CN108333428A - 绝缘电阻测量设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种绝缘电阻测量设备和方法，包括：第一电阻测量单元，所述第一电阻测量单元连接电池组的正极；第二电阻测量单元，所述第二电阻测量单元连接电池组的负极；电压采样单元，所述电压采样单元用于感测施加于所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元的采样电压，在一个采样时间段内，所述电压采样单元对所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元进行n次采样，所述电压采样单元对所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元进行m个时间段的采样；采样电压计算单元，执行两种不同的计算中的一种，通过多次采样并求采样电压的收敛值，采样速度快、采样精度高、电路结构简单、成本低等特点。

Description

绝缘电阻测量设备和方法

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种绝缘电阻测量设备和方法。

背景技术

目前，电动汽车应用前景广阔，电动汽车正常工作时电压较高、电流较大、瞬时短路放电电流更大。在这样的高电压、高电流情况下，保持绝缘非常重要，绝缘电阻测量设备用来监视电池组的绝缘电阻。由于电池组可能存在寄生电容器，在切换后电压在一段时间后才可以达到稳态，绝缘电阻测量设备无法快速且准确地测量电压，因而阻碍了对绝缘电阻的及时运算。如何快速且精确的测量设备的绝缘电阻，成为现在需要解决的重要问题之一。

目前所采用的快速绝缘采样方案不具有快速精确采样功能、且有的绝缘采样电路结构复杂。

发明内容

本发明实施例提供了一种绝缘电阻测量设备和绝缘电阻测量方法，利用最终采样电压值计算绝缘电阻值，最终采样电压值的计算采用两种计算方法，当电池组具有较大寄生电容值，可以通过采样值和一阶电路全响应公式求得采样电压的收敛值，即电压达到稳态后的值，从而可以实现快速精确的计算绝缘电阻的目的，当电池组具有较小寄生电容值，计算最后一个采样时间段的采样电压滤波值。本发明实施例通过多次时间段多采样时间节点的方法，具有采样速度快、采样精度高、电路结构简单、成本低的特点。

第一方面，本发明实施例提供了一种绝缘电阻测量设备，包括：第一电阻测量单元，所述第一电阻测量单元连接电池组的正极；

第二电阻测量单元，所述第二电阻测量单元连接电池组的负极；

开关单元，所述开关单元把所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元分别与所述电池组的正极和负极连接或断开；

电压采样单元，所述电压采样单元用于感测施加于所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元的采样电压，在一个采样时间段内，所述电压采样单元对所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元进行n个时间节点采样，所述电压采样单元对所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元进行m个采样时间段的采样；

采样电压计算单元，所述采样电压计算单元执行以下计算中的任一种：

计算一：选取m个采样时间段中任意3个采样时间段的采样电压作为一组，获得r组采样电压，所述三个采样时间段计作T1、T2和T3；

在一组采样电压内，选取采样时间段T1的第i个时间节点ti的采样电压值、T2的第j个时间节点tj的采样电压值以及T3的第k个时间节点tk的采样电压值计算采样电压收敛值，一组采样电压具有q个采样电压收敛值，其中tj-ti＝tk-tj；

得到q*r个采样电压的收敛值，并对q*r个采样电压的收敛值进行数字滤波运算，作为最终采样电压值；

计算二：对第m个时间段内的n次采样电压值进行数字滤波运算，得到采样电压收敛值，作为最终采样电压值；

绝缘电阻计算单元，根据所述最终采样电压值计算绝缘电阻值；

其中i、j和k取1、2……n，n和m为大于等于3的整数，q为正整数。

第二方面，本发明实施例提供了一种绝缘电阻测量方法，应用于上述绝缘电阻测量设备，其特征在于，包括：

感测施加于所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元的采样电压，在一个采样时间段内，对所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元进行n个时间节点采样，对第一电阻测量单元和第二电阻测量单元进行m个采样时间段的采样；

执行以下计算中的任一种：

计算一：选取m个采样时间段中任意3个采样时间段的采样电压作为一组，获得r组采样电压，所述三个采样时间段计作T1、T2和T3；

在一组采样电压内，选取采样时间段T1的第i个时间节点ti的采样电压值、T2的第j个时间节点tj的采样电压值以及T3的第k个时间节点tk的采样电压值计算采样电压收敛值，一组采样电压具有q个采样电压收敛值，其中tj-ti＝tk-tj；

得到q*r个采样电压的收敛值，并对q*r个采样电压的收敛值进行数字滤波运算，作为最终采样电压值；

计算二：对第m个时间段内的n次采样电压值进行数字滤波运算，得到采样电压收敛值，作为最终采样电压值；

绝缘电阻计算单元，根据所述最终采样电压值计算绝缘电阻值；

其中i、j和k取1、2……n，n和m为大于等于3的整数，q为正整数。

本发明实施例所提供的绝缘电阻测量设备和绝缘电阻测量方法，电路简单，且具有较高的采样精度和检测可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的电池组的等效电路图；

图2是本发明一个实施例提供的一种绝缘测量电阻设备的结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的电压采样单元的采样时间段示意图；

图4为本发明一个实施例提供的绝缘测量电阻电路的结构示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种绝缘电阻测量方法流程示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面将结合附图对本发明实施例进行详细的说明，图1为本发明一个实施例提供的一种绝缘电阻测量设备结构示意图，如图1所示，设备包括：

第一电阻测量单元M1，所述第一电阻测量单元连接电池组的正极；

第二电阻测量单元M2，所述第二电阻测量单元连接电池组的负极；

开关单元S1和S2，开关单元把第一电阻测量单元M1和所述第二电阻测量单元M2分别与所述电池组的正极和负极连接或断开；

电压采样单元M3，电压采样单元M3用于感测施加于第一电阻测量单元M1和第二电阻测量单元M2的采样电压，在一个时间段采样时间段内，电压采样单元M3对所述第一电阻测量单元M1和所述第二电阻测量单元M2进行n个时间节点采样，电压采样单元M3对所述第一电阻测量单元M1和所述第二电阻测量单元M2依次进行m个时间段的采样；

采样电压计算单元M4，采样电压计算单元M4执行以下计算中的任一种：

计算一：选取m个采样时间段中任意3个采样时间段的采样电压作为一组，获得r组采样电压，所述三个采样时间段计作T1、T2和T3；

在一组采样电压内，选取采样时间段T1的第i个时间节点ti的采样电压值、T2的第j个时间节点tj的采样电压值以及T3的第k个时间节点tk的采样电压值计算采样电压收敛值，一组采样电压具有q个采样电压收敛值，其中tj-ti＝tk-tj；

得到q*r个采样电压的收敛值，并对q*r个采样电压的收敛值进行数字滤波运算，作为最终采样电压值；

计算二：对第m个时间段内的n次采样电压值进行数字滤波运算，得到采样电压收敛值，作为最终采样电压值；

绝缘电阻计算单元，根据所述最终采样电压值计算绝缘电阻值；

其中i、j和k取1、2……n，n和m为大于等于3的整数，q为正整数。

电池组是电能存储单元，可以是锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池的二次电池，可以作为电动车辆或者混合动力车辆中使用，本发明不限定电池种类、输出功率、充电容量等，电池组用于对负载进行电力输出。当作为大功率电池使用在电动车辆或者混合动力车辆中时，需要在装置和电池之间维持良好的绝缘，否则电池的不良绝缘将产生漏电，漏电流可以对人造成致命的电击，因而，需要绝缘电阻测量设备对电池的绝缘状态和绝缘电阻的阻值进行检测。

图1为本发明实施例提供的电池组的等效电路图，参考图1，电池组的绝缘电阻可以看作是分别连接于电池组的正极和负极的绝缘电阻，由于电池组可能具有寄生电容的存在，寄生电容器可以等效为与绝缘电阻并联的电容器，当寄生电容存在时，如果电池组的电压进行切换，绝缘电阻测量设备很难立即获得采样电压的稳定值，需要等待电压达到稳定后进行测量。

图2是本发明实施例提供的一种绝缘测量电阻设备的结构示意图，绝缘电阻测量设备被连接到电池组的正极和负极之间，包括与电池组正极连接的第一电阻测量单元M1，和与电池组负极连接的第二电阻测量单元M2，第一电阻测量单元M1和第二电阻测量单元M2可以被选择性的选择接入绝缘电阻测量设备或者断开，可以通过开关单元S实现上述控制。电压采样单元可以感测第一电阻测量单元和第二电阻测量单元的采样电压，即电压采样单元M3在第一电阻测量单元内具有第一采样点，在第二电阻测量单元内具有第二采样点，对每个采样点的电压采样取决于第一电阻测量单元和第二电阻测量单元是否被接入绝缘电阻测量设备。

电压采样单元M3可以在一个时间段内或多个时间段内对每个采样点进行电压采样，通常，由于电池组寄生电容的存在，在第一电阻测量单元和第二电阻测量单元的开关状态发生变化时，采样电压产生切换，从采样电压发生变化开始到保持稳定需要经过特定的稳定时间，一个采样时间段的时间小于上述稳定时间。本发明实施例中，在一个采样时间段内，电压采样单元M3对一个采样点进行n次电压采样，每次电压采样获得一个采样电压值，因而一个采样时间段内可以获得n个采样电压值，本实施例中对一个采样点可以连续进行m个时间段的采样，可选的，连续m个时间段的时间总和小于电压的稳定时间。

图3为本发明实施例提供的一种电压采样单元的采样时间段示意图，如图3所示，曲线为采样电压随时间的变化曲线，t为采样电压达到稳定所需要的稳定时间，ΔT1为第一采样时间段，ΔT2为第二采样时间段，ΔTm为第m个采样时间段，其中，第一采样时间段ΔT1、第二采样时间段ΔT2、……、以及第m个采样时间段ΔTm所表示的时间间隔相等。在每一个采样时间段中分布有n个采样时间节点，从而在每个采样时间段内进行n次采样。本发明可选的实施方式中，在一个所述采样时间段内，n次采样的时间间隔相等，从而增加采样规律性，减小计算难度。

采样电压计算单元M4对电压采样单元采集到的采样电压进行提取，因此，在m个采样时间段内，采样电压计算单元M4共可以提取m*n个采样电压值，得到上述采样电压值之后，采样电压计算单元M4可以执行下述计算中的任意一种：

对于计算一：

选取m个采样时间段中任意3个采样时间段的采样电压作为一组，获得r组采样电压，所述三个采样时间段计作T1、T2和T3；

在一组采样电压内，选取采样时间段T1的第i个时间节点ti的采样电压值、T2的第j个时间节点tj的采样电压值以及T3的第k个时间节点tk的采样电压值计算采样电压收敛值，一组采样电压具有q个采样电压收敛值，其中tj-ti＝tk-tj；

得到q*r个采样电压的收敛值，并对q*r个采样电压的收敛值进行数字滤波运算，作为最终采样电压值；

时间段这里认为在第一采样时间段T1的第i个时间节点上进行采样得到的采样电压为U_1i，在第二采样时间段时间段T2内的第j个时间节点上进行采样得到的采样电压为U_2j，第三采样时间段T3内的第k个时间节点上进行采样得到的采样电压为U_3k，时间段i、j和k取值1、2……n。

这里T1、T2和T3不一定是三个相邻采样时间段，可以是m个采样时间段中的任意三个m个采样时间段可以提取r组采样电压，而每组采样电压得到q个采样电压收敛值，因而共得到q*r个采样电压收敛值，进一步对q*r个采样电压的收敛值进行数字滤波运算，作为最终采样电压值。

对于计算二：当在一个采样点上进行连续m个时间段的电压采样，可以对最后一个时间段的n个采样电压值进行滤波运算作为最终采样电压值。

绝缘电阻计算单元M5可以根据获得的最终采样电压值和测量电阻来计算绝缘电阻值。

本发明实施例对最终采样电压值的获取采用多时间段多时间节点的采样方式，并对多个采样电压值进行收敛、数字滤波的计算，采用本发明实施例提供的绝缘电阻测量设备可以通过采样值和一阶电路全响应公式求得采样电压达到稳态后的值，从而可以实现快速精确的计算绝缘电阻的目的，实现对绝缘电阻进行快速采样，提高采样效率和精度。

在本发明实施例中，采样电压计算单元在提取了采样电压值之后对第m-1个时间段的采样电压值与第m个时间段的采样电压值进行比较：

当对于s取1～n中的任意整数，u取1～n中的任意整数，出现一次或多次m-1时间段的任意第s次采样电压值小于等于第m个时间段中任意第u次采样电压值，则执行计算二，否则执行计算一。

根据图3所示的曲线I，在前几个时间段采样电压的变化幅度较大，随着时间的推移，采样电压趋于平稳，电压幅度变化较小，比较最后两个时间段内的采样电压值，

当对于s取1～n中的任意整数，u取1～n中的任意整数，出现一次或多次m-1时间段的任意第s次采样电压值小于等于第m个时间段中任意第u次采样电压值，则执行计算二，否则执行计算一。

对于满足上述取值条件的s和u，当出现U_(m-1)s≤U_mu，可以不进行收敛计算，直接执行计算二：采用最后一个时间段内采样得到的采样电压值进行滤波计算，作为最终采样电压值，当满足上述条件，可以认为此时电池组的寄生电容较小，采样电压达到稳态的稳定时间较短，采样时间段较短，最后一个时间段内的采样电压值已经达到稳定状态，因此可以直接使用最后一个时间段内的n个采样电压值的滤波值作为最终采样电压值。

当对于s取1～n中的任意整数，u取1～n中的任意整数，第m-1个时间段的采样电压值和第m个时间段的采样电压值全部满足，即U_(m-1)s>U_mu成立时即执行计算一。

下面以3个采样时间段，并且i＝j＝k为例，对计算一和计算二的计算过程进行详细说明，由于i＝j＝k，T2采样时间段和T3采样时间段的j和k均使用i表示。

对于计算一：

计算已选取的3个时间段的第i次采样电压值的收敛值U_i的公式为：

其中，和分别为第一个采样时间段中第i次采样的采样电压、第二个采样时间段中第i次采样的采样电压以及第三个采样时间段中第i次采样的采样电压。

在T1时间段，采样电压计算单元提取采样电压U_T11、U_T12、U_T13……U_T1n，在T2时间段，获得采样电压U_T21、U_T22、U_T23……U_T2n，在T3时间段获得采样电压U_T31、U_T32、U_T33……U_T3n，将全部采样电压值带入公式(1)得到：

U₁～U_n即为n个采样电压的收敛值，对n个收敛值进行滤波运算，得到n个采样电压收敛值的滤波值：绝缘电阻测量单元可以根据该滤波值计算绝缘电阻值。

对于计算二：

当对于s取1～n中的任意整数，u取1～n中的任意整数，出现一次或多次T2时间段的任意第s次采样电压值小于等于T3个时间段中任意第u次采样电压值时，直接对第三个时间段的n个采样电压值U_T31、U_T32、U_T33……U_T3n进行滤波运算，得到滤波值绝缘电阻测量单元可以根据该滤波值计算绝缘电阻值。

本发明实施例中，滤波运算方法包括但不限于：中位数法、求众数法、线性回归法、加权平均值法、滑动平均值滤波、算数平均值滤波、中位值平均滤波、放脉冲干扰平均值法滤波、限幅滤波、限幅平均滤波、一阶滞后滤波、加权递推平均滤波法、消抖滤波、限幅消抖滤波等。

图4为本发明一个实施例提供的绝缘测量电阻电路的结构示意图，下面将结合图4对绝缘电阻测量单元根据最终采样电压值计算绝缘电阻值的方法进行说明，仍然以3个时间段为例，参考图4，开关单元包括用于控制第一电阻测量单元M1与电池组的正极连接或断开的第一开关S1，以及用于控制第二电阻测量单元M2与电池组的负极连接或断开的第二开关S2。

第一电阻测量单元M1的一端连接电池组的正极，另一端连接基准参考电位；

所述第二电阻测量单元M2的一端连接电池组的负极，另一端连接基准参考电位，这里基准参考电位可以为地电位。

通过控制第一开关S1和第二开关S2的控制，绝缘电阻设备能够实现三种电路状态：

第一电路状态：第一开关S1和第二开关均S2闭合；

第二电路状态：第一开关S1闭合，第二开关S2断开；

第三电路状态：第一开关S1断开，所述第二开关S2闭合；

在所述每个所述电路状态下，电压采样单元对连入电路中的电阻测量单元连续进行3个时间段的电压采样。

在第一电路状态下，第一开关S1和第二开关S2均闭合，此时电阻R1、R2、R3和R4全部被接入电路，第一电阻测量单元的采样点位于电阻R1和电阻R2之间，在第一采样点获得的采样电压为电阻R2两端的电压，在T1时间段，获得采样电压在T2时间段，获得采样电压在T3时间段获得采样电压比较第m-1个时间段的采样电压值和第m个时间段的采样电压值的大小，确定执行计算一或计算二获得在第一采样点的最终采样电压值

第二电阻测量单元的采样点位于电阻R3和电阻R4之间，在第二采样点获得的采样电压为电阻R4两端的电压，在T1时间段，获得采样电压在T2时间段，获得采样电压 在T3时间段获得采样电压 比较第m-1个时间段的采样电压值和第m个时间段的采样电压值的大小，确定执行计算一或计算二获得在第二采样点的最终采样电压值

参考图3，根据基尔霍夫电压定律，得到绝缘电阻Rp和Rn两端的电压Up0和Un0分别为：

U_B为电池组两端电压，电阻R1～R4为已知参量，最终采样电压值和通过采样计算获得，能够计算得到电池组两端电压U_B的值。

此时切换到第二电路状态，闭合第一开关S1，断开第二开关S2，此时电阻R1和R2被接入电路，电阻R3和R4断开连接。

第一电阻测量单元在第一采样点进行三个时间段采样，得到三组采样电压值：

在T1时间段，获得采样电压在T2时间段，获得采样电压在T3时间段获得采样电压比较第m-1个时间段的采样电压值和第m个时间段的采样电压值的大小，确定执行计算一或计算二获得在第一采样点的最终采样电压值

根据基尔霍夫电压定律，得到绝缘电阻Rp和Rn两端的电压Up1和Un1分别为：

其中，上述公式中，经过采样计算获得，R1～R2为已知参量，将公式(5)中的U_B的值带入公式(7)，通过公式(8)能够获得第一个R_p和R_n的关系式。

此时，切换到第三电路状态，断开第一开关S1，闭合第二开关S2，此时电阻R1和R2断开连接，电阻R3和R4被接入电路。

第二电阻测量单元在第二采样点进行三个时间段采样，得到三组采样电压值：

在T1时间段，获得采样电压在T2时间段，获得采样电压在T3时间段获得采样电压比较第m-1个时间段的采样电压值和第m个时间段的采样电压值的大小，确定执行计算一或计算二获得在第二采样点的最终采样电压值

根据基尔霍夫电压定律，得到绝缘电阻R_p和R_n两端的电压Up2和Un2分别为：

上述公式中，经过采样计算获得，R3～R4为已知参量，将公式(5)中的U_B的值带入公式(10)，通过公式(11)能够获得第二个R_p和R_n的关系式。

将第一个R_p和R_n的关系式和第二个Rp和R_n的关系式进行联立，能够求得绝缘电阻R_p和R_n的阻值。

本发明实施例通过第一电阻测量单元在第一电路状态和第二电路状态下的最终采样电压和所述第二电阻测量单元分别具有在第一电路状态和第三电路状态下的最终采样电压值和

绝缘电阻计算单元根据和计算绝缘电阻值，最终采样电压的计算引入两种方式，通过判定最后两个采样时间段内采样电压值的大小关系决定采用何种计算方法，对于采用计算一的方式进行最终采样电压值计算的过程中，采样电压的电压稳定时间通常较长，电池组寄生电容器的电容值通常较大，此时通过一阶电路全响应公式计算每个时间段内n个时间节点的电压收敛值，进而对n个电压收敛值进行滤波运算，最大限度的使得采样得到的最终采样电压值接近真实采样电压稳定值。对于采用计算二的方式进行最终采样电压值的计算过程中，采样电压的电压稳定时间通常较短，电池组寄生电容器的电容值通常较小，此时采用最后一个时间段内的n次采样得到的采样电压值进行滤波运算，得到最终采样电压值。上述方法科学的将电池组寄生电容的大小对采样电压稳压时间长短的因素考虑在内，分别采取不同的运算策略，并通过在一个时间段内设置多个采样时间节点的方式提升采样精度和准确性，简化采样电路，实现方式简单。

本发明实施例还提供了一种绝缘电阻测量方法，应用于上述任一实施方式中的绝缘电阻测量设备，图5为本发明实施例提供的一种绝缘电阻测量方法流程示意图，方法包括：

执行步骤S1：感测施加于第一电阻测量单元和第二电阻测量单元的采样电压，在一个采样时间段内，所述电压采样单元对第一电阻测量单元和第二电阻测量单元进行n个时间节点采样，所述电压采样单元对第一电阻测量单元和第二电阻测量单元进行m个时间段的采样；

执行以下计算中的任一种：

计算一：选取m个采样时间段中任意3个采样时间段的采样电压作为一组，获得r组采样电压，所述三个采样时间段计作T1、T2和T3；

在一组采样电压内，选取采样时间段T1的第i个时间节点ti的采样电压值、T2的第j个时间节点tj的采样电压值以及T3的第k个时间节点tk的采样电压值计算采样电压收敛值，一组采样电压具有q个采样电压收敛值，其中tj-ti＝tk-tj；

得到q*r个采样电压的收敛值，并对q*r个采样电压的收敛值进行数字滤波运算，作为最终采样电压值；

计算二：对第m个时间段内的n次采样电压值进行数字滤波运算，得到采样电压收敛值，作为最终采样电压值；

可选的，进行m个采样时间段的采样之后，执行步骤S2：对第m-1个时间段的采样电压值与第m个时间段的采样电压值进行比较：

当对于s取1～n中的任意整数，u取1～n中的任意整数，出现一次或多次m-1时间段的任意第s次采样电压值小于等于第m个时间段中任意第u次采样电压值，则执行计算二，否则执行计算一。

而后执行步骤S3：根据最终采样电压值计算绝缘电阻值。

本发明实施例通过最终采样电压值计算绝缘电阻值，最终采样电压的计算引入两种方式，通过判定最后两个采样时间段内采样电压值的大小关系决定采用何种计算方法，对于采用计算一的方式进行最终采样电压值计算的过程中，采样电压的电压稳定时间通常较长，电池组寄生电容器的电容值通常较大，此时通过一阶电路全响应公式计算r组，每三个采样时间段可得到q个收敛电压值，进而对q*r个电压收敛值进行滤波运算，最大限度的使得采样得到的最终采样电压值接近真实采样电压稳定值。对于采用计算二的方式进行最终采样电压值的计算过程中，采样电压的电压稳定时间通常较短，电池组寄生电容器的电容值通常较小，此时采用最后一个时间段内的n次采样得到的采样电压值进行滤波运算，得到最终采样电压值。上述方法科学的将电池组寄生电容的大小对采样电压稳压时间长短的因素考虑在内，分别采取不同的运算策略，并通过在一个时间段内设置多个采样时间节点的方式提升采样精度和准确性，简化采样电路，实现方式简单。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种绝缘电阻测量设备，其特征在于，包括：

第一电阻测量单元，所述第一电阻测量单元连接电池组的正极；

第二电阻测量单元，所述第二电阻测量单元连接电池组的负极；

开关单元，所述开关单元把所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元分别与所述电池组的正极和负极连接或断开；

电压采样单元，所述电压采样单元用于感测施加于所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元的采样电压，在一个采样时间段内，所述电压采样单元对所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元进行n个时间节点采样，所述电压采样单元对所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元进行m个采样时间段的采样；

采样电压计算单元执行以下计算中的任一种：

计算一：选取m个采样时间段中任意3个采样时间段的采样电压作为一组，获得r组采样电压，所述三个采样时间段计作T1、T2和T3；

在一组采样电压内，选取采样时间段T1的第i个时间节点ti的采样电压值、T2的第j个时间节点tj的采样电压值以及T3的第k个时间节点tk的采样电压值计算采样电压收敛值，一组采样电压具有q个采样电压收敛值，其中tj-ti＝tk-tj；

得到q*r个采样电压的收敛值，并对q*r个采样电压的收敛值进行数字滤波运算，作为最终采样电压值；

计算二：对第m个时间段内的n次采样电压值进行数字滤波运算，得到采样电压收敛值，作为最终采样电压值；

绝缘电阻计算单元，根据所述最终采样电压值计算绝缘电阻值；

其中i、j和k取1、2……n，n和m为大于等于3的整数，q为正整数。

2.根据权利要求1所述的绝缘电阻测量设备，其特征在于，

所述采样电压计算单元在提取采样电压值以后对第m-1个时间段的采样电压值与第m个时间段的采样电压值进行比较：

当对于s取1～n中的任意整数，u取1～n中的任意整数，出现一次或多次m-1时间段的任意第s次采样电压值小于等于第m个时间段中任意第u次采样电压值，则执行计算二，否则执行计算一。

3.根据权利要求1所述的绝缘电阻测量设备，其特征在于，所述开关单元包括用于控制第一电阻测量单元与电池组的正极连接或断开的第一开关，以及用于控制第二电阻测量单元与电池组的负极连接或断开的第二开关。

4.根据权利要求3所述的绝缘电阻测量设备，其特征在于，所述绝缘电阻设备包括至少三种电路状态：

第一电路状态：所述第一开关和所述第二开关均闭合；

第二电路状态：所述第一开关闭合，所述第二开关断开；

第三电路状态：所述第一开关断开，所述第二开关闭合；

在每个所述电路状态下，所述电压采样单元对连入电路中的电阻测量单元连续进行m个时间段的电压采样。

5.根据权利要求4所述的绝缘电阻测量设备，其特征在于，所述第一电阻测量单元分别具有在第一电路状态和第二电路状态下的最终采样电压和所述第二电阻测量单元分别具有在第一电路状态和第三电路状态下的最终采样电压值和

所述绝缘电阻计算单元根据和计算绝缘电阻值。

6.根据权利要求1所述的绝缘电阻测量设备，其特征在于，m＝3，且i＝j＝k。

7.根据权利要求6所述的绝缘电阻测量设备，其特征在于，计算m个时间段的第i个时间节点采样电压值的收敛值U_i的公式为：

其中，和分别为第一个采样时间段中第i次采样的采样电压、第二个采样时间段中第i次采样的采样电压以及第三个采样时间段中第i次采样的采样电压。

8.根据权利要求1所述的绝缘电阻测量设备，其特征在于，所述第一电阻测量单元的一端连接电池组的正极，另一端连接基准参考电位；

所述第二电阻测量单元的一端连接电池组的负极，另一端连接基准参考电位。

9.根据权利要求1所述的绝缘电阻测量设备，其特征在于，在一个所述采样时间段内，n个时间节点的间隔相等。

10.根据权利要求1所述的绝缘电阻测量设备，其特征在于，所述滤波运算包括：中位数法、求众数法、线性回归法、加权平均值法、滑动平均值滤波、算数平均值滤波、中位值平均滤波、放脉冲干扰平均值法滤波、限幅滤波、限幅平均滤波、一阶滞后滤波、加权递推平均滤波法、消抖滤波、限幅消抖滤波中的任意一种。

11.一种绝缘电阻测量方法，应用于如权利要求1～10任意一项所述的绝缘电阻测量设备，其特征在于，包括：

感测施加于所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元的采样电压，在一个采样时间段内，所述电压采样单元对所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元进行n个时间节点采样，所述电压采样单元对所述第一电阻测量单元和所述第二电阻测量单元进行m个采样时间段的采样；

执行以下计算中的任一种：

计算一：选取m个采样时间段中任意3个采样时间段的采样电压作为一组，获得r组采样电压，所述三个采样时间段计作T1、T2和T3；

在一组采样电压内，选取采样时间段T1的第i个时间节点ti的采样电压值、T2的第j个时间节点tj的采样电压值以及T3的第k个时间节点tk的采样电压值计算采样电压收敛值，一组采样电压具有q个采样电压收敛值，其中tj-ti＝tk-tj；

得到q*r个采样电压的收敛值，并对q*r个采样电压的收敛值进行数字滤波运算，作为最终采样电压值；

计算二：对第m个时间段内的n次采样电压值进行数字滤波运算，得到采样电压收敛值，作为最终采样电压值；

绝缘电阻计算单元，根据所述最终采样电压值计算绝缘电阻值；

其中i、j和k取1、2……n，n和m为大于等于3的整数，q为正整数。

12.根据权利要求11所述的绝缘电阻测量方法，其特征在于，进行m个采样时间段的采样之后，对第m-1个时间段的采样电压值与第m个时间段的采样电压值进行比较：

当对于s取1～n中的任意整数，u取1～n中的任意整数，出现一次或多次m-1时间段的任意第s次采样电压值小于等于第m个时间段中任意第u次采样电压值，则执行计算二，否则执行计算一。