【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
用于絕緣電阻測量和絕緣損耗診斷的裝置、系統(tǒng)和方法
本專利技術(shù)涉及一種用于測量通電的電氣設(shè)備相對于地的絕緣電阻的裝置、系統(tǒng)和方法,并且因此還涉及用于診斷這種設(shè)備的絕緣損耗的裝置、系統(tǒng)和方法。具體來說,用于具有自我診斷功能的絕緣電阻測量和用于診斷通電的電氣設(shè)備的相對于地的絕緣損耗的診斷的電子裝置系統(tǒng)和方法。值得指出的是,盡管本說明書通過示例的方式具體地示出本專利技術(shù)應(yīng)用于用于電動機(jī)或混合動力發(fā)動機(jī)的電池,但是顯然本專利技術(shù)以相同的方式適用于相對于地面或相對于通用參考或安全接地的任何通電的電氣設(shè)備或系統(tǒng)。本專利技術(shù)還涉及上述裝置的自我診斷方法。
技術(shù)介紹
在具有高標(biāo)稱電壓的電化學(xué)電池(例如在電動和混合動力車輛中)的使用中,不斷增加的擴(kuò)散導(dǎo)致可能的電風(fēng)險,該電風(fēng)險與使用這樣的對人和物具有潛在的危險的電壓相關(guān)聯(lián)。因此,與使用電力相關(guān)聯(lián)的危險,迄今為止其主要被認(rèn)為與在工作或家庭環(huán)境內(nèi)使用電力相關(guān)聯(lián),現(xiàn)在還出現(xiàn)在配備有存儲系統(tǒng)的電動或混合動力車輛上,該存儲系統(tǒng)以可能危險的電壓為特征。預(yù)期在未來幾年內(nèi),電動牽引在車輛上的進(jìn)一步擴(kuò)散(與其用于運(yùn)輸人和物的頻繁和廣泛使用相關(guān)聯(lián))可能導(dǎo)致與使用鋰電池用于牽引相關(guān)聯(lián)的電風(fēng)險和潛在危險,其在未來變成對于使用這種交通工具的人的安全風(fēng)險的主要原因之一。可能的缺陷(諸如像由于電氣設(shè)備的組件陳舊導(dǎo)致的故障、電介質(zhì)擊穿或放電)引起保護(hù)免受潛在危險事件的問題,危險事件諸如發(fā)生短路或絕緣損耗,其可能導(dǎo)致火災(zāi)和/或爆炸,如果它們存在于易燃或爆炸性物質(zhì)則這可能也是特別嚴(yán)重的,并且甚至?xí)谷说纳幱谖kU之中。在這些可能的缺陷中,電池電壓相對于地面或通 ...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電子裝置(1),用于診斷通電的電氣裝置(2)相對于地(3)的絕緣損耗,電氣裝置(2)具有負(fù)極端子(21)和正極端子(22),診斷通過測量存在于所述負(fù)極端子(21)和所述地(3)之間的負(fù)極端子絕緣電阻(RI
【技術(shù)特征摘要】
2015.12.18 IT 1020150000849571.一種電子裝置(1),用于診斷通電的電氣裝置(2)相對于地(3)的絕緣損耗,電氣裝置(2)具有負(fù)極端子(21)和正極端子(22),診斷通過測量存在于所述負(fù)極端子(21)和所述地(3)之間的負(fù)極端子絕緣電阻(RIminus)以及存在于所述正極端子(22)和所述地(3)之間的正極端子絕緣電阻(RIplus),裝置(1)包括:-第一裝置端子(11)和第二裝置端子(12),第一裝置端子(11)和第二裝置端子(12)適合于分別連接到通電的電氣設(shè)備(2)的負(fù)極端子(21)和正極端子(22);-第一電阻開關(guān)組(13),第一電阻開關(guān)組(13)包括第一采樣電阻(RSminus),通過第一采樣電阻插入開關(guān)(Sminus),第一采樣電阻(RSminus)適于以受控的方式連接在第一裝置端子(11)和地(3)之間,或從第一裝置端子(11)和地(3)之間斷開連接;-第一測量電路(15),第一測量電路(15)與第一電阻開關(guān)組(13)并聯(lián)地布置在第一裝置端子(11)和地(3)之間;-第二電阻開關(guān)組(14),第二電阻開關(guān)組(14)包括第二采樣電阻(RSplus),通過第二采樣電阻插入開關(guān)(Splus),第二采樣電阻(RSplus)適于以受控的方式連接在第二裝置端子(12)和地(3)之間,或從第二裝置端子(12)和地(3)之間斷開連接;-第二測量電路(16),第二測量電路(16)與第二電阻開關(guān)組(14)并聯(lián)地布置在第二裝置端子(12)和地(3)之間;其中第一測量電路(15)包括:-第一檢測電路(150),第一檢測電路(150)至少包括相互并聯(lián)布置的第一電阻器(R2)和第一電容器(C1),使得當(dāng)?shù)谝谎b置端子(11)連接到通電的電氣設(shè)備(2)時,在測量達(dá)到第一穩(wěn)定狀態(tài)所需的瞬變之后,在第一電容器(C1)的端部處存在取決于通電的電氣設(shè)備(2)的負(fù)電壓(Vminus)的第一檢測電壓(VCminus);第一檢測電路(150)還包括第一電壓表(Uminus);-第一電荷調(diào)制電路(151),第一電荷調(diào)制電路(151)與第一檢測電路(150)并聯(lián)地布置,并且包括第一調(diào)制電阻(R1)和第一調(diào)制開關(guān)(SW1),第一調(diào)制開關(guān)(SW1)與第一調(diào)制電阻(R1)串聯(lián)地布置并且適于由第一驅(qū)動信號(VSW-minus)控制,使得當(dāng)?shù)谝谎b置端子(11)連接到通電的電氣設(shè)備(2)時,在第一調(diào)制開關(guān)(SW1)的每個閉合和斷開時段的期間,第一電容器(C1)分別被部分地放電和再充電,使得第一檢測電壓(VCminus)在第一檢測電壓最大值(VCminus-MAX)和第一檢測電壓最小值(VCminus-MIN)之間圍繞第一檢測電壓中間值(VCminus)振蕩,第一檢測電壓中間值(VCminus)表示通電的電氣設(shè)備(2)的負(fù)電壓(Vminus);-第一分壓電阻器(RBminus),第一分壓電阻器(RBminus)連接在第一裝置端子(11)和第一檢測電路(150)之間,使得第一分壓電阻器(RBminus)和第一檢測電路(150)相互串聯(lián)地布置;并且其中第二測量電路(16)包括:-第二檢測電路(160),第二檢測電路(160)至少包括相互并聯(lián)布置的第二電阻器(R6)和第二電容器(C2),使得當(dāng)?shù)诙b置端子(12)連接到通電的電氣設(shè)備(2)時,在測量達(dá)到第二穩(wěn)定狀態(tài)所需的瞬變之后,在第二電容器(C2)的端部處存在取決于通電的電氣設(shè)備(2)的正電壓(Vplus)的第二檢測電壓(VCplus);第二檢測電路(160)還包括第二電壓表(Uplus);-第二電荷調(diào)制電路(161),第二電荷調(diào)制電路(161)與第二檢測電路(160)并聯(lián)布置,并且包括第二調(diào)制電阻(R5)和第二調(diào)制開關(guān)(SW2),第二調(diào)制開關(guān)(SW2)與第二調(diào)制電阻(R5)串聯(lián)布置并且適于由第二驅(qū)動信號(Vsw-plus)控制,使得當(dāng)?shù)诙b置端子(12)連接到通電的電氣設(shè)備(2)時,在第二調(diào)制開關(guān)(SW2)的每個閉合和斷開時段的期間,第二電容器(C2)分別被部分地放電和再充電,使得第二檢測電壓(VCplus)在第二檢測電壓最大值(VCplus-MAX)和第二檢測電壓最小值(VCplus-MIN)之間之間圍繞第二檢測電壓中間值(VCplus)振蕩,第二檢測電壓中間值(VCplus)表示通電的電氣設(shè)備(2)的正電壓(Vplus);-第二分壓電阻器(RBplus),第二分壓電阻器(RBplus)連接在第二裝置端子(12)和第二檢測電路(160)之間,使得第二分壓電阻器(RBplus)和第二檢測電路(160)相互串聯(lián)地布置;其中所述第一電壓表(Uminus)被配置為在第一電阻開關(guān)組開關(guān)(Sminus)的斷開和閉合條件下提供第一檢測電壓(VCminus),在第一電阻開關(guān)組開關(guān)(Sminus)的斷開和閉合條件下,第一采樣電阻(RSminus)分別被連接和斷開連接;并且其中所述第二電壓表(Uplus)被配置為在第二電阻開關(guān)組開關(guān)(Splus)的斷開和閉合條件下提供第二檢測電壓(VCplus),在第二電阻開關(guān)組開關(guān)(Splus)的斷開和閉合條件下,第二采樣電阻(RSplus)分別被連接和斷開連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(1),包括:-第一裝置開關(guān)(Mminus),第一裝置開關(guān)(Mminus)適于以受控方式將裝置的第一端子(11)連接到通電的電氣設(shè)備的負(fù)極端子(21)或從通電的電氣設(shè)備的負(fù)極端子(21)斷開連接;-第二裝置開關(guān)(Mplus),第二裝置開關(guān)(Mplus)適于以受控的方式將裝置的第二端子(12)連接到通電的電氣設(shè)備的正極端子(22)或從通電的電氣設(shè)備的正極端子(22)斷開連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置(1),其中:-第一檢測電路(150)還包括第三電阻器(R3),第三電阻器(R3)連接在第一電阻器(R2)和第一電容器(C1)的并聯(lián)和地(3)之間;-第二檢測電路(160)還包括第四電阻器(R7),第四電阻器(R7)連接在第二電阻器(R6)和第二電容器(C2)的并聯(lián)與地(3)之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置(1),其中第一測量電路(15)和第二測量電路(16)具有相同的電路結(jié)構(gòu),并且具有相應(yīng)電阻器和電容器的分別相同的電參數(shù)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1),其中:-所述第一裝置開關(guān)(Mminus)和第二裝置開關(guān)(Mplus)中的每一個包括機(jī)電開關(guān);并且其中:-所述第一調(diào)制開關(guān)(SW1)和第二調(diào)制開關(guān)(SW2)中的每一個包括各自的固態(tài)電子開關(guān)。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1),其中所述第一電壓表(Uminus)和第二電壓表(Uplus)中的每一個包括各自的運(yùn)算放大器。7.用于診斷通電的電氣設(shè)備(2)的絕緣損耗的電子系統(tǒng)(10),包括根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的電子裝置(1),并且還包括控制裝置(5),其中控制裝置(5)被配置為:-產(chǎn)生并向第一調(diào)制開關(guān)(SW1)提供所述第一驅(qū)動信號(VSW-minus);-產(chǎn)生并向第二調(diào)制開關(guān)(SW2)提供所述第二驅(qū)動信號(VSW-plus);-從第一電壓表(Uminus)接收第一檢測電壓(VCminus)以及從第二電壓表(Uplus)接收第二檢測電壓(VCplus);-在第一采樣電阻(RSminus)斷開連接的條件下確定第一檢測電壓的第一值(VC1minus),并且在第一采樣電阻(RSminus)連接的條件下確定第一檢測電壓的第二值(VC2minus);-在第二采樣電阻(RSplus)斷開連接的條件下確定第二檢測電壓的第一值(VC1plus),并且在第二采樣電阻(RSplus)連接的條件下確定第二檢測電壓的第二值(VC2plus);-基于所述第一檢測電壓的第一值(VC1minus)和第一檢測電壓的第二值(VC2minus)和/或基于所述第二檢測電壓的第一值(VC1plus)和第二檢測電壓的第二值(VC2plus),計算通電的電氣設(shè)備的負(fù)極端子絕緣電阻(RIminus)和正極端子絕緣電阻(RIplus)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(10),還配置為:-在第一采樣電阻(RSminus)斷開連接的條件下,基于所述第一檢測電壓最大值(VC1minus-MAX)和第一檢測電壓最小值(VC1minus-MIN)來確定第一檢測電壓的第一值(VC1minus),以及在第一采樣電阻(RSminus)連接的條件下,基于所述第一檢測電壓最大值(VC2minus-MAX)和第一檢測電壓最小值(VC2minus-MIN)來確定第一檢測電壓的第二值(VC2minus);-在第二采樣電阻(RSplus)斷開連接的條件下,基于所述第二檢測電壓最大值(VC1plus-MAX)和第二檢測電壓最小值(VC1plus-MIN)來確定第二檢測電壓的第一值(VC1plus),并且在第二采樣電阻(RSplus)連接的條件下,基于所述第二檢測電壓最大值(VC2plus-MAX)和第二檢測電壓最小值(VC2plus-MIN)來確定第二檢測電壓的第二值(VC2plus)。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)(10),其中:-所述第一驅(qū)動信號(VSW-minus)是具有第一頻率的脈沖信號,其中脈沖的存在和不存在控制第一調(diào)制開關(guān)(SW1)的閉合和斷開或者斷開和閉合,并且其中相對于與第一頻率相關(guān)聯(lián)的周期的脈沖持續(xù)時間定義第一閉合-斷開占空比(DC1);-所述第二驅(qū)動信號(VSW-plus)是具有第二頻率的脈沖信號,其中脈沖的存在和不存在控制第二調(diào)制開關(guān)(SW2)的閉合和斷開或者斷開和閉合,并且其中相對于與第二頻率相關(guān)聯(lián)的周期的脈沖持續(xù)時間定義第二閉合-斷開占空比(DC2)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(10),其中控制裝置(5)還配置為在測量的期間,動態(tài)地調(diào)整以下參數(shù)中的一個或任意組合:第一驅(qū)動信號(VSW-minus)的第一頻率;第二驅(qū)動信號(VSW-plus)的第二頻率;第一閉合-斷開占空比(DC1);第二閉合-斷開占空比(DC2)。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)(10),其中:-第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號(VSW-minus、VSW-plus)是脈沖寬度調(diào)制(PWM)型的周期信號;-第一和第二驅(qū)動頻率彼此相等;-第一閉合-斷開占空比(DC1)和第二閉合-斷開占空比(DC2)彼此相等;-第一驅(qū)動信號(VSW-minus)和第二驅(qū)動信號(VSW-plus)彼此相等或互補(bǔ)。12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10),其中系統(tǒng)(10)被配置為執(zhí)行根據(jù)以下權(quán)利要求13-17中任一項(xiàng)所述的方法,和/或執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求18-25中之一所述的自我診斷程序。13.用于測量負(fù)極端子絕緣電阻(RIminus)和正極端子絕緣電阻(RIplus)的方法,負(fù)極端子絕緣電阻(RIminus)存在于通電的電氣設(shè)備(2)的負(fù)極端子(11)和地(3)之間,正極端子絕緣電阻(RIplus)存在于通電的電氣設(shè)備(2)的正極端子(12)和地(3)之間,所述方法包括以下步驟:-在所述負(fù)極端子(11)和地(3)之間連接第一測量電路(15),以檢測第一檢測電壓(VCminus)的第一值(VC1minus),第一檢測電壓(VCminus)取決于通電的電氣設(shè)備(2)的負(fù)電壓(Vminus);-在所述正極端子(12)和地(3)之間連接第二測量電路(16),以檢測第二檢測電壓(VCplus)的第一值(VC1plus),第二檢測電壓(VCplus)取決于通電的電氣設(shè)備(2)的正電壓(Vplus);-二擇一地,在所述負(fù)極端子(11)和地(3)之間將第一采樣電阻(RSminus)與第一測量電路(15)并聯(lián)連接,或者在所述正極端子(12)和地(3)之間將第二采樣電阻(RSplus)與第二測量電路(16)并聯(lián)連接;-在第一采樣電阻(RSminus)和第二采樣電阻(RSplus)之一的連接的所述連接條件下,檢測第一檢測電壓(VCminus)的第二值(VC2minus)以及檢測第二檢測電壓(VCplus)的第二值(VC2plus);-基于所述第一檢測電壓的第一值(VC1minus)、第一檢測電壓的第二值(VC2minus)、第二檢測電壓的第一值(VC1plus)和第二檢測電壓的第二值(VC2plus),計算通電的電氣設(shè)備(2)的負(fù)極端子絕緣電阻(RIminus)和正極端子絕緣電阻(RIplus);其中檢測第一檢測電壓的第一值(VC1minus)的所述步驟包括:通過調(diào)制信號來調(diào)制第一檢測電壓(VCminus),檢測經(jīng)調(diào)制的第一檢測電壓(VCminus),以及基于經(jīng)調(diào)制的第一檢測電壓(VCminus)來確定第一檢測電壓的第一值(VC1minus);其中檢測第二檢測電壓的第一值(VC1plus)的所述步驟包括:通過調(diào)制信號來調(diào)制第二檢測電壓(VCplus),檢測經(jīng)調(diào)制的第二檢測電壓(VCplus),以及基于經(jīng)調(diào)制的第二檢測電壓(VCplus)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員:D·普里泰利,R·蘇麗亞,G·奧里利奧,A·切魯?shù)?/a>,F·錢波利尼,
申請(專利權(quán))人:馬涅蒂馬瑞利公司,
類型:發(fā)明
國別省市:意大利,IT
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