DE102021203919A1 - Insulation monitor for detecting an insulation fault in an electrical insulation of an electrical system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Isolationswächter (1) zum Erfassen eines Isolationsfehlers einer elektrischen Isolierung (2) eines elektrischen Systems, wobei die Isolierung (2) zwischen einer Gleichspannung mit einem Pluspol (B1+) und einem Minuspol (B1-) des elektrischen Systems angeordnet ist. Der Isolationswächter (1) hat Testwiderstände (3, 5), Schalter (4, 6) sowie eine Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, drei Schaltungsphasen einzurichten und mittels Ausgleichungsrechnung oder Extrapolation von Spannungswerte innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls in den Schaltungsphasen Spannungswerte zu bestimmen, und einen Fehler der Isolierung (2) auf der Grundlage der bestimmten Spannungswerte zu bestimmen. The invention relates to an insulation monitor (1) for detecting an insulation fault in an electrical insulation (2) of an electrical system, the insulation (2) being arranged between a DC voltage with a positive pole (B1+) and a negative pole (B1-) of the electrical system. The insulation monitor (1) has test resistors (3, 5), switches (4, 6) and a control and evaluation device that is configured to set up three circuit phases and, by means of an adjustment calculation or extrapolation of voltage values within a predetermined time interval, to calculate voltage values in the circuit phases and determine a failure of the insulation (2) based on the determined voltage values.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Isolationswächter zum Erfassen eines Isolationsfehlers einer elektrischen Isolierung eines elektrischen Systems, zum Beispiel eines Elektrofahrzeugs.The present invention relates to an insulation monitor for detecting an insulation fault in an electrical insulation of an electrical system, for example an electric vehicle.
Seit Langem sind Diagnoseverfahren für Isolationswiderstände in isolierten Spannungsverteilernetzwerken (IT-Netzen) bekannt. Die Verfahren mit Messungen von drei Spannungen mit kombinierter Asymmetriemessung zur Isolationsüberwachung wird seit langem angewendet. Im statischen Betrieb, d.h. wenn die Hochspannung sich nicht oder nur geringfügig ändert, ist dieses Verfahren sehr zuverlässig. Probleme des Verfahrens bestehen allerdings darin, dass eine notwendige Einschwingzeit der einzelnen Messschritte und damit die Dauer bis zur Erkennung eines Isolationsfehlers relativ lang ist, je nach Zeitkonstanten des Systems beispielsweise einige 10 s. Darüber hinaus gibt es erhebliche Messgenauigkeitseinbußen im dynamischen Betrieb, d.h. wenn sich die Hochspannung schnell ändert, wie es z.B. beim Betrieb eines Elektrofahrzeugs üblicherweise vorkommt. Ferner gibt es eine Unsicherheit in der On-Board-Eigendiagnose der Isolationsüberwachung, d.h. eine sichere Unterscheidung zwischen „Isolationsfehler“ und „Fehler in der Isolationsüberwachungsschaltung“ ist nicht in jedem Fall gegeben. Die Anforderungen an eine Isolationsüberwachung werden in IEC 61557-8 beschrieben. Der Internationale Standard ISO17409 fordert eine Isolationsüberwachung in IT-Netzen.Diagnostic methods for insulation resistances in isolated voltage distribution networks (IT networks) have been known for a long time. The method of measuring three voltages with a combined asymmetry measurement for insulation monitoring has been used for a long time. In static operation, i.e. when the high voltage does not change or changes only slightly, this method is very reliable. Problems with the method, however, are that the required settling time of the individual measurement steps and thus the time it takes for an insulation fault to be detected is relatively long, for example several 10 s depending on the time constant of the system the high voltage changes rapidly, as is common when operating an electric vehicle, for example. There is also uncertainty in the on-board self-diagnosis of the insulation monitoring, i.e. there is not always a reliable distinction between "insulation fault" and "fault in the insulation monitoring circuit". The requirements for insulation monitoring are described in IEC 61557-8. The international standard ISO17409 requires insulation monitoring in IT networks.
Herkömmliche Verfahren zur Isolationsüberwachung werden beispielsweise in
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Isolationswächter vorzusehen, der schneller und zuverlässiger ist. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Die Erfindung ist gemäß den Gegenständen der abhängigen Patentansprüche weitergebildet.It is the object of the present invention to provide an insulation monitor that is faster and more reliable. This object is solved by the subject matter of the independent patent claim. The invention is further developed according to the subject matter of the dependent patent claims.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht einen Isolationswächter zum Erfassen eines Isolationsfehlers einer elektrischen Isolierung eines elektrischen Systems vor. Die Isolierung ist zwischen einer Gleichspannung mit einem Pluspol und einem Minuspol des elektrischen Systems angeordnet, wobei der Isolationswächter Folgendes aufweist: einen ersten Testwiderstand zwischen dem Pluspol und einer Masse, wobei ein erster Schalter zwischen dem ersten Testwiderstand und dem Pluspol oder der Masse angeordnet ist; einen zweiten Testwiderstand zwischen dem Minuspol und der Masse, wobei ein zweiter Schalter zwischen dem zweiten Testwiderstand und dem Minuspol oder der Masse angeordnet ist; eine Messchaltung, die dazu konfiguriert ist, eine erste Spannung an dem ersten Testwiderstand, eine zweite Spannung an dem zweiten Testwiderstand und/oder eine dritte Spannung zwischen dem Minuspol und dem Pluspol zu messen; und eine Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine erste Schaltungsphase, bei der der erste Schalter geschlossen ist und der zweite Schalter geöffnet ist, und nach der ersten Schaltungsphase eine zweite Schaltungsphase einzurichten, bei der der zweite Schalter geschlossen ist und der erste Schalter geöffnet ist. Die Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung ist des Weiteren dazu konfiguriert, mittels Ausgleichungsrechnung oder Extrapolation der Spannungswerte der ersten, der zweiten oder der dritten Spannung innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls zumindest während einer der ersten und zweiten Schaltungsphase einen voraussichtlich stationären Endwert zumindest eines der Spannungswerte zu schätzen, der sich einstellen würden, wenn eine volle Einschwingzeit zur Verfügung stehen würde; und einen Fehler der Isolierung auf der Grundlage des geschätzten Endwerts des Spannungswerts zu bestimmen. Dadurch muss nicht die volle Einschwingzeit abgewartet werden, so dass der Isolationswächter schneller arbeitet.One aspect of the present invention provides an insulation monitor for detecting an insulation fault in an electrical insulation of an electrical system. The insulation is placed between a positive and a negative DC voltage of the electrical system, the insulation monitor comprising: a first test resistor between the positive and a ground, a first switch being placed between the first test resistor and the positive or the ground; a second test resistor between the negative terminal and ground, a second switch being positioned between the second test resistor and the negative terminal or ground; a measurement circuit configured to measure a first voltage across the first test resistor, a second voltage across the second test resistor, and/or a third voltage between the negative pole and the positive pole; and a control and evaluation device configured to establish a first circuit phase in which the first switch is closed and the second switch is open, and after the first circuit phase a second circuit phase in which the second switch is closed and the first switch is open. The control and evaluation device is also configured to use an adjustment calculation or extrapolation of the voltage values of the first, the second or the third voltage within a predetermined time interval at least during one of the first and second switching phases to estimate a presumably steady-state end value of at least one of the voltage values would occur if full settling time were available; and determine a failure of the insulation based on the estimated final value of the voltage value. This means that the full settling time does not have to be waited for, so that the insulation monitor works faster.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung dazu konfiguriert, eine dritte Schaltungsphase, bei der sowohl der erste als auch der zweite Schalter geschlossen sind, zwischen der ersten und der zweiten Schaltungsphase einzurichten. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung dazu konfiguriert, mittels der Ausgleichungsrechnung oder der Extrapolation einen voraussichtlich stationären Endwert eines der Spannungswerte innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls zumindest während einer der ersten bis dritten Schaltungsphase zu schätzen, und den Fehler der Isolierung auf der Grundlage des geschätzten Endwerts des Spannungswerts zu bestimmen. Damit kann der Isolationswächter den Fehler der Isolierung auf der Grundlage des geschätzten Endwerts zuverlässiger bestimmen.In one embodiment, the control and evaluation device is configured to establish a third circuit phase, in which both the first and second switches are closed, between the first and second circuit phases. In one embodiment, the control and evaluation device is configured to estimate a presumably stationary end value of one of the voltage values within a predetermined time interval at least during one of the first to third circuit phases by means of the adjustment calculation or the extrapolation, and the error of the insulation on the basis of the estimated to determine the final value of the voltage value. This allows the insulation monitor to determine the insulation fault more reliably based on the estimated final value.
Bei einem Ausführungsbeispiel verwendet die Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung ein, vorzugsweise zweistufiges, neuronales Netz, das in einer externen Vorrichtung trainiert ist.In one embodiment, the control and evaluation device uses a preferably two-stage neural network that is trained in an external device.
Bei einem Ausführungsbeispiel richtet die Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung die erste und die zweite Schaltungsphase abwechselnd ein und ist dazu konfiguriert, folgende Zustände der Messschaltung und der Isolierung zu bestimmen: die Messchaltung und die Isolierung sind fehlerfrei, wenn die Spannungswerte zeitweise sowohl einen oberen vorbestimmten Schwellwert überschreiten als auch einen unteren vorbestimmten Schwellwert unterschreiten; die Isolierung hat einen Fehler an dem Pluspol oder der erste Schalter ist im geschlossenen Zustand blockiert, wenn der untere vorbestimmte Schwellwert nicht unterschritten wird; die Isolierung hat einen Fehler an dem Minuspol oder der erste Schalter ist im geöffneten Zustand blockiert, wenn der obere vorbestimmte Schwellwert nicht überschritten wird; die Isolierung hat einen Fehler an dem Minuspol oder der zweite Schalter ist im geschlossenen Zustand blockiert, wenn der obere vorbestimmte Schwellwert nicht überschritten wird; die Isolierung hat einen Fehler an dem Pluspol oder der zweite Schalter ist im geöffneten Zustand blockiert, wenn der untere vorbestimmte Schwellwert nicht unterschritten wird. Auf diese Weise wird nicht nur ein Fehler der Isolierung bestimmt, sondern auch ein möglicher Fehler der Messschaltung.In one embodiment, the control and evaluation device sets up the first and second circuit phases alternately and is configured to determine the following states of the measurement circuit and the insulation: the measurement circuit and the insulation are error-free if the voltage values temporarily both exceed an upper predetermined threshold and fall below a lower predetermined threshold; the insulation has a fault on the positive pole or the first switch is blocked in the closed state if the lower predetermined threshold is not fallen below; the insulation has a fault on the negative pole or the first switch is blocked in the open state if the upper predetermined threshold is not exceeded; the insulation has a fault on the negative pole or the second switch is stuck closed if the upper predetermined threshold is not exceeded; the insulation has a fault on the positive pole or the second switch is blocked in the open state if the lower predetermined threshold value is not fallen below. In this way, not only a fault in the insulation is determined, but also a possible fault in the measurement circuit.
Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Gleichspannung einen variablen Höchstwert, und die Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung richtet die erste und die zweite Schaltungsphase abwechselnd ein und ist dazu konfiguriert, folgenden Zustand der Messschaltung und der Isolierung zu bestimmen: der erste oder der zweite Schalter ist defekt, wenn ein Wert der Spannungswerte während der ersten Schaltungsphase einen vorbestimmten Steigungsschwellwert nicht unterschreitet.In one embodiment, the DC voltage has a variable maximum value and the control and evaluation device establishes the first and second circuit phases alternately and is configured to determine the following state of the measuring circuit and the insulation: the first or the second switch is defective if a value of the voltage values during the first switching phase does not drop below a predetermined increase threshold value.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Isolationswächter in einem Elektrofahrzeug installiert, welches das elektrische System ist.In one embodiment, the earth leakage monitor is installed in an electric vehicle, which is the electrical system.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Isolationswächters gemäß einem Ausführungsbeispiel;1 shows an equivalent circuit diagram of an insulation monitor according to an embodiment; -
2 zeigt eine Extrapolation eines Spannungsverlaufs gemäß einem Ausführungsbeispiel;2 shows an extrapolation of a voltage profile according to an embodiment; -
3 zeigt Spannungsverläufe während eines dreiphasigen Schaltbetriebs gemäß einem Ausführungsbeispiel;3 shows voltage curves during a three-phase switching operation according to an embodiment; -
4 zeigt Spannungsverläufe zur Erfassung von Fehlerzuständen gemäß einem Ausführungsbeispiel; und4 shows voltage curves for detecting error states according to an embodiment; and -
5 zeigt Spannungsverläufe zur Erfassung von Fehlerzuständen gemäß einem Ausführungsbeispiel.5 shows voltage curves for detecting error states according to an embodiment.
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
Es gibt alternative Möglichkeiten:
- - eine erste Spannung zwischen Masse und B1- und eine zweite Spannung zwischen Masse und B1+;
- - eine erste Spannung zwischen Masse und B1+ und eine zweite Spannung zwischen B1- und B1+.
- - a first voltage between ground and B1- and a second voltage between ground and B1+;
- - a first voltage between ground and B1+ and a second voltage between B1- and B1+.
Der Isolationswächter 1 hat ferner eine Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine erste Schaltungsphase, bei der der erste Schalter 4 geschlossen ist und der zweite Schalter 6 geöffnet ist, und nach der ersten Schaltungsphase eine zweite Schaltungsphase einzurichten, bei der der zweite Schalter 6 geschlossen ist und der erste Schalter 4 geöffnet ist.The
Das Messen der Spannungen wird in folgender Reihenfolge durchgeführt:The voltages are measured in the following order:
Zunächst wird eine Spannung zwischen dem Pluspol B1+ und dem Minuspol B1-gemessen, danach wird eine Spannung zwischen dem Pluspol B1+ und der Masse M gemessen, und anschließend wird eine Spannung zwischen dem Minuspol B1- und der Masse M gemessen. Üblicherweise werden jedoch nur zwei der Spannungen durch ein Voltmeter erfasst, da sich die dritte Spannung automatisch über den Maschensatz aus den ersten beiden Spannungen ergibt.First, a voltage is measured between the positive pole B1+ and the negative pole B1-, then a voltage is measured between the positive pole B1+ and the ground M, and then a voltage is measured between the negative pole B1- and the ground M. Usually, however, only two of the voltages are recorded by a voltmeter, since the third voltage results automatically from the mesh set from the first two voltages.
Der zeitliche Ablauf ist wie folgt: Zunächst wird die erste Schaltungsphase eingerichtet, d.h. der erste Testwiderstand 3 wird mittels des ersten Schalters 4 zugeschaltet, die Einschwingzeit wird abgewartet, und die Spannungen werden erneut gemessen. Dann wird die zweite Schaltungsphase eingerichtet, d.h. der erste Schalter 4 wird geöffnet und der erste Testwiderstand 3 wird weggeschaltet. Anschließend wird der zweite Testwiderstand 5 zugeschaltet, die Einschwingzeit wird abgewartet, und die Spannungen werden erneut gemessen, und dann wird der zweite Testwiderstand 5 wieder weggeschaltet, und der erste Testwiderstand 3 wird wieder zugeschaltet, so dass die erste Schaltungsphase erneut eingerichtet wird. Die Testwiderstände 3, 5 werden im Wechsel zu- und abgeschaltet, solange der Isolationswächter 1 aktiv ist.The timing is as follows: First, the first circuit phase is set up, ie the
Die Einschwing- bzw. Reaktionszeit ergibt sich aus den im System vorhanden Kapazitäten CY, d.h. den Kapazitäten zwischen dem Pluspol B1+ und der Masse M, und den beteiligten Widerständen. Während der Einschwingzeit ändert sich die Spannung an den Kapazitäten CY der positiven Seite und der negativen Seite, es ergibt sich die sogenannte Umladekurve.The settling or reaction time results from the capacitances CY present in the system, i.e. the capacitances between the positive pole B1+ and the ground M, and the resistances involved. During the settling time, the voltage at the capacitances CY on the positive side and the negative side changes, resulting in the so-called recharging curve.
Durch Zu- bzw. Abschalten der beiden Testwiderstände 3, 5 ergibt sich jeweils eine neue Schaltung mit neuen Netzwerkgleichungen. Da es zwei unbekannte Variablen im System gibt, d.h. die beiden Isolationswiderstände, braucht man zwei Änderungen der Netzwerkgleichungen, was aus der Mathematik, insbesondere dem Gauß-Algorithmus, bekannt ist.Switching the two
Abhängig von der Zeitkonstante kann es relativ lange dauern, bis die maximale Reaktionszeit ihren stabilen Endwert erreicht. Das wirkt sich unmittelbar auf die Genauigkeit der Berechnungsergebnisse aus. Die maximale Reaktionszeit ist derzeit normativ begrenzt auf 30 s, wobei Automobilhersteller üblicherweise kürzere Reaktionszeiten fordern (z.B. 15 s). In der nächsten Revision der ISO17409 wird eine maximale Reaktionszeit von 10 s gefordert.Depending on the time constant, it can take a relatively long time for the maximum response time to reach its stable final value. This directly affects the accuracy of the calculation results. The maximum response time is currently normatively limited to 30 s, although car manufacturers usually require shorter response times (e.g. 15 s). In the next revision of ISO17409, a maximum response time of 10 s is required.
Die Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung verwendet für den Schätz-Algorithmus ein (vorzugsweise zweistufiges) neuronales Netz, das in einer externen Vorrichtung trainiert wurde. Das Trainieren des neuronalen Netzes erfolgt über Testvektoren aus Simulationen und realen Messwerten am Computer, d.h. auf der Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung beschränkt sich der Rechenaufwand vorteilhafterweise auf die Grundrechenarten.For the estimation algorithm, the control and evaluation device uses a (preferably two-stage) neural network that was trained in an external device. The neural network is trained using test vectors from simulations and real measured values on the computer, i.e. the computing effort on the control and evaluation device is advantageously limited to the basic arithmetic operations.
Vorzugsweise werden bei der Extrapolation nicht nur die erste und die zweite Schaltungsphase berücksichtigt, sondern auch die dritte Schaltungsphase, d.h. die Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung ist dazu konfiguriert, mittels der Ausgleichungsrechnung oder der Extrapolation von Spannungswerten innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls zumindest während einer der ersten bis dritten Schaltungsphase voraussichtliche stationäre Endwerte der Spannungswerte zu schätzen, und den Fehler der Isolierung 2 auf der Grundlage der geschätzten Endwerte zu bestimmen.Preferably, not only the first and the second switching phase are taken into account in the extrapolation, but also the third switching phase, i.e. the control and evaluation device is configured to, by means of the adjustment calculation or the extrapolation of voltage values within a predetermined time interval at least during one of the first to third circuit phase to estimate estimated steady-state end values of the voltage values, and to determine the
Das Verfahren der
Die Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung richtet die erste und die zweite Schaltungsphase abwechselnd ein und ist dazu konfiguriert, folgende Zustände der Messschaltung 7 und der Isolierung 2 zu bestimmen:
- 1) Die Messchaltung 7 und die
Isolierung 2 sind fehlerfrei, wenn die Spannungswerte zeitweise sowohl einen oberen vorbestimmten Schwellwert überschreiten als auch einen unteren vorbestimmten Schwellwert unterschreiten. - 2)
Die Isolierung 2 hat einen Fehler an dem Pluspol B1+ oder der ersteSchalter 4 ist im geschlossenen Zustand blockiert, wenn der untere vorbestimmte Schwellwert nicht unterschritten wird. - 3) die
Isolierung 2 hat einen Fehler an dem Minuspol B1- oder der ersteSchalter 4 ist im geöffneten Zustand blockiert, wenn der obere vorbestimmte Schwellwert nicht überschritten wird. - 4)
Die Isolierung 2 hat einen Fehler an dem Minuspol B1 - oder der zweiteSchalter 6 ist im geschlossenen Zustand blockiert, wenn der obere vorbestimmte Schwellwert nicht überschritten wird. - 5)
Die Isolierung 2 hat einen Fehler an dem Pluspol B1+ oder der zweiteSchalter 6 ist im geöffneten Zustand blockiert, wenn der untere vorbestimmte Schwellwert nicht unterschritten wird.
- 1) The measuring circuit 7 and the
insulation 2 are error-free if the voltage values temporarily both exceed an upper predetermined threshold value and fall below a lower predetermined threshold value. - 2) The
insulation 2 has a fault at the positive pole B1+ or thefirst switch 4 is blocked in the closed state if the lower predetermined threshold value is not fallen below. - 3) the
insulation 2 has a fault on the negative pole B1 or thefirst switch 4 is blocked in the open state if the upper predetermined threshold value is not exceeded. - 4) The
insulation 2 has a fault on the negative pole B1 - or thesecond switch 6 is blocked in the closed state if the upper predetermined threshold is not exceeded. - 5) The
insulation 2 has a fault at the positive pole B1+ or thesecond switch 6 is blocked in the open state if the lower predetermined threshold value is not fallen below.
Diese Kurven der
Auch bei dynamischer Hochspannung können die Kurven für den Normalfall und den Fehlerfall bei blockierten Schaltern 4, 6 im geöffneten oder geschlossenen Zustand voneinander unterschieden werden, und auch vom eigentlichen Isolationsfehler unterschieden werden. Bei einem Fehler der Schalter 4,6 fehlt das signifikante Plateau in der Mitte zwischen minimalem und maximalem Wert, d.h. die Steigung der Spannungswerte während der ersten Schaltungsphase unterschreitet einen vorbestimmten Steigungsschwellwert nicht.Even with dynamic high voltage, the curves for the normal case and the error case with blocked
Der Isolationswächter 1 ist vorteilhaft in einem Elektrofahrzeug installiert, welches das elektrische System ist.The insulation monitor 1 is advantageously installed in an electric vehicle, which is the electrical system.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116953360A (en) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 上海派能能源科技股份有限公司 | Insulation resistance rapid detection method of energy storage equipment |
EP4361649A1 (en) * | 2022-10-25 | 2024-05-01 | Bender GmbH & Co. KG | Method for accelerating insulation resistance measurement in an ungrounded power system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0654673B1 (en) | 1993-11-24 | 2002-07-10 | Dipl.-Ing. Walther Bender GmbH & Co. KG | Method and apparatus for insulation monitoring in unearthed DC and AC networks |
DE10300539B4 (en) | 2003-01-09 | 2007-05-24 | Daimlerchrysler Ag | Circuit and method for detecting insulation faults |
EP2570289A1 (en) | 2011-09-16 | 2013-03-20 | Magna E-Car Systems GmbH & Co OG | Device for determining the insulation resistance of a high-voltage battery system |
DE102014115960A1 (en) | 2013-11-06 | 2015-05-07 | General Electric Company | Temperature compensation of insulation monitoring for rotary machines |
DE102015213399A1 (en) | 2014-07-22 | 2016-01-28 | Robert Bosch Battery Systems Llc | System and method for high voltage system insulation resistance measurement |
US20180067158A1 (en) | 2016-09-08 | 2018-03-08 | Yazaki Corporation | Voltage detecting device |
-
2021
- 2021-04-20 DE DE102021203919.7A patent/DE102021203919A1/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0654673B1 (en) | 1993-11-24 | 2002-07-10 | Dipl.-Ing. Walther Bender GmbH & Co. KG | Method and apparatus for insulation monitoring in unearthed DC and AC networks |
DE10300539B4 (en) | 2003-01-09 | 2007-05-24 | Daimlerchrysler Ag | Circuit and method for detecting insulation faults |
EP2570289A1 (en) | 2011-09-16 | 2013-03-20 | Magna E-Car Systems GmbH & Co OG | Device for determining the insulation resistance of a high-voltage battery system |
DE102014115960A1 (en) | 2013-11-06 | 2015-05-07 | General Electric Company | Temperature compensation of insulation monitoring for rotary machines |
DE102015213399A1 (en) | 2014-07-22 | 2016-01-28 | Robert Bosch Battery Systems Llc | System and method for high voltage system insulation resistance measurement |
US20180067158A1 (en) | 2016-09-08 | 2018-03-08 | Yazaki Corporation | Voltage detecting device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4361649A1 (en) * | 2022-10-25 | 2024-05-01 | Bender GmbH & Co. KG | Method for accelerating insulation resistance measurement in an ungrounded power system |
CN116953360A (en) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 上海派能能源科技股份有限公司 | Insulation resistance rapid detection method of energy storage equipment |
CN116953360B (en) * | 2023-09-20 | 2024-01-19 | 上海派能能源科技股份有限公司 | Insulation resistance rapid detection method of energy storage equipment |
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