CN107407713A - 绝缘电阻测量***和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种绝缘电阻测量***和设备，其确定与正电极绝缘电阻并联连接的第一测量电阻和与负电极绝缘电阻并联连接的第二测量电阻的电压是否收敛，根据该确定控制正电极绝缘电阻与第一测量电阻和负电极绝缘电阻与第二测量电阻之间的连接，并且计算正电极绝缘电阻和负电极绝缘电阻的电阻值。
Description
技术领域
本申请要求了2015年11月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0160566的优先权，通过引用的方式将其全部内容并入本文。
本发明涉及一种绝缘电阻测量***和设备，尤其涉及一种绝缘电阻测量***和设备，该绝缘电阻测量***和设备确定与正电极绝缘电阻并联连接的第一测量电阻的第一电压和与负电极绝缘电阻并联连接的第二测量电阻的第二电压是否分别收敛，根据第一电压和第二电压是否分别收敛控制正电极绝缘电阻和负电极绝缘电阻与第一和第二测量电阻之间的连接，通过使用第一电压和第二电压的收敛值计算正电极绝缘电阻和负电极绝缘电阻的电阻值，以便用电容器分别测量连接到电池组的两端的正电极绝缘电阻和负电极绝缘电阻。
背景技术
使用高压电池组的能量存储***(ESS)、电动汽车(EV)等，配备有在紧急情况发生时自动断开电源的***。“紧急情况”是指由相关部件的老化引起的过度短路、绝缘破损等，和由于外部冲击使部件断裂引起的短路所造成的过度短路、绝缘破损等。
当紧急情况发生时，将由用于控制高压部件的更高级别的部件诸如电池管理***(BMS)或混合动力控制单元(HCU)发送断开主电源的命令，从而控制电源。高压相关部件通过一系列程序或传感器监测连接电源的线的电压和电流，并且当检测到的电压和电流处于正常范围外或出现等于或高于允许值的漏电流，以及出现等于或高于允许值的绝缘电阻击穿时，通过CAN通信或信号传输断开主电源。
如上所述，测量使用高压电池组的ESS、EV等中的绝缘电阻是非常重要的。测量电池组的漏电流的方法的实例包括通过破坏绝缘来迫使直流(DC)流动的方法，这种方法的缺点是在测量绝缘电阻时会破坏绝缘。
为了解决这一缺点，有一种通过将电容器连接到电池组并向电容器施加AC信号来测量绝缘电阻部件的方法。然而，这种方法也有缺点，因为电容器充电电流和放电电流需要穿过同一电路，所以在电路设计上有很多限制。
此外，当测量绝缘电阻的电压测量时间因电容器部件的电压下降和上升的延迟而延迟时，会存在发生绝缘破损而不能迅速检测到绝缘破损的问题。
因此，为了解决上述问题，本发明人发明了一种绝缘电阻测量***和设备，该绝缘电阻测量***和设备确定与正电极绝缘电阻并联连接的第一测量电阻的第一电压和与负电极绝缘电阻并联连接的第二测量电阻的第二电压是否分别收敛，根据第一电压和第二电压是否分别收敛控制正电极绝缘电阻和负电极绝缘电阻与第一和第二测量电阻之间的连接，通过使用第一电压和第二电压的收敛值计算正电极绝缘电阻和负电极绝缘电阻的电阻值。
发明内容
技术问题
本发明是为了解决该问题，并且本发明的目的是提供一种绝缘电阻测量***和设备，当因提供在电池组中的电容器的电压上升和下降的延迟而发生绝缘破损时，其可通过确定与绝缘电阻电压并联连接的测量电压的电压是否收敛来迅速检测绝缘破损。
解决问题的技术方案
根据本发明的示例性实施例的用于测量绝缘电阻的***，包括：第一电阻单元，其与正电极绝缘电阻并联连接；第一开关单元，其将电流施加到正电极绝缘电阻和第一电阻单元或断开正电极绝缘电阻和第一电阻单元；第二电阻单元，其与负电极绝缘电阻并联连接；第二开关单元，其将电流施加到负电极绝缘电阻和第二电阻单元或断开负电极绝缘电阻和第二电阻单元；测定单元，其基于分别施加到第一电阻单元和第二电阻单元的第一电压和第二电压的变化值确定第一电压和第二电压是否分别收敛；控制单元，其响应于第一电压和第二电压是否分别收敛控制第一第二开关单元；和计算单元，其通过使用第一电压和第二电压的收敛值计算出正电极绝缘电阻和负电极绝缘电阻的各自电阻值。
第一电阻单元可包括：第一测量电阻；和第一比例电阻(scale resistance)，其与第一测量电阻串联连接并且具有与第一测量电阻的电阻值成预定电阻比的电阻值。
第二电阻单元可包括：第二测量电阻；和第二比例电阻，其与第二测量电阻串联连接并且具有与第二测量电阻的电阻值成预定电阻比的电阻值。
绝缘电阻设备可进一步包括电压测量单元，其测量施加到第一测量电阻和接地之间的电压以将测量的电压输出为第一电压，并测量施加到第二测量电阻和接地之间的电压以将测量的电压输出为第二电压。
当第一电压的变化值等于或小于预定的变化值时，测定单元可确定第一电压收敛。
当根据测定单元的测定结果确定第一电压收敛时，控制单元可断开第一开关单元并接通第二开关单元。
当第二电压的变化值等于或小于预定的变化值时，测定单元可确定第二电压收敛。
当根据测定单元的测定结果确定第二电压收敛时，控制单元可断开第二开关单元并接通第一开关单元。
一种根据本发明的示例性实施例的用于测量绝缘电阻的设备，包括：测定单元，其基于分别施加到与正电极绝缘电阻并联连接的第一电阻单元和与负电极绝缘电阻并联连接的第二电阻单元的第一电压和第二电压的变化值，确定第一电压与第二电压是否分别收敛；控制单元，其响应于第一电压和第二电压是否分别收敛，控制将电流施加到正电极绝缘电阻或断开正电极绝缘电阻和第一电阻单元的第一开关单元和将电流施加到负电极绝缘电阻和第二电阻单元或断开负电极绝缘电阻和第二电阻单元的第二开关单元；和计算单元，其使用第一电压和第二电压的收敛值计算出正电极绝缘电阻和负电极绝缘电阻的各自电阻值。
测量绝缘电阻的设备可进一步包括电压测量单元，其测量施加到包含在第一电阻单元中的第一测量电阻和接地之间的电压以将测量的电压输出为第一电压，并测量施加到包含在第二电阻单元中的第二测量电阻和接地之间的电压以将测量的电压输出为第二电压。
当第一电压的变化值等于或小于预定的变化值时，测定单元可确定第一电压收敛。
当根据测定单元的测定结果确定第一电压收敛时，控制单元可断开第一开关单元并接通第二开关单元。
当第二电压的变化值等于或小于预定的变化值时，测定单元可确定第二电压收敛。
当根据测定单元的测定结果确定第二电压收敛时，控制单元可断开第二开关单元并接通第一开关单元。
有益效果
根据本发明实施例的绝缘电阻测量***和设备的效果在于，通过检测与绝缘电阻并联连接的测量电阻的电压在绝缘破损时会比正常状态更快速收敛，计算绝缘电阻值，从而快速确定绝缘破损。
此外，本发明的效果在于，通过不按每个预定周期控制与绝缘电阻并联连接的测量电阻的电气连接，而根据测量电阻的电压是否收敛来控制电气连接，可缩短绝缘电阻的测量周期。
附图说明
图1是示例根据本发明实施例的用于测量绝缘电阻的***的配置的框图。
图2是示例根据本发明实施例的用于测量绝缘电阻的***的电气连接的电路图。
图3是示例由电压测量单元根据时间测量的第一电压和第二电压的图。
图4是示例根据本发明实施例的用于测量绝缘电阻的设备的配置的框图。
具体实施方式
下面参考附图将详细描述本发明。在此，将省略可能会使本发明的精神不必要地模糊的已知功能和配置的重复描述和详细描述。本发明的实施例为本发明的技术人员提供了更完整地描述。因此，为了更清楚地说明，可放大附图中的元件的形状、尺寸等。
在整个说明书中，除非有相反的明确说明，否则任何部分“包括”任何部件的情况都将被理解为意味着包含所述部件，但不排除任何其他部件。
此外，说明书中所公开的术语“单元”是指处理至少一个功能或操作的单元，该单元可由硬件或软件实现或由硬件和软件组合实现。
图1是示例根据本发明实施例的用于测量绝缘电阻的***100的配置的框图，图2是示例根据本发明实施例的用于测量绝缘电阻的设备的电气连接的电路图。
参考图1和2，绝缘电阻测量***100可包括第一电阻单元110、第二电阻单元120、第一开关单元130、第二开关单元140、控制单元150、电压测量单元160、测定单元170和计算单元180。图1和2所示的绝缘电阻测量***100只是一个实施例，并且其构成要素不限于图1和2所示的实施例，必要时，可以添加、修改或删除构成元件。
根据本发明的示例性实施例的绝缘电阻测量***100可测量分别连接到电池组的正电极(+)和负电极(-)的正电极绝缘电阻11和负电极绝缘电阻12。在这种情况下，正电极电容器13和负电极电容器14分别并联连接到正电极绝缘电阻11和负电极绝缘电阻12。结果，由于正电极电容器13和负电极电容器14，可在正电极绝缘电阻11和负电极绝缘电阻12中发生电压下降和上升的延迟。
电压下降和上升的延时可根据电池组的电压、电流和绝缘电阻是否正常的条件来改变。
因此，根据本发明的绝缘电阻测量***100可响应于电压下降和上升的延迟，改变正电极绝缘电阻11和负电极绝缘电阻12的测量次数。
为此，第一电阻单元110可与正电极绝缘电阻11并联连接，第二电阻单元120可与负电极绝缘电阻12并联连接。
更详细地说，第一电阻单元110可包括第一测量电阻111，并且可进一步包括与第一测量电阻111串联连接的第一比例电阻112。
在这种情况下，第一测量电阻111的电阻值与第一比例电阻112的电阻值的比率可以是预定电阻比。
在此，预定电阻比可以是第一测量电阻111的电阻值与第一比例电阻112的电阻值的比值，其被设置为降低并测量施加到第一测量电阻111的电池组10的电压。
第二电阻单元120可包括第二测量电阻121，并且可进一步包括与第二测量电阻121串联连接的第二比例电阻122。
在这种情况下，第二测量电阻121的电阻值与第二比例电阻122的电阻值的比率可以是预定电阻比。
在此，预定电阻比可以是第二测量电阻121的电阻值与第二比例电阻122的电阻值的比值，其被设置为降低并测量施加到第二测量电阻121的电池组10的电压。
同时，第二电阻单元120可进一步包括与第二测量电阻121串联连接的电压源123。
电压源123连接在第二测量电阻121和接地之间以用于施加电压，使得施加在第二测量电阻121和接地之间的电压具有正值。
第一开关单元130可用于将电流施加到正电极绝缘电阻11和第一电阻单元110或断开正电极绝缘电阻11和第一电阻单元110，第二开关单元140可用于将电流施加到正电极绝缘电阻12和第二电阻单元120或断开正电极绝缘电阻12和第二电阻单元120。
在这种情况下，控制单元150可将第一开关单元130和第二开关单元140的操作状态控制为接通或断开状态。
在初始绝缘电阻测量时，控制单元150可将第一开关单元130控制为接通状态并可将第二开关单元140控制为断开状态。
此后，控制单元150可用于响应于下文所述的测定单元170的测定结果来控制第一开关单元130和第二开关单元140的操作状态。下面将描述根据测定单元170的测定结果控制单元150对第一和第二开关单元130和140的操作状态的控制。
电压测量单元160可用于测量施加在第一测量电阻111和接地之间的电压，并将所测量的电压输出为第一电压。
此外，电压测量单元160可用于测量施加在第二测量电阻121和接地之间的电压，并将所测量的电压输出为第二电压。
为此，电压测量单元160可进一步包括将模拟电压信号转换为数字电压信号的AD转换器。在此，数字电压信号可以是一种通过根据时间以图形输出电压值而获得的数字信号。
图3是示例由电压测量单元160根据时间测量的第一电压Vp和第二电压Vn的图。
参考图3，在间隔时间t1、t3、t5和t7期间，当将第一开关单元130控制为接通状态且将第二开关单元140控制为断开状态时，通过电压测量单元160测量的电压可以是第一电压Vp和第二电压Vn。
更详细地说，当将第一开关单元130控制为接通状态且将第二开关单元140控制为断开状态时，第一测量电阻111与电池组10相连接，第一电压上升，然后由于正电极电容器13，第一电压可收敛到预定电压。
相反，在间隔时间t2、t4、t6和t8期间，当将第二开关单元140控制为接通状态且将第一开关单元130控制为断开状态时，通过电压测量单元160测量的电压可以是第一电压和第二电压。
当将第二开关单元140控制为接通状态且将第一开关单元130控制为断开状态时，第二测量电阻121与电池组10相连接，第二电压从由电压源123升压的电压下降，然后由于负电极电容器14，第二电压可收敛到预定电压。
t5至t8的间隔时间可以是电压测量单元160在绝缘电阻损坏时测量的第一电压和第二电压。
当绝缘电阻损坏时，施加到与正电极绝缘电阻13和负电极绝缘电阻14分别并联连接的第一测量电阻111和第二测量电阻121的电压的幅值，可能会增加。
结果，在第一开关单元130和第二开关单元140转换到接通或断开状态之后，第一电压和第二电压可与绝缘电阻处于正常状态的情况相比更早地转换到预定电压。
测定单元170可用于确定电压测量单元160所测量的第一电压和第二电压是否会分别收敛。
更详细地说，测定单元170可基于第一电压和第二电压的变化值确定第一电压和第二电压是否分别收敛，并将测定结果传送到下文所述的控制单元150和计算单元180。
为了确定第一电压是否收敛，测定单元170将第一电压的变化值与预定的变化值进行比较，当第一电压的变化值等于或小于预定的变化值时，测定单元170就可以确定第一电压收敛。
同样的情况，为了确定第二电压是否收敛，测定单元170将第二电压的变化值与预定的变化值进行比较，当第二电压的变化值等于或小于预定的变化值时，测定单元170就可以确定第二电压收敛。
在此，第一电压和第二电压的变化值可以是其中第一电压和第二电压在每单位时间改变的电压值，预定的变化值可以是用于确定在第一电压和第二电压的情况下电压变化随着由电容器13导致的电压上升和下降的延迟结束而结束的标准值。
当根据测定单元170的测定结果确定第一电压收敛时，控制单元150可断开第一开关单元130并接通第二开关单元140。
相反，当根据测定单元170的测定结果确定第二电压收敛时，控制单元150可断开第二开关单元140并接通第一开关单元130。
因此，控制单元150不会预先设置第一开关单元和第二开关单元改变成接通或断开状态的周期，但可根据第一电压和第二电压是否分别收敛而灵活改变周期，以便测量绝缘电阻，从而缩短测量绝缘电阻所需的时间。
计算单元180可通过使用在测定单元170确定第一电压收敛时的第一电压，即第一电压的收敛值，在测定单元170确定第二电压收敛时的第二电压，即第二电压的收敛值，以及在计算时电池组10的电压，计算出正电极绝缘电阻11和负电极绝缘电阻12的电阻值。
在这种情况下，电池组10的电压从管理电池组的电池管理***(BMS)获得。
图4是示例根据本发明实施例的用于测量绝缘电阻的设备100′的配置的框图。
参考图4，绝缘电阻测量设备100′可包括控制单元150′、电压测量单元160′、测定单元170′和计算单元180′。当将图1和2所示的绝缘电阻测量***100与图4所示的绝缘电阻测量设备100′进行相互比较时，绝缘电阻测量设备100′不仅包括绝缘电阻测量***100的第一电阻单元110、第二电阻单元120、第一开关单元130和第二开关单元140，并且还可包括与控制单元150、电压测量单元160、测定单元170和计算单元180起同样作用的控制单元150′、电压测量单元160′、测定单元170′和计算单元180′。
因此，如上所述，由于绝缘电阻测量设备100′的控制单元150′、电压测量单元160′、测定单元170′和计算单元180′是与绝缘电阻测量***100的控制单元150、电压测量单元160、测定单元170和计算单元180起同样作用的部件，所以将省略重复的描述。
同时，将绝缘电阻测量设备100′连接到电池组10，其此前包括绝缘电阻测量***100的第一电阻单元110、第二电阻单元120、第一开关单元130、第二开关单元140，从而测量电池组10的绝缘电阻。
参考优选实施例已经描述了本发明，但本领域的那些技术人员应该理解，在不偏离附属权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种各样的修改和改变。
Claims (14)
1.一种用于测量绝缘电阻的***，所述***用电容器分别测量连接到电池组的两个端子的正电极绝缘电阻和负电极绝缘电阻，所述***包括：
第一电阻单元，其与所述正电极绝缘电阻并联连接；
第一开关单元，其将电流施加到所述正电极绝缘电阻和所述第一电阻单元，或断开所述正电极绝缘电阻和所述第一电阻单元；
第二电阻单元，其与所述负电极绝缘电阻并联连接；
第二开关单元，其将电流施加到所述负电极绝缘电阻和所述第二电阻单元，或断开所述负电极绝缘电阻和所述第二电阻单元；
测定单元，其基于分别施加到所述第一电阻单元和所述第二电阻单元的第一电压和第二电压的变化值，确定所述第一电压和所述第二电压是否分别收敛；
控制单元，其响应于所述第一电压和所述第二电压是否分别收敛，控制所述第一开关单元和所述第二开关单元；和
计算单元，其通过使用所述第一电压和所述第二电压的收敛值计算出所述正电极绝缘电阻和所述负电极绝缘电阻中的每一个的电阻值。
2.根据权利要求1的***，其中所述第一电阻单元包括
第一测量电阻，和
第一比例电阻，其与所述第一测量电阻串联连接并且具有与所述第一测量电阻的电阻值成预定电阻比的电阻值。
3.根据权利要求2的***，其中所述第二电阻单元包括
第二测量电阻，和
第二比例电阻，其与所述第二测量电阻串联连接并且具有与所述第二测量电阻的电阻值成预定电阻比的电阻值。
4.根据权利要求3的***，进一步包括：
电压测量单元，其测量施加到所述第一测量电阻和接地之间的电压以将测量的电压输出为所述第一电压，并测量施加到所述第二测量电阻和接地之间的电压以将测量的电压输出为所述第二电压。
5.根据权利要求1的***，其中当所述第一电压的变化值等于或小于预定的变化值时，所述测定单元确定所述第一电压收敛。
6.根据权利要求5的***，其中当根据所述测定单元的测定结果确定所述第一电压收敛时，所述控制单元断开所述第一开关单元并接通所述第二开关单元。
7.根据权利要求1的***，其中当所述第二电压的变化值等于或小于预定的变化值时，所述测定单元确定所述第二电压收敛。
8.根据权利要求7的***，其中当根据所述测定单元的测定结果确定所述第二电压收敛时，所述控制单元断开所述第二开关单元并接通所述第一开关单元。
9.一种用于测量绝缘电阻的设备，所述设备用电容器分别测量连接到电池组的两个端子的正电极绝缘电阻和负电极绝缘电阻，所述设备包括：
测定单元，其基于分别施加到与所述正电极绝缘电阻并联连接的第一电阻单元和与所述负电极绝缘电阻并联连接的第二电阻单元的第一电压和第二电压的变化值，确定所述第一电压和所述第二电压是否分别收敛；
控制单元，其响应于所述第一电压和所述第二电压是否分别收敛，控制第一开关单元和第二开关单元，所述第一开关单元将电流施加到所述正电极绝缘电阻和所述第一电阻单元或断开所述正电极绝缘电阻和所述第一电阻单元，所述第二开关单元将电流施加到所述负电极绝缘电阻和所述第二电阻单元或断开所述负电极绝缘电阻和所述第二电阻单元；和
计算单元，其通过使用所述第一电压和所述第二电压的收敛值计算出所述正电极绝缘电阻和所述负电极绝缘电阻中的每一个的电阻值。
10.根据权利要求9的设备，进一步包括：
电压测量单元，其测量施加到包含在所述第一电阻单元中的第一测量电阻和接地之间的电压以将测量的电压输出为所述第一电压，并测量施加到包含在所述第二电阻单元中的第二测量电阻和接地之间的电压以将测量的电压输出为所述第二电压。
11.根据权利要求10的设备，其中当所述第一电压的变化值等于或小于预定的变化值时，所述测定单元确定所述第一电压收敛。
12.根据权利要求11的设备，其中当根据所述测定单元的测定结果确定所述第一电压收敛时，所述控制单元断开所述第一开关单元并接通所述第二开关单元。
13.根据权利要求10的设备，其中当所述第二电压的变化值等于或小于预定的变化值时，所述测定单元确定所述第二电压收敛。
14.根据权利要求13的设备，其中当根据所述测定单元的测定结果确定所述第二电压收敛时，所述控制单元断开所述第二开关单元并接通所述第一开关单元。
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