用于检测车辆车载电网中的绝缘故障的方法
背景技术：
1.已知的是，车辆装备有电气驱动器或其它电气组件。为了达到高性能、尤其为了牵引，而使用例如400伏特或更高的高压，与否则通常为12伏特的车载电网相比，所述高压对于人来说可能意味着危险。
2.出于这个原因，具有带有高压的车载电网（这就是说高压车载电网，即hv车载电网）的车辆，配设有绝缘部，绝缘部将hv车载电网与其余的车载电网和接地电位、尤其车辆的底盘电气地隔开。
3.因为绝缘部中的故障可能导致接触电压，而接触电压即使不是致命的但对人是有害的，所以设有另一些机构来监测这种绝缘部。这种绝缘监测对hv电网相对于地线的两个hv电位进行检测，以便于是相对于地线（底盘）求取出绝缘电阻。然而，如果存在高阻的绝缘故障，那么低电压车载电网的一部分可能未被察觉地与危险的hv电位连接。
技术实现要素：
4.本发明的任务在于，阐明一种可行方案，用该可行方案能够检测出hv车载电网分支与低压车载电网分支（lv车载电网分支）之间的绝缘故障，尤其即使该绝缘故障是高阻的。
5.该任务通过由权利要求1的方法来解决。进一步的特征、实施方式、特性和优点由从属权利要求以及附图和说明书得出。
6.建议了，在lv车载电网分支中（对应于低压车载电网分支）设置限压电路，从而流过这个电路的通过电流表明，hv电位与lv车载电网分支的供应电位连接。例如，lv车载电网分支之内的通信组件、控制组件或传感器组件可能由于绝缘故障而与hv电位接触。然而视组件而定，这些组件可能在没有明显的或没有监测到通过电流的情况下烧毁，从而lv电位虽然由于烧毁的组件而没有与剩余的lv车载电网分支接触，但lv车载电网的线路或其它组件引导hv电位。因此，通过限压电路实现了一种稳定的和可靠的元件，当hv电位由于绝缘故障而与lv车载电网分支的电位接触时，该元件引起了能检测到的和可靠的通过电流。当例如与lv车载电网分支连接的低压传感器设备（或其它lv设备）的线路由于绝缘故障而与hv电位接触时，那么比如传感器设备的连接有传感器线路的输入级（更为普遍的是：数据-或测量接口）可能在未被察觉地烧毁，从而在hv车载电网分支与lv车载电网分支之间不存在通过电流。但传感器线路由于绝缘故障仍停留在hv电位并且由于输入级烧毁也不存在能检测到的通过电流。通过这条传感器线路，hv电位能够到达另外的组件，尤其因为传感器设备及其线路并不设计用于高压应用并且因此也不具有对应的绝缘。类似的情况也适用于lv车载电网分支的通信-或控制器和它们的接口。
7.利用在此所建议的方法能够借助于限压电路有针对性地产生通过电流，该通过电流与例如传感器设备的（数据）接口、通信设备的或控制器的接口的烧毁行为并不相关，或者当hv电位到达lv车载电网分支的其它元件时与该其它元件并不相关。通过限压电路能够检测到并且可靠地识别出通过电流，该通过电流指出，hv电位被施加在lv车载电网分支的
组件上。
8.限压电路尤其能够以简单的方式与hv车载电网的电压相适配，其中，对lv组件而言并不是这样的。这种适配例如是这样一种实施方案，在该实施方案中，当在限压电路上施加hv电压（hv+与hv-之间的或者地线与hv+或hv-之间的电压）时，限定的通过电流导引通过限压电路。即使由于绝缘故障没有能检测到的电流流过，利用在此所说明的处理方式也能够尤其识别出，hv电位何时施加在lv车载电网分支的组件（例如控制、通信或传感器组件）上。例如，对绝缘电阻的主动测量无法可靠地检测这种传感器故障，尤其当由于lv组件中的构件烧毁而无法在和该构件连接的线路（低压）与剩余的lv车载电网分支之间提供连接时。术语“lv组件”和“lv设备”（比如在控制设备、通信设备或传感器设备中）在此是同义词。
9.因此说明了一种用于检测车辆车载电网中的绝缘故障的方法。车辆车载电网在此具有hv车载电网分支以及lv车载电网分支。hv车载电网分支也能够称为高压车载电网分支。lv车载电网分支也能够称为低压车载电网分支。前缀“高压”或“hv”限定了以大于60伏特、尤其至少200、400、600、800或100伏特的运行电压工作的组件或车载电网分支或它们的区段。如果人与运行电压接触，那么这对于人来说意味着危险。前缀“lv”和“低压”是同义的并且意味着小于60伏特、尤其例如12至14伏特、基本上24伏特或基本上48伏特的运行电压。这些运行电压不需要特殊的措施，以便避免与相关的运行电压接触。
10.lv车载电网分支具有正的供应电位和负的供应电位。负的供应电位对应于车辆车载电网的接地电位、尤其底盘电位。hv车载电网分支具有正的和负的hv电位。这两个hv电位与lv车载电网分支的电位电隔开。这种电隔开尤其基于（电）绝缘，其中，在此说明了如何能够检测这种绝缘中的故障。hv电位没有参考接地电位，以便于是在接触时避免危险的电流。
11.检测至少hv电位与正的lv电位之间的绝缘故障。作为正的lv电位，在此指的是作为供应电位的相对于地线是正的lv电位，以及不是地线的电位，比如诸如控制-、数据-或测量信号的信号电位，因为它们通常相对于地线是正的。但这些电位也能够相对于地线至少暂时是负的，取决于车载电网的特定的设计方案和所传输的信号。
12.hv电位供应电位。lv电位能够如提到的那样是正的lv供应电位，但也能够是导体的电位，例如传感器-、通信-或控制导体的或其它组件的电位。通过识别流过限压电路的通过电流来检测绝缘故障。这个限压电路连接在接地电位与正的lv电位（这就是说有待监测的电位）之间。限压电路设置用于，在低于击穿电压时不导通并且在高于这个电压时导通。由此，通过电流说明了过高的电压，这就是说在限压电路的击穿电压之上的电压。
13.这个击穿电压大于lv车载电网分支的最大运行电压或额定电压，从而仅当正的lv电位相对于地线具有过高的电压时才实现通过电流。过高的电压在此是超过击穿电压的、尤其超过预定的值或超过lv车载电网分支的最大运行电压的电压。因为限压电路配备有特殊的特征，即高于特定的击穿电压的通过电流，而例如像传感器评估电路、通信电路、控制电路和类似物那样的组件或设备没有必要具有这些特征，所以能够借助于限压电路可靠地识别出正的lv电位处的过高的电压，即使否则的话没有电流从hv车载电网分支流向地线，这就是说，即使通过主动的绝缘电阻测量也无法明确识别到故障。特别地，相关的接口（线路通过该接口与相关的组件连接）在过压时不具有可靠的表现，尤其也因为这些接口设计用于低压（＜60 v）。
14.一种实施方式规定，借助于hv电位中的一个hv电位相对于接地电位的偏移来识别
通过电流。这通过对hv电位相对于接地电位的被动的电压测量来进行求取。在此也能够仅测量相对于接地电位的hv电位。hv电位尤其能够通过检测hv电位之间的电压和通过减去其它hv电位与接地电位之间的电压来进行求取。
15.当在hv电位与正的lv电位之间存在绝缘故障时，限压电路通过该通过电流有针对性地产生了hv电位中的至少一个hv电位相对于接地电位的偏移。在没有限压电路的情况下，这与其处设有正的lv电位的lv组件的特性相关，尤其与这些组件在lv电位处过压时是否产生可靠的通过电流相关，或者与该组件由于构件（lv组件的接口或lv组件本身）的或保险装置的烧毁而在lv电位处电压过高时不会产生对应的通过电流。
16.此外，还能够借助于超过预先确定的值的电位变化率识别通过限压电路的通过电流。电位变化率说明了，当存在通过电流时，cy电容（寄生的或专用的滤波电容器）被再充电到何种程度。预先确定的值（借助于该值来识别通过电流）尤其超过了一个值，该值是在主动的绝缘测量时出现的最大的电位变化率。电位变化率尤其是hv电位中的一个hv电位相对于接地电位之间的电压随时间变化的速率。在此，预先确定的值能够为至少100伏特/ms、500伏特/ms、100伏特/ms或至少100伏特/μs。当电位变化率低于所述预先确定的值时，按照在此所规定的方法没有识别到通过电流。
17.作为备选或者与之结合，能够通过电位差的大小来识别通过电流，该电位差通过变化产生，这就是说，在变化后产生的电位差。这对应于电位变化的静态的情形，这就是说，在电位变化后的电位差。因此能够借助于hv电位与接地电位之间的电位差的变化来识别通过电流。当所产生的电位差低于预先确定的值时，那么能够检测到通过电流。当hv电位之间的电压处在标准范围中时，优选能够检测到这个电位差。标准范围在此例如对应于标准运行电压。预先确定的值在此能够例如是最大60伏特、50伏特、30伏特或20伏特、尤其最大20伏特或16伏特。在一种示例性的实施方式中，预先确定的值约为60伏特、50伏特或40伏特又或者20 v或16 v。优选预先确定的值低于在主动的绝缘测量时出现的最小值。
18.一种实施方式规定，借助于绝缘监测器或借助于至少一个电压表来识别偏移，它们是绝缘监测器的一部分或与这个绝缘监测器连接。
19.能够规定，绝缘监测器还实施hv车载电网分支的主动的绝缘测试。通过对在一方面地线与另一方面hv电位之间的cy电容主动地再充电或放电（或充电），来实施这一点。cy电容能够由寄生电容和由如例如使用在emv滤波器中的专用滤波器组装而成。因为cy电容的大小基本上是已知的，所以借助于主动再充电或放电的同样已知的电流产生了电位变化率（在一方面地线与另一方面至少一个hv电位之间），该电位变化率表征绝缘电阻。主动的绝缘测试因此是对cy电容在施加测试电流时的放电或充电速度的一种测试。测试电流优选由绝缘监测器产生或至少控制。主动的绝缘测试还规定，检测一种由于再充电而产生的电位偏移。这涉及到hv电位相对于地线的偏移。因为绝缘监测器检测hv电位相对于接地电位的电位偏移，所以这个绝缘监测器也能够用于识别流过限压电路的通过电流。
20.另一方面是，在识别到出流过限压电路的通过电流时，通过绝缘监测器来中断主动的再充电或放电。通过电流在此尤其能够借助于由于流过限压电路的通过电流而产生的电位偏移来识别。在此能够使用至少一个电压表，该电压表也能够用于绝缘监测器的主动的绝缘测试，或者能够使用至少一个电压表，该电压表并不由绝缘监测器评估。
21.在主动的再充电期间，hv电位中的一个hv电位与接地电位之间的电位差优选没有
下降到低于最低电压。这尤其适用于它们的数值。用于具有800 v的标称电压的hv车载电网分支的最低电压例如至少为60 v或100 v。通过主动的绝缘测试所引起的最低电压至少是hv车载电网的额定电压的7%、8%、10%或15%。优选借助于hv电位与接地电位之间的、低于预先确定的值的电位差的变化来识别出流过限压电路的通过电流。这个值尤其小于最低电压。在具有800 v的标称电压的hv车载电网分支中，这个值例如最大为15伏特、16伏特、20伏特或25伏特，必要时也为30伏特或40伏特或50伏特（尤其小于60伏特）。从中选出最低电压的区间高于从中选出预先确定的值的区间。
22.因此，换句话说，虽然在主动的绝缘电阻测量时由绝缘监测器再充电（涉及到cy电容器）并且能够产生最低电压，但在主动的绝缘测量时没有产生与检测流过限压电路的通过电流相关的电压值（＝预先确定的值）。在通过电流流过限压电路时，更确切地说流过了这样的电流，在该电流中产生了电位差，该电位差比在常见的主动的绝缘电阻测量（简称为绝缘测量）时出现的最低电压要小（例如小了预先确定的差距）。由此能够区分不同的测量并且也能够输出不同的故障类型，即当电压值低于预先确定的值时输出第一种故障，并且当绝缘电阻测量导致了低于电阻极限值的电阻值时输出第二种故障。
23.能够规定，通过测量在一方面hv电位中的至少一个电位与另一方面接地电位之间的至少一个电压来识别出流过限压电路的通过电流。在此使用至少一个电压表，其与绝缘整流器连接或者是绝缘整流器的一部分。备选能够使用由自己的评估电路来评估的至少一个电压表。这个电压表不具有与绝缘监测器的直接的传输信号的连接。换句话说能够规定，在此所使用的电压表并不由绝缘监测器评估。
24.当因此求取出由于流过限压电路的通过电流而产生的电位差时，能够由至少一个电压表和与该电压表连接的自己的评估电路来实施这一点，该评估电路至少在逻辑方面与绝缘监测器分离。相关的电压表和评估电路为此形成了一种自给自足的单元，其例如设置在高压壳体内，在该高压壳体内也存在高压车载电网分支的另外的组件，例如hv开关和/或hv蓄电池，必要时也存在hv变压器和/或hv充电电路。
25.当通过识别流过限压电路的通过电流而识别到绝缘故障时，能够执行下列措施中的至少一项措施。作为措施能够规定，借助于分离开关将hv车载电网分支的高压蓄电池与其余的hv车载电网分支隔开。还能够规定，隔开hv车载电网分支的至少一个cy滤波电容器，尤其逆变器的和/或牵引马达的cy滤波电容器。备选或附加地能够作为措施规定，隔开与hv车载电网连接的充电桩。此外还能够规定，作为措施使hv车载电网分支放电（尤其朝着接地电位）。最后，能够作为措施规定，将hv车载电网子分支与逆变器hv车载电网子分支隔开。在此，逆变器-hv车载电网子分支具有牵引逆变器。通过隔开逆变器-hv车载电网子分支，尤其能够规定这一点。逆变器-hv车载电网子分支具有牵引逆变器和/或用于牵引车辆的电机。
26.如果例如在检测到绝缘故障时隔开cy滤波电容器，那么虽然产生了更为糟糕的emv滤波特性。但通过该隔开避免了产生过高的接触电压。
27.能够规定，限压电路连接在接地电位与（在正常情况下）引导lv车载电网的正的供应电位的正的lv电位之间，识别该限压电路的通过电流。
28.此外还能够规定，限压电路连接在接地电位与是lv车载电网的线路电位的（正的）lv电位之间，识别该限压电路的通过电流。这种线路电位能够是传感器线路的或通信线路的或控制线路的电位。
29.能够将lv设备与接地电位并且与lv车载电网分支的正的供应电位连接。能够通过第一连接侧设置这种连接。此外，线路中的至少一条线路能够例如与另一个连接侧、比如与lv设备的接口连接，其中，这条线路能够具有（正的）lv电位（或不同于地线的电位）。多条线路能够与这个侧面连接，其中，线路中的至少一条线路具有不同于地线的、通常正的lv电位。这例如能够是信号线路。限压电路能够连接在接地电位与导体之间，导体例如是传感器线路的或通信线路的导体。按照一种实施方式，与限压电路连接的线路不必是正的供应电位意义上的正的lv电位，而是能够例如是信号线路。
30.lv设备能够是比如can总线电路的lv通信装置或者例如温度-、电流-或电压测量单元lv传感器装置。此外，lv设备能够是lv控制器。在此，线路或与限压电路连接的lv电位能够是控制线路或是导体，该导体是控制线路的一部分。
31.最后，限压电路能够具有压敏电阻、气体放电保护装置、火花间隙、保护二极管、晶闸管电路、diac、齐纳二极管和/或四层二极管，测量所述限压电路的通过电流。限压电路通常设置用于，在极限电压之上（＝击穿电压）导通并且在极限电压之下不导通。因此，通过电流说明了过高的电压，这就是说，超过极限电压或击穿电压的电压。所提到的组件也能够设置在限压电路的任意组合中。
32.限压电路能够连接在接地电位与lv电位之间并且能够通过保险装置与lv车载电网分支的区段连接，低压蓄电池处在该区段中。保险装置由此可能在有故障的绝缘时烧毁，而限压电路则还由于绝缘电阻变小提供通过电流，该通过电流能够被检测到并且借助于该通过电流能够输出故障。保险装置然后用于保护lv设备和尤其lv设备的接口，该接口通过保险装置连接。
33.此外，还能够设置一种车载电网，其设计用于实施所述方法，尤其通过将该车载电网设计用于检测在车辆车载电网中的绝缘故障，该车载电网具有hv车载电网分支和lv车载电网分支，lv车载电网分支具有正的供应电位和负的供应电位，其中，负的供应电位对应于车辆车载电网的接地电位（m），并且其中，hv车载电网分支具有正的hv电位和负的hv电位，它们与lv车载电网分支的电位电隔开。车载电网还设计用于，通过识别流过限压电路的通过电流来检测hv电位中的至少一个hv电位与正的lv电位之间的绝缘故障，其中，车载电网具有这种连接在接地电位与正的lv电位之间的限压电路。此外，车载电网能够具有在这里所说明的方法的范畴内提到的装置特征，并且车载电网能够设置用于实现在这里所说明的方法特征。
附图说明
34.图1用于更为详细地阐释这里所说明的方法并且示出了一种设置用于实施所述方法的车载电网电路。
具体实施方式
35.图1示出了一种带有低压蓄电池na的车辆车载电网fb，该低压蓄电池通过低压变换器与hv车载电网分支hb连接。hv车载电网分支lb通过变换器nw与lv车载电网分支lb连接，低压蓄电池na也处在该lv车载电网分支中。在高压车载电网分支hb中设有高压蓄电池ha，该高压蓄电池通过分离装置ts以及通过蓄电池接头ba连接。蓄电池接头ba处在高压蓄
电池ha与分离开关ts之间。分离开关设计成两极的。
36.此外，cy电容器cy1、cy2处在高压车载电网hb中。这些cy电容器处在接地电位m与负的hv电位hv-之间或者接地电位m与正的hv电位hv+之间。在低压车载电网分支lb中设有对应于接地电位m的负的lv电位l-。接地电位m优选又对应于车辆的底盘电位。同样设有对应于供应电位的正的lv电位l。
37.hv车载电网分支的两个供应电位l-、l+供应低压设备ng，例如传感器评估电路。传感器评估电路此外包括带有正的lv电位g+和负的lv电位g-的线路l。电位g-能够对应于电位l-或m。正的电位g+是正的线路电位，但通常能够是线路电位，例如作为信号导体的电位。低压设备ng也能够称为lv设备。
38.如所示那样，线路l能够继续行进并且通往另外的组件，例如通往另外的传感器。低压设备ng例如能够是通信装置，例如can总线电路，多个另外的组件与该can总线电路连接。线路尤其能够从hv组件所处的壳体导出并且能够尤其导出到lv组件或带有接地电位的导体所处的区域中。如果线路被引导hv电位，那么这是关键的，因为这个线路可能与地线或lv组件接触，尤其因为所述线路针对lv应用而配备并且因此不具有如用于hv组件那样的绝缘部。
39.为了避免绝缘故障延续到电位g+中，这就是说通常延续到lv车载电网分支lb的信号电位中，而设有限压电路sg。若存在形式为相关的电阻rf的绝缘故障，参见虚点线连接，那么通过这个有故障的绝缘电阻将正的hv电位+与电位g+连接起来并且因此与导体或线路l连接起来，该线路属于lv车载电网分支并且能够通向另外的组件。由此也能够用hv电位+加载lv车载电网的另外的组件，这导致了在另外的lv组件处的可能危险的接触电压。
40.限压电路sg用于，在hv电位（+）由于绝缘故障rf而进入到lv车载电网lb中时，有针对性地且能预测地产生通过电流i。通过电流i用虚线示出。一方面能够检测在接地电位m与hv电位+、-中的一个hv电位之间的所产生的电位偏移。另一方面也能够由电流表来检测通过电流i。优选以如下方式检测偏移，即：观察由于绝缘电阻rf的突然出现而产生的变化率。这个变化率明显比电位+、-相对于m的通过在主动绝缘测量时的测试电流而发生的变化率更快。此外，由于限压电路和其击穿电压（该限压电路从这个电压起导通），产生了hv电位+、-相对于接地电位m的另一种电位偏移。这种偏移尤其比在主动绝缘电阻测量时出现的再充电或放电时更大，并且所述偏移也产生得更快（这就是说，具有更高的电压变化率）。在此，对应于限压电路的击穿电压的所得到的电压能够明确与最低电压分离，该最低电压在主动的绝缘电阻测量时最低程度地产生。
41.限压电路的击穿电压比在主动的绝缘电阻测量时出现的最低电压小了最小差距。由此能够彼此分开地检测故障，尤其能够如所示那样（hv+与lv信号线路之间的连接）检测故障。
42.能够设置绝缘监测器im。这个绝缘监测器能够与电压表v1、v2连接，该电压表检测在hv电位+与接地电位m或hv电位-与接地电位m之间的电压。绝缘监测器im能够用这些电压表主动地测量绝缘电阻。此外能够规定，这些电压表v1、v2也能够用于实施在此所说明的方法，例如通过测量电位变化率或所出现的电位偏移。但优选使用独立于绝缘监测电路im的电压表，其中，此外将评估电路与这些电压表连接，其中，电压表和评估电路设置用于独立于绝缘监测电路im的主动的绝缘电阻测量地实施在此所说明的方法。
43.最后示出了充电设备lg，该充电设备通过三相线与充电接头la连接。充电桩ls能够与充电接头la连接。
44.如果按照所述方法识别到通过电流，那么能够规定，断开分离开关ts，以便于是切断hv蓄电池ha。作为备选方案或附加方案能够规定，充电电路lg抑制或中断充电过程。此外能够规定，通过绝缘监测电路im、尤其施加用于检测绝缘电阻的测试电流来禁止主动的绝缘电阻测量。
45.最后应当指出的是，绝缘监测电路im监测在一方面电位m与另一方面电位+、-之间的绝缘电阻，尤其通过主动地施加测试电流并且求取对应的有待预期的电位偏移。这个主动的绝缘电阻测量不同于检测通过限压电路sg的通过电流i，因为后者即使在电位g+与l+之间的连接断开（比如低压设备ng中的烧坏的晶体管）时也识别出高压车载电网分支hb相对于低压车载电网分支lb或线路l的绝缘故障。
46.绝缘故障rf能够被视为一种状态以及触发这种状态的电阻。