[发明专利]包括用于检测电绝缘故障的电路的电气系统

说明书

本发明涉及一种电气系统，包括：端子(V+,V‑)，其能够连接到能够在所述端子之间传送电压的安装的电源(4)；电路，其用于检测在电源和形成浮动电接地的壳体(14)之间的电绝缘故障。检测电路包括：可控电压发生器(40)，其能够以不同的电势使壳体和单个第一端子极化；电流测量装置(44)，其测量进入所述第一端子并且离开电源的点的电流；控制单元(46)，其能够根据所述至少一个测量电流值来计算至少一个绝缘电阻的值。

本发明涉及电网或电直流(DC)电压电源相对于参考电压的绝缘。

大功率DC电压电气系统是重大发展的主题。实际上，许多运输系统包括DC电压电源。

内燃/电动混合动力车辆或电动车辆尤其包括大功率电池。为了获得足够的电压水平，几个电化学蓄电池串联放置。为了获得大功率和容量，几组蓄电池串联放置。级数(蓄电池组的数量)和每级中并联的蓄电池的数量根据期望的电压、期望的电流和期望的电池容量而变化。几个蓄电池的联接称为蓄电池的电池。

这种电池通常用于通过逆变器来驱动AC电动马达。这种马达所需的电压水平达到几百伏特，通常约为400伏特。这种电池还包括大容量，以促进车辆在电动模式下的自主性。特定于汽车应用的几个技术原因导致在车辆的机械接地或主体(由车辆的底盘和金属车身形成，且因此易于被用户接近)与电池的电势之间使用绝缘。

主要原因是当在行驶时出现第一绝缘故障时，瞬间断开驱动电池是不可行的。例如，在电池的一个极连接到机械接地并且在另一个极出现绝缘故障的情况下。这导致短路且保护熔断器立即熔断。由于驱动力或恢复制动的消失，这将具有使车辆危险的影响。因此，这意味着电池必须绝缘，并且出于人员的安全的原因，由绝缘监测器监测该绝缘。实际上，如果在第一故障时用户没有危险，则在发生第二次故障之前，应该为该第一故障产生警告，由于引起电池正极和负极之间的短路，该第二故障具有断开驱动电池的影响。另外，在发生该第二故障时，电池的电压会直接连接到车辆的机械接地，并因此用户可能会与后者接触。考虑到针对用户的这种能量源的潜在风险，绝缘和电池与机械接地之间绝缘的监测必须特别有效和可靠。电连接到电池的车辆的任何部分必须相对于地面绝缘。这种绝缘是通过使用电绝缘材料形成的。这种绝缘能够随着时间退化(由于振动、机械撞击、灰尘和污垢等)，并且因此对电接地施加危险的可能性。

此外，可以设想使用不与电网电流绝缘的充电器。由于在再充电期间车辆的电接地通过调节来连接到地，并且中性点接地系统通常用在(TT系统)中性点连接到地的住宅物业，这相当于在再充电期间，将车辆的接地连接到电池的电势之一。因此，在这些再充电期间，与仅该电压的一半被施加并且(首要)被监测的标称情况相比，电池的满电压被施加在绝缘的两个端子上。这种绝缘可能不能够承受瞬间产生导致短路的第二故障的满电压。

根据现有技术的电动车辆通常具有被设计成用于为三相电动马达供电的电池。电池包括电化学蓄电池。配备有熔断器的保护装置连接到电池的端子。用于监测绝缘的装置(或用于检测绝缘故障的电路)也连接到电池的端子并连接到车辆的接地。绝缘监测装置连接到计算机，以通知它所检测的绝缘故障。该计算机由一个车载电力系统电池供电。该电池的负极连接到车辆的接地。断路器系统包括由计算机控制的电力接触器。

现有技术中已知有两种类型的绝缘监测电路：

-电阻测量电路，其中通过由连接在电池的端子之间的多个电阻器形成的分压器来测量漏电流；

-电容放电测量电路，其中从电容器向绝缘电阻注入电流，然后测量该电容器到绝缘电阻的放电时间。

电阻测量电路具有其需要连接到电池的两个端子的缺点，这一事实使其集成到车辆中复杂化。此外，它们通常不允许在电池的任一点检测故障。

另一方面，电容测量电路具有其他缺点。特别是，工业上通常使用的电化学电容器的电容值通常不稳定并且趋于随时间漂移，这使得计算错误。此外，出于在短路可能出现的情况下的安全原因，这种电容器必须能够承受高电压(通常为几百伏的量级)。这样的电容器通常非常昂贵且占据大的体积。此外，这样的电路通常不允许在电池内定位故障的位置。