JP2023535441A - バッテリ抵抗算出装置および方法 - Google Patents

バッテリ抵抗算出装置および方法 Download PDF

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Abstract

本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置は、バッテリパックの（＋）端子および（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間に連結される測定回路と、前記測定回路から電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部で測定された電圧に基づいて前記バッテリパックの絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出部とを含み、前記絶縁抵抗算出部は、算出された絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満の場合、前記バッテリパックの時間に対する電圧の変化量に基づいて前記絶縁抵抗を再算出することができる。

Description

本出願は、２０２０年９月２２日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－０１２２６１５号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
本発明は、バッテリの絶縁抵抗を算出するためのバッテリ抵抗算出装置および方法を提供することを目的とする。
近年、二次電池に関する研究開発が活発に行われている。ここで、二次電池は、充放電が可能な電池として、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などと、最近のリチウムイオン電池をいずれも含む意味である。二次電池のうち、リチウムイオン電池は、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などに比べて、エネルギー密度がはるかに高いという利点がある、また、リチウムイオン電池は、小型・軽量で作製することができ、移動機器の電源として使用されている。また、リチウムイオン電池は、電気自動車の電源として使用範囲が拡張し、次世代エネルギー貯蔵媒体として注目を浴びている。
また、二次電池は、一般的に、複数個のバッテリセルが直列および／または並列に連結されているバッテリモジュールを含むバッテリパックとして用いられる。また、バッテリパックは、バッテリ管理システムにより状態および動作が管理および制御される。
特に、エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）、電気車などに使用される高電圧バッテリパックは、バッテリパックの放電やユーザの感電などを防止するために、バッテリパックとシャーシとの間に所程水準以上の絶縁が維持される必要がある。したがって、バッテリ管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）では、絶縁抵抗測定回路を介してバッテリパックとシャーシとの絶縁抵抗測定機能を行う。
従来、絶縁抵抗を測定するために、バッテリパックの両極（＋、－）とシャーシとの間に測定抵抗をそれぞれ連結し、スイッチを介してバッテリパックの両極とシャーシとを順に連結した後、電圧を測定し、絶縁抵抗を計算する方法を使用していた。しかし、絶縁抵抗の測定回路に含まれる測定抵抗やスイッチング素子は、高電圧バッテリとシャーシとの間に連結されて、クリアランス（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）やクリページ（ｃｒｅｅｐａｇｅ）などを考慮する必要があるため、ほとんどの場合、体積が大きく高価な部品が使用される。特に、バッテリパックの電圧が増加するほど、高仕様の部品が必要となる。
バッテリ管理システムの体積と値段が次第に減少する傾向を考慮すると、このような絶縁抵抗測定回路も大きさと費用を低減することができる方法が必要である。
本発明は、上記のような課題を解決するために導き出されたものであり、バッテリパックの（＋）または（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間にのみ測定回路を連結することで、バッテリ管理システムの大きさを縮小し、費用を低減することができるバッテリ抵抗算出装置および方法を提供することを目的とする。
また、本発明によるバッテリ抵抗算出装置および方法は、測定回路のうち一つの区間を除去しても、既存の測定回路と実質的に同等な性能を実現することを目的とする。
本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置は、バッテリパックの（＋）端子および（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間に連結される測定回路と、前記測定回路から電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部で測定された電圧に基づいて前記バッテリパックの絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出部と、を含み、前記絶縁抵抗算出部は、算出された絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満の場合、前記バッテリパックの時間に対する電圧の変化量に基づいて前記絶縁抵抗を再算出することができる。
本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出方法は、バッテリパックの（＋）端子および（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間に測定回路を連結して電圧を測定するステップと、測定された電圧に基づいて前記バッテリパックの絶縁抵抗を算出するステップと、を含み、前記バッテリパックの絶縁抵抗を算出するステップは、算出された絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満の場合、前記バッテリパックの時間に対する電圧の変化量に基づいて前記絶縁抵抗を再算出することができる。
本発明によるバッテリ抵抗算出装置および方法によると、バッテリパックの（＋）または（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間にのみ測定回路を連結することで、バッテリ管理システムの大きさを縮小し、費用を低減することができる。
また、本発明によるバッテリ抵抗算出装置および方法によると、測定回路のうち一つの区間を除去しても、既存の測定回路と実質的に同等な性能を実現することができる。
一般的なバッテリパックの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置の構成を示すブロック図である。 従来のバッテリパックで絶縁抵抗を算出することを示す図である。 従来のバッテリパックで絶縁抵抗を算出するための等価回路を示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置を用いてバッテリパックの絶縁抵抗を算出することを示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置を用いてバッテリパックの絶縁抵抗を算出するための等価回路を示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置で絶縁抵抗を算出するためのバッテリパックのＯＣＶ－ＳＯＣテーブル（グラフ）を示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
以下、添付の図面を参照して、本発明の様々な実施形態について詳細に説明する。本文において、図面上の同じ構成要素に対しては、同じ参照符号を使用し、同じ構成要素に関する重複する説明は省略する。
本文書に開示されている本発明の様々な実施形態に対して、特定の構造的もしくは機能的な説明は、単に本発明の実施形態を説明するために例示されたものであって、本発明の様々な実施形態は、様々な形態で実施されてもよく、本文書に説明している実施形態に限定されるものと解釈してはならない。
様々な実施形態において使用されている「第１」、「第２」、「一番目」、または「二番目」などの表現は、様々な構成要素を、順序および／または重要度に関係なく修飾することがあり、当該構成要素を限定しない。例えば、本発明の権利範囲から逸脱しないとともに、第１構成要素は第２構成要素と称され得、同様に、第２構成要素も第１構成要素に変えて称され得る。
本文書において使用されている用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されているものであって、他の実施形態の範囲を限定することを意図しないものであり得る。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味を有していない限り、複数の表現を含み得る。
技術的もしくは科学的な用語をはじめ、ここで使用されているすべての用語は、本発明の技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有することができる。一般的に使用されている辞書に定義された用語は、関連技術が文脈上有する意味と同一または類似する意味を有するものと解釈することができ、本文書において明白に定義されない限り、理想的もしくは過剰に形式的な意味に解釈されない。場合によっては、本文書で定義された用語であっても、本発明の実施形態を排除するように解釈されることができない。
図１は一般的なバッテリパックの構成を示すブロック図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリパック１と、上位システムに含まれている上位制御器２とを含むバッテリ制御システムを概略的に示す。
図１に図示されているように、バッテリパック１は、一つ以上のバッテリセルからなり、充放電可能な複数のバッテリモジュール１０と、複数のバッテリモジュール１０の（＋）端子側または（－）端子側に直列に連結されて、バッテリモジュール１０の充放電電流の流れを制御するためのスイッチング部１４と、バッテリパック１の電圧、電流、温度などをモニタリングして、過充電および過放電などを防止するように制御管理するバッテリ管理システム２０（例えば、ＢＭＳ）とを含む。
ここで、スイッチング部１４は、複数のバッテリモジュール１０の充電または放電に対する電流の流れを制御するための半導体スイッチング素子であり、例えば、バッテリパック１の仕様に応じて、少なくとも一つのＭＯＳＦＥＴやリレー、マグネチックコンタクタなどが用いられることができる。
また、バッテリ管理システム２０は、バッテリパック１の電圧、電流、温度などをモニタリングするために、半導体スイッチング素子のゲート、ソースおよびドレインなどの電圧および電流を測定または計算することができる。また、バッテリ管理システム２０は、半導体スイッチング素子に隣接して設けられたセンサ１２を用いて、バッテリパック１の電流を測定することができる。ここで、センサ１２は、後述する電圧測定部に該当することができる。
バッテリ管理システム２０は、上述の各種のパラメータを測定した値の入力を受けるインタフェースとして、複数の端子と、これら端子と連結されて入力を受けた値の処理を行う回路などを含むことができる。また、バッテリ管理システム２０は、スイッチング部１４、例えば、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを制御することもでき、バッテリモジュール１０に連結されて、バッテリモジュール１０それぞれの状態を監視することができる。
一方、本発明のバッテリ管理システム２０では、以下で後述するように、バッテリパック１に連結された測定回路を用いて測定されたデータに基づいて、抵抗算出プログラムによりバッテリパック１の絶縁抵抗を算出することができる。
上位制御器２は、バッテリ管理システム２０にバッテリモジュール１０に対する制御信号を伝送することができる。これにより、バッテリ管理システム２０は、上位制御器から印加される信号に基づいて動作が制御されることができる。一方、本発明のバッテリセルは、車両やＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に用いられるバッテリモジュール１０に含まれた構成であることができる。例えば、上位制御器２は、ＥＳＳ制御器であることができる。ただし、バッテリパック１は、このような用途に必ずしも限定されるものではない。
このようなバッテリパック１の構成およびバッテリ管理システム２０の構成は、公知の構成であるため、より具体的な説明は省略する。
図２は本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置の構成を示すブロック図である。
図２を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置２００は、測定回路２１０と、電圧測定部２２０と、絶縁抵抗算出部２３０と、格納部２４０とを含むことができる。例えば、図２に示したバッテリ抵抗算出装置２００は、バッテリパックのバッテリ管理システム（ＢＭＳ）に含まれた構成であることができる。
測定回路２１０は、バッテリパックの（＋）端子および（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間に連結されることができる。例えば、測定回路２１０と連結されるシャーシは、車両に備えられたシャーシを含むことができる。
また、測定回路２１０は、直列連結された測定抵抗とスイッチを含み、バッテリパックの絶縁抵抗に並列に接続されることができる。また、測定回路２１０は、測定抵抗とスイッチに並列に接続された電圧分配用抵抗をさらに含むことができる。例えば、電圧測定部２２０の測定抵抗とスイッチは、バッテリパックの絶縁抵抗とそれぞれ並列に連結されることができ、電圧分配用抵抗は、絶縁抵抗のうち一つに並列に連結されることができる。また、電圧分配用抵抗は、測定回路２１０の電圧を分配して、測定可能なレベルに調整する役割を果たすことができる。
電圧測定部２２０は、測定回路からの電圧を測定することができる。例えば、電圧測定部２２０は、測定回路２１０の電圧分配用抵抗側に連結されるバッテリ管理システムのセンサであることができる。
絶縁抵抗算出部２３０は、電圧測定部２２０で測定された電圧に基づいて、バッテリパックの絶縁抵抗を算出することができる。この場合、絶縁抵抗算出部２３０は、測定回路２１０に含まれたスイッチのスイッチング状態による少なくとも一つの等価回路を用いて、バッテリパックの絶縁抵抗を算出することができる。これに関しては図４ｂで後述する。
また、絶縁抵抗算出部２３０は、算出された絶縁抵抗が予め設定された臨界値（例えば、１００ｋΩ）未満である場合、バッテリパックの時間に対する電圧の変化量に基づいて、絶縁抵抗を再算出することができる。本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置２００のように、バッテリパックの（＋）または（－）端子のうち一つの端子にのみ測定回路２１０が設けられた場合、非対称性によって、所定の値未満の絶縁抵抗に対しては正確度が劣り得る。したがって、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置２００では、このような限界点を考慮して、臨界値未満の絶縁抵抗算出値に対しては、別の方法により絶縁抵抗を再度算出するようにしている。
具体的には、絶縁抵抗算出部２３０は、算出された絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満である場合、バッテリパックの時間に対する電圧の変化量を用いてバッテリパックの容量の変化量を計算することで、絶縁抵抗を再算出することができる。ここで、絶縁抵抗算出部２３０は、例えば、格納部２４０に予め格納されたＯＣＶ－ＳＯＣテーブルに基づいて、バッテリパックの容量の変化量を算出することができる。
また、絶縁抵抗算出部２３０は、バッテリパックの容量の変化量からリーク電流を計算し、バッテリパックの時間に対する電圧の変化量とリーク電流に基づいて、絶縁抵抗を再算出することができる。
例えば、絶縁抵抗算出部２３０は、算出された絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満である場合、バッテリパックの前の駆動完了時点（例えば、車両の前の始動オフ時点）の電圧と、バッテリパックの駆動開始前の時点（例えば、車両の始動オンの時点）の電圧との差の値に基づいて、絶縁抵抗を再算出することができる。
また、絶縁抵抗算出部２３０は、算出された絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満である場合、バッテリパックの前の駆動完了時点の電圧と、バッテリパックの前の駆動完了時点から予め設定された時間経過後、バッテリ管理システムなどによってウェークアップされるバッテリパックの電圧との差の値に基づいて、絶縁抵抗を再算出することができる。ここで、バッテリパックの前の駆動完了時点からの予め設定された時間は、ＲＴＣ（ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｃｌｏｃｋ、リアルタイムクロック）により測定されることができる。
以上で説明したように、絶縁抵抗算出部２３０が、絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満である場合に対して絶縁抵抗を再算出する方法は、様々であることができ、その例示的な過程については、図５で詳細に後述する。
格納部２４０は、電圧測定部２２０によって測定された電圧データ、これに基づいて算出された絶縁抵抗データ、バッテリパックの容量の変化量およびリーク電流値などの各種のデータを格納することができる。また、格納部２４０は、ＯＣＶ－ＳＯＣテーブルを格納することができる。しかし、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置２００が必ずしも格納部２４０を含まなければならないのではなく、通信部（図示せず）を含み、これにより、外部サーバのデータベースからデータを送受信するように構成されることができる。
一方、図２には示されていないが、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置は、アラーム部（図示せず）をさらに含むことができる。アラーム部は、絶縁抵抗算出部２３０によって算出された絶縁抵抗が予め設定された基準範囲から逸脱した場合、ユーザに警告アラームを提供することができる。例えば、アラーム部は、ランプにより視覚信号で警告通知を提供するか、スピーカーにより警告通知音またはメッセージを生成するなど、様々な方式でユーザに警告アラームを提供することができる。したがって、ユーザを、絶縁抵抗によって発生する感電事故などの恐れから保護することができる。
このように、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置によると、バッテリパックの（＋）または（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間にのみ測定回路２１０を連結することで、バッテリ管理システムの大きさを縮小し、費用を低減することができる。また、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置によると、測定回路２１０のうち一つの区間を除去しても、既存の測定回路と実質的に同等な性能を実現することができる。
図３ａは従来のバッテリパックで絶縁抵抗を算出することを示す図である。また、図３ｂは従来のバッテリパックで絶縁抵抗を算出するための等価回路を示す図である。
図３ａを参照すると、ＲｐおよびＲｎ１５０は、バッテリパックの絶縁抵抗を示し、Ｒ１およびＲ２は、測定回路の測定抵抗およびスイッチ１１０ａを示し、Ｒｍ１およびＲｍ２は、電圧分配用抵抗１１０ｂを示す。また、抵抗Ｒｍ１とＲｍ２との間には測定用端子１１０ｃが設けられている。
図３ａに示したように、従来、バッテリパックの（＋）端子と（－）端子の両側にいずれも測定抵抗およびスイッチ１１０ａを連結し、両端子のスイッチを交互にオン／オフ制御してＲ１とＲ２を順に連結することで、バッテリパックの電圧を測定した。
具体的には、図３bを参照すると、図３ａの測定抵抗Ｒ１側スイッチとＲ２側スイッチを交互にオンまたはオフにして電圧を測定するための等価回路を示している。このように図３ｂの（ａ）と（ｂ）に対して、電圧測定用端子１１０ｃで測定された値と絶縁抵抗の算出式は、以下のように整理して示すことができる。
（ここで、Ｒｐ、Ｒｎは、それぞれ、バッテリパックの（＋）および（－）側の絶縁抵抗、Ｒ１、Ｒ２は、測定回路の測定抵抗、Ｅは、Ｒｍ１＋Ｒｍ２、Ｃは、バッテリパック電圧、Ｄは、Ｒｍ２／（Ｒｍ１＋Ｒｍ２）、Ａは、等価回路（ａ）の測定用端子側の電圧、Ｂは、等価回路（ｂ）の測定用端子側の電圧を示す）
前記数学式１および数学式２を整理すると、絶縁抵抗は、以下のように算出されることができる。
このように、従来の絶縁抵抗算出方式によると、絶縁抵抗を比較的正確に算出することはできるが、測定抵抗とスイッチなどによって、測定回路の大きさが増加し、多額の費用が必要となる。したがって、以下で説明するように、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置では、バッテリパックの一端に設けられた測定抵抗とスイッチを省略して、絶縁抵抗を算出することができる。
図４ａは本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置を用いてバッテリパックの絶縁抵抗を算出することを示す図である。また、図４ｂは本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置を用いて、バッテリパックの絶縁抵抗を算出するための等価回路を示す図である。
図４ａを参照すると、図３ａと同様、ＲｐおよびＲｎ２５０は、バッテリパックの絶縁抵抗を示し、Ｒ１は、測定回路の測定抵抗およびスイッチ２１０ａを示し、Ｒｍ１およびＲｍ２は、電圧分配用抵抗２１０ｂを示す。また、抵抗Ｒｍ１とＲｍ２との間には測定用端子２１０ｃが設けられている。
図４ａに示したように、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置では、バッテリパックの（＋）端子と（－）端子のうち一つの端子にのみ測定抵抗およびスイッチ２１０ａを連結し、このようなスイッチをオン／オフ制御して、Ｒ１を連結または遮断することで、バッテリパックの電圧を測定することができる。
具体的には、図４ｂを参照すると、図４ａの測定抵抗Ｒ１側のスイッチをオン／オフ制御することで電圧を測定するための等価回路を示している。このように、図４ｂの（ａ）と（ｂ）に対して、電圧測定用端子２１０ｃで測定された値と絶縁抵抗の算出式は、以下のように整理して示すことができる。
（ここで、Ｒｐ、Ｒｎは、それぞれ、バッテリパックの（＋）および（－）側の絶縁抵抗、Ｒ１、Ｒ２は、測定回路の測定抵抗、Ｅは、Ｒｍ１＋Ｒｍ２、Ｃは、バッテリパック電圧、Ｄは、Ｒｍ２／（Ｒｍ１＋Ｒｍ２）、Ａは、等価回路（ａ）の測定用端子側の電圧、Ｂは、等価回路（ｂ）の測定用端子側の電圧を示す）
前記数学式１および数学式２を整理すると、絶縁抵抗は、以下のように算出されることができる。
このように、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置によると、バッテリパックの（＋）または（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間にのみ測定回路を連結することで、バッテリ管理システムの大きさを縮小し、費用を低減することができる。また、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出方法によると、測定回路のうち一つの区間を除去しても、既存の測定回路と実質的に同等な性能を実現することができる。
ただし、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置は、バッテリパックの（＋）または（－）端子のうち一つの測定回路を省略したため、回路の非対称性によって、従来の方式に比べて測定の正確度が劣る問題がある。このような問題は、主に算出された絶縁抵抗値が小さくなるほど顕著になるが、このように、絶縁抵抗が小さい場合に対して測定正確度を向上させるために算出された絶縁抵抗が臨界値（例えば、１００ｋΩ）未満になる場合、バッテリパックの電圧を所定時間測定し、リーク電流を計算して、絶縁抵抗を再算出することができる。これに関しては以下で説明する。
図５は本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置で絶縁抵抗を算出するためのバッテリパックのＯＣＶ－ＳＯＣテーブル（グラフ）を示す図である。図５において、ｘ軸は、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）（％）を示し、ｙ軸は、ＯＣＶ（ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）（Ｖ）を示す。
図５では、算出された絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満の場合について説明する。例えば、車両に搭載されたバッテリパックの場合、図５において、車両の始動をオフにした時点で測定されたバッテリパックの電圧Ｖ１が５００Ｖであり、車両の始動をまたオンにした時点で測定されたバッテリパックの電圧Ｖ２が４００Ｖであると仮定する。
このような場合、図５に示したＯＣＶ－ＳＯＣテーブルを参照すると、バッテリパックの容量の変化量は、総５００Ａｈに対して１００Ａｈであることが分かる。また、車両が駐車していた時間Δｔを１００時間とすると、バッテリのリーク電流ｉは、バッテリの容量の変化量／時間の変化量であり、１００Ａｈ／１００ｈ＝１Ａであることが分かる。このように、バッテリパックの電圧の変化量（Ｖ１－Ｖ２）とリーク電流ｉに基づいて計算すると、絶縁抵抗は、１００Ｖ／１Ａ＝１００Ωと算出されることができる。
一方、図５では、車両の始動がオフになった時点とまたオンになった時点でのバッテリパック電圧の差を算出しているが、始動がオンになる前に車両が駐車中の場合に対しても、ＲＴＣを用いて、所定時間経過後、バッテリパックをウェークアップした場合にも、以上で説明したとおりの方法で絶縁抵抗を算出することができる。
図６は本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出方法を示すフローチャートである。
図６を参照すると、先ず、バッテリパックの（＋）端子および（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間に測定回路を連結して電圧を測定する（Ｓ１１０）。例えば、ステップＳ１１０での測定回路は、測定抵抗とスイッチを含むことができ、電圧分配用抵抗をさらに含むことができる。
また、測定された電圧に基づいてバッテリパックの絶縁抵抗を算出する（Ｓ１２０）。この場合、ステップＳ１２０では、測定回路に含まれたスイッチのスイッチング状態による少なくとも一つの等価回路を用いて、バッテリパックの絶縁抵抗を算出することができる。これに関しては、図４ａおよび４ｂで説明したため、詳細な説明は省略する。
次に、算出された絶縁抵抗が予め設定された臨界値（例えば、１０ｋΩ）未満であるか判断する（Ｓ１３０）。仮に、絶縁抵抗が臨界値以上である場合（ＮＯ）、算出された絶縁抵抗を最終値と決定する。
一方、算出された絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満である場合（ＹＥＳ）、バッテリパックの時間に対する電圧の変化量に基づいて絶縁抵抗を再算出することができる。具体的には、先ず、バッテリパックの時間に対する電圧の変化量を測定する（Ｓ１４０）。ここで、バッテリパックの時間に対する電圧の変化量は、バッテリパックの前の駆動完了時点から次の駆動開始時点までの電圧の変化量またはバッテリパックの前の駆動完了時点と、所定時間後にバッテリパックがウェークアップされる時点との間の電圧の変化量などを測定することができる。
また、バッテリパックの時間に対する電圧の変化量に基づいてバッテリパックの容量の変化量を算出する（Ｓ１５０）。ここで、ステップＳ１５０では予め格納されたＯＣＶ－ＳＯＣテーブルに基づいてバッテリパックの容量の変化量を算出することができる。
また、算出されたバッテリパックの容量の変化量に基づいてリーク電流を計算する（Ｓ１６０）。そして、ステップＳ１４０で算出されたバッテリパックの電圧の変化量とステップＳ１６０で算出されたリーク電流に基づいて、絶縁抵抗を再算出する（Ｓ１７０）。
このように、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置は、バッテリパックの（＋）または（－）端子のうち一つの端子にのみ測定回路が設けられており、非対称性によって、所定の値未満の絶縁抵抗に対しては正確度が劣り得る。したがって、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出方法では、このような限界点を考慮して、臨界値未満の絶縁抵抗算出値に対しては、ステップＳ１４０～Ｓ１７０に示す方法によって、より正確な絶縁抵抗をまた算出することができる。
このように、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出方法によると、バッテリパックの（＋）または（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間にのみ測定回路を連結することで、バッテリ管理システムの大きさを縮小し、費用を低減することができる。また、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出方法によると、測定回路のうち一つの区間を除去しても、既存の測定回路と実質的に同等な性能を実現することができる。
図７は本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図７を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリ抵抗算出装置３００は、ＭＣＵ３１０と、メモリ３２０と、入出力Ｉ／Ｆ３３０と、通信Ｉ／Ｆ３４０とを含むことができる。
ＭＣＵ３１０は、メモリ３２０に格納されている各種のプログラム（例えば、バッテリ電圧測定プログラム、バッテリ絶縁抵抗算出プログラムなど）を実行させ、このようなプログラムにより、バッテリパックの絶縁抵抗算出などのための各種のデータを処理し、上述の図２の機能を果たすようにするプロセッサであることができる。
メモリ３２０は、バッテリセルの電圧測定、絶縁抵抗算出などに関する各種のプログラムを格納することができる。また、メモリ３２０は、バッテリの測定電圧、絶縁抵抗データ、容量の変化量、リーク電流値、ＯＣＶ－ＳＯＣテーブルなど、各種のデータを格納することができる。
このようなメモリ３２０は、必要に応じて、複数個設けられてもよい。メモリ３２０は、揮発性メモリであっても、不揮発性メモリであってもよい。揮発性メモリとしてのメモリ３２０は、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどが使用されることができる。不揮発性メモリとしてのメモリ３２０は、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＡＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどが使用されることができる。前記例示したメモリ３２０の例は、単なる例示であって、これらの例に限定されるものではない。
入出力Ｉ／Ｆ３３０は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力装置（図示せず）とディスプレイ（図示せず）などの出力装置とＭＣＵ３１０とを連結して、データを送受信できるようにするインタフェースを提供することができる。
通信Ｉ／Ｆ３４０は、サーバと各種のデータを送受信することができる構成として、有線または無線通信を支援することができる各種の装置であることができる。例えば、通信Ｉ／Ｆ３４０を介して別に設けられた外部サーバからバッテリパックの電圧測定と絶縁抵抗算出のためのプログラムや各種のデータなどを送受信することができる。
このように、本発明の一実施形態によるコンピュータープログラムは、メモリ３２０に記録され、ＭＣＵ３１０によって処理されることで、例えば、図２で図示した各機能ブロックを行うモジュールとして実現されることもできる。
以上、本発明の実施形態を構成するすべての構成要素は、一つに結合するか、結合して動作するものと説明しているが、本発明は、必ずしもかかる実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の目的範囲内であれば、そのすべての構成要素が一つ以上に選択的に結合して動作することもある。
また、以上に記載の「含む」、「構成する」、または「有する」などの用語は、特別に反対の意味の記載がない限り、当該構成要素が内在し得ることを意味するため、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得るものと解釈すべきである。技術的もしくは科学的な用語を含むすべての用語は、異なる意味に定義されない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。辞書に定義されている用語のように一般的に使用される用語は、関連技術の文脈上の意味と一致するものと解釈すべきであり、本発明で明白に定義しない限り、理想的もしくは過剰に形式的な意味に解釈されない。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明しているものに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で、様々な修正および変形が可能である。したがって、本発明に開示されている実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、かかる実施形態よって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の特許請求の範囲によって解釈すべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。
１ バッテリパック
２ 上位制御器
１０ バッテリモジュール
１２ センサ
１４ スイッチング部
２０ バッテリ管理システム
２００ バッテリ抵抗算出装置
２１０ 測定回路
２２０ 電圧測定部
２３０ 絶縁抵抗算出部
２４０ 格納部
３００ バッテリ抵抗算出装置
３１０ ＭＣＵ
３２０ メモリ
３３０ 入出力Ｉ／Ｆ
３４０ 通信Ｉ／Ｆ

Claims (10)

  1. バッテリパックの（＋）端子および（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間に連結される測定回路と、
    前記測定回路から電圧を測定する電圧測定部と、
    前記電圧測定部で測定された電圧に基づいて前記バッテリパックの絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出部と、
    を含み、
    前記絶縁抵抗算出部は、算出された前記絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満の場合、前記バッテリパックの時間に対する電圧の変化量に基づいて前記絶縁抵抗を再算出する、バッテリ抵抗算出装置。
  2. 前記測定回路は、直列連結された測定抵抗及びスイッチを含み、前記測定抵抗と前記スイッチとは、前記絶縁抵抗に並列に接続している、請求項１に記載のバッテリ抵抗算出装置。
  3. 前記測定回路は、前記バッテリパックの前記絶縁抵抗のうち一つに並列に接続された電圧分配用抵抗をさらに含む、請求項１又は２に記載のバッテリ抵抗算出装置。
  4. 前記絶縁抵抗算出部は、算出された前記絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満の場合、前記バッテリパックの時間に対する電圧の変化量を用いて前記バッテリパックの容量の変化量を計算することで前記絶縁抵抗を再算出する、請求項１～３のいずれか一項に記載のバッテリ抵抗算出装置。
  5. 前記絶縁抵抗算出部は、前記バッテリパックの容量の変化量からリーク電流を計算し、前記バッテリパックの時間に対する電圧の変化量と前記リーク電流とに基づいて前記絶縁抵抗を再算出する、請求項４に記載のバッテリ抵抗算出装置。
  6. 前記絶縁抵抗算出部は、予め格納されたＯＣＶ－ＳＯＣテーブルに基づいて前記バッテリパックの容量の変化量を算出する、請求項４に記載のバッテリ抵抗算出装置。
  7. 前記絶縁抵抗算出部は、算出された前記絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満の場合、前記バッテリパックの前の駆動完了時点の電圧と前記バッテリパックの駆動開始前の時点の電圧との差の値に基づいて前記絶縁抵抗を再算出する、請求項１～６のいずれか一項に記載のバッテリ抵抗算出装置。
  8. 前記絶縁抵抗算出部は、算出された前記絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満の場合、前記バッテリパックの前の駆動完了時点の電圧と前記バッテリパックの前の駆動完了時点から予め設定された時間経過後のウェークアップされる前記バッテリパックの電圧との差の値に基づいて前記絶縁抵抗を再算出する、請求項１～６のいずれか一項に記載のバッテリ抵抗算出装置。
  9. 前記バッテリパックの前の駆動完了時点からの予め設定された時間は、リアルタイムクロックにより測定される、請求項８に記載のバッテリ抵抗算出装置。
  10. バッテリパックの（＋）端子および（－）端子のうち一つの端子とシャーシとの間に測定回路を連結して電圧を測定するステップと、
    測定された電圧に基づいて前記バッテリパックの絶縁抵抗を算出するステップと、
    を含み、
    前記バッテリパックの絶縁抵抗を算出するステップは、算出された前記絶縁抵抗が予め設定された臨界値未満の場合、前記バッテリパックの時間に対する電圧の変化量に基づいて前記絶縁抵抗を再算出する、バッテリ抵抗算出方法。
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