KR101114316B1 - Insulation resistance measurement circuit using operational amplifier - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로는, 배터리의 플러스 단자 및 제2 소스(source)저항과 연결되는 제1 소스저항과, 상기 배터리의 마이너스 단자 및 상기 제1 소스저항과 연결되는 상기 제2 소스저항을 포함하는 소스저항부; 상기 제1 소스저항의 전압을 제1 전압으로 센싱하고, 상기 제2 소스저항의 전압을 제2 전압으로 센싱하며, 상기 배터리의 전압을 제5-1 전압으로 각각 센싱하는 전압 센싱부; 및 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압을 감한 제3 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제6 전압을 생성하고, 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압을 감한 제4 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제7 전압을 생성하며, 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압 간의 합을 출력하는 연산증폭기부를 포함한다.Insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention, the first source resistor connected to the positive terminal and the second source (source) of the battery, the negative terminal of the battery and the first source resistor connected to the A source resistor unit including a second source resistor; A voltage sensing unit configured to sense the voltage of the first source resistor as a first voltage, sense the voltage of the second source resistor as a second voltage, and sense the voltage of the battery as a fifth voltage; And generating a sixth voltage by subtracting the fifth voltage from the third voltage obtained by subtracting the second voltage from the first voltage, and generating the sixth voltage by subtracting the first voltage from the second voltage. And an operational amplifier configured to generate a seventh voltage by subtracting one voltage and output a sum between the sixth voltage and the seventh voltage.

절연저항, 하이브리드, 연산증폭기, 고전압 배터리, 절연파괴 Insulation Resistance, Hybrid, Operational Amplifier, High Voltage Battery, Breakdown

Description

연산증폭기를 이용한 절연저항 측정회로{INSULATION RESISTANCE MEASUREMENT CIRCUIT USING OPERATIONAL AMPLIFIER}Insulation resistance measuring circuit using operational amplifier {INSULATION RESISTANCE MEASUREMENT CIRCUIT USING OPERATIONAL AMPLIFIER}

본 발명은 연산증폭기를 이용한 절연저항 측정회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 양극 절연파괴 및 음극 절연파괴 시 각각 센싱되는 상기 배터리의 각 소스저항으로부터 센싱되는 전압을 하나 이상의 연산 증폭기를 통해 다양한 방법으로 각각 합하거나 감하여 상기 배터리의 전압에 비례하는 출력 전압을 최종 출력한 후, 상기 출력 전압을 통해 상기 배터리의 절연저항을 보다 간단한 방법으로 보다 정밀하게 측정할 수 있는 연산증폭기를 이용한 절연저항 측정회로에 관한 것이다.The present invention relates to an insulation resistance measuring circuit using an operational amplifier, and more particularly, the voltage sensed from each source resistance of the battery sensed at each of the positive and negative dielectric breakdowns of the battery through one or more operational amplifiers. After the final output of the output voltage proportional to the voltage of the battery by adding or subtracting each method, the insulation resistance measurement using an operational amplifier that can more accurately measure the insulation resistance of the battery through the output voltage It is about a circuit.

고전압 배터리를 사용하는 하이브리드 차량은 비상사태 발생시 자동적으로 메인 고전압 배터리의 전원을 차단하는 시스템을 갖추고 있다. 상기 비상사태라 함은 관련부품의 노후화에 의한 과도한 누전, 절연파괴 등과 외부적인 충격에 의한 부품파괴로 생겨나는 쇼트에 의해 발생하는 과도한 누전, 절연파괴 등을 말한다.Hybrid vehicles using high voltage batteries have a system that automatically shuts down the main high voltage battery in the event of an emergency. The emergency refers to excessive leakage, insulation breakdown, etc., caused by a short circuit generated due to excessive leakage, insulation breakdown, etc. due to aging of related parts, and external shocks.

차량에 비상사태가 발생되면 BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)나 HCU(HYBRID CONTROL UNIT)등 고전압 부품을 제어하는 상위의 부품에서 메인 전원을 차단하도록 하는 명령을 내려 전원을 단속하게 된다. 상기 고전압 관련 부품은 전원을 연결해 주는 선로의 전압과 전류를 일련의 프로그램 또는 센서를 통해 모니터링하여 정상범위를 벗어난 전압, 전류가 검출되거나 허용치 이상의 누설전류가 있는 경우, 그리고 허용치 이상의 절연저항 파괴 등이 있는 경우에 CAN 통신 또는 시그날 전송을 통하여 메인 전원을 차단하게 된다.When an emergency occurs in the vehicle, the power is interrupted by issuing a command to shut down the main power from the upper part that controls high voltage components such as BMS (BATTERY MANAGEMENT SYSTEM) or HCU (HYBRID CONTROL UNIT). The high voltage part monitors the voltage and current of the line connecting the power through a series of programs or sensors to detect voltages, currents outside the normal range, leakage currents above the allowable value, and breakdown of insulation resistance above the allowable value. If present, the main power is shut off via CAN communication or signal transmission.

이와 같이, 고전압 배터리를 사용하는 하이브리드 차량에 있어서 절연저항의 측정은 매우 중요하다. 고전압 배터리와 하이브리드 차량 간의 누설전류를 측정하는 방법으로 절연을 파괴하고 강제로 직류전류를 흐르게 하는 방법이 있는데, 이러한 방법은 절연저항을 측정하는 동안 절연이 파괴된다는 단점이 있다. As such, the measurement of insulation resistance is very important in a hybrid vehicle using a high voltage battery. The method of measuring leakage current between a high voltage battery and a hybrid vehicle is to destroy the insulation and force a DC current to flow. This method has the disadvantage that the insulation is destroyed while measuring the insulation resistance.

이를 해결하기 위하여 고전압 배터리와 하이브리드 차량 간에 커플링 콘덴서를 연결하고, 상기 커플링 콘덴서에 교류신호를 인가하여 절연저항 성분을 측정하는 방법이 있다. 그러나, 상기 방법 또한 커플링 콘덴서를 충전하는 전류와 방전하는 전류가 같은 회로를 통과해야 하므로 회로 설계에 많은 제약이 따른다는 단점이 있다.In order to solve this problem, there is a method of connecting a coupling capacitor between a high voltage battery and a hybrid vehicle and measuring an insulation resistance component by applying an AC signal to the coupling capacitor. However, the above method also has a disadvantage in that a lot of constraints are placed on the circuit design because the current for charging the coupling capacitor and the current for discharging must pass through the same circuit.

이에, 하이브리드 차량의 샷시 그라운드와 고전압 배터리 간의 절연 저항 측정에 있어서, 보다 간단하면서도 정확하게 절연저항을 측정할 수 있는 소형화, 경량화, 및 저가화된 절연저항 측정회로의 개발이 요구되고 있다.Accordingly, in the insulation resistance measurement between the chassis ground of a hybrid vehicle and a high voltage battery, development of a miniaturized, lightweight, and low-cost insulation resistance measurement circuit capable of measuring insulation resistance more simply and accurately is required.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 배터리의 양극 절연파괴 및 음극 절연파괴 시 각각 센싱되는 상기 배터리의 각 소스저항으로부터 센싱되는 전압을 하나 이상의 연산 증폭기를 통해 다양한 방법으로 각각 합하거나 감하여 상기 배터리의 전압에 비례하는 출력 전압을 최종 출력한 후, 상기 출력 전압을 통해 상기 배터리의 절연저항을 보다 간단한 방법으로 보다 정밀하게 측정할 수 있는 연산증폭기를 이용한 절연저항 측정회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to improve the prior art as described above, the voltage sensed from each source resistance of the battery which is sensed at each of the positive and negative dielectric breakdown of the battery, respectively, in various ways through one or more operational amplifiers After the final output of the output voltage proportional to the voltage of the battery by adding or subtracting, and providing an insulation resistance measurement circuit using an operational amplifier that can more accurately measure the insulation resistance of the battery through the output voltage It aims to do it.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로는, 배터리의 플러스 단자 및 제2 소스(source)저항과 연결되는 제1 소스저항과, 상기 배터리의 마이너스 단자 및 상기 제1 소스저항과 연결되는 상기 제2 소스저항을 포함하는 소스저항부; 상기 제1 소스저항의 전압을 제1 전압으로 센싱하고, 상기 제2 소스저항의 전압을 제2 전압으로 센싱하며, 상기 배터리의 전압을 제5-1 전압으로 각각 센싱하는 전압 센싱부; 및 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압을 감한 제3 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제6 전압을 생성하고, 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압을 감한 제4 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제7 전압을 생성하며, 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압 간의 합을 출력하는 연산증폭기부를 포함한다.In order to achieve the above object and to solve the problems of the prior art, the insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention, the first source resistor and the second terminal (source) resistance of the battery and the A source resistor unit including a negative terminal of a battery and the second source resistor connected to the first source resistor; A voltage sensing unit configured to sense the voltage of the first source resistor as a first voltage, sense the voltage of the second source resistor as a second voltage, and sense the voltage of the battery as a fifth voltage; And generating a sixth voltage by subtracting the fifth voltage from the third voltage obtained by subtracting the second voltage from the first voltage, and generating the sixth voltage by subtracting the first voltage from the second voltage. And an operational amplifier configured to generate a seventh voltage by subtracting one voltage and output a sum between the sixth voltage and the seventh voltage.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로의 상기 전압 센싱부는, 비반전 단자 및 반전 단자를 통해 상기 제1 소스저항과 연결되어 상기 제1 소스저항에 인가되는 전압을 상기 제1 전압으로 센싱하는 제1 연산증폭기(Op Amp: Operational Amplifier); 비반전 단자 및 반전 단자를 통해 상기 제2 소스저항과 연결되어 상기 제2 소스저항에 인가되는 전압을 상기 제2 전압으로 센싱하는 제2 연산증폭기; 비반전 단자를 통해 상기 제1 소스저항과 연결되고 반전 단자를 통해 상기 제2 소스저항과 연결되며, 상기 배터리의 전압을 제5 전압으로 센싱하는 제5 연산증폭기; 및 상기 제5 연산증폭기의 출력단자와 직렬 연결되는 기준저항, 제1 저항, 및 제2 저항을 포함하고, 상기 제5 전압이 분배되어 상기 기준저항 및 상기 제1 저항 사이의 노드에 인가되는 상기 제5-1 전압을 출력하는 저항부를 포함한다.In addition, the voltage sensing unit of the insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention is connected to the first source resistor through a non-inverting terminal and an inverting terminal to apply a voltage applied to the first source resistor to the first voltage. A first operational amplifier (Op Amp: Operational Amplifier) sensing with; A second operational amplifier connected to the second source resistor through a non-inverting terminal and an inverting terminal to sense a voltage applied to the second source resistor as the second voltage; A fifth operational amplifier connected to the first source resistor through a non-inverting terminal and connected to the second source resistor through an inverting terminal and sensing a voltage of the battery as a fifth voltage; And a reference resistor, a first resistor, and a second resistor connected in series with an output terminal of the fifth operational amplifier, wherein the fifth voltage is distributed and applied to a node between the reference resistor and the first resistor. It includes a resistor for outputting the 5-1 voltage.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로의 상기 연산증폭기부는, 비반전 단자가 상기 제1 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제1 전압을 입력받고, 반전 단자가 상기 제2 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제2 전압을 입력받으며, 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압을 감하여 상기 제3 전압을 출력단자를 통해 출력하는 제3 연산증폭기; 비반전 단자가 상기 제2 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제2 전압을 입력받고, 반전 단자가 상기 제1 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제1 전압을 입력받으며, 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압을 감하여 상기 제4 전압을 출력단자를 통해 출력하는 제4 연산증폭기; 비반전 단자가 상기 제3 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제3 전압을 입력받고, 반전 단자가 상기 제5 연산증폭기의 출력단자와 직렬 연결되는 상기 기준저항 및 상 기 제1 저항 사이의 노드와 연결되어 상기 노드에 인가되는 제5-1 전압을 입력받으며, 상기 제3 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제6 전압을 출력하는 제6 연산증폭기; 비반전 단자가 상기 제4 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제4 전압을 입력받고, 반전 단자가 상기 제5 연산증폭기의 출력단자와 직렬 연결되는 상기 기준저항 및 상기 제1 저항 사이의 상기 노드와 연결되어 상기 노드에 인가되는 제5-1 전압을 입력받으며, 상기 제4 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제7 전압을 출력하는 제7 연산증폭기; 및 제8-1 비반전 단자가 상기 제6 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제6 전압을 입력받고, 제8-2 비반전 단자가 상기 제7 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제7 전압을 입력받으며, 상기 제6 전압 및 상기 제8 전압을 합한 제8 전압을 출력하는 제8 연산증폭기를 포함한다.In addition, the operational amplifier of the insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention, the non-inverting terminal is connected to the output terminal of the first operational amplifier to receive the first voltage, the inverting terminal is the second operation A third operational amplifier connected to an output terminal of an amplifier to receive the second voltage, and outputting the third voltage through the output terminal by subtracting the second voltage from the first voltage; A non-inverting terminal is connected to the output terminal of the second operational amplifier to receive the second voltage, and an inverting terminal is connected to the output terminal of the first operational amplifier to receive the first voltage, and at the second voltage A fourth operational amplifier configured to reduce the first voltage and output the fourth voltage through an output terminal; A node between the reference resistor and the first resistor having a non-inverting terminal connected to an output terminal of the third operational amplifier to receive the third voltage and an inverting terminal connected to an output terminal of the fifth operational amplifier in series. A sixth operational amplifier connected to the input terminal to receive a fifth voltage applied to the node, and output a sixth voltage by subtracting the fifth voltage from the third voltage; A node between the reference resistor and the first resistor having a non-inverting terminal connected to an output terminal of the fourth operational amplifier to receive the fourth voltage, and an inverting terminal connected to an output terminal of the fifth operational amplifier in series A seventh operational amplifier connected to the power supply to receive a fifth voltage applied to the node, and outputting a seventh voltage by subtracting the fifth voltage from the fourth voltage; And an 8-1 non-inverting terminal connected to an output terminal of the sixth operational amplifier to receive the sixth voltage, and an 8-2 non-inverting terminal connected to an output terminal of the seventh operational amplifier the seventh And an eighth operational amplifier configured to receive a voltage and output an eighth voltage obtained by adding the sixth and eighth voltages.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로는, 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압 간의 합을 통해 상기 배터리의 절연저항을 측정하는 마이크로 컨트롤러를 더 포함한다.In addition, the insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention further includes a microcontroller for measuring the insulation resistance of the battery through the sum of the sixth and seventh voltages.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로의 상기 제1 연산증폭기 내지 상기 제8 연산증폭기는 단전원 연산증폭기인 것을 특징으로 한다.In addition, the first to eighth operational amplifier of the insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention is characterized in that the single-power operational amplifier.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로에 있어서, 상기 배터리의 전압을 V, 상기 배터리의 절연저항을 Riso, 상기 제1 소스저항을 Rs, 상기 제1 소스저항과 상기 배터리의 플러스 단자와 연결되는 저항을 R, 제2 소스저항과 상기 배터리 마이너스 단자와 연결되는 저항을 R, 상기 기준저항을 Rref1, 상기 제1 저항 을 R1, 상기 제2 저항을 Rs1, 상기 제1 전압을 V1, 상기 제2 전압을 V2, 상기 제3 전압을 V3, 상기 제4 전압을 V4, 상기 제5 전압을 V5, 상기 제5-1 전압을 V5a, 상기 제6 전압을 V6, 상기 제7 전압을 V7, 및 상기 제8 전압을 V8 이라 하고, Rref1, R1, Rs1을 각각 Riso, R, Rs와 같은 비율로 설정한 경우, 상기 배터리의 양극 절연파괴 시 측정되는 상기 제1 전압 내지 상기 제8 전압은,

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이고, 상기 제1 연산증폭기 내지 상기 제8 연산증폭기가 단전원 연산증폭기인 경우, 상기 제3 전압 및 상기 제6 전압은 0인 것을 특징으로 한다.In the insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention, the voltage of the battery is V, the insulation resistance of the battery is R iso , the first source resistance is R s , the first source resistance and the battery. A resistance connected to a positive terminal of R, a resistance connected to a second source resistor and the battery negative terminal, R reference resistance to R ref1 , a first resistance to R 1 , a second resistance to R s1 , and The first voltage V 1 , the second voltage V 2 , the third voltage V 3 , the fourth voltage V 4 , the fifth voltage V 5 , the 5-1 voltage V 5a , the When the sixth voltage is set to V 6 , the seventh voltage is set to V 7 , and the eighth voltage is set to V 8 , and R ref1 , R 1 , and R s1 are set at the same ratio as R iso , R, and R s , respectively. The first voltage to the eighth voltage measured at the time of the anode breakdown of the battery,
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Figure 112009017257623-pat00005
,
Figure 112009017257623-pat00006
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When the first operational amplifier to the eighth operational amplifier is a single-power operational amplifier, the third voltage and the sixth voltage is characterized in that the zero.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로에 있어서, 상기 배터리의 전압을 V, 상기 배터리의 절연저항을 Riso, 상기 제1 소스저항을 Rs, 상기 제1 소스저항과 상기 배터리의 플러스 단자와 연결되는 저항을 R, 제2 소스저항과 상기 배터리 마이너스 단자와 연결되는 저항을 R, 상기 기준저항을 Rref1, 상기 제1 저항을 R1, 상기 제2 저항을 Rs1, 상기 제1 전압을 V1, 상기 제2 전압을 V2, 상기 제3 전 압을 V3, 상기 제4 전압을 V4, 상기 제5 전압을 V5, 상기 제5-1 전압을 V5a, 상기 제6 전압을 V6, 상기 제7 전압을 V7, 및 상기 제8 전압을 V8 이라 하고, Rref1, R1, Rs1을 각각 Riso, R, Rs와 같은 비율로 설정한 경우, 상기 배터리의 음극 절연파괴 시 측정되는 상기 제1 전압 내지 상기 제8 전압은,

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이고, 상기 제1 연산증폭기 내지 상기 제8 연산증폭기가 단전원 연산증폭기인 경우, 상기 제4 전압 및 상기 제7 전압은 0인 것을 특징으로 한다.In the insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention, the voltage of the battery is V, the insulation resistance of the battery is R iso , the first source resistance is R s , the first source resistance and the battery. A resistance connected to the positive terminal of R, a resistance connected to the second source resistor and the negative terminal of the battery R, the reference resistance to R ref1 , the first resistor to R 1 , the second resistor to R s1 , and The first voltage is V 1 , the second voltage is V 2 , the third voltage is V 3 , the fourth voltage is V 4 , the fifth voltage is V 5 , the 5-1 voltage is V 5a , The sixth voltage is set to V 6 , the seventh voltage is set to V 7 , and the eighth voltage is set to V 8 , and R ref1 , R 1 , and R s1 are set at the same ratio as R iso , R, and R s , respectively. In this case, the first voltage to the eighth voltage measured when the negative electrode dielectric breakdown of the battery,
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Figure 112009017257623-pat00013
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Figure 112009017257623-pat00014
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Figure 112009017257623-pat00015
,
Figure 112009017257623-pat00016
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Figure 112009017257623-pat00017
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Figure 112009017257623-pat00018
When the first operational amplifier to the eighth operational amplifier is a single power operational amplifier, the fourth voltage and the seventh voltage is characterized in that the zero.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로의 상기 배터리는 하이브리드(hybrid) 차량의 고전압 배터리인 것을 특징으로 한다.In addition, the battery of the insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention is characterized in that a high voltage battery of a hybrid vehicle.

본 발명의 연산증폭기를 이용한 절연저항 측정회로에 따르면, 배터리의 양극 절연파괴 및 음극 절연파괴 시 각각 센싱되는 상기 배터리의 각 소스저항으로부터 센싱되는 전압을 하나 이상의 연산 증폭기를 통해 다양한 방법으로 각각 합하거나 감하여 상기 배터리의 전압에 비례하는 출력 전압을 최종 출력한 후, 상기 출력 전압을 통해 상기 배터리의 절연저항을 보다 간단한 방법으로 보다 정밀하게 측정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the insulation resistance measurement circuit using the operational amplifier of the present invention, the voltage sensed from each source resistance of the battery which is sensed at each of the anode breakdown and the cathode breakdown of the battery, respectively, through the one or more operational amplifiers, respectively After subtracting and finally outputting an output voltage proportional to the voltage of the battery, an effect of more precisely measuring the insulation resistance of the battery through the output voltage can be obtained.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of an insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로는 소스저항부(103, 104), 전압 센싱부(110), 연산증폭기부(120)를 포함한다. 전압 센싱부(110)는 저항부(130)를 포함한다.Insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention includes a source resistor (103, 104), the voltage sensing unit 110, the operational amplifier (120). The voltage sensing unit 110 includes a resistor unit 130.

소스저항부(103, 104)는 배터리(101)의 플러스 단자 및 제2 소스(source)저항(104)과 연결되는 제1 소스저항(103)과, 배터리(101)의 마이너스 단자 및 제1 소스저항(103)과 연결되는 제2 소스저항(104)을 포함한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 소스저항(Rs)(103)은 저항 R을 통해 배터리(101)의 플러스 단자와 연결될 수 있다. 또한, 제2 소스저항(Rs)(104)은 저항 R을 통해 배터리(101)의 마이너스 단자와 연결될 수 있다. 제1 소스저항(Rs)(103) 및 제2 소스저항(Rs)(104)은 접지를 통해 연결될 수 있다.The source resistors 103 and 104 may include a first source resistor 103 connected to a positive terminal of the battery 101 and a second source resistor 104, a negative terminal of the battery 101, and a first source. The second source resistor 104 is connected to the resistor 103. That is, as shown in FIG. 1, the first source resistor R s 103 may be connected to the plus terminal of the battery 101 through the resistor R. In addition, the second source resistor R s 104 may be connected to the negative terminal of the battery 101 through the resistor R. The first source resistor R s 103 and the second source resistor R s 104 may be connected through ground.

전압 센싱부(110)는 제1 소스저항(103)의 전압을 제1 전압으로 센싱하고, 제2 소스저항(104)의 전압을 제2 전압으로 센싱하며, 배터리(101)의 전압을 제5 전압 으로 각각 센싱한다. 이를 위하여, 전압 센싱부(110)는 제1 연산증폭기(Op Amp: Operational Amplifier)(111), 제2 연산증폭기(112), 및 제5 연산증폭기(115)를 포함한다.The voltage sensing unit 110 senses the voltage of the first source resistor 103 as the first voltage, senses the voltage of the second source resistor 104 as the second voltage, and measures the voltage of the battery 101 as the fifth voltage. Sensing each with voltage. To this end, the voltage sensing unit 110 includes a first operational amplifier (Op Amp) 111, a second operational amplifier 112, and a fifth operational amplifier 115.

제1 연산증폭기(111)는 비반전 단자 및 반전 단자를 통해 제1 소스저항(103)과 연결되어 제1 소스저항(103)에 인가되는 전압을 상기 제1 전압으로 센싱한 후, 상기 제1 전압을 출력단자를 통해 제3 연산증폭기(123)로 출력할 수 있다. 제2 연산증폭기(112)는 비반전 단자 및 반전 단자를 통해 제2 소스저항(104)과 연결되어 제2 소스저항(104)에 인가되는 전압을 상기 제2 전압으로 센싱한 후, 상기 제2 전압을 출력단자를 통해 제4 연산증폭기(124)로 출력할 수 있다. 제5 연산 증폭기(115)는 비반전 단자를 통해 제1 소스저항(103)과 연결되고 반전 단자를 통해 제2 소스저항(104)과 연결되며, 배터리(101)의 전압을 제5 전압으로 센싱하여 출력단자를 통해 출력할 수 있다. The first operational amplifier 111 is connected to the first source resistor 103 through a non-inverting terminal and an inverting terminal to sense a voltage applied to the first source resistor 103 as the first voltage, and then the first voltage. The voltage may be output to the third operational amplifier 123 through the output terminal. The second operational amplifier 112 is connected to the second source resistor 104 through a non-inverting terminal and an inverting terminal to sense a voltage applied to the second source resistor 104 as the second voltage, and then the second voltage. The voltage may be output to the fourth operational amplifier 124 through the output terminal. The fifth operational amplifier 115 is connected to the first source resistor 103 through the non-inverting terminal and the second source resistor 104 through the inverting terminal, and senses the voltage of the battery 101 as the fifth voltage. Can be output through the output terminal.

저항부(130)는 기준저항(Rref1)(131), 제1 저항(R1)(132), 및 제2 저항(Rs1)(133)을 포함한다. 기준저항(Rref1)(131)은 제5 연산증폭기(115)의 출력단자와 연결된다. 제1 저항(R1)(132)은 기준저항(Rref1)(131)과 연결된다. 제2 저항(Rs1)(133)은 제1 저항(R1)(132)과 연결된다. 즉, 기준저항(Rref1)(131), 제1 저항(R1)(132), 및 제2 저항(Rs1)(133)은 제5 연산증폭기(115)의 출력단자와 서로 직렬 연결될 수 있다. The resistor unit 130 includes a reference resistor (R ref1 ) 131, a first resistor (R 1 ) 132, and a second resistor (R s1 ) 133. The reference resistor R ref1 131 is connected to the output terminal of the fifth operational amplifier 115. The first resistor R 1 132 is connected to the reference resistor R ref1 131. The second resistor R s 1 133 is connected to the first resistor R 1 132. That is, the reference resistor (R ref1 ) 131, the first resistor (R 1 ) 132, and the second resistor (R s1 ) 133 may be connected in series with the output terminal of the fifth operational amplifier 115. have.

제5 연산 증폭기(115)의 출력단자를 통해 출력되는 상기 제5 전압은 저항부(130)의 기준저항(Rref1)(131), 제1 저항(R1)(132), 및 제2 저항(Rs1)(133)을 통해 전압 분배될 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 전압의 상기 전압 분배에 따라 기준저항(Rref1)(131) 및 제1 저항(R1)(132) 사이의 노드에 인가되는 전압은 제5-1 전압이 될 수 있다. 상기 제5-1 전압에 대해서는 차후 다시 상세히 설명한다.The fifth voltage output through the output terminal of the fifth operational amplifier 115 may include a reference resistor (R ref1 ) 131, a first resistor (R 1 ) 132, and a second resistor of the resistor unit 130. The voltage may be divided through (R s1 ) 133. For example, the voltage applied to the node between the reference resistor (R ref1 ) 131 and the first resistor (R 1 ) 132 according to the voltage division of the fifth voltage may be a 5-1 voltage. have. The 5-1th voltage will be described in detail later.

연산증폭기부(120)는 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압을 감한 제3 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제6 전압을 생성하고, 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압을 감한 제4 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제7 전압을 생성하며, 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압 간의 합을 출력한다. 이를 위하여 연산증폭기부(120)는 제3 연산증폭기(123), 제4 연산증폭기(124), 제6 연산증폭기(126), 제7 연산 증폭기(127), 및 제8 연산증폭기(128)를 포함한다.The operational amplifier unit 120 generates a sixth voltage by subtracting the fifth voltage from the third voltage obtained by subtracting the second voltage from the first voltage, and then subtracts the first voltage from the second voltage. The fifth voltage is subtracted from the voltage to generate a seventh voltage, and a sum between the sixth voltage and the seventh voltage is output. To this end, the operational amplifier unit 120 may operate the third operational amplifier 123, the fourth operational amplifier 124, the sixth operational amplifier 126, the seventh operational amplifier 127, and the eighth operational amplifier 128. Include.

제3 연산증폭기(123)는 비반전 단자가 제1 연산증폭기(111)의 출력단자와 연결되고, 반전 단자가 제2 연산증폭기(112)의 출력단자와 연결될 수 있다. 제3 연산증폭기(123)의 상기 비반전 단자는 제1 연산증폭기(111)로부터 상기 제1 전압을 입력받고, 상기 반전 단자는 제2 연산증폭기(112)로부터 상기 제2 전압을 입력받을 수 있다. 제3 연산증폭기(123)는 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압을 감한 제3 전압을 출력단자를 통해 제6 연산증폭기(126)로 출력할 수 있다.In the third operational amplifier 123, the non-inverting terminal may be connected to the output terminal of the first operational amplifier 111, and the inverting terminal may be connected to the output terminal of the second operational amplifier 112. The non-inverting terminal of the third operational amplifier 123 may receive the first voltage from the first operational amplifier 111, and the inverting terminal may receive the second voltage from the second operational amplifier 112. . The third operational amplifier 123 may output the third voltage obtained by subtracting the second voltage from the first voltage to the sixth operational amplifier 126 through an output terminal.

제4 연산증폭기(124)는 비반전 단자가 제2 연산증폭기(112)의 출력단자와 연결되고, 반전 단자가 제1 연산증폭기(111)의 출력단자와 연결될 수 있다. 제4 연 산증폭기(124)의 상기 비반전 단자는 제2 연산증폭기(112)로부터 상기 제2 전압을 입력받고, 상기 반전 단자는 제1 연산증폭기(111)로부터 상기 제1 전압을 입력받을 수 있다. 제4 연산증폭기(124)는 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압을 감한 제4 전압을 출력단자를 통해 제7 연산증폭기(127)로 출력할 수 있다.In the fourth operational amplifier 124, the non-inverting terminal may be connected to the output terminal of the second operational amplifier 112, and the inverting terminal may be connected to the output terminal of the first operational amplifier 111. The non-inverting terminal of the fourth operational amplifier 124 may receive the second voltage from the second operational amplifier 112, and the inverting terminal may receive the first voltage from the first operational amplifier 111. have. The fourth operational amplifier 124 may output the fourth voltage obtained by subtracting the first voltage from the second voltage to the seventh operational amplifier 127 through an output terminal.

제6 연산증폭기(126)는 비반전 단자가 제3 연산증폭기(123)의 출력단자와 연결되고, 반전 단자가 제5 연산증폭기(115)의 출력단자와 직렬 연결되는 저항부(130)의 기준저항(130) 및 제1 저항(132) 사이의 노드와 연결될 수 있다. 제6 연산증폭기(126)는 상기 비반전 단자를 통해 제3 연산증폭기(123)로부터 상기 제3 전압을 입력받을 수 있다. 제6 연산증폭기(126)는 상기 반전 단자를 통해 기준저항(130) 및 제1 저항(132) 사이의 노드에 인가되는 상기 제5-1 전압을 입력받을 수 있다. 제6 연산증폭기(126)는 상기 제3 전압에서 상기 제5-1 전압을 감한 제6 전압을 제8 연산증폭기(128)로 출력할 수 있다.The sixth operational amplifier 126 includes a reference of the resistor unit 130 in which the non-inverting terminal is connected to the output terminal of the third operational amplifier 123 and the inverting terminal is connected in series with the output terminal of the fifth operational amplifier 115. The node 130 may be connected to a node between the resistor 130 and the first resistor 132. The sixth operational amplifier 126 may receive the third voltage from the third operational amplifier 123 through the non-inverting terminal. The sixth operational amplifier 126 may receive the fifth-1 voltage applied to the node between the reference resistor 130 and the first resistor 132 through the inverting terminal. The sixth operational amplifier 126 may output the sixth voltage obtained by subtracting the fifth-1 voltage from the third voltage to the eighth operational amplifier 128.

제7 연산증폭기(127)는 비반전 단자가 제4 연산증폭기(124)의 출력단자와 연결되고, 반전 단자가 제5 연산증폭기(115)의 출력단자와 직렬 연결되는 저항부(130)의 기준저항(130) 및 제1 저항(132) 사이의 노드와 연결될 수 있다. 제7 연산증폭기(127)는 상기 비반전 단자를 통해 제4 연산증폭기(124)로부터 상기 제4 전압을 입력받을 수 있다. 제7 연산증폭기(127)는 상기 반전 단자를 통해 기준저항(130) 및 제1 저항(132) 사이의 노드에 인가되는 상기 제5-1 전압을 입력받을 수 있다. 제7 연산증폭기(127)는 상기 제4 전압에서 상기 제5-1 전압을 감한 제7 전압을 제8 연산증폭기(128)로 출력할 수 있다.In the seventh operational amplifier 127, a reference of the resistor unit 130 in which the non-inverting terminal is connected to the output terminal of the fourth operational amplifier 124 and the inverting terminal is connected in series with the output terminal of the fifth operational amplifier 115 is described. The node 130 may be connected to a node between the resistor 130 and the first resistor 132. The seventh operational amplifier 127 may receive the fourth voltage from the fourth operational amplifier 124 through the non-inverting terminal. The seventh operational amplifier 127 may receive the fifth-1 voltage applied to the node between the reference resistor 130 and the first resistor 132 through the inverting terminal. The seventh operational amplifier 127 may output the seventh voltage obtained by subtracting the fifth-1 voltage from the fourth voltage to the eighth operational amplifier 128.

제3 연산증폭기(123), 제4 연산증폭기(124), 제6 연산증폭기(126), 및 제7 연산증폭기(127)는 각각 비반전 단자를 통해 입력받는 전압에서 반전 단자를 통해 입력받는 전압을 감산하는 감산기로 구현될 수 있다. 반면, 제8 연산증폭기(128)는 입력받는 두 전압을 가산하는 가산기로 구현될 수 있다.The third operational amplifier 123, the fourth operational amplifier 124, the sixth operational amplifier 126, and the seventh operational amplifier 127 are voltages received through the inverting terminal from voltages received through the non-inverting terminals, respectively. It may be implemented as a subtractor to subtract. On the other hand, the eighth operational amplifier 128 may be implemented as an adder for adding two input voltages.

제8 연산증폭기(128)는 비반전 단자 및 반전 단자 중 어느 하나가 제6 연산증폭기(126)의 출력단자 및 제7 연산증폭기(127)의 출력단자와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제8 연산증폭기(128)의 비반전 단자가 제6 연산증폭기(126)의 출력단자 및 제7 연산증폭기(127)의 출력단자와 연결될 수도 있고, 반전 단자가 제6 연산증폭기(126)의 출력단자 및 제7 연산증폭기(127)의 출력단자와 연결될 수도 있다. 즉, 제8 연산증폭기(128)는 상기 비반전 단자 및 반전 단자 중 어느 하나의 단자로 입력 받는 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압을 합하는 가산기로 구현될 수 있다. 제8 연산증폭기(128)는 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압을 합한 제8 전압을 출력할 수 있다. In the eighth operational amplifier 128, one of the non-inverting terminal and the inverting terminal may be connected to the output terminal of the sixth operational amplifier 126 and the output terminal of the seventh operational amplifier 127. For example, the non-inverting terminal of the eighth operational amplifier 128 may be connected to the output terminal of the sixth operational amplifier 126 and the output terminal of the seventh operational amplifier 127, and the inverting terminal may be connected to the sixth operational amplifier ( It may be connected to the output terminal of 126 and the output terminal of the seventh operational amplifier 127. That is, the eighth operational amplifier 128 may be implemented as an adder that adds the sixth voltage and the seventh voltage input to any one of the non-inverting terminal and the inverting terminal. The eighth operational amplifier 128 may output an eighth voltage obtained by adding the sixth voltage and the seventh voltage.

본 발명의 일실시예에 따른 제1 연산증폭기(111), 제2 연산증폭기(112), 제3 연산증폭기(123), 제4 연산증폭기(124), 제5 연산증폭기(115), 제6 연산증폭기(126), 제7 연산증폭기(127), 및 제8 연산증폭기(128) 중 어느 하나 이상은 단전원 연산증폭기 또는 출력이 0 이하인 경우 0을 출력하는 연산증폭기로 구현될 수 있다. First operational amplifier 111, the second operational amplifier 112, the third operational amplifier 123, the fourth operational amplifier 124, the fifth operational amplifier 115, the sixth operational amplifier according to an embodiment of the present invention Any one or more of the operational amplifier 126, the seventh operational amplifier 127, and the eighth operational amplifier 128 may be implemented as a single-supply operational amplifier or an operational amplifier that outputs zero when the output is zero or less.

마이크로 컨트롤러는 제8 연산증폭기(128)의 출력단자와 연결될 수 있다. 상기 마이크로 컨트롤러는 제8 연산증폭기(128)의 출력단자로부터 출력되는 상기 제8 전압을 통해 배터리(101)의 절연저항(102)를 측정할 수 있다. 상기 제1 전압 내지 상기 제8 전압과, 상기 제8 전압을 통한 절연저항 측정 방법에 대해서는 아래의 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.The microcontroller may be connected to an output terminal of the eighth operational amplifier 128. The microcontroller may measure the insulation resistance 102 of the battery 101 through the eighth voltage output from the output terminal of the eighth operational amplifier 128. The method of measuring insulation resistance through the first to eighth voltages and the eighth voltage will be described in more detail with reference to the following examples.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배터리의 전압을 V, 상기 배터리의 절연저항을 Riso, 상기 제1 소스저항을 Rs, 상기 제1 소스저항과 상기 배터리의 플러스 단자와 연결되는 저항을 R, 제2 소스저항과 상기 배터리 마이너스 단자와 연결되는 저항을 R, 상기 기준저항을 Rref1, 상기 제1 저항을 R1, 상기 제2 저항을 Rs1, 상기 제1 전압을 V1, 상기 제2 전압을 V2, 상기 제3 전압을 V3, 상기 제4 전압을 V4, 상기 제5 전압을 V5, 상기 제5-1 전압을 V5a, 상기 제6 전압을 V6, 상기 제7 전압을 V7, 및 상기 제8 전압을 V8 이라 한다. As shown in FIG. 1, the voltage of the battery is V, the insulation resistance of the battery is R iso , the first source resistance is R s , and the resistance connected to the first source resistor and the positive terminal of the battery is R. a second source resistor and said second resistor for R s1, the first voltage V 1, the first resistance R 1, the reference resistor R ref1, a resistor connected to the battery minus terminal R, wherein 2 the voltage V 2 , the third voltage V 3 , the fourth voltage V 4 , the fifth voltage V 5 , the 5-1 voltage V 5a , the sixth voltage V 6 , the third voltage The seventh voltage is referred to as V 7 , and the eighth voltage is referred to as V 8 .

이 때, 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 측정되는 상기 제1 전압은 수학식 1과 같다. In this case, the first voltage measured at the time of the anode breakdown of the battery 101 is expressed by Equation 1 below.

Figure 112009017257623-pat00019
Figure 112009017257623-pat00019

또한, 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 측정되는 상기 제2 전압은 수학식 2와 같다.In addition, the second voltage measured at the time of the anode breakdown of the battery 101 is expressed by Equation 2 below.

Figure 112009017257623-pat00020
Figure 112009017257623-pat00020

또한, 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 측정되는 상기 제3 전압, 즉, 제3 연산증폭기(123)가 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압을 감산한 상기 제3 전압은 수학식 3과 같다.In addition, the third voltage measured during the breakdown of the anode of the battery 101, that is, the third voltage obtained by subtracting the second voltage from the first voltage by the third operational amplifier 123 is expressed by Equation 3 below. .

Figure 112009017257623-pat00021
Figure 112009017257623-pat00021

수학식 3에서, 상기 제3 전압은 음의 전압이 출력되나, 제3 연산증폭기(123)가 단전원 연산증폭기로 구현될 수 있으므로, 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 제3 연산증폭기(123)로부터 출력되는 상기 제3 전압은 0이 될 수 있다.In Equation 3, the negative voltage is output as the third voltage, but since the third operational amplifier 123 may be implemented as a single power operational amplifier, the third operational amplifier 123 during the breakdown of the anode of the battery 101. The third voltage output from) may be zero.

또한, 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 측정되는 상기 제4 전압, 즉, 제4 연산증폭기(124)가 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압을 감산한 상기 제4 전압은 수학식 4와 같다. In addition, the fourth voltage measured at the time of the anode breakdown of the battery 101, that is, the fourth voltage obtained by subtracting the first voltage from the second voltage by the fourth operational amplifier 124 is expressed by Equation 4 below. .

Figure 112009017257623-pat00022
Figure 112009017257623-pat00022

또한, 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 측정되는 상기 제5 전압은 수학식 5와 같다.In addition, the fifth voltage measured at the time of the anode breakdown of the battery 101 is expressed by Equation 5 below.

Figure 112009017257623-pat00023
Figure 112009017257623-pat00023

상기 제5 전압은 저항부(130)의 기준저항(131), 제1 저항(132), 및 제2 저항(133)의 저항 분배에 따라 각 저항 간의 노드를 통해 전압이 분배될 수 있다. 상기 전압 분배에 따라, 기준저항(131) 및 제1 저항(132) 사이의 노드에 인가되는 상기 제5-1 전압은 수학식 6과 같다.The fifth voltage may be divided by a node between the resistors according to the resistance distribution of the reference resistor 131, the first resistor 132, and the second resistor 133 of the resistor unit 130. According to the voltage division, the fifth-1 voltage applied to the node between the reference resistor 131 and the first resistor 132 is expressed by Equation 6.

Figure 112009017257623-pat00024
Figure 112009017257623-pat00024

수학식 6에서, Rref1, R1, Rs1을 각각 Riso, R, Rs와 같은 비율로 설정한 경우, 상기 제5-1 전압은 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. Rref1은 정밀한 출력을 얻기 위해 사용자가 임의로 설정하는 값으로 구현될 수 있다.In Equation 6, when R ref1 , R 1 , and R s1 are set at the same ratio as R iso , R, and R s , the fifth-1 voltage may be expressed as Equation 7 below. R ref1 may be implemented as a value arbitrarily set by a user to obtain precise output.

Figure 112009017257623-pat00025
Figure 112009017257623-pat00025

또한, 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 측정되는 상기 제6 전압, 즉, 제6 연산증폭기(126)가 상기 제3 전압에서 상기 제5-1 전압(수학식 7)을 감산한 상기 제6 전압은 수학식 8과 같다.In addition, the sixth voltage measured during breakdown of the anode of the battery 101, that is, the sixth operational amplifier 126 subtracts the fifth-1 voltage (Equation 7) from the third voltage. The voltage is as shown in Equation 8.

Figure 112009017257623-pat00026
Figure 112009017257623-pat00026

수학식 8에서, 상기 제6 전압은 음의 전압이 출력되나, 제6 연산증폭기(126)가 단전원 연산증폭기로 구현될 수 있으므로, 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 제6 연산증폭기(126)로부터 출력되는 상기 제6 전압은 0이 될 수 있다.In Equation 8, although the negative voltage is outputted as the sixth voltage, since the sixth operational amplifier 126 may be implemented as a single-supply operational amplifier, the sixth operational amplifier 126 when the anode insulation of the battery 101 is destroyed. The sixth voltage output from) may be zero.

또한, 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 측정되는 상기 제7 전압, 즉, 제7 연산증폭기(127)가 상기 제4 전압에서 상기 제5-1 전압(수학식 7)을 감산한 상기 제7 전압은 수학식 9와 같다.In addition, the seventh voltage measured during the breakdown of the anode of the battery 101, that is, the seventh operational amplifier 127 subtracts the fifth-1 voltage (Equation 7) from the fourth voltage. The voltage is as shown in equation (9).

Figure 112009017257623-pat00027
Figure 112009017257623-pat00027

따라서, 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 측정되는 상기 제6 전압은 0이고, 상기 제7 전압은 수학식 9와 같으므로, 제8 연산증폭기(128)를 통해 출력되는 제8 전압, 즉, 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압 간의 합인 상기 제8 전압은 상기 제7 전압과 동일한 값인 수학식 10으로 구현될 수 있다.Therefore, since the sixth voltage measured when the anode breakdown of the battery 101 is 0 and the seventh voltage is equal to Equation 9, the eighth voltage output through the eighth operational amplifier 128, that is, The eighth voltage, which is the sum of the sixth voltage and the seventh voltage, may be implemented by Equation 10, which is the same value as the seventh voltage.

Figure 112009017257623-pat00028
Figure 112009017257623-pat00028

지금까지 수학식 1 내지 수학식 10을 통해 배터리(101)의 양극 절연파괴 시 측정되는 제1 전압 내지 제8 전압을 설명하였다. 아래에서는 배터리(101)의 음극 절연파괴 시 측정되는 제1 전압 내지 제8 전압을 설명한다.So far, the first to eighth voltages measured at the time of the anode breakdown of the battery 101 have been described through Equations 1 to 10. Hereinafter, the first to eighth voltages measured at the time of the negative electrode dielectric breakdown of the battery 101 will be described.

배터리(101)의 음극 절연파괴 시 측정되는 상기 제1 전압은 수학식 11과 같다. The first voltage measured when the negative electrode dielectric breakdown of the battery 101 is expressed by Equation 11 below.

Figure 112009017257623-pat00029
Figure 112009017257623-pat00029

또한, 배터리(101)의 음극 절연파괴 시 측정되는 상기 제2 전압은 수학식 12와 같다.In addition, the second voltage measured when the negative electrode dielectric breakdown of the battery 101 is expressed by Equation 12.

Figure 112009017257623-pat00030
Figure 112009017257623-pat00030

또한, 배터리(101)의 음극 절연파괴 시 측정되는 상기 제3 전압, 즉, 제3 연산증폭기(123)가 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압을 감산한 상기 제3 전압은 수학식 13과 같다.In addition, the third voltage measured when the negative electrode dielectric breakdown of the battery 101, that is, the third voltage obtained by subtracting the second voltage from the first voltage by the third operational amplifier 123 is expressed by Equation 13 below. .

Figure 112009017257623-pat00031
Figure 112009017257623-pat00031

또한, 배터리(101)의 음극 절연파괴 시 측정되는 상기 제4 전압, 즉, 제4 연산증폭기(124)가 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압을 감산한 상기 제4 전압은 수학식 14와 같다. In addition, the fourth voltage measured at the time of the negative electrode dielectric breakdown of the battery 101, that is, the fourth voltage obtained by subtracting the first voltage from the second voltage by the fourth operational amplifier 124 is expressed by Equation 14 below. .

Figure 112009017257623-pat00032
Figure 112009017257623-pat00032

수학식 14에서, 상기 제4 전압은 음의 전압이 출력되나, 제4 연산증폭기(124)가 단전원 연산증폭기로 구현될 수 있으므로, 배터리(101)의 음극 절연파괴 시 제4 연산증폭기(124)로부터 출력되는 상기 제4 전압은 0이 될 수 있다.In Equation 14, the fourth voltage is output a negative voltage, but the fourth operational amplifier 124 can be implemented as a single-power operational amplifier, the fourth operational amplifier 124 when the negative insulation breakdown of the battery 101 The fourth voltage output from) may be zero.

또한, 배터리(101)의 음극 절연파괴 시 측정되는 상기 제5 전압은 수학식 15와 같다.In addition, the fifth voltage measured when the negative electrode dielectric breakdown of the battery 101 is expressed by Equation 15.

Figure 112009017257623-pat00033
Figure 112009017257623-pat00033

상기 제5 전압은 저항부(130)의 기준저항(131), 제1 저항(132), 및 제2 저항(133)의 저항 분배에 따라 각 저항 간의 노드를 통해 전압이 분배될 수 있다. 상기 전압 분배에 따라, 기준저항(131) 및 제1 저항(132) 사이의 노드에 인가되는 상기 제5-1 전압은 수학식 16과 같다.The fifth voltage may be divided by a node between the resistors according to the resistance distribution of the reference resistor 131, the first resistor 132, and the second resistor 133 of the resistor unit 130. According to the voltage division, the 5-1 voltage applied to the node between the reference resistor 131 and the first resistor 132 is expressed by Equation 16 below.

Figure 112009017257623-pat00034
Figure 112009017257623-pat00034

수학식 16에서, Rref1, R1, Rs1을 각각 Riso, R, Rs와 같은 비율로 설정한 경우, 상기 제5-1 전압은 수학식 17과 같이 나타낼 수 있다. Rref1은 정밀한 출력을 얻기 위해 사용자가 임의로 설정하는 값으로 구현될 수 있다.In Equation 16, when R ref1 , R 1 , and R s1 are set at the same ratio as R iso , R, and R s , the fifth-1 voltage may be expressed as Equation 17. R ref1 may be implemented as a value arbitrarily set by a user to obtain precise output.

Figure 112009017257623-pat00035
Figure 112009017257623-pat00035

또한, 배터리(101)의 음극 절연파괴 시 측정되는 상기 제6 전압, 즉, 제6 연산증폭기(126)가 상기 제3 전압에서 상기 제5-1 전압(수학식 17)을 감산한 상기 제 6 전압은 수학식 18과 같다.In addition, the sixth voltage measured during the breakdown of the negative electrode of the battery 101, that is, the sixth operational amplifier 126 subtracts the fifth-1 voltage (Equation 17) from the third voltage. The voltage is as shown in Equation 18.

Figure 112009017257623-pat00036
Figure 112009017257623-pat00036

또한, 배터리(101)의 음극 절연파괴 시 측정되는 상기 제7 전압, 즉, 제7 연산증폭기(127)가 상기 제4 전압에서 상기 제5-1 전압(수학식 17)을 감산한 상기 제7 전압은 수학식 19와 같다.In addition, the seventh voltage measured during the breakdown of the negative electrode of the battery 101, that is, the seventh operational amplifier 127 subtracts the fifth-1 voltage (Equation 17) from the fourth voltage. The voltage is as shown in equation (19).

Figure 112009017257623-pat00037
Figure 112009017257623-pat00037

수학식 19에서, 상기 제7 전압은 음의 전압이 출력되나, 제7 연산증폭기(127)가 단전원 연산증폭기로 구현될 수 있으므로, 배터리(101)의 음극 절연파괴 시 제7 연산증폭기(127)로부터 출력되는 상기 제7 전압은 0이 될 수 있다.In Equation 19, although the negative voltage is output, the seventh operational amplifier 127 may be implemented as a single-supply operational amplifier, the seventh operational amplifier 127 when the negative electrode breakdown of the battery 101 is destroyed. The seventh voltage output from) may be zero.

따라서, 배터리(101)의 음극 절연파괴 시 측정되는 상기 제7 전압은 0이고, 상기 제6 전압은 수학식 18과 같으므로, 제8 연산증폭기(128)를 통해 출력되는 제8 전압, 즉, 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압 간의 합인 상기 제8 전압은 상기 제6 전압과 동일한 값인 수학식 20으로 구현될 수 있다.Accordingly, since the seventh voltage measured when the negative electrode dielectric breakdown of the battery 101 is 0, and the sixth voltage is equal to Equation 18, the eighth voltage output through the eighth operational amplifier 128, that is, The eighth voltage, which is the sum of the sixth voltage and the seventh voltage, may be implemented by Equation 20, which is the same value as the sixth voltage.

Figure 112009017257623-pat00038
Figure 112009017257623-pat00038

이와 같이, 배터리(101)의 양극 절연파괴 및 음극 절연파괴에 상관 없이 제8 연산증폭기(128)를 통해 출력되는 상기 제8 전압은 수학식 10 및 수학식 20과 같이 항상 같은 전압이 출력될 수 있다. 상기 제8 전압은 배터리(101)의 전원에 비례하고, 절연저항 값은 제외한 다른 저항 값은 미리 설정된 고정값이므로, 마이크로 컨트롤러는 제8 연산증폭기(128)로부터 출력되는 상기 제8 전압을 통해 배터리(101)의 절연저항(102)을 측정할 수 있다.As such, the eighth voltage output through the eighth operational amplifier 128 may be always output the same voltage as shown in Equation 10 and Equation 20, regardless of the anode insulation breakdown and the cathode insulation breakdown of the battery 101. have. Since the eighth voltage is proportional to the power of the battery 101 and the other resistance value except the insulation resistance value is a predetermined fixed value, the microcontroller uses a battery through the eighth voltage output from the eighth operational amplifier 128. The insulation resistance 102 of 101 can be measured.

본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로는 원칩(one-chip)으로 구현될 수 있다. 즉, 소스저항부(103, 104), 전압 센싱부(110), 저항부(130), 및 연산증폭기부(120)는 당업계에서 널리 사용되는 다양한 종류의 원칩(ONE-CHIP), 즉 하나의 반도체칩으로 구현될 수 있다.Insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention can be implemented as a one-chip (one-chip). That is, the source resistors 103 and 104, the voltage sensing unit 110, the resistor unit 130, and the operational amplifier unit 120 are various types of one-chips (ONE-CHIP), that is, one widely used in the art. It can be implemented as a semiconductor chip.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will belong to the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정회로의 구성을 도시한 도면.1 is a view showing the configuration of an insulation resistance measuring circuit according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101: 배터리 102: 절연저항101: battery 102: insulation resistance

103: 제1 소스저항 104: 제2 소스저항103: first source resistor 104: second source resistor

110: 전압 센싱부 111: 제1 연산 증폭기110: voltage sensing unit 111: first operational amplifier

112: 제2 연산증폭기 115: 제5 연산증폭기112: second operational amplifier 115: fifth operational amplifier

120: 연산증폭기부 123: 제3 연산증폭기120: operational amplifier unit 123: third operational amplifier

124: 제4 연산증폭기 126: 제6 연산 증폭기124: fourth operational amplifier 126: sixth operational amplifier

127: 제7 연산증폭기 128: 제8 연산 증폭기127: seventh operational amplifier 128: eighth operational amplifier

130: 저항부 131: 기준저항130: resistor 131: reference resistance

132: 제1 저항 133: 제2 저항132: first resistance 133: second resistance

Claims (9)

삭제delete 배터리의 플러스 단자 및 제2 소스(source)저항과 연결되는 제1 소스저항과, 상기 배터리의 마이너스 단자 및 상기 제1 소스저항과 연결되는 상기 제2 소스저항을 포함하는 소스저항부;A source resistor unit including a first source resistor connected to a positive terminal and a second source resistor of the battery, and a second source resistor connected to the negative terminal of the battery and the first source resistor; 상기 제1 소스저항의 전압을 제1 전압으로 센싱하고, 상기 제2 소스저항의 전압을 제2 전압으로 센싱하며, 상기 배터리의 전압을 제5-1 전압으로 각각 센싱하는 전압 센싱부; 및A voltage sensing unit configured to sense the voltage of the first source resistor as a first voltage, sense the voltage of the second source resistor as a second voltage, and sense the voltage of the battery as a fifth voltage; And 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압을 감한 제3 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제6 전압을 생성하고, 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압을 감한 제4 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제7 전압을 생성하며, 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압 간의 합을 출력하는 연산증폭기부를 포함하되,The fifth voltage is subtracted from the third voltage obtained by subtracting the second voltage from the first voltage to generate a sixth voltage, and the fifth-1 subtracted from the second voltage by the fourth voltage. A voltage reducing unit to generate a seventh voltage, and outputting a sum between the sixth voltage and the seventh voltage, 상기 전압 센싱부는,The voltage sensing unit, 비반전 단자 및 반전 단자를 통해 상기 제1 소스저항과 연결되어 상기 제1 소스저항에 인가되는 전압을 상기 제1 전압으로 센싱하는 제1 연산증폭기(Op Amp: Operational Amplifier);A first operational amplifier (Op Amp) connected to the first source resistor through a non-inverting terminal and an inverting terminal to sense a voltage applied to the first source resistor as the first voltage; 비반전 단자 및 반전 단자를 통해 상기 제2 소스저항과 연결되어 상기 제2 소스저항에 인가되는 전압을 상기 제2 전압으로 센싱하는 제2 연산증폭기;A second operational amplifier connected to the second source resistor through a non-inverting terminal and an inverting terminal to sense a voltage applied to the second source resistor as the second voltage; 비반전 단자를 통해 상기 제1 소스저항과 연결되고 반전 단자를 통해 상기 제2 소스저항과 연결되며, 상기 배터리의 전압을 제5 전압으로 센싱하는 제5 연산증폭기; 및 A fifth operational amplifier connected to the first source resistor through a non-inverting terminal and connected to the second source resistor through an inverting terminal and sensing a voltage of the battery as a fifth voltage; And 상기 제5 연산증폭기의 출력단자와 직렬 연결되는 기준저항, 제1 저항, 및 제2 저항을 포함하고, 상기 제5 전압이 분배되어 상기 기준저항 및 상기 제1 저항 사이의 노드에 인가되는 상기 제5-1 전압을 출력하는 저항부를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항 측정회로.A reference resistor, a first resistor, and a second resistor connected in series with an output terminal of the fifth operational amplifier, wherein the fifth voltage is divided and applied to a node between the reference resistor and the first resistor; Insulation resistance measuring circuit comprising a resistor for outputting the voltage 5-1. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 연산증폭기부는,The operational amplifier unit, 비반전 단자가 상기 제1 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제1 전압을 입력받고, 반전 단자가 상기 제2 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제2 전압을 입력받으며, 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압을 감하여 상기 제3 전압을 출력단자를 통해 출력하는 제3 연산증폭기;A non-inverting terminal is connected to the output terminal of the first operational amplifier to receive the first voltage, and an inverting terminal is connected to the output terminal of the second operational amplifier to receive the second voltage, and at the first voltage A third operational amplifier configured to reduce the second voltage and output the third voltage through an output terminal; 비반전 단자가 상기 제2 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제2 전압을 입력받고, 반전 단자가 상기 제1 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제1 전압을 입력받으며, 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압을 감하여 상기 제4 전압을 출력단자를 통해 출력하는 제4 연산증폭기;A non-inverting terminal is connected to the output terminal of the second operational amplifier to receive the second voltage, and an inverting terminal is connected to the output terminal of the first operational amplifier to receive the first voltage, and at the second voltage A fourth operational amplifier configured to reduce the first voltage and output the fourth voltage through an output terminal; 비반전 단자가 상기 제3 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제3 전압을 입력받고, 반전 단자가 상기 제5 연산증폭기의 출력단자와 직렬 연결되는 상기 기준저항 및 상기 제1 저항 사이의 노드와 연결되어 상기 노드에 인가되는 제5-1 전압을 입력받으며, 상기 제3 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제6 전압을 출력하는 제6 연산증폭기;A node between the reference resistor and the first resistor having a non-inverting terminal connected to an output terminal of the third operational amplifier to receive the third voltage, and an inverting terminal connected to an output terminal of the fifth operational amplifier in series; A sixth operational amplifier connected to receive a fifth voltage applied to the node, and output a sixth voltage by subtracting the fifth voltage from the third voltage; 비반전 단자가 상기 제4 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제4 전압을 입력받고, 반전 단자가 상기 제5 연산증폭기의 출력단자와 직렬 연결되는 상기 기준저항 및 상기 제1 저항 사이의 상기 노드와 연결되어 상기 노드에 인가되는 제5-1 전압을 입력받으며, 상기 제4 전압에서 상기 제5-1 전압을 감하여 제7 전압을 출력하는 제7 연산증폭기; 및A node between the reference resistor and the first resistor having a non-inverting terminal connected to an output terminal of the fourth operational amplifier to receive the fourth voltage, and an inverting terminal connected to an output terminal of the fifth operational amplifier in series A seventh operational amplifier connected to the power supply to receive a fifth voltage applied to the node, and outputting a seventh voltage by subtracting the fifth voltage from the fourth voltage; And 비반전 단자 및 반전 단자 중 어느 하나가 상기 제6 연산증폭기의 출력단자 및 상기 제7 연산증폭기의 출력단자와 연결되어 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압을 입력받으며, 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압을 합한 제8 전압을 출력하는 제8 연산증폭기One of the non-inverting terminal and the inverting terminal is connected to an output terminal of the sixth operational amplifier and an output terminal of the seventh operational amplifier to receive the sixth voltage and the seventh voltage, and the sixth voltage and the fifth voltage. An eighth operational amplifier for outputting an eighth voltage that is the sum of seven voltages; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항 측정회로.Insulation resistance measuring circuit comprising a. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제6 전압 및 상기 제7 전압 간의 합을 통해 상기 배터리의 절연저항을 측정하는 마이크로 컨트롤러A microcontroller measuring an insulation resistance of the battery through a sum between the sixth voltage and the seventh voltage; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항 측정회로.Insulation resistance measuring circuit further comprising. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제1 연산증폭기 내지 상기 제8 연산증폭기 중 어느 하나 이상은 단전원 연산증폭기인 것을 특징으로 하는 절연저항 측정회로.Insulation resistance measurement circuit, characterized in that any one or more of the first operational amplifier to the eighth operational amplifier is a single-supply operational amplifier. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 배터리의 전압을 V, 상기 배터리의 절연저항을 Riso, 상기 제1 소스저항을 Rs, 상기 제1 소스저항과 상기 배터리의 플러스 단자와 연결되는 저항을 R, 제2 소스저항과 상기 배터리 마이너스 단자와 연결되는 저항을 R, 상기 기준저항을 Rref1, 상기 제1 저항을 R1, 상기 제2 저항을 Rs1, 상기 제1 전압을 V1, 상기 제2 전압을 V2, 상기 제3 전압을 V3, 상기 제4 전압을 V4, 상기 제5 전압을 V5, 상기 제5-1 전압을 V5a, 상기 제6 전압을 V6, 상기 제7 전압을 V7, 및 상기 제8 전압을 V8 이라 하고, Rref1, R1, Rs1을 각각 Riso, R, Rs와 같은 비율로 설정한 경우, 상기 배터리의 양극 절연파괴 시 측정되는 상기 제1 전압 내지 상기 제8 전압은,The voltage of the battery is V, the insulation resistance of the battery is R iso , the first source resistance is R s , the resistance connected to the first source resistor and the positive terminal of the battery is R, the second source resistance and the battery A resistance connected to a negative terminal, R, the reference resistor R ref1 , the first resistor R 1 , the second resistor R s1 , the first voltage V 1 , the second voltage V 2 , and the second resistor. 3 the voltage V 3 , the fourth voltage V 4 , the fifth voltage V 5 , the 5-1 voltage V 5a , the sixth voltage V 6 , the seventh voltage V 7 , and the When the eighth voltage is V 8 , and R ref1 , R 1 , and R s1 are set at the same ratio as R iso , R, and R s , the first voltage to the first voltage measured during the anode breakdown of the battery is determined. 8 voltage,
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 이고,ego, 상기 제1 연산증폭기 내지 상기 제8 연산증폭기가 단전원 연산증폭기 또는 출력이 0 이하인 경우 0을 출력하는 연산증폭기인 경우, 상기 제3 전압 및 상기 제6 전압은 0인 것을 특징으로 하는 절연저항 측정회로.Insulation resistance measurement, characterized in that the third voltage and the sixth voltage is 0 when the first operational amplifier to the eighth operational amplifier is a single-power operational amplifier or an operational amplifier that outputs 0 when the output is 0 or less. Circuit. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 배터리의 전압을 V, 상기 배터리의 절연저항을 Riso, 상기 제1 소스저항을 Rs, 상기 제1 소스저항과 상기 배터리의 플러스 단자와 연결되는 저항을 R, 제2 소스저항과 상기 배터리 마이너스 단자와 연결되는 저항을 R, 상기 기준저항을 Rref1, 상기 제1 저항을 R1, 상기 제2 저항을 Rs1, 상기 제1 전압을 V1, 상기 제2 전 압을 V2, 상기 제3 전압을 V3, 상기 제4 전압을 V4, 상기 제5 전압을 V5, 상기 제5-1 전압을 V5a, 상기 제6 전압을 V6, 상기 제7 전압을 V7, 및 상기 제8 전압을 V8 이라 하고, Rref1, R1, Rs1을 각각 Riso, R, Rs와 같은 비율로 설정한 경우, 상기 배터리의 음극 절연파괴 시 측정되는 상기 제1 전압 내지 상기 제8 전압은,The voltage of the battery is V, the insulation resistance of the battery is R iso , the first source resistance is R s , the resistance connected to the first source resistor and the positive terminal of the battery is R, the second source resistance and the battery A resistance connected to a negative terminal R, the reference resistance R ref1 , the first resistor R 1 , the second resistor R s1 , the first voltage V 1 , the second voltage V 2 , the A third voltage V 3 , the fourth voltage V 4 , the fifth voltage V 5 , the 5-1 voltage V 5a , the sixth voltage V 6 , the seventh voltage V 7 , and When the eighth voltage is set to V 8 , and R ref1 , R 1 , and R s1 are set at the same ratio as R iso , R, and R s , the first voltage to the first voltage measured when the battery is insulated from the negative electrode; The eighth voltage is
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 이고,ego, 상기 제1 연산증폭기 내지 상기 제8 연산증폭기가 단전원 연산증폭기 또는 출력이 0 이하인 경우 0을 출력하는 연산증폭기인 경우, 상기 제4 전압 및 상기 제7 전압은 0인 것을 특징으로 하는 절연저항 측정회로.Insulation resistance measurement, characterized in that the fourth voltage and the seventh voltage is 0 when the first operational amplifier to the eighth operational amplifier is a single-power operational amplifier or an operational amplifier that outputs zero when the output is less than zero. Circuit. 삭제delete 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 소스저항부, 상기 전압 센싱부, 및 상기 연산증폭기부는 원칩(One-Chip)으로 구현되는 것을 특징으로 하는 절연저항 측정회로.Insulation resistance measuring circuit, characterized in that the source resistor, the voltage sensing unit, and the operational amplifier is implemented as a one-chip (One-Chip).
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