JP7636067B2

JP7636067B2 - 絶縁抵抗測定装置

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Publication number: JP7636067B2
Application number: JP2023534231A
Authority: JP
Inventors: ウーキム、ミン; ヒョクチョイ、ジャン; ヨウンキム、タエ
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-11-12
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2025-02-26
Anticipated expiration: 2042-11-09
Also published as: US12422493B2; ES3059035T3; KR102920220B1; KR20230069593A; JP2023553024A; CN116583751A; EP4239350B1; EP4239350A4; WO2023085777A1; US20240319284A1; EP4239350A1

Description

本発明は、バッテリパックの絶縁抵抗測定装置に係り、特に、構成部品の点数を減らすことのできる絶縁抵抗測定装置に関する。

近年、ノートパソコン、携帯電話などのような携帯型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に対する研究が活発に行われている。

現在、商用化されているバッテリとして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、リチウム二次電池などが挙げられるが、そのうち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ないため充放電が自在であり、自己放電率が非常に低くエネルギー密度が高いという長所で脚光を浴びている。

一方、二次電池は、単一の二次電池として用いられる場合もあるが、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に、複数の二次電池が直列及び／または並列に接続された状態で用いられる場合が多い。すなわち、電気自動車、エネルギー貯蔵システム及び無停電電源供給装置などの高容量を必要とする環境では、二次電池のバッテリセルを複数接合することによりバッテリモジュールとして用いたり、バッテリモジュールを複数接合してバッテリパックとして用いたりすることができる。

かような高電圧・大容量の二次電池を用いる電力貯蔵装置、例えば、バッテリパックを備える電気自動車などは、絶縁状態を保つことが非常に重要である。ここで、絶縁とは、電気自動車などの電気電子装置内において高電圧領域と低電圧領域とを区切ることをいう。もし、バッテリパックの絶縁状態が保たれない場合、漏れ電流（ｌｅａｋａｇｅｃｕｒｒｅｎｔ）が生じて様々な不都合が引き起こされる虞がある。すなわち、漏れ電流に起因してバッテリパックの寿命が短縮される虞があり、バッテリパックが用いられる電気電子装置の誤動作を引き起こす虞がある他、感電などの安全事故が起こる虞がある。

このような漏れ電流に起因する不都合の発生を予防すべく、一定レベル以上の絶縁抵抗を保たなければならない。ここで、絶縁抵抗は、高電圧領域と低電圧領域との間に存在する。例えば、高電圧バッテリパックが電気自動車に適用される場合、バッテリパックの正極及び負極と車両のシャシー（Ｃｈａｓｓｉｓ）、すなわち、グランドに絶縁抵抗が設けられ、絶縁抵抗の抵抗値を測定して絶縁抵抗の抵抗値が一定のレベル以下に落ち込まないように保たなければならない。このような絶縁抵抗値を測定するために、バッテリパックには絶縁抵抗測定装置が配備されている。絶縁抵抗測定装置は、随時にてまたは周期的に絶縁抵抗を測定してバッテリ管理システム（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）をして絶縁状態を点検できるようにする。

絶縁抵抗は、高電圧バッテリパックの正極とグランドとの間にポジティブ絶縁抵抗が設けられ、負極とグランドとの間にネガティブ絶縁抵抗が設けられる。このような絶縁抵抗を測定するための従来の絶縁抵抗測定装置は、正極とグランドとの間にポジティブ絶縁抵抗と並列に接続された電圧分配用の第１及び第２の抵抗が設けられ、負極とグランドとの間にネガティブ絶縁抵抗と並列に接続された電圧分配用の第３及び第４の抵抗が設けられる。このとき、第１及び第２の抵抗の間から第１の出力信号が出力され、第３及び第４の抵抗の間から第２の出力信号が出力される。また、正極と第１の抵抗との間に第１のスイッチが設けられ、負極と第４の抵抗との間に第２のスイッチが設けられる。なお、グランドと第３の抵抗との間に５Ｖの電圧源が接続される。

しかしながら、上記のような従来の絶縁抵抗測定装置は、二つのスイッチを必要とし、５Ｖの電圧源を必要とする。また、二つのスイッチがオン／オフになるため、スイッチのスイッチング動作が増えてしまう。したがって、回路が複雑になり、しかも、駆動方式が複雑であるという欠点がある。なお、二つの電圧分配抵抗を介して第１及び第２の出力信号がアナログ－デジタルコンバータの第１及び第２の入力端子に入力されるため、アナログ－デジタルコンバータの入力端子が二つ以上必要である。

従来の技術としては、下記に掲げるような文献が挙げられる。

大韓民国登録特許第１０－１７７１２２６号公報

インタネットブログ（ｈｔｔｐｓ：／／ｍ．ｂｌｏｇ．ｎａｖｅｒ．ｃｏｍ／ｔｈｅｗｏｏｄｙｐａｒｋ／２２２０３７６７８９３７）

本発明は、スイッチの数を減らすことができ、電圧源が不要になることから、構成及び駆動方式を単純化することのできる絶縁抵抗測定装置を提供する。

本発明は、出力端子の数を減らしてアナログ－デジタルコンバータの入力端子の数を減らすことのできる絶縁抵抗測定装置を提供する。

本発明の一態様に係る絶縁抵抗測定装置は、バッテリパックの正極とグランドとの間に設けられたポジティブ絶縁抵抗と、前記グランドと前記バッテリパックの負極との間に設けられたネガティブ絶縁抵抗と、を測定するための絶縁抵抗測定装置であって、前記バッテリパックの正極とグランドとの間に直列に接続された第１及び第２の抵抗と、前記グランドと前記バッテリパックの負極との間に直列に接続された第３及び第４の抵抗と、前記第３及び第４の抵抗の間に接続された出力端子と、前記第１及び第２の抵抗の間の接点と前記バッテリパックの負極との間に接続されたスイッチと、を備える。

前記第１及び第２の抵抗は前記ポジティブ絶縁抵抗と並列に接続され、前記第３及び第４の抵抗は前記ネガティブ絶縁抵抗と並列に接続される。

前記スイッチがオフ状態であるときに、前記出力端子から前記ポジティブ絶縁抵抗とネガティブ絶縁抵抗との間の第１の電圧の分配電圧が出力され、前記スイッチがオン状態であるときに、前記出力端子から前記ポジティブ絶縁抵抗とネガティブ絶縁抵抗との間の第２の電圧の分配電圧が出力され、前記絶縁抵抗は第１及び第２の電圧を用いて算出される。

前記第１の電圧は、下記の（数１）式により算出される。

…（１）

式中、Ｖ_ｘ１は第１の電圧であり、Ｖ_{ｐａｃｋ１}はスイッチがオフ状態であるときのバッテリパック電圧であり、Ｒ_ｉｓｏ＋及びＲ_ｉｓｏ－はそれぞれポジティブ絶縁抵抗の抵抗値及びネガティブ絶縁抵抗の抵抗値であり、Ｒ_１１＋Ｒ_１２＝Ｒ_ｐ、Ｒ_１３＋Ｒ_１４＝Ｒ_ｎである。

前記第２の電圧は、下記の（数２）式により算出される。

…（２）

式中、Ｖ_ｘ２は第２の電圧であり、Ｖ_{ｐａｃｋ２}はスイッチがオンとなったときのバッテリパック電圧であり、Ｒ_ｉｓｏ＋及びＲ_ｉｓｏ－はそれぞれポジティブ絶縁抵抗の抵抗値及びネガティブ絶縁抵抗の抵抗値であり、Ｒ_１１＝Ｒ_ｐ×（1－ｐ）、Ｒ_１２＝Ｒ_ｐ×ｐ、Ｒ_１１＋Ｒ_１２＝Ｒ_ｐ、Ｒ_１３＝Ｒ_ｎ×（1－ｎ）、Ｒ_１４＝Ｒ_ｎ×ｎ、Ｒ_１３＋Ｒ_１４＝Ｒ_ｎである。

前記ポジティブ絶縁抵抗の抵抗値は、上記の（数１）式及び（数２）式からの下記の（数３）式により算出される。

…（３）

前記ネガティブ絶縁抵抗の抵抗値は、上記の（数２）式からの下記の（数４）式により算出される。

…（４）

前記絶縁抵抗測定装置は、前記スイッチを制御する制御部と、前記出力端子の出力電圧を測定し、前記第１及び第２の電圧を算出する電圧測定部と、前記電圧測定部において測定された電圧が設定範囲以内であるか否かを判断する判断部と、前記判断部における判断結果に基づいて、ポジティブ絶縁抵抗及びネガティブ絶縁抵抗の抵抗値を算出する算出部と、をさらに備える。

本発明の絶縁抵抗測定装置は、従来に比べてスイッチの数を減らし、電圧源を必要としない。したがって、絶縁抵抗測定装置の構成及び駆動方式を単純化することができる。また、絶縁抵抗測定装置から一つの出力信号が出力され、これは、アナログ－デジタルコンバータに入力される。したがって、アナログ－デジタルコンバータは、絶縁抵抗測定装置の出力信号を入力するために一つの入力端子を必要とする。すなわち、従来に比べて出力端子の数を減らすことができ、それにより、絶縁抵抗測定装置の出力を入力するアナログ－デジタルコンバータの入力端子の数を減らすことができる。要するに、本発明は、絶縁抵抗測定装置の構成及び駆動方式を従来に比べて単純化することができ、絶縁抵抗測定装置から信号を入力される周辺装置の構成を従来に比べて単純化することができる。

従来の絶縁抵抗測定装置の回路図である。本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗測定装置の回路図である。本発明の他の実施形態に係る絶縁抵抗測定装置のブロック図である。本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗測定装置のスイッチ動作に応じた等価回路図である。本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗測定装置のスイッチ動作に応じた等価回路図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。

図１は、従来の絶縁抵抗測定装置の回路図である。従来の絶縁抵抗測定装置は、高電圧バッテリパック１０の正極ＨＶ＋とグランドとの間に設けられたポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋と、負極ＨＶ－とグランドとの間に設けられたネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－と、を測定するために設けられる。

従来の絶縁抵抗測定装置は、図１に示すように、正極ＨＶ＋とグランドとの間にポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋と並列に接続された電圧分配用の第１及び第２の抵抗Ｒ１、Ｒ２が設けられ、負極ＨＶ－とグランドとの間にネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－と並列に接続された電圧分配用の第３及び第４の抵抗Ｒ３、Ｒ４が設けられる。このとき、第１及び第２の抵抗Ｒ１、Ｒ２の間から第１の出力信号ＡＤＣ１が出力され、第３及び第４の抵抗Ｒ３、Ｒ４の間から第２の出力信号ＡＤＣ２が出力される。すなわち、第１及び第２の抵抗Ｒ１、Ｒ２の間の分配電圧がアナログ－デジタルコンバータ（Ａｎａｌｏｇ－ＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）の第１の入力端子に入力され、第３及び第４の抵抗Ｒ３、Ｒ４の間の分配電圧がアナログ－デジタルコンバータの第２の入力端子に入力される。また、正極ＨＶ＋と第１の抵抗Ｒ１との間に第１のスイッチＳＷ１が設けられ、負極ＨＶ－と第４の抵抗Ｒ４との間に第２のスイッチＳＷ２が設けられる。なお、グランドと第３の抵抗Ｒ３との間に５Ｖの電圧源が接続される。電圧源は、第３の抵抗Ｒ３とグランドとの間に印加される電圧が正の値になるように第３の抵抗Ｒ３とグランドとの間に接続されて電圧を印加する役割を果たす。

このような従来の絶縁抵抗測定装置は、測定周期を定めて第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２がオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）を繰り返す。このとき、周期に応じて、第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２は同時にオンまたはオフにしてもよく、交互にオン／オフにしてもよい。第１のスイッチＳＷ１がオンになると、正極ＨＶ＋とグランドとの間のポジティブ電圧（Ｖｐｏｓｉｔｉｖｅ）が分配されて（比率：Ｒ２／Ｒ１＋Ｒ２）第１の出力信号ＡＤＣ１が測定され、逆に、第２のスイッチＳＷ２がオンになると、負極ＨＶ－とグランドとの間のネガティブ電圧（Ｖｎｅｇａｔｉｖｅ）が分配されて第２の出力信号ＡＤＣ２が測定される。

しかしながら、上記のような従来の絶縁抵抗測定装置は、二つのスイッチを必要とし、５Ｖの電圧源を必要とする。また、二つのスイッチがオン／オフになるため、スイッチのスイッチング動作が増えてしまう。したがって、回路が複雑になり、駆動方式が複雑であるという欠点がある。なお、二つの電圧分配抵抗を介して第１及び第２の出力信号がアナログ－デジタルコンバータの第１及び第２の入力端子に入力されるため、アナログ－デジタルコンバータの入力端子が二つ以上必要である。

図２は、本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗測定装置の回路図であり、図３は、本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗測定装置のブロック図である。すなわち、図３は、本発明の絶縁抵抗測定装置とその周辺装置を示すブロック図である。

図２及び図３を参照すると、本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗測定装置は、バッテリパック１００の正極ＨＶ＋と負極ＨＶ－との間に設けられたポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋及びネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－を測定することができる。ポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋はバッテリパック１００の正極ＨＶ＋とグランドとの間に設けられ、ネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－はバッテリパック１００の負極ＨＶ－とグランドとの間に設けられる。このような絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋、Ｒｉｓｏ－を測定する本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗測定装置は、正極ＨＶ＋とグランドとの間に設けられ、ポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋と並列に接続された電圧分配用の第１及び第２の抵抗Ｒ１１、Ｒ１２と、負極ＨＶ－とグランドとの間に設けられ、ネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－と並列に接続された電圧分配用の第３及び第４の抵抗Ｒ１３、Ｒ１４と、第１及び第２の抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の間と負極ＨＶ－との間に設けられたスイッチＳＷと、を備えていてもよい。すなわち、本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗測定装置は、図１を用いて説明された従来の技術に比べてスイッチの数を減らし、電圧源を必要としない。

第１及び第２の抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は正極ＨＶ＋とグランドとの間に設けられ、ポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋と並列に接続され得る。このとき、第１の抵抗Ｒ１１の抵抗値と第２の抵抗Ｒ１２の抵抗値は、設定された抵抗比を有し得る。ここで、設定された抵抗比は、第１の抵抗Ｒ１１に印加されるバッテリパック１００の電圧を低めて測定するために設定された第１の抵抗Ｒ１１の抵抗値と第２の抵抗Ｒ１２の抵抗値との比率であり得る。

第３及び第４の抵抗Ｒ１３、Ｒ１４は、負極ＨＶ－とグランドとの間に設けられ、ネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－と並列に接続され得る。このとき、第３の抵抗Ｒ１３の抵抗値と第４の抵抗Ｒ１４の抵抗値は、設定された抵抗比を有し得る。ここで、設定された抵抗比は、第３の抵抗Ｒ１３に印加されるバッテリパック１００の電圧を低めて測定するために設定された第３の抵抗Ｒ１３の抵抗値と第４の抵抗Ｒ１４の抵抗値との比率であり得る。また、第３及び第４の抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の間から出力信号ＡＤＣが出力され得る。第３及び第４の抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の間の出力信号ＡＤＣ、すなわち、第３及び第４の抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の分配電圧は、アナログ－デジタルコンバータに入力され得る。すなわち、本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗測定装置は、一つの出力信号が出力され、これは、アナログ－デジタルコンバータに入力される。したがって、アナログ－デジタルコンバータは、絶縁抵抗測定装置の出力信号を入力するために一つの入力端子を必要とする。すなわち、従来に比べて出力端子の数を減らすことができ、それにより、絶縁抵抗測定装置の出力を入力するアナログ－デジタルコンバータの入力端子の数を減らすことができる。

スイッチＳＷは、第１及び第２の抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の間と負極ＨＶ－との間に設けられる。すなわち、スイッチＳＷは、第１及び第２の抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の間のノードと負極ＨＶ－との間に設けられる。このようなスイッチＳＷは、オン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）になって出力端子ＡＤＣの電圧を調節することができる。すなわち、スイッチＳＷのオン／オフに応じて、第３及び第４の抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の間から第１の電圧Ｖ_ｘ１の分配電圧及び第２の電圧Ｖ_ｘ２の分配電圧が出力される。このように、スイッチＳＷのオン／オフに応じて、第１の電圧Ｖ_ｘ１の分配電圧及び第２の電圧Ｖ_ｘ２の分配電圧が出力され、これから第１の電圧Ｖ_ｘ１及び第２の電圧Ｖ_ｘ２を算出し、ポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋とネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－の抵抗値を算出することができる。

一方、本発明に係る絶縁抵抗測定装置は、図３に示すように、スイッチＳＷを制御する制御部２１０と、第３及び第４の抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の間からの出力信号の電圧を測定する電圧測定部２２０と、電圧測定部２２０において測定された電圧が設定範囲以内であるか否かを判断する判断部２３０と、判断部２３０における判断結果に基づいて、ポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋及びネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－の抵抗値を算出する算出部２４０と、をさらに備えていてもよい。

制御部２１０は、スイッチＳＷを制御することができる。すなわち、制御部２１０は、スイッチＳＷを制御してスイッチＳＷをオン／オフにすることができる。制御部２１０は、周期的にスイッチＳＷを制御することができ、オン／オフ周期を等しくすることができる。いうまでもなく、制御部２１０は、間欠的にスイッチＳＷを制御することもできれば、オン／オフ周期を異ならせることもできる。一方、制御部２１０は、判断部２３０における判断結果に基づいて、スイッチＳＷを制御することができる。

電圧測定部２２０は、第３及び第４の抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の間からの出力信号の電圧を測定する。すなわち、スイッチＳＷのオン／オフに応じて、第３及び第４の抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の間から第１の電圧Ｖ_ｘ１の分配電圧及び第２の電圧Ｖ_ｘ２の分配電圧が出力されるが、電圧測定部２２０は、これから第１の電圧Ｖ_ｘ１及び第２の電圧Ｖ_ｘ２を算出する。すなわち、電圧測定部２２０は、第１の電圧Ｖ_ｘ１の分配電圧及び第２の電圧Ｖ_ｘ２の分配電圧を測定し、これから第１の電圧Ｖ_ｘ１及び第２の電圧Ｖ_ｘ２を算出する。このとき、電圧測定部２２０は、後述する（数１）式により第１の電圧Ｖ_ｘ１を算出し、（数２）式により第２の電圧Ｖ_ｘ２を算出する。また、電圧測定部２２０は、アナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換するアナログ－デジタルコンバータを備えていてもよい。すなわち、電圧測定部２２０は、アナログ－デジタルコンバータを備え、第３及び第４の抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の間から出力される第１の電圧Ｖ_ｘ１の分配電圧及び第２の電圧Ｖ_ｘ２の分配電圧のアナログ電圧信号がデジタル電圧信号に変換された後、電圧を測定することができる。

判断部２３０は、電圧測定部２２０において測定された第１の電圧Ｖ_ｘ１及び第２の電圧Ｖ_ｘ２が設定された電圧範囲以内であるか否かを判断することができる。すなわち、判断部２３０は、第１の電圧Ｖ_ｘ１及び第２の電圧Ｖ_ｘ２の測定値に基づいて、設定範囲以内であるか否かを判断し、判断結果を制御部２１０及び算出部２４０に送信することができる。判断部２３０は、第１の電圧Ｖ_ｘ１の測定値を設定された範囲値と比較し、第１の電圧Ｖ_ｘ１の測定値が設定された範囲以内である場合、第１の電圧Ｖ_ｘ１が正常であることを判断することができる。これと同様に、判断部２３０は、第２の電圧Ｖ_ｘ２の測定値を設定された範囲値と比較し、第２の電圧Ｖ_ｘ２の変化値が設定された範囲以内である場合、第２の電圧Ｖ_ｘ２が正常であることを判断することができる。

一方、制御部２１０は、判断部２３０における判断の結果、第１の電圧Ｖ_ｘ１が正常であると判断される場合にスイッチＳＷをオフにし、第２の電圧Ｖ_ｘ２が正常であると判断される場合にスイッチＳＷをオンにすることができる。このことから、制御部２１０は、絶縁抵抗の測定のためにスイッチＳＷのオンまたはオフ状態を変更する周期を設定することなく、第１の電圧Ｖ_ｘ１と第２の電圧Ｖ_ｘ２の収束有無に応じてフレキシブルに変更することにより、絶縁抵抗の測定を行うのにかかる時間を短縮することができる。

算出部２４０は、判断部２３０において第１の電圧Ｖ_ｘ１が正常であると判断された時点の第１の電圧Ｖ_ｘ１、第２の電圧Ｖ_ｘ２が正常であると判断された時点の第２の電圧Ｖ_ｘ２及び算出時点のバッテリパック１００の電圧を用いて、ポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋及びネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－の抵抗値を算出することができる。このとき、算出部２４０は、後述する（数１）式及び（数２）式による第１及び第２の電圧及び（数３）式及び（数４）式を用いて、ポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋及びネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－の抵抗値を算出することができる。一方、バッテリパック１００の電圧は、バッテリパックを管理するバッテリ管理システム（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）から受信することができる。

上述したように、本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗測定装置は、図１を用いて説明された従来の技術に比べて、スイッチの数を減らし、電圧源を必要としない。また、本発明は、一つの出力信号が出力され、これはアナログ－デジタルコンバータに入力される。したがって、アナログ－デジタルコンバータは、絶縁抵抗測定装置の出力信号を入力するために一つの入力端子を必要とする。すなわち、従来に比べて出力端子の数を減らすことができ、それにより、絶縁抵抗測定装置の出力を入力するアナログ－デジタルコンバータの入力端子の数を減らすことができる。

図４及び図５は、スイッチのオン／オフに応じた絶縁抵抗測定装置の等価回路図であって、図４は、スイッチがオフになったときの等価回路図であり、図５は、スイッチがオンになったときの等価回路図である。

図４に示すように、スイッチがオフになったとき、ポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋とネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－との間から出力される第１の電圧Ｖ_ｘ１は、下記の（数１）式（１）により求められる。

…（１）

式中、Ｖ_ｘ１は第１の電圧であり、Ｖ_{ｐａｃｋ１}はスイッチがオフになったときのバッテリパック電圧であり、Ｒ_ｉｓｏ＋及びＲ_ｉｓｏ－はそれぞれポジティブ絶縁抵抗の抵抗値及びネガティブ絶縁抵抗の抵抗値であり、Ｒ_ｐ、Ｒ_ｎは下記のようにして求められる。

Ｒ_１１＋Ｒ_１２＝Ｒ_ｐ、Ｒ_１３＋Ｒ_１４＝Ｒ_ｎ

また、図５に示すように、スイッチがオンになったとき、ポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋とネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－との間から出力される第２の電圧Ｖ_ｘ２は、下記の（数２）式により求められる。

…（２）

式中、Ｖ_ｘ２は第２の電圧であり、Ｖ_{ｐａｃｋ２}はスイッチがオンになったときのバッテリパック電圧であり、Ｒ_ｉｓｏ＋及びＲ_ｉｓｏ－はそれぞれポジティブ絶縁抵抗の抵抗値及びネガティブ絶縁抵抗の抵抗値であり、Ｒ_ｐ、Ｒ_ｎは、下記のようにして求められる。

Ｒ_１１＝Ｒ_ｐ×（1－ｐ）、Ｒ_１２＝Ｒ_ｐ×ｐ、Ｒ_１１＋Ｒ_１２＝Ｒ_ｐ
Ｒ_１３＝Ｒ_ｎ×（1－ｎ）、Ｒ_１４＝Ｒ_ｎ×ｎ、Ｒ_１３＋Ｒ_１４＝Ｒ_ｎ

上記の（数１）式及び（数２）式により、ポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋の抵抗値とネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－の抵抗値は（数３）式及び（数４式）によりそれぞれ求められる。すなわち、（数３）式は、（数１）式及び（数２）式を連立してポジティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ＋の抵抗値を算出する式であり、（数４）式は、（数２）式を用いてネガティブ絶縁抵抗Ｒｉｓｏ－の抵抗値を算出する式である。

…（３）

…（４）

前述したような本発明の技術的思想は、上記の実施形態に基づいて具体的に記述されたが、上記の実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が実施可能であるということが理解できる筈である。

本発明に用いられた図面の符号は、下記の通りである。

１００：バッテリパック
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４：第１の抵抗から第４の抵抗
ＳＷ：スイッチ
Ｖ_ｘ１、Ｖ_ｘ２：第１及び第２の電圧
２１０：制御部
２２０：電圧測定部
２３０：判断部
２４０：算出部

Claims

バッテリパックの正極とグランドとの間に設けられたポジティブ絶縁抵抗と、前記グランドと前記バッテリパックの負極との間に設けられたネガティブ絶縁抵抗と、を測定するための絶縁抵抗測定装置であって、
前記バッテリパックの正極とグランドとの間に直列に接続された第１の抵抗及び第２の抵抗と、
前記グランドと前記バッテリパックの負極との間に直列に接続された第３の抵抗及び第４の抵抗と、
前記第３の抵抗及び前記第４の抵抗の間に接続された出力端子と、
前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗の間のノードと前記バッテリパックの負極との間に接続されたスイッチと、
を備える、絶縁抵抗測定装置。
前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗は前記ポジティブ絶縁抵抗と並列に接続され、前記第３の抵抗及び前記第４の抵抗は前記ネガティブ絶縁抵抗と並列に接続された、請求項１に記載の絶縁抵抗測定装置。
前記スイッチがオフ状態であるときに、前記出力端子から前記ポジティブ絶縁抵抗とネガティブ絶縁抵抗との間の第１の電圧の分配電圧が出力され、
前記スイッチがオン状態であるときに、前記出力端子から前記ポジティブ絶縁抵抗とネガティブ絶縁抵抗との間の第２の電圧の分配電圧が出力され、
前記ポジティブ絶縁抵抗及び前記ネガティブ絶縁抵抗は、前記第１の電圧及び前記第２の電圧を用いて算出される、請求項１または請求項２に記載の絶縁抵抗測定装置。
前記第１の電圧は、下記の（数１）式により算出され、

…（１）
前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記第３の抵抗、前記第４の抵抗の抵抗値をそれぞれＲ _１１、Ｒ _１２、Ｒ _１３、Ｒ _１４とした場合、式中、Ｖ_ｘ１は第１の電圧であり、Ｖ_{ｐａｃｋ１}は、スイッチがオフ状態であるときに、Ｖ _ｘ１を算出した時点の前記バッテリパックの正極と負極との間のバッテリパック電圧であり、Ｒ_ｉｓｏ＋及びＲ_ｉｓｏ－はそれぞれポジティブ絶縁抵抗の抵抗値及びネガティブ絶縁抵抗の抵抗値であり、Ｒ_１１＋Ｒ_１２＝Ｒ_Ｐ、Ｒ_１３＋Ｒ_１４＝Ｒ_ｎである、
請求項３に記載の絶縁抵抗測定装置。
前記第２の電圧は、下記の（数２）式により算出され、

…（２）
式中、Ｖ_ｘ２は第２の電圧であり、Ｖ_{ｐａｃｋ２}はスイッチがオンとなったときに、Ｖ _ｘ２を算出した時点の前記バッテリパックの正極と負極との間のバッテリパック電圧であり、Ｒ_ｉｓｏ＋及びＲ_ｉｓｏ－はそれぞれポジティブ絶縁抵抗の抵抗値及びネガティブ絶縁抵抗の抵抗値であり、Ｒ_１１＝Ｒ_ｐ×（1－ｐ）、Ｒ_１２＝Ｒ_ｐ×ｐ、Ｒ_１１＋Ｒ_１２＝Ｒ_ｐ、Ｒ_１３＝Ｒ_ｎ×（1－ｎ）、Ｒ_１４＝Ｒ_ｎ×ｎ、Ｒ_１３＋Ｒ_１４＝Ｒ_ｎである、
請求項４に記載の絶縁抵抗測定装置。
前記ポジティブ絶縁抵抗の抵抗値は、前記（数１）式及び前記（数２）式からの下記の（数３）式、

…（３）
により算出される、請求項５に記載の絶縁抵抗測定装置。
前記ネガティブ絶縁抵抗の抵抗値は、前記（数２）式からの下記の（数４）式、

…（４）
により算出される、請求項６に記載の絶縁抵抗測定装置。
前記スイッチを制御する制御部と、
前記出力端子の出力電圧を測定し、前記第１の電圧及び前記第２の電圧を算出する電圧測定部と、
前記電圧測定部において測定された電圧が設定範囲以内であるか否かを判断する判断部と、
前記判断部における判断結果に基づいて、前記ポジティブ絶縁抵抗及び前記ネガティブ絶縁抵抗の抵抗値を算出する算出部と、
をさらに備える、請求項７に記載の絶縁抵抗測定装置。