CN115835973A - 高压系统内的不平衡负载之确定和对其的反应 - Google Patents
高压系统内的不平衡负载之确定和对其的反应 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115835973A CN115835973A CN202180047052.2A CN202180047052A CN115835973A CN 115835973 A CN115835973 A CN 115835973A CN 202180047052 A CN202180047052 A CN 202180047052A CN 115835973 A CN115835973 A CN 115835973A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- capacitor
- voltage system
- vehicle
- information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 122
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 60
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 6
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003541 multi-stage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/16—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices
- G01R15/165—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices measuring electrostatic potential, e.g. with electrostatic voltmeters or electrometers, when the design of the sensor is essential
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
- B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
- B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
- B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2605—Measuring capacitance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2250/00—Driver interactions
- B60L2250/10—Driver interactions by alarm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
- B60L2270/10—Emission reduction
- B60L2270/14—Emission reduction of noise
- B60L2270/147—Emission reduction of noise electro magnetic [EMI]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
根据一种用于确定关于具有至少部分电气化的动力系的车辆的不平衡电负载的信息的方法，该车辆具备至少一个高压系统(1)，确定表征该高压系统(1)的Y电容器(C1,C2)的能量额的参数。此外，提供与该Y电容器(C1,C2)的电容相关的第一阈值。最后，将所确定的表征参数与所提供的第一阈值进行比较，以确定关于不平衡电负载的信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定关于具有至少部分电气化的动力系的且具有至少一个高压系统的车辆的不平衡电负载的信息的方法。另外，本发明涉及一种用于对关于不平衡电负载的这种信息作出反应的方法。本发明还涉及一种用于可电驱动的机动车的相应的高压系统以及一种具有这种高压系统的可电驱动的机动车。
背景技术
X和Y电容器
在电驱动系统中，简单来看存在两种电容器，即所谓的X电容器和所谓的Y电容器。X电容器接设在高压电位之间(即在HV+与HV-之间)并且在那里起到缓冲作用，而Y电容器接设在从每个高压电位至车辆接地点的连接中并且当作所谓的“去干扰电容器”。此外，许多部件(尤其是高压电池)基于其构造原理形成所谓的寄生Y电容器，即，在各自高压电位和其车辆接地之间形成电容。
高电压车辆从能量分布系统角度看是所谓的II或IT电网系统并因此本身就由接触时的电流或电压造成的危险而言是单一故障安全的，因此储存在Y电容器中的能量仍是唯一的在单一故障情况下要考虑的危险源，因为在接触高压电位(HV+或HV-)时连接至该电位的全部Y电容器的能量总和经由人体被导走。
可变式Y电容器的问题尤其出现在载货汽车领域。在那里常见的是使基本车辆具备不同的结构如吊具、冷却系统等。或许，所述结构被移除、改装或附加安装。由此，车辆的源自这些结构的所有Y单独电容之和的总Y电容改变。当在以下文献中提到“Y电容”或“Y电容器”时，一般是指每个对车辆接地的高压电位的所有寄生的或孤立的有效Y电容或Y电容器之和。
为了将与之相关的危险或健康危险概率降至最低，存在规范并限制应储存在Y电容器中的最大能量的标准和规定。这意味着，所述极限的严格遵守是与许可相关的。如果可能因任何理由也无法总是遵守所述极限，则车辆或是无法被许可(禁止上市)，或是必须采取最显著的结构措施，以防止可能接触高压电位。这虽然在技术上可行，但成本很高，即相应措施伴随结构复杂性(进而不易维护性)和与之相关的对车重的不利影响以及可观的额外费用。因此这是需要避免的。
电容器内的电能
另外，(尤其在载货汽车范围中)电驱动系统的始终增强的系统电压使得该问题明显尖锐化，因为储存在电容器(恒定大小)中的能量随电容器电压的平方增大。即，此时适用的是W电容器＝1/2·C·U2，其中，W是储存能量，C是电容器的电容，U是电容器上的所述的电压。具体说，这意味着，当高压系统内的系统电压从400V增高至800V时，每个高压电位所允许的电容之和仅为先前值的四分之一。这是不利的，因为较高的电压位通常也伴随或必然伴随半导体元件的较短的开关时间，以限制通断时出现的热切换损失。另一方面，较短的开关时间又会导致所谓的更陡的开关沿，这造成必须被去除的更多干扰(见上“Y电容器是去干扰电容器”)且因此往往造成需要较大的Y电容器。即，在这里存在双重不利的对立发展。
高压系统内的隔离电阻
如前已经解释地，高压系统是所谓的II系统或IT系统，即，它们与车辆接地无关(以手电筒为例，在此，该系统只与手电筒电池的正极或负极相关联，而与任意接地电位不相关)。理想地，该高压电位因此就车辆接地而言被称为是未定义的或“浮动的”。这是所期望的，并且构成了前述的单一故障安全的基础。
但因为现实所用的所有隔绝材料具有电阻(甚至是很高的电阻)，故在这种系统中也存在两个高压电位对车辆接地的高欧姆连接。未作为构件安装而是单纯寄生的不希望的电阻被称为隔离电阻。
由于该隔离电阻不能低于指定值，因为否则将不再存在II系统或IT系统的保护特点，因此需借助隔离测量仪(其称为Iso监视器)来测量隔离电阻。虽然遵循某些隔离电阻极限也可能与许可相关，但这对于本发明而言不是重点。
如在图1中看到地，电阻Riso_HV+和Riso_HV-是高电压的分压器。随着车辆越用越旧，通常出现隔离电阻变化，这主要由绝缘材料的老化或削弱造成。在新车情况下处于两个电位的隔离电阻通常近似相同并且也通常以相同程度削弱，但还是会出现其中一个电位的隔离电阻比另一个电位的隔离电阻更快速地变化的情况(在实践中就可能出现这种情况)，于是这导致隔离电阻的“不平衡负载”或“不平衡”。
换言之，在两个隔离电阻一样大小的理想的新车中，高电压均匀分布在分压器上，即，每个高压电位对车辆接地的电压就值而言一样大小。如果现在出现上述“不平衡负载”，则电阻比由此改变且因此高电压的分布也发生变动，即，高压电位对车辆接地的电压就值而言大于另一电位对接地的电压值。
隔离电阻和Y电容器
如果将两个前述主题、即Y电容器和隔离电阻相互连接，则得到图1的电路图的右侧部分。
可以看到，Y电容器分别与隔离电阻并排(即并联)并且由此被充电至经由隔离电阻的分压器所引入的电压。在此也有要通过本发明改进的问题。如果由于变化(见“老化”)而使得隔离电阻彼此之间的关系发生偏移，则电容器上的电压也发生偏移。因为原则上这种系统中有相对高的隔离电阻并且在低于所述隔离电阻时的相对较低的法定关断阈值，在极端“不平衡负载”下可能出现以下情况：高压系统的几乎整个电压都落在两个电容器中的一个上。
即，针对最大Y电容的设计情况必须(近似)考虑在系统内出现的最大高电压，因为它在最糟糕情况下可能几乎完全落在一个电位的Y电容器上。因为如上所述，该电压按平方方式被考虑到储存在电容器中的能量中，故这是明显不利的并且导致例如对于具有高达850V系统电压的系统不能仅将425V考虑用于计算(理想系统)，而是应该考虑整个850V。由此得到的每个电位的最大Y电容于是太低而使得无法实现遵守EMC标准，由于较长的开关时间，预计会有相当大的热损失(或许技术上受限或部分不可行)，必须降低系统电压(这与用于载货汽车的高能850V系统的构思相抵触)，或是如上所述地必须做出明显建设性的和进而昂贵的降低有效负荷的措施。
因此如上所述可能有利的是，在用于可电驱动的机动车的高压系统中设置尽量高的Y电容。由此可以例如减少热损失、缩短开关时间或使用更高的系统电压。另一方面，可能如所述的那样因为元件老化而出现不平衡负载，此时在高压系统的不同的高压电位端子的Y电容上加有不用的电压。在不利情况下，整个系统电压位于该高压系统的一个电位侧。但出于安全技术考虑，可存储在Y电容器中的最大能量有限。因为不平衡负载，故必须在设计Y电容器时考虑折中方案，以便还能描绘最大不平衡负载的极限情况。最后，由此限制Y电容器的最大电容。
发明内容
鉴于此背景，本发明的任务是提出一种用于可电驱动的机动车的高压系统的改善的概念。
该任务通过独立权利要求的各自主题来完成。有利的改进方案和优选实施方式是从属权利要求的主题。
改善的概念基于如下构思，即，基于Y电容器中的能量确定不平衡负载。可以通过减少能量来对不平衡负载作出反应。
根据改善的概念，提出一种用于确定关于具有至少部分电气化的动力系的车辆的不平衡电负载的第一信息的方法，该车辆具备至少一个高压系统。首先，确定表征该高压系统的Y电容器的能量额的参数。提供与该Y电容器的电容相关的第一阈值。最后，将所确定的表征参数与所提供的第一阈值进行比较，以确定关于不平衡电负载的第一信息。
根据改善的概念，还提出了一种用于对关于具有至少部分电气化的动力系的车辆的不平衡电负载作出反应的第一信息的方法，车辆具备至少一个高压系统。在此情况下依据第一信息启动第一措施，由此减少涉及/影响不平衡负载的Y电容器的能量。
根据改善的概念，还提出了一种具有Y电容器的用于可电驱动的机动车的高压系统。高压系统具备用于确定表征高压系统的Y电容器的能量额的参数并且提供关于Y电容器的电容的第一阈值的分析装置。另外，高压系统具备用于借助将所确定的参数与所提供的第一阈值相比较来确定关于不平衡电负载的第一信息的计算装置。
根据改善的概念，还提出了一种具有根据改善的概念的高压系统的可电驱动的机动车。
第一高压电位端子(例如HV+)在此例如可以与高压系统的高压电池的第一输出端相连，第二高压电位端子(HV-)可以与高压电池第二端子相连，其极性与高压电池的第一端子相反。
一般，高压系统虽然没有直接的接地端子并且因此可以说是浮动的，因此第一高压电位端子和第二高压电位端子基本上只具有表示高压系统内电压的电位差。但因为高压系统还是能通过Y电容器和隔离电阻以高欧姆形式连接至例如机动车的车辆接地端子，故大多因此存在高压系统的接地参考。由此，于是相应地也例如第一高压电位端子能够是指HV+并且第二高压电位端子能够是指HV-，而在此不用直接参考接地或零位，或者甚至对此明确对称电位区分。为了简单理解，这种阐述被涵盖并且也还相应地以相反极性为出发点，但未以此限制高电压。
因此根据该方法或在根据改善的概念的高压系统中，确定表征高压系统的Y电容器的能量/能量额的参数。表征参数可以是当前能量或可从中明确无疑地确定该能量额的参数。表征参数因此或许可以被视作Y电容器中的当前能量的代表。该Y电容器或许呈多个Y单独电容器的总和的形式。
在该方法中也提供与Y电容器的电容相关的第一阈值。这意味着，第一阈值实际上作为Y电容器的电容函数来提供。因为第一阈值被考虑用于评估不平衡负载，故需要将它与Y电容器的电容大小相关联。即，车辆中装入的Y电容越多，不平衡负载应该越小。这是直接明了的，因为不平衡负载代表在Y电容器处的电压相对于高压电位端子的分压比。高的不平衡负载导致在相应的Y电容器上的相应高的分电压和进而相应高的内能量。高的不平衡负载因此在电容小时可能并不危险，而它在较高电容下就构成危险。第一阈值可以经由查找表或分析函数来提供。
最后，在根据改善的概念的该方法中，通过将所确定的表征参数与所提供的第一阈值相比较来确定关于不平衡电负载的第一信息。比较结果因此形成第一信息，其例如可以依据表征参数是否大于或小于第一阈值而是双态的
/呈二进制形式。第一信息于是可被用于相应自动地作出反应，做法是启动合适的措施并且在最简单情况下仅警告司机。
在本发明方法的一个有利设计中、即在改善的概念中可以规定，能量表征参数可以是高压系统的电压或部分电压或与之相关的参数、高压系统的电压比或高压系统的隔离电阻比。即，如果高压系统的总电压是已知的，则在初始状态下(例如在一定的隔离电阻下)在Y电容器上出现一定的电压值。当所述电压或电压值改变时，与电压分压比对应地，该电压也相对于各自其它高压电位改变。各自单独电压在电容已知下被换算为相应能量。即，如果电压升高到高于一定的电压阈值，则电容器中的能量也升高到高于对应的能量阈值。如果电压降低，则这表明Y电容器处的电压相比于其它高压电位相应升高。即，电压降低也意味着不平衡负载，并且可能是危险的。
显然，对于电压分析不一定必须考虑接地与各自高压电位之间的总电压，因为高压系统的部分电压(如在相应的分压器处)也可能对于各自总电压是代表性的。但或者也可以作为表征参数确定涉及该电压的参数。或许，电流例如可以是这种相关参数，但或者也可能是能以预定的函数或关系被转换为电压值的任意变量。
另外，表征能量额的参数也可以是高压系统的电压比。尤其是，它可以是相对于地电势的总电压与相应高压电位的电压比。后者的电压比直接表明不平衡负载，因此在此情况下可以将实际不平衡负载与不平衡负载极限值相比较。与此相似地，也可以直接作为表征参数确定高压系统的隔离电阻比。在此特别有利的是，各隔离电阻是接地至各高压电位端子的总电阻。所述隔离电阻关系也直接表明不平衡负载。
在该方法的一个改进方案中规定一个附加步骤，即，借助将所确定的参数与所提供的不同于第一阈值的关于Y电容器的电容的第二阈值相比较来确定关于不平衡电负载的第二信息。这意味着将所确定的表征参数与两个不同的阈值相比较。由此有两个不同的比较结果，其形成第一信息和第二信息。这两个信息接着可以被用于阶进式反应。自然，或许也可以进行与第三阈值比较，以此类推。
如上所述，本发明的方法可以根据改善的概念而规定，对关于不平衡电负载的第一信息作出反应。尤其是应该根据第一信息启动第一措施以减少涉及不平衡负载的Y电容器的能量。在此，第一信息可以通过如上所述的方法来获得。即，不仅获得且或许提供第一信息，也在此进行适当的反应。
作为第一措施的一个可能反应可以是整个高压系统的自动关断。高压系统的自动关断造成例如高压系统的高压端子与高压电池分离。在此时刻，虽然在电容器上总还是加载有电压，但可以经由主动和/或被动放电装置进行放电，或者隔离电阻也代表欧姆值很高的连接。或许，该Y电容器能在自动关断时也有目的地通过附加措施被放电。
作为对不希望的不平衡负载的反应的第一措施也可以是将局部电网与高压系统脱开。因此例如可以将车辆结构的冷却系统作为局部电网与高压系统分开。由此，总的Y电容减小，由此整个Y电容器内的能量也将被减少。
替代地或附加地，作为第一措施也可以降低Y电容器处的电压。随着利用技术人员所常见的手段的电压降低，Y电容器内的能量也减少。但为此，系统电压的或能耗的降低尤其可以例如也作为措施用于限制最高充电电压或系统电压。
还替代地或附加地，也可以尤其通过加入、移除、接通或断开一个或多个修正电阻来减少Y电容器上的隔离电阻。在任何情况下，给已有的隔离电阻添加一个电阻或与之分开，使得不平衡负载或不平衡减小。因此在各自Y电容器中的能量不能高于预定的最高值。
在本发明方法的一个改进方案中还可以规定，依据第二信息进行第二措施尤其是警告的启动，由此涉及不平衡负载的Y电容器的能量未被减少。即，在利用第一措施时Y电容器中的能量也因此减少，但在第二措施中就不是这样了。这尤其对于单纯的预防措施有利，此时司机例如被提前警告即将面临的风险。自然，其它措施在此也或许可以与其它阈值相关地被启动。因此可以与对不平衡负载的反应相关地实现阶进式措施。
在该方法的一个特别有利的设计中规定，第一阈值的提供包括确定该Y电容器的总电容并且依据总电容来确定第一阈值。总电容的确定尤其可以自动进行。因此可以在某个时刻确定Y电容器的当前总电容并且根据总电容调整所述阈值。因此，总是能在当前例如对整个Y电容器的老化作出反应。
附图说明
从以下对优选实施例的说明中以及结合图得到本发明的其它优点、特征和细节。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在图中被单独示出的特征和特征组合不仅在各自所指明的组合中、也在其它组合中或单独地可采用，而没有超出本发明范围。附图示出：
图1示出根据改善的概念的高压系统的一个实施例的示意图；
图2示出根据改善的概念的高压系统的一个替代实施例的示意图；和
图3示出根据改善的概念的高压系统的另一个实施例的示意图。
在图中，相同的零部件或具有相同功能的零部件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
在图1中示意性示出用于可电驱动的机动车(以下也称为“高压车辆”)的高压系统1的一个实施例。高压系统1具有两个极性相反(例如HV+和HV-)的高压电位端子HV1、HV2(以下也称为“高压电位”)和一个车辆接地端M(以下也称为“车辆接地”)。
在这种高压系统1中，尤其是在电驱动系统中，简单地看可以有两种电容器，即X电容器和Y电容器。X电容器可接设在高压电位HV1、HV2之间以承担缓冲功能，而Y电容器可接设在每个高压电位HV1、HV2至车辆接地M之间的连接中以便例如作为去干扰电容器。另外，多个部件、尤其是高压电池因为其结构原理而形成寄生Y(分)电容器。即，在各自高压电位HV1、HV2与车辆接地M之间形成(总)电容。
高压车辆从能量分布系统角度看是所谓的II网络系统或IT网络系统且因此本身关于由电流或电压造成的接触危险而言是单一故障安全的，而存储在Y电容器中的能量是单一故障时应该考虑的危险源，因为在接触高压电位HV1、HV2时所有连接至该电位的Y电容器的总能量经由人体被导走。包含寄生Y电容器在内的所有Y电容器在图1中示意性地作为在第一高压电位HV1和车辆接地M之间的第一Y电容器C1和作为在第二高压电位HV2与车辆接地M之间的第二Y电容器C2被示出。
为了降低与接触高压电位HV1、HV2相关的危险或健康危险概率，可以限制应存储在Y电容器中的最大能量。用于避免高压电位HV1、HV2的可能接触的建设性措施虽然在技术上是可能的，但这肯定牵涉到较高的结构复杂性以及进而的不易维护性，并且存在对车重量的不利影响和显著的额外费用。根据改善的概念，这得以避免。
此外要关注的是，如前面所提及过的，较高的系统电压使得所概述的问题尖锐化，因为储蓄在电容器中的能量随电容器电压的平方而被增大。具体说，这意味着，当系统电压从400V升高到800V时，每个高压电位HV1、HV2所允许的电容之和仅为先前值的四分之一。这是不利的，因为较高的电压位通常也伴随半导体元件的较短的开关时间，以便限制在开关时出现的热切换损失。另一方面，较短的开关时间又会导致更陡的开关沿，其导致又必须用去干扰电容器应对的更多干扰，这导致需要较大的Y电容器。
如上已经解释地，机动车的高压系统是II系统或IT系统，即，它们与车辆接地M无关，因此，高压电位就车辆接地M而言可以理想地被视为未定义的或“浮动的”。但因为所有现实中所用的绝缘材料具有无穷电阻，故在这种系统中也存在两个高压电位HV1、HV2至车辆接地M的高欧姆连接。这种不是作为元件安装而是纯粹寄生的不希望的电阻也被称为隔离电阻。在图1中它们仅作为在第一高压电位HV1与车辆接地M之间的第一隔离电阻RI1和作为在第二高压电位HV2与车辆接地M之间的第二隔离电阻RI2被示意性示出。
因为隔离电阻RI1、RI2应该总是不低于某个值，因为否则不再有II系统或IT系统的保护特点，故借助隔离测量仪测量隔离电阻RI1、RI2。
如从图1中看到地，隔离电阻RI1、RI2是关于在高压电位HV1、HV2之间整个高电压的分压器。随着车辆越用越老，通常出现隔离电阻RI1、RI2的变化，主要由绝缘材料的老化或削弱造成。虽然在新车中在两个高压电位HV1、HV2处的隔离电阻RI1、RI2通常近似相同并且通常也以相同程度削弱，但是还是会出现的是其中一个隔离电阻RI1、RI2比另一个更快速地变化，这导致隔离电阻RI1、RI2的所谓的不平衡负载或“不平衡”。
在两个隔离电阻RI1、RI2一样大小的理想的新车中，高电压均匀分布在整个分压器上，因此在各自高压电位HV1、HV2与车辆接地M之间的电压U1、U2就大小而言是一样的。如果现在出现上述不平衡负载，则由此该电阻比以及进而高电压分布会发生变动，使得其中的一个电压U1、U2大于其中的另一个。
如在图1中看到地，Y电容器C1、C2相对于相应的隔离电阻RI1、RI2并联设置并因此被充电至通过隔离电阻RI1、RI2的分压器引入的相应电压U1、U2。若隔离电阻RI1、RI2的比例相对变化，则在电容器C1、C2上的电压U1、U2也会发生变动。因为基本上在这种系统内有相对高的隔离电阻RI1、RI2，故在极度不平衡负载的情况下可能出现高压系统1的几乎全部电压、即值为|U1|+|U2|的电压都落在两个电容器C1、C2之一上。即，针对无改善的概念的最大Y电容器C1、C2的设计情况必须考虑出现在系统内的最大高电压，因为其可在最不利情况下几乎完全落在其中一个Y电容器C1、C2上。
如上所述，由于电压以平方形式在电容器内存储的能量中被纳入考量，这是明显不利的并且导致例如对于具有高达850V系统电压的系统不能将425V考虑用于计算，而是整个850V。由此得到的每个高压电位HV1、HV2的最大Y电容过低而使得无法满足EMC要求，由于较长的开关时间，预计会产生较大的热损失，因此必须降低系统电压，或者如上所述必须采取显著的建设性和进而成本密集且降低可用功率的措施。
根据如图1所示的高压系统1，可以如此解决该问题，即，确定系统内的最大允许的“不平衡负载极限”并且将其用于所述设计。当达到该极限时，高压系统1可以例如被关断和/或可以采取其它的降低风险措施。
因此例如在高压系统1中，作为表征Y电容器中的能量额的参数，电压(对此已知目标值或参考值)、两个高压电位HV1、HV2对车辆接地M的电压U1、U2的比例、高压系统1的分电压的比例或隔离电阻的比例被确定。这例如可以通过隔离电阻测量、隔离电阻比例测量、电压比例测量、一个或多个电压测量或合适的其它措施进行。如果现在违背预设比例或者表征参数高于或低于一个阈值，则这导致相应的比较结果，其在此也被称为关于不平衡电负载的第一信息。第一信息或许仅由车辆提供。
根据一个改进方案，对第一信息作出反应。例如仅进行警告(例如“最多仍能够完成当前行程”警告)。可选地，也出现高压系统1的自动(部分)关断。但在级联方法中，也可将该表征参数与一个或多个其它阈值相比较以获得第二信息、第三信息，以此类推。基于所述其它信息可以启动一连串措施。因此当表征参数首先高于/低于第一阈值且随后是第二阈值时，例如可以预先进行警告然后进行(部分)关断。
于是在850V系统和允许的1:3“不平衡负载极限”下例如不必再针对Y电容器C1、C2的设计和进而限制而考虑整个850V电压，而是仅考虑其四分之三，即637V。因为如所述的那样电压以二次幂方式加入计算中，故由此得到等于1.78的系数，Y电容器C1、C2相比于没有该措施时应以该系数增大。
该改进的方案因此确保遵循对应于最大能量的指定极限值，但同时使得能够使用比其他可能情况下更大的Y电容器C1、C2。
为此，例如可以在设计时限定固定的不平衡负载极限值，然后借助监测单元2监测其观测值。但这尤其在具有许多不同的高压系统配置的载货汽车领域是不利的，因为人们在静态不平衡负载极限值情况下总是需要针对最糟糕情况的车辆配置来进行设计，因而只具有小的Y电容的基本车辆必须提前很早地开到修理厂或者停驶。如果例如基本车辆具有400nF/车的Y电容，则配置最高的车辆完全可以具有900nF。因为W电容器＝1/2·C·U2适用，故与在配置最高的车辆中相比，在基本车辆中应该因电容较小而允许在各自电位的Y电容器上的更高电压(进而不平衡负载)。
但为了确保最高车辆可用性而有利的是，将不平衡负载极限值或关于表征各自Y电容器内能量额的参数的阈值例如在车辆制造时在知晓所安装的Y电容器C1、C2的电容的情况下相应地编程到到车辆中或在车辆中动态计算它。后者例如可以如此进行，即，高压系统1的每个部件发出关于其所属或其所包含的Y电容器的信息至高压系统1的计算单元，计算单元以电位方式将所有电容相加并且接着计算用于车辆自身系统电压的不平衡负载极限值或阈值。或者可以在计算单元中或在其它位置处存储查找表，查找表针对高压系统1的部件表明其Y电容器。关于可能的部件的后续改变，不平衡负载极限的所述动态计算是很有利的。
具体说，(新)载货汽车通常在3年后折旧到头时被卖掉并由后继拥有者改装。对于高压系统，这例如可能意味着装入第二电池，用冷却结构换掉吊具等。因此在高压系统内和进而在位于系统内的Y电容处出现显著变化。因此建议进行不平衡负载极限或一个或多个极限值的前述动态计算。
图2示意性示出用于可电驱动的机动车的高压系统1的另一实施例。图2的高压系统1基于图1的高压系统。
在图2的高压系统1中可能的是，主动影响隔离电阻和进而电压U1、U2或其比例。这可如此做到，即，借助各自开关装置S1、S2在各自高压电位HV1、HV2与车辆接地M之间接入可通断的或可控的电阻R1、R2，因此通过有目的地控制或接通和/或断开电阻R1、R2来主动影响不平衡负载比例。在图2中为了概览起见仅示出各自一个电阻R1、R2。但实际上也可以由此示出多个可通断的或可控的电阻和作为选项的一个或多个恒定电阻。
替代地或附加地可行的是，并非以电位方式补偿或控制该隔离电阻，而是原则上在两个高压电位HV1、HV2上固定地或可通断地加入一个如此选择的电阻，即，使得即便在达到预定的警告阈例如500Ω/V时或在达到预定的关断阈如100Ω/V之前，在任何时刻都不会出现这种不平衡负载。“电阻可通断”具有以下优点，即，在电阻关断的情况下还能可靠确定真正的隔离电阻RI1、RI2。
尤其可以规定，本来就要在基本车辆中在高压电位HV1、HV2与车辆接地M之间加入可通断的电阻。在此没有关于待装入电阻的数量的限制。例如可以相对于电阻R1并联其它可通断的电阻R1′、R1＂等等。同样情况适用于可通断的电阻R2。这些电阻优选可以单独地或成组地相对于各自隔离电阻RI1、RI2并联。由此，隔离电阻的并联电阻可以改变，因此从车辆接地到各自高压端子HV1、HV2的总电阻改变。因此，按照配置和/或按照车龄可以补偿不平衡负载，做法是通过简单方式来接通或断开相应的电阻。
替代地或附加地，可以关于关断阈设置一个或多个警告阈，超过警告阈就可以向司机或第三方通知存在相应的不平衡负载并且或许需要进厂检修以避免强制关断。
替代地或附加地，尤其在隔离电阻的不平衡负载已经很高时，可以限制高压电池最高充电电压和进而在Y电容器C1、C2上的最高可能电压，因此允许继续行驶或开到修理厂。可选地，在此能通过暂时部分接通高压系统1而一定程度上消除能量，例如借助加热器或空调设备等。由此该电池电压被降低且因此系统电压被降低达足够程度而使得整个高压系统1可以运行，因为于是该总电压和进而在Y电容器C1、C2上的因为由此极度不平衡负载而存在的电压小到足以遵守该极限。
还可以规定，比如借助外推法来预测两个隔离电阻RI1、RI2或电压U1、U2以便相应尽早发出警报。
关于图2所解释的点可以独立地或与如关于图1所说明的监测和或许关断组合地来拟定。
图3示意性示出用于可电驱动的机动车的高压系统1的另一个实施例。
在图3的实施方式中，针对每个高压电位HV1、HV2设置一个用于例如在修理厂内在车辆接地M与各自高压电位HV1、HV2之间人工装入修正电阻RK1、RK1的插接位置P1、P2。与故障诊断例程一起，工人可以得到支持以恢复隔离电阻的平衡，以便能遵守对Y电容器C1、C2内的最大能量的预定要求。
插接位置P1、P2原则上可以布置在高压系统1内的任意位置，优选在高压电池之外。例如插接位置P1、P2可以定位在例如也设有保险丝的维护罩下方。
工人可以在设定修正电阻RK1、RK1尺寸时得到车辆或车辆软件的支持。尤其也可以监测其中哪个隔离电阻RI1、RI2正快速改变，以便随后预防性完成过度补偿。
可选地，可以针对每个高压电位HV1、HV2，与相应插接位置P1、P2串联地设置一个或多个安全电阻RS1、RS2。它们可被视为人员保护措施，其例如应对高压电位HV1、HV2被意外桥接等情况。相应的修正电阻RK1、RK2与相应的安全电阻RS1、RS2之和在此尤其被如此设定，即，使得可以修正在相应另一高压电位HV1、HV2处的损失。
在本发明方法的或本发明高压系统的一个很简单的实现方式中可以规定，仅测量在任一隔离电阻或与之并联的电阻上的单个电压，作为表征Y电容器能量额的参数。这是因为高压系统的总电压以及可选地还有与隔离电阻并联的电阻的配置是已知的，故必然能推断出在两个Y电容器处的电压。因此在将唯一所测电压值与阈值或误差范围相比较时，可以识别出不平衡负载。如果高出这种阈值，则能以合适的措施作出应对，以便例如减少一个Y电容器内的能量或仅简单地警告。
附图标记列表
1 高压系统
2 监测单元
HV1,HV2 高压电位端子
M 接地端子
RI1,RI2 隔离电阻
C1,C2 Y电容器
U1,U2 电压
S1,S2 开关装置
R1,R2 电阻
P1,P2 插接位置
RK1,RK2 修正电阻
RS1,RS2 安全电阻
Claims (10)
1.一种用于确定关于具有至少部分电气化的动力系的车辆的不平衡电负载的第一信息的方法，该车辆具备至少一个高压系统(1)，该方法具有下述步骤：
-确定表征该高压系统(1)的Y电容器(C1,C2)的能量额的参数，
-提供与Y电容器(C1,C2)的电容相关的第一阈值，和
-借助将所确定的表征参数与所提供的第一阈值进行比较来确定关于所述不平衡电负载的第一信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，表征能量额的参数是该高压系统(1)的电压(U1,U2)或分电压或者与之相关的参数、该高压系统(1)的电压(U1,U2)之比或者该高压系统(1)的隔离电阻(RI1,RI2)之比。
3.根据权利要求1或2所述的方法，该方法还具有如下步骤：即，借助将所确定的表征参数与所提供的不同于该第一阈值的与该Y电容器(C1,C2)的电容相关的第二阈值相比较来确定关于所述不平衡电负载的第二信息。
4.一种用于对关于具有至少部分电气化的动力系的车辆的不平衡电负载的第一信息作出反应的方法，该车辆具备至少一个高压系统(1)，该方法具有下述步骤：
-依据该第一信息启动第一措施，使得影响该不平衡负载的Y电容器(C1,C2)的能量被减少。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据权利要求1至3之一所述的方法来获得该第一信息。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，该第一措施选自：
a)自动关断整个高压系统，
b)使局部电网与该高压系统脱开，
c)降低在该Y电容器(C1,C2)处的电压，或者
d)尤其通过加入、移除、接通或断开一个或多个修正电阻来减小在该Y电容器(C1,C2)处的隔离电阻。
7.根据权利要求3至6之一所述的方法，包括：依据该第二信息启动第二措施、尤其是警告，使得影响该不平衡负载的Y电容器(C1,C2)的能量未被减少。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，第一阈值的提供包括：确定该Y电容器(C1,C2)的总电容并且依据该总电容来确定该第一阈值。
9.一种用于可电驱动的机动车的高压系统，具有：
-Y电容器，
-分析装置，该分析装置用于确定表征该高压系统(1)的Y电容器(C1,C2)的能量额的参数，并且用于提供关于该Y电容器(C1,C2)的电容的第一阈值，以及
-计算装置，该计算装置用于借助将确定的参数与所提供的第一阈值相比较来确定关于所述不平衡电负载的第一信息。
10.一种可电驱动的机动车，具有根据权利要求9所述的高压系统。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020003948 | 2020-07-01 | ||
| DE102020003948.0 | 2020-07-01 | ||
| DE102020006919.3A DE102020006919A1 (de) | 2020-07-01 | 2020-11-11 | Verfahren zum Ermitteln einer Schieflast in einem Hochvoltsystem eines Fahrzeugs und Reaktion darauf |
| DE102020006919.3 | 2020-11-11 | ||
| PCT/EP2021/067570 WO2022002800A1 (de) | 2020-07-01 | 2021-06-25 | Ermitteln einer schieflast in einem hochvoltsystem und reaktion darauf |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115835973A true CN115835973A (zh) | 2023-03-21 |
Family
ID=79019657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180047052.2A Pending CN115835973A (zh) | 2020-07-01 | 2021-06-25 | 高压系统内的不平衡负载之确定和对其的反应 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240036078A1 (zh) |
| EP (1) | EP4175845A1 (zh) |
| CN (1) | CN115835973A (zh) |
| DE (1) | DE102020006919A1 (zh) |
| WO (1) | WO2022002800A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022105721A1 (de) | 2022-03-11 | 2023-09-14 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Prüfstand für eine Umrichter-Motor-Kombination |
| DE102022118892A1 (de) | 2022-07-27 | 2024-02-01 | Compleo Charging Solutions Ag | Symmetrierungsschaltung und Symmetrierungsverfahren für eine DC-Versorgungsstation sowie DC-Versorgungsstation mit einer Symmetrierungsschaltung |
| DE102022123754B3 (de) | 2022-09-16 | 2024-03-07 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hochvoltsystem für ein Kraftfahrzeug mit passiven Entladeschaltungen für Y-Kapazitäten |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017220982A1 (de) * | 2017-10-09 | 2019-04-11 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Traktionsnetz |
| DE102017218586A1 (de) * | 2017-10-18 | 2019-04-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Elektrische Schutz- und Überwachungseinrichtung in einem Elektrofahrzeug |
| DE102018002926A1 (de) * | 2018-04-11 | 2018-09-27 | Daimler Ag | Elektrisches Bordnetz |
| DE102018211625A1 (de) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | Audi Ag | Bordnetzanordnung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Überwachen einer Bordnetzsymmetrie |
| US11223213B2 (en) * | 2018-10-18 | 2022-01-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery system and electric vehicle using the same |
-
2020
- 2020-11-11 DE DE102020006919.3A patent/DE102020006919A1/de active Pending
-
2021
- 2021-06-25 US US18/013,587 patent/US20240036078A1/en active Pending
- 2021-06-25 WO PCT/EP2021/067570 patent/WO2022002800A1/de active Application Filing
- 2021-06-25 EP EP21743377.0A patent/EP4175845A1/de active Pending
- 2021-06-25 CN CN202180047052.2A patent/CN115835973A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4175845A1 (de) | 2023-05-10 |
| US20240036078A1 (en) | 2024-02-01 |
| DE102020006919A1 (de) | 2022-01-05 |
| WO2022002800A1 (de) | 2022-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115835973A (zh) | 高压系统内的不平衡负载之确定和对其的反应 | |
| CN106885955B (zh) | 状态判定装置以及状态判定方法 | |
| JP5117537B2 (ja) | バッテリー管理システム及びその駆動方法 | |
| US7902829B2 (en) | Battery management system and driving method thereof | |
| US9696380B2 (en) | Relay control system and method for controlling same | |
| US10090683B2 (en) | Battery management system for controlling an energy storage assembly and method for charging and discharging an energy storage assembly | |
| US7830126B2 (en) | Hybrid vehicle control system and method | |
| KR101908412B1 (ko) | 배터리 관리 시스템 및 그 시스템의 ｓｏｃ 값 보정 방법 | |
| US8947050B2 (en) | Charging of vehicle battery based on indicators of impedance and health | |
| US10882404B2 (en) | Earth fault detecting device, and electricity storage system | |
| US20100026243A1 (en) | Method of controlling battery charging and discharging in a hybrid car power source | |
| US20110221392A1 (en) | Vehicle and method of diagnosing battery condition of same | |
| JP7317237B2 (ja) | 電気直流回路網用の保護装置、車両用の車載電気システム、車両、および直流充電ステーション | |
| KR20110087569A (ko) | 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법 | |
| US11233298B2 (en) | Protective device, battery, motor vehicle, and method for switching off a battery cell | |
| WO2020066260A1 (ja) | 電源システム、及び管理装置 | |
| US9847563B2 (en) | Power supply system | |
| WO2021173701A1 (en) | Lithium-ion auxiliary power supply with recharge voltage control for secondary hvac system in commercial trucks | |
| JP6827355B2 (ja) | 電池制御装置 | |
| US7701175B2 (en) | Method for detecting acid stratification in a battery | |
| WO2014068864A1 (ja) | 車載用蓄電システム | |
| US9276397B2 (en) | Drive control method based on detected dielectric breakdown | |
| KR101794101B1 (ko) | 충전 제어 장치 및 방법 | |
| CN215817495U (zh) | 测试装置和过流保护器 | |
| US11824392B2 (en) | Battery pack |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |