KR101380575B1 - 부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101380575B1
KR101380575B1 KR1020120124045A KR20120124045A KR101380575B1 KR 101380575 B1 KR101380575 B1 KR 101380575B1 KR 1020120124045 A KR1020120124045 A KR 1020120124045A KR 20120124045 A KR20120124045 A KR 20120124045A KR 101380575 B1 KR101380575 B1 KR 101380575B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
discharge
sensing
determination unit
short circuit
Prior art date
Application number
KR1020120124045A
Other languages
English (en)
Inventor
김호경
이상용
Original Assignee
주식회사 유라코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 유라코퍼레이션 filed Critical 주식회사 유라코퍼레이션
Priority to KR1020120124045A priority Critical patent/KR101380575B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101380575B1 publication Critical patent/KR101380575B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/003—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/165—Spectrum analysis; Fourier analysis using filters
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/185—Electrical failure alarms

Abstract

본 발명은 차량의 초기 절연 파괴를 감지할 수 있는 부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법을 공개한다. 본 발명은 차량 전력 계통의 부품 각각에 부분 방전 및 누전을 감지할 수 있는 복수의 감지부를 설치함으로써, 절연 파괴의 초기에 해당 부품에서 발생하는 미세한 전계만으로도 해당 부품에서의 절연 파괴 여부를 감지할 수 있어, 절연의 완전 파괴 및 누전을 사전에 예방할 수 있다. 또한, 본 발명은 전력 계통의 복수의 부품 각각에 감지부를 설치하고, 복수의 감지부를 단일한 스위칭부에 접속시킨 후, 선택 제어 신호에 따라서 스위칭부에서 복수의 감지부를 순차적으로, 부분 방전 및 누전 여부를 판단하는 판단부측으로 연결함으로써, 종래의 누전 감지 시스템에 비하여 과다한 구성을 추가하지 않고서도 초기 절연 파괴를 감지할 수 있다.

Description

부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법{Partial discharging and short circuit detecting system and method}
본 발명은 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량의 부분 방전 및 누전을 감지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차량의 전력 시스템인 모터, 인버터, 및 컨버터 등에 적용되는 변압기는, 그 제조시에 이물질이나 불필요한 수분이 함유되지 않도록 절연체로 밀봉되어 있으나, 차량의 노화나 외부 충격으로 인한 부품 파괴 등으로 인하여 절연이 파괴되는 상황이 발생하고, 이 경우 누전이 발생할 수 있으며, 운전중에 누전이 발생하는 경우에는 운전자의 안전에 치명적인 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 최근에는 차량의 누전 여부를 감지하여, 누전이 발생한 경우에 BMS(Battery Management System) 제어에 의하여 전원을 차단하는 등의 비상 조치를 취할 수 있는 누전 감지 시스템들이 개발되어 차량에 설치되는 추세이다. 종래 기술에 따른 차량의 누전 검출 장치의 일예가 일본 특허 공개 제 2005-237133 호 등에 개시되어 있다.
그러나, 차량에 설치된 종래의 누전 감지 시스템은 저항을 이용하여 차량 전체의 누전만을 측정하므로, 절연이 완전히 파괴되어 실제 심각한 누전 상황이 발생한 경우에만 누전 검출이 가능하고, 절연 파괴가 시작되는 초기에 미세한 누전을 검출하여 절연이 완전히 파괴되어 심각한 누전 상태에 이르는 것을 사전에 방지하는 것은 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량의 인버터, 컨버터 및 모터와 같은 전력 계통의 부품에서 발생하는 초기 절연 파괴를 검출하여 초기 부분 방전 및 누전을 검출함으로써, 심각한 방전 및 누전을 사전에 방지할 수 있는 누전 검출 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 시스템은, 차량의 복수에 위치에 각각 설치되어 방전 및 누전 여부에 대한 감지 신호를 출력하는 복수의 감지부; 선택 제어 신호에 대응하여 상기 복수의 감지부 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 감지부로부터 입력된 감지 신호를 출력하는 스위칭부; 및 상기 선택 제어 신호를 상기 스위칭부로 출력하고, 상기 스위칭부로부터 상기 선택된 감지부에서 출력한 감지 신호를 입력받아 상기 선택된 감지부가 설치된 위치의 방전 및 누전 여부를 판단하는 판단부를 포함한다.
또한, 상기 부분 방전 및 누전 감지 시스템은, 상기 스위칭부에서 출력된 신호를 증폭하여 상기 판단부로 출력하는 증폭부를 더 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 증폭부에서 출력되는 감지 신호에 대해서 노이즈 필터링을 수행하여 상기 판단부로 출력하는 필터링부를 더 포함할 수 있다.
또한, 부분 방전 및 누전 감지 시스템은, 상기 복수의 감지부에서 출력된 신호를 각각 증폭하여 상기 스위칭부로 출력하는 복수의 증폭부를 더 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 스위칭부에서 출력되는 감지 신호에 대해서 노이즈 필터링을 수행하여 상기 판단부로 출력하는 필터링부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 판단부는 일정한 시간 주기로 상기 복수의 감지부를 순차적으로 선택하도록 상기 선택 제어 신호를 상기 스위칭부로 출력할 수 있다.
또한, 상기 판단부는, 방전 및 누전이 발생했다고 판단되면, BMS(Battery Management System) 및 PRA(Power Relay Assembly)로 제어 신호를 출력하여 차량의 전원을 공급을 차단하고, 사용자에게 방전 및 누전 발생 영역을 알릴 수 있다.
또한, 상기 감지부는, 설치된 위치에서 방출되는 전계를 검출하여 방전 및 누전 감지신호를 생성할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법은, (a) 차량의 복수의 위치에 각각 설치된 복수의 감지부에서 방전 및 누전 여부에 대한 감지 신호를 출력하는 단계; (c) 판단부에서 선택 제어신호를 생성하여 스위칭부로 출력하는 단계; (e) 상기 스위칭부에서 상기 선택 제어신호에 따라서 상기 복수의 감지부 중에서 선택된 감지부로부터 입력된 감지 신호를 출력하는 단계; 및 (h) 상기 판단부가 감지 신호를 입력받아 방전 및 누전 여부를 판단하고, 방전 및 누전이 발생하지 않은 경우에는 상기 (c) 단계로 진행하여 선택되지 않은 감지부를 선택하도록 선택 제어신호를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법은, 상기 (e) 단계와 상기 (h) 단계 사이에, (f) 상기 스위칭부에서 출력된 감지 신호를 증폭부에서 증폭하여 상기 판단부로 출력하는 단계를 더 포함하고, 상기 (h) 단계에서, 상기 판단부는 상기 증폭부로부터 감지 신호를 입력받아 방전 및 누전 여부를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법은, 상기 (f) 단계와 상기 (h) 단계 사이에, (g) 상기 증폭부에서 출력된 감지 신호에 대해서 필터링부에서 노이즈 필터링을 수행하여 상기 판단부로 출력하는 단계를 더 포함하고, 상기 (h) 단계에서, 상기 판단부는 노이즈가 제거된 감지 신호를 조사하여 방전 및 누전 여부를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법은, 상기 (a) 단계와 상기 (c) 단계 사이에, (b) 상기 감지부로부터 입력된 상기 감지 신호를 증폭부에서 증폭하여 상기 스위칭부로 출력하는 단계를 더 포함하고, 상기 (e) 단계에서, 상기 스위칭부는 상기 복수의 감지부와 각각 연결된 복수의 증폭부들 중에서 상기 선택 제어신호에 따라서 선택된 증폭부로부터 입력된 증폭된 감지 신호를 상기 판단부로 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법은, 상기 (e) 단계와 상기 (h) 단계 사이에, (f) 상기 스위칭부에서 출력된 감지 신호에 대해서 필터링부에서 노이즈 필터링을 수행하여 상기 판단부로 출력하는 단계를 더 포함하고, 상기 (h) 단계에서, 상기 판단부는 노이즈가 제거된 감지 신호를 조사하여 방전 및 누전 여부를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법은, 상기 (c) 단계에서, 상기 판단부는 일정한 시간 주기로 상기 복수의 감지부를 순차적으로 선택하도록 상기 선택 제어 신호를 생성하여 상기 스위칭부로 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법은, 상기 (h) 단계에서 방전 및 누전이 발생했다고 판단되면, 상기 판단부가 BMS(Battery Management System) 및 PRA(Power Relay Assembly)로 제어신호를 출력하여 차량의 전원 공급을 차단하고, 사용자에게 방전 및 누전 영역을 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법은, 상기 (a) 단계에서, 상기 감지부는 설치된 위치에서 방출되는 전계를 검출하여 방전 및 누전 감지신호를 생성할 수 있다.
본 발명은 차량 전력 계통의 부품들이 설치되는 복수의 위치에 부분 방전 및 누전을 감지할 수 있는 복수의 감지부를 각각 설치하여, 절연 파괴의 초기에 해당 부품에서 발생하는 미세한 전계만으로도 해당 부품에서의 절연 파괴 여부를 감지할 수 있어, 절연의 완전 파괴 및 누전을 사전에 예방할 수 있다.
또한, 본 발명은 전력 계통의 복수의 부품 각각에 감지부를 설치하고, 복수의 감지부를 단일한 스위칭부에 접속시킨 후, 선택 제어 신호에 따라서 스위칭부에서 복수의 감지부를 순차적으로, 부분 방전 및 누전 여부를 판단하는 판단부측으로 연결함으로써, 종래의 누전 감지 시스템에 비하여 과다한 구성을 추가하지 않고서도 초기 절연 파괴를 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 감지부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 감지부의 설치예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법을 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 시스템은 복수의 감지부(110), 스위칭부(121), 및 판단부(150)를 기본적으로 포함하고, 부분 방전 및 누전 감지 성능의 향상을 위해서 스위칭부(121)와 연결되는 증폭부(131) 및 필터링부(141)를 더 포함할 수 있다. 이하에서는, 증폭부(131) 및 필터링부(141)를 모두 포함하는 실시예를 설명한다.
복수의 감지부(110)는 차량에 설치된 인버터, 컨버터, 모터 등과 같은 변압기에 해당하는 구성 또는 전력 계통의 부품(100)이 설치된 복수의 위치에 각각 설치되어, 해당 위치에서 발생하는 차량의 초기 부분 방전을 감지하여 부분 방전 및 누전 감지 신호(이하, "감지 신호"로 약칭함)를 스위칭부(121)로 출력한다.
차량에 설치된 인버터, 컨버터, 모터 등은 차체와 서로 절연되도록 구성되어 있는데, 절연체의 손상으로 절연이 일부분 파괴되면, 절연이 파괴된 부분을 통해서 전계가 방출된다. 본 발명의 복수의 감지부(110)는 이러한 전계를 검출하여 부분 방전 및 누전을 감지한다. 복수의 감지부(110)의 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
스위칭부(121)는 판단부(150)로부터 입력되는 선택 제어 신호에 따라서 복수의 감지부(110) 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 감지부(110)와 증폭부(131)를 연결시켜 선택된 감지부(110)로부터 입력된 감지 신호를 증폭부(131)로 출력한다. 스위칭부(121)는 선택 제어 신호에 따라서 복수의 감지부(110)를 일정한 시간 주기로 순차적으로 증폭부(131)와 연결시킬 수도 있고, 선택 제어 신호에 따라서 특정 감지부(110)만을 임의의 시간에 증폭부(131)로 연결시킬 수도 있다.
증폭부(131)는 복수의 감지부(110)와 일대일로 각각 연결되어 감지부(110)에서 출력된 감지 신호를 증폭하여 필터링부(141)로 출력한다. 절연이 파괴되어 부분 방전 및 누전이 일어나는 경우, 해당 영역에서 발생하는 전계는 매우 미약하므로, 후술하는 바와 같이, 커패시터, 인덕터 및 저항으로 구성되는 감지부(110)에서 발생되는 감지 신호 역시 매우 미약하다. 따라서, 증폭부(131)는 이후의 처리과정에서 발생되는 노이즈에 대해서 감지 신호를 식별할 수 있도록 감지신호를 증폭하여 필터링부(141)로 출력한다.
필터링부(141)는 증폭부(131)를 통해서 입력되는 감지 신호에 대해서 노이즈 필터링을 수행하여 상기 판단부(150)로 출력한다. 상술한 바와 같이, 감지부(110)는 차량의 복수의 위치에 설치되는 반면, 스위칭부(121), 증폭부(131), 필터링부(141), 및 판단부(150)는 차량의 사전에 정의된 한 곳에 설치되므로, 감지부(110)부터 스위칭부(121)까지는 케이블을 통해서 연결된다. 따라서, 감지 신호가 케이블을 통해서 전송되는 동안에 노이즈가 발생하며, 필터링부(141)는 특정 주파수 대역의 신호만을 필터링함으로써 노이즈를 제거한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 필터링부(141)는 밴드 패스 필터(BPF)로 구현되었으나, 감지 신호의 주파수 대역에 따라서 하이 패스 필터 또는 로우 패스 필터로 구현될 수도 있다.
판단부(150)는 일정한 시간 주기로 선택 제어 신호를 스위칭부(121)로 출력하고, 필터링부(141)로부터 입력된 감지 신호를 분석하여 부분 방전 및 누전 여부를 판단한다. 부분 방전 또는 누전이 발생한 것으로 판단하면, 판단부(150)는 CAN 통신을 통해서 BMS(Battery Management System) 및 PRA(Power Relay Assembly)로 부분 방전 및 누전 사실을 통지하고, 전원 공급을 차단하도록 제어신호를 출력하여, PRA의 동작을 중단시키고, 모니터 및 클러스터와 연계하여 경고등 및 경고벨과 함께 부분 방전 및 누전이 발생한 영역 및 위험 상황을 사용자에게 표시하는 등의 위험 상황에 대한 조치를 취한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지부(110)의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2를 더 참조하면, 본 발명의 감지부(110)는 도 2 에 도시된 바와 같은 등가회로로 나타낼 수 있다. 차량에 결함(defect)에 의해서 절연이 파괴된 영역에서 발생하는 전계 펄스(E(t))는 도 2에 도시된 바와 같이, 측정 대상(예컨대, 차량의 인버터, 컨버터 등) 표면의 법선 방향으로 발생하고, 이러한 전계 펄스는 용량성 프로브(112:Ce)에서 검출된다. 부분 방전에 의해서 용량성 프로브(112)에서 검출된 검출 신호의 펄스 크기는 프로브(112)의 단면적과 입사변위전류밀도에 비례하고, 검출 신호의 주파수 응답은 결합 회로부(114)의 검출 임피던스(Z)와 스위칭부(121)를 통해서 연결되는 증폭부(131)의 입력 임피던스에 의해서 결정된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지부(110)의 설치예를 도시한 도면이다. 도 3을 더 참조하면, 용량성 프로브(112)가 부분 방전 및 누설 전류 측정 대상물 표면에 도 3에 도시된 바와 같이 설치되고, 용량성 프로브(112)는 결합 회로부(114)와 연결된다.
용량성 프로브(112)는 두 개의 평면형 전극이 서로 대향되도록 배치되고, 그 사이에 유전체가 채워진 커패시터로 구성될 수 있고, 검출신호의 전송에는 고주파 특성이 우수하고, 특성임피던스가 50 [Ω]인 동축 케이블을 사용하였다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법을 설명하는 도면이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법은, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 부분 방전 및 누전 감지 시스템에서 수행되므로, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 기능들은, 비록 명시적으로 설명되지 않는다 하더라도 본 발명의 부분 방전 및 누전 감지 방법에 모두 포함됨을 주의해야 한다.
도 4를 더 참조하면, 먼저, 인버터, 컨버터, 모터 등과 같이 전력 계통의 복수의 부품(100)이 설치된 위치에 각각 감지부(110)가 설치되고, 감지부(110)는 절연이 파괴된 영역에서 발생되는 전계 펄스를 감지하여 감지 신호를 발생시킨다(S411). 이 때, 제 S411 단계는 후술하는 제 S421 단계 내지 제 S471 단계가 수행되는 동안에도 지속적으로 실행되고 있음을 주의해야 한다.
한편, 판단부(150)는 부분 방전 및 누전 여부를 판단할 위치에 설치된 감지부(110)를 선택하도록 지시하는 선택 제어 신호를 생성하여 스위칭부(121)로 출력한다(S421). 판단부(150)는 복수의 감지부(110)가 일정한 시간 주기로 순차적으로 선택되도록 선택 제어신호를 생성하여 출력할 수 있다.
스위칭부(121)는 판단부(150)로부터 선택 제어신호를 수신하고, 선택 제어신호가 나타내는 감지부(110)를 식별하여 선택된 감지부(110)를 증폭부(131)에 연결시킨다(S431).
스위칭부(121)를 통해서 감지신호를 입력받은 증폭부(131)는 감지신호를 증폭하여 노이즈 필터링부(141)로 출력하고(S441), 노이즈 필터링부(141)는 증폭부(131)로부터 입력받은 감지 신호에 대해서 노이즈 필터링을 수행하여 판단부(150)로 출력한다(S451). 상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서 필터링부(141)는 밴드 패스 필터로 구현되어 특정 주파수 대역의 감지 신호 펄스만을 판단부(150)로 출력하지만, 설계 사양에 따라서 로우 패스 필터 또는 하이 패스 필터로 구현될 수 있음은 상술한 바와 같다.
판단부(150)는 입력된 감지 신호를 조사하여 부분 방전 및 누전 여부를 판단하고(S461), 부분 방전 및 누전이 발생했다고 판단되면 CAN 통신을 통해서 BMS(Battery Management System) 및 PRA로 부분 방전 및 누전 사실을 통지하는 동시에 전원 공급을 차단하도록 지시하는 제어 신호를 출력하여 PRA의 동작을 중단시키고, 모니터 및 클러스터와 연계하여 경고등 및 경고벨과 함께 부분 방전 및 누전이 발생한 영역 및 위험 상황을 사용자에게 표시함으로써, 위험 상황 발생에 따른 조치를 취한다(S471).
한편, 상기 제 S461 단계에서, 부분 방전 및 누전이 발생하지 않았다고 판단되는 경우에, 상기 제 S421 단계로 진행하여, 판단부(150)는 스위칭부(121)가 다른 감지부(110)를 선택하도록 선택 제어신호를 발생시켜서 스위칭부(121)로 출력하고, 상술한 제 S441 단계부터 다시 순차적으로 실행된다.
지금까지 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법을 설명하였다.
이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법을 설명한다. 제 2 실시예의 경우에는, 증폭부가 감지부와 일대일로 대응되도록 설치된다는 점에서 제 1 실시예와 차이가 있고, 나머지 구성은 제 1 실시예와 동일하므로, 차이점을 중심으로 간략하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 시스템은 복수의 감지부(110), 복수의 감지부(110)와 각각 연결되는 복수의 증폭부(132), 스위칭부(122), 필터링부(142) 및 판단부(150)를 포함한다.
복수의 감지부(110)는 차량에 설치된 인버터, 컨버터, 모터 등과 같은 변압기에 해당하는 구성 또는 전력 계통의 부품(100)이 설치된 복수에 위치에 각각 설치되어, 해당 위치에서 발생하는 차량의 초기 부분 방전을 감지하여 부분 방전 및 누전 감지 신호를 증폭부(132)로 출력한다.
복수의 증폭부(132)는 복수의 감지부(110)와 일대일로 각각 연결되어 감지부(110)에서 출력된 감지 신호를 증폭하여 스위칭부(122)로 출력한다. 절연이 파괴되어 부분 방전 및 누전이 일어나는 경우, 해당 영역에서 발생하는 전계는 매우 미약하므로, 후술하는 바와 같이, 커패시터, 인덕터 및 저항으로 구성되는 감지부(110)에서 발생되는 감지 신호 역시 매우 미약하다. 따라서, 증폭부(132)는 이후의 처리과정에서 발생되는 노이즈에 대해서 감지 신호를 식별할 수 있도록 감지신호를 증폭하여 스위칭부(122)로 출력한다.
스위칭부(122)는 판단부(150)로부터 입력되는 선택 제어 신호에 따라서 복수의 감지부(110) 및 이에 대응되는 증폭부(132) 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 증폭부(132)와 필터링부(142)를 연결시켜 증폭부(132)로부터 입력된 감지 신호를 필터링부(142)로 출력한다. 스위칭부(122)는 선택 제어 신호에 따라서 복수의 증폭부(132)를 일정한 시간 주기로 순차적으로 필터링부(142)와 연결시킬 수도 있고, 선택 제어 신호에 따라서 특정 증폭부(132)만을 임의의 시간에 필터링부(142)로 연결시킬 수도 있다.
필터링부(142)는 스위칭부(122)를 통해서 입력되는 감지 신호에 대해서 노이즈 필터링을 수행하여 상기 판단부(150)로 출력한다. 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에서는 필터링부(142)는 밴드 패스 필터(BPF)로 구현되었으나, 제 1 실시예와 마찬가지로, 감지 신호의 주파수 대역에 따라서 하이 패스 필터 또는 로우 패스 필터로 구현될 수도 있다.
판단부(150)는 일정한 시간 주기로 선택 제어 신호를 스위칭부(122)로 출력하고, 필터링부(142)로부터 입력된 감지 신호를 분석하여 부분 방전 및 누전 여부를 판단한다. 부분 방전 또는 누전이 발생한 것으로 판단하면, 판단부(150)는 CAN 통신을 통해서 BMS(Battery Management System) 및 PRA(Power Relay Assembly)로 부분 방전 및 누전 사실을 통지하고, 전원 공급을 차단하도록 제어신호를 출력하여, PRA의 동작을 중단시키고, 모니터 및 클러스터와 연계하여 경고등 및 경고벨과 함께 부분 방전 및 누전이 발생한 영역 및 위험 상황을 사용자에게 표시하는 등의 위험 상황에 대한 조치를 취한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법을 설명하는 도면이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 방전 및 누전 감지 방법은, 도 5를 참조하여 설명한 부분 방전 및 누전 감지 시스템에서 수행되므로, 도 5를 참조하여 설명한 기능들은, 비록 명시적으로 설명되지 않는다 하더라도 제 2 실시예의 부분 방전 및 누전 감지 방법에 모두 포함된다.
도 6을 더 참조하면, 먼저, 인버터, 컨버터, 모터 등과 같이 전력 계통의 복수의 부품(100)이 설치된 위치에 각각 감지부(110) 및 증폭부(132)가 설치되고, 감지부(110)는 절연이 파괴된 영역에서 발생되는 전계 펄스를 감지하여 감지 신호를 발생시키며, 증폭부(132)는 감지 신호를 증폭한다(S412). 이 때, 제 S412 단계는 후술하는 제 S422 단계 내지 제 S472 단계가 수행되는 동안에도 지속적으로 실행되고 있음을 주의해야 한다.
한편, 판단부(150)는 부분 방전 및 누전 여부를 판단할 위치에 설치된 감지부(110) 및 이에 연결된 증폭부(132)를 선택하도록 지시하는 선택 제어 신호를 생성하여 스위칭부(122)로 출력한다(S422). 판단부(150)는 복수의 감지부(110) 및 이에 대응되는 증폭부(132)가 일정한 시간 주기로 순차적으로 선택되도록 선택 제어신호를 생성하여 출력할 수 있다.
스위칭부(122)는 판단부(150)로부터 선택 제어신호를 수신하고, 선택 제어신호가 나타내는 감지부(110) 및 이에 대응되는 증폭부(132)를 식별하여 선택된 증폭부(132)를 필터링부(142)에 연결시킨다(S442).
스위칭부(122)를 통해서 증폭된 감지신호를 입력받은 필터링부(142)는 노이즈 필터링을 수행하여 감지 신호를 판단부(150)로 출력한다(S452). 상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서 필터링부(142)는 밴드 패스 필터로 구현되어 특정 주파수 대역의 감지 신호 펄스만을 판단부(150)로 출력하지만, 설계 사양에 따라서 로우 패스 필터 또는 하이 패스 필터로 구현될 수 있음은 상술한 바와 같다.
판단부(150)는 입력된 감지 신호를 조사하여 부분 방전 및 누전 여부를 판단하고(S462), 부분 방전 및 누전이 발생했다고 판단되면 CAN 통신을 통해서 BMS(Battery Management System) 및 PRA로 부분 방전 및 누전 사실을 통지하는 동시에 전원 공급을 차단하도록 지시하는 제어 신호를 출력하여 PRA의 동작을 중단시키고, 모니터 및 클러스터와 연계하여 경고등 및 경고벨과 함께 부분 방전 및 누전이 발생한 영역 및 위험 상황을 사용자에게 표시함으로써, 위험 상황 발생에 따른 조치를 취한다(S472).
한편, 상기 제 S462 단계에서, 부분 방전 및 누전이 발생하지 않았다고 판단되는 경우에, 상기 제 S422 단계로 진행하여, 판단부(150)는 스위칭부(122)가 다른 감지부(110) 및 증폭부(132)를 선택하도록 선택 제어신호를 발생시켜서 스위칭부(122)로 출력하고, 상술한 제 S442 단계부터 다시 순차적으로 실행된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 감지부
112 용량성 프로브
121,122 스위칭부
131,132 증폭부
141,142 필터링부
150 판단부

Claims (16)

  1. 차량의 복수에 위치에 각각 설치되어 방전 및 누전 여부에 대한 감지 신호를 출력하는 복수의 감지부;
    선택 제어 신호에 대응하여 상기 복수의 감지부 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 감지부로부터 입력된 감지 신호를 출력하는 스위칭부; 및
    상기 선택 제어 신호를 상기 스위칭부로 출력하고, 상기 스위칭부로부터 상기 선택된 감지부에서 출력한 감지 신호를 입력받아 상기 선택된 감지부가 설치된 위치의 방전 및 누전 여부를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭부에서 출력된 신호를 증폭하여 상기 판단부로 출력하는 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 증폭부에서 출력되는 감지 신호에 대해서 노이즈 필터링을 수행하여 상기 판단부로 출력하는 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 감지부에서 출력된 신호를 각각 증폭하여 상기 스위칭부로 출력하는 복수의 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭부에서 출력되는 감지 신호에 대해서 노이즈 필터링을 수행하여 상기 판단부로 출력하는 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 판단부는 일정한 시간 주기로 상기 복수의 감지부를 순차적으로 선택하도록 상기 선택 제어 신호를 상기 스위칭부로 출력하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 판단부는
    방전 및 누전이 발생했다고 판단되면, BMS(Battery Management System) 및 PRA(Power Relay Assembly)로 제어 신호를 출력하여 차량의 전원을 공급을 차단하고, 사용자에게 방전 및 누전 발생 영역을 알리는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 감지부는
    설치된 위치에서 방출되는 전계를 검출하여 방전 및 누전 감지신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 시스템.
  9. (a) 차량의 복수의 위치에 각각 설치된 복수의 감지부에서 방전 및 누전 여부에 대한 감지 신호를 출력하는 단계;
    (c) 판단부에서 선택 제어신호를 생성하여 스위칭부로 출력하는 단계;
    (e) 상기 스위칭부에서 상기 선택 제어신호에 따라서 상기 복수의 감지부 중에서 선택된 감지부로부터 입력된 감지 신호를 출력하는 단계; 및
    (h) 상기 판단부가 감지 신호를 입력받아 방전 및 누전 여부를 판단하고, 방전 및 누전이 발생하지 않은 경우에는 상기 (c) 단계로 진행하여 선택되지 않은 감지부를 선택하도록 선택 제어신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 (e) 단계와 상기 (h) 단계 사이에
    (f) 상기 스위칭부에서 출력된 감지 신호를 증폭부에서 증폭하여 상기 판단부로 출력하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (h) 단계에서, 상기 판단부는 상기 증폭부로부터 감지 신호를 입력받아 방전 및 누전 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 (f) 단계와 상기 (h) 단계 사이에
    (g) 상기 증폭부에서 출력된 감지 신호에 대해서 필터링부에서 노이즈 필터링을 수행하여 상기 판단부로 출력하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (h) 단계에서, 상기 판단부는 노이즈가 제거된 감지 신호를 조사하여 방전 및 누전 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 (a) 단계와 상기 (c) 단계 사이에
    (b) 상기 감지부로부터 입력된 상기 감지 신호를 증폭부에서 증폭하여 상기 스위칭부로 출력하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (e) 단계에서, 상기 스위칭부는 상기 복수의 감지부와 각각 연결된 복수의 증폭부들 중에서 상기 선택 제어신호에 따라서 선택된 증폭부로부터 입력된 증폭된 감지 신호를 상기 판단부로 출력하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 (e) 단계와 상기 (h) 단계 사이에
    (f) 상기 스위칭부에서 출력된 감지 신호에 대해서 필터링부에서 노이즈 필터링을 수행하여 상기 판단부로 출력하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (h) 단계에서, 상기 판단부는 노이즈가 제거된 감지 신호를 조사하여 방전 및 누전 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서,
    상기 판단부는 일정한 시간 주기로 상기 복수의 감지부를 순차적으로 선택하도록 상기 선택 제어 신호를 생성하여 상기 스위칭부로 출력하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 (h) 단계에서 방전 및 누전이 발생했다고 판단되면, 상기 판단부가 BMS(Battery Management System) 및 PRA(Power Relay Assembly)로 제어신호를 출력하여 차량의 전원 공급을 차단하고, 사용자에게 방전 및 누전 영역을 알리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 방법.
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서
    상기 감지부는 설치된 위치에서 방출되는 전계를 검출하여 방전 및 누전 감지신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 부분 방전 및 누전 감지 방법.
KR1020120124045A 2012-11-05 2012-11-05 부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법 KR101380575B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120124045A KR101380575B1 (ko) 2012-11-05 2012-11-05 부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120124045A KR101380575B1 (ko) 2012-11-05 2012-11-05 부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101380575B1 true KR101380575B1 (ko) 2014-04-01

Family

ID=50656328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120124045A KR101380575B1 (ko) 2012-11-05 2012-11-05 부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101380575B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9915693B2 (en) 2014-11-26 2018-03-13 Hyundai Motor Company System and method for diagnosing insulation-breakdown of vehicle component

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990025011U (ko) * 1997-12-16 1999-07-05 정몽규 전기 자동차의 누설전류 검출장치
KR20080030753A (ko) * 2006-10-02 2008-04-07 현대자동차주식회사 고전압 차량의 감전방지용 안전보호장치
KR20080090899A (ko) * 2007-04-06 2008-10-09 주식회사 현대오토넷 차량용 전장품의 노이즈 테스트 시스템 및 그 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990025011U (ko) * 1997-12-16 1999-07-05 정몽규 전기 자동차의 누설전류 검출장치
KR20080030753A (ko) * 2006-10-02 2008-04-07 현대자동차주식회사 고전압 차량의 감전방지용 안전보호장치
KR20080090899A (ko) * 2007-04-06 2008-10-09 주식회사 현대오토넷 차량용 전장품의 노이즈 테스트 시스템 및 그 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9915693B2 (en) 2014-11-26 2018-03-13 Hyundai Motor Company System and method for diagnosing insulation-breakdown of vehicle component

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101050870B1 (ko) 초음파를 이용한 변압기 진단 시스템
KR101820162B1 (ko) 직렬아크의 고정도 검출시스템
KR101534774B1 (ko) Ir과 uv 그리고 tev 검출에 의한 열화감시 진단 기능을 갖는 배전반(고압배전반, 저압배전반, 분전반, 모터제어반)
KR101033673B1 (ko) 다기능 수배전반
KR20160025068A (ko) 부분방전 검출 시스템
EP2860536A1 (en) Integrated corona fault detection
JP2017529818A (ja) 光起電力システムにおけるアークを検出するための方法およびアークの検出装置
US20130275063A1 (en) System for detecting partial discharge signal and method thereof
KR101380575B1 (ko) 부분 방전 및 누전 감지 시스템 및 방법
JP5599982B2 (ja) 高圧受電設備の絶縁劣化診断装置
KR101456137B1 (ko) 과도 대지 전압 신호를 이용하여 아크와 코로나 방전을 검출하는 배전반(고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반)
KR101932260B1 (ko) 감지센서와 컨트롤러를 이용한 절연파괴 상시감지 장치가 구비된 배전반
KR101972325B1 (ko) 개폐기의 고장 진단 장치 및 그 방법
KR101334030B1 (ko) 변압기의 이상 감지 시스템
KR101456134B1 (ko) 아크와 코로나 발생에 따른 배전반(고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반)의 과도 대지 전압 검출 방법
KR101538999B1 (ko) 부분방전 진단장치
CN106970306A (zh) 一种开关柜局部放电监测系统和监测方法
KR101205048B1 (ko) 전기 안전 모니터링 장치
US20210132157A1 (en) Electrical device partial discharge monitoring
US20130234514A1 (en) Power supply appliance and power supply system with an appliance such as this
KR102188561B1 (ko) 스파크 검출 장치
CN212514908U (zh) 粘连检测设备
JP2014044841A (ja) 直流高圧遮断器のアーク検出装置
KR101956192B1 (ko) 전력 제어 설비의 아크 검출 장치 및 방법
KR101986491B1 (ko) 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180126

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190125

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200205

Year of fee payment: 7