TWI661204B - 絕緣電阻量測裝置 - Google Patents

絕緣電阻量測裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI661204B
TWI661204B TW107124736A TW107124736A TWI661204B TW I661204 B TWI661204 B TW I661204B TW 107124736 A TW107124736 A TW 107124736A TW 107124736 A TW107124736 A TW 107124736A TW I661204 B TWI661204 B TW I661204B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
switch
dividing resistor
insulation resistance
voltage value
Prior art date
Application number
TW107124736A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202006376A (zh
Inventor
林保泓
陳柏燊
鄭國和
張明俊
林才富
Original Assignee
昆山富士錦電子有限公司
富士能科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 昆山富士錦電子有限公司, 富士能科技股份有限公司 filed Critical 昆山富士錦電子有限公司
Priority to TW107124736A priority Critical patent/TWI661204B/zh
Priority to CN201811295282.7A priority patent/CN110726876A/zh
Priority to US16/215,572 priority patent/US10890612B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI661204B publication Critical patent/TWI661204B/zh
Publication of TW202006376A publication Critical patent/TW202006376A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/025—Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/1272—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • G01R31/007—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks using microprocessors or computers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

一種絕緣電阻量測裝置包含一量測單元、一控制單元及一運算單元。量測單元包括一電路模組、一第一開關、一第二開關、一量測節點及一電壓偵測裝置，電路模組由複數個分壓電阻連接組成，且電路模組並聯於一高壓電池組的一正電壓端與一負電壓端之間，第一開關連接於電路模組與一接地端之間，該第二開關連接於電路模組與負電壓端之間，量測節點設置於電路模組中之分壓電阻連接節點其中之一節點，並在量測節點位置外接電壓偵測裝置。控制單元能控制第一開關與第二開關的截止或導通狀態。運算單元可接收電壓偵測裝置偵測的電壓值並進行運算，亦用於建立複數個迴路方程式，並最後求得一高電位絕緣電阻與一低電位絕緣電阻。

Description

絕緣電阻量測裝置
本發明是有關於一種量測絕緣電阻的裝置，特別是一種用於電動車輛的絕緣電阻量測裝置。
如圖1所示，目前習知的電動車90內通常包含一高壓電池系統91以及一動力系統92，高壓電池系統91連接動力系統92並裝置於車體上。
然而，電動車在雨天、涉水、振動、溫度變化等環境因素或是交通事故下，容易造成電動車的絕緣電阻降低，有引發人員觸電的危險，因此為了保障系統運作的安全性，需要即時監控電動車絕緣電阻，並適時告警或斷電以防意外發生。
如圖2到圖4所示，目前習知量測絕緣電阻技術80包含一系統模組81、一量測模組82、一第一電壓偵測裝置(圖未示)以及一第二電壓偵測裝置(圖未示)，系統模組81連接於高壓電池系統91的正電壓端911與負電壓端912之間，其中高壓電池系統91的正電壓端911與接地端931之間視為具有一絕緣電阻RH(Rp)，高壓電池系統91的負電壓端912與接地端931之間視為具有一絕緣電阻RL(Rn)，量測模組82一端連接該接地端931另一端連接負電壓端912，所述量測模組82包含一開關821以及與開關821串聯的一電阻Ro，第一電壓偵測裝置並聯 一電壓分壓電阻其一端連接正電壓端911另一端連接負電壓端912，係用來偵測正電壓端911與負電壓端912之間的總電壓，而第二電壓偵測裝置並聯另一電壓分壓電阻其一端連接接地端931另一端連接負電壓端912，係用來偵測接地端931與負電壓端912之間的電壓。
量測步驟如下：首先利用第一與第二電壓偵測裝置偵測獲得端點之間的電壓，再計算出絕緣電阻Rp和Rn在開關821導通前的跨壓Vp和Vn值，以及開關821導通後的跨壓Vp'和Vn'值，並列出電路迴路方程式，求解得到絕緣電阻Rp和Rn，計算公式如下所示。
儘管習知的電阻式偵測技術使用的量測模組82結構簡單，但是在習知的電阻式偵測技術中需要外接額外的第一電壓偵測裝置及第二電壓偵測裝置(圖未示)，才可以偵測出端點之間的電壓，並進一步的計算出絕緣電阻Rn和Rp在開關821導通前後的電壓值Vp、Vn、Vp'和Vn'，另外依此結構無法在量測電路完成後，與第一電壓偵測裝置及第二電壓偵測裝置迴路斷開，而降低絕緣電阻值的大小，並且兩組電壓偵測單元需要兩個類比數位轉化器(ADC)，因此，在使用設計上仍有改進的空間。
因此，本發明之目的在於提供一種絕緣電阻量測裝置，除維持電路架構簡單外，並結合電壓偵測裝置，只需單組類比數位轉化器(ADC)，且無需複雜演算法僅算數運算即可獲得絕緣電阻值。
該絕緣電阻量測裝置，用於量測主電池系統中的一高壓電池組與一接地端之間的絕緣電阻值，其中該主電池系統包含與該高壓電池組串聯的一主開關，該主開關由一電池電源管理系統控制，該高壓電池組的一正電壓端與該接地端之間視為具有一高電位絕緣電阻，該高壓電池組的一負電壓端與相對於該接地端之間視為具有一低電位絕緣電阻。
於是，本發明提供一種絕緣電阻量測裝置包含一量測單元、一控制單元以及一運算單元。
該量測單元包括一電路模組、一第一開關、一第二開關、一量測節點及一電壓偵測裝置，該電路模組係由複數個分壓電阻連接組成，且該電路模組並聯於該正電壓端與該負電壓端之間，該第一開關連接於該電路模組與該接地端之間，該第二開關連接於該電路模組與該負電壓端之間，該量測節點設置於該電路模組中之複數分壓電阻連接節點其中之一節點，並在該量測節點位置外接該電壓偵測裝置。
該控制單元能控制該第一開關與該第二開關的截止或導通狀態。
該運算單元可接收該電壓偵測裝置偵測的電壓值並進行運算，另外，該運算單元亦用於建立複數個迴路方程式，並最後求得該高電位絕緣電阻與該低電位絕緣電阻。
當該第一開關截止且該第二開關截止時，該電壓偵測裝置偵測該量測節點之一第一電壓值，然後運算單元利用該第一電壓值推導出一第二電壓值。
當該第一開關導通且該第二開關截止時，該電壓偵測裝置偵測該量測節點之一第三電壓值，然後運算單元利用該第三電壓值推導出一第四電壓值。
當該第一開關導通且該第二開關導通時，該電壓偵測裝置偵測該量測節點之一第五電壓值，然後運算單元利用該第五電壓值推導出一第六電壓值。
當得到該第二電壓值、該第四電壓值以及該第六電壓值後，該運算單元利用該第二電壓值相減該第四電壓值得到一第七電壓值，該運算單元利用該第二電壓值相減該第六電壓值得到一第八電壓值。
該運算單元將該第四電壓值、該第六電壓值、該第七電壓值以及該第八電壓值組成一第一函數。
該運算單元分別在當第一開關導通且該第二開關截止時以及當第一開關導通且該第二開關導通時建立迴路方程式，進而計算出一低電位絕緣電阻運算式與一高電位絕緣電阻運算式，其中兩個運算式是由該第一函數、第四電壓值、第七電壓值與該些分壓電阻組成的運算式。
本發明之另一目的在於提供一種可預先進行偵測的絕緣電阻量測裝置而不需由主電池迴路導通，可先確保供電安全。
本發明提供一種絕緣電阻量測裝置，如上述提到之結構進一步包含一外加電壓模組，該外加電壓模組包含一固定電壓源、一第三開關以及一第四開關，固定電壓源與第三開關串聯於正電壓端與負電壓端之間，第四開關串聯於正電壓端與電源電池管理系統之間，其中電池電源管理系統可控制第三開關與第四開關的截止或導通，且當第三開關導通時第四開關為截止狀態，當 第三開關截止時第四開關為導通狀態，其中，當高壓電池組未供電前，外加電壓模組可作為預先偵測絕緣電阻的測試電壓，並確保絕緣電阻在一定安全範圍後，導通主電池電源使系統運作。
本發明之一種絕緣電阻量測裝置，藉由該量測單元的電路模組與第一開關和第二開關的組合配置，當迴路量測完成後，可以將量測單元完全和迴路斷開，不會在使用時降低絕緣電阻值，並且藉由外加電壓模組可先在主電池供電前預先進行量測以確保供電安全。
90‧‧‧電動車
91‧‧‧高壓電池系統
911‧‧‧正電壓端
912‧‧‧負電壓端
92‧‧‧動力系統
93‧‧‧車殼
931‧‧‧接地端
80‧‧‧習知絕緣電阻量測技術
81‧‧‧系統模組
811‧‧‧電源系統
812‧‧‧控制系統
82‧‧‧量測模組
821‧‧‧開關
822‧‧‧電阻
200‧‧‧絕緣電阻量測裝置
10‧‧‧量測單元
11‧‧‧電路模組
12‧‧‧第一開關
13‧‧‧第二開關
14‧‧‧量測節點
15‧‧‧電壓偵測裝置
20‧‧‧控制單元
30‧‧‧運算單元
40‧‧‧電池電源管理系統
50‧‧‧事件觸發單元
60‧‧‧主電池系統
61‧‧‧主開關
62‧‧‧高壓電池組
70‧‧‧外加電壓模組
71‧‧‧固定電壓源
72‧‧‧第三開關
73‧‧‧第四開關
圖1為習知電動車內包含一高壓電池系統以及一動力系統的配置架構示意圖。
圖2為習知電動車內設置習知量測絕緣電阻技術的一量測模組的示意圖。
圖3為習知量測絕緣電阻技術的電路示意圖。
圖4為習知量測絕緣電阻技術的一開關導通時的電路示意圖。
圖5為本發明絕緣電阻量測裝置的示意圖。
圖6為本發明絕緣電阻量測裝置的第一實施例示意圖。
圖7為本發明第一實施例的電路變化示意圖，其中第一開關為截止狀態，第二開關為截止狀態。
圖8為本發明第一實施例的電路變化示意圖，其中第一開關為導通狀態，第二開關為截止狀態。
圖9為本發明第一實施例的電路變化示意圖，其中第一開關為導通狀態，第二開關為導通狀態。
圖10為本發明絕緣電阻量測裝置的第二實施例示意圖。
圖11為本發明第二實施例的電路變化示意圖，其中第一開關為截止狀態，第二開關為截止狀態。
圖12為本發明第二實施例的電路變化示意圖，其中第一開關為導通狀態，第二開關為截止狀態。
圖13為本發明第二實施例的電路變化示意圖，其中第一開關為導通狀態，第二開關為導通狀態。
圖14為本發明絕緣電阻量測裝置的第三實施例示意圖。
本發明揭露提供了數個不同的實施例，可用於實現本發明的不同特徵。為簡化說明起見，本發明也同時揭露描述了特定零組件與佈置的範例。請注意提供這些特定範例的目的僅在於示範，而非予以任何限制。
應理解的，在本發明說明書中，連接是指電連接，並相當於能夠供應或傳送電流、電壓的狀態。因此，連接不一定必須是指直接連接的狀態，而在連接狀態的範疇內還包括以能夠供應或傳送電流、電壓的方式藉由佈線、電阻器等元件間接連接的狀態。
應理解的，在本發明說明書中，所述開關可為一種電子元件例如MOSFET、BTJ、Thyristor等或其他方式呈現截止或導通狀態的裝置或元件，例如為一種機械開關、繼電器、電磁接觸器等及其類似裝置。
應理解的，在本發明說明書中，所述符號R所表示為電阻符號，其RH、RL、Rp、Rn、Ra、Rb、Rc、Rd代表其對應圖示所表達之電阻位置，此外，在本發明說明書的運算式中，Rab代表Ra與Rb串聯之電阻符號，Rcd代表Rc與Rd串聯之電阻符號。
如圖1所示，一般電動車90包含一高壓電池系統91以及連接該高壓電池系統91的動力系統92並配置於一車殼93內，其中高壓電池系統91的正電壓端911與接地端931之間具有一高電位絕緣電阻RH，高壓電池系統91的負電壓端912與接地端931之間具有一低電位絕緣電阻RL。
請參閱圖5為本發明絕緣電阻量測裝置200的示意圖，該絕緣電阻量測裝置200包含一量測單元10、一控制單元20、一運算單元30、一電池電源管理系統40、一事件觸發單元50以及一主電池系統60，該主電池系統60連接於該正電壓端911與負電壓端912之間，並且在正電壓端911與接地端931之間視為具有一高電位絕緣電阻Rp，在負電壓端912與接地端931之間視為具有一低電位絕緣電阻Rn。
該量測單元10包括一電路模組11、一第一開關12、一第二開關13、一量測節點14、一電壓偵測裝置15，該電路模組11係由複數個分壓電阻連接組成，且該電路模組11並聯於該正電壓端911與該負電壓端912之間，該第一開關12連接於該電路模組11與該接地端931之間，該第二開關13連接於該電路模組11與該負電壓端912之間，該量測節點14設置於該電路模組11中之複數分壓電阻連接節點其中之一節點，並在該量測節點14位置外接該電壓偵測裝置15。該電壓偵測裝置15包含一類比數位轉化器(圖未示)，可將偵測到的類比訊號電壓值轉化成數位訊號。
該控制單元20分別連接第一開關12與該第二開關13並控制該第一開關12與該第二開關13截止或導通的狀態。
該運算單元30連接電壓偵測裝置15並接收該電壓偵測裝置15所偵測的該量測節點14電壓值，然後再進一步的運算出一第一函數。
該運算單元30亦用於運算複數個迴路方程式，並最後求得一高電位絕緣電阻Rp與一低電位絕緣電阻Rn。
該電池電源管理系統40連接事件觸發單元50以規劃事件觸發單元50，依據應用需求可啟動量測程序，再由控制單元20進行第一開關12與該第二開關13截止或導通的控制。
該電池電源管理系統40分別連接運算單元30與主電池系統60，用以獲得運算單元30得到的高電位絕緣電阻Rp與低電位絕緣電阻Rn資訊，然後進一步地判斷是否超出原先預設的安全範圍，假若超出安全範圍，可直接關閉主電池系統60。
該主電池系統60包含一主開關61以及一高壓電池組62，該電池電源管理系統40連接主開關61以控制該主開關61的導通或截止，該高壓電池組62一端為正電壓端911另一端為負電壓端912。
請參閱圖6為本發明之第一實施例示意圖，其中部分元件省略未出示於圖中，但本發明第一實施例所欲表達為該電路模組11中該些分壓電阻的配置方式，以及本發明量測絕緣電阻的量測程序。
該電路模組11包含一第一分壓電阻Ra、一第二分壓電阻Rb、一第三分壓電阻Rc以及一第四分壓電阻Rd，第一分壓電阻Ra與第二分壓電阻Rb與第三分壓電阻Rc以及第四分壓電阻Rd形成串聯，且第一分壓電阻Ra的一端連接該正電壓端911，該第四分壓電阻Rd的一端連接該負電壓端912，其中，第一分壓電阻Ra與第二分壓電阻Rb之間連接該第一開關12，第三分壓電阻Rc與第四分壓電阻Rd之間連接該第二開關13，第二分壓電阻Rb與第三分壓電阻Rc之連 接節點為該量測節點14的位置，該量測節點14另外接該電壓偵測裝置15(圖5所示)。
請參閱圖7，當該第一開關12截止且該第二開關13截止時，該電壓偵測裝置15偵測該量測節點14之一第一電壓值Vof，然後運算單元30利用該第一電壓值Vof推導出一第二電壓值Vpack，該第二電壓值Vpack為正電壓端911到負電壓端912之間的電壓值，其第二電壓值。
請參閱圖8，當該第一開關12導通且該第二開關13截止時，該電壓偵測裝置15偵測該量測節點14之一第三電壓值Vnf，然後運算單元30利用該第三電壓值Vnf推導出一第四電壓值Vn，該第四電壓值Vn為接地端931到負電壓端912之間的電壓值，其第四電壓。
請參閱圖9，當該第一開關12導通且該第二開關13導通時，該電壓偵測裝置15偵測該量測節點14之一第五電壓值Vnf'，然後運算單元30利用該第五電壓值Vnf'推導出一第六電壓值Vn'，該第六電壓值Vn'為接地端931到負電壓端912之間的電壓值，其第六電壓。
當得到該第二電壓值Vpack、該第四電壓值Vn以及該第六電壓值Vn'後，該運算單元30利用該第二電壓值Vpack相減該第四電壓值Vn得到一第七電壓值Vp，該運算單元30利用該第二電壓值Vpack相減該第六電壓值Vn'得到一第八電壓值Vp'，其中該第七電壓值Vp為當第一開關12導通且該第二開關13截止時，該正電壓端911到接地端931之間的電壓值，該第八電壓值Vp'為當該第一開關12導通且該第二開關13導通時，該正電壓端911到接地端931之間的電壓值。
該運算單元30將該第四電壓值Vn、該第六電壓值Vn'、該第七電壓值Vp以及該第八電壓值Vp'組成一第一函數M*，其中該第一函數M*為：
當第一開關12導通且該第二開關13截止時，該運算單元30建立一迴路方程式(A)為：
當第一開關12導通且該第二開關13導通時，該運算單元30建立一迴路方程式(B)為：
將(A)帶入(B)，並且整理調整後獲得：一低電位絕緣電阻Rn運算式：
以及一高電位絕緣電阻Rp運算式：
這兩個運算式係由該第一函數M*與該些分壓電阻組成，由於該第一函數M*是由已運算出來的電壓值Vn、Vp、Vn'以及Vp'所組成，該些分壓電阻也是在設計該電路模組11時已經知道的資料，因此，運算單元30能順利算出該低電位絕緣電阻Rn與該高電位絕緣電阻Rp。
請參閱圖10為本發明之第二實施例示意圖，其中部分元件省略未出示於圖中，但本發明第二實施例所欲表達為該電路模組11中該些分壓電阻的配置方式，以及本發明量測絕緣電阻的量測程序。
該電路模組11包含一第一分壓電阻Ra、一第二分壓電阻Rb、一第三分壓電阻Rc以及一第四分壓電阻Rd，第一分壓電阻Ra、第二分壓電阻Rb與第三分壓電阻Rc形成串聯，且第一分壓電阻Ra一端連接於該正電壓端911， 第三分壓電阻Rc的一端連接於該負電壓端912，其中第一分壓電阻Ra與第二分壓電阻Rb之間連接該第一開關12，第二分壓電阻Rb與第三分壓電阻Rc之連接節點為該量測節點14的位置，該量測節點14另外接電壓偵測裝置15(圖5所示)，第四分壓電阻Rd一端連接於第一分壓電阻Ra與第二分壓電阻Rb之連接節點位置，第四分壓電阻Rd另一端連接該第二開關13，且該第二開關13另一端連接於該負電壓端912，因此第四分壓電阻Rd並聯第二分壓電阻Rb和第三分壓電阻Rc。
請參閱圖11，當該第一開關12截止且該第二開關13截止時，該電壓偵測裝置15偵測該量測節點14之一第一電壓值Vof，然後運算單元30利用該第一電壓值Vof推導出一第二電壓值Vpack，該第二電壓值Vpack為正電壓端911到負電壓端912之間的電壓值，其第二電壓值。
請參閱圖12，當該第一開關12導通且該第二開關13截止時，該電壓偵測裝置15偵測該量測節點14之一第三電壓值Vnf，然後運算單元30利用該第三電壓值Vnf推導出一第四電壓值Vn，該第四電壓值Vn為接地端931到負電壓端912之間的電壓值，其第四電壓。
請參閱圖13，當該第一開關12導通且該第二開關13導通時，該電壓偵測裝置15偵測該量測節點14之一第五電壓值Vnf'，然後運算單元30利用該第五電壓值Vnf'推導出一第六電壓值Vn'，該第六電壓值Vn'為接地端931到負電壓端912之間的電壓值，其第六電壓。
當得到該第二電壓值Vpack、該第四電壓值Vn以及該第六電壓值Vn'後，該運算單元30利用該第二電壓值Vpack相減該第四電壓值Vn得到一第七電壓值Vp，該運算單元30利用該第二電壓值Vpack相減該第六電壓值Vn'得到一第八電壓值Vp'，其中該第七電壓值Vp為當第一開關12導通且該第二開關13截 止時，該正電壓端911到接地端931之間的電壓值，該第八電壓值Vp'為當該第一開關12導通且該第二開關13導通時，該正電壓端911到接地端931之間的電壓值。
該運算單元30將該第四電壓值Vn、該第六電壓值Vn'、該第七電壓值Vp以及該第八電壓值Vp'組成一第一函數M*，其中該第一函數M*為：
當第一開關12導通且該第二開關13截止時，該運算單元30建立一迴路方程式(C)為：
當第一開關12導通且該第二開關13導通時，該運算單元30建立一迴路方程式(D)為：
將(C)帶入(D)，並且整理調整後獲得：一低電位絕緣電阻Rn運算式：
以及一高電位絕緣電阻Rp運算式：
這兩個運算式係由該第一函數M*、第四電壓值Vn、第七電壓值Vp與該些分壓電阻組成，由於該第一函數M*是由已運算出來的電壓值Vn、Vp、Vn'以及Vp'所組成，該些分壓電阻也是在設計該電路模組11時已經知道的 資料，因此，運算單元30能順利算出該低電位絕緣電阻Rn與該高電位絕緣電阻Rp。
請參閱圖14為本發明之第三實施例示意圖，其中部分元件省略未出示於圖中，但本發明第三實施例所欲表達之內容為一外加電壓模組70配置於絕緣電阻量測裝置200內，其可應用於前述本發明之第一實施例與本發明之第二實施例內。
外加電壓模組70包含一固定電壓源71、一第三開關72以及一第四開關73，固定電壓源71與第三開關72串聯於正電壓端911與負電壓端912之間，第四開關73串聯於正電壓端911與電源電池管理系統40之間，其中電池電源管理系統40可控制第三開關72與第四開關73的截止或導通，且當第三開關72導通時第四開關73為截止狀態，當第三開關72截止時第四開關73為導通狀態。
外加電壓模組70的電壓比主電池系統60中的高壓電池組62的電壓小，當高壓電池組62未供電前，外加電壓模組70可作為預先偵測絕緣電阻的測試電壓，並確保絕緣電阻Rn、Rp於一定安全範圍後，再導通主電池系統60運作。
如上所述，本發明絕緣電阻量測裝置200藉由量測單元10的內部的電路模組11以及第一開關12和第二開關13的配置組合，可經由算數運算後得到該絕緣電阻Rn、Rp，相較於先前技術在正電壓端911與負電壓端912外接兩組電壓偵測裝置，本發明僅需一組電壓偵測裝置，而且可以在迴路量測完成後將量測單元10完全和迴路斷開，不會在使用上降低絕緣電阻Rn、Rp，另外，藉由外加電壓模組可先在主電池供電前預先進行量測以確保供電安全。

Claims (9)

  1. 一種絕緣電阻量測裝置，用於量測主電池系統中的一高壓電池組與一接地端之間的絕緣電阻值，其中該主電池系統包含與該高壓電池組串聯的一主開關，該主開關由一電池電源管理系統控制，該高壓電池組的一正電壓端與該接地端之間視為具有一高電位絕緣電阻，該高壓電池組的一負電壓端與相對於該接地端之間視為具有一低電位絕緣電阻，該絕緣電阻量測裝置包含：一量測單元，包括一電路模組、一第一開關、一第二開關、一量測節點及一電壓偵測裝置，該電路模組係由複數個分壓電阻連接組成，且該電路模組並聯於該正電壓端與該負電壓端之間，該第一開關連接於該電路模組與該接地端之間，該第二開關連接於該電路模組與該負電壓端之間，該量測節點設置於該電路模組中之複數分壓電阻連接節點其中之一節點，並在該量測節點位置外接該電壓偵測裝置；一控制單元，該控制單元連接該該第一開關與該第二開關，且能控制該第一開關與該第二開關的截止或導通狀態；一運算單元，該運算單元連接該電壓偵測裝置，且可接收該電壓偵測裝置偵測的電壓值並進行運算，另外，該運算單元亦用於建立複數個迴路方程式，並最後求得該高電位絕緣電阻與該低電位絕緣電阻，其中當該第一開關截止且該第二開關截止時，該電壓偵測裝置偵測該量測節點之一第一電壓值，然後運算單元利用該第一電壓值推導出一第二電壓值；當該第一開關導通且該第二開關截止時，該電壓偵測裝置偵測該量測節點之一第三電壓值，然後運算單元利用該第三電壓值推導出一第四電壓值；當該第一開關導通且該第二開關導通時，該電壓偵測裝置偵測該量測節點之一第五電壓值，然後運算單元利用該第五電壓值推導出一第六電壓值；當得到該第二電壓值、該第四電壓值以及該第六電壓值後，該運算單元利用該第二電壓值相減該第四電壓值得到一第七電壓值，該運算單元利用該第二電壓值相減該第六電壓值得到一第八電壓值；該運算單元將該第四電壓值、該第六電壓值、該第七電壓值以及該第八電壓值組成一第一函數；該運算單元分別在當第一開關導通且該第二開關截止時以及當第一開關導通且該第二開關導通時建立迴路方程式，進而計算出一低電位絕緣電阻運算式與一高電位絕緣電阻運算式，其中兩個運算式是由該第一函數、第四電壓值、第七電壓值與該些分壓電阻組成的運算式。
  2. 如申請專利範圍第1項所述絕緣電阻量測裝置，其中該第一函數定義符號為M *，該第一函數
    Figure TWI661204B_C0001
    ，其中Vn為第四電壓值，Vn'為第六電壓值，Vp為第七電壓值，Vp'為第八電壓值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述絕緣電阻量測裝置，其中該些分壓電阻為一第一分壓電阻Ra、一第二分壓電阻Rb、一第三分壓電阻Rc以及一第四分壓電阻Rd，該第一分壓電阻Ra依序串聯到該第四分壓電阻Rd，且該第一分壓電阻Ra一端連接於該正電壓端，該第四分壓電阻Rd的一端連接於該負電壓端。
  4. 如申請專利範圍第3項所述絕緣電阻量測裝置，其中該第一分壓電阻Ra與該第二分壓電阻Rb之間連接該第一開關，該第三分壓電阻Rc與該第四分壓電阻Rd之間連接該第二開關，該第二分壓電阻Rb與該第三分壓電阻Rc之連接節點為該量測節點的位置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述絕緣電阻量測裝置，其中該低電位絕緣電阻定義符號為Rn，該低電位絕緣電阻Rn的運算式為：
    Figure TWI661204B_C0002
    以及該高電位絕緣電阻定義符號為Rp，該高電位絕緣電阻Rp的運算式為：
    Figure TWI661204B_C0003
    其中M *為第一函數，Vn為第四電壓值，Vp為第七電壓值，Ra為第一分壓電阻，Rb為第二分壓電阻，Rc為第三分壓電阻，Rd為第四分壓電阻。
  6. 如申請專利範圍第1項所述絕緣電阻量測裝置，其中該電路模組包含一第一分壓電阻Ra、一第二分壓電阻Rb、一第三分壓電阻Rc以及一第四分壓電阻Rd，該第一分壓電阻Ra、該第二分壓電阻Rb與該第三分壓電阻Rc形成串聯，且該第一分壓電阻Ra一端連接於該正電壓端，該第三分壓電阻Rc的一端連接於該負電壓端，該第四分壓電阻Rd一端連接於該第一分壓電阻Ra與該第二分壓電阻Rb之連接節點位置，該第四分壓電阻Rd另一端連接該第二開關，且該第二開關另一端連接於該負電壓端，因此第四分壓電阻Rd並聯第二分壓電阻Rb和第三分壓電阻Rc。
  7. 如申請專利範圍第6項所述絕緣電阻量測裝置，其中該第一分壓電阻Ra與該第二分壓電阻Rb之間連接該第一開關，該第二分壓電阻Rb與該第三分壓電阻Rc之連接節點為該量測節點的位置。
  8. 如申請專利範圍第6項所述絕緣電阻量測裝置，其中該低電位絕緣電阻定義符號為Rn，該低電位絕緣電阻Rn的運算式為：
    Figure TWI661204B_C0004
    以及該高電位絕緣電阻定義符號為Rp，該高電位絕緣電阻Rp的運算式為：
    Figure TWI661204B_C0005
    其中M *為第一函數，Vn為該第四電壓值，Vp為該第七電壓值，Ra為第一分壓電阻，Rb為第二分壓電阻，Rc為第三分壓電阻，Rd為第四分壓電阻。
  9. 如申請專利範圍第1項所述絕緣電阻量測裝置，其中進一步包含一外加電壓模組，該外加電壓模組包含一固定電壓源、一第三開關以及一第四開關，該固定電壓源與該第三開關串聯於該正電壓端與該負電壓端之間，該第四開關串聯於該正電壓端與該電源電池管理系統之間，其中該電池電源管理系統可控制該第三開關與該第四開關的截止或導通，且當該第三開關導通時該第四開關為截止狀態，當該第三開關截止時該第四開關為導通狀態。
TW107124736A 2018-07-16 2018-07-16 絕緣電阻量測裝置 TWI661204B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107124736A TWI661204B (zh) 2018-07-16 2018-07-16 絕緣電阻量測裝置
CN201811295282.7A CN110726876A (zh) 2018-07-16 2018-11-01 绝缘电阻检测装置
US16/215,572 US10890612B2 (en) 2018-07-16 2018-12-10 Insulation resistance measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107124736A TWI661204B (zh) 2018-07-16 2018-07-16 絕緣電阻量測裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI661204B true TWI661204B (zh) 2019-06-01
TW202006376A TW202006376A (zh) 2020-02-01

Family

ID=67764339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107124736A TWI661204B (zh) 2018-07-16 2018-07-16 絕緣電阻量測裝置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10890612B2 (zh)
CN (1) CN110726876A (zh)
TW (1) TWI661204B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11892863B2 (en) * 2018-11-09 2024-02-06 Ian R. Vinci Load current simulator
CN111722014B (zh) * 2020-06-29 2023-04-28 蜂巢能源科技股份有限公司 绝缘检测方法、装置、介质及电子设备
CN112578300A (zh) * 2020-11-30 2021-03-30 珠海格力电器股份有限公司 一种动力电池的绝缘电阻的检测装置、方法和汽车
CN114683965A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 观致汽车有限公司 高压供电回路的绝缘检测装置、电池包及电动汽车
TWI754583B (zh) * 2021-04-19 2022-02-01 友達光電股份有限公司 電子系統及絕緣阻抗的量測方法
CN113567743A (zh) * 2021-07-16 2021-10-29 东风汽车集团股份有限公司 一种电动汽车电力变换器的检测系统及方法
CN114019360A (zh) * 2021-10-27 2022-02-08 智新控制系统有限公司 多路继电器诊断系统及方法
TWI802331B (zh) * 2022-03-22 2023-05-11 新普科技股份有限公司 一種絕緣電阻偵測裝置及其偵測方法
TWI790148B (zh) * 2022-03-22 2023-01-11 台達電子工業股份有限公司 絕緣阻抗檢測電路及絕緣阻抗檢測方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202339393U (zh) * 2011-12-14 2012-07-18 北京普莱德新能源电池科技有限公司 电动车动力电池系统的绝缘检测仪
US8466691B2 (en) * 2009-12-10 2013-06-18 Johnson Controls-Saft Advanced Power Solutions Llc Determination of insulation resistance of an electric DC circuit
TWI404944B (zh) * 2010-12-27 2013-08-11 Automotive Res & Testing Ct Insulation resistance measuring device for electric vehicles
CN104076207A (zh) * 2014-06-26 2014-10-01 天津市松正电动汽车技术股份有限公司 一种电动车绝缘检测电路
JP2018048957A (ja) * 2016-09-23 2018-03-29 三菱自動車工業株式会社 漏電検出装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007198995A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 地絡抵抗測定回路、及び地絡検出回路
KR101114317B1 (ko) * 2009-03-23 2012-02-14 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 전압의 영향을 받지 않는 절연저항 측정회로
EP2570289B1 (de) * 2011-09-16 2018-08-15 Samsung SDI Co., Ltd. Einrichtung zur Erfassung des Isolationswiderstandes eines Hochvoltbatteriesystems
CN104220886B (zh) * 2012-03-26 2017-05-17 株式会社Lg化学 用于测量电池的绝缘电阻的设备和方法
PL2796887T3 (pl) * 2012-03-27 2020-05-18 Lg Chem, Ltd. Aparat do pomiaru rezystancji izolacji, mający funkcję autodiagnozowania usterek, oraz sposób autodiagnozowania usterek przy jego użyciu
KR101771226B1 (ko) * 2014-10-02 2017-09-05 주식회사 엘지화학 신속하게 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 방법
CN104502712B (zh) * 2014-11-13 2017-10-24 重庆小康工业集团股份有限公司 一种电动汽车动力系统绝缘检测控制装置和控制方法
KR101746141B1 (ko) * 2015-03-10 2017-06-13 주식회사 엘지화학 절연저항측정 장치 및 방법
KR101936220B1 (ko) * 2015-11-16 2019-01-08 주식회사 엘지화학 절연 저항 측정 시스템 및 장치
KR101755910B1 (ko) * 2015-12-02 2017-07-07 현대자동차주식회사 친환경 차량의 절연파괴 검출장치 및 방법
JP6391608B2 (ja) * 2016-02-10 2018-09-19 株式会社デンソーテン 異常検知装置及び異常検知方法
US10295584B2 (en) * 2016-09-14 2019-05-21 Johnson Controls Technology Company Systems and methods for measuring isolation resistance

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8466691B2 (en) * 2009-12-10 2013-06-18 Johnson Controls-Saft Advanced Power Solutions Llc Determination of insulation resistance of an electric DC circuit
TWI404944B (zh) * 2010-12-27 2013-08-11 Automotive Res & Testing Ct Insulation resistance measuring device for electric vehicles
CN202339393U (zh) * 2011-12-14 2012-07-18 北京普莱德新能源电池科技有限公司 电动车动力电池系统的绝缘检测仪
CN104076207A (zh) * 2014-06-26 2014-10-01 天津市松正电动汽车技术股份有限公司 一种电动车绝缘检测电路
JP2018048957A (ja) * 2016-09-23 2018-03-29 三菱自動車工業株式会社 漏電検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10890612B2 (en) 2021-01-12
CN110726876A (zh) 2020-01-24
US20200018786A1 (en) 2020-01-16
TW202006376A (zh) 2020-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI661204B (zh) 絕緣電阻量測裝置
EP2891577B1 (en) Method and apparatus to detect leakage current between power sources
JP6070817B2 (ja) 電気ケーブル、及び、電源装置
JP2021501551A5 (zh)
JP2018508785A (ja) 絶縁抵抗測定システム及び装置
KR101585453B1 (ko) 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조
US20150072198A1 (en) Battery Cell Unit and Method for determining a Complex Impedance of a Battery Cell arranged in a Battery Cell Unit
JPWO2015190020A1 (ja) ケーブルおよび電力供給装置
US9176197B2 (en) Battery sensing circuit path resistance compensation systems and methods
JP6071089B2 (ja) 高電圧供給遮断アセンブリー及びバッテリーパックの絶縁抵抗破壊有無の判断方法
JP2018128454A5 (zh)
JP2012052857A (ja) 二次電池の異常検出回路、及び電池電源装置
JP2019047717A5 (zh)
WO2020026888A1 (ja) 電池インピーダンス測定装置
KR101253035B1 (ko) 전류 감지 장치
JP2013024718A (ja) 温度異常検知センサ
KR20210002971A (ko) 전기차 충전기용 접지오류 검출장치 및 방법
CN104502712B (zh) 一种电动汽车动力系统绝缘检测控制装置和控制方法
US20210011088A1 (en) Detection device
US10514307B2 (en) Fault detection apparatus
US9887572B2 (en) Battery pack and control method for controlling output of battery pack for connecting external load
JP6089725B2 (ja) 電池監視装置
KR101475914B1 (ko) 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법
CN204423975U (zh) 一种自测温电缆
CN107861010B (zh) 一种检测线掉线检测电路及方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees