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具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備及使用該設(shè)備的故障自診斷方法
【專利摘要】公開了一種具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備以及使用絕緣電阻測量設(shè)備來自診斷故障的方法。根據(jù)本發(fā)明的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備通過使用在診斷單元未被連接的狀態(tài)下（在絕緣電阻測量模式中）檢測的第一絕緣檢測電壓和第二絕緣檢測電壓以及在診斷單元被連接的狀態(tài)下（在故障自診斷模式中）檢測的第一診斷檢測電壓和第二診斷檢測電壓來確定絕緣電阻測量設(shè)備是否出現(xiàn)故障。根據(jù)本發(fā)明，借助于能夠測量絕緣電阻的絕緣電阻測量設(shè)備的固有功能可以自診斷是否存在故障。
【專利說明】具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備及使用該設(shè)備的 故障自診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及絕緣電阻測量設(shè)備和方法，且更具體地涉及用于診斷可測量由比如電 動車或混合動力電動車的要求高電壓的電池供電系統(tǒng)采用的電池的絕緣電阻的裝置的故 障的絕緣電阻測量設(shè)備和使用該絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法。
[0002] 本申請要求2012年3月27日提交的韓國專利申請No. 10-2012-0030942和2013 年3月26日提交的韓國專利申請No. 10-2013-0031933的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用并 入本文。

【背景技術(shù)】
[0003] 近年來，由于礦物能量的消耗和環(huán)境污染，對可能利用電能而不是礦物能量操作 的電產(chǎn)品的興趣日益增加。
[0004] 因此，隨著移動裝置、電動車、混合動力車輛、能量存儲裝置、不間斷電源等的增加 的開發(fā)和消費，作為能量源的二次電池的消費迅速增加以及其各自形式也迅速增加。因而， 二次電池正被非常積極地研究以應(yīng)付這種多樣的需求。
[0005] 同時，使用高動力大容量二次電池的裝置（比如，電動車或混合動力車輛）需要維 持裝置和二次電池之間的良好絕緣。如果沒有的話，則二次電池的差的絕緣帶來漏電流，這 導(dǎo)致各種問題。僅供參考，漏電流引起二次電池的不期望的放電或設(shè)置在裝置處的電子部 件的故障。此外，在使用高電壓電池的裝置的情形中，比如，電動車，漏電流可給予人致命的 電擊。
[0006] 為了解決由漏電流引起的問題，用于確定二次電池的絕緣狀態(tài)的各種絕緣電阻測 量裝置正被開發(fā)和使用。然而，如果在絕緣電阻測量設(shè)備處發(fā)生故障使得絕緣電阻值不被 精確地計算，則裝置的有利效果變差且不可能解決由漏電流引起的各種問題。因此，存在對 絕緣電阻測量設(shè)備的故障的自診斷的功能的另外需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)問題
[0008] 本公開設(shè)計成解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，且因此本公開涉及提供一種具有故障自診斷 功能的絕緣電阻測量設(shè)備和利用該絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法。
[0009] 技術(shù)方案
[0010] 在本公開的一個方面，提供了一種具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備，所 述設(shè)備包括：第一絕緣電阻測量單元和第二絕緣電阻測量單元，其分別連接到電池的陰極 端子和陽極端子；第一診斷單元和第二診斷單元，其分別連接到電池的陽極端子和陰極端 子；第一開關(guān)和第二開關(guān)，其選擇性地將第一絕緣電阻測量單元和第二絕緣電阻測量單元 連接到陰極端子和陽極端子以形成彼此不同的第一電路和第二電路；第三開關(guān)和第四開 關(guān)，其選擇性地將第一診斷單元和第二診斷單元連接到陽極端子和陰極端子以形成彼此不 同的第三電路和第四電路；電壓檢測單元，其用于感測施加到第一絕緣電阻測量單元和第 二絕緣電阻測量單元的第一絕緣檢測電壓和第二絕緣檢測電壓以及第一診斷檢測電壓和 第二診斷檢測電壓；以及控制單元，其用于向所述第一開關(guān)至所述第四開關(guān)輸出控制信號， 并通過使用在診斷單元未被連接的狀態(tài)下（在絕緣電阻測量模式中）檢測的第一絕緣檢測 電壓和第二絕緣檢測電壓以及在診斷單元被連接的狀態(tài)下（在故障自診斷模式中）檢測的 第一診斷檢測電壓和第二診斷檢測電壓來確定是否在絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障。
[0011] 優(yōu)選地，第二絕緣電阻測量單元還可包括DC電力施加單元。
[0012] 根據(jù)本公開的實施方式，控制單元可執(zhí)行：由從第一絕緣檢測電壓和第二絕緣檢 測電壓以及第一電路和第二電路得出的聯(lián)立電路方程計算在陰極端子處的絕緣電阻值和 在陽極端子處的絕緣電阻值，由從第一診斷檢測電壓和第二診斷檢測電壓以及第三電路和 第四電路得出的聯(lián)立電路方程計算在陰極端子處的診斷電阻值和在陽極端子處的診斷電 阻值，以及然后通過比較絕緣電阻值與診斷電阻值確定是否在絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故 障。
[0013] 根據(jù)本公開的另一實施方式，控制單元可執(zhí)行：由從第一診斷檢測電壓和第二診 斷檢測電壓以及第三電路和第四電路得出的聯(lián)立電路方程計算在陰極端子處的診斷電阻 值和在陽極端子處的診斷電阻值，以及通過比較陰極端子和陽極端子處的診斷電阻值與第 一診斷單元和第二診斷單元的電阻值并檢查比較結(jié)果是否落入預(yù)設(shè)的誤差范圍內(nèi)來確定 是否出現(xiàn)故障。
[0014] 根據(jù)本公開的另一實施方式，控制單元可通過比較絕緣檢測電壓與診斷檢測電壓 來確定是否在絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障。
[0015] 在一個方面，控制單元可通過使用以下方程來計算在陰極端子處的絕緣電阻值和 在陽極端子處的絕緣電阻值：

【權(quán)利要求】
1. 一種具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備，所述設(shè)備包括： 第一絕緣電阻測量單元和第二絕緣電阻測量單元，其分別連接到電池的陰極端子和陽 極端子； 第一診斷單元和第二診斷單元，其分別連接到所述電池的陽極端子和陰極端子； 第一開關(guān)和第二開關(guān)，其選擇性地將所述第一絕緣電阻測量單元和所述第二絕緣電阻 測量單元連接到所述陰極端子和所述陽極端子以形成彼此不同的第一電路和第二電路； 第三開關(guān)和第四開關(guān)，其選擇性地將所述第一診斷單元和所述第二診斷單元連接到所 述陽極端子和所述陰極端子以形成彼此不同的第三電路和第四電路； 電壓檢測單元，其用于感測施加到所述第一絕緣電阻測量單元和所述第二絕緣電阻測 量單元的第一絕緣檢測電壓和第二絕緣檢測電壓以及第一診斷檢測電壓和第二診斷檢測 電壓；以及 控制單元，其用于向所述第一開關(guān)至第四開關(guān)輸出控制信號，并通過使用在診斷單元 未被連接的狀態(tài)下（在絕緣電阻測量模式中）檢測的第一絕緣檢測電壓和第二絕緣檢測電 壓以及在診斷單元被連接的狀態(tài)下（在故障自診斷模式中）檢測的第一診斷檢測電壓和第 二診斷檢測電壓來確定是否在所述絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備， 其中所述第二絕緣電阻測量單元還包括DC電力施加單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備， 其中所述控制單元執(zhí)行： 由從所述第一絕緣檢測電壓和所述第二絕緣檢測電壓以及所述第一電路和所述第二 電路得出的聯(lián)立電路方程計算在所述陰極端子處的絕緣電阻值和在所述陽極端子處的絕 緣電阻值， 由從所述第一診斷檢測電壓和所述第二診斷檢測電壓以及所述第三電路和所述第四 電路得出的聯(lián)立電路方程計算在所述陰極端子處的診斷電阻值和在所述陽極端子處的診 斷電阻值，以及然后 通過比較絕緣電阻值與診斷電阻值來確定是否在所述絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備， 其中所述控制單元執(zhí)行： 由從所述第一診斷檢測電壓和所述第二診斷檢測電壓以及所述第三電路和所述第四 電路得出的聯(lián)立電路方程計算在所述陰極端子處的診斷電阻值和在所述陽極端子處的診 斷電阻值，以及 通過比較在所述陰極端子和所述陽極端子處的診斷電阻值與所述第一診斷單元和所 述第二診斷單元的電阻值并檢查比較結(jié)果是否落入預(yù)設(shè)的誤差范圍內(nèi)來確定是否出現(xiàn)故 障。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備， 其中所述控制單元通過比較絕緣檢測電壓與診斷檢測電壓來確定是否在所述絕緣電 阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備， 其中所述控制單元通過使用以下方程來計算在所述陰極端子處的絕緣電阻值和在所 述陽極端子處的絕緣電阻值：
其中vBat代表所述電池的電壓值，Vi代表第一絕緣檢測電壓，v2代表第二絕緣檢測電 壓，VDC代表所述DC電力施加單元的電壓值，Ri代表第一電阻器的電阻值，R2代表第二電阻 器的電阻值，R^ k(+)代表所述陰極端子處的絕緣電阻值，以及I^akH代表所述陽極端子處的 絕緣電阻值。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備， 其中所述控制單元通過使用以下方程來計算在所述陰極端子處的診斷電阻值和在所 述陽極端子處的診斷電阻值：
其中VBat代表所述電池的電壓值，V3代表第一診斷檢測電壓，V4代表第二診斷檢測 電壓，VDC；代表所述DC電力施加單兀的電壓值，&代表第一電阻器的電阻值，R2代表第二 電阻器的電阻值，R 3代表所述第一診斷單元的電阻值，&代表所述第二診斷單元的電阻 值，R^kW代表所述陰極端子處的絕緣電阻值，代表所述陽極端子處的絕緣電阻值， RDiag(+)代表在所述陰極端子處的診斷電阻值，以及RDiagH代表在所述陽極端子處的診斷電 阻值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備，還包括存儲器單 元，所述存儲器單元存儲所述電池的電壓值、所述DC電力施加單元的電壓值、所述第一絕 緣電阻測量單元的電阻值和所述第二絕緣電阻測量單元的電阻值、所述第一診斷單元的電 阻值和所述第二診斷單元的電阻值、所述陰極端子處的計算絕緣電阻值和所述陽極端子處 的計算絕緣電阻值、以及所述陰極端子處的計算診斷電阻值和所述陽極端子處的計算診斷 電阻值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備，還包括用于與外 部裝置形成通信接口的傳輸單元， 其中所述控制單元借助于所述傳輸單元向所述外部裝置傳輸有關(guān)是否在所述絕緣電 阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障的信息。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備， 其中所述外部裝置是電池分析裝置或電池被裝載于其上的系統(tǒng)的控制裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備，還包括用于輸 出視覺或音頻警報信號以通知是否出現(xiàn)故障的警報單元， 其中當(dāng)在所述絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障時，所述控制單元借助于所述警報單元輸 出警報信號以便以視覺或音頻方式通知所述絕緣電阻測量設(shè)備的故障。
12. -種具有故障自診斷功能的絕緣電阻測量設(shè)備，所述設(shè)備包括： 絕緣電阻測量單元，其連接到電池的陰極端子或陽極端子； 診斷單元，其連接到所述電池的陽極端子或陰極端子； 開關(guān)單元，其用于選擇性地將所述絕緣電阻測量單元的一端連接到所述電池的陽極端 子或陰極端子，選擇性地將所述絕緣電阻測量單元的另一端連接到地或DC電力施加單元， 以及選擇性地將所述診斷單元連接到所述電池的陽極端子或陰極端子； 電壓檢測單元，其用于感測施加到所述絕緣電阻測量單元的絕緣檢測電壓和診斷檢測 電壓；以及 控制單元，其用于向所述開關(guān)單元輸出控制信號，并通過使用在所述診斷單元未被連 接的狀態(tài)下（在絕緣電阻測量模式中）檢測的絕緣檢測電壓以及在所述診斷單元被連接的 狀態(tài)下（在故障自診斷模式中）檢測的診斷檢測電壓來確定是否在所述絕緣電阻測量設(shè)備 處出現(xiàn)故障。
13. -種電池的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法，所述方法通過使用在診斷單元 未被連接的狀態(tài)下（在絕緣電阻測量模式中）檢測的第一絕緣檢測電壓和第二絕緣檢測電 壓以及在所述診斷單元被連接的狀態(tài)下（在故障自診斷模式中）檢測的第一診斷檢測電壓 和第二診斷檢測電壓來自診斷是否在所述絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障，所述方法包括： (a) 形成絕緣電阻測量模式且隨后檢測所述第一絕緣檢測電壓和所述第二絕緣檢測電 壓； (b) 形成故障自診斷模式并隨后檢測所述第一診斷檢測電壓和所述第二診斷檢測電 壓；以及 (c) 通過使用絕緣檢測電壓和診斷檢測電壓來確定是否在所述絕緣電阻測量設(shè)備處出 現(xiàn)故障。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法， 其中所述第二絕緣檢測電壓和所述第二診斷檢測電壓在包括DC電力施加單元的電路 中被檢測。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法，其中步驟（c)包 括： 由從所述第一絕緣檢測電壓和所述第二絕緣檢測電壓以及所述絕緣電阻測量模式得 出的聯(lián)立電路方程計算在陰極端子處的絕緣電阻值和在陽極端子處的絕緣電阻值， 由從所述第一診斷檢測電壓和所述第二診斷檢測電壓以及所述故障自診斷模式得出 的聯(lián)立電路方程計算在所述陰極端子處的診斷電阻值和在所述陽極端子處的診斷電阻值， 以及然后 通過比較絕緣電阻值與診斷電阻值來確定是否在所述絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法，其中步驟（c)包 括： 由從所述第一診斷檢測電壓和所述第二診斷檢測電壓以及所述故障自診斷模式得出 的聯(lián)立電路方程計算在所述陰極端子處的診斷電阻值和在所述陽極端子處的診斷電阻值， 以及 通過檢查在所述陰極端子和所述陽極端子處的診斷電阻值落入預(yù)設(shè)的誤差范圍內(nèi)來 確定是否出現(xiàn)故障。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法， 其中步驟（c)通過比較絕緣檢測電壓與診斷檢測電壓來確定是否在所述絕緣電阻測 量設(shè)備處出現(xiàn)故障。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法， 其中步驟（c)通過使用以下方程來計算在所述陰極端子處的絕緣電阻值和在所述陽 極端子處的絕緣電阻值：
其中VBat代表所述電池的電壓值，Vi代表第一絕緣檢測電壓，V2代表第二絕緣檢測電 壓，VDC代表所述DC電力施加單元的電壓值，&代表第一電阻器的電阻值，R2代表第二電阻 器的電阻值，R^k(+)代表所述陰極端子處的絕緣電阻值，以及I^akH代表所述陽極端子處的 絕緣電阻值。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法， 其中步驟（c)通過使用以下方程來計算在所述陰極端子處的診斷電阻值和在所述陽 極端子處的診斷電阻值：
其中VBat代表所述電池的電壓值，V3代表第一診斷檢測電壓，V4代表第二診斷檢測電 壓，VDC代表所述DC電力施加單元的電壓值，&代表第一電阻器的電阻值，R2代表第二電阻 器的電阻值，R 3代表第一診斷單元的電阻值，R4代表第二診斷單元的電阻值，R^k(+)代表所 述陰極端子處的絕緣電阻值，I^ akH代表所述陽極端子處的絕緣電阻值，RDiag(+)代表在所述 陰極端子處的診斷電阻值，以及R DiagH代表在所述陽極端子處的診斷電阻值。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法，還包括： 存儲所述電池的電壓值、所述DC電力施加單元的電壓值、第一絕緣電阻測量單元的 電阻值和第二絕緣電阻測量單元的電阻值、第一診斷單元的電阻值和第二診斷單元的電阻 值、所述陰極端子處的計算絕緣電阻值和所述陽極端子處的計算絕緣電阻值、以及所述陰 極端子處的計算診斷電阻值和所述陽極端子處的計算診斷電阻值。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法，還包括： (d)向外部裝置傳輸有關(guān)是否在所述絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障的信息。
22. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法，還包括： (d)當(dāng)在所述絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障時，向使用者輸出視覺或音頻警報。
23. -種電池的絕緣電阻測量設(shè)備的故障自診斷方法，所述方法通過使用在診斷單元 未被連接的狀態(tài)下（在絕緣電阻測量模式中）以及在所述診斷單元被連接的狀態(tài)下（在故 障自診斷模式中）由絕緣電阻測量單元檢測的第一絕緣檢測電壓和第二絕緣檢測電壓以 及第一診斷檢測電壓和第二診斷檢測電壓來自診斷是否在所述絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn) 故障，所述方法包括： (a)選擇性地將所述絕緣電阻測量單元的一端連接到所述電池的陽極端子或陰極端子 以及選擇性地將所述絕緣電阻測量單元的另一端連接到地或DC電力施加單元以形成絕緣 電阻測量模式，并且檢測所述第一絕緣檢測電壓和所述第二絕緣檢測電壓； (b) 將所述診斷單元連接到所述電池的陽極端子或陰極端子以形成第一診斷模式和第 二診斷模式，并且隨后檢測所述第一診斷檢測電壓和所述第二診斷檢測電壓；以及 (c) 通過使用所述第一絕緣檢測電壓和所述第二絕緣檢測電壓以及所述第一診斷檢測 電壓和所述第二診斷檢測電壓來確定是否在所述絕緣電阻測量設(shè)備處出現(xiàn)故障。
【文檔編號】G01R27/00GK104220887SQ201380016860
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】洪顯珠, 張診洙, 陳昌彥 申請人:株式會社Lg化學(xué)