CN106104283A - 用于对车载电力供应系统中的电气绝缘进行监控的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于对车辆的车载电力供应系统（BN）中的电气绝缘进行监控的装置（V），该装置具有：‑用于产生具有第一电压值（Uq1）和第二电压值（Uq2）的直流电压的电源（SQ）；‑在所述车载电力供应系统（BN）的正的供电线路（LP）和负的供电线路（LN）之间的电压测量单元（ME1），用于对所述正的供电线路（LP）与所述负的供电线路（LN）之间的电压（Ub）进行测量；‑在所述电源（SQ）的正的电流接头（AP）和正的供电线路（LP）之间的电流路径（P）；‑在所述电流路径（P）中的、用于对流过该电流路径（P）的电流（I）进行测量的电流测量单元（ME2）；‑求取单元（EE），其被设置用于：从所述电压测量单元（ME1）的电压测量值（Ub1、Ub2）、所述电流测量单元（ME2）的电流测量值（I1、I2），以及所述第一电压值（Uq1）和所述第二电压值（Uq2）中求取所述车载电力供应系统（BN）与电接地（MA）之间的绝缘电阻（R_ISO）。

Description

用于对车载电力供应系统中的电气绝缘进行监控的装置和 方法
技术领域
本发明涉及用于对尤其是车辆、特别是混合动力车/电动车的车载电力供应系统中的电气绝缘进行监控的装置和方法。此外，本发明涉及用于车辆的车载电力供应系统以及具有车载电力供应系统的车辆、尤其是混合动力车/电动车，其中所述车载电力供应系统包括上面所提到的装置。
背景技术
现代的车辆、尤其是混合动力车或者电动车具有车载电力供应系统，所述车载电力供应系统包括高压车载电力供应系统支路，在该高压车载电力供应系统支路中存在数百伏特的工作电压。
可是，超过60伏特的电压对人、尤其对孩子来说有生命危险。因此，要使具有大于60伏特的工作电压的高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分或者与车身电气绝缘，以便杜绝对于人的伤害。
在车载电力供应系统中出现技术故障时或者在操作失误时，所谓的故障电流会从高压车载电力供应系统支路流过人体。如果所提到的高压车载电力供应系统支路与车载电力供应系统的其余部分或者车身之间的电气绝缘在此完好无损并且足够高，那么所述故障电流的电流强度就被限制到对人来说没有危险的数值上。
但是，如果所述电气绝缘不足够高，那么具有数毫安的、对人来说可能有生命危险的电流强度的故障电流就会流过人体。
为了从一开始就避免这样的有生命危险的故障电流，需要不断地对所述车载电力供应系统中的电气绝缘进行监控并且尽可能早地识别潜在的危险。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种成本低廉的、用于对车辆的车载电力供应系统中的电气绝缘进行监控的可行方案。
该任务通过独立权利要求的主题得到解决。有利的设计方案是从属权利要求的主题。
按照本发明的第一方面来提供一种用于对车辆、尤其是混合动力车/电动车的车载电力供应系统中的电气绝缘进行监控的装置。
相应地，所述装置包括电源，该电源被设置用于：产生或者生成具有第一电压值的第一直流电压和具有第二电压值的第二直流电压。
所述装置此外包括一电压测量单元，该电压测量单元连接或者电连接在所述车载电力供应系统的正的供电线路和负的供电线路之间。在此所述电压测量单元被设置用于对正的供电线路与负的供电线路之间的电压进行测量。
所述装置在所述电源的正的电流接头与所述车载电力供应系统的正的供电线路之间具有一电流路径。替代地，所述装置在所述电源的正的电流接头与所述车载电力供应系统的负的供电线路之间具有一电流路径。
所述装置此外在所述电流路径中包括一电流测量单元，该电流测量单元被设置用于对在所述电源的第一和第二直流电压的作用下流过该电流路径的电流进行测量。
所述装置此外包括一求取单元，该求取单元通过第一信号输入端与电压测量单元的信号输出端电连接并且通过第二信号输入端与所述电流测量单元的信号输出端电连接。该求取单元被设置用于：从所述电压测量单元的在第一直流电压的作用下所测量的第一电压测量值、所述电压测量单元的在第二直流电压的作用下所测量的第二电压测量值、所述电流测量单元的在第一直流电压的作用下所测量的第一电流值、所述电流测量单元的在第二直流电压的作用下所测量的第二电流值，以及所述第一直流电压的第一电压值和所述第二直流电压的第二电压值中求取所述车载电力供应系统与电接地之间的或者所述高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分之间的绝缘电阻。
概念“直流电压”系指一种电压，该电压在为了测量上面所提到的电流测量值所需要的特定的持续时间内具有恒定的电压值。所述电源由此产生具有不同的但是恒定的电压值的直流电压。
为了对所述车载电力供应系统中的、尤其是所述高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分或者车身之间的电气绝缘进行监控，所述装置利用所述电源以特定的时间间隔间接地或者直接地彼此先后相随地生成两种具有不同电压值的直流电压。在所述两种直流电压的作用下，具有不同电流值的电流流过所述电流路径，并且根据所述电流路径将所述电源与所述两条供电线路中的哪条供电线路电连接起来而从所述电流路径流往所述车载电力供应系统的正的或负的供电线路。
如果所述车载电力供应系统中的、尤其是所述高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分或者车身进而与电接地之间的电气绝缘足够高，那就没有或者几乎没有电流在所述两种直流电压的作用下从所述高压车载电力供应系统支路或者从所述供电线路流往所述车载电力供应系统的其余部分或者流往电接地。
如果所述车载电力供应系统或者所述高压车载电力供应系统支路由于例如所述车载电力供应系统中的故障而没有足够地与所述车身或者所述车载电力供应系统的其余部分绝缘，那就在所述高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分之间或者在所述供电线路与所述车身之间形成泄漏电流路径，泄漏电流通过所述泄漏电流路径在所述两种直流电压的作用下可以从所述高压车载电力供应系统支路流往所述车载电力供应系统的其余部分或者所述车身。
所述装置可以利用电流测量单元来测量流过所述电流路径的电流并且利用所述电压测量单元来测量在所述高压车载电力供应系统支路的两个供电线路之间所加载的电压，并且根据所测量的电流测量值和电压测量值以及两种所产生的直流电压的已知的电压值来求取所述高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分或者所述车身之间的绝缘电阻。
而后，可以将所求取的绝缘电阻与预先给定的参考电阻进行比较。在所求取的绝缘电阻低于所述参考电阻时，认为在所述车载电力供应系统与所述电接地之间或者在所述高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分或者所述电接地之间存在漏电。相应地将警告输出给车辆的驾驶员或者采取合适的、预先规定的措施、尤其是合适的自动的措施。属于可能的自动的措施的例如是：在电方面将电蓄能器、例如具有超过60伏特的充电电压的牵引用电池或者超级电容器与所述车载电力供应系统分开或者将其放电。
例如简单的直流电压转换器可以用作电源，所述直流电压转换器在电方面被连接在低压车载电力供应系统支路上并且通过对于所述低压车载电力供应系统支路的工作电压的升压（并且必要时通过反向（Invertieren））来产生所述两种直流电压。所述求取单元可以用简单的成本低廉的微处理器和成本低廉的模数转换器来实现。
由此提供一种装置，该装置可以利用简单的成本低廉的电气的/电子的组件以简单的方式可靠地获知所述车辆的车载电力供应系统中的、尤其是高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分或者车身之间的电气绝缘。
因此，提供一种成本低廉的、用于可靠地对车辆的车载电力供应系统中的电气绝缘进行监控的可行方案。
按照所述装置的一种优选的设计方案，该装置在所述电流路径中包括一电阻，该电阻用于对在所述两种直流电压的作用下流过所述电流路径的电流进行限制。在此，所述电阻构造为高阻抗的结构。优选地，所述电阻具有在兆欧范围内的电阻值。
按照所述装置的另一种优选的设计方案，该装置在所述电流路径中包括用于在所述电流路径中中断或者建立电连接的能够控制的开关。通过所述开关的受到控制的断开，所述装置可以在一时间—在该时间内没有对电气绝缘进行监控—内在电方面与所述车载电力供应系统分开并且因此被保护以防受到过电压的可能的损害。仅仅在有需求时、也就是在对所述电气绝缘进行监控时，所述装置才可以通过所述开关的受到控制的闭合在电方面被连接到所述车载电力供应系统上。
按照所述装置的另一种优选的设计方案，所述求取单元被设置用于：将所述绝缘电阻作为商数来求取，该商数由相应地以在相应的直流电压的作用下落在所述电流路径中的电阻上的相应的电压值以及在相应的直流电压的作用下在所述正的供电线路和负的供电线路之间加载的相应的电压的电压值得到校正的第一电压值与第二电压值之间的差、以及在相应的直流电压的作用下流过所述电流路径的电流的第一电流值与第二电流值之间的差来构成
按照所述装置的另一种优选的设计方案，所述求取单元被设置用于根据以下简单的方程式以迭代的计算方法来求取所述绝缘电阻：
其中：
Uq1：所述第一直流电压的第一电压值；
Uq2：所述第二直流电压的第二电压值；
I1：在所述第一直流电压的作用下流过所述电流路径的电流的第一电流测量值；
I2：在所述第二直流电压的作用下流过所述电流路径的电流的第二电流测量值；
Ub1：在所述第一直流电压的情况下所测量的、在所述正的供电线路和负的供电线路之间加载的电压的第一电压测量值；
Ub1：在所述第二直流电压的情况下所测量的、在所述正的供电线路和负的供电线路之间加载的电压的第二电压测量值；
R:所述电流路径中的电阻或者在所述电源的正的电流接头与所述车载电力供应系统的正的供电线路或负的供电线路之间的电阻；
km：校正系数。
按照所述装置的另一种优选的设计方案，所述求取单元被设置用于借助于以下简单的方程式以迭代的计算方法求取所述校正系数km：
其中，Uq、I、Ub分别是第一电压值、第一电流测量值、第一电压测量值或者分别是第二电压值、第二电流测量值、第二电压测量值。是绝缘电阻值，根据倒数第二个方程式在（m－1）次迭代中求取了该绝缘电阻值。
一直重复所述迭代，直到所述绝缘电阻值R_ISOm不再以可忽略的小的数值或者以无穷的小数展开来变化。接下来，将最后所求取的作为当前的绝缘电阻的绝缘电阻值R_ISOm与预先给定的参考电阻相比较。
按照所述装置的另一种优选的设计方案，所述第一直流电压的第一电压值为50伏特到60伏特。优选所述第二直流电压的第二电压值为-60伏特到-50伏特。
在此，所述上极限值60伏特或者-60伏特代表能够产生的直流电压的上极限，所述上极限对人或者车辆乘员来说还没有生命危险。
所述下极限值50伏特或者-50伏特能够实现所述两种直流电压之间的至少100伏特的电压摆幅，这对于所述第一、第二和第三电流的电流测量值来说随之带来相应大的数值差。所述电流测量值中的较大的数值差又能够实现对于所述绝缘电阻的精确的求取。此外，所述较高的电压值相对于所述电流路径中或者所述车载电力供应系统中的电压波动是稳健的。
按照本发明的另一个方面，提供一种用于车辆、尤其是混合动力车/电动车的车载电力供应系统，其中，所述车载电力供应系统具有前面所描述的、用于对所述车载电力供应系统中的或者所述车载电力供应系统的高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分或者车身之间的电气绝缘进行监控的装置。
按照本发明的另一个方面，提供一种具有车载电力供应系统的车辆、尤其是混合动力车/电动车，其中，所述车载电力供应系统具有前面所描述的、用于对所述车载电力供应系统中的或者所述车载电力供应系统的高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分或者车身之间的电气绝缘进行监控的装置。
按照本发明的另一个方面，提供一种用于对尤其是车辆、特别是混合动力车/电动车的车载电力供应系统中的电气绝缘进行监控的方法。在此所述方法具有以下方法步骤：
-将电源连接在电接地与所述车载电力供应系统的正的供电线路或者所述车载电力供应系统的负的供电线路的电接点之间；
-借助于所述电源来第一次产生具有第一电压值的第一直流电压；
-在产生第一直流电压期间，第一次测量在正的供电线路和负的供电线路之间加载的电压的第一电压测量值以及在所述电源与所述电接点之间流过的电流的第一电流测量值；
-借助于所述电源来第二次产生具有第二电压值的第二直流电压；
-在产生第二直流电压期间，第二次测量所述电压的第二电压测量值和所述电流的第二电流测量值；
-从所述第一电压值和所述第二电压值、所述第一电流测量值和所述第二电流测量值、以及所述第一电压测量值和所述第二电压测量值中求取所述车载电力供应系统与电接地之间的绝缘电阻。
首先，将电源连接或者电连接在电接地与所述车载电力供应系统的正的供电线路的电接点之间。替代地，将电源连接或者电连接在电接地与所述车载电力供应系统的负的供电线路的电接点之间。
为了对所述车载电力供应系统中的电气绝缘进行监控，用所述直流电源在特定的持续时间内产生具有第一电压值的第一直流电压。
在所述时间内对在所述第一直流电压的作用下流过所述电流路径的电流和在所述第一直流电压的作用下落在所述正的供电线路和所述负的供电线路之间的电压进行测量。如此获得的第一电流测量值和第一电压测量值被加以保存，用于求取在所述车载电力供应系统或者在所述车载电力供应系统的高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分或电接地之间的绝缘电阻。
在预先给定的时间间隔内间接或者直接在测量所述第一电流测量值和第一电压测量值之后，在特定的持续时间内利用所述直流电源产生具有第二电压值的第二直流电压。
相应地，在所述时间内对在所述第二直流电压的作用下流过所述电流路径的电流和在所述第二直流电压的作用下落在所述正的供电线路和所述负的供电线路之间的电压进行测量。同样将如此获得的第二电流测量值和第二电压测量值用于求取所述绝缘电阻。
而后从所述第一和第二电流测量值、所述第一和第二电压测量值以及两个所产生的直流电压的第一和第二电压值中求取所述绝缘电阻。
随后将所求取的绝缘电阻值与预先给定的参考电阻值进行比较。在所求取的绝缘电阻值低于所述参考电阻值时，认为在所述车载电力供应系统与所述电接地之间或者在所述高压车载电力供应系统支路与所述车载电力供应系统的其余部分或者电接地之间存在漏电。
按照所述方法的另一种优选的设计方案，在所述车辆的行驶运行过程中进行前面所提到的方法步骤：第一次产生、第一次测量、第二次产生、第二次测量以及求取。由此也可以在一种时间内求取所述车载电力供应系统中的电气绝缘，在所述时间内在所述车载电力供应系统中存在工作电压并且流动着车载电力供应系统电流。
上面所描述的装置的有利的设计方案，只要在其余方面能够套用到上面所提到的车载电力供应系统或者车辆上或者能够套用到上面所描述的方法上，也可以视为所述车载电力供应系统、车辆或者方法的有利的设计方案。
附图说明
现在下面应参照附图对本发明的示范性的实施方式进行详细解释。在此示出：
图1是具有按照本发明的一种实施方式的装置的电动车的车载电力供应系统的示意图；
图2是按照本发明的一种实施方式的方法的示意性的图表。
具体实施方式
首先要参照图1，在图1中示意性地示出了在附图中未示出的电动车的车载电力供应系统BN，该车载电力供应系统具有用于对该车载电力供应系统中的电气绝缘进行监控的装置V。
所述车载电力供应系统BN包括高压车载电力供应系统支路HZ，在该高压车载电力供应系统支路中存在大约500伏特的工作电压。这条高压车载电力供应系统支路HZ用于为所述高压车载电力供应系统支路HZ中的电机EM提供电流，所述电机用于驱动所述电动车。
在这条高压车载电力供应系统支路HZ中，所述车载电力供应系统BN具有作为能源或者电源的牵引用电池BT，该牵引用电池提供为了运行所述电机EM或者为了驱动所述电动车所需要的电流。
所述牵引用电池BT分别通过一个能够控制的接触器Sc1、Sc2分别与所述高压车载电力供应系统支路HZ的一条正的和一条负的供电线路LP、LN电连接。作为所述第一接触器Sc1的附加，所述牵引用电池BT通过能够控制的第三接触器Sc3和保护电阻Rs与所述正的供电线路LP电连接，其中，所述第三接触器Sc3和所述保护电阻Rs相对于彼此串联地并且相对于所述第一接触器Sc1并联地在电方面被连接在所述牵引用电池BT与所述正的供电线路LP之间。
此外，在所述高压车载电力供应系统支路HZ中，所述车载电力供应系统BN具有变流器UR，该变流器将由所述牵引用电池BT提供的电流转化为相电流并且向所述电机EM馈给这些相电流。
所述正的供电线路LP和所述负的供电线路LN在此将所述牵引用电池BT与所述变流器UR连接起来，电流通过这些供电线路从所述牵引用电池BT流往所述变流器UR。
在所述正的供电线路LP与所述负的供电线路LN之间，所述高压车载电力供应系统支路HZ具有中间电路电容器CzK，该中间电路电容器对所述高压车载电力供应系统支路HZ的工作电压Ub中的电压波动进行补偿并且将所述工作电压Ub维持到所需要的电压值上。
所述高压车载电力供应系统支路HZ在所述正的供电线路LP与电接地MA之间或者在所述负的供电线路LN与所述电接地MA之间分别具有旁路电容（Ableitkapazität）Cd。
此外，所述车载电力供应系统BN包括在附图中未示出的低压车载电力供应系统支路，在该低压车载电力供应系统支路中根据电动车的结构存在例如12伏特的工作电压。在这条低压车载电力供应系统支路中在电方面连接了电流负载，所述电流负载在12伏特的工作电压的情况下发挥功能。这些电流负载例如是车辆照明设备、导航仪、电的车窗玻璃加热器或者电的空调压缩机。
所述高压车载电力供应系统支路HZ中的工作电压Ub在500伏特的情况下而对车辆乘员来说有生命危险。为了使得具有较高的工作电压Ub的高压车载电力供应系统支路HZ中的电流不会通过所述低压车载电力供应系统支路或者通过所述车载电力供应系统BN或者车身上的电接地MA不受控制地放电并且危及车辆乘员的健康，所述高压车载电力供应系统支路HZ或者所述两条供电线路LP、LN与所述车载电力供应系统BN的其余部分并且由此与所述低压车载电力供应系统支路或者所述电接地MA在电流方面分开并且电气绝缘。
所述高压车载电力供应系统支路HZ与所述车载电力供应系统BN的其余部分以及由此与所述电接地MA之间的电气绝缘在附图中用虚构的绝缘电阻R_ISO示意性地示出。
为了不会有电流从所述高压车载电力供应系统支路HZ流往所述低压车载电力供应系统支路或者流往所述电接地MA并且可能在人身上引起电击，所述绝缘电阻R_ISO必须足够高。
如果在所述车载电力供应系统BN中出现故障或者缺陷，那就可能出现以下情况：所述高压车载电力供应系统支路HZ与所述车载电力供应系统BN的其余部分或者所述电接地MA之间的电流的分开被中断，这会导致所述电动车的损坏以及对于车辆乘员的危害。
为了提高所述电动车的安全性，必须连续地对所述高压车载电力供应系统支路HZ与所述车载电力供应系统BN的其余部分或者所述电接地MA之间的电气绝缘或者绝缘电阻进行监控。在所述绝缘电阻值低于预先确定的参考电阻值时，必须通过所有三个接触器Sc1、Sc2、Sc3的受控制的断开来使所述牵引用电池BT与所述高压车载电力供应系统支路HZ在电方面分开并且将所述中间电路电容器CzK一直放电到低于60伏特的充电电压。
为此，所述车载电力供应系统BN包括用于对所述车载电力供应系统BN中的或者所述高压车载电力供应系统支路HZ与所述车载电力供应系统BN的其余部分或者所述电接地MA之间的电气绝缘进行监控的装置V。
所述装置V包括电接点SP，所述装置V或者所述装置V的连接部通过所述电接点能电连接在所述高压车载电力供应系统支路HZ的正的或负的供电线路LP、LN上。在图1中所示出的实施方式中，所述装置V或者所述装置V的连接部与正的供电线路LP电连接，如同在附图中用1来表示的那样。替代地，所示装置V可以与负的供电线路LN电连接，如同在附图中用2来表示的那样。
在所述电接点SP与所述电接地MA之间，所述装置V具有电源SQ，该电源构造为具有能够接通/能够切断的换向器（Inverter）的直流电压转换器。通过正的电流接头AP，所述电源SQ与所述装置V的电接点SP电连接。通过负的电流接头AN，所述电源SQ与所述电接地MA电连接。
在所述电接点SP与所述电源SQ的正的电流接头AP之间，所述装置V具有一电流路径P，所述电源SQ通过该电流路径电连接在正的供电线路LP上。
在所述电流路径P中，所述装置V具有电流测量单元ME2，该电流测量单元电连接在所述电接点SP和所述电源SQ的正的电流接头AP之间。
所述装置V此外包括一耦合电阻R，该耦合电阻在所述电流路径P中电连接在所述电接点SP和电流测量单元ME2之间。
所述装置V此外具有一能控制的开关S，该开关在所述电流路径P中电连接在所述电接点SP和所述耦合电阻R之间。在闭合的连接状态下，所述开关S在所述正的供电线路LP和所述电流路径P、尤其是所述电源SQ之间建立电连接。在断开的连接状态下，所述开关S中断在所述正的供电线路LP和所述电流路径P进而所述电源SQ之间的电连接。
此外，所述装置V包括用于将所述开关S闭合或者断开的控制单元SE。
此外，所述装置包括第一电压测量单元ME1，该第一电压测量单元连接在所述高压车载电力供应系统支路HZ的正的和负的供电线路LP、LN之间。所述第一电压测量单元ME1被设置用于以所述负的供电线路LN为参照对所述正的供电线路LP上的电压Ub进行测量。
在所述电源SQ的正的电流接点AP和电接地MA之间，所述装置V具有一分压器ST，该分压器与所述电源SQ并联连接。所述分压器ST包括两个串联的电阻R1、R2。在这两个电阻R1、R2的中间截取点MG与所述电接地MA之间，所述装置V具有第二电压测量单元ME3，该第二电压测量单元被设置用于对落在所述电阻R2上的电压U2进行测量。
所述装置V此外包括用于求取虚构的绝缘电阻R_ISO的求取单元EE。所述求取单元EE包括第一、第二和第三信号输入端SE1、SE2和SE3。所述求取单元EE通过所述第一信号输入端SE1与所述第一电压测量单元ME1的信号输出端SA1电连接，通过所述第二信号输入端SE2与所述电流测量单元ME2的信号输出端SA2电连接，并且通过所述第三信号输入端SE3与所述第二电压测量单元ME3的信号输出端SA3电连接。
下面借助于图2结合对于用来对所述车载电力供应系统BN中或者所述高压车载电力供应系统支路HZ中的电气绝缘进行监控的方法的描述来对所述装置V、尤其是所述求取单元EE的作用原理进行详细描述。
为了对所述车载电力供应系统BN中的电气绝缘进行监控，在所述电动车的运行的过程中连续地求取所述虚构的绝缘电阻R_ISO并且将其与预先给定的参考电阻值相比较。
为此，所述控制单元SE按照方法步骤S100将所述开关S闭合，并且由此将所述装置V连同所述电源SQ连接到所述高压车载电力供应系统支路HZ上，并且由此在所述电流路径P或所述装置V和所述正的供电线路LP之间建立电连接。
所述电源SQ按照方法步骤S200在预先给定的第一持续时间t1内产生具有预先给定的60伏特的第一电压值Uq1的第一直流电压。在此，所述电源SQ将所述低压车载电力供应系统支路的12伏特的工作电压转换到60伏特上。
该第一直流电压在所述电流路径P中引起直流电流I，该直流电流从所述电流路径P流入所述正的供电线路LP中。在所述正的供电线路LP中，所述直流电流I叠加到流过该正的供电线路LP的工作电流Ib上，并且导致工作电压Ub的电压变化。
所述工作电压Ub连同所述电压变化由所述第一电压测量单元ME1按照另一个方法步骤S300来测量并且被用于求取所述绝缘电阻R_ISO。在此，所述第一电压测量单元ME1以在时间上与所述开始时刻—在该开始时刻所述电源SQ开始产生第一直流电压—错开预先给定的时间间隔td1的方式测量所述工作电压Ub并且将第一电压测量值Ub1传送给所述求取单元EE。这个预先给定的时间间隔td相当于一种持续时间，所述车载电力供应系统BN中的中间电路电容器CzK和旁路电容Cd在将所述第一直流电压加载在所述正的供电线路LP上之后需要所述持续时间以进行衰减（abkingen）。
同时，所述电流测量单元ME2测量所述电流路径P中的直流电流I并且将第一电流测量值I1通过所述信号输出端SA1输出给所述求取单元EE。同样所述第二电压测量单元ME3同时测量落在所述分压器ST的电阻R2上的电压U2并且通过所述信号输出端SA3来将所述电压U2的第一电压测量值U21输出给所述求取单元EE。
在所述第一持续时间t1和预先给定的、为了使所述中间电路电容器CzK和所述旁路电容Cd衰减所需要的时间间隔tv结束之后，所述电源SQ按照另一个方法步骤S400在预先给定的第二持续时间t2内产生具有预先给定的、-60伏特的第二电压值Uq2的第二直流电压。在此，所述电源SQ将低压车载电力供应系统支路的12伏特的工作电压转换到60伏特上并且将其反向。
与所述方法步骤S300相类似，所述电流测量单元ME2按照另一个方法步骤S500在所述第二持续时间t2期间以在时间上与所述开始时刻—在所述开始时刻所述电源SQ开始产生第二直流电压—错开预先给定的时间间隔td2的方式测量在所述第二直流电压的作用下流过所述电流路径P的电流I，并且将第二电流测量值I2输出给所述求取单元EE。这个预先给定的时间间隔td2相当于一种持续时间，所述车载电力供应系统BN中的中间电路电容器CzK和旁路电容Cd在将所述第二直流电压加载在所述正的供电线路LP上之后需要所述持续时间以进行衰减。
同时所述两个电压测量单元ME1、ME3对相应的电压Ub、U2进行测量并且分别将第二电压测量值Ub2、U22输出给所述求取单元EE。
然后所述求取单元EE根据另一方法步骤S600借助以下两个方程式从所述第一和第二电压测量值U21、U22中计算所述第一直流电压的第一电压值Uq1和所述第二直流电压的第二电压值Uq2，所述电源SQ在所述第一和第二持续时间期间实际上已经产生所述第一直流电压和第二直流电压：
通过对于两个电压测量值U21、U22的测量以及随后对于实际上所产生的直流电压的两个电压值Uq1、Uq2的计算，来避免由于所产生的直流电压的偏差而引起所述绝缘电阻的可能的求取误差并且由此提高所求取的绝缘电阻R_ISO的精度。
在所述求取单元EE已经计算了两个电压值Uq1、Uq2之后，该求取单元利用这两个电压值Uq1、Uq2和两个电流测量值I1、I2以及所述第一电压测量单元ME2的两个电压测量值Ub1、Ub2根据以下方程式来迭代地求取所述绝缘电阻R_ISOm：
其中，km是校正系数。所述求取单元EE从最后所求取的绝缘电阻R_ISOm中借助于以下方程式迭代地确定所述校正系数km：
所述求取单元EE一直重复所述迭代，直到所述绝缘电阻R_ISOm不再以可忽略的小的数值或者以无穷的小数展开来变化。接下来，将最后所求取的作为当前的绝缘电阻的绝缘电阻值R_ISOm与参考电阻相比较。
如果所求取的绝缘电阻R_ISO超过所述参考电阻，那就认为，所述车载电力供应系统BN中的或者在所述高压车载电力供应系统支路HZ与所述车载电力供应系统BN的其余部分或者所述电接地MA之间的电气绝缘足够高并且满足了相应的安全要求。
一旦所求取的绝缘电阻R_ISO低于所述参考电阻，那就认为在所述车载电力供应系统BN中或者在所述高压车载电力供应系统支路HZ与所述车载电力供应系统BN的其余部分或者所述电接地MA之间存在漏电。相应地要通过所述三个接触器Sc1、Sc2、Sc3的受控制的断开来使所述牵引用电池BT与所述高压车载电力供应系统支路HZ在电方面分开并且将所述中间电路电容器CzK放电到低于60伏特的充电电压上并且采取其他合适的措施。
也可以在电动车的行驶运行过程中连续地执行上面所介绍的方法，在所述方法中所述牵引用电池BT通过两条供电线路LP、LN向所述变流器UR或电机EM馈给电流。
在相应的持续时间t1、t2中，也可以先后针对直流电流I和相应的电压Ub、U2测量多个电流测量值和电压测量值，并且由这些多个测量值形成用于相应的电流测量值I1、I2和相应的电压测量值Ub1、Ub2、U21、U22的平均值。由此将可能的干扰、例如所述车载电力供应系统BN中的电流波动滤出，并且由此提高所求取的绝缘电阻R_ISO的精度。
如果结束了所述求取，那么所述控制单元SE就断开所述开关S并且由此将所述装置V与所述车载电力供应系统BN或者所述高压车载电力供应系统支路HZ分开。

Claims (11)

1.用于对车载电力供应系统（BN）中的电气绝缘进行监控的装置（V），该装置具有以下特征：
-用于产生具有第一电压值（Uq1）的第一直流电压和具有第二电压值（Uq2）的第二直流电压的电源（SQ）；
-在所述车载电力供应系统（BN）的正的供电线路（LP）与所述车载电力供应系统（BN）的负的供电线路（LN）之间的电压测量单元（ME1），用于对所述正的供电线路（LP）与所述负的供电线路（LN）之间的电压（Ub）进行测量；
-在所述电源（SQ）的正的电流接头（AP）与所述正的供电线路（LP）或负的供电线路（LN）之间的电流路径（P）；
-在所述电流路径（P）中的、用于对流过该电流路径（P）的电流（I）进行测量的电流测量单元（ME2）；
-求取单元（EE），该求取单元通过第一信号输入端（SE1）与所述电压测量单元（ME1）的信号输出端（SA1）电连接并且通过第二信号输入端（SE2）与所述电流测量单元（ME2）的信号输出端（SA2）电连接，并且该求取单元被设置用于：从所述电压测量单元（ME1）的在第一直流电压的情况下所测量的第一电压测量值（Ub1）和在第二直流电压的情况下所测量的第二电压测量值（Ub2）、所述电流测量单元（ME2）的在第一直流电压的情况下所测量的第一电流测量值（I1）和在第二直流电压的情况下所测量的第二电流测量值（I2）、以及所述第一电压值（Uq1）和所述第二电压值（Uq2）中求取所述车载电力供应系统（BN）与电接地（MA）之间的绝缘电阻（R_ISO）。
2.按权利要求1所述的装置（V），其中所述装置（V）在所述电流路径（P）中具有用于限制所述电流（I）的电阻（R）。
3.按权利要求1或2所述的装置（V），其中所述装置（V）在所述电流路径（P）中具有用于在所述电流路径（P）中中断或者建立电连接的能够控制的开关（S）。
4.按前述权利要求中任一项所述的装置（V），其中所述求取单元（EE）被设置用于：将所述绝缘电阻（R_ISO）作为商数来求取，该商数由相应地以在所述电流路径（P）中的电阻（R）上所加载的相应的电压值（I1·R、I2·R）以及在所述正的供电线路（LP）和负的供电线路（LN）之间加载的相应的电压的电压值（Ub1、Ub2）得到校正的第一电压值（Uq1）与第二电压值（Uq2）之间的差、以及所述第一电流值（I1）与所述第二电流值（I2）之间的差来构成。
5.按前述权利要求中任一项所述的装置（V），其中所述求取单元（EE）被设置用于借助于以下方程式迭代地求取所述绝缘电阻（R_ISO）：
其中，km是校正系数。
6.按权利要求5所述的装置（V），其中所述求取单元（EE）被设置用于借助于以下方程式迭代地求取所述校正系数km：
其中，Uq、I、Ub分别是第一电压值（Uq1）、第一电流测量值（I1）、第一电压测量值（Ub1）或者分别是第二电压值（Uq2）、第二电流测量值（I2）、第二电压测量值（Ub2），并且是绝缘电阻值，在（m－1）次迭代中求取了该绝缘电阻值。
7.按前述权利要求中任一项所述的装置（V），其中所述第一电压值（Uq1）为50伏特到60伏特并且/或者所述第二电压值（Uq2）为-60伏特到-50伏特。
8.用于车辆的车载电力供应系统（BN），其中所述车载电力供应系统（BN）具有按前述权利要求中任一项所述的、用于对所述车载电力供应系统（BN）中的电气绝缘进行监控的装置（V）。
9.具有车载电力供应系统（BN）的车辆，其中所述车载电力供应系统（BN）具有按权利要求1到7中任一项所述的、用于对所述车载电力供应系统（BN）中的电气绝缘进行监控的装置（V）。
10.用于对车载电力供应系统（BN）中的电气绝缘进行监控的方法，其中所述方法具有以下方法步骤：
-将电源（SQ）连接（S100）在电接地（MA）与所述车载电力供应系统（BN）的正的供电线路（LP）或者所述车载电力供应系统（BN）的负的供电线路（LN）的电接点（SP）之间；
-借助于所述电源（SQ）来第一次产生（S200）具有第一电压值（Uq1）的第一直流电压；
-在产生第一直流电压期间，第一次测量（S300）在正的供电线路（LP）和负的供电线路（LN）之间加载的电压（Ub）的第一电压测量值（Ub1）以及在所述电源（SQ）与所述电接点（SP）之间流过的电流（I）的第一电流测量值（I1）；
-借助于所述电源（SQ）来第二次产生（S400）具有第二电压值（Uq2）的第二直流电压；
-在产生第二直流电压期间，第二次测量（S500）所述电压（Ub）的第二电压测量值（Ub2）和所述电流（I）的第二电流测量值（I2）；
-从所述第一电压值（Uq1）和所述第二电压值（Uq2）、所述第一电流测量值（I1）和所述第二电流测量值（I2）、以及所述第一电压测量值（Ub1）和所述第二电压测量值（Ub2）中求取（S600）所述车载电力供应系统（BN）与电接地（MA）之间的绝缘电阻（R_ISO）。
11.按权利要求10所述的方法，其中在车辆的行驶运行期间进行第一次产生（S200）、第一次测量（S300）、第二次产生（S400）、第二次测量（S500）以及求取（S600）的方法步骤。
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