用于检验绝缘装置的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于检验电池组的绝缘装置的绝缘电阻的方法。此外，本发明还涉及执行此方法的计算机程序以及系统。
【背景技术】
[0002]在电动或混合动力车辆用的可充电的电池组中使用高压组件，所述高压组件必须相对于其他组件、例如低压组件和环境绝缘。绝缘装置的故障乃是高的安全风险，而且可能导致电池组遭到破坏。因此，在电池组以及尤其是电池组高压组件的制造期间，就已经检验绝缘装置的功能能力，以便在生产过程或在电池组运行中尽可能早地识别损坏的绝缘装置。
[0003]为了检验绝缘装置，通常测量绝缘电阻，该绝缘电阻在绝缘装置能工作时相应地是高的。为此在绝缘装置上施加测量电压，测量流过测量仪的电流并确定绝缘电阻。因为所测量的电流包括不同的分量，这些分量具有不同长度的衰减时间，因此这样的测量可能需要好几分钟。
[0004]从DE 10 2010 006 108 Al已知一种用于在混合动力或电动车辆中确定高压电网的绝缘地系统(IT Jsolated Terra绝缘地，不接地电网)中的绝缘的装置。该装置包括可通过开关与绝缘地系统的供电导体连接的电阻。开关闭合之后记录信号变化过程，把所记录的信号变化过程与预先给定的信号变化过程进行比较，并在必要时确定绝缘故障。
[0005]DE 10 2006 031 663 B3描述一种用于在带有直流中间回路和至少一个带有至少一个第一和第二功率开关的自引导的整流器的绝缘地电网中测量绝缘电阻的方法。借助于该方法可以进行离线和在线测量，其中测量不同的电位并由此确定绝缘电阻。另外，为了监视绝缘测量装置，由于寄生负载电容而使用电位测量的起振过程。
[0006]DE 101 06 200 Cl涉及一种对具有通过在电网和大地之间的欧姆型电网耦合而输入耦合并在量值和持续时间上交变的脉冲交变电压的不接地直流或交流电网进行绝缘监视的方法。在此，检测在起振状态下的测量电流，并且分别从流过的测量电流的两个相继的测量值的差值确定欧姆绝缘电阻。
[0007]尤其在生产过程期间和在高压组件运行中期望迅速而可靠地检验绝缘装置。因此，对改善绝缘装置的检验方法存在一种持续不断的兴趣。
【发明内容】
[0008]按照本发明，提出一种用于检验电池组的绝缘装置的绝缘电阻的方法，其中在该绝缘装置上施加测量电压，其中在设定的测量时间间隔内测量总电流变化过程，并把在设定的测量时间间隔内测量的总电流变化过程与基准电流变化过程进行比较。
[0009]通过将在设定的测量时间间隔内测量的总电流变化过程与基准电流变化过程进行比较，在短暂的测量时间间隔之后就已经可以求出该绝缘装置的功能能力。
[0010]在此，该总电流变化过程表示总电流随时间的变化过程，该总电流除了该绝缘装置的漏电流以外还包括寄生电流分量。该漏电流标示该绝缘装置的故障电流。例如，寄生电流分量包括电容电流分量和吸收电流分量。在此，寄生分量尤其按指数下降，其中该按指数下降通过衰减速率加以表征。衰减速率或等效的衰减时间对于不同的寄生分量同样可以是不同的。因此，在衰减时间之后，总电流变化过程由该绝缘装置的基本上恒定的漏电流确定。这里基本上恒定表示，该漏电流可以具有在平均漏电流的0.1%至5%范围内的波动。
[0011]总电流的电容电流分量尤其表示在电容充电时在优选彼此电气分离的高压范围和低压范围之间流动的电流。在此，电容电流分量的初始值可以高于吸收电流分量的初始值和漏电流的量值。附加地电容电流分量与吸收电流分量相比，可以具有更高的衰减速率或更短的衰减时间。例如，该衰减时间位于0.1s和Is之间。
[0012]吸收电流分量尤其表示由于在绝缘装置的绝缘材料中在高压范围和低压范围之间形成电介质的分子的重定向而流动的电流。在此，吸收电流分量的初始值可以小于电容电流分量的初始值，而大于漏电流的量值。该吸收电流分量与电容电流分量相比，可以附加地具有更小的衰减速率或更长的衰减时间。例如，该衰减时间位于Is和1s之间。
[0013]在一个实施方式中，在设定的测量时间间隔内测量总电流变化过程，该设定的测量时间间隔小于至少一个寄生电流分量、尤其吸收电流分量和/或电容电流分量的衰减时间。总电流变化过程的测量时间优选是1s或小于10s，特别优选是5s或小于5s，更加特别优选的是Is或小于Is。
[0014]在另一个实施方式中，基准电流变化过程被至少一直测量到基准电流变化过程基本上由漏电流确定并因而基本上恒定的时刻为止。换句话说，该基准电流变化过程可以被一直测量到这样的时刻，在该时刻寄生电流分量基本上已衰减并且因而总电流变化过程基本上恒定。这里基本上恒定表示，该总电流变化过程可以具有在0.1%至10%范围内的波动。因此，从基准电流变化过程可以求出基准漏电流以及针对寄生电流分量、尤其吸收电流分量和/或电容电流分量的基准变化过程。
[0015]在另一个实施方式中，针对唯一的电池组结构形式测量基准电流变化过程，并将该基准电流变化过程针对这种电池组结构形式的电池组保存在存储器中。在此，电池组结构形式表示串联或并联地互连为电池组的电池组单元电池的不同实施。在本上下文中，电池组结构形式表示电池组的各种组件、尤其影响绝缘装置和因此影响基准电流变化过程的电池组单元电池的实施。在电池组或蓄电池领域中不同的电池组结构形式对于专业人员是已知的。例如，对于这样的电池组以不同大小使用成卷或堆叠的电池组单元电池。该绝缘装置所包括的材料也可能不同。此外，电池组还可能在电池组单元电池内部的化学组成方面不同。例如，在汽车领域使用锂离子电池组单元电池或镍金属混合物电池组单元电池。
[0016]在另一个实施方式中，在不同的测量条件下求出基准电流变化过程，并在测量总电流变化过程时求出所述测量条件。由此，可以在评判绝缘装置时考虑所述测量条件。由此保证，基准电流变化过程和总电流变化过程是在基本上相同的测量条件下加以测量的。测量条件尤其包括湿度一一如相对空气湿度，或温度。这里基本上恒定包括处于1%至10%范围内的测量条件偏差。附加地可以在使用不同测量条件的基准测量之间进行内插。例如，基准电流变化过程可以在不同的测量条件下，例如在40 %，50 %和/或60 %相对空气湿度下加以确定，而其他基准电流变化过程例如在45%，55%和/或65%相对空气湿度下加以内插。在测量总电流变化过程时，可以测量测量条件，例如湿度和温度。在检验绝缘装置时，可以考虑与这些测量条件相应的基准电流变化过程或者内插的基准电流变化过程。
[0017]在另一个实施方式中，考虑在所述设定的测量时间间隔内的基准电流变化过程，该设定的测量时间间隔例如在0.1s和1s之间。该设定的测量时间间隔优选这样加以选择，使得基准电流变化过程至少部分地包含电容和吸收电流分量。
[0018]在另一个实施方式中，基于在该设定的测量时间间隔内的总电流变化过程和基准电流变化过程对该绝缘装置进行评判。从而可以将该设定的测量时间间隔内的总电流变化过程和基准电流变化过程进行比较，其中在该设定的测量时间间隔内总电流变化过程相对于基准电流变化过程的位移给出漏电流。
[0019]在另一个实施方式中，当在该设定的测量时间间隔内的总电流变化过程相对于在该设定的测量时间间隔内的基准电流变化过程的位移等于或小于定义的电流极限值时，把该绝缘装置评判为能工作。在另一个实施方式中，当在该设定的测量时间间隔内的总电流变化过程相对于在该设定的测量时间间隔内的基准电流变化过程的位移大于定义的电流极限值时，把绝缘装置评判为不能工作。
[0020]此外，按照本发明，提出一种计算机程序，当该计算机程序在可编程计算机装置上执行时，按照该计算机程序执行这里所描述的方法之一。例如，计算机程序可以指用于实现检验绝缘装置的系统的模块、例程或子例程。该计算机程序可以存储在机器可读的存储介质上，例如在永久或可重写的存储介质上或分配给计算机装置，例如，存储在诸如CD-ROM、DVD,USB棒、蓝光盘或存储卡的便携式存储器上。附加地或者作为其替换方案，该计算机程序可以在诸如服务器或云服务器的计算机装置上提供，以便下载，例如通过诸如互联网的数据网络、云服务器或诸如电话线或无线连接的通信连接提供。
[0021]此外，按照本发明，提出一种用于检验电池组中的绝缘装置的系统，该系统包括施加测量电压用的单元和测量总电流变化过程用的单元，其中该系统附加地包括用于在设定的测量时间间隔内测量总电流变化过程的单元和用于评判绝缘装置的状态的分析单元，其中该分析单元被构造为把在设定的测量时间间隔内测量的总电流变化过程与基准电流变化过程进行比较。
[0022]用于检验绝缘装置的系统尤其适用于对正如尤其在混合动力或电动车辆中应用的电池组中的高压组件进行检验。这样的高压组件通过该绝缘装置例如相对于地、例如相对于电池组的外壳或冷却板电气绝缘。作为高压组件，该电池组例如包括多个电池组单元电池或蓄电池单元电池和引导电流的组件，诸如汇流排、高压电缆或高压保护装置。
[0023]本发明的优点
[0024]本发明使在几秒范围内的短暂的测量时间内对绝缘装置的功能能力进行检验成为可能。从而尤其在几秒之后就已经可以可靠地确定该绝缘装置的功能能力和品质。附加地在短暂的测量时间之后就已经可以量化地断言漏电流，并由此量化地断言绝缘电阻。
[0025]尤其当绝缘装置的检验必须定期进行时，时间的节省起积极作用。从而在生产特别是诸如用于电动或混合动力车辆的电池组的安全性关键的产品时，这样的检验往往在每个其中涉及高压组件的生产步骤之后都被进行。在这样的安全性关键的产品的运行中，需要对绝缘装置进行定期的检验。由此时间的节省使显著更有效的流程成为可能。
[0026]此外，本发明可以简单地集成在现有的生产过程或诊断例程中，而无需对硬件进行显著的改变。从而本发明可以在检验系统的分析单元中转化为软件，例如软件更新的形式。
【附图说明】
[0027]本发明的实施例显示在附图中并在以下描述中作较详细的说明。
[0028]图1表示带有吸收电流分量、电容电流分量和漏电流的总电流变化过程；
[0029]图2表示能工作和不能工作的绝缘装置