用于耐噪声RC响应预测的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于耐噪声RC响应预测的方法和系统。一种电气系统包括电压母线、测量正母线轨和电气接地之间的第一电压以及负母线轨和电气接地之间的第二电压的电压传感器、偏置电阻器以及控制器。当开关闭合时，该控制器测量该第一和第二电压的四个或更多个离散电压样本。这些样本被分成第一和第二样本组，其各自具有三个离散电压样本，其中第一组的第二和第三电压样本是第二组的第一和第二样本。在该第一和第二电压收敛于实际稳态电压值之前，该控制器使用该样本组来估计该第一和第二电压的稳态电压。当稳态电压估计相对于限定的稳定性阈值稳定或不稳定时，该控制器执行相应的控制动作。

【技术实现步骤摘要】
用于耐噪声RC响应预测的方法和系统
电动动力系统、动力装置和其他系统通常采用分开的高压和低压母线。低压母线可提供12-15伏的最大电压电平，而这样的电压电平通常称为辅助电压。在双母线电气系统中术语“高压”描述远超过辅助电平的电压电平，例如，对于电力推进系统为60-300伏或更高。高压电压母线被连接到可再充式能量储存系统（RESS），例如多单元锂离子或镍氢电池组以及相关联的电力电子设备。低压母线可被连接到适合应用的辅助电池，例如铅酸电池。在高压母线上，策略性定位的熔断器和电气开关使得能够在发生电气故障的情况下实现RESS与高压母线的快速断开，其中开关还被命令为在常规关闭操作期间断开。
技术介绍
作为附加的预防措施，可通过插入阈值隔离电阻将高压母线与电气接地隔离。在车辆应用中，车辆底盘用作车载电气系统的电气接地，并且因此，底盘通常被称为底盘接地。控制器在做出各种控制决策时可考虑电气系统的电阻。例如，控制器可被编程为确定电路电阻是否足够高，以便进行特定操作，例如RESS的DC快速充电。
技术实现思路
本文公开了一种电气系统，其包括连接到电压母线的可再充式能量储存系统（RESS）。控制器被编程为在估计电压母线的稳态电压电平时确定电路的RC响应，并使用该响应来确定估计的稳态电压相对于稳定性阈值是否足够稳定。如果稳定，则控制器执行改变电气系统的逻辑和/或动态状态的控制动作。如果不够稳定，则控制器根据所公开的方法收集更多的数据样本，再次估计稳态电压，并且随后进行另一次稳定性确定。因此，电路的RC响应对于得到相应的电路电阻、例如在可能的隔离损失（loss-of-isolation）检测策略中得到隔离电阻是有用的，其中RC响应还在呈现RC响应的其他应用或系统（例如，热系统）中是有用的，在该应用或系统中，详细了解电路电阻是有益的。本文所公开的控制器经由开关的操作自动地接通偏置电阻器，这样做是响应于触发信号，并且随后，以校准的采样间隔周期性地测量母线轨电压（busrailvoltage），即电压母线的正轨与电气接地之间的第一电压，以及电压母线的负轨与电气接地之间的第二电压。在接通偏置电阻器之后，控制器收集第一和第二电压的样本集。使用采样的电压，控制器假设电路中的RC响应来估计稳态电压。以这种方式，一旦估计足够稳定，控制器就使用估计的稳态电压来更快地确定诸如电路的电阻之类的信息，而不是等待母线轨电压完全稳定在其相应的实际稳态电压处。如本领域普通技术人员将理解的，在某些电气系统中，等待母线轨电压达到其相应的实际稳态值可能需要20-30秒或更长的总经过时间。这样的持续时间可能会过度延迟受控过程的开始，其中DC快速充电过程是这样的过程的一个示例。本方法旨在对于信号噪声高度鲁棒，并且因此，可有利地用在嘈杂的环境中。控制器可通过运行本方法的多次附加迭代来考虑信号噪声，其中每次迭代都可能以校准的倍数来扩展采样间隔，并且还可能重用一些早前的电压样本，这又将后续迭代的所需时间最小化。对于每次后续迭代，控制器使用在时间上更分散的不同样本三元组（或更多样本）。通过确定成熟度（maturation）阈值和/或采样间隔的伪随机定时，可进一步增强使用本方法的高效RC响应预测。本策略的期望的最终目标是在触发事件之后更快地得到估计的稳态电压，其中示例性有益应用包括改进/早前的电压隔离检测以及针对系统噪声/错误读数的减轻。在示例性实施例中，本文描述了一种电气系统，其具有带有正母线轨（或母线段，busrail）和负母线轨的电压母线，连接到该电压母线的RESS以及经由该电压母线连接到RESS的电路。该电路还包括一个或多个电压传感器，该电压传感器配置成测量正母线轨和电气接地之间的第一电压，以及负母线轨和电气接地之间的第二电压。偏置电阻器可通过开关连接到电气接地和电压母线。当开关处于闭合状态时，其将偏置电阻器电连接到电压母线的一侧。作为示例性电气系统的一部分，控制器响应于触发信号而闭合开关，以校准的采样间隔来测量第一和第二电压（母线轨电压）的至少五个电压样本，基于电路的RC响应来估计电路的稳态电压，并且在第一和第二电压收敛于相应的实际稳态电压之前，使用电压样本来执行电气系统的控制动作。也就是说，当RC响应的趋势指示第一电压和第二电压相对于可容许的容限/阈值内足够稳定时，控制器将估计值记录为足够稳定，并且其后，使用这些估计值来进行控制决策。所述控制动作可包括启动隔离损失检测功能，并且如果未检测到隔离损失故障，则启动RESS的DC快速充电操作。当尚未达到超时值（time-outvalue）时，或者当稳定性没有以其他方式存在时，控制器可以可选地以校准的采样间隔的倍数来测量第一和第二电压的两个或更多个附加样本，这样做是响应于趋势相对于可容许的稳定性阈值不稳定。然后，控制器可使用各种电压样本来重新得到稳态电压估计。RC响应/估计的RC稳态电压中的趋势可指示稳态电压估计与另一个稳态电压的不同大于或小于校准的阈值，或者该趋势可指示稳态电压估计的预定标准偏差与校准的标准偏差或彼此不同。所述电气系统可包括连接到高压母线的功率逆变器模块和连接到功率逆变器模块的电机，其中该电机被耦接到受驱动负载。该电机可被实施为牵引马达，并且该受驱动负载可实施为车辆的一组车轮。还公开了一种用于使用电路的RC响应来预测该电路的稳态电压的方法。在一个实施例中，该方法包括响应于触发信号，经由通过控制器激活开关来将偏置电阻器连接到电压母线。在开关闭合之后，该方法包括当第一电压和第二电压收敛于相应的实际稳态电压时，以校准的采样间隔通过电压传感器来测量第一和第二电压中的每一者的四个或更多个离散电压样本。该方法包括基于电路的RC响应通过控制器来估计电路的稳态电压值，在第一和第二电压收敛于相应的实际稳态电压之前，使用这些电压样本来进行估计。其后，该方法包括当RC响应/稳态电压的趋势指示第一和第二电压相对于可容许的容限或阈值足够稳定时，执行相应的控制动作。本专利技术还包括以下技术方案。方案1.一种电气系统，包括：具有正母线轨和负母线轨的电压母线；至少一个电压传感器，其配置成测量所述正母线轨和电气接地之间的第一电压以及所述负母线轨和所述电气接地之间的第二电压；偏置电阻器，其能够经由开关连接到所述电气接地和所述电压母线，其中，所述开关当处于闭合状态时将所述偏置电阻器电连接到所述正母线轨或所述负母线轨；以及控制器，其配置成响应于输入信号，以：命令所述开关闭合；响应于所述开关的闭合，使用所述至少一个电压传感器以预定采样间隔测量所述第一电压和所述第二电压中的每一者的四个离散电压样本；将所述四个离散电压样本分成第一样本组和第二样本组，所述第一样本组和所述第二样本组各自具有第一离散电压样本、第二离散电压样本和第三离散电压样本，其中，所述第一样本组的第二电压样本和第三电压样本是所述第二样本组的第一电压样本和第二电压样本；在所述第一电压和所述第二电压收敛于相应的实际稳态电压值之前，使用所述第一样本组和所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气系统，包括：/n具有正母线轨和负母线轨的电压母线；/n至少一个电压传感器，其配置成测量所述正母线轨和电气接地之间的第一电压以及所述负母线轨和所述电气接地之间的第二电压；/n偏置电阻器，其能够经由开关连接到所述电气接地和所述电压母线，其中，所述开关当处于闭合状态时将所述偏置电阻器电连接到所述正母线轨或所述负母线轨；以及/n控制器，其配置成响应于输入信号，以：/n命令所述开关闭合；/n响应于所述开关的闭合，使用所述至少一个电压传感器以预定采样间隔测量所述第一电压和所述第二电压中的每一者的四个离散电压样本；/n将所述四个离散电压样本分成第一样本组和第二样本组，所述第一样本组和所述第二样本组各自具有第一离散电压样本、第二离散电压样本和第三离散电压样本，其中，所述第一样本组的第二电压样本和第三电压样本是所述第二样本组的第一电压样本和第二电压样本；/n在所述第一电压和所述第二电压收敛于相应的实际稳态电压值之前，使用所述第一样本组和所述第二样本组来估计所述第一电压和所述第二电压中的每一者的RC稳态电压；以及/n当稳态电压估计相对于限定的稳定性阈值稳定时，执行所述电气系统的控制动作，所述控制动作包括改变所述电气系统的状态。/n...

【技术特征摘要】
20190103 US 16/2391881.一种电气系统，包括：
具有正母线轨和负母线轨的电压母线；
至少一个电压传感器，其配置成测量所述正母线轨和电气接地之间的第一电压以及所述负母线轨和所述电气接地之间的第二电压；
偏置电阻器，其能够经由开关连接到所述电气接地和所述电压母线，其中，所述开关当处于闭合状态时将所述偏置电阻器电连接到所述正母线轨或所述负母线轨；以及
控制器，其配置成响应于输入信号，以：
命令所述开关闭合；
响应于所述开关的闭合，使用所述至少一个电压传感器以预定采样间隔测量所述第一电压和所述第二电压中的每一者的四个离散电压样本；
将所述四个离散电压样本分成第一样本组和第二样本组，所述第一样本组和所述第二样本组各自具有第一离散电压样本、第二离散电压样本和第三离散电压样本，其中，所述第一样本组的第二电压样本和第三电压样本是所述第二样本组的第一电压样本和第二电压样本；
在所述第一电压和所述第二电压收敛于相应的实际稳态电压值之前，使用所述第一样本组和所述第二样本组来估计所述第一电压和所述第二电压中的每一者的RC稳态电压；以及
当稳态电压估计相对于限定的稳定性阈值稳定时，执行所述电气系统的控制动作，所述控制动作包括改变所述电气系统的状态。


2.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述控制器还被配置成当所述稳态电压估计相对于所述限定的稳定性阈值不稳定时，执行另一控制动作，包括以所述采样间隔的倍数来收集所述第一电压和所述第二电压的附加的离散电压样本，并使用附加的电压样本来估计所述第一电压和所述第二电压中的每一者的所述RC稳态电压。


3.如权利要求2所述的电气系统，其特征在于，所述控制动作包括响应于所述稳态电压估计不稳定：
以所述预定采样间隔的倍数n来测量所述第一电压和所述第二电压中的每一者的附加的离散电压样本，其中n1；
创建包含所述附加的离散电压样本的第三样本组，使得所述第二样本组的三个离散电压样本中的两个在所述第三样本组中重复使用；以及
在所述第一电压和所述第二电压收敛于相应的实际稳态电压值之前，使用所述第一样本组、所述第二样本组和所述第三样本组来估计所述第一电压和所述第二电压中的每一者的所述稳态电压。


4.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：范悦，RK斯蒂尔，AC鲍曼，蒋康，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US