CN104730432A - 绝缘监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种位于低压供电系统和高压供电系统之间的绝缘监测装置，其中，所述装置不仅能够与高压正连接线连接，而且也能够与高压负连接线连接，还能够与低压网连接，其中，所述装置具有多个电接触件，这些电接触件用于分别通过高压正连接线并分别通过高压负连接线将能够被连接在高压电网的不同部分中的监测连接装置连接到高压电路上。

Description

绝缘监测装置
技术领域
本发明涉及一种特别是用于机动车辆的绝缘监测装置。
现有技术
具有电驱动装置的机动车辆，所谓的电动汽车或者混合动力汽车，通常具有高压供电系统(HV)和低压供电系统(LV)。在这里，这两个供电系统可以被构造在一个IT拓扑中，其中，这两个供电系统通过绝缘装置相互电隔离。这使得在电绝缘中发生单故障的情况下用于防止电击的可用性和安全性更高。为了识别和报告这种单故障，需要监测两个供电系统之间是否具有足够绝缘。这种绝缘监测通过无源方法或者通过有源方法进行，其中，绝缘监测器通过连接装置连到HV+或者HV-，并且还与机动车辆的车辆底盘连接。
在无源的非对称方法中，通过两个高压相L+和L-相对于共同的测量点的差分电压测量来识别由于绝缘故障引起的非对称性。在这里，对测量电桥失调进行评估，以识别非对称性。
无源的三电压表方法通过测量系统中的三个电压等级来确定绝缘状态。这些电压等级为系统电压(HV)以及依次被接通和断开以人为地使测量电桥失调的分别连到HV+和HV-的两个连接路径的位移电压。
无源方法通常为了确定绝缘故障而使用大于100V的HV电压作为辅助量。该HV系统必须相应地被接通或者说被施加电压，以便能够确定绝缘值。因此，绝缘故障可以只在HV系统被接通的情况下进行确定。在故障情况下，有故障的系统通常被切断，这就妨碍或者阻止了恢复使用，因为绝缘值的确定正是基于接通系统的特性。
此外还不利的是，非对称方法不能确定对称绝缘故障。这增加了汽车的失火风险，因为可能不能识别存在的绝缘故障。
在有源测量方法中，将自己产生的脉冲测量电压叠加在HV系统上，该测量电压相对于汽车质量/底盘被馈入。这具有耗费较大的缺点，因为测量电压必须自己产生。优点在于：在不存在HV电压的情况下，也就是在失效/关闭的系统中也能够执行绝缘测量。
在这里，绝缘监测方法，即非对称方法和有源的方法，通常在所使用的连接路径内阻的范围内都以最好的测量精确性工作。
在这里，HV系统通常由多个组成部分(如充电单元、能量储存器和带有传动系的中间电路等)构成。通常，这些组成部分通过所谓的主接触器相互连接并且能够相互隔离。
总的来说，在整个系统中的绝缘监测中表明，每个HV系统组成部分只能使用一个绝缘监测器，因为多个绝缘监测器相互产生不利影响。因此，要将该绝缘监测器安装在HV系统的一个指定部分中。在这里，只要汽车没有被解锁(驾驶操作或者充电过程)，则要将至少三个汽车部分(如充电中间电路、HV中间电路以及HV蓄电池等)的每一部分视为独立区域。在只使用一个绝缘监测器的情况下，该监测器只能监测一个指定部分并且不能确定其它的汽车部分是否有故障。这可能导致不利情况，因为未被监测的系统部分必须与被监测的系统部分一起被接通。
此外，识别主接触器之一的故障是一种挑战。如果接触器无论是否需要断开都保持闭合状态，那么安全风险升高，因为假定隔离的系统部分被无意识地连接。
发明内容
本发明的目的是提供一种特别是机动车辆的绝缘监测装置，该监测装置与现有技术相比能够改善绝缘监测。
该目的通过以下特征得以解决。
本发明的一种实施例涉及一种位于低压供电系统和高压供电系统之间的绝缘监测装置，其中，该装置不仅能够与高压正连接线连接，也能够与高压负连接线连接，还能够与低压供电系统连接，其中，该装置具有多个电接触件，这些电接触件用于分别通过高压正连接线和分别通过高压负连接线将能够与高压供电系统的不同部分连接的监测连接装置连接到高压电路中。因此，基于多个连接装置可以执行有源和无源方法的不同组合或者由两个有源或者两个无源方法构成的组合，这改善了绝缘监测。
在这里特别有利的是，至少第一监测连接装置是可断开的并且至少第二监测连接装置是固定连接或者可断开的。因此，当保留无源或者有源方法时，有源或者无源方法可以是可关闭的。
也有利的是，在一个监测连接装置上执行用于绝缘监测的有源或者无源监测方法。因此，实现了监测质量的改善。
也适宜的是，高压供电系统的各部分能够通过开关装置相互隔离。
此外还适宜的是，监测连接装置具有预先规定的内阻，该内阻对于每个部分来说是不同的。
此外还有利的是，不可断开的监测连接装置的内阻比可断开的监测连接装置的内阻大至少10倍。因此减小或者避免在测量操作期间的相互影响。
其它有利设计方案由随后的附图说明进行描述。
附图说明
下面借助于附图基于至少一个实施例对本发明进行详细说明。附图中：
图1示出了绝缘监测装置的示意图。
具体实施方式
图1以根据本发明的一个实施例示出特别是用于电动汽车的绝缘监测装置1。汽车在这里具有大约为12/24V的低压车载供电系统2。此外，汽车还具有高压回路3。在该高压回路中设有蓄电池充电单元4和待充电蓄电池5。蓄电池充电单元4与蓄电池5电连接。
绝缘监测装置6连接在高压电路3和低压供电系统2之间。在这里，绝缘监测装置6通过可能在功能上的隔离装置7相互隔离，其中，通过电隔离的电压供给装置8和电隔离的通信单元9提供连接。替代地，电压供给装置和通信单元也可以在无电隔离的条件下位于一个组件中。
高压电路3在这里划分成三个部分I、II和III。在绝缘监测装置6与高压电路3之间在每个部分中都设有监测连接装置10、11、12，这些监测连接装置分别与高压电路3的正连接线13和负连接线14连接。
在操作中，无源方法在部分III中确定整个电路的绝缘状态，因为绝缘监测装置以蓄电池的电压直接提供所需的绝缘测量辅助量。
部分II没有被施加HV电压并且通过有源方法自己产生辅助量。
在部分I中，用于无源方法的辅助量由充电单元4提供。由于无源方法只能识别非对称性故障，所以对称性故障在将其它的汽车部分互连之后通过有源方法进行识别。
在本发明的另一种有利实施例中，对于通过断开主开关而隔离的各部分的情况，在所有部分I至III中执行有源测量。在这里，共同的测量脉冲发生器提供用于测量的辅助量，该测量脉冲发生器相对于汽车底盘馈入测量脉冲。连接装置具有大小相近的内阻并且是可断开的。
由于测量基于共同的测量脉冲，测量周期对于各个部分来说取决于绝缘电阻最高且供电系统放电量最大的部分的测量周期。对称和非对称的绝缘故障可以随时被识别。
在将各部分互连之后，可以断开并联设置的连接路径，以避免影响。
如果整个系统被互连，那么可以通过唯一的连接装置实现绝缘监测。
在本发明中，绝缘监测装置具有两个或多个连接装置，这些连接装置可以被连接在比如为汽车高压电路的待监测系统中的不同位置上。
在这里，第一连接装置20是具有对于应用合理的内阻的可断开的连接装置。在电动和混合动力汽车中，该内阻的水平在180kΩ到2MΩ之间。
其它连接装置，即两个21直到N个22(用N表示大于2的整数)具有大10倍的且不可断开的内阻，以避免当所有汽车部分I至III被互连时在测量操作期间发生相互影响。如果需要将其它连接装置也构造成具有大小相近的内阻，那么有利的是这些连接装置同样被设计成可断开的。
通过连接装置21和22与第一连接装置20之间的内阻大小相近设计产生以下优点：在不同连接装置上使用的测量方法可以以相同的测量精度工作。
因此，借助于绝缘监测装置通过这些多个连接装置可以执行有源和无源方法的组合。
一般地，多个有源或者无源方法也可以同时工作，因为共同的控制和评价单元通过测量脉冲发生器使得各个连接路径的测量结果能够同步。
同时监测不相连的汽车部分成为可能，而无需将整个高压系统有源连接。因此，也不必将不监测的汽车部分与被监测的汽车部分连接，以便能够驾驶汽车或者给汽车充电。
通过对隔离的汽车部分进行监测，在出现绝缘故障的情况下也可以确定故障位置，这对于维修人员而言明显简化了故障查找。
通过每一个连接装置，此外还可以通过差分电压测量确定相应部分的HV电压。因此，在每个通过连接装置连接的汽车部分中，在主接触器断开的情况下也可以确定系统电压。如果每个部分的主接触器处于正确闭合状态，那么在每个部分中也可以测量相同的系统电压。如果将这些在每个连接路径上测得的电压相互比较，比如采用交叉比较，那么除了确定电压一致之外也可以确定不同测量点之间的偏差。
不同汽车部分的电压测量之间的偏差通常只会在各汽车部分之间的主接触器处于断开状态的情况下才出现。
在主接触器有故障的情况下，比如一个接触器或者各接触器尽管试图操纵断开但仍不断开，首先会预料电压测量结果之间有差别。如果该差别没有出现，则可以推断接触器有故障。
相反地，如果主接触器尽管试图操纵但仍不闭合，则可能在闭合接触器时有故障。在这里，首先会预料电压测量中的相同测量结果。如果测量结果与预料相反仍然彼此不同，那么同样可推断接触器有故障。
总的来说，通过凭借相同的连接装置实现电压测量和绝缘测量而得到用于测量两个量的组合装置。因此，通过两个分开的测量装置来实现不再是必需的，并且降低了整辆汽车的成本。

Claims (8)

1.位于低压供电系统与高压供电系统之间的绝缘监测装置，其中，所述装置不仅与高压正连接线连接，而且也与高压负连接线连接，还与所述低压供电系统连接，其中，所述装置具有多个电接触件，所述电接触件用于分别通过高压正连接线和分别通过高压负连接线将能够被连接到所述高压供电系统的不同部分中的监测连接装置连接到高压电路中。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少第一监测连接装置是可断开的并且至少第二监测连接装置是固定连接的或者可断开的。
3.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在一个监测连接装置上执行用于绝缘监测的有源和/或无源的监测方法。
4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述高压供电系统的各个部分通过开关装置相互隔离。
5.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述监测连接装置具有预先限定的内阻，该内阻的大小对于每个部分来说是不同的。
6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述监测连接装置具有预先限定的内阻，该内阻的大小对于每个部分来说都是相同的。
7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，不可断开的所述监测连接装置的内阻比可断开的所述监测连接装置的内阻大至少10倍。
8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在高压系统上的电压测量不仅能够通过至少一个高压正连接线执行，也能够通过至少一个高压负连接线执行。
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