CN110709719B - 用于检测电池泄漏的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于检测电池泄漏的方法和装置。所述方法包括：当代表性绝缘电阻值大于预设参考电阻值时确定绝缘电阻值差是否小于预设参考差，其中，所述绝缘电阻值差是前一代表性绝缘电阻值与所述代表性绝缘电阻值之间的差；当所述绝缘电阻值差小于所述参考差时将第一值分配给诊断标志；当所述绝缘电阻值差等于或大于所述参考差时将第二值分配给所述诊断标志；以及当所述第二值被分配给所述诊断标志时激活计数指示符。所述第一值指示所述代表性绝缘电阻值是有效的。所述第二值指示所述代表性绝缘电阻值是无效的。

Description

用于检测电池泄漏的方法和装置
技术领域
本公开涉及一种用于检测电池泄漏的方法和装置，并且更具体地，本公开涉及一种用于基于电池与接地之间的绝缘电阻来检测电池泄漏的方法和装置。
本申请要求于2017年12月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0173495的权益，其公开内容通过引用整体地并入本文。
背景技术
最近，随着对化石能源的排放和环境污染的担忧，对可使用电能代替化石能源来操作的电气产品的兴趣在增加。
随着技术发展和对移动设备、电动车辆、混合动力电动车辆、储能系统和不间断电源系统的需求增加，对作为能源的二次电池的需求急剧增加并且需求以各种形式出现。为了满足需求，正在对包括二次电池的电池进行许多研究。
同时，诸如电动汽车或混合动力电动车辆的使用高输出高电压(例如，几百伏特[V])电池的装置需要很好地维持电池与接地(例如，车辆主体其本身)的绝缘状态。当电池的绝缘状态未被维持时，也就是说，当电池与接地之间的绝缘电阻值等于或小于预定值时，高泄漏电流从电池流动，从而导致外围电子设备的误操作和触电事故。
已公开了电池泄漏检测技术，并且这些技术中的大多数集中于更快地或更准确地计算绝缘电阻值。
通常，以预定循环周期性地计算绝缘电阻值。然而，由于诸如来自外部的噪声的各种因素，所计算的绝缘电阻可能暂时地与实际的绝缘电阻不同。
发明内容
技术问题
本公开致力于提供一种基于电池与接地之间的绝缘电阻值是否连续地等于或小于参考电阻值超过参考次数来检测电池泄漏的方法和装置。
本公开还致力于提供一种用于基于电池的绝缘电阻值来调整被用作用于确定电池是否泄漏的标准的计数的方法和装置。
本公开的这些及其他目的和优点将通过以下描述来理解并且将从本公开的实施例中显而易见。另外，应容易地理解的是，本公开的目的和优点可通过所附权利要求及其组合中阐述的手段来实现。
技术方案
根据本公开的实施例的用于检测电池泄漏的方法包括：计算电池与接地之间的代表性绝缘电阻值；确定所述代表性绝缘电阻值是否大于预设参考电阻值；当所述代表性绝缘电阻值大于所述预设参考电阻值时确定绝缘电阻值差是否小于预设参考差，其中，所述绝缘电阻值差是前一个代表性绝缘电阻值与所述代表性绝缘电阻值之间的差；当所述绝缘电阻值差小于所述预设参考差时将第一值分配给诊断标志，所述第一值指示所述代表性绝缘电阻值是有效的；当所述绝缘电阻值差等于或大于所述预设参考差时将第二值分配给所述诊断标志，所述第二值指示所述代表性绝缘电阻值是无效的；以及当所述第二值被分配给所述诊断标志时激活计数指示符。
所述代表性绝缘电阻值可以是所述电池的正极端子与所述接地之间的第一绝缘电阻值以及所述电池的负极端子与所述接地之间的第二绝缘电阻值中的较小者。
所述方法还可以包括：当所述代表性绝缘电阻值等于或小于所述预设参考电阻值时增加故障计数；当所述代表性绝缘电阻值等于或小于所述预设参考电阻值时确定所述计数指示符是否被激活；当所述计数指示符未被激活时确定所增加的故障计数是否等于或大于预设第一计数；以及当所增加的故障计数等于或大于所述预设第一计数时执行保护操作。
所述方法还可以包括：当所述计数指示符被激活时确定所增加的故障计数是否等于或大于预设第二计数；以及当所增加的故障计数等于或大于所述预设第二计数时执行所述保护操作。
所述预设第二计数可以小于所述预设第一计数。
所述保护操作可以包括断开安装在所述电池内串联连接的两个相邻的电池单体之间的安全开关。
根据本公开的另一实施例的用于检测电池泄漏的装置包括：开关单元，所述开关单元包括第一开关和第二开关；第一分压单元，所述第一分压单元包括当所述第一开关被接通时串联连接在电池的正极端子与接地之间的第一保护电阻器和第一参考电阻器；第二分压单元，所述第二分压单元包括当所述第二开关被接通时串联连接在所述电池的负极端子与所述接地之间的第二保护电阻器和第二参考电阻器；电压测量单元，所述电压测量单元被配置成测量来自所述第一分压单元的第一检测电压和来自所述第二分压单元的第二检测电压；开关驱动单元，所述开关驱动单元被配置成独立地控制所述第一开关和所述第二开关；以及控制器，所述控制器被配置成基于在形成所述第一开关被接通并且所述第二开关被断开的第一电路的同时由所述电压测量单元测量的所述第一检测电压以及在形成所述第一开关被断开并且所述第二开关被接通的第二电路的同时由所述电压测量单元测量的所述第二检测电压来计算所述电池的正极端子与所述接地之间的第一绝缘电阻值和所述电池的负极端子与所述接地之间的第二绝缘电阻值。所述控制器被配置成确定代表性绝缘电阻值是否大于预设参考电阻值，其中，所述代表性绝缘电阻值是所述第一绝缘电阻值和所述第二绝缘电阻值中的任何一个。所述控制器被配置成当所述代表性绝缘电阻值大于所述预设参考电阻值时确定绝缘电阻值差是否小于预设参考差，其中，所述绝缘电阻值差是前一代表性绝缘电阻值与所述代表性绝缘电阻值之间的差。所述控制器被配置成当所述绝缘电阻值差小于所述预设参考差时将第一值分配给诊断标志，所述第一值指示所述代表性绝缘电阻值是有效的。所述控制器被配置成当所述绝缘电阻值差等于或大于所述预设参考差时将第二值分配给所述诊断标志，所述第二值指示所述代表性绝缘电阻值是无效的。所述控制器被配置成当所述代表性绝缘电阻值等于或小于所述预设参考电阻值时增加故障计数。所述控制器被配置成当所述第二值被分配给所述诊断标志时激活计数指示符。所述控制器被配置成当所述代表性绝缘电阻值等于或小于所述预设参考电阻值时增加故障计数。所述控制器被配置成当所述计数指示符未被激活时确定所增加的故障计数是否等于或大于预设第一计数。所述控制器被配置成当所增加的故障计数等于或大于所述预设第一计数时执行保护操作。
所述控制器可以被配置成当所述计数指示符被激活时确定所增加的故障计数是否大于预设第二计数。所述预设第二计数小于所述预设第一计数。所述控制器可以被配置成当所增加的故障计数大于所述预设第二计数时执行所述保护操作。
所述保护操作可以包括断开安装在所述电池内串联连接的两个相邻的电池单体之间的安全开关。
根据本公开的再一个实施例的电池组包括所述装置。
有益效果
根据本公开的实施例中的至少一个，可以基于电池与接地之间的绝缘电阻值是否连续地等于或小于参考电阻值超过参考次数来检测电池泄漏。
附加地，根据本公开的实施例中的至少一个，可以基于电池的绝缘电阻值来调整被用作用于确定电池是否泄漏的参考的计数。
本公开的效果不限于上面提及的效果，并且本领域的技术人员将从所附权利要求中清楚地理解本文未提及的其他效果。
附图说明
附图图示本公开的优选的实施例，并且与本公开的以下详细描述一起，用来提供对本公开的技术方面的进一步理解，因此本公开不应该被解释为限于附图。
图1是示出根据本公开的实施例的电池泄漏检测装置的功能配置的示意图。
图2是示出根据本公开的实施例的电池组的电路配置的示意图。
图3是示出通过第一开关模式在电池组中形成的第一电路的示意电路图。
图4是示出通过第二开关模式在电池组中形成的第二电路的示意电路图。
图5是示出根据本公开的实施例的用于计算电池与接地之间的绝缘电阻值的示例性方法的流程图。
图6和图7是示出根据本公开的另一实施例的用于检测电池泄漏的示例性方法的流程图。
图8和图9是用于在描述图6和图7的方法时参考的示例性不同曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本公开的优选的实施例。在描述之前，应该理解的是，本说明书和所附权利要求中使用的术语或单词不应该被解释为限于一般和词典含义，而是应在本发明人被允许适当地定义术语以得到最好说明的原则的基础上，基于与本公开的技术方面相对应的含义和构思来解释。
因此，本文描述的实施例和附图中示出的图示只是本公开的最优选的实施例，而不旨在充分地描述本公开的技术方面，所以应该理解的是，能在提交本申请时对其做出各种其他等同物和修改。
附加地，在描述本公开时，当认为相关已知元件或功能的某些详细描述致使本公开的关键主题模糊时，在本文中省略详细描述。
包括诸如“第一”、“第二”等的序数的术语可以用于在各种元件之间将一个元件与另一元件区分开，但是不旨在通过术语来限制这些元件。
除非上下文另外清楚地指示，否则应理解的是，术语“包括”或“包含”当被用在本说明书中时，指定存在所述元件，但是不排除存在或者添加一个或多个其他元件。附加地，如本文所使用的术语“控制单元”指代至少一个功能或操作的处理单元，并且其可以通过硬件或软件来单独或相结合地实现。
此外，贯穿本说明书，应进一步理解的是，当一个元件被称为“连接”到另一元件时，它可直接地连接到其他元件或者可以存在中间元件。
图1是示出根据本公开的实施例的电池泄漏检测装置100的功能配置的示意图，并且图2是示出根据本公开的实施例的电池组10的电路配置的示意图。
参考图1和图2，电池组10包括电池20和电池泄漏检测装置100。这里，电池20指代单个电池单体21或电池单体21的集合，并且电池单体21的集合可以包括串联、并联或串联和并联连接的多个电池单体21。
电池单体21可以是包括超级电容器或二次电池的双层电容器，所述二次电池诸如锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池。
电池泄漏检测装置100包括第一分压单元110、第二分压单元120、开关单元130、电压测量单元150、开关驱动单元160和控制器170。电池泄漏检测装置100电连接到电池20的正极端子NP和负极端子NN。
图2示出分别电连接到电池20的正极端子NP和负极端子NN的两个绝缘电阻器11、12。详细地，第一绝缘电阻器11连接在电池20的正极端子NP与接地之间，并且第二绝缘电阻器12连接在电池20的负极端子NN与接地之间。
两个绝缘电阻器11、12中的每一个均可以是用于指示电池20与接地的绝缘状态的虚拟等效电阻器。当电池20与接地之间的绝缘状态被很好地维持时，第一绝缘电阻器11和第二绝缘电阻器12的电阻值RLeak(+)、RLeak(-)将各自大于预设的参考电阻值。相反，当电池20与接地之间的绝缘状态差时，第一绝缘电阻器11和第二绝缘电阻器12中的至少一个的电阻值将等于或小于参考电阻值。
附加地，图2示出分别电连接到电池20的正极端子NP和负极端子NN的寄生电容器CP(+)、CP(-)。详细地，正极侧寄生电容器CP(+)连接在电池20的正极端子NP与接地之间，并且负极侧寄生电容器CP(-)连接在电池20的负极端子NN与接地之间。类似于上述绝缘电阻器11、12，寄生电容器CP(+)、CP(-)可以是用于指示电池20的正极端子NP与接地之间以及电池20的负极端子NN与接地之间的电容器组件的虚拟等效电容器。如图2中所示，寄生电容器CP(+)、CP(-)可以通过分别并联连接到绝缘电阻器11、12而被等效。
第一分压单元110包括第一保护电阻器111和第一参考电阻器112。第一保护电阻器111和第一参考电阻器112通过第一公共节点NC1彼此连接。
第二分压单元120包括第二保护电阻器121和第二参考电阻器122。第二保护电阻器121和第二参考电阻器122通过第二公共节点NC2彼此连接。
根据实施例，电池泄漏检测装置100还可以包括连接在第二参考电阻器122与接地之间的直流电压源140。第二参考电阻器122连接在电池20的负极端子NN与接地之间，因此施加在第二公共节点NC2与接地之间的电压可以是负值。因此，可以提供直流电压源140以使施加在第二公共节点NC2与接地之间的电压具有正值。从直流电压源140输出的电压值VDC可以被设置，使得施加在第二公共节点NC2与接地之间的电压是正值(即，第二检测电压等于或高于0V)，并且可以被预先存储在嵌入在控制器170中的存储器中。
开关单元130可以包括第一开关SW1和第二开关SW2。第一开关SW1可以连接在正极端子NP与第一分压单元110之间。第二开关SW2可以连接在负极端子NN与第二分压单元120之间。
第一开关SW1和第二开关SW2可以响应于从开关驱动单元160输出的信号而被彼此独立地控制。也就是说，可以分别接通或者断开第一开关SW1和第二开关SW2，并且控制器170可以通过这样的组合选择性地执行最多四种开关模式。可以仅在电池20处于空载条件下的同时执行每种开关模式。空载条件指代电池20的充电和放电被停止的条件。四种开关模式包括第一开关模式、第二开关模式、第三开关模式和第四开关模式，在所述第一开关模式下第一开关SW1和第二开关SW2被“接通-断开”，在所述第二开关模式下第一开关SW1和第二开关SW2被“断开-接通”，在所述第三开关模式下第一开关SW1和第二开关SW2被“接通-接通”，并且在所述第四开关模式下第一开关SW1和第二开关SW2被“断开-断开”。因此，可以在每种开关模式下在电池组10内选择性地形成四种不同的电路。开关单元130还可以包括安全开关SW3。
安全开关SW3被设置以选择性地切断包括在电池20中的多个电池单体21中的一些与剩余电池单体21之间的电连接。安全开关SW3可以被安装在电池20内串联连接的任何两个相邻的电池单体21之间。当安全开关SW3被断开时，电池20的使用(即，充电和放电)被停止。当开关单元130包括安全开关SW3时，可以在安全开关SW3被接通的同时执行上述四种开关模式。
当第一开关SW1被接通时，第一保护电阻器111和第一参考电阻器112可以串联连接在电池20的正极端子NP与接地之间。当第一开关SW1被断开时，第一保护电阻器111和第一参考电阻器112可以与电池20的正极端子NP电分离。
详细地，第一保护电阻器111的一端和第一参考电阻器112的一端通过第一公共节点NC1彼此连接。附加地，第一保护电阻器111的另一端通过第一开关SW1连接到正极端子NP或者与正极端子NP分离。附加地，第一参考电阻器112的另一端被连接到接地。
当第二开关SW2被接通时，第二保护电阻器121和第二参考电阻器122可以串联连接在电池20的负极端子NN与接地之间。当第二开关SW2被断开时，第二保护电阻器121和第二参考电阻器122可以与电池20的负极端子NN电分离。
详细地，第二保护电阻器121的一端和第二参考电阻器122的一端通过第二公共节点NC2彼此连接。附加地，第二保护电阻器121的另一端通过第二开关SW2连接到负极端子NN或者与负极端子NN分离。附加地，第二参考电阻器122的另一端被连接到接地。
可以将第一保护电阻器111、第一参考电阻器112、第二保护电阻器121和第二参考电阻器122的每个电阻值预先存储在控制器170中。优选地，第一保护电阻器111的电阻值与第一参考电阻器112的电阻值之间的比可以等于第二保护电阻器121的电阻值与第二参考电阻器122的电阻值之间的比。例如，第一保护电阻器111的电阻值和第二保护电阻器121的电阻值可以彼此相等，并且第一参考电阻器112的电阻值和第二参考电阻器122的电阻值可以彼此相等。在下文中，假定了第一保护电阻器111的电阻值和第二保护电阻器121的电阻值彼此相等为R1，并且第一参考电阻器112的电阻值和第二参考电阻器122的电阻值彼此相等为R2。
施加到第一分压单元110的电压可以根据第一保护电阻器111的电阻值与第一参考电阻器112的电阻值之间的比而被分压，并且由电压测量单元150测量。同样地，施加到第二分压单元120的电压可以根据第二保护电阻器121的电阻值与第二参考电阻器122的电阻值之间的比而被分压，并且由电压测量单元150测量。
开关驱动单元160可以独立地控制第一开关SW1和第二开关SW2。也就是说，开关驱动单元160可以选择性地接通或者断开第一开关SW1和第二开关SW2。开关驱动单元160可以通过控制第一开关SW1和第二开关SW2来在电池组10中形成不同的电路。
更详细地，开关驱动单元160可以通过控制第一开关SW1和第二开关SW2如下形成各种电路。
在第一开关模式下，开关驱动单元160可以接通第一开关SW1并断开第二开关SW2以形成第一电路(图3中的CC1)。第一电路CC1指代其中第一分压单元110电连接到正极端子NP并且第二分压单元120与负极端子NN电分离的电路。
在第二开关模式下，开关驱动单元160可以断开第一开关SW1并接通第二开关SW2以形成第二电路(图4中的CC2)。第二电路CC2指代其中第一分压单元110与正极端子NP电分离并且第二分压单元120电连接到负极端子NN的电路。
在第三开关模式下，开关驱动单元160可以接通第一开关SW1和第二开关SW2两者以形成第三电路(未示出)。第三电路指代其中第一分压单元110电连接到正极端子NP并且第二分压单元120电连接到负极端子NN的电路。
在第四开关模式下，开关驱动单元160可以断开第一开关SW1和第二开关SW2两者以形成第四电路(未示出)。第四电路指代其中第一参考电阻器112未电连接到正极端子NP并且第二参考电阻器122未电连接到负极端子NN的电路。
开关驱动单元160可以独立于第一开关SW1和第二开关SW2而控制安全开关SW3。
电压测量单元150测量电池20的端子电压VBat。为此，电压测量单元150可以电连接到第一开关SW1与第一分压单元110之间的连接的节点以及第二开关SW2与第二分压单元120之间的连接的节点中的每一个。可以在执行第三开关模式时通过电压测量单元150来测量电池20的端子电压VBat。替换地，与电压测量单元150分离地设置的电压传感器(未示出)可以测量电池20的端子电压VBat，并且向控制器170输出指示所测量的端子电压VBat的测量信号。
电压测量单元150可以在相同的时间或者在不同的时间测量施加在第一公共节点NC1与接地之间的电压(在下文中称为“第一检测电压”或“V1”)以及施加在第二公共节点NC2与接地之间的电压(在下文中称为“第二检测电压”或“V2”)中的每一个。第一检测电压可以等于跨越第一参考电阻器112的两端的电压，而第二检测电压可以等于跨越第二参考电阻器122的两端的电压与VDC之和。
电压测量单元150可以包括连接到第一公共节点NC1的第一输入端口IN1和连接到第二公共节点NC2的第二输入端口IN2。电压测量单元150可以包括电压传感器和模数转换器(ADC)。电压传感器将与在第一输入端口IN1中形成的电位相对应的模拟信号和与在第二输入端口IN2中形成的电位相对应的模拟信号输出到ADC。ADC可以将与在第一输入端口IN1中形成的电位相对应的模拟信号转换为数字信号，并且将与在第二输入端口IN2中形成的电位相对应的模拟信号转换为数字信号。
控制器170操作地耦合到电压测量单元150和开关驱动单元160。控制器170基于从电压测量单元150输出的测量信号来控制开关驱动单元160。控制器170可以以物理方式实现为包括以下各项中的至少一个：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器和用于执行其他功能的电气单元。附加地，控制器170可以具有嵌入在其中的存储器。存储器可以附加地存储装置10的整个操作所需要的数据、指令和软件。存储器120可以包括以下各项的至少一种类型的存储介质：闪速存储器类型、硬盘类型、固态盘(SSD)类型、硅盘驱动器(SDD)类型、多媒体卡微型、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和可编程只读存储器(PROM)。
在下文中，将参考图3至图5描述根据本公开的电池泄漏检测装置100计算第一绝缘电阻器11的电阻值和第二绝缘电阻器12的电阻值中的每一个的过程。现在，第一绝缘电阻器11的电阻值被称为“第一绝缘电阻值”或“RLeak(+)”，并且第二绝缘电阻器12的电阻值被称为“第二绝缘电阻值”或“RLeak(-)”。
图3是示出通过第一开关模式在电池组10中形成的第一电路CC1的示意电路图。当从第一开关模式的开始时间起已经经过一些时间时，其变成第一检测电压不再由于寄生电容器CP(+)、CP(-)而随着时间改变的稳定状态。因此，为了描述的方便，在本文中省略寄生电容器CP(+)、CP(-)。
参考图3，I1表示从第一保护电阻器111流向第一参考电阻器112的电流，I2表示从正极端子NP流向第一绝缘电阻器11的电流，并且I3表示从第二绝缘电阻器12流向负极端子NN的电流。
第一检测电压V1被表达为以下等式1。
<等式1>
V1＝I1R2
针对I1重写等式1，呈现以下等式2。
<等式2>
Figure BDA0002303834620000141
当第一分压单元110和第一绝缘电阻器11并联电连接时，建立被表示为以下等式3的关系。
<等式3>
I1R1+V1＝I2RLeak(+)
使用等式2来重写等式3，导出以下等式4。
<等式4>
Figure BDA0002303834620000142
同时，当对第一电路CC1应用基尔霍夫电流定律时，导出以下等式5。
<等式5>
I1+I2＝I3
将以上等式2和4代入以上等式5并针对I3重写它，呈现以下等式6。
<等式6>
Figure BDA0002303834620000143
同时，在电池20的端子电压是VBat的情况下，当对第一电路CC1应用基尔霍夫电压定律时，导出包括在以下等式7中的第一项的公式。附加地，使用通过以上等式4和6所获得的I2和I3来重写第一项的公式，导出包括在以下等式7中的最后项的公式。
<等式7>
VBat＝I2RLeak(+)+I3RLeak(-)
Figure BDA0002303834620000151
Figure BDA0002303834620000152
包括在以上等式7中的最后项的公式是计算第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻RLeak(-)所必需的两个电路公式中的一个。
图4是示出通过第二开关模式在电池组10中形成的第二电路CC2的示意电路图。类似于上述第一开关模式，当从第二开关模式的开始时间起已经过预定时间时，其变成第二检测电压不再由于寄生电容器CP(+)、CP(-)而随着时间改变的稳定状态。因此，为了描述的方便，在这里省略寄生电容器CP(+)、CP(-)。
参考图4，I1表示从第二参考电阻器122流向第二保护电阻器121的电流，I2表示从第二绝缘电阻器12流向负极端子NN的电流，并且I3表示从正极端子NP流向第一绝缘电阻器11的电流。
第二检测电压V2被表示达为以下等式8。
<等式8>
V2＝VDC-I1R2
针对I1重写以上等式8，呈现以下等式9。
<等式9>
Figure BDA0002303834620000161
当第二绝缘电阻器12并联电连接到第二分压单元120和直流电压源140的简单串联电路时，建立被表示为以下等式10的关系。
<等式10>
I1R1-V2＝I2RLeak(-)
使用等式9来重写等式10，导出以下等式11。
<等式11>
Figure BDA0002303834620000162
同时，当对第二电路CC2应用基尔霍夫电流定律时，导出以下等式12。
<等式12>
I3＝I1+I2
将以上等式9和11代入以上等式12并针对I3重写它，呈现以下等式13。
<等式13>
Figure BDA0002303834620000163
同时，在电池20的端子电压是VBat的情况下，当对第二电路CC2应用基尔霍夫电压定律时，导出包括在以下等式14中的第一项的公式。附加地，使用通过以上等式11和13所获得的I2和I3来重写第一项的公式，导出包括在以下等式14中的最后项的公式。
<等式14>
VBat＝I2RLeak(-)+I3RLeak(+)
Figure BDA0002303834620000171
Figure BDA0002303834620000172
包括在以上等式14中的最后项的公式是用于计算第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻值RLeak(-)的两个电路公式中的一个。
包括等式7中的最后项的公式和等式14中的最后项的公式的联立等式的解被表达为以下等式15。
<等式15>
Figure BDA0002303834620000173
Figure BDA0002303834620000174
Figure BDA0002303834620000175
Figure BDA0002303834620000176
Figure BDA0002303834620000177
Figure BDA0002303834620000178
在等式15中，R1、R2和VDC中的每一个被预设，并且VBat、V1和V2中的每一个均由电压测量单元150测量。电压测量单元150将指示VBat、V1和V2的每个测量信号输出到控制器170。V1和V2可以各自在VBat的测量时间之前和之后的预设时段(例如，5秒)内被测量。
控制器170可以基于由从电压检测单元130输出的测量信号所指示的VBat、V1和V2使用以上等式15来计算第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻值RLeak(-)中的每一个。
控制器170通过将第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻值RLeak(-)中的至少一个与给定参考电阻值进行比较来诊断电池20与接地之间的第一绝缘电阻器11和第二绝缘电阻器12。也就是说，控制器170监视第一绝缘电阻值RLeak(+)或第二绝缘电阻值RLeak(-)是否等于或小于参考电阻值。
电池泄漏检测装置100还可以包括用于与外部设备(例如，车辆的电子控制单元(ECU))通信的通信单元181。在这种情况下，控制器170可以通过通信单元181将第一绝缘电阻器11和第二绝缘电阻器12的诊断结果发送到外部设备30。
电池泄漏检测装置100还可以包括用于在视觉上或可听见地输出与第一绝缘电阻器11和第二绝缘电阻器12的诊断结果相对应的信息的警告单元182。在这种情况下，控制器170可以在电池20与接地之间的绝缘状态未被适当地维持时通过警告单元182来输出警告消息。例如，警告单元182可以包括发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、警报器或其组合。
控制器170可以包括处理器、专用集成电路(ASIC)、芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和本公开所属的技术领域中已知的数据处理设备，以使用先前描述的等式15来计算绝缘电阻并执行各种控制逻辑。
图5是示出根据本公开的实施例的用于计算电池与接地之间的绝缘电阻值的示例性方法的流程图。可以以预定时间间隔重复地执行图5的方法。
参考图5，在步骤S500中，控制器170从电压测量单元150接收指示电池20的端子电压Vbat的测量信号。
在步骤S510中，控制器170执行第一开关模式。当第一开关模式被执行时，开关驱动单元160向第一开关SW1输出第一开关信号(例如，预设高电平的电压)并且向第二开关SW2输出第二开关信号(例如，预设低电平的电压)。因此，第一开关SW1响应于第一开关信号而被接通，并且第二开关SW2响应于第二开关信号而被断开。
在步骤S520中，在第一开关模式正在被执行的同时控制器170从电压测量单元150接收指示第一检测电压V1的测量信号。也就是说，在第一开关模式正在被执行的同时第一检测电压V1由电压测量单元150测量。
在步骤S530中，控制器170执行第二开关模式。当第二开关模式被执行时，开关驱动单元160将第二开关信号输出到第一开关SW1并且将第一开关信号输出到第二开关SW2。因此，第一开关SW1响应于第二开关信号而被断开，而第二开关SW2响应于第一开关信号而被接通。
在步骤S540中，在第二开关模式正在被执行的同时控制器170从电压测量单元150接收指示第二检测电压V2的测量信号。也就是说，在第二开关模式运行的同时第二检测电压V2由电压测量单元150测量。
在步骤S550中，控制器170计算第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻值RLeak(-)中的每一个。在这种情况下，控制器170可以使用等式15基于VBat、V1和V2来计算第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻值RLeak(-)中的每一个。控制器170可以将第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻值RLeak(-)存储在存储器中。
图6和图7是示出根据本公开的另一实施例的用于检测电池泄漏的示例性方法的流程图，并且图8和图9是用于在描述图6和图7的方法时参考的示例性不同曲线图。图6和图7的方法在通过图5的方法来计算第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻值RLeak(-)之后被执行，并且可以每预定时间间隔重复地执行一次。
参考图6和图7，在步骤S600中，控制器170确定代表性绝缘电阻值是否大于预设参考电阻值(参见图8和图9中的RTH)。代表性绝缘电阻值可以是第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻值RLeak(-)中的任何一个，例如，第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻值RLeak(-)中的较小者。当步骤S600的值为“是”时，步骤S605被执行。当步骤S600的值为“否”时，即，当代表性绝缘电阻值等于或小于参考电阻值时，步骤S650被执行。
在步骤S605中，控制器170启动故障计数。可以通过初始化将故障计数设置为具体值，例如0。故障计数可以指示代表性绝缘电阻值连续地被计算为等于或小于预设参考电阻值的次数。
在步骤S610中，控制器170确定绝缘电阻值差是否小于预设参考差。绝缘电阻值差是前一代表性绝缘电阻值与上述代表性绝缘电阻值之间的差。也就是说，绝缘电阻值差＝|前一代表性绝缘电阻值-上述代表性绝缘电阻值|。
当在电池20与接地之间的绝缘被破坏的同时或者在其期间电压测量单元150中发生临时错误的很短时间内测量V1和V2中的至少一个时，第一绝缘电阻值RLeak(+)或第二绝缘电阻值RLeak(-)可能朝向参考电阻值RTH急剧增加或者减小。因此，等于或大于预设参考差的绝缘电阻值差指示下次将要确定的代表性绝缘电阻值将等于或小于参考电阻值。
当步骤S610的值为“是”时，步骤S620被执行。当步骤S610的值为“否”时，步骤S630被执行。
在步骤S620中，控制器170将第一值(例如，0)分配给诊断标志。第一值指示代表性绝缘电阻值是有效的。附加地，将第一值分配给诊断标志可以表示诊断标志的初始化。
在步骤S630中，控制器170将第二值(例如，1)分配给诊断标志。第二值指示代表性绝缘电阻值是无效的。
在步骤S642中，控制器170确定第二值是否被分配给诊断标志。将第二值分配给诊断标志表示在前一循环中执行了步骤S630。相反，未能将第二值分配给诊断标志——即，将第一值分配给诊断标志——表示在前一循环中执行了步骤S620。当步骤S642的值为“是”时，步骤S644被执行。当步骤S642的值为“否”时，方法结束。
在步骤S644中，控制器170激活计数指示符。
参考图7，如上所述，可以在步骤S600的值为“否”时执行步骤S650。在步骤S650中，控制器170增加故障计数。也就是说，每当代表性绝缘电阻值被确定为等于或小于预设参考电阻值时控制器170增加故障计数。故障计数是每次由控制器170更新的值，并且指示代表性绝缘电阻值迄今已连续地被确定为等于或小于预设参考电阻值的次数。
在步骤S660中，控制器170确定计数指示符是否被激活。当步骤S660的值为“否”时，步骤S670被执行。当步骤S660的值为“是”时，步骤S680被执行。
在步骤S670中，当计数指示符未被激活时，控制器170确定增加的故障计数是否等于或大于预设第一计数。在步骤S650中，当故障计数被编程为增加1时，第一计数可以是2或更大(优选地，3或更大)。当步骤S670的值为“是”时，步骤S690被执行。当步骤S670的值为“否”时，根据图6和图7的方法可以结束。
在步骤S680中，当计数指示符被激活时，控制器170确定增加的故障计数是否等于或大于预设第二计数。在这种情况下，预设第二计数小于预设第一计数。例如，在步骤S650中，当故障计数被编程为增加1并且第一计数是10时，第二计数可以是1～9中的任何一个。当步骤S680的值为“是”时，步骤S690被执行。当步骤S680的值为“否”时，根据图6和图7的方法可以结束。
步骤S670或S680的值为“是”表示检测到电池泄漏。因此，在步骤S690中，控制器170执行预设保护操作。在示例中，保护操作可以包括通知绝缘电阻值。也就是说，控制器170可以通过通信单元181将指示第一绝缘电阻值RLeak(+)和第二绝缘电阻值RLeak(-)的信号发送到外部设备30。在另一示例中，保护操作可以包括警告。也就是说，控制器170可以通过警告单元182输出警告消息。在再一个示例中，保护操作可以包括断开安全开关SW3。也就是说，控制器170可以使用开关驱动单元160来断开安全开关SW3。
图8和图9示出当预定时间被设置为10秒、第一计数被设置为3并且第二计数被设置为2时的代表性绝缘电阻值随着时间的示例性变化。因为预定时间是10秒，所以当i＝1～6时，ti+1-ti＝10秒。现在，假定在时间ti计算出的代表性绝缘电阻值基于在(ti-3秒)～(ti-1秒)的时间范围内测量的VBat、V1和V2。
图8的曲线图示出代表性绝缘电阻值随着时间的示例性变化。参考图8，时间T1与时间T2之间的时段表示在其期间电池20与接地之间的绝缘的击穿继续的时段或在其期间在电压测量单元150中存在临时错误的时段。在这种情况下，如果时间T2早于时间(t3-3秒)，则在t3计算出的代表性绝缘电阻值不受在T1与T2之间的时段内发生的情形影响。因此，预设第一计数被用于电池泄漏诊断。控制器170可以响应于在时间t3、时间t4和时间t5连续三次(＝预设第一计数)等于或小于预设参考电阻值的代表性绝缘电阻值而执行保护操作。
图9的曲线图示出代表性绝缘电阻值随着时间的示例性变化。参考图9，时间T3和时间T4之间的时段表示在其期间电池20与接地之间的绝缘的击穿继续的时段或在其期间在电压测量单元150中存在临时错误的时段。与图8相反，如果时间T4晚于时间(t3-3秒)，则在t3计算出的代表性绝缘电阻值受在T3与T4之间的时段内发生的情形影响，并且因此在t2计算出的前一代表性绝缘电阻值与在t3计算出的代表性绝缘电阻值之间的差——即，绝缘电阻值差ΔR——可以等于或大于预设参考差。因此，计数指示符被激活，并且代替预设第一计数，小于预设第一计数的预设第二计数被用于电池泄漏诊断。控制器170可以响应于在时间t4和时间t5连续两次(＝预设第二计数)等于或小于预设参考电阻值的代表性绝缘电阻值而执行保护操作。
在上文描述的本公开的实施例不仅通过装置和方法来实现，并且可以通过实现与本公开的实施例的配置相对应的功能的程序或上面记录有程序的记录介质来实现，并且此实施方式可以由本领域的技术人员从先前描述的实施例的公开内容中容易地实现。
虽然已在上文针对有限数目的实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此并且对于本领域的技术人员而言显然的是，可以在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围内对其做出各种修改和变化。
附加地，本领域的技术人员可以在不脱离本公开的技术方面的情况下对在上文描述的本公开做出许多替换、修改和变化，并且本公开不限于上述实施例和附图，并且可以将一些或所有实施例选择性地组合在一起以做出各种修改。

Claims (9)

1.一种用于检测电池泄漏的方法，包括：
计算指示电池与接地之间的绝缘状态的代表性绝缘电阻值；
确定所述代表性绝缘电阻值是否大于预设参考电阻值；
当所述代表性绝缘电阻值大于所述预设参考电阻值时确定绝缘电阻值差是否小于预设参考差，其中，所述绝缘电阻值差是前一代表性绝缘电阻值与所述代表性绝缘电阻值之间的差；
当所述绝缘电阻值差小于所述预设参考差时将第一值分配给诊断标志；
当所述绝缘电阻值差等于或大于所述预设参考差时将第二值分配给所述诊断标志；以及
当所述第二值被分配给所述诊断标志时激活计数指示符，
当所述代表性绝缘电阻值等于或小于所述预设参考电阻值时增加故障计数；
当所述代表性绝缘电阻值等于或小于所述预设参考电阻值时确定所述计数指示符是否被激活；
当所述计数指示符未被激活时确定所增加的故障计数是否等于或大于预设第一计数；以及
当所增加的故障计数等于或大于所述预设第一计数时执行保护操作，
其中，所述第一值指示所述代表性绝缘电阻值是有效的，并且
所述第二值指示所述代表性绝缘电阻值是无效的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述代表性绝缘电阻值是所述电池的正极端子与所述接地之间的第一绝缘电阻值以及所述电池的负极端子与所述接地之间的第二绝缘电阻值中的较小者。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
当所述计数指示符被激活时确定所增加的故障计数是否等于或大于预设第二计数；以及
当所增加的故障计数等于或大于所述预设第二计数时执行所述保护操作。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预设第二计数小于所述预设第一计数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述保护操作包括断开安装在所述电池内串联连接的两个相邻的电池单体之间的安全开关。
6.一种用于检测电池泄漏的装置，包括：
开关单元，所述开关单元包括第一开关和第二开关；
第一分压单元，所述第一分压单元包括第一保护电阻器和第一参考电阻器，其中，当所述第一开关被接通时所述第一保护电阻器和所述第一参考电阻器串联连接在电池的正极端子与接地之间；
第二分压单元，所述第二分压单元包括第二保护电阻器和第二参考电阻器，其中，当所述第二开关被接通时所述第二保护电阻器和所述第二参考电阻器串联连接在所述电池的负极端子与所述接地之间；
电压测量单元，所述电压测量单元被配置成测量来自所述第一分压单元的第一检测电压和来自所述第二分压单元的第二检测电压；
开关驱动单元，所述开关驱动单元被配置成独立地控制所述第一开关和所述第二开关；以及
控制器，所述控制器被配置成：基于在形成所述第一开关被接通并且所述第二开关被断开的第一电路的同时由所述电压测量单元测量的所述第一检测电压以及在形成所述第一开关被断开并且所述第二开关被接通的第二电路的同时由所述电压测量单元测量的所述第二检测电压来计算所述电池的正极端子与所述接地之间的第一绝缘电阻值和所述电池的负极端子与所述接地之间的第二绝缘电阻值，
其中，所述控制器被配置成：
确定代表性绝缘电阻值是否大于预设参考电阻值，其中，所述代表性绝缘电阻值是所述第一绝缘电阻值和所述第二绝缘电阻值中的任何一个，
当所述代表性绝缘电阻值大于所述预设参考电阻值时确定绝缘电阻值差是否小于预设参考差，其中，所述绝缘电阻值差是前一代表性绝缘电阻值与所述代表性绝缘电阻值之间的差，
当所述绝缘电阻值差小于所述预设参考差时将第一值分配给诊断标志，
当所述绝缘电阻值差等于或大于所述预设参考差时将第二值分配给所述诊断标志，
当所述第二值被分配给所述诊断标志时激活计数指示符，
当所述代表性绝缘电阻值等于或小于所述预设参考电阻值时增加故障计数，
当所述计数指示符未被激活时确定所增加的故障计数是否等于或大于预设第一计数，
当所增加的故障计数等于或大于所述预设第一计数时执行保护操作，
所述第一值指示所述代表性绝缘电阻值是有效的，并且
所述第二值指示所述代表性绝缘电阻值是无效的。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器被配置成：
当所述计数指示符被激活时确定所增加的故障计数是否等于或大于预设第二计数，其中，所述预设第二计数小于所述预设第一计数，并且
当所述增加的故障计数等于或大于所述预设第二计数时执行所述保护操作。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述保护操作包括断开安装在所述电池内串联连接的两个相邻的电池单体之间的安全开关。
9.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求6至8中的任何一项所述的装置。
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