[发明专利]用于监控电源的源电压和绝缘电阻的监控设备、高压系统以及用于操作监控设备的方法

说明书

本发明涉及一种用于监控电源(12)的监控设备(21)，其中，监控设备(21)具有用于每个电极(13、14)的相应的测量电路(26、27)，所述测量电路被设置成用于使所述电极(13、14)经由分压器(29、30)与参考电位(KL31)连接，其中，评估装置(32)被设置成，相应的分压器(29、30)检测相应的电压值(Um1、Um2)并且根据检测到的所述电压值(Um1、Um2)来确定针对所述源电压(Ubat)的源电压信息(22)。本发明规定，在所述测量电路(26、27)中的至少一者中，所述测量电路的总电阻(Rg+、Rg‑)取决于相应的开关元件(38)的开关状态，并且所述评估装置(32)被设置成，通过切换相应的所述开关元件(38)来设定所述测量电路(29、30)的至少两个预定的、不同的开关位态(S1、S2、S3)并且根据在每个所述开关位态(S1、S2、S3)下检测到的电压值(Um1、Um2)整体上确定针对电源(12)的绝缘电阻(Riso+、Riso‑)的总的电阻信息(23)。

技术领域

本发明涉及一种用于监控电源的源电压和绝缘电阻的监控设备。特别地，电源是直流电压源。例如，它可以是电动汽车的高压电池。相应地，本发明还包括具有电源和监控设备的高压系统。最后，本发明还包括用于操作监控设备的方法。

背景技术

在电气高压系统中设置有电气高压电路，其相对于参考电位保持电气绝缘。针对这种电气绝缘，高压电路的电缆和部件可以借助绝缘材料和/或通过空气间隙与参考电位电气地隔断。在这种情况下，电气绝缘不仅对于电源的正极有效，而且也对电源的负极有效，从而得到两个相关的绝缘电阻。例如可以在电动汽车中提供这种高压系统。进而，在这种汽车高压系统中，可以通过高压电池来提供高压电路的电源。所述参考电位可以是接地电位，例如，在电动汽车中可以将参考电位设置成所谓的端电位KL31。

在本发明的范围内，在直流电压的情况下，“高压”指的是具有大于60V并且优选地小于1.5kV的值的电压。在交流电压的情况下，“高压”指的是具有大于30V rms(均方根值)并且优选地小于1kV rms的值的电压。

在电气高压系统中，兴趣点在于，借助本身不作为电气高压电路的组成部分而是在参考电位下操作的监控设备相对于参考电位来监控电源电极(正极和负极)之间的源电压以及每个电源电极与参考电位之间作用的绝缘电阻，从而例如检测电源的充电状态和电气绝缘件的磨损或损坏。为此可以设置测量电路。

从DE 10 2006 050 529 A1中已知这种用于监控高压电池的监控设备。为测量相对于接地电位的电池电压而设置有两个具有分压器的测量电路。为测量绝缘电阻而设置有两个附加的测量电路。

现有技术中已知的解决方案是，一方面为了确定源电压，另一方面为了确定绝缘电阻，为每个电极相应地设置单独的测量电路。线路费用相应地大。另外，存在在关闭电气高压电路的情况下(即，例如在关闭电动汽车的情况下)使电源的静态电流最小化的需求。即，在一个测量电路上，不允许存在来自电源的静态电流。为此，每个测量电路必须能够借助相应的机械断路开关与电源在电流上进行隔断。因此，对于每个测量电路，也需要相匹配的机械断路开关，这会进一步增加监控设备的部件费用。

从DE 10 2008 013 436 B4中已知借助单个的可切换的测量电路通过设定两个开关位态来确定燃料电池堆的电气绝缘的绝缘电阻。通过将测试电阻一次与绝缘电阻中的一个并联并且然后再次与绝缘电阻断开的方式来设定两个开关位态。

发明内容

本发明的目的在于低成本地提供一种用于监控相对于参考电位绝缘的电路的(特别是高压电路的)电源的监控设备。

通过独立权利要求的主题来实现该目的，并且从属要求以及说明书和附图阐述了本发明的产生额外的优势的其它实施例。