DE102021127385B3 - Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
DE102021127385B3
DE102021127385B3 DE102021127385.4A DE102021127385A DE102021127385B3 DE 102021127385 B3 DE102021127385 B3 DE 102021127385B3 DE 102021127385 A DE102021127385 A DE 102021127385A DE 102021127385 B3 DE102021127385 B3 DE 102021127385B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
insulation monitoring
monitoring device
insulation
electric vehicle
voltage system
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.)
Active
Application number
DE102021127385.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Moritz Eitler
Oliver Lehmann
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.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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 Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102021127385.4A priority Critical patent/DE102021127385B3/de
Priority to US17/944,028 priority patent/US20230127297A1/en
Priority to CN202211241306.7A priority patent/CN116001570A/zh
Application granted granted Critical
Publication of DE102021127385B3 publication Critical patent/DE102021127385B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/14—Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits
    • 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
    • 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
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • 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
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • 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
    • H02H3/16—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 fault current to earth, frame or mass
    • 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
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems (100) eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs, wobei mittels einer Isolationsüberwachungseinrichtung (101) die elektrische Isolation des Hochvoltsystems (100) überwacht wird, wobei zyklisch überprüft wird, ob eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an einem Hochvoltbus des Hochvoltsystems (100) aktiv ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs, wobei mittels einer Isolationsüberwachungseinrichtung die elektrische Isolation des Hochvoltsystems überwacht wird.
  • Beim Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, insbesondere beim Aufladen mit einem Gleichstrom (DC-Laden), wird das Elektrofahrzeug galvanisch mit einer Ladevorrichtung, insbesondere mit einer DC- Ladevorrichtung, verbunden. Das Hochvoltsystem des Elektrofahrzeugs ist üblicherweise als so genanntes IT-System ausgelegt, wobei die Abkürzung „IT“ für „Isolé Terre“ (französisch) steht. Das „I“ steht für ein (PE-) isoliertes Netz und das „T“ für geerdete Verbraucher. Dieses IT-System wird während des Aufladevorgangs aufrechterhalten, so dass eine galvanische Isolierung zur Masse/Erde besteht.
  • Aus dem Stand der Technik ist es grundsätzlich bekannt, den Schutzmechanismus der elektrischen Isolation - also sehr hohe Isolationswiderstände gegenüber Masse - mittels einer Isolationsüberwachungseinrichtung kontinuierlich zu überwachen. In einigen Ländern ist insbesondere für das DC-Laden das Elektrofahrzeug selbst für die Isolationsüberwachung während des Ladevorgangs verantwortlich.
  • Die DE 102 12 493 A1 offenbart eine Isolationsüberwachung eines gegen Masse einer Einrichtung elektrisch isolierten Gleichstromnetzes, wobei zwei Isolationsüberwachungseinrichtungen zwei verschiedene Netzteile überwachen, wobei mittels kontaktloser Schalter die Isolationsüberwachungseinrichtungen im Wechsel an Masse gelegt und von Masse getrennt werden, wodurch keine störende Beeinflussung der Messung zwischen den Isolationsüberwachungseinrichtungen stattfinden kann.
  • Die DE 10 2019 112 839 B3 und die DE 10 2018 116 055 B3 offenbaren unterschiedliche Ausführungsformen von Isolationsüberwachungseinrichtungen zur Überwachung einer Isolierung von elektrischen Strömen in einem Elektrofahrzeug.
  • Zahlreiche Isolationsüberwachungseinrichtungen basieren auf einer so genannten Drei-Voltmeter-Methode, bei der es sich um eine passive Messmethode handelt, um Potentialunterschiede zwischen einzelnen Leitern abwechselnd zu messen. Bei der Drei-Voltmeter-Methode werden drei verschiedene Potentialunterschiede gemessen. Aus den dabei erhaltenen Messwerten können mögliche Fehlerströme errechnet werden. Zum Beispiel werden die Potentialunterschiede +HV gegen Masse, -HV gegen Masse und +HV gegen -HV gemessen und mittels der Kirchhoffschen Regeln ausgewertet. Dabei ist +HV das am Pluspol der Traktionsbatterie anliegende Potential und entsprechend -HV das am Minuspol der Traktionsbatterie anliegende Potential.
  • In der DE 10 2018 116 055 B3 wird ein verbessertes Verfahren zur aktiven Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems vorgeschlagen, wobei das Hochvoltsystem eine erste Leitung mit einem ersten Spannungswert +HV und eine zweite Leitung mit einem zweiten Spannungswert -HV aufweist, bei dem ein erster Potentialunterschied zwischen +HV und Masse gebildet wird, bei dem ein zweiter Potentialunterschied zwischen -HV und Masse gebildet wird, bei dem eine erste Serienschaltung eines ersten Halbleiterschalters mit einem ersten Widerstand zwischen +HV und Masse angeordnet wird und eine zweite Serienschaltung eines zweiten Halbleiterschalters mit einem zweiten Widerstand zwischen -HV und Masse angeordnet wird, wobei auf den beiden Halbleiterschaltern eine erste und eine zweite Pulsweitenmodulation ausgeführt wird, wobei mittels der jeweiligen Pulsweitenmodulation ein erstes und ein zweites Paar an Widerstandswerten der beiden Serienschaltungen moduliert wird, wobei zu dem ersten Paar an Widerstandswerten eine erste Spannungsmessung durchgeführt wird und dadurch ein erstes Wertepaar aus erstem und zweitem Potentialunterschied ermittelt wird, wobei zu dem zweiten Paar an Widerstandswerten eine zweite Spannungsmessung durchgeführt wird und dadurch ein zweites Wertepaar aus erstem und zweitem Potentialunterschied ermittelt wird, und wobei mit den beiden Wertepaaren ein erster Isolationswiderstand der ersten Leitung und ein zweiter Isolationswiderstand der zweiten Leitung berechnet werden. Unterschiedliche Systemzustände werden also durch den gezielten Einsatz von Schaltelementen (Halbleiterschaltern), die durch Pulsweitenmodulation angesteuert werden, erzeugt und die beiden Isolationswiderstände werden berechnet. Ähnlich zu der oben beschriebenen passiven Drei-Voltmeter-Methode werden bei diesem aktiven Verfahren, das nachfolgend auch als aktive Drei-Voltmeter-Methode bezeichnet werden soll, somit aus den Spannungsmessungen die Isolationswiderstände berechnet. Anstelle von Schaltelementen können die unterschiedlichen Systemzustände zum Beispiel auch durch eine definierte Strominjektion erzeugt werden.
  • Wenn an die Ladevorrichtungen einer Ladeinfrastruktur mehrere Elektrofahrzeuge angeschlossen sind, besteht das Problem, dass zwei oder mehr gleichzeitig aktivierte Isolationsüberwachungseinrichtungen sich gegenseitig beeinflussen können und so zu einer irrtümlichen Detektion von Isolationsfehlern führen können. Ferner können auch Massestöreinkopplungen die Drei-Voltmeter-Methode beeinflussen und dadurch ebenfalls zu irrtümlich gemeldeten Isolationsfehlern führen. Fehlerhaft erkannte Isolationsfehler führen zur Beendigung des Ladevorgangs und haben dadurch Interoperabilitätsprobleme zur Folge.
  • Aus der DE 10 2019 109 260 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs bekannt.
  • Die DE 10 2016 005 732 A1 offenbart eine Isolationsüberwachung eines Hochvolt-Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, mittels derer zyklisch überprüft werden kann, ob eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an einem Hochvoltbus des Hochvoltsystems aktiv ist.
  • Aus der DE 10 2019 202 892 A1 und aus der DE 10 2015 016 000 A1 ist es ferner bekannt, mittels der Isolationsüberwachungseinrichtung durch eine Drei-Voltmeter-Methode drei verschiedene Potentialunterschiede zu messen und daraus Isolationswiderstände eines Hochvoltsystems zu berechnen.
  • Die Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe, ein Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs zur Verfügung zu stellen, mittels dessen irrtümliche Detektionen von Isolationsfehlern auf einfache Weise wirksam verhindert werden können.
  • Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein gattungsgemäßes Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass zyklisch überprüft wird, ob eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an einem Hochvoltbus des Hochvoltsystems aktiv ist wobei
    • - ein aktiver Teil der Isolationsüberwachungseinrichtung, der durch Schaltelemente, insbesondere Halbleiterschalter, oder Strominjektionsmittel gebildet wird, in jedem Überprüfungszyklus für eine definierte Plausibilisierungszeit deaktiviert wird, innerhalb derer überprüft wird, ob eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an dem Hochvoltbus des Hochvoltsystems aktiv ist,
    • - mittels der Isolationsüberwachungseinrichtung durch eine Drei-Voltmeter-Methode drei verschiedene Potentialunterschiede gemessen werden und daraus Isolationswiderstände des Hochvoltsystems berechnet werden,
    • - nach der Deaktivierung des aktiven Teils der Isolationsüberwachungseinrichtung die drei Potentialunterschiede weiterhin gemessen werden, und
    • - überprüft wird, ob die drei gemessenen Potentialunterschiede ein niederfrequentes, zyklisches Muster aufweisen.. Dadurch kann auf sehr einfache Weise ermittelt werden, ob die Ursache eines von der Isolationsüberwachungseinrichtung erfassten Isolationsfehlers eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung ist, die ebenfalls an dem Hochvoltbus des Hochvoltsystems aktiv ist, oder nicht. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, irrtümliche Detektionen von Isolationsfehlern auf einfache Weise wirksam zu verhindern. Ladeabbrüche können so vermieden werden, so dass insgesamt eine verbesserte Ladeverfügbarkeit erreicht wird. Dadurch, dass mittels der Isolationsüberwachungseinrichtung durch eine Drei-Voltmeter-Methode drei verschiedene Potentialunterschiede gemessen werden und daraus Isolationswiderstände des Hochvoltsystems berechnet werden, kann die Isolationsüberwachung sehr einfach erfolgen. Es ist weiterhin vorgesehen, dass nach der Deaktivierung des aktiven Teils der Isolationsüberwachungseinrichtung die drei Potentialunterschiede weiterhin gemessen werden. Durch die Messung der drei Potentialunterschiede und die Auswertung der dabei erhaltenen Messdaten kann in geeigneter Weise festgestellt werden, ob eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an dem Hochvoltbus des betreffenden Hochvoltsystems aktiv ist oder nicht. Dabei wird überprüft, ob die drei gemessenen Potentialunterschiede ein niederfrequentes, zyklisches Muster aufweisen. Bejahendenfalls bedeutet dies, dass eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an dem Hochvoltbus des betreffenden Hochvoltsystems aktiv ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Isolationsüberwachungseinrichtung so konfiguriert wird, dass gilt: (Auslösezeit der Isolationsüberwachungseinrichtung - Plausibilisierungszeit) > Isolationswiderstandsbestimmungszeit.
  • Vorzugsweise kann die Dauer der Auslösezeit so gewählt werden, dass sie 30 s bis 150 s, vorzugsweise 60 s bis 120 s, beträgt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen
    • 1 eine schematische Darstellung eines Potentialbilds eines Hochvoltsystems mit einer Isolationsüberwachungseinrichtung,
    • 2 eine schematische Darstellung, die einen zeitlichen Ablauf einer Isolationsüberwachung des Hochvoltsystems veranschaulicht.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist dort ein Potentialbild eines Hochvoltsystems 100 eines Elektrofahrzeugs gezeigt, das an eine Gleichspannungsladevorrichtung 200 angeschlossen ist, mittels derer eine Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs aufgeladen werden kann. Die Gleichspannungsladevorrichtung 200 ist Teil einer Ladeinfrastruktur, die eine Mehrzahl entsprechender Gleichspannungsladevorrichtungen umfasst, so dass die Traktionsbatterien mehrerer Elektrofahrzeuge gleichzeitig aufgeladen werden können.
  • Während des Aufladens besteht eine galvanische Isolierung des Elektrofahrzeugs gegenüber Masse, die mittels einer Isolationsüberwachungseinrichtung 101 des Hochvoltsystems 100, die nachfolgend näher beschrieben wird, überwacht wird. Der grundlegende Aufbau und die Funktionsweise der Isolationsüberwachungseinrichtung 101 sind aus der DE 10 2018 116 055 B3 bekannt.
  • Nach dem Anschluss der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs an die Gleichspannungsladevorrichtung 200 liegt an den Polen der Traktionsbatterie eine Klemmenspannung 104 (U1 = UHV) an. Ein erster Pol der Traktionsbatterie weist einen ersten Spannungswert 110 (+HV) auf. Ein zweiter Pol der Traktionsbatterie weist einen zweiten Spannungswert 120 (-HV) auf. Ein erster Potentialunterschied 118 ergibt sich aus einer Differenz zwischen dem ersten Spannungswert 110 (+HV) und einem Massepotential. Ein zweiter Potentialunterschied 128 ergibt sich aus einer Differenz zwischen dem Massepotential und dem zweiten Spannungswert 120 (-HV).
  • Die Isolationsüberwachungseinrichtung 101 ist dazu ausgebildet, eine aktive Isolationsüberwachung des Hochvoltsystems 100 auszuführen, und umfasst eine erste Spannungsmessvorrichtung 112, eine zweite Spannungsmessvorrichtung 122, eine erste Reihenschaltung mit einem ersten Widerstand 116 und einem ersten Halbleiterschalter, der mit einem ersten Pulsweitenmodulationssignal 114 angesteuert wird, sowie eine zweite Reihenschaltung mit einem zweiten Widerstand 126 und einem zweiten Halbleiterschalter, der mit einem zweiten Pulsweitenmodulationssignal 124 angesteuert wird. Eine aktive Symmetrisierungsfunktion trägt durch eine Modulierung der jeweiligen Pulsweitenmodulation 114 und 124 dafür Sorge, dass die beiden Potentialunterschiede 118 und 128 sich entsprechen und für die Spannungswerte gilt: U2= UHV/2 und U3= UHV/2. Die Potentialverläufe gelten dann auch für den in 1 auf der rechten Seite gezeigten Teil 102 des Hochvoltsystems 100.
  • Bei der Pulsweitenmodulation wird bei konstanter Frequenz ein Tastgrad eines jeweiligen Rechteckpulses moduliert. Mit diesem jeweiligen Rechteckpuls (Pulsweitenmodulationssignal 114, 124) wird der jeweilige Halbleiterschalter, der sich je nach Typus für eine Dauer des Rechteckpulses öffnet oder schließt, betätigt, so dass auf diese Weise unterschiedliche Zustände des Hochvoltsystems 100 erzeugt werden können. Eine Variation im jeweiligen Tastgrad hat somit eine Variation im jeweiligen Widerstandswert der jeweiligen Serienschaltung zur Folge, und damit auch im jeweiligen Potentialunterschied, der durch die jeweilige Spannungsmessung ermittelt wird. Ähnlich zu einer Drei-Voltmeter-Methode werden dann aus den Spannungsmessungen die Isolationswiderstände berechnet.
  • Nachfolgend wird der erste Widerstandswert der ersten Serienschaltung als RS1, der zweite Widerstandswert der zweiten Serienschaltung als RS2, der erste Isolationswiderstand als Ri1, der zweite Isolationswiderstand als Ri2, der erste Potentialunterschied als V1 und der zweite Potentialunterschied als V2 bezeichnet.
  • Unter Anwendung der Kirchhoffschen Regeln ergibt sich folgender Zusammenhang: V1/R1s + V1/R1i = V2/R2s + V2/R2i. Die Isolationswiderstände Ri1 und Ri2 können aus der vorstehenden Gleichung durch eine zweimalige Spannungsmessung der Potentialunterschiede erhalten werden, wobei die Wertepaare {V1(1), V2(1)} und {V1(2), V2(2)} bei jeweils durch die Pulsweitenmodulation bewirkten unterschiedlichen Widerstandswerten {RS1(1), RS2(1)} und {RS1(2), RS2(2)} gemessen werden. Welcher jeweilige Widerstandswert einer jeweiligen Serienschaltung sich bei der jeweiligen PWM des jeweiligen Halbleiterschalters ergibt, wird im Vorfeld der Ausführung des Verfahrens bestimmt.
  • Wenn an die Ladevorrichtungen der Ladeinfrastruktur mehrere Elektrofahrzeuge angeschlossen sind, besteht das Problem, dass zwei oder mehr gleichzeitig aktivierte Isolationsüberwachungseinrichtungen 101 sich gegenseitig beeinflussen können und so zu einer irrtümlichen Detektion von Isolationsfehlern führen können. Ferner können auch Massestöreinkopplungen die vorstehend beschriebene aktive Drei-Voltmeter-Methode zur Bestimmung der Isolationswiderstände Ri1 und Ri2 beeinflussen und dadurch ebenfalls zu irrtümlich gemeldeten Isolationsfehlern führen. Fehlerhaft erkannte Isolationsfehler führen zur Beendigung des Ladevorgangs und haben dadurch Interoperabilitätsprobleme zur Folge.
  • Um diesem Problem abzuhelfen, wird zyklisch überprüft, ob neben der Isolationsüberwachungseinrichtung 101 eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an dem Hochvoltbus des Hochvoltsystems 100 aktiv ist. Dadurch kann auf sehr einfache Weise ermittelt werden, ob die Ursache eines von der Isolationsüberwachungseinrichtung 101 erfassten Isolationsfehlers eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung ist, die an dem Hochvoltbus des Hochvoltsystems 100 aktiv ist, oder nicht. Dabei wird der aktive Teil der Isolationsüberwachungseinrichtung 100, der vorliegend durch die Halbleiterschalter gebildet ist, in jedem Überprüfungszyklus für eine definierte Plausibilisierungszeit deaktiviert, innerhalb derer überprüft wird, ob eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an dem Hochvoltbus des Hochvoltsystems 100 aktiv ist. Der entsprechende zeitliche Ablauf ist in 2 gezeigt. Daraus ergibt sich: (Auslösezeit der Isolationsüberwachungseinrichtung t0 - Plausibilisierungszeit t1) > Isolationswiderstandsbestimmungszeit t2. Mit t3 wurde in 2 die Reaktionszeit auf die Isolationsüberwachung bezeichnet. Vorzugsweise kann die Dauer der Auslösezeit t0 so gewählt werden, dass sie 30 s bis 150 s, vorzugsweise 60 s bis 120 s, beträgt.
  • Nach der Deaktivierung des aktiven Teils der Isolationsüberwachungseinrichtung 101 werden die drei Potentialunterschiede weiterhin gemessen. Durch die Auswertung der dabei erhaltenen Messdaten kann in geeigneter Weise festgestellt werden, ob eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an dem Hochvoltbus des betreffenden Hochvoltsystems 100 aktiv ist oder nicht. Vorzugsweise wird dabei überprüft, ob die drei gemessenen Potentialunterschiede ein niederfrequentes, zyklisches Muster aufweisen. Bejahendenfalls bedeutet dies, dass eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an dem Hochvoltbus des betreffenden Hochvoltsystems 100 aktiv ist.
  • Das hier vorgestellte Verfahren ermöglicht es somit, irrtümliche Detektionen von Isolationsfehlern auf einfache Weise wirksam zu verhindern. Ladeabbrüche können so vermieden werden, so dass insgesamt auch eine verbesserte Ladeverfügbarkeit erreicht werden kann.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems (100) eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs, wobei mittels einer Isolationsüberwachungseinrichtung (101) die elektrische Isolation des Hochvoltsystems (100) überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zyklisch überprüft wird, ob eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an einem Hochvoltbus des Hochvoltsystems (100) aktiv ist, wobei - ein aktiver Teil der Isolationsüberwachungseinrichtung (101), der durch Schaltelemente, insbesondere Halbleiterschalter, oder Strominjektionsmittel gebildet wird, in jedem Überprüfungszyklus für eine definierte Plausibilisierungszeit deaktiviert wird, innerhalb derer überprüft wird, ob eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung an dem Hochvoltbus des Hochvoltsystems (100) aktiv ist, - mittels der Isolationsüberwachungseinrichtung (101) durch eine Drei-Voltmeter-Methode drei verschiedene Potentialunterschiede gemessen werden und daraus Isolationswiderstände des Hochvoltsystems (100) berechnet werden, - nach der Deaktivierung des aktiven Teils der Isolationsüberwachungseinrichtung (101) die drei Potentialunterschiede weiterhin gemessen werden, und - überprüft wird, ob die drei gemessenen Potentialunterschiede ein niederfrequentes, zyklisches Muster aufweisen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsüberwachungseinrichtung (101) so konfiguriert wird, dass gilt: (Auslösezeit der Isolationsüberwachungseinrichtung - Plausibilisierungszeit) > Isolationswiderstandsbestimmungszeit.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Auslösezeit so gewählt wird, dass sie 30 s bis 150 s, vorzugsweise 60 s bis 120 s, beträgt.
DE102021127385.4A 2021-10-21 2021-10-21 Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs Active DE102021127385B3 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021127385.4A DE102021127385B3 (de) 2021-10-21 2021-10-21 Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs
US17/944,028 US20230127297A1 (en) 2021-10-21 2022-09-13 Method for checking the plausibility of insulation monitoring of a high-voltage system of an electric vehicle during the charging of a traction battery of the electric vehicle
CN202211241306.7A CN116001570A (zh) 2021-10-21 2022-10-11 检查对电动车辆的高压系统的绝缘监测的合理性的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021127385.4A DE102021127385B3 (de) 2021-10-21 2021-10-21 Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021127385B3 true DE102021127385B3 (de) 2022-11-03

Family

ID=83600755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021127385.4A Active DE102021127385B3 (de) 2021-10-21 2021-10-21 Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230127297A1 (de)
CN (1) CN116001570A (de)
DE (1) DE102021127385B3 (de)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10212493A1 (de) 2002-03-21 2003-10-02 Ballard Power Systems Anordnung zur Isolationsüberwachung eines elektrisch von Massepotential einer Einrichtung isolierten Gleichstromnetzes
DE102015016000A1 (de) 2015-12-10 2016-08-11 Daimler Ag Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Entladung von Y-Kapazitäten in Fahrzeugen mit Hochvoltbordnetz
DE102016005732A1 (de) 2016-05-10 2017-11-16 Man Truck & Bus Ag Verfahren zur Isolationsüberwachung eines Hochvolt-Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs
DE102018116055B3 (de) 2018-07-03 2019-10-31 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Isolationswächter zur widerstandsadaptiven Isolierungsüberwachung
DE102019202892A1 (de) 2019-03-04 2020-09-10 Audi Ag Bordnetzanordnung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Bordnetzanordnung
DE102019109260A1 (de) 2019-04-09 2020-10-15 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs und Fahrzeug
DE102019112839B3 (de) 2019-05-16 2020-10-22 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Schutz- und Überwachungseinrichtung in einer Ladeinfrastruktur zum Laden von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Verfahren zur Überwachung einer Ladeinfrastruktur

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10212493A1 (de) 2002-03-21 2003-10-02 Ballard Power Systems Anordnung zur Isolationsüberwachung eines elektrisch von Massepotential einer Einrichtung isolierten Gleichstromnetzes
DE102015016000A1 (de) 2015-12-10 2016-08-11 Daimler Ag Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Entladung von Y-Kapazitäten in Fahrzeugen mit Hochvoltbordnetz
DE102016005732A1 (de) 2016-05-10 2017-11-16 Man Truck & Bus Ag Verfahren zur Isolationsüberwachung eines Hochvolt-Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs
DE102018116055B3 (de) 2018-07-03 2019-10-31 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Isolationswächter zur widerstandsadaptiven Isolierungsüberwachung
DE102019202892A1 (de) 2019-03-04 2020-09-10 Audi Ag Bordnetzanordnung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Bordnetzanordnung
DE102019109260A1 (de) 2019-04-09 2020-10-15 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs und Fahrzeug
DE102019112839B3 (de) 2019-05-16 2020-10-22 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Schutz- und Überwachungseinrichtung in einer Ladeinfrastruktur zum Laden von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Verfahren zur Überwachung einer Ladeinfrastruktur

Also Published As

Publication number Publication date
US20230127297A1 (en) 2023-04-27
CN116001570A (zh) 2023-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006031663B3 (de) Verfahren zur Messung des Isolationswiderstands in einem IT-Netz
DE102016122115B3 (de) Schaltzustand eines mechanischen schalters
DE102019103757B3 (de) Verfahren, Isolationswächter und System zur Isolationsüberwachung einer dynamisch umkonfigurierbaren modularen Wechselstrombatterie
DE102015008831A1 (de) Hochvolt-Netz und Verfahren zum Lokalisieren eines Isolationsfehlers in einem Hochvolt-Netz für ein Kraftfahrzeug
DE102018116055B3 (de) Verfahren und Isolationswächter zur widerstandsadaptiven Isolierungsüberwachung
EP2887081B1 (de) Vorrichtung zur Isolationsüberwachung
DE102018216025A1 (de) Erdschlussdetektionsvorrichtung
EP3394948A1 (de) Wechselrichter mit netztrennstelle und isolationswiderstandsmessung sowie verfahren zur messung eines isolationswiderstandes
DE102017104110B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verlustfaktorüberwachung von Kondensatordurchführungen
DE102004057694A1 (de) Bordnetz mit höherer Spannung
DE19709234C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer Diagnose bei einem Elektrolytkondensator im Betrieb
DE102017113533A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation eines Masseversatzes in einem Hochspannungsfahrzeugsystem
DE102017112256A1 (de) Verfahren zur erkennung eines kontaktfehlers in einer photovoltaikanlage
DE102018124109A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Isolationswiderstandes
EP1114752B1 (de) Vorrichtung zur Überwachung einer Batterieleitung
EP0045113B1 (de) Verfahren und Anordnung zur Lokalisierung eines Erdschlusses
DE102018114540B3 (de) Verfahren zur Erkennung von Lichtbögen in Gleichstromkreisen
DE102012019095B4 (de) Einrichtung zur Überwachung eines Isolationswiderstandes von Netzen
DE102021127385B3 (de) Verfahren zur Plausibilisierung einer Isolationsüberwachung eines Hochvoltsystems eines Elektrofahrzeugs während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs
EP3188924A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines elektrischen netzwerks in einem schienenfahrzeug sowie schienenfahrzeug
WO2021048002A1 (de) Verfahren zum betrieb eines elektrofahrzeugs und elektrofahrzeug
DE102017213357B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erdungswiderstanderkennung in einem Ladekabel
DE102019207920A1 (de) Fahrzeugbordnetz mit einem Isolationsmonitor und Gleichspannungsladestation mit einem ladestationsseitigem Isolationsmonitor
DE102019202039B3 (de) Lichtbogenerkennung im Gleichstromnetz
DE102017105182A1 (de) Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem elektrischen Netzwerk sowie Auswertevorrichtung, Messschaltung und Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final