JP2013140162A

JP2013140162A - 絶縁抵抗測定回路

Info

Publication number: JP2013140162A
Application number: JP2013000425A
Authority: JP
Inventors: Gyun Hae Fu; ギュンヘフー
Original assignee: SK Innovation Co Ltd
Current assignee: SK Innovation Co Ltd
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2033-01-07
Also published as: US9024646B2; US20130176042A1; KR20130080579A; JP5560474B2; KR101908637B1

Abstract

【課題】本発明は、絶縁抵抗測定回路に関する。
【解決手段】本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路は、バッテリーのプラス端子及び第２演算増幅器に連結される第１演算増幅器と、前記バッテリーのマイナス端子及び前記第１演算増幅器に連結される前記第２演算増幅器と、前記プラス端子と、前記第１演算増幅器の非反転端子との間に連結される第１スィッチと、前記マイナス端子と、前記第２演算増幅器の反転端子との間に連結される第２スィッチと、を含み、前記第１演算増幅器及び前記第２演算増幅器は接地により互いに連結されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、絶縁抵抗測定回路に関し、より詳細には、ハイブリッドカーの高電圧バッテリーの絶縁が破壊されたか否かをリアルタイムで確認することができる絶縁抵抗測定回路に関する。

図１は、ほとんどのバッテリー管理システムで使用している接地故障検出（ＧＦＤ; Ground Fault Detection）回路である。

接地故障検出回路は、バッテリーのプラス端子、接地、バッテリーのマイナス端子に連結される電流経路を形成した後、抵抗（Ｒ）にかかる電圧を測定して絶縁が破壊されたか否かを判別する。

即ち、接地故障検出回路は、高電圧バッテリーにかかる電圧（Ｖ）を用いてスィッチ（Ｓ（＋）及びＳ（−））を交互に開閉しながら抵抗（Ｒ）に分配されてかかる電圧を測定し、所定以上の電圧がかかると絶縁抵抗値（ＲＩＳＯ）が小くなり絶縁が破壊されたと判断する。

従って、接地故障検出回路は、同一の絶縁抵抗値（ＲＩＳＯ）であっても、バッテリーの電圧（Ｖ）の変化に伴い演算増幅器にかかる電圧が変化する問題点がある。また、図１に図示された回路は、バッテリーのプラス端子と車両のグラウンドとの間の絶縁抵抗（ＲＩＳＯ＋）を測定する場合にはバッテリーのマイナス端子と車両のグラウンドとの間の絶縁抵抗（ＲＩＳＯ−）が無限大の抵抗値を有していると仮定し、反面、バッテリーのマイナス端子と車両のグラウンドとの間の絶縁抵抗（ＲＩＳＯ−）を測定する場合にはバッテリーのプラス端子と車両のグラウンドとの間の絶縁抵抗（ＲＩＳＯ＋）が無限大の抵抗値を有していると仮定する。従って、従来の接地故障検出回路は、バッテリーのプラス端子側とマイナス端子側の両方の絶縁が破壊された場合、即ち、バッテリーのプラス端子と車両のグラウンドの間の絶縁抵抗（ＲＩＳＯ＋）と、バッテリーのマイナス端子と車両のグラウンドの間の絶縁抵抗（ＲＩＳＯ−）の両方の値が小さい場合には絶縁破壊を正常に測定することができない問題点がある。

従って、バッテリーのプラス端子、接地、バッテリーのマイナス端子に連結される電流経路を構成する接地故障検出回路を使用することなく絶縁が破壊されたか否かを判別することができる回路の開発が要求されている。

韓国特許公開２００９−００２４５７３

本発明は、前記のような従来技術を改善するために導き出されたものであって、バッテリーのプラス端子またはマイナス端子に特定の電源をスィッチを介して直接連結した後、絶縁抵抗にかかる電圧を直接センシングすることにより絶縁が破壊されたか否かを判別する絶縁抵抗測定回路を提供することを目的とする。

前記の目的を果し、従来技術の問題点を解決するために、本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路は、バッテリーのプラス端子及び第２演算増幅器に連結される第１演算増幅器と、前記バッテリーのマイナス端子及び前記第１演算増幅器に連結される前記第２演算増幅器と、前記プラス端子と、前記第１演算増幅器の非反転端子との間に連結される第１スィッチと、前記マイナス端子と、前記第２演算増幅器の反転端子との間に連結される第２スィッチと、を含み、前記第１演算増幅器及び前記第２演算増幅器は互いに接地により連結されていることを特徴とする。

また、本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路において、前記第１演算増幅器は、前記プラス端子と前記接地との間に連結された絶縁抵抗に印加される電圧をセンシングして、出力端子から出力することを特徴とする。

また、本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路において、前記第２演算増幅器は、前記マイナス端子と前記接地との間に連結される絶縁抵抗に印加される電圧をセンシングして、出力端子から出力することを特徴とする。

また、本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路において、前記第１スィッチ及び前記第２スィッチは、前記バッテリーの管理システム回路の内部で生成される電源を用いて周期的にオン、オフされることを特徴とする。

また、本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路において、前記バッテリーはハイブリッドカーの高電圧バッテリーであることを特徴とする。

本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路によると、回路費用を追加することなくバッテリーのプラス端子と車両のグラウンドとの間の絶縁抵抗と、バッテリーのマイナス端子と車両のグラウンドとの間の絶縁抵抗の両方が破壊された場合にもそれぞれを正常にセンシングすることができ、バッテリーの充電量及び放電量の変化に関係なく、絶縁が破壊されたか否かを常に正確にセンシングすることができる。

ほとんどのバッテリー管理システムで使用している接地故障検出（ＧＦＤ; Ground Fault Detection）回路を図示した回路図である。本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路を図示した回路図である。本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路を利用するための概略的なブロック図である。本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路の作動の流れを図示したフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して本発明の絶縁抵抗測定回路について詳細に説明する。下記に紹介される図面は、当業者に本発明の思想を充分に伝達するための例として提供されるものである。従って、本発明は、下記に提示される図面に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。また、明細書全体にかけて同一の参照番号は同一の構成要素を示す。

ここで用いられる技術用語及び科学用語において他の定義がない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有した者が通常理解している意味を有し、下記の説明及び添付の図面において本発明の要旨を不明瞭にする可能性のある公知の機能及び構成に対する説明は省略する。

図２は本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路の構成を図示した回路図である。

本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路は、図２に図示されたように、バッテリー１１０と、第１演算増幅器１２０と、第２演算増幅器１３０と、第１スィッチ１４０と、第２スィッチ１５０と、第３スィッチ１６０と、第４スィッチ１７０と、を含むことができる。

第１演算増幅器１２０は、バッテリー１１０のプラス端子及び第２演算増幅器１３０に連結され、第２演算増幅器１３０は、バッテリー１１０のマイナス端子及び第１演算増幅器１２０に連結される。

第１スィッチ１４０は、バッテリー１１０のプラス端子と第１演算増幅器１２０の非反転端子との間に連結され、第２スィッチ１５０は、バッテリー１１０のマイナス端子と第２演算増幅器１３０の反転端子との間に連結される。

第１スィッチ１４０と第１演算増幅器１２０の非反転端子との間には第３スィッチ１６０が連結されることができる。

第２スィッチ１５０と第２演算増幅器１３０の反転端子との間には第４スィッチ１７０が連結されることができる。

第１演算増幅器１２０及び第２演算増幅器１３０は、図２に図示されたように、接地により連結されることができる。

第１演算増幅器１２０は、バッテリー１１０のプラス端子と接地との間に連結された絶縁抵抗（ＲＩＳＯ＋）１８０に印加される電圧をセンシングして、出力端子から出力する。

第２演算増幅器１３０は、バッテリー１１０のマイナス端子と接地との間に連結された絶縁抵抗（ＲＩＳＯ−）１９０に印加される電圧をセンシングして、出力端子から出力する。

ここで、絶縁抵抗（ＲＩＳＯ＋、ＲＩＳＯ−）１８０、１９０は、図２に点線で表示されている抵抗であって、実際に回路に連結される抵抗ではなく、バッテリー１１０のプラス端子及びマイナス端子それぞれと、車両のグラウンドと、が絶縁されることにより生じる仮想の抵抗である。

第１スィッチ１４０及び第２スィッチ１５０は、バッテリー１１０の管理システム回路の内部で生成される電源を用いて周期的にオン、オフされる。

本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路は、第１スィッチ１４０及び第２スィッチ１５０を周期的にオン、オフしながら絶縁抵抗（ＲＩＳＯ＋、ＲＩＳＯ−）１８０、１９０にかかる電圧（Ｖ（＋）、Ｖ（−））をセンシングして絶縁が破壊されたか否かを確認する。即ち、絶縁抵抗（ＲＩＳＯ＋）１８０にかかる電圧（Ｖ（＋））を測定する場合には第１スィッチ１４０及び第３スィッチ１６０をオンし、絶縁抵抗（ＲＩＳＯ−）１９０にかかる電圧（Ｖ（−））を測定する場合には第２スィッチ１５０及び第４スィッチ１７０をオンする。

このように、本発明の絶縁抵抗測定回路によると、回路費用を追加することなく、バッテリーのプラス端子と車両のグラウンドとの間の絶縁抵抗と、バッテリーのマイナス端子と車両のグラウンドとの間の絶縁抵抗の両方が破壊された場合にもそれぞれを正常にセンシングすることができ、バッテリーの充電量及び放電量の変化に関係なく、絶縁が破壊されたか否かを常に正確にセンシングすることができる。

また、本発明の絶縁抵抗測定回路をリレーの両端、即ち、バッテリー側とインバータ側にそれぞれ配置することにより、絶縁抵抗がリレーの前段で破壊されたか後段で破壊されたかを判断することもできる。

図３は本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路を利用するための概略的なブロック図である。図３に図示されたように、本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路は、スィッチと電圧センシング回路とに大別される。ここで、スィッチは、第１スィッチ１４０、第２スィッチ１５０、第３スィッチ１６０、及び第４スィッチ１７０であり、電圧センシング回路は、第１演算増幅器１２０と、第２演算増幅器１３０と、を含む。図３に図示されたパワー回路は絶縁抵抗測定回路を駆動するためのものであって、図２にＶＤＤと図示した電源電圧を含む。図３に図示されたマイクロコントローラーユニット（ＭＣＵ）は、上述したように、絶縁抵抗測定回路の作動を制御して絶縁が破壊されたか否かを判別する。

図４は本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路の作動の流れを図示したフローチャートである。図４に図示されたように、本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路は、図３のスィッチを作動させ、バッテリーのプラス端子と接地との間に連結される絶縁抵抗に印加される電圧、またはバッテリーのマイナス端子と接地との間に連結される絶縁抵抗に印加される電圧を測定する。本発明の一実施例による絶縁抵抗測定回路は、このように測定された電圧に基づき絶縁が破壊されたか否かを判別する。

以上、本発明では、具体的な構成素子などの特定事項と限定された実施例について図面を参照して説明したが、これは本発明をより全般的に理解するために提供されるものに過ぎず、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明が属する分野において通常の知識を有した者であればこのような記載から様々な修正及び変形を行うことができる。

従って、本発明の思想は上述した実施例に限定されず、後述する特許請求の範囲だけでなく、本特許請求の範囲と均等または等価的な変形がある全てのものが本発明の思想の範疇に属すると言える。

１１０バッテリー
１２０第１演算増幅器
１３０第２演算増幅器
１４０第１スィッチ
１５０第２スィッチ
１６０第３スィッチ
１７０第４スィッチ

Claims

バッテリーのプラス端子及び第２演算増幅器に連結される第１演算増幅器と、
前記バッテリーのマイナス端子及び前記第１演算増幅器に連結される前記第２演算増幅器と、
前記プラス端子と、前記第１演算増幅器の非反転端子との間に連結される第１スィッチと、
前記マイナス端子と、前記第２演算増幅器の反転端子との間に連結される第２スィッチと、を含み、
前記第１演算増幅器及び前記第２演算増幅器は接地により互いに連結されている、絶縁抵抗測定回路。
前記第１演算増幅器は、前記プラス端子と前記接地との間に連結された絶縁抵抗に印加される電圧をセンシングして、出力端子から出力することを特徴とする、請求項１に記載の絶縁抵抗測定回路。
前記第２演算増幅器は、前記マイナス端子と前記接地との間に連結された絶縁抵抗に印加される電圧をセンシングして、出力端子から出力することを特徴とする、請求項１に記載の絶縁抵抗測定回路。
前記第１スィッチ及び前記第２スィッチは、前記バッテリーの管理システム回路の内部で生成される電源を用いて周期的にオン、オフされることを特徴とする、請求項１に記載の絶縁抵抗測定回路。
前記バッテリーは、ハイブリッドカーの高電圧バッテリーであることを特徴とする、請求項１に記載の絶縁抵抗測定回路。