高压系统内的不平衡负载之确定和对其的反应技术方案

根据一种用于确定关于具有至少部分电气化的动力系的车辆的不平衡电负载的信息的方法，该车辆具备至少一个高压系统(1)，确定表征该高压系统(1)的Y电容器(C1,C2)的能量额的参数。此外，提供与该Y电容器(C1,C2)的电容相关的第一阈值。最后，将所确定的表征参数与所提供的第一阈值进行比较，以确定关于不平衡电负载的信息。载的信息。载的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高压系统内的不平衡负载之确定和对其的反应


[0001]本专利技术涉及一种用于确定关于具有至少部分电气化的动力系的且具有至少一个高压系统的车辆的不平衡电负载的信息的方法。另外，本专利技术涉及一种用于对关于不平衡电负载的这种信息作出反应的方法。本专利技术还涉及一种用于可电驱动的机动车的相应的高压系统以及一种具有这种高压系统的可电驱动的机动车。

技术介绍

[0002]X和Y电容器
[0003]在电驱动系统中，简单来看存在两种电容器，即所谓的X电容器和所谓的Y电容器。X电容器接设在高压电位之间(即在HV+与HV
‑
之间)并且在那里起到缓冲作用，而Y电容器接设在从每个高压电位至车辆接地点的连接中并且当作所谓的“去干扰电容器”。此外，许多部件(尤其是高压电池)基于其构造原理形成所谓的寄生Y电容器，即，在各自高压电位和其车辆接地之间形成电容。
[0004]高电压车辆从能量分布系统角度看是所谓的II或IT电网系统并因此本身就由接触时的电流或电压造成的危险而言是单一故障安全的，因此储存在Y电容器中的能量仍是唯一的在单一故障情况下要考虑的危险源，因为在接触高压电位(HV+或HV
‑
)时连接至该电位的全部Y电容器的能量总和经由人体被导走。
[0005]可变式Y电容器的问题尤其出现在载货汽车领域。在那里常见的是使基本车辆具备不同的结构如吊具、冷却系统等。或许，所述结构被移除、改装或附加安装。由此，车辆的源自这些结构的所有Y单独电容之和的总Y电容改变。当在以下文献中提到“Y电容”或“Y电容器”时，一般是指每个对车辆接地的高压电位的所有寄生的或孤立的有效Y电容或Y电容器之和。
[0006]为了将与之相关的危险或健康危险概率降至最低，存在规范并限制应储存在Y电容器中的最大能量的标准和规定。这意味着，所述极限的严格遵守是与许可相关的。如果可能因任何理由也无法总是遵守所述极限，则车辆或是无法被许可(禁止上市)，或是必须采取最显著的结构措施，以防止可能接触高压电位。这虽然在技术上可行，但成本很高，即相应措施伴随结构复杂性(进而不易维护性)和与之相关的对车重的不利影响以及可观的额外费用。因此这是需要避免的。
[0007]电容器内的电能
[0008]另外，(尤其在载货汽车范围中)电驱动系统的始终增强的系统电压使得该问题明显尖锐化，因为储存在电容器(恒定大小)中的能量随电容器电压的平方增大。即，此时适用的是W
电容器
＝1/2
·
C
·
U2，其中，W是储存能量，C是电容器的电容，U是电容器上的所述的电压。具体说，这意味着，当高压系统内的系统电压从400V增高至800V时，每个高压电位所允许的电容之和仅为先前值的四分之一。这是不利的，因为较高的电压位通常也伴随或必然伴随半导体元件的较短的开关时间，以限制通断时出现的热切换损失。另一方面，较短的开关时间又会导致所谓的更陡的开关沿，这造成必须被去除的更多干扰(见上“Y电容器是去
干扰电容器”)且因此往往造成需要较大的Y电容器。即，在这里存在双重不利的对立发展。
[0009]高压系统内的隔离电阻
[0010]如前已经解释地，高压系统是所谓的II系统或IT系统，即，它们与车辆接地无关(以手电筒为例，在此，该系统只与手电筒电池的正极或负极相关联，而与任意接地电位不相关)。理想地，该高压电位因此就车辆接地而言被称为是未定义的或“浮动的”。这是所期望的，并且构成了前述的单一故障安全的基础。
[0011]但因为现实所用的所有隔绝材料具有电阻(甚至是很高的电阻)，故在这种系统中也存在两个高压电位对车辆接地的高欧姆连接。未作为构件安装而是单纯寄生的不希望的电阻被称为隔离电阻。
[0012]由于该隔离电阻不能低于指定值，因为否则将不再存在II系统或IT系统的保护特点，因此需借助隔离测量仪(其称为Iso监视器)来测量隔离电阻。虽然遵循某些隔离电阻极限也可能与许可相关，但这对于本专利技术而言不是重点。
[0013]如在图1中看到地，电阻Riso_HV+和Riso_HV
‑
是高电压的分压器。随着车辆越用越旧，通常出现隔离电阻变化，这主要由绝缘材料的老化或削弱造成。在新车情况下处于两个电位的隔离电阻通常近似相同并且也通常以相同程度削弱，但还是会出现其中一个电位的隔离电阻比另一个电位的隔离电阻更快速地变化的情况(在实践中就可能出现这种情况)，于是这导致隔离电阻的“不平衡负载”或“不平衡”。
[0014]换言之，在两个隔离电阻一样大小的理想的新车中，高电压均匀分布在分压器上，即，每个高压电位对车辆接地的电压就值而言一样大小。如果现在出现上述“不平衡负载”，则电阻比由此改变且因此高电压的分布也发生变动，即，高压电位对车辆接地的电压就值而言大于另一电位对接地的电压值。
[0015]隔离电阻和Y电容器
[0016]如果将两个前述主题、即Y电容器和隔离电阻相互连接，则得到图1的电路图的右侧部分。
[0017]可以看到，Y电容器分别与隔离电阻并排(即并联)并且由此被充电至经由隔离电阻的分压器所引入的电压。在此也有要通过本专利技术改进的问题。如果由于变化(见“老化”)而使得隔离电阻彼此之间的关系发生偏移，则电容器上的电压也发生偏移。因为原则上这种系统中有相对高的隔离电阻并且在低于所述隔离电阻时的相对较低的法定关断阈值，在极端“不平衡负载”下可能出现以下情况：高压系统的几乎整个电压都落在两个电容器中的一个上。
[0018]即，针对最大Y电容的设计情况必须(近似)考虑在系统内出现的最大高电压，因为它在最糟糕情况下可能几乎完全落在一个电位的Y电容器上。因为如上所述，该电压按平方方式被考虑到储存在电容器中的能量中，故这是明显不利的并且导致例如对于具有高达850V系统电压的系统不能仅将425V考虑用于计算(理想系统)，而是应该考虑整个850V。由此得到的每个电位的最大Y电容于是太低而使得无法实现遵守EMC标准，由于较长的开关时间，预计会有相当大的热损失(或许技术上受限或部分不可行)，必须降低系统电压(这与用于载货汽车的高能850V系统的构思相抵触)，或是如上所述地必须做出明显建设性的和进而昂贵的降低有效负荷的措施。
[0019]因此如上所述可能有利的是，在用于可电驱动的机动车的高压系统中设置尽量高
的Y电容。由此可以例如减少热损失、缩短开关时间或使用更高的系统电压。另一方面，可能如所述的那样因为元件老化而出现不平衡负载，此时在高压系统的不同的高压电位端子的Y电容上加有不用的电压。在不利情况下，整个系统电压位于该高压系统的一个电位侧。但出于安全技术考虑，可存储在Y电容器中的最大能量有限。因为不平衡负载，故必须在设计Y电容器时考虑折中方案，以便还能描绘最大不平衡负载的极限情况。最后，由此限制Y电容器的最大电容。

技术实现思路

[0020]鉴于此背景，本专利技术的任务是提出一种用于可电驱动的机动车的高压系统的改善的概念。
[0021]该任务通过独立权本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定关于具有至少部分电气化的动力系的车辆的不平衡电负载的第一信息的方法，该车辆具备至少一个高压系统(1)，该方法具有下述步骤：
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确定表征该高压系统(1)的Y电容器(C1,C2)的能量额的参数，
‑
提供与Y电容器(C1,C2)的电容相关的第一阈值，和
‑
借助将所确定的表征参数与所提供的第一阈值进行比较来确定关于所述不平衡电负载的第一信息。2.根据权利要求1所述的方法，其中，表征能量额的参数是该高压系统(1)的电压(U1,U2)或分电压或者与之相关的参数、该高压系统(1)的电压(U1,U2)之比或者该高压系统(1)的隔离电阻(RI1,RI2)之比。3.根据权利要求1或2所述的方法，该方法还具有如下步骤：即，借助将所确定的表征参数与所提供的不同于该第一阈值的与该Y电容器(C1,C2)的电容相关的第二阈值相比较来确定关于所述不平衡电负载的第二信息。4.一种用于对关于具有至少部分电气化的动力系的车辆的不平衡电负载的第一信息作出反应的方法，该车辆具备至少一个高压系统(1)，该方法具有下述步骤：
‑
依据该第一信息启动第一措施，使得影响该不平衡负载的Y电容器(C1,C2)的能量被减...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：梅赛德斯奔驰集团股份公司，
类型：发明
国别省市：