[發(fā)明專利]用于電動車輛DC電源電路的泄漏電流和故障位置檢測的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780076924.1
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN110072728A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 威廉姆·詹姆斯·普雷梅拉尼;伊布拉西馬·尼迪亞耶;許金剛;阿哈默德·愛拉塞爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B60L3/00
• 分類號: B60L3/00;G01R31/02
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁麗超

公開了一種用于DC電源電路中的泄漏電流檢測和故障位置識別的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括位于整個DC電源電路中的多個DC泄漏電流檢測器，DC泄漏電流檢測器被配置為感測和定位DC電源電路中的泄漏電流故障。每個DC泄漏電流檢測器被配置為在其輸出處產(chǎn)生凈電壓，該凈電壓指示在相應的DC泄漏電流檢測器所處的位置處是否存在泄漏電流故障。與DC泄漏電流檢測器可操作通信的邏輯裝置接收來自每個DC泄漏電流檢測器的包括凈電壓輸出的輸出信號，并基于從多個DC泄漏電流檢測器接收的輸出信號定位DC電源電路中的泄漏電流故障。

技術領域

本發(fā)明一般涉及混合動力和電動車輛中的DC電源電路，并且更具體地，涉及用于混合動力和電動車輛中的DC電源電路中的泄漏電流檢測和故障位置識別的系統(tǒng)和方法。

背景技術

混合動力電動車輛可組合內(nèi)燃發(fā)動機和由諸如牽引電池的能量存儲裝置供電的電動機來推進車輛。這種組合可通過使內(nèi)燃機和電動機各自在增加的效率的相應范圍內(nèi)操作來提高整體燃料效率。例如，電動機可有效地從靜態(tài)發(fā)車加速，而內(nèi)燃機在恒定發(fā)動機運行的持續(xù)時期，諸如在高速公路行駛中，可以是有效的。具有用于提高初始加速度的電動機允許混合動力電動車輛中的內(nèi)燃機更小且更省油。

純電動車輛使用存儲的電能為電動機提供動力，該電動機推動車輛并且還可操作輔助驅動器。純電動車輛可使用一個或多個存儲的電能源。例如，第一儲存電能源可用于提供更持久的能量，而第二儲存電能源可用于提供更高功率的能量，例如用于加速。

無論是混合電動類型還是純電動類型的插電式電動車輛被配置為使用來自外部源的電能來為牽引電池再充電。作為實例，這種車輛可包括公路和越野車輛、高爾夫球車、鄰域電動車輛、叉車和公用卡車。這些車輛可使用車外固定電池充電器或車載電池充電器將電能從公用電網(wǎng)或可再生能源傳輸?shù)杰囕v的車載牽引電池。插電式車輛可包括電路和連接，以便于例如從公用電網(wǎng)或其他外部源對牽引電池進行再充電。另外，可提供能夠反轉從車輛的DC總線接收的電力并且輸出可提供回公用電網(wǎng)或可能需要電力的另一AC負載的AC電力的輸出功率逆變器。

車輛的DC電源電路——即，能量存儲裝置、電池充電器、輸出逆變器和牽引電動機或連接到車輛中的DC總線/網(wǎng)絡的其他負載——通常被操作使得它們是與車輛框架電隔離，使得DC電源導體之一與車輛框架之間的故障(短路)不會產(chǎn)生大的故障電流。雖然由于DC電源電路與車輛框架隔離而提供了這種保護，但是應該認識到，期望在車輛運行期間檢測 DC電源電路中的高阻抗、低泄漏電流故障，從而提供保護策略以在第二故障發(fā)展之前檢測故障并關閉DC電源電路中的電源。此外，在故障是通過人的泄漏電流的情況下，期望將檢測故障所需的電流量限制到低水平。

現(xiàn)有技術中已知的用于檢測TDI電力公司所呈現(xiàn)的到車輛框架的泄漏電流的接地故障電路的實例在圖1中示出，其中，示出了車輛DC電源電路2，其包括接地故障檢測電路4和相關電阻器6，其用于檢測由DC 電源總線8上的任何地方的故障引起的到車輛框架的泄漏電流。接地故障檢測電路4用于檢測電阻器6上的電壓變化，其指示DC電源電路2中的泄漏電流。故障期間的實際電壓取決于故障泄漏路徑的電阻與兩個偏置電阻器6的比率。對于圖1中所示的電阻器6的值，泄漏電流的通常原因的電阻與偏置電阻之比足夠低，以在故障期間產(chǎn)生電壓的顯著變化。在正常條件下，電阻器6在1兆歐姆電阻器上建立95伏的電壓。在從正電源到地的故障期間，1兆歐電阻上的電壓可升至380伏。在從負電源到地的故障期間，電壓可降至0伏特。在圖1中的電路2的情況下，通過從DC總線8的正側到車輛框架的故障的電流被限制在+0.38毫安。對于從DC總線8的負側到車輛框架的故障，故障電流被限制在大約-0.13毫安。

然而，盡管圖1的接地故障檢測電路可檢測由DC電源總線上的任何地方的故障引起的到車輛框架的泄漏電流，接地故障檢測電路不給出關于故障位置的任何指示。也就是說，由接地故障檢測電路獲取/分析的電壓讀數(shù)不提供關于車輛DC電源電路內(nèi)的故障位置的信息，因為電壓讀數(shù)不取決于故障的位置。已經(jīng)認識到，故障位置的指示將是有益的，因為這種信息對于DC電源電路的診斷和修復是有用的。