[發(fā)明專利]混動(dòng)、電動(dòng)車輛高壓交流系統(tǒng)漏電和接地故障檢測(cè)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310573614.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN103823148B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐宇清;吳宏杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): G01R31/02
• 分類號(hào): G01R31/02
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 王淑麗

本發(fā)明提供用于變流器DC側(cè)以及AC側(cè)的接地故障檢測(cè)的裝置及方法。檢測(cè)裝置能夠接收正向及反向電流，并且基于它們之間的差值提供感應(yīng)電流。與感應(yīng)電流相關(guān)的參數(shù)或者與通過感應(yīng)電流穿過裝置的傳導(dǎo)而產(chǎn)生的電壓相關(guān)的參數(shù)能夠用于檢測(cè)接地故障。另外，檢測(cè)裝置能夠配置為接收瞬變電流，并且檢測(cè)裝置上產(chǎn)生的電壓能夠用于故障檢測(cè)。檢測(cè)裝置能夠設(shè)置在變流器的DC側(cè)或變流器的AC側(cè)。裝置及方法能夠配置為檢測(cè)由接地故障引起的AC泄漏電流。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及電氣化車輛的故障檢測(cè)，并且更加具體地涉及高壓交流電系統(tǒng)漏電檢測(cè)。

背景技術(shù)

電動(dòng)及混合電動(dòng)車輛使用高壓(HV)能量?jī)?chǔ)存裝置(ESD)——例如高壓牽引電池——及功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來提供到電動(dòng)機(jī)的交流電流(AC)輸出。憑借足夠高的電壓，HV ESD能夠提供功率來輔助車輛駕駛操作，因此減少其對(duì)化石燃料內(nèi)燃機(jī)的依賴。因?yàn)樵O(shè)計(jì)為提供駕駛動(dòng)力，HV ESD能夠具有顯著高于用于為低壓車輛系統(tǒng)供能的標(biāo)準(zhǔn)輔助車輛電池的電壓。因此，HV ESD及其正和負(fù)軌(positive and negative rails)都典型地與車輛低壓系統(tǒng)隔離。另外，作為預(yù)防措施，不像輔助電池，HV ESD通常不接地到車輛底盤，而是典型地配置在隔離的回路中。盡管盡最大努力隔離高壓ESD與HV AC系統(tǒng)，偶爾電流可能流經(jīng)意想不到的通路。例如短路或低阻抗連接——即接地故障——可能發(fā)生在AC電動(dòng)機(jī)電流和底盤之間。如果這樣，耦接到高壓總線的車輛設(shè)備可能經(jīng)歷電壓和電流的極端擺動(dòng)，并且甚至可能被顯著破壞。

過去，已經(jīng)提出了各種方法和系統(tǒng)來檢測(cè)車輛電力系統(tǒng)的故障。例如，授權(quán)給Gale的第5382946號(hào)美國(guó)專利(下文中稱“Gale”)教導(dǎo)了用于檢測(cè)電動(dòng)車輛中泄漏通路電阻的方法和電路，該電動(dòng)車輛具有隔離的高壓牽引電池及接地到車輛的輔助電池。該電路通過在選定時(shí)間段周期性地施加選定的激勵(lì)信號(hào)并且比較由激勵(lì)信號(hào)在能量?jī)?chǔ)存元件上感應(yīng)的電壓和選定的參考電壓來運(yùn)行。替換實(shí)施例提供一種電路，該電路通過施加周期性激勵(lì)信號(hào)以及比較能量?jī)?chǔ)存元件上感應(yīng)的電壓的相位偏移和來源于激勵(lì)信號(hào)的信號(hào)的相位偏移來運(yùn)行。盡管適合于他們的預(yù)期目的，Gale建議的方案主要針對(duì)檢測(cè)牽引電池和接地到車輛的輔助電池之間的漏電。未解決來自車輛AC系統(tǒng)的漏電，例如變流器輸出端到底盤的漏電。

與Gale相反，其他建議已經(jīng)考慮了AC電流泄漏。例如，授權(quán)給Roden等的第6,856,137號(hào)美國(guó)專利(下文中稱“Roden”)建議一種AC接地故障檢測(cè)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用電容耦合電路來感測(cè)指示由電源驅(qū)動(dòng)的負(fù)載和參考電勢(shì)之間的非預(yù)期電力通路的AC信號(hào)。第一電導(dǎo)體耦接到電源的第一端子以及第二電導(dǎo)體耦接到電源的第二端子。耦接到第一和第二電導(dǎo)體的開關(guān)機(jī)構(gòu)可操作，以用于根據(jù)預(yù)設(shè)的開關(guān)頻率交替連接負(fù)載的相與第一和第二電導(dǎo)體，借此，在常規(guī)運(yùn)行情況下，在第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體上產(chǎn)生的電壓相對(duì)參考電勢(shì)基本是恒定的。在出現(xiàn)負(fù)載的至少一相與參考電勢(shì)間的非預(yù)期電力通路的情況下，在第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體上產(chǎn)生與開關(guān)頻率相關(guān)的、隨時(shí)間變化的電壓。故障檢測(cè)器通過串聯(lián)的電容/電阻電路來感測(cè)故障引起的方波電壓的存在。Roden還教導(dǎo)了，當(dāng)感測(cè)指示接地故障狀態(tài)的電壓變化時(shí)，能夠通過感測(cè)電容器或變壓器來執(zhí)行高壓隔離。Roden因此教導(dǎo)了檢測(cè)直流(DC)總線上隨時(shí)間變化的電壓來檢測(cè)接地故障。

授權(quán)給Kubo的第7443643號(hào)美國(guó)專利(下文中稱“Kubo”)教導(dǎo)了一種變流器裝置，該裝置包含連接在電池負(fù)極線和車身之間的接地故障檢測(cè)電路，以及控制器，其中該接地故障檢測(cè)電路包括電阻器元件和電容器元件的串聯(lián)電路或多個(gè)電阻器元件的串聯(lián)電路，并且將元件連接點(diǎn)上的電勢(shì)輸入到控制器以檢測(cè)接地故障。該Kubo接地故障檢測(cè)電路連接在電池負(fù)極線和車身之間。當(dāng)輸入電勢(shì)降低時(shí)，該Kubo變流器裝置判定在電池的負(fù)極線上已經(jīng)發(fā)生接地故障，并且當(dāng)輸入電勢(shì)增加時(shí)，判定電池正極線或變流器輸出端已經(jīng)發(fā)生接地故障。