專利名稱：用于檢測高電壓電池系統(tǒng)的絕緣電阻的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測優(yōu)選為機動車輛的高電壓電池系統(tǒng)的絕緣電阻的裝置。
背景技術(shù)：
需要監(jiān)控電輔助或者完全電驅(qū)動的車輛的高電壓系統(tǒng)的絕緣水平。電池側(cè)的電壓具有高達(dá)數(shù)百伏，即HV范圍(高電壓范圍)的水平。在HV范圍內(nèi)的電池通過高電壓接觸器以電流分布的形式耦合到高電壓元件。電流分布作用于例如用于驅(qū)動或發(fā)電機模式下的驅(qū)動機器的轉(zhuǎn)換器。繼而，在高電壓范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換器施加交變電流(三相)到相應(yīng)的機器。此夕卜，也通過DC-到-DC轉(zhuǎn)換器提供為低電壓范圍(12V，24V)設(shè)計的車載電力供應(yīng)系統(tǒng)。在這種情況下，高壓電和低壓電是彼此DC隔離的。在HV范圍內(nèi)的所有線路(即直流側(cè)的正負(fù)線路)相對于車輛地(即車體)絕緣。絕緣和線路配置使得在線路或端子中的絕緣故障不直接導(dǎo)致任何風(fēng)險，即在殼體和地之間的危險接觸電壓。這樣的第一絕緣故障也不帶來電池端子的短路。這只是在第二條線路也有絕緣故障時的情況。為了盡早定位這樣的絕緣故障，提供絕緣檢測系統(tǒng)，作為車載的裝置，該絕緣檢測系統(tǒng)不斷地檢查絕緣狀態(tài)，并且將其指示給驅(qū)動器或者啟動安全措施。DD 279 958 Al描述了在電驅(qū)動的車輛的情況下用于監(jiān)控牽引電路相對于其他車輛部件的絕緣狀態(tài)的電路設(shè)置。提供了一種交流(AC)電壓發(fā)電機，它在一側(cè)與車輛地相鄰，并具有與最小允許絕緣電阻相匹配的內(nèi)部電阻。交流電壓發(fā)電機經(jīng)由電容器電路連接到要監(jiān)控的牽引電路。輸出端子連接到閾值開關(guān)。閾值開關(guān)響應(yīng)AC電壓的下沖(undershoot)。DE 43 39 946 Al描述了用于未接地的直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)控的方法。通過電阻系統(tǒng)耦合，施加交替不同的脈沖電壓值作為測量電壓。檢測在穩(wěn)定狀態(tài)產(chǎn)生的測量電流。為了確定歐姆絕緣電阻，使用連續(xù)的測量電流值之間的差異。在DE 196 1897 B4中描述了用于確定可再充電電池的絕緣電阻的電路設(shè)置。測量無負(fù)載電壓和負(fù)載電壓，為了這一目的，將兩個電容器串聯(lián)連接在電池端子之間。電容器的公共點通過泄漏電阻器連接到地。測量放大器通過開關(guān)組件連接預(yù)定的次數(shù)(times)，用于測量跨越電容器設(shè)置的局部電壓。DE 10 2006 050 529 Al公開了用于對電驅(qū)動裝置的電源進(jìn)行絕緣和接觸器監(jiān)控的電路設(shè)置。高電壓電池和電力電子器件通過接觸器彼此連接。與車輛地連接的電壓源產(chǎn)生測量電壓。兩個電壓表測量由測量電壓相對于車輛地所產(chǎn)生的電壓階躍(steps)。電壓源通過測量電阻器以在饋電點和測量點之間至少連接一個接觸器的方式將測量電壓耦合到線路上。為了檢查高電壓電池和高電壓系統(tǒng)的線路之間的接觸，DE 10 2008 012418 Al提出了一種電容器，該電容器與負(fù)載并聯(lián)布置，它通過預(yù)充電電阻器充電，并且在將它與電池斷開連接的狀態(tài)下被放電到規(guī)定的相對低的電壓值。所使用的電容器可以是逆變器(inverter )的中間電路的電容器。充電電阻器上的充電電流的缺失被評估為電池到高電壓系統(tǒng)的不當(dāng)連接。因此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于檢測所述類型的高電壓電池系統(tǒng)的絕緣電阻的裝置，其具有改進(jìn)的實施例，尤其是具有降低元件復(fù)雜度的目的。

發(fā)明內(nèi)容
這個目的由一種用于檢測優(yōu)選為機動車輛的高電壓電池系統(tǒng)的絕緣電阻的裝置實現(xiàn)，該裝置包括高電壓電池(HVBat)和通過可切換的接觸器(SMain+，SMain_)連接到電池端子的高電壓元件(HVqmp),所述高電壓元件例如采用轉(zhuǎn)換器的形式，其中，提供以下組件用于檢測絕緣電阻-參考電阻器(Rtl),其可以通過開關(guān)(SIs。+，Sls()_，Saux)可選地連接到高電壓電池(HVeat)的端子，以及用于檢測在相應(yīng)端子和所述車輛(車體)的參考電勢之間存在的電壓的電壓測量裝置，-電壓測量裝置，用于測量端子間的高電壓，-耦合電路(Rcpl),用于當(dāng)接觸器(SMain+，SMain_)斷開時，監(jiān)控外部高電壓元件。根據(jù)本發(fā)明，作為一種用于檢測高電壓電池系統(tǒng)的絕緣電阻的裝置，包括-高電壓電池，-高電壓元件，其例如采用轉(zhuǎn)換器的形式，它通過可切換的接觸器連接到電池端子，提供以下組件-參考電阻器，其可以通過開關(guān)可選地連接到高電壓電池的端子；以及用于檢測在相應(yīng)端子和所述車輛(車體)的參考電勢之間存在的電壓的電壓測量裝置，-電壓測量裝置，用于測量端子間的高電壓，-耦合電路，用于當(dāng)接觸器斷開時，監(jiān)控外部高電壓元件。作為改進(jìn)，提供一種控制器，它連接到開關(guān)和用于檢測在相應(yīng)端子和所述車輛(車體)的參考電勢之間存在的電壓值的電壓測量裝置，并且通過該控制器可以根據(jù)切換狀態(tài)檢測電壓值。還進(jìn)行配置使得接觸器連接到控制器，由此可以根據(jù)接觸器的切換狀態(tài)檢測電壓值。為了確定絕緣電阻，參考電阻器交替地與絕緣電阻并聯(lián)連接。一旦寄生電容被轉(zhuǎn)移(transfer)，則測量端子和參考電勢之間的電壓。一旦參考電阻器切換到高電壓電池的兩個端子，則可以計算出絕緣電阻。然后，根據(jù)開關(guān)、接觸器的切換狀態(tài)，這對應(yīng)于電池系統(tǒng)自己的絕緣電阻的并聯(lián)電路的電阻值、或電池和高電壓元件的絕緣電阻的并聯(lián)電路的電阻值。根據(jù)本發(fā)明的用于檢測絕緣電阻的裝置能夠在沒有任何額外的測試源的情況下完成檢測。使用能量存儲器，即高電壓電池，作為測試源。
具體實施例方式此外，現(xiàn)在將參考附圖闡述本發(fā)明的示例性實施例。

圖1和圖2，每個作為基本的電路圖，示出了高電壓電池，該高電壓電池在其端子處通過接觸器連接到高電壓元件。圖3-圖6示出了耦合電路的其它的實施例，在這些附圖中僅描述了耦合電路的基本元件。機動車輛(未示出)的高電壓電池HVBat的兩個端子P+、P_通過可切換接觸器SMain+、SMain_連接到高電壓元件HV。-。每個電池端子P+、P-有相對于參考電勢(即所述車輛的車體)的絕緣電阻Rlst5lnt+、Rlst5lnt-。同樣地，每個端子有寄生電容CYint+、CYint_。參考電阻Rci可以通過可控開關(guān)Sls。+、Sls0_可選地連接到高電壓電池的正或負(fù)端子P+、P-。開關(guān)Sls。+、Sls0_是晶體管(MOSFET)的形式，因此，可以從控制器切換它們。通過各個端子P+、P-與該車輛的參考電勢之間的電壓測量裝置測量分別施加的電壓UIS()+、UIS()_。使用另外的電壓測量裝置直接測量存在于電池端子P+、P-上的電壓UBat。圖1示出了耦合電路的第一實施例。由兩個電阻器Rcpl形成的耦合電路的中心點可以通過采用繼電器形式的開關(guān)Saux直接連接到電池端子之一，在所示出的情況下為負(fù)端子P-。特別地，開關(guān)Saux具體地是流電(galvanical)開關(guān)。用于為高電壓電池HVBat充電的充電電阻器RP_可以通過開關(guān)Spra與接觸器SMain+并聯(lián)連接，所述接觸器SMain+將正端子P+連接到高電壓元件HVC()mp。圖2示出了耦合電路的另一個實施例。由一個電阻器Rcpl和開關(guān)Saux形成該耦合電路。通過此開關(guān)Saux (其也具體地是流電開關(guān)(繼電器))，該電阻器Rcpl可以直接連接到負(fù)端子P-。與正端子P+的耦合通過電阻&和/或電容Cx發(fā)生。在圖3中，由兩個電阻器Rcpl形成的耦合電路的中心點可以通過采用繼電器的形式的開關(guān)Saux直接連接到所示出的情況下的正端子P+。這等同于圖1中所示的耦合電路一極性是相反的。 在圖4中，耦合電路是由一個電阻器Rcpl和開關(guān)Saux所形成的。通過此開關(guān)Saux(其也具體地是流電開關(guān)(繼電器))，該電阻器!^㈨可以直接連接到正端子P+。這等同于圖2中所示的耦合電路-除了端子的極性以外。 在圖5和圖6的實施例中，耦合電路分別由一個電阻器Repl和開關(guān)Saux所形成。電阻器Rcpl可以通過此開關(guān)Saux連接在負(fù)端子P-和正端子P+之間。由充電電阻器Rpra和用于給電池充電的開關(guān)SPM。形成充電電路。在圖1中所示的實施例中，充電電路設(shè)置在正端子P+中。在圖2的實施例中，充電電路設(shè)置在負(fù)端子P-中。Rcpl的電阻值超過Rpra的電阻值-限制電流。與高電壓電池HVBat的情況相似，高電壓元件HVqmp有絕緣電阻RISTOXt+、RIsoext_o同樣地，高電壓元件HVajmp的每個端子有寄生電容CYExt+、CYExt_。在高電壓元件HVajmp的輸入端存在的電壓由Uveh指定。高電壓元件HVcmip的電阻性負(fù)載為&，并且電容為Cx。為了確定絕緣電阻，將已知的參考電阻器Rtl交替地與絕緣電阻RIS()Int+、Rlstjlnt-并聯(lián)連接。此外，當(dāng)寄生電容cYint+、cYint_、cYExt+、cYExt_已經(jīng)被再充電時，在端子P+、P-和參考電勢Uls。+、1。_之間測量電壓。一旦參考電阻器Rtl已切換到兩個端子P+、P-上，可以計算絕緣電阻。電阻Rlso的如下結(jié)果取決于開關(guān)、接觸器SMain+、SMain_、Sprec和Saux的切換狀態(tài)· SMain+、SMain_、SAux 或者 Sprec 閉合_〉Ris。對應(yīng)于 Rlntls。+、Rlnt I s O-' ^Ext I so+ 以及 RExtls。-的并聯(lián)電路?！?SMain+、SMain_、Sprec 以及 SAux 斷開->RIso 對應(yīng)于 RIntIs。+、Rlntls。-的并聯(lián)電路。
參考符號的列表Rlstjlnt+ (高電壓電池)正端子的內(nèi)部絕緣電阻RIsoInt_ (高電壓電池)負(fù)端子的內(nèi)部絕緣電阻RIsoExt+ (高電壓元件)正端子的外部絕緣電阻RIsoExt_ (高電壓元件)負(fù)端子的外部絕緣電阻Rl電阻負(fù)載(高電壓元件)Rprec充電電阻器Rtl參考電阻器Rcpl耦合電路、耦合電阻器CYInt+ (高電壓電池)正端子的內(nèi)部電容CYInt_ (高電壓電池)負(fù)端子的內(nèi)部電容CYE+ (高電壓元件)正端子的外部電容CYExt_ (高電壓元件)負(fù)端子的外部電容Cx高電壓元件的電容UIso+正極端子(電池)的測量電壓-參考電勢UIso_負(fù)端子(電池)的測量電壓-參考電勢UBat電池電壓Slso+開關(guān)-相對于正端子P+的參考電阻器R0SIso_開關(guān)-相對于負(fù)端子P-的參考電阻器R0Saux開關(guān)，繼電器作用于耦合電路S Main+電池的正端子的接觸器S Main_電池的負(fù)端子的接觸器Sprec用于給電池充電的開關(guān)-串聯(lián)電阻RP_HVBat電池-高電壓電池HVcomp高電壓元件-例如轉(zhuǎn)換器
權(quán)利要求
1.一種用于檢測優(yōu)選為機動車輛的高電壓電池系統(tǒng)的絕緣電阻的裝置，包括高電壓電池(HVBat)和通過可切換的接觸器(SMain+，SMain_)連接到電池端子的高電壓元件(HVqmp),所述高電壓元件例如采用轉(zhuǎn)換器的形式，其中，提供以下組件用于檢測絕緣電阻 -參考電阻器(Rtl),其可以通過開關(guān)(Sls。+，Sls0_, Saux)可選地連接到高電壓電池(HVBat)的端子，以及用于檢測在相應(yīng)端子和所述車輛(車體)的參考電勢之間存在的電壓的電壓測量裝置， -電壓測量裝置，用于測量端子間的高電壓， -耦合電路(Rcpl),用于當(dāng)接觸器(SMain+，SMain_)斷開時，監(jiān)控外部高電壓元件。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，包括控制器，其連接到開關(guān)(Sls。+，Sls()_，Saux)和用于檢測在相應(yīng)端子和車輛(車體)的參考電勢之間存在的電壓值的電壓測量裝置，并且可以通過該控制器根據(jù)切換狀態(tài)檢測所述電壓值。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，所述接觸器(SMain+，SMain_)連接到控制器，由此可以根據(jù)所述接觸器(sMain+，SMain_)的切換狀態(tài)檢測所述電壓值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測優(yōu)選為機動車輛的高電壓電池系統(tǒng)的絕緣電阻的裝置，包括高電壓電池(HVBat)和通過可切換的接觸器(SMain+,SMain-)連接到電池端子的高電壓元件(HVComp)，所述高電壓元件例如采用轉(zhuǎn)換器的形式，其中，提供以下組件用于檢測絕緣電阻-參考電阻器(R0)，其可以通過開關(guān)(SIso+,SIso-,SAux)可選地連接到高電壓電池(HVBat)的端子；以及用于檢測各端子和所述車輛(車體)的參考電勢之間存在的電壓的電壓測量裝置，-電壓測量裝置，用于測量端子間的高電壓，-耦合電路(RCpl)，用于當(dāng)接觸器(SMain+,SMain-)斷開時，監(jiān)控外部高電壓元件。
文檔編號G01R27/14GK103048545SQ201210344860
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者I.豪斯伯格, A.科伯, M.萊特納, R.曼迪克 申請人:麥格納電動汽車系統(tǒng)公司