用于检查机动车的功率电子结构单元的无电压性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于检查在机动车的高压电网中与高压电池和电机连接的功率电子结构单元的无电压性(是否具有电压)的方法，该高压电网具有比机动车的低压电网高的电压，其中，功率电子结构单元具有中间电路电容器、被动放电电阻/无源放电电阻、用于至少一个高压负载的插接连接端以及前置于插接连接端的保险装置。
【背景技术】
[0002]在现有技术中已经已知机动车，该机动车不仅具有低压电网而且具有高压电网，低压电网的电压例如位于12V，高压电网的电压比低压电网的电压高。对此最已知的例子是混合动力车辆和电动车。这些车辆具有电机，该电机不仅可以支持机动车的推进而且也可以由机动车的运动产生电能。此外通常也给高压电网配置高压电池。狭义上的高压电网可以理解为机动车的所有如下车载电网，该车载电网的电压高于60V直流电压(DC)。
[0003]如果这样的高压电网无论如何是存在的，那么通常的是在机动车中设有另外的高压负载。对此的例子除了可用于高压电池的充电装置(经常也称为“车载充电器”0BC)之外还有配置给空调设备的装置，例如压缩机或高压加热装置。
[0004]在电机产生交流电压之后并且也以其他方式如果可能电压必须被调整之后，在所述类型的高压电网中设有功率电子结构单元，电机和高压电池通常固定连接到其上。此外这样的功率电子结构单元具有例如插接连接端，通过插接连接端可以借助于插头和适合的电缆连接来连接另外的高压负载。功率电子结构单元可以在此除了变流器之外也具有整流器作为构件，该变流器设定用于将电机侧的交流电压转换为其余高压电网侧的直流电压并且反之亦然。此外，功率电子结构单元通常包含中间电路电容器，除了用于激活放电的构件之外被动放电电阻可以与该中间电路电容器并联连接。通常在由中间电路电容器和放电电阻组成的并联电路与插接连接端之间设有的保险装置在短路情况下分离高压负载与高压电源。
[0005]在具有这样的高压电网的机动车中的重要课题是针对高压电压保护人员。特别是当应保养机动车时，例如在车间中保养机动车时，必须通过尽可能简单但是安全的方式可能的是，建立对人员免于高压电压伤害的保护。在插接连接、例如插接连接端的插接连接经常无论如何都构成为接触保护安全期间，然而必须确保:在高压电网解除之后不再有高压电压保留在系统中。这特别适用于功率电子结构单元，因为如果出现故障和/或放电机构失效，那么在此处例如在中间电路电容器上还可能存在电压。因此已经已知如下方法，用于在功率电子结构单元内也确保无电压性。
[0006]如此在现有技术中已知的是，首先分离高压电池与高压电网。这通常通过接触器发生，该接触器设置在高压电池上或高压电池中。此外通常设有所谓的“断电装置(ServiceDisconnect)”，如果该“断电装置”被拔出，那么除去用于接触器的运行电压，并且此外也中断高压试验线。为了保护高压电网免于再接通，通常借助于锁保护该12V断电装置。
[0007]为了确保在功率电子结构单元上的无电压性，现在已知的是，打开功率电子结构单元，例如通过打开功率电子结构单元的盖的方式。随后借助于测量装置在功率电子结构单元中在预定的特定的测量位置检查是否还存在高压电压。这在多方面是不利的。一方面功率电子结构单元的打开和在功率电子结构单元内多个电压测量的进行提高了对于高压电网的激活所需的持续时间。通过功率电子结构单元壳体的打开再者不仅仅产生高污染风险，而且也可以降低功率电子结构单元的壳体的密封性。该方法还是成本密集的，因为在功率电子结构单元中所谓的接触保护插件是必要的。在功率电子结构单元被打开之后，因为接触保护插件和螺栓必须被更换，因此对于激活过程自身也存在高成本需求。
[0008]也已经努力寻求能自诊断地在机动车自身中确定在高压电网中、特别是也在功率电子结构单元中的无电压性，然而为此还未知满足一般安全要求的和常见的变型，从而手动激活以及在此对无电压性的手动检查此外是必要和有意义的。
[0009]文献DE 10 2010 056 235 A1涉及一种用于测试一种用于确定机动车的高压电网的电压状态的检测装置的方法。用于产生预定电压状态的检测电压有目的地特别是通过外部电压源馈入并且借助于检测装置测量。将由检测装置测量的电压状态与预定电压状态比较，其中，在具有偏差的情况下确定故障。
[0010]文献DE 10 2010 012 154 A1涉及一种用于检查机动车的电路状态的方法。根据状态的要求检查是否该状态也实际存在。具体地可以测量用于检查的电路的电压。
[0011]后来公开的文献DE 10 2012 000 598 A1公开一种具有燃料电池单元的机动车高伏特系统。安全单元至少在非激活驱动单元中限制高伏特车载电网中的电压并且对其进行测量，以便可以监控该电压。
【发明内容】
[0012]因此，作为本发明基础的任务在于，提出一种相比之下改善的、特别是简化的并且避免功率电子结构单元的打开的可能性，以便确定功率电子结构单元的无电压性。
[0013]为了解决该任务，在开始所述类型的方法中按照本发明设定，在高压电池与高压电网分离之后并且在从插入在插接连接端中的电缆的目标连接端或插接连接端拔出了插头的情况下通过插接连接端的高压触点施加馈电电压并且借助于测量装置测量电压曲线和/或在中间电路电容器的限定的充电时间区间之后测量电阻，其中，在电压曲线位于第一额定范围/理论范围中或电阻位于第二额定范围中的情况下确定无电压性。
[0014]本发明基于如下认识，在插接连接端上通过高压触点存在的电压的简单的测量基于保险装置不导致期望的结果。虽然在大多数情况中保险装置不出现故障，从而可以正确地确定无电压性，然而总是当保险装置不正常(或者存在电缆中断或诸如此类)时在插接连接端上测量无高电压性，该无高电压性在功率电子结构单元内、特别是在中间电路电容器上不必须强制性地存在。因为保险装置设置在由中间电路电容器和放电电阻组成的并联电路与插接连接端之间，从而在那里中断的线路的情况下在功率电子结构单元内特别是由于损坏的保险装置而不再可能正确地测量。因此本发明提出一种测量变型，该测量变型附加地对保险装置进行可信度测试。为此设定，在中间电路电容器应完全主动或被动放电之后，这优选如随后阐明的那样，通过另一测量检查，通过插接连接端施加优选小于30V的馈电电压(保护小电压)。对于电压曲线的测量来说可考虑的值是24V，对于电阻的测量来说按照本发明优选是4V，其中，在此也可以将无论如何由电阻测量装置产生的测量电压用作馈电电压。如果总系统、特别是也就是保险装置是完好的，那么现在首先将中间电路电容器充电到馈电电压或者在为了测量形成的分压器的情况下充电到相应的子电压，紧接着全部电流或者电压降通过放电电阻(并且如果可能在测量装置中有目的地设定的另外的电阻，对此还将进一步讨论)实现。
[0015]如果在本发明的一个不太优选的第一变型中考虑电压曲线，其中因此必须在至少两个时刻测量，那么根据保险装置状态和存在的无电压性存在多种可能。如果保险装置损坏，那么电压曲线描述了，电压格外快速地、特别是跳跃式地上升到馈电电压的值，因为在功率电子结构单元内不再可以发生通过电流。如果保险装置正常运行并且中间电路电容器足够地放电，例如放电到0.5V，那么中间电路电容器现在又缓慢地充电，这在缓慢上升的电压曲线中产生，特别是如果输入电压队，根据如下公式:
[0016]UM(t) = UL*(l_e (t/T))，
[0017]其中，UM是测量电压，而τ是时间常数。如果保险装置功能正常，但是在功率电子结构单元中还存在更大的剩余电压，那么测量无论如何在功率电子结构单元内存在的电压。
[0018]通过监控电压曲线那么可能的是，清楚区分如下情况一一其中存在无电压性并且保险装置是正常的一一以及所有故障情况，例如损坏的保险装置以及不存在的无电压性。为此，将测量的电压曲线与用于电压曲线的第一额定范围比较，该第一额定范围可以例如由校准测量、模拟和/或计算对于特定的配置容易地导出。仅仅当测量的电压曲线位于该第一额定范围内时可基于如下情况，即安全地在功率电子结构单元内存在无电压性。在此通常电压曲线的测量亦即简单的两点测量是可考虑的，其方法是在确定的时刻在施加馈电电压之后测量并且与相应的第一额定范围比较。也可能的是，为了进行分析处理而应用延迟构件，该延迟构件在确定的时间区间、例如0.5秒之后检测是否测量的电压小于20V。然而当然对整个电压曲线的观测也是有利的，因为在例如在诊断的意义上可以推断确定的存在的如已经所述的故障一一例如损坏的保险装置。
[0019]按照本发明的优选的备选方案然而是电阻的测量。如果电阻在中间电路电容器的充电过程期间在施加馈电电压的情况下被观察，那么该电阻缓慢上升并且已经在相对短时间之后，例如在至少5秒、例如7-21秒的等待时间之后达到一个相