[发明专利]用于能量存储系统的接地故障监测系统

说明书

本公开涉及用于能量存储系统的接地故障监测系统。该接地故障监测系统包括隔离监测单元、第一主开关、第二主开关和控制单元。隔离监测单元包括第一可切换电阻器分支、第二可切换电阻器分支和第三可切换电阻器分支。控制单元被配置为在能量存储系统的充电期间闭合第一主开关和第二主开关，用于将能量存储系统连接到外部能量供应系统。控制单元还被配置为将第一可切换电阻器分支从能量存储系统断开连接，并将第二可切换电阻器分支和第三可切换电阻器分支连接到能量存储系统，用于在能量存储系统的充电期间监测到接地元件的电流泄漏。

技术领域

本公开涉及用于能量存储系统的接地故障监测系统、包括这种接地故障监测系统的能量存储系统、包括这种能量存储系统的车辆、用于能量存储系统的接地故障监测的方法以及用于这种接地故障监测系统的计算机程序元件。

背景技术

诸如电池电动车辆或混合电动车辆的电动车辆可以由高压能量存储系统供电。在这种电动车辆中，各种高压电气系统连接到高压能量存储系统，但是与车辆底盘隔离。在本领域中已知提供一种隔离监测设备(IMD)，其监测隔离电阻，使得控制系统可以切断电气系统以避免电击的风险。

当供应相同的电流时，具有800V额定电压的能量存储系统可以提供比在相同尺寸下具有400V额定电压的能量存储系统更高的电力密度。目前，大多数现有充电站都配备了400V快速充电器，最高可达500V。

在经由400V充电站对800V能量存储系统充电期间，充电站的隔离监测设备可能检测不到800V电气系统中的隔离失败。通常，在开始充电之前，在800V系统中的隔离失败的情况下，车辆可以禁止充电。然而，当没有检测到隔离电阻故障时，充电可以从对称功能开始。由于车辆在充电期间会关闭自己的IMD，以避免对充电站的IMD造成干扰，因此800V系统中始终存在无监测隔离失败的风险。

发明内容

因此，可能需要提供一种改进的接地故障监测系统，其可以在操作和充电期间可靠地监测高压系统的隔离电阻，而不管能量存储系统和充电站之间的电压差。

该问题通过本公开的独立权利要求的主题来解决，其中进一步的实施例包含在从属权利要求中。应当注意，以下描述的本公开的各方面适用于用于能量存储系统的接地故障监测系统、包括这种接地故障监测系统的能量存储系统、包括这种能量存储系统的车辆、用于能量存储系统的接地故障监测的方法以及用于这种接地故障监测系统的计算机程序元件。

根据本公开，提出了一种用于能量存储系统的接地故障监测系统。该接地故障监测系统包括隔离监测单元、第一主开关、第二主开关和控制单元。隔离监测单元可布置在能量存储系统和接地元件之间。第一主开关和第二主开关可布置在能量存储系统和外部能量供应系统之间。隔离监测单元包括第一可切换电阻器分支、第二可切换电阻器分支和第三可切换电阻器分支。控制单元被配置为在能量存储系统的充电期间闭合第一主开关和第二主开关，用于将能量存储系统连接到外部能量供应系统。控制单元还被配置为将第一可切换电阻器分支从能量存储系统断开连接，并将第二可切换电阻器分支和第三可切换电阻器分支连接到能量存储系统，用于在能量存储系统的充电期间监测到接地元件的电流泄漏。

根据本公开的接地故障监测系统可以充当混合监测系统，其在能量存储系统的充电期间监测电流泄漏，并且在从能量存储系统放电和/或供应能量期间监测隔离。在充电期间，接地故障监测系统不会对外部能量供应系统(例如充电站)的隔离监测设备造成干扰。附加地，接地故障监测系统可以对隔离失败快速反应，并防止充电站中的过压。此外，可以实现充电期间的受控隔离电阻，并且可以有助于平衡外部能量供应系统中的极到地电压。

能量存储系统可以是高压能量存储系统，其提供数百伏特作为操作机器的能量源。能量存储系统可以包括多个可再充电的能量存储模块和/或能量存储电芯，诸如，锂离子电芯、镍金属氢化物电芯等。为了安全使用，可能需要可靠地隔离具有这种能量存储系统的高压系统。