CN106926703B - 用于辅助电动车辆的启动的***和方法 - Google Patents

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Abstract

用于辅助电动车辆的启动的***和方法。本发明涉及一种用于辅助包括电池和处理装置的电动车辆的启动的***和方法，所述处理装置被配置成：a)接收由连接在所述电池的高压端子与底盘之间的传感器测量的电压测量结果的序列，b)将从所述传感器接收到的所述电压测量结果的序列与预先建立的电压模式进行比较，其中，由电压值的序列形成每种电压模式，并且其中，每种电压模式与绝缘电阻值相关联，c)选择其电压值最接近于从所述传感器接收到的所述电压测量结果的序列的电压值的所述电压模式，d)从所选择的电压模式建立所述电池的绝缘电阻值，e)如果所获得的绝缘电阻值超出了确保电池的绝缘的预定绝缘电阻阈值，则启动所述车辆。

Description

用于辅助电动车辆的启动的***和方法
技术领域
本发明涉及一种用于辅助电动车辆的启动的新的***和方法。更具体地，本发明涉及一种配置成获得车辆电池的绝缘电阻值的***和方法。
本发明的一个目的是提供一种能够通过减少测试电池的绝缘电阻常规所需要的时间来提供快速启动的***和方法。
本发明的另一个目的是提供一种能够保证驾驶员和车辆二者的安全启动的***和方法。
本发明的另一个目的是提供一种能够简化同时提供可靠值的绝缘电阻值的获得的***和方法。
背景技术
提高安全性和舒适性始终是汽车工业中关注的事。对于诸如电气或混合动力车辆的电动车辆来说，高电压的电池的绝缘对于保证整个车辆及其乘客的安全来说非常重要。为此，电动车辆需要在执行诸如启动车辆的具体任务之前检查电池的绝缘水平是否足够的应用程序。
电动车辆的启动是潜在危险的任务，并且如果电池绝缘不良则可以造成乘客或者甚至车辆本身的危险。
为此，在能够启动车辆之前，必须测量高压线与底盘之间的电阻。根据该测量，电池的绝缘水平可以被确定并且因此可以启用或禁用启动。
当前，存在能够提供该测量的商业传感器。然而，平均来说，这种类型的传感器通常需要大约2秒来获得粗略的测量并且大约20秒来获得确切的值。在非常严重的绝缘故障的情况下，2秒时间测量仅提供指示。因此，为了确保使用电动车辆的安全性，在车辆实际启动之前驾驶员不得不等待相当长的时间。该时间与传感器获得确切的绝缘电阻值所需要的时间对应。
该启动延迟降低了驾驶舒适性。
因此，在电动车辆工业中开发一种能够在确保这种启动的安全性的同时减少这种车辆起动延迟的改进的***和方法是期望的。
发明内容
本发明通过提供一种能够快速启动而不会危及车辆或驾驶员的***来克服上述缺点。
本发明的一个方面涉及用于辅助电动车辆的启动的***，所述电动车辆包括用于为车辆供电的电池和处理装置，所述处理装置被配置成：
a)接收由连接在所述电池的高压端子与车辆底盘之间的传感器测量的电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列；
b)将从所述传感器(4)接收到的所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列与先前建立的电压模式(P0,P1,P2,...)进行比较，其中，由电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)的序列形成每种电压模式(P0,P1,P2,...)，并且其中，每种电压模式(P0,P1,P2,...)与绝缘电阻值(Ri；0≤i≤n)相关联；
c)选择如下的电压模式(Pi；0≤i≤n)，即，该电压模式(Pi；0≤i≤n)的电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)最接近于从所述传感器接收到的所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列的电压值；
d)建立与所选择的电压模式(P0,P1,P2,…)相关联的所述绝缘电阻值(Ri；0≤i≤n)，作为所述电池的绝缘电阻值；以及
e)如果所获得的绝缘电阻值超出了确保所述电池的绝缘的预定绝缘电阻阈值，则启动车辆。
本发明允许通过仅将传感器测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)与模式(P0,P1,P2,...)中的每个模式的电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)进行比较并且然后选择与所接收的测量结果最接近的模式来获得与由传感器获得的测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)相关联的绝缘电阻值。
提供这些模式，本发明能够快速获得绝缘电阻值，而无需必须等待传感器获得确切值。由于每种模式具有相关联的绝缘电阻值，所以不再需要这种等待。因此，绝缘电阻值通过选择模式来获得。因此，本发明通过减小启动车辆之前的延迟提供了快速启动。
此外，模式避免了不得不针对由传感器获得的每个特定的电压序列来获得绝缘电阻值。本发明使传感器电压(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)与所选模式的电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)等同。因此，绝缘电阻的可能值是有限的。这样，本发明对获得绝缘电阻值进行了简化。
此外，本发明提供了一种具有可变的并易于适应的性能的***。通过仅增加或减小模式的数量，本发明允许修改绝缘电阻值的精确度以及获得所述绝缘电阻值所需要的时间。增加所提供的模式的数量增加了所获得的值的精确度但是也增加了启动延迟，同时减小所提供的模式的数量减小了启动延迟但是也降低了所获得的值的精确度。
此外，本发明通过相对于预定电阻阈值评估绝缘电阻值保证了安全的车辆启动。所述阈值建立了电池的高压端子与底盘之间的最小期望的电阻。因此，如果所获得的值超出了所述阈值，则启动并且保证了安全启动。
本发明的另一方面涉及用于辅助电动车辆的启动的方法，其中，所述车辆包括电池和底盘，其中，所述方法包括以下步骤：
g)接收由连接在所述电池的高压端子与所述底盘之间的传感器测量的电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列；
h)将从所述传感器接收到的所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列与先前建立的电压模式(P0,P1,P2,...)进行比较，其中，由电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)的序列形成每种电压模式(P0,P1,P2,...)，并且其中，每种电压模式(P0,P1,P2,...)与绝缘电阻值(Ri；0≤i≤n)相关联；
i)选择如下的电压模式(Pi；0≤i≤n)，即，该电压模式(Pi；0≤i≤n)的电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)最接近于从所述传感器接收到的所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列的电压值；
j)建立与所选择的电压模式(P0,P1,P2,…)相关联的所述绝缘电阻值(Ri；0≤i≤n)，作为所述电池的绝缘电阻值；以及
k)如果所获得的绝缘电阻值超出了确保所述电池的绝缘的预定绝缘电阻阈值，则启动所述车辆。
附图说明
为了更好地理解本发明，出于示例性的和非限制的目的提供了下面的附图，其中：
图1示出了当在电动车辆中安装***时用于辅助该电动车辆的启动的所述***。
图2示出了表示两个不同的传感器测量结果的时间电压行为的曲线图，每个传感器测量结果与绝缘电阻值对应。另外，该图示出了与这些绝缘电阻值相关联的一组电压模式。
图3示出了与由传感器接收到的电压值对应的在图2中示出的时间电压行为的电等效电路。
图4示出了根据本发明的优选实施方式生成的、用于将从传感器接收到的电压测量结果的序列与电压模式中的每种电压模式的电压值进行比较的决策树的学习模式的示意图。
图5示出了图4中示出的决策树的学习模式的应用的示例。
图6示出了根据本发明的优选实施方式生成的决策树的执行模式的示意图。
图7示出了图5中所示出的决策树的执行模式的应用的示例。
具体实施方式
图1示出了当在电动车辆中安装***1时用于辅助该电动车辆的启动的该***1的电等效(electric equivalence)。***1包括用于为车辆供电的电池2和处理装置3。优选地，当安装时，***1还可以包括一对电阻器R、连接在电池2的高压端子与车辆底盘5之间的传感器4、和负载6。图1所示的电阻器R优选地是根据测试程序TP-305-01。电容器C是负载6所固有的，所述负载6表示电动车辆的充电器的引擎。
根据本发明，处理装置3被配置成：通过传感器4接收电压测量结果的序列，将所述电压测量结果的序列与先前建立的电压模式进行比较，其中，所述模式表示绝缘电阻值，选择与由传感器4提供的电压测量结果的序列最接近的电压模式，建立与所选择的电压模式相关联的绝缘电阻值，并且如果所获得的绝缘电阻值超出确保电池的绝缘的预定绝缘电阻阈值，则能够启动所述车辆。
图2示出了由传感器4提供的两个不同的测量结果的电势变化，所述传感器4感测电池2的高压端子与电池的底盘5之间的电阻。每条曲线由电压测量结果的序列形成，如所示的，所述电压测量结果在初始测量阶段具有强的变化并且在一定时间段之后稳定。
传感器4的电压值与图3所示类型的RC电路对应。因此，为了提供绝缘电阻的可靠测量，需要等到曲线的稳定。
图2所示的曲线稳定在不同的电压电平；因此，每条曲线与不同的绝缘电阻值相关联，其中，第一曲线Vc(R0)具有R0的绝缘电阻值以及第二曲线Vc(R1)具有R1的绝缘电阻值。
图2也示出了多个电压模式P0、P1、P2和P3。由电压值的序列形成每个模式，所述电压值表示由电池2的高压端子与底盘5之间的传感器4测量的电势的时间变化的初始阶段。该初始阶段通常延伸超过电势的稳定时间的大约10％至40％，优选地，超过所述稳定时间的25％。
将由电压测量结果的序列形成的每个传感器测量结果与形成每种电压模式的每个电压值的序列进行比较。因此，每个模式表示可能的传感器测量结果，并且因此表示绝缘电阻值的可能的结果。由于电压模式，可能的传感器测量结果是有限的，并且以同样的方式可以被标准化。由于绝缘电阻值通过电压模式的选择来确定，则同样的情况出现在绝缘电阻值上。这样，本发明对获得绝缘电阻值进行了简化。
在图2所示的示例中，模式P0和P1表示第一曲线Vc(R0)，并且模式P2和P3表示第二曲线Vc(R1)。因此，当将第一曲线Vc(R0)的电压值与模式(P0、P1、P2和P3)进行比较时，模式P0将被选为最接近的模式，同时，当将第二曲线Vc(R1)的电压值与电压模式(P0、P1、P2和P3)进行比较时，模式P2将被选择。
根据本发明，一旦模式被选择，就获得了绝缘电阻值。在所表示的示例中，由于模式P0和P1的电压值更近似于第一曲线Vc(R0)的电压值，这些模式P0和P1与R0相关联，并且由于电压模式P2和P3的电压值更近似于第二曲线Vc(R1)的电压值，这些电压模式P2和P3与R1相关联。因此，如果选择P0或P1，则所获得的绝缘电阻值将是R0，并且如果选择P2或P3，所获得的绝缘电阻值将是R1。
出于上述情况，P0选择导致R0的绝缘电阻值，并且P2选择导致R1的绝缘电阻值。
这样，本发明允许在传感器达到稳定状态之前确定绝缘电阻值。所述绝缘电阻值由模式来确定，所述模式包括电压曲线的初始斜坡的电压值。优选地，该初始斜坡大约在电势的稳定时间的10％至40％上延伸，优选地，在稳定时间的25％上延伸。
因此，本发明可以从由传感器捕捉的初始值预测与传感器测量结果相关联的绝缘电阻值。
根据优选实施方式，***的处理装置被进一步配置成获得多个电压模式，所述电压模式表示针对负载和绝缘电阻的多个预定值的在电池的高压端子与底盘之间的电势时间变化。因此，本发明能够生成并使用由***本身获得的电压模式。
优选地，处理装置被配置成从由电池的高压端子与底盘之间的电势的理论时间变化形成的第一组值和由连接在电池的高压端子与底盘之间的传感器测量的电势的经验时间变化形成的第二组值生成决策树。
图4示出了学习模式下的决策树的表示。在该模式下，从理论传感器值和经验传感器值训练决策树以获得为所建立的模式的函数的相应的绝缘电阻值。
如图4和图5所示，模式(P0,P1,P2,...)将根据从传感器接收到的电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列(X0,X1,X2…)和与每个传感器测量结果对应的绝缘电阻值(R0,R1,R2…)生成。以这种方式，模式与绝缘电阻值相关联，使得该绝缘电阻值将通过选择模式而被获知。
如图5所示，从电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤2)的每个序列(X0,X1,X2…)和其对应的绝缘电阻(R0,R1,R2…)，将创建模式(P0,P1,P2,...)和绝缘电阻值。也就是说，
X0＝[1,2,5]；R0＝10→P0＝[1,2,5]；R0＝10
X1＝[1,4,7]；R1＝6→P1＝[1,4,7]；R1＝6
X2＝[3,8,15]；R2＝3→P2＝[3,8,15]；R2＝3
X3＝[3,5,8]；R3＝7→P3＝[3,5,8]；R3＝7
一旦通过传感器值和绝缘电阻二者的理论值创建了决策树，就利用经验值训练所述树直到获得期望的误差为止。该误差依赖于所述树的尺寸、学习过程的质量和一些其它因素。由于模式仅与传感器电压曲线的初始斜坡对应，所以所述树的尺寸将是有限的。
一旦生成所述决策树，当将从传感器接收到的电压测量结果的序列(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)与电压模式(P0,P1,P2,...)中的每个模式进行比较时就可以应用所述决策树。
图6示出了执行模式下的决策树的表示。在该模式下，***能够选择与传感器电压测量最接近的模式，并且作为结果，能够获得绝缘电阻值。
图7示出了图5的决策树的执行模式的示例。将由传感器接收到的电压测量结果的序列[4,9,12]与树的分支的值进行比较。所述分支的值与模式的值对应。因此，[4,9,12]与P0＝[1,2,5]、P1＝[1,4,7]、P2＝[3,8,15]和P3＝[3,5,8]进行比较。此后，P2将被选择为最接近的，并且将很容易获得相关的绝缘电阻值，R＝3。
根据优选实施方式，电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)和电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)与电压的瞬时值对应。
另选地，在另一优选实施方式中，电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)和电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)与电压的瞬时值的导数(derivative)对应。
另选地，在另一优选实施方式中，电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)和电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)与电压的瞬时值的平均值或RMS对应。
一旦获得绝缘电阻值，所述处理装置就将所述值与预定绝缘电阻阈值进行比较。在优选实施方式中，预定绝缘电阻阈值在5Ω/V至100Ω/V的范围内。该预定绝缘电阻阈值确保了电池绝缘。因此，如果所获得的绝缘电阻值超出所述预定绝缘电阻阈值，则***将确保电池的绝缘，并且因此确保车辆的安全启动。

Claims (12)

1.一种用于辅助电动车辆的启动的***(1)，所述***(1)包括：
电池(2)，该电池用于为所述车辆供电；
传感器(4)，所述传感器(4)连接在所述电池(2)的高压端子与车辆底盘(5)之间，其中，所述传感器(4)具有初始斜坡状态和稳定状态；以及
处理装置(3)，其特征在于，所述处理装置(3)被配置成：
a)接收由所述传感器(4)在处于所述初始斜坡状态时测量的电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列；
b)将从所述传感器(4)接收到的所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列与先前建立的多个电压模式(P0,P1,P2,...)进行比较，其中，由电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)的序列形成所述多个电压模式(P0,P1,P2,...)中的每种电压模式，并且其中，所述多个电压模式(P0,P1,P2,...)中的每种电压模式与绝缘电阻值(Ri；0≤i≤n)相关联；
c)选择所述多个电压模式(P0,P1,P2,...)中的如下的电压模式(Pi；0≤i≤n)，即，该电压模式(Pi；0≤i≤n)的电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)最接近于从所述传感器(4)接收到的所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列的电压值；
d)建立与所选择的电压模式(P0,P1,P2,…)相关联的所述绝缘电阻值(Ri；0≤i≤n)，作为所述电池(2)的绝缘电阻值；以及
e)如果所获得的绝缘电阻值超出了确保所述电池(2)的绝缘的预定绝缘电阻阈值，则启动所述车辆。
2.根据权利要求1所述的***(1)，其中，所述处理装置(3)被进一步配置成：
f)针对负载和绝缘电阻的多个预定值获得表示所述电池(2)的所述高压端子与所述底盘(5)之间的电势的时间变化的多个电压模式。
3.根据权利要求2所述的***(1)，其中，所述处理装置(3)被配置成从由所述电池(2)的所述高压端子与所述底盘(5)之间的电势的理论时间变化形成的第一组值和由连接在所述电池(2)的所述高压端子与所述底盘(5)之间的传感器(4)测量的电势的经验时间变化形成的第二组值生成决策树。
4.根据权利要求3所述的***(1)，其中，所述处理装置(3)被配置成通过所述第一组值和所述第二组值的子集生成所述决策树，并且其中，所述子集中的任何子集的值的数量决定了所述决策树的级数。
5.根据权利要求3至4中的任一项所述的***(1)，其中，所述处理装置(3)被配置成当将从所述传感器(4)接收到的所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列与所述电压模式(P0,P1,P2,...)进行比较时应用所生成的决策树。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的***(1)，其中，所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)和所述电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)与电压的瞬时值对应。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的***(1)，其中，所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)和所述电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)与电压的瞬时值的导数对应。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的***(1)，其中，所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)和所述电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)与电压的瞬时值的平均值或RMS对应。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的***(1)，其中，所述预定绝缘电阻阈值在5Ω/V至100Ω/V的范围内。
10.一种用于辅助电动车辆的启动的方法，其中，所述车辆包括电池(2)和底盘(5)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
g)接收由传感器(4)在处于初始斜坡状态时测量的电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列，其中，所述传感器(4)连接在所述电池(2)的高压端子与所述底盘(5)之间，并且具有所述初始斜坡状态和稳定状态；
h)将从所述传感器(4)接收到的所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列与先前建立的多个电压模式(P0,P1,P2,...)进行比较，其中，由电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)的序列形成所述多个电压模式(P0,P1,P2,...)中的每种电压模式，并且其中，所述多个电压模式(P0,P1,P2,...)中的每种电压模式与绝缘电阻值(Ri；0≤i≤n)相关联；
i)选择所述多个电压模式(P0,P1,P2,...)中的如下的电压模式(Pi；0≤i≤n)，即，该电压模式(Pi；0≤i≤n)的电压值(pi0,pi1,pi2,...；0≤i≤n)最接近于从所述传感器(4)接收到的所述电压测量结果(xi0,xi1,xi2,...；0≤i≤n)的序列的电压值；
j)建立所选择的电压模式(P0,P1,P2,…)的所述绝缘电阻值(Ri；0≤i≤n)，作为所述电池(2)的绝缘电阻值；以及
k)如果所获得的绝缘电阻值超出了确保所述电池(2)的绝缘的预定绝缘电阻阈值，则启动所述车辆。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：
l)针对负载和绝缘电阻的多个预定值获得表示所述电池(2)的所述高压端子与所述底盘(5)之间的电势的时间变化的多个电压模式。
12.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码装置，当所述程序在通用处理器、数字信号处理器、FPGA、ASIC、微处理器、微控制器、或任何其它形式的可编程硬件上运行时，所述程序代码装置适于执行权利要求10至11中的任一项的方法步骤。
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