CN102539918A - 电动车辆的绝缘电阻量测装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种电动车辆的绝缘电阻量测装置，包含一个量测单元、一个电压侦测单元，及一个控制单元。该量测单元包括一个第一电位接头、一个第二电位接头、一个开关元件，及一个量测电阻，该第一电位接头用于电连接一个高电压系统的一个最高电位端，该第二电位接头用于电连接一个低电压系统的一个接地端，该开关元件与该电阻是串联于该第一电位接头与该第二电位接头之间。该电压侦测单元用于侦测该第一电位接头与该第二电位接头之间所形成的电压。该控制单元能控制该开关元件截止或导通，并在该开关元件截止与导通后运算出一个高电位绝缘电阻与一个低电位绝缘电阻。本发明能够使电路复杂度低以及制造成本较低。

Description

电动车辆的绝缘电阻量测装置

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆的量测装置，特别涉及一种电动车辆的绝缘电阻量测装置。

背景技术

如图1所示，一般电动车辆90通常包含一个高电压系统91及一个低电压系统92，该高电压系统91主要是为了驱动一个马达911而采用高电压电源VB供电，该低电压系统92主要是为了提供一般低电压运作的电子电路用电，该低电压系统92的一接地端921会与该电动车辆90的一个车身93电连接形成一个接地系统(ground system)，该高电压系统91不会与该车身93相连，所以该高电压系统91会与该低电压系统92形成隔绝状态。

该电动车辆90组装完成后，该高电压系统91的一个最高电位端912会与该车身93之间能视为具有一个高电位绝缘电阻Ra，且一个最低电位端913会与该车身93之间能视为具有一个低电位绝缘电阻Rb，该高电位绝缘电阻Ra与该低电位绝缘电阻Rb的电阻值与使用安全性息息相关，如果电阻值不足则表示容易漏电，该高电压系统91与该低电压系统92的运作也会不稳定且容易损坏。

所以为了保障系统运作的稳定性及安全性，必须对该高电位绝缘电阻Ra与该低电位绝缘电阻Rb进行量测，美国专利第7592815号即揭露一种电动车辆的漏电侦测电路，然而从该专利的图3可以看出需要四个电阻21、22、31、32、两个开关元件11、12，及一个反相器13才能组成一个量测单元，该专利的电路复杂度及制造成本都较高，且只能运算得到一个总漏电阻抗R1，无法经过运算分别得到该高电位绝缘电阻Ra与该低电位绝缘电阻Rb。

由此可见，上述现有的电动车辆的漏电侦测电路在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的电动车辆的绝缘电阻量测装置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的电动车辆的漏电侦测电路存在的缺陷，而提供一种新型结构的电动车辆的绝缘电阻量测装置，所要解决的技术问题是使其电路复杂度低以及制造成本较低，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种电动车辆的绝缘电阻量测装置，该电动车辆包含一个高电压系统，及一个低电压系统，该高电压系统的一个最高电位端相对于该低电压系统的一个接地端之间能视为具有一个高电位绝缘电阻，该高电压系统的一个最低电位端相对于该低电压系统的接地端之间能视为具有一个低电位绝缘电阻，该绝缘电阻量测装置包含一个量测单元、一个电压侦测单元，及一个控制单元；该量测单元包括一个第一电位接头、一个第二电位接头、一个开关元件，及一个量测电阻，该第一电位接头用于电连接该高电压系统的该最高电位端，该第二电位接头用于电连接该低电压系统的该接地端，该开关元件与该电阻是串联于该第一电位接头与该第二电位接头之间；该电压侦测单元用于侦测该第一电位接头与该第二电位接头之间所形成的电压；该控制单元包括一个控制模块，该控制模块能控制该开关元件截止或导通，该控制模块内建有该最高电位端的一个最高电压值、该量测电阻的电阻值、一个第一函数，及一个第二函数，其中：当该开关元件截止时，该控制模块经由该电压侦测单元取得一个与该第一电位接头及该第二电位接头之间有关的第一电压值；当该开关元件导通时，该控制模块经由该电压侦测单元取得一个与该第一电位接头及该第二电位接头之间有关的第二电压值；当该控制模块取得该第一电压值与该第二电压值时，该控制模块能使用该量测电阻值乘以一个第一函数得到该高电位绝缘电阻，并使用该量测电阻值乘以一个第二函数得到该低电位绝缘电阻，该第一函数与该第二函数都是该最高电压值、该第一电压值，以及该第二电压值的函数。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，前述的电动车辆的绝缘电阻量测装置，该控制单元还包括一个提示模块，该控制模块还内建有一个第一安全值及一个第二安全值，当该高电位绝缘电阻低于该第一安全值或该低电位绝缘电阻低于该第二安全值时，该控制模块会经由该提示模块输出一提示信号。

前述的电动车辆的绝缘电阻量测装置，该控制单元还包括一个储存模块，该控制模块运算出的该高电位绝缘电阻及该低电位绝缘电阻是记录在该储存模块中。

前述的电动车辆的绝缘电阻量测装置，该第一函数为

该第二函数为

其中，VB是该最高电位端的电压值，Va是该第一电压值，Va’是该第二电压值。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种电动车辆的绝缘电阻量测装置，该电动车辆包含一个高电压系统，及一个低电压系统，该高电压系统的一个最高电位端相对于该低电压系统的一个接地端之间能视为具有一个高电位绝缘电阻，该高电压系统的一个最低电位端相对于该低电压系统的接地端之间能视为具有一个低电位绝缘电阻，该绝缘电阻量测装置包含一个量测单元、一个电压侦测单元，及一个控制单元；该量测单元包括一个第一电位接头、一个第二电位接头、一个开关元件，及一个量测电阻，该第一电位接头用于电连接该低电压系统的该接地端，该第二电位接头用于电连接该高电压系统的该最低电位端，该开关元件与该电阻是串联于该第一电位接头与该第二电位接头之间；该电压侦测单元用于侦测该第一电位接头与该第二电位接头之间所形成的电压；该控制单元包括一个控制模块，该控制模块能控制该开关元件截止或导通，该控制模块内建有该最高电位端的一个最高电压值、该量测电阻的电阻值、一个第一函数，及一个第二函数，其中：当该开关元件截止时，该控制模块经由该电压侦测单元取得一个与该第一电位接头及该第二电位接头之间有关的第一电压值；当该开关元件导通时，该控制模块经由该电压侦测单元取得一个与该第一电位接头及该第二电位接头之间有关的第二电压值；当该控制模块取得该第一电压值与该第二电压值时，该控制模块能使用该量测电阻值乘以一个第一函数得到该高电位绝缘电阻，并使用该量测电阻值乘以一个第二函数得到该低电位绝缘电阻，该第一函数与该第二函数都是该最高电压值、该第一电压值，以及该第二电压值的函数。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，前述的电动车辆的绝缘电阻量测装置，该控制单元还包括一个提示模块，该控制模块还内建有一个第一安全值及一个第二安全值，当该高电位绝缘电阻低于该第一安全值或该低电位绝缘电阻低于该第二安全值时，该控制模块会经由该提示模块输出一提示信号。

前述的电动车辆的绝缘电阻量测装置，该控制单元还包括一个储存模块，该控制模块运算出的该高电位绝缘电阻及该低电位绝缘电阻是记录在该储存模块中。

前述的电动车辆的绝缘电阻量测装置，该第一函数为

该第二函数为

其中，VB是该最高电位端的电压值，Vb是该第一电压值，Vb’是该第二电压值。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

由于该量测单元的电路复杂度低，只需要该开关元件与该量测电阻而不需要其它开关元件与额外的电阻，所以制造成本相当低，此外，使用时通过该控制模块的运算能分别得到该高电位绝缘电阻与该低电位绝缘电阻的阻值，对于制造者进行绝缘效果的评估与漏电的改善都有很高的参考价值，所以有助于使该电动车辆品质达到良好、稳定的使用效果。

综上所述，本发明一种电动车辆的绝缘电阻量测装置，包含一个量测单元、一个电压侦测单元，及一个控制单元。该量测单元包括一个第一电位接头、一个第二电位接头、一个开关元件，及一个量测电阻，该第一电位接头用于电连接一个高电压系统的一个最高电位端，该第二电位接头用于电连接一个低电压系统的一个接地端，该开关元件与该电阻是串联于该第一电位接头与该第二电位接头之间。本发明使电路复杂度低以及制造成本较低。本发明在技术上有显着的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是说明一般电动车辆的一个高电压系统与一个低电压系统的配置架构示意图；

图2是说明本发明电动车辆的绝缘电阻量测装置的较佳实施例示意图；

图3是说明该较佳实施例中，一个开关元件截止时的电路变化情形示意图；

图4是说明该较佳实施例中，该开关元件导通时的电路变化情形示意图；及

图5是说明该较佳实施例中，一个第一电位接头与一个第二电位接头的量测情形示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电动车辆的绝缘电阻量测装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

如图1、图2所示，本发明电动车辆的绝缘电阻量测装置200的较佳实施例是应用于一个电动车辆90的量测，该电动车辆90包含一个高电压系统91，及一个低电压系统92，该高电压系统91的一个最高电位端912相对于该低电压系统92的一个接地端(GND)921能形成一个高电位绝缘电阻Ra，该高电压系统91的一个最低电位端913相对于该低电压系统92的接地端921能形成一个低电位绝缘电阻Rb，在本实施例中该接地端921是电连接到该电动车辆90的一个车身93上。

该绝缘电阻量测装置200包含一个量测单元20、一个电压侦测单元30，及一个控制单元40。

该量测单元20包括一个第一电位接头21、一个第二电位接头22、一个开关元件SW，及一个量测电阻Rc。

该第一电位接头21用于电连接该高电压系统91的该最高电位端912。

该第二电位接头22用于电连接该低电压系统92的该接地端921，由于该接地端921在本实施例中与该车身93电连接，因此该第二电位接头22在实际量测时能直接接触该车身93形成电连接。

该开关元件SW与该电阻Rc是串联于该第一电位接头21与该第二电位接头22之间。

该电压侦测单元30用于侦测该第一电位接头21与该第二电位接头22之间所形成的电压，在本实施例中该电压侦测单元30采用运算放大器电路。

该控制单元40包括一个控制模块41、一个提示模块42，及一个储存模块43。

该控制模块41能控制该开关元件SW截止或导通，该控制模块41内建有该最高电位端912的一个最高电压值VB、该量测电阻Rc的电阻值、一个第一函数、一个第二函数、一个第一安全值，及一个第二安全值。

当该开关元件SW截止时，该控制模块41经由该电压侦测单元30取得一个与该第一电位接头21及该第二电位接头22之间有关的第一电压值Va。

当该开关元件SW导通时，该控制模块41经由该电压侦测单元30取得一个与该第一电位接头21及该第二电位接头22之间有关的第二电压值Va’。

当该控制模块41取得该第一电压值Va与该第二电压值Va’时，该控制模块41能使用该量测电阻Rc值乘以一个第一函数得到该高电位绝缘电阻Ra，并使用该量测电阻Rc值乘以一个第二函数得到该低电位绝缘电阻Rb，该第一函数与该第二函数都是该最高电压值VB、该第一电压值Va，及该第二电压值Va’的函数。

如图1、图2、图3和图4所示，以下说明该高电位绝缘电阻Ra与该低电位绝缘电阻Rb的运算过程，当该开关元件SW截止时(如图3所示)，可

综合运算式(1)、(2)能得到：

$\mathrm{Ra}=\mathrm{Rc}(1+\frac{V_a}{V_B-V_a})\left(\frac{V_a-V_a^{\′}}{V_a^{\′}}\right)$

$\mathrm{Rb}=\mathrm{Rc}(1+\frac{V_B-V_a}{V_a})\left(\frac{V_a-V_a^{\′}}{V_a^{\′}}\right)$

其中，该第一函数为该第二函数为由于该最高电位端912的电压值VB是在设计驱动该马达911时就已知的数据，该量测电阻Rc的电阻值已知，该第一电压值Va与该第二电压值Va’都能经由该电压侦测单元30量测得到，所以该控制模块41能顺利运算出该高电位绝缘电阻Ra与该低电位绝缘电阻Rb。

使用时，该高电位绝缘电阻Ra与该低电位绝缘电阻Rb都能记录在该储存模块43中，当该高电位绝缘电阻Ra低于该第一安全值或该低电位绝缘电阻Rb低于该第二安全值时，该控制模块41会经由该提示模块42输出一提示信号，该提示信号能选自于声音信号、光信号，用以提醒工作人员该高电位绝缘电阻Ra或该低电位绝缘电阻Rb的电阻值不足。

借此，由于该量测单元20的电路复杂度低，只需要该开关元件SW与该量测电阻Rc而不需要其它开关元件与额外的电阻，所以制造成本相当低，此外，使用时通过该控制模块41的运算能分别得到该高电位绝缘电阻Ra与该低电位绝缘电阻Rb的阻值，对于制造者进行绝缘效果的评估与漏电的改善都有很高的参考价值，所以有助于使该电动车辆品质达到良好、稳定的使用效果。

如图1、5所示，值得一提的是，该第一电位接头21也可以用于电连接该接地端921或该车身93，该第二电位接头22也可以用于电连接该高电压系统91的该最低电位端913，当使用者采用图5的连接方式进行量测时，该高电位绝缘电阻Ra与该低电位绝缘电阻Rb的运算式如下：

$\mathrm{Ra}=\mathrm{Rc}(1+\frac{V_b}{V_B-V_b})\left(\frac{V_b-V_b^{\′}}{V_b^{\′}}\right)$

$\mathrm{Rb}=\mathrm{Rc}(1+\frac{V_B-V_b}{V_b})\left(\frac{V_b-V_b^{\′}}{V_b^{\′}}\right)$

其中，该第一函数为

该第二函数为

该开关元件SW截止时测得该第一电压值Vb，该开关元件SW导通时测得该第二电压值Vb’，借此，该绝缘电阻量测装置200同样能运用相同的运算原理，达到量测出该高电位绝缘电阻Ra与该低电位绝缘电阻Rb的功能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种电动车辆的绝缘电阻量测装置，该电动车辆包含一个高电压系统，及一个低电压系统，该高电压系统的一个最高电位端相对于该低电压系统的一个接地端之间能视为具有一个高电位绝缘电阻，该高电压系统的一个最低电位端相对于该低电压系统的接地端之间能视为具有一个低电位绝缘电阻，其特征在于：

该绝缘电阻量测装置包含一个量测单元、一个电压侦测单元，及一个控制单元；

该量测单元包括一个第一电位接头、一个第二电位接头、一个开关元件，及一个量测电阻，该第一电位接头用于电连接该高电压系统的该最高电位端，该第二电位接头用于电连接该低电压系统的该接地端，该开关元件与该电阻是串联于该第一电位接头与该第二电位接头之间；

该电压侦测单元用于侦测该第一电位接头与该第二电位接头之间所形成的电压；

该控制单元包括一个控制模块，该控制模块能控制该开关元件截止或导通，该控制模块内建有该最高电位端的一个最高电压值、该量测电阻的电阻值、一个第一函数，及一个第二函数，其中：

当该开关元件截止时，该控制模块经由该电压侦测单元取得一个与该第一电位接头及该第二电位接头之间有关的第一电压值；

当该开关元件导通时，该控制模块经由该电压侦测单元取得一个与该第一电位接头及该第二电位接头之间有关的第二电压值；

当该控制模块取得该第一电压值与该第二电压值时，该控制模块能使用该量测电阻值乘以一个第一函数得到该高电位绝缘电阻，并使用该量测电阻值乘以一个第二函数得到该低电位绝缘电阻，该第一函数与该第二函数都是该最高电压值、该第一电压值，以及该第二电压值的函数。

2.如权利要求1所述电动车辆的绝缘电阻量测装置，其特征在于：该控制单元还包括一个提示模块，该控制模块还内建有一个第一安全值及一个第二安全值，当该高电位绝缘电阻低于该第一安全值或该低电位绝缘电阻低于该第二安全值时，该控制模块会经由该提示模块输出一提示信号。

3.如权利要求1所述电动车辆的绝缘电阻量测装置，其特征在于：该控制单元还包括一个储存模块，该控制模块运算出的该高电位绝缘电阻及该低电位绝缘电阻是记录在该储存模块中。

4.如权利要求1所述电动车辆的绝缘电阻量测装置，其特征在于：该第一函数为

该第二函数为其中，VB是该最高电位端的电压值，Va是该第一电压值，Va’是该第二电压值。

5.一种电动车辆的绝缘电阻量测装置，该电动车辆包含一个高电压系统，及一个低电压系统，该高电压系统的一个最高电位端相对于该低电压系统的一个接地端之间能视为具有一个高电位绝缘电阻，该高电压系统的一个最低电位端相对于该低电压系统的接地端之间能视为具有一个低电位绝缘电阻，其特征在于：

该绝缘电阻量测装置包含一个量测单元、一个电压侦测单元，及一个控制单元；

该量测单元包括一个第一电位接头、一个第二电位接头、一个开关元件，及一个量测电阻，该第一电位接头用于电连接该低电压系统的该接地端，该第二电位接头用于电连接该高电压系统的该最低电位端，该开关元件与该电阻是串联于该第一电位接头与该第二电位接头之间；

该电压侦测单元用于侦测该第一电位接头与该第二电位接头之间所形成的电压；

该控制单元包括一个控制模块，该控制模块能控制该开关元件截止或导通，该控制模块内建有该最高电位端的一个最高电压值、该量测电阻的电阻值、一个第一函数，及一个第二函数，其中：

当该开关元件截止时，该控制模块经由该电压侦测单元取得一个与该第一电位接头及该第二电位接头之间有关的第一电压值；

当该开关元件导通时，该控制模块经由该电压侦测单元取得一个与该第一电位接头及该第二电位接头之间有关的第二电压值；

当该控制模块取得该第一电压值与该第二电压值时，该控制模块能使用该量测电阻值乘以一个第一函数得到该高电位绝缘电阻，并使用该量测电阻值乘以一个第二函数得到该低电位绝缘电阻，该第一函数与该第二函数都是该最高电压值、该第一电压值，以及该第二电压值的函数。

6.如权利要求5所述电动车辆的绝缘电阻量测装置，其特征在于：该控制单元还包括一个提示模块，该控制模块还内建有一个第一安全值及一个第二安全值，当该高电位绝缘电阻低于该第一安全值或该低电位绝缘电阻低于该第二安全值时，该控制模块会经由该提示模块输出一提示信号。

7.如权利要求5所述电动车辆的绝缘电阻量测装置，其特征在于：该控制单元还包括一个储存模块，该控制模块运算出的该高电位绝缘电阻及该低电位绝缘电阻是记录在该储存模块中。

8.如权利要求5所述电动车辆的绝缘电阻量测装置，其特征在于：该第一函数为

该第二函数为

其中，VB是该最高电位端的电压值，Vb是该第一电压值，Vb’是该第二电压值。

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