具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备及使用该设备的故障自诊断方法
【专利摘要】公开了一种具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备以及使用绝缘电阻测量设备来自诊断故障的方法。根据本发明的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备通过使用在诊断单元未被连接的状态下（在绝缘电阻测量模式中）检测的第一绝缘检测电压和第二绝缘检测电压以及在诊断单元被连接的状态下（在故障自诊断模式中）检测的第一诊断检测电压和第二诊断检测电压来确定绝缘电阻测量设备是否出现故障。根据本发明，借助于能够测量绝缘电阻的绝缘电阻测量设备的固有功能可以自诊断是否存在故障。
【专利说明】具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备及使用该设备的 故障自诊断方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及绝缘电阻测量设备和方法，且更具体地涉及用于诊断可测量由比如电 动车或混合动力电动车的要求高电压的电池供电系统采用的电池的绝缘电阻的装置的故 障的绝缘电阻测量设备和使用该绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法。
[0002] 本申请要求2012年3月27日提交的韩国专利申请No. 10-2012-0030942和2013 年3月26日提交的韩国专利申请No. 10-2013-0031933的优先权，其公开内容通过引用并 入本文。
【背景技术】
[0003] 近年来，由于矿物能量的消耗和环境污染，对可能利用电能而不是矿物能量操作 的电产品的兴趣日益增加。
[0004] 因此，随着移动装置、电动车、混合动力车辆、能量存储装置、不间断电源等的增加 的开发和消费，作为能量源的二次电池的消费迅速增加以及其各自形式也迅速增加。因而， 二次电池正被非常积极地研究以应付这种多样的需求。
[0005] 同时，使用高动力大容量二次电池的装置（比如，电动车或混合动力车辆）需要维 持装置和二次电池之间的良好绝缘。如果没有的话，则二次电池的差的绝缘带来漏电流，这 导致各种问题。仅供参考，漏电流引起二次电池的不期望的放电或设置在装置处的电子部 件的故障。此外，在使用高电压电池的装置的情形中，比如，电动车，漏电流可给予人致命的 电击。
[0006] 为了解决由漏电流引起的问题，用于确定二次电池的绝缘状态的各种绝缘电阻测 量装置正被开发和使用。然而，如果在绝缘电阻测量设备处发生故障使得绝缘电阻值不被 精确地计算，则装置的有利效果变差且不可能解决由漏电流引起的各种问题。因此，存在对 绝缘电阻测量设备的故障的自诊断的功能的另外需求。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 本公开设计成解决现有技术的问题，且因此本公开涉及提供一种具有故障自诊断 功能的绝缘电阻测量设备和利用该绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法。
[0009] 技术方案
[0010] 在本公开的一个方面，提供了一种具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备，所 述设备包括：第一绝缘电阻测量单元和第二绝缘电阻测量单元，其分别连接到电池的阴极 端子和阳极端子；第一诊断单元和第二诊断单元，其分别连接到电池的阳极端子和阴极端 子；第一开关和第二开关，其选择性地将第一绝缘电阻测量单元和第二绝缘电阻测量单元 连接到阴极端子和阳极端子以形成彼此不同的第一电路和第二电路；第三开关和第四开 关，其选择性地将第一诊断单元和第二诊断单元连接到阳极端子和阴极端子以形成彼此不 同的第三电路和第四电路；电压检测单元，其用于感测施加到第一绝缘电阻测量单元和第 二绝缘电阻测量单元的第一绝缘检测电压和第二绝缘检测电压以及第一诊断检测电压和 第二诊断检测电压；以及控制单元，其用于向所述第一开关至所述第四开关输出控制信号， 并通过使用在诊断单元未被连接的状态下（在绝缘电阻测量模式中）检测的第一绝缘检测 电压和第二绝缘检测电压以及在诊断单元被连接的状态下（在故障自诊断模式中）检测的 第一诊断检测电压和第二诊断检测电压来确定是否在绝缘电阻测量设备处出现故障。
[0011] 优选地，第二绝缘电阻测量单元还可包括DC电力施加单元。
[0012] 根据本公开的实施方式，控制单元可执行：由从第一绝缘检测电压和第二绝缘检 测电压以及第一电路和第二电路得出的联立电路方程计算在阴极端子处的绝缘电阻值和 在阳极端子处的绝缘电阻值，由从第一诊断检测电压和第二诊断检测电压以及第三电路和 第四电路得出的联立电路方程计算在阴极端子处的诊断电阻值和在阳极端子处的诊断电 阻值，以及然后通过比较绝缘电阻值与诊断电阻值确定是否在绝缘电阻测量设备处出现故 障。
[0013] 根据本公开的另一实施方式，控制单元可执行：由从第一诊断检测电压和第二诊 断检测电压以及第三电路和第四电路得出的联立电路方程计算在阴极端子处的诊断电阻 值和在阳极端子处的诊断电阻值，以及通过比较阴极端子和阳极端子处的诊断电阻值与第 一诊断单元和第二诊断单元的电阻值并检查比较结果是否落入预设的误差范围内来确定 是否出现故障。
[0014] 根据本公开的另一实施方式，控制单元可通过比较绝缘检测电压与诊断检测电压 来确定是否在绝缘电阻测量设备处出现故障。
[0015] 在一个方面，控制单元可通过使用以下方程来计算在阴极端子处的绝缘电阻值和 在阳极端子处的绝缘电阻值：
【权利要求】
1. 一种具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备，所述设备包括： 第一绝缘电阻测量单元和第二绝缘电阻测量单元，其分别连接到电池的阴极端子和阳 极端子； 第一诊断单元和第二诊断单元，其分别连接到所述电池的阳极端子和阴极端子； 第一开关和第二开关，其选择性地将所述第一绝缘电阻测量单元和所述第二绝缘电阻 测量单元连接到所述阴极端子和所述阳极端子以形成彼此不同的第一电路和第二电路； 第三开关和第四开关，其选择性地将所述第一诊断单元和所述第二诊断单元连接到所 述阳极端子和所述阴极端子以形成彼此不同的第三电路和第四电路； 电压检测单元，其用于感测施加到所述第一绝缘电阻测量单元和所述第二绝缘电阻测 量单元的第一绝缘检测电压和第二绝缘检测电压以及第一诊断检测电压和第二诊断检测 电压；以及 控制单元，其用于向所述第一开关至第四开关输出控制信号，并通过使用在诊断单元 未被连接的状态下（在绝缘电阻测量模式中）检测的第一绝缘检测电压和第二绝缘检测电 压以及在诊断单元被连接的状态下（在故障自诊断模式中）检测的第一诊断检测电压和第 二诊断检测电压来确定是否在所述绝缘电阻测量设备处出现故障。
2. 根据权利要求1所述的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备， 其中所述第二绝缘电阻测量单元还包括DC电力施加单元。
3. 根据权利要求2所述的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备， 其中所述控制单元执行： 由从所述第一绝缘检测电压和所述第二绝缘检测电压以及所述第一电路和所述第二 电路得出的联立电路方程计算在所述阴极端子处的绝缘电阻值和在所述阳极端子处的绝 缘电阻值， 由从所述第一诊断检测电压和所述第二诊断检测电压以及所述第三电路和所述第四 电路得出的联立电路方程计算在所述阴极端子处的诊断电阻值和在所述阳极端子处的诊 断电阻值，以及然后 通过比较绝缘电阻值与诊断电阻值来确定是否在所述绝缘电阻测量设备处出现故障。
4. 根据权利要求2所述的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备， 其中所述控制单元执行： 由从所述第一诊断检测电压和所述第二诊断检测电压以及所述第三电路和所述第四 电路得出的联立电路方程计算在所述阴极端子处的诊断电阻值和在所述阳极端子处的诊 断电阻值，以及 通过比较在所述阴极端子和所述阳极端子处的诊断电阻值与所述第一诊断单元和所 述第二诊断单元的电阻值并检查比较结果是否落入预设的误差范围内来确定是否出现故 障。
5. 根据权利要求2所述的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备， 其中所述控制单元通过比较绝缘检测电压与诊断检测电压来确定是否在所述绝缘电 阻测量设备处出现故障。
6. 根据权利要求3所述的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备， 其中所述控制单元通过使用以下方程来计算在所述阴极端子处的绝缘电阻值和在所 述阳极端子处的绝缘电阻值：
其中vBat代表所述电池的电压值，Vi代表第一绝缘检测电压，v2代表第二绝缘检测电 压，VDC代表所述DC电力施加单元的电压值，Ri代表第一电阻器的电阻值，R2代表第二电阻 器的电阻值，R^ k(+)代表所述阴极端子处的绝缘电阻值，以及I^akH代表所述阳极端子处的 绝缘电阻值。
7.根据权利要求3或4所述的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备， 其中所述控制单元通过使用以下方程来计算在所述阴极端子处的诊断电阻值和在所 述阳极端子处的诊断电阻值：
其中VBat代表所述电池的电压值，V3代表第一诊断检测电压，V4代表第二诊断检测 电压，VDC；代表所述DC电力施加单兀的电压值，&代表第一电阻器的电阻值，R2代表第二 电阻器的电阻值，R 3代表所述第一诊断单元的电阻值，&代表所述第二诊断单元的电阻 值，R^kW代表所述阴极端子处的绝缘电阻值，代表所述阳极端子处的绝缘电阻值， RDiag(+)代表在所述阴极端子处的诊断电阻值，以及RDiagH代表在所述阳极端子处的诊断电 阻值。
8. 根据权利要求2所述的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备，还包括存储器单 元，所述存储器单元存储所述电池的电压值、所述DC电力施加单元的电压值、所述第一绝 缘电阻测量单元的电阻值和所述第二绝缘电阻测量单元的电阻值、所述第一诊断单元的电 阻值和所述第二诊断单元的电阻值、所述阴极端子处的计算绝缘电阻值和所述阳极端子处 的计算绝缘电阻值、以及所述阴极端子处的计算诊断电阻值和所述阳极端子处的计算诊断 电阻值。
9. 根据权利要求1所述的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备，还包括用于与外 部装置形成通信接口的传输单元， 其中所述控制单元借助于所述传输单元向所述外部装置传输有关是否在所述绝缘电 阻测量设备处出现故障的信息。
10. 根据权利要求9所述的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备， 其中所述外部装置是电池分析装置或电池被装载于其上的系统的控制装置。
11. 根据权利要求1所述的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备，还包括用于输 出视觉或音频警报信号以通知是否出现故障的警报单元， 其中当在所述绝缘电阻测量设备处出现故障时，所述控制单元借助于所述警报单元输 出警报信号以便以视觉或音频方式通知所述绝缘电阻测量设备的故障。
12. -种具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备，所述设备包括： 绝缘电阻测量单元，其连接到电池的阴极端子或阳极端子； 诊断单元，其连接到所述电池的阳极端子或阴极端子； 开关单元，其用于选择性地将所述绝缘电阻测量单元的一端连接到所述电池的阳极端 子或阴极端子，选择性地将所述绝缘电阻测量单元的另一端连接到地或DC电力施加单元， 以及选择性地将所述诊断单元连接到所述电池的阳极端子或阴极端子； 电压检测单元，其用于感测施加到所述绝缘电阻测量单元的绝缘检测电压和诊断检测 电压；以及 控制单元，其用于向所述开关单元输出控制信号，并通过使用在所述诊断单元未被连 接的状态下（在绝缘电阻测量模式中）检测的绝缘检测电压以及在所述诊断单元被连接的 状态下（在故障自诊断模式中）检测的诊断检测电压来确定是否在所述绝缘电阻测量设备 处出现故障。
13. -种电池的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法，所述方法通过使用在诊断单元 未被连接的状态下（在绝缘电阻测量模式中）检测的第一绝缘检测电压和第二绝缘检测电 压以及在所述诊断单元被连接的状态下（在故障自诊断模式中）检测的第一诊断检测电压 和第二诊断检测电压来自诊断是否在所述绝缘电阻测量设备处出现故障，所述方法包括： (a) 形成绝缘电阻测量模式且随后检测所述第一绝缘检测电压和所述第二绝缘检测电 压； (b) 形成故障自诊断模式并随后检测所述第一诊断检测电压和所述第二诊断检测电 压；以及 (c) 通过使用绝缘检测电压和诊断检测电压来确定是否在所述绝缘电阻测量设备处出 现故障。
14. 根据权利要求13所述的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法， 其中所述第二绝缘检测电压和所述第二诊断检测电压在包括DC电力施加单元的电路 中被检测。
15. 根据权利要求14所述的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法，其中步骤（c)包 括： 由从所述第一绝缘检测电压和所述第二绝缘检测电压以及所述绝缘电阻测量模式得 出的联立电路方程计算在阴极端子处的绝缘电阻值和在阳极端子处的绝缘电阻值， 由从所述第一诊断检测电压和所述第二诊断检测电压以及所述故障自诊断模式得出 的联立电路方程计算在所述阴极端子处的诊断电阻值和在所述阳极端子处的诊断电阻值， 以及然后 通过比较绝缘电阻值与诊断电阻值来确定是否在所述绝缘电阻测量设备处出现故障。
16. 根据权利要求14所述的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法，其中步骤（c)包 括： 由从所述第一诊断检测电压和所述第二诊断检测电压以及所述故障自诊断模式得出 的联立电路方程计算在所述阴极端子处的诊断电阻值和在所述阳极端子处的诊断电阻值， 以及 通过检查在所述阴极端子和所述阳极端子处的诊断电阻值落入预设的误差范围内来 确定是否出现故障。
17. 根据权利要求14所述的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法， 其中步骤（c)通过比较绝缘检测电压与诊断检测电压来确定是否在所述绝缘电阻测 量设备处出现故障。
18. 根据权利要求15所述的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法， 其中步骤（c)通过使用以下方程来计算在所述阴极端子处的绝缘电阻值和在所述阳 极端子处的绝缘电阻值：
其中VBat代表所述电池的电压值，Vi代表第一绝缘检测电压，V2代表第二绝缘检测电 压，VDC代表所述DC电力施加单元的电压值，&代表第一电阻器的电阻值，R2代表第二电阻 器的电阻值，R^k(+)代表所述阴极端子处的绝缘电阻值，以及I^akH代表所述阳极端子处的 绝缘电阻值。
19. 根据权利要求15或16所述的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法， 其中步骤（c)通过使用以下方程来计算在所述阴极端子处的诊断电阻值和在所述阳 极端子处的诊断电阻值：
其中VBat代表所述电池的电压值，V3代表第一诊断检测电压，V4代表第二诊断检测电 压，VDC代表所述DC电力施加单元的电压值，&代表第一电阻器的电阻值，R2代表第二电阻 器的电阻值，R 3代表第一诊断单元的电阻值，R4代表第二诊断单元的电阻值，R^k(+)代表所 述阴极端子处的绝缘电阻值，I^ akH代表所述阳极端子处的绝缘电阻值，RDiag(+)代表在所述 阴极端子处的诊断电阻值，以及R DiagH代表在所述阳极端子处的诊断电阻值。
20. 根据权利要求14所述的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法，还包括： 存储所述电池的电压值、所述DC电力施加单元的电压值、第一绝缘电阻测量单元的 电阻值和第二绝缘电阻测量单元的电阻值、第一诊断单元的电阻值和第二诊断单元的电阻 值、所述阴极端子处的计算绝缘电阻值和所述阳极端子处的计算绝缘电阻值、以及所述阴 极端子处的计算诊断电阻值和所述阳极端子处的计算诊断电阻值。
21. 根据权利要求13所述的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法，还包括： (d)向外部装置传输有关是否在所述绝缘电阻测量设备处出现故障的信息。
22. 根据权利要求13所述的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法，还包括： (d)当在所述绝缘电阻测量设备处出现故障时，向使用者输出视觉或音频警报。
23. -种电池的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法，所述方法通过使用在诊断单元 未被连接的状态下（在绝缘电阻测量模式中）以及在所述诊断单元被连接的状态下（在故 障自诊断模式中）由绝缘电阻测量单元检测的第一绝缘检测电压和第二绝缘检测电压以 及第一诊断检测电压和第二诊断检测电压来自诊断是否在所述绝缘电阻测量设备处出现 故障，所述方法包括： (a)选择性地将所述绝缘电阻测量单元的一端连接到所述电池的阳极端子或阴极端子 以及选择性地将所述绝缘电阻测量单元的另一端连接到地或DC电力施加单元以形成绝缘 电阻测量模式，并且检测所述第一绝缘检测电压和所述第二绝缘检测电压； (b) 将所述诊断单元连接到所述电池的阳极端子或阴极端子以形成第一诊断模式和第 二诊断模式，并且随后检测所述第一诊断检测电压和所述第二诊断检测电压；以及 (c) 通过使用所述第一绝缘检测电压和所述第二绝缘检测电压以及所述第一诊断检测 电压和所述第二诊断检测电压来确定是否在所述绝缘电阻测量设备处出现故障。
【文档编号】G01R27/00GK104220887SQ201380016860
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2012年3月27日
【发明者】洪显珠, 张诊洙, 陈昌彦 申请人:株式会社Lg化学
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