CN104220887B - 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 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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
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。
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
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。
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。
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。
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
技术问题
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。
技术方案
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。
优选地，第二绝缘电阻测量单元还可包括DC电力施加单元。
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。
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。
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。
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：
其中VBat代表电池的电压值，V1代表第一绝缘检测电压，V2代表第二绝缘检测电压，VDC代表DC电力施加单元的电压值，R1代表第一电阻器的电阻值，R2代表第二电阻器的电阻值，RLeak(+)代表阴极端子处的绝缘电阻值，以及RLeak(-)代表阳极端子处的绝缘电阻值。
此外，控制单元可通过使用以下方程来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：
其中VBat代表电池的电压值，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DC电力施加单元的电压值，R1代表第一电阻器的电阻值，R2代表第二电阻器的电阻值，R3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，RLeak(+)代表阴极端子处的绝缘电阻值，RLeak(-)代表阳极端子处的绝缘电阻值，RDiag(+)代表在阴极端子处的诊断电阻值，以及RDiag(-)代表在阳极端子处的诊断电阻值。
优选地，根据本公开的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备还可包括存储器单元，所述存储器单元存储电池的电压值、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、阴极端子处的计算绝缘电阻值和阳极端子处的计算绝缘电阻值以及阴极端子处的计算诊断电阻值和阳极端子处的计算诊断电阻值。
优选地，根据本公开的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备还可包括用于与外部装置形成通信接口的传输单元，且控制单元可借助于所述传输单元向外部装置传输有关是否在绝缘电阻测量设备处出现故障的信息。在该情形中，外部装置可以是电池分析装置或电池被装载于其上的系统的控制装置。
优选地，根据本公开的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备还可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，且当在绝缘电阻测量设备处出现故障时，控制单元可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绝缘电阻测量设备的故障。
在另一方面，还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：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，其连接到电池的阳极端子或阴极端子；开关单元，其用于选择性地将绝缘电阻测量单元的一端连接到电池的阳极端子或阴极端子、选择性地将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诊断单元连接到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绝缘电阻测量设备处出现故障。
在又一方面，还提供了一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第一绝缘检测电压和第二绝缘检测电压；(b)形成故障自诊断模式并随后检测第一诊断检测电压和第二诊断检测电压；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绝缘电阻测量设备处出现故障。
在另外的方面，还提供了一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)选择性地将绝缘电阻测量单元的一端连接到电池的阳极端子或阴极端子以及选择性地将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，并且检测第一绝缘检测电压和第二绝缘检测电压；(b)将诊断单元连接到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，且随后检测第一诊断检测电压和第二诊断检测电压；以及(c)通过使用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确定是否在绝缘电阻测量设备处出现故障。
有益效果
根据本公开的一方面，通过使用可测量绝缘电阻的绝缘电阻测量设备的原始功能自诊断故障是可能的。
根据本公开的另一方面，通过向绝缘电阻测量设备添加最少的部件来实施故障自诊断功能是可能的。
根据本公开的另一方面，通过传输单元向电池所安装的装置或外部装置的控制器通知在绝缘电阻测量设备处发生故障是可能的。
根据本公开的另一方面，当发生故障时，通过使用警报单元向使用者通知在绝缘电阻测量设备处发生故障是可能的，这使得使用者能够采取必要措施。
附图说明
附图示出本公开的优选实施方式且与前述公开一起用于提供本公开的技术精神的进一步理解。然而，本公开不被认为限于附图，在附图中：
图1是示意性地显示了根据本公开的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备和电池供电系统的等效电路的电路图；
图2是示意性地显示了根据本公开的实施方式的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备的等效电路的电路图；
图3是示意性地显示了第一电路的电路图；
图4是示意性地显示了第二电路的电路图；
图5是示意性地显示了第三电路的电路图；
图6是图5中描述的第三电路的等效电路；
图7是示意性地显示了第四电路的电路图；
图8是图7中描述的第三电路的等效电路；
图9是示意性地显示了根据本公开的另一实施方式的绝缘电阻测量设备的等效电路的电路图；
图10是示出了根据本公开的实施方式的使用绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法的流程图；
图11是示出了根据本公开的另一实施方式的故障自诊断方法的流程图；以及
图12是示出了根据本公开的又一实施方式的故障自诊断方法的流程图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应理解，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被认为限于一般和词典的意思，而是应基于在本发明人被允许为最佳解释而恰当地限定术语的原则的基础上对应于本公开的技术方面的意思和概念来解释。因此，本文推荐的描述仅是未图示目的的优选示例，而不是要限制本公开的范围，因此应理解，在不偏离本公开的精神和范围的情况下可以对本公开做出其他等同和修改。
图1是示意性地显示了电池供电系统的等效电路的电路图，根据本公开的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备100被连接到该电池供电系统。
如图1所示，在包括多个电池串联或并联连接以形成电池组件的电池10和用于从电池10接收电力输出的负载20的电池供电系统中，根据本公开的绝缘电阻测量设备100连接到电池10的阴极端子和阳极端子。
电池10是电能存储单元且包括待电连接的多个可再充电的单元电池。单元电池是包括超级电容器或二次电池比如锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池的电双层电容器。例如，在电池10是在电动车或混合动力车辆中使用的电池的情形中，电池10输出200V的高电压DC电力。然而，本公开不限于电池种类、输出动力、充电容量等。
负载20可配备有电动车或混合动力车辆的电机M、DC-DC转换器(噪音)等。此外，负载20可包括DC/DC电容器C1和Y-电容器C2、C3以便去除电机M处产生的噪音。DC/DC电容器C1采用具有大容量的电容器以去除电机M处产生的高频噪音，且Y-电容器C2、C3去除电机M产生的低频噪音。
根据本公开的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备100分别连接到电池10的阴极端子和阳极端子并测量电池10的绝缘电阻。将参考图2详细描述具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备100的配置。
图2是示意性地显示了根据本公开的实施方式的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备100的等效电路的电路图。
参考图2，根据本公开的实施方式的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备100包括第一绝缘电阻测量单元110、第二绝缘电阻测量单元120、第一诊断单元R3、第二诊断单元R4、第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3、第四开关SW4、电压检测单元130和控制单元140。
第一开关SW1将第一绝缘电阻测量单元110连接到电池10的阴极端子。第一开关SW1根据控制单元140的控制信号接通或断开。因此，第一绝缘电阻测量单元110根据控制单元140的控制信号连接到电池10的阴极端子。在本说明书中，为更好地理解本公开，通过将第一绝缘电阻测量单元110连接到电池10的阴极端子所形成的电路被称为第一电路。当第一电路被形成时，从电池10的阴极端子施加的电压被施加到第一绝缘电阻测量单元110。
第二开关SW2将第二绝缘电阻测量单元120连接到电池10的阳极端子。第二开关SW2根据控制单元140的控制信号接通或断开。因此，第二绝缘电阻测量单元120根据控制单元140的控制信号连接到电池10的阳极端子。在本说明书中，为更好地理解本公开，通过将第二绝缘电阻测量单元120连接到电池10的阳极端子所形成的电路被称为第二电路。当第二电路被形成时，从电池10的阳极端子施加的电压被施加到第二绝缘电阻测量单元120。
第三开关SW3将第一诊断单元R3连接到电池10的阳极端子。第三开关SW3根据控制单元140的控制信号接通或断开。因此，第一诊断单元R3根据控制单元140的控制信号连接到电池10的阳极端子。在本说明书中，为更好地理解本公开，通过将第一绝缘电阻测量单元110连接到电池10的阴极端子和将第一诊断单元R3连接到电池10的阳极端子所形成的电路被称为第三电路。当第三电路被形成时，从电池10的阴极端子施加的电压被施加到第一绝缘电阻测量单元110。
第四开关SW4将第二诊断单元R4连接到电池10的阴极端子。第四开关SW4根据控制单元140的控制信号接通或断开。因此，第二诊断单元R4根据控制单元140的控制信号连接到电池10的阴极端子。在本说明书中，为更好地理解本公开，通过将第二绝缘电阻测量单元120连接到电池10的阳极端子和将第二诊断单元R4连接到电池10的阴极端子所形成的电路被称为第四电路。当第四电路被形成时，从电池10的阳极端子施加的电压被施加到第二绝缘电阻测量单元120。
优选地，第二绝缘电阻测量单元120还包括DC电力施加单元DC。因此，当第二电路或第四电路被形成时，正电压可被施加到第二绝缘电阻测量单元120，这确保除0之外的电压值被电压检测单元130感测到。
优选地，第一绝缘电阻测量单元110和第二绝缘电阻测量单元120包括多个电阻元件。由电池10施加到多个电阻元件的电压范围可以通过随意地选择多个电阻元件中的每一个的电阻值来设置。由电压检测单元130感测到的电压范围可以通过合适地选择电阻元件的电阻值而设置成是5V或低于5V，作为示例。
即使图2显示了第一绝缘电阻测量单元110和第二绝缘电阻测量单元120配置有第一电阻器R1和第二电阻器R2的示例，但是本公开不限于此。此外，应理解，为了更好地理解本公开且简化附图，图2的示例显示了第一绝缘电阻测量单元110和第二绝缘电阻测量单元120相同地配置有第一电阻器R1和第二电阻器R2。对本领域技术人员明显的是，电阻元件的数量、每一个电阻元件的电阻值等可以按各种方式设置。
优选地，第一诊断单元R3和第二诊断单元R4可以具有相同的电阻值。应理解，图2显示了连接到电池10的阴极端子和阳极端子的第一诊断单元R3和第二诊断单元R4是不同的电阻元件，以相互区别它们。例如，第一诊断单元R3和第二诊断单元R4可以具有500kΩ的电阻值。此外，第一诊断单元R3和第二诊断单元R4可以包括多个电阻元件。
电压检测单元130感测施加到第一绝缘电阻测量单元110和第二绝缘电阻测量单元120的绝缘检测电压和诊断检测电压。绝缘检测电压和诊断检测电压是被施加到包括在第一绝缘电阻测量单元110和第二绝缘电阻测量单元120中的第二电阻器R2的电压。绝缘检测电压用于计算电池10的绝缘电阻值，且诊断检测电压用于确定是否在绝缘电阻测量设备处出现故障。
在本说明书中，当第一电路被形成时，施加到包括在第一绝缘电阻测量单元110中的第二电阻器R2的电压称为第一绝缘检测电压V1。当第二电路被形成时，施加到包括在第二绝缘电阻测量单元120中的第二电阻器R2的电压称为第二绝缘检测电压V2。此外，当第三电路被形成时，施加到包括在第一绝缘电阻测量单元110中的第二电阻器R2的电压称为第一诊断检测电压V3。当第四电路被形成时，施加到包括在第二绝缘电阻测量单元120中的第二电阻器R2的电压称为第二诊断检测电压V4。电压检测单元130向控制单元140输出对应于第一和第二绝缘检测电压V1、V2以及第一和第二诊断检测电压V3、V4的信号。
控制单元140输出用于控制第一至第四开关SW1、SW2、SW3、SW4接通或断开的信号。当向第一开关SW1发送接通的控制信号以形成第一电路时，控制单元140控制第二至第四开关SW2、SW3、SW4维持断开状态。此外，当向第二开关SW2发送接通的控制信号以形成第二电路时，控制单元140控制第一、第三和第四开关SW1、SW3、SW4维持断开状态。另外，当向第一开关和第三开关SW1、SW3发送接通的控制信号以形成第三电路时，控制单元140控制第二和第四开关SW2、SW4维持断开状态。最后，当向第二开关和第四开关SW2、SW4发送接通的控制信号以形成第四电路时，控制单元140控制第一开关和第三开关SW1、SW3维持断开状态。通过这样做，控制单元140允许第一绝缘电阻测量单元110和第二绝缘电阻测量单元120以及第一诊断单元R3和第二诊断单元R4在不同的时间点连接到电池10的阴极端子和阳极端子。同时，第一至第四开关SW1、SW2、SW3、SW4被命名为相互可区分并不代表控制单元140输出控制信号的顺序或绝缘电阻测量设备100操作的顺序。
在本说明书中，其中第一诊断单元R3和第二诊断单元R4不连接到电池10的阴极端子和阳极端子的模式，即，其中第一电路和第二电路被形成的模式，被称为“绝缘电阻测量模式”。此外，在本说明书中，其中第一诊断单元R3和第二诊断单元R4连接到电池10的阴极端子和阳极端子的模式，即，其中第三电路和第四电路被形成的模式，被称为“故障自诊断模式”。
控制单元140在绝缘电阻测量模式中接收对应于从电压检测单元130接收的第一和第二绝缘检测电压V1、V2的信号。此外，控制单元140在故障自诊断模式中接收对应于从电压检测单元130接收的第一和第二诊断检测电压V3、V4的信号。如果是的话，控制单元140通过使用第一和第二绝缘检测电压V1、V2和第一和第二诊断检测电压V3、V4确定绝缘电阻测量设备是否出现故障。稍后将详细描述故障确定方法。
同时，电池10的电压表示为VBat，且分别在电池10的阴极端子和阳极端子处显示的阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)和阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)表示了代表电池10的绝缘状态的虚电阻值。因此，如果电池10的绝缘状态被破坏，则阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)和阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)被测量为低值，这可以被解释为已经发生漏电流。
根据本公开的实施方式，控制单元140从由第一和第二绝缘检测电压V1、V2以及第一电路和第二电路得出的联立电路方程计算阴极端子的绝缘电阻值RLeak(+)和阳极端子的绝缘电阻值RLeak(-)，并从由第一和第二诊断检测电压V3、V4以及第三电路和第四电路得出的联立电路方程计算阴极端子的诊断电阻值RLeak(+)和阳极端子的诊断电阻值RLeak(-)。此外，控制单元140比较阴极端子的绝缘电阻值RLeak(+)和阳极端子的绝缘电阻值RLeak(-)与阴极端子的诊断电阻值RLeak(+)和阳极端子的诊断电阻值RLeak(-)以确定在绝缘电阻测量设备100处是否发生故障。
在下文，将参考图3至图8详细描述根据本公开的绝缘电阻测量设备100计算阴极端子的绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)和阳极端子的诊断电阻值RLeak(+)、RLeak(-)的算法。
图3是示意性地显示了第一电路的电路图。
参考图3，可以发现，仅第一绝缘电阻测量单元110连接到电池10的阴极端子，作为绝缘电阻测量模式。此外，在第一绝缘电阻测量单元110处流动的电流被标记为I1，在阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)处流动的电流被标记为I2，且在阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)处流动的电流被标记为I3。
首先，第一检测的绝缘电压V1的值可以用I1按如下方程1表示。
<方程1>
V1＝I1R2
如果相对于I1整理方程1，则这可以被表示为类似于如下的方程2。
<方程2>
此外，因为第一绝缘电阻测量单元110与阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)并联，所以类似于如下的方程3的关系被建立。
<方程3>
I1R1+V1＝I2RLeak(+)
如果相对于I2整理方程3且方程2被带入方程3，则方程3可以被表示为类似于如下的方程4。
<方程4>
同时，如果基尔霍夫电流定律基于连接到地的节点n而被应用，则得出如下方程5。
<方程5>
I1+I2＝I3
如果方程2和方程4被带入方程5且随后相对于I3整理，则方程5可以被表示为类似于如下的方程6。
<方程6>
同时，如果基尔霍夫电压定律基于图3中显示的网孔1被应用，则得出下面包括在方程7中的第一行中的方程。此外，如果第一行中的方程使用通过方程4和6获得的I2和I3整理，则可以导出包括在下面的方程7中的最后一行中的方程。
<方程7>
VBat＝I2RLeak(+)+I3RLeak(-)
方程7中包括的最后一行的方程是用于计算阴极端子的绝缘电阻值RLeak(+)和阳极端子的绝缘电阻值RLeak(-)的联立电路方程中的一个，并连同如下描述的其它电路方程一起使用。
图4是示意性地显示了第二电路的电路图。
参考图4，可以发现，仅第二绝缘电阻测量单元120连接到电池10的阳极端子，作为绝缘电阻测量模式。此外，在第二绝缘电阻测量单元120处流动的电流被标记为I1，在阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)处流动的电流被标记为I2，且在阴极端子RLeak(+)的绝缘电阻处流动的电流被标记为I3。
首先，第二检测的绝缘电压V2的值用I1按如下方程8表示。
<方程8>
V2＝VDC-I1R2
如果相对于I1整理方程8，则这可以被表示为类似于如下的方程9。
<方程9>
此外，因为第二绝缘电阻测量单元120与阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)并联，所以如下的方程10的关系被建立。
<方程10>
I1R1-V2＝I2RLeak(-)
如果相对于I2整理方程10且方程9被带入方程10，则方程10可以被表示为类似于如下的方程11。
<方程11>
同时，如果基尔霍夫电流定律基于连接到地的节点n而被应用，则得出如下方程12。
<方程12>
I3＝I1+I2
如果方程9和方程11被带入方程12且随后相对于I3整理，则方程12可以被表示为类似于如下的方程13。
<方程13>
同时，如果基尔霍夫电压定律基于图4中显示的网孔2被应用，则得出下面包括在方程14中的第一行中的方程。此外，如果第一行中的方程使用通过方程11和13获得的I2和I3整理，则可以导出包括在下面的方程14中的最后一行中的方程。
<方程14>
VBat＝I2RLeak(-)+I3RLeak(+)
方程14中包括的最后一行中的方程是用于计算阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)和阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)的联立电路方程中的其它电路方程。因此，如果用于阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)和阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)的解，通过同时使用方程7中包括的最后一行中的方程和方程14中包括的最后一行中的方程获得，则可以得出如下的方程15。
<方程15>
在方程15中，电池的电压值VBat、第一电阻器R1和第二电阻器R2的电阻值以及DC电力施加单元的电压值VDC总是已知的，且第一检测的绝缘电压V1和第二检测的绝缘电压V2可以借助于电压检测单元130获得。因此，控制单元140可以通过将从电压检测单元130接收的第一检测的绝缘电压V1和第二检测的绝缘电压V2带到方程15中来定量地计算电池10的阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)和阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)。
图5是示意性地显示了第三电路的电路图。
参考图5，可以发现，第一绝缘电阻测量单元110连接到电池10的阴极端子且第一故障诊断单元R3连接到电池10的阳极端子，作为故障自诊断模式。同时，在本公开中，施加到包括在第一绝缘电阻测量单元110中的第二电阻器R2的电压通过电压检测单元130感测。因此，基于第二电阻器R2，第一故障诊断单元R3和阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)仅是并联连接的电阻元件。因而，即使在考虑第一故障诊断单元R3和阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)作为复合电阻时第三电路被分析，结果也不受影响。
图6是图5中描述的第三电路的等效电路。
参考图6，第一故障诊断单元R3和阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)被表示为复合电阻元件RDiag(-)(＝R3//RLeak(-))。通过这样做，图6变成与图3的第一电路类似的电路。因此，在上面的方程1至7中，如果绝缘检测电压V1、V2用诊断检测电压V3、V4代替，则方程1至7可以实质上同样地应用于分析第三电路。
同时，图7是示意性地显示了第四电路的电路图。
参考图7，可以发现，第二绝缘电阻测量单元120连接到电池10的阳极端子且第二故障诊断单元R4连接到电池10的阴极端子，作为故障自诊断模式。同时，在本公开中，施加到包括在第二绝缘电阻测量单元120中的第二电阻器R2的电压通过电压检测单元130感测。因此，基于第二电阻器R2，第二故障诊断单元R4和阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)仅是并联连接的电阻元件。因而，即使在考虑第二故障诊断单元R4和阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)作为复合电阻时第四电路被分析，结果也不受影响。
图8是图7中描述的第三电路的等效电路。
参考图8，第二故障诊断单元R4和阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)被表示为复合电阻元件RDiag(+)(＝R4//RLeak(+))。通过这样做，图8变成与图4的第二电路类似的电路。因此，在上面的方程8至14中，如果绝缘检测电压V1、V2用诊断检测电压V3、V4代替，则方程8至14可以实质上同样地应用于分析第四电路。
下面的方程16可以从由第一和第二诊断检测电压V3、V4以及第三电路和第四电路得出的联立电路方程获得。
<方程16>
在方程16中，电池的电压值VBat、第一电阻器R1和第二电阻器R2的电阻值以及DC电力施加单元的电压值VDC总是已知的，且第一检测的绝缘电压V1和第二检测的绝缘电压V2可以借助于电压检测单元130获得。因此，控制单元140可以通过将从电压检测单元130接收的第一检测的绝缘电压V1和第二检测的绝缘电压V2带到方程15中来定量地计算电池10的阴极端子的绝缘电阻RLeak(+)和阳极端子的绝缘电阻RLeak(-)。
此外，控制单元140通过比较绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)与诊断电阻值RLeak(+)、RLeak(-)确定是否在绝缘电阻测量设备处产生故障。在故障自诊断模式中，因为第一诊断单元R3和第二诊断单元R4与绝缘电阻测量模式不同地另外地连接，所以诊断电阻值RDiag(+)、RDiag(-)应被计算为是不同于绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)的。然而，如果诊断电阻值RDiag(+)、RDiag(-)和绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)被计算为是相同的或彼此相似的，则可以确定在绝缘电阻测量设备100处出现故障。
根据本公开的另一实施方式，控制单元140从由第一和第二诊断检测电压V3、V4以及第三电路和第四电路得出的联立电路方程计算阴极端子处的诊断电阻值RDiag(+)和在阳极端子处的诊断电阻值RDiag(-)，并通过比较第一诊断单元R3和第二诊断单元R4的电阻值来检查在阴极端子处的诊断电阻值RDiag(+)和在阳极端子处的诊断电阻值RDiag(-)是否落入预设的误差范围内来确定是否出现故障。
因为电池10的阴极端子和阳极端子应维持在其绝缘状态，所以绝缘电阻RLeak(+)、RLeak(-)具有比第一和第二诊断单元R3、R4高的电阻值。此外，第一诊断单元R3和第二诊断单元R4并联地连接到电池10的绝缘电阻RLeak(+)、RLeak(-)。因此，在故障自诊断模式中计算的阴极端子处的诊断电阻值RDiag(+)和阳极端子处的诊断电阻值RDiag(-)将被计算为接近第一诊断单元R3和第二诊断单元R4的电阻值。例如，如果第一诊断单元R3和第二诊断单元R4的电阻值是500kΩ，则阴极端子处的诊断电阻值RDiag(+)和阳极端子处的诊断电阻值RDiag(-)将被计算为接近500kΩ。
因此，控制单元140可通过比较阴极端子处计算的诊断电阻值RDiag(+)与第一诊断单元R3的电阻值或者比较阳极端子的计算诊断电阻值RDiag(-)与第二诊断单元R4的电阻值并因此检查它们是否落入预设的误差范围内来确定是否出现故障。误差范围可以根据绝缘电阻测量设备的精度、第一诊断单元R3和第二诊断单元R4的电阻值、按照维护环境的绝缘状态的劣化而以各种方式来设置，如对本领域技术人员明显的。
同时，第一诊断单元R3和第二诊断单元R4的电阻值总是已知的，且计算阴极端子处的诊断电阻值RDiag(+)和阳极端子处的诊断电阻值RDiag(-)的算法已经关于图5-8和方程16进行了描述。因此，它们在此处不被详细描述。
根据本公开的另一实施方式，控制单元140通过比较第一和第二绝缘检测电压V1、V2与第一和第二诊断检测电压V3、V4来确定是否在绝缘电阻测量设备100处出现故障。
绝缘电阻测量模式和故障自诊断模式形成彼此不同的第一电路和第三电路或第二电路和第四电路，这取决于第一诊断单元R3和第二诊断单元R4的连接。因此，第一绝缘检测电压V1和第一诊断检测电压V3应被检测为是彼此不同的。此外，类似地，第二绝缘检测电压V2和第二诊断检测电压V4也应被检测为是彼此不同的。然而，如果第一绝缘检测电压V1和第一诊断检测电压V3或第二绝缘检测电压V2和第二诊断检测电压V4被比较并被测量出是实质上相同或彼此相似的，则可以确定在绝缘电阻测量设备100处出现故障。根据该实施方式，可以在不使用上述方程的情况下简单地确定故障。
根据本公开的绝缘电阻测量设备100还可以包括存储电池电压值VBat、DC电力施加单元的电压值VDC、第一电阻值R1、第二电阻值R2、第一诊断单元R3的电阻值、第二诊断单元R4的电阻值、阴极端子处的计算绝缘电阻值RLeak(+)和阳极端子处的计算绝缘电阻值RLeak(-)以及阴极端子处的计算诊断电阻值RDiag(+)和阳极端子处的计算诊断电阻值RDiag(-)的存储器单元(未显示)。
存储器单元可以设置在控制单元140内或外且通过本领域众所周知的装置连接到控制单元140。存储器单元是大容量存储介质比如半导体装置或硬盘(其已知为能够记录或擦除数据)，如RAM、ROM、EEPROM等，并且是一般术语所称的存储信息的装置，不管其种类如何。不限于具体的存储器装置。
根据本公开的绝缘电阻测量设备100还可包括用于与外部装置形成通信接口的传输单元(未显示)。在该情形中，控制单元140可以借助于传输单元向外部装置传输有关是否在绝缘电阻测量设备处出现故障的信息。外部装置可以是电池分析装置或电池被装载于其上的系统的控制装置。
根据本公开的绝缘电阻测量设备100还可以包括用于以视觉或音频方式通知绝缘电阻测量设备100的故障的警报单元(未显示)。在该情形中，如果故障出现，则控制单元140可以借助于警报单元输出视觉或音频警报信号以通知故障。
例如，警报单元可以包括LED、LCD、警报器或其组合。在该情形中，警报单元可以通过闪亮LED、以LCD输出警告消息、或产生警报来向使用者通知在绝缘电阻测量设备处发生故障。此外，警报单元可以被包括在连接到传输单元的外部装置中。然而，本公开不限于此。而且，LED、LCD和警报器仅是警报单元的示例，且对本领域技术人员明显的是，各种修改的视觉或音频警报装置可以用作警报单元。
控制单元140可以包括本领域已知的处理器、专用集成电路(ASIC)、其它芯片、逻辑电路、记录器、通信调制解调器、数据处理器等，以便通过使用方程15来计算绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)，通过使用方程16来计算诊断电阻值RDiag(+)、RDiag(-)并执行上述各种控制逻辑。此外，当上述控制逻辑利用软件实现时，控制单元140可以作为一组程序模块来实现。此时，程序模块可以存储在存储器单元中并通过处理器执行。
图9是示意性地显示了根据本公开的另一实施方式的绝缘电阻测量设备200的等效电路的电路图。
参考图9，根据本公开的另一实施方式的绝缘电阻测量设备200包括绝缘电阻测量单元210、开关单元220、诊断单元RDiag、电压检测单元230和控制单元240。
绝缘电阻测量单元210和诊断单元RDiag根据包括在开关单元220中的开关的接通或断开操作而选择性地连接到电池10的阴极端子或阳极端子。
开关单元220包括用于将绝缘电阻测量单元210的一端连接到阴极或阳极的第五开关SW5、用于将绝缘电阻测量单元210的另一端连接到地或DC电力施加单元DC的第六开关SW6以及用于将诊断单元RDiag连接到电池10的阴极或阳极的第七开关SW7。
如果开关单元220接收到控制信号使得第五开关SW5连接到电池10的阴极端子，第六开关SW6连接到地且第七开关SW7维持断开状态，则在绝缘电阻测量模式中形成第一电路。此外，如果开关单元220接收到控制信号使得第五开关SW5连接到电池10的阳极端子，第六开关SW6连接到DC电力施加单元DC且第七开关SW7维持断开状态，则在绝缘电阻测量模式中形成第二电路。
同时，如果开关单元220接收到控制信号使得第五开关SW5连接到电池10的阴极端子，第六开关SW6连接到地且第七开关SW7连接到电池10的阳极端子，则在故障自诊断模式中形成第三电路。此外，如果开关单元220接收到控制信号使得第五开关SW5连接到电池10的阳极端子，第六开关SW6连接到DC电力施加单元DC且第七开关SW7连接到电池10的阴极端子，则在绝缘电阻测量模式中形成第四电路。
开关单元220可以包括多路复用器。多路复用器(MUX)允许当多个线的输入集中在一点时选择特定的线。多路复用器也称为“选择器”。如果多路复用器用作开关单元220，则绝缘电阻测量单元210的一端可以根据输入到多路复用器的信号而选择性地连接到电池10的阴极端子或阳极端子。此外，绝缘电阻测量单元210的另一端可以根据输入到多路复用器的信号而选择性地连接到地或DC电力施加单元DC。此外，诊断单元RDiag可以根据输入到多路复用器的信号而连接到电池10的阴极或阳极。
一起参考图2和图9，如果图9中描述的绝缘电阻测量设备200与图2描述的绝缘电阻测量设备100相比较，则可以发现这些实施方式仅在绝缘电阻测量单元210、开关单元220和诊断单元RDiag的电路配置中是彼此不同的。因此，电压检测单元230和控制单元240的功能和角色与上述的绝缘电阻测量设备100的电压检测单元130和控制单元140的功能和角色是基本上相同的。因此，此处不详细描述计算阴极端子和阳极端子处的绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)以及阴极和阳极诊断电阻值RDiag(+)、RDiag(-)的算法。
而且，即使根据本公开的实施方式已经示出绝缘电阻测量单元110、120、210以及诊断单元R3、R4、RDiag仅包括电阻元件，但是应理解，除这些电阻元件之外或代替这些电阻元件，通过使用本领域已知的从电池10施加的电压来测量电压的电部件也可以被使用。此外，即使为方便或更好地理解，将开关SW1至SW7示出为相互分离或者部分地集成，但是应理解，可以容易由本领域技术人员做出的所有改变或修改都包括在本公开的范围内，只要可以实现本公开的精神。
在下文，将描述对应于绝缘电阻测量设备的操作机理的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法。然而，此处也没有描述绝缘电阻测量设备100的配置。
图10是示出了根据本公开的实施方式的使用绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法的流程图。
首先，在步骤S300，在存储器单元中存储电池电压值VBat、DC电力施加单元的电压值VDC、第一电阻值R1、第二电阻值R2、第一诊断单元的电阻值R3、第二诊断单元的电阻值R4。存储的值被输入方程15和方程16并用于计算第一和第二绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)以及第一和第二诊断电阻值RDiag(+)、RDiag(-)。这里，电池电压值VBat可以是通过使用单独的电压检测单元(噪音)测量的值。
接下来，在步骤S310，控制单元140输出进入绝缘电阻测量模式的开关控制信号。在该步骤中，在第一诊断单元R3和第二诊断单元R4未连接的状态下，第一和第二绝缘电阻测量单元110、120分别在不同的时间点连接到电池10的阴极端子和阳极端子。如上所述，当发送控制信号使得第一开关SW1接通以形成第一电路时，控制单元140控制第二至第四开关SW2、SW3、SW4维持断开状态。相反，当发送控制信号使得第二开关SW2接通以形成第二电路时，控制单元140控制第一、第三和第四开关SW1、SW3、SW4维持断开状态。
接下来，在步骤S320中，从电压检测单元130接收对应于施加到第二电阻器R2中的每一个的电压(即，绝缘检测电压V1、V2)的信号。在第一电路被形成时接收到的信号作为对应于第一绝缘检测电压V1的信号被接收到控制单元140，且在第二电路被形成时接收到的信号作为对应于第二绝缘检测电压V2的信号被接收到控制单元140。
如果是如此，在步骤S330中，控制单元140使用接收到的第一和第二绝缘检测电压V1、V2由联立电路方程计算在阴极端子处的绝缘电阻值RLeak(+)和在阳极端子处的绝缘电阻值RLeak(-)。用于计算绝缘电阻值的联立电路方程已经参考方程1至15进行了描述且不再次进行详细描述。绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(+)优选地存储在存储器单元中。
接下来，在步骤S340中，控制单元140输出进入故障自诊断模式的开关控制信号。在该步骤中，诊断单元R3、R4以及第一和第二绝缘电阻测量单元110、120分别在不同的时间点连接到电池10的阴极端子和阳极端子。如上所述，当发送控制信号使得第一开关和第三开关SW1、SW3接通以形成第三电路时，控制单元140控制第二开关和第四开关SW2、SW4维持断开状态。相反，当发送控制信号使得第二开关和第四开关SW2、SW4接通以形成第四电路时，控制单元140控制第一开关和第三开关SW1、SW3维持断开状态。
接下来，在步骤S350，从电压检测单元130接收对应于施加到第二电阻器R2中的每一个的电压(即，诊断检测电压V3、V4)的信号。在第三电路被形成时接收到的信号作为对应于第一诊断检测电压V3的信号被接收到控制单元140，且在第四电路被形成时接收到的信号作为对应于第二诊断检测电压V4的信号被接收到控制单元140。
如果是如此，在步骤S360中，控制单元140使用接收到的第一和第二诊断检测电压V3、V4由联立电路方程计算在阴极端子处的诊断电阻值RDiagk(+)和在阳极端子处的诊断电阻值RDiagk(-)。用于计算诊断电阻值的联立电路方程已经参考方程16进行了描述且不再次进行详细描述。诊断电阻值RDiagk(+)、RDiagk(-)优选地存储在存储器单元中。
步骤S310至S330以及步骤S340至S360可以按相反顺序执行。根据本公开的实施方式的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法通过将绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)以及诊断电阻值RDiagk(+)、RDiagk(-)相互比较来确定是否出现故障，且因此本公开不限于这些步骤的顺序。
在步骤S370中，控制单元140确定在绝缘电阻测量设备处是否出现故障。通过将绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)以及诊断电阻值RDiagk(+)、RDiagk(-)相互比较来确定故障。这在上面已经详细描述且不再次详细描述。优选地，如果在绝缘电阻测量设备处出现故障(步骤S370中的“是”)，则过程继续到步骤S380以向外部装置传输有关故障的信息或继续到步骤S390以对使用者产生警报。
图11是示出了根据本公开的另一实施方式的故障自诊断方法的流程图。
首先，在步骤S400中，在存储器单元中存储电池电压值VBat、DC电力施加单元的电压值VDC、第一电阻值R1、第二电阻值R2、第一诊断单元的电阻值R3、第二诊断单元的电阻值R4。存储的值被输入方程16并用于计算诊断电阻值。这里，电池电压值VBat可以是通过使用单独的电压检测电路(噪音)测量的值。
接下来，在步骤S410，控制单元140输出进入故障自诊断模式的开关控制信号。在该步骤中，诊断单元R3、R4以及第一和第二绝缘电阻测量单元110、120分别在不同的时间点连接到电池10的阴极端子和阳极端子。如上所述，当发送控制信号使得第一开关SW1和第三开关SW3接通以形成第三电路时，控制单元140控制第二和第四开关SW2、SW4维持断开状态。相反，当发送控制信号使得第二开关SW2和第四开关SW4接通以形成第四电路时，控制单元140控制第一和第三SW1、SW3维持断开状态。
接下来，在步骤S420中，从电压检测单元130接收对应于施加到第二电阻器R2中的每一个的电压(即，诊断检测电压V3、V4)的信号。在第三电路被形成时接收到的信号作为对应于第一诊断检测电压V3的信号被接收到控制单元140，且在第四电路被形成时接收到的信号作为对应于第二诊断检测电压V4的信号被接收到控制单元140。
如果是如此，在步骤S430中，控制单元140使用接收到的第一和第二诊断检测电压V3、V4由联立电路方程计算在阴极端子处的诊断电阻值RDiagk(+)和在阳极端子处的诊断电阻值RDiagk(-)。用于计算诊断电阻值的联立电路方程已经参考方程16进行了描述且不再次进行详细描述。诊断电阻值RDiagk(+)和RDiagk(-)优选地存储在存储器单元中。
在步骤S440中，控制单元140确定是否在绝缘电阻测量设备处出现故障。通过比较诊断电阻值RDiagk(+)和RDiagk(-)与诊断单元R3、R4的电阻值来确定故障。这已经在上面详细描述且不再次详细描述。优选地，如果在绝缘电阻测量设备处出现故障(步骤S440中的“是”)，则过程继续到步骤S450以将有关故障的信息传输到外部装置或继续到步骤S460以向使用者产生警报。
图12是示出了根据本公开的又一实施方式的故障自诊断方法的流程图。
首先，在步骤S500中，控制单元140输出进入绝缘电阻测量模式的开关控制信号。此后，在步骤S510中，从电压检测单元130接收对应于施加到第二电阻器R2中的每一个的电压(即，绝缘检测电压V1、V2)的信号。步骤S500和S510基本上与图10的步骤S310和S320相同且不再次详细描述。
接下来，在步骤S520中，控制单元140输出进入故障自诊断模式的开关控制信号。在此之后，在步骤S530中，从电压检测单元130接收对应于施加到第二电阻器R2中的每一个的电压(即，诊断检测电压V3、V4)的信号。步骤S520和S530也基本上与图10的步骤S340和S350相同且不再次详细描述。
步骤S500、S510以及步骤S520、S530可以按相反顺序执行。根据本公开的另一实施方式的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法通过将绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)以及诊断电阻值RDiagk(+)、RDiagk(-)相互比较来确定是否出现故障，且因此本公开不限于这些步骤的顺序。
在步骤S550中，控制单元140确定在绝缘电阻测量设备处是否出现故障。通过将绝缘电阻值RLeak(+)、RLeak(-)以及诊断电阻值RDiagk(+)、RDiagk(-)相互比较来确定故障。这在上面已经详细描述且不再次再详细描述。优选地，如果在绝缘电阻测量设备处出现故障(步骤S540中的“是”)，则过程继续到步骤S550以向外部装置传输有关故障的信息或继续到步骤S560以对使用者产生警报。
上面参考图10至12描述的绝缘电阻测量设备的故障自诊断方法可以作为图9中描述的绝缘电阻测量设备200的故障自诊断方法来应用。除在控制开关单元220进入绝缘电阻测量模式或故障自诊断模式的控制信号的步骤中控制信号输出到第五至第七开关SW5、SW6、SW7之外，这些方法基本上彼此相同。因此这将不再次详细描述。
根据本公开，可以通过使用可以测量绝缘电阻的绝缘电阻测量设备的原始功能来自诊断故障。此外，可以通过向绝缘电阻测量设备添加最小的部件来实现故障自诊断功能。同时，可以通过传输单元向电池所安装的装置或外部装置的控制器通知在绝缘电阻测量设备处发生故障。而且，当故障发生时，可以通过使用警报单元向使用者通知在绝缘电阻测量设备处发生故障，这使使用者能够采取必要的措施。
在本公开中，在图1至9中显示的根据本公开的具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备100、200中应用的部件应被理解为逻辑上可区分的部件，而不是物理上可区分的部件。换句话说，在本公开中，每一个部件对应于用于实现本公开的技术精神的逻辑部件。因此，即使部件被集成或分开，如果本公开的逻辑配置的功能被实现的话，这样的集成的或分开的部件应被认为是在本公开的范围内。此外，如果部件执行相似或相同的功能，则部件应被认为是在本公开的范围内，而不管其术语如何。
本公开已经被详细描述。然而，应理解，在指示本公开的优选实施方式的同时，详细描述和具体示例仅通过图示给出，因为对本领域技术人员来说，在本公开的精神和范围内的各种变化和修改从该详细说明将变得明显。

Claims (23)

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；
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；
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以形成彼此不同的第一电路至第四电路，并通过使用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确定是否在所述绝缘电阻测量设备处出现故障，其中，所述第一绝缘检测电压和所述第二绝缘检测电压是在绝缘电阻测量模式下由所述电压检测单元检测的电压，所述绝缘电阻测量模式下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被连接且所述第一诊断单元和所述第二诊断单元未被连接，所述第一诊断检测电压和所述第二诊断检测电压是在故障自诊断模式下由所述电压检测单元检测的电压，所述故障自诊断模式下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被连接且所述第一诊断单元和所述第二诊断单元被连接。
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：
R L e a k ( + ) = ( V B a t - A ) ( V B a t - C ) - A C D ( V B a t - A ) + B C
R L e a k ( - ) = ( V B a t - A ) ( V B a t - C ) - A C B ( V B a t - A ) + A D
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; A = ( V 1 R 2 ) R 1 + V 1
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; B = V 1 R 2
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; C = ( V D C - V 2 R 2 ) R 1 - V 2
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; D = V D C - V 2 R 2
其中VBat代表所述电池的电压值，V1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，R1代表第一电阻器的电阻值，R2代表第二电阻器的电阻值，RLeak(+)代表所述阴极端子处的绝缘电阻值，以及RLeak(-)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：
R D i a g ( + ) = R 4 / / R L e a k ( + ) = ( V B a t - A ) ( V B a t - C ) - A C D ( V B a t - A ) + B C
R D i a g ( - ) = R 3 / / R L e a k ( - ) = ( V B a t - A ) ( V B a t - C ) - A C B ( V B a t - A ) + A D
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; A = ( V 3 R 2 ) R 1 + V 3
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; B = V 3 R 2
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; C = ( V D C - V 4 R 2 ) R 1 - V 4
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; D = ( V D C - V 4 R 2 )
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，R1代表第一电阻器的电阻值，R2代表第二电阻器的电阻值，R3代表所述第一诊断单元的电阻值，R4代表所述第二诊断单元的电阻值，RLeak(+)代表所述阴极端子处的绝缘电阻值，RLeak(-)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RDiag(-)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。
12.一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：
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电压；以及
控制单元，其用于向所述开关单元输出控制信号以形成彼此不同的电路，并通过使用绝缘检测电压以及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，其中，所述绝缘检测电压是在绝缘电阻测量模式下由所述电压检测单元检测的电压，所述绝缘电阻测量模式下所述绝缘电阻测量单元被连接且所述诊断单元未被连接，所述诊断检测电压是在故障自诊断模式下由所述电压检测单元检测的电压，所述故障自诊断模式下所述绝缘电阻测量单元被连接且所述诊断单元被连接的状态下。
13.一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，其中，所述第一绝缘检测电压和所述第二绝缘检测电压是在绝缘电阻测量模式下由电压检测单元检测的电压，所述绝缘电阻测量模式下绝缘电阻测量单元被连接且诊断单元未被连接，所述第一诊断检测电压和所述第二诊断检测电压是在故障自诊断模式下由所述电压检测单元检测的电压，所述故障自诊断模式下所述绝缘电阻测量单元被连接且所述诊断单元被连接，所述方法包括：
(a)形成绝缘电阻测量模式且随后感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感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：
R L e a k ( + ) = ( V B a t - A ) ( V B a t - C ) - A C D ( V B a t - A ) + B C
R L e a k ( - ) = ( V B a t - A ) ( V B a t - C ) - A C B ( V B a t - A ) + A D
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; A = ( V 1 R 2 ) R 1 + V 1
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; B = V 1 R 2
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; C = ( V D C - V 2 R 2 ) R 1 - V 2
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; D = V D C - V 2 R 2
其中VBat代表所述电池的电压值，V1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，R1代表第一电阻器的电阻值，R2代表第二电阻器的电阻值，RLeak(+)代表所述阴极端子处的绝缘电阻值，以及RLeak(-)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：
R D i a g ( + ) = R 4 / / R L e a k ( + ) = ( V B a t - A ) ( V B a t - C ) - A C D ( V B a t - A ) + B C
R D i a g ( - ) = R 3 / / R L e a k ( - ) = ( V B a t - A ) ( V B a t - C ) - A C B ( V B a t - A ) + A D
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; A = ( V 3 R 2 ) R 1 + V 3
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; B = V 3 R 2
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; C = ( V D C - V 4 R 2 ) R 1 - V 4
&CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; D = ( V D C - V 4 R 2 )
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，R1代表第一电阻器的电阻值，R2代表第二电阻器的电阻值，R3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，RLeak(+)代表所述阴极端子处的绝缘电阻值，RLeak(-)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RDiag(-)代表在所述阳极端子处的诊断电阻值。
20.根据权利要求18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。
23.一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，其中，所述第一绝缘检测电压和所述第二绝缘检测电压是在绝缘电阻测量模式下由电压检测单元检测的电压，所述绝缘电阻测量模式下绝缘电阻测量单元被连接且诊断单元未被连接，所述第一诊断检测电压和所述第二诊断检测电压是在故障自诊断模式下由所述绝缘电阻测量单元检测的电压，所述故障自诊断模式下所述绝缘电阻测量单元被连接且所述诊断单元被连接，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，并且感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，并且随后感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。
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