用于监测模块化建立电压源的生产过程的方法和测量装置制造方法及图纸

本公开内容涉及用于监测模块化建立电压源的生产过程的方法和测量装置。本发明专利技术涉及用于在生产过程期间尽快识别在模块化建立的电压源中发生的绝缘故障和线路缺陷的方法和测量装置。在组装进展的同时，确定电气参数，例如漏电阻和漏电容。此外，借助于监测大部分自动化的生产过程中的连接来确保测量装置适当地连接至电压源。

【技术实现步骤摘要】
用于监测模块化建立电压源的生产过程的方法和测量装置
本专利技术涉及用于监测电压源的生产过程的方法和测量装置，该电压源由以下模块组成：串联连接并且具有导电壳体的模块，所述模块在生产过程期间逐步建立，该生产过程从第一连接端开始以形成模块的第一部分串并且从第二连接端开始以形成模块的第二部分串；以及最后安装的模块，其将模块的两个部分串彼此连接以形成闭合的模块串。
技术介绍
在使可再生能源可用的过程中，越来越多关于合理生产电存储介质和电压源(特别是用于电动车辆的高压电池(HV电池)或用于光伏电站(PV电站)的模块串)的问题正在走向最前沿。作为基于本专利技术的生产过程的示例性应用，首先描述HV电池和光伏模块串的组装过程。用于电动车辆的HV电池由各个电池模块组成，其在生产期间自动串联连接以便获得所需的高电压。为此目的，HV电池最常在生产过程期间逐步建立，以形成从第一连接端(正极HV+)开始的模块的第一部分串并且形成从第二连接端(负极HV-)开始的模块的第二部分串，最后安装的模块将模块的两个部分串彼此连接以形成闭合模块串。因此，直到安装了最后安装的电池模块，才能在正极与负极之间测量电压。如果生产正确，那么该电压应该对应于电压源的期望的标称电压。与单串组装相比，由于模块的两个部分串可以同时组装，因此在该生产过程中产生较低的电压和较短的组装时间。双串生产过程的另一应用通过光伏系统的安装构成，各个太阳能电池板串联连接以便最终形成模块串。由于中央连接点存在于逆变器或次级分配板(sub-distributionboard)处，因此模块也最常被建立为分别从正极和从负极开始的两个断开的部分串。直到安装了最后的模块，串联连接才会闭合，并且期望的标称电压位于正极与负极之间。只要模块没有连接至逆变器，则(部分)串各自形成独立的不接地的电源系统。这种不接地的电源系统也被称为隔离网络(IT网络，根据法语IsoléTerre)。在生产HV电池时以及在建造光伏电站时以及通常在生产模块化组装的电压源时，因此总是在所描述的生产过程中产生两个离散的未接地的部分系统，所述部分系统未被连接以形成一个单独的未接地的总体系统，其向连接终端提供所需的标称电压，直到最后安装的模块最后被安装为止。在生产过程期间，由于机械应力或通过外部影响，可能分别在各个模块中或电气连接处出现绝缘故障或线路缺陷(线路损坏)，并且可能导致相当大的质量损失或导致整个生产单元无用。最初有缺陷的模块的安装造成错误的来源。这些错误应该在生产过程的进展中尽快识别和定位，因为在组装过程结束时的故障定位需要花费相当大的时间和成本。在完全安装的电压源(HV电池或光伏电站)的后期操作期间，持续绝缘监测是许多应用中必需的标准措施，然而在生产期间不意在进行这样的监测。已知在经由光学过程控制和通过使用机器人组装HV电池时，以使故障率尽可能低的方式试图对生产过程进行优化。只有在生产过程结束时才会对高压进行测试并且对绝缘电阻进行测量。在建造光伏电站时，由于结构特征，使用抗短路并具有免受极性反转的插头的线缆或标准化组装套件。直到逆变器已经连接以后，才识别出在运输期间所造成的损坏或影响电气参数的组装错误。取决于光伏电站的安装地点和大小，故障定位因此相当困难。根据现有技术，根据DE102014003325A1已知用于在组装由数个电池模块组装的高压电池期间进行绝缘测试的测量方法和组装设备。当连接高压电池的电池模块之间的电气连接时，为此使用的导电组装工具连接至测试绝缘电阻的测量设备。将所测量的绝缘电阻值与参考值进行比较，并且如果确定参考值与绝缘电阻值之间的不允许的较大差值，则触发故障信号。根据DE102014003910A1，已知一种用于同时测试数个电池单元的测试设备，并且该测试设备包括用于检测漏电流、串联电压、贯穿电流和/或另外的电池参数的测量设备。为此目的，测试设备包括接入网络，该接入网络包括用于与电池单元的电极电接触的数个接触元件以及用于电连接电池单元的至少一个电流桥。然而，这些已知的方法在过早识别组装错误方面也经常证明是不够的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出方法和装置，其使得能够在生产过程期间尽快识别在模块化建立的电压源中发生的绝缘故障和线路缺陷。该目的通过根据本专利技术的用于监测电压源的生产过程的方法来实现。电压源由以下模块组成：串联连接并且具有导电壳体的模块，所述模块在生产过程期间逐步建立，生产过程从第一连接端开始以形成模块的第一部分串并且从第二连接端开始以形成模块的第二部分串；以及最后安装的模块，其将模块的两个部分串彼此连接以便形成闭合的模块串，方法包括以下方法步骤：-将绝缘监测设备的耦合电路的第一耦合支路连接至第一连接端，将绝缘监测设备的耦合电路的第二耦合支路连接至第二连接端，以及将绝缘监测设备的接地连接端连接至电压源的壳体，-在第一连接端与接地连接端之间以及在第二连接端与接地连接端之间馈送测量信号，-每当模块被添加到模块的第一部分串时，在第一连接端处捕获并确定模块的第一部分电压，-每当模块被添加到模块的第二部分串时，在第二连接端处捕获并确定模块的第二部分电压，-每当模块被添加时检测漏电阻并且检测添加有模块的模块的部分串的漏电容，-如果漏电阻通过添加模块降低至低于给定的漏电阻阈值，则发信号通知绝缘故障，-如果漏电阻没有通过添加模块而降低，则发信号通知线路中断，-如果漏电容没有通过添加模块而增加，则发信号通知线路中断，-每当模块被添加时，测试在第一连接端与第二连接端之间是否测量到故障电压，-每当最后安装的模块被添加时，测试在第一连接端与第二连接端之间是否设置了标称电压。从生产电压源时的方面开始，从第一连接端开始以形成模块的第一部分串并且从第二连接端开始以形成模块的第二部分串来逐步建立模块，绝缘监测设备的耦合电路的第一耦合支路连接至模块的第一部分串的第一连接端，绝缘监测设备的耦合电路的第二耦合支路连接至模块的第二部分串的第二连接端，以及绝缘监测设备的接地连接端连接至电压源的壳体。在这种情况下，导电壳体例如用作如电池中的接地参考点，或者可以用作例如实现为模块框架的参考点，用于光伏电站中的接地电位。使用布置在绝缘监测设备中的信号发生器在第一连接端与接地连接端之间以及在第二连接端与接地连接端之间馈送测量信号。测量信号优选地被实现为具有确定的测量信号频率的AC测量信号。每个电池模块或光伏模块包括从正极和负极到壳体的漏电阻和漏电容。漏电阻(绝缘电阻)和漏电容的各自大小由各个模块的所使用的材料和结构设计确定，并且在高兆欧姆至千兆欧姆范围内或者更确切地在单位数的纳法拉(single-digitnanofarad)范围内。漏电阻还确定模块的自放电和实际损耗。因此，可以有利地使用绝缘监测设备的功能，以便在与组装进展同步的电压源的生产过程期间已经确定模块的两个部分串的电气参数，例如漏电阻和漏电容。为此目的，每当模块被添加到模块的第一部分串之后，在第一连接端处捕获并确定模块的第一部分电压，并且每当模块被添加到模块的第二部分串之后，在第二连接端处捕获并确定模块的第二部分电压。一旦模块被添加，通过使用用于由新添加的模块扩展的模块的部分串的所测量的模块的第一部分电压或第二部分电压来检测漏电阻和漏电容。对于模块的每一个添加，串联连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测电压源(2)的生产过程的方法，所述电压源(2)由以下模块组成：串联连接并且具有导电壳体(3)的模块(6a至6f，8a至8f，10)，所述模块在所述生产过程期间逐步建立，所述生产过程从第一连接端(HV+)开始以形成所述模块的第一部分串(4a)并且从第二连接端(HV‑)开始以形成所述模块的第二部分串(4b)；以及最后安装的模块(10)，其将所述模块的两个部分串(4a，4b)彼此连接以便形成闭合的模块串，所述方法包括以下方法步骤：‑将绝缘监测设备(20)的耦合电路(22)的第一耦合支路(24a)连接至所述第一连接端(HV+)，将所述绝缘监测设备(20)的耦合电路(22)的第二耦合支路(24b)连接至所述第二连接端(HV‑)，以及将所述绝缘监测设备(20)的接地连接端(E)连接至所述电压源(2)的壳体(3)，‑在所述第一连接端(HV+)与所述接地连接端(E)之间以及在所述第二连接端(HV‑)与所述接地连接端(E)之间馈送测量信号(UP)，‑每当模块被添加到所述模块的第一部分串(4a)时，在所述第一连接端(HV+)处捕获并确定所述模块的第一部分电压(UHV+/E)，‑每当模块被添加到所述模块的第二部分串(4b)时，在所述第二连接端(HV‑)处捕获并确定所述模块的第二部分电压(UHV‑/E)，‑每当模块被添加时检测漏电阻(Rf)并且检测添加有所述模块的模块的部分串(4a，4b)的漏电容(Ce)，‑如果所述漏电阻(Rf)通过添加所述模块降低至低于给定的漏电阻阈值，则发信号通知绝缘故障(16)，‑如果所述漏电阻(Rf)没有通过添加所述模块而降低，则发信号通知线路中断(12)，‑如果所述漏电容(Ce)没有通过添加所述模块而增加，则发信号通知线路中断(12)，‑每当模块被添加时，测试在所述第一连接端(HV+)与所述第二连接端(HV‑)之间是否测量到故障电压，‑每当最后安装的模块(10)被添加时，测试在所述第一连接端(HV+)与所述第二连接端(HV‑)之间是否设置了标称电压。...

【技术特征摘要】
2017.05.31 DE 102017209243.21.一种用于监测电压源(2)的生产过程的方法，所述电压源(2)由以下模块组成：串联连接并且具有导电壳体(3)的模块(6a至6f，8a至8f，10)，所述模块在所述生产过程期间逐步建立，所述生产过程从第一连接端(HV+)开始以形成所述模块的第一部分串(4a)并且从第二连接端(HV-)开始以形成所述模块的第二部分串(4b)；以及最后安装的模块(10)，其将所述模块的两个部分串(4a，4b)彼此连接以便形成闭合的模块串，所述方法包括以下方法步骤：-将绝缘监测设备(20)的耦合电路(22)的第一耦合支路(24a)连接至所述第一连接端(HV+)，将所述绝缘监测设备(20)的耦合电路(22)的第二耦合支路(24b)连接至所述第二连接端(HV-)，以及将所述绝缘监测设备(20)的接地连接端(E)连接至所述电压源(2)的壳体(3)，-在所述第一连接端(HV+)与所述接地连接端(E)之间以及在所述第二连接端(HV-)与所述接地连接端(E)之间馈送测量信号(UP)，-每当模块被添加到所述模块的第一部分串(4a)时，在所述第一连接端(HV+)处捕获并确定所述模块的第一部分电压(UHV+/E)，-每当模块被添加到所述模块的第二部分串(4b)时，在所述第二连接端(HV-)处捕获并确定所述模块的第二部分电压(UHV-/E)，-每当模块被添加时检测漏电阻(Rf)并且检测添加有所述模块的模块的部分串(4a，4b)的漏电容(Ce)，-如果所述漏电阻(Rf)通过添加所述模块降低至低于给定的漏电阻阈值，则发信号通知绝缘故障(16)，-如果所述漏电阻(Rf)没有通过添加所述模块而降低，则发信号通知线路中断(12)，-如果所述漏电容(Ce)没有通过添加所述模块而增加，则发信号通知线路中断(12)，-每当模块被添加时，测试在所述第一连接端(HV+)与所述第二连接端(HV-)之间是否测量到故障电压，-每当最后安装的模块(10)被添加时，测试在所述第一连接端(HV+)与所述第二连接端(HV-)之间是否设置了标称电压。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述电压源(2)的总体漏阻抗。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，计算模块电压(UMod)以用于识别故障模块，所述模块电压(UMod)根据所述模块的部分电压(UHV+/E，UHV-/E)并且根据由所述绝缘监测设备(20)的漏电阻(Rf)以及耦合电阻和测量电阻(RA，RM)形成的分压器得到。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述模块的部分串(4a，4b)中识别所述故障模块。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述闭合的模块串中识别所述故障模块。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在包括第一测量连接端(HV'+)和第二测量连接端(HV'-)的电压源(2)中，监测所述第一耦合支路(24a)与所述第一连接端(HV+)之间的连接，监测所述第二耦合支路(24b)与所述第二连接端(HV-)之间的连接，以及监测所述绝缘监测设备(20)的接地连接端(E)与所述电压源(2)的壳体(3)之间的连接。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用导体回路各自监测所述第一耦合支路(24a)与所述第一连接端(HV+)之间的连接以及所述第二耦合支路(24b)与所述第二连接端(HV-)之间的连接。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在相应的导体回路中测量限定的终端元件电容(C+，C-)或限定的终端元件阻抗(C+，R+；C-，R-)。9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，经由导体回路监测所述电压源(2)的壳体(3)与所述接地连接端(E)之间的连接，所述导体回路连接至所述接地连接端(E)并且连接至与所述接地连接端(E)并联执行的所述绝缘监测设备(20)的附加接地连接端(KE)。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法的应用用于监测所述模块的两个以上的部分串。11.一种用于监测电压源(2)的生产过程的测量装置，所述电压源(2)由以下模块组成：串联连接并且具有导电壳体(3)的模块(6a至6f，8a至8f，10)，所述模块在所述生产过程期间逐步建立，所述生产过程从第一连接端(HV+)开始到...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·舍费尔，布克哈德·毛赫特，弗兰克·梅林，斯特芬·克罗伊德尔，
申请(专利权)人：本德尔有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE