能够快速测量绝缘电阻的绝缘电阻测量设备和方法技术

所公开的是尽管在电池组中存在寄生电容器组件也能够快速且精确地计算绝缘电阻的绝缘电阻测量设备和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于测量绝缘电阻的技术，且更具体地，涉及能够快速且精确测量绝缘电阻的绝缘电阻测量设备和方法。本申请要求2014年10月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2014-0133391的权益，其全部内容通过引用并入于此。
技术介绍
随着最近对诸如膝上型计算机、视频相机、移动电话等的便携电子产品的需求增加，电动汽车、储能电池、机器人、卫星等开始认真发展，且导致对能够重复充电和放电的高性能二次电池的活跃研究。当前，商业可用二次电池包括镍镉、镍氢、镍锌和锂二次电池。其中，相比于基于镍的二次电池，锂二次电池由于的小的记忆效应而允许无限制的充电和放电，以及很低的自放电率和高能量密度，吸引了很多关注。同时，这些二次电池被用作单个二次电池，但为了提供高电压和/或高电容的能量存储，也经常以串联和/或并联连接多个二次电池的形式来使用二次电池，也即，以包括电池管理装置的电池组的形式，所述电池管理装置用于控制其中二次电池的总体的充电和放电操作。针对这样的使用高电压、高电容二次电池的电力存储装置，保持绝缘很重要。如果未维持电池组的绝缘，将生成泄漏电流，导致若干问题。具体地，泄漏电流可以缩短电池组的服务寿命，导致电池组所用于的电气设备的故障，且导致例如触电的安全事故。为了防止泄漏电流的产生，电池组被提供有绝缘电阻测量设备，绝缘电阻测量设备可以监视绝缘电阻。这样的绝缘电阻测量设备频繁地或周期性地测量电池组的绝缘电阻，因此允许电池组管理装置监视绝缘状态。图1图示地示出了提供有相关绝缘电阻测量设备的电池组的配置。参考图1，电池组包括电池组件20，电池组件20是一个或多个电池胞(cell)21的集合。另外，在电池组件20的正电极端子和电池组件20的负电极端子上分别设置绝缘电阻RLeak(+)、RLeak(-)。绝缘电阻RLeak(+)、RLeak(-)可以是代表电池组绝缘状态的等效电阻。当电池组的绝缘状态被良好维持时，绝缘电阻的电阻值将具有足够高的值，然而当电池组的绝缘状态被打破时，绝缘电阻的电阻值将具有低于阈值的低值。再次参考图1，绝缘电阻测量设备10被连接到电池组件20的正电极端子和负电极端子。绝缘电阻测量设备10其中包括测试电阻器11和用于测量施加到测试电阻器11的电压的电压测量单元12。绝缘电阻测量设备10通过使用经由电压测量单元12测量的电压值，计算正电极侧的绝缘电阻RLeak(+)和负电极侧的绝缘电阻RLeak(-)。问题是电池组可能具有寄生电容器的存在。在以与绝缘电阻的方式相同的方式建模的寄生电容器组件的等效电路中，寄生电容器组件可以被表述为与绝缘电阻并联连接的电容器。图2图示地示出了表现绝缘电阻和寄生电容器组件的电池组的等效电路。也即，在图2中图示的电池组包括绝缘电阻RLeak(+)、RLeak(-)和并联连接到所述绝缘电阻的寄生电容器CP(+)、CP(-)。这样，当寄生电容器CP(+)、CP(-)存在时，绝缘电阻测量设备10很难正确地测量电压。也即，由于因寄生电容器CP(+)、CP(-)而在切换后出现的延迟，直到电压测量单元12正确测量电压前需要经过预定的时间，。换言之，在没有寄生电容器CP(+)、CP(-)存在的理想情况下，电压值在切换后立即具有稳定值。然而，在具有寄生电容器CP(+)、CP(-)的情况下，电压在一定时间段之后达到稳态。因此，为根据现有技术来测量正确的电压值，必须经过足够时间以允许切换后的电压达到稳态。换言之，绝缘电阻测量设备10需要附加的延迟时间以计算绝缘电阻RLeak(+)、RLeak(-)。作为总结，根据现有技术，电池组中寄生电容组件CP(+)、CP(-)的存在阻止了对绝缘电阻RLeak(+)、RLeak(-)的立即计算。
技术实现思路
技术问题本公开被设计为解决现有技术的问题，且因此本公开针对的是，提供尽管电池组中存在寄生电容器组件也能够快速且精确地计算绝缘电阻的绝缘电阻测量设备和方法。可以通过下述描述理解本公开的其他目标和优点，且本公开的实施例进一步阐述了本公开的其他目标和优点。同时，应容易理解，通过权利要求中描述的手段及其组合，可以实现本公开的其他目标和优点。技术方案在本公开的一个方面，提供了一种绝缘电阻测量设备，包括：连接到电池组件的正电极节点的正电极测试电阻器，连接到电池组件的负电极节点的负电极测试电阻器，将正电极测试电阻器和负电极测试电阻器分别连接到电池组件的正电极节点和负电极节点使得形成特定电路的开关单元，被配置为控制开关单元的开关控制单元，被配置为测量施加到正电极测试电阻器的第一电压和施加到负电极测试电阻器的第二电压的电压测量单元；以及电压估计单元，所述电压估计单元被配置为使得在形成特定电路之后，所述电压估计单元在开关控制单元的控制下根据预定的周期在至少两个周期读取在电压测量单元处所测量的第一电压和第二电压中的至少一个电压，且通过使用所读取的电压估计第一电压和第二电压中的至少一个电压的最终收敛值。开关单元可以包括在第一线路上设置的、选择性地被接通或关断的第一开关和在第二线路上设置的、选择性地被接通或关断的第二开关，所述第一线路将电池组件的正电极节点连接到正电极测试电阻器，所述第二线路将电池组件的负电极节点连接到负电极测试电阻器。特定电路可以是以下的任意一个：第一电路，其中第一开关和第二开关被接通；第二电路，其中第一开关被接通，且第二开关被关断；第三电路，其中第一开关被关断，且第二开关被接通；以及第四电路，其中第一开关和第二开关被关断。在形成第二电路之后，电压估计单元可以根据预定的周期在至少两个周期读取在电压测量单元处所测量的第一电压，使用所读取的电压来计算第一估计值，且估计第一估计值是第一电压的最终收敛值。在形成第三电路后，电压估计单元可以根据预定的周期在至少两个周期读取在电压测量单元处所测量的第二电压，使用所读取的电压来计算第二估计值，且估计第二估计值是第二电压的最终收敛值。绝缘电阻测量设备可以附加地包括绝缘电阻计算单元，所述绝缘电阻计算单元被配置为使用第二电路方程、第三电路方程和第一估计值和第二估计值，计算电池组件的正电极侧的绝缘电阻和电池组件的负电极侧的绝缘电阻，第二电路方程是关于第二电路的电路方程，第三电路方程是关于第三电路的电路方程。绝缘电阻计算单元可以通过将第一估计值代入第二电路方程、将第二估计值代入第三电路方程、且然后求解由第二电路方程和第三电路方程组成的二次方程组，来计算电池组件的正电极侧的和电池组件的负电极侧的绝缘电阻。电压估计单元可以根据预定的周期在至少三个周期读取在电压测量单元处所测量的第一电压和第二电压中的至少一个电压，且通过使用所读取的电压估计第一电压和第二电压中的至少一个电压的最终收敛值。电压估计单元可以使用在第一周期内读取的第一读取电压、在第二周期内读取的第二读取电压和在第三周期内读取的第三读取电压，使用下述方程，估计最终收敛值：其中，yf＝最终收敛值，y1＝第一读取电压，y2＝第二读取电压，且y3＝第三读取电压。绝缘电阻测量设备可以附加地包括在第一线路上设置的正电极分布电阻器和在第二线路上设置的负电极分布电阻器。绝缘电阻测量设备可以附加地包括在第二线路上设置的DC电源。从DC电力供应输出的电压幅值可以被设定为使得由电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘电阻测量设备，包括：正电极测试电阻器，所述正电极测试电阻器连接到电池组件的正电极节点；负电极测试电阻器，所述负电极测试电阻器连接到所述电池组件的负电极节点；开关单元，所述开关单元把所述正电极测试电阻器和所述负电极测试电阻器分别连接到所述电池组件的所述正电极节点和所述负电极节点，使得形成特定电路；开关控制单元，所述开关控制单元被配置为控制所述开关单元；电压测量单元，所述电压测量单元被配置为测量施加到所述正电极测试电阻器的第一电压和施加到所述负电极测试电阻器的第二电压；以及电压估计单元，所述电压估计单元被配置，使得在形成所述特定电路之后，所述电压估计单元在所述开关控制单元的控制下，根据预定的周期在至少两个周期读取所述电压测量单元测量的所述第一电压和所述第二电压中的至少一个电压，且通过使用所读取的电压，估计所述第一电压和所述第二电压中的至少一个电压的最终收敛值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.02 KR 10-2014-01333911.一种绝缘电阻测量设备，包括：正电极测试电阻器，所述正电极测试电阻器连接到电池组件的正电极节点；负电极测试电阻器，所述负电极测试电阻器连接到所述电池组件的负电极节点；开关单元，所述开关单元把所述正电极测试电阻器和所述负电极测试电阻器分别连接到所述电池组件的所述正电极节点和所述负电极节点，使得形成特定电路；开关控制单元，所述开关控制单元被配置为控制所述开关单元；电压测量单元，所述电压测量单元被配置为测量施加到所述正电极测试电阻器的第一电压和施加到所述负电极测试电阻器的第二电压；以及电压估计单元，所述电压估计单元被配置，使得在形成所述特定电路之后，所述电压估计单元在所述开关控制单元的控制下，根据预定的周期在至少两个周期读取所述电压测量单元测量的所述第一电压和所述第二电压中的至少一个电压，且通过使用所读取的电压，估计所述第一电压和所述第二电压中的至少一个电压的最终收敛值。2.根据权利要求1所述的绝缘电阻测量设备，其中，所述开关单元包括：在第一线路上设置的、选择性地被接通或关断的第一开关，所述第一线路把所述电池组件的所述正电极节点连接到所述正电极测试电阻器；以及在第二线路上设置的、选择性地被接通或关断的第二开关，所述第二线路把所述电池组件的所述负电极节点连接到所述负电极测试电阻器。3.根据权利要求2所述的绝缘电阻测量设备，其中，所述特定电路是以下的任意一个：第一电路，其中所述第一开关和所述第二开关被接通；第二电路，其中所述第一开关被接通，且所述第二开关被关断；第三电路，其中所述第一开关被关断，且所述第二开关被接通；以及第四电路，其中所述第一开关和所述第二开关被关断。4.根据权利要求3所述的绝缘电阻测量设备，其中，在形成所述第二电路后，所述电压估计单元根据所述预定的周期在至少两个周期读取所述电压测量单元测量的所述第一电压，使用所读取的电压来计算第一估计值，且估计所述第一估计值是所述第一电压的最终收敛值。5.根据权利要求4所述的绝缘电阻测量设备，其中，在形成所述第三电路后，所述电压估计单元根据所述预定的周期在至少两个周期读取所述电压测量单元测量的所述第二电压，使用所读取的电压来计算第二估计值，且估计所述第二估计值是所述第二电压的最终收敛值。6.根据权利要求5所述的绝缘电阻测量设备，其中，所述绝缘电阻测量设备进一步包括绝缘电阻计算单元，所述绝缘电阻计算单元被配置为使用第二电路方程、第三电路方程和所述第一估计值和所述第二估计值，计算所述电池组件的正电极侧的绝缘电阻和所述电池组件的负电极侧的绝缘电阻，所述第二电路方程是关于所述第二电路的电路方程，所述第三电路方程是关于所述第三电路的电路方程。7.根据权利要求6所述的绝缘电阻测量设备，其中，所述绝缘电阻计算单元通过把所述第一估计值代入所述第二电路方程、把所述第二估计值代入所述第三电路方程、且然后求解由所述第二电路方程和所述第三电路方程组成的二次方程组，来计算所述电池组件的所述正电极侧的所述绝缘电阻和所述电池组件的所述负电极侧的所述绝缘电阻。8.根据权利要求1所述的绝缘电阻测量设备，其中，所述电压估计单元根据预定的周期在至少三个周期读取所述电压测量单元测量的所述第一电压和所述第二电压中的至少一个电压，且通过使用所读取的电压，估计所述第一电压和所述第二电压中的至少一个电压的最终收敛值。9.根据权利要求8所述的绝缘电阻测量设备，其中，所述电压估计单元使用在第一周期内读取的第一读取电压、在第二周期内读取的第二读取电压和在第三周期内读取的第三读取电压，使用以下方程，估计所述最终收敛值：yf=y22-y1*y32*y2-y1-y3]]>其中，yf＝最终收敛值，y1＝第一读取电压，y2＝第二读取电压，且y3＝第三读取电压。10.根据权利要求1所述的绝缘电阻测量设备，其中，所述绝缘电阻测量设备进一步包括在所述第一线路上设置的正电极分布电阻器和在所述第二线路上设置的负电极分布电阻器。11.根据权利要求1所述的绝缘电阻测量设备，其中，所述绝缘电阻测量设备进一步包括在所述第二线路上设置的DC电源。12.根据权利要求11所述的绝缘电阻测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：成昌炫，金暎桓，朴载东，尹皓炳，李相勋，李泰中，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR