专利名称：用于检测高电压电池系统的绝缘电阻的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测优选为机动车辆的高电压电池系统的绝缘电阻的装置。
背景技术：
需要监控电辅助或者完全电驱动的车辆的高电压系统的绝缘水平。电池侧的电压具有高达数百伏，即HV范围(高电压范围)的水平。在HV范围内的电池通过高电压接触器以电流分布的形式耦合到高电压元件。电流分布作用于例如用于驱动或发电机模式下的驱动机器的转换器。继而，在高电压范围内，转换器施加交变电流(三相)到相应的机器。此夕卜，也通过DC-到-DC转换器提供为低电压范围(12V，24V)设计的车载电力供应系统。在这种情况下，高压电和低压电是彼此DC隔离的。在HV范围内的所有线路(即直流侧的正负线路)相对于车辆地(即车体)绝缘。绝缘和线路配置使得在线路或端子中的绝缘故障不直接导致任何风险，即在壳体和地之间的危险接触电压。这样的第一绝缘故障也不带来电池端子的短路。这只是在第二条线路也有绝缘故障时的情况。为了尽早定位这样的绝缘故障，提供绝缘检测系统，作为车载的装置，该绝缘检测系统不断地检查绝缘状态，并且将其指示给驱动器或者启动安全措施。DD 279 958 Al描述了在电驱动的车辆的情况下用于监控牵引电路相对于其他车辆部件的绝缘状态的电路设置。提供了一种交流(AC)电压发电机，它在一侧与车辆地相邻，并具有与最小允许绝缘电阻相匹配的内部电阻。交流电压发电机经由电容器电路连接到要监控的牵引电路。输出端子连接到阈值开关。阈值开关响应AC电压的下冲(undershoot)。DE 43 39 946 Al描述了用于未接地的直流系统的绝缘监控的方法。通过电阻系统耦合，施加交替不同的脉冲电压值作为测量电压。检测在稳定状态产生的测量电流。为了确定欧姆绝缘电阻，使用连续的测量电流值之间的差异。在DE 196 1897 B4中描述了用于确定可再充电电池的绝缘电阻的电路设置。测量无负载电压和负载电压，为了这一目的，将两个电容器串联连接在电池端子之间。电容器的公共点通过泄漏电阻器连接到地。测量放大器通过开关组件连接预定的次数(times)，用于测量跨越电容器设置的局部电压。DE 10 2006 050 529 Al公开了用于对电驱动装置的电源进行绝缘和接触器监控的电路设置。高电压电池和电力电子器件通过接触器彼此连接。与车辆地连接的电压源产生测量电压。两个电压表测量由测量电压相对于车辆地所产生的电压阶跃(steps)。电压源通过测量电阻器以在馈电点和测量点之间至少连接一个接触器的方式将测量电压耦合到线路上。为了检查高电压电池和高电压系统的线路之间的接触，DE 10 2008 012418 Al提出了一种电容器，该电容器与负载并联布置，它通过预充电电阻器充电，并且在将它与电池断开连接的状态下被放电到规定的相对低的电压值。所使用的电容器可以是逆变器(inverter )的中间电路的电容器。充电电阻器上的充电电流的缺失被评估为电池到高电压系统的不当连接。因此，本发明的目的在于提出一种用于检测所述类型的高电压电池系统的绝缘电阻的装置，其具有改进的实施例，尤其是具有降低元件复杂度的目的。
发明内容
这个目的由一种用于检测优选为机动车辆的高电压电池系统的绝缘电阻的装置实现，该装置包括高电压电池(HVBat)和通过可切换的接触器(SMain+，SMain_)连接到电池端子的高电压元件(HVqmp),所述高电压元件例如采用转换器的形式，其中，提供以下组件用于检测绝缘电阻-参考电阻器(Rtl),其可以通过开关(SIs。+，Sls()_，Saux)可选地连接到高电压电池(HVeat)的端子，以及用于检测在相应端子和所述车辆(车体)的参考电势之间存在的电压的电压测量装置，-电压测量装置，用于测量端子间的高电压，-耦合电路(Rcpl),用于当接触器(SMain+，SMain_)断开时，监控外部高电压元件。根据本发明，作为一种用于检测高电压电池系统的绝缘电阻的装置，包括-高电压电池，-高电压元件，其例如采用转换器的形式，它通过可切换的接触器连接到电池端子，提供以下组件-参考电阻器，其可以通过开关可选地连接到高电压电池的端子；以及用于检测在相应端子和所述车辆(车体)的参考电势之间存在的电压的电压测量装置，-电压测量装置，用于测量端子间的高电压，-耦合电路，用于当接触器断开时，监控外部高电压元件。作为改进，提供一种控制器，它连接到开关和用于检测在相应端子和所述车辆(车体)的参考电势之间存在的电压值的电压测量装置，并且通过该控制器可以根据切换状态检测电压值。还进行配置使得接触器连接到控制器，由此可以根据接触器的切换状态检测电压值。为了确定绝缘电阻，参考电阻器交替地与绝缘电阻并联连接。一旦寄生电容被转移(transfer)，则测量端子和参考电势之间的电压。一旦参考电阻器切换到高电压电池的两个端子，则可以计算出绝缘电阻。然后，根据开关、接触器的切换状态，这对应于电池系统自己的绝缘电阻的并联电路的电阻值、或电池和高电压元件的绝缘电阻的并联电路的电阻值。根据本发明的用于检测绝缘电阻的装置能够在没有任何额外的测试源的情况下完成检测。使用能量存储器，即高电压电池，作为测试源。
具体实施例方式此外，现在将参考附图阐述本发明的示例性实施例。
图1和图2，每个作为基本的电路图，示出了高电压电池，该高电压电池在其端子处通过接触器连接到高电压元件。图3-图6示出了耦合电路的其它的实施例，在这些附图中仅描述了耦合电路的基本元件。机动车辆(未示出)的高电压电池HVBat的两个端子P+、P_通过可切换接触器SMain+、SMain_连接到高电压元件HV。-。每个电池端子P+、P-有相对于参考电势(即所述车辆的车体)的绝缘电阻Rlst5lnt+、Rlst5lnt-。同样地，每个端子有寄生电容CYint+、CYint_。参考电阻Rci可以通过可控开关Sls。+、Sls0_可选地连接到高电压电池的正或负端子P+、P-。开关Sls。+、Sls0_是晶体管(MOSFET)的形式，因此，可以从控制器切换它们。通过各个端子P+、P-与该车辆的参考电势之间的电压测量装置测量分别施加的电压UIS()+、UIS()_。使用另外的电压测量装置直接测量存在于电池端子P+、P-上的电压UBat。图1示出了耦合电路的第一实施例。由两个电阻器Rcpl形成的耦合电路的中心点可以通过采用继电器形式的开关Saux直接连接到电池端子之一，在所示出的情况下为负端子P-。特别地，开关Saux具体地是流电(galvanical)开关。用于为高电压电池HVBat充电的充电电阻器RP_可以通过开关Spra与接触器SMain+并联连接，所述接触器SMain+将正端子P+连接到高电压元件HVC()mp。图2示出了耦合电路的另一个实施例。由一个电阻器Rcpl和开关Saux形成该耦合电路。通过此开关Saux (其也具体地是流电开关(继电器))，该电阻器Rcpl可以直接连接到负端子P-。与正端子P+的耦合通过电阻&和/或电容Cx发生。在图3中，由两个电阻器Rcpl形成的耦合电路的中心点可以通过采用继电器的形式的开关Saux直接连接到所示出的情况下的正端子P+。这等同于图1中所示的耦合电路一极性是相反的。 在图4中，耦合电路是由一个电阻器Rcpl和开关Saux所形成的。通过此开关Saux(其也具体地是流电开关(继电器))，该电阻器!^㈨可以直接连接到正端子P+。这等同于图2中所示的耦合电路-除了端子的极性以外。 在图5和图6的实施例中，耦合电路分别由一个电阻器Repl和开关Saux所形成。电阻器Rcpl可以通过此开关Saux连接在负端子P-和正端子P+之间。由充电电阻器Rpra和用于给电池充电的开关SPM。形成充电电路。在图1中所示的实施例中，充电电路设置在正端子P+中。在图2的实施例中，充电电路设置在负端子P-中。Rcpl的电阻值超过Rpra的电阻值-限制电流。与高电压电池HVBat的情况相似，高电压元件HVqmp有绝缘电阻RISTOXt+、RIsoext_o同样地，高电压元件HVajmp的每个端子有寄生电容CYExt+、CYExt_。在高电压元件HVajmp的输入端存在的电压由Uveh指定。高电压元件HVcmip的电阻性负载为&，并且电容为Cx。为了确定绝缘电阻，将已知的参考电阻器Rtl交替地与绝缘电阻RIS()Int+、Rlstjlnt-并联连接。此外，当寄生电容cYint+、cYint_、cYExt+、cYExt_已经被再充电时，在端子P+、P-和参考电势Uls。+、1。_之间测量电压。一旦参考电阻器Rtl已切换到两个端子P+、P-上，可以计算绝缘电阻。电阻Rlso的如下结果取决于开关、接触器SMain+、SMain_、Sprec和Saux的切换状态· SMain+、SMain_、SAux 或者 Sprec 闭合_〉Ris。对应于 Rlntls。+、Rlnt I s O-' ^Ext I so+ 以及 RExtls。-的并联电路。· SMain+、SMain_、Sprec 以及 SAux 断开->RIso 对应于 RIntIs。+、Rlntls。-的并联电路。
参考符号的列表Rlstjlnt+ (高电压电池)正端子的内部绝缘电阻RIsoInt_ (高电压电池)负端子的内部绝缘电阻RIsoExt+ (高电压元件)正端子的外部绝缘电阻RIsoExt_ (高电压元件)负端子的外部绝缘电阻Rl电阻负载(高电压元件)Rprec充电电阻器Rtl参考电阻器Rcpl耦合电路、耦合电阻器CYInt+ (高电压电池)正端子的内部电容CYInt_ (高电压电池)负端子的内部电容CYE+ (高电压元件)正端子的外部电容CYExt_ (高电压元件)负端子的外部电容Cx高电压元件的电容UIso+正极端子(电池)的测量电压-参考电势UIso_负端子(电池)的测量电压-参考电势UBat电池电压Slso+开关-相对于正端子P+的参考电阻器R0SIso_开关-相对于负端子P-的参考电阻器R0Saux开关，继电器作用于耦合电路S Main+电池的正端子的接触器S Main_电池的负端子的接触器Sprec用于给电池充电的开关-串联电阻RP_HVBat电池-高电压电池HVcomp高电压元件-例如转换器
权利要求
1.一种用于检测优选为机动车辆的高电压电池系统的绝缘电阻的装置，包括高电压电池(HVBat)和通过可切换的接触器(SMain+，SMain_)连接到电池端子的高电压元件(HVqmp),所述高电压元件例如采用转换器的形式，其中，提供以下组件用于检测绝缘电阻 -参考电阻器(Rtl),其可以通过开关(Sls。+，Sls0_, Saux)可选地连接到高电压电池(HVBat)的端子，以及用于检测在相应端子和所述车辆(车体)的参考电势之间存在的电压的电压测量装置， -电压测量装置，用于测量端子间的高电压， -耦合电路(Rcpl),用于当接触器(SMain+，SMain_)断开时，监控外部高电压元件。
2.如权利要求1所述的装置，包括控制器，其连接到开关(Sls。+，Sls()_，Saux)和用于检测在相应端子和车辆(车体)的参考电势之间存在的电压值的电压测量装置，并且可以通过该控制器根据切换状态检测所述电压值。
3.如权利要求2所述的装置，所述接触器(SMain+，SMain_)连接到控制器，由此可以根据所述接触器(sMain+，SMain_)的切换状态检测所述电压值。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测优选为机动车辆的高电压电池系统的绝缘电阻的装置，包括高电压电池(HVBat)和通过可切换的接触器(SMain+,SMain-)连接到电池端子的高电压元件(HVComp)，所述高电压元件例如采用转换器的形式，其中，提供以下组件用于检测绝缘电阻-参考电阻器(R0)，其可以通过开关(SIso+,SIso-,SAux)可选地连接到高电压电池(HVBat)的端子；以及用于检测各端子和所述车辆(车体)的参考电势之间存在的电压的电压测量装置，-电压测量装置，用于测量端子间的高电压，-耦合电路(RCpl)，用于当接触器(SMain+,SMain-)断开时，监控外部高电压元件。
文档编号G01R27/14GK103048545SQ201210344860
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月17日 优先权日2011年9月16日
发明者I.豪斯伯格, A.科伯, M.莱特纳, R.曼迪克 申请人:麦格纳电动汽车系统公司