CN111189645B - 用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和*** - Google Patents

用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和*** Download PDF

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Abstract

本申请涉及用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***。用于以减少的处理时间执行诊断的操作(例如，车辆诊断，其包括在高压(HV)电池对车辆的电力网预充电期间的短路和低阻抗诊断，以及包括用于测量在电力网和另一电力网之间的绝缘电阻的绝缘电阻监测诊断)包括在物理参数(电压或电流信号)被诊断过程所涉及的被测设备生成时测量该参数。诊断过程需要参数的稳定值。参数在开始时间期间被生成时变化，并在结束时间期间被生成时是稳定的。当在开始时间期间生成参数时，预测该参数在结束时间期间将具有的参数的稳定值。基于在开始时间期间参数的测量值的变化来预测参数的稳定值。

Description

用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***
技术领域
本发明涉及用于执行诊断(诸如，车辆诊断)的过程。
背景
车辆的诊断过程涉及将在车辆操作期间生成的物理参数与标准进行比较。根据比较，可以采取控制行动。通常，该比较需要将物理参数的稳定值与标准进行比较。然而，稳定物理参数可能花费一定时间。因此，诊断过程和任何因而导致的控制行动被延迟。
概述
提供了用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法。该方法包括在物理参数由诊断过程所涉及的被测设备生成时由与控制器通信的传感器测量该物理参数。诊断过程需要物理参数的稳定值。在开始时段期间被生成时，物理参数变化，并且在结束时段期间生成时物理参数是稳定的。该方法还包括当物理参数在开始时段期间生成时由控制器预测物理参数在结束时段期间将具有的物理参数的稳定值。基于物理参数的测量值在开始时段期间的变化来预测物理参数的稳定值。该方法还包括由控制器将物理参数的预测的稳定值与标准进行比较，并且由控制器根据物理参数的预测的稳定值与标准的比较来执行控制行动。
该方法还可以包括由控制器从传感器对物理参数的测量中获得物理参数在开始时段期间的第一时间段的第一对时刻的值和物理参数在开始时段期间的随后的第二时间段的第二对时刻的值。在这种情况下，基于以下项来预测物理参数的稳定值：(i)第一时间段的第一斜率，该第一斜率取决于物理参数在第一对时刻的值，以及(ii)第二时间段的第二斜率，该第二斜率取决于物理参数在第二对时刻的值。
该方法还可以包括由控制器从传感器对物理参数的测量中获得物理参数在开始时段期间的第一时间段的三个或更多个时刻的值以及物理参数在开始时段期间的随后的第二时间段的三个或更多个时刻的值。基于以下项来预测物理参数的稳定值：(i)第一时间段的第一斜率，该第一斜率取决于物理参数在三个或更多个时刻的值，以及(ii)第二时间段的第二斜率，该第二斜率取决于物理参数在三个或更多个时刻的值。
物理参数可以是电气参数(诸如电压信号或电流信号)或者热参数(诸如，温度信号)。传感器是相应的传感器，诸如电压传感器、电流传感器或温度传感器。
提供了用于具有电池和电力网的车辆的***。该***包括传感器和与传感器通信的控制器。控制器被配置成控制涉及对电力网充电的电池的预充电操作，并针对预充电操作以减少的处理时间执行短路诊断过程。传感器被配置成测量在预充电操作期间生成的电气参数。短路诊断过程需要电气参数的稳定值。在预充电操作开始期间被生成时，电气参数变化，并且在预充电操作结束期间被生成时，电气参数是稳定的。控制器具有存储预定的短路阈值的存储器。控制器还被配置成通过以下操作来执行短路诊断过程：(i)当电气参数在预充电操作开始期间被生成时，预测电气参数在预充电操作结束期间的给定时间将具有的电气参数的稳定值，控制器基于电气参数的测量值在预充电操作开始期间的变化来预测电气参数的稳定值，以及(ii)将电气参数的预测的稳定值与在给定时间的短路阈值的值进行比较以确定是否存在短路。
控制器还被配置成根据短路是否被检测到来执行控制行动。例如，控制器还可以被配置为在短路被检测到时终止预充电操作、使电力网与电池断开和/或使车辆固定不动。
控制器的存储器还可以存储预定的低阻抗阈值。在这种情况下，控制器还可以被配置为通过在电气参数在预充电操作开始期间被生成时将电气参数在预充电操作结束期间的给定时间将具有的电气参数的稳定值与低阻抗阈值在给定时间的值进行比较以确定是否存在低阻抗来在预充电操作期间针对电力网以减少的处理时间执行低阻抗诊断过程。
控制器还被配置成根据低阻抗是否被检测到来执行控制行动。例如，控制器还可以被配置成使其他诊断测试被执行以尝试识别在低阻抗被检测到时没有正确地断开的任何消耗负载。
提供了用于具有电池、高压(HV)电力网和低压(LV)电力网的车辆的***。该***包括控制器，其被配置为以减少的处理时间执行绝缘电阻监测诊断过程，用于测量在HV电力网和LV电力网之间的绝缘电阻。传感器被配置为在绝缘电阻监测诊断过程期间测量在HV电力网和LV电力网之间生成的电气参数。绝缘电阻监测诊断过程需要电气参数的稳定值。电气参数在循环开始期间被生成时变化，并且在循环结束期间被生成时是稳定的。控制器与传感器通信，并且还被配置成通过以下操作执行绝缘电阻监测诊断过程：(i)当电气参数在循环开始期间被生成时，预测电气参数在循环结束期间的给定时间将具有的电气参数的稳定值，控制器基于电气参数的测量值在循环开始期间的变化来预测电气参数的稳定值，以及(ii)基于电气参数的稳定值来检测绝缘电阻的值。
控制器还被配置成根据绝缘电阻的值来执行控制行动。例如，控制器可以还被配置成在绝缘电阻的值低时使车辆固定不动和/或使车辆的HV电池与HV电力网断开。
附图说明
图1图示了描述用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***的操作的流程图；
图2A图示了与用于预测待在诊断过程期间与标准进行比较的电压信号的稳定值的第一计算过程对应的曲线图，该第一计算过程由用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***使用；
图2B图示了与用于预测待在诊断过程期间与标准进行比较的电压信号的稳定值的第二计算过程对应的曲线图，该第二计算过程由用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***使用；
图3图示了具有高压(HV)电池、HV电力网和控制器的车辆的***的框图，其中控制器被配置成针对涉及给HV电力网充电的电池的预充电操作以减少的处理时间执行短路和低阻抗诊断过程；
图4图示了在图3的***的预充电操作期间与HV电力网中的短路故障对应的曲线图，控制器使用用于以减少的处理时间执行短路诊断过程的操作来检测短路状况；
图5图示了包括在车辆的HV电力网和低压(LV)电力网之间的绝缘电阻的模型的***的框图，该***具有被配置为以减少的处理时间执行绝缘电阻的绝缘电阻监测诊断过程的控制器；以及
图6图示了与在绝缘电阻监测诊断过程期间在图5的***的HV和LV电力网之间生成的电压信号对应的曲线图，控制器用于为绝缘电阻监测诊断过程分析电压信号的稳定值。
详细描述
本文公开了本发明的详细的实施例；然而，应理解的是，所公开的实施例仅是可以以各种形式和可替代的形式体现的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的特定的结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域中的技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。
现在参考图1，示出了描述用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***的操作的流程图10。如在框12中所指示的，该操作包括测量待与标准进行比较的物理参数，作为诊断过程的一部分。物理参数在诊断过程期间诸如由“被测设备”(例如，诊断过程所涉及的设备、装置、***等)生成。物理参数可以是电气参数(诸如，电压或电流信号)、热参数(诸如，温度信号)等。
诊断过程需要物理参数的稳定值。然而，在物理参数的初始生成阶段期间，物理参数变化并且不是稳定的。在物理参数的最后生成阶段期间，物理参数变得稳定。因此，物理参数变得稳定要花费时间。
如在框14中所指示的，该操作还包括在物理参数稳定之前预测物理参数的稳定值。物理参数的稳定值在物理参数尚未稳定时的物理参数的初始生成阶段期间被预测。预测的稳定值是对在物理参数稳定的物理参数的最终生成阶段期间的物理参数的稳定值的预测。也就是说，预测的稳定值就是对物理参数变得稳定后的物理参数的值的预测。
如上所述，物理参数在物理参数尚未稳定时的初始生成阶段期间变化。如在框14中进一步所指示的，对物理参数的稳定值的预测涉及在物理参数尚未稳定时分析物理参数的变化。基于物理参数的变化来计算预测的稳定值。
如在框16中所指示的，操作还包括将预测的稳定值与标准进行比较；以及如在框18中所指示的，根据预测的稳定值与标准的比较来执行控制行动。
如上所示，诊断过程需要物理参数的稳定值与标准进行比较，但是物理参数在一段时间内未变得稳定。因此，该操作具有减少诊断过程的处理时间的优点，因为在物理参数稳定之前，就提供了用于与标准比较的预测的物理参数的稳定值。因此，操作不需要等待物理参数变得稳定。因此，框16的比较步骤和框18的任何因而导致的控制行动可以在物理参数变得稳定之前被执行，而不用等待物理参数变得稳定。通过这种方式，以减少的处理时间执行诊断过程。
现在参考图2A，继续参考图1，示出了与用于预测在诊断过程期间待与标准进行比较的电压信号22的稳定值的第一计算过程对应的曲线图20。第一计算过程可以由电子控制器(例如，车辆控制器)等执行，该电子控制器与电压传感器通信以从电压传感器接收电压信号22的值。电压信号22是依据图1的框12随着时间的推移而测量的物理参数。第一计算过程涉及在电压信号稳定之前预测电压信号22的稳定值，其中该预测基于电压信号尚未稳定时的电压信号的变化。因此，第一计算过程对应于图1的框14，并且可以由用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***使用。
曲线图20是随着时间的推移而生成的电压信号22的曲线。例如，如在曲线图20中所示的，时间的持续时间是十秒，其中开始时间是零秒而结束时间是十秒。在测量电压信号之前，电压信号22的一般形式是已知的。这个一般形式包括电压信号22，其通常具有指数形状并且(但也许对于噪声)是连续的，最初变化并随着时间增加变得稳定，并且随着时间接近结束时间接近极限值或值范围。然而，在测量电压信号22之前不知道的是电压信号在结束时间的实际值。也就是说，在测量电压信号22之前已知电压信号在结束时间的值将是稳定的，但不知道该值是什么，直到在结束时间测量到电压信号为止。如在图2A中所指示的，在十秒的结束时间测量的电压信号22的值是15.43V。因此，在测量电压信号22十秒后，在十秒标记处获得电压信号的稳定值(即，15.43V)。
第一计算过程可以用于在电压信号稳定之前预测电压信号的稳定值，而不是等待整整十秒来测量电压信号22的稳定值。也就是说，第一计算过程可用于在电压信号变化且尚未变得稳定时在早期预测电压信号22的稳定值。
参考图2A，执行用于预测或估计电压信号22的稳定值的第一计算过程的控制器通过在电压信号的初始持续时间期间测量电压信号22在第一时间段[tA,tA+TLA]和第二时间段[tB,tB+TLB]中的值来开启第一计算过程。在时刻tA和tB获得的电压值被称为VA和VB。持续时间段TLA和TLB可以具有不同的值。依据第一计算过程，控制器然后使用适当的方法(多点回归、……)利用电压信号在时间段[tA,tA+TLA]和[tB,tB+TLB]中的值来计算电压信号22的斜率。所获得的斜率值被称为SA和SB。依据第一计算过程，控制器根据等式1来预测电压信号22的最终值VF(即，预测或估计的电压信号的稳定值)：
Figure GDA0002618608520000061
例如，参考图2A，SA＝(5.08–0.00)/(1.00–0.00)＝5.08；SB＝(8.50–5.09)/(2.00–1.00)＝3.41；SB/SA＝0.67；以及VF＝((0.67*0.00)–5.09)/(0.67–1)＝15.42。
在这种情况下，估计的15.42V的值与在十秒标记处测量的15.43V的值基本上相同。参考图2A，在该示例中，在使用第一计算过程与测量电压信号22整整十秒之间的差异在于估计的15.42V的值仅在两秒标记之后就获得。因此，电压信号22的稳定值在早期被获得，而不是等待整整十秒。因此，根据图1的框16和18，包括将电压信号22的稳定值与标准进行比较以及执行适当控制行动的操作的诊断过程可以由控制器以减少的处理时间来执行。此外，如从描述中明显看出的，所需的处理能力低。
现在参考图2B，继续参考图1，示出了与用于预测在诊断过程期间待与标准进行比较的电压信号42的稳定值的第二计算过程对应的曲线图40。第二计算过程可以由上面提到的电子控制器等执行。第二计算过程涉及在电压信号稳定之前预测电压信号42的稳定值，其中预测基于电压信号尚未稳定时的电压信号的变化。因此，第二计算过程对应于图1的框14，并且可以由用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***使用。
电压信号42是在图2A的曲线图20中所示的电压信号22的噪声版本。噪声可能在电压信号的测量中引入误差。为了避免该误差，第二计算过程测量多对电压点。特别地，依据第二计算过程，测量几对时间点ti,1和ti,2其中条件为ti,2-ti,1＝tB-tA，其中在时间点ti和ti+1测量的电压信号值被称为Vi,1和Vi,2。第二计算过程还捕获数据以使用适当的方法(多点回归、……)来执行两个斜率SA和SB的计算。在斜率SA和SB都已经被计算出(通常t＝tB+tLB)的时间，并且使用所存储的信息，执行第二计算过程的控制器根据等式2计算几个VFi：
Figure GDA0002618608520000071
然后，执行第二计算过程的控制器使用等式3根据这些所计算的值的平均值来预测电压信号42的最终值VF(即，预测或估计的电压信号的稳定值)：
Figure GDA0002618608520000072
例如，参考图2B，SA＝5.12(通过多点回归获得)；SB＝3.40(通过多点回归获得)；SB/SA＝0.66；VF1＝(0.66*0.00–5.31)/(0.66–1)＝15.79；VF2＝(0.66*1.61–6.29)/(0.66–1)＝15.53；VF3＝(0.66*2.82–7.08)/(0.66–1)＝15.48；VF4＝(0.66*4.10–7.88)/(0.66–1)＝15.34；以及VF5＝(0.66*5.31–8.68)/(0.66–1)＝15.32；并且VF＝(15.79+15.53+15.48+15.34+15.32)/5＝15.49。
再次，在该示例中，在两秒标记处，已经完成了电压信号42的所需测量，因此第二计算过程可以计算斜率SA和SB以及电压值VFi，i＝1,2,3,4和5。因此，即使有噪声，第二计算过程也可以用来预测稳定值VF＝15.49V，其与在十秒标记处测量的电压值15.43V几乎相同。因此，像第一计算过程一样，在两秒标记处进行的计算获得了电压信号42在十秒标记处的在小于0.5％的容差ε范围内的稳定值。此外，如从描述中明显看出的，像第一计算过程一样，所需的处理能力很低。
现在参考图3，示出了具有高压(HV)电池104、HV电力网106和控制器108的车辆102的***100的框图。控制器108电气地耦合到HV电力网106。控制器108被配置成对涉及电池104对HV电力网106充电的预充电操作进行控制。当车辆102启动时，控制器108开启预充电操作。控制器108还被配置成针对预充电操作以减少的处理时间执行HV电力网106的短路诊断和低阻抗诊断。
车辆102还包括多个开关120a、120b和120n以及预充电电阻器122。HV电力网106包括电容器124(C)和负载电阻器126(RP)。HV电力网106表示车辆112内的电容和电阻值的物理模型。在预充电操作期间，开关120a断开且控制器108控制开关120b和120n接通，从而使电池104能够通过预充电电阻器122向HV电力网106提供电压(Vbatt)。
控制器108控制开关120a、120b和120n激活或去激活，以初始化并进入或退出预充电操作。当车辆102退出预充电操作时，车辆16进入正常操作模式，其中电池104在正常行驶状况下向HV电力网106供应电力。电池104是可以在150-450V的范围或其他HV范围内的HV电池。假定电池104向HV电力网106提供相对大的电压量，当HV电力网被上电时，预充电操作用于最小化被提供到HV电力网的涌浪电流的量。特别地，预充电电阻器122在预充电操作期间使从电池104流到HV电力网106内的电流量减速。电容器124在预充电操作期间缓慢地储存来自电池104的电压。一旦电容器124被完全充电，控制器108就断开开关120b并接通开关120a以退出预充电操作。
负载电阻器126代表HV电力网106两端的阻抗。在短路诊断过程期间，当负载电阻器126具有低于预定标准的电阻时，控制器108检测HV电力网106的短路。这个状况与表现出短路状况的电容器124或HV电力网106中的其他部件(例如，次级电容、电子电路、布线等)对应。在低阻抗诊断过程期间，当负载电阻器126具有落在(i)用于短路诊断的预定标准和(ii)第二更大的预定标准之间的电阻时，控制器108检测HV电力网106的低阻抗。由于HV电力网的部件的老化，HV电力网106可能表现出低阻抗。
以减少的处理时间执行短路和低阻抗诊断过程可能是有益的，因为在预充电操作期间快速检测任何短路或低阻抗状况可能是有利的。
现在参考图4，继续参考图1、图2A、图2B和图3，示出了与在***100的预充电操作期间在HV电力网106中的短路故障对应的曲线图140。控制器108使用用于以减少的处理时间执行短路诊断过程的操作来检测短路状况。
曲线图140包括在***100的预充电操作期间随着时间的推移从电池104提供的电流信号142(在图3中被标记为“I电网”)的曲线。作为示例，如在曲线图140中所指示的，预充电操作的持续时间大约为两百毫秒。与控制器108通信的电流传感器(未示出)在电流信号生成时测量电流信号142。电流信号142是根据图1的框12随着时间的推移测量的物理参数。
曲线图140还包括预定的短路阈值144在同一时间内的曲线。短路阈值144存储在控制器108的存储器中。短路阈值144是与电流信号142进行比较以确定短路是否存在的标准。特别地，根据图1的框16，在给定时间的电流信号142的稳定值将与在给定时间的短路阈值的值进行比较。根据图1的框18，控制器108根据该比较来检测短路并且可以根据该比较来执行控制行动。
如图4所示，短路阈值144的形式具有指数形状，并且通常是连续的，最初变化并随着时间增加而变得稳定，并且随着时间接近预充电操作的结束时间而接近极限值或值范围。由于短路阈值144被预先确定，因此短路阈值的形式是已知的。假设预充电操作是正常的，也已知电流信号142将具有像短路阈值144一样的形式。因此，也如图4所示的，电流信号142也具有指数形状，并且也通常是连续的，最初变化并随着时间增加而变得稳定，并且随着时间接近结束时间而接近极限值或值范围。
因此，电流信号142和短路阈值144在预充电操作开始期间都变化且不是稳定的，并且在预充电操作结束期间都变得稳定。电流信号142和短路阈值144在预充电操作的结束时间的相应时间具有稳定值。
因此，通过将电流信号142在给定时间的稳定值与短路阈值在给定时间的值进行比较，可以确定在预充电操作期间电流信号142是否变得大于短路阈值144。如果电流信号142变得大于短路阈值144，则存在短路。如果电流信号142没有变得大于短路阈值144，则不存在短路。
因此，当在预充电操作期间生成电流信号时，电流信号142与短路阈值144进行比较。进行该比较以确定电流信号142是否变得大于短路阈值144。在电流信号142没有变得大于短路阈值144的情况下，比较过程将花费预充电操作的整个持续时间(即，按照该示例，两百毫秒)。同样地，在预充电操作期间电流信号142在相对晚的时间(诸如，在一百五十毫秒的时间)变得大于短路阈值144的情况下，则比较过程将不终止，直到相对晚的一百五十毫秒的时间为止。
控制器108通过将预测的电流信号142在给定时间的稳定值与短路阈值144在给定时间的值进行比较来以减少处理时间进行短路诊断过程。控制器108对在预充电操作开始期间测量的电流信号的值使用第一或第二计算过程或其他类似的计算过程来预测电流信号142的稳定值。因此，控制器108基于电流信号尚未稳定时的电流信号的变化来预测电流信号142的稳定值。通过这种方式，按照图1的框14，控制器108在电流信号稳定之前基于电流信号尚未有稳定时的电流信号的变化来预测电流信号142的稳定值。
例如，如图4所示，电流信号142在大约五十四毫秒的时间出现的故障点146处变得大于短路阈值144。如在图4中进一步所示的，在预充电操作开始之后，电流信号142和短路阈值144具有稳定值。因此，控制器108在预充电操作开始期间预测电流信号在预充电操作结束期间将具有的电流信号142的稳定值，而不是测量电流信号142并将其与短路阈值144进行比较直到电流信号变得大于短路阈值144(这在该示例中在五十四毫秒时相对早地出现，但是可能出现得晚得多或者根本不出现)为止。如所解释的，控制器108基于在预充电操作开始期间电流信号的变化来预测电流信号142的这个稳定值。然后，根据图1的框16，控制器108将电流信号142的这个稳定值与短路阈值144的相应值进行比较，以确定是否存在短路状况。由于控制器108在预充电操作开始期间早期执行这些预测和比较步骤，控制器以减少的处理时间执行短路诊断过程。
根据图1的框18，控制器108还被配置成根据是否存在短路状况来执行控制行动。特别地，当控制器108检测到短路状况时，控制器终止预充电操作并控制开关120以防止电池104连接到HV网络106。此外，控制器108可以使车辆102固定不动，并且使车辆驾驶员知晓故障状况。
控制器108还在***100的预充电操作期间针对HV电力网106以减少的处理时间执行低阻抗诊断过程。如所指示的，当负载电阻器126具有落在(i)用于短路诊断的预定标准和(ii)第二更大的预定标准之间的电阻时，存在HV电力网106的低阻抗状况。也就是说，当在预充电操作期间电流信号没有变得大于短路阈值但是在预充电操作的结束时间电流信号大于预定的低阻抗阈值时，存在低阻抗状况。因此，在不存在短路状况的情况下，可能存在低阻抗状况。
问题在于，不能获得电流信号在结束时间的测量值，直到在结束时间测量到电流信号为止。因为预充电操作可以持续例如大约两百毫秒，不能获得电流信号的测量值，直到两百毫秒过去为止。
因此，控制器108通过将预测的电流信号在结束时间的稳定值与在结束时的低阻抗阈值进行比较来以减少的处理时间进行低阻抗诊断过程。控制器108对在预充电操作开始期间测量的电流信号的值使用第一或第二计算过程或其他类似的计算过程来预测电流信号的稳定值。因此，控制器108在预充电操作开始期间预测电流信号在结束时间将具有的电流信号的稳定值，而不是等待结束时间并测量电流信号以将其与低阻抗阈值进行比较。然后，依据图1的框16，控制器108将电流信号的这个稳定值与低阻抗阈值的相应值进行比较以确定是否存在低阻抗状况。由于控制器108在预充电操作开始期间执行这些预测和比较步骤，控制器以减少的处理时间执行低阻抗诊断过程。
依据图1的框18，控制器108还被配置成根据是否存在低阻抗状况来执行控制行动。特别地，当控制器108检测到低阻抗状况时，控制器可以终止预充电操作，并且可以控制开关120以防止电池104连接到HV网络106。可替代地，当控制器108检测到低阻抗状况时，控制器108可以使其他诊断测试被执行，以尝试识别未正确断开的任何消耗负载。这种不正确地断开的负载可能导致低阻抗状况。一旦这种不正确地断开的负载被识别出，控制器108就可以使这种负载正确地断开。可替代地，当控制器108检测到低阻抗状况时，控制器可以使车辆驾驶员知晓低阻抗状况，但是仍然根据低阻抗状况的严重性来继续预充电操作。
现在参考图5，示出了包括车辆的HV电力网204和低压(LV)电力网206之间的绝缘电阻的模型的车辆202的***200的框图。***200还包括控制器207，控制器207被配置为以减少的处理时间执行绝缘电阻监测诊断过程，用于测量HV电力网204和LV电力网206之间的绝缘电阻。
车辆202包括连接到HV正分支210(HV+)和HV负分支212(HV-)的电池208。HV电力网202(例如，电池充电***)被布置成经由HV正分支210和负分支212从电池208接收高电压(例如，超过200V)。DC/DC转换器214将来自电池208的高电压转换成适于由LV电力网206消耗并存储在至少一个LV电池216上的低电压(例如，12V-16V)。在LV电力网206上的设备可以包括加热/冷却设备、电动车窗、娱乐***、车辆照明、车辆锁定/解锁设备等。DC/DC转换器214经由LV正分支(LV+)218和LV负分支(LV-)220向LV电力网206提供低电压。
控制器207被配置成监测在车辆202中的绝缘电阻222(Rp和Rn)。第一去耦电容器224(Cp)和第二去耦电容器226(Cn)分别与内阻Rp和Rn并联放置。绝缘电阻222不包括在车辆202内实现的用于向HV和LV电力网提供高电压和低电压的实际电阻器。更确切地，绝缘电阻222代表在HV和LV电力网之间形成的电阻的模型。这种绝缘电阻222应该维持足够的电阻水平以防止过大的电流从HV电力网204流到LV电力网206。例如，HV电力网204在电池208的负端子处接地，而LV电力网206在车辆底盘接地228处接地。在HV电力网204和/或LV电力网206未正确地接地的情况下，绝缘故障可能出现，从而在HV和LV电力网之间产生低电阻路径。
当车辆202在操作中时，控制器207周期性地监测绝缘电阻222。控制器207控制在具有HV电力网204和LV电力网206的布置中提供的绝缘电阻监测电路(未示出)的开关以执行绝缘电阻监测诊断过程。每开关循环的开关的控制使电压信号在每个开关循环期间在HV电力网204和LV电力网206之间生成。电压信号是来自相应的开关循环的Rp//Cyp和Rn//Cyn的电压测量结果。控制器207分析电压信号以测量绝缘电阻222。如果绝缘电阻222低于预定标准，则绝缘电阻可能是不足的，且控制器207将因此检测绝缘电阻故障。
问题是，电压信号的稳定值将被分析用于测量绝缘电阻，但是电压信号在一段时间内并不变得稳定。如下面更详细解释的，控制器207通过以减少的处理时间执行绝缘电阻222的绝缘电阻监测诊断过程来避开这个问题。以减少的处理时间执行绝缘电阻监测诊断过程可能是有益的，因为快速检测绝缘电阻中的任何缺陷可能是有利的。
现在参考图6，继续参考图5，示出了与绝缘电阻监测诊断过程期间在***200的HV电力网204和LV电力网206之间生成的电压信号262的曲线图260。控制器207基于电压信号262的稳定值来检测绝缘电阻的值。因此，电压信号262的稳定值被分析以检测绝缘电阻的值。
在电压信号生成时，与控制器207通信的电压传感器(未示出)测量电压信号262。根据图1的框12，电压信号262是随着时间的推移测量的物理参数。
如图6所示，在开关循环(“循环”)(在曲线图206中示出了三个循环)期间，电压信号262的形式是指数的并且通常是连续的，最初在循环开始期间变化，并且随着时间增加而变得稳定，并且在循环开始之后接近极限值或值范围。假设电压信号262在绝缘电阻监测诊断过程期间在正常状况下生成，则已知电压信号262将具有所示的形式。因此，电压信号262在循环开始期间变化且不稳定，而在循环结束期间变得稳定。电压信号262在循环结束期间具有稳定值。
控制器207通过基于预测的电压信号262的稳定值确定绝缘电阻的值来以减少的处理时间进行绝缘电阻监测。控制器207对在循环开始期间测量的电压信号的值使用第一或第二计算过程或其他类似的计算过程来预测电压信号262的稳定值。因此，当电压信号尚未稳定时，控制器207基于电压信号的变化来预测电压信号262的稳定值。通过这种方式，按照图1的框14，控制器207基于当电压信号尚未稳定时电压信号的变化，在电压信号稳定之前，预测电压信号262的稳定值。
例如，如图6所示，电压信号262在进入循环两秒后变得稳定且具有稳定值。如在图6中进一步所示的，循环持续大约四点五秒。因此，控制器207在循环开始期间预测电压信号在循环结束期间将具有的电压信号的稳定值，并随后基于这个预测的稳定值来检测绝缘电阻的值，而不是在循环结束期间的某个点处测量电压信号262，并随后基于该测量值来检测绝缘电阻的值。如所解释的，控制器207在循环开始期间基于电压信号的变化来预测电压信号262的这个稳定值。由于控制器207在循环开始期间早期执行这些预测和确定步骤，控制器以减少的处理时间执行绝缘电阻监测诊断过程。例如，由于控制器207可以在更短的时间内(即，在进入四点五秒循环内的大约两秒后)检测绝缘电阻的值，控制器可以将绝缘电阻监测电路的开关的切换从四点五秒周期加速到两秒周期。
控制器207还被配置成根据绝缘电阻的检测值来执行控制行动。再次，控制器207在车辆启动时和在车辆的操作期间周期性地检测绝缘电阻的值。当控制器207检测到绝缘电阻的最低值(即，涉及对称低阻抗的最坏情况)时，控制器可以使车辆固定不动，使HV电池断开，和/或请求维护。一旦控制器207检测到绝缘电阻的低值(即，仅涉及Rp或Rn之一是低的不对称低阻抗)，控制器可以在允许车辆继续操作的同时使通知被提供给车辆用户。
如所述的，根据本发明的用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***涉及在结束时间期间物理参数稳定之前在开始时间期间预测物理参数的稳定值。在一些情况下，可以远远在最终时间之前预测稳定值(例如，分别根据图2A和图2B的曲线图20和40的描述，稳定值在十秒最终时间之前的两秒被预测)。在这些情况下，操作还可以包括在中间时间(例如，在五秒)预测物理参数的值以用物理参数的另一个真实测量结果来验证指数估计。因此，这将进一步改进估计，同时仍然足够快地提供减少的处理时间。在这种情况下，发现异常行为的那些情况(例如，故障测量***、高噪声速度等)也可以被检测到。这可能导致故障报警***的上升。
如所述，根据本发明的用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***基于物理参数信号是指数的，诸如在图2A、图2B、图4和图6中所指示的。指数形式是为车辆诊断生成的物理参数信号的常见形式，并且通过依据第一、第二或其他计算过程选择时间间隔，存在能够利用简单的等式(即，使用起来简单且快速)诸如上面提到的等式1、2和3来达到结果的益处。
如所述，根据本发明的用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和***的控制器(诸如，车辆控制器108和207)可以是嵌入有软件的电子单元。这种控制器可以有具有处理能力有限的微控制器，其中由以减少的处理时间执行诊断过程的操作提供的时间节省和计算负荷节省是非常受到赏识的。
尽管上面描述了示例性的实施例，但并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性的词语而非限制性的词语，并且应理解，可做出各种变化而不偏离本发明的精神和范围。另外，各种实施的实施例的特征可被组合以形成本发明的另外的实施例。
在下文的一个或多个实施方案中可实现本公开的各方面。
1)一种用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法，所述方法包括：
在物理参数被所述诊断过程所涉及的被测设备生成时，由与控制器通信的传感器测量所述物理参数，其中所述诊断过程需要所述物理参数的稳定值，其中所述物理参数在开始时段期间被生成时变化而在结束时段期间被生成时是稳定的；
当所述物理参数在所述开始时段期间被生成时，由所述控制器预测所述物理参数在所述结束时段期间将具有的所述物理参数的稳定值，所述物理参数的稳定值基于在所述开始时段期间所述物理参数的测量值的变化进行预测；
由所述控制器将所述物理参数的预测的稳定值与标准进行比较；以及
由所述控制器根据所述物理参数的所述预测的稳定值与所述标准的比较来执行控制行动。
2)如1)所述的方法，还包括：
通过所述控制器从所述传感器对所述物理参数的测量中获得所述物理参数在所述开始时段期间的第一时间段的第一对时刻的值和所述物理参数在所述开始时段期间的随后的第二时间段的第二对时刻的值；以及
其中，基于以下项来预测所述物理参数的稳定值：(i)所述第一时间段的第一斜率，所述第一斜率取决于所述物理参数在所述第一对时刻的值，以及(ii)所述第二时间段的第二斜率，所述第二斜率取决于所述物理参数在所述第二对时刻的值。
3)如1)所述的方法，还包括：
通过所述控制器从所述传感器对所述物理参数的测量中获得所述物理参数在所述开始时段期间的第一时间段的三个或更多个时刻的值以及所述物理参数在所述开始时段期间的随后的第二时间段的三个或更多个时刻的值；以及
其中，基于以下项来预测所述物理参数的稳定值：(i)所述第一时间段的第一斜率，所述第一斜率取决于所述物理参数在所述第一时间段的三个或更多个时刻的值，以及(ii)所述第二时间段的第二斜率，所述第二斜率取决于所述物理参数在所述第二时间段的三个或更多个时刻的值。
4)如1)所述的方法，其中：
所述物理参数是电气参数或热参数。
5)一种用于具有电池和电力网的车辆的***，所述***包括：
控制器，其被配置成控制涉及对所述电力网充电的所述电池的预充电操作，并针对所述预充电操作以减少的处理时间执行短路诊断过程；
传感器，其被配置成测量在所述预充电操作期间生成的电气参数，其中所述短路诊断过程需要所述电气参数的稳定值，其中所述电气参数在所述预充电操作开始期间被生成时变化，并且在所述预充电操作结束期间被生成时是稳定的；
所述控制器与所述传感器通信并具有存储预定的短路阈值的存储器；
所述控制器还被配置成通过以下操作来执行所述短路诊断过程：(i)当所述电气参数在所述预充电操作开始期间生成时，预测所述电气参数在所述预充电操作结束期间的给定时间将具有的所述电气参数的稳定值，所述控制器基于所述电气参数的测量值在所述预充电操作开始期间的变化来预测所述电气参数的稳定值，以及(ii)将所述电气参数的预测的稳定值与所述短路阈值在所述给定时间的值进行比较来确定是否存在短路；以及
所述控制器还被配置成根据短路是否被检测到而执行控制行动。
6)如5)所述的***，其中：
所述控制器还被配置为在短路被检测到时终止所述预充电操作。
7)如5)所述的***，其中：
所述控制器还被配置为在短路被检测到时使所述电力网与所述电池断开。
8)如5)所述的***，其中：
所述控制器还被配置为在短路被检测到时使所述车辆固定不动。
9)如5)所述的***，其中：
所述电气参数是电流信号。
10)如5)所述的***，其中：
所述控制器还被配置成从所述传感器获得所述电气参数在所述预充电操作开始期间的第一时间段的第一对时刻的测量值和所述电气参数在所述预充电操作开始期间的随后的第二时间段的第二对时刻的测量值；以及
其中，所述控制器基于以下项来预测所述电气参数的稳定值：(i)所述第一时间段的第一斜率，所述第一斜率取决于所述电气参数在所述第一对时刻的测量值，以及(ii)第二时间段的第二斜率，所述第二斜率取决于所述电气参数在所述第二对时刻的测量值。
11)如5)所述的***，其中：
所述控制器还被配置成从所述传感器获得所述电气参数在所述预充电操作开始期间的第一时间段的三个或更多个时刻的测量值以及所述电气参数在所述预充电操作开始期间的随后的第二时间段的三个或更多个时刻的测量值；以及
其中，所述控制器还被配置成基于以下项来预测所述电气参数的稳定值：(i)所述第一时间段的第一斜率，所述第一斜率取决于所述电气参数在所述第一时间段的三个或更多个时刻的测量值，以及(ii)所述第二时间段的第二斜率，所述第二斜率取决于所述电气参数在所述第二时间段的三个或更多个时刻的测量值。
12)如5)所述的***，其中：
所述控制器的存储器存储预定的低阻抗阈值；
所述控制器还被配置为通过在所述电气参数在所述预充电操作开始期间被生成时将所述电气参数在所述预充电操作结束期间的所述给定时间将具有的所述电气参数的稳定值与所述低阻抗阈值在所述给定时间的值进行比较以确定是否存在低阻抗，在所述预充电操作期间针对所述电力网以减少的处理时间执行低阻抗诊断过程；以及
所述控制器还被配置成根据低阻抗是否被检测到而执行控制行动。
13)如12)所述的***，其中：
所述控制器还被配置成使其他诊断测试被执行以尝试识别在低阻抗被检测到时没有正确地断开的任何消耗负载。
14)如5)所述的***，其中：
所述控制器的存储器存储预定的低阻抗阈值；
所述控制器还被配置为在所述预充电操作期间针对所述电力网以减少的处理时间执行低阻抗诊断过程，其中所述低阻抗诊断过程需要所述电气参数的稳定值；
所述控制器还被配置成通过下列操作来执行所述低阻抗诊断过程：(i)当所述电气参数在所述预充电操作开始期间被生成时，预测所述电气参数在所述预充电操作结束时将具有的所述电气参数的稳定值，所述控制器基于所述电气参数在所述预充电操作开始期间的测量值的变化来预测所述电气参数在所述预充电操作结束时将具有的所述电气参数的稳定值，以及(ii)将所述电气参数在所述预充电操作结束时将具有的所述电气参数的预测的稳定值与所述低阻抗阈值在所述预充电操作结束时的值进行比较以确定是否存在低阻抗；以及
所述控制器还被配置成根据低阻抗是否被检测到而执行控制行动。
15)一种用于具有电池、高压HV电力网和低压LV电力网的车辆的***，所述***包括：
控制器，其被配置为以减少的处理时间执行绝缘电阻监测诊断过程，用于测量在所述HV电力网和所述LV电力网之间的绝缘电阻；
传感器，其被配置为在所述绝缘电阻监测诊断过程期间测量在所述HV电力网和所述LV电力网之间生成的电气参数，其中所述绝缘电阻监测诊断过程需要所述电气参数的稳定值，其中所述电气参数在循环开始期间被生成时变化，而在所述循环结束期间被生成时是稳定的；
所述控制器与所述传感器通信，并且还被配置成通过下列操作执行所述绝缘电阻监测诊断过程：(i)当所述电气参数在所述循环开始期间被生成时，预测所述电气参数在所述循环结束期间的给定时间将具有的所述电气参数的稳定值，所述控制器基于所述电气参数的测量值在所述循环开始期间的变化来预测所述电气参数的稳定值，以及(ii)基于所述电气参数的稳定值来检测所述绝缘电阻的值；以及
所述控制器还被配置成根据所述绝缘电阻的值来执行控制行动。
16)如15)所述的***，其中：
所述控制器还被配置成在所述绝缘电阻的值是低的时使所述车辆固定不动。
17)如15)所述的***，其中：
所述控制器还被配置成在所述绝缘电阻的值低时使所述车辆的HV电池与所述HV电力网断开。
18)如15)所述的***，其中：
所述电气参数是电压信号。
19)如15)所述的***，其中：
所述控制器还被配置成从所述传感器获得所述电气参数在所述循环开始期间的第一时间段的第一对时刻的测量值和所述电气参数在所述循环开始期间的随后的第二时间段的第二对时刻的测量值；以及
其中，所述控制器基于以下项来预测所述电气参数的稳定值：(i)所述第一时间段的第一斜率，所述第一斜率取决于所述电气参数在所述第一对时刻的测量值，以及(ii)所述第二时间段的第二斜率，所述第二斜率取决于所述电气参数在所述第二对时刻的测量值。
20)如15)所述的***，其中：
所述控制器还被配置成从所述传感器获得所述电气参数在所述循环开始期间的第一时间段的三个或更多个时刻的测量值和所述电气参数在所述循环开始期间的随后的第二时间段的三个或更多个时刻的测量值；以及
其中，所述控制器还被配置成基于以下项来预测所述电气参数的稳定值：(i)所述第一时间段的第一斜率，所述第一斜率取决于所述电气参数在所述第一时间段的三个或更多个时刻的测量值，以及(ii)所述第二时间段的第二斜率，所述第二斜率取决于所述电气参数在所述第二时间段的三个或更多个时刻的测量值。

Claims (7)

1.一种用于具有电池和电力网的车辆的***，所述***包括：
控制器，其被配置成控制涉及对所述电力网充电的所述电池的预充电操作，并针对所述预充电操作以减少的处理时间执行短路诊断过程；
传感器，其被配置成测量在所述预充电操作期间生成的电气参数，其中所述短路诊断过程需要所述电气参数的稳定值，其中所述电气参数在所述预充电操作开始期间被生成时变化，并且在所述预充电操作结束期间被生成时是稳定的；
所述控制器与所述传感器通信并具有存储预定的短路阈值的存储器；
所述控制器还被配置成通过以下操作来执行所述短路诊断过程：(i)当所述电气参数在所述预充电操作开始期间生成时，预测所述电气参数在所述预充电操作结束期间的给定时间将具有的所述电气参数的稳定值，所述控制器基于所述电气参数的测量值在所述预充电操作开始期间的变化来预测所述电气参数的稳定值，以及(ii)将所述电气参数的预测的稳定值与所述短路阈值在所述给定时间的值进行比较来确定是否存在短路；
其中所述控制器根据所述电气参数的预测的稳定值与所述短路阈值在所述给定时间的值的比较而检测到存在短路；以及
一旦检测到所述短路所述控制器就执行控制行动，其中由所述控制器在一旦检测到所述短路所执行的所述控制动作是所述控制器终止所述预充电操作，所述控制器使所述电力网与所述电池断开，或者所述控制器使所述车辆固定不动。
2.如权利要求1所述的***，其中：
所述电气参数是电流信号。
3.如权利要求1所述的***，其中：
所述控制器还被配置成从所述传感器获得所述电气参数在所述预充电操作开始期间的第一时间段的第一对时刻的测量值和所述电气参数在所述预充电操作开始期间的随后的第二时间段的第二对时刻的测量值；以及
其中，所述控制器基于以下项来预测所述电气参数的稳定值：(i)所述第一时间段的第一斜率，所述第一斜率取决于所述电气参数在所述第一对时刻的测量值，以及(ii)第二时间段的第二斜率，所述第二斜率取决于所述电气参数在所述第二对时刻的测量值。
4.如权利要求1所述的***，其中：
所述控制器还被配置成从所述传感器获得所述电气参数在所述预充电操作开始期间的第一时间段的三个或更多个时刻的测量值以及所述电气参数在所述预充电操作开始期间的随后的第二时间段的三个或更多个时刻的测量值；以及
其中，所述控制器还被配置成基于以下项来预测所述电气参数的稳定值：(i)所述第一时间段的第一斜率，所述第一斜率取决于所述电气参数在所述第一时间段的三个或更多个时刻的测量值，以及(ii)所述第二时间段的第二斜率，所述第二斜率取决于所述电气参数在所述第二时间段的三个或更多个时刻的测量值。
5.如权利要求1所述的***，其中：
所述控制器的存储器存储预定的低阻抗阈值；
所述控制器还被配置为通过在所述电气参数在所述预充电操作开始期间被生成时将所述电气参数在所述预充电操作结束期间的所述给定时间将具有的所述电气参数的稳定值与所述低阻抗阈值在所述给定时间的值进行比较以确定是否存在低阻抗，在所述预充电操作期间针对所述电力网以减少的处理时间执行低阻抗诊断过程；以及
所述控制器还被配置成根据低阻抗是否被检测到而执行控制行动。
6.如权利要求5所述的***，其中：
所述控制器还被配置成使其他诊断测试被执行以尝试识别在低阻抗被检测到时没有正确地断开的任何消耗负载。
7.如权利要求1所述的***，其中：
所述控制器的存储器存储预定的低阻抗阈值；
所述控制器还被配置为在所述预充电操作期间针对所述电力网以减少的处理时间执行低阻抗诊断过程，其中所述低阻抗诊断过程需要所述电气参数的稳定值；
所述控制器还被配置成通过下列操作来执行所述低阻抗诊断过程：(i)当所述电气参数在所述预充电操作开始期间被生成时，预测所述电气参数在所述预充电操作结束时将具有的所述电气参数的稳定值，所述控制器基于所述电气参数在所述预充电操作开始期间的测量值的变化来预测所述电气参数在所述预充电操作结束时将具有的所述电气参数的稳定值，以及(ii)将所述电气参数在所述预充电操作结束时将具有的所述电气参数的预测的稳定值与所述低阻抗阈值在所述预充电操作结束时的值进行比较以确定是否存在低阻抗；以及
所述控制器还被配置成根据低阻抗是否被检测到而执行控制行动。
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