本公開涉及用于測量絕緣電阻的技術(shù)，且更具體地，涉及能夠快速且精確測量絕緣電阻的絕緣電阻測量設(shè)備和方法。

本申請要求2014年10月2日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請?zhí)?0-2014-0133391的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入于此。

背景技術(shù)：

隨著最近對諸如膝上型計(jì)算機(jī)、視頻相機(jī)、移動電話等的便攜電子產(chǎn)品的需求增加，電動汽車、儲能電池、機(jī)器人、衛(wèi)星等開始認(rèn)真發(fā)展，且導(dǎo)致對能夠重復(fù)充電和放電的高性能二次電池的活躍研究。

當(dāng)前，商業(yè)可用二次電池包括鎳鎘、鎳氫、鎳鋅和鋰二次電池。其中，相比于基于鎳的二次電池，鋰二次電池由于的小的記憶效應(yīng)而允許無限制的充電和放電，以及很低的自放電率和高能量密度，吸引了很多關(guān)注。

同時，這些二次電池被用作單個二次電池，但為了提供高電壓和/或高電容的能量存儲，也經(jīng)常以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接多個二次電池的形式來使用二次電池，也即，以包括電池管理裝置的電池組的形式，所述電池管理裝置用于控制其中二次電池的總體的充電和放電操作。

針對這樣的使用高電壓、高電容二次電池的電力存儲裝置，保持絕緣很重要。如果未維持電池組的絕緣，將生成泄漏電流，導(dǎo)致若干問題。具體地，泄漏電流可以縮短電池組的服務(wù)壽命，導(dǎo)致電池組所用于的電氣設(shè)備的故障，且導(dǎo)致例如觸電的安全事故。

為了防止泄漏電流的產(chǎn)生，電池組被提供有絕緣電阻測量設(shè)備，絕緣電阻測量設(shè)備可以監(jiān)視絕緣電阻。這樣的絕緣電阻測量設(shè)備頻繁地或周期性地測量電池組的絕緣電阻，因此允許電池組管理裝置監(jiān)視絕緣狀態(tài)。

圖1圖示地示出了提供有相關(guān)絕緣電阻測量設(shè)備的電池組的配置。

參考圖1，電池組包括電池組件20，電池組件20是一個或多個電池胞(cell)21的集合。另外，在電池組件20的正電極端子和電池組件20的負(fù)電極端子上分別設(shè)置絕緣電阻R_Leak(+)、R_Leak(-)。絕緣電阻R_Leak(+)、R_Leak(-)可以是代表電池組絕緣狀態(tài)的等效電阻。當(dāng)電池組的絕緣狀態(tài)被良好維持時，絕緣電阻的電阻值將具有足夠高的值，然而當(dāng)電池組的絕緣狀態(tài)被打破時，絕緣電阻的電阻值將具有低于閾值的低值。

再次參考圖1，絕緣電阻測量設(shè)備10被連接到電池組件20的正電極端子和負(fù)電極端子。絕緣電阻測量設(shè)備10其中包括測試電阻器11和用于測量施加到測試電阻器11的電壓的電壓測量單元12。絕緣電阻測量設(shè)備10通過使用經(jīng)由電壓測量單元12測量的電壓值，計(jì)算正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)和負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)。

問題是電池組可能具有寄生電容器的存在。在以與絕緣電阻的方式相同的方式建模的寄生電容器組件的等效電路中，寄生電容器組件可以被表述為與絕緣電阻并聯(lián)連接的電容器。

圖2圖示地示出了表現(xiàn)絕緣電阻和寄生電容器組件的電池組的等效電路。也即，在圖2中圖示的電池組包括絕緣電阻R_Leak(+)、R_Leak(-)和并聯(lián)連接到所述絕緣電阻的寄生電容器C_P(+)、C_P(-)。這樣，當(dāng)寄生電容器C_P(+)、C_P(-)存在時，絕緣電阻測量設(shè)備10很難正確地測量電壓。也即，由于因寄生電容器C_P(+)、C_P(-)而在切換后出現(xiàn)的延遲，直到電壓測量單元12正確測量電壓前需要經(jīng)過預(yù)定的時間，。

換言之，在沒有寄生電容器C_P(+)、C_P(-)存在的理想情況下，電壓值在切換后立即具有穩(wěn)定值。然而，在具有寄生電容器C_P(+)、C_P(-)的情況下，電壓在一定時間段之后達(dá)到穩(wěn)態(tài)。

因此，為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)來測量正確的電壓值，必須經(jīng)過足夠時間以允許切換后的電壓達(dá)到穩(wěn)態(tài)。換言之，絕緣電阻測量設(shè)備10需要附加的延遲時間以計(jì)算絕緣電阻R_Leak(+)、R_Leak(-)。

作為總結(jié)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，電池組中寄生電容組件C_P(+)、C_P(-)的存在阻止了對絕緣電阻R_Leak(+)、R_Leak(-)的立即計(jì)算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本公開被設(shè)計(jì)為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，且因此本公開針對的是，提供盡管電池組中存在寄生電容器組件也能夠快速且精確地計(jì)算絕緣電阻的絕緣電阻測量設(shè)備和方法。

可以通過下述描述理解本公開的其他目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)，且本公開的實(shí)施例進(jìn)一步闡述了本公開的其他目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。同時，應(yīng)容易理解，通過權(quán)利要求中描述的手段及其組合，可以實(shí)現(xiàn)本公開的其他目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)方案

在本公開的一個方面，提供了一種絕緣電阻測量設(shè)備，包括：連接到電池組件的正電極節(jié)點(diǎn)的正電極測試電阻器，連接到電池組件的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)的負(fù)電極測試電阻器，將正電極測試電阻器和負(fù)電極測試電阻器分別連接到電池組件的正電極節(jié)點(diǎn)和負(fù)電極節(jié)點(diǎn)使得形成特定電路的開關(guān)單元，被配置為控制開關(guān)單元的開關(guān)控制單元，被配置為測量施加到正電極測試電阻器的第一電壓和施加到負(fù)電極測試電阻器的第二電壓的電壓測量單元；以及電壓估計(jì)單元，所述電壓估計(jì)單元被配置為使得在形成特定電路之后，所述電壓估計(jì)單元在開關(guān)控制單元的控制下根據(jù)預(yù)定的周期在至少兩個周期讀取在電壓測量單元處所測量的第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓，且通過使用所讀取的電壓估計(jì)第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓的最終收斂值。

開關(guān)單元可以包括在第一線路上設(shè)置的、選擇性地被接通或關(guān)斷的第一開關(guān)和在第二線路上設(shè)置的、選擇性地被接通或關(guān)斷的第二開關(guān)，所述第一線路將電池組件的正電極節(jié)點(diǎn)連接到正電極測試電阻器，所述第二線路將電池組件的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)連接到負(fù)電極測試電阻器。

特定電路可以是以下的任意一個：第一電路，其中第一開關(guān)和第二開關(guān)被接通；第二電路，其中第一開關(guān)被接通，且第二開關(guān)被關(guān)斷；第三電路，其中第一開關(guān)被關(guān)斷，且第二開關(guān)被接通；以及第四電路，其中第一開關(guān)和第二開關(guān)被關(guān)斷。

在形成第二電路之后，電壓估計(jì)單元可以根據(jù)預(yù)定的周期在至少兩個周期讀取在電壓測量單元處所測量的第一電壓，使用所讀取的電壓來計(jì)算第一估計(jì)值，且估計(jì)第一估計(jì)值是第一電壓的最終收斂值。

在形成第三電路后，電壓估計(jì)單元可以根據(jù)預(yù)定的周期在至少兩個周期讀取在電壓測量單元處所測量的第二電壓，使用所讀取的電壓來計(jì)算第二估計(jì)值，且估計(jì)第二估計(jì)值是第二電壓的最終收斂值。

絕緣電阻測量設(shè)備可以附加地包括絕緣電阻計(jì)算單元，所述絕緣電阻計(jì)算單元被配置為使用第二電路方程、第三電路方程和第一估計(jì)值和第二估計(jì)值，計(jì)算電池組件的正電極側(cè)的絕緣電阻和電池組件的負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻，第二電路方程是關(guān)于第二電路的電路方程，第三電路方程是關(guān)于第三電路的電路方程。

絕緣電阻計(jì)算單元可以通過將第一估計(jì)值代入第二電路方程、將第二估計(jì)值代入第三電路方程、且然后求解由第二電路方程和第三電路方程組成的二次方程組，來計(jì)算電池組件的正電極側(cè)的和電池組件的負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻。

電壓估計(jì)單元可以根據(jù)預(yù)定的周期在至少三個周期讀取在電壓測量單元處所測量的第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓，且通過使用所讀取的電壓估計(jì)第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓的最終收斂值。

電壓估計(jì)單元可以使用在第一周期內(nèi)讀取的第一讀取電壓、在第二周期內(nèi)讀取的第二讀取電壓和在第三周期內(nèi)讀取的第三讀取電壓，使用下述方程，估計(jì)最終收斂值：

其中，yf＝最終收斂值，y1＝第一讀取電壓，y2＝第二讀取電壓，且y3＝第三讀取電壓。

絕緣電阻測量設(shè)備可以附加地包括在第一線路上設(shè)置的正電極分布電阻器和在第二線路上設(shè)置的負(fù)電極分布電阻器。

絕緣電阻測量設(shè)備可以附加地包括在第二線路上設(shè)置的DC電源。

從DC電力供應(yīng)輸出的電壓幅值可以被設(shè)定為使得由電壓測量單元所測量的第二電壓是正值。

在本公開的另一個方面，也提供了包括上述絕緣電阻測量設(shè)備的電池組。

在本公開的再另一個方面，也提供了包括上述絕緣電阻測量設(shè)備的電動汽車。

在本公開的再另一個方面，也提供了一種絕緣電阻測量方法，包括以下步驟：準(zhǔn)備絕緣電阻測量設(shè)備，所述絕緣電阻測量設(shè)備包括連接到電池組件的正電極節(jié)點(diǎn)的正電極測試電阻器、連接到電池組件的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)的負(fù)電極測試電阻器、將正電極測試電阻器和負(fù)電極測試電阻器分別連接到電池組件的正電極節(jié)點(diǎn)和負(fù)電極節(jié)點(diǎn)使得形成特定電路的開關(guān)單元和被配置為測量施加到正電極測試電阻器的第一電壓和施加到負(fù)電極測試電阻器的第二電壓的電壓測量單元，控制開關(guān)單元以形成特定電路，在形成特定電路之后，根據(jù)預(yù)定的周期在至少兩個周期讀取在電壓測量單元處所測量的第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓，以及使用在讀取步驟中所讀取的電壓，估計(jì)第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓的最終收斂值。

開關(guān)單元可以包括在第一線路上設(shè)置的、選擇性地被接通或關(guān)斷的第一開關(guān)和在第二線路上設(shè)置的、選擇性地被接通或關(guān)斷的第二開關(guān)，所述第一線路將電池組件的正電極節(jié)點(diǎn)連接到正電極測試電阻器，所述第二線路將電池組件的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)連接到負(fù)電極測試電阻器。

特定電路可以是以下的任意一個：第一電路，其中第一開關(guān)和第二開關(guān)被接通；第二電路，其中第一開關(guān)被接通，且第二開關(guān)被關(guān)斷；第三電路，其中第一開關(guān)被關(guān)斷，且第二開關(guān)被接通；以及第四電路，其中第一開關(guān)和第二開關(guān)被關(guān)斷。

形成特定電路的所述步驟可以包括形成第二電路。所述讀取步驟可包括，在形成第二電路之后，根據(jù)預(yù)定的周期在至少兩個周期讀取第一電壓。所述估計(jì)步驟可以包括，使用在所述讀取步驟中所讀取的電壓計(jì)算第一估計(jì)值，且估計(jì)第一估計(jì)值是第一電壓的最終收斂值。

形成特定電路的所述步驟可以包括形成第三電路。所述讀取步驟可包括，在形成第三電路后，根據(jù)預(yù)定的周期在至少兩個周期讀取第二電壓。所述估計(jì)步驟可以包括，使用在所述讀取步驟中所讀取的電壓計(jì)算第二估計(jì)值，且估計(jì)第二估計(jì)值是第二電壓的最終收斂值。形成第三電路、讀取第二電壓、和估計(jì)第二估計(jì)值是第二電壓的最終收斂值的步驟可以在形成第二電路、讀取第一電壓、和估計(jì)第一估計(jì)值是第一電壓的最終收斂值的步驟之前或之后被執(zhí)行。

絕緣電阻測量方法可以附加地包括使用第二電路方程、第三電路方程和第一估計(jì)值和第二估計(jì)值，計(jì)算電池組件的正電極側(cè)的絕緣電阻和電池組件的負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻，所述第二電路方程是關(guān)于第二電路的電路方程，所述第三電路方程是關(guān)于第三電路的電路方程。

絕緣電阻計(jì)算步驟可以包括通過將第一估計(jì)值代入第二電路方程、將第二估計(jì)值代入第三電路方程、且然后求解由第二電路方程和第三電路方程組成的二次方程組，來計(jì)算電池組件的正電極側(cè)的和電池組件的負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻。

讀取步驟可包括根據(jù)預(yù)定的周期在至少三個周期讀取第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓，以及估計(jì)步驟可以包括通過使用所讀取的電壓，估計(jì)第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓的最終收斂值。

估計(jì)步驟可以包括使用在第一周期內(nèi)讀取的第一讀取電壓、在第二周期內(nèi)讀取的第二讀取電壓和在第三周期內(nèi)讀取的第三讀取電壓，使用下述方程，估計(jì)最終收斂值：

其中，yf＝最終收斂值，y1＝第一讀取電壓，y2＝第二讀取電壓，y3＝第三讀取電壓。

有益效果

本公開給出下述效果。根據(jù)本公開的方面，可以在恒定時間間隔讀取電壓，且可以使用所讀取的電壓預(yù)測電壓的最終收斂值。也即，在達(dá)到穩(wěn)態(tài)前，能夠預(yù)測作為穩(wěn)態(tài)電壓值的最終收斂值，且使用同樣方法，能夠快速測量絕緣電阻。

附加地，可以提供各種其他效果，可以通過本文提供的描述來理解這些效果，以及從本公開的示例中進(jìn)一步闡明了這些效果。

附圖說明

附圖圖示了本公開的優(yōu)選實(shí)施例，且與上述公開一起，用作提供對本公開的技術(shù)特性的進(jìn)一步理解。然而，本公開不應(yīng)被解釋為受限于附圖。其中

圖1圖示地示出了提供有現(xiàn)有絕緣電阻測量設(shè)備的電池組的配置。

圖2圖示地示出了電池組的等效電路，其中表現(xiàn)了絕緣電阻和寄生電容組件。

圖3圖示地示出了根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的絕緣電阻測量設(shè)備的功能配置。

圖4圖示地示出了提供有根據(jù)本公開的實(shí)施例的絕緣電阻測量設(shè)備的電池組的電路配置。

圖5示出了關(guān)于圖4的電路配置的第二電路的表示。

圖6示出了關(guān)于圖4的電路配置的第三電路的表示。

圖7是表示根據(jù)本公開示例實(shí)施例的絕緣電阻測量方法的流程圖。

圖8是表示根據(jù)本公開的另一示例實(shí)施例的絕緣電阻測量方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文里，將參考附圖詳細(xì)描述本公開的優(yōu)選實(shí)施例。在描述之前，應(yīng)理解基于為了進(jìn)行最好解釋允許發(fā)明人適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語的原則，在說明書和權(quán)利要求中使用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為受限于通常的和詞典的含義，而應(yīng)基于對應(yīng)于本公開的技術(shù)方面的含義和概念而被解釋。

因此，本文提出的描述僅是只為了圖示目的的優(yōu)選示例，非旨在限制本公開的范圍，因此應(yīng)理解可以在不背離本公開的精神和范圍的情況下，對其作出其他等價(jià)物和修改。

進(jìn)一步，在本公開的描述中，將不詳細(xì)描述已知的現(xiàn)有配置或功能，這是因?yàn)槠淇赡芑煜竟_的主題。

圖3圖示地示出了根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的絕緣電阻測量設(shè)備的功能配置，且圖4圖示地示出了根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的提供有絕緣電阻測量設(shè)備的電池組的電路配置。

參考圖3和圖4，絕緣電阻測量設(shè)備100被連接到在電池組中設(shè)置的電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P和負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N。

在這種情況下，電池組件200代表單個電池胞210或電池胞210的集合，且電池胞的集合可以由串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)連接的電池胞210組成。

電池胞210可以是二次電池，諸如包括超級電容器的雙電層電容器或鋰離子電池、鋰聚合物電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池等。

同時，絕緣電阻R_Leak(+)、R_Leak(-)被連接到電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P和負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N。也即，正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)被連接到電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P，且負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)被連接到電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N。絕緣電阻R_Leak(+)、R_Leak(-)可以是代表電池組的絕緣狀態(tài)的等效電阻。當(dāng)電池組的絕緣狀態(tài)被良好維持時，絕緣電阻的電阻值將具有足夠高的值，然而當(dāng)絕緣狀態(tài)被打破時，絕緣電阻的電阻值將具有低于閾值的低值。

進(jìn)一步，寄生電容器C_P(+)、C_P(-)被連接到電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_p和負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N。也即，正電極側(cè)的寄生電容器C_P(+)被連接到電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P，且負(fù)電極側(cè)的寄生電容C_P(-)被連接到電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N。與上述絕緣電阻R_Leak(+)、R_Leak(-)類似，這些寄生電容C_P(+)、C_P(-)可以被看作表示電容器組件的等效電容器。如圖4所示，寄生電容器C_P(+)、C_P(-)可以被建模成到電池組件200的絕緣電阻R_Leak(+)、R_Leak(-)的并聯(lián)連接的形式。

再次參考圖3和圖4，根據(jù)示例實(shí)施例的絕緣電阻測量設(shè)備100可以包括正電極測試電阻器110、負(fù)電極測試電阻器120、開關(guān)單元130、電壓測量單元150、開關(guān)控制單元140、電壓估計(jì)單元160和絕緣電阻計(jì)算單元170。

正電極測試電阻器110可以被連接到電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P。正電極測試電阻器110的一端可以被連接到電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P，且另一端可以被連接到接地節(jié)點(diǎn)。也即，如圖4所示，正電極測試電阻器110可以被提供在電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P和地(也即，接地節(jié)點(diǎn))之間。

負(fù)電極測試電阻器120可以被連接到電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N。負(fù)電極測試電阻器120的一端可以被連接到電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N，且另一端可以被連接到接地節(jié)點(diǎn)。也即，如圖4所示，負(fù)電極測試電阻器120可以被提供在電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N和地(也即，接地節(jié)點(diǎn))之間。

開關(guān)單元130可以將電池組件200電連接到測試電阻，或?qū)⑵鋸臏y試電阻斷開。也即，開關(guān)單元130可以將正電極測試電阻器110連接到電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P或?qū)⒄姌O測試電阻器110從電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P斷開，或?qū)⒇?fù)電極測試電阻器120連接到電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N或?qū)⒇?fù)電極測試電阻器120從電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N斷開。這樣的開關(guān)單元130的開關(guān)操作允許正電極測試電阻器110和電池組件200的正電極端子被連接或斷開，且允許負(fù)電極測試電阻器120和電池組件200的負(fù)電極端子被連接或斷開，使得可以形成特定電路。

根據(jù)示例實(shí)施例，如圖4所示，開關(guān)單元130可以包括第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2。

第一開關(guān)SW1可以將電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P連接到正電極測試電阻器110或?qū)㈦姵亟M件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P從正電極測試電阻器110斷開。第一開關(guān)SW1可以被提供在第一線路L1上以選擇性地被接通或關(guān)斷，第一線路L1將電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P連接到正電極測試電阻器110。

第二開關(guān)SW2可以將電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N連接到負(fù)電極測試電阻器120或?qū)㈦姵亟M件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N從負(fù)電極測試電阻器120斷開。第二開關(guān)SW2可以被提供在第二線路L2上以選擇性地被接通或關(guān)斷，第二線路L2將電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N連接到負(fù)電極測試電阻器120。

開關(guān)控制單元140可以控制第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2。也即，開關(guān)控制單元140可以選擇性地接通或關(guān)斷第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2。開關(guān)控制單元140可以控制第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2以形成特定電路。

更具體地，開關(guān)控制單元140可以控制第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2以形成包括以下示例那些的各種電路。

開關(guān)控制單元140可以接通第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2以形成第一電路。第一電路代表其中正電極測試電阻器110被連接到正電極節(jié)點(diǎn)N_P且負(fù)電極測試電阻器120被連接到負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N的電路。

進(jìn)一步，開關(guān)控制單元140可以接通第一開關(guān)SW1和關(guān)斷第二開關(guān)SW2以形成第二電路。第二電路表示其中正電極測試電阻器110被連接到正電極節(jié)點(diǎn)N_P且負(fù)電極測試電阻器120未被連接到負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N的電路。

進(jìn)一步，開關(guān)控制單元140可以關(guān)斷第一開關(guān)SW1和接通第二開關(guān)SW2以形成第三電路。第三電路表示其中正電極測試電阻器110未被連接到正電極節(jié)點(diǎn)N_P，且負(fù)電極測試電阻器120被連接到負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N的電路。

進(jìn)一步，開關(guān)控制單元140可以關(guān)斷第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2以形成第四電路。第四電路表示其中正電極測試電阻器110未被連接到正電極節(jié)點(diǎn)N_P且負(fù)電極測試電阻器120未被連接到負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N的電路。

如上述，開關(guān)控制單元140可以控制第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2以形成彼此不同的各種電路。

電壓測量單元150可以測量施加到正電極測試電阻器110的電壓和施加到負(fù)電極測試電阻器120的電壓。在這種情況下，施加到正電極測試電阻器110的電壓可以被稱為“第一電壓”，且施加到負(fù)電極測試電阻器120的電壓可以被稱為“第二電壓”。進(jìn)一步，電壓測量單元150可以由正電極電壓測量單元150和負(fù)電極電壓測量單元150組成。也即，電壓測量單元150可以被細(xì)分為測量施加到正電極測試電阻器110上的電壓的正電極電壓測量單元，和測量施加到負(fù)電極測試電阻器120上的電壓的負(fù)電極電壓測量單元。

在根據(jù)開關(guān)控制單元140的控制形成特定電路之后，電壓估計(jì)單元160可以估計(jì)第一電壓和第二電壓中的至少一個的最終收斂值。也即，在根據(jù)開關(guān)控制單元140的控制形成特定電路之后，電壓估計(jì)單元160可以估計(jì)當(dāng)?shù)谝浑妷哼_(dá)到穩(wěn)態(tài)時的電壓值，或可以估計(jì)當(dāng)?shù)诙妷哼_(dá)到穩(wěn)態(tài)時的電壓值。

如以上在現(xiàn)有技術(shù)的描述中所描述的，由于電池組具有此處呈現(xiàn)的寄生電容器C_P(+)、C_P(-)，如果電壓測量單元150在根據(jù)開關(guān)控制單元140的控制形成特定電路之后直接測量第一電壓或第二電壓，可以測量瞬態(tài)的電壓值。因此，為了測量穩(wěn)態(tài)下的第一電壓和第二電壓，必須經(jīng)過足夠時間。

電壓估計(jì)單元160可以被配置為迅速測量絕緣電阻，也即，通過估計(jì)最終收斂值，不需要等到第一電壓或第二電壓到達(dá)穩(wěn)態(tài)，所述最終收斂值是當(dāng)?shù)谝浑妷夯虻诙妷旱竭_(dá)穩(wěn)態(tài)后的電壓值。

更精確地，電壓估計(jì)單元160可以在根據(jù)開關(guān)控制單元140的控制形成特定電路后，根據(jù)預(yù)定的周期在至少兩個周期讀取在電壓測量單元150處所測量的第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓，且使用所讀取的電壓，估計(jì)第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓的最終收斂值。

在一個示例中，電壓估計(jì)單元160可以在根據(jù)開關(guān)控制單元140的控制形成第二電路之后，估計(jì)第一電壓的最終收斂值。電壓估計(jì)單元160可以在第二電路形成之后，使用在電壓測量單元150處所測量的第一電壓，估計(jì)第一電壓的最終收斂值。也即，電壓估計(jì)單元160可以使用在電壓測量單元150處所測量的第一電壓，且可以根據(jù)預(yù)定的周期在兩個或更多周期讀取第一電壓。電壓估計(jì)單元160可以根據(jù)預(yù)定的在兩個或更多周期進(jìn)行讀取，且使用在兩個或更多周期所讀取的第一電壓估計(jì)第一電壓的最終收斂值。在這種情況下，被估計(jì)為第一電壓的最終收斂值的值可以被稱為“第一估計(jì)值”。

以相似的方式，電壓估計(jì)單元160可以在根據(jù)開關(guān)控制單元140的控制形成第三電路之后，估計(jì)第二電壓的最終收斂值。在第三電路形成之后，電壓估計(jì)單元160可以使用在電壓測量單元150處所測量的第二電壓，估計(jì)第二電壓的最終收斂值。也即，電壓估計(jì)單元160可以使用在電壓測量單元150處所測量的第二電壓，且可以根據(jù)預(yù)定的周期在兩個或更多周期讀取第二電壓，且隨后使用在兩個或更多周期所讀取的第二電壓估計(jì)第二電壓的最終收斂值。在這種情況下，被估計(jì)為第二電壓的最終收斂值的值可以被稱為“第二估計(jì)值”。

當(dāng)電壓估計(jì)單元160確定最終的第一電壓的最終收斂值和第二電壓的最終收斂值時，絕緣電阻測量設(shè)備100可以使用第一電壓和第二電壓的最終收斂值，計(jì)算電池組件200的正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)和電池組件200的負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)。

絕緣電阻計(jì)算單元170可以通過使用第一電壓的最終收斂值和第二電壓的最終收斂值，計(jì)算電池組件200的正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)和電池組件200的負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)。更具體地，絕緣電阻計(jì)算單元170可以通過使用關(guān)于所述電路的電路方程和最終收斂值，計(jì)算電池組件200的正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)和電池組件200的負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)，其中電路方程被用作計(jì)算最終收斂值的基礎(chǔ)。

同時，在計(jì)算絕緣電阻時，可以通過預(yù)測電壓的最終收斂值和利用該結(jié)果，實(shí)現(xiàn)絕緣電阻的快速計(jì)算。在下文中，將詳細(xì)描述根據(jù)示例實(shí)施例的計(jì)算絕緣電阻的過程。

根據(jù)示例實(shí)施例，可以通過下述過程來執(zhí)行計(jì)算絕緣電阻。

首先，如圖5所示，開關(guān)控制單元140控制開關(guān)以形成第二電路。也即，開關(guān)控制單元140可以控制開關(guān)單元130，使得正電極測試電阻器110和電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P被電連接，而此時負(fù)電極測試電阻器120和電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N未被電連接。隨后，在形成第二電路之后，電壓測量單元150測量第一電壓，也即，施加到正電極測試電阻器110的電壓。隨后，電壓估計(jì)單元160根據(jù)預(yù)定的周期在兩個或多個周期讀取在電壓測量單元150處所測量的電壓。作為示例，從形成第二電路時起經(jīng)過任意時間t1之后，電壓估計(jì)單元160根據(jù)預(yù)定的周期D1，在三個或更多個周期讀取第一電壓。也即，電壓估計(jì)單元160讀取作為t1+D1時的第一電壓的第一讀取電壓，也即作為t1+2*D1時的第一電壓的第二讀取電壓，和作為t1+3*D1時的第一電壓的第三讀取電壓。隨后，電壓估計(jì)單元160通過使用所讀取的第一電壓，估計(jì)第一電壓的最終收斂值。當(dāng)通過這樣的過程來估計(jì)第一電壓的最終收斂值時，隨后以相似的方法來估計(jì)第二電壓的最終收斂值。

如圖6所示，開關(guān)控制單元140控制開關(guān)以形成第三電路。也即，開關(guān)控制單元140可以控制開關(guān)單元130，使得負(fù)電極測試電阻器120和電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N被電連接，而此時正電極測試電阻器110和電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P未被電連接。隨后，在形成第三電路之后，電壓測量單元150測量第二電壓，也即，施加到負(fù)電極測試電阻器120的電壓。隨后，電壓估計(jì)單元160根據(jù)預(yù)先確定的周期，在兩個或多個周期讀取在電壓測量單元150處所測量的第二電壓。同時，讀取第二電壓的周期可以與讀取第一電壓的周期相同，盡管也可以將其設(shè)定為不同。相似于讀取第一電壓的情況，從形成第三電路時起經(jīng)過任意時間t2之后，電壓估計(jì)單元160根據(jù)預(yù)定的周期D2，在三個周期讀取第二電壓。也即，電壓估計(jì)單元160讀取作為t2+D2時的第二電壓的第一讀取電壓，作為t2+2*D2時的第二電壓的第二讀取電壓，和作為t2+3*D2時的第二電壓的第三讀取電壓。隨后，電壓估計(jì)單元160通過使用所述讀取的第二電壓，估計(jì)第二電壓的最終收斂值。

當(dāng)如上所述，通過使用第二電路方程和第三電路方程估計(jì)第一電壓的最終收斂值和第二電壓的最終收斂值時，計(jì)算電池組件200的正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)和電池組件200的負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)，其中第二電路方程是關(guān)于第二電路的、被用于確定第一電壓的最終收斂值的基礎(chǔ)的電路方程，第三電路方程是關(guān)于第三電路的、被用于確定第二電壓的最終收斂值的基礎(chǔ)的電路方程。也即，絕緣電阻計(jì)算單元170通過使用第二電路方程、第三電路方程、作為第一電壓的最終收斂值的第一估計(jì)值和作為第二電壓的最終收斂值的第二估計(jì)值，來計(jì)算電池組件200的正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)和電池組件200的負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)。

更精確地，絕緣電阻計(jì)算單元170可以通過將第一估計(jì)值代入第二電路方程和將第二估計(jì)值代入第三電路方程，導(dǎo)出具有正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)和負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)作為未知數(shù)的兩個方程。也即，絕緣電阻計(jì)算單元170可以導(dǎo)出二次方程組。二次方程組由被代入第一估計(jì)值的第二電路方程和由被代入第二估計(jì)值的第三電路方程組成。絕緣電阻計(jì)算單元170可以通過求解這樣的二次方程組，找到兩個未知量的值。也即，絕緣電阻計(jì)算單元170可以通過求解二次方程組，計(jì)算未知量，也即正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)和負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)。

優(yōu)選地，在估計(jì)電壓的最終收斂值中，電壓估計(jì)單元160可以在三個或更多個周期讀取電壓，且使用所述三個或更多周期的電壓。也即，根據(jù)預(yù)定的周期，電壓估計(jì)單元160可以在至少三個周期讀取在電壓測量單元150處所測量的第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓，且通過使用所讀取的電壓，估計(jì)第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓的最終收斂值。

在一個示例中，電壓估計(jì)單元160可以讀取三個周期的電壓，且使用以下的方程估計(jì)最終收斂值。也即，電壓估計(jì)單元160可以通過將在第一個周期內(nèi)讀取的第一讀取電壓、第二個周期內(nèi)讀取的第二讀取電壓和第三個周期內(nèi)讀取的第三讀取電壓代入以下的方程，來估計(jì)最終收斂值：

<方程1>

其中，yf代表最終收斂值，y1是第一讀取電壓，y2是第二讀取電壓，且y3是第三讀取電壓。

作為示例，為了估計(jì)第一電壓的最終收斂值，電壓估計(jì)單元160可以對于第一電壓讀取三個周期的電壓。也即，電壓估計(jì)單元160可以對于第一電壓讀取第一讀取電壓、第二讀取電壓和第三讀取電壓。電壓估計(jì)單元160可以隨后通過將所讀取的電壓值代入上述方程，來估計(jì)第一電壓的最終收斂值。

可以使用與上述的方法相同的方法，估計(jì)第二電壓的最終收斂值，為了簡潔起見，將不再冗余地對其進(jìn)行詳細(xì)描述。

同時，以下將描述使用方程1導(dǎo)出電壓的最終收斂值的過程。

作為測量主體的電壓是施加到測試電阻器的電壓，且由于電容器組件，施加到測試電阻器的電壓可以在以下的方程中被表述。也即，施加到測試電阻器的電壓可以被表述為由于電阻組件和電容器組件而對主要RC電路的響應(yīng)。

<方程2>

其中，v(t)代表施加到測試電阻器的電壓，yf是v(t)的最終收斂值，yi是v(t)的初始值，R是特定電路的等效電阻，且C是特定電路的電容或電容量。

通過從方程2的兩邊都減去yf，方程2可以被表述為下面的方程：

<方程3>

將在t1、t2、t3處測量的v(t)作為y1、y2、y3，且通過將對于t的t1、t2、t3代入方程3中，導(dǎo)出下面的三個方程。

<方程4>

<方程5>

<方程6>

通過將方程4除以方程5和將方程5除以方程6，導(dǎo)出下列方程。

<方程7>

<方程8>

在方程7和8，當(dāng)以相等間隔測量t1、t2和t3時，方程7右側(cè)的指數(shù)函數(shù)和方程8右側(cè)的指數(shù)函數(shù)具有相同的值。因此，方程7和方程8具有下列關(guān)系。

<方程9>

通過相對于yf重新排列方程9，導(dǎo)出方程1。因此，可以通過將第一讀取電壓、第二讀取電壓和第三讀取電壓代入方程1而獲得所述電壓的最終收斂值。

可選擇地，電壓估計(jì)單元160可以重復(fù)地估計(jì)最終收斂值。在這樣的情況下，電壓估計(jì)單元160可以對于同樣周期重復(fù)地估計(jì)最終收斂值，或替選地，電壓估計(jì)單元160可以對于不同的周期重復(fù)地估計(jì)最終收斂值。進(jìn)一步，可以通過對重復(fù)估計(jì)的最終收斂值計(jì)算算術(shù)平均值而估計(jì)最終收斂值。

進(jìn)一步，可選擇地，根據(jù)本公開示例實(shí)施例的絕緣電阻測量設(shè)備100可以附加地包括電壓分布電阻器。再次參考圖4，根據(jù)示例實(shí)施例的絕緣電阻測量設(shè)備100包括在第一線路L1上提供的正電極分布電阻器R_DP和在第二線路L2上提供的負(fù)電極分布電阻器R_DN。正電極分布電阻器R_DP和負(fù)電極分布電阻器R_DN與正電極測試電阻器110和負(fù)電極測試電阻器120分別串聯(lián)連接。也即，正電極分布電阻器R_DP可以與正電極測試電阻器110串聯(lián)連接以將施加到正電極測試電阻器110上的電壓調(diào)整到合適水平。相似地，負(fù)電極分布電阻器R_DN可以與負(fù)電極測試電阻器120串聯(lián)連接以將施加到負(fù)電極測試電阻器120上的電壓調(diào)整到合適水平。

進(jìn)一步，可選擇地，根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的絕緣電阻測量設(shè)備100可以附加地包括在第二線路L2上提供的DC電源V_DC。也即，絕緣電阻測量設(shè)備100可以附加地包括向負(fù)電極測試電阻器120施加預(yù)定的電壓的DC電源V_DC。由于負(fù)電極測試電阻器120被連接到電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N，施加到負(fù)電極測試電阻器120上的電壓可以不是正值。因此，可以在第二線路L2上提供DC電源V_DC，使得施加到負(fù)電極測試電阻器120上的電壓值能夠是正值。進(jìn)一步，從DC電源V_DC輸出的電壓幅值可以被設(shè)定，使得施加到負(fù)電極測試電阻器120上的第二電壓是正值。

根據(jù)本公開的另一個方面，上述絕緣電阻測量設(shè)備100可以被包括在電池組中。也即，根據(jù)本公開的另一個方面的電池組可以包括上述絕緣電阻測量設(shè)備100。

進(jìn)一步，根據(jù)本公開的再另一個方面，上述絕緣電阻測量設(shè)備100可以被包括在電動汽車中。也即，根據(jù)本公開的再另一個方面的電動汽車可以包括上述絕緣電阻測量設(shè)備100。此處使用的“電動汽車”指的是使用電能作為能源的運(yùn)輸工具，且其不僅包括電動汽車，也包括混合動力汽車。

在下文中，將描述根據(jù)本公開的再另一個方面的絕緣電阻測量方法。由于上述對于絕緣電阻測量設(shè)備的描述將相等地適用于絕緣電阻測量方法，因此以下將不冗余地描述根據(jù)本公開的再另一個方面的絕緣電阻測量方法。

根據(jù)本公開的方面的絕緣電阻測量方法是使用上述絕緣電阻測量設(shè)備來測量絕緣電阻的方法，且絕緣電阻測量方法的相應(yīng)操作的主體可以是上述絕緣電阻測量設(shè)備的相應(yīng)元件。

圖7是表示根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的絕緣電阻測量方法的流程圖。

參考圖7，根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的絕緣電阻測量方法首先在S710執(zhí)行準(zhǔn)備絕緣電阻測量設(shè)備的步驟，所述絕緣電阻測量設(shè)備包括正電極測試電阻器110、負(fù)電極測試電阻器120、開關(guān)單元130和電壓測量單元150。在這種情況下，正電極測試電阻器110可以被連接到電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P，且負(fù)電極測試電阻器120可以連接到電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N。進(jìn)一步，開關(guān)單元130可以將正電極測試電阻器110和負(fù)電極測試電阻器120分別地連接到電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P和負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N，使得可以形成特定的電路。電壓測量單元150可以測量施加到正電極測試電阻器110的第一電壓和施加到負(fù)電極測試電阻器120的第二電壓。

開關(guān)單元130可以包括第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2。在這種情況下，第一開關(guān)SW1可以被提供在第一線路L1上以選擇性地被接通或關(guān)斷，第一線路L1將電池組件200的正電極節(jié)點(diǎn)N_P連接到正電極測試電阻器110。進(jìn)一步，第二開關(guān)SW2可以被提供在第二線路L2上以選擇性地被接通或關(guān)斷，第二線路L2將電池組件200的負(fù)電極節(jié)點(diǎn)N_N連接到負(fù)電極測試電阻器120。

隨后，絕緣電阻測量方法可以在S720執(zhí)行控制開關(guān)單元130以形成特定電路的步驟。本文使用的“特定電路”可以是上述第一電路、第二電路、第三電路和第四電路中的任意一個。

隨后，在S730，在形成特定電路之后，絕緣電阻測量方法可以執(zhí)行根據(jù)預(yù)定的周期在至少兩個周期讀取第一電壓和第二電壓中的至少一個的步驟。

優(yōu)選地，讀取步驟S730可以涉及根據(jù)預(yù)定的周期在至少三個周期讀取第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓。在一個示例中，讀取步驟S730可以涉及根據(jù)預(yù)定的周期對第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓進(jìn)行三次讀取。在這樣的情況中，在第一個周期期間讀取的電壓可以被看作第一讀取電壓，在第二個周期期間讀取的電壓可以被看作第二讀取電壓，且在第三個周期期間讀取的電壓可以被看作第三讀取電壓。

隨后，在S740，絕緣電阻測量方法可以執(zhí)行使用在讀取步驟S730中所讀取的電壓估計(jì)第一電壓和第二電壓中的至少一個電壓的最終收斂值的步驟。

優(yōu)選地，估計(jì)步驟S740可以涉及使用在讀取步驟的三個周期期間讀取的電壓，且使用以下提供的方程1來估計(jì)最終收斂值。

<方程1>

其中，yf表示最終收斂值，y1是第一讀取電壓，y2是第二讀取電壓，且y3是第三讀取電壓。

隨后，在S750，絕緣電阻測量方法可以執(zhí)行使用所述電壓的最終收斂值計(jì)算電池組件200的絕緣電阻的步驟。

圖8是表示根據(jù)本公開的另一示例實(shí)施例的絕緣電阻測量方法的流程圖。

在圖8中所示的根據(jù)本公開的另一示例實(shí)施例的絕緣電阻測量方法是通過形成第二電路且隨后估計(jì)第一電壓的最終收斂值，以及形成第三電路且隨后估計(jì)第二電壓的最終收斂值來測量絕緣電阻的方法。

參考圖8，根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的絕緣電阻測量方法首先在S810執(zhí)行準(zhǔn)備絕緣電阻測量設(shè)備的步驟，所述絕緣電阻測量設(shè)備包括正電極測試電阻器110、負(fù)電極測試電阻器120、開關(guān)單元130和電壓測量單元150。

隨后，在S820，絕緣電阻測量方法執(zhí)行控制開關(guān)單元130以形成第二電路的步驟。

隨后，在S830，在形成第二電路后，絕緣電阻測量方法執(zhí)行根據(jù)預(yù)定的周期在三個周期讀取第一電壓的步驟。

隨后，在S840，絕緣電阻測量方法執(zhí)行通過將第一電壓的第一讀取電壓、第二讀取電壓和第三讀取電壓代入上述方程1來估計(jì)作為第一電壓的最終收斂值的第一估計(jì)值的步驟。

隨后，在S850，絕緣電阻測量方法執(zhí)行控制開關(guān)單元130以形成第三電路的步驟。

隨后，在S860，在形成第三電路之后，絕緣電阻測量方法執(zhí)行根據(jù)預(yù)定的周期在三個周期讀取第二電壓的步驟。

隨后，在S870，絕緣電阻測量方法執(zhí)行通過將第二電壓的第一讀取電壓、第二讀取電壓和第三讀取電壓代入上述方程1來估計(jì)作為第二電壓的最終收斂值的第二估計(jì)值的步驟。

隨后，在S880，絕緣電阻測量方法執(zhí)行使用第二電路方程、第三電路方程和第一估計(jì)值和第二估計(jì)值來計(jì)算電池組件200的正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)和負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)的步驟，其中第二電路方程是關(guān)于第二電路的電路方程，第三電路方程是關(guān)于第三電路的電路方程。

可選擇地，絕緣電阻計(jì)算步驟S880可以涉及通過將第一估計(jì)值代入第二電路方程、將第二估計(jì)值代入第三電路方程，且隨后找到由第二電路方程和第三電路方程組成的聯(lián)立二次方程的解，來計(jì)算電池組件200的正電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(+)和電池組件200的負(fù)電極側(cè)的絕緣電阻R_Leak(-)。

同時，盡管用于估計(jì)第一電壓的最終收斂值的步驟S820、830、840被圖示為在用于估計(jì)第二電壓的最終收斂值的步驟S850、S860、S870之前執(zhí)行的步驟，但本公開不限于這樣的步驟順序。也即，用于估計(jì)第二電壓的最終收斂值的步驟S850、860、870當(dāng)然可以先于用于估計(jì)第一電壓的最終收斂值的步驟S820、S830、S840。

已詳細(xì)描述了本公開。然而，應(yīng)理解在指示本公開的優(yōu)選實(shí)施例時，僅以示例的形式給出詳細(xì)的描述和具體的示例，且對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，從具體實(shí)施方式中，在本公開范圍內(nèi)的各種改變和修改將顯而易見。

在本公開的獨(dú)立示例實(shí)施例中描述的特征可以合并至在一個單個實(shí)施例中被實(shí)現(xiàn)。相反地，在本文作為單個示例實(shí)施例描述的多種特征可以在多種示例實(shí)施例中被獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或在合適的子組合中被實(shí)現(xiàn)。