CN117940780A - 用于对用于高压***的绝缘电阻测量的电路进行自诊断的方法 - Google Patents
用于对用于高压***的绝缘电阻测量的电路进行自诊断的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117940780A CN117940780A CN202280061633.6A CN202280061633A CN117940780A CN 117940780 A CN117940780 A CN 117940780A CN 202280061633 A CN202280061633 A CN 202280061633A CN 117940780 A CN117940780 A CN 117940780A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switch
- current
- measurement
- measured
- battery system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/025—Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
本发明涉及一种对用于电池***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(S1)，所述第一开关将所述电池***(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***(12)的负极经由串联的第二比较电阻(RS)与接地线连接。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，始终仅闭合所述两个开关(S1、S2)中的一个开关，基于所述电池***(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)，并且将所测量的电流(IG1、IG2)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。
Description
技术领域
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)***、例如HV驱动***进行绝缘测量的方法。这种***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***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***断开。
背景技术
因此，对于这种***规定了绝缘测量，以便检测所述***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***的运行电压。
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。
发明内容
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。
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。
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***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***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***的运行电压。
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。
此外，基于所述***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。
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。
所述开关的损坏例如可能是：
-开关未接通，即开关不导电
-过高的漏电流流过开关(主要在半导体开关的情况下)
-开关未关断，即开关始终导电
所述比较电阻RS的损坏可能是：
-电阻向上漂移，即更大的电阻
-电阻向下漂移，即更小的电阻
-电阻断路(Widerstandsbruch)，即无穷大的电阻
-短路
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。
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。
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。
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。
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：
-开关未正确地闭合
-RS的电阻值过大(漂移)
-RS的电阻是高阻抗的(断路)
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。
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：
-RS的电阻值过小(漂移)
-电阻RS是低阻抗的(短路)
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。
优选地，测量所述电池***的正极相对于接地线的电压差以及所述电池***的负极相对于接地线的电压差，并且如下计算电流：
-It1＝UP/RS
-It2＝UM/RS。
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。
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。
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。
附图说明
接下来将借助实施例结合附图详细解释本发明。附图中：
图1至图3示出根据ECE R100的绝缘电阻测量方法的电路图；并且
图4示出用于自动检测绝缘电阻且用于检测电流以对用于检测绝缘电阻的电路进行自诊断的电路图。
具体实施方式
图4示出HV(高压)驱动***10的等效电路图，所述HV驱动***具有HV电池12(特别是基于锂的、具有在60至1500V范围内的输出电压的HV电池)和由HV电池12供电的驱动装置14。电池12和驱动装置14经由正母线16和负母线18连接。
出于安全的原因，这两个母线16、18相对于接地线20绝缘是非常重要的。因此，接地线20与正母线16之间的故障电阻RFP以及接地线20与负母线18之间的故障电阻RFM必须是极其高阻抗的，因为***10与接地线20(例如机动车的底盘)的低阻抗的连接在当前***电压下可能是致命的。因此，出于安全原因，必须及时地识别在电池与壳体之间的低阻抗的连接(例如＜100Ohm/V)并且将电池与回路断开。
根据本发明，经由测量电路22实施根据ECE R100的对于绝缘电阻测量电压测量所需的所有测量，所述测量电路由两个相同的比较电阻RS1、RS2组成，它们在分压器电路中分别与一个所属的开关S1、S2串联地连接至接地线20。开关S1、S2优选由半导体开关构成。所述两个测量电阻RS1、RS2在下文中仅以RS表示。
通过交替地打开和闭合两个开关S1和S2，因此可以经由电压测量设备26a、26b检测：
-UP，即在正母线16与接地线20之间在RS和开关S1两端的电压降，其中，在开关S1上的电压降应可忽略不计，以及
-UM，即在负母线18与接地线20之间在RS和开关S2两端的电压降，其中，在开关S2上的电压降也应可忽略不计。
电池电压UB可以通过所述两个电压UP和UM的差值形成来计算。
应注意的是，在实际中以数字方式、即以已知的方式在使用AD转换器和微控制器的情况下实施两个电压测量UP和UM。
通过上述电压测量可以借助来自ECE R100的公式计算绝缘电阻，其中，在计算时必须考虑电压测量设备的内电阻。
就这点而言，测量电路22准确地描绘了根据图1至3的按照ECE R100对于检测绝缘电阻所需的测量过程。在此，按照在ECE R100中给出的数学公式来计算绝缘电阻。
由于通过测量电路22引入开关组件S1和S2，所述开关组件在根据图1至3的按照ECER100的原始电路中没有设置，所以本发明的目的是这样改进所述电路，以便及时地识别可能由于这些附加组件带来的可能故障并且必要时对其做出反应。
根据本发明，结合上述电压测量在理论上计算电流并且实际上也经由电流测量设备24检测所述电流。
理论电流值It1和It2可以简单地根据公式It1＝UP/RS和It2＝UM/RS从所求得的电压值UP、UM和比较电阻RS的值中计算。
此外，根据本发明在上述交替地检测在所述两个比较电阻RS两端的两个电压UP和UM时，借助电流测量设备24求得实际流动的电流IG1、IG2。
当S1闭合时，所测量的电流IG1必须与It1一致。这同样适用于S2、IG2和It2。当所测量的电流IG1、IG2与目标值It1、It2偏离太大时，可以认为开关S1、S2或测量电阻RS有损坏。
所述开关的损坏可能是：
-开关未接通，即开关不导电
-过高的漏电流流过开关(主要在半导体开关的情况下)
-开关未关断，即开关始终导电
电阻的损坏可能是：
-电阻向上漂移，即更大的电阻
-电阻向下漂移，即更小的电阻
-电阻断路，即无穷大的电阻
-短路
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。
示例：
电池电压UB＝600V，
比较电阻RS＝1MΩ。
1.状态：开关被激活
如果开关被激活，则通过分压比在激活的开关的侧上出现电压，电压值为UP或UM。经过激活的开关S1/S2的理论电流It1/It2从It1＝UP/RS、It2＝UM/RS计算出，这表示所期望的测量的电流IG1/IG2的目标值。
如果所测量的经过第一/第二开关S1/S2的电流IG1/IG2加上全部的测量精度(电压测量的精度、电流测量的精度、电阻RS的公差、温度漂移)小于目标值It1/It2，则可以推断出以下故障：
-开关未接通
-RS的电阻值过大(漂移)
-电阻RS是高阻抗的(断路)
如果所测量的电流IG1/IG2减去全部的测量精度(电压测量的精度、电流测量的精度、电阻RS的公差、温度漂移)大于目标值It1/It2，则可以推断出以下故障：
-RS的电阻值过小(漂移)
-电阻RS是低阻抗的(短路)
2.状态：没有开关被激活
当没有开关被激活时，在减去测量精度(测量电流的精度、半导体开关的漏电流)的情况下应无法测量电流。如果所测量的电流还是过大，则可以推断出半导体开关的过高的漏电流。
附图标记列表
10 高压驱动***
12 HV电池
14 驱动装置
16 正母线
18 负母线
20 接地线-壳体-机动车底盘
22 测量电路
24 电流测量设备
26a、26b电压测量设备
RS 比较电阻
S1 第一开关
S2 第二开关
UP 正母线和接地线之间的电压
UM 负母线和接地线之间的电压
RFP 正母线和接地线之间的故障电阻
RFM 负母线和接地线之间的故障电阻
IG1/2 所测量的电流
UB ***的运行电压
Claims (8)
1.用于对电池***、特别是机动车中的电池***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***(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***(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***(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：
-所述开关(S1、S2)未正确地闭合
-RS的电阻值过大(漂移)
-电阻RS是高阻抗的(断路)。
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：
-RS的电阻值过小(漂移)
-电阻RS是低阻抗的(短路)。
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***的正极相对于接地线的电压差(UP)以及所述电池***的负极相对于接地线的电压差(UM)，并且如下计算理论电流：
-It1＝UP/RS
-It2＝UM/RS。
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。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021119830.5 | 2021-07-30 | ||
| DE102021119830.5A DE102021119830B3 (de) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | Verfahren zur Eigendiagnose einer Schaltung zur Isolationswiderstandsmessung eines Hochspannungssystems |
| PCT/EP2022/069833 WO2023006443A1 (de) | 2021-07-30 | 2022-07-15 | Verfahren zur eigendiagnose einer schaltung zur isolationswiderstandsmessung eines hochspannungssystems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117940780A true CN117940780A (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=82655048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202280061633.6A Pending CN117940780A (zh) | 2021-07-30 | 2022-07-15 | 用于对用于高压***的绝缘电阻测量的电路进行自诊断的方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4377703A1 (zh) |
| CN (1) | CN117940780A (zh) |
| DE (1) | DE102021119830B3 (zh) |
| WO (1) | WO2023006443A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11714111B2 (en) * | 2021-02-12 | 2023-08-01 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Isolation measurement monitoring for ASIL applications |
| CN116087622B (zh) * | 2023-04-11 | 2023-09-05 | 苏州清研精准汽车科技有限公司 | 检测准确度预测方法、装置、处理设备及存储介质 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006022686B4 (de) | 2006-05-16 | 2018-03-15 | Sma Solar Technology Ag | Messanordnung zur Ermittlung des Isolationswiderstandes einer elektrischen Vorrichtung oder einer Anlage |
| KR101354583B1 (ko) | 2010-09-17 | 2014-01-22 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 누설전류를 발생시키지 않고 셀프 테스트 기능을 가진 절연저항 측정회로 |
| KR101475914B1 (ko) * | 2012-04-04 | 2014-12-23 | 주식회사 엘지화학 | 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법 |
| KR101473395B1 (ko) * | 2012-04-04 | 2014-12-16 | 주식회사 엘지화학 | 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법 |
| US10371735B2 (en) | 2015-11-16 | 2019-08-06 | Deere & Company | Method and system for monitoring electrical isolation |
| DE102016122115B3 (de) * | 2016-11-17 | 2018-04-12 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Schaltzustand eines mechanischen schalters |
| CN109100618B (zh) * | 2017-06-20 | 2024-05-31 | 联合汽车电子有限公司 | 高压电池绝缘检测***及方法 |
| CN108333548A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-07-27 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 绝缘电阻测量设备及故障自诊断方法 |
| DE102018124109A1 (de) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Sensor-Technik Wiedemann Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Isolationswiderstandes |
| CN112526424B (zh) * | 2019-09-18 | 2021-09-28 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种绝缘检测电路的检测方法及电池管理*** |
| US20220203838A1 (en) * | 2019-10-31 | 2022-06-30 | Lg Energy Solution, Ltd. | Electric Leakage Detection Apparatus, Electric Leakage Detection Method and Electric Vehicle |
-
2021
- 2021-07-30 DE DE102021119830.5A patent/DE102021119830B3/de active Active
-
2022
- 2022-07-15 CN CN202280061633.6A patent/CN117940780A/zh active Pending
- 2022-07-15 WO PCT/EP2022/069833 patent/WO2023006443A1/de active Application Filing
- 2022-07-15 EP EP22744466.8A patent/EP4377703A1/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023006443A1 (de) | 2023-02-02 |
| DE102021119830B3 (de) | 2022-12-01 |
| EP4377703A1 (de) | 2024-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102511009B (zh) | 用于诊断切断和连接电池和车载电力网的设备操作的方法 | |
| EP3182146B1 (en) | Electronic device, system and method for insulation resistance measurements with functions of self-diagnosis and diagnosis of insulation loss with respect to ground of an energized electrical apparatus | |
| CN109521359B (zh) | 一种动力电池负极继电器状态检测电路及方法 | |
| CN117940780A (zh) | 用于对用于高压***的绝缘电阻测量的电路进行自诊断的方法 | |
| US9194918B2 (en) | Leakage detection circuit with integral circuit robustness check | |
| US7808245B2 (en) | Testing method for a ground fault detector | |
| US9070523B2 (en) | Relay module for vehicle battery system | |
| EP3408130A1 (en) | Arrangement with battery system for providing electric energy to a vehicle | |
| CN112659898B (zh) | 汽车的绝缘电阻检测电路的故障诊断装置、方法和汽车 | |
| CN110907853B (zh) | 负载状态的检测电路及方法 | |
| KR20140136844A (ko) | 배터리 팩의 릴레이 진단장치 및 배터리 제어 시스템 | |
| KR102410465B1 (ko) | 배터리 시스템 고장 진단 장치 | |
| US20100289499A1 (en) | Monitoring device for monitoring a terminal of a terminal component | |
| KR101708984B1 (ko) | 전기 고전압 시스템에서 전압의 부재를 결정하기 위한 방법 및 전기 고전압 시스템 | |
| US11124138B2 (en) | Device for supplying power to a control unit and method for monitoring a power supply | |
| CN114987202A (zh) | 使电流流动中断的接触器、集成电路、方法 | |
| KR20180042755A (ko) | Ｐｒａ 고장 진단 장치 | |
| US11130406B2 (en) | Integrated standard-compliant data acquisition device | |
| US11635466B2 (en) | System and method for diagnosing relay fault | |
| US11592485B2 (en) | Methods and apparatus for contactor weld detection in a vehicle | |
| US20130270901A1 (en) | Method and Arrangement for Diagnosing Drivers of Contactors, Battery, and Motor Vehicle having such a Battery | |
| KR102291762B1 (ko) | 릴레이 진단 회로 | |
| EP3933421B1 (en) | Detection circuit and detection method for electric control device, and electric vehicle | |
| CN107015108B (zh) | 用于在车辆中进行电功能测试的方法以及装置 | |
| CN115603273A (zh) | 用于识别电路中的接地故障的位置的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |