CN106199315A - 混合动力汽车高压***漏电故障诊断装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力汽车高压***漏电故障诊断装置及方法，高压***包括直流变换器、起发一体电机和锂电池，起发一体电机的正极分别与直流变换器的正极、锂电池的正极连接，起发一体电机的负极、直流变换器的负极以及锂电池的负极均分别接地；该装置包括***控制器，该***控制器通过CAN总线分别与直流变换器、起发一体电机和锂电池连接，***控制器通过CAN总线实时接收锂电池的电流Ib、起发一体电机的电流Im、直流变换器的电流Id，计算电流Ib、电流Im、电流Id的矢量和，并取绝对值Isum，***控制器根据绝对值Isum的大小诊断漏电的严重程度。本发明能够防止烧车事故的发生。
Description
技术领域
本发明属于混合动力汽车安全控制技术，具体涉及一种混合动力汽车高压***漏电故障诊断装置及方法。
背景技术
混合动力汽车由于使用高压零部件，在实际推广和使用过程中，偶尔出现烧车等事故，高压***安全性能直接影响到用乘员人身和财产安全。目前混动汽车通过改善零部件设计、优化零部件保护、及时更换老化零部件、保持良好使用习惯等方法来避免烧车。但这些方法仅从零部件本身故障时进行安全防护，而未从***层面考虑漏电情况。车辆在行驶过程中，零部件本身存在不可诊断的漏电故障。即使零部件一切正常，仍可能出现线束磨损、零部件桩头与周边零部件短路等问题，导致线束或零部件桩头与周边器件形成电流回路而漏电。目前控制***均无有效方法防范这两类漏电风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力汽车高压***漏电故障诊断装置及方法，以防止烧车事故的发生。
本发明所述的混合动力汽车高压***漏电故障诊断装置，高压***包括直流变换器、起发一体电机和锂电池，起发一体电机的正极分别与直流变换器的正极、锂电池的正极连接，起发一体电机的负极、直流变换器的负极以及锂电池的负极均分别接地；该装置包括***控制器，该***控制器通过CAN总线分别与直流变换器、起发一体电机和锂电池连接；
***控制器通过CAN总线实时接收锂电池的电流Ib、起发一体电机的电流Im、直流变换器的电流Id，计算电流Ib、电流Im、电流Id的矢量和，并取绝对值Isum，***控制器根据绝对值Isum的大小诊断漏电的严重程度。
漏电故障诊断逻辑基本原理为：不同工况下***应遵守基尔霍夫电流定律：所有流入高压线束的电流总和等于所有流出高压线束的电流总和。当锂电池放电时，锂电池电流为起发一体电机和直流变换器电流总和，而当锂电池充电时，起发一体电机电流为锂电池电流和直流变换器电流总和。将三个高压功率器件(即指直流变换器、起发一体电机和锂电池)的电流进行矢量化，则三个高压功率器件的电流矢量和为零。但实际应用中电流传感器和软件计算存在不可避免的精度误差，同时高压线束本身也存在内阻会导致电流偏差，所以高压功率器件的电流矢量和并不能精确的为零，而是在零周围波动。当高压***严重漏电时，漏电负载分流高压侧电流，高压功率器件的电流矢量和就与零偏差很大，根据高压功率器件的电流矢量和的大小就可以判断出高压***的漏电程度。
所述***控制器在判断出绝对值Isum大于漏电电流阈值Iw，且漏电累计时长Tr大于漏电时长阈值Tf时，控制直流变换器、起发一体电机和锂电池停止工作。
本发明所述的一种混合动力汽车高压***漏电故障诊断方法，采用本发明所述的混合动力汽车高压***的漏电故障诊断装置，其诊断方法包括以下步骤：
步骤1、***控制器通过CAN总线实时接收锂电池的电流Ib、起发一体电机的电流Im、直流变换器的电流Id；
步骤2、计算电流Ib、电流Im、电流Id的矢量和，并取绝对值Isum；
步骤3、判断绝对值Isum是否大于漏电电流阈值Iw，且漏电累计时长Tr是否大于漏电时长阈值Tf时，若是，则认为高压***出现严重漏电，并控制直流变换器、起发一体电机和锂电池停止工作，若否，则认为高压***未出现漏电故障，高压***继续工作。
在执行所述步骤1之前，所述***控制器判断当前车辆工况，并根据车辆工况确定电流Ib、电流Im、电流Id的方向：
(a)当车辆工况为混动***助力时，锂电池的电流Ib为正，起发一体电机的电流Im、直流变换器的电流Id为负；
(b)当车辆工况为混动***回收能量时，起发一体电机的电流Im为正，锂电池的电流Ib、直流变换器的电流Id为负。
所述漏电电流阈值Iw的计算公式为：
Iw＝(δb+δd+δm)*λ；
其中，δb为锂电池电流传感器精度，δd为直流变换器电流传感器精度，δm为起发一体电机电流精度，λ为安全系数。
本发明的有益效果：当***判断出因线束磨损、零部件损坏等非人为的功率损耗时，能够自动关闭高压***，主动规避烧车事故，提高了整车的安全等级和可靠性；***控制器采用整车上现有的混动***控制器，故不会增加车辆的硬件成本。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明实际测试结果；
图中，1-CAN总线，2-起发一体电机，3-高压功率线束，4-漏电负载，5-***控制器，6-直流变换器，7-锂电池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的混合动力汽车高压***漏电故障诊断装置，高压***包括直流变换器6、起发一体电机2和锂电池7。三个高压功率器件均集成了控制器，可实时通过CAN总线1与***控制器5交互零部件状态与***控制指令。起发一体电机2的正极通过高压功率线束3分别与直流变换器6的正极、锂电池7的正极连接，起发一体电机2的负极、直流变换器6的负极以及锂电池7的负极均分别接地。该装置包括***控制器5，该***控制器5通过CAN总线1分别与直流变换器6、起发一体电机2和锂电池7连接。当高压***出现漏电故障时，将漏电视为高压侧的一个用电负载(即图1中的漏电负载4)，漏电负载4会分流高压***的部分电流。三个高压功率器件通过CAN总线1将自身的电流、工作状态等信息发送给***控制器5，***控制器5则根据***和零部件工况控制其工作在不同模式下。
锂电池7内置有电流传感器，通过该电流传感器测得锂电池7的电流大小。直流变换器6内置有电流传感器，通过该电流传感器测得直流变换器6高压侧电流大小。起发一体电机2根据电机控制器内部的电流计算模型来计算起发一体电机2的电流大小。
***运行时，***控制器5通过CAN总线1***控制器5通过CAN总线1实时接收锂电池7的电流Ib、起发一体电机2的电流Im、直流变换器6的电流Id。如图1所示，电流从零部件流出，则该电流值为正，反之，为负。混动***助力时，锂电池7放电，起发一体电机2拖动，直流变换器6将高压转化为低压，电流从锂电池7流入到起发一体电机2和直流变换器6。此时锂电池7电流为正，起发一体电机2、直流变换器6电流均为负。同理，当车辆工况为混动***回收能量时，起发一体电机2电流为正，锂电池7的电流、直流变换器6电流均为负。无论***是助力还是发电，当产生漏电时均是电流流入漏电负载4。***控制器5计算三个高压功率器件电流的矢量和并取绝对值，正常情况下，电流矢量和应在0附近波动。当***严重漏电时，漏电负载4分流高压部分电流，漏电负载4、锂电池7、起发一体电机2、直流变换器6四个电流的矢量为零，即漏电电流大小等于三个高压功率器件的电流矢量和的绝对值Isum。通过判断三个高压功率器件的电流矢量和的绝对值Isum的大小，就可以判断漏电电流大小，进而诊断出漏电严重程度。
本发明所述的一种混合动力汽车高压***漏电故障诊断方法，采用本发明所述的混合动力汽车高压***的漏电故障诊断装置，其诊断方法包括以下步骤：
在执行所述步骤1之前，首先进行***初始化：Im＝0；Ib＝0；Id＝0；Rc＝0；Tr＝0；R＝0；HVe＝1；其中，Rc为当前程序循环发生漏电故障标志，R为持续漏电一定时间标志，也即确认漏电故障标志；HVe为高压***工作标志。
步骤1、***控制器5通过CAN总线1实时接收锂电池7的电流Ib、起发一体电机2的电流Im、直流变换器6的电流Id。在此步骤中，***控制器5会判断当前车辆工况，并根据车辆工况确定电流Ib、电流Im、电流Id的方向：
(a)当车辆工况为混动***助力时，锂电池7的电流Ib为正，起发一体电机2的电流Im、直流变换器6的电流Id为负。
(b)当车辆工况为混动***回收能量时，起发一体电机2的电流Im为正，锂电池7的电流Ib、直流变换器6的电流Id为负。
步骤2、计算电流Ib、电流Im、电流Id的矢量和，并取绝对值Isum。
步骤3、判断绝对值Isum是否大于漏电电流阈值Iw，且漏电累计时长Tr是否大于漏电时长阈值Tf时，若是，则认为高压***出现严重漏电，并控制直流变换器6、起发一体电机2和锂电池7停止工作，若否，则认为高压***未出现漏电故障，高压***继续工作。具体为：
(3a)***控制器5判断电流Ib、电流Im、电流Id矢量和的绝对值Isum(即漏电电流)是否大于漏电电流阈值Iw，若满足条件，则认为当前循环漏电严重，将Rc置1，即Rc＝1，同时计时；若不满足，则当前循环无严重漏电，Rc＝0，Tr＝0。
(3b)判断连续严重漏电累计时长Tr是否大于Tf，若满足条件，则***控制器5诊断确实出现了漏电故障。此时，***控制器报出并记录漏电故障，将R置1，将HVe置0，同时控制高压***退出工作。若不满足，则认为未出现漏电故障，高压***继续工作。
本发明中，所述漏电电流阈值Iw的计算公式为：Iw＝(δb+δd+δm)*λ；其中，δb为锂电池电流传感器精度，δd为直流变换器电流传感器精度，δm为起发一体电机电流精度，λ为安全系数。
如图2所示，为实测的漏电故障诊断数据。当Isum>Iw时，则将当前程序循环发生漏电标志Rc置1。若Rc持续置1，且Tr>Tf时，则将发生漏电故障标志R置1。允许高压***工作标志HVe置0，即表示高压***需停止工作。在1.7s后，三个高压功率器件的电流矢量和的绝对值为0，表明高压***已经停止工作。
Claims (5)
1.一种混合动力汽车高压***漏电故障诊断装置，高压***包括直流变换器(6)、起发一体电机(2)和锂电池(7)，起发一体电机(2)的正极分别与直流变换器(6)的正极、锂电池(7)的正极连接，起发一体电机(2)的负极、直流变换器(6)的负极以及锂电池(7)的负极均分别接地；其特征在于：该装置包括***控制器(5)，该***控制器(5)通过CAN总线(1)分别与直流变换器(6)、起发一体电机(2)和锂电池(7)连接；
***控制器(5)通过CAN总线(1)实时接收锂电池(7)的电流Ib、起发一体电机(2)的电流Im、直流变换器(6)的电流Id，计算电流Ib、电流Im、电流Id的矢量和，并取绝对值Isum，***控制器(5)根据绝对值Isum的大小诊断漏电的严重程度。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车高压***漏电故障诊断装置，其特征在于：所述***控制器(5)在判断出绝对值Isum大于漏电电流阈值Iw，且漏电累计时长Tr大于漏电时长阈值Tf时，控制直流变换器(6)、起发一体电机(2)和锂电池(7)停止工作。
3.一种混合动力汽车高压***漏电故障诊断方法，其特征在于：采用如权利1或2所述的混合动力汽车高压***的漏电故障诊断装置，其诊断方法包括以下步骤：
步骤1、***控制器(5)通过CAN总线(1)实时接收锂电池(7)的电流Ib、起发一体电机(2)的电流Im、直流变换器(6)的电流Id；
步骤2、计算电流Ib、电流Im、电流Id的矢量和，并取绝对值Isum；
步骤3、判断绝对值Isum是否大于漏电电流阈值Iw，且漏电累计时长Tr是否大于漏电时长阈值Tf时，若是，则认为高压***出现严重漏电，并控制直流变换器(6)、起发一体电机(2)和锂电池(7)停止工作，若否，则认为高压***未出现漏电故障，高压***继续工作。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车高压***漏电故障诊断方法，其特征在于：
在执行所述步骤1之前，所述***控制器(5)判断当前车辆工况，并根据车辆工况确定电流Ib、电流Im、电流Id的方向：
(a)当车辆工况为混动***助力时，锂电池(7)的电流Ib为正，起发一体电机(2)的电流Im、直流变换器(6)的电流Id为负；
(b)当车辆工况为混动***回收能量时，起发一体电机(2)的电流Im为正，锂电池(7)的电流Ib、直流变换器(6)的电流Id为负。
5.根据权利要求3或4所述的混合动力汽车高压***漏电故障诊断方法，其特征在于：所述漏电电流阈值Iw的计算公式为：
Iw＝(δb+δd+δm)*λ；
其中，δb为锂电池电流传感器精度，δd为直流变换器电流传感器精度，δm为起发一体电机电流精度，λ为安全系数。
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