本申請(qǐng)基于2015年12月2日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2015-0170941號(hào)并且要求該韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引證結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及用于檢測(cè)介電擊穿的裝置和方法，并且更具體地，涉及基于絕緣電阻電壓的波形分析來(lái)檢測(cè)介電擊穿部分。

背景技術(shù)：

通常，諸如混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛的環(huán)境友好型車輛包括絕緣電阻測(cè)量器，該絕緣電阻測(cè)量器被配置為檢測(cè)是否發(fā)生介電擊穿以便防止由于電泄漏導(dǎo)致的損壞。現(xiàn)有絕緣電阻測(cè)量器使用交流(AC)介電擊穿環(huán)境(例如，該環(huán)境通常包括可變頻率分量)下的絕緣電阻瞬時(shí)值，并且因此具有基于可變頻率的大小而調(diào)整的測(cè)量值。因此，當(dāng)在整個(gè)測(cè)量區(qū)段中使用電池組電壓的平均值時(shí)，測(cè)量精確度降低。此外，現(xiàn)有絕緣電阻測(cè)量器可能不區(qū)分發(fā)生介電擊穿的部分。

在該部分中公開(kāi)的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，并且因此其可能包含不構(gòu)成在本國(guó)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)提供用于檢測(cè)環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的裝置和方法，該裝置和方法能夠基于絕緣電阻電壓的波形分析來(lái)檢測(cè)介電擊穿部分。根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式，用于檢測(cè)環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的裝置可包括：測(cè)量器，被配置為測(cè)量跨高壓電池放置的絕緣電阻器的電阻值；以及控制器，被配置為使用測(cè)量器來(lái)測(cè)量施加至絕緣電阻器的電壓并且分析所測(cè)量的電壓的圖案以檢測(cè)介電擊穿部分。

測(cè)量器可包括：第一電阻器和第二電阻器，被配置為串聯(lián)耦接至跨高壓電池布置的絕緣電阻器中的每一個(gè)；第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，被配置為串聯(lián)耦接至第一電阻器和第二電阻器并且交替地閉合；第三電阻器，被配置為耦接至布置在第一開(kāi)關(guān)與第二開(kāi)關(guān)之間的觸點(diǎn)(contact)；以及比較器，被配置為測(cè)量跨第三電阻器的電壓。

控制器可被配置為基于跨第三電阻器的電壓根據(jù)電壓分配規(guī)則來(lái)計(jì)算絕緣電阻器的電阻值。控制器可被配置為當(dāng)進(jìn)入介電擊穿檢測(cè)模式時(shí)，選擇第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)中的任一個(gè)以便將所選擇的開(kāi)關(guān)切換為閉合狀態(tài)?？刂破骺蛇M(jìn)一步被配置為當(dāng)所選擇的開(kāi)關(guān)被切換為閉合狀態(tài)時(shí)，通過(guò)測(cè)量器測(cè)量施加至絕緣電阻器的電壓?？刂破骺杀慌渲脼楫?dāng)絕緣電阻電壓的斜率收斂至特定值時(shí)，確定介電擊穿是直流(DC)介電擊穿?？刂破骺杀慌渲脼楫?dāng)絕緣電阻電壓的斜率調(diào)整為負(fù)值和正值時(shí)，確定介電擊穿是AC介電擊穿。

根據(jù)本公開(kāi)的另一示例性實(shí)施方式，用于檢測(cè)環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的方法可包括：測(cè)量施加至跨高壓電池放置的絕緣電阻器的電壓；以及基于絕緣電阻電壓的波形來(lái)確定介電擊穿部分。絕緣電阻電壓的測(cè)量可包括：當(dāng)進(jìn)入介電擊穿檢測(cè)模式時(shí)，選擇第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)中的任一個(gè)并且將所選擇的開(kāi)關(guān)切換為閉合狀態(tài)；以及當(dāng)所選擇的開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)時(shí)，測(cè)量絕緣電阻電壓。介電擊穿部分的確定可包括：確認(rèn)絕緣電阻電壓的斜率的調(diào)整；以及基于絕緣電阻電壓的斜率的調(diào)整來(lái)確定介電擊穿部分。當(dāng)確認(rèn)斜率的變化時(shí)，可確定絕緣電阻電壓在先前絕緣電阻電壓以下。

響應(yīng)于確定絕緣電阻電壓小于先前絕緣電阻電壓，可計(jì)算在整個(gè)測(cè)量區(qū)段中的電池組的電壓平均值以及在測(cè)量周期結(jié)束時(shí)測(cè)量的絕緣電阻電壓的瞬時(shí)值。基于所計(jì)算的結(jié)果小于預(yù)設(shè)閾值，介電擊穿可被確定為DC介電擊穿。此外，響應(yīng)于確定絕緣電阻電壓超過(guò)先前絕緣電阻電壓，可計(jì)算相同測(cè)量周期內(nèi)的電池組的電壓平均值以及測(cè)量的絕緣電阻電壓的平均值?；谒?jì)算的結(jié)果小于預(yù)設(shè)閾值，介電擊穿可被確定為AC介電擊穿。

附圖說(shuō)明

從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述中，本公開(kāi)的以上和其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見(jiàn)：

圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于檢測(cè)環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的裝置的示例性配置框圖；

圖2是在有關(guān)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的絕緣狀態(tài)下測(cè)量的絕緣電阻電壓的示例性曲線圖；

圖3A和圖3B在有關(guān)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的介電擊穿狀態(tài)下測(cè)量的絕緣電阻電壓的示例性曲線圖；并且

圖4是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于檢測(cè)環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的方法的示例性流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參考附圖描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式。應(yīng)注意，在對(duì)附圖中的每一個(gè)的部件給出參考標(biāo)號(hào)時(shí)，相同組件將由相同參考標(biāo)號(hào)表示，即使它們?cè)诓煌綀D中示出。此外，在描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式時(shí)，在熟知結(jié)構(gòu)或功能可能不必要地模糊對(duì)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的理解的情況下，將不對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。

本文中所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體示例性實(shí)施方式的目的，而并非旨在限制本公開(kāi)。除非上下文另有明確說(shuō)明，否則如本文中所用的，單數(shù)形式“一(a)”、“一個(gè)(an)”和“該(the)”旨在也包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包括(comprise)”和/或“包含(comprising)”時(shí)，規(guī)定所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合的存在或添加。如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任意和所有組合。例如，為了使得本發(fā)明的描述清楚，未示出無(wú)關(guān)部件，并且為了清晰起見(jiàn)，夸大了層和區(qū)域的厚度。此外，當(dāng)描述一個(gè)層在另一個(gè)層或基板“上”時(shí)，該層可直接在另一個(gè)層或基板上，或者其間可布置有第三層。

應(yīng)理解，如本文使用的術(shù)語(yǔ)“車輛(vehicle)”或“車輛的(vehicular)”或其他類似術(shù)語(yǔ)包括廣義的機(jī)動(dòng)車輛，諸如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車輛(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的載客車輛；包括各種船只、艦船的船舶；航天器等；并且包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、燃燒式車輛、插電式混合電動(dòng)車輛、氫動(dòng)力車輛和其他替代燃料車輛(例如，來(lái)源于石油以外的能源的燃料)。

圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的檢測(cè)環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的裝置的示例性配置框圖。圖2是在有關(guān)本公開(kāi)的絕緣狀態(tài)下測(cè)量的絕緣電阻電壓的示例性曲線圖。圖3A和圖3B是在有關(guān)本公開(kāi)的介電擊穿狀態(tài)下測(cè)量的絕緣電阻電壓的示例性曲線圖。

如圖1所示，檢測(cè)環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的裝置可包括測(cè)量器110和控制器120。該裝置可安裝在電池管理系統(tǒng)(BMS)內(nèi)。具體地，測(cè)量器110可被配置為測(cè)量第一絕緣電阻器Ri1或第二絕緣電阻器Ri2的電阻值，該第一絕緣電阻器和第二絕緣電阻器布置在高壓電池Batt(其安裝在車輛內(nèi))與它們自身的接地之間。第一絕緣電阻器Ri1和第二絕緣電阻器Ri2可布置在高壓電池Batt的第一端子和第二端子處。測(cè)量器110可包括第一電阻器Rs1、第二電阻器Rs2、第三電阻器Rm、第一開(kāi)關(guān)SW1、第二開(kāi)關(guān)SW2以及比較器CMP。

第一電阻器Rs1的第一端子可串聯(lián)耦接至第一絕緣電阻器Ri1，并且第一電阻器Rs1的第二端子可串聯(lián)耦接至第一開(kāi)關(guān)SW1的第一端子。第二電阻器Rs2的第一端子可串聯(lián)耦接至第二絕緣電阻器Ri2，并且第二電阻器Rs2的第二端子可串聯(lián)耦接至第二開(kāi)關(guān)SW2的第一端子。第二電阻器Rs2與第一電阻器Rs1可并聯(lián)連接。第一開(kāi)關(guān)SW1與第二開(kāi)關(guān)SW2可交替地閉合(close)。當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)SW1切換為閉合狀態(tài)時(shí)，第二開(kāi)關(guān)SW2可切換為斷開(kāi)狀態(tài)(opened state)。例如，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)SW1切換為斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，第二開(kāi)關(guān)SW2可切換為閉合狀態(tài)。

測(cè)量器110可被配置為當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)SW1處于閉合狀態(tài)時(shí)，測(cè)量連接至電池Batt的正(+)端子的絕緣電阻器Ri1的電阻值，并且可被配置為當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)SW2處于閉合狀態(tài)時(shí)，測(cè)量耦接至電池Batt的負(fù)(-)端子的絕緣電阻器Ri2的電阻值。第三電阻器Rm可布置在第一開(kāi)關(guān)SW1與第二開(kāi)關(guān)SW2之間的觸點(diǎn)與它們自身的接地之間。第三電阻器Rm可基于第一開(kāi)關(guān)SW1和第二開(kāi)關(guān)SW2的操作而串聯(lián)耦接至第一電阻器Rs1或第二電阻器Rs2。

比較器CMP可被配置為感測(cè)跨第三電阻器Rm的電壓VRm，并且向控制器120傳輸所感測(cè)的電壓VRm。比較器CMP也可被配置為基于絕緣電阻來(lái)測(cè)量跨第三電阻器Rm的電壓VRm。比較器CMP可被配置為當(dāng)電壓穩(wěn)定時(shí)，基于控制器120的控制來(lái)測(cè)量施加至第三電阻器Rm的電壓。例如，如圖2所示，當(dāng)電壓穩(wěn)定(箭頭)時(shí)，可測(cè)量施加至第三電阻器Rm的電壓。控制器120可被配置為操作測(cè)量器110以便周期性測(cè)量絕緣電阻器(Ri1或Ri2)的電阻值(例如，絕緣電阻值)。具體地，控制器120可被配置為基于電壓分配規(guī)則，利用由測(cè)量器110測(cè)量的電壓來(lái)計(jì)算絕緣電阻值。

控制器120可被配置為當(dāng)控制器進(jìn)入介電擊穿檢測(cè)模式時(shí)，向第一開(kāi)關(guān)SW1和第二開(kāi)關(guān)SW2傳輸切換命令以便將第一開(kāi)關(guān)SW或第二開(kāi)關(guān)SW2切換為閉合狀態(tài)。開(kāi)關(guān)SW1和開(kāi)關(guān)SW2的閉合狀態(tài)可維持一個(gè)周期T的1/2，并且可測(cè)量該周期內(nèi)施加至絕緣電阻器的電壓(例如，絕緣電阻電壓)?？刂破?20可被配置為基于測(cè)量的絕緣電阻電壓Viso(t)的波形分析來(lái)分別檢測(cè)介電擊穿是AC端子處的介電擊穿還是DC端子處的介電擊穿?？刂破?20可被配置為當(dāng)測(cè)量的絕緣電阻電壓的斜率(slope)在測(cè)量周期內(nèi)連續(xù)收斂至具體值(例如，0或負(fù)值)時(shí)，確定介電擊穿是DC介電擊穿。如圖3A所示，控制器120可被配置為當(dāng)絕緣電阻電壓的斜率收斂至具體值并且因此絕緣電阻電壓可穩(wěn)定時(shí)，確定介電擊穿是DC介電擊穿。

此外，控制器120可被配置為當(dāng)測(cè)量的絕緣電阻電壓的斜率連續(xù)調(diào)整為負(fù)值和正值時(shí)，確定介電擊穿是AC介電擊穿。如圖3B所示，當(dāng)由于3相控制，絕緣電阻電壓的斜率連續(xù)調(diào)整為負(fù)值和正值時(shí)，控制器120可被配置為確定介電擊穿是AC介電擊穿。例如，控制器120可被配置為使用測(cè)量器110來(lái)測(cè)量當(dāng)前絕緣電阻電壓Viso(t)。此外，控制器120可被配置為確認(rèn)測(cè)量的當(dāng)前絕緣電阻電壓Viso(t)何時(shí)小于先前測(cè)量的絕緣電阻電壓(例如，先前絕緣電阻電壓)Viso(t-1)。換言之，控制器120可被配置為確認(rèn)絕緣電阻電壓Viso(t)的斜率的逆轉(zhuǎn)何時(shí)出現(xiàn)。

控制器120可被配置為當(dāng)測(cè)量的絕緣電阻電壓Viso(t)小于先前測(cè)量的電壓Viso(t-1)時(shí)，確認(rèn)測(cè)量周期(測(cè)量區(qū)段)結(jié)束。例如，控制器120可被配置為確認(rèn)測(cè)量周期達(dá)到T/2?？刂破?20可被配置為計(jì)算在整個(gè)測(cè)量區(qū)段中的電池組(battery pack)的電壓平均值以及在測(cè)量周期結(jié)束時(shí)測(cè)量的絕緣電阻電壓的瞬時(shí)值?？刂破?20可進(jìn)一步被配置為當(dāng)所計(jì)算的值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定介電擊穿是DC介電擊穿。具體地，閾值可以是先前通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取的值。

此外，控制器120可被配置為當(dāng)測(cè)量的絕緣電阻電壓Viso(t)超過(guò)先前測(cè)量電壓Viso(t-1)時(shí)，計(jì)算在相同測(cè)量周期內(nèi)的電池組的電壓平均值以及測(cè)量的絕緣電阻電壓的平均值?？刂破?20可被配置為當(dāng)所計(jì)算的平均值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定介電擊穿是AC介電擊穿。例如，閾值可以是先前通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取的值。在此，閾值取決于絕緣電路配置。

圖4是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于檢測(cè)環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的方法的示例性流程圖。根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于檢測(cè)介電擊穿的方法可測(cè)量施加至放置在高壓電池的兩個(gè)端子處的絕緣電阻器的電壓，并且分析所測(cè)量的電壓的波形以確定介電擊穿是AC端子介電擊穿還是DC端子介電擊穿。在下文中，將更詳細(xì)地描述用于檢測(cè)介電擊穿的方法。

控制器120可被配置為當(dāng)進(jìn)入介電擊穿檢測(cè)模式時(shí)，選擇測(cè)量器110的第一開(kāi)關(guān)SW1和第二開(kāi)關(guān)SW2中的任一個(gè)，并且將所選擇的開(kāi)關(guān)切換為閉合狀態(tài)(S110)。控制器120可被配置為當(dāng)所選擇的開(kāi)關(guān)SW1或SW2被切換為閉合狀態(tài)時(shí)，使用測(cè)量器110來(lái)測(cè)量施加至絕緣電阻器的當(dāng)前電壓(S120)?？刂破?20可被配置為將當(dāng)前測(cè)量的絕緣電阻電壓與先前測(cè)量的絕緣電阻電壓(例如，先前絕緣電阻電壓)相比較(S130)。換言之，控制器120可被配置為確認(rèn)測(cè)量的絕緣電阻電壓的斜率以便確認(rèn)斜率是否已逆轉(zhuǎn)?？刂破?20可被配置為在當(dāng)前絕緣電阻電壓小于先前絕緣電阻電壓時(shí)，確認(rèn)測(cè)量周期(例如，區(qū)段)是否結(jié)束(S140)。控制器120可被配置為計(jì)算在整個(gè)測(cè)量區(qū)段中的電池組的電壓平均值以及在測(cè)量周期結(jié)束時(shí)測(cè)量的絕緣電阻電壓的瞬時(shí)值(S150)?？刂破?20可被配置為當(dāng)所計(jì)算的值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定介電擊穿是DC介電擊穿(S160和S170)。

在當(dāng)前絕緣電阻電壓等于或大于先前絕緣電阻電壓(S130)時(shí)，控制器120可被配置為計(jì)算相同測(cè)量周期內(nèi)的電池組的電壓平均值以及測(cè)量的絕緣電阻電壓的平均值(S155)?？刂破?20可被配置為確認(rèn)所計(jì)算的平均值是否小于預(yù)設(shè)閾值(S165)?？刂破?20可被進(jìn)一步配置為當(dāng)所計(jì)算的電池組的電壓平均值以及測(cè)量的絕緣電阻電壓的平均值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定介電擊穿是AC介電擊穿(S175)。

如上所述，根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式，可通過(guò)測(cè)量施加至絕緣電阻器的電壓并且分析所測(cè)量的電壓波形來(lái)檢測(cè)介電擊穿部分(位置)。換言之，本公開(kāi)可區(qū)分AC端子處的介電擊穿或DC端子處的介電擊穿。此外，本公開(kāi)可通過(guò)高壓系統(tǒng)電路來(lái)最小化引入電池管理系統(tǒng)的絕緣電阻測(cè)量器的高頻分量的效果。

在上文中，盡管已參考示例性實(shí)施方式和附圖描述了本公開(kāi)，但本公開(kāi)不限于此，在不背離在所附權(quán)利要求中要求保護(hù)的本公開(kāi)的精神和范圍的情況下，可由本公開(kāi)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行各種修改和改變。

附圖中各元件的符號(hào)

120：控制器

S110：將SW1和SW2中的任一個(gè)切換為閉合狀態(tài)

S120：測(cè)量當(dāng)前絕緣電阻電壓

S130：當(dāng)前測(cè)量的電壓在先前測(cè)量電壓以下嗎？

S140：測(cè)量結(jié)束？

S150：計(jì)算在整個(gè)測(cè)量周期中的電池組的電壓平均值以及測(cè)量的絕緣電阻的瞬時(shí)值

S155：計(jì)算電池組的電壓平均值以及測(cè)量的絕緣電阻電壓

S160：所計(jì)算的值<閾值？

S165：所計(jì)算的值<閾值？

S170：確定DC介電擊穿位置

S175：確定AC介電擊穿位置。