CN116394757A - 牵引电网和用于牵引电网中的绝缘电阻监测的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的牵引电网，包括高压电池，牵引电网具有用于检测高压电池的电压的第一测量装置、用于检测正高压线与地之间的电压的测量装置和用于检测负高压线与地之间的电压的另外的测量装置，正高压线和地之间的绝缘电阻与负高压线和地之间的绝缘电阻相等或通过分立的平衡电阻平衡，牵引电网还具有接地的测量电阻，其通过第一开关元件与正高压线连接并且通过第二开关元件与负高压线连接，牵引电网还具有绝缘监测器装置，其被设计为在车辆静止状态时通过将正高压线和地之间的电压与负高压线和地之间的电压比较来执行绝缘监测，在行驶运行时通过分别闭合第一开关元件和第二开关元件之一来计算绝缘电阻，还涉及一种用于绝缘监测的方法。

Description

牵引电网和用于牵引电网中的绝缘电阻监测的方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的牵引电网和一种用于牵引电网中的绝缘电阻监测的方法。
背景技术
用于计算牵引电网中的绝缘电阻的已知方法根据ECE-R100或SAE J1766通过如下方式进行，即接地的测量电阻通过开关元件与正高压线连接或通过另外的开关元件与负高压线连接。相应的高压线与地之间的电压由于所接通的测量电阻而发生变化，其中，可以将该电压变化用于计算绝缘电阻。在此，在开关闭合后，必须等待一定时间，直到CY电容器反向充电完成。
因此，绝缘电阻可以计算如下：
Figure BDA0003984980950000011
或
Figure BDA0003984980950000012
其中，UB是运行电压或在牵引电网中是高压电池的电压。由于测量电阻的接入导致不平衡，即两条高压线与地之间的电压不同，使得CY电容器被不同程度地充电，使得CY电容器的能量含量由于与电压的二次方关系而增加。这在设计CY电容器尺寸时被考虑并限制其尺寸。
由EP 3 637 114 A1已知一种高压系统，包括高压电池和DC/DC(直流/直流)转换器，其中，在DC/DC转换器激活时，高压系统具有两个不同的电流上连接的电压电平，其中，高压系统具有用于检测高压电池的电压的第一测量装置和用于检测DC/DC转换器的输出端处的电压的第二测量装置，其中，高压系统具有绝缘电阻测量装置，该绝缘电阻测量装置被设计为，仅在DC/DC转换器停用时执行绝缘电阻测量，其中，高压系统还具有用于检测正高压线和地之间的电压的第三测量装置和用于检测负高压线和地之间的电压的第四测量装置，其中，高压系统具有绝缘监测器装置，该绝缘监测器装置被设计为，至少在DC/DC转换器激活时根据第一至第四测量装置的数据监测绝缘电阻。
由DE 10 2017 220 982 A1已知一种电动或混动车辆中的牵引电网，包括至少一个高压电池，其中，该高压电池通过正高压线和负高压线与至少一个高压部件连接，其中，至少一个Y电容器连接到正高压线并且至少一个Y电容器连接到负高压线。在此，Y电容器配属有至少一个开关元件，其中，至少一个开关元件可以通过至少一个控制单元控制，其中，控制单元被设计为，根据至少一种运行状态将至少一个Y电容器从接地连接或所配属的高压线断开，和/或Y电容器对的Y电容器配属有共同的开关元件，该共同的开关元件布置在Y电容器和接地之间的共同的连接点之间，其中，该共同的开关元件可以通过至少一个控制单元控制，其中，控制单元被设计为，根据至少一种运行状态将Y电容器从接地连接断开。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，创建一种用于机动车的牵引电网，其中，进一步简化Y电容器的尺寸，并且提供一种相应的方法。
该技术问题通过具有用于机动车的牵引电网和用于机动车的牵引电网中的绝缘电阻监测的方法来解决。本发明的其他有利的设计方案由从属权利要求得出。
用于机动车的牵引电网包括高压电池，其中，牵引电网具有用于检测高压电池的电压的第一测量装置、用于检测正高压线与地之间的电压的测量装置以及用于检测负高压线与地之间的电压的另外的测量装置。此外，正高压线和地之间的绝缘电阻与负高压线和地之间的绝缘电阻相等，或通过平衡电阻平衡。牵引电网还具有接地的测量电阻，其中，该测量电阻可以通过第一开关元件与正高压线连接并且通过第二开关元件与负高压线连接。牵引电网还具有绝缘监测器装置，其被设计为，在车辆静止状态时通过将正高压线和地之间的电压与负高压线和地之间的电压进行比较来执行绝缘监测，其中，在行驶运行时通过分别闭合第一和第二开关元件之一来计算绝缘电阻。由此可以将Y电容器设计得更大，因为避免了在可能会与带电部件接触的车辆静止状态时的不平衡，其中，在行驶运行时，由于可以排除接触，因此可以通过测量而允许不平衡。关于行驶运行中的绝缘电阻的测量和计算，请参考引言中的现有技术或者说ECE-R100或SAE J1766。关于从纯电压比较中得出关于绝缘故障的结论的进一步可能性，请参考EP 3 637 114 A1。因此，例如，如果在高压线和地之间测量到交流电压，则可以推断出在AC(交流)部分中的绝缘故障。最后，可以补充地使用DE10 2017 220 982 A1中的措施。如果随后比较得出在车辆静止状态时要比较的两个电压之间存在差异，则可以将这解释为绝缘的故障。
在一种实施方式中，绝缘监测器装置被设计为，形成电压之间的比率，其中，在超过第一阈值或低于第二阈值的情况下，推断出绝缘故障。例如，第一阈值在1.1-1.2之间，第二阈值在0.8-0.9之间。如果确定了绝缘故障，则关断牵引电网并主动放电。附加地，可以进行Y电容器的主动放电。同样地，在计算出过低的绝缘电阻的情况下，将牵引电网转变到安全状态，然后在车辆静止状态时关断牵引电网并且Y电容器主动放电。
由于在车辆静止状态时电压的比较只是定性的，而相反地在行驶运行时对绝缘电阻的计算非常准确，因此优选地根据计算出的绝缘电阻来适配用于车辆静止状态时的比较的阈值，以便因此考虑到平衡中的小偏差。
关于方法方面的设计方案，完全参照前面的实施方式。
附图说明
下面根据优选的实施例更详细地阐述本发明。在附图中：
图1示出了牵引电网的示意性框图，
图2示出了根据ECE-R100(现有技术)的示意性测量电路，以及
图3示出了在根据ECE-R100(现有技术)的测量中的示例性反向充电曲线。
具体实施方式
在阐述根据本发明的牵引电网之前，首先应简短地阐述通过ECE-R100测量的电压不平衡的问题，其中，图2示出了示意性测量电路并且图3示意性地示出了电压曲线。例如，如果开关元件S1闭合，则正高压线和地之间的产生的绝缘电阻降低，使得由于具有在负高压线和地之间的绝缘电阻Riso的分压器，在绝缘电阻Riso上的电压降增加，其中，由于Y电容器中的反向充电过程，电压指数级地下降和上升。因此，在极端情况下，电池U0的几乎全部电压在短时间内存在于Y电容器上，使得能量含量非常高。
在图1中示出了牵引电网1，该牵引电网具有高压电池2、逆变器4和电机5。此外，牵引系统1具有两个接触器S，高压电池2借助该接触器S可以在所有极上与牵引电网1的其余部分电流隔离。附加地示出了预充电电阻RV和预充电继电器SV。也可以使用半导体开关代替接触器S。高压系统1还具有第一测量装置M1，其测量高压电池2的电压U_2b。在正高压线7和地之间以及在负高压线8和地之间分别布置有用于去干扰的Y电容器CY。此外，在正高压线7和地之间形成有绝缘电阻R_iso_2b_P。相应地，在负高压线8和地之间形成有绝缘电阻R_iso_2b_N。在形成的两个绝缘电阻R_iso_2b_P和R_iso_2b_N不相等的情况下，在高压线7、8和地之间连接有分立的平衡电阻R_sym_2b_P、R_sym_2b_N，使得两个并联电路形成大小相等的绝缘电阻。此外，设置有测量装置M3，其检测正高压线7和地之间的电压U_2b_P。相应地设置有另外的测量装置M4，其检测负高压线8和地之间的电压U_2b_N。最后，在电机5的三相线和地之间形成有绝缘电阻R_iso_1-R_iso_3。此外，牵引电网1具有绝缘监测器装置10，该绝缘监测器装置例如集成在发动机控制设备或电池管理控制设备11中。
此外，牵引电网1具有测量电阻Rmess以及第一开关元件S1和第二开关元件S2，其中，测量电阻Rmess固定接地并且可以通过第一开关元件S1与正高压线7连接并且通过第二开关元件S2与负高压线8连接。绝缘监测器装置10接收三个测量装置M1、M3、M4的测量结果并且产生用于两个开关元件S1、S2的控制信号。
在行驶开始前或在充电时的车辆静止状态中，绝缘监测器装置比较两个电压U_2b_P和U_2b_N，例如方式为，形成两个电压的比率并将该比率与阈值进行比较。在无故障状态下，该比率应为1，因为绝缘电阻是平衡的或被平衡。相反地，如果该比率大于第一阈值或小于第二阈值，则推断出绝缘故障。然后关断牵引电网1并且主动放电。附加地，可以进行Y电容器CY的主动放电并通知机动车驾驶员。相反地，如果没有确定出绝缘故障，则机动车可以开走。在行驶期间，根据ECE-R100计算绝缘电阻，方式为，闭合一次开关元件S1，并且使用电压变化来计算正高压线7和地之间的绝缘电阻。相应地，然后可以通过闭合第二开关元件S2来根据电压变化确定负高压线8和地之间的绝缘电阻。存储以这种方式确定的绝缘电阻，并且可以将其用于适配阈值。如果绝缘电阻的计算得出绝缘故障，则警告机动车驾驶员并且在车辆静止时关断牵引电网。
附图标记列表
1牵引电网
2高压电池
4逆变器
5电机
7正高压线
8负高压线
10 绝缘监测器装置
11 电池管理控制设备

Claims (6)

1.一种用于机动车的牵引电网(1)，包括高压电池(2)，其中，所述牵引电网(1)具有用于检测所述高压电池(2)的电压的第一测量装置(M1)、用于检测正高压线(7)与地之间的电压的测量装置(M3)以及用于检测负高压线(8)与地之间的电压的另外的测量装置(M4)，其中，所述正高压线(7)和地之间的绝缘电阻(R_iso_2b_P)与所述负高压线(8)和地之间的绝缘电阻(R_iso_2b_N)相等，或通过分立的平衡电阻(R_sym_2b_P、R_sym_2b_N)平衡，其中，所述牵引电网(1)还具有接地的测量电阻(Rmess)，其中，所述测量电阻(Rmess)能够通过第一开关元件(S1)与所述正高压线(7)连接并且能够通过第二开关元件(S2)与所述负高压线(8)连接，其中，所述牵引电网(1)还具有绝缘监测器装置(10)，所述绝缘监测器装置被设计为，在车辆静止状态时，通过将述正高压线(7)和地之间的电压(U_2b_P)与所述负高压线(8)和地之间的电压(U_2b_N)进行比较来执行绝缘监测，其中，在行驶运行时，通过分别闭合第一开关元件和第二开关元件(S1、S2)之一来计算绝缘电阻(R_iso_2b_P和R_iso_2b_N)。
2.根据权利要求1所述的牵引电网，其特征在于，所述绝缘监测器装置(10)被设计为，形成在所述电压(U_2b_P)和所述电压(U_2b_N)之间的比率，其中，在超过第一阈值或低于第二阈值的情况下，推断出绝缘故障。
3.根据权利要求2所述的牵引电网，其特征在于，所述绝缘监测器装置(10)被设计为，根据计算出的绝缘电阻(R_iso_2b_P和R_iso_2b_N)来适配所述第一阈值和所述第二阈值。
4.一种用于机动车的牵引电网中的绝缘电阻监测的方法，其中，所述牵引电网(1)具有用于检测高压电池(2)的电压的第一测量装置(M1)、用于检测正高压线(7)与地之间的电压的测量装置(M3)以及用于检测负高压线(8)与地之间的电压的另外的测量装置(M4)，其中，所述正高压线(7)和地之间的绝缘电阻(R_iso_2b_P)与所述负高压线(8)和地之间的绝缘电阻(R_iso_2b_N)相等，或通过分立的平衡电阻(R_sym_2b_P、R_sym_2b_N)平衡，其中，所述牵引电网(1)还具有接地的测量电阻(Rmess)，其中，所述测量电阻(Rmess)能够通过第一开关元件(S1)与所述正高压线(7)连接并且能够通过第二开关元件(S2)与所述负高压线(8)连接，其中，所述牵引电网(1)还具有绝缘监测器装置(10)，所述绝缘监测器装置在车辆静止状态时通过将电压(U_2b_P)与电压(U_2b_N)进行比较来执行绝缘监测，其中，在行驶运行时，通过分别闭合第一开关元件(S1)和第二开关元件(S2)之一来计算绝缘电阻(R_iso_2b_P和R_iso_2b_N)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述绝缘监测器装置(10)形成所述电压(U_2b_N)和所述电压(U_2b_N)之间的比率，其中，在超过第一阈值或低于第二阈值的情况下，推断出绝缘故障。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述绝缘监测器装置(10)根据计算出的绝缘电阻(R_iso_2b_P和R_iso_2b_N)来适配所述第一阈值和所述第二阈值。
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