WO2023006443A1 - Verfahren zur eigendiagnose einer schaltung zur isolationswiderstandsmessung eines hochspannungssystems - Google Patents

Verfahren zur eigendiagnose einer schaltung zur isolationswiderstandsmessung eines hochspannungssystems Download PDF

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WO2023006443A1
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Franz-Josef Schuster
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Sensor-Technik Wiedemann Gmbh
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring the insulation of a battery-powered HV system, e.g. a HV drive system, as used in electric vehicles.
  • a battery-powered HV system e.g. a HV drive system
  • Such systems have operating voltages UB of several hundred volts. They can even be up to 1000 V and more.
  • a low-impedance connection between the HV system and ground e.g. a housing or vehicle chassis, must be identified in good time so that safety measures can be taken, e.g. disconnecting the battery from the drive system.
  • ECE R100 insulation measurements are prescribed for such systems in order to record the insulation resistance of the system, which must comply with certain limits.
  • ECE R100 The basic circuit diagram of such a measurement according to ECE R100 can be found in FIGS. 1 to 3 taken from Appendix 4 of ECE R100.
  • the voltages between the positive busbar and ground and between the negative busbar and ground are recorded.
  • Measurements of this type are carried out again when a known reference resistance is connected between the corresponding busbar and ground, which reference resistance preferably corresponds to the prescribed minimum value of the insulation resistance multiplied by the operating voltage of the system.
  • EP 1 857 825 B1 describes a method for carrying out the insulation measurement in accordance with ECE R100 in an automated manner.
  • Mechanical switches or semiconductor switches are provided for this purpose, which automatically switch on the comparison resistor alternately between the positive and negative busbars.
  • a disadvantage of this method is that two switches are now involved in the measurement, and that instead of one comparison resistor, which is switched on alternately between the positive or negative rail and ground, two identical comparison resistors must be provided, which are connected to ground by the switches . Both the switches and the provision of two identical ones Resistance can affect the measurement result, which in turn affects the reliability of such an automatic measurement.
  • the object of the present invention is to provide a method which increases the reliability of an automated measurement of the insulation resistance. According to the invention, this object is achieved by a method according to claim 1 . Further advantageous aspects, details and configurations of the invention result from the dependent claims, the description and the drawings.
  • the method according to the invention is used for self-diagnosis of the circuit for measuring insulation resistance, in particular for checking and thus ensuring the functionality of the switches installed in this circuit and also of the comparison resistors.
  • the circuit for measuring the insulation resistance itself contains the following components: a first switch, which connects the positive pole of the battery system to ground via a first comparison resistor connected in series, and a second switch, which connects the negative pole of the battery system to ground via a second comparison resistor connected in series, where the resistance value of the two comparison resistors is identical and, in particular, corresponds to the prescribed minimum value of the insulation resistance multiplied by the operating voltage of the system.
  • the theoretical current flow across the switches is calculated based on the operating voltage of the system and the size of the corresponding Comparative resistance calculated.
  • the measured current flow is compared with the associated theoretical current flow, and an error signal is output and/or an error action is carried out if the result of the comparison exceeds or falls below a predetermined reference value range.
  • Insulation resistance measurement can be completely checked for the functionality of its components, which improves the reliability of the measurement results of the insulation resistance measurement.
  • a defect in the switch could be, for example:
  • Switch does not switch on -> switch is non-conductive Too high a leakage current flows through the switch (predominantly with semiconductor switches)
  • a defect in the comparison resistor Rs could be:
  • the result of the insulation measurement can be checked for plausibility, which in turn improves the reliability of the insulation measurement itself.
  • a no-load current measurement is carried out in which both switches are open. An error signal is then issued and/or an error action is carried out if the no-load current exceeds a predetermined reference value.
  • the reference value range is preferably selected in such a way that temperature-related fluctuations in the measurement results or measurement value tolerances are taken into account in order to generate an error action or an error signal only if an error-related deviation of the determined values occurs.
  • the following errors are assumed if the measured current flow falls below the predetermined reference value range:
  • R s The resistance of R s is high (break). Appropriate measures to rectify the error can then be initiated immediately, eg replacement of the defective components.
  • the following errors are assumed if the measured current flow exceeds the predetermined reference value range:
  • the resistor Rs has a low resistance (short circuit).
  • the voltage difference between the positive pole of the battery system and ground and the voltage difference between the negative pole of the battery system and ground are preferably measured and the current flow is calculated as follows:
  • FIG. 4 shows the equivalent circuit diagram of an HV (high-voltage) drive system 10 with an HV battery 12, in particular based on Li with an output voltage in the range from 60 to 1500 V, and a drive 14 fed by the HV battery 12 becomes.
  • Battery 12 and drive 14 are connected via a positive bus bar 16 and a negative bus bar 18 .
  • the fault resistance RFP between ground 20 and positive busbar 16 as well as the fault resistance RFM between ground 20 and negative busbar 18 must therefore have an extremely high resistance, since a low-resistance connection of the system 10 to ground 20, e.g. the chassis of a motor vehicle, is life-threatening given the system voltages present can be.
  • a low-impedance connection e.g. ⁇ 100 Ohm/V
  • a measuring circuit 22 which consists of two identical comparison resistors R Si , Rs2, which are connected in series with an associated switch Si, S 2 to ground 20 in a voltage divider circuit are.
  • the switches Si, S 2 are preferably formed by semiconductor switches.
  • the two measuring resistors Rsi, Rs2 are only referred to as Rs below.
  • the battery voltage UB can be calculated by taking the difference between the two voltages UP and UM.
  • the two voltage measurements UP and UM are carried out digitally in practice, i.e. in a known manner using an AD converter and a microcontroller.
  • the insulation resistance can be calculated using the formulas from ECE R100, whereby the internal resistance of the voltmeter must be taken into account in the calculation.
  • the measuring circuit 22 exactly maps the measuring processes that are required according to ECE R 100 according to FIGS. 1 to 3 for detecting the insulation resistance.
  • the insulation resistance is calculated using the mathematical formulas specified in ECE R 100.
  • the aim of the invention is to further develop the circuit in such a way that any errors that could flow in through these additional components can be recognized in good time and, if necessary, react to them.
  • the current flows are calculated theoretically in connection with the voltage measurement mentioned above and are also recorded in practice using a current measuring device 24 .
  • the current I Gi , I G 2 actually flowing is determined using the ammeter 24 .
  • the measured current I Gi When Si is closed, the measured current I Gi must match Itl. The same applies to S 2 , I G2 and It2. If the measured current I Gi , I G2 deviates too much from the desired value It1, It2, it can be assumed that the switches Si, S2 or the measuring resistor Rs are defective.
  • a defective switch could be:
  • Switch does not switch on -> Switch is non-conductive - Too high a leakage current flows through the switch (predominantly with
  • a defect in the resistor could be: - Resistance drift upwards -> greater resistance
  • the voltage divider ratio results in a voltage across the side with the activated switch from UP or UM.
  • Resistance Rs is low-impedance (short circuit)

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Eigendiagnose einer Schaltung (22) zur Isolationswiderstandsmessung eines Batteriesystems, welche einen ersten Schalter (S1) aufweist, der den Pluspol des Batteriesystems (12) über einen in Reihe geschalteten ersten Vergleichswiderstand (RS) mit Masse verbindet und einen zweiten Schalter (S2), der den Minuspol des Batteriesystems (12) über einen in Reihe geschalteten zweiten Vergleichswiderstand mit Masse verbindet. Es werden Strommessungen über den geschlossenem ersten Schalter zum Erhalt eines gemessenen ersten Stromflusses (IG1) und über den geschlossenen zweiten Schalter zum Erhalt eines gemessenen zweiten Stromflusses (IG2) durchgeführt, wobei immer nur einer der beiden Schalter geschlossen ist, der theoretische Stromfluss (It1, It2) über die Schalter wird basierend auf der Spannung (UP/UM) des Batteriesystems (12) und der Größe des Vergleichswiderstands berechnet, und der gemessene Stromfluss (IG1, IG2) wird mit dem zugehörigen theoretischen Stromfluss (It1, It2) verglichen, wobei ein Fehlersignal abgegeben und/oder eine Fehleraktion durchgeführt wird, wenn das Vergleichsergebnis einen vorbestimmten Referenzwertbereich über- oder unterschreitet.

Description

Verfahren zur Eigendiagnose einer Schaltung zur Isolationswiderstandsmessung eines Hochspannungssystems Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Isolationsmessung eines Batteriegespeisten HV-Systerm, z.B. eines HV-Antriebssysterms, wie es in E- Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Derartige Systeme haben Betriebsspannungen UB von mehreren hundert Volt. Sie können sogar bis zu 1000 V und mehr betragen. Aus Sicherheitsgründen ist daher eine niederohmige Verbindung zwischen dem HV- System und Masse, z.B. einem Gehäuse oder Fahrzeugchassis rechtzeitig zu erkennen, um so Sicherheitsmaßnahmen einleiten zu können, z.B. die Batterie von dem Antriebssystem zu trennen.
Daher sind für derartige Systeme Isolationsmessungen vorgeschrieben, um den Isolationswiderstand des Systems zu erfassen, der bestimmte Grenzen einhalten muss. Eine derartige Isolationsmessung ist in der ECE R100 beschrieben. Das Prinzipschaltbild einer derartigen Messung nach ECE R100 ist in den aus Anhang 4 der ECE R100 entnommenen Figuren 1 bis 3 zu entnehmen. H Ierfür werden die Spannungen zwischen der positiven Sammelschiene und Masse als auch zwischen der negativen Sammelschiene und Masse erfasst. Derartige Messungen werden dann noch einmal durchgeführt, wenn zwischen der entsprechenden Sammelschiene und Masse ein bekannter Vergleichswiderstand geschaltet ist, der vorzugsweise dem vorgeschriebenen Mindestwert des Isolationswiderstandes multipliziert mit der Betriebsspannung des Systems entspricht.
Die EP 1 857 825 Bl beschreibt ein Verfahren, um die Isolationsmessung nach ECE R100 automatisiert durchzuführen. H Ierfür sind mechanische Schalter oder Ha Ibleiterscha Iter vorgesehen, die den Vergleichswiderstand automatisch abwechselnd zwischen der positiven und negativen Sammelschiene zuschalten. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass in die Messung nun zwei Schalter eingebunden sind, und dass statt eines Vergleichswiderstandes, der abwechselnd zwischen der positiven oder negativen Schiene und Masse zugeschaltet wird, zwei identische Vergleichswiderstände vorzusehen sind, die durch die Schalter mit Masse verbunden werden. Sowohl die Schalter als auch das Vorsehen von zwei identischen Widerständen können Auswirkungen auf das Messergebnis haben, was wiederum die Zuverlässigkeit einer derartigen automatischen Messung beeinträchtigt.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Zuverlässigkeit einer automatisierten Messung des Isolationswiderstandes erhöht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Aspekte, Details und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Eigendiagnose der Schaltung zur Isolationswiderstandsmessung, insbesondere zur Überprüfung und damit zur Sicherstellung der Funktionalität der in dieser Schaltung verbauten Schalter als auch der Vergleichswiderstände.
Die Schaltung zur Isolationswiderstandsmessung selbst enthält folgende Komponenten: einen ersten Schalter, der den Pluspol des Batteriesystems über einen in Reihe geschalteten ersten Vergleichswiderstand mit Masse verbindet und einen zweiten Schalter, der den Minuspol des Batteriesystems über einen in Reihe geschalteten zweiten Vergleichswiderstand mit Masse verbindet, wobei der Widerstandswert der beiden Vergleichswiderstände identisch ist und insbesondere dem vorgeschriebenen Mindestwert des Isolationswiderstandes multipliziert mit der Betriebsspannung des Systems entspricht.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nun Strommessungen über den geschlossenen ersten Schalter zum Erhalt eines gemessenen ersten Stromflusses und über den geschlossenen zweiten Schalter zum Erhalt eines gemessenen zweiten Stromflusses durchgeführt, wobei immer nur einer der beiden Schalter geschlossen ist.
Zudem wird der theoretische Stromfluss über die Schalter basierend auf der Betriebsspannung des Systems und der Größe des entsprechenden Vergleichswiderstands berechnet. Schließlich wird der gemessene Stromfluss mit dem zugehörigen theoretischen Stromfluss verglichen, und es wird ein Fehlersignal abgegeben und/oder eine Fehleraktion durchgeführt, wenn das Vergleichsergebnis einen vorbestimmten Referenzwertbereich überschreitet oder unterschreitet.
Auf diese Weise kann zum einen verifiziert werden, dass die Schalter sicher funktionieren, d.h. öffnen und schließen. Zum anderen kann hierdurch erfasst werden, ob die beiden Vergleichswiderstände in Ordnung sind. Es kann somit durch das erfindungsgemäße Verfahren die Schaltung zur automatischen
Isolationswiderstandsmessung komplett auf die Funktionalität ihrer Komponenten überprüft werden, was die Zuverlässigkeit der Messergebnisse der Isolationswiderstandmessung verbessert. Ein Defekt des Schalters könnte zum Beispiel sein:
Schalter schaltet nicht zu -> Schalter ist nichtleitend Durch den Schalter fließt ein zu hoher Leckstrom (überwiegend bei Halbleiterschalter)
Schalter schaltet nicht ab -> Schalter ist immer leitend
Ein Defekt des Vergleichswiderstandes Rs könnte sein:
Widerstandsdrift nach oben -> größerer Widerstand Widerstandsdrift nach unten -> kleinerer Widerstand Widerstandsbruch -> unendlicher Widerstand - Kurzschluss
Weiterhin kann anhand der Strommessung, wenn diese genau genug ist, das Ergebnis der Isolationsmessung plausibilisiert werden, was wiederum die Zuverlässigkeit der Isolationsmessung selbst verbessert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Leerlaufstrommessung durchgeführt wird, bei der beide Schalter geöffnet sind. Es wird dann ein Fehlersignal abgegeben und/oder eine Fehleraktion durchgeführt, wenn der Leerlaufstrom einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet.
Wenn beide Schalter geöffnet sind, d.h. kein Schalter aktiviert ist, sollte abzüglich den Messungenauigkeiten - Genauigkeit der Strommessung und/oder Leckstrom der Ha Ibleiterscha Iter - kein Strom messbar sein. Überschreitet der gemessene Strom dennoch den Referenzwert, ist zum Beispiel auf einen zu hohen Leckstrom der Halbleiterschalter zu schließen.
Vorzugsweise wird der Referenzwertbereich derart gewählt wird, dass temperaturbedingte Schwankungen der Messergebnisse oder Messwerttoleranzen berücksichtigt werden, um eine Fehleraktion oder ein Fehlersignal nur dann zu generieren, wenn eine fehlerbedingte Abweichung der ermittelten Werte auftritt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden folgende Fehler angenommen, wenn der gemessene Stromfluss den vorbestimmten Referenzwertbereich unterschreitet:
Der Schalter schließt nicht korrekt
Der Widerstandswert von Rs ist zu groß (Drift)
Der Widerstand von Rs ist hochohmig (Bruch). Entsprechende Maßnahmen zur Behebung der Fehler können dann sofort eingeleitet werden, z.B. Austausch der defekten Komponenten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden folgende Fehler angenommen, wenn der gemessene Stromfluss den vorbestimmten Referenzwertbereich überschreitet:
Der Widerstandswert von Rs ist zu klein (Drift)
Der Widerstand Rs ist niederohmig (Kurzschluss).
Mit diesem Verfahren können somit einfach und schnell konkrete Fehlersituationen erfasst und entsprechend auf diese reagiert werden.
Vorzugsweise wird die Spannungsdifferenz des Pluspols des Batteriesystems zu Masse als auch die Spannungsdifferenz des Minuspols des Batteriesystems zu Masse gemessen und der Stromfluss wird wie folgt berechnet:
Itl = UP / Rs - It2 = UM / Rs.
Hierdurch lassen sich auf einfach Weise die theoretischen Stromwerte erhalten, die dann als Referenzwerte verwendet werden können. Vorzugsweise werden die Werte aus der Spannungsmessung und/oder der
Strommessung einem AD-Wandler zugeführt und die Verarbeitung der Signale erfolgt digital in einem Microcontroller. Auf diese Weise lässt sich die gesamte Auswertung der Signale und die Speicherung von Toleranzen etc. für die Bewertung der Signale, die Erfassung von Driften etc. einfacher und programmgesteuert durchführen.
Folgende Ausdrücke werden synonym verwendet: Pluspol - positive Sammelschiene; Minuspol - negative Sammelschiene; HV - Hochspannung; Widerstand - Vergleichswiderstand - Vergleichsmesswiderstand;
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 bis 3 Schaltbilder für das Verfahren der Isolationswiderstandmessung nach ECE R100; und
Fig. 4 ein Schaltbild zur automatischen Erfassung des Isolationswiderstandes und zur Erfassung des Stromflusses zur Eigendiagnose der Schaltung zur Erfassung des Isolationswiderstandes;
Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 4 zeigt das Ersatzschaltbild eines HV(Hochspannungs)-Antriebssystems 10 mit einer HV-Batterie 12, insbesondere auf Li-Basis mit einer Ausgangsspannung im Bereich von 60 bis 1500 V, und einem Antrieb 14, das von der HV-Batterie 12 gespeist wird. Batterie 12 und Antrieb 14 sind über eine positive Sammelschiene 16 und eine negative Sammelschiene 18 verbunden. Aus Gründen der Sicherheit ist es höchst wichtig, dass die beiden Sammelschienen 16, 18 gegenüber Masse 20 isoliert sind. Der Fehlerwiderstand RFP zwischen Masse 20 und positiver Sammelschiene 16 als auch der Fehlerwiderstand RFM zwischen Masse 20 und negativer Sammelschiene 18 müssen daher äußerst hochohmig sein, da eine niederohmige Verbindung des Systems 10 zu Masse 20, z.B. dem Chassis eines Kraftfahrzeugs, bei den vorliegenden Systemspannungen lebensgefährlich sein kann. Aus Sicherheitsgründen ist deshalb eine niederohmige Verbindung (z.B. < 100 Ohm/V) zwischen Batterie und Gehäuse rechtzeitig zu erkennen und die Batterie vom Kreis zu trennen.
Gemäß der Erfindung werden alle nach ECE R 100 notwendigen Messungen zur Isolationswiderstandsmessung Spannungsmessungen über eine Messschaltung 22 durchgeführt, die aus zwei identischen Vergleichswiderständen RSi, Rs2 besteht, die in einer Spannungsteilerschaltung in Reihe mit jeweils einem zugehörigen Schalter Si, S2 mit Masse 20 verbunden sind. Die Schalter Si, S2 sind vorzugsweise durch Halbleiterschalter gebildet. Die beiden Messwiderstände Rsi, Rs2 werden nachfolgend nur mit Rs bezeichnet.
Durch wechselseitiges Öffnen und Schließen der beiden Schalter Si und S2 können damit über Spannungsmessgeräte 26a, b erfasst werden:
- UP, d.h. der Spannungsabfall zwischen positiver Sammelleitung 16 und Masse 20 über Rs und den Schalter Si, wobei der Spannungsabfall am Schalter SI vernachlässigbar sein sollte und
- UM, d.h. der Spannungsabfall zwischen negativer Sammelleitung 18 und Masse 20 über Rs und den Schalter S2, wobei auch am Schalter S2 der Spannungsabfall vernachlässigbar sein sollte.
Die Batteriespannung UB kann durch Differenzbildung der beiden Spannungen UP und UM errechnet werden.
Es ist anzumerken, dass die beiden Spannungsmessungen UP und UM in der Praxis digital durchgeführt werden, d.h. in bekannter Weise unter Verwendung eines AD- Wandlers und eines Microcontrollers.
Durch die obigen Spannungsmessungen kann mit Hilfe der Formeln aus der ECE R100 der Isolationswiderstand berechnet werden, wobei der Innenwiderstand des Spannungsmessgeräts bei der Berechnung zu berücksichtigen ist.
Insofern bildet die Messschaltung 22 exakt die Messvorgänge ab, die nach ECE R 100 gemäß den Figuren 1 bis 3 für die Erfassung des Isolationswiderstandes erforderlich sind. Die Berechnung des Isolationswiderstandes erfolgt dabei nach den in der ECE R 100 angegebenen mathematischen Formeln.
Da durch die Messschaltung 22 Schaltungskomponenten Si und S2 eingeführt werden, die bei der ursprünglichen Schaltung nach ECE R 100 gemäß den Figuren 1 bis 3 nicht vorgesehen waren, ist es Ziel der Erfindung die Schaltung so weiterzubilden, um eventuelle Fehler, die durch diese zusätzlichen Komponenten einfließen könnten, rechtzeitig zu erkennen und gegebenenfalls darauf zu reagieren. Erfindungsgemäß werden die Stromflüsse in Verbindung mit der oben genannten Spannungsmessung theoretisch errechnet und auch praktisch über ein Strommessgerät 24 erfasst.
Die theoretischen Stromwerte Itl und It2 können einfach nach den Formeln Itl = UP / Rs und It2 = UM / RS aus den ermittelten Spannungswerten UP, UM und dem Wert der Vergleichswiderstände Rs berechnet werden.
Zudem wird erfindungsgemäß bei der obigen alternierenden Erfassung der beiden Spannungen UP und UM über die beiden Vergleichswiderstände Rs mittels des Strommessgeräts 24 der tatsächlich fließende Strom IGi, IG2 ermittelt.
Wenn Si geschlossen wird, muss der gemessene Strom IGi mit Itl übereinstimmen. Gleiches gilt für S2, IG2 und It2. Wenn der gemessene Strom IGi, IG2zu stark vom Sollwert Itl, It2 abweicht, kann von einem Defekt der Schalter Si, S2 bzw. des Messwiderstands Rs ausgegangen werden.
Ein Defekt des Schalters könnte sein:
Schalter schaltet nicht zu -> Schalter ist nichtleitend - Durch den Schalter fließt ein zu hoher Leckstrom (überwiegend bei
Halbleiterschalter)
Schalter schaltet nicht ab -> Schalter ist immer leitend
Ein Defekt des Widerstandes könnte sein: - Widerstandsdrift nach oben -> größerer Widerstand
Widerstandsdrift nach unten -> kleinerer Widerstand Widerstandsbruch -> unendlicher Widerstand Kurzschluss Weiterhin kann anhand der Strommessung (wenn diese genau genug ist) das Ergebnis der Isolationsmessung plausibilisiert werden.
Beispiel: Batteriespannung UB = 600 V Vergleichswiderstände Rs = 1 MW 1. Zustand: Ein Schalter aktiviert
Wird ein Schalter aktiviert, stellt sich durch das Spannungsteilerverhältnis eine Spannung über die Seite mit dem aktivierten Schalter von UP bzw. UM ein.
Der theoretische Strom Itl/It2 über den aktivierten Schalter S1/S2 errechnet sich aus Itl = UP/RS, It2 = UM/RS, was den Sollwert des zu erwartenden gemessenen Stroms IGI/IG2 darstellt.
Ist der gemessene Strom IGI/IG2 über den ersten/zweiten Schalter S1/S2 zuzüglich sämtlicher Messungenauigkeiten (Genauigkeit der Spannungsmessung, Genauigkeit der Strommessung, Toleranz des Widerstandes Rs, Temperaturdrift) kleiner als der Sollwert Itl/It2, so ist auf folgende Fehler zu schließen:
Schalter schaltet nicht zu Widerstandswert von Rs ist zu groß (Drift)
Widerstand Rs ist hochohmig (Bruch)
Ist der gemessene Strom IGI/IG2 abzüglich sämtlicher Messungenauigkeiten (Genauigkeit der Spannungsmessung, Genauigkeit der Strommessung, Toleranz des Widerstandes Rs, Temperaturdrift) größer als der Sollwert Itl/It2, so ist auf folgende Fehler zu schließen: - Widerstandswert von Rs ist zu klein (Drift)
Widerstand Rs ist niederohmig (Kurzschluss)
2. Zustand: Kein Schalter aktiviert Wenn kein Schalter aktiviert ist, sollte abzüglich den Messungenauigkeiten
(Genauigkeit der Strommessung, Leckstrom der Halbleiterschalter) kein Strom messbar sein. Ist der gemessene Strom dennoch zu groß, ist auf einen zu hohen Leckstrom der Ha Ibleiterscha Iter zu schließen. Bezugszeichenliste
10 Hochspannungs-Antriebssystem,
12 HV-Batterie
14 Antrieb
16 positive Sammelschiene
18 negative Sammelschiene
20 Masse - Gehäuse - Kfz-Chassis
22 Messschaltung
24 Strommessgerät
26a, b Spannungsmessgerät
Rs Vergleichswiderstand
51 erster Schalter
5 zweiter Schalter
UP Spannung zwischen positiver Sammelschiene und Masse
UM Spannung zwischen negativer Sammelschiene und Masse RFP Fehlerwiderstand zwischen positiver Sammelschiene und Masse RFM Fehlerwiderstand zwischen negativer Sammelschiene und Masse 1 /2 gemessener Strom
UB Betriebsspannung des Systems

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Eigendiagnose einer Schaltung (22) zur Isolationswiderstandsmessung eines Batteriesystems, insbesondere in Kraftfahrzeugen, welche Schaltung (22) folgende Komponenten umfasst: einen ersten Schalter (Si), der den Pluspol des Batteriesystems (12) über einen in Reihe geschalteten ersten Vergleichswiderstand (Rs) mit Masse verbindet und einen zweiten Schalter (S2), der den Minuspol des Batteriesystems (12) über einen in Reihe geschalteten zweiten Vergleichswiderstand (Rs) mit Masse verbindet, in welchem Verfahren Strommessungen über den geschlossenem ersten Schalter (Si) zum Erhalt eines gemessenen ersten Stromflusses (IGi) und über den geschlossenen zweiten Schalter (S2) zum Erhalt eines gemessenen zweiten Stromflusses (IG2) durchgeführt werden, wobei immer nur einer der beiden Schalter (Si, S ) geschlossen ist, wobei zudem der theoretische Stromfluss (Itl, It2) über die Schalter (Si, S ) basierend auf der Spannung (UP/UM) des Batteriesystems (12) und der Größe des Vergleichswiderstands (Rs) berechnet wird, bei welchem Verfahren der gemessene Stromfluss (IGi, IG2) mit dem zugehörigen theoretischen Stromfluss (Itl, It2) verglichen wird, und ein Fehlersignal abgegeben und/oder eine Fehleraktion durchgeführt wird, wenn das Vergleichsergebnis einen vorbestimmten Referenzwertbereich überschreitet oder unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leerlaufstrommessung durchgeführt wird, bei der beide Schalter (Si, S ) geöffnet sind, und dass ein Fehlersignal abgegeben und/oder eine Fehleraktion durchgeführt wird, wenn der Leerlaufstrom einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwertbereich derart gewählt wird, dass temperaturbedingte Schwankungen der Messergebnisse oder Messwerttoleranzen berücksichtigt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der gemessene Stromfluss den vorbestimmten Referenzwertbereich unterschreitet, folgende Fehler angenommen werden:
Der Schalter (Si, S ) schließt nicht korrekt Der Widerstandswert von Rs ist zu groß (Drift)
Der Widerstand Rs ist hochohmig (Bruch).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der gemessene Stromfluss den vorbestimmten Referenzwertbereich überschreitet, folgende Fehler angenommen werden:
Der Widerstandswert von Rs ist zu klein (Drift)
Der Widerstand Rs ist niederohmig (Kurzschluss).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsdifferenz (UP) des Pluspols des Batteriesystems zu Masse als auch die Spannungsdifferenz (UM) des Minuspols des Batteriesystems zu Masse gemessen wird und der theoretische Stromfluss wie folgt berechnet wird:
Itl = UP / Rs It2 = UM / Rs.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schalter (Si, S ) Halbleiterschalter verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte aus der Spannungsmessung einem AD-Wandler zugeführt werden und die Verarbeitung der Signale digital in einem Microcontroller erfolgt.
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