专利名称：用于感测电池的泄漏电流的设备和方法以及包括该设备的电池驱动设备和电池组的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于感测电池的泄漏电流的设备和方法，更具体地涉及用于感测在诸如电动车辆和混合车辆的、要求高电压的电池电源系统中采用的电池的泄漏电流的设备和方法。
背景技术：
近来，随着化石燃料的穷尽和环境污染，可以通过电池驱动而不使用化石燃料的电动车辆或混合车辆(以下，统称为电动车辆)产生了更大的吸引力。用于电动车辆的电池大多数是二次电池。二次电池被分类为锂系列电池和镍氢系列电池。锂系列电池主要被应用到小尺寸的产品，诸如数字照相机、P_DVD、MP3P、蜂窝电话、PDA、便携游戏装置、电动工具和电动自行车，并且镍氢系列主要被应用到诸如车辆的要求高功率的产品。使用电池的任何装置需要将在电池和装置之间的绝缘保持在良好的状态中。电池的不良绝缘引起泄漏电流，这导致各种问题。作为参考，电池的泄漏电流引起电池的意外放电，或包括在装置中的电子设备的故障。而且，诸如电动车辆的使用高压电池的设备中使用的电池的泄漏电流可能对人带来致命的电击。因此，在现有技术中，要求开发一种用于精确地和彻底地检测电池的泄漏电流的方案。
发明内容
技术问题本发明被设计来解决上面的问题，因此，本发明涉及提供用于感测电池的泄漏电流的设备和方法，以及包含上面的设备的电池组和电池驱动设备，其中，用于感测电池的泄漏电流的设备和方法可以以容易和精确的方式使用简单的泄漏电流感测电路配置来感测电池的泄漏电流。技术方案在本发明的一个方面，提供了一种用于感测电池的泄漏电流的设备，所述设备包括浮动电容器，其使用从电池的正极端子或者负极端子检测的电压来进行充电；DC(直流)电压施加单元，用于当测量所述电池的所述负极端子的检测电压时，向所述负极端子施加DC电压；端子选择切换单元，用于选择所述正极端子或所述负极端子的电压检测路径；充电切换单元，用于使用从所选择的电压检测路径检测的、所述正极或负极端子的检测电压来对所述浮动电容器进行充电，并且然后将所述浮动电容器与所述电压检测路径分离；电压感测单元，用于感测充电到已分离的浮动电容器的、所述正极或负极端子的所述检测电压；以及，泄漏电流确定单元，用于基于由所述电压感测单元感测的、所述电池的所述正极和负极端子的所述检测电压来计算泄漏电阻，并且然后将所计算的泄漏电阻与标准绝缘电阻作比较，以确定是否出现泄漏电流。
根据本发明的用于感测电池的泄漏电流的设备进一步包括安装在所述电池的所述正极和负极端子之间的第一线上的第一电压分配节点，其中，所述端子选择切换单元包括分别安装在所述第一电压分配节点和所述电池的所述正极和负极端子之间的第一和第
二开关。根据本发明的用于感测电池的泄漏电流的设备进一步包括安装在所述第一电压分配节点和地之间的第二线上的第二电压分配节点，其中，所述浮动电容器安装在从自所述第二电压分配节点延伸的第三线分支出的第四线上。根据本发明，所述用于感测电池的泄漏电流的设备可以进一步包括电压施加切换单元，用于向所述电压感测单元施加充电到所述浮动电容器的、所述电池的所述正极或负极端子的所述检测电压。根据本发明，所述DC电压施加单元可以包括第一开关，其被安装在所述第二电压分配节点和地之间；第二开关，其被安装在从所述第二电压分配节点和所述第一开关之间分支出的导电线上；以及，DC电源，用于当所述第二开关接通时，向所述第二电压分配节点施加DC电压。优选的是，所述泄漏电流确定单元可以包括开关控制器，用于控制所述端子选择切换单元和所述充电切换单元的操作；A/D (模/数)转换器，用于将从所述电压感测单元输出的模拟电压信号转换为数字电压信号；以及，CPU (中央处理单元)，用于基于从所述A/ D转换器接收的所述数字电压信号来计算泄漏电阻，并且然后将所计算的泄漏电阻与标准绝缘电阻作比较，以确定是否出现泄漏电流。优选的是，所述电压感测单元可以包括差分放大器，所述差分放大器用于感测从所述浮动电容器输出的电压。优选的是，所述泄漏电流确定单元可以在检测充电到所述浮动电容器的所述电压之前控制所述充电切换单元，使得将所述浮动电容器与所选择的电压检测路径电分离。根据本发明，所述泄漏电流确定单元可以根据下面的等式来计算泄漏电阻等式
权利要求
1.一种用于感测电池的泄漏电流的设备，包括浮动电容器，所述浮动电容器使用从电池的正极端子或者负极端子检测的电压来进行充电；DC(直流)电压施加单元，所述DC电压施加单元用于当测量所述电池的所述负极端子的检测电压时，向所述负极端子施加DC电压；端子选择切换单元，所述端子选择切换单元用于选择所述正极端子或所述负极端子的电压检测路径；充电切换单元，所述充电切换单元用于使用从所选择的电压检测路径检测的、所述正极或负极端子的检测电压来对所述浮动电容器进行充电，并且然后将所述浮动电容器与所述电压检测路径分离；电压感测单元，所述电压感测单元用于感测充电到已分离的浮动电容器的、所述正极或负极端子的所述检测电压；以及，泄漏电流确定单元，所述泄漏电流确定单元用于基于由所述电压感测单元感测的、所述电池的所述正极和负极端子的所述检测电压来计算泄漏电阻，并且然后将所计算的泄漏电阻与标准绝缘电阻作比较，以确定是否出现泄漏电流。
2.根据权利要求1所述的用于感测电池的泄漏电流的设备，进一步包括安装在所述电池的所述正极和负极端子之间的第一线上的第一电压分配节点，其中，所述端子选择切换单元包括分别安装在所述第一电压分配节点和所述电池的所述正极和负极端子之间的第一和第二开关。
3.根据权利要求1所述的用于感测电池的泄漏电流的设备，进一步包括安装在所述第一电压分配节点和地之间的第二线上的第二电压分配节点，其中，所述浮动电容器安装在从自所述第二电压分配节点延伸的第三线分支出的第四线上。
4.根据权利要求1所述的用于感测电池的泄漏电流的设备，进一步包括电压施加切换单元，用于向所述电压感测单元施加充电到所述浮动电容器的、所述电池的所述正极或负极端子的所述检测电压。
5.根据权利要求1所述的用于感测电池的泄漏电流的设备，其中，所述DC电压施加单元包括第一开关，所述第一开关被安装在所述第二电压分配节点和地之间；第二开关，所述第二开关被安装在从所述第二电压分配节点和所述第一开关之间分支出的导电线上；以及，DC电源，所述DC电源用于当所述第二开关接通时，向所述第二电压分配节点施加DC电压。
6.根据权利要求1所述的用于感测电池的泄漏电流的设备，其中，所述泄漏电流确定单元包括开关控制器，所述开关控制器用于控制所述端子选择切换单元和所述充电切换单元的操作；A/D(模/数)转换器，所述A/D(模/数)转换器用于将从所述电压感测单元输出的模拟电压信号转换为数字电压信号；以及，CPU(中央处理单元)，所述CPU(中央处理单元)用于基于从所述A/D转换器接收的所述数字电压信号来计算泄漏电阻，并且然后将所计算的泄漏电阻与标准绝缘电阻作比较， 以确定是否出现泄漏电流。
7.根据权利要求6所述的用于感测电池的泄漏电流的设备，其中，所述电压感测单元包括差分放大器，所述差分放大器用于感测从所述浮动电容器输出的电压。
8.根据权利要求1所述的用于感测电池的泄漏电流的设备，其中，所述泄漏电流确定单元在检测充电到所述浮动电容器的所述电压之前控制所述充电切换单元，使得将所述浮动电容器与所选择的电压检测路径电分离。
9.根据权利要求1所述的用于感测电池的泄漏电流的设备，其中，所述泄漏电流确定单元根据下面的等式来计算泄漏电阻等式yJE-Va+Vb)‘一e ‘ Τν^νΓΓ其中，Ri是所述设备的内部电阻，E是所述电池的两端的电压，Va是充电到所述浮动电容器的、所述正极端子的所述检测电压，并且，Vb是充电到所述浮动电容器的、所述负极端子的所述检测电压。
10.根据权利要求1所述的用于感测电池的泄漏电流的设备，其中，所述泄漏电流确定单元进一步包括泄漏电流警告单元，所述泄漏电流警告单元用于可视地或可听地警告泄漏电流的出现，并且其中，所述泄漏电流警告单元在出现泄漏电流的情况下发出可视或可听的警告。
11.根据权利要求1所述的用于感测电池的泄漏电流的设备，其中，所述泄漏电流确定单元当所计算的泄漏电阻小于所述标准绝缘电阻时，确定出现泄漏电流。
12.—种电池组，所述电池组包括根据权利要求1至11的任何一项所述的用于感测电池的泄漏电流的设备。
13.—种电池驱动设备，所述电池驱动设备包括根据权利要求1至11的任何一项所述的用于感测电池的泄漏电流的设备。
14.一种用于感测电池的泄漏电流的方法，包括(a)选择电池的正极端子的电压检测路径，使用所述电池的所述正极端子的检测电压来对浮动电容器进行充电，并且在将所述浮动电容器与所述电压检测路径电分离的状态中感测所述正极端子的所充电的检测电压；(b)选择所述电池的负极端子的电压检测路径，向所述电池的所述负极端子施加DC电压，以使用所述电池的所述负极端子的检测电压来对所述浮动电容器进行充电，并且在将所述浮动电容器与所述电压检测路径电分离的状态中感测所述负极端子的所充电的检测电压；(c)基于所述正极和负极端子的所感测的检测电压来计算泄漏电阻；以及(d)将所计算的泄漏电阻与标准绝缘电阻作比较，以确定是否出现泄漏电流。
15.根据权利要求14所述的用于感测电池的泄漏电流的方法，其中，在步骤(c)中，根据下面的等式来计算所述泄漏电阻等式
16.根据权利要求14所述的用于感测电池的泄漏电流的方法，进一步包括 在确定出现泄漏电流的情况下，发出可视或可听的警告。
17.根据权利要求14所述的用于感测电池的泄漏电流的方法，其中，当所计算的泄漏电阻小于所述标准绝缘电阻时，确定出现泄漏电流。
全文摘要
本发明涉及用于感测电池的泄漏电流的设备和方法，以及包括该设备的电池驱动设备和电池组。根据本发明的用于感测电池的泄漏电流的设备包括浮动电容器，其用于存储从电池的正极端子或者负极端子检测的电压；DC电压施加单元，用于当测量负极端子的检测电压时，向负极端子施加DC电压；端子选择切换单元，用于选择正极或负极端子的电压检测路径；充电切换单元，用于使用从选择的电压检测路径检测的检测电压来对浮动电容器进行充电，并且将浮动电容器与电压检测路径分离；电压感测单元，用于感测充电到已分离的浮动电容器的、电池的正极端子或负极端子的检测电压；以及，泄漏电流确定单元，用于通过使用由电压感测单元感测的、电池的正极端子或负极端子的检测电压来计算泄漏电阻，并且通过计算的泄漏电阻与基准绝缘电阻的比较，确定是否出现泄漏电流。
文档编号G01R31/02GK102171578SQ200980139212
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者康柱铉, 权洞槿, 李相勋, 金智浩 申请人:株式会社Lg化学