JP6805462B2 - 絶縁抵抗算出システムおよび方法 - Google Patents

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Description

本出願は２０１７年０６月２７日付の韓国特許出願第１０−２０１７−００８１１７２号に基づいた優先権の利益を主張し、該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、絶縁抵抗算出システムおよび方法に関し、より具体的には、バッテリーの正極端子とシャーシを連結する抵抗およびバッテリーの負極端子とシャーシを連結する抵抗に印加されるバッテリーの電圧に基づいて、バッテリーの正極端子および負極端子とシャーシ間の絶縁抵抗を算出できる絶縁抵抗算出システムおよび方法に関する。
一般に、２次電池は、電気自動車、エネルギー貯蔵システムおよび無停電電源供給装置のような高容量を必要とする環境では、単位２次電池セル（Ｃｅｌｌ）を複数接合することによって一つのバッテリーモジュールとして用いることができ、場合によってはバッテリーモジュールを複数接合して用いることができる。
複数のバッテリーモジュールを接合して高電圧バッテリーとして用いる場合、使用者が感電するのを防止し、バッテリーの望まない放電が発生するのを防止するために、一定レベル以上の絶縁抵抗を維持しなければならない。例えば、複数のバッテリーモジュールを接合した高電圧バッテリーが車両に適用されて用いられる場合、バッテリーの正極と車両のシャーシ（Ｃｈａｓｓｉｓ）間、バッテリーの負極と車両のシャーシ間の絶縁抵抗を測定し、絶縁抵抗が一定レベル以下に落ちないように維持しなければならない。
従来のバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）内でバッテリーの正極および負極とシャーシ間の絶縁抵抗を測定する方法は、ＢＭＳ内の測定抵抗を、シャーシを基準にバッテリーの正極と負極に連結し、スイッチング制御を通じてＢＭＳ内の測定抵抗の連結状態を順次変更して絶縁抵抗を算出するものであった。
一方、従来の絶縁抵抗を算出する方法は、シャーシを基準電圧に用いるＢＭＳにのみ適用可能であるという問題があり、バッテリー分離ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ Ｕｎｉｔ；ＢＤＵ）などのようにシャーシと連結されない装置の場合には絶縁抵抗を算出できないという問題がある。
そこで、本発明者は、従来の絶縁抵抗算出方法が有する問題を解決するために、シャーシを基準にせず、バッテリーの負極端子側の電圧を基準に、バッテリーの正極端子とシャーシ間の絶縁抵抗およびバッテリーの負極端子とシャーシ間の絶縁抵抗を算出できる絶縁抵抗算出システムおよび方法を開発するに至った。
本発明は、上述した問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明の目的は、バッテリーの負極端子側の電圧を基準に、バッテリーの正極端子および負極端子とシャーシ間に連結される第１〜３抵抗部の導通状態に応じて測定されるバッテリーの電圧を用いて絶縁抵抗を算出することによって、バッテリーの正極端子とシャーシ間の絶縁抵抗およびバッテリーの負極端子とシャーシ間の絶縁抵抗を算出できる絶縁抵抗算出システムおよび方法を提供することにある。
本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システムは、バッテリーの正極端子とシャーシ（Ｃｈａｓｓｉｓ）を連結する第１抵抗部、前記バッテリーの負極端子と前記シャーシを連結する第２抵抗部、前記バッテリーの負極端子と前記シャーシを連結し、前記第２抵抗部と並列連結される第３抵抗部、および前記第１〜３抵抗部の導通状態を制御する制御部を含み、前記制御部は、前記バッテリーの負極端子側の電圧を基準に、前記第１〜３抵抗部の導通状態に応じて前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を用いて前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗および前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出する。
一つの実施形態において、前記絶縁抵抗算出システムは、前記第１〜３抵抗部の導通状態に応じて前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を測定する電圧測定部、および測定された前記バッテリーの電圧を格納する格納部をさらに含んでもよい。
一つの実施形態において、前記電圧測定部は、前記バッテリーの電圧、前記第１および第２抵抗部の導通状態がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧および前記第１〜第３抵抗部の導通状態がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を順次測定してもよく、前記制御部は、前記電圧測定部が既に設定された時間間隔をおいて測定するように制御してもよい。
一つの実施形態において、前記電圧測定部は、前記第１〜３抵抗部の導通状態に関係なく前記バッテリーの電圧を測定してもよく、前記制御部は、測定された前記バッテリーの電圧に基づいて前記バッテリーの平均電圧を算出し、算出された前記平均電圧を用いて前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗および前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出してもよい。
一つの実施形態において、前記制御部は、下記の数学式１に基づいて前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出してもよい。
＜数学式１＞
ここで、Ｒｎは前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗、ＲＥは前記第２抵抗部の抵抗値、ＲＦは前記第３抵抗部の抵抗値、Ｖは前記バッテリーの電圧値、ＶＧＥＦは前記第１〜第３抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値、およびＶＧＥは前記第１および第２抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値である。
一つの実施形態において、前記制御部は、下記の数学式２に基づいて前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出してもよい。
＜数学式２＞
ここで、ＲＰは前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗、ＲＧは前記第１抵抗部の抵抗値、ＲＦは前記第３抵抗部の抵抗値、Ｖは前記バッテリーの電圧値、ＶＧＥＦは前記第１〜第３抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値、およびＶＧＥは前記第１および第２抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値である。
一つの実施形態において、前記第１〜３抵抗部は、一つ以上の抵抗およびスイッチング部を各々含んでもよく、前記一つ以上の抵抗は、前記バッテリーを管理するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）内に実装されてもよい。
本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出方法は、バッテリーの正極端子と車両のシャーシ（Ｃｈａｓｓｉｓ）を連結する第１抵抗部、前記バッテリーの負極端子と前記シャーシを連結する第２抵抗部および前記第２抵抗部と並列連結される第３抵抗部の導通状態を制御するステップ、前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を測定するステップ、および前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗および前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出するステップを含み、前記算出するステップは、前記バッテリーの負極端子側の電圧を基準に、前記第１〜３抵抗部の導通状態に応じて前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を用いて前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗および前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出するステップを含んでもよい。
一つの実施形態において、前記測定するステップは、前記第１〜３抵抗部の導通状態に応じて前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を測定するステップを含んでもよく、前記絶縁抵抗算出方法は、測定された前記バッテリーの電圧を格納するステップをさらに含んでもよい。
一つの実施形態において、前記測定するステップは、電圧測定部が前記バッテリーの電圧、前記第１および第２抵抗部の導通状態がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧および前記第１〜第３抵抗部の導通状態がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を順次測定するステップをさらに含んでもよく、前記算出するステップは、前記電圧測定部が既に設定された時間間隔をおいて測定するように制御するステップをさらに含んでもよい。
一つの実施形態において、前記測定するステップは、前記第１〜３抵抗部の導通状態に関係なく前記バッテリーの電圧を測定するステップを含んでもよく、前記算出するステップは、測定された前記バッテリーの電圧に基づいて前記バッテリーの平均電圧を算出し、算出された前記平均電圧を用いて前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗および前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出するステップをさらに含んでもよい。
一つの実施形態において、前記算出するステップは、下記の数学式１に基づいて前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出してもよい。
＜数学式１＞
ここで、Ｒｎは前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗、ＲＥは前記第２抵抗部の抵抗値、ＲＦは前記第３抵抗部の抵抗値、Ｖは前記バッテリーの電圧値、ＶＧＥＦは前記第１〜第３抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値、およびＶＧＥは前記第１および第２抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値である。
一つの実施形態において、前記算出するステップは、下記の数学式２に基づいて前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出してもよい。
＜数学式２＞
ここで、ＲＰは前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗、ＲＧは前記第１抵抗部の抵抗値、ＲＦは前記第３抵抗部の抵抗値、Ｖは前記バッテリーの電圧値、ＶＧＥＦは前記第１〜第３抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値、およびＶＧＥは前記第１および第２抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値である。
一つの実施形態において、前記第１〜３抵抗部は、一つ以上の抵抗およびスイッチング部を各々含んでもよく、前記一つ以上の抵抗は、前記バッテリーを管理するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）内に実装されてもよい。
本発明は、バッテリーの負極端子側の電圧を基準に、バッテリーの正極端子および負極端子とシャーシ間に連結される第１〜３抵抗部の導通状態に応じて測定されるバッテリーの電圧を用いて絶縁抵抗を算出することによって、バッテリーの正極端子とシャーシ間の絶縁抵抗およびバッテリーの負極端子とシャーシ間の絶縁抵抗を算出することができる。
また、本発明は、バッテリーを管理するＢＭＳ内に実装された抵抗を用いて絶縁抵抗を算出することによって、シャーシに連結されていない製品もバッテリー間の絶縁抵抗を算出できるという利点がある。
なお、本発明は、バッテリーの負極端子側の電圧を基準にすることによって、バッテリーの負極端子側に連結された他のＢＭＳ製品の絶縁抵抗も算出できるという利点がある。
本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００の構成要素を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００において、第１および２抵抗部（１１０および１２０）の導通状態がオン状態である場合を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００において、第１〜３抵抗部１１０〜１３０の導通状態がオン状態である場合を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００を用いてバッテリーの正極端子および負極端子とシャーシ間の絶縁抵抗を算出する一連の過程を説明するためのフローチャートである。
以下では本発明の理解を助けるために好ましい実施形態を提示する。但し、下記の実施形態は本発明をより容易に理解するために提供されるものに過ぎず、本実施形態によって本発明の内容が限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００の構成要素を概略的に示す図であり、図２は、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００において、第１および２抵抗部（１１０および１２０）の導通状態がオン状態である場合を概略的に示す図であり、図３は、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００において、第１〜３抵抗部１１０〜１３０の導通状態がオン状態である場合を概略的に示す図である。
図１〜３を参照すれば、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００は、第１抵抗部１１０、第２抵抗部１２０、第３抵抗部１３０、電圧測定部１４０、格納部１５０および制御部１６０を含んで構成されることができる。
図１〜３に示された絶縁抵抗算出システム１００は一実施形態によるものであり、その構成要素は図１〜３に示された実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて交替、付加、変更または削除されてもよい。例えば、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００は、別途の格納部１５０を備えず、電圧測定部１４０により測定されるバッテリー１０の電圧が制御部１６０に伝達されて絶縁抵抗を算出することができる。また、電圧測定部１４０を含まず、第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧が制御部１６０に伝達され、伝達されたバッテリー１０の電圧を格納部１５０に格納しておき、後ほど絶縁抵抗を算出する時に格納部１５０に格納されたデータを利用するように構成されることができる。
先ず、第１抵抗部１１０は、バッテリー１０の正極端子と車両のシャーシ（Ｃｈａｓｓｉｓ）２０を連結し、第２抵抗部１２０は、バッテリー１０の負極端子とシャーシ２０を連結し、第３抵抗部１３０は、バッテリーの負極端子とシャーシ２０を連結し、第２抵抗部１２０と並列連結されることができる。
ここで、シャーシ２０は、車両の基本をなす車台を意味し、車両の構造において車両の車体を搭載していない状態のものであってもよい。また、シャーシ２０は、基本骨格であるフレームにエンジン、変速機、クラッチなどの様々な構成要素が結合された形態であってもよい。本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００において、第１〜３抵抗部１１０〜１３０は、車両のシャーシ２０と連結されるように構成されているが、これに限定されず、車両でない他の製品および機器に適用されて他の製品および機器と連結されるように構成されてもよい。
第１〜３抵抗部１１０〜１３０は、後述の制御部１６０からの制御を受けて導通状態を変更することができる。このために、第１〜３抵抗部１１０〜１３０は、一つ以上の抵抗およびスイッチング部を各々含むことができる。
ここで、導通状態は、第１〜３抵抗部１１０〜１３０がバッテリー１０の正極端子および負極端子とシャーシ２０間の連結を連結するオン状態、およびバッテリー１０の正極端子および負極端子とシャーシ２０間の連結を短絡するオフ状態であってもよい。
ここで、一つ以上の抵抗は、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００の製作者や使用者が使用環境を考慮して抵抗の個数および大きさを決定することができる。例えば、第１〜３抵抗部１１０〜１３０は一つの抵抗のみを含んでもよく、各々含む一つの抵抗の大きさは全て同一であってもよい。
一つの実施形態において、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００が高電圧バッテリーを用いる車両に適用される場合、第１〜３抵抗部１１０〜１３０は、バッテリー１０をモニターし管理するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）内に実装された形態であってもよい。それにより、第１〜３抵抗部１１０〜１３０が備えられるために別の空間が必要でないため、空間活用性が高くなる。また、シャーシ２０と連結されていない製品もＢＭＳ内に実装された第１〜３抵抗部１１０〜１３０と連結されることによって、バッテリー１０と製品間の絶縁抵抗を算出できるという利点がある。
電圧測定部１４０は、第１〜３抵抗部１１０〜１３０の導通状態に応じて第２抵抗部１２０に印加される電圧を測定することができる。
電圧測定部１４０は、バッテリー１０の電圧、第１および第２抵抗部（１１０および１２０）の導通状態がオン状態である時に第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧、および第１〜第３抵抗部１１０〜１３０の導通状態がオン状態である時に第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧を既に設定された順に基づいて順次測定することができる。
ここで、既に設定された順は、バッテリー１０の電圧、第１および第２抵抗部（１１０および１２０）の導通状態がオン状態である時に第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧、および第１〜第３抵抗部１１０〜１３０の導通状態がオン状態である時に第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧を測定するために第１〜３抵抗部１１０〜１３０の導通状態を制御する順であってもよい。例えば、既に設定された順は、バッテリー１０の電圧を測定するステップ、第１および２抵抗部（１１０および１２０）の導通状態をオン状態に変更し、第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧を測定するステップ、および第３抵抗部１３０の導通状態をオン状態に変更し、第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧を測定するステップであってもよく、電圧測定部１４０は、既に設定された順に基づいて電圧を測定することができる。
電圧測定部１４０は、第１〜３抵抗部１１０〜１３０の導通状態に応じて第２抵抗部１２０に印加される電圧を測定し、第１〜３抵抗部１１０〜１３０の導通状態が変更される時ごとに既に設定された時間間隔をおいて測定することができる。
ここで、既に設定された時間間隔は、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００の製作者または使用者がキャパシタンス大きさおよび第１〜３抵抗部１１０〜１３０の大きさに基づいて設定した時間値であってもよい。例えば、抵抗の大きさおよびキャパシタンスの大きさが大きい時、抵抗に電圧が突然印加される場合（スイッチがオン状態に変更されて電圧が印加される場合）、抵抗に完全な電圧が印加されず低い電圧が印加され、時間の経過に伴って印加される電圧が順次増加して本来印加されなければならない大きさの電圧に達する様相を示す。すなわち、本来印加されなければならない大きさの電圧を測定するためには一定の時間が必要である。
したがって、電圧測定部１４０が既に設定された時間間隔をおいて第２抵抗部１２０に印加される電圧を測定することによって、第２抵抗部１２０に本来印加されなければならない大きさの電圧が印加された時に電圧を測定することができ、それにより、測定値に対する誤差が発生するのを防止することができる。
一つの実施形態において、電圧測定部１４０は第１〜３抵抗部１１０〜１３０の導通状態に関係なくバッテリー１０の電圧を測定することができ、後述の制御部１６０を介して、電圧測定部１４０により測定されたバッテリー１０の電圧の平均電圧を算出して絶縁抵抗を算出するのに用いることができる。
格納部１５０は、電圧測定部１４０により測定されたバッテリー１０の電圧を格納することができる。また、格納部１５０は、後述の制御部１６０を介して算出された絶縁抵抗を格納することができる。例えば、格納部１５０は、電圧測定部１４０により測定されたバッテリー１０の電圧、制御部１６０により算出された絶縁抵抗をデータ化して格納するデータベース（Ｄａｔａｂａｓｅ；ＤＢ）であってもよい。
ここで、格納部１５０は、電圧測定部１４０により測定された第２抵抗部１２０に印加される電圧、バッテリー１０の電圧、算出された絶縁抵抗および絶縁抵抗を算出するための式のように、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００において測定および算出される全ての要素を格納することが好ましい。
制御部１６０は、第１〜３抵抗部１１０〜１３０の導通状態を制御することができる。例えば、制御部１６０は、第１〜３抵抗部１１０〜１３０に各々含まれたスイッチング部のオンオフ動作を制御する制御信号を出力することができ、第１〜３抵抗部１１０〜１３０に各々含まれたスイッチング部は、受信した制御信号に基づいてオンオフ動作を実行することによって導通状態を変更することができる。
制御部１６０は、バッテリー１０の負極端子側の電圧を基準に、第１〜３抵抗部１１０〜１３０の導通状態に応じて第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧を用いてバッテリー１０の正極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗およびバッテリー１０の負極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗を算出することができる。以下では、数学式１〜１０に基づいてバッテリー１０の正極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗およびバッテリー１０の負極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗を算出する過程について説明する。
先ず、制御部１６０は、下記の数学式１に基づいてバッテリー１０の正極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗を算出することができる。
＜数学式１＞
ここで、Ｒｎはバッテリー１０の正極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗、ＲＥは第２抵抗部１２０の抵抗値、ＲＦは第３抵抗部１３０の抵抗値、Ｖはバッテリー１０の電圧値、ＶＧＥＦは第１〜第３抵抗部１１０〜１３０がオン状態である時に第２抵抗部１２０に印加される電圧値、およびＶＧＥは第１および２抵抗部（１１０および１２０）がオン状態である時に第２抵抗部１２０に印加される電圧値である。
より具体的に説明すれば、図２に示すように、第１抵抗部１１０と第２抵抗部１２０がオン状態であり、第３抵抗部１３０がオフ状態である場合、第２抵抗部１２０に印加される電圧は下記の数学式３を用いて算出することができる。
＜数学式３＞
ここで、ＲＧは第１抵抗部１１０の抵抗値である。
また、図３に示すように、第１〜３抵抗部１１０〜１３０がオン状態になる場合、第２抵抗部１２０に印加される電圧は下記の数学式４を用いて算出することができる。
＜数学式４＞
ここで、数学式３および４に記載された（Ｒｎ／／ＲＥ）をＸに置換し、（ＲＰ／／ＲＧ）をＹに置換し、置換されたＸおよびＹを数学式３に代入すれば、下記の数学式５が導出される。
＜数学式５＞
また、置換されたＸおよびＹを数学式４に代入すれば、下記の数学式６が導出される。
＜数学式６＞
この時、数学式５および６を、Ｙを基準に各々整理すれば、下記の数学式７および８が各々導出される。
＜数学式７＞
＜数学式８＞
上述した方法により導出された数学式７および８を結合する場合、置換されたＹが消去されることによって下記の数学式９が導出され、数学式９を、Ｘを基準にして整理すれば、下記の数学式１０が導出される。
＜数学式９＞
＜数学式１０＞
ここで、数学式３と数学式１０を結合してＸを消去し、結合された数学式を、Ｒｎを基準にして整理すれば、上述した数学式１が導出される。
すなわち、制御部１６０は、電圧測定部１４０により測定されるバッテリー１０の電圧Ｖ、第１および第２抵抗部（１１０および１２０）の導通状態がオン状態である時に第２抵抗部１２０に印加されるバッテリーの電圧ＶＧＥおよび第１〜第３抵抗部１１０〜１３０の導通状態がオン状態である時に第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧ＶＧＥＦを上述した数学式１に代入することによって、バッテリー１０の正極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗を算出することができる。
一つの実施形態において、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００が電圧測定部１４０を備えず、第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧を制御部１６０に直接伝達する場合、上述した数学式１〜１０に含まれたバッテリー１０の電圧Ｖは、実際バッテリー１０電圧の大きさＣに既に設定された分圧比Ｄを乗算した値であってもよい。例えば、制御部１６０がＢＭＳ内に含まれたマイクロコントローラユニット（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ；ＭＣＵ）である場合、実際バッテリーの電圧Ｃが全てＭＣＵに印加される場合に、ＭＣＵの許容電圧範囲を超過して誤作動が発生しうる。したがって、第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧をＭＣＵで許容可能な範囲内の値に調節するために実際バッテリーの電圧Ｃの大きさに既に設定された分圧比Ｄを乗算した値であってもよい。
ここで、既に設定された分圧比Ｄはバッテリー１０の電圧Ｃが電圧分配を通じて分配される割合を意味し、用いられるＭＣＵの種類および性能に応じて分圧比の値が設定できる。
次に、制御部１６０は、下記の数学式２に基づいてバッテリー１０の負極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗を算出することができる。
＜数学式２＞
ここで、ＲＰはバッテリー１０の負極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗である。
バッテリー１０の負極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗ＲＰを算出できる数学式２は、上述した数学式３〜１０のうち数学式４、７および１０を結合してＸおよびＹを消去し、結合された数学式を、ＲＰを基準に整理することによって導出できる。
すなわち、制御部１６０は、電圧測定部により測定されるバッテリー１０の電圧Ｖ、第１および第２抵抗部（１１０および１２０）の導通状態がオン状態である時に第２抵抗部１２０に印加されるバッテリーの電圧ＶＧＥおよび第１〜第３抵抗部１１０〜１３０の導通状態がオン状態である時に第２抵抗部１２０に印加されるバッテリー１０の電圧ＶＧＥＦを上述した数学式２に代入することによって、バッテリー１０の負極端子とシャーシ２０間の絶縁抵抗を算出することができる。以下では、図４を参照して、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００を用いて絶縁抵抗を算出する方法について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による絶縁抵抗算出システム１００を用いてバッテリーの正極端子および負極端子とシャーシ間の絶縁抵抗を算出する一連の過程を説明するためのフローチャートである。
図４を参照すれば、先ず、第１〜３抵抗部がオフになった状態でバッテリー電圧の測定を開始する（Ｓ１１０）。Ｓ１１０ステップの後、第１抵抗部および第２抵抗部の導通状態をオン状態に変更し（Ｓ１２０）、第２抵抗部に印加される電圧を測定する（Ｓ１３０）。次に、第３抵抗部の導通状態をオン状態に変更し（Ｓ１４０）、第２抵抗部に印加される電圧を測定する（Ｓ１５０）。また、Ｓ１１０ステップで測定されたバッテリーの電圧に基づいてバッテリーの平均電圧を算出する（Ｓ１６０）。
Ｓ１３０、Ｓ１５０およびＳ１６０ステップで測定および算出された第１および第２抵抗部の導通状態がオン状態である時に第２抵抗部に印加されるバッテリーの電圧、第１〜第３抵抗部の導通状態がオン状態である時に第２抵抗部に印加されるバッテリーの電圧およびバッテリーの平均電圧に基づいてバッテリーの正極端子および負極端子とシャーシ間の絶縁抵抗を算出する。Ｓ１７０ステップの後、第３抵抗部の導通状態をオフ状態に変更する（Ｓ１８０）。
ここで、Ｓ１１０およびＳ１２０ステップ、Ｓ１３０およびＳ１４０ステップ、Ｓ１５０〜Ｓ１８０ステップとＳ１１０ステップおよびＳ１３０、Ｓ１４０およびＳ１７０ステップを各々グループ化してもよく、グループに含まれたステップを同時に実行してもよい。例えば、Ｓ１３０、Ｓ１４０およびＳ１７０ステップを含むグループを実行させる場合、Ｓ１３０、Ｓ１４０およびＳ１７０ステップが同時に実行されてもよい。
他の一つの実施形態において、Ｓ１３０、Ｓ１４０およびＳ１７０ステップを含むグループを実行させる場合、該グループに登録された順に基づいて順次にステップを実行してもよい。
また、Ｓ１１０ステップからＳ１８０ステップを実行した後に再びＳ１１０ステップを実行し、その後からはＳ１３０、Ｓ１４０およびＳ１７０ステップを含むグループとＳ１５０〜Ｓ１８０ステップとＳ１１０ステップを含むグループだけ繰り返し実行することによって、不要なステップを重複して実行しないので時間を短縮することができる。
前述した絶縁抵抗を算出する方法は、図面に提示されたフローチャートを参照して説明された。簡単に説明するために、前記方法は一連のブロックで図示し説明されたが、本発明は前記ブロックの順に限定されず、幾つかのブロックは他のブロックと本明細書で図示し記述されたものとは互いに異なる順にまたは同時になされてもよく、同一または類似した結果を達成する様々な他の分枝、流れ経路およびブロックの順が実現されてもよい。また、本明細書にて記述される方法の実現のために示された全てのブロックが要求されなくてもよい。
以上では本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該技術分野の熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることを理解することができるであろう。

Claims (8)

  1. バッテリーの正極端子とシャーシ（Ｃｈａｓｓｉｓ）を連結する第１抵抗部と、
    前記バッテリーの負極端子と前記シャーシを連結する第２抵抗部と、
    前記バッテリーの負極端子と前記シャーシを連結し、前記第２抵抗部と並列連結される第３抵抗部と、
    前記第１〜３抵抗部の導通状態を制御する制御部と、
    前記第１〜３抵抗部の導通状態に応じて前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を測定する電圧測定部と、を含み、
    前記電圧測定部は、
    前記バッテリーの電圧、前記第１および第２抵抗部の導通状態がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧および前記第１〜第３抵抗部の導通状態がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を順次測定し、
    前記制御部は、
    前記電圧測定部が既に設定された時間間隔をおいて測定するように制御し、
    前記バッテリーの負極端子側の電圧を基準に、前記第１〜３抵抗部の導通状態に応じて前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を用いて、
    下記の数学式１に基づいて前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出し、
    下記の数学式２に基づいて前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出する、絶縁抵抗算出システムであって、
    ＜数学式１＞
    ＜数学式２＞
    ここで、Ｒ ｎ は前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗、Ｒ Ｐ は前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗、Ｒ Ｇ は前記第１抵抗部の抵抗値、Ｒ E は前記第２抵抗部の抵抗値、Ｒ Ｆ は前記第３抵抗部の抵抗値、Ｖは前記バッテリーの電圧値、Ｖ ＧＥＦ は前記第１〜第３抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値、およびＶ ＧＥ は前記第１および第２抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値である、
    絶縁抵抗算出システム。
  2. 前記絶縁抵抗算出システムは、

    測定された前記バッテリーの電圧を格納する格納部を含む、請求項１に記載の絶縁抵抗算出システム。
  3. 前記電圧測定部は、
    前記第１〜３抵抗部の導通状態に関係なく前記バッテリーの電圧を測定し、
    前記制御部は、
    測定された前記バッテリーの電圧に基づいて前記バッテリーの平均電圧を算出し、算出された前記平均電圧を用いて前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗および前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出する、請求項１または２に記載の絶縁抵抗算出システム。
  4. 前記第１〜３抵抗部は、
    一つ以上の抵抗およびスイッチング部を各々含み、
    前記一つ以上の抵抗は、
    前記バッテリーを管理するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）内に実装される、請求項１から３のいずれか一項に記載の絶縁抵抗算出システム。
  5. バッテリーの正極端子と車両のシャーシ（Ｃｈａｓｓｉｓ）を連結する第１抵抗部、前記バッテリーの負極端子と前記シャーシを連結する第２抵抗部および前記第２抵抗部と並列連結される第３抵抗部の導通状態を制御するステップと、
    前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を測定するステップと、
    前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗および前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出するステップと、を備え、
    前記測定するステップは、
    前記第１〜３抵抗部の導通状態に応じて前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を測定するステップと、
    電圧測定部が前記バッテリーの電圧、前記第１および第２抵抗部の導通状態がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧および前記第１〜第３抵抗部の導通状態がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を順次測定するステップと、を含み、
    前記算出するステップは、
    前記電圧測定部が既に設定された時間間隔をおいて測定するように制御するステップと、
    前記バッテリーの負極端子側の電圧を基準に、前記第１〜３抵抗部の導通状態に応じて前記第２抵抗部に印加される前記バッテリーの電圧を用いて、
    下記の数学式１に基づいて前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出し、
    下記の数学式２に基づいて前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出するステップと、を含む、絶縁抵抗算出方法であって、
    ＜数学式１＞
    ＜数学式２＞
    ここで、Ｒ ｎ は前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗、Ｒ Ｐ は前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗、Ｒ Ｇ は前記第１抵抗部の抵抗値、Ｒ E は前記第２抵抗部の抵抗値、Ｒ Ｆ は前記第３抵抗部の抵抗値、Ｖは前記バッテリーの電圧値、Ｖ ＧＥＦ は前記第１〜第３抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値、およびＶ ＧＥ は前記第１および第２抵抗部がオン状態である時に前記第２抵抗部に印加される電圧値である、
    絶縁抵抗算出方法。
  6. 前記絶縁抵抗算出方法は、
    測定された前記バッテリーの電圧を格納するステップを含む、請求項５に記載の絶縁抵抗算出方法。
  7. 前記測定するステップは、
    前記第１〜３抵抗部の導通状態に関係なく前記バッテリーの電圧を測定するステップを含み、
    前記算出するステップは、
    測定された前記バッテリーの電圧に基づいて前記バッテリーの平均電圧を算出し、算出された前記平均電圧を用いて前記バッテリーの正極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗および前記バッテリーの負極端子と前記シャーシ間の絶縁抵抗を算出するステップをさらに含む、請求項５に記載の絶縁抵抗算出方法。
  8. 前記第１〜３抵抗部は、
    一つ以上の抵抗およびスイッチング部を各々含み、
    前記一つ以上の抵抗は、
    前記バッテリーを管理するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）内に実装される、請求項５から７のいずれか一項に記載の絶縁抵抗算出方法。
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