CN102171578B

CN102171578B - 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

Info

Publication number: CN102171578B
Application number: CN2009801392125A
Authority: CN
Inventors: 康柱铉; 金智浩; 李相勋; 权洞槿
Original assignee: LG Chemical Co Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-09-01
Also published as: US8421466B2; EP2336794A2; WO2010024654A2; JP2014112086A; CN102171578A; JP2012501436A; WO2010024654A3; KR100958795B1; US20100237872A1; EP2336794B1; EP2336794A4; KR20100027085A; JP5674662B2

Abstract

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。

Description

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

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

R_{leakage} = R_{i} \times \frac{(E - V_{A} + V_{B})}{(V_{A} - V_{B})}

其中，R_i是所述设备的内部电阻，E是所述电池的两端的电压，V_A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，V_B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。

根据本发明，所述泄漏电流确定单元可以进一步包括泄漏电流警告单元，用于可视地或可听地警告泄漏电流的出现，并且所述泄漏电流警告单元可以在出现泄漏电流的情况下发出可视或可听的警告。

优选的是，所述泄漏电流确定单元可以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。

在本发明的另一个方面，可以提供一种电池组，所述电池组包括如上所述的用于感测电池的泄漏电流的设备。

在本发明的另一个方面，还提供了一种电池驱动设备，其包括如上所述的用于感测电池的泄漏电流的设备。

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。

有益效果

根据本发明，使用浮动电容器来感测由泄漏电流引起的电池的两个端子的电压变化，以确定是否出现泄漏电流，因此可以防止由于从电池组或负载引入的噪声而导致泄漏电压确定精度的变差。另外，可以在早期感测电池的泄漏电流的出现，然后防止电池被完全放电。而且，可以针对由泄漏电流引起的车辆的内部电子装置的故障或崩溃来采取保护性措施，并且也防止由电池的泄漏电流而引起的对人的伤害。另外，因为在感测充电到浮动电容器的电压之前将浮动电容器与电池电分离，所以可以减少从电池引入的噪声，这允许更精确地检测泄漏电流。

附图说明

附图图示了本发明的优选实施例，并且被包括以来与本发明的详细说明一起进一步理解本发明的精神，因此，本发明不应当被限制地解释为仅在附图中所示的内容。

图1是示出根据本发明的优选实施例的用于感测电池的泄漏电流的设备的电路图；

图2是示出根据本发明的优选实施例的泄漏电流确定单元的框图；

图3是图示根据本发明的优选实施例的用于感测电池的泄漏电流的方法的流程图。

具体实施方式

将参考附图详细描述本发明的优选实施例。在该描述之前，应当明白，在说明书和所附的权利要求中使用的术语不应当被解释为限于一般和词典的含义，而是应当基于允许本发明人适当地定义术语以获得最佳的解释的原则，根据与本发明的技术方面对应的含义和思想来进行解释。因此，在此提出的描述仅是仅用于说明目的的优选示例，而不意欲限制本发明的范围，因此应当明白，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对其建立其他等同物和修改。

图1是示出根据本发明的优选实施例的用于感测电池的泄漏电流的设备的电路图。

如图1中所示，根据本发明的电池泄漏电流感测设备300连接到电池200的两端，以便感测电池200的泄漏电流，其中，电池200具有多个单元，并且向负载系统100供电。

在这个实施例中，负载系统100是使用从电池200输出的电能的装置，并且它可以是诸如电动车辆或混合车辆的要求高功率的系统。消耗电能的负载系统100的负载L可以是：驱动电机，用于向电动车辆或混合车辆传送功率；或，DC至DC转换器，用于对从电池200输出的电压电平进行转换；等等。然而，本发明的负载系统100和包括在其中的负载L不限于上面的内容。在附图中，电容器元件C1是用于滤波在负载系统100中产生的噪声的滤波器，并且电容器元件C2和C3表示当电池200连接到负载L时，在电池200和负载L之间存在的电容器元件。

电池200是电能存储装置，并且电池200包括能够重复地充电和放电的多个电连接的单元电池。所述单元电池串联或并联。所述单元电池是本领域公知的包括超级电容器的电子双层电容器，或诸如锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池的二次电池。

根据本发明的电池泄漏电流感测设备300包括：浮动电容器C5，其使用从电池200的正极端子A或负极端子B检测的电压来充电；DC电压施加单元350，用于当对电池的负极端子B的检测电压进行测量时，向负极端子B施加DC电压；端子选择切换单元SW1、SW2，用于选择正极端子A或负极端子B的电压检测路径；充电切换单元SW3、SW4，用于使用从所选择的电压检测路径所检测的正极或负极端子A、B的检测电压来对浮动电容器C5进行充电；电压感测单元330，用于感测充电到浮动电容器C5的、电池的正极端子A或负极端子B的检测电压；以及，泄漏电流确定单元340，用于通过使用在所述电压感测单元330测量的正极和负极端子A、B的检测电压来计算泄漏电阻，并且将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，在电池200的正极端子A和负极端子B之间安装了第一线1。而且，从在第一线1上的第一电压分配节点n1分支出第二线2。第二线2连接到地，并且第二电压分配节点n2位于第二线2上。第三线3从第二电压分配节点n2分支出，第三线4从第三线3分支出。

端子选择切换单元SW1、SW2包括第一开关SW1和第二开关SW2。第一开关SW1被安装在电压分配节点n1和电池200的正极端子A之间，并且，第二开关SW2被安装在电压分配节点n1和电池200的负极端子B之间。而且，第一电阻器R1被安装在第一开关SW1和正极端子A之间，并且第二电阻器R2被安装在第二开关SW2和负极端子B之间。

端子选择切换单元选择电压检测路径。电压检测路径包括用于正极端子A的电压检测路径和用于负极端子B的电压检测路径。当端子选择切换单元的第一开关SW1接通时，选择用于正极端子A的电压检测路径。相反，当端子选择切换单元的第二开关SW2接通时，选择负极端子B的电压检测路径。

第三电阻器R3被安装在第二电压分配节点n2和第一电压分配节点n1之间。而且，电容器C4被安装在第二电压分配节点n2和地之间。根据端子选择切换单元SW1、SW2的选择性接通，使用电池200的正极端子A或负极端子B的检测电压来对电容器C4进行充电。

充电切换单元包括连接到浮动电容器C5的两端的第三开关SW3和第四开关SW4。如果充电切换单元被接通，则首先对电容器C4充电的正极端子A或负极端子B的检测电压其次对浮动电容器C5充电。

具有第五开关SW5和第六开关SW6的电压施加切换单元被插在电压感测单元330和浮动电容器C5之间。如果电压施加切换单元被接通，则向电压感测单元330施加充电到浮动电容器C5的电压。

电压感测单元330向泄漏电流确定单元340输出作为模拟电压信号的、在浮动电容器C5两端的电压。换句话说，电压感测单元330随后感测充电到浮动电容器C5的、正极端子A的检测电压和负极端子B的检测电压，以输出模拟电压信号。模拟电压信号包括与正极端子A的检测电压对应的第一模拟电压信号，和与负极端子B的极性相反的检测电压对应的第二模拟电压信号。优选的是，电压感测单元330可以包括差分放大器，但是本发明不限于此。

DC电压施加单元350包括：第四电阻器R4和第四开关SW7，它们随后被安装在第二电压分配节点n2和地之间；第八开关SW8，其被安装在从第四电阻器R4和第七开关SW7之间分支出的导电线上；以及，DC电源DC，用于当第八开关SW8被接通时，向第二电压分配节点n2施加正DC电压。

当检测电池的正极端子A的电压时，DC电压施加单元350允许从电池的正极端子A向第二线2流动的电流流向地。而且，当检测电池的负极端子B的电压时，DC电压施加单元350向负极端子B施加DC功率，使得与上面相反，电流从第二线2向电池的负极端子B流动。结果，向电容器C4和浮动电容器C5充电的电压具有相同的极性。如上所述，如果向浮动电容器C5充电的电压具有相同的极性，则可以简化电压感测单元330的电路配置。

分别在电池200的两端标示的正泄漏电阻Rleakage+和负泄漏电阻Rleakage-表示当出现泄漏电流时的状态，并且它们等同地表示了当出现泄漏电流时出现的虚拟电阻值。

图2是示出根据本发明的优选实施例的泄漏电流确定单元的框图。

参见图2，泄漏电流确定单元340包括：A/D转换器341、中央处理单元(CPU)342、开关控制器343、和泄漏电流警告单元344。

A/D转换器341将从电压感测单元330输出的模拟电压信号转换为数字电压信号。数字电压信号包括与正极端子A的检测电压对应的第一数字电压信号，和与负极端子B的检测电压对应的第二数字电压信号。

CPU 342从A/D转换器341接收数字电压信号，以计算泄漏电阻。换句话说，CPU 342将从A/D转换器341输入的数字化电压信号分类为正极端子A和负极端子B的电压，并且基于对于正极端子和负极端子分类的数字化电压信号，根据下面的等式1来计算电池200的泄漏电阻。

等式1

R_{leakage} = R_{i} \times \frac{(E - V_{A} + V_{B})}{(V_{A} - V_{B})}

其中，R_i是泄漏电流感测设备的内部电阻，E是电池的两端的电压，V_A是正极端子A的检测电压，并且，V_B是负极端子B的检测电压。在图1中，如果R1＝R2，则Ri＝R1+R3+R4。

而且，CPU 342将通过等式1计算的泄漏电阻与预设的标准绝缘电阻作比较，并且如果所计算的泄漏电阻小于标准绝缘电阻，则确定出现泄漏电流。

开关控制器343在CPU 342的控制下控制端子选择切换单元SW1、SW2，充电切换单元SW3、SW4，电压施加切换单元SW5、SW6和位于DC电压施加单元350中的开关SW7、SW8。

换句话说，开关控制器343控制端子选择切换单元SW1、SW2，充电切换单元SW3、SW4，电压施加切换单元SW5、SW6和位于于DC电压施加单元350中的开关SW7、SW8，使得用于电池200的正极和负极端子A、B的检测电压随后被存储到电容器C4和浮动电容器C5，因此可以向电压感测单元330施加所存储的检测电压。

在测量正极端子A的检测电压的情况下，开关控制器343接通端子选择切换单元的第一开关SW1和在DC电压施加单元350中的第七开关SW7，并且断开端子选择切换单元的第二开关SW2和在DC电压施加单元350中的第八开关SW8，以及充电切换单元310和电压施加切换单元320。然后，电流从电池的正极端子A流向电容器C4和第七开关SW7，并且结果，使用与正极端子A的检测电压对应的电压来对于电容器C4充电。随后，开关控制器343断开端子选择切换单元的第一开关和在DC电压施加单元350中的第七开关SW7，并且接通充电切换单元310，使得向电容器C4充电的正极端子A的检测电压被再一次充电到浮动电容器C5。因为在将正极端子A的电压充电到浮动电容器C5的同时，电压施加切换单元320保持断开状态，所以可以防止从电池200或负载系统100引入的噪声流入泄漏电流确定单元340。其后，在断开充电切换单元310的状态中接通电压施加切换单元320，使得向电压感测单元330施加充电到浮动电容器C5的、正极端子A的检测电压。然后，电压感测单元330向A/D转换器341输出与电池200的正极端子A的检测电压对应的第一模拟电压信号。因为当电压感测单元330感测到正极端子A的检测电压时，充电切换单元310处于断开状态，所以可以防止噪声从电池200或负载系统100向泄漏电流确定单元340流动。

然后，在测量负极端子B的检测电压的情况下，开关控制器343断开端子选择切换单元的第一开关SW1，接通第二开关SW2，断开DC电压施加单元350的第七开关SW7，接通第八开关SW8，并且断开充电切换单元310和电压施加切换单元320。然后，电流从DC电源DC的正极端子向电容器C4和电池的负极端子B流动，并且在这个过程中，与电池的负极端子B的检测电压对应的电压被充电到电容器C4。随后，开关控制器343断开端子选择切换单元的第二开关SW2和DC电压施加单元350的第八开关SW8，并且接通充电切换单元310。然后，向电容器C4充电的负极端子B的检测电压被再一次充电到浮动电容器C5。因为在负极端子B的检测电压被充电到浮动电容器C5的同时，电压施加切换单元320保持断开状态，所以可以防止噪声从电池200或负载系统100流入泄漏电流确定单元340内。其后，在断开充电切换单元310的状态中接通电压施加切换单元320，使得被充电到浮动电容器C5的负极端子B的检测电压被施加到电压感测单元330。然后，电压感测单元330向A/D转换器341输出与电池的负极端子B的检测电压对应的第二模拟电压信号。因为当电压感测单元330感测到负极端子B的检测电压时，充电切换单元310处于断开状态中，所以可以防止噪声从电池200或负载系统100向泄漏电流确定单元340内流动。

同时，可以使用差分放大器来实现电压感测单元330。然而，因为总是使用正电压来对浮动电容器C5充电，所以可以仅使用一个差分放大器来实现电压感测单元330，而不在电压感测单元330中包括极性反转电路。

根据本发明，泄漏电流确定单元340可以可听或可视地输出是否出现泄漏电流的确定结果。为了这个目的，泄漏电流确定单元340可以进一步包括泄漏电流警告单元344。

在该情况下，如果确定泄漏电流出现，则泄漏电流确定单元340向泄漏电流警告单元344输出泄漏电流出现信号。然后，泄漏电流警告单元344发出可听或可视警告以通知泄漏电流的出现。泄漏电流警告单元344可以是LED、LCD、警告装置或它们的组合。因此，泄漏电流警告单元344通过下述方式来向用户发出关于泄漏电流的出现的警告：闪烁LED，在LCD上输出警告消息，或通过警告装置来产生警告声音。然而，显然，本发明不限于上面的内容，而是可以通过采用各种可视或可听警告装置来作为泄漏电流警告单元344，从而以各种方式对本发明进行修改。

根据本发明的电池泄漏电流感测设备可以耦接到从电池接收功率的电池驱动设备。

作为一个示例，本发明的泄漏电流感测设备可以被包括在从电池接收功率的各种电子产品中，诸如笔记本、移动电话和个人便携多媒体再生器。

作为另一个示例，本发明的泄漏电流感测设备可以被包括在其中安装了电池的各种功率驱动设备中，诸如化石燃料车辆、电动车辆、混合车辆和电动自行车。

而且，对于本领域内的普通技术人员显而易见的是，可以将本发明的泄漏电流感测设备调整为PCB电路或根据要求的半导体电路(例如，ASIC：专用集成电路)，然后安装在电池组中。

应当注意，如果不特别说明，则下面描述的每一个步骤被CPU 342执行，并且每一个开关的操作伴随有通过CPU 342的开关控制器343的控制。

首先，在步骤S100中，为了感测电池的正极端子A的检测电压，端子选择切换单元的第一开关SW1接通，第二开关SW2断开，DC电压施加单元350的第七开关SW7接通，第八开关SW8断开，并且充电切换单元310和电压施加切换单元320断开。然后，与正极端子A的检测电压对应的电压首先被充电到电容器C4。

随后，在步骤S110中，端子选择切换单元的第一开关SW1和DC电压施加单元350的第七开关SW7断开，并且充电切换单元310接通，使得其次，向电容器C4充电的正极端子A的检测电压再一次被充电到浮动电容器C5。

其后，在步骤S120中，电压施加切换单元320在充电切换单元310断开的状态中被接通，使得充电到浮动电容器C5的正极端子的检测电压被施加到电压感测单元330。然后，电压感测单元330感测正极端子A的检测电压，并且向A/D转换器341输出第一模拟电压信号。作为响应，A/D转换器341将第一模拟电压信号转换为数字化电压信号，并且向CPU 342输入该数字化电压信号。

然后，在步骤S200中，为了感测电池200的负极端子B的检测电压，断开端子选择切换单元的第一开关SW1，接通第二开关SW2，断开DC电压施加单元的第七开关SW7，接通第八开关SW8，并且断开充电切换单元310和电压施加切换单元320。然后，在DC电压施加单元350中包括的DC功率被施加到电池200的负极端子B，以将电流向电池200的负极端子B和电容器C4流动，使得与负极端子B的检测电压对应的电压首先充电到电容器C4。

随后，在步骤S210中，端子选择切换单元的第二开关SW2和DC电压施加单元350的第八开关SW8被断开，并且充电切换单元310接通，使得其次，向电容器C4充电的负极端子B的检测电压再一次被充电到浮动电容器C5。

其后，在步骤S220中，电压施加切换单元320在充电切换单元310断开的状态中接通，使得充电到浮动电容器C5的负极端子B的检测电压被施加到电压感测单元330。然后，电压感测单元330感测负极端子B的检测电压，并且向A/D转换器341输出第二模拟电压信号。作为响应，A/D转换器341将第二模拟电压信号转换为数字化电压信号，并且向CPU 342输入数字化的电压信号。

在步骤S300中，基于在步骤S110和S210中测量的正极和负极端子A和B的检测电压来计算泄漏电阻。

在步骤S400中，将在步骤S300中计算的泄漏电阻与标准绝缘电阻作比较，以确定所计算的泄漏电阻是否小于标准绝缘电阻。

当在步骤S400中计算的泄漏电阻等于或大于标准绝缘电阻时，执行步骤S500，并且确定在电池中未出现泄漏电流。

当在步骤S400中计算的泄漏电阻小于标准绝缘电阻时，执行步骤S600，并且确定在电池中出现泄漏电流。

在步骤S700中，因为在步骤S600中确定出现泄漏电流，所以产生可视或可听的警告。

当需要在电池电源系统在运行的同时检测泄漏电流时，可以选择性地执行步骤S100至S700，或以预定的周期自动地重复步骤S100至S700。

产业适用性

根据本发明，使用浮动电容器来感测由泄漏电流引起的电池的两个端子的电压变化，以确定是否出现泄漏电流，因此可以防止由于从电池组或负载引入的噪声而导致泄漏电压确定精度的变差。另外，可以在早期感测电池的泄漏电流的出现，然后防止电池被完全放电。而且，可以针对由泄漏电流引起的车辆的内部电子装置的故障或崩溃来采取保护性措施，并且也防止由电池的泄漏电流而引起的对人的伤害。

在本发明的另一个方面，因为在感测充电到浮动电容器的电压之前将浮动电容器与电池电分离，所以可以减少从电池引入的噪声，这允许更精确地检测泄漏电流。

已经详细描述了本发明。然而，应当明白，详细说明和具体示例在指示本发明的优选实施例的同时仅通过例示而被给出，因为根据本详细说明，在本发明的精神和范围内的各种改变和修改将对于本领域内的技术人员将变得显而易见。

Claims

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2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3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：

第三开关，所述第三开关被安装在所述第二电压分配节点和地之间；

第四开关，所述第四开关被安装在从所述第二电压分配节点和所述第三开关之间分支出的导电线上；以及，

DC电源，所述DC电源用于当所述第四开关接通时，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

R_{leakage} = R_{i} \times \frac{(E - V_{A} + V_{B})}{(V_{A} - V_{B})}

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。

12.一种电池组，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。

13.一种电池驱动设备，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

R_{leakage} = R_{i} \times \frac{(E - V_{A} + V_{B})}{(V_{A} - V_{B})}

其中，R_i是用于感测电池的泄漏电流的设备的内部电阻，E是所述电池的两端的电压，V_A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，V_B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。

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。