(57)【要約】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置は、相互独立して制御される第１スイッチ及び第２スイッチを含むスイッチング部；前記第１スイッチがターンオンしたとき、バッテリーの正極端子と接地との間に直列連結される第１保護抵抗及び第１基準抵抗；前記第２スイッチがターンオンしたとき、前記バッテリーの負極端子と前記接地との間に直列連結される第２保護抵抗及び第２基準抵抗；前記第１基準抵抗に印加される第１検出電圧及び前記第２基準抵抗に印加される第２検出電圧を測定するように構成された電圧測定部；並びに前記第１検出電圧の測定値及び前記第２検出電圧の測定値に測定誤謬が発生したか否かを判定するように構成されたプロセッサ；を含む。  【選択図】      図４
2019512679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互独立して制御される第１スイッチ及び第２スイッチを含むスイッチング部；
前記第１スイッチがターンオンしたとき、バッテリーの正極端子と接地との間に直列連結される第１保護抵抗及び第１基準抵抗；
前記第２スイッチがターンオンしたとき、前記バッテリーの負極端子と前記接地との間に直列連結される第２保護抵抗及び第２基準抵抗；
前記第１基準抵抗に印加される第１検出電圧及び前記第２基準抵抗に印加される第２検出電圧を測定するように構成された電圧測定部；並びに
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを所定の規則に従って制御し、前記第１検出電圧の測定値及び前記第２検出電圧の測定値を記録し、前記バッテリーの正極端子と前記接地との間の第１絶縁抵抗及び前記バッテリーの負極端子と前記接地との間の第２絶縁抵抗を算出するように構成されたプロセッサ；を備えてなり、
前記プロセッサは、
前記第１スイッチがターンオンして前記第２スイッチがターンオフする第１スイッチングモードにおいて、前記電圧測定部によって少なくとも３回以上順次測定された前記第１検出電圧の測定値を記録し、
前記第１スイッチがターンオフして前記第２スイッチがターンオンする第２スイッチングモードにおいて、前記電圧測定部によって少なくとも３回以上順次測定された前記第２検出電圧の測定値を記録し、
前記第１スイッチングモードで記録された前記第１検出電圧の測定値のうち少なくとも２つに基づいて、前記第１スイッチングモードにおける測定誤謬の発生如何を判定し、
前記第２スイッチングモードで記録された前記第２検出電圧の測定値のうち少なくとも２つに基づいて、前記第２スイッチングモードにおける測定誤謬の発生如何を判定し、
前記第１スイッチングモードで測定誤謬が発生していないと判定したとき、前記第１スイッチングモードで記録された前記第１検出電圧の測定値に基づいて、前記第１検出電圧の収束値を推定し、
前記第２スイッチングモードで測定誤謬が発生していないと判定したとき、前記第２スイッチングモードで記録された前記第２検出電圧の測定値に基づいて、前記第２検出電圧の収束値を推定し、
前記第１検出電圧の収束値及び前記第２検出電圧の収束値に基づいて、前記第１絶縁抵抗及び前記第２絶縁抵抗を算出する、絶縁抵抗算出装置。
【請求項２】
前記電圧測定部は、
前記第１スイッチングモードにおいて、所定の第１時間毎に前記第１検出電圧を少なくとも３回以上順次測定し、
前記第２スイッチングモードにおいて、所定の第２時間毎に前記第２検出電圧を少なくとも３回以上順次測定する、請求項１に記載の絶縁抵抗算出装置。
【請求項３】
前記第１スイッチングモードにおける測定値は、第１測定値、前記第１測定値以後の第２測定値、及び前記第２測定値以後の第３測定値を備えてなり、
前記プロセッサは、前記第１測定値が前記第２測定値以下である場合、又は、前記第２測定値が前記第３測定値以下である場合、前記第１スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定する、請求項１に記載の絶縁抵抗算出装置。
【請求項４】
前記第２スイッチングモードにおける測定値は、第４測定値、前記第４測定値以後の第５測定値、及び前記第５測定値以後の第６測定値を含んでなり、
前記プロセッサは、前記第４測定値が前記第５測定値以下である場合、又は、前記第５測定値が前記第６測定値以下である場合、前記第２スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定する、請求項１に記載の絶縁抵抗算出装置。
【請求項５】
前記第１スイッチングモードにおける測定値は、第１測定値、前記第１測定値以後の第２測定値、及び前記第２測定値以後の第３測定値を含んでなり、
前記プロセッサは、前記第１測定値と前記第２測定値とをつなぐ第１直線の傾きの絶対値が前記第２測定値と前記第３測定値とをつなぐ第２直線の傾きの絶対値以下である場合、前記第１スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定する、請求項１に記載の絶縁抵抗算出装置。
【請求項６】
前記第２スイッチングモードにおける測定値は、第４測定値、前記第４測定値以後の第５測定値、及び前記第５測定値以後の第６測定値を含んでなり、
前記プロセッサは、前記第４測定値と前記第５測定値とをつなぐ第３直線の傾きの絶対値が前記第５測定値と前記第６測定値とをつなぐ第４直線の傾きの絶対値以下である場合、前記第２スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定する、請求項１に記載の絶縁抵抗算出装置。
【請求項７】
前記プロセッサは、
前記第１スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定したとき、前記第１スイッチングモードを再実行し、
前記第２スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定したとき、前記第２スイッチングモードを再実行する、請求項１に記載の絶縁抵抗算出装置。
【請求項８】
前記第２基準抵抗と前記接地との間に連結される直流電圧源をさらに備えてなる、請求項１に記載の絶縁抵抗算出装置。
【請求項９】
前記プロセッサは、
前記第１スイッチがターンオンして前記第２スイッチがターンオンする第３スイッチングモードにおいて、前記第１検出電圧及び前記第２検出電圧を測定し、
前記第３スイッチングモードにおける前記第１検出電圧の測定値及び前記第２検出電圧の測定値にさらに基づいて、前記第１絶縁抵抗及び前記第２絶縁抵抗を算出する、請求項１に記載の絶縁抵抗算出装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の絶縁抵抗算出装置を用いて絶縁抵抗を算出する方法であって、
前記第１スイッチがターンオンして前記第２スイッチがターンオフする第１スイッチングモードにおいて、前記第１検出電圧を少なくとも３回以上順次測定する段階；
前記第１スイッチがターンオフして前記第２スイッチがターンオンする第２スイッチングモードにおいて、前記第２検出電圧を少なくとも３回以上順次測定する段階；
前記第１スイッチングモードにおける測定値のうち少なくとも２つに基づいて、前記第１スイッチングモードでの測定誤謬の発生如何を判定する段階；
前記第２スイッチングモードにおける測定値のうち少なくとも２つに基づいて、前記第２スイッチングモードでの測定誤謬の発生如何を判定する段階；
前記第１スイッチングモードで測定誤謬が発生していないと判定したとき、前記第１スイッチングモードにおける測定値に基づいて、前記第１検出電圧の収束値を推定する段階；
前記第２スイッチングモードで測定誤謬が発生していないと判定したとき、前記第２スイッチングモードにおける測定値に基づいて、前記第２検出電圧の収束値を推定する段階；並びに
前記第１検出電圧の収束値及び前記第２検出電圧の収束値に基づいて、前記第１絶縁抵抗及び前記第２絶縁抵抗を算出する段階；を含んでなる、絶縁抵抗算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁抵抗算出装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーの寄生容量を考慮して、バッテリーの絶縁抵抗を迅速且つ正確に算出できる装置及び方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１６年１１月１６日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−０１５２７５８号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
【０００４】
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などの二次電池が商用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であって、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
【０００５】
一方、このような二次電池は単一の二次電池で使用される場合もあるが、高電圧及び／または大容量の電力貯蔵装置を提供するため、複数の二次電池が直列及び／または並列で連結された状態で使用される場合が多く、内部の二次電池の充放電動作を全般的に制御するバッテリー管理装置が含まれたバッテリーパックの形態で使用されている。
【０００６】
このような高電圧、大容量二次電池を使用する電力貯蔵装置は、絶縁状態を維持することが非常に重要である。万一、バッテリーの絶縁状態が維持されない場合、漏れ電流（ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）が発生して様々な問題を引き起こし得る。具体的には、漏れ電流によって、バッテリー寿命の短縮だけでなく、バッテリーと連結された電気装備の誤作動を引き起こし、感電などのような安全事故が生じる恐れがある。
【０００７】
このような漏れ電流の発生を防止するためには、バッテリーの絶縁抵抗に対するモニタリングが必要とされる。
【０００８】
図１は、バッテリー及び従来技術による絶縁抵抗算出装置の構成を概略的に示した図である。
【０００９】
図１を参照すれば、相互直列及び／または並列で連結される２つ以上のセル２１を含むバッテリー２０が示されている。そして、バッテリー２０の両側端子と接地（例えば、車両のシャーシ）との間にはそれぞれ絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)が備えられている。絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)はバッテリー２０の絶縁状態に対応する仮想の抵抗成分であると言える。もし、バッテリー２０の両側端子の絶縁状態がよく維持される場合、絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)の抵抗値は十分大きい値を有する。逆に、バッテリー２０の絶縁状態が破壊された場合は、絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)の抵抗値が許容値以下に非常に小さくなるはずである。
【００１０】
図１を再度参照すれば、バッテリー２０の正極端子及び負極端子には絶縁抵抗算出装置１０が連結されている。絶縁抵抗算出装置１０は、内部にテスト抵抗１１、及びテスト抵抗１１に印加される電圧を測定する電圧測定部１２を備えている。絶縁抵抗算出装置１０は、電圧測定部１２を通じて測定された電圧値を用いて第１絶縁抵抗ＲLeak(+)及び第２絶縁抵抗ＲLeak(-)を算出する。
【００１１】
バッテリー２０の両側端子にはそれぞれ寄生容量が現れ得る。このような寄生容量成分を絶縁抵抗と同様に等価回路でモデリングすれば、２つの絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)にそれぞれ並列で連結された２つのキャパシタで表すことができる。
【００１２】
図２は、絶縁抵抗及び寄生容量成分が表されたバッテリーパックの等価回路を概略的に示した図である。すなわち、図２に示されたように、バッテリー２０の正極端子と接地との間には絶縁抵抗ＲLeak(+)と寄生容量ＣP(+)が並列で連結され、バッテリー２０の負極端子と接地との間には絶縁抵抗ＲLeak(-)と寄生容量ＣP(-)が並列で連結される。このように、寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が存在する場合、従来技術による絶縁抵抗算出装置１０では電圧を正確に測定することができない。電圧測定部１２が安定化した電圧を測定するためには寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が十分放電するまで待たなければならないためである。
【００１３】
換言すれば、寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が存在しない理想的な状況では電圧値がスイッチング直後から一定の値を有するが、寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が存在する場合は、ある程度時間が経過してから電圧が安定状態に達するようになる。
【００１４】
したがって、従来技術によれば、正確な電圧値を測定するためには、テスト抵抗１１に印加される電圧が安定状態に達するまで数秒以上の十分な時間を待たなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーの両側端子にそれぞれ連結される寄生容量が十分放電する前でも、迅速且つ正確にバッテリーの絶縁抵抗を算出できる装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１６】
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様による絶縁抵抗算出装置は、相互独立して制御される第１スイッチ及び第２スイッチを含むスイッチング部；前記第１スイッチがターンオンしたとき、バッテリーの正極端子と接地との間に直列連結される第１保護抵抗及び第１基準抵抗；前記第２スイッチがターンオンしたとき、前記バッテリーの負極端子と前記接地との間に直列連結される第２保護抵抗及び第２基準抵抗；前記第１基準抵抗に印加される第１検出電圧及び前記第２基準抵抗に印加される第２検出電圧を測定するように構成された電圧測定部；並びに前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを所定の規則に従って制御し、前記第１検出電圧の測定値及び前記第２検出電圧の測定値を記録し、前記バッテリーの正極端子と前記接地との間の第１絶縁抵抗及び前記バッテリーの負極端子と前記接地との間の第２絶縁抵抗を算出するように構成されたプロセッサ；を含む。前記プロセッサは、前記第１スイッチがターンオンして前記第２スイッチがターンオフする第１スイッチングモードにおいて、前記電圧測定部によって少なくとも３回以上順次測定された前記第１検出電圧の測定値を記録し、前記第１スイッチがターンオフして前記第２スイッチがターンオンする第２スイッチングモードにおいて、前記電圧測定部によって少なくとも３回以上順次測定された前記第２検出電圧の測定値を記録し、前記第１スイッチングモードで記録された前記第１検出電圧の測定値のうち少なくとも２つに基づいて、前記第１スイッチングモードにおける測定誤謬の発生如何を判定し、前記第２スイッチングモードで記録された前記第２検出電圧の測定値のうち少なくとも２つに基づいて、前記第２スイッチングモードにおける測定誤謬の発生如何を判定し、前記第１スイッチングモードで測定誤謬が発生していないと判定したとき、前記第１スイッチングモードで記録された前記第１検出電圧の測定値に基づいて、前記第１検出電圧の収束値を推定し、前記第２スイッチングモードで測定誤謬が発生していないと判定したとき、前記第２スイッチングモードで記録された前記第２検出電圧の測定値に基づいて、前記第２検出電圧の収束値を推定し、前記第１検出電圧の収束値及び前記第２検出電圧の収束値に基づいて、前記第１絶縁抵抗及び前記第２絶縁抵抗を算出する。
【００１８】
また、前記電圧測定部は、前記第１スイッチングモードにおいて、所定の第１時間毎に前記第１検出電圧を少なくとも３回以上順次測定し、前記第２スイッチングモードにおいて、所定の第２時間毎に前記第２検出電圧を少なくとも３回以上順次測定する。
【００１９】
また、前記第１スイッチングモードにおける測定値は、第１測定値、前記第１測定値以後の第２測定値、及び前記第２測定値以後の第３測定値を含むことができる。この場合、前記プロセッサは、前記第１測定値が前記第２測定値以下である場合、または、前記第２測定値が前記第３測定値以下である場合、前記第１スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定することができる。
【００２０】
また、前記第２スイッチングモードにおける測定値は、第４測定値、前記第４測定値以後の第５測定値、及び前記第５測定値以後の第６測定値を含むことができる。この場合、前記プロセッサは、前記第４測定値が前記第５測定値以下である場合、または、前記第５測定値が前記第６測定値以下である場合、前記第２スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定することができる。
【００２１】
また、前記第１スイッチングモードにおける測定値は、第１測定値、前記第１測定値以後の第２測定値、及び前記第２測定値以後の第３測定値を含むことができる。前記プロセッサは、前記第１測定値と前記第２測定値とをつなぐ第１直線の傾きの絶対値が前記第２測定値と前記第３測定値とをつなぐ第２直線の傾きの絶対値以下である場合、前記第１スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定することができる。
【００２２】
また、前記第２スイッチングモードにおける測定値は、第４測定値、前記第４測定値以後の第５測定値、及び前記第５測定値以後の第６測定値を含むことができる。この場合、前記プロセッサは、前記第４測定値と前記第５測定値とをつなぐ第３直線の傾きの絶対値が前記第５測定値と前記第６測定値とをつなぐ第２直線の傾きの絶対値以下である場合、前記第２スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定することができる。
【００２３】
また、前記プロセッサは、前記第１スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定したとき、前記第１スイッチングモードを再実行し、前記第２スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定したとき、前記第２スイッチングモードを再実行することができる。
【００２４】
また、前記第２基準抵抗と前記接地との間に連結される直流電圧源をさらに含むことができる。
【００２５】
また、前記プロセッサは、前記第１スイッチがターンオンして前記第２スイッチがターンオンする第３スイッチングモードにおいて、前記第１検出電圧及び前記第２検出電圧を測定し、前記第３スイッチングモードにおける前記第１検出電圧の測定値及び前記第２検出電圧の測定値にさらに基づいて、前記第１絶縁抵抗及び前記第２絶縁抵抗を算出することができる。
【００２６】
本発明の他の態様によるバッテリーの絶縁抵抗を算出する方法は、前記絶縁抵抗測定装置を用いる。絶縁抵抗算出方法は、前記第１スイッチがターンオンして前記第２スイッチがターンオフする第１スイッチングモードにおいて、前記第１検出電圧を少なくとも３回以上順次測定する段階；前記第１スイッチがターンオフして前記第２スイッチがターンオンする第２スイッチングモードにおいて、前記第２検出電圧を少なくとも３回以上順次測定する段階；前記第１スイッチングモードにおける測定値のうち少なくとも２つに基づいて、前記第１スイッチングモードでの測定誤謬の発生如何を判定する段階；前記第２スイッチングモードにおける測定値のうち少なくとも２つに基づいて、前記第２スイッチングモードでの測定誤謬の発生如何を判定する段階；前記第１スイッチングモードで測定誤謬が発生していないと判定したとき、前記第１スイッチングモードにおける測定値に基づいて、前記第１検出電圧の収束値を推定する段階；前記第２スイッチングモードで測定誤謬が発生していないと判定したとき、前記第２スイッチングモードにおける測定値に基づいて、前記第２検出電圧の収束値を推定する段階；並びに前記第１検出電圧の収束値及び前記第２検出電圧の収束値に基づいて、前記第１絶縁抵抗及び前記第２絶縁抵抗を算出する段階；を含む。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の一態様によれば、バッテリーの両側端子に連結される寄生容量が十分放電する前でも、迅速且つ正確にバッテリーの両側端子に連結された２つの絶縁抵抗をそれぞれ算出することができる。
【００２８】
外にも本発明は他の多様な効果を有し得、本発明の他の効果は後述される説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】バッテリー及び従来技術による絶縁抵抗算出装置の構成を概略的に示した図である。
【図２】絶縁抵抗及び寄生容量成分が表されたバッテリーパックの等価回路を概略的に示した図である。
【図３】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置の機能的構成を概略的に示した図である。
【図４】本発明の一実施例によるバッテリーパックの回路構成を概略的に示した図である。
【図５】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第１スイッチングモードにある間にバッテリーパックに形成される第１回路を説明するための参照図である。
【図６】図５に示された第１回路が形成されている間の第１検出電圧の変化を説明するための参照図である。
【図７】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第２スイッチングモードにある間にバッテリーパックに形成される第２回路を説明するための参照図である。
【図８】図７に示された第２回路が形成されている間の第２検出電圧の変化を説明するための参照図である。
【図９】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第１スイッチングモードにおける測定値に測定誤謬が発生したか否かを判定する動作を説明するための参照図である。
【図１０】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第１スイッチングモードにおける測定値に測定誤謬が発生したか否かを判定する動作を説明するための参照図である。
【図１１】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第２スイッチングモードにおける測定値に測定誤謬が発生したか否かを判定する動作を説明するための参照図である。
【図１２】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第２スイッチングモードにおける測定値に測定誤謬が発生したか否かを判定する動作を説明するための参照図である。
【図１３】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第１収束値及び第２収束値に基づいて第１絶縁抵抗及び第２絶縁抵抗を算出する動作を説明するための参照図である。
【図１４】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第１収束値及び第２収束値に基づいて第１絶縁抵抗及び第２絶縁抵抗を算出する動作を説明するための参照図である。
【図１５】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出方法を示したフロー図である。
【図１６】本発明の一実施例による絶縁抵抗算出方法を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【００３１】
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３２】
また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
図３は本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置の機能的構成を概略的に示した図であり、図４は本発明の一実施例によるバッテリーパック１０の回路構成を概略的に示した図である。
【００３４】
図３及び図４を参照すれば、絶縁抵抗算出装置１００は、バッテリーパック１０に備えられたバッテリー２０の正極端子ＮP及び負極端子ＮNに連結されている。
【００３５】
ここで、バッテリー２０は、単一のバッテリーセル２１またはバッテリーセル２１の集合体を意味し、バッテリーセルの集合体は、直列、並列または直並列されたバッテリーセル２１から構成できる。
【００３６】
バッテリーセル２１は、ウルトラキャパシタを含む電気二重層キャパシタまたはリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などのような二次電池であり得る。
【００３７】
一方、バッテリー２０の正極端子ＮP及び負極端子ＮNには絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)が連結されている。詳しくは、バッテリー２０の正極端子ＮPと接地との間には第１絶縁抵抗ＲLeak(+)が連結され、バッテリー２０の負極端子ＮNと接地との間には第２絶縁抵抗ＲLeak(-)が連結されている。
【００３８】
このような絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)はバッテリーパック１０の絶縁状態を表すための等価抵抗であると言える。もし、バッテリーパック１０の絶縁状態がよく維持される場合は、第１及び第２絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)の抵抗値は十分大きい値を有し、逆に絶縁状態が破壊された場合は、第１及び第２絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)の少なくとも１つの抵抗値は閾値以下の非常に小さい値を有するはずである。
【００３９】
また、バッテリー２０の正極端子ＮP及び負極端子ＮNには、寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が連結されている。詳しくは、バッテリー２０の正極端子ＮPと接地との間には正極側寄生容量ＣP(+)が連結され、バッテリー２０の負極端子ＮNと接地との間には負極側寄生容量ＣP(-)が連結されている。このような寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)は、上述した絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)と同様に、キャパシタ成分を表すための等価キャパシタであると言える。寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)は、図４に示されたように、絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)にそれぞれ並列連結された形態で等価化することができる。
【００４０】
図３及び図４を再度参照すれば、絶縁抵抗算出装置１００は、第１保護抵抗Ｒ11、第２保護抵抗Ｒ21、第１基準抵抗Ｒ12、第２基準抵抗Ｒ22、スイッチング部１３０、電圧測定部１５０及びプロセッサ１６０を含む。第１保護抵抗Ｒ11と第１基準抵抗Ｒ12とは第１共通ノードＮC1を通じて相互連結されるものであって、第１電圧分配部１１０とも称する。第２保護抵抗Ｒ21と第２基準抵抗Ｒ22とは第２共通ノードＮC2を通じて相互連結されるものであって、第２電圧分配部１２０とも称する。
【００４１】
具現例によって、絶縁抵抗算出装置１００は、第２基準抵抗Ｒ22と接地との間に連結される直流電圧源１４０をさらに含むことができる。第２基準抵抗Ｒ22は、バッテリー２０の負極端子ＮNと接地との間に連結されるため、第２共通ノードＮC2と接地との間に印加される電圧は負の値になり得る。したがって、第２共通ノードＮC2と接地との間に印加される電圧が正の値を有するようにするため、直流電圧源１４０を備えることができる。このとき、このような直流電圧源１４０が出力する電圧値ＶDCは、第２共通ノードＮC2と接地との間に印加される電圧が正の値になるように（すなわち、第２検出電圧が０Ｖ以上になるように）設定された後、プロセッサ１６０に予め保存され得る。
【００４２】
選択的に、絶縁抵抗算出装置１００は、情報案内部をさらに含むことができる。情報案内部は、ＬＥＤ、ディスプレイ及びスピーカーのうち少なくとも１つを含み、バッテリー２０の絶縁状態に関する情報をユーザが認知可能な形態の信号に出力することができる。
【００４３】
プロセッサ１６０は、スイッチ制御部１６１、電圧推定部１６２及び絶縁抵抗算出部１６３を含むことができる。また、プロセッサ１６０を電圧測定部１５０まで含む形態で具現することもできる。
【００４４】
スイッチング部１３０は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を含むことができる。第１スイッチＳＷ１は正極端子ＮPと第１電圧分配部１１０との間に連結され、第２スイッチＳＷ２は負極端子ＮNと第２電圧分配部１２０との間に連結される。第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とは、スイッチ制御部１６１からの信号に応じて相互独立して制御できる。すなわち、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とはそれぞれターンオンまたはターンオフ可能であるため、最大４種のスイッチングモードによって動作できる。４種のスイッチングモードは、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とが「ターンオン−ターンオフ」する第１スイッチングモード、「ターンオフ−ターンオン」する第２スイッチングモード、「ターンオン−ターンオン」する第３スイッチングモード、「ターンオフ−ターンオフ」する第４スイッチングモードである。したがって、スイッチングモード毎にバッテリーパック１０に相異なる回路が形成され得る。
【００４５】
第１保護抵抗Ｒ11及び第１基準抵抗Ｒ12は、第１スイッチＳＷ１がターンオンしたとき、バッテリー２０の正極端子ＮPと接地との間に直列連結される。第１保護抵抗Ｒ11及び第１基準抵抗Ｒ12は、第１スイッチＳＷ１がターンオフしたとき、バッテリー２０の正極端子ＮPから電気的に分離される。
【００４６】
具体的に、第１保護抵抗Ｒ11と第１基準抵抗Ｒ12との一端は第１共通ノードＮC1を通じて相互連結される。また、第１保護抵抗Ｒ11の他端は第１スイッチＳＷ１を通じて正極端子ＮPに連結するかまたは正極端子ＮPから分離される。また、第１基準抵抗Ｒ12の他端は接地に連結される。
【００４７】
第２保護抵抗Ｒ21及び第２基準抵抗Ｒ22は、第２スイッチＳＷ２がターンオンしたとき、バッテリー２０の負極端子ＮNと接地との間に直列連結される。第２保護抵抗Ｒ21及び第２基準抵抗Ｒ22は、第２スイッチＳＷ２がターンオフしたとき、バッテリー２０の負極端子ＮNから電気的に分離される。
【００４８】
具体的に、第２保護抵抗Ｒ21と第２基準抵抗Ｒ22との一端は第２共通ノードＮC2を通じて相互連結される。また、第２保護抵抗Ｒ21の他端は第２スイッチＳＷ２を通じて負極端子ＮNに連結するかまたは負極端子ＮNから分離される。また、第２基準抵抗Ｒ22の他端は接地に連結される。
【００４９】
第１保護抵抗Ｒ11、第１基準抵抗Ｒ12、第２保護抵抗Ｒ21及び第２基準抵抗Ｒ22それぞれの抵抗値はプロセッサ１６０に予め保存され得る。望ましくは、第１保護抵抗Ｒ11の抵抗値と第１基準抵抗Ｒ12の抵抗値との比率は、第２保護抵抗Ｒ21の抵抗値と第２基準抵抗Ｒ22の抵抗値との比率と同一であり得る。例えば、第１保護抵抗Ｒ11の抵抗値と第２保護抵抗Ｒ21の抵抗値とが同一であり、第１基準抵抗Ｒ12の抵抗値と第２基準抵抗Ｒ22の抵抗値とが同一であり得る。
【００５０】
第１電圧分配部１１０に印加された電圧は、第１保護抵抗Ｒ11の抵抗値と第１基準抵抗Ｒ12の抵抗値との比率によって分配され、電圧測定部１５０によって測定可能である。同様に、第２電圧分配部１２０に印加された電圧は、第２保護抵抗Ｒ21の抵抗値と第２基準抵抗Ｒ22の抵抗値との比率によって分配され、電圧測定部１５０によって測定可能である。
【００５１】
スイッチ制御部１６１は、所定の規則に従って第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とを独立的に制御することができる。すなわち、スイッチ制御部１６１は、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とを選択的にターンオン／ターンオフさせることができる。スイッチ制御部１６１は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を制御することで、バッテリーパック１０内で相異なる回路を形成することができる。
【００５２】
より具体的に、スイッチ制御部１６１は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を制御して以下のような多様な回路を形成することができる。
【００５３】
スイッチ制御部１６１は、第１スイッチングモードにおいて、第１スイッチＳＷ１をターンオンさせ第２スイッチＳＷ２をターンオフさせて、第１回路ＣＣ１を形成することができる。第１回路ＣＣ１は、第１電圧分配部１１０は正極端子ＮPに連結され、第２電圧分配部１２０は負極端子ＮNから分離される回路を意味する。
【００５４】
また、スイッチ制御部１６１は、第２スイッチングモードにおいて、第１スイッチＳＷ１をターンオフさせ第２スイッチＳＷ２をターンオンさせて第２回路ＣＣ２を形成することができる。第２回路ＣＣ２は、第１電圧分配部１１０は正極端子ＮPから分離され、第２電圧分配部１２０は負極端子ＮNに連結された回路を意味する。
【００５５】
また、スイッチ制御部１６１は、第３スイッチングモードにおいて、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をターンオンさせて第３回路を形成することができる。第３回路は、第１電圧分配部１１０は正極端子ＮPに連結され、第２電圧分配部１２０は負極端子ＮNに連結された回路を意味する。
【００５６】
また、スイッチ制御部１６１は、第４スイッチングモードにおいて、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をターンオフさせて第４回路を形成することができる。第４回路は、第１基準抵抗Ｒ12は正極端子ＮPに連結されず、第２基準抵抗Ｒ22は負極端子ＮNに連結されない回路を意味する。
【００５７】
電圧測定部１５０は、第１共通ノードＮC1に印加される電圧（以下、「第１検出電圧」とする）及び第２共通ノードＮC2に印加される電圧（以下、「第２検出電圧」とする）を測定することができる。
【００５８】
そのため、電圧測定部１５０は、第１共通ノードＮC1に連結される第１入力ポートＩＮ１及び第２共通ノードＮC2に連結される第２入力ポートＩＮ２を含むことができる。電圧測定部１５０は、電圧センサーとしてＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含むことができるが、ＡＤＣは第１入力ポートＩＮ１に形成された電位に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換し、第２入力ポートＩＮ２に形成された電位に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。
【００５９】
電圧測定部１５０は、第１スイッチングモードでは所定の第１時間毎に第１検出電圧を少なくとも３回以上順次測定し、第２スイッチングモードでは所定の第２時間毎に第２検出電圧を少なくとも３回以上順次測定することができる。このとき、第１時間及び第２時間のうちいずれか１つは他の１つと一致しても良く、相異なっても良い。また、電圧測定部１５０は、第３スイッチングモードでは第１検出電圧及び第２検出電圧をそれぞれ少なくとも１回以上測定することができる。
【００６０】
電圧測定部１５０は、第１スイッチングモードにおける測定値、第２スイッチングモードにおける測定値、及び第３スイッチングモードにおける測定値を電圧推定部１６２に伝送することができる。
【００６１】
電圧推定部１６２は、電圧測定部１５０から伝送される第３スイッチングモードでの第１検出電圧の測定値と第２検出電圧の測定値に基づいて、バッテリー２０の電圧ＶBatを算出することができる。
【００６２】
また、電圧推定部１６２は、電圧測定部１５０から伝送される第１スイッチングモード及び第２スイッチングモードに関連する測定値に基づいて、第１スイッチングモードでの第１検出電圧及び第２スイッチングモードでの第２検出電圧のそれぞれの収束値を推定することができる。
【００６３】
上述したように、第１スイッチングモードにおいて、寄生容量ＣP(+)のために第１検出電圧が安定化（すなわち、電圧変化率が閾値以下）するまでは相当な時間がかかるが、電圧推定部１６２は第１検出電圧の測定値に基づいて、第１検出電圧が最終的に到達するはずの電圧値である第１収束値を第１検出電圧が実際に安定化する前に予め推定することができる。
【００６４】
同様に、第２スイッチングモードにおいて、寄生容量ＣP(-)のために第２検出電圧が安定化するまでは相当な時間がかかるが、電圧推定部１６２は第２検出電圧の測定値に基づいて、第２検出電圧が最終的に到達するはずの電圧値である第２収束値を第２検出電圧が実際に安定化する前に予め推定することができる。
【００６５】
具体的に、電圧推定部１６２は、第１回路ＣＣ１が形成されている間に電圧測定部１５０によって少なくとも３回以上順次測定された第１検出電圧の測定値を記録し、記録された第１検出電圧の測定値に基づいて、第１検出電圧に対する第１収束値を推定することができる。
【００６６】
これと別に、電圧推定部１６２は、第２回路ＣＣ２が形成されている間に電圧測定部１５０によって少なくとも３回以上順次測定された第２検出電圧の測定値を記録し、記録された第２検出電圧の測定値に基づいて、第２検出電圧に対する第２収束値を推定することができる。
【００６７】
電圧推定部１６２は、第１収束値と第２収束値をそれぞれ推定するため、下記数式１を用い得る。
【００６８】
【数１】
2019512679.tif 000003
もし、数式１において、第１スイッチングモードで所定の第１時間毎に第１検出電圧を順次測定して得られた３個の測定値をｙ1、ｙ2及びｙ3に代入する場合、ｙfは第１収束値になる。
【００６９】
もし、数式１において、第２スイッチングモードで所定の第２時間毎に第２検出電圧を順次測定して得られた３個の測定値をｙ1、ｙ2及びｙ3に代入する場合、ｙfは第２収束値になる。
【００７０】
数式１は、下記数式２〜数式９を通じて導出することができる。
【００７１】
第１スイッチングモードで形成される第１回路ＣＣ１の抵抗Ｒ11、Ｒ12、ＲLeak(+)、ＲLeak(-)の抵抗値とキャパシタＣP(+)、ＣP(-)のキャパシタンスとを等価化すれば、第１回路ＣＣ１は１次回路（ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ）になる。同様に、第２スイッチングモードで形成される第２回路ＣＣ２の抵抗Ｒ21、Ｒ22、ＲLeak(+)、ＲLeak(-)の抵抗値とキャパシタＣP(+)、ＣP(-)のキャパシタンスとを等価化すれば、第２回路ＣＣ２も第１回路ＣＣ１とは異なる１次回路になる。
【００７２】
したがって、第１回路ＣＣ１が形成されている間の第１検出電圧と第２回路ＣＣ２が形成されている間の第２検出電圧は、下記数式２のような任意の１次回路の完全応答の形式に表すことができる。
【００７３】
【数２】
2019512679.tif 000004
数式２において、ｔは１次回路が形成された直後からの経過時間であり、ＲＣは１次回路の時定数であり、ｙfは１次回路の強制応答に対応する収束値であり、ｙiは１次回路が形成された直後の初期値であり、ｖ（ｔ）はｔによる完全応答である。
【００７４】
数式２の両辺からｙfを引けば、数式２は下記数式３に表すことができる。
【００７５】
【数３】
2019512679.tif 000005
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３であり、ｖ（ｔ１）＝ｙ1、ｖ（ｔ２）＝ｙ2、ｖ（ｔ２）＝ｙ3とし、数式３のｔにそれぞれｔ１、ｔ２、ｔ３を代入すれば、以下の３つの数式が導出される。
【００７６】
【数４】
2019512679.tif 000006
【００７７】
【数５】
2019512679.tif 000007
【００７８】
【数６】
2019512679.tif 000008
数式４を数式５で除すれば、下記数式７が導出され、数式５を数式６で除すれば、下記数式８が導出される。
【００７９】
【数７】
2019512679.tif 000009
【００８０】
【数８】
2019512679.tif 000010
数式７及び数式８において、ｔ２−ｔ１＝ｔ３−ｔ２であれば、下記数式９が導出される。
【００８１】
【数９】
2019512679.tif 000011
数式９をｙfに関して整理すれば、上記数式１が導出される。すなわち、１次回路の完全応答を表す数式２において、ｙf、ｙi及びＲＣのみが未知数であるため、ｙ1、ｙ2及びｙ3にそれぞれ代入する異なる３つの測定値が決定されれば、１次回路の完全応答に対するｙf、ｙi及びＲＣを求めることができる。
【００８２】
絶縁抵抗算出部１６３は、電圧推定部１６２によって第１収束値及び第２収束値の推定が完了すれば、推定された第１収束値及び第２収束値に基づいて、第１絶縁抵抗ＲLeak(+)と第２絶縁抵抗ＲLeak(-)をそれぞれ算出することができる。
【００８３】
以下、図５〜図８を参照して、第１収束値と第２収束値を推定する動作について具体的に説明する。
【００８４】
図５は、本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第１スイッチングモードにある間にバッテリーパック１０に形成される第１回路ＣＣ１を説明するための参照図であり、図６は、図５に示された第１回路ＣＣ１が形成されている間の第１検出電圧の変化を説明するための参照図である。
【００８５】
図５及び図６を参照すれば、第１スイッチングモードにおいて、第１スイッチはターンオンし第２スイッチはターンオフすることで、バッテリーパック１０に第１回路ＣＣ１が形成される。図６に示されたグラフにおいて、実線は寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が存在する場合のプロファイルであり、点線は寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が存在しない場合のプロファイルである。
【００８６】
第１回路ＣＣ１が形成されている間、電圧測定部１５０は第１検出電圧を少なくとも３回以上順次測定し、その測定値を電圧推定部１６２に伝送する。第１回路ＣＣ１が形成されている間、電圧測定部１５０は第２検出電圧に対する測定は保留する。
【００８７】
ＴSW1_iからＴSW1_fまで第１スイッチングモードが維持される状況を仮定して見よう。このとき、ＴSW1_iは絶縁抵抗算出装置が第１スイッチングモードに進入した時点であって、第１回路ＣＣ１が形成される時点と同一である。また、ＴSW1_fは第１検出電圧が実際に安定状態に到達する時点であって、寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)の充電程度によって変わり得る。また、図６に示されたグラフでＴSW1_iの前とＴSW1_fの後に対応する部分は第１スイッチがターンオフしているときの第１検出電圧を示す。
【００８８】
電圧測定部１５０は、ＴSW1_i以後に第１検出電圧を第１時間毎に少なくとも３回以上順次測定することができる。例えば、電圧測定部１５０はｔa、ｔb及びｔcで第１検出電圧を測定し、測定値Ｖa、Ｖb、Ｖcを電圧推定部１６２に伝送することができる。このとき、第１時間＝ｔb−ｔa＝ｔc−ｔbであり得る。それによって、電圧推定部１６２はｔaでの測定値Ｖa、ｔbでの測定値Ｖb及びｔcでの測定値Ｖcを記録することができる。
【００８９】
電圧推定部１６２は、記録された測定値Ｖa、Ｖb、Ｖcを上記数式１のｙ1、ｙ2及びｙ3にそれぞれ代入することで、第１収束値をＴSW1_fに到達する前に推定することができる。例えば、Ｖa＝５Ｖ、Ｖb＝２Ｖ、Ｖc＝１Ｖとすれば、数式１から第１収束値＝ｙf＝（４−５）／（４−６）＝０．５Ｖになる。
【００９０】
図７は、本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第２スイッチングモードにある間にバッテリーパック１０に形成される第２回路ＣＣ２を説明するための参照図であり、図８は、図７に示された第２回路ＣＣ２が形成されている間の第２検出電圧の変化を説明するための参照図である。
【００９１】
図７及び図８を参照すれば、第２スイッチングモードにおいて、第１スイッチはターンオフし第２スイッチはターンオンすることで、バッテリーパック１０に第２回路ＣＣ２が形成される。図８に示されたグラフにおいて、実線は寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が存在する場合のプロファイルであり、点線は寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が存在しない場合のプロファイルである。
【００９２】
第２回路ＣＣ２が形成されている間、電圧測定部１５０は第２検出電圧を少なくとも３回以上順次測定し、その測定値を電圧推定部１６２に伝送する。第２回路ＣＣ２が形成されている間、電圧測定部１５０は第１検出電圧に対する測定は保留する。
【００９３】
ＴSW2_iからＴSW2_fまで第２スイッチングモードが維持される状況を仮定して見よう。このとき、ＴSW2_iは絶縁抵抗算出装置が第２スイッチングモードに進入した時点であって、第２回路ＣＣ２が形成される時点と同一である。また、ＴSW2_fは第２検出電圧が実際に安定状態に到達する時点であって、寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)の充電程度によって変わり得る。また、図８に示されたグラフでＴSW2_iの前とＴSW2_fの後に対応する部分は第２スイッチがターンオフしているときの第２検出電圧を示す。
【００９４】
電圧測定部１５０は、ＴSW2_i以後に第２検出電圧を第２時間毎に少なくとも３回以上順次測定することができる。例えば、電圧測定部１５０は、ｔd、ｔe及びｔfで第２検出電圧を測定し、測定値Ｖd、Ｖe、Ｖfを電圧推定部１６２に伝送することができる。このとき、第２時間＝ｔe−ｔd＝ｔf−ｔeであり得る。それによって、電圧推定部１６２はｔdでの測定値Ｖd、ｔeでの測定値Ｖe及びｔfでの測定値Ｖfを記録することができる。
【００９５】
電圧推定部１６２は、記録された測定値を上記数式１のｙ1、ｙ2及びｙ3にそれぞれ代入することで、ＴSW2_fに到達する前に第２収束値を推定することができる。例えば、Ｖd＝６Ｖ、Ｖe＝９Ｖ、Ｖf＝１０Ｖとすれば、数式１によって第２収束値＝ｙf＝（８１−６０）／（１８−１６）＝１０．５Ｖになる。
【００９６】
一方、電圧測定部１５０の測定誤謬によって、電圧測定部１５０によって測定された第１検出電圧及び／または第２検出電圧が実際と相違し得る。実際と相違する測定値に基づいて第１収束値及び／または第２収束値を推定する場合、大きく２つの問題が生じ得る。その１つはバッテリーパック１０の絶縁が破壊された状態であるにも、絶縁が破壊されていない状態と判定される問題である。他の１つは、バッテリーパック１０の絶縁が破壊されていない状態であるにも、バッテリーパック１０の絶縁が破壊されたと判定される問題である。
【００９７】
したがって、第１収束値及び第２収束値に基づいて絶縁抵抗ＲLeak(+)、ＲLeak(-)を算出する前に、第１スイッチングモードと第２スイッチングモードそれぞれでの測定過程中に測定誤謬が存在したか否かを確認することが必要である。
【００９８】
図９及び図１０は、本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第１スイッチングモードにおける測定値に測定誤謬が発生したか否かを判定する動作を説明するための参照図である。Δｔ１＝ｔ１２−ｔ１１＝ｔ１３−ｔ１２と仮定する。
【００９９】
第１スイッチングモードで測定誤謬が発生したか否かを判定する基準は、１次回路の完全応答の変化特性を考慮して予め設定できる。
【０１００】
具体的に、数式２から確認できるように、１次回路の完全応答は指数的に増加するか又は減少する特性を有する。
【０１０１】
したがって、第１スイッチングモードでの測定誤謬の発生如何は、以下の第１条件及び第２条件の少なくとも１つをチェックすることで判定することができる。
【０１０２】
＜第１条件＞
３つ以上の測定値のうち、ある１つの測定値がその後に測定された測定値より大きいこと。
【０１０３】
＜第２条件＞
３つ以上の測定値のうち、先行する２つの測定値の間をつなぐ直線の傾きの絶対値がその後の２つの測定値の間をつなぐ直線の傾きの絶対値より大きいこと。
【０１０４】
電圧推定部１６２は、第１条件及び第２条件の少なくとも１つが満足されない場合、第１スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定する。望ましくは、電圧推定部１６２は、第１条件及び第２条件のいずれか一方を他方より先にチェックして、先にチェックした条件が満足された場合に限って残りの条件の満足如何をチェックすることができる。
【０１０５】
図９を参照すれば、電圧推定部１６２は、第１条件の満足如何を確認するため、第１スイッチングモードにある間に電圧測定部１５０によってｔ１１、ｔ１２及びｔ１３で順次測定された測定値Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３のうち少なくとも２つの間の大小関係をチェックすることができる。すなわち、電圧推定部１６２は、Ｖ１１とＶ１２との大小関係及び／またはＶ１２とＶ１３との大小関係をチェックすることができる。
【０１０６】
例えば、図９において、測定誤謬が発生したｔ１２での測定値Ｖ１２がそれに先行するｔ１１での測定値Ｖ１１以上であるため、電圧推定部１６２は第１条件が満足されていないと判定することができる。この場合、電圧推定部１６２は、第２条件の満足如何を確認する必要もなく、第１スイッチングモードにおける測定値Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３のうち少なくとも１つに測定誤謬が発生したと判定することができる。
【０１０７】
図１０を参照すれば、電圧推定部１６２は、第２条件の満足如何を確認するため、少なくとも２つの直線の傾きを算出する。詳しくは、ｔ１１で測定された測定値Ｖ１１とそれ以後のｔ１２で測定された測定値Ｖ１２とをつなぐ第１直線の傾き＝（Ｖ１２−Ｖ１１）／第１時間、及び測定値Ｖ１２とｔ１３で測定された測定値Ｖ１３とをつなぐ第２直線の傾き＝（Ｖ１３−Ｖ１２）／第１時間をそれぞれ算出することができる。
【０１０８】
第１直線の傾き＝（Ｖ１２−Ｖ１１）／Δｔ１
第２直線の傾き＝（Ｖ１３−Ｖ１２）／Δｔ１
例えば、図１０に示されたように、ｔ１２での測定値Ｖ１２及びｔ１３での測定値Ｖ１３に誤謬が発生して、第２直線の傾きの絶対値が第１直線の傾きの絶対値以上になれば、電圧推定部１６２は第２条件が満足されていないと判定することができる。
【０１０９】
電圧推定部１６２は、第１条件及び第２条件の少なくとも１つが満足されていない場合、第１条件及び第２条件が全て満足されるまで第１スイッチングモードを再実行することができる。
【０１１０】
図１１及び図１２は、本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第２スイッチングモードにおける測定値に測定誤謬が発生したか否かを判定する動作を説明するための参照図である。Δｔ２＝ｔ２２−ｔ２１＝ｔ２３−ｔ２２と仮定する。
【０１１１】
第２スイッチングモードで測定誤謬が発生したか否かを判定する基準は、図９及び図１０を参照して上述したように、１次回路の完全応答の変化特性を考慮して予め設定できる。
【０１１２】
第２スイッチングモードでの測定誤謬の発生如何は、以下の第３条件及び第４条件の少なくとも１つをチェックすることで判定されることができる。
【０１１３】
＜第３条件＞
３つ以上の測定値のうち、ある１つの測定値がその後に測定された測定値より小さいこと。
【０１１４】
＜第４条件＞
３つ以上の測定値のうち、先行する２つの測定値の間をつなぐ直線の傾きの絶対値がその後の２つの測定値の間をつなぐ直線の傾きの絶対値より大きいこと。
【０１１５】
電圧推定部１６２は、第３条件及び第４条件の少なくとも１つが満足されない場合、第２スイッチングモードで測定誤謬が発生したと判定する。望ましくは、電圧推定部１６２は、第３条件及び第４条件のいずれか一方を他方より先にチェックして、先にチェックした条件が満足された場合に限って残りの条件の満足如何をチェックすることができる。
【０１１６】
図１１を参照すれば、電圧推定部１６２は、第３条件の満足如何を確認するため、第２スイッチングモードにある間に電圧測定部１５０によってｔ２１、ｔ２２及びｔ２３で順次測定された測定値Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３のうち少なくとも２つの間の大小関係をチェックすることができる。すなわち、電圧推定部１６２は、Ｖ２１とＶ２２との大小関係及び／またはＶ２２とＶ２３との大小関係をチェックすることができる。
【０１１７】
例えば、図１１において、ｔ２２で測定された測定値Ｖ２２が先行するｔ２１で測定された測定値Ｖ２１以下であるため、電圧推定部１６２は第３条件が満足されていないと判定することができる。この場合、電圧推定部１６２は、第４条件の満足如何を確認する必要もなく、第２スイッチングモードにおける測定値Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３のうち少なくとも１つに測定誤謬が発生したと判定することができる。
【０１１８】
図１２を参照すれば、電圧推定部１６２は、第４条件の満足如何を確認するため、少なくとも２つの直線の傾きを算出する。詳しくは、最初測定された測定値Ｖ２１とその後に測定された測定値Ｖ２２とをつなぐ第３直線の傾き、及び測定値Ｖ２２と最後に測定された測定値Ｖ２３とをつなぐ第４直線の傾きをそれぞれ算出することができる。
【０１１９】
第３直線の傾き＝（Ｖ２２−Ｖ２１）／Δｔ２
第４直線の傾き＝（Ｖ２３−Ｖ２２）／Δｔ２
例えば、図１２に示されたように、ｔ２２での測定値Ｖ１２及びｔ２３での測定値Ｖ１３に誤謬が発生して、第４直線の傾きの絶対値が第３直線の傾きの絶対値以上になれば、電圧推定部１６２は第４条件が満足されていないと判定することができる。
【０１２０】
電圧推定部１６２は、第３条件及び第４条件の少なくとも１つが満足されていない場合、第３条件及び第４条件が全て満足されるまで第２スイッチングモードを再実行することができる。
【０１２１】
選択的に、前記第１条件〜第４条件がすべて満足された場合、プロセッサ１６０は、直近に設定された第１時間を所定値ほど減らすことができる。同様に、前記第１条件〜第４条件がすべて満足された場合、プロセッサ１６０は、直近に設定された第２時間を所定値ほど減らすことができる。すなわち、前記第１条件〜第４条件がすべて満足された場合、第１スイッチングモードにおける第１検出電圧に対する測定時間間隔Δｔ１を狭め、それと共にまたは別に、第２スイッチングモードにおける第２検出電圧に対する測定時間間隔Δｔ２を狭めることができる。
【０１２２】
図１３及び図１４は、本発明の一実施例による絶縁抵抗算出装置が第１収束値及び第２収束値に基づいて第１絶縁抵抗及び第２絶縁抵抗を算出する動作を説明するための参照図である。
【０１２３】
図１３を参照すれば、第１回路ＣＣ１から寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が除去された回路ＣＣ１１を確認することができる。また、図１４を参照すれば、第２回路ＣＣ２から寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)が除去された回路ＣＣ１２を確認することができる。
【０１２４】
第１収束値と第２収束値が推定されたということは、寄生容量ＣP(+)、ＣP(-)によってそれ以上第１検出電圧と第２検出電圧が変化しない安定状態に達したことを意味するため、第１回路ＣＣ１は回路ＣＣ１１に代替され、第２回路ＣＣ２は回路ＣＣ１２に代替できる。
【０１２５】
回路ＣＣ１１に対する第１回路方程式は下記数式１０に表し、回路ＣＣ１２に対する第２回路方程式は下記数式１１に表すことができる。
【０１２６】
【数１０】
2019512679.tif 000012
【０１２７】
【数１１】
2019512679.tif 000013
数式１０及び数式１１において、Ｒ1は第１保護抵抗Ｒ11及び第２保護抵抗Ｒ21の抵抗値と同一であり、Ｒ2は第１基準抵抗Ｒ12及び第２基準抵抗Ｒ22の抵抗値と同一であり、ＶBatはバッテリーの電圧値であり、Ｖ1は第１収束値であり、Ｖ2は第２収束値である。
【０１２８】
数式１０及び数式１１の変数のうち、Ｒ1及びＲ2は所定の値であり、Ｖ1、Ｖ2及びＶBatは電圧推定部１６２によって推定される値であるため、第１絶縁抵抗ＲLeak(+)及び第２絶縁抵抗ＲLeak(-)のみが未知数である。数式１０及び数式１１を第１絶縁抵抗ＲLeak(+)及び第２絶縁抵抗ＲLeak(-)に関して整理すれば、下記数式１２を導出することができる。
【０１２９】
【数１２】
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絶縁抵抗算出部１６３は、数式１２のＶ1及びＶ2にそれぞれ第１収束値及び第２収束値を代入して、バッテリー２０の第１絶縁抵抗ＲLeak(+)及び第２絶縁抵抗ＲLeak(-)の値をそれぞれ特定することができる。
【０１３０】
絶縁抵抗算出部１６３は、算出された第１絶縁抵抗ＲLeak(+)及び第２絶縁抵抗ＲLeak(-)のそれぞれを所定の基準値と比べて、バッテリー２０の絶縁破壊如何を判定することができる。すなわち、絶縁抵抗算出部１６３は、算出された第１絶縁抵抗ＲLeak(+)及び第２絶縁抵抗ＲLeak(-)の少なくとも１つが前記基準値以下である場合、バッテリー２０が漏電状態であると判定することができる。具体的に、第１絶縁抵抗ＲLeak(+)が前記基準値以下である場合は、バッテリー２０の正極端子側の絶縁状態が破壊されたと判定し、第２絶縁抵抗ＲLeak(-)が前記基準値以下である場合は、バッテリー２０の負極端子側の絶縁状態が破壊されたと判定することができる。
【０１３１】
絶縁抵抗算出部１６３は、バッテリー２０が漏電状態であると判定された場合、バッテリー２０が漏電状態（すなわち、絶縁破壊）であることを通知するための情報を含むアラーム信号を出力することができる。また、アラーム信号は、第１絶縁抵抗ＲLeak(+)及び第２絶縁抵抗ＲLeak(-)のうち何れが前記基準値以下であるかに関する情報までも含むことができる。
【０１３２】
本発明の他の態様によれば、上述した絶縁抵抗算出装置１００は、バッテリーパック１０に包含できる。すなわち、本発明の他の態様によるバッテリーパック１０は、上述した絶縁抵抗算出装置１００を含むことができる。
【０１３３】
また、本発明のさらに他の態様によれば、上述した絶縁抵抗算出装置１００は、電気自動車に包含できる。すなわち、本発明のさらに他の態様による電気自動車は、上述した絶縁抵抗算出装置１００を含む。ここで、電気自動車は、電気エネルギーを動力源にする運送手段であって、電気自動車だけでなく、ハイブリッド自動車を含む。
【０１３４】
以下、本発明のさらに他の態様による絶縁抵抗算出方法について説明する。本発明のさらに他の態様による絶縁抵抗算出方法においては、上述した絶縁抵抗算出装置に対する説明などがそのまま適用され得るため、繰り返される部分の説明は省略する。
【０１３５】
本発明の一態様による絶縁抵抗算出方法は、上述した絶縁抵抗算出装置を用いて絶縁抵抗を測定する方法であって、絶縁抵抗算出方法を行う各段階の主体は上述した絶縁抵抗算出装置の各構成要素であり得る。
【０１３６】
図１５及び図１６は、本発明の一実施例による絶縁抵抗算出方法を示したフロー図である。
【０１３７】
まず、図１５を参照すれば、段階Ｓ１５１０において、プロセッサ１６０は、スイッチング部１３０を制御して第１回路ＣＣ１を形成する。具体的に、プロセッサ１６０は、第１スイッチングモードに進入して、第１スイッチＳＷ１をターンオンさせ第２スイッチＳＷ２をターンオフさせることで、第１回路ＣＣ１を形成することができる。
【０１３８】
段階Ｓ１５２０において、プロセッサ１６０は、第１回路ＣＣ１が形成されている間に、電圧測定部１５０によって少なくとも３回以上順次測定された第１検出電圧の測定値を記録する。
【０１３９】
段階Ｓ１５３０において、プロセッサ１６０は、段階Ｓ１５２０を通じて記録された第１検出電圧の測定値に測定誤謬が発生したか否かを判定する。
【０１４０】
段階Ｓ１５４０において、プロセッサ１６０は、記録された第１検出電圧の測定値に基づいて第１収束値を推定する。
【０１４１】
段階Ｓ１５５０において、プロセッサ１６０は、スイッチング部１３０を制御して第２回路ＣＣ２を形成する。具体的に、プロセッサ１６０は、第２スイッチングモードに進入して、第１スイッチＳＷ１をターンオフさせ第２スイッチＳＷ２をターンオンさせることで、第２回路ＣＣ２を形成することができる。
【０１４２】
段階Ｓ１５６０において、プロセッサ１６０は、第２回路ＣＣ２が形成されている間に、電圧測定部１５０によって少なくとも３回以上順次測定された第２検出電圧の測定値を記録する。
【０１４３】
段階Ｓ１５７０において、プロセッサ１６０は、段階Ｓ１５５０を通じて記録された第２検出電圧の測定値に測定誤謬が発生したか否かを判定する。
【０１４４】
段階Ｓ１５８０において、プロセッサ１６０は、記録された第２検出電圧の測定値に基づいて第２収束値を推定する。
【０１４５】
一方、図１５において、Ｓ１５１０、Ｓ１５２０、Ｓ１５３０及びＳ１５４０がＳ１５５０、Ｓ１５６０、Ｓ１５７０及びＳ１５８０に先行するように示されているが、本発明はこのような順番に限定されるものではない。
【０１４６】
段階Ｓ１５４０及びＳ１５８０が完了すれば、前記方法は段階Ｓ１５８５に進む。
【０１４７】
段階Ｓ１５８５において、プロセッサ１６０は、第１収束値及び第２収束値に基づいて第１絶縁抵抗ＲLeak(+)及び第２絶縁抵抗ＲLeak(-)を算出する。
【０１４８】
段階Ｓ１５９０において、プロセッサ１６０は、第１絶縁抵抗ＲLeak(+)及び第２絶縁抵抗ＲLeak(-)に基づいて、バッテリー２０の絶縁破壊如何を判定する。
【０１４９】
段階Ｓ１５９５において、プロセッサ１６０は、段階Ｓ１５９０を通じてバッテリー２０の絶縁状態が破壊されたと判定されたとき、アラーム信号を出力する。プロセッサ１６０から出力されたアラーム信号は、絶縁抵抗算出装置１００及び／または外部装置（例えば、車両）に備えられた出力装置によってユーザが認知可能な形態（例えば、イメージ、音）に変換できる。
【０１５０】
図１５及び図１６に示された段階は、所定の動作周期毎に繰り返して実行できる。
【０１５１】
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【０１５２】
本明細書の個別的な実施例として説明された特徴は、単一実施例として結合されて具現でき、逆に、本明細書で単一実施例として説明された多様な特徴は、個別的に多様な実施例として具現するか、又は、適切な副結合（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）として具現することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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