【技术实现步骤摘要】
用于绝缘电阻测量和绝缘损耗诊断的装置、系统和方法
本专利技术涉及一种用于测量通电的电气设备相对于地的绝缘电阻的装置、系统和方法,并且因此还涉及用于诊断这种设备的绝缘损耗的装置、系统和方法。具体来说,用于具有自我诊断功能的绝缘电阻测量和用于诊断通电的电气设备的相对于地的绝缘损耗的诊断的电子装置系统和方法。值得指出的是,尽管本说明书通过示例的方式具体地示出本专利技术应用于用于电动机或混合动力发动机的电池,但是显然本专利技术以相同的方式适用于相对于地面或相对于通用参考或安全接地的任何通电的电气设备或系统。本专利技术还涉及上述装置的自我诊断方法。
技术介绍
在具有高标称电压的电化学电池(例如在电动和混合动力车辆中)的使用中,不断增加的扩散导致可能的电风险,该电风险与使用这样的对人和物具有潜在的危险的电压相关联。因此,与使用电力相关联的危险,迄今为止其主要被认为与在工作或家庭环境内使用电力相关联,现在还出现在配备有存储系统的电动或混合动力车辆上,该存储系统以可能危险的电压为特征。预期在未来几年内,电动牵引在车辆上的进一步扩散(与其用于运输人和物的频繁和广泛使用相关联)可能导致与使用锂电池用于牵引相关联的电风险和潜在危险,其在未来变成对于使用这种交通工具的人的安全风险的主要原因之一。可能的缺陷(诸如像由于电气设备的组件陈旧导致的故障、电介质击穿或放电)引起保护免受潜在危险事件的问题,危险事件诸如发生短路或绝缘损耗,其可能导致火灾和/或爆炸,如果它们存在于易燃或爆炸性物质则这可能也是特别严重的,并且甚至会使人的生命处于危险之中。在这些可能的缺陷中,电池电压相对于地面或通 ...
【技术保护点】
一种电子装置(1),用于诊断通电的电气装置(2)相对于地(3)的绝缘损耗,电气装置(2)具有负极端子(21)和正极端子(22),诊断通过测量存在于所述负极端子(21)和所述地(3)之间的负极端子绝缘电阻(RI
【技术特征摘要】
2015.12.18 IT 1020150000849571.一种电子装置(1),用于诊断通电的电气装置(2)相对于地(3)的绝缘损耗,电气装置(2)具有负极端子(21)和正极端子(22),诊断通过测量存在于所述负极端子(21)和所述地(3)之间的负极端子绝缘电阻(RIminus)以及存在于所述正极端子(22)和所述地(3)之间的正极端子绝缘电阻(RIplus),装置(1)包括:-第一装置端子(11)和第二装置端子(12),第一装置端子(11)和第二装置端子(12)适合于分别连接到通电的电气设备(2)的负极端子(21)和正极端子(22);-第一电阻开关组(13),第一电阻开关组(13)包括第一采样电阻(RSminus),通过第一采样电阻插入开关(Sminus),第一采样电阻(RSminus)适于以受控的方式连接在第一装置端子(11)和地(3)之间,或从第一装置端子(11)和地(3)之间断开连接;-第一测量电路(15),第一测量电路(15)与第一电阻开关组(13)并联地布置在第一装置端子(11)和地(3)之间;-第二电阻开关组(14),第二电阻开关组(14)包括第二采样电阻(RSplus),通过第二采样电阻插入开关(Splus),第二采样电阻(RSplus)适于以受控的方式连接在第二装置端子(12)和地(3)之间,或从第二装置端子(12)和地(3)之间断开连接;-第二测量电路(16),第二测量电路(16)与第二电阻开关组(14)并联地布置在第二装置端子(12)和地(3)之间;其中第一测量电路(15)包括:-第一检测电路(150),第一检测电路(150)至少包括相互并联布置的第一电阻器(R2)和第一电容器(C1),使得当第一装置端子(11)连接到通电的电气设备(2)时,在测量达到第一稳定状态所需的瞬变之后,在第一电容器(C1)的端部处存在取决于通电的电气设备(2)的负电压(Vminus)的第一检测电压(VCminus);第一检测电路(150)还包括第一电压表(Uminus);-第一电荷调制电路(151),第一电荷调制电路(151)与第一检测电路(150)并联地布置,并且包括第一调制电阻(R1)和第一调制开关(SW1),第一调制开关(SW1)与第一调制电阻(R1)串联地布置并且适于由第一驱动信号(VSW-minus)控制,使得当第一装置端子(11)连接到通电的电气设备(2)时,在第一调制开关(SW1)的每个闭合和断开时段的期间,第一电容器(C1)分别被部分地放电和再充电,使得第一检测电压(VCminus)在第一检测电压最大值(VCminus-MAX)和第一检测电压最小值(VCminus-MIN)之间围绕第一检测电压中间值(VCminus)振荡,第一检测电压中间值(VCminus)表示通电的电气设备(2)的负电压(Vminus);-第一分压电阻器(RBminus),第一分压电阻器(RBminus)连接在第一装置端子(11)和第一检测电路(150)之间,使得第一分压电阻器(RBminus)和第一检测电路(150)相互串联地布置;并且其中第二测量电路(16)包括:-第二检测电路(160),第二检测电路(160)至少包括相互并联布置的第二电阻器(R6)和第二电容器(C2),使得当第二装置端子(12)连接到通电的电气设备(2)时,在测量达到第二稳定状态所需的瞬变之后,在第二电容器(C2)的端部处存在取决于通电的电气设备(2)的正电压(Vplus)的第二检测电压(VCplus);第二检测电路(160)还包括第二电压表(Uplus);-第二电荷调制电路(161),第二电荷调制电路(161)与第二检测电路(160)并联布置,并且包括第二调制电阻(R5)和第二调制开关(SW2),第二调制开关(SW2)与第二调制电阻(R5)串联布置并且适于由第二驱动信号(Vsw-plus)控制,使得当第二装置端子(12)连接到通电的电气设备(2)时,在第二调制开关(SW2)的每个闭合和断开时段的期间,第二电容器(C2)分别被部分地放电和再充电,使得第二检测电压(VCplus)在第二检测电压最大值(VCplus-MAX)和第二检测电压最小值(VCplus-MIN)之间之间围绕第二检测电压中间值(VCplus)振荡,第二检测电压中间值(VCplus)表示通电的电气设备(2)的正电压(Vplus);-第二分压电阻器(RBplus),第二分压电阻器(RBplus)连接在第二装置端子(12)和第二检测电路(160)之间,使得第二分压电阻器(RBplus)和第二检测电路(160)相互串联地布置;其中所述第一电压表(Uminus)被配置为在第一电阻开关组开关(Sminus)的断开和闭合条件下提供第一检测电压(VCminus),在第一电阻开关组开关(Sminus)的断开和闭合条件下,第一采样电阻(RSminus)分别被连接和断开连接;并且其中所述第二电压表(Uplus)被配置为在第二电阻开关组开关(Splus)的断开和闭合条件下提供第二检测电压(VCplus),在第二电阻开关组开关(Splus)的断开和闭合条件下,第二采样电阻(RSplus)分别被连接和断开连接。2.根据权利要求1所述的装置(1),包括:-第一装置开关(Mminus),第一装置开关(Mminus)适于以受控方式将装置的第一端子(11)连接到通电的电气设备的负极端子(21)或从通电的电气设备的负极端子(21)断开连接;-第二装置开关(Mplus),第二装置开关(Mplus)适于以受控的方式将装置的第二端子(12)连接到通电的电气设备的正极端子(22)或从通电的电气设备的正极端子(22)断开连接。3.根据权利要求1或2所述的装置(1),其中:-第一检测电路(150)还包括第三电阻器(R3),第三电阻器(R3)连接在第一电阻器(R2)和第一电容器(C1)的并联和地(3)之间;-第二检测电路(160)还包括第四电阻器(R7),第四电阻器(R7)连接在第二电阻器(R6)和第二电容器(C2)的并联与地(3)之间。4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置(1),其中第一测量电路(15)和第二测量电路(16)具有相同的电路结构,并且具有相应电阻器和电容器的分别相同的电参数。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1),其中:-所述第一装置开关(Mminus)和第二装置开关(Mplus)中的每一个包括机电开关;并且其中:-所述第一调制开关(SW1)和第二调制开关(SW2)中的每一个包括各自的固态电子开关。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1),其中所述第一电压表(Uminus)和第二电压表(Uplus)中的每一个包括各自的运算放大器。7.用于诊断通电的电气设备(2)的绝缘损耗的电子系统(10),包括根据权利要求1-6中任一项所述的电子装置(1),并且还包括控制装置(5),其中控制装置(5)被配置为:-产生并向第一调制开关(SW1)提供所述第一驱动信号(VSW-minus);-产生并向第二调制开关(SW2)提供所述第二驱动信号(VSW-plus);-从第一电压表(Uminus)接收第一检测电压(VCminus)以及从第二电压表(Uplus)接收第二检测电压(VCplus);-在第一采样电阻(RSminus)断开连接的条件下确定第一检测电压的第一值(VC1minus),并且在第一采样电阻(RSminus)连接的条件下确定第一检测电压的第二值(VC2minus);-在第二采样电阻(RSplus)断开连接的条件下确定第二检测电压的第一值(VC1plus),并且在第二采样电阻(RSplus)连接的条件下确定第二检测电压的第二值(VC2plus);-基于所述第一检测电压的第一值(VC1minus)和第一检测电压的第二值(VC2minus)和/或基于所述第二检测电压的第一值(VC1plus)和第二检测电压的第二值(VC2plus),计算通电的电气设备的负极端子绝缘电阻(RIminus)和正极端子绝缘电阻(RIplus)。8.根据权利要求7所述的系统(10),还配置为:-在第一采样电阻(RSminus)断开连接的条件下,基于所述第一检测电压最大值(VC1minus-MAX)和第一检测电压最小值(VC1minus-MIN)来确定第一检测电压的第一值(VC1minus),以及在第一采样电阻(RSminus)连接的条件下,基于所述第一检测电压最大值(VC2minus-MAX)和第一检测电压最小值(VC2minus-MIN)来确定第一检测电压的第二值(VC2minus);-在第二采样电阻(RSplus)断开连接的条件下,基于所述第二检测电压最大值(VC1plus-MAX)和第二检测电压最小值(VC1plus-MIN)来确定第二检测电压的第一值(VC1plus),并且在第二采样电阻(RSplus)连接的条件下,基于所述第二检测电压最大值(VC2plus-MAX)和第二检测电压最小值(VC2plus-MIN)来确定第二检测电压的第二值(VC2plus)。9.根据权利要求7或8所述的系统(10),其中:-所述第一驱动信号(VSW-minus)是具有第一频率的脉冲信号,其中脉冲的存在和不存在控制第一调制开关(SW1)的闭合和断开或者断开和闭合,并且其中相对于与第一频率相关联的周期的脉冲持续时间定义第一闭合-断开占空比(DC1);-所述第二驱动信号(VSW-plus)是具有第二频率的脉冲信号,其中脉冲的存在和不存在控制第二调制开关(SW2)的闭合和断开或者断开和闭合,并且其中相对于与第二频率相关联的周期的脉冲持续时间定义第二闭合-断开占空比(DC2)。10.根据权利要求9所述的系统(10),其中控制装置(5)还配置为在测量的期间,动态地调整以下参数中的一个或任意组合:第一驱动信号(VSW-minus)的第一频率;第二驱动信号(VSW-plus)的第二频率;第一闭合-断开占空比(DC1);第二闭合-断开占空比(DC2)。11.根据权利要求9或10所述的系统(10),其中:-第一驱动信号和第二驱动信号(VSW-minus、VSW-plus)是脉冲宽度调制(PWM)型的周期信号;-第一和第二驱动频率彼此相等;-第一闭合-断开占空比(DC1)和第二闭合-断开占空比(DC2)彼此相等;-第一驱动信号(VSW-minus)和第二驱动信号(VSW-plus)彼此相等或互补。12.根据权利要求7至11中任一项所述的系统(10),其中系统(10)被配置为执行根据以下权利要求13-17中任一项所述的方法,和/或执行根据权利要求18-25中之一所述的自我诊断程序。13.用于测量负极端子绝缘电阻(RIminus)和正极端子绝缘电阻(RIplus)的方法,负极端子绝缘电阻(RIminus)存在于通电的电气设备(2)的负极端子(11)和地(3)之间,正极端子绝缘电阻(RIplus)存在于通电的电气设备(2)的正极端子(12)和地(3)之间,所述方法包括以下步骤:-在所述负极端子(11)和地(3)之间连接第一测量电路(15),以检测第一检测电压(VCminus)的第一值(VC1minus),第一检测电压(VCminus)取决于通电的电气设备(2)的负电压(Vminus);-在所述正极端子(12)和地(3)之间连接第二测量电路(16),以检测第二检测电压(VCplus)的第一值(VC1plus),第二检测电压(VCplus)取决于通电的电气设备(2)的正电压(Vplus);-二择一地,在所述负极端子(11)和地(3)之间将第一采样电阻(RSminus)与第一测量电路(15)并联连接,或者在所述正极端子(12)和地(3)之间将第二采样电阻(RSplus)与第二测量电路(16)并联连接;-在第一采样电阻(RSminus)和第二采样电阻(RSplus)之一的连接的所述连接条件下,检测第一检测电压(VCminus)的第二值(VC2minus)以及检测第二检测电压(VCplus)的第二值(VC2plus);-基于所述第一检测电压的第一值(VC1minus)、第一检测电压的第二值(VC2minus)、第二检测电压的第一值(VC1plus)和第二检测电压的第二值(VC2plus),计算通电的电气设备(2)的负极端子绝缘电阻(RIminus)和正极端子绝缘电阻(RIplus);其中检测第一检测电压的第一值(VC1minus)的所述步骤包括:通过调制信号来调制第一检测电压(VCminus),检测经调制的第一检测电压(VCminus),以及基于经调制的第一检测电压(VCminus)来确定第一检测电压的第一值(VC1minus);其中检测第二检测电压的第一值(VC1plus)的所述步骤包括:通过调制信号来调制第二检测电压(VCplus),检测经调制的第二检测电压(VCplus),以及基于经调制的第二检测电压(VCplus)...
【专利技术属性】
技术研发人员:D·普里泰利,R·苏丽亚,G·奥里利奥,A·切鲁蒂,F·钱波利尼,
申请(专利权)人:马涅蒂马瑞利公司,
类型:发明
国别省市:意大利,IT
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。