使用dc總線泄漏硬件的ac牽引馬達(dá)故障檢測(cè)的制作方法
【專利摘要】一種電動(dòng)車輛具有第一DC總線、第二DC總線和底盤地線。泄漏檢測(cè)器具有串聯(lián)在第一總線和底盤地線之間的檢測(cè)器開關(guān)和檢測(cè)器電阻器。檢測(cè)器電阻器兩端測(cè)得的電壓正比于第二總線和底盤之間的泄漏電阻。逆變器具有多個(gè)相橋臂，每個(gè)相橋臂具有連接在總線之間的第一相位開關(guān)和第二相位開關(guān)。AC牽引馬達(dá)具有連接到相橋臂的多個(gè)相。逆變器控制電路接收來自檢測(cè)器的具有預(yù)定延遲期的數(shù)據(jù)消息，該數(shù)據(jù)消息用于識(shí)別測(cè)得的泄漏電阻。檢測(cè)切換事件，在該切換事件期間相位開關(guān)被閉合持續(xù)大于延遲期的持續(xù)時(shí)間。如果在檢測(cè)到切換事件期間接收到的數(shù)據(jù)消息中的測(cè)得的泄漏電阻小于預(yù)定閾值，則指示電短路。
【專利說明】使用DC總線泄漏硬件的AC牽引馬達(dá)故障檢測(cè)
【背景技術(shù)】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及一種使用高壓總線的電動(dòng)車輛，并且更具體地涉及檢測(cè)發(fā)生在 逆變器驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)載側(cè)的隔離故障（即，泄漏）。
[0002] 電動(dòng)車輛，例如電動(dòng)車和混合動(dòng)力電動(dòng)車輛通常利用由直流(DC)電源驅(qū)動(dòng)的高壓 電力總線，DC電源可以包括存儲(chǔ)和/或轉(zhuǎn)換設(shè)備，例如多單元電池組或燃料電池。高壓總線 的存在導(dǎo)致有必要監(jiān)測(cè)每條總線相對(duì)于車輛底盤(地線）的導(dǎo)電部件的電隔離。
[0003] 存在于DC總線和底盤地線之間的泄漏電阻必須足夠大以保持安全并且符合規(guī)定。 典型的泄漏檢測(cè)器電路通過以下方式運(yùn)行:定期地每次將一條總線通過限流電阻連接到底 盤地線，并且使用所產(chǎn)生的電流(例如，電阻兩端的電壓降）來計(jì)算相對(duì)總線和地線之間的 泄漏電阻。電池電壓除以計(jì)算出的泄漏電阻表征電隔離。DC總線泄漏檢測(cè)的示例在2013年 12月12日提交的美國申請(qǐng)序列號(hào)為14/104,243、題名為"具有集成電路穩(wěn)健性檢查的泄漏 檢測(cè)電路"的申請(qǐng)中提供，上述申請(qǐng)通過引用以其整體并入本文。
[0004] 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的典型部件是電池能量控制器模塊(BECM)，BECM包括或可以被編程 為包括各種電池管理和通信功能以及監(jiān)測(cè)電池單元電壓產(chǎn)生、電流、溫度和其它參數(shù)。DC總 線泄漏電阻的檢測(cè)通?？梢允褂糜糜诳刂茩z測(cè)器開關(guān)并且測(cè)量檢測(cè)器電壓的BECM來實(shí)施。 已經(jīng)商業(yè)開發(fā)用于車輛環(huán)境中的各種電池監(jiān)測(cè)集成電路設(shè)備。市售電池監(jiān)測(cè)集成電路(IC) 設(shè)備的示例包括購自馬薩諸塞州諾伍德的美國模擬器件公司（Analog Devices，Inc.)的 AD7280A設(shè)備、購自加利福尼亞州米爾皮塔斯的凌力爾特有限公司（Linear Technology Corporation)的LTC6804設(shè)備、以及購自加利福尼亞州米爾皮塔斯的英特娃爾公司 (Intersil Corporation)的ISL94212多單元裡離子電池管理器。
[0005] 如上所述的DC總線泄漏檢測(cè)對(duì)發(fā)生在逆變器的DC輸入側(cè)的隔離故障作出響應(yīng)，逆 變器將DC總線連接到交流(AC)牽引馬達(dá)和/或發(fā)電機(jī)。檢測(cè)包括AC牽引馬達(dá)或發(fā)電機(jī)和從 逆變器到馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的布線線纜的電路的AC側(cè)上的隔離故障同樣是必要的。然而，AC電路 中隔離故障的檢測(cè)需要連接到AC電路的單獨(dú)的檢測(cè)器或其他監(jiān)控器，這導(dǎo)致增加的成本和 復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明使用能夠檢測(cè)電池/總線泄漏電阻、用于附加地檢測(cè)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)線纜和繞 組的AC泄漏電阻的檢測(cè)電路系統(tǒng)類型。AC電路的泄漏電阻可以在AC運(yùn)行期間或在馬達(dá)或發(fā) 電機(jī)不旋轉(zhuǎn)期間進(jìn)行檢測(cè)。
[0007] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，一種電動(dòng)車輛包含可連接到DC電源的第一 DC總線和第二DC 總線。底盤地線分布在車輛內(nèi)。DC總線泄漏檢測(cè)器電路具有串聯(lián)在第一總線和底盤地線之 間的檢測(cè)器開關(guān)和檢測(cè)器電阻器，其中檢測(cè)器電阻器兩端測(cè)得的電壓正比于第二總線和底 盤地線之間的泄漏電阻。逆變器具有多個(gè)相橋臂，每個(gè)相橋臂具有連接在第一總線和第二 總線之間的第一相位開關(guān)和第二相位開關(guān)。AC牽引馬達(dá)具有連接到相橋臂的多個(gè)相。逆變 器控制電路連接到泄漏檢測(cè)器電路和相橋臂?？刂齐娐愤m于接收來自檢測(cè)器電路的根據(jù)預(yù) 定延遲期的數(shù)據(jù)消息，該數(shù)據(jù)消息用于識(shí)別測(cè)得的泄漏電阻。檢測(cè)切換事件，在該切換事件 期間相位開關(guān)被閉合持續(xù)大于延遲期的持續(xù)時(shí)間。如果在檢測(cè)到的切換事件期間接收到的 數(shù)據(jù)消息中的測(cè)得的泄漏電阻小于預(yù)定閾值，則指示馬達(dá)與底盤地線的電短路。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種檢測(cè)電動(dòng)車輛中的AC牽引馬達(dá)的電短路的方法，包含以下 步驟：
[0009] 可控地切換逆變器中的多個(gè)相橋臂，其中每個(gè)相橋臂具有連接在第一 DC總線和第 二DC總線之間的第一相位開關(guān)和第二相位開關(guān)，其中AC牽引馬達(dá)具有連接到相橋臂的多個(gè) 相，其中第一總線和第二總線連接到DC電源，并且其中相橋臂的切換驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)；
[0010] 重復(fù)取樣DC總線泄漏檢測(cè)器電路的檢測(cè)器電阻器兩端的電壓，DC總線泄漏檢測(cè)器 電路具有在第一總線和底盤地線之間的與檢測(cè)器電阻器串聯(lián)的檢測(cè)器開關(guān)，其中電壓正比 于第二總線和底盤地線之間的泄漏電阻，其中底盤地線分布在車輛內(nèi)，并且其中以預(yù)定延 遲生成多個(gè)取樣電壓；
[0011] 檢測(cè)在相位開關(guān)被閉合持續(xù)大于延遲期的持續(xù)時(shí)間期間切換事件的發(fā)生；
[0012] 響應(yīng)于檢測(cè)到的切換事件，將相應(yīng)的取樣的電壓的泄漏電阻與預(yù)定閾值進(jìn)行比 較，并且如果泄漏電阻小于預(yù)定閾值，則指示馬達(dá)與底盤地線的電短路。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包含以下步驟：
[0014] 經(jīng)由多路復(fù)用器總線將數(shù)據(jù)消息傳送至控制所述逆變器的逆變器控制器，其中數(shù) 據(jù)消息表示來自檢測(cè)器電路的相應(yīng)的取樣的電壓，并且其中預(yù)定延遲包括用于數(shù)據(jù)消息的 傳送時(shí)間。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中數(shù)據(jù)消息源于電池能量控制器，電池能量控制器 連接到DC電源、第一 DC總線和第二DC總線。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包含以下步驟：
[0017] 在當(dāng)馬達(dá)不旋轉(zhuǎn)時(shí)的時(shí)間期間，閉合選定的相位開關(guān)以便獲得作為所述馬達(dá)的電 短路的脫機(jī)診斷測(cè)試的測(cè)得的泄漏電阻。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種檢測(cè)電動(dòng)車輛中的馬達(dá)故障的方法，所述電動(dòng)車輛具有牽 引馬達(dá)和逆變器，該方法包含：
[0019] 測(cè)量第一 DC總線和底盤之間的泄漏電阻；
[0020] 根據(jù)延遲將泄漏電阻傳送至逆變器控制器；
[0021 ]檢測(cè)連接到第二DC總線的逆變器開關(guān)持續(xù)超過延遲的時(shí)間的激活；
[0022] 如果相應(yīng)的泄漏電阻小于閾值電阻，則指示馬達(dá)短路。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包含：
[0024]測(cè)量第二DC總線和底盤之間的第二泄漏電阻；
[0025] 根據(jù)延遲將所述第二泄漏電阻傳送至逆變器控制器；
[0026]檢測(cè)連接到第一 DC總線的另一個(gè)逆變器開關(guān)持續(xù)超過延遲的另一時(shí)間的激活；
[0027] 如果相應(yīng)的第二泄漏電阻小于閾值電阻，則指示馬達(dá)短路。
【附圖說明】
[0028] 圖1是不出了應(yīng)用本發(fā)明的電動(dòng)車輛的相關(guān)部分的框圖；
[0029] 圖2是示出了用于實(shí)施本發(fā)明的一種典型的電驅(qū)動(dòng)的示意圖；
[0030] 圖3是示出了與底盤地線的總線泄漏電阻和相應(yīng)的泄漏電阻檢測(cè)器的示意圖；
[0031] 圖4是示出了檢測(cè)DC總線和底盤地線之間的隔離故障的現(xiàn)有技術(shù)方法的流程圖；
[0032] 圖5是示出了控制器架構(gòu)的示意圖，控制器架構(gòu)中攜帶總線泄漏電阻信息的數(shù)據(jù) 消息被傳送到逆變器控制器；
[0033]圖6是逆變器和DC泄漏電阻檢測(cè)器的一個(gè)狀態(tài)的示意圖，該狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了使AC隔離 故障使用DC泄漏檢測(cè)器可檢測(cè)的流過AC泄漏電阻的電流；
[0034]圖7是示出了在圖6所示的逆變器和DC泄漏電阻檢測(cè)器的狀態(tài)下在不同位置處的 AC隔離故障仍然可檢測(cè)的示意圖；
[0035]圖8是示出了逆變器和DC泄漏電阻檢測(cè)器的不同狀態(tài)的示意圖，該狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了使 用連接到另一 DC總線的DC泄漏電阻檢測(cè)器可檢測(cè)的流過相同的AC隔離故障的電流；
[0036] 圖9是示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 本文所使用的術(shù)語"電動(dòng)車輛"包括具有用于車輛推進(jìn)的電動(dòng)馬達(dá)的車輛，例如純 電動(dòng)車輛(BEV)、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)和插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)。BEV包括電動(dòng) 馬達(dá)，其中用于馬達(dá)的能量源是可從外部電網(wǎng)再充電的電池。在BEV中，電池或其他DC電源 供應(yīng)用于車輛推進(jìn)的能量。HEV包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)，其中用于發(fā)動(dòng)機(jī)的能量源是燃 料并且用于馬達(dá)的能量源是DC存儲(chǔ)單元，例如電池。在HEV中，發(fā)動(dòng)機(jī)是用于車輛推進(jìn)的主 要能量源而電池提供用于車輛推進(jìn)的補(bǔ)充能量(例如，電池緩存燃料能量并且以電的形式 恢復(fù)動(dòng)能）。代替直接驅(qū)動(dòng)車輪，發(fā)動(dòng)機(jī)可以驅(qū)動(dòng)用于產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)牽引馬達(dá)或用于存儲(chǔ)在 電池中的電力的發(fā)電機(jī)。PHEV很像HEV，只是PHEV可以具有可從外部電網(wǎng)再充電的更大容量 的電池。在PHEV中，電池可以是用于車輛推進(jìn)的主要能量源直到電池消耗至低能量水平，此 時(shí)對(duì)于車輛推進(jìn)PHEV像HEV-樣運(yùn)行。
[0038] 通過簡(jiǎn)化的示例來說，圖1描繪了作為由電動(dòng)馬達(dá)11推進(jìn)而沒有來自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī) 的輔助的純電動(dòng)車輛(BEV)的車輛10。馬達(dá)11接收電力并且提供用于車輛推進(jìn)的驅(qū)動(dòng)扭矩。 馬達(dá)11也可以用作用于通過再生制動(dòng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電機(jī)。馬達(dá)11是動(dòng)力傳動(dòng)系 統(tǒng)12的一部分，在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)12中，變速箱13將馬達(dá)11連接到從動(dòng)輪14。變速箱13以預(yù)定 的齒輪比調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)扭矩和馬達(dá)11的速度。
[0039] 車輛10包括主電池組15和電池能量控制器模塊(BECM) 16 JECM16監(jiān)管電池操作、 執(zhí)行電池監(jiān)測(cè)并且控制電池充電器19。電池組15的輸出經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器17連接到逆變器 18,逆變器18根據(jù)來自馬達(dá)/發(fā)電機(jī)控制單元(MG⑶)20的命令將由電池供應(yīng)的直流(DC)電 源轉(zhuǎn)換成用于操作馬達(dá)11的交流(AC)電源。MGCU 20除其他方面外監(jiān)測(cè)馬達(dá)11的位置、速 度、扭矩和電力消耗并且將對(duì)應(yīng)于該信息的輸出信號(hào)提供到包括主車輛系統(tǒng)控制器21(其 可以是例如動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制模塊或PCM)的其它車輛系統(tǒng)。存儲(chǔ)器22可以設(shè)置在控制器21 中或車輛10中的其他位置以便存儲(chǔ)本領(lǐng)域中已知的診斷故障代碼(DTC)。
[0040]圖2示出了電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25的另一個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25具有通過接觸器開 關(guān)27和28連接到輸入電容器29的DC電源26(例如電池組或燃料電池）。接觸器27和28優(yōu)選是 具有用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25的驅(qū)動(dòng)模式選擇性地將電池26連接到輸入電容器29的打開狀態(tài) 和閉合狀態(tài)的機(jī)械開關(guān)。
[0041] 可變電壓轉(zhuǎn)換器(VVC)30將輸入電容器29連接到主電容器31，主電容器31用作例 如逆變器(INV)32和33的鏈路電容器。每個(gè)逆變器包括以橋式配置的多個(gè)開關(guān)裝置。逆變器 32中的開關(guān)以所需方式被切換以驅(qū)動(dòng)馬達(dá)34。逆變器33被切換以從發(fā)電機(jī)35再生能量到主 電容器31和DC電源26。
[0042]逆變器32和33中的每個(gè)相位開關(guān)裝置優(yōu)選由絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)組成。每 個(gè)IGBT優(yōu)選包括反并聯(lián)二極管。在逆變器32的第一橋臂36中，上部相位開關(guān)37和下部相位 開關(guān)38連接在第一正DC總線40和第二負(fù)總線41之間。第二相橋臂和第三相橋臂被類似地配 置。每個(gè)IGBT具有連接到MG⑶控制器39的各自的控制（即，柵極)端，MG⑶控制器39根據(jù)逆變 器的各種操作模式經(jīng)由本領(lǐng)域中已知的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)來控制開關(guān)。
[0043]圖3示出了用于圖2的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總線泄漏電阻和相應(yīng)的檢測(cè)器。底盤地線42表示 車輛的電勢(shì)被認(rèn)為是參考并且導(dǎo)通地連接在一起的導(dǎo)電部分?？偩€40和41的電隔離通過每 條總線與底盤地線42之間的電泄漏電阻來確定。因此，泄漏電阻43表示正總線40與底盤42 之間的隔離的水平。泄漏電阻44表示負(fù)總線41與底盤42之間的隔離。圖3示出了用于檢測(cè)泄 漏電阻的裝置，其中第一檢測(cè)器電路45設(shè)置在正總線40和底盤地線42之間并且第二檢測(cè)器 電路46設(shè)置在負(fù)總線41和底盤地線42之間。第一檢測(cè)器電路45包括與取樣開關(guān)48串聯(lián)的限 流電阻器47和電流感測(cè)電阻器49。控制器電路50(例如，包括在BECM中）連接到開關(guān)48,用于 選擇性地激活開關(guān)48使得所產(chǎn)生的流過檢測(cè)器電路45的第一電流產(chǎn)生正比于通過電阻44 的電流的電流感測(cè)電阻器49兩端的電壓，第一電流也通過泄漏電阻44。測(cè)得的電壓被提供 至控制器電路50,控制器電路50使用電壓值作為此時(shí)表示泄漏電阻44的大小的電流的指 示。同樣地，第二檢測(cè)器電路46包括類似地連接到控制器電路50的限流電阻器51、取樣開關(guān) 52和電流感測(cè)電阻器53的串聯(lián)連接。
[0044]在簡(jiǎn)化的示例中，泄漏電阻檢測(cè)系統(tǒng)使用流過檢測(cè)器電阻Rd(例如，電阻器47和49 的總和）的檢測(cè)器電流Id和測(cè)得的電池電壓Vb根據(jù)如下公式來確定總線之一的泄漏電阻Ru
[0045]
[0046] 所得的泄漏電阻值可以與隔離閾值(例如，500歐姆/伏)進(jìn)行比較，并且如果它小 于閾值，則檢測(cè)到隔離故障。響應(yīng)于故障，相應(yīng)的DTC可以通過BECM控制器50來設(shè)置和/或指 示器可以被打開以通知駕駛員該狀況。對(duì)于每種情況引發(fā)的不同的響應(yīng)，可以使用幾個(gè)不 同的閾值水平(例如允許車輛運(yùn)行至停車但防止未來啟動(dòng)在一個(gè)閾值水平，并且當(dāng)泄漏電 阻低于較高的閾值水平時(shí)僅生成駕駛員警報(bào)）。
[0047]當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正在運(yùn)行時(shí)，在通過測(cè)量總線泄漏電阻定期檢查DC總線隔離的過程 中，BECM 50交替地激活檢測(cè)器45和46持續(xù)預(yù)定時(shí)間段。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)時(shí)間段可以 持續(xù)約3秒，而在該時(shí)間段被激活的檢測(cè)器約每10毫秒進(jìn)行電流測(cè)量。為了提高穩(wěn)健性，在 一個(gè)時(shí)間段期間進(jìn)行的多次電流測(cè)量在與閾值進(jìn)行比較之前通常被濾波(例如，平均）。 [0048]用于檢查DC總線隔離的已知方法被總結(jié)于圖4的流程圖中。在步驟55,接通上部總 線泄漏檢測(cè)器電路持續(xù)預(yù)定的持續(xù)時(shí)間。在步驟56期間，檢測(cè)器電路通過基于感測(cè)流過檢 測(cè)器電路的電流來測(cè)量泄漏電阻以獲得多個(gè)樣本，流過檢測(cè)器電路的電流正比于負(fù)DC總線 和底盤地線之間的泄漏電阻。由于檢測(cè)器電阻器兩端測(cè)得的電壓降正比于所需的泄漏電阻 值，所以數(shù)據(jù)處理可以在測(cè)得的電壓上直接運(yùn)算，或可選擇地可以進(jìn)行計(jì)算使得包括與閾 值比較的數(shù)據(jù)處理可以使用實(shí)際的電阻值。
[0049] 在步驟57,對(duì)多個(gè)取樣值進(jìn)行濾波以便去除噪聲并且獲得更穩(wěn)健的泄漏電阻的確 定。在步驟58,經(jīng)濾波的泄漏電阻值Rl與泄漏電阻閾值Rt進(jìn)行比較。如果泄漏電阻低于閾值， 則在步驟59設(shè)置診斷故障代碼(DTC)，用于指示負(fù)DC短路（即，隔離故障）。如果泄漏電阻高 于閾值或在DTC設(shè)置之后，則該方法進(jìn)行到步驟60以接通下部DC總線泄漏檢測(cè)器電路(上部 檢測(cè)器也被關(guān)斷）。在步驟61，獲得用于表征泄漏電阻的多個(gè)檢測(cè)器電壓/電流測(cè)量值，并且 然后在步驟62將樣本進(jìn)行濾波。在步驟63,經(jīng)濾波的泄漏電阻值Rl與泄漏電阻閾值Rt進(jìn)行比 較。如果泄漏電阻小于閾值，則在步驟64設(shè)置DTC以指示正DC總線短路。然后該方法返回到 步驟55以再次使用上部檢測(cè)器電路。
[0050] 本發(fā)明擴(kuò)展DC總線泄漏檢測(cè)器電路的使用以實(shí)現(xiàn)圖5所示的AC負(fù)載電路系統(tǒng)（例 如，馬達(dá)線纜和繞組）中隔離故障或短路的檢測(cè)。BECM50經(jīng)由多路復(fù)用器總線54連接到逆變 器控制器39,其中總線54傳送響應(yīng)于從總線泄漏檢測(cè)器電路獲得的測(cè)量樣本中的每個(gè)而生 成的數(shù)據(jù)消息?？偩€54可以由例如控制器局域網(wǎng)(CAN)總線組成。為了提供隔離故障的發(fā)生 的快速檢測(cè)，可以優(yōu)選響應(yīng)于每個(gè)新的泄漏電阻測(cè)量值在沒有任何故意延遲的情況下生成 數(shù)據(jù)消息。典型的數(shù)據(jù)消息將包括測(cè)得的泄漏電阻（例如，測(cè)得的電壓或計(jì)算出的泄漏電 阻）的值連同各個(gè)測(cè)量樣本所產(chǎn)生的正或負(fù)總線泄漏檢測(cè)器的識(shí)別。接收數(shù)據(jù)消息中的信 息并且在預(yù)定延遲期之后可在逆變器控制器39中進(jìn)行處理，預(yù)定延遲期由a)取樣頻率固有 的延遲(例如，約IOms)和b)格式化、傳送和解碼總線消息固有的消息延遲(通常約IOms)組 成。因此，組合的延遲期可以是約20ms。由于延遲期，數(shù)據(jù)消息的泄漏電阻值僅在如下所述 的某些情況期間對(duì)逆變器控制器39是有用的。
[0051] 在用于電動(dòng)車輛的逆變器驅(qū)動(dòng)的AC牽引馬達(dá)的許多工況期間，逆變器相橋臂中的 相位開關(guān)的PWM切換以足夠高的頻率發(fā)生使得相位開關(guān)的連續(xù)激活通常小于泄漏電阻數(shù)據(jù) 的延遲期。然而，在例如低速運(yùn)轉(zhuǎn)的某些狀況期間，相位開關(guān)可以被連續(xù)激活(接通)持續(xù)長(zhǎng) 于延遲期的時(shí)間，這意味著特定的泄漏電阻測(cè)量值然后可以與特定的相位開關(guān)配置相關(guān) 聯(lián)。當(dāng)可以進(jìn)行該關(guān)聯(lián)時(shí)，則可以執(zhí)行將測(cè)得的泄漏電阻值與發(fā)生在馬達(dá)中（即，在馬達(dá)線 纜或繞組）的泄漏電阻聯(lián)系起來的計(jì)算。假設(shè)在DC總線沒有同時(shí)發(fā)生顯著的泄漏，則馬達(dá)與 底盤地線的電短路可以被量化。
[0052]圖6描繪了一種這樣的狀態(tài)：上部總線泄漏檢測(cè)器電路45的晶體管開關(guān)處于用于 取樣檢測(cè)器電阻器兩端的電壓的閉合位置，檢測(cè)器電阻器兩端的電壓正比于底盤地線42和 負(fù)總線41之間的泄漏電阻。此外，測(cè)得的電壓也依賴于存在于馬達(dá)34的繞組66和底盤地線 42之間的任何泄漏電阻65。能夠確定泄漏電阻65的值的必要條件是下部相位開關(guān)中的任何 一個(gè)一一例如相位開關(guān)38-一被閉合持續(xù)至少和預(yù)定延遲期一樣長(zhǎng)的時(shí)間段。
[0053]當(dāng)上部檢測(cè)器電路45被激活時(shí)，直接連接到負(fù)DC總線41的下部相位開關(guān)中的任何 一個(gè)可以提供用于檢測(cè)AC泄漏電阻的必要的電路連續(xù)性。此外，如圖6所示，由于泄漏電流 可以穿過馬達(dá)繞組，導(dǎo)致低的測(cè)得的泄漏電阻的任何隔離故障的準(zhǔn)確位置可以是逆變器的 AC負(fù)載側(cè)上的任意位置。圖7示出了相同的開關(guān)激活，其中導(dǎo)致低的泄漏電阻70的電短路反 而沿著通向馬達(dá)繞組67的輸入線纜發(fā)生。即使短路是在不同的位置，通過相位開關(guān)38的閉 合它仍然是可檢測(cè)的。
[0054]圖8示出了在不同的時(shí)間的電路配置，其中為了生成正DC總線40的泄漏電阻數(shù)據(jù) 的目的，下部檢測(cè)器電路46的檢測(cè)器開關(guān)被閉合。激活相位開關(guān)71，相位開關(guān)71是中間相橋 臂的上半部分并且連接到正DC總線40。在當(dāng)相位開關(guān)71被閉合以完成檢測(cè)路徑時(shí)的時(shí)間期 間，DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)72也可能需要被閉合。開關(guān)72的閉合或致動(dòng)狀態(tài)可以通過逆變器控 制器來直接確定或可以作為數(shù)據(jù)被包括在來自BECM控制器的數(shù)據(jù)消息中。在下部檢測(cè)器46 被激活而連接到正DC總線的上部相位開關(guān)中的任何一個(gè)被連續(xù)閉合持續(xù)大于或等于延遲 期的時(shí)間，形成穿過閉合開關(guān)、馬達(dá)繞組68和66以及泄漏電阻65的閉合電路。因此，逆變器 控制器能夠檢測(cè)相位開關(guān)被閉合足夠時(shí)間量的時(shí)刻，并且然后能夠評(píng)價(jià)從BECM控制器接收 到的數(shù)據(jù)消息以檢查需要的泄漏電阻測(cè)量值是否可用以便確定任何馬達(dá)線纜或繞組是否 經(jīng)歷小于閾值的泄漏電阻。
[0055]在圖9中示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選方法。在步驟80,逆變器控制器監(jiān)測(cè)在逆變器的 基于PffM操作期間正在進(jìn)行的相位開關(guān)閉合時(shí)期。在步驟81，進(jìn)行檢查以確定任何相位開關(guān) 閉合時(shí)期是否大于預(yù)定延遲。如果不是，則通過在步驟80和81之間循環(huán)繼續(xù)監(jiān)測(cè)。如果是， 則在步驟82進(jìn)行檢查以確定所識(shí)別的激活的DC泄漏電阻檢測(cè)器是否匹配進(jìn)行泄漏電阻測(cè) 量所需的那一個(gè)(即，當(dāng)上部相橋臂開關(guān)被閉合時(shí)，則所需的電阻泄漏電阻值將來自下部泄 漏檢測(cè)器電路，并且當(dāng)下部相橋臂開關(guān)被閉合時(shí)，則匹配檢測(cè)器是上部泄漏檢測(cè)器）。如果 滿足定時(shí)要求的相位開關(guān)不匹配當(dāng)前激活的泄漏檢測(cè)器電路，則返回步驟80。如果發(fā)現(xiàn)匹 配，則在步驟83將包含在最新的數(shù)據(jù)消息中的泄漏電阻值Rl與在相對(duì)較高的電阻水平（即， 適于檢測(cè)輕度隔離損失的水平，對(duì)于該輕度隔離損失，適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)是提供操作者警報(bào))設(shè)置 的第一泄漏電阻閾值Rt 1進(jìn)行比較。如果泄漏電阻大于第一閾值，則返回步驟80,因?yàn)椴淮嬖?隔離故障。如果泄漏電阻低于第一閾值Rn，則在步驟84將泄漏電阻Rl與第二泄漏電阻閾Rt 2 進(jìn)行比較，第二泄漏電阻閾Rt2具有比第一閾值低的水平并且適于檢測(cè)具有需要干預(yù)的嚴(yán)重 性的隔離故障。如果泄漏電阻不低于第二閾值，則在步驟85設(shè)置反映需要駕駛員警報(bào)或與 處理隔離故障的發(fā)展的早期階段一致的其他動(dòng)作的第一 DTC。如果步驟84確定泄漏電阻小 于第二閾值，則在步驟86設(shè)置反映需要干預(yù)的第二DTC(例如防止馬達(dá)重啟的代碼）。
[0056]除了在馬達(dá)運(yùn)行期間檢測(cè)包括馬達(dá)和馬達(dá)線纜的AC負(fù)載元件的電短路之外，本發(fā) 明也可以當(dāng)逆變器不運(yùn)行和馬達(dá)不旋轉(zhuǎn)時(shí)定位隔離故障，例如在用于馬達(dá)的電短路的脫機(jī) 診斷測(cè)試中。因此，任意選定的相位開關(guān)可以在這樣的診斷測(cè)試期間被閉合連同激活匹配 的泄漏檢測(cè)器電路中的一個(gè)使得BECM控制器將數(shù)據(jù)消息提供至逆變器控制器，該數(shù)據(jù)消息 包含表征在馬達(dá)元件處的泄漏的測(cè)得的電阻值。在接收該數(shù)據(jù)消息后，逆變器控制器打開 選定的相位開關(guān)并且將來自該數(shù)據(jù)消息的泄漏電阻值與閾值進(jìn)行比較以便檢測(cè)馬達(dá)和馬 達(dá)線纜的任何隔離故障。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電動(dòng)車輛，包含： 可連接到DC電源的第一 DC總線和第二DC總線； 分布在所述車輛內(nèi)的底盤地線； DC總線泄漏檢測(cè)器電路，所述DC總線泄漏檢測(cè)器電路具有串聯(lián)在所述第一總線和所述 底盤地線之間的檢測(cè)器開關(guān)和檢測(cè)器電阻器，其中所述檢測(cè)器電阻器兩端測(cè)得的電壓正比 于所述第二總線和所述底盤地線之間的泄漏電阻； 具有多個(gè)相橋臂的逆變器，每個(gè)所述相橋臂具有連接在所述第一總線和所述第二總線 之間的第一相位開關(guān)和第二相位開關(guān)； AC牽引馬達(dá)，所述AC牽引馬達(dá)具有連接到所述相橋臂的多個(gè)相；以及 逆變器控制電路，所述逆變器控制電路連接到所述泄漏檢測(cè)器電路和所述相橋臂，其 中所述控制電路適于a)接收來自檢測(cè)器電路的根據(jù)預(yù)定延遲期的數(shù)據(jù)消息，所述數(shù)據(jù)消息 用于識(shí)別測(cè)得的泄漏電阻，b)檢測(cè)切換事件，在所述切換事件期間相位開關(guān)被閉合持續(xù)大 于所述延遲期的持續(xù)時(shí)間，以及c)如果在檢測(cè)到的切換事件期間接收到的數(shù)據(jù)消息中的所 述測(cè)得的泄漏電阻小于預(yù)定閾值，則指示所述馬達(dá)與所述底盤地線的電短路。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，進(jìn)一步包含： 第二DC總線泄漏檢測(cè)器電路，所述第二DC總線泄漏檢測(cè)器電路具有串聯(lián)在所述第二總 線和所述底盤地線之間的第二檢測(cè)器開關(guān)和第二檢測(cè)器電阻器，其中所述第二檢測(cè)器電阻 器兩端測(cè)得的第二電壓正比于所述第一總線和所述底盤地線之間的第二泄漏電阻，其中所 述總線泄漏檢測(cè)器根據(jù)預(yù)定周期交替地操作，并且其中每個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)消息識(shí)別哪一個(gè)所 述總線泄漏檢測(cè)器產(chǎn)生相應(yīng)的測(cè)得的泄漏電阻； 其中所述逆變器控制電路進(jìn)一步適于根據(jù)匹配同時(shí)操作的所述總線泄漏檢測(cè)器的僅 所述第一相位開關(guān)或所述第二相位開關(guān)來檢測(cè)所述切換事件。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中所述逆變器控制電路進(jìn)一步適于在當(dāng)所述馬達(dá)不 旋轉(zhuǎn)時(shí)的時(shí)間期間閉合選定的相位開關(guān)以便獲得作為所述馬達(dá)的電短路的脫機(jī)診斷測(cè)試 的測(cè)得的泄漏電阻。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中電短路的所述指示包含在所述車輛內(nèi)的診斷存儲(chǔ) 器中設(shè)置診斷故障代碼。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK105938171SQ201610086859
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年2月16日
【發(fā)明人】帕皮亞·巴格奇, 本·A·塔巴托斯基·布什
【申請(qǐng)人】福特全球技術(shù)公司