TW202235890A - 用於電動載具的絕緣電阻檢測系統及其絕緣電阻檢測方法 - Google Patents

Abstract

一種用於電動載具的絕緣電阻檢測系統，用以檢測電動載具的電池的正極至設備接地點之間的正極絕緣電阻，以及負極至設備接地點之間的負極絕緣電阻，且絕緣電阻檢測系統包括負極檢測電路、正極檢測電路及控制單元。控制單元控制負極檢測電路充電而產生第一電容電壓，且控制正極檢測電路充電而產生第二電容電壓。控制單元根據第一電容電壓與電池的電池電壓判斷負極絕緣電阻是否異常，且根據第二電容電壓與電池電壓判斷正極絕緣電阻是否異常。

Description

用於電動載具的絕緣電阻檢測系統及其絕緣電阻檢測方法

本發明係有關一種絕緣電阻檢測系統及其絕緣電阻檢測方法，尤指一種用於電動載具的絕緣電阻檢測系統及其絕緣電阻檢測方法。

由於現今利用電力驅動的電動載具越來越普及發展，電動載具的研究以及應用也越來越獲得重視。尤其是在電池與電動載具的搭配應用中，通常必須要確保電動載具安裝電池的容置空間絕緣良好，以避免電池漏電而發生造成人員觸電或持續的消耗電池電量的狀況。因此，必須要使用特定地儀器或電路來量測電動載具的絕緣阻抗以判斷漏電。

然而，現今的電動載具的絕緣檢測方法通常僅在檢測點採用電阻量測或電容量測電壓後，再由公式反推絕緣阻抗值。其缺點在於，沒有考慮電動載具使用過程中電池電壓變動會造成電容上的充電電壓波動，此波動會影響到絕緣阻抗的計算準確度而導致系統產生誤判斷的狀況。而且，由於其計算方式需經過微處理器進行絕緣阻抗計算後方能得到阻抗值，因此計算方式較為複雜而導致系統進行保護的保護動作較慢，無法及時地防止電路損壞與保護人員安全。此外，檢測過程若需使用主電源，則頻繁地操作將影響電動載具的行駛里程。

所以，如何設計出一種用於電動載具的絕緣電阻檢測系統及其絕緣電阻檢測方法，以分別檢測電池正極至設備接地點路徑之間的絕緣狀況，以及電池負極至設備接地點路徑之間的絕緣狀況，檢測流程快速且節能，乃為本案創作人所欲行研究的一大課題。

為了解決上述問題，本發明係提供一種用於電動載具的絕緣電阻檢測系統，以克服習知技術的問題。絕緣電阻檢測系統用以檢測電動載具的電池的正極至設備接地點之間的正極絕緣電阻，以及檢測電池的負極至設備接地點之間的負極絕緣電阻，絕緣電阻檢測系統包括負極檢測電路、正極檢測電路及控制單元。負極檢測電路並聯電池，且包括第一充放電電路與第一限流電阻。第一限流電阻耦接於設備接地點與負極之間，且第一充放電電路包括第一充電電路與第一放電電路。第一充電電路包括第一電容與第一開關。第一電容耦接於正極與設備接地點之間，第一開關耦接於正極與第一電容之間，且第一放電電路並聯第一電容。正極檢測電路並聯電池，且包括第二充放電電路與第二限流電阻。第二限流電阻耦接於設備接地點與正極之間，且第二充放電電路包括第二充電電路與第二放電電路。第二充電電路包括第二電容與第二開關。第二電容耦接於負極與設備接地點之間，第二開關耦接於負極與第二電容之間，且第二放電電路並聯第二電容。控制單元週期性地導通第一充電電路使第一電容充電，週期性地導通第一放電電路使第一電容放電，週期性地導通第二充電電路使第二電容充電，以及週期性地導通第二放電電路使第二電容放電。其中第一電容充電時產生第一電容電壓，及第二電容充電時產生第二電容電壓。其中，第一充電電路與第二放電電路同時導通，第二充電電路與第一放電電路同時導通，且第一充電電路與第二充電電路不同時導通。其中，控制單元根據第一電容電壓與電池的電池電壓判斷負極絕緣電阻是否異常，以及根據第二電容電壓與電池電壓判斷正極絕緣電阻是否異常。

為了解決上述問題，本發明係提供一種用於電動載具的絕緣電阻檢測方法，以克服習知技術的問題。絕緣電阻檢測方法使用絕緣電阻檢測系統檢測電動載具的電池的正極至設備接地點的正極絕緣電阻，以及檢測電池的負極至設備接地點的負極絕緣電阻，絕緣電阻檢測系統包括負極檢測電路與正極檢測電路；負極檢測電路包括第一電容，正極檢測電路包括第二電容。絕緣電阻檢測方法包括：量測電池的電池電壓；週期性地對第一電容充電及放電，並取得第一電容充電時的第一電容電壓；週期性地對第二電容充電及放電，並取得第二電容充電時的第二電容電壓；其中週期性地對第一電容充電及放電及週期性地對第二電容充電及放電的步驟，包括：當對第一電容充電時，同時對第二電容放電；及當對第一電容放電時，同時對第二電容充電；其中充電與放電的時間為相同；根據第一電容電壓與電池電壓計算負極絕緣電阻小於第一預定電阻範圍，判斷負極絕緣電阻異常；及根據第二電容電壓與電池電壓計算正極絕緣電阻小於第二預定電阻範圍，判斷正極絕緣電阻異常。

本發明之主要目的及功效在於，絕緣電阻檢測系統可通過負極檢測電路與正極檢測電路週期性地充放電而分別檢測電池正極與負極至設備接地點路徑之間的絕緣狀況，以達到防止電池漏電造成人員觸電，避免持續的檢測消耗電池電量影響電動載具里程，且檢測流程快速而及時可提高安全性之功效。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：

請參閱圖1為本發明用於電動載具的絕緣電阻檢測系統方塊示意圖。絕緣電阻檢測系統1用以檢測電池200的正極200+至電動載具300的設備接地點GND之間的正極絕緣電阻RP，且同樣地也檢測電池200的負極200-至電動載具300的設備接地點GND之間的負極絕緣電阻RN。其中，電動載具300可以為以電池供電驅動的移動設備(例如但不限於，電動船、電動車等)。具體而言，電池200通常裝設於電動載具300的容置空間如電池槽中。由於電池槽至設備接地點GND之間的路徑可能會因為環境或時間因素的影響造成絕緣不佳的狀況，使得電池200安裝後電池200的電力通過此路徑產生漏電的風險。因此使用絕緣電阻檢測系統1檢測電池200至設備接地點GND路徑之間的絕緣狀況(通常為檢測電動載具300機殼至設備接地點GND的阻抗)，以避免電池200電力因設備絕緣不良而造成漏電危害人員及系統安全的狀況。

復參閱圖1，絕緣電阻檢測系統1包括負極檢測電路10、正極檢測電路20及控制單元30。負極檢測電路10並聯電池200，且包括第一充放電電路12與第一限流電阻REN，第一限流電阻REN耦接於設備接地點GND與負極200-之間。正極檢測電路20並聯電池200，且包括第二充放電電路22與第二限流電阻RPE，第二限流電阻RPE耦接於設備接地點GND與正極200+之間。控制單元30耦接電池200、第一充放電電路12及第二充放電電路22。第一充放電電路12及第二充放電電路22均內建有電容，控制單元30控制第一充放電電路12週期性地充放電，使第一充放電電路12充電時產生第一電容電壓VC1，且控制第二充放電電路22週期性地充放電，使第二充放電電路22充電時產生第二電容電壓VC2。

控制單元30根據第一電容電壓VC1與電池電壓VPN判斷負極200-至設備接地點GND之間路徑的等效負極絕緣電阻RN(以下簡稱負極絕緣電阻RN)是否異常，且根據第二電容電壓VC2與電池電壓VPN判斷正極200+至設備接地點GND之間路徑的等效正極絕緣電阻RP(以下簡稱正極絕緣電阻RP)是否異常。當負極絕緣電阻RN異常時，代表電池200的負極200-至設備接地點GND之間的路徑絕緣不佳而產生漏電的狀況。當正極絕緣電阻RP異常時，則代表電池200的正極200+至設備接地點GND之間的路徑絕緣不佳而產生漏電的狀況。

絕緣電阻檢測系統1更包括電池檢測電路40、第一檢測電路42及第二檢測電路44。電池檢測電路40耦接電池200與控制單元30，且用以檢測電池電壓VPN而相應地提供電池電壓訊號Sbv至控制單元30，使控制單元30根據電池電壓訊號Sbv得知電池電壓VPN的大小。第一檢測電路42耦接第一充放電電路12，且用以檢測第一電容電壓VC1而相應地提供第一電壓訊號Sv1至控制單元30，使控制單元30根據第一電壓訊號Sv1得知第一電容電壓VC1的大小。第二檢測電路44耦接第二充放電電路22，且用以檢測第二電容電壓VC2而相應地提供第二電壓訊號Sv2至控制單元30，使控制單元30根據第二電壓訊號Sv2得知第二電容電壓VC2的大小。其中，電池檢測電路40、第一檢測電路42及第二檢測電路44可以串聯或並聯的形式耦接電池200。

絕緣電阻檢測系統1更包括至少一斷路單元50，且斷路單元50耦接電池200與電動載具300的路徑上，其可以耦接在正極200+至電動載具300的路徑上或負極200-至電動載具300的路徑上，抑或是兩者皆有(如圖1所示)。控制單元30根據負極絕緣電阻RN異常或正極絕緣電阻RP異常而提供保護訊號Sp至相應的斷路單元50，以通過關斷斷路單元50而使電池200與電動載具300之間形成斷路，進而提供漏電保護的功能。當絕緣電阻檢測系統1判斷負極絕緣電阻RN與正極絕緣電阻RP均正常時，控制單元30導通斷路單元50，使電池電壓VPN方能供應至電動載具300。

請參閱圖2為本發明絕緣電阻檢測系統較佳實施方式之方塊示意圖，復配合參閱圖1。第一充放電電路12包括第一充電電路121及第一放電電路122，且第一充電電路121包括第一開關S1與第一電容C1。第一開關S1耦接正極200+與第一電容C1，且第一電容C1耦接第一開關S1與設備接地點GND。第一電容C1與第一開關S1的位置可相互替換，且第一放電電路122與第一檢測電路42並聯第一電容C1。第二充放電電路22包括第二充電電路221及第二放電電路222，且第二充電電路221包括第二開關S2與第二電容C2。第二開關S2耦接負極200-與第二電容C2，且第二電容C2耦接第二開關S2與設備接地點GND。同樣地，第二電容C2與第二開關S2的位置也可相互替換，且第二放電電路222與第二檢測電路44並聯第二電容C2。

第一放電電路122與第二放電電路222較佳的實施方式為，第一放電電路122包括第三開關S3與第一放電電阻R1，且第二放電電路222包括第四開關S4與第二放電電阻R2。第三開關S3耦接第一電容C1的一端，第一放電電阻R1串聯第三開關S3，且第一放電電阻R1耦接第一電容C1的另一端。第四開關S4耦接第二電容C2的一端，第二放電電阻R2串聯第四開關S4，且第二放電電阻R2耦接第二電容C2的另一端。其中，第三開關S3與第一放電電阻R1的位置可相互替換，且第四開關S4與第二放電電阻R2的位置可相互替換。

控制單元30提供第一控制訊號Sc1控制第一開關S1進行導通或關斷，提供第二控制訊號Sc2控制第二開關S2進行導通或關斷，提供第三控制訊號Sc3控制第三開關S3進行導通或關斷，且提供第四控制訊號Sc4控制第四開關S4進行導通或關斷。其中，第一控制訊號Sc1與第三控制訊號Sc3為互補的控制訊號，以使第一電容C1分別充電與放電。其中，第二控制訊號Sc2與第四控制訊號Sc4為互補的控制訊號，以使第二電容C2分別充電與放電。其中，第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2可以為互補的控制訊號。意即，控制單元30同時提供第一控制訊號Sc1與第四控制訊號Sc4，以控制第一充電電路121與第二放電電路222同時導通。控制單元30同時提供互補於第四控制訊號Sc4的第二控制訊號Sc2與互補於第一控制訊號Sc1的第三控制訊號Sc3，以同時控制第二充電電路221與第一放電電路122同時導通，使得第一充電電路121與第二充電電路221不同時導通，且較佳的方式是使第一電容C1充電時第二電容C2恰為放電，反之亦然。其優點在於，可以使第一電容C1與第二電容C2輪替式充電與放電(即一者充電時，另一者在放電)。藉此，可以提高絕緣電阻檢測系統1檢測速度之功效而簡化流程及減少系統耗能，特別是以前述電池200直接作為電源供應裝置的實施方式。此外，控制訊號Sc1~Sc4可以為固定時間週期，使控制單元30可以定期檢測。由於控制訊號Sc1~Sc4可以為固定時間週期，因此第一電容C1充電與放電的時間會與第二電容C2充電與放電的時間相同。

復參閱圖2，當控制單元30控制第一開關S1導通，且控制第三開關S3關斷時，電池電壓VPN將對第一電容C1充電而產生第一充電路徑Lc1。第一充電路徑Lc1係由電池200、第一開關S1、第一電容C1及第一限流電阻REN構成的封閉路徑。其中，由於第一限流電阻REN被設計為遠小於負極絕緣電阻RN(在正常狀態下)的電阻值，因此流過負極絕緣電阻RN的電流可忽略不計，且等效為不存在電流路徑。當控制單元30控制第一開關S1關斷，且控制第三開關S3導通時，第一電容C1將放電而產生第一放電路徑Ld1。第一放電路徑Ld1係由第一電容C1、第一放電電阻R1及第三開關S構成的封閉路徑3。其中，絕緣電阻檢測系統1的控制單元30藉由控制第二開關S2與第四開關S4的導通或關斷，進而產生第二充電路徑Lc2與第二放電路徑Ld2的控制方式及路徑構成，相似於前述第一充電路徑Lc1與第一放電路徑Ld1，在此不再加以贅述。

進一步而言，由於為避免絕緣電阻檢測系統1檢測過程消耗太多電池電壓VPN而導致電動載具300的續航力下降過多，因此必須要盡可能地降低由電池200流過第一充放電電路12的電流，所以第一限流電阻REN的設計必須要維持在較大的電阻值，以降低檢測時流過第一充電路徑Lc1的電流。但是，為了避免第一電容電壓VC1的充電速度過慢或充電量過小，造成控制單元30難以根據第一電容電壓VC1判斷負極絕緣電阻RN是否異常，因此第一限流電阻REN的電阻值設計又不宜過大，故其較佳的實施方式係設定為MΩ等級的電阻值。此外，由於第一放電電阻R1的電阻值設計有關於第一電容C1的放電速度，即第一放電電阻R1越小(甚至於不安裝第一放電電阻R1)，則第一電容C1放電速度越快，理想上可以在預定時間內完全放電讓第一電容C1在下一檢測週期的充電由0電位開始，增加絕緣電阻檢測系統1檢測的精準度。但是，當第一放電電阻R1的電阻值過小時，流過第一放電路徑Ld1的電流會過大，如此便需要提升第三開關S3的耐流規格而導致增加電路成本，因此第一放電電阻R1的電阻值設計也不宜過小，故其較佳的實施方式係設定為KΩ等級的電阻值。其中，第二限流電阻RPE與第二放電電阻R2的電阻值設計亦是如此考量，即第二限流電阻RPE較佳的實施方式係設定為MΩ等級的電阻值，第二放電電阻R2較佳的實施方式係設定為KΩ等級的電阻值，在此不再加以贅述。

請參閱圖3為本發明用於電動載具的絕緣電阻檢測方法之方法流程圖，復配合參閱圖1~2。絕緣電阻檢測方法係包括，量測配置於電動載具300的電池200的電池電壓VPN(S100)。其中，控制單元30通過電池檢測電路40所量測取得的電池電壓訊號Sbv得知電池電壓VPN的大小。然後，週期性地對第一電容C1充電及放電，並取得第一電容C1充電時的第一電容電壓VC1(S120)。其中，控制單元30週期性地控制第一開關S1與第三開關S3的導通與關斷，使第一電容C1週期性地充電與放電而於充電時產生第一電容電壓VC1，且通過第一檢測電路42所量測的第一電壓訊號Sv1得知第一電容電壓VC1的大小。然後，週期性地對第二電容C2充電及放電，並取得第二電容C2充電時的第二電容電壓VC2(S140)。其中，控制單元30週期性地控制第二開關S2與第四開關S4的導通與關斷，使第二電容C2週期性地充電與放電而於充電時產生第二電容電壓VC2，且通過第二檢測電路44所量測的第二電壓訊號Sv2得知第二電容電壓VC2的大小。

然後，根據第一電容電壓VC1與電池電壓VPN判斷負極絕緣電阻RN是否異常(S160)。其中，控制單元30根據第一電容電壓VC1與電池電壓VPN判斷負極200-至設備接地點GND之間路徑的負極絕緣電阻RN是否異常。當負極絕緣電阻RN異常時，代表電池200的負極200-至設備接地點GND之間的路徑絕緣不佳而產生漏電的狀況。然後，根據第二電容電壓VC2與電池電壓VPN判斷正極絕緣電阻RP是否異常(S180)。其中，控制單元30根據第二電容電壓VC2與電池電壓VPN判斷正極200+至設備接地點GND之間路徑的正極絕緣電阻RP是否異常。當正極絕緣電阻RP異常時，代表電池200的正極200+至設備接地點GND之間的路徑絕緣不佳而產生漏電的狀況。最後，根據負極絕緣電阻RN異常或正極絕緣電阻RP異常而控制電池200與電動載具300進行斷路(S200)。其中，當絕緣電阻檢測系統1判斷負極絕緣電阻RN與正極絕緣電阻RP正常時，控制單元30導通斷路單元50，使電池電壓VPN方能供應至電動載具300。反之，則關斷對應的斷路單元50，以提供漏電保護的功能。

請參閱圖4A為本發明絕緣電阻檢測方法第一實施例之方法流程圖，復配合參閱圖1~3。利用第一電容電壓VC1與第二電容電壓VC2判斷絕緣電阻是否異常，可以包括三種判斷方式，圖4A所出示的流程為第一種的判斷方式，其步驟包括，量測電池200的電池電壓VPN(S300)。然後，導通第一開關S1與第四開關S4，且關斷第二開關S2與第三開關S3(S320)。在控制單元30控制第一開關S1與第四開關S4導通時，第一電容C1充電，且第二電容C2放電。然後，量測第一電容電壓VC1(S340)。然後，導通第二開關S2與第三開關S3，且關斷第一開關S1與第四開關S4(S360)。在控制單元30控制第二開關S2與第三開關S3導通時，第二電容C2充電，且第一電容C1放電。然後，量測第二電容電壓VC2(S380)。最後，返回步驟(S300)進行下一週期的檢測。

在步驟(S340)完成時，可再計算負極絕緣電阻RN(S400)。控制單元30利用第一電容電壓VC1與電池電壓VPN計算當前的負極絕緣電阻RN，負極絕緣電阻RN可通過電容充放電的公式計算或是查找預先製作的第一電容電壓與電池電壓對應表而獲得。在步驟(S380)完成時，可再計算正極絕緣電阻RP(S420)。控制單元30利用第二電容電壓VC2與電池電壓VPN計算當前的正極絕緣電阻RP，正極絕緣電阻RP可通過電容充放電的公式計算或是查找預先製作的第二電容電壓與電池電壓對應表而獲得。然後，判斷絕緣電阻RN或RP是否在預定電阻範圍(S440)。其中，控制單元30於步驟(S400)利用計算獲得當前的負極絕緣電阻RN，且判斷當前的負極絕緣電阻RN的電阻值是否在預設的第一預定電阻範圍。在當前的負極絕緣電阻RN的電阻值不在預設的第一預定電阻範圍時，進行保護動作(S460)。其中，當絕緣電阻檢測系統1判斷當前的負極絕緣電阻RN的電阻值不在預設的第一預定電阻範圍時，控制單元30關斷斷路單元50，以提供漏電保護的功能。其中，控制單元30於步驟(S420)利用計算獲得當前的正極絕緣電阻RP的電阻值，亦可判斷該電阻值是否在預設的第二預定電阻範圍，且採用的判斷方式亦是如此，在此不再加以贅述。

值得一提，第一預定電阻範圍與第二預定電阻範圍的設定可以為在電動載具300的絕緣良好的情況下預先量測的負極絕緣電阻RN與正極絕緣電阻RP的電阻值，再將其電阻值加上正負百分比而成為一個預設範圍。或者，利用電動載具300的規格表獲得表定的負極絕緣電阻RN與正極絕緣電阻RP的電阻值，再將其電阻值加上正負百分比，而成為一個預設範圍。

請參閱圖4B為本發明絕緣電阻檢測方法第二實施例之方法流程圖，復配合參閱圖1~4A。圖4B步驟包括，量測電池200的電池電壓VPN(S500)。然後，導通第一開關S1與第四開關S4，且關斷第二開關S2與第三開關S3(S520)。在控制單元30控制第一開關S1與第四開關S4導通，且控制第二開關S2與第三開關S3關斷時，第一電容C1充電，且第二電容C2放電。然後，量測第一電容電壓VC1(S540)。然後，根據閾值電壓Vth與第一電容電壓VC1判斷負極絕緣電阻RN是否異常(S560)。其中，在步驟(S500)時，係將電池電壓VPN以一比例縮小而計算閾值電壓Vth(S580)，且將閾值電壓Vth提供至步驟(S560)使用，即控制單元30將電池電壓VPN以比例縮小而計算閾值電壓Vth，然後比較閾值電壓Vth與第一電容電壓VC1，以判斷負極絕緣電阻RN是否異常。然後，在控制單元30判斷負極絕緣電阻RN異常時，進行保護動作(S600)。當絕緣電阻檢測系統1判斷負極絕緣電阻RN異常時，控制單元30關斷斷路單元50，以提供漏電保護的功能。其中，上述”比例縮小”為較佳的實施方式，但不依此為限，其可依照實際需求比例放大或縮小。

進一步而言，圖4B的判斷方式為利用固定充電時間的充電量是否足以將電容電壓充到閥值電壓而判斷絕緣電阻漏電。其中，控制單元30將第一開關S1自導通後至第一預定時間之間的時段設定為第一充電時段，且根據第一電容C1於第一充電時段是否可充電到閾值電壓Vth來判斷負極絕緣電阻RN是否異常。當第一電容C1於第一充電時段可充電達到或超過閾值電壓Vth時，則表示負極絕緣電阻RN異常，進入步驟(S600)。反之則進入步驟(S620)。其中，當負極絕緣電阻RN異常時其電阻值變得過小而使電池200的電力繞過前述包括第一限流電阻REN構成的第一充電路徑Lc1，改走以電池200、第一開關S1、第一電容C1、負極絕緣電阻RN的其他充電路徑，故使第一電容C1以超過預期的速度充電。值得一提，圖4B其他步驟(S620)至(S660)繪示的正極絕緣電阻RP異常的檢測及判斷方式相似於步驟(S520)至(S560)，在此不再加以贅述。此外，步驟(S620)至(S660)與步驟(S520)至(S560)可以兩組相互對調，即先檢測正極絕緣電阻RP後檢測負極絕緣電阻RN。

請參閱圖4C為本發明絕緣電阻檢測方法第三實施例之方法流程圖，復配合參閱圖1~4B。圖4C步驟包括，量測電池200的電池電壓VPN(S700)。然後，導通第一開關S1與第四開關S4，且關斷第二開關S2與第三開關S3(S720)。在控制單元30控制第一開關S1與第四開關S4導通，且控制第二開關S2與第三開關S3關斷時，第一電容C1充電，且第二電容C2放電。然後，量測第一電容電壓VC1(S740)。然後，導通第二開關S2與第三開關S3，且關斷第一開關S1與第四開關S4(S760)。在控制單元30控制第二開關S2與第三開關S3導通，且控制第一開關S1與第四開關S4關斷時，第二電容C2充電，且第一電容C1放電。然後，量測第二電容電壓VC2(S780)。

然後，取第一電容電壓VC1與第二電容電壓VC2中之較大者比較閾值電壓Vth(S800)。其中，控制單元30比較第一電容電壓VC1的電壓峰值與第二電容電壓VC2的電壓峰值，且取兩者的電壓峰值中相對較高的一者與閾值電壓Vth進行比較。由於電容電壓的電壓峰值較大者，即代表對應的絕緣電阻RN或RP的電阻值較小，因此較有可能發生絕緣不良的狀況。在步驟(S700)時，將電池電壓以一比例縮小而計算閾值電壓Vth(S820)，且將閾值電壓Vth提供至步驟(S800)使用。然後，根據比較步驟(S800)比較的結果判斷絕緣電阻中之至少一者是否異常(S840)。當判斷結果為”是”時，則進行保護動作(S860)；當判斷結果為”否”時則返回步驟(S700)進行下一週期的檢測。例如但不限於，控制單元30根據第一電容電壓VC1的電壓峰值大於第二電容電壓VC2的電壓峰值而選擇以對應的第一電容電壓VC1比較閾值電壓Vth，且當第一電容電壓VC1大於閾值電壓Vth時，判斷負極絕緣電阻RN異常而進入步驟(S860)，反之則進入步驟(S700)。

值得一提的是，在圖4A~4C中，由於電池200的電量在檢測而消耗的過程中，電池電壓VPN會逐漸降低，因此，電池電壓VPN與閾值電壓Vth並非為固定值，閾值電壓Vth的大小會隨著電池電壓VPN的大小而有所變動。此外，由於電容的充電為指數型的曲線。在電容接近充飽時，電容電壓的變動較小，較不利於控制單元30進行絕緣電阻的判斷，因此閾值電壓Vth設定於電池電壓VPN的60%~70%為較佳的實施方式。

惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

1:絕緣電阻檢測系統

10:負極檢測電路

12:第一充放電電路

121:第一充電電路

S1:第一開關

C1:第一電容

122:第一放電電路

S3:第三開關

R1:第一放電電阻

REN:第一限流電阻

20:正極檢測電路

22:第二充放電電路

221:第二充電電路

S2:第二開關

C2:第二電容

222:第二放電電路

S4:第四開關

R2:第二放電電阻

RPE:第二限流電阻

30:控制單元

40:電池檢測電路

42:第一檢測電路

44:第二檢測電路

50:斷路單元

200:電池

200+:正極

200-:負極

VPN:電池電壓

300:電動載具

GND:設備接地點

RN:負極絕緣電阻

RP:正極絕緣電阻

VC1:第一電容電壓

VC2:第二電容電壓

Sbv:電池電壓訊號

Sv1:第一電壓訊號

Sv2:第二電壓訊號

Sp:保護訊號

Sc1:第一控制訊號

Sc2:第二控制訊號

Sc3:第三控制訊號

Sc4:第四控制訊號

Lc1:第一充電路徑

Ld1:第一放電路徑

Lc2:第二充電路徑

Ld2:第二放電路徑

Vth:閾值電壓

圖1為本發明用於電動載具的絕緣電阻檢測系統方塊示意圖；

圖2為本發明絕緣電阻檢測系統較佳實施方式之方塊示意圖；

圖3為本發明用於電動載具的絕緣電阻檢測方法之方法流程圖；

圖4A為本發明絕緣電阻檢測方法第一實施例之方法流程圖；

圖4B為本發明絕緣電阻檢測方法第二實施例之方法流程圖；及

圖4C為本發明絕緣電阻檢測方法第三實施例之方法流程圖。

1:絕緣電阻檢測系統

10:負極檢測電路

12:第一充放電電路

REN:第一限流電阻

20:正極檢測電路

22:第二充放電電路

RPE:第二限流電阻

30:控制單元

40:電池檢測電路

42:第一檢測電路

44:第二檢測電路

50:斷路單元

200:電池

200+:正極

200-:負極

VPN:電池電壓

300:電動載具

GND:設備接地點

RN:負極絕緣電阻

RP:正極絕緣電阻

VC1:第一電容電壓

VC2:第二電容電壓

Sbv:電池電壓訊號

Sv1:第一電壓訊號

Sv2:第二電壓訊號

Sp:保護訊號

Claims (10)

1. 一種用於電動載具的絕緣電阻檢測系統，用以檢測一電動載具的一電池的一正極至一設備接地點之間的一正極絕緣電阻，以及檢測該電池的一負極至該設備接地點之間的一負極絕緣電阻，該絕緣電阻檢測系統包括： 一負極檢測電路，並聯該電池，且包括一第一充放電電路與一第一限流電阻；該第一限流電阻耦接於該設備接地點與該負極之間，且該第一充放電電路包括： 一第一充電電路，包括： 一第一電容，耦接於該正極與該設備接地點之間；及 一第一開關，耦接於該正極與該第一電容之間；及 一第一放電電路，並聯該第一電容； 一正極檢測電路，並聯該電池，且包括一第二充放電電路與一第二限流電阻；該第二限流電阻耦接於該設備接地點與該正極之間，且該第二充放電電路包括： 一第二充電電路，包括： 一第二電容，耦接於該負極與該設備接地點之間；及 一第二開關，耦接於該負極與該第二電容之間；及 一第二放電電路，並聯該第二電容；及 一控制單元，週期性地導通該第一充電電路使該第一電容充電，週期性地導通該第一放電電路使該第一電容放電，週期性地導通該第二充電電路使該第二電容充電，以及週期性地導通該第二放電電路使該第二電容放電； 其中，該第一電容充電時產生一第一電容電壓，及該第二電容充電時產生一第二電容電壓； 其中，該第一充電電路與該第二放電電路同時導通，該第二充電電路與該第一放電電路同時導通，且該第一充電電路與該第二充電電路不同時導通； 其中，該控制單元根據該第一電容電壓與該電池的一電池電壓判斷該負極絕緣電阻是否異常，以及根據該第二電容電壓與該電池電壓判斷該正極絕緣電阻是否異常。
2. 如請求項1所述之絕緣電阻檢測系統，其中，該第一放電電路包括： 一第三開關；及 一第一放電電阻，串聯該第三開關； 其中，該電池、該第一開關、該第一電容及該第一限流電阻在該第一開關導通及該第三開關關斷時組成對該第一電容充電的一第一充電路徑，且該第一電容、該第三開關及該第一放電電阻在該第三開關導通及該第一開關關斷時組成對該第一電容放電的一第一放電路徑；及 其中，該第二放電電路包括： 一第四開關；及 一第二放電電阻，串聯該第四開關； 其中，該電池、該第二開關、該第二電容及該第二限流電阻在該第二開關導通及該第四開關關斷時組成對該第二電容充電的一第二充電路徑，且該第二電容、該第四開關及該第二放電電阻在該第四開關導通及該第二開關關斷時組成對該第二電容放電的一第二放電路徑。
3. 如請求項2所述之絕緣電阻檢測系統，其中，該第一限流電阻的電阻值設定為MΩ等級，該第一放電電阻的電阻值設定為KΩ等級，使該第一電容的放電速度大於充電速度；及 其中，該第二限流電阻的電阻值設定為MΩ等級，該第二放電電阻的電阻值設定為KΩ等級，使該第二電容的放電速度大於充電速度。
4. 如請求項1所述之絕緣電阻檢測系統，其中，該控制單元提供一第一控制訊號控制該第一開關導通或關斷，提供一第二控制訊號控制該第二開關導通或關斷，提供與該第一控制訊號互補的一第三控制訊號控制該第一放電電路導通或關斷，以及提供與該第二控制訊號互補的一第四控制訊號控制該第二放電電路導通或關斷，其中，該第一控制訊號與該第二控制訊號為互補訊號，且該些開關導通或關斷的時間為相同。
5. 如請求項1所述之絕緣電阻檢測系統，更包括： 一斷路單元，耦接該電池與該電動載具； 其中，該控制單元根據該負極絕緣電阻異常或該正極絕緣電阻異常而關斷該斷路單元，以使該電池與該電動載具斷路。
6. 一種用於電動載具的絕緣電阻檢測方法，使用一絕緣電阻檢測系統檢測一電動載具的一電池的一正極至一設備接地點的一正極絕緣電阻，以及檢測該電池的一負極至該設備接地點的一負極絕緣電阻，該絕緣電阻檢測系統包括一負極檢測電路與一正極檢測電路，該負極檢測電路包括一第一電容，該正極檢測電路包括一第二電容，該絕緣電阻檢測方法包括： 量測該電池的一電池電壓； 週期性地對該第一電容充電及放電，並取得該第一電容充電時的一第一電容電壓； 週期性地對該第二電容充電及放電，並取得該第二電容充電時的一第二電容電壓； 其中週期性地對該第一電容充電及放電及週期性地對該第二電容充電及放電的步驟，包括： 當對該第一電容充電時，同時對該第二電容放電；及 當對該第一電容放電時，同時對該第二電容充電； 其中充電與放電的時間為相同； 根據該第一電容電壓與該電池電壓計算該負極絕緣電阻小於一第一預定電阻範圍，判斷該負極絕緣電阻異常；及 根據該第二電容電壓與該電池電壓計算該正極絕緣電阻小於一第二預定電阻範圍，判斷該正極絕緣電阻異常。
7. 如請求項6所述之絕緣電阻檢測方法，更包括： 將該電池電壓以一比例計算一閾值電壓； 根據該第一電容電壓達到該閾值電壓判斷該負極絕緣電阻小於該第一預定電阻範圍，進而判斷該負極絕緣電阻異常；及 根據該第二電容電壓達到該閾值電壓判斷該正極絕緣電阻小於該第二預定電阻範圍，進而判斷該正極絕緣電阻異常。
8. 如請求項7所述之絕緣電阻檢測方法，更包括： 根據該第一電容於一第一充電時段內充電達到該閾值電壓而判斷該負極絕緣電阻異常；及 根據該第二電容於一第二充電時段內充電達到該閾值電壓而判斷該正極絕緣電阻異常。
9. 如請求項7所述之絕緣電阻檢測方法，更包括： 根據該第一電容電壓的電壓峰值與該第二電容電壓的電壓峰值而選擇一較大者與該閾值電壓比較；及 根據該電壓峰值較大者所對應的電容電壓大於該閥值電壓判斷該負極絕緣電阻與該正極絕緣電阻中之至少一者異常，而進行保護動作。
10. 如請求項6所述之絕緣電阻檢測方法，其中該比例為60%~70%。

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