CN116001570A - 检查对电动车辆的高压系统的绝缘监测的合理性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检查电动车辆的牵引用蓄电池充电期间对所述电动车辆的高压系统(100)的绝缘监测的合理性的方法，其中借助于绝缘监测装置(101)监测所述高压系统(100)的电绝缘，其中关于另一绝缘监测装置在所述高压系统(100)的高压总线上是否工作周期性地实行检查。

Description

检查对电动车辆的高压系统的绝缘监测的合理性的方法
技术领域
本发明涉及一种用于检查电动车辆的牵引用蓄电池充电期间对电动车辆的高压系统的绝缘监测的合理性的方法，其中借助于绝缘监测装置监测高压系统的电绝缘。
背景技术
当对电动车辆的牵引用蓄电池充电时，特别是当用DC电流充电(DC充电)时，电动车辆以电流方式连接到充电设备，具体地说DC充电设备。电动车辆的高压系统通常被设计为所谓的IT系统，缩写“IT”意指“IsoléTerre”(法语，相当于“insulated ground(绝缘接地)”)。“I”指(PE)绝缘网络，而“T”指接地消耗装置。在充电过程中维护此IT系统，以使得存在与接地/地的电流绝缘。
根据现有技术，基本上已知的是借助于绝缘监测装置持续地监测电绝缘的保护机制，即针对接地的极高绝缘电阻。在一些国家，具体地说对于DC充电，电动车辆本身负责充电过程期间的绝缘监测。
DE 102 12 493 A1公开了一种对与装置的接地电绝缘的DC网络的绝缘监测，其中两个绝缘监测装置监测两个不同的电源单元，其中绝缘监测装置借助于非接触式开关交替地连接到接地和与接地断开连接，因此在绝缘监测装置之间可能不会发生测量干扰。
DE 10 2019 109 260 A1、DE 10 2019 112 839 B3和DE 10 2018 116 055 B3公开了用于监测电动车辆中的电流绝缘的绝缘监测装置的各种实施例。
许多绝缘监测装置基于所谓的三伏特计法，所述方法是用于交替地测量各个导体之间的电位差的无源测量方法。在三伏特计法中，测量三个不同的电位差。可以根据在过程中获得的所测得值计算可能的故障电流。例如，使用Kirchhoff规则测量和评估+HV对接地、-HV对接地以及+HV对-HV的电位差。此处，+HV是施加到牵引用蓄电池的正极的电位，并且相应地，-HV是施加到牵引用蓄电池的负极的电位。
在DE 10 2018 116 055 B3中，提出了一种改进的用于高压系统的有源绝缘监测的方法，其中所述高压系统包括具有第一电压值+HV的第一线路和具有第二电压值-HV的第二线路，其中+HV与接地之间形成第一电位差，其中-HV与接地之间形成第二电位差，其中具有带第一电阻的第一半导体开关的第一串联电路布置在+HV与接地之间，具有带第二电阻的第二半导体开关的第二串联电路布置在-HV与接地之间，其中对两个半导体开关实行第一脉冲宽度调制和第二脉冲宽度调制，其中借助于相应的脉冲宽度调制来调制两个串联电路的第一对电阻值和第二对电阻值，其中针对第一对电阻值实行第一电压测量并且由此从第一电位差和第二电位差确定第一对值，其中针对第二对电阻值实行第二电压测量并且由此从第一电位差和第二电位差确定第二对值，并且其中利用两对值计算第一线路的第一绝缘电阻和第二线路的第二绝缘电阻。因此，通过定向使用由脉冲宽度调制驱动的开关元件(半导体开关)来产生各种系统状态，并且计算两个绝缘电阻。类似于上文所描述的无源三伏特计法，在下文中也被称为有源三伏特计法的这种有源方法中，因此根据电压测量计算绝缘电阻。还可以例如通过定义的电流注入而不是开关元件产生各种系统状态。
当多个电动车辆连接到充电基础设施的充电设备时，存在这样一个问题，即同时激活的两个或更多个绝缘监测装置可能会彼此影响，并且因此可能会导致对绝缘故障的错误检测。此外，接地干扰耦合也可能会影响三伏特计法，并且因此同样导致错误报告的绝缘故障。不正确地检测到的绝缘故障会导致充电过程的终止，并且由此导致互操作性问题。
发明内容
因此，本发明的目标在于提供一种用于检查电动车辆的牵引用蓄电池充电期间对电动车辆的高压系统的绝缘监测的合理性的方法，所述方法可轻松且有效地防止对绝缘故障的错误检测。
这一目标通过通用方法实现，所述通用方法用于利用根据下一段的方法的特征检查在对电动车辆的牵引用蓄电池充电期间，对电动车辆的高压系统的绝缘监测的合理性。如下优选和有利的实施例涉及本发明的有利发展。
一种根据本发明的用于检查电动车辆的牵引用蓄电池充电期间对电动车辆的高压系统的绝缘监测的合理性的方法，其特征在于，关于另一绝缘监测装置在高压系统的高压总线上是否工作周期性地实行检查。因此，可以非常简单的方式确定由绝缘监测装置检测到的绝缘故障的起因是否为在高压系统的高压总线上同样工作的另一绝缘监测装置。因此，根据本发明的方法使得能够轻松且有效地防止对绝缘故障的错误检测。因此，可以避免充电中断，从而整体实现改进的充电可用性。
在优选实施例中，提出在每个检查周期中持续限定的合理性检查时间停用绝缘监测装置的由开关元件(具体地说半导体开关)或电流注入构件形成的有源部分，在所述时间内关于另一绝缘监测装置在高压系统的高压总线上是否工作实行检查。
在特别优选的实施例中，可以规定绝缘监测装置被配置成使得以下条件适用：(绝缘监测装置的启动时间-合理性检查时间)>绝缘电阻确定时间。
优选地，启动时间的持续时间可被选择为30秒至150秒，优选地60秒至120秒。
在有利实施例中，规定借助于绝缘监测装置使用三伏特计法测量三个不同的电位差，并且由此计算高压系统的绝缘电阻。因此，可以非常简单的方式进行绝缘监测。
在特别有利的实施例中，提出在停用绝缘监测装置的有源部分之后，继续测量三个电位差。通过测量三个电位差并评估在过程中获得的所测得数据，可以合适的方式确定另一绝缘监测装置在相关高压系统的高压总线上是否工作。在所述过程中，优选地检查三个所测得电位差是否具有低频循环模式。如果具有所述模式，则意味着另一绝缘监测装置在相关高压系统的高压总线上工作。
附图说明
本发明的另外特征和优点从以下参考附图对优选示例性实施例的描述变得明显。在附图中：
图1示出了具有绝缘监测装置的高压系统的电路图的示意性表示，
图2示出了示出对高压系统的绝缘监测的时间序列的示意性表示。
具体实施方式
参考图1，示出了连接到DC电压充电设备200的电动车辆的高压系统100的电路图，可借助于所述DC电压充电设备对电动车辆的牵引用蓄电池充电。DC电压充电设备200是包括多个对应的DC电压充电设备的充电基础设施的一部分，使得多个电动车辆的牵引用蓄电池可以同时充电。
在充电期间，存在电动车辆与接地的电流绝缘，借助于高压系统100的绝缘监测装置101来监测所述绝缘，在下文中进一步详细描述。从DE 10 2018 116 055 B3中已知绝缘监测装置101的基本构造和操作模式。
在已将电动车辆的牵引用蓄电池连接到DC电压充电设备200之后，将终端电压104(U1＝UHV)施加到牵引用蓄电池的各极。牵引用蓄电池的第一极具有第一电压值110(+HV)。牵引用蓄电池的第二极具有第二电压值120(-HV)。由第一电压值110(+HV)与接地电位之间的差产生第一电位差118。由接地电位与第二电压值120(-HV)之间的差产生第二电位差128。
绝缘监测装置101被设计成实行对高压系统100的有源绝缘监测，并且包括：第一电压测量设备112；第二电压测量设备122；第一串联电路，所述第一串联电路具有第一电阻器116和利用第一脉冲宽度调制信号114驱动的第一半导体开关；以及第二串联电路，所述第二串联电路具有第二电阻器126和利用第二脉冲宽度调制信号124驱动的第二半导体开关。通过调制相应的脉冲宽度调制信号114和124，有源不对称函数确保两个电位差118和128匹配，并且以下条件适用于电压值：U2＝UHV/2以及U3＝UHV/2。然后，电位曲线也适用于图1中右侧所示的高压系统100的部分102。
脉冲宽度调制以恒定频率调制相应矩形脉冲的占空比。利用此相应的矩形脉冲(脉冲宽度调制信号114、124)，在矩形脉冲的持续时间内根据类型断开或闭合相应的半导体开关，使得可以这种方式产生高压系统100的各种状态。因此，相应占空比的变化引起相应串联电路的相应电阻值的变化，并且因此也引起由相应电压测量确定的相应电位差的变化。类似于三伏特计法，接着根据电压测量计算绝缘电阻。
在下文中，第一串联电路的第一电阻值被称为RS1，第二串联电路的第二电阻值被称为RS2，第一绝缘电阻被称为Ri1，第二绝缘电阻被称为Ri2，第一电位差被称为V1，并且第二电位差被称为V2。
以下关系源自Kirchhoff规则的应用：V1/Rs1+V1/Ri1＝V2/Rs2+V2/Ri2。通过两次测量电位差的电压，可从以上等式获得绝缘电阻Ri1和Ri2，其中在脉冲宽度调制分别引起的各种电阻值{RS1(1),RS2(1)}和{RS1(2),RS2(2)}下测量各对值{V1(1),V2(1)}和{V1(2),V2(2)}。在实行所述方法之前确定在相应半导体开关的相应PWM期间产生的相应串联电路的相应电阻值。
当多个电动车辆连接到充电基础设施的充电设备时，存在这样一个问题，即同时激活的两个或更多个绝缘监测装置101可能会彼此影响，并且因此可能会导致对绝缘故障的错误检测。此外，接地干扰耦合还可能会影响上文所描述的用于确定绝缘电阻Ri1和Ri2的有源三伏特计法，并且因此同样导致错误报告的绝缘故障。不正确地检测到的绝缘故障会导致充电过程的终止，并且由此导致互操作性问题。
为了补救这一问题，关于除绝缘监测装置101之外的另一绝缘监测装置在高压系统100的高压总线上是否工作周期性地实行检查。因此，可以非常简单的方式确定由绝缘监测装置101检测到的绝缘故障的起因是否为在高压系统100的高压总线上工作的另一绝缘监测装置。在所述过程中，在每个检查周期中持续限定的合理性检查时间停用绝缘监测装置101的在本发明情况下由半导体开关形成的有源部分，在所述时间内关于另一绝缘监测装置在高压系统100的高压总线上是否工作实行检查。在图2中示出对应的时间序列。这得出：(绝缘监测装置的启动时间t0-合理性检查时间t1)>绝缘电阻确定时间t2。在图2中，t3指示对绝缘监测的响应时间。优选地，启动时间t0的持续时间可被选择为30秒至150秒，优选地60秒至120秒。
在停用绝缘监测装置101的有源部分之后，继续测量三个电位差。通过评估在所述过程中获得的所测得数据，可以合适的方式确定另一绝缘监测装置在相关高压系统100的高压总线上是否工作。在所述过程中，优选地检查三个所测得电位差是否具有低频循环模式。如果具有所述模式，则意味着另一绝缘监测装置在相关高压系统100的高压总线上工作。
因此，本文呈现的方法使得能够轻松且有效地防止对绝缘故障的错误检测。因此，可以避免充电中断，从而也整体实现改进的充电可用性。

Claims (7)

1.一种用于检查电动车辆的牵引用蓄电池充电期间对所述电动车辆的高压系统(100)的绝缘监测的合理性的方法，其中借助于绝缘监测装置(101)监测所述高压系统(100)的电绝缘，其特征在于，关于另一绝缘监测装置在所述高压系统(100)的高压总线上是否工作周期性地实行检查。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个检查周期中持续限定的合理性检查时间停用所述绝缘监测装置(101)的由开关元件(具体地说半导体开关)或电流注入构件形成的有源部分，在所述时间内关于另一绝缘监测装置在所述高压系统(100)的所述高压总线上是否工作实行检查。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述绝缘监测装置(101)被配置成使得以下条件适用：(绝缘监测装置的启动时间-合理性检查时间)>绝缘电阻确定时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述启动时间的持续时间被选择为30秒至150秒，优选地60秒至120秒。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，借助于所述绝缘监测装置(101)使用三伏特计法测量三个不同的电位差，并且由此计算所述高压系统(100)的绝缘电阻。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在停用所述绝缘监测装置(101)的所述有源部分之后，继续测量所述三个电位差。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，关于三个所测得电位差是否具有低频循环模式实行检查。
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