本申請基于2015年12月2日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2015-0170941號并且要求該韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其全部公開內(nèi)容通過引證結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于檢測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檢測介電擊穿部分。

背景技術(shù)：

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

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

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開提供用于檢測環(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檢測介電擊穿部分。根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式，用于檢測環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的裝置可包括：測量器，被配置為測量跨高壓電池放置的絕緣電阻器的電阻值；以及控制器，被配置為使用測量器來測量施加至絕緣電阻器的電壓并且分析所測量的電壓的圖案以檢測介電擊穿部分。

測量器可包括：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；第一開關(guān)和第二開關(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關(guān)與第二開關(guān)之間的觸點(diǎn)(contact)；以及比較器，被配置為測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)則來計(jì)算絕緣電阻器的電阻值?？刂破骺杀慌渲脼楫?dāng)進(jìn)入介電擊穿檢測模式時，選擇第一開關(guān)和第二開關(guān)中的任一個以便將所選擇的開關(guān)切換為閉合狀態(tài)?？刂破骺蛇M(jìn)一步被配置為當(dāng)所選擇的開關(guān)被切換為閉合狀態(tài)時，通過測量器測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，確定介電擊穿是直流(DC)介電擊穿。控制器可被配置為當(dāng)絕緣電阻電壓的斜率調(diào)整為負(fù)值和正值時，確定介電擊穿是AC介電擊穿。

根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施方式，用于檢測環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的方法可包括：測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確定介電擊穿部分。絕緣電阻電壓的測量可包括：當(dāng)進(jìn)入介電擊穿檢測模式時，選擇第一開關(guān)和第二開關(guān)中的任一個并且將所選擇的開關(guān)切換為閉合狀態(tài)；以及當(dāng)所選擇的開關(guān)處于閉合狀態(tài)時，測量絕緣電阻電壓。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)整來確定介電擊穿部分。當(dāng)確認(rèn)斜率的變化時，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)算在整個測量區(qū)段中的電池組的電壓平均值以及在測量周期結(jié)束時測量的絕緣電阻電壓的瞬時值。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先前絕緣電阻電壓，可計(jì)算相同測量周期內(nèi)的電池組的電壓平均值以及測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。

附圖說明

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

圖1是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的用于檢測環(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)本公開的示例性實(shí)施方式的絕緣狀態(tài)下測量的絕緣電阻電壓的示例性曲線圖；

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

圖4是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的用于檢測環(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的示例性實(shí)施方式。應(yīng)注意，在對附圖中的每一個的部件給出參考標(biāo)號時，相同組件將由相同參考標(biāo)號表示，即使它們在不同附圖中示出。此外，在描述本公開的示例性實(shí)施方式時，在熟知結(jié)構(gòu)或功能可能不必要地模糊對本公開的示例性實(shí)施方式的理解的情況下，將不對其進(jìn)行詳細(xì)描述。

本文中所使用的術(shù)語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。除非上下文另有明確說明，否則如本文中所用的，單數(shù)形式“一(a)”、“一個(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)在本說明書中使用術(shù)語“包括(comprise)”和/或“包含(comprising)”時，規(guī)定所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個或多個其他特征、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“和/或”包括一個或多個相關(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，未示出無關(guān)部件，并且為了清晰起見，夸大了層和區(qū)域的厚度。此外，當(dāng)描述一個層在另一個層或基板“上”時，該層可直接在另一個層或基板上，或者其間可布置有第三層。

應(yīng)理解，如本文使用的術(shù)語“車輛(vehicle)”或“車輛的(vehicular)”或其他類似術(shù)語包括廣義的機(jī)動車輛，諸如包括運(yùn)動型多用途車輛(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；并且包括混合動力車輛、電動車輛、燃燒式車輛、插電式混合電動車輛、氫動力車輛和其他替代燃料車輛(例如，來源于石油以外的能源的燃料)。

圖1是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的檢測環(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)本公開的絕緣狀態(tài)下測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)本公開的介電擊穿狀態(tài)下測量的絕緣電阻電壓的示例性曲線圖。

如圖1所示，檢測環(huán)境友好型車輛中的介電擊穿的裝置可包括測量器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，測量器110可被配置為測量第一絕緣電阻器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、第一開關(guān)SW1、第二開關(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。第一開關(guān)SW1與第二開關(guān)SW2可交替地閉合(close)。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)SW1切換為閉合狀態(tài)時，第二開關(guān)SW2可切換為斷開狀態(tài)(opened state)。例如，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)SW1切換為斷開狀態(tài)時，第二開關(guān)SW2可切換為閉合狀態(tài)。

測量器110可被配置為當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)SW1處于閉合狀態(tài)時，測量連接至電池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_關(guān)SW2處于閉合狀態(tài)時，測量耦接至電池Batt的負(fù)(-)端子的絕緣電阻器Ri2的電阻值。第三電阻器Rm可布置在第一開關(guān)SW1與第二開關(guān)SW2之間的觸點(diǎn)與它們自身的接地之間。第三電阻器Rm可基于第一開關(guān)SW1和第二開關(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可被配置為感測跨第三電阻器Rm的電壓VRm，并且向控制器120傳輸所感測的電壓VRm。比較器CMP也可被配置為基于絕緣電阻來測量跨第三電阻器Rm的電壓VRm。比較器CMP可被配置為當(dāng)電壓穩(wěn)定時，基于控制器120的控制來測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，可測量施加至第三電阻器Rm的電壓?？刂破?20可被配置為操作測量器110以便周期性測量絕緣電阻器(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，利用由測量器110測量的電壓來計(jì)算絕緣電阻值。

控制器120可被配置為當(dāng)控制器進(jìn)入介電擊穿檢測模式時，向第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2傳輸切換命令以便將第一開關(guān)SW或第二開關(guān)SW2切換為閉合狀態(tài)。開關(guān)SW1和開關(guān)SW2的閉合狀態(tài)可維持一個周期T的1/2，并且可測量該周期內(nèi)施加至絕緣電阻器的電壓(例如，絕緣電阻電壓)。控制器120可被配置為基于測量的絕緣電阻電壓Viso(t)的波形分析來分別檢測介電擊穿是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)測量的絕緣電阻電壓的斜率(slope)在測量周期內(nèi)連續(xù)收斂至具體值(例如，0或負(fù)值)時，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，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，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，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可被配置為使用測量器110來測量當(dāng)前絕緣電阻電壓Viso(t)。此外，控制器120可被配置為確認(rèn)測量的當(dāng)前絕緣電阻電壓Viso(t)何時小于先前測量的絕緣電阻電壓(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)何時出現(xiàn)。

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

此外，控制器120可被配置為當(dāng)測量的絕緣電阻電壓Viso(t)超過先前測量電壓Viso(t-1)時，計(jì)算在相同測量周期內(nèi)的電池組的電壓平均值以及測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，確定介電擊穿是AC介電擊穿。例如，閾值可以是先前通過實(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)本公開的示例性實(shí)施方式的用于檢測環(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)本公開的示例性實(shí)施方式的用于檢測介電擊穿的方法可測量施加至放置在高壓電池的兩個端子處的絕緣電阻器的電壓，并且分析所測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)入介電擊穿檢測模式時，選擇測量器110的第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2中的任一個，并且將所選擇的開關(guān)切換為閉合狀態(tài)(S110)?？刂破?20可被配置為當(dāng)所選擇的開關(guān)SW1或SW2被切換為閉合狀態(tài)時，使用測量器110來測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)前測量的絕緣電阻電壓與先前測量的絕緣電阻電壓(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)測量的絕緣電阻電壓的斜率以便確認(rèn)斜率是否已逆轉(zhuǎn)。控制器120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，確認(rèn)測量周期(例如，區(qū)段)是否結(jié)束(S140)?？刂破?20可被配置為計(jì)算在整個測量區(qū)段中的電池組的電壓平均值以及在測量周期結(jié)束時測量的絕緣電阻電壓的瞬時值(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，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，控制器120可被配置為計(jì)算相同測量周期內(nèi)的電池組的電壓平均值以及測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)。控制器120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量的絕緣電阻電壓的平均值小于預(yù)設(shè)閾值時，確定介電擊穿是AC介電擊穿(S175)。

如上所述，根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式，可通過測量施加至絕緣電阻器的電壓并且分析所測量的電壓波形來檢測介電擊穿部分(位置)。換言之，本公開可區(qū)分AC端子處的介電擊穿或DC端子處的介電擊穿。此外，本公開可通過高壓系統(tǒng)電路來最小化引入電池管理系統(tǒng)的絕緣電阻測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，但本公開不限于此，在不背離在所附權(quán)利要求中要求保護(hù)的本公開的精神和范圍的情況下，可由本公開所屬領(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

120：控制器

S110：將SW1和SW2中的任一個切換為閉合狀態(tài)

S120：測量當(dāng)前絕緣電阻電壓

S130：當(dāng)前測量的電壓在先前測量電壓以下嗎？

S140：測量結(jié)束？

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

S155：計(jì)算電池組的電壓平均值以及測量的絕緣電阻電壓

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。