DE-102024210447-B4 - Verfahren zum Überwachen von Isolationswiderständen und entsprechendes Computerprogramm sowie Steuergerät

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Isolation zwischen zwei elektrischen Leitungen (102, 103), insbesondere elektrischen Hochvolt-Leitungen, und Masse (104) mittels einer Isolationsüberwachungs-Schaltung, wobei die Isolationsüberwachungs-Schaltung zwei Schalter (SWTestP, SWTestM) aufweist, das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte: (a) Ändern eines Schaltzustands (115, 116) der zwei Schalter (SWTestP, SWTestM) zu einem ersten Zeitpunkt (t1); (b) erneutes Ändern des Schaltzustands (115, 116) der zwei Schalter (SWTestP, SWTestM) zu einem zweiten Zeitpunkt (t2), welcher ein vorgegebenes Zeitintervall (114) nach dem ersten Zeitpunkt (t1) liegt; (c) Empfangen eines Messwerts (Pha2, Pha3), der für eine Spannung (UChsGnd) zwischen einer ersten elektrischen Leitung (103) der beiden elektrischen Leitungen (102, 103) und Masse (104) zu einem dritten Zeitpunkt (t3) während des vorgegebenen Zeitintervalls (114) repräsentativ ist; (d) Empfangen eines Änderungswerts (ΔUBat), der für eine Änderung einer Spannung (UBat) zwischen den zwei elektrischen Leitungen (102, 103) vor dem dritten Zeitpunkt (t3) repräsentativ ist; (e) Korrigieren des Messwerts (Pha2, Pha3) basierend auf dem Änderungswert (ΔUBat); und (f) Bestimmen eines Isolationswiderstands (RisoPP, RisoPM, RisoLP, RisoLM) basierend auf dem korrigierten Messwert (Pha2, Pha3). Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Steuergerät und Computerprogramm.

Inventors

• Sebastian Ernst
• Stefan Ascher

Assignees

• Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241030

Claims (15)

1. Verfahren zum Überwachen einer Isolation zwischen zwei elektrischen Leitungen (102, 103) und Masse (104) mittels einer Isolationsüberwachungs-Schaltung, wobei die Isolationsüberwachungs-Schaltung zwei Schalter (SWTestP, SWTestM) aufweist, das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte: - Ändern eines Schaltzustands (115, 116) der zwei Schalter (SWTestP, SWTestM) zu einem ersten Zeitpunkt (t1); - erneutes Ändern des Schaltzustands (115, 116) der zwei Schalter (SWTestP, SWTestM) zu einem zweiten Zeitpunkt (t2), welcher ein vorgegebenes Zeitintervall (114) nach dem ersten Zeitpunkt (t1) liegt; - Empfangen eines Messwerts (Pha2, Pha3), der für eine Spannung (UChsGnd) zwischen einer ersten elektrischen Leitung (103) der beiden elektrischen Leitungen (102, 103) und Masse (104) zu einem dritten Zeitpunkt (t3) während des vorgegebenen Zeitintervalls (114) repräsentativ ist; - Empfangen eines Änderungswerts (ΔUBat), der für eine Änderung einer Spannung (UBat) zwischen den zwei elektrischen Leitungen (102, 103) vor dem dritten Zeitpunkt (t3) repräsentativ ist; - Korrigieren des Messwerts (Pha2, Pha3) basierend auf dem Änderungswert (ΔUBat); und - Bestimmen eines Isolationswiderstands (RisoPP, RisoPM, RisoLP, RisoLM) basierend auf dem korrigierten Messwert (Pha2, Pha3).
2. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verfahren ferner aufweist: Feststellen einer Zeitspanne (Δt) zwischen einem Zeitpunkt (t4) der Spannungsänderung und dem dritten Zeitpunkt (t3), wobei das Korrigieren des Messwerts (Pha2, Pha3) basierend auf der Zeitspanne (Δt) erfolgt.
3. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Spannungsänderung über einen Zeitraum erfolgt und der Messwert (Pha2, Pha3) basierend auf dem Zeitraum und/oder einem Verlauf der Spannungsänderung korrigiert wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3 , wobei der Messwert (Pha2, Pha3) nur korrigiert wird, falls der Änderungswert (ΔUBat) einen vorgegebenen Spannungs-Schwellwert übersteigt und/oder die Zeitspanne (Δt) einen vorgegebenen Zeit-Schwellwert übersteigt.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Messwert (Pha2, Pha3) nur korrigiert wird, falls die Zeitspanne (Δt) einen vorgegebenen weiteren Zeit-Schwellwert unterschreitet.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5 , wobei das Korrigieren des Messwerts (Pha2, Pha3) ein kalibrierbares Kennfeld (125) berücksichtigt.
7. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Kennfeld (125) als Eingabeparameter zumindest einen der folgenden Parameter aufweist: den Änderungswert (ΔUBat), die Zeitspanne (Δt).
8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7 , wobei das Kennfeld (125) als Ausgabeparameter einen Korrekturoffset (121) und/oder einen Korrekturfaktor (122) aufweist und das Korrigieren des Messwerts (Pha2, Pha3) den Korrekturoffset (121) und/oder den Korrekturfaktor (122) berücksichtigt.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6 , wobei für das Korrigieren des Messwerts (Pha2, Pha3) ein Spannungsverlauf der Spannung (UChsGnd) zwischen der ersten elektrischen Leitung (103) und Masse (104) während der Zeitspanne (Δt) extrapoliert wird.
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Ermitteln eines Zeitversatzes zwischen der Änderung der Spannung (UBat) zwischen den beiden elektrischen Leitungen (102, 103) und einer damit korrelierenden Änderung der Spannung (UChsGnd) zwischen der ersten elektrischen Leitung (103) und Masse (104), wobei der Zeitversatz beim Korrigieren des Messwerts (Pha2, Pha3) berücksichtigt wird.
11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der dritte Zeitpunkt (t3) im letzten Viertel des vorgegebenen Zeitintervalls (114) liegt.
12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der dritte Zeitpunkt (t3) derart gewählt ist, dass sich die Spannung (UChsGnd) zwischen der ersten elektrischen Leitung (103) und Masse (104) bis zu dem dritten Zeitpunkt (t3) näherungsweise stabilisiert, falls keine Spannungsänderung der Spannung (UBat) zwischen den beiden elektrischen Leitungen (102, 103) festgestellt wird oder die festgestellte Spannungsänderung unter einem vorgegebenen Änderungs-Schwellwert liegt.
13. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich die Spannung (UChsGnd) zwischen der ersten elektrischen Leitung (103) und Masse (104) bis zu dem dritten Zeitpunkt (t3) näherungsweise stabilisiert, falls zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: eine Steigung des Spannungsverlaufs vor oder an dem dritten Zeitpunkt (t3) ist kleiner als ein vorgegebener Steigungs-Schwellwert; eine Spannungsänderung der Spannung (UChsGnd) zwischen der ersten elektrischen Leitung (103) und Masse (104) in einem Endabschnitt des vorgegebenen Zeitintervalls (114) ist kleiner als fünf Prozent einer Spannungsänderung während des gesamten vorgegebenen Zeitintervalls (114), wobei der dritte Zeitpunkt (t3) in dem Endabschnitt liegt.
14. Computerprogramm, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen.
15. Steuergerät, welches eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen.

Description

TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren und Steuergeräte zum Überwachen von Isolationswiderständen, insbesondere für ein Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeugs. HINTERGRUND DER ERFINDUNG In Hochvolt (HV) Batterie- und Antriebssystemen für Kraftfahrzeuge müssen zur Gewährleistung eines sicheren und verlässlichen Betriebs Isolationswiderstände zwischen elektrischen Leitungen und Masse bestimmt werden. Es muss sichergestellt sein, dass Werte dieser Isolationswiderstände nicht unter von den Fahrzeugherstellern vorgegebenen Schwellwerten liegen. Dafür können Ansätze zum Isolationsmonitoring verwendet werden, wie sie beispielsweise in der DE 10 2021 203 919 A1 oder der DE 10 2018 222 123 B4 beschrieben werden. Allerdings hat sich gezeigt, dass derartige Verfahren unter gewissen Rahmenbedingungen fehlerhafte Werte für die Isolationswiderstände ermitteln. In solchen Fällen kann ein sicherer Betrieb der Batterie- und Antriebssysteme nicht mehr garantiert werden. Nicht erkannte Isolationsfehler können zu unkontrollierten Fehlerströmen führen, die möglicherweise Menschenleben gefährden, Brände auslösen oder anderweitige Sachschäden hervorrufen. Aus der DE 10 2014 204 870 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung einer elektrischen Isolation bei einem Bordnetz eines Fahrzeugs bekannt mit (i) einer Spannungsquelle zum Generieren von Gleichspannungen mit einem ersten und einem zweiten Spannungswert, (ii) einem Stromanschlusspunkt, über den eine positive Stromversorgungsleitung und eine negative Stromversorgungsleitung des Bordnetzes miteinander elektrisch verbunden sind, (iii) einem ersten Strompfad zwischen der positiven Stromversorgungsleitung und dem Stromanschlusspunkt, (iv) einem zweiten Strompfad zwischen der negativen Stromversorgungsleitung und dem Stromanschlusspunkt, (v) einem dritten Strompfad zwischen dem Stromanschlusspunkt und der Spannungsquelle, (vi) zumindest zwei von einer ersten Strommesseinheit in dem ersten Strompfad, einer zweiten Strommesseinheit in dem zweiten Strompfad und einer dritten Strommesseinheit in dem dritten Strompfad, (vii) einer Ermittlungseinheit, eingerichtet aus Strommesswerten der zumindest zwei Strommesseinheiten sowie dem ersten und dem zweiten Spannungswert einen Isolationswiderstand zwischen dem Bordnetz und elektrischer Masse zu ermitteln. KURZDARSTELLUNG UND AUSFÜHRUNGSFORMEN Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren und entsprechendes Steuergerät zur Isolationsüberwachung bereitzustellen, wobei in Situationen, in denen konventionelle Verfahren ungenaue oder fehlerhafte Ergebnisse liefern, der oder die Isolationswiderstände entsprechend korrigiert werden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Isolationsüberwachung sowie ein Computerprogramm und ein Steuergerät gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen. So wird gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren bereitgestellt zum Überwachen einer Isolation zwischen zwei elektrischen Leitungen, insbesondere elektrischen Hochvolt-Leitungen, und Masse mittels einer Isolationsüberwachungs-Schaltung, wobei die Isolationsüberwachungs-Schaltung zwei Schalter aufweist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: (a) Ändern eines Schaltzustands der zwei Schalter zu einem ersten Zeitpunkt; (b) erneutes Ändern des Schaltzustands der zwei Schalter zu einem zweiten Zeitpunkt, welcher ein vorgegebenes Zeitintervall nach dem ersten Zeitpunkt liegt; (c) Empfangen eines Messwerts, der für eine Spannung zwischen einer ersten elektrischen Leitung der beiden elektrischen Leitungen und Masse zu einem dritten Zeitpunkt während des vorgegebenen Zeitintervalls repräsentativ ist und/oder dieser Spannung entspricht; (d) Empfangen eines Änderungswerts, der für eine Änderung einer Spannung zwischen den zwei elektrischen Leitungen vor dem dritten Zeitpunkt repräsentativ ist und/oder dieser Spannungsänderung entspricht; (e) Korrigieren des Messwerts basierend auf dem Änderungswert; und (f) Bestimmen, insbesondere Berechnen, eines Isolationswiderstands basierend auf dem korrigierten Messwert. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Steuergerät, insbesondere ein Batteriemanagementsystem, bereitgestellt, welches eingerichtet ist, das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen. Gemäß einer Ausgestaltung weist das Steuergerät die Isolationsüberwachungs-Schaltung auf. Alternativ kann die Isolationsüberwachungs-Schaltung auch in einer Batterie, insbesondere in oder an einem Batteriegehäuse, angeordnet sein. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Batteriesystem bereitgestellt, welches das zuvor beschriebene Steuergerät einschließlich Isolationsüberwachungs-Schaltung und eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie und/oder eine Hochvolt-Batterie, aufweist. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung