用于对用于高压系统的绝缘电阻测量的电路进行自诊断的方法与流程

本发明涉及一种用于对例如在电动机动车中使用的电池供电的hv(高压)系统、例如hv驱动系统进行绝缘测量的方法。这种系统具有几百伏特的运行电压ub。它们甚至可以高达1000v和更高。因此，出于安全原因，必须及时地识别hv系统与接地线(例如壳体或车辆底盘)之间的低阻抗连接，以便如此能够采取安全措施、例如将电池与驱动系统断开。

背景技术：

1、因此，对于这种系统规定了绝缘测量，以便检测所述系统的绝缘电阻，所述绝缘电阻必须符合特定极限。这种绝缘测量在ece r100中描述。根据ece r100的这种测量的原理电路图可以在从ece r100的附录4中摘引的图1至图3中提取出。为此，检测正母线与接地线之间的电压以及负母线与接地线之间的电压。如果在相应的母线和接地线之间连接了已知的比较电阻，则再次实施这种测量，所述比较电阻优选对应于绝缘电阻的规定的最小值乘以所述系统的运行电压。

2、ep1857825b1描述了一种方法，以便根据ece r100自动实施绝缘测量。为此设置机械开关或半导体开关，其自动交替地在正母线与负母线之间接通比较电阻。所述方法的缺点在于，现在在测量中集成有两个开关，并且代替在正母线或负母线与接地线之间交替接通的比较电阻，可以设置两个相同的比较电阻，所述比较电阻通过开关与接地线连接。不仅所述开关而且两个相同电阻的设置都可能对测量结果有影响，这又影响这种自动测量的可靠性。

技术实现思路

1、本发明的任务是，提供一种提高自动测量绝缘电阻的可靠性的方法。根据本发明，所述任务通过一种根据权利要求1的方法来解决。本发明的其它有利的方面、细节和设计方案从从属权利要求、说明书以及附图中得出。

2、根据本发明的方法用于对用于绝缘电阻测量的电路进行自诊断，特别是用于检查并且因此确保安装在所述电路中的开关以及比较电阻的功能性。

3、用于绝缘电阻测量的电路本身包含以下组件：第一开关，所述第一开关将所述电池系统的正极经由串联的第一比较电阻与接地线连接；第二开关，所述第二开关将所述电池系统的负极经由串联的第二比较电阻与接地线连接，其中，所述两个比较电阻的电阻值相同且特别是对应于绝缘电阻的规定的最小值乘以所述系统的运行电压。

4、在根据本发明的方法中，现在在闭合的第一开关上实施电流测量以获得所测量的第一电流并且在闭合的第二开关上实施电流测量以获得所测量的第二电流，其中，始终仅闭合所述两个开关中的一个开关。

5、此外，基于所述系统的运行电压和相应的比较电阻的大小来计算经过所述开关的理论电流。最后，将所测量的电流与所属的理论电流进行比较，并且当比较结果低于或超过预先确定的参考值范围时，发出故障信号和/或实施故障动作。

6、以这种方式，一方面可以验证开关可靠地起作用，也就是说打开和闭合。另一方面，由此可以检测所述两个比较电阻是否正常。因此，通过根据本发明的方法可以完全检查用于自动绝缘电阻测量的电路的其组件的功能性，这改善了绝缘电阻测量的测量结果的可靠性。

7、所述开关的损坏例如可能是：

8、-开关未接通，即开关不导电

9、-过高的漏电流流过开关(主要在半导体开关的情况下)

10、-开关未关断，即开关始终导电

11、所述比较电阻rs的损坏可能是：

12、-电阻向上漂移，即更大的电阻

13、-电阻向下漂移，即更小的电阻

14、-电阻断路(widerstandsbruch)，即无穷大的电阻

15、-短路

16、此外，借助电流测量(如果其足够精确)可以检查绝缘测量的结果是否可信，这又改进了绝缘测量本身的可靠性。

17、在本发明的一个有利的进一步扩展方案中，实施空载电流测量，其中，所述两个开关打开。因此，当空载电流超过预先确定的参考值时，发出故障信号和/或实施故障动作。

18、当两个开关打开时，也就是没有开关被激活时，在减去测量精度(测量电流的精度和/或半导体开关的漏电流)的情况下应无法测量电流。如果所测量的电流仍然超过参考值，则例如可以推断出半导体开关的过高的漏电流。

19、优选地，所述参考值范围选择为使得考虑测量值公差或测量结果的由温度引起的波动，以便仅当出现所求得的值的由故障引起的偏差时生成故障动作或故障信号。

20、在本发明的一个优选的实施方式中，当所测量的电流低于预先确定的参考值范围时，假设如下故障：

21、-开关未正确地闭合

22、-rs的电阻值过大(漂移)

23、-rs的电阻是高阻抗的(断路)

24、因此可以立即采取用于消除故障的相应措施、例如更换损坏的组件。

25、在本发明的一个有利的实施方式中，当所测量的电流超过预先确定的参考值范围时，假设如下故障：

26、-rs的电阻值过小(漂移)

27、-电阻rs是低阻抗的(短路)

28、因此，借助所述方法可以简单且快速地检测具体的故障情况并且相应地对其做出反应。

29、优选地，测量所述电池系统的正极相对于接地线的电压差以及所述电池系统的负极相对于接地线的电压差，并且如下计算电流：

30、-it1＝up/rs

31、-it2＝um/rs。

32、由此可以以简单的方式获得理论电流值，所述理论电流值因此可以被用作参考值。

33、优选地，将来自电压测量和/或电流测量的值输送给ad转换器，并且在微控制器中以数字的方式进行对信号的处理。以这种方式，可以更简单地且程序控制地实施对信号的整个评估以及对用于评价信号的公差等进行存储、检测漂移等。

34、以下术语被同义地使用：正极–正母线；负极–负母线；hv–高压；电阻–比较电阻–比较测量电阻。

技术特征：

1.用于对电池系统、特别是机动车中的电池系统的绝缘电阻测量的电路(22)进行自诊断的方法，所述电路(22)包括以下组件：第一开关(s1)，所述第一开关将所述电池系统(12)的正极经由串联的第一比较电阻(rs)与接地线连接；第二开关(s2)，所述第二开关将所述电池系统(12)的负极经由串联的第二比较电阻(rs)与接地线连接，在所述方法中，在闭合的第一开关(s1)上实施电流测量以获得所测量的第一电流(ig1)并且在闭合的第二开关(s2)上实施电流测量以获得所测量的第二电流(ig2)，其中，始终仅闭合两个开关(s1、s2)中的一个开关，此外基于所述电池系统(12)的电压(up/um)和所述比较电阻(rs)的大小来计算经过所述开关(s1、s2)的理论电流(it1、it2)，在所述方法中，将所测量的电流(ig1、ig2)与所属的理论电流(it1、it2)进行比较，并且当比较结果低于或超过预先确定的参考值范围时，发出故障信号和/或实施故障动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实施空载电流测量，其中，两个开关(s1、s2)打开，并且当空载电流超过预先确定的参考值时，发出故障信号和/或实施故障动作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考值范围选择为使得考虑测量值公差或测量结果的由温度引起的波动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果所测量的电流低于所述预先确定的参考值范围，则假设如下故障：

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果所测量的电流超过所述预先确定的参考值范围，则假设如下故障：

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，测量所述电池系统的正极相对于接地线的电压差(up)以及所述电池系统的负极相对于接地线的电压差(um)，并且如下计算理论电流：

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为所述开关(s1、s2)使用半导体开关。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将来自电压测量的值输送给ad转换器，并且在微控制器中以数字的方式进行对信号的处理。

技术总结
本发明涉及一种对用于电池系统的绝缘电阻测量的电路(22)进行自诊断的方法，所述电路(22)具有：第一开关(S<subgt;1</subgt;)，所述第一开关将所述电池系统(12)的正极经由串联的第一比较电阻(R<subgt;S</subgt;)与接地线连接；第二开关(S<subgt;2</subgt;)，所述第二开关将所述电池系统(12)的负极经由串联的第二比较电阻(R<subgt;S</subgt;)与接地线连接。在闭合的第一开关(S<subgt;1</subgt;)上实施电流测量以获得所测量的第一电流(I<subgt;G1</subgt;)并且在闭合的第二开关(S<subgt;2</subgt;)上实施电流测量以获得所测量的第二电流(I<subgt;G2</subgt;)，其中，始终仅闭合所述两个开关(S<subgt;1</subgt;、S<subgt;2</subgt;)中的一个开关，基于所述电池系统(12)的电压(U<subgt;P</subgt;/U<subgt;M</subgt;)和所述比较电阻(R<subgt;S</subgt;)的大小来计算经过所述开关(S<subgt;1</subgt;、S<subgt;2</subgt;)的理论电流(It1、It2)，并且将所测量的电流(I<subgt;G1</subgt;、I<subgt;G2</subgt;)与所属的理论电流(It1、It2)进行比较，其中，当比较结果低于或超过预先确定的参考值范围时，发出故障信号和/或实施故障动作。

技术研发人员：F-J·舒斯特
受保护的技术使用者：传感技术威德曼有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29