(57)【要約】  バッテリーパックと接地との絶縁状態を診断するための装置及び方法、該装置を含むバッテリーパックが提供される。装置は、バッテリーパックの正端子と接地との間に電気的に接続される第１抵抗素子、及び制御回路を含む。制御回路は、正端子と接地との間にハイレベル電圧を印加する間、第１テストポートを通じて流れる電流を第１テスト電流として記録する。コントローラは、第１テスト電流に基づいて、バッテリーパックと接地との絶縁状態を診断する。
2021503596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーパックと接地との絶縁状態を診断するための装置であって、
前記バッテリーパックの正端子と前記接地との間に電気的に接続される第１抵抗素子と、
電源及び前記電源に動作可能に結合されたコントローラを有する制御回路と、を備え、
前記電源は、
前記正端子に電気的に接続される第１テストポート及び前記接地に電気的に接続される第２テストポートを含み、ハイレベル電圧を生成するように構成され、
前記コントローラは、
第１時点から所定期間、前記第１テストポートと前記第２テストポートとの間に前記ハイレベル電圧を印加することを前記電源に命令し、
前記第１時点から前記所定期間内に前記第１テストポートを通じて流れる電流を第１テスト電流として記録し、
前記第１テスト電流に基づいて、前記バッテリーパックと前記接地との絶縁状態を診断するように構成される、装置。
【請求項２】
前記コントローラは、
前記ハイレベル電圧を前記第１テスト電流で除して第１テスト抵抗を算出し、
前記第１テスト抵抗が第１基準抵抗より第１臨界抵抗以上小さい場合、通信チャネルを通じて前記コントローラに動作可能に結合された外部デバイスに前記バッテリーパックと前記接地との絶縁状態が不良であることを示す第１レポートメッセージを出力するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記バッテリーパックの負端子と前記接地との間に電気的に接続される第２抵抗素子をさらに備え、
前記第１抵抗素子と前記第２抵抗素子とは同じ抵抗を有し、
前記電源は、前記負端子に電気的に接続される第３テストポートをさらに含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラは、
第２時点から所定期間、前記第３テストポートと前記第２テストポートとの間に前記ハイレベル電圧を印加することを前記電源に命令し、
前記第２時点から前記所定期間内に前記第３テストポートを通じて流れる電流を第２テスト電流として記録し、
前記第２テスト電流に基づいて、前記バッテリーパックと前記接地との絶縁状態を診断するように構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記ハイレベル電圧を前記第２テスト電流で除して第２テスト抵抗を算出し、
前記第２テスト抵抗が第２基準抵抗より第２臨界抵抗以上小さい場合、通信チャネルを通じて前記コントローラに動作可能に結合された外部デバイスに前記バッテリーパックと前記接地との絶縁状態が不良であることを示す第１レポートメッセージを出力するように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラは、
前記第１テストポートと前記第３テストポートとの間の電圧をパック電圧として記録するように構成される、請求項３から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記ハイレベル電圧は、前記パック電圧の１／２より大きい、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記コントローラは、
前記電源がスリープ状態である間、前記第１テストポートと前記第２テストポートとの間の電圧を第１テスト電圧として記録し、
前記電源がスリープ状態である間、前記第２テストポートと前記第３テストポートとの間の第２テスト電圧を記録し、
前記第１テスト電圧、前記第２テスト電圧及び前記パック電圧に基づいて、前記正端子と前記接地との間の第１絶縁抵抗と、前記負端子と前記接地との間の第２絶縁抵抗とが不均衡状態であるか否かを判断するように構成される、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の装置を含むバッテリーパック。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の装置を用いて、前記バッテリーパックと前記接地との絶縁状態を診断する方法であって、
前記コントローラが、前記第１テストポートと前記第２テストポートとの間に前記ハイレベル電圧を前記第１時点から前記所定期間、印加することを前記電源に命令する段階と、
前記コントローラが、前記第１時点から前記所定期間内に前記第１テストポートを通じて流れる電流を前記第１テスト電流として記録する段階と、
前記コントローラが、前記第１テスト電流に基づいて、前記バッテリーパックと前記接地との絶縁状態が不良であるか否かを判断する段階と、を備え、
前記バッテリーパックの前記正端子と前記接地との間には、前記第１抵抗素子が電気的に接続され、
前記第１テストポートは、前記正端子に電気的に接続され、
前記第２テストポートは、前記接地に電気的に接続される、方法。
【請求項１１】
前記コントローラが、前記電源に含まれた第３テストポートと前記第２テストポートとの間に前記ハイレベル電圧を第２時点から所定期間印加することを前記電源に命令する段階と、
前記コントローラが、前記第２時点から前記所定期間内に前記第３テストポートを通じて流れる電流を第２テスト電流として記録する段階と、
前記コントローラが、前記第２テスト電流に基づいて、前記バッテリーパックと前記接地との絶縁状態が不良であるか否かを判断する段階と、をさらに備え、
前記バッテリーパックの負端子と前記接地との間には、第２抵抗素子が電気的に接続され、
前記第３テストポートは、前記負端子に電気的に接続される、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパックと接地との絶縁状態を診断するための装置及び方法、該装置を含むバッテリーパックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１８年８月２７日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−０１００６０７号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
【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バッテリーに対する研究が活発に行われている。
【０００４】
現在、商用化しているバッテリーパックは、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、リチウムイオンバッテリーなどのような再充電可能な蓄電素子を含む。特に、電気自動車のように高電圧を必要とする大型電気製品に適用されるバッテリーパックの場合、バッテリーパックと接地との絶縁が完璧に維持されないと、周辺回路が誤動作するおそれがあるだけでなく、感電事故などの危険性が高い。
【０００５】
特許文献１は、バッテリーパックと接地との絶縁抵抗を測定する回路を開示している。しかし、特許文献１は、バッテリーパックの両端にかかった電圧であるパック電圧のみを用いるため、絶縁状態に対する診断の正確度が低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２０１０−０１０５９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーパックとは別途の直流電圧を提供する電源を用いて、バッテリーパックの正端子と接地との間またはバッテリーパックの負端子と接地との間にハイレベル電圧を印加することで、バッテリーパックと接地との絶縁状態をより正確に診断する装置及び方法、該装置を含むバッテリーパックを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態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】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の多様な実施形態は、以下のようである。
【０００９】
本発明の一実施形態によるバッテリーパックと接地との絶縁状態を診断するための装置は、バッテリーパックの正端子と接地との間に電気的に接続される第１抵抗素子と、電源及び電源に動作可能に結合されたコントローラを含む制御回路とを含む。電源は、正端子に電気的に接続される第１テストポート及び接地に電気的に接続される第２テストポートを備え、ハイレベル電圧を生成するように構成される。コントローラは、第１時点から所定期間、第１テストポートと第２テストポートとの間にハイレベル電圧を印加することを電源に命令するように構成される。コントローラは、第１時点から所定期間内に第１テストポートを通じて流れる電流を第１テスト電流として記録するように構成される。コントローラは、第１テスト電流に基づいて、バッテリーパックと接地との絶縁状態を診断するように構成される。
【００１０】
コントローラは、ハイレベル電圧を第１テスト電流で除して第１テスト抵抗を算出し得る。第１テスト抵抗が第１基準抵抗より第１臨界抵抗以上小さい場合、通信チャネルを通じてコントローラに動作可能に結合された外部デバイスにバッテリーパックと接地との絶縁状態が不良であることを示す第１レポートメッセージを出力し得る。
【００１１】
装置は、バッテリーパックの負端子と接地との間に電気的に接続される第２抵抗素子をさらに含み得る。第１抵抗素子と第２抵抗素子とは同じ抵抗を有し得る。電源は、負端子に電気的に接続される第３テストポートをさらに備え得る。
【００１２】
コントローラは、第２時点から所定期間、第３テストポートと第２テストポートとの間にハイレベル電圧を印加することを電源に命令し得る。コントローラは、第２時点から所定期間内に第３テストポートを通じて流れる電流を第２テスト電流として記録し得る。コントローラは、第２テスト電流に基づいて、バッテリーパックと接地との絶縁状態を診断し得る。
【００１３】
コントローラは、ハイレベル電圧を第２テスト電流で除して第２テスト抵抗を算出し得る。コントローラは、第２テスト抵抗が第２基準抵抗より第２臨界抵抗以上小さい場合、通信チャネルを通じてコントローラに動作可能に結合された外部デバイスにバッテリーパックと接地との絶縁状態が不良であることを示す第１レポートメッセージを出力し得る。
【００１４】
コントローラは、第１テストポートと第３テストポートとの間の電圧をパック電圧として記録し得る。
【００１５】
ハイレベル電圧は、パック電圧の１／２よりも大きいものであり得る。
【００１６】
コントローラは、電源がスリープ状態である間、第１テストポートと第３テストポートとの間の電圧を第１テスト電圧として記録し得る。コントローラは、電源がスリープ状態である間、第２テストポートと第３テストポートとの間の第２テスト電圧を記録し得る。コントローラは、第１テスト電圧、第２テスト電圧及びパック電圧に基づいて、正端子と接地との間の第１絶縁抵抗と、負端子と接地との間の第２絶縁抵抗とが不均衡状態であるか否かを判断し得る。
【００１７】
本発明の他の実施形態によるバッテリーパックは、装置を含む。
【００１８】
本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックと接地との絶縁状態を診断する方法は、装置を用いる。方法は、コントローラが、第１テストポートと第２テストポートとの間にハイレベル電圧を第１時点から所定期間印加することを電源に命令する段階と、コントローラが、第１時点から所定期間内に第１テストポートを通じて流れる電流を第１テスト電流として記録する段階と、コントローラが、第１テスト電流に基づいて、バッテリーパックと接地との絶縁状態が不良であるか否かを判断する段階とを含む。バッテリーパックの正端子と接地との間には、第１抵抗素子が電気的に接続される。第１テストポートは、正端子に電気的に接続される。第２テストポートは、接地に電気的に接続される。
【００１９】
方法は、コントローラが、電源に含まれた第３テストポートと第２テストポートとの間にハイレベル電圧を第２時点から所定期間印加することを電源に命令する段階と、コントローラが、第２時点から所定期間内に第３テストポートを通じて流れる電流を第２テスト電流として記録する段階と、コントローラが、第２テスト電流に基づいて、バッテリーパックと接地との絶縁状態が不良であるか否かを判断する段階をさらに含み得る。バッテリーパックの負端子と接地との間には、第２抵抗素子が電気的に接続される。第３テストポートは、負端子に電気的に接続される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の実施形態のうち少なくとも１つによれば、バッテリーパックとは別途の直流電圧を提供する電源を用いて、バッテリーパックの正端子と接地との間またはバッテリーパックの負端子と接地との間にハイレベル電圧を印加することで、バッテリーパックと接地との絶縁状態をより正確に診断することができる。
【００２１】
本発明の効果は上記の効果に制限されず、他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【００２２】
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形態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ものであるため、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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリーパックと接地との絶縁状態を診断するための装置を含むバッテリーパックの構成を例示的に示した図である。
【図２】図１に示された装置によって行われる第１メイン診断動作を説明する参照図である。
【図３】図１に示された装置によって行われる第２メイン診断動作を説明する参照図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるバッテリーパックと接地との絶縁状態を診断する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や事前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。
【００２５】
したがって、本明細書に記載された実施形態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形態に過ぎず、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。
【００２６】
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。
【００２７】
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちある一つをその他の要素と区別するために使われたものであり、これら用語によって構成要素が限定されることはない。
【００２８】
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載された「制御ユニット」のような用語は少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現され得る。
【００２９】
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されるとするとき、これは「直接的な連結（接続）」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結（接続）」も含む。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０と接地との絶縁状態を診断するための装置１００を含むバッテリーパック１０の構成を例示的に示した図である。
【００３１】
図１を参照すると、バッテリーパック１０は、正端子１１、負端子１２、バッテリー２０及び装置１００を含む。正端子１１は、バッテリー２０の最高電位ノードに電気的に接続される。負端子１２は、バッテリー２０の最低電位ノードに電気的に接続される。
【００３２】
バッテリー２０は、少なくとも１つの単位セル２３を含む。単位セル２３は、例えばリチウムイオンセルのように、再充電可能なものであればその種類は特に制限されない。
【００３３】
図１において、Ｒ（＋）は、正端子１１と接地との絶縁状態に依存する第１絶縁抵抗を示す。Ｒ（−）は、負端子１２と接地との絶縁状態に依存する第２絶縁抵抗を示す。接地は、バッテリーパック１０が搭載され得る電源装置（例えば、電気自動車）のシャーシであり得る。
【００３４】
装置１００は、第１抵抗素子１１０及び第２抵抗素子１２０の少なくとも１つ、及び制御回路２００を含む。以下、装置１００は第１抵抗素子１１０及び第２抵抗素子１２０を全て含むものとして説明する。
【００３５】
第１抵抗素子１１０は、バッテリー２０の正端子１１と接地との間に電気的に接続される。例えば、第１抵抗素子１１０は、バッテリー２０の正端子１１と接地とを電気的に接続する電気ライン２１に含まれ得る。
【００３６】
第２抵抗素子１２０は、バッテリー２０の負端子１２と接地との間に電気的に接続される。例えば、第２抵抗素子１２０は、バッテリー２０の負端子１２と接地とを電気的に接続する電気ライン２２に含まれ得る。以下、第１抵抗素子１１０と第２抵抗素子１２０とが同じ抵抗（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有すると仮定する。この場合、第１抵抗素子１１０及び第２抵抗素子１２０によって形成される直列回路は、接地を基準にしてバッテリー２０の電圧を二等分する電圧分配器（ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｖｉｄｅｒ）として機能する。
【００３７】
制御回路２００は、電源２１０、電流センサ２２０及びコントローラ２４０を含む。制御回路２００は、電圧測定部２３０をさらに含み得る。
【００３８】
電源２１０には、第１テストポートＰ１、第２テストポートＰ２及び第３テストポートＰ３が備えられる。第１テストポートＰ１は、電気ライン２０１を通じてバッテリー２０の正端子１１に電気的に接続される。第２テストポートＰ２は、電気ライン２０２を通じて接地に電気的に接続される。第３テストポートＰ３は、電気ライン２０３を通じてバッテリー２０の負端子１２に電気的に接続される。
【００３９】
電源２１０は、コントローラ２４０からの命令メッセージに応答して、第１テストポートＰ１、第２テストポートＰ２及び第３テストポートＰ３のうちいずれか２つの間に、命令メッセージによって要求される大きさ及び極性を有するハイレベル電圧を印加するように構成される。電源２１０は、外部電源からの入力電圧ＶＣＣを変換して、ハイレベル電圧（図２及び図３のＶＨ）を生成し得る。
【００４０】
電流センサ２２０は、第１テストポートＰ１、第２テストポートＰ２及び第３テストポートＰ３のうち少なくとも１つを通じて流れる電流を検出し、検出された電流を示す電流データを生成する。例えば、電流センサ２２０は、図１に示されたように第２テストポートＰ２と接地とを連結する電気ライン２０２に設けられ得る。
【００４１】
電圧測定部２３０は、少なくとも１つの電圧センサを含む。電圧測定部２３０は、第１テストポートＰ１、第２テストポートＰ２及び第３テストポートＰ３に電気的に接続され、第１電圧データ、第２電圧データ及び第３電圧データのうち少なくとも１つを生成するように構成される。第１電圧データは、第１テストポートＰ１と第２テストポートＰ２との間の電圧Ｖ（＋）を示す。第２電圧データは、第２テストポートＰ２と第３テストポートＰ３との間の電圧Ｖ（−）を示す。第３電圧データは、第１テストポートＰ１と第３テストポートＰ３との間の電圧ＶＰを示す。
【００４２】
コントローラ２４０は、ハードウェア的にＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、マイクロプロセッサ、その他機能を実行するための電気的ユニットのうち少なくとも１つを含むように具現され得る。また、コントローラ２４０にはメモリデバイス２４１が設けられ得、メモリデバイス２４１としては、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体が用いられ得る。メモリデバイス２４１は、コントローラ２４０によって実行される各種の制御ロジックを含むプログラム、及び／または制御ロジックが実行されるとき発生するデータを保存、更新及び／または消去し得る。コントローラ２４０は、電源２１０、電流センサ２２０、電圧測定部２３０及び外部デバイス１に動作可能に結合される。コントローラ２４０は、通信チャネル２を通じて外部デバイス１と相互通信する。通信チャネル２は有線通信または無線通信を支援する。有線通信は、例えばＣＡＮ（ｃｏｎｔｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）通信であり得、無線通信は、例えばジグビー（登録商標）（ＺｉｇＢｅｅ（登録商標））やブルートゥース（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））通信であり得るが、コントローラ２４０と外部デバイス１との間の有無線通信を支援できるものであれば、通信プロトコルの種類は特に限定されない。
【００４３】
制御回路２００は、１つまたは２つ以上の診断動作を互いに重複しないように１つずつ実行するように構成され得る。すなわち、コントローラ２４０は、複数の診断動作を相異なる時点で実行し得る。以下、３つの診断動作として予備診断動作、第１メイン診断動作及び第２メイン診断動作が制御回路２００によって順次に実行されると仮定する。予備診断動作は必要に応じて省略されてもよい。第１メイン診断動作と第２メイン診断動作とはそれぞれ実行される期間が互いに重畳しないように実行され得、両者の先後関係が特に制限されることはない。
＜予備診断動作＞
【００４４】
まず、予備診断動作について説明する。予備診断動作は、コントローラ２４０によって電源２１０がスリープ状態に制御された間に、コントローラ２４０が、正端子１１と接地との絶縁状態と、負端子１２と接地との絶縁状態とが不均衡であるか否かを１次的に診断するためのものである。スリープ状態では、電源２１０はハイレベル電圧の生成を中断する。
【００４５】
予備診断動作を実行するとき、コントローラ２４０は、電圧測定部２３０から第１電圧データ、第２電圧データ及び第３電圧データを収集する。第１電圧データは、第１抵抗素子１１０の両端に印加される電圧Ｖ（＋）に対応する。第２電圧データは、第２抵抗素子１２０の両端に印加される電圧Ｖ（−）に対応する。第３電圧データは、正端子１１と負端子１２との間に印加される電圧（すなわち、パック電圧ＶＰ）に対応する。コントローラ２４０は、Ｖ（＋）を第１テスト電圧としてメモリデバイス２４１に記録し、Ｖ（−）を第２テスト電圧としてメモリデバイス２４１に記録し、ＶＰをパック電圧としてメモリデバイス２４１に記録し得る。
【００４６】
コントローラ２４０は、（ｉ）第１テスト電圧と第２テスト電圧との差が第１臨界電圧未満であるか否か、及び（ｉｉ）第１テスト電圧と第２テスト電圧との和と、パック電圧との差が第２臨界電圧未満であるか否かを同時にまたは順次に判断する。
【００４７】
第１テスト電圧と第２テスト電圧との差が第１臨界電圧以上であるか、または、第１テスト電圧と第２テスト電圧との和とパック電圧との差が第２臨界電圧以上であるということは、正端子１１と接地との絶縁状態及び負端子１２と接地との絶縁状態の少なくとも１つが不良であるとともに、正端子１１と接地との絶縁状態と、負端子１２と接地との絶縁状態とが互いに不均衡であることを示す。
【００４８】
予備診断動作を実行した結果、正端子１１と接地との絶縁状態と、負端子１２と接地との絶縁状態とが不均衡であれば、コントローラ２４０は後述する第１メイン診断動作及び第２メイン診断動作の少なくとも１つを実行し得る。
【００４９】
図２は、図１の装置１００によって実行される第１メイン診断動作を説明する参照図である。図２において、ＲＥは第１抵抗素子１１０（または第２抵抗素子１２０）の抵抗である。
【００５０】
コントローラ２４０は、予備診断動作及び第２メイン診断動作を実行していない任意の時点で第１メイン診断動作を実行する。
【００５１】
図１及び図２を参照すると、第１メイン診断動作の実行時に、コントローラ２４０は、第１テストポートＰ１と第２テストポートＰ２との間にハイレベル電圧ＶＨを印加することを要請する命令メッセージを電源２１０に伝送する。これによって、電源２１０は、第１テストポートＰ１と第２テストポートＰ２との間にハイレベル電圧ＶＨを所定期間印加する。
【００５２】
これによって、第１メイン診断動作が実行される間、第１テストポートＰ１を通じて電流ＩＤ１が流れる。電流センサ２２０は、第１テストポートＰ１を通じて流れる電流ＩＤ１を示す電流データＩＤ１＿Ｍをコントローラ２４０に伝送する。
【００５３】
電流ＩＤ１は、下記数式１のように表され得る。
【数１】
2021503596.tif 000003
【００５４】
数式１において、Ｒ１は、Ｒ（＋）とＲＥとの合成抵抗（ｒｅｓｕｌｔａｎｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を示す。Ｒ２は、Ｒ（−）とＲＥとの合成抵抗を示す。すなわち、Ｒ１は、Ｒ（＋）とＲＥとが並列で連結された場合の抵抗を示し、Ｒ２は、Ｒ（−）とＲＥとが並列で連結された場合の抵抗を示す。そして、ＶＰはパック電圧、ＶＨはハイレベル電圧である。
【００５５】
バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であるということは、Ｒ１が第１抵抗素子１１０の抵抗ＲＥに比べて一定水準以上小さくなったか、または、Ｒ２が第２抵抗素子１２０の抵抗ＲＥに比べて一定水準以上小さくなったことを意味する。
【００５６】
一方、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が良好であれば、第１絶縁抵抗Ｒ（＋）及び第２絶縁抵抗Ｒ（−）は抵抗ＲＥに比べて非常に大きいはずであるため、Ｒ１及びＲ２は第１抵抗素子１１０の抵抗ＲＥと同じものとして取り扱い可能である。したがって、数式１は下記数式２のように単純化できる。
【数２】
2021503596.tif 000004
【００５７】
数式２において、ＶＰ、ＶＨ及びＲＥは既知の値であるため、数式２のＩＤ１＿Ｒは、第１基準電流としてコントローラ２４０によって決定されるか又はコントローラ２４０のメモリデバイス２４１に予め保存され得る。例えば、ＶＰ＝３２４［Ｖ］、ＶＨ＝５００［Ｖ］、ＲＥ＝５０［ＭΩ］とすると、ＩＤ１＿Ｒは１３．５２［μＡ］になる。
【００５８】
数式２から確認できるように、ハイレベル電圧ＶＨがパック電圧ＶＰの１／２より大きいと、ＩＤ１＿Ｒが正の値を有する。したがって、コントローラ２４０は、第１メイン診断動作を実行するとき、パック電圧ＶＰの１／２よりも大きい電圧をハイレベル電圧ＶＨとして出力することを電源２１０に命令し得る。代案的に、ハイレベル電圧ＶＨは、バッテリーパック１０の正格電圧を考慮して電源２１０に予め設定されていてもよい。
【００５９】
さらに、コントローラ２４０は、電流センサ２２０の電流オフセットに応じて、ハイレベル電圧ＶＨを決定し得る。電流オフセットとは、電流センサ２２０の測定精度を示すものであって、予め決定される。電流オフセットを示すデータは、メモリデバイス２４１に予め保存され得る。数式１を参照すると、電流ＩＤ１はハイレベル電圧ＶＨに比例する。コントローラ２４０は、メモリデバイス２４１から電流オフセットを読み出した後、電流オフセットの大きさに基づいてハイレベル電圧ＶＨを決定し得る。例えば、コントローラ２４０は、電流オフセットが所定の基準値以下であれば、第１電圧（例えば、４００［Ｖ］）をハイレベル電圧ＶＨとして決定し得る。他の例として、コントローラ２４０は、電流オフセットが基準値より大きければ、第１電圧を電流オフセットと基準値との差に対応するだけ増加させた第２電圧（例えば、５５０［Ｖ］）をハイレベル電圧ＶＨとして決定し得る。
【００６０】
コントローラ２４０は、第１メイン診断動作が実行された時点から所定期間内に、電流センサ２２０からの電流データＩＤ１＿Ｍに基づいて、第１テストポートＰ１を通じて流れる電流ＩＤ１を第１テスト電流として記録する。その後、コントローラ２４０は、第１テスト電流に基づいて、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態を診断する。例えば、第１テスト電流が第１基準電流より第１臨界電流以上小さい場合、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であるとコントローラ２４０によって判断され得る。第１臨界電流は、予め決められたものである。他の例として、第１基準電流の大きさに対する第１テスト電流の大きさの比率が第１臨界比率以下である場合、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であるとコントローラ２４０によって判断され得る。第１臨界比率は、０〜１００％（例えば、８５％）で予め決められたものである。
【００６１】
コントローラ２４０は、ハイレベル電圧ＶＨを第１基準電流であるＩＤ１＿Ｒで除することで、第１基準抵抗を算出し得る。例えば、ＶＨ＝５００［Ｖ］、ＩＤ１＿Ｒ＝１３．５２［μＡ］とすると、第１基準抵抗は３６．９８［ＭΩ］になる。コントローラ２４０は、ハイレベル電圧ＶＨを第１テスト電流ＩＤ１で除することで第１テスト抵抗を算出した後、第１テスト抵抗が第１基準抵抗より第１臨界抵抗以上小さい場合、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であると判断し得る。第１臨界抵抗も予め決められたものであって、第１臨界電流及び第１臨界比率に対応し得る。
【００６２】
コントローラ２４０は、第１メイン診断動作を実行した結果、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であると診断された場合、第１レポートメッセージを出力し、その他の場合は第２レポートメッセージを出力し得る。第１レポートメッセージは、正端子１１と接地との間の漏電または負端子１２と接地との間の漏電が発生したことを外部デバイス１に通知するためのものである。外部デバイス１は、例えば電気自動車のＥＣＵ（ｅｌｅｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）またはディスプレイ装置であり得る。第２レポートメッセージは、正端子１１と接地との絶縁状態及び負端子１２と接地との絶縁状態が両方とも良好であることを外部デバイス１に通知するためのものである。第１レポートメッセージ及び第２レポートメッセージの少なくとも１つは、第１テスト電流及び第１テスト抵抗の少なくとも１つを示すデータを含み得る。ディスプレイ装置は、第１レポートメッセージ及び第２レポートメッセージに含まれたデータが示す情報を視覚的形態で出力し得る。
【００６３】
一方、図２には、第１テストポートＰ１の電位が第２テストポートＰ２よりもハイレベル電圧ＶＨだけ高いことで示されているが、その逆でも関係ない。すなわち、第１テストポートＰ１と第２テストポートＰ２との間に印加されるハイレベル電圧ＶＨの極性が反対になっても良い。
【００６４】
図３は、図１の装置１００によって実行される第２メイン診断動作を説明する参照図である。
【００６５】
コントローラ２４０は、予備診断動作及び第１メイン診断動作を実行していない任意の時点で第２メイン診断動作を実行する。
【００６６】
図１及び図３を参照すると、第２メイン診断動作の実行時に、コントローラ２４０は、第３テストポートＰ３と第２テストポートＰ２との間にハイレベル電圧ＶＨを印加することを要請する命令メッセージを電源２１０に伝送する。これによって、電源２１０は、第３テストポートＰ３と第２テストポートＰ２との間にハイレベル電圧ＶＨを所定期間印加する。
【００６７】
これによって、第２メイン診断動作が実行される間、第３テストポートＰ３を通じて電流ＩＤ２が流れる。電流センサ２２０は、第３テストポートＰ３を通じて流れる電流ＩＤ２を示す電流データＩＤ２＿Ｍをコントローラ２４０に伝送する。
【００６８】
電流ＩＤ２は、下記数式３のように表され得る。
【数３】
2021503596.tif 000005
【００６９】
数式３のＲ１、Ｒ２、ＶＰ及びＶＨは数式１のＲ１、Ｒ２、ＶＰ及びＶＨと同一である。
【００７０】
バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が良好であれば、数式３は下記数式４のように単純化できる。
【数４】
2021503596.tif 000006
【００７１】
数式４のＲＥは数式２のＲＥと同一である。数式４のＩＤ２＿Ｒは、第２基準電流としてコントローラ２４０によって決定されるか又はコントローラ２４０のメモリデバイス２４１に予め保存され得る。例えば、ＶＰ＝３２４［Ｖ］、ＶＨ＝５００［Ｖ］、ＲＥ＝５０［ＭΩ］とすると、ＩＤ２＿Ｒは２６．４８［μＡ］になる。
【００７２】
コントローラ２４０は、第２メイン診断動作が実行された時点から所定期間内に、電流センサ２２０からの電流データＩＤ２＿Ｍに基づいて、第３テストポートＰ３を通じて流れる電流ＩＤ２を第２テスト電流として記録する。その後、コントローラ２４０は、第２テスト電流に基づいて、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態を診断する。例えば、第２テスト電流が第２基準電流より第２臨界電流以上小さい場合、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であるとコントローラ２４０によって判断され得る。第２臨界電流は、上述した第１臨界電流と同一であり得る。他の例として、第２基準電流の大きさに対する第２テスト電流の大きさの比率が第２臨界比率以下である場合、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であるとコントローラ２４０によって判断され得る。第２臨界比率は、上述した第１臨界比率と同一であり得る。
【００７３】
コントローラ２４０は、ハイレベル電圧ＶＨを第２基準電流であるＩＤ２＿Ｒで除することで、第２基準抵抗を算出し得る。例えば、ＶＨ＝５００［Ｖ］、ＩＤ２＿Ｒ＝２６．４８［μＡ］とすると、第２基準抵抗は１８．８８［ＭΩ］になる。コントローラ２４０は、ハイレベル電圧ＶＨを第２テスト電流で除することで第２テスト抵抗を算出した後、第２テスト抵抗が第２基準抵抗より第２臨界抵抗以上小さい場合、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であると判断し得る。第２臨界抵抗は、上述した第１臨界抵抗と同一であり得る。
【００７４】
コントローラ２４０は、第２メイン診断動作を実行した結果、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であると診断された場合、第１レポートメッセージを出力し、その他の場合は第２レポートメッセージを出力し得る。第１レポートメッセージ及び第２レポートメッセージの少なくとも１つは、第２テスト電流及び第２テスト抵抗の少なくとも１つを示すデータを含み得る。
【００７５】
一方、Ｒ１及びＲ２は、数式１及び数式３に共通する２つの未知数である。すなわち、数式１及び数式３は、共通の２つの未知数であるＲ１及びＲ２を含む一対の方程式である。したがって、コントローラ２４０は、第１メイン診断動作が実行される間に決定された第１テスト電流を数式１のＩＤ１に代入し、第２メイン診断動作が実行される間に決定された第２テスト電流を数式３のＩＤ２に代入することで、数式１及び数式３のＲ１及びＲ２を決定し得る。コントローラ２４０によって第１メイン診断動作及び第２メイン診断動作が全て実行された場合、第１レポートメッセージ及び第２レポートメッセージの少なくとも１つはコントローラ２４０によって算出されたＲ１及びＲ２を示すデータを含み得る。
【００７６】
コントローラ２４０は、Ｒ１及びＲ２が算出された場合、下記数式５及び数式６を用いて、第１絶縁抵抗Ｒ（＋）及び第２絶縁抵抗Ｒ（−）を算出し得る。
【数５】
2021503596.tif 000007
【数６】
2021503596.tif 000008
【００７７】
第１レポートメッセージ及び第２レポートメッセージの少なくとも１つは、コントローラ２４０によって算出されたＲ（＋）及びＲ（−）を示すデータを含み得る。
【００７８】
一方、図３には、第３テストポートＰ３の電位が第２テストポートＰ２よりもハイレベル電圧ＶＨだけ高いことで示されているが、その逆でも関係ない。すなわち、第３テストポートＰ３と第２テストポートＰ２との間に印加されるハイレベル電圧ＶＨの極性が反対になっても良い。
【００７９】
図４は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１０と接地との絶縁状態を診断する方法のフロー図である。
【００８０】
図１〜図４を参照すると、段階４１０において、コントローラ２４０は、電圧測定部２３０から第１電圧データ、第２電圧データ及び第３電圧データを収集する。第１電圧データは、正端子１１と接地との間の電圧Ｖ（＋）に対応する。第２電圧データは、負端子１２と接地との間の電圧Ｖ（−）に対応する。第３電圧データは、パック電圧ＶＰに対応する。
【００８１】
段階４２０において、コントローラ２４０は、第１電圧データ、第２電圧データ及び第３電圧データに基づいて、正端子１１と接地との絶縁状態と、負端子１２と接地との絶縁状態とが互いに不均衡であるか否かを判断する。（ｉ）第１電圧データが示す電圧Ｖ（＋）と第２電圧データが示す電圧Ｖ（−）との差が第１臨界電圧以上であるか、または、（ｉｉ）第１電圧データが示す電圧Ｖ（＋）と第２電圧データが示す電圧Ｖ（−）との和（すなわち、Ｖ（＋）＋Ｖ（−））と、パック電圧ＶＰとの差が第２臨界電圧以上である場合、コントローラ２４０は、正端子１１と接地との絶縁状態と、負端子１２と接地との絶縁状態とが互いに不均衡であると判断し得る。段階４２０の値が「はい」である場合、段階４３０に進む。段階４２０の値が「いいえ」である場合、段階４９２に進む。
【００８２】
段階４３０において、コントローラ２４０は、第１時点から所定期間、第１テストポートＰ１と第２テストポートＰ２との間にハイレベル電圧ＶＨを印加することを電源２１０に命令する。
【００８３】
段階４４０において、コントローラ２４０は、第１時点から所定期間内に第１テストポートＰ１を通じて流れる電流ＩＤ１を第１テスト電流として記録する。第１テスト電流は、電流センサ２２０からの電流データに基づく。
【００８４】
段階４５０において、コントローラ２４０は、第１テスト電流に基づいて、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であるか否かを判断する。段階４５０の値が「はい」である場合、段階４６０及び段階４９０の少なくとも１つに進む。段階４５０の値が「いいえ」である場合、段階４９２に進む。
【００８５】
段階４６０において、コントローラ２４０は、第２時点から所定期間、第３テストポートＰ３と第２テストポートＰ２との間にハイレベル電圧ＶＨを印加することを電源２１０に命令する。第２時点は、第１時点から所定期間が経過した時点である。
【００８６】
段階４７０において、コントローラ２４０は、第２時点から所定期間内に第３テストポートＰ３を通じて流れる電流ＩＤ２を第２テスト電流として記録する。第２テスト電流は、電流センサ２２０からの電流データに基づく。
【００８７】
段階４８０において、コントローラ２４０は、第２テスト電流に基づいて、バッテリーパック１０と接地との絶縁状態が不良であるか否かを判断する。段階４８０の値が「はい」である場合、段階４９０に進む。段階４８０の値が「いいえ」である場合、段階４９２に進む。
【００８８】
段階４９０において、コントローラ２４０は、第１レポートメッセージを外部デバイス１に伝送する。
【００８９】
段階４９２において、コントローラ２４０は、第２レポートメッセージを外部デバイス１に伝送する。
【００９０】
上述した本発明の実施形態は、装置及び方法を通じてのみ具現されるものではなく、本発明の実施形態の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じても具現でき、このような具現は上述した実施形態の記載から本発明が属する技術分野の者であれば容易に具現できるはずである。
【００９１】
以上のように、本発明を限定された実施形態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。
【００９２】
また、上述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者により、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であって、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、多様な変形のため各実施形態の全部または一部が選択的に組み合わせられて構成され得る。
【図１】
2021503596.tif 000009
【図２】
2021503596.tif 000010
【図３】
2021503596.tif 000011
【図４】
2021503596.tif 000012
【国際調査報告】
2021503596.tif 000013
2021503596.tif 000014
2021503596.tif 000015
2021503596.tif 000016