CN116710331A - 具有高压支路、低压支路和低压侧绝缘故障识别的车辆电气系统 - Google Patents

具有高压支路、低压支路和低压侧绝缘故障识别的车辆电气系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116710331A
CN116710331A CN202180091143.6A CN202180091143A CN116710331A CN 116710331 A CN116710331 A CN 116710331A CN 202180091143 A CN202180091143 A CN 202180091143A CN 116710331 A CN116710331 A CN 116710331A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
low
electrical system
branch
line
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
Application number
CN202180091143.6A
Other languages
English (en)
Inventor
F·菲尔施夫特
J·库弗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Publication of CN116710331A publication Critical patent/CN116710331A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • 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
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • 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
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • 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
    • G01R27/025—Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/20—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
    • H02H3/202—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage for dc systems
    • 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
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/16—Driver interactions by display
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/15—Failure diagnostics

Abstract

车辆电气系统(FB)装备有高压支路(HV)和第一低压支路(NV)，所述第一低压支路(NV)借助于绝缘(IN)与所述高压支路(HV)电流隔断。低压支路(NV)具有至少一个低压线路(NL)，所述低压线路通向所述高压支路(HV)。低压支路(NV)拥有电压表(SM)。所述电压表以信号传输的方式与至少一个低压线路(NL)连接。此外，所述电压表被设立用于检测至少一个低压线路(NL)相对于车辆电气系统(FB)的地电位(M)的电压数值是否处于电压极限以上。电压极限表征表征电压数值，所述电压数值大于低压线路的最大信号电压的数值，所述低压线路在无故障运行中具有所述最大信号电压。

Description

具有高压支路、低压支路和低压侧绝缘故障识别的车辆电气 系统
背景技术
具有电驱动装置的车辆拥有以高的电压被运行用于实现高功率的驱动组件(“高压组件”)，以便从而能够实现高牵引功率。车辆此外具有其他电运行的组件，例如车载计算机、安全装置、辅助系统、车身和其他控制设备，其具有信号处理和信号发出任务，所述其他电运行的组件以较低的电压(低压)被运行，典型地以12V-14V或甚至24V的电压被运行。
对高压组件存在高的保护要求，以便避免对人类危险的接触电压。这些保护要求例如涉及高压支路的绝缘措施，在所述高压支路中设置有高压组件。一个任务在于表明以下措施，即利用所述措施可以进一步保护车辆用户免受危险的接触电压。
发明内容
该任务通过权利要求1的主题来解决。其他特性、特征、实施方式和优点利用从属权利要求、说明书和图1得出。
因为已经认识到如果低压线路、诸如数据、信号或其他带低压的线路(低压线路)从高压支路引出并且由于高压支路中的故障而采用高压电位，则危险也可能从这些低压线路发出，所以提出不仅在高压侧、而且在低压侧识别绝缘故障，以便采取保护措施。在这里描述的措施用于降低由于这些线路可能存在的高接触电压的危险。
提出，在装备有高压支路和与之隔离的(第一)低压支路的车辆电气系统中，在低压支路的侧上利用电压表监控从高压支路引出的低压线路处的电压。当低压线路的电压(或其数值)处于预先给定的电压极限值时，电压表进行检测。由此可能的是，借助于电压表确定：是否通过低压线路由于故障而从隔离的高压支路中携带出危险的高压电位，以及从而必要时尤其是在低压侧上存在危险的接触电压。
提出一种车辆电气系统，所述车辆电气系统具有高压支路和低压支路，其中高压支路借助于绝缘相对于低压支路电流隔断。尤其是，绝缘可以具有绝缘跨接式器件(光电耦合器、变压器、仪用互感器、电流互感器、绝缘数字接口)和/或绝缘材料(线路、印刷电路板、连接器……的绝缘层)。绝缘故障例如存在于低压支路和高压支路之间的不期望的导电电桥中，例如将所提到的器件或设置支路之间的电流隔断的绝缘材料从一个支路桥接到另一支路的电桥。
低压支路具有至少一个低压线路，所述低压线路通向高压支路，例如以便监控在那里的运行参数、诸如低压支路的侧的插塞状态、电压、功率、温度或电流，或者以便操控高压支路中的组件。低压支路通过所提到的绝缘被引导到高压支路，并且在无绝缘故障的运行中不具有至所述高压支路的电流连接(由于绝缘)。低压支路拥有电压表，所述电压表与至少一个低压线路以信号传输的方式连接。在此情况下，在线路和电压表之间的非电流隔离式连接、即直接连接、通过串联电阻的连接或还有通过分压器的连接被称为“以信号传输的方式连接”。
电压表被设立用于检测至少一个低压线路相对于车辆电气系统的地电位之间的电压数值是否处于电压极限以上。所述电压极限表征在无绝缘故障的运行状态下通常不出现的电压，并且尤其是表征由于低压线路与高压电位的接触而在低压线路处出现的电压。电压极限表征由故障引起的电压数值，所述电压数值大于低压线路的最大信号电压的数值，所述低压线路在无故障运行中具有所述最大信号电压。低压线路的最大信号电压例如对应于相关的低压线路的最大电压电平。电压极限还可以表征以下数值，即自所述数值起可以假设对人类的危害，例如45V、50V或者尤其是60V。电压表用作用于探测电压的探测设备，所电压由于高压支路中的故障处于低压支路的电压以上并且所述电压施加在低压线路处。由电压表检测的电压涉及对应于低压线路相对于基准电位、诸如(低压支路的)地或低压支路的供电电位(例如+12V电位)的电位差。
前缀“低压”尤其是表征不超过60V的电压。前缀“高压”尤其是表征超过60V、例如至少100V、200V、400V或800V的电压。
低压线路尤其是可以是通向电流传感器、分流器、温度传感器、电压抽头或位于高压电气系统(Hochvoltnetzes)内的其他组件的传感器线路。因此，至少一个低压线路可以具有(至少)一个传感器线路，所述传感器线路以信号传输的方式与传感器或高压支路的电压抽头或高压支路的互锁连接端连接。尤其是，传感器线路可以通向互锁电路，所述互锁电路布置在高压支路的插塞组件处，以便对所述插塞组件进行监控。如果相关的监控单元位于低压支路中，则从高压支路向低压支路引出对应的低压线路，以便将监控单元与互锁电路连接。电压表使得能够还监控该低压线路。尤其是，非电流隔离的连接被称为“以信号传输的方式”，所述连接通过分压器或直接从高压支路引出。即使在以电流隔断的方式操控高压电气系统的逆变器或整流器或直流电压转换器时，从低压电气系统开始，也存在通向电流隔断式元件的线路区段，其中该线路区段由电压表监控，并且因此表示如在这里所描述的低压线路。
低压线路此外可以具有以信号传输的方式与高压电气系统的数据源或宿连接的操控或数据线路，例如CAN总线、电池管理设备或逆变器、电压转换器或电机的线路，所述线路从高压支路引出。例如，它可以是用于逆变器、用于电压转换器、用于电机、高压箱或蓄电池的操控线路，其设置在高压电气系统中或者引导高电压作为工作电压。
组合地或作为替代方案，至少一个低压线路可以是低压供电线路，所述低压供电线路与高压电气系统的(子)组件连接，以便给所述(子)组件供应低电压。
至少一个低压线路优选地经由串联电阻与电压表的输入端连接。压敏电阻此外可以连接到至少一个低压线路上，尤其是具有击穿电压，所述击穿电压对应于电压极限。压敏电阻将低压线路与基准电位连接，优选地与车辆电气系统的地电位连接。串联电阻尤其是以可切换的方式与电压表的输入端连接。在此情况下，可以将开关、例如晶体管或机电开关连接在串联电阻下游，所述开关通向电压表的输入端。如果存在从串联电阻经由分流电阻到基准电位(例如地)的连接，则开关仅能暂时地、优选地重复地并且尤其是周期性地闭合，以便例如在车辆电气系统的静止阶段(Ruhephasen)中避免经由分流电阻持久放电。
通过电压表对多个低压线路的评估也可以被捆绑。在此情况下，多个低压线路分别经由串联电阻(如所描述的那样，压敏电阻可以连接到所述串联电阻上)与电压表的输入端连接，即与电压表的同一输入端连接。如果仅低压线路中的一个低压线路具有太高的电压(相对于地或低电压支路的其他基准电位)，则可以由电压表检测：线路中的至少一个线路具有临界电位。压敏电阻此外用于对高压支路中的储能器、诸如Cy电容进行放电；在对称配置的情况下，连接到有绝缘故障的高压电位上的Cy电容通过压敏电阻被放电，其中电荷被输送给另一Cy电容。因此，压敏电阻还可以用于从一个Cy电容再充电到(另一高压电位的)另一Cy电容。压敏电阻的这一功能不影响通过电压表对绝缘故障的识别，因为在压敏电阻处施加的电压足以识别太高的电压数值。
车辆电气系统并且尤其是低压支路可以具有快速关断信号开关。电压表可以以操控的方式与所述快速关断信号开关连接。尤其是，电压表的输入端可以以操控的方式与快速关断信号开关连接。换句话说，低压线路以操控的方式与该信号开关连接，以便根据低压线路处的电压(间接地)控制信号开关。如果低压线路处的电压处于电压极限以上，则该信号开关被闭合并且如下产生信号。换句话说，至少一个低压线路可以以信号传输的方式与快速关断信号开关的控制输入端连接，例如经由串联电阻连接，以便从而借助于施加在低压线路处的信号切换(尤其是闭合)快速关断信号开关。通过切换，产生快速关断信号，所述快速关断信号被传输给快速关断单元。
优选地，快速关断信号开关连接在一方面地电位或车辆电气系统的其他基准电位与通向高压电气系统的快速关断单元的信号连接之间。快速关断信号开关因此可以连接在如地之类的基准电位与快速关断线路之间。如果在低压线路处存在处于所提到的极限以上的电压，则通过快速关断信号开关的输入端处的电压水平(必要时对应于电压表的输入端处的电压水平)闭合信号开关。该信号开关于是将快速关断线路与基准电位、诸如地连接，并且由此在快速关断线路中产生导致快速关断的信号。
快速关断单元也被称为“fast turn off(高速关断)”(FTO)单元。信号对应于FTO信号，即用于快速关断的信号。闭合快速关断信号开关在快速关断线路上或在高压电气系统的快速关断单元中导致信号，所述信号引导快速关断单元立即关断或去活高压电气系统，例如还对高压电气系统进行放电。快速关断信号开关可以是晶体管，所述晶体管的控制输入端(基极、栅极)与电压表的输出端连接。快速关断信号开关被设立和连接为使得仅在低压线路处的处于电压极限以上的电压的情况下，信号开关才闭合，并且否则断开。电压表的输入端以操控的方式与快速关断信号开关连接。因此，电压表处的电压或电位操控信号开关。换句话说，快速关断信号开关被分流电阻两端的电压操控。因此，施加在电压表处的电压一方面被使用用于由电压表检测用于随后的评估，而另一方面用于操控所提到的信号开关，所述信号开关根据所施加的电压被闭合。快速关断单元可以设置在高压支路内，然而通常也可以设置在车辆电气系统中，必要时也可以设置在所提到的电气系统之外。
车辆电气系统此外可以具有信号单元。所述信号单元尤其是设置在低压支路中。信号单元被设立用于当电压数值大于电压极限时，发出绝缘故障信号。绝缘故障信号说明：低压线路处的电压数值大于给定的电压极限，并且因此(高压支路中的)绝缘故障导致：低压线路以有故障的方式引导电压极限之上的电压(相对于基准电位，例如地)。绝缘故障信号可以是电信号，所述电信号被传送给上级控制装置或显示器，或者也被传送给高压支路的充电控制装置。可替代地或与此组合，绝缘故障信号可以是光学和/或声学信号。
车辆电气系统的实施方式拥有去抖装置，所述去抖装置被设立用于要么通过暂时抑制由电压表发出的对应的电压信号要么通过在去抖持续时间期间抑制绝缘故障信号来在去抖持续时间期间抑制处于电压极限以上的电压数值。如果在去抖持续时间之后继续存在太高的电压或绝缘故障信号，则如所描述的那样发出由电压表发出的电压信号或绝缘故障信号，以便识别绝缘故障。
电压表可以是模数转换器。所述模数转换器可以具有测量输入端(简称：输入端)，所述测量输入端以信号传输的方式(尤其是电流地或经由串联电阻)与至少一个低压线路连接。输入端优选地经由分流电阻与地或低压支路的其他基准电位连接。得出分压器，其中连接在地或其他基准电位与低压线路之间，所分压器具有串联电阻和分流电阻作为进行分压的串联连接的电阻，并且所述分压器利用串联电阻和分流电阻之间的连接点具有抽头，所述抽头与输入端连接。
分流电阻通常被装备有比用于进行电流检测的分流电阻明显更大的电阻值，并且可以为例如超过1kOhm、10kOhm或100kOhm。这个串联电阻或这些串联电阻可以为超过100kOhm、超过1MOhm或超过10MOhm。分流电阻和串联电阻将施加在分流电阻和串联电阻两端的电压降低到不超过10％、5％或1％的因子(verringern…auf einen Faktor)，其中如此降低的电压施加在分流电阻两端。
此外，可以规定，分流电阻和串联电阻之一的电阻值的总和小于当在相关的低压支路处施加高压支路的标称电压时导致其数值大于高压支路侧绝缘监察器的触发电流的电流的电阻值。由此，不仅通过在这里描述的电压表而且通过绝缘监察器均可以识别低压线路处的太高的电位。
附图说明
图1、2和3用于阐述在这里描述的车辆电气系统。
具体实施方式
图1中所示的车辆电气系统FB具有高压支路HV和低压支路NV。支路NV和HV借助于绝缘IN彼此分开。电绝缘IN象征性地示出并且可以对应于变压器和/或电绝缘层。
多个低压线路NL从高压支路延伸到低压支路中。示例性地示出信号线路(例如用于传输位于高压支路内的传感器的信号)、从高压支路HV开始或进入所述高压支路中的数据线路(用于传输操控信号和/或通信或总线信号)以及用于在支路NV和HV之间传输低压供电电压的供电线路。例如，这些低压线路可以是12V+供电线路、通信线路(例如CAN总线线路)、HV互锁回路线路或至车辆电气系统的端子15(即所接的12V+电位)的信号线路。
低压线路NL可以如示例性地利用线路SL所示的那样以经由开关S切换的方式以及经由串联电阻R与电压表SM的输入端E连接。如示例性地利用线路DL和VL所示的那样，低压线路NL可以以不切换的方式经由串联电阻R与电压表SM的输入端E连接。此外，如示例性地利用线路XL所示的那样，低压线路NL可以经由串联电阻R和压敏电阻V的并联电路与电压表SM的输入端E连接，所述线路XL通向电气系统支路HV的组件的低压区段。压敏电阻具有小于对于人类危险的接触电压的击穿电压，并且因此在达到该电压时产生通过电流，其中所述通过电流由高压侧绝缘监察器检测。从而，流经压敏电阻的通过电流已经触发故障识别(在高压侧绝缘监察器一方)。
电压表SM在输出端A处输出信号，所述信号再现所述电压表的输入端E处的电压。在所示的实施方式中，该电压被转交给车辆电气系统FB的信号单元ME。信号单元ME能够评估输出端A的信号，并且尤其是检测由信号再现的电压值是否允许推断出在低压线路之一处相对于地M的电压数值，所述电压数值处于该电压极限(例如30V、50V或60V)以上。信号单元M此外能够在评价由电压表SM的输出端A的信号发出的电压值时考虑R和SH的电阻值以及其作为分压器的布线(即通过R和SH分压)。因此，信号单元将在线路NL处相对于地M(或另一基准电位)施加的电压的数值与电压极限进行比较，并且尤其是当电压极限(例如60V)被超过或是被超过的时，发出绝缘故障信号。如果低压线路以0伏-x伏的信号电平工作，则电压极限处于x伏的最大电平以上。对于作为线路NL的通信线路，可以是x＝5伏、10伏、12伏或15伏。根据用于操控晶体管的所必要的栅极或基极电压，对于作为线路NL的操控线路，例如对于高压支路中的高压晶体管，x可以处于10伏、12伏、15伏或18伏的范围中。
此外，例如如在高压支路HV中所示的那样，可以设置快速关断单元FTO(FTO-高速关断(fast turn off))。所述快速关断单元能够在绝缘故障(例如由高压绝缘监察器发出)的情况下切断高压支路HV或高压能量源。快速关断单元FTO可以设置在高压支路内，如利用附图标记FTO所示的那样，然而通常也可以设置在车辆电气系统(Fahrzeugbordnetz)中，必要时也可以设置在所提到的电气系统(Netze)之外，如利用附图标记FTO'所示的那样。
所示的电路使得能够直接干预该快速关断单元FTO，其方式是由在线路NV处施加的电位操控快速关断信号开关T。所示的示例规定，快速关断信号开关T将基准电位、诸如地M以可切换的方式与快速关断单元FTO的信号输入端或引导信号的线路(即车辆电气系统的引导快速关断信号的线路)连接。为此，在开关T和快速关断单元FTO之间存在信号连接SV。该连接通常可以存在于开关T和引导快速关断信号(FTO信号)的线路之间。
在所示的示例中，如通过向T引导的箭头所示的那样，借助于电阻R的(公共)电位或借助于在SH两端施加的电压(通常：利用在线路NL处施加的电压)对快速关断信号开关T进行切换。快速关断信号开关T是动合触点或自锁式晶体管。因此，线路NL中的至少一个线路的信号直接或间接地被输送给快速关断信号开关T的控制输入端TE，以便当该信号对应于足以切换的电压时根据该信号闭合。快速关断信号开关T的切换点被设置为使得当在线路NL之一处达到电压极限时，快速关断信号开关T闭合。
通过闭合快速关断信号开关T将引导FTO信号的线路的电位设置到基准电位(在这里：地M)。该电位或该电平对应于触发快速关断单元FTO的故障信号。
快速关断信号开关T可以具有晶体管(信号晶体管)作为开关。尤其是，快速关断信号开关T可以具有串联电阻，所述串联电阻通向晶体管的控制输入端(基极)。串联电阻的与基极相反的端部可以与分流电阻连接，例如与分流电阻的与基准电位(地M)相反的端部连接。晶体管可以经由电阻(发射极电阻)与基准电位(地M)连接。此外，可以设置电阻来调整晶体管的工作点，所述电阻将基极与发射极连接。对于快速关断信号开关T得出具有工作点调整的集电极电路。如果快速关断信号开关T具有MOSFET，则可以设置MOSFET的对应的接线。此外可以设置其他晶体管(必要时具有其他接线)，所述其他晶体管处于线路NL之一的负电位上，所述负电位对应于处于电压极限以上的负电压的数值。因此可以设置其他晶体管，所述其他晶体管以与上面描述的晶体管互补的方式设置。
图2和3用于阐述车辆电气系统FB的可能的实体方面。除了第一低压支路NV之外，还可以存在第二低压支路NV'，其中至少一个低压线路从第一低压支路NV也延伸到第二低压支路NV'中。如果低压线路具有危险的电位，则即使设置壳体GE，该危险经由该线路也被传递到第二低压支路中，其中第二低压支路安置在所述壳体GE中，而第一低压支路NV布置在壳体GE之外并且至少一个低压线路NL'、NL”经由壳体GE的壳体入口ZG延伸到壳体中并且因此延伸到第二低压支路中。
至少一个低压线路拥有抽头P、P'，电压表SM经由所述抽头P、P'连接到至少一个低压线路上。抽头处于线路的以下点处，即该线路在该点处开始沿多个方向继续延伸，即处于分裂的点处。无论抽头P、P'是在壳体P'之内(如利用P所示的那样)还是在壳体P'之外，所述抽头P、P'优选地直接地位于壳体GE的壳体壳层处或者壳体的壳体入口ZG处。抽头P可以布置在位于壳体GE之外的接口设备中，参见接口设备U，或者可以布置在位于壳体GE之内的接口设备中，其中接口设备、例如电缆馈通线(Kabeldurchleitung)或插塞连接元件直接邻接壳体入口或一起实现所述壳体入口。因此，抽头P、P'直接位于第二低压支路NV'开始的地方或者抽头P、P'所处于的壳体空间开始的地方。由此确保，线路已经在进入第二低压支路NV'时在过电压方面可以借助于电压表被监控。尤其是，电压表、至少一个串联电阻和/或分流电阻也可以直接布置在抽头所处于的地方。可以设置接口设备，在所述接口设备中设置有抽头P、P'。接口设备可以设置在外部，参见附图标记U。可替代地或与之组合地，接口设备可以设置在内部，参见附图标记U'。
此外，其中第一低压支路NV和高压支路HV可以位于高压壳体HB中，尤其是位于高压装置的壳体内，所述高压装置可以被称为高压箱。高压壳体HB或高压箱拥有低压线路连接端AN。这可以是用于低压信号和/或低压供电电压的插塞连接端。至少一个低压线路NL拥有抽头，电压表SM经由所述抽头连接到至少一个低压线路NL上。该抽头尤其是如上面提到的电压抽头那样来构造。抽头P直接位于低压线路连接端AN(例如插塞连接元件)中或低压线路连接端AN(例如插塞连接元件)处，然而也可以位于接口设备U”中，所述接口设备在低压线路连接端AN前方引导(vorgeleitet)。壳体HB优选地是导电的并且与地连接。这保证免受由于高压箱中的故障而得出的高接触电压的高度保护，因为抽头直接设置在低压线路NL从高压箱出来的出口处，并且因此已经直接在出口之后在太高的接触电压方面监控该线路。电压表SM、至少一个串联电阻R和分流电阻SR(必要时也为压敏电阻V)优选地也布置在那里。
一种实施方式规定，电压表SM、至少一个串联电阻R和分流电阻SR(必要时也为压敏电阻V)设置在壳体中，并且因此构成高压安全设备。优选地，抽头也设置在高压安全设备内，其中可替代地高压安全设备具有用于与至少一个抽头连接或用于与至少一个低压线路连接的连接端。此外，信号单元ME也可以设置在高压安全设备内。通信设备也可以设置在高压安全设备中。至少一个低电压线路可以引导穿过高压安全设备或者可以设置在外部。高压安全设备可以设置在在图2和3中设置用U、U'、U”或AN表示的组件的地方，尤其是代替这些组件或与这些组件组合。监控低电压线路的这种高压安全设备可以是实体上独立的设备，所述设备也可以连接到低电压线路的与低电压线路的位于高压支路HV中的区段或端部相反的端部上。

Claims (11)

1.一种车辆电气系统(FB)，所述车辆电气系统具有高压支路(HV)和第一低压支路(NV)，所述第一低压支路(NV)借助于绝缘(IN)与所述高压支路(HV)电流隔断，其中所述低压支路(NV)具有至少一个低压线路(NL)，所述低压线路通向所述高压支路(HV)，其中所述低压支路(NV)拥有电压表(SM)，所述电压表以信号传输的方式与所述至少一个低压线(NL)连接，并且被设立用于检测所述至少一个低压线路(NL)相对于所述车辆电气系统(FB)的地电位(M)的电压数值是否处于电压极限以上，所述电压极限表征电压数值，所述电压数值大于所述低压线路的最大信号电压的数值，所述低压线路在无故障运行中具有所述最大信号电压。
2.根据权利要求1所述的车辆电气系统(FB)，其中所述
-至少一个低压线路具有传感器线路(SL)，所述传感器线路以信号传输的方式与传感器或所述高压支路(HV)的电压抽头或所述高压支路的互锁连接端连接，
-至少一个低压线路具有操控或数据线路(DL)，所述操控或数据线路以信号传输的方式与所述高压电气系统的数据源或宿连接，和/或
-具有至少一个低压供电线路(VL)，所述低压供电线路与所述高压电气系统的组件连接。
3.根据权利要求1或2所述的车辆电气系统(FB)，其中所述至少一个低压线路(NL)经由串联电阻(R)或者经由压敏电阻(V)连接到的串联电阻(R)与所述电压表(SM)的输入端(E)连接，尤其是以可切换的方式连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的车辆电气系统(FB)，其中多个低压线路(NL)分别经由串联电阻(R)与所述电压表(SM)的输入端(E)连接。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的车辆电气系统(FB)，其中所述串联电阻(R)经由分流电阻(SH)与所述车辆电气系统(FB)的地电位(M)连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的车辆电气系统(FB)，所述车辆电气系统此外具有快速关断信号开关(T)，其中所述电压表(SM)的输入端(E)以操控的方式与所述快速关断信号开关(T)连接，或者所述至少一个低压线路以信号传输的方式与所述快速关断信号开关(T)的控制输入端连接，以便从而借助于施加在所述电压表的输入端(E)处或施加在所述低压线路(NL)处的信号操控所述快速关断信号开关(T)，其中所述快速关断信号开关(T)连接在一方面地电位(M)或所述车辆电气系统(FB)的其他基准电位与信号连接(SV)之间，所述信号连接(SV)通向所述高压电气系统的快速关断单元(FTO)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的车辆电气系统(FB)，其中所述低压支路(NV)具有信号单元(ME)，如果所述电压数值大于所述电压极限，则所述信号单元发出绝缘故障信号。
8.根据权利要求7所述的车辆电气系统(FB)，其中所述信号单元(ME)被设立用于如果所述电压数值至少在预先给定的去抖持续时间上大于所述电压极限，则发出绝缘故障信号。
9.根据前述权利要求中任一项所述的车辆电气系统(FB)，其中所述电压表(SM)是模数转换器，所述模数转换器具有测量输入端，所述测量输入端以信号传输的方式与所述至少一个低压线路连接。
10.根据前述权利要求中任一项所述的车辆电气系统(FB)，所述车辆电气系统除了所述第一低压支路(NV)之外还具有第二低压支路(NV')，其中所述至少一个低压线路(NL'、NL")从所述第一低压支路(NV)延伸到所述第二低压支路(NV')的壳体(ZG)中，并且其中所述至少一个低压线路(NL'、NL")拥有抽头(P、P')，所述电压表(SM)经由所抽头连接到所述至少一个低压线路(NL'、NL")上，其中所述抽头(P)直接位于所述壳体的壳体壳层或壳体入口(ZG)处并且位于所述壳体(GE)之内或之外。
11.根据前述权利要求中任一项所述的车辆电气系统(FB)，其中所述第一低压支路(NV)和所述高压支路(HV)位于高压壳体(HB)中，所述高压壳体拥有低压线路连接端(AN)，其中所述至少一个低压线路(NL)拥有抽头，所述电压表(SM)经由所述抽头连接到所述至少一个低压线路(NL)上，其中所述抽头(P)位于所述低压线路连接端(AN)中或直接位于所述低压线路连接端(AN)处。
CN202180091143.6A 2021-01-18 2021-12-20 具有高压支路、低压支路和低压侧绝缘故障识别的车辆电气系统 Pending CN116710331A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021200414.8 2021-01-18
DE102021200414.8A DE102021200414A1 (de) 2021-01-18 2021-01-18 Fahrzeugbordnetz mit einem Hochvoltzweig, einem Niedervoltzweig und einer niedervoltseitige Isolationsfehlererkennung
PCT/EP2021/086812 WO2022152518A1 (de) 2021-01-18 2021-12-20 Fahrzeugbordnetz mit einem hochvoltzweig, einem niedervoltzweig und einer niedervoltseitige isolationsfehlererkennung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116710331A true CN116710331A (zh) 2023-09-05

Family

ID=79601899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180091143.6A Pending CN116710331A (zh) 2021-01-18 2021-12-20 具有高压支路、低压支路和低压侧绝缘故障识别的车辆电气系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230356596A1 (zh)
KR (1) KR20230131483A (zh)
CN (1) CN116710331A (zh)
DE (1) DE102021200414A1 (zh)
WO (1) WO2022152518A1 (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10141504B4 (de) * 2001-08-24 2004-02-26 Audi Ag Vorrichtung zum Erkennen eines Fehlerfalles bei Zwei- oder Mehrspannungsbordnetzen
DE102011105971B4 (de) 2011-06-29 2024-02-22 Mercedes-Benz Group AG Bordnetzanordnung für ein Kraftfahrzeug
US9046559B2 (en) * 2012-05-09 2015-06-02 Curtis Instruments, Inc. Isolation monitor
DE102014205877B4 (de) 2014-03-28 2019-08-22 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung einer elektrischen Isolation bei einem Bordnetz
JP6984255B2 (ja) * 2017-09-08 2021-12-17 株式会社デンソー 故障検出装置
DE102018201546A1 (de) * 2018-02-01 2019-08-01 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Absicherung zumindest eines Verbrauchers
EP3608152B1 (en) * 2018-08-06 2022-06-22 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co. Ltd. Method for detecting an isolation fault

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230131483A (ko) 2023-09-13
DE102021200414A1 (de) 2022-07-21
US20230356596A1 (en) 2023-11-09
WO2022152518A1 (de) 2022-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8199449B2 (en) Method and a device for monitoring high-voltage connections of a hybrid vehicle
CN107000661B (zh) 机动车供电网
JP6246924B2 (ja) 多重電圧搭載電源用過電圧保護
CN108604809B (zh) 继电器装置以及电源装置
CN108604516B (zh) 继电器装置
CN109075597B (zh) 继电器装置及电源装置
US20160072320A1 (en) Overcurrent detection device, and charging/discharging system, distribution board, charging control device, charging/discharging device for vehicle and electrical apparatus for vehicle, using the overcurrent detection device
US9310411B2 (en) Diagnostic device for a multi-voltage vehicle electrical system, a multi-voltage vehicle electrical system, and a method for operating a multi-voltage vehicle electrical system
US7109604B2 (en) Device for distributing electrical energy and method for monitoring the distribution of energy
US20120098470A1 (en) Electronic control unit including discharging circuit with plurality of resistors connected in series
CN108808622B (zh) 包括电保护装置的电链路和供电方法
CN104285352A (zh) 具有电源的安全开关设备
US20170036622A1 (en) Power transmission device and vehicle electrical system
US6639389B2 (en) Arrangement and method for protecting multiple voltage supply systems against voltage arc-over between different voltage planes and against pole reversal from the outside
CN109075558B (zh) 继电器装置
US20030032308A1 (en) Electrical connection system for vehicle
US10951019B2 (en) Electrical link comprising an electrical protection device—voltage bias
US10882475B2 (en) Multi-voltage control device for a motor vehicle, motor vehicle and operating method for the control device
JP5477666B2 (ja) 直流電圧変成器を保護する装置
WO2013157289A1 (ja) 車載電源装置
US20230226953A1 (en) Method for discharging a vehicle high-voltage electrical system, on-board vehicle electrical system, and insulation monitoring devices
KR101636291B1 (ko) 정션박스의 전원 공급 배선 장애 검출 장치 및 그 방법
CN115943317A (zh) 用于检测车辆车载电网中的绝缘故障的方法和车辆过电压保护电路
JP7365816B2 (ja) Ｄｃ過電圧監視及び保護デバイス及び直流ｄｃ電気システム相互接続
US20220057443A1 (en) Circuit assembly for fault detection in an ungrounded high-voltage system

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