CN104053568B - 用于监测高压装置的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测高压装置(19、20、21)的设备和方法，其中，电流回路(30)延伸经过高压装置(19、20、21)的待监测元件(22、23、25、26、28、29)。在所述电流回路(30)的至少三个点上检测电压。基于检测到的电压探测电流回路(30)的断路，并且由此切断高压电源(12)。此外，还基于检测到的电压定位所述断路。

Description

用于监测高压装置的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于监测尤其是机动车中的高压装置的方法和设备。所述高压装置尤其是指可能出现高于25伏、例如高于60伏、例如在400伏范围内的电压的装置。尤其包括电压级别为B的电压，所述B级电压对于直流电来说包括60伏至500伏之间的电压，而对于交流电来说包括25伏至1000伏之间的电压。
背景技术
这种电压例如尤其应用于混合动力汽车和电动汽车中，例如用于为电动机供电。
当对这种高压装置的装配出错或不完整时，就面临使工作人员被高压击中的风险，这会导致人员受伤甚至死亡。即便是利用这种高压装置进行操作时也力求确保所述高压装置的相应部件在被操作时不带电。与此相关地，例如由DE102008021542A1或DE10049196A1已知，将低压电流回路布置穿过高压装置，所述低压电流回路还导引通过可插接和/或可取下的部件，这些部件可能会引导较高电压。这种电流回路还被称为控制线路或安全线路。例如当拔出或取下这种部件时，所述电流回路就被切断，这导致高压被断开并且使高压装置放电。
例如在DE102009054469A1中公开了特殊的电缆敷设系统，所述电缆敷设系统将高压线和这种电流回路的线路相结合。
如果只检测所述电流回路的断路，尽管可以确保高压被可靠地断开，但是不能对断路处进行定位。因此，在高压装置中对这种断路的故障排查是非常费事的。
与此相关地，DE102009050223A1建议，为了对汽车的高压电网进行监测并且将其切断，采用了一种可电控开关，其中，监测单元可以监测可电控开关的功能性，并且由此至少能在某些情况下进行定位。在此，为了控制可电控开关尤其可以使用对故障情况敏感的另一开关。然而实现这种设备较为耗费。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种方法和设备，其中能够以简单的方式对用于监测高压装置的电流回路的断路进行定位。
所述技术问题通过一种用于监测高压装置的方法解决，在电流回路上施加电流，其中，所述电流回路延伸经过高压装置的多个待监测元件，其中，所述待监测元件中至少一个的状态变化导致所述电流回路断路；检测在所述电流回路的至少三个点上的电压，根据所述电压探测所述电流回路的断路，当探测到断路时切断所述高压装置的高压电源并且使所述高压装置放电，并且根据所述电压定位所述断路；并且通过一种用于监测高压装置的设备解决，所述设备包括：电流回路，所述电流回路延伸经过高压装置的多个待监测元件，其中，所述待监测元件中至少一个的状态变化导致所述电流回路断路；电源，所述电源与所述电流回路耦连，和监测装置，所述监测装置设计用于检测所述电流回路的至少三个点上的电压，根据所述电压探测所述电流回路的断路，当探测到断路时断开开关以便切断所述高压装置的高压电源，并且使所述高压装置放电，并且根据所述电压定位所述断路。
根据本发明规定，电流通过电流回路传导，所述电流回路延伸穿过高压装置的多个待监测元件，其中，至少一个待监测元件的状态发生变化就会导致所述电流回路断路。此外，检测所述电流回路上至少三个点的电压。根据所测得的电压来探测所述电流回路的断路，并且在发生断路的情况下例如切断高压装置的电源。根据本发明，还附加地根据所述至少三个点的电压对电流回路的断路进行定位。在断路之后可以使所述高压装置放电。
也就是说通过监测不止两个电压(例如在所述电流回路的起点和终点上的电压)，而是监测至少三个电压，能够实现对断路处的定位，其中，所述定位的准确性取决于例如被检测电压的数量。通常，在电流回路的越多不同位置对电压进行检测，定位就越准确。
在一种实施例中，在至少三个点上的电压包括在电流回路起点上的第一电压、在电流回路终点上的第二电压和在电流回路起点与电流回路终点之间的至少另一个点上的至少另一个电压。在这种情况下，可以只根据第一电压和第二电压探测断路，而也参考所述至少另一个电压进行定位。
待监测元件可以布置在高压装置的一个或多个部件中，其中，对至少另一个电压的检测可以通过各个部件内部的监测装置进行，其中，所述监测装置尤其可以是始终存在于各个部件中的微控制器或其它处理器单元。这种处理器单元还可以被设计用于检测在其它部件(尤其是不具有自己的处理器单元的其它部件)中的所述至少另一个电压中的一个或多个电压。
显然，所述方法还可以应用于两个或多个电流回路。
对第一电压和第二电压的监测可以通过位于高压装置外部的监测装置或通过以上提到的处于高压装置部件内部的处理器单元之一进行。
根据另一个方面还提供了一种用于监测高压装置的设备，其包括：
电流回路，所述电流回路延伸经过高压装置的多个待监测元件，其中，所述待监测元件中至少一个的状态变化导致所述电流回路断路；
电源，所述电源与所述电流回路耦连，和
监测装置，所述监测装置设计用于检测所述电流回路的至少三个点上的电压，所述监测装置还设计用于根据所述电压探测所述电流回路的断路，当探测到断路时切断所述高压装置的电源和/或使所述高压装置放电，并且根据所述电压定位探测到的断路。
在此，所述监测装置尤其包括处理器单元，例如微控制器，用以检测高压装置部件内部的电流回路上的点的电压。作为备选或补充，所述监测装置还可以包括位于高压装置外部的监测装置。
所述设备尤其可以设计用于实施一个或多个上述方法。
附图说明
以下参照附图根据实施例进一步阐述本发明。在附图中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的用于监测高压装置的设备；
图2示出了根据本发明的第二实施例的用于监测高压装置的设备；并且
图3示出了用以阐明根据一个实施例的方法的流程图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细阐述。在此，只要没有另作说明，不同实施例的技术特征可以相互组合。在另一方面，对带有多个技术特征的实施例的描述并不代表所有这些特征对实施本发明均是必要的。其它的实施例尤其可以具有更少的技术特征和/或备选的技术特征。
在图1所示的实施例中，高压装置例如包括部件A19、部件B20以及部件C21。这些部件例如可以包括电动汽车或混合动力汽车的电动机、空调设备或高压蓄电池。这种部件可以至少部分导引高压电，而所述高压电、尤其是之前所提到过的电压级别为B的电压对人可能产生危险。
在此，所述部件A19具有例如低压插头22和高压插头23，所述部件B20具有低压插头2以及盖板26，并且部件C21具有高压插头28以及高压插头29。当插头22、23、25、28、29之一被拔下或盖板26被打开时就会面临人员与高压电接触的危险，并且因此在此情况下应该尽可能断开高压电。在图1中，高压电通过高压电源12来表示。
为了监测以上所提到的高压装置的待监测元件22、23、25、26、28、29，电流回路30延伸经过这些部件，其中，所述电流回路30具有起点A17和终点E18，并且通过低压电源10(例如通常在机动车中使用的12伏电池或24伏电池)和具有恒定电流的恒流电源14供电。在终点E18与低压电源10之间布置有电阻15。如图1所示，一旦插头22、23、25、28、29中的一个被至少部分拔出或盖板26被打开，所述电流回路30就被断开。
所示出的待监测元件的数量显然仅仅被作为示例，并且在其它的实施例中可以具有更多的元件、更少的元件或其它元件。三个部件19、20、21的数量也仅仅被视为示例。
监测装置13监测电流回路30的起点A17的第一电压和电流回路30的终点E18的第二电压。只要电流回路30保持闭合，则第一电压就至少近似等于第二电压，因为闭合电流回路30的电阻较低。相反地，当电流回路30断开时，第一电压与第二电压之间的电压差相对较大。
因此，所述监测装置13设计用于在第一电压与第二电压之间的电压差超过给定阈值时探测电流回路30的断路。在此情况下，所述监测装置13可以控制开关11并且由此切断高压电源12。附加地或可选地，例如还可以闭合适当的连接，用以导出高压装置中残留的电荷，例如闭合接地的连接以确保快速放电。
为了能对电流回路30的断路进行更准确的定位，监测电流回路30除起点A17和终点E18之外的其它点上的电压，在图1的实施例中检测其它四个点(所述点被标注以阿拉伯数字1-4)上的电压。在此，点1和2位于部件A19中，而点3和4则位于部件B20中。但原则上本发明并不限定于四个附加的点，而是任意数量的附加点均可用于监测电压(以唯一的点开始)。在此尤其这样选择所述点，从而使潜在断路部位处于包括起点17和终点18在内的两个点之间。基本上利用n个附加点(除起点A17和终点E18之外的点)可以区分出n+1个电流回路故障区段，因此较大数量的附加点导致对断路更准确的定位，但是有时也导致了更复杂的电路。
在图1的实施例中，对点1和2的监测是通过布置在部件A19中的微控制器(微控制装置)24进行的，并且对点3和4的分析是通过布置在部件B20中的微控制器27进行的。在此，尤其可以使用本来就存在于高压装置中的微控制器，所述微控制器还可以被用于其它目的。然而也可以提供专门配备用于电流回路30的电压监测的微控制器或其它处理器单元。在图1的实施例中，所述监测装置13和微控制器24和27组成监测设备。
微控制器24和27例如可以通过CAN总线(控制器局域网络总线)16与监测装置13连接。此外，通过CAN总线16还能实现对测得的电压和/或断路定位的外部读取，如在下文中所要阐述的。其它类型的连接、例如无线连接也是可行的。
在此，微控制器24、27用于点1、2、3、4上的电压的输入端可以设计为上拉式或下拉式输入端。
尤其当微控制器24、27的输入端具有下拉式电阻、即设计为下拉式输入端时，如果例如低压插头25未被连接，则起点A17以及点1和2形成与点3、4以及终点E18不同的电压，例如逻辑高电平。这也就是说，点2与点3之间出现了至少一个断路，这首先被推测为拔出的插头25(或者线路断路)。当盖板26被打开时，例如可能在点3与4之间出现电势跳跃。由此可以更准确地对断路定位。
因为在所示的实施例中仅存在二元电平(例如逻辑高电平和逻辑低电平)并且将二元电平进行比较，所以不必特殊地设计微控制器24、27，而是可以使用带有常用微控制输入端的常用微控制器。
在所示出的实施例中，监测装置13例如可以用作配位装置，所述配位装置采集并且分析所述点上的测量值，并且通过CAN总线16输出结果。
在发生多处断路时，电流回路30的区段可能是浮动的，也就是说与低压电源10的任何接头均不相连。在此情况下可以进行迭代或反复的故障排查和排除，其中，在识别和定位第一断路处后对该断路处进行修复，并且随后进一步检查，也就是说再次分析测量点上的电压水平，并且再次进行定位和修复，其中，重复该步骤，直至整个电流回路中不存在断路。
本发明不仅可以用于如图1所示的具有唯一的电流回路30的高压装置的监测装置，而且也同样可以用于多个电流回路。这种示例在图2中示出。在图2所示的实施例中，高压装置例如也具有三个部件，即部件A40、部件B41和部件C42。部件A40具有作为待监测元件的高压插头44、盖板45和高压插头46。部件B41具有作为待监测元件的低压插头48、盖板52以及高压插头51。部件C42具有作为待监测元件的低压插头53以及盖板54。第一电流回路43从起点A开始穿过部件A40的待监测元件直至终点E，其中，所述部件A40具有微控制器47，所述微控制器在图2的实施例中为第一电流回路43供电并且监测电流回路43的起点A、终点E以及点1和2上的电压。所述微控制器47为此可以与低压电源连接。
所述部件B41和部件C42的待监测元件通过带有起点A和终点E的第二电流回路49监测，所述第二电流回路由部件B41的微控制器50供电。所述部件C42不具有自己的微控制器，并且因此通过所述微控制器50被共同监测。所述微控制器50分析第二电流回路49的起点A和终点E以及点3和4上的电压。如结合图1针对监测装置13进行描述的那样，对断路的探测在第一电流回路43的情况下是通过微控制器47进行的，而在第二电流回路49的情况下是通过微控制器50进行的。
所述微控制器47和微控制器50与CAN总线55连接。当微控制器50检测到第二电流回路49的断路时，该微控制器50将所述断路通过CAN总线55告知微控制器47。如果微控制器47得到由微控制器50发送的这种信息，或者微控制器47探测到第一电流回路43的断路，则该微控制器47断开开关11，用以由此切断高压电源12。此外，微控制器47和50还可以通过应用附加的测量点1、2、3、4对所出现的断路进行更准确地定位，并且同样通过CAN总线55告知定位结果，其中，所述定位可以如参照图1所描述的那样进行。
在出现多处断路的情况下也可以如参照图1所描述的那样进行迭代或反复定位。
要注意的是，也可以使用多于两个的电流回路。在图2的实施例中，也可以不像所示出的那样通过微控制器47和50，而是也可以通过与低压电池和/或恒流电源的直接连接实现，如参照图1所描述的那样。此外，对电压、尤其是在各电流回路的起点和终点上的电压的分析也可以通过外部的监测装置、如图1中的监测装置13进行。反之，在图1的实施例中，对电流回路的供电和/或对电流回路30的起点和终点上的电压的分析也可以通过微控制器、例如微控制器24或微控制器27进行。
在途3中示出了根据本发明的方法的一个实施例，其中，所述方法可以通过例如图1和图2的设备实施，然而也可以与之独立地应用。
在步骤60中对电流回路施加电流，所述电流回路延伸经过高压装置的待监测元件。
在步骤61中对所述电流回路的至少三个不同点上的电压、即对至少三个电压进行探测。这可以完全或部分地由本来就存在于高压部件中的微控制器完成。
在步骤62中基于探测到的电压探测电流回路的断路。如果探测到这种断路，则在步骤63中切断高压电网，并且随后放电。之后，在步骤64中基于探测到的电压对电流回路的断路进行定位，其中，在出现多处断路的情况下也可以如上所述地进行迭代定位或反复定位。
以上所示的实施例仅被用作示例，并不构成对本发明保护范围的限制。本发明尤其可以应用在机动车、尤其是混合动力车或电动车中的高压装置上。然而本发明的应用并不局限于这一应用领域。
附图标记清单
1-4点
10低压电池
11开关
12高压电源
13监测装置
14恒流电源
15电阻
16CAN总线(控制器局域网络总线)
17起点
18终点
19、20、21部件
22低压插头
23高压插头
24微控制器
25低压插头
26盖板
27微控制器
28高压插头
29高压插头
30电流回路
40、41、42部件
43电流回路
44高压插头
45盖板
46高压插头
47微控制器
48低压插头
49电流回路
50微控制器
51高压插头
52盖板
53低压插头
54盖板
60-64方法步骤

Claims (14)

1.一种用于监测高压装置(19、20、21；40、41、42)的方法，所述方法包括：
在电流回路(30；43、49)上施加电流，其中，所述电流回路(30；43、49)延伸经过高压装置(19、20、21；40、41、42)的多个待监测元件(22、23、25、26、28、29；44、45、46、48、52、51、53、54)，其中，所述待监测元件(22、23、25、26、28、29；44、45、46、48、52、51、53、54)中至少一个的状态变化导致所述电流回路(30；43、49)断路；
检测在所述电流回路的至少三个点上的电压，
根据所述电压探测所述电流回路(30；43、49)的断路，
当探测到断路时切断所述高压装置(19、20、21；40、41、42)的高压电源(12)并且使所述高压装置(19、20、21；40、41、42)放电，并且
根据所述电压定位所述断路。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测在所述电流回路(30；43、49)的至少三个点上的电压包括检测所述电流回路(30；43、49)的起点(14)上的第一电压和检测所述电流回路(30；43、49)的终点(18)上的第二电压，并且仅基于所述第一电压和所述第二电压来探测所述电流回路(30；43、49)的断路。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述第一电压与所述第二电压之间的差值超过预设的阈值时，则探测到所述电流回路(30；43、49)的断路。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过处理器单元(24、27；47、50)检测至少部分电压，所述处理器单元布置在所述高压装置的部件(19、20、21；40、41、42)中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述处理器单元是也出于其它目的被应用在各个部件(19、20、21；40、41、42)内部的微控制器(24、27；47、50)。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述部分电压包括至少一个其它电压。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少另一个电流回路上施加另一电流，所述至少另一个电流回路延伸经过高压装置(19、20、21；40、41、42)的多个其它待监测元件，其中，所述其它待监测元件中至少一个的状态变化导致所述至少另一个电流回路的断路，其中，监测装置还设计用于检测所述至少另一个电流回路的至少三个其它点上的其它电压，根据所述其它电压探测所述至少另一个电流回路的断路，当探测到所述至少另一个电流回路断路时切断高压装置(19、20、21；40、41、42)的高压电源(12)，并且根据所述其它电压定位所述至少另一个电流回路的断路。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述电压迭代定位或反复定位所述电流回路(30；43；49)的多个断路。
9.一种用于监测高压装置(19、20、21；40、41、42)的设备，包括：
电流回路(30；43；49)，所述电流回路延伸经过高压装置(19、20、21；40、41、42)的多个待监测元件(22、23、25、26、28、29；44、45、46、48、52、51、53、54)，其中，所述待监测元件(22、23、25、26、28、29；44、45、46、48、52、51、53、54)中至少一个的状态变化导致所述电流回路(30；43、49)断路；
电源(10、14；47；50)，所述电源与所述电流回路(30；43、49)耦连，和
监测装置(13、24、27；47、50)，所述监测装置设计用于检测所述电流回路(30；43、49)的至少三个点上的电压，根据所述电压探测所述电流回路(30；43、49)的断路，当探测到断路时断开开关(11)以便切断所述高压装置(19、20、21；40、41、42)的高压电源(12)，并且使所述高压装置(19、20、21；40、41、42)放电，并且根据所述电压定位所述断路。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述监测装置包括至少一个布置在高压装置的部件(19、20、21；40、41、42)中的处理器单元(24、27；47、50)。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，所述监测装置包括布置在所述高压装置(19、20、21；40、41、42)外部的监测设备(13)。
12.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述监测装置(13、24、27；47、50)与总线(16)耦连。
13.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述待监测元件包括低压插头(22、25；48、53)、高压插头(23、28、29；46、51)和/或盖板(26；45、52、54)。
14.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备设计用于实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
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