利用絕緣監(jiān)測(cè)器的電路部件的開關(guān)狀態(tài)檢查的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高壓蓄電池的蓄電池管理系統(tǒng)，所述蓄電池管理系統(tǒng)優(yōu)選在電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛中使用。
【背景技術(shù)】
[0002]由現(xiàn)有技術(shù)已知將高壓蓄電池通過兩個(gè)接觸器與負(fù)載電網(wǎng)連接的蓄電池管理系統(tǒng)(Battery Management System)。根據(jù)接觸器操控裝置的開關(guān)狀態(tài)，高壓蓄電池與負(fù)載電網(wǎng)連接或者以兩個(gè)極與負(fù)載電網(wǎng)切斷。
[0003]該功能對(duì)安全負(fù)有義務(wù)，以便在故障情況下無(wú)電流地切斷處于蓄電池下游的負(fù)載電網(wǎng)。因此，接觸器的正確的良好運(yùn)行是與安全相關(guān)的并且必須被監(jiān)控。因此需要檢查，接觸器觸點(diǎn)是否按照電連接的要求實(shí)際閉合以及接觸器觸點(diǎn)是否按照切斷的要求實(shí)際打開。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中不利的是，為了檢查接觸器觸點(diǎn)而必須設(shè)有具有巨大的空間需求的構(gòu)件。接觸器觸點(diǎn)的檢查使電壓測(cè)量變得必要，所述電壓測(cè)量由于高的電壓而通過分壓器進(jìn)行。所述分壓器由于必要的絕緣距離而必須相應(yīng)大面積地設(shè)置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
[0006]為了完成該任務(wù)，按照權(quán)利要求1，設(shè)有用于高壓蓄電池的蓄電池管理系統(tǒng)，該蓄電池管理系統(tǒng)具有:
[0007]-包括可控的開關(guān)元件的開關(guān)裝置，所述可控的開關(guān)元件用于建立和切斷在高壓蓄電池的極和用于負(fù)載電網(wǎng)的連接點(diǎn)之間的電連接，和
[0008]-用于絕緣監(jiān)控的裝置，其中，各極和各連接點(diǎn)分別通過一個(gè)分壓器相對(duì)于用于絕緣測(cè)量的參考電位連接，其特征在于，
[0009]蓄電池管理系統(tǒng)此外具有用于借助測(cè)量裝置檢查可控的開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)的裝置，所述測(cè)量裝置用于確定電壓，
[0010]其中，測(cè)量裝置設(shè)置為，使得這些測(cè)量裝置測(cè)量在相應(yīng)的分壓器的輸出端和參考電位之間的電壓，
[0011]并且所述用于檢查可控的開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)的裝置具有用于比較如下的相應(yīng)兩個(gè)測(cè)量裝置的測(cè)量的電壓值的裝置，在所述相應(yīng)兩個(gè)測(cè)量裝置的配設(shè)的分壓器之間分別連接有一個(gè)可控的開關(guān)元件。
[0012]在常規(guī)的蓄電池管理系統(tǒng)中，由于在高壓系統(tǒng)中出現(xiàn)的電壓而需要絕緣監(jiān)控。本發(fā)明的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，為了實(shí)現(xiàn)絕緣監(jiān)控而存在的分壓器還被用于檢查開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)。由此省卻否則為檢查開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)所需的大面積的分壓器。由此消減構(gòu)件和為此所需的結(jié)構(gòu)空間。
[0013]優(yōu)選的是，用于高壓蓄電池的蓄電池管理系統(tǒng)具有開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置將高壓蓄電池借助可控的開關(guān)元件與待由高壓蓄電池供電的負(fù)載電網(wǎng)電連接或與其切斷。在正常運(yùn)行中，蓄電池管理系統(tǒng)確保:開關(guān)元件確保將高壓蓄電池與負(fù)載電網(wǎng)連接。在維修運(yùn)行中，例如按照維修人員的要求而發(fā)生高壓蓄電池與負(fù)載電網(wǎng)的切斷，以便可以在沒有高壓的情況下實(shí)施維修工作。如果蓄電池管理系統(tǒng)確定嚴(yán)重的故障，那么同樣發(fā)生高壓蓄電池與負(fù)載電網(wǎng)的切斷。負(fù)載電網(wǎng)通過各連接點(diǎn)連接到高壓蓄電池的各極上，其中，在高壓蓄電池的一個(gè)極和用于負(fù)載電網(wǎng)的一個(gè)連接點(diǎn)之間設(shè)有一個(gè)開關(guān)元件，該開關(guān)元件通過蓄電池管理系統(tǒng)建立或切斷在高壓蓄電池的該極和該連接點(diǎn)之間的電連接。如果建立了第一開關(guān)元件的連接，那么高壓蓄電池的正極的電壓施加在該連接點(diǎn)的正極上。如果建立了第二開關(guān)元件的連接，那么高壓蓄電池的負(fù)極的電壓施加在該連接點(diǎn)的負(fù)極上。
[0014]優(yōu)選將用于兩個(gè)極的各開關(guān)元件同時(shí)切換，從而兩個(gè)蓄電池極與各連接點(diǎn)連接或兩者與它們切斷。
[0015]蓄電池管理系統(tǒng)此外具有用于絕緣監(jiān)控的裝置，其中，各極和各連接點(diǎn)分別通過一個(gè)分壓器相對(duì)于用于絕緣測(cè)量的參考電位連接。各極和各連接點(diǎn)分別與相應(yīng)的分壓器的輸入端連接。在一些實(shí)施方式中，用于絕緣監(jiān)控的裝置具有用于絕緣測(cè)量的測(cè)量電路和發(fā)電機(jī)。
[0016]蓄電池管理系統(tǒng)此外具有用于檢查可控的開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)的裝置。為此，在各分壓器的輸出端和共同的參考電位之間分別設(shè)有用于確定電壓的測(cè)量裝置。
[0017]設(shè)有用于測(cè)量在高壓蓄電池的正極上的電壓的第一測(cè)量裝置、用于測(cè)量在高壓蓄電池的負(fù)極上的電壓的第二測(cè)量裝置、用于測(cè)量在用于負(fù)載電網(wǎng)的連接點(diǎn)的正極上的電壓的第三測(cè)量裝置以及用于測(cè)量在用于負(fù)載電網(wǎng)的連接點(diǎn)的負(fù)極上的電壓的第四測(cè)量裝置。
[0018]所述用于檢查可控的開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)的裝置此外具有用于比較如下的相應(yīng)兩個(gè)測(cè)量裝置的測(cè)量的電壓值的裝置，在所述相應(yīng)兩個(gè)測(cè)量裝置的配設(shè)的分壓器之間分別連接有一個(gè)可控的開關(guān)元件。
[0019]與此相應(yīng)地，將第一測(cè)量裝置的電壓與第三測(cè)量裝置的電壓比較，以便由此導(dǎo)出第一開關(guān)元件的實(shí)際的開關(guān)狀態(tài)。同樣，將第二測(cè)量裝置的電壓與第四測(cè)量裝置的電壓比較，以便由此導(dǎo)出第二開關(guān)元件的實(shí)際的開關(guān)狀態(tài)。
[0020]當(dāng)開關(guān)元件閉合時(shí)，蓄電池電壓也施加在連接點(diǎn)上。與此相應(yīng)地，第一測(cè)量裝置測(cè)量基本上與第三測(cè)量裝置的電壓一致的電壓。同樣的內(nèi)容適用于與第四測(cè)量裝置的電壓相比較的第二測(cè)量裝置的電壓。
[0021]當(dāng)開關(guān)元件打開時(shí)，通常沒有電壓施加在用于負(fù)載電網(wǎng)的連接點(diǎn)上。與此相應(yīng)地，第一測(cè)量裝置測(cè)量與第三測(cè)量裝置的電壓顯著不同的電壓。同樣的內(nèi)容適用于與第四測(cè)量裝置的電壓相比較的第二測(cè)量裝置的電壓。
[0022]在負(fù)載電網(wǎng)與高壓蓄電池切斷之后的短時(shí)間內(nèi)，施加于負(fù)載電網(wǎng)中的電壓盡管切斷但仍可能大致相當(dāng)于蓄電池電壓。在該情況下，還會(huì)確定與蓄電池連接的負(fù)載電網(wǎng)的與實(shí)際不符的開關(guān)狀態(tài)。假如該狀態(tài)出現(xiàn)，那么然而在短時(shí)間內(nèi)可考慮電壓的衰減或者通過對(duì)結(jié)果進(jìn)行合適地消抖(Entprellung)來(lái)確保正確地確定開關(guān)狀態(tài)。
[0023]在開關(guān)元件的工作模式正確并且在蓄電池極和連接點(diǎn)之間存在連接時(shí)，在第一和第三測(cè)量裝置之間的電壓差必須基本上為零；同樣，在第二和第四測(cè)量裝置之間的電壓差也必須基本上為零。
[0024]即使在開關(guān)元件的正確的功能時(shí)也通過在兩個(gè)測(cè)量裝置之間的開關(guān)元件上的電壓降或通過由測(cè)量裝置的測(cè)量公差得出的電壓差產(chǎn)生小的電壓差。
[0025]在一些實(shí)施方式中，當(dāng)電壓的比較得到小于或等于確定的閾值的電壓差時(shí)，用于檢查可控的開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)的裝置確定，開關(guān)元件實(shí)際上已經(jīng)建立了在極和配設(shè)的連接點(diǎn)之間的電連接。
[0026]在一些實(shí)施方式中，當(dāng)電壓的比較得到大于確定的閾值的電壓差時(shí)，用于檢查可控的開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)的裝置確定，開關(guān)元件實(shí)際上未建立在極和配設(shè)的連接點(diǎn)之間電連接。
[0027]在一些實(shí)施方式中，所述確定的閾值至少相當(dāng)于通過在兩個(gè)測(cè)量裝置之間設(shè)置的開關(guān)元件的內(nèi)阻產(chǎn)生的電壓降加上由測(cè)量裝置的測(cè)量公差得出的電壓差。優(yōu)選的是，所述閾值對(duì)于所有開關(guān)元件和測(cè)量裝置都相同地設(shè)定。在其它實(shí)施方式中，用于個(gè)別電壓比較的閾值可單獨(dú)地調(diào)整。
[0028]蓄電池管理系統(tǒng)因此能夠?qū)?duì)開關(guān)元件的開關(guān)要求與開關(guān)元件的實(shí)際確定的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行比較。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)所述開關(guān)元件之中的至少一個(gè)開關(guān)元件的測(cè)量的開關(guān)狀態(tài)不對(duì)應(yīng)于開關(guān)元件的設(shè)定的開關(guān)狀態(tài)時(shí)，蓄電池管理系統(tǒng)用信號(hào)表示報(bào)警狀態(tài)。在此可以用信號(hào)表示，哪個(gè)開關(guān)元件發(fā)生故障。在一些實(shí)施方式中，一個(gè)開關(guān)元件發(fā)生故障引起良好運(yùn)行的開關(guān)元件與負(fù)載電網(wǎng)切斷。
[0029]優(yōu)選的是，各開關(guān)元件通過至少一個(gè)接觸器實(shí)現(xiàn)。在此優(yōu)選設(shè)置兩個(gè)接觸器、即每個(gè)蓄電池極一個(gè)接觸器。
[0030]測(cè)量裝置優(yōu)選包括模擬-數(shù)字-轉(zhuǎn)換器。在一些實(shí)施方式中，各一個(gè)模擬-變換器連接于其電壓關(guān)于參考電位為負(fù)的模擬-數(shù)字-轉(zhuǎn)換器上游。在一些實(shí)施方式中，這對(duì)于在高壓蓄電池的負(fù)極上的和用于負(fù)載電網(wǎng)的連接點(diǎn)的負(fù)極上的分壓器是這種情況。
[0031]本發(fā)明其它優(yōu)點(diǎn)由從屬權(quán)利要求得出。
【附圖說明】
[0032]接著借助附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0033]其中:
[0034]圖1示出按照現(xiàn)有技術(shù)的絕緣監(jiān)控的分壓器網(wǎng)絡(luò)的示意圖，以及
[0035]圖2示出按照本發(fā)明的實(shí)施例的蓄電池管