風險。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種混合動力汽車高壓系統(tǒng)漏電故障診斷裝置及方法，以防止燒車事故的發(fā)生。

本發(fā)明所述的混合動力汽車高壓系統(tǒng)漏電故障診斷裝置，高壓系統(tǒng)包括直流變換器、起發(fā)一體電機和鋰電池，起發(fā)一體電機的正極分別與直流變換器的正極、鋰電池的正極連接，起發(fā)一體電機的負極、直流變換器的負極以及鋰電池的負極均分別接地；該裝置包括系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器通過CAN總線分別與直流變換器、起發(fā)一體電機和鋰電池連接；

系統(tǒng)控制器通過CAN總線實時接收鋰電池的電流I_b、起發(fā)一體電機的電流I_m、直流變換器的電流I_d，計算電流I_b、電流I_m、電流I_d的矢量和，并取絕對值I_sum，系統(tǒng)控制器根據(jù)絕對值I_sum的大小診斷漏電的嚴重程度。

漏電故障診斷邏輯基本原理為：不同工況下系統(tǒng)應遵守基爾霍夫電流定律：所有流入高壓線束的電流總和等于所有流出高壓線束的電流總和。當鋰電池放電時，鋰電池電流為起發(fā)一體電機和直流變換器電流總和，而當鋰電池充電時，起發(fā)一體電機電流為鋰電池電流和直流變換器電流總和。將三個高壓功率器件(即指直流變換器、起發(fā)一體電機和鋰電池)的電流進行矢量化，則三個高壓功率器件的電流矢量和為零。但實際應用中電流傳感器和軟件計算存在不可避免的精度誤差，同時高壓線束本身也存在內(nèi)阻會導致電流偏差，所以高壓功率器件的電流矢量和并不能精確的為零，而是在零周圍波動。當高壓系統(tǒng)嚴重漏電時，漏電負載分流高壓側(cè)電流，高壓功率器件的電流矢量和就與零偏差很大，根據(jù)高壓功率器件的電流矢量和的大小就可以判斷出高壓系統(tǒng)的漏電程度。

所述系統(tǒng)控制器在判斷出絕對值I_sum大于漏電電流閾值I_w，且漏電累計時長T_r大于漏電時長閾值T_f時，控制直流變換器、起發(fā)一體電機和鋰電池停止工作。

本發(fā)明所述的一種混合動力汽車高壓系統(tǒng)漏電故障診斷方法，采用本發(fā)明所述的混合動力汽車高壓系統(tǒng)的漏電故障診斷裝置，其診斷方法包括以下步驟：

步驟1、系統(tǒng)控制器通過CAN總線實時接收鋰電池的電流I_b、起發(fā)一體電機的電流I_m、直流變換器的電流I_d；

步驟2、計算電流I_b、電流I_m、電流I_d的矢量和，并取絕對值I_sum；

步驟3、判斷絕對值I_sum是否大于漏電電流閾值I_w，且漏電累計時長T_r是否大于漏電時長閾值T_f時，若是，則認為高壓系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重漏電，并控制直流變換器、起發(fā)一體電機和鋰電池停止工作，若否，則認為高壓系統(tǒng)未出現(xiàn)漏電故障，高壓系統(tǒng)繼續(xù)工作。

在執(zhí)行所述步驟1之前，所述系統(tǒng)控制器判斷當前車輛工況，并根據(jù)車輛工況確定電流I_b、電流I_m、電流I_d的方向：

(a)當車輛工況為混動系統(tǒng)助力時，鋰電池的電流I_b為正，起發(fā)一體電機的電流I_m、直流變換器的電流I_d為負；

(b)當車輛工況為混動系統(tǒng)回收能量時，起發(fā)一體電機的電流I_m為正，鋰電池的電流I_b、直流變換器的電流I_d為負。

所述漏電電流閾值I_w的計算公式為：

I_w＝(δ_b+δ_d+δ_m)*λ；

其中，δ_b為鋰電池電流傳感器精度，δ_d為直流變換器電流傳感器精度，δ_m為起發(fā)一體電機電流精度，λ為安全系數(shù)。

本發(fā)明的有益效果：當系統(tǒng)判斷出因線束磨損、零部件損壞等非人為的功率損耗時，能夠自動關閉高壓系統(tǒng)，主動規(guī)避燒車事故，提高了整車的安全等級和可靠性；系統(tǒng)控制器采用整車上現(xiàn)有的混動系統(tǒng)控制器，故不會增加車輛的硬件成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理框圖；

圖2為本發(fā)明實際測試結(jié)果；

圖中，1-CAN總線，2-起發(fā)一體電機，3-高壓功率線束，4-漏電負載，5-系統(tǒng)控制器，6-直流變換器，7-鋰電池。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1所示的混合動力汽車高壓系統(tǒng)漏電故障診斷裝置，高壓系統(tǒng)包括直流變換器6、起發(fā)一體電機2和鋰電池7。三個高壓功率器件均集成了控制器，可實時通過CAN總線1與系統(tǒng)控制器5交互零部件狀態(tài)與系統(tǒng)控制指令。起發(fā)一體電機2的正極通過高壓功率線束3分別與直流變換器6的正極、鋰電池7的正極連接，起發(fā)一體電機2的負極、直流變換器6的負極以及鋰電池7的負極均分別接地。該裝置包括系統(tǒng)控制器5，該系統(tǒng)控制器5通過CAN總線1分別與直流變換器6、起發(fā)一體電機2和鋰電池7連接。當高壓系統(tǒng)出現(xiàn)漏電故障時，將漏電視為高壓側(cè)的一個用電負載(即圖1中的漏電負載4)，漏電負載4會分流高壓系統(tǒng)的部分電流。三個高壓功率器件通過CAN總線1將自身的電流、工作狀態(tài)等信息發(fā)送給系統(tǒng)控制器5，系統(tǒng)控制器5則根據(jù)系統(tǒng)和零部件工況控制其工作在不同模式下。

鋰電池7內(nèi)置有電流傳感器，通過該電流傳感器測得鋰電池7的電流大小。直流變換器6內(nèi)置有電流傳感器，通過該電流傳感器測得直流變換器6高壓側(cè)電流大小。起發(fā)一體電機2根據(jù)電機控制器內(nèi)部的電流計算模型來計算起發(fā)一體電機2的電流大小。

系統(tǒng)運行時，系統(tǒng)控制器5通過CAN總線1系統(tǒng)控制器5通過CAN總線1實時接收鋰電池7的電流I_b、起發(fā)一體電機2的電流I_m、直流變換器6的電流I_d。如圖1所示，電流從零部件流出，則該電流值為正，反之，為負?；靹酉到y(tǒng)助力時，鋰電池7放電，起發(fā)一體電機2拖動，直流變換器6將高壓轉(zhuǎn)化為低壓，電流從鋰電池7流入到起發(fā)一體電機2和直流變換器6。此時鋰電池7電流為正，起發(fā)一體電機2、直流變換器6電流均為負。同理，當車輛工況為混動系統(tǒng)回收能量時，起發(fā)一體電機2電流為正，鋰電池7的電流、直流變換器6電流均為負。無論系統(tǒng)是助力還是發(fā)電，當產(chǎn)生漏電時均是電流流入漏電負載4。系統(tǒng)控制器5計算三個高壓功率器件電流的矢量和并取絕對值，正常情況下，電流矢量和應在0附近波動。當系統(tǒng)嚴重漏電時，漏電負載4分流高壓部分電流，漏電負載4、鋰電池7、起發(fā)一體電機2、直流變換器6四個電流的矢量為零，即漏電電流大小等于三個高壓功率器件的電流矢量和的絕對值I_sum。通過判斷三個高壓功率器件的電流矢量和的絕對值I_sum的大小，就可以判斷漏電電流大小，進而診斷出漏電嚴重程度。

本發(fā)明所述的一種混合動力汽車高壓系統(tǒng)漏電故障診斷方法，采用本發(fā)明所述的混合動力汽車高壓系統(tǒng)的漏電故障診斷裝置，其診斷方法包括以下步驟：

在執(zhí)行所述步驟1之前，首先進行系統(tǒng)初始化：I_m＝0；I_b＝0；I_d＝0；R_c＝0；T_r＝0；R＝0；HVe＝1；其中，R_c為當前程序循環(huán)發(fā)生漏電故障標志，R為持續(xù)漏電一定時間標志，也即確認漏電故障標志；HVe為高壓系統(tǒng)工作標志。

步驟1、系統(tǒng)控制器5通過CAN總線1實時接收鋰電池7的電流I_b、起發(fā)一體電機2的電流I_m、直流變換器6的電流I_d。在此步驟中，系統(tǒng)控制器5會判斷當前車輛工況，并根據(jù)車輛工況確定電流I_b、電流I_m、電流I_d的方向：

(a)當車輛工況為混動系統(tǒng)助力時，鋰電池7的電流I_b為正，起發(fā)一體電機2的電流I_m、直流變換器6的電流I_d為負。

(b)當車輛工況為混動系統(tǒng)回收能量時，起發(fā)一體電機2的電流I_m為正，鋰電池7的電流I_b、直流變換器6的電流I_d為負。

步驟2、計算電流I_b、電流I_m、電流I_d的矢量和，并取絕對值I_sum。

步驟3、判斷絕對值I_sum是否大于漏電電流閾值I_w，且漏電累計時長T_r是否大于漏電時長閾值T_f時，若是，則認為高壓系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重漏電，并控制直流變換器6、起發(fā)一體電機2和鋰電池7停止工作，若否，則認為高壓系統(tǒng)未出現(xiàn)漏電故障，高壓系統(tǒng)繼續(xù)工作。具體為：

(3a)系統(tǒng)控制器5判斷電流I_b、電流I_m、電流I_d矢量和的絕對值I_sum(即漏電電流)是否大于漏電電流閾值I_w，若滿足條件，則認為當前循環(huán)漏電嚴重，將R_c置1，即R_c＝1，同時計時；若不滿足，則當前循環(huán)無嚴重漏電，R_c＝0，T_r＝0。

(3b)判斷連續(xù)嚴重漏電累計時長T_r是否大于T_f，若滿足條件，則系統(tǒng)控制器5診斷確實出現(xiàn)了漏電故障。此時，系統(tǒng)控制器報出并記錄漏電故障，將R置1，將HVe置0，同時控制高壓系統(tǒng)退出工作。若不滿足，則認為未出現(xiàn)漏電故障，高壓系統(tǒng)繼續(xù)工作。

本發(fā)明中，所述漏電電流閾值I_w的計算公式為：I_w＝(δ_b+δ_d+δ_m)*λ；其中，δ_b為鋰電池電流傳感器精度，δ_d為直流變換器電流傳感器精度，δ_m為起發(fā)一體電機電流精度，λ為安全系數(shù)。

如圖2所示，為實測的漏電故障診斷數(shù)據(jù)。當I_sum>I_w時，則將當前程序循環(huán)發(fā)生漏電標志R_c置1。若R_c持續(xù)置1，且T_r>T_f時，則將發(fā)生漏電故障標志R置1。允許高壓系統(tǒng)工作標志HVe置0，即表示高壓系統(tǒng)需停止工作。在1.7s后，三個高壓功率器件的電流矢量和的絕對值為0，表明高壓系統(tǒng)已經(jīng)停止工作。