背景技術(shù)：

1、眾所周知，車輛配備有電力牽引驅(qū)動(dòng)裝置，其中，高壓車載電氣系統(tǒng)用于傳輸能量。這種高壓車載電氣系統(tǒng)利用高電壓工作，以便能夠滿足牽引過程中的高功率要求。

2、特別是在利用直流電壓充電時(shí)會(huì)使用高電壓，在某些情況下高達(dá)800v甚至更高，而這些高電壓可能會(huì)帶來高風(fēng)險(xiǎn)。為了避免由于接觸電壓造成的危險(xiǎn)，高壓電位相對于車輛(底盤等)的地電位絕緣。

3、如果要在高壓區(qū)和低壓區(qū)(參考地面)之間提供雙重絕緣或強(qiáng)化絕緣，則借助于第一絕緣裝置對高壓電位進(jìn)行絕緣，然后再通過第二絕緣裝置對高壓電位進(jìn)行絕緣，以提供相對于地電位的兩級絕緣。例如，具有輸入側(cè)高壓電位的第一光耦合器和具有輸出側(cè)接地基準(zhǔn)的第二光耦合器可以串聯(lián)在一個(gè)傳輸鏈中，從而在高壓電位和地電位之間產(chǎn)生雙重絕緣。已經(jīng)認(rèn)識到，無法識別出其中一個(gè)絕緣級中的絕緣故障，這是因?yàn)榱硪粋€(gè)絕緣級阻止了為檢測絕緣故障所需的電流流動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種可能性，使高壓車載電氣系統(tǒng)能夠以更高的安全性絕緣。

2、該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓車載電氣系統(tǒng)解決。進(jìn)一步的特性、特征、實(shí)施方案和優(yōu)點(diǎn)由從屬權(quán)利要求和附圖得出。

3、提出，通過兩個(gè)連續(xù)的絕緣裝置以兩級方式使高壓電位相對于地電位絕緣。絕緣裝置之間具有(導(dǎo)電的)電位島(potentialinsel)。絕緣裝置通過電位島連接。為了能夠識別出其中一個(gè)絕緣裝置的絕緣故障，提出通過放電元件(ableitelement)將電位島與車載電氣系統(tǒng)的地電位(或所述高壓電位或另一個(gè)高壓電位)相連。如果第一絕緣裝置中發(fā)生故障，就會(huì)產(chǎn)生通過放電元件的電流流動(dòng)(stromfluss)，該電流流動(dòng)可被絕緣監(jiān)測器檢測到。同時(shí)，通過放電元件還能避免因第一絕緣裝置故障而產(chǎn)生過高的接觸電流，其中，電阻將接觸電流限制在無害水平。

4、因此，描述了一種具有地電位和高壓電位的高壓車載電氣系統(tǒng)(以下簡稱：車載電氣系統(tǒng))。車載電氣系統(tǒng)中還可設(shè)置多個(gè)高壓電位，這些高壓電位優(yōu)選如本文所述相對于地面絕緣。高壓電位借助于兩級絕緣相對于地電位絕緣。這種絕緣可以對應(yīng)于雙重絕緣或強(qiáng)化絕緣，也可叫做“雙重絕緣(doubleinsulation)”或“強(qiáng)化絕緣(reinforcedinsulation)”(前提是強(qiáng)化絕緣是兩級的)。兩級絕緣具有第一絕緣裝置。第一絕緣裝置使高壓電位相對于電位島絕緣。該絕緣裝置在被施加了高壓電位的導(dǎo)體和電位島之間延伸。兩級絕緣的第二絕緣裝置使電位島相對于地電位絕緣。在這種情況下，地電位可以對應(yīng)于底盤電位或車輛接地端的地電位，也可以是與之電連接的電位。電位島的電位可視為絕緣裝置無故障運(yùn)行的指標(biāo)。換句話說，電位島的電位可用來檢測兩級絕緣或絕緣裝置中的故障。因此，電位島可被視為兩個(gè)絕緣裝置中間的電壓傳感器或電位傳感器。為了能夠檢測絕緣狀態(tài)，對電位島的電位進(jìn)行評估。根據(jù)本發(fā)明，在這種情況下使用放電元件，它將電位島與地電位(或與之電連接的另一個(gè)電位)相連。(或者，放電元件可以將電位島與車載電氣系統(tǒng)的高壓電位或另一個(gè)高壓電位相連，以檢測第二絕緣裝置中的絕緣故障)。

5、如果電位島沒有正確地相對于高壓電位絕緣，放電元件就會(huì)產(chǎn)生電流流動(dòng)，從而能夠?qū)⒃撾娏髁鲃?dòng)用作兩級絕緣故障的信號。放電元件被設(shè)計(jì)為使其產(chǎn)生的電流的大小足以被絕緣監(jiān)測器識別到。此外，放電元件的尺寸應(yīng)確保在兩級絕緣中發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的接觸電流，或僅產(chǎn)生低于危險(xiǎn)閾值的接觸電流，特別是以預(yù)定安全系數(shù)低于危險(xiǎn)閾值的接觸電流。因此，電位島通過放電元件與地電位連接，放電元件設(shè)置用于在第一或第二絕緣裝置發(fā)生絕緣故障時(shí)產(chǎn)生低于危險(xiǎn)閾值且同時(shí)高于絕緣監(jiān)測器的靈敏度閾值的電流。

6、放電元件特別是包括電阻。以電阻作為放電元件來描述的實(shí)施方案一般可以用放電元件來體現(xiàn)，如下文中所述。為簡化起見，在下文中且特別是在附圖描述或標(biāo)題中，術(shù)語“放電元件”也稱為術(shù)語“電阻”。放電元件可具有一個(gè)或多個(gè)相互連接的電阻元件。放電元件也可以是或包含歐姆元件、電容元件和/或電感元件。放電元件也可以由高通濾波器、低通濾波器或帶通濾波器形成，這些濾波器可能還具有歐姆元件。因此，放電元件可以設(shè)計(jì)成頻率選擇性的，以便例如取決于應(yīng)用或取決于因絕緣故障而產(chǎn)生(或預(yù)期)的信號來形成確定的與頻率相關(guān)的傳輸行為。取代線性元件，或者與線性元件結(jié)合，放電元件可以具有至少一個(gè)非線性元件，例如具有取決于施加在元件上的電壓的實(shí)際阻抗的元件，例如齊納二極管、壓敏電阻、氣體放電管、火花間隙、保護(hù)二極管、晶閘管電路、diac和/或四層二極管。由此可以將放電元件構(gòu)造成僅自確定的信號強(qiáng)度或電壓起才產(chǎn)生由絕緣監(jiān)測器識別到的電流流動(dòng)。這避免了錯(cuò)誤的(falsch-positive，假陽性的)絕緣故障識別。

7、例如，危險(xiǎn)閾值可能來自電動(dòng)車輛的有線充電標(biāo)準(zhǔn)。同樣，靈敏度閾值(自該閾值起絕緣監(jiān)測器必須做出反應(yīng))也可以來自高壓技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。另外或與此相結(jié)合，危險(xiǎn)閾值還可以這樣設(shè)計(jì)，即為第一和/或第二絕緣裝置產(chǎn)生位于絕緣裝置(或兩個(gè)絕緣裝置)的額定電流、額定電壓或額定功率(或額定脈沖功率)以內(nèi)的電流、電壓或(流經(jīng)裝置的)功率。因此，危險(xiǎn)閾值可以代替或結(jié)合上述定義進(jìn)行設(shè)計(jì)，使絕緣裝置在(其中一個(gè)裝置)發(fā)生絕緣故障時(shí)，另一個(gè)絕緣裝置不會(huì)受到損壞，尤其是保持其絕緣性能或絕緣電阻。由此確保了在發(fā)生絕緣故障時(shí)，由于電阻所產(chǎn)生的電流，無故障的絕緣裝置能保持其絕緣性能。換句話說，電阻被設(shè)計(jì)為，通過電阻的電流流動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致無故障的絕緣裝置損壞或該絕緣裝置的絕緣電阻不會(huì)(顯著)降低。通過電阻值或通過放電元件的傳輸行為，避免了因絕緣裝置中的絕緣故障而導(dǎo)致(其他絕緣裝置中的)連鎖故障(folgefehler)。放電元件的傳輸行為設(shè)置用于產(chǎn)生可由絕緣監(jiān)測器檢測到的流經(jīng)放電元件的電流流動(dòng)。放電元件的傳輸行為設(shè)置用于產(chǎn)生流經(jīng)放電元件的特別是高于絕緣監(jiān)測器或其他安全裝置的靈敏度閾值的電流流動(dòng)。

8、被設(shè)置為放電元件的電阻元件的值優(yōu)選至少為75千歐、80千歐或85千歐。與此結(jié)合或替代地，電阻元件的值優(yōu)選不超過150千歐、120千歐或100千歐。放電元件可具有與此類電阻元件相對應(yīng)的傳輸行為。

9、高壓車載電氣系統(tǒng)的額定電壓優(yōu)選設(shè)計(jì)為高于60v，特別是至少200v、至少400v或更高。高壓車載電氣系統(tǒng)的額定電壓優(yōu)選超過600v，例如從650v到900v，或特別是從700v到850v。因此，車載電氣系統(tǒng)的額定電壓可為大約800v、820v或850v。附加詞“約”在此意味著公差不超過2％、5％或10％。放電元件可具有與此類電阻元件相對應(yīng)的傳輸行為。

10、電阻元件作為放電元件在發(fā)生絕緣故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生高于靈敏度閾值的電流，原因優(yōu)選是電阻值以不超過20％或10％的偏差與80千歐的值相對應(yīng)。這特別是與額定電壓為800v的車載電氣系統(tǒng)相結(jié)合。在其他額定電壓下，電阻值也可取其他值，其中，電阻值優(yōu)選與額定電壓的變化系數(shù)成比例地調(diào)整。放電元件可具有與此類電阻元件相對應(yīng)的傳輸行為。

11、車載電氣系統(tǒng)的額定電壓也可以是400v。在這種情況下，電阻之所以被設(shè)置為在絕緣故障時(shí)產(chǎn)生高于靈敏度閾值的電流，是因?yàn)殡娮柚狄圆怀^20％或10％的偏差與40千歐的值相對應(yīng)。因此，在不同的額定電壓下，電阻值可能為80千歐(額定電壓為800v)或40千歐(額定電壓為400v)。這些數(shù)據(jù)的公差不超過20％或10％。

12、車載電氣系統(tǒng)優(yōu)選具有絕緣監(jiān)測器。絕緣監(jiān)測器監(jiān)測高壓電位相對于地電位的絕緣情況。特別是，絕緣監(jiān)測器具有靈敏度閾值，其與確定電阻值(考慮高電壓)的靈敏度閾值相對應(yīng)。特別是，與電阻有關(guān)的靈敏度閾值與絕緣監(jiān)測器相對應(yīng)，絕緣監(jiān)測器是車載電氣系統(tǒng)的一部分。

13、絕緣監(jiān)測器與地電位和高壓電位連接，以獲知它們之間的絕緣情況。在這種情況下，絕緣監(jiān)測器被設(shè)置為測量高壓電位和地電位之間的絕緣電阻。這可以通過施加測試電壓并測量所引起的電流，或者通過注入測試電流并確定所產(chǎn)生的電壓來主動(dòng)完成。絕緣監(jiān)測器可被設(shè)置為將測試電流和所產(chǎn)生的電壓或?qū)y試電壓和所產(chǎn)生的電流相互聯(lián)系起來，以獲知絕緣電阻。此外，在一個(gè)更簡單的實(shí)施方案中，絕緣監(jiān)測器可以施加確定的測試電壓(或指示確定的測試電流)，這樣產(chǎn)生的電流或產(chǎn)生的電壓就是用來直接或間接獲知絕緣電阻的變量。通過本文描述的放電元件確保了僅在第一絕緣裝置中檢測到絕緣故障(第二絕緣裝置功能正常)，因?yàn)橛捎诮^緣監(jiān)測器的工作方式(以及由于電阻值)，電阻對故障識別有顯著的幫助。

14、為了將由脈沖電壓產(chǎn)生的負(fù)載有針對性地轉(zhuǎn)向第一絕緣裝置，可以在一方面第一絕緣裝置和另一方面第二絕緣裝置之間并聯(lián)cy電容。例如，cy電容器的值可在100pf至2nf的區(qū)間中。cy電容器的電容值優(yōu)選分別至少為100pf、500pf或700pf，或者1nf或2nf。此外，還可以規(guī)定電容器的電容值不超過50nf、20nf、10nf、5nf或2nf。cy電容器形成電容式分壓器，其端部聯(lián)接到地電位和高壓電位。電容式分壓器中的電容器之間的連接點(diǎn)與電位島相連。電容式分壓器的分壓不必一定是1:1，也可以是1:2、1:3、1:4或1:5。特別是，在這種情況下，(將電位島與高壓電位相連的)第一電容器可以大于第二電容器，例如以至少2、3、4或5的系數(shù)。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，例如第一cy電容器的電容為20nf，第二電容器的電容為5nf。其他實(shí)施方案則規(guī)定第二電容器大于第一電容器(其中的分壓可以是2:1、3:1、4:1或5:1)。特別是，如果電阻將電位島與高壓電位相連，則第二電容器可大于第一電容器。

15、絕緣裝置尤其是以電隔離方式傳輸?shù)臉?gòu)件的絕緣元件，如變壓器或光耦合器。此外，絕緣裝置也可以由絕緣材料提供，例如電纜絕緣、基板或電路板的絕緣材料或殼體。

16、車載電氣系統(tǒng)內(nèi)的電位島優(yōu)選不能從外部接觸到，特別是比如要借助于絕緣材料遮蓋起來。只有通向電位島的放電元件的連接部可導(dǎo)電地離開電位島，因此這優(yōu)選是電位島電位的唯一的導(dǎo)電引出端。不過，該連接部和放電元件優(yōu)選也通過絕緣遮蓋件而不能從外部接觸到。放電元件和電位島(尤其是遮蓋件)可以被遮蓋或包封，因此不能從外部接觸到。只有從放電元件引出的放電線路(ableitung)，即放電元件與地電位之間的放電線路可以被接觸到，因?yàn)槠鋷в械仉娢?。或者，放電元件與地電位之間的放電線路同樣可由殼體(借助于絕緣材料)遮蓋。

17、可以設(shè)置一種車輛，其配備高壓車載電氣系統(tǒng)，其中，車輛的牽引驅(qū)動(dòng)裝置和/或車側(cè)高壓充電裝置是車載電氣系統(tǒng)的一部分。