KR101470552B1 - 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법 - Google Patents

고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법 Download PDF

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Abstract

고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는, 배터리의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 절연 저항 측정부 및 제2 절연 저항 측정부; 상기 배터리의 음극 단자 및 양극 단자에 각각 연결되는 제1 진단부 및 제2 진단부; 상기 제1 절연 저항 측정부와 상기 제2 절연 저항 측정부를 각각 상기 양극 단자와 음극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제1 및 제2 회로를 형성하는 제1 스위치 및 제2 스위치; 상기 제1 진단부와 상기 제2 진단부를 각각 상기 음극 단자와 양극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제3 및 제4 회로를 형성하는 제3 스위치 및 제4 스위치; 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부에 인가된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 제1 및 제2 진단 검출 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및 상기 제1 내지 제4 스위치부에 제어신호를 출력하고, 상기 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 제어부;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치의 본래의 기능을 이용하여 고장 여부를 자가 진단 할 수 있다.

Description

고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법{ISOLATION RESISTANCE MEASUREMENT APPARATUS HAVING MALFUNCTION SELF-DIAGNOSING FUNCTION AND MALFUNCTION SELF-DIAGNOSING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 배터리의 절연 저항 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같이 고전압을 요구하는 배터리 전원 공급 시스템에 채용된 배터리의 절연 저항을 측정할 수 있는 장치의 고장 여부를 자가 진단할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하여 구동할 수 있는 전기 제품에 대한 관심이 높아지고 있다.
이에 따라 모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며 수요의 형태 역시 다양해지고 있다. 따라서 다양한 요구에 부응할 수 있게 이차전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
한편, 고출력, 대용량 이차전지를 사용하는 전기차나 하이브리드 자동차 같은 장치에서는 이차전지와 장치 간의 절연 상태가 잘 유지될 필요가 있다. 이차전지의 절연상태가 유지되지 않으면 누설전류가 발생하여 여러 가지 문제를 야기하기 때문이다. 참고로, 누설전류는 예상치 못한 이차전지의 방전이나 장치에 구비된 전자 기기들의 오작동을 일으킨다. 또한 전기차와 같이 고전압 배터리를 사용하는 장치에서는 사람에게 치명적인 감전피해를 줄 수 있다.
위와 같은 누설전류로 인한 문제를 해결하기 위해 이차전지의 절연저항을 계산하여 이차전지의 절연 상태가 잘 유지되고 있는지 판별하는 다양한 절연 저항 측정 장치가 개발되어 사용되고 있다. 그런데 절연 저항 측정 장치에 고장이 발생하여 절연 저항값의 계산이 정확하게 이루어지지 않으면 장치 사용의 효과가 반감되어 누설전류로 인해 상술한 여러 가지 문제들을 해결할 수 없게 된다. 따라서, 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 장치 내에서 자가 진단할 수 있는 기능이 추가적으로 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하여 착안된 것으로서, 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는, 배터리의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 절연 저항 측정부 및 제2 절연 저항 측정부; 상기 배터리의 음극 단자 및 양극 단자에 각각 연결되는 제1 진단부 및 제2 진단부; 상기 제1 절연 저항 측정부와 상기 제2 절연 저항 측정부를 각각 상기 양극 단자와 음극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제1 및 제2 회로를 형성하는 제1 스위치 및 제2 스위치; 상기 제1 진단부와 상기 제2 진단부를 각각 상기 음극 단자와 양극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제3 및 제4 회로를 형성하는 제3 스위치 및 제4 스위치; 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부에 인가된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 제1 및 제2 진단 검출 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및 상기 제1 내지 제4 스위치부에 제어신호를 출력하고, 상기 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 제어부;를 포함한다.
바람직하게, 상기 제2 절연 저항 측정부는 DC 전원 인가부;를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 제1 및 제2 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출하고, 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출한 후, 상기 절연 저항값과 진단 저항값을 비교하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출하고, 상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값이 상기 제1 및 제2 진단부의 저항값과 비교하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는 지 여부를 통해 고장 여부를 판별한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 절연 검출 전압과 상기 진단 검출 전압을 비교하여 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별한다.
일 측면에 따르면, 상기 제어부는 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00001
(VBat: 배터리의 전압값, V1: 제1 절연 검출 전압, V2: 제2 절연 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항의 저항값, R2: 제2 저항의 저항값, RLeak(+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak (-): 음극 단자측 절연 저항값)
또한 상기 제어부는 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00002
(VBat: 배터리의 전압값, V3: 제1 진단 검출 전압, V4: 제2 진단 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항의 저항값, R2: 제2 저항의 저항값, R3: 제1 진단부의 저항값, R4: 제2 진단부의 저항값, RLeak (+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak(-): 음극 단자측 절연 저항값, RDiag (+): 양극 단자측 진단 저항값, RDiag (-): 음극 단자측 진단 저항값)
바람직하게, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는 배터리의 전압값, DC 전원 인가부의 전압값, 제1 및 제2 절연 저항 측정부의 저항값, 제1 및 제2 진단부의 저항값, 산출된 양극 및 음극 단자측 절연 저항값 및 산출된 양극 및 음극 단자측 진단 저항값을 저장하는 메모리부;를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는 외부 디바이스와 통신 인터페이스를 형성하는 전송부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부를 통해서 외부 디바이스로 전송한다. 이 경우, 상기 외부 디바이스는 배터리 분석 장치 또는 배터리가 탑재된 시스템의 제어 장치일 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는 고장 여부를 시각적 또는 청각적으로 출력하는 경고부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 절연 저항 측정 장치가 고장난 경우 상기 경고부를 통해 절연 저항 측정 장치의 고장 사실을 시각적 또는 청각적으로 경고할 수 있도록 경고 신호를 출력한다.
상기 기술적 과제는, 배터리의 양극 단자 또는 음극 단자에 연결되는 절연 저항 측정부; 상기 배터리의 음극 단자 또는 양극 단자에 연결되는 진단부; 상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 상기 배터리의 양극 단자 또는 음극 단자에 선택적으로 연결시키고, 상기 절연 저항 측정부의 타측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부에 선택적으로 연결시키며, 상기 진단부를 상기 배터리의 음극 단자 또는 양극 단자에 선택적으로 연결시키는 스위치부; 상기 절연 저항 측정부에 인가되는 절연 검출 전압과 상기 진단부에 인가되는 진단 검출 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및 상기 스위치부에 제어신호를 출력하고, 상기 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 제어부;를 포함하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치에 의해서도 달성이 가능하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연 저항 측정 방법은, 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 배터리의 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 자가 진단하는 방법으로서, (a) 상기 절연 저항 측정 모드를 형성한 후 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압을 검출하는 단계; (b) 상기 고장 자가 진단 모드를 형성한 후 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압을 검출하는 단계; 및 (c) 상기 절연 검출 전압과 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;를 포함한다.
상기 기술적 과제는, 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드) 및 진단부의 연결 상태(고장 자가 진단 모드)에서 절연 저항 측정부로부터 검출되는 제1 및 제2 절연 검출 전압과 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 배터리의 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 진단하는 방법으로서, (a) 상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 상기 배터리의 양극 또는 음극 단자에 연결하고 상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부에 연결하여 절연 저항 측정 모드를 형성한 후, 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압을 검출하는 단계; (b) 상기 진단부를 상기 배터리의 음극 또는 양극 단자에 연결하여 제1 및 제2 진단 모드를 형성한 후, 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압을 검출하는 단계; 및 (c) 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법에 의해서도 달성이 가능하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치의 본래의 기능을 이용하여 고장 여부를 자가 진단 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 절연 저항 측정 장치에 최소한의 부품만 부가하여 고장 자가 진단 기능을 구현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전송부를 통해서 배터리가 장착된 장치의 제어기나 외부 디바이스로 절연 저항 측정 장치의 고장 사실을 알릴 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 고장 발생시 경고부를 통해서 사용자에게 절연 저항 측정 장치의 고장 발생사실을 경고하여 사용자로 하여금 적절한 조치를 취하게 할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치가 연결된 배터리 전원 공급 시스템의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 3은 제1 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4는 제2 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 5는 제3 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제3 회로의 등가회로이다.
도 7은 제4 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 8은 도 7에 도시된 제4 회로의 등가회로이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)가 연결된 배터리 전원 공급 시스템의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는, 다수의 셀이 직렬 및/또는 병렬 연결되어 셀 어셈블리를 이루는 배터리(10)와, 상기 배터리(10)에서 출력된 전력을 공급받는 부하(20)로 구성된 배터리 전원 공급 시스템에서 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 연결되어 있다.
상기 배터리(10)는 전기에너지 저장수단으로 재충전이 가능한 다수의 단위 셀이 전기적으로 연결된 구조를 가진다. 상기 단위 셀은 울트라 커패시터를 포함하는 전기 이중층 커패시터 또는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등과 같은 2차 전지이다. 일 예로, 상기 배터리(10)가 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리인 경우 상기 배터리(10)는 200V 이상의 고전압 DC 전력을 출력한다. 하지만, 본 발명이 배터리의 종류, 출력전압, 충전용량 등에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기 부하(20)는 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 구동 모터(M), DC to DC 컨버터(미도시) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 부하(20)에는 구동 모터(M)에서 발생하는 노이즈(Noise)를 제거하기 위해서 DC/DC 캡(C1)과 Y-캡(C2, C3)이 포함될 수 있다. DC/DC 캡(C1)은 용량이 큰 커패시터를 채용하여 구동 모터(M)에서 발생되는 고주파 노이즈를 제거하고, Y-캡(C2, C3)은 구동 모터(M)에서 발생되는 저주파 노이즈를 제거한다.
본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)는 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 연결되어 배터리(10)의 절연 저항을 측정한다. 상기 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)의 구성에 대해서는 이하에서 도 2를 참조하여 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)는, 제1 절연 저항 측정부(110), 제2 절연 저항 측정부(120), 제1 진단부(R3), 제2 진단부(R4), 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 제4 스위치(SW4), 전압 검출부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
상기 제1 스위치(SW1)는 상기 제1 절연 저항 측정부(110)를 배터리(10)의 양극 단자에 연결시킨다. 상기 제1 스위치(SW1)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해 온 오프 동작을 한다. 따라서, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해서 배터리(10)의 양극 단자에 연결된다. 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해서 상기 제1 절연 저항 측정부(110)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되어 형성된 회로를 제1 회로라 명명한다. 제1 회로가 형성되었을 때, 배터리(10)의 양극 단자 측으로부터 인가되는 전압이 상기 제1 절연 저항 측정부(110)에 인가된다.
상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제2 절연 저항 측정부(120)를 배터리(10)의 음극 단자에 연결시킨다. 상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해 온 오프 동작을 한다. 따라서, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해서 배터리(10)의 음극 단자에 연결된다. 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해서 상기 제2 절연 저항 측정부(120)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되어 형성된 회로를 제2 회로라 명명한다. 제2 회로가 형성되었을 때, 배터리(10)의 음극 단자 측으로부터 인가되는 전압이 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 인가된다.
상기 제3 스위치(SW3)는 상기 제1 진단부(R3)를 배터리(10)의 음극 단자에 연결시킨다. 상기 제3 스위치(SW3)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해 온 오프 동작을 한다. 따라서, 상기 제1 진단부(R3)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해서 배터리(10)의 음극 단자에 연결된다. 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해서 상기 제1 절연 저항 측정부(110)가 배터리(10)의 양극 단자에, 상기 제1 진단부(R3)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되어 형성된 회로를 제3 회로라 명명한다. 제3 회로가 형성되었을 때, 배터리(10)의 양극 단자 측으로부터 인가되는 전압이 상기 제1 절연 저항 측정부(110)에 인가된다.
상기 제4 스위치(SW4)는 상기 제2 진단부(R4)를 배터리(10)의 양극 단자에 연결시킨다. 상기 제4 스위치(SW4)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해 온 오프 동작을 한다. 따라서, 상기 제2 진단부(R4)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해서 배터리(10)의 양극 단자에 연결된다. 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해서 상기 제2 절연 저항 측정부(120)가 배터리(10)의 음극 단자에, 상기 제2 진단부(R4)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되어 형성된 회로를 제4 회로라 명명한다. 제4 회로가 형성되었을 때, 배터리(10)의 음극 단자 측으로부터 인가되는 전압이 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 인가된다.
바람직하게, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)는 DC 전원 인가부(DC)를 더 포함한다. 이는 제2 회로 또는 제4 회로가 형성되었을 때, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 양 전압을 인가하므로써, 상기 전압 검출부(130)에서 0이 아닌 전압값을 센싱할 수 있도록 한다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)는 복수의 저항 소자를 포함한다. 복수의 저항 소자에 대한 저항값을 임의로 선택하여 배터리(10)에 의해 각 저항 소자에 인가되는 전압의 범위를 설정할 수 있다. 저항 소자의 값을 적절하게 선택하여 상기 전압 검출부(130)에서 센싱하는 전압의 범위를 5V이하로 하는 것이 하나의 실시예가 될 수 있다.
도 2에는 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)가 제1 및 제2 저항(R1, R2)으로 구성된 실시예를 도시하였으나, 상기 도시된 실시예에 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 도 2에 도시된 실시예는 본 발명의 이해를 돕고, 도면의 간소화를 위해 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)가 동일하게 제1 및 제2 저항(R1, R2)으로 구성된 실시예로 도시된 것임을 이해해야 한다. 저항 소자의 개수, 각 저항소자의 저항값 등이 다양하게 설정될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)는 동일한 저항값을 가질 수 있다. 도 2에는 상기 배터리(10)의 양극 단자와 음극 단자에 각각 연결되는 제1 및 제2 진단부(R3, R4)를 구별하기 위해 서로 다른 저항 소자로 도시한 것임을 이해해야 한다. 일 예로 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값은 500kΩ이 될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)는 복수의 저항 소자를 포함할 수 있다.
상기 전압 검출부(130)는 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)에 인가되는 절연 검출 전압 및 진단 검출 전압을 센싱한다. 상기 절연 검출 전압 및 진단 검출 전압은 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압이다. 상기 절연 검출 전압은 배터리(10)의 절연 저항값을 산출하는데 이용되고, 상기 진단 검출 전압은 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는데 이용된다.
본 명세서에서는 제1 회로가 형성되었을 때, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제1 절연 검출 전압(V1)이라고 명명한다. 제2 회로가 형성되었을 때, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제2 절연 검출 전압(V2)이라고 명명한다. 그리고, 제 3회로가 형성되었을 때, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제1 진단 검출 전압(V3)이라고 명명한다. 제4 회로가 형성되었을 때, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제2 진단 검출 전압(V4)이라고 명명한다. 상기 전압 검출부(130)는 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)과 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)에 대응하는 신호를 상기 제어부(140) 측으로 출력한다.
상기 제어부(140)는 상기 제1 내지 제4 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)의 스위치 온 오프 동작을 제어하는 신호를 출력한다. 상기 제어부(140)는 상기 제1 회로를 형성하기 위해 상기 제1 스위치(SW1)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때, 상기 제2 내지 제4 스위치(SW2, SW3, SW4)는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(140)는 상기 제2 회로를 형성하기 위해 상기 제2 스위치(SW2)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때, 상기 제1, 제3 및 제4 스위치(SW1, SW3, SW4)는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 그리고, 상기 제어부(140)는 상기 제3 회로를 형성하기 위해 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때, 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 마지막으로, 상기 제어부(140)는 상기 제4 회로를 형성하기 위해 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때, 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3)는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 이를 통해서, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(120)와 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)가 서로 다른 시점에 배터리(10)의 양극 단자와 음극 단자에 연결되도록 한다. 한편, 상기 제1 내지 제4 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)는 상호간에 구분을 위한 명명에 지나지 않으며, 상기 제어부(140)가 제어신호를 출력하는 순서를 의미하거나, 본 발명의 동작 순서를 나타내는 것은 아니다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)가 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 연결되지 않은 즉, 제1 및 제2 회로가 형성되는 모드를 '절연 저항 측정 모드'라고 명명한다. 또한, 본 명세서에서는 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)가 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 연결된 즉, 제3 및 제4 회로가 형성되는 모드를 '고장 자가 진단 모드'라고 명명한다.
상기 제어부(140)는 절연 저항 측정 모드에서 상기 전압 검출부(130)로부터 수신된 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2 )에 대응하는 신호를 수신한다. 그리고, 상기 제어부(140)는 고장 자가 진단 모드에서 상기 전압 검출부(130)로부터 수신된 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)에 대응하는 신호를 수신한다. 그러면, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)과 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별한다. 고장 판별 방법에 대해서는 이하에서 자세히 설명될 것이다.
한편, 상기 배터리(10)의 전압은 VBat으로 표시하였으며, 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 표시된 양극 단자측 절연 저항(RLeak (+))과 음극 단자측 절연 저항(RLeak (-))은 상기 배터리(10)의 절연 상태를 나타나는 가상의 저항값을 표현한 것이다. 따라서, 상기 배터리(10)의 절연 상태가 파괴되면, 양극 단자측 절연 저항(RLeak (+))과 음극 단자측 절연저항(RLeak (-))은 낮게 측정될 것이고, 이를 통해 누설 전류가 발생한 것으로 해석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)과 상기 제1 및 제2 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak (+),RLeak (-))을 산출하고, 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3,V4)과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag (+),RDiag (-))을 산출한다. 그리고 상기 양극 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak (+),RLeak (-))과 상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag (+),RDiag (-))을 비교하여 절연 저항 측정 장치(100)의 고장 여부를 판별한다.
이하 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)가 양극 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak (+),RLeak (-))과 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(+),RDiag(-))을 산출하는 알고리즘에 대해서 자세히 살펴보겠다.
도 3은 제1 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 절연 저항 측정 모드로서 제1 절연 저항 측정부(110)만이 배터리(10)의 양극 단자에 연결된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)에 흐르는 전류를 I1으로, 상기 양극 단자측 절연 저항(RLeak (+))에 흐르는 전류를 I2로, 상기 음극 단자측 절연 저항(RLeak (-))에 흐르는 전류를 I3로 표시하였다.
먼저, 제1 절연 검출 전압(V1)에 대한 값을 I1으로 표현하면, 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112013025916944-pat00003
상기 수학식 1을 I1에 대해서 정리하면, 아래의 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00004
그리고, 제1 절연 저항 측정부(110)와 양극 단자측 절연 저항(RLeak (+)) 사이는 병렬 관계이므로, 아래의 수학식 3과 같은 관계가 성립한다.
Figure 112013025916944-pat00005
상기 수학식 3을 I2에 대해서 정리하고 상기 수학식 2를 대입하면, 수학식 3을 아래의 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00006
한편, 접지와 연결된 노드 n을 기준으로 Kirchhoff의 전류 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 5가 도출된다.
Figure 112013025916944-pat00007
상기 수학식 2 및 4를 상기 수학식 5에 대입하고 I3에 대해서 정리하면, 상기 수학식 5를 아래의 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00008
한편, 도 3에 표시된 Mesh 1을 기준으로 Kirchhoff의 전압 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 7에 포함된 첫번째 행의 방정식이 도출된다. 그리고, 첫번째 행의 방정식을 상기 수학식 4 및 6을 통해 얻어진 I2와 I3를 이용하여 정리하면, 아래의 수학식 7에 포함된 마지막 행의 방정식을 유도할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00009
상기 수학식 7에 포함된 마지막 행의 방정식은 상기 양극 단자측 절연 저항값(RLeak (+)) 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak (-))을 산출하기 위한 연립 회로 방정식 중 하나로서 이하에서 설명될 나머지 회로 방정식과 함께 사용될 것이다.
도 4는 제2 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 절연 저항 측정 모드로서 제2 절연 저항 측정부(120)만이 배터리(10)의 음극 단자에 연결된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 흐르는 전류를 I1으로, 상기 음극 단자측 절연 저항(RLeak (-))에 흐르는 전류를 I2로, 상기 양극 단자측 절연 저항(RLeak (+))에 흐르는 전류를 I3로 표시하였다.
먼저, 제2 절연 검출 전압(V2)에 대한 값을 I1으로 표현하면, 아래의 수학식 8과 같이 표현된다.
Figure 112013025916944-pat00010
상기 수학식 8을 I1에 대해서 정리하면, 아래의 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00011
그리고, 제2 절연 저항 측정부(120)와 음극 단자측 절연 저항(RLeak (-)) 사이는 병렬 관계이므로, 아래의 수학식 10과 같은 관계가 성립한다.
Figure 112013025916944-pat00012
상기 수학식 10을 I2에 대해서 정리하고 상기 수학식 9를 대입하면, 수학식 10을 아래의 수학식 11과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00013
한편, 접지와 연결된 노드 n을 기준으로 Kirchhoff의 전류 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 12가 도출된다.
Figure 112013025916944-pat00014
상기 수학식 9 및 11을 상기 수학식 12에 대입하고 I3에 대해서 정리하면, 상기 수학식 12를 아래의 수학식 13과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00015
한편, 도 4에 표시된 Mesh 2을 기준으로 Kirchhoff의 전압 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 14에 포함된 첫번째 행의 방정식이 도출된다. 그리고, 첫번째 행의 방정식을 상기 수학식 11 및 13을 통해 얻어진 I2와 I3를 이용하여 정리하면, 아래의 수학식 14에 포함된 마지막 행의 방정식을 유도할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00016
상기 수학식 14에 포함된 마지막 행의 방정식은 상기 양극 단자측 절연 저항값(RLeak (+)) 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak (-))을 산출하기 위한 연립 회로 방정식 중 나머지 회로 방정식이다. 따라서, 상기 수학식 7에 포함된 마지막 행의 방정식과 상기 수학식 14에 포함된 마지막 행의 방정식을 연립하여 양극 단자측 절연 저항(RLeak (+))과 음극 단자측 절연 저항(RLeak (-))에 관한 해를 구하면, 다음과 같은 수학식 15를 얻을 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00017
상기 수학식 15에서 배터리의 전압값(VBat), 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 저항값 및 DC 전원 인가부의 전압값(VDC)은 알고 있는 값이며, 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)은 상기 전압 검출부(130)를 통해서 얻을 수 있다. 따라서, 상기 제어부(140)는 상기 전압 검출부(130)로부터 수신된 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)을 상기 수학식 15에 대입하여 배터리(10)의 양극 단자측 절연 저항값(RLeak (+))과 음극 단자측 절연 저항값(RLeak (-))을 각각 정량적으로 산출할 수 있다.
도 5은 제3 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 5를 참조하면, 고장 자가 진단 모드로서 제1 절연 저항 측정부(110)가 배터리(10)의 양극 단자에, 제1 고장 진단부(R3)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결된 것을 확인할 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 전압 검출부(130)가 전압을 센싱하는 것은 제1 절연 저항 측정부(110)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압이다. 따라서, 제2 저항(R2)을 기준으로 상기 제1 고장 진단부(R3)와 음극 단자측 절연 저항(RLeak (-))은 병렬 연결된 저항 소자에 지나지 않는다. 따라서, 상기 제1 고장 진단부(R3)와 음극 단자측 절연 저항(RLeak (-))을 합성 저항으로 고려하여 제3 회로를 해석하여도 결과에 영향을 미치지 않는다.
도 6은 도 5에 도시된 제3 회로의 등가회로이다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 고장 진단부(R3)와 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))을 합성 저항 소자 RDiag (-)(=R3//RLeak (-))로 표현하였다. 이로서, 상기 도 6은 앞서 설명한 도 3의 제1 회로와 유사한 회로가 되었다. 따라서, 상술한 수학식 1 내지 수학식 7에서 절연 검출 전압(V1, V2)을 진단 검출 전압(V3, V4)으로 대체하면, 수학식 1 내지 수학식 7을 제 3회로의 해석에 실질적으로 동일하게 적용할 수 있다.
한편, 도 7은 제4 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 7을 참조하면, 고장 자가 진단 모드로서 제2 절연 저항 측정부(110)가 배터리(10)의 음극 단자에, 제2 고장 진단부(R4)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결된 것을 확인할 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 전압 검출부(130)가 전압을 센싱하는 것은 제2 절연 저항 측정부(110)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압이다. 따라서, 제2 저항(R2)을 기준으로 상기 제2 고장 진단부(R4)와 양극 단자측 절연 저항(RLeak (+))은 병렬 연결된 저항 소자에 지나지 않는다. 따라서, 상기 제2 고장 진단부(R4)와 양극 단자측 절연 저항(RLeak (+))을 합성 저항으로 고려하여 제4 회로를 해석하여도 결과에 영향을 미치지 않는다.
도 8은 도 7에 도시된 제4 회로의 등가회로이다.
도 8을 참조하면, 상기 제2 고장 진단부(R4)와 양극 단자측 절연 저항(RLeak (+))을 합성 저항 소자 RDiag (+)(=R4//RLeak (+))로 표현하였다. 이로서, 상기 도 8은 앞서 설명한 도 4의 제2 회로와 유사한 회로가 되었다. 따라서, 상술한 수학식 8 내지 수학식 14에서 절연 검출 전압(V1, V2)을 진단 검출 전압(V3, V4)으로 대체하면, 수학식 8 내지 수학식 14를 제 4회로의 해석에 실질적으로 동일하게 적용할 수 있다.
상기 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 하기와 같은 수학식 16을 도출할 수 있다.
Figure 112013025916944-pat00018
상기 수학식 16에서 배터리의 전압값(VBat), 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 저항값, 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값 및 DC 전원 인가부의 전압값(VDC)은 알고 있는 값이며, 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)은 상기 전압 검출부(130)를 통해서 얻을 수 있다. 따라서, 상기 제어부(140)는 상기 전압 검출부(130)로부터 수신된 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)을 상기 수학식 16에 대입하여 배터리(10)의 양극 단자측 진단 저항값(RDiag (+))과 음극 단자측 진단 저항값(RDiag (-))을 각각 정량적으로 산출할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(140)는 상기 절연 저항값(RLeak (+),RLeak (-))과 상기 진단 저항값(RDiag (+),RDiag (-))을 상호 비교하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별한다. 상기 고장 자가 진단 모드에서는 절연 저항 측정 모드와 달리 제1 및 제2 진단부(R3, R4)가 추가적으로 연결되었기 때문에, 상기 진단 저항값(RDiag (+), RDiag (-))은 상기 절연 저항값(RLeak (+), RLeak (-))과 다른 값이 산출되어야 한다. 그러나, 상기 진단 저항값(RDiag (+), RDiag (-))과 상기 절연 저항값(RLeak (+), RLeak (-))이 상호 동일하거나 유사한 값으로 산출될 경우, 절연 저항 측정 장치(100)가 고장난 것으로 판별할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값(RDiag (+)) 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag (-))을 산출하고, 상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag (+), RDiag (-))이 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값과 비교하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는 지 여부를 통해 고장 여부를 판별한다.
상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자는 절연 상태가 유지되어야 하므로, 절연 저항(RLeak (+), RLeak (-))은 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)보다 높은 저항값을 갖는다. 또한, 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)는 상기 배터리(10)의 절연 저항(RLeak (+), RLeak (-))과 병렬 관계로 연결된다. 따라서, 고장 자가 진단 모드에서 산출되는 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag (+), RDiag (-))은 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값에 근사하게 산출될 것이다. 일 예로, 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값이 500kΩ일 경우, 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag (+), RDiag(-))은 500kΩ에 가까운 값으로 산출될 것이다.
따라서, 상기 제어부(140)는 산출된 양극 단자측 진단 저항값(RDiag (+))을 제1 진단부(R3)의 저항값에 비교하여, 또는 산출된 음극 단자측 진단 저항값(RDiag (-))을 제2 진단부(R4)의 저항값에 비교하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는 지 여부를 통해서 고장 여부를 판별할 수 있다. 상기 오차범위의 설정은 절연 저항 측정 장치의 정확성, 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값, 사용환경에 따른 절연 상태의 퇴화 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
한편, 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값은 미리 알고 있는 값이고, 상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag (+), RDiag (-))을 산출하는 알고리즘에 대해서는 도 5 내지 도 8과 수학식 16을 통해서 상술하였으므로, 반복적인 설명은 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)과 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)을 비교하여 상기 절연 저항 측정 장치(100)의 고장 여부를 판별한다.
절연 저항 측정 모드와 고장 자가 진단 모드는 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 연결 여부에 따라 서로 다른 제1 회로와 제3 회로, 제2 회로와 제4 회로를 형성한다. 따라서, 제1 절연 검출 전압(V1)과 제1 진단 검출 전압(V3)은 서로 다른 전압이 검출되어야 한다. 또한, 제2 절연 검출 전압(V2)과 제2 진단 검출 전압(V4)은 서로 다른 전압이 검출되어야 하는 것도 마찬가지이다. 그러나, 제1 절연 검출 전압(V1)과 제1 진단 검출 전압(V3), 또는 제2 절연 검출 전압(V2)과 제2 진단 검출 전압(V4)을 비교하여 실질적으로 동일하거나 유사한 전압이 측정되었다면, 상기 절연 저항 측정 장치(100)가 고장 난 것으로 판별할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상술한 수학식없이 고장 여부를 간단하게 판별할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는 배터리 전압값(VBat), DC 전원 인가부의 전압값(VDC), 제1 저항값(R1), 제2 저항값(R2), 제1 진단부(R3)의 저항값, 제2 진단부(R4)의 저항값, 산출된 양극 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak (+), RLeak (-)) 및 산출된 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag (+), RDiag (-))을 저장하는 메모리부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리부는 상기 제어부(140) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 상기 제어부(140)와 연결될 수 있다. 상기 메모리부는 RAM, ROM, EEPROM등 데이터를 기록하고 소거할 수 있다고 알려진 공지의 반도체 소자나 하드 디스크와 같은 대용량 저장매체로서, 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는 외부 디바이스와 통신 인터페이스를 형성하는 전송부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(140)는 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부를 통해서 외부 디바이스로 전송한다. 이 때, 상기 외부 디바이스는 배터리 분석 장치 또는 배터리가 탑재된 시스템의 제어 장치가 될 수 있다.
본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는 고장 여부를 시각적 또는 청각적으로 출력하는 경고부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(140)는 고장이 발생한 경우, 상기 경고부를 통해 고장이 발생한 사실을 시각적 또는 청각적으로 경고할 수 있도록 경고 신호를 출력할 수 있다.
일 예로, 상기 경고부는 LED, LCD, 알람 경보기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 경고부는 LED를 점멸하거나 LCD에 경고 메시지를 출력하거나 알람 부저음을 발생시켜 사용자에게 절연 저항 측정 장치의 고장 발생 사실을 경고할 수 있다. 또한, 상기 경고부는 상기 전송부와 연결된 외부 디바이스에 포함될 수 있다. 하지만 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다. 또한, 상기 LED, LCD 및 알람 경보기는 상기 경고부의 일 예시에 불과하며, 여러 가지 변형된 형태의 시각적 또는 청각적 알람 장치가 경고부로 채용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
상기 제어부(140)는 앞서 설명된 수학식 15를 이용한 절연 저항값(RLeak (+), RLeak(-))의 산출, 수학식 16을 이용한 진단 저항값(RDiag (+), RDiag (-))의 산출 및 다양한 제어 로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(140)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 상기 메모리부에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치(200)이 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치(200)는 절연 저항 측정부(210), 스위치부(220), 진단부(RDiag), 전압 검출부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.
상기 절연 저항 측정부(210) 및 상기 진단부(RDiag)는 상기 스위치부(220)에 포함된 스위치 소자의 온 오프 동작에 따라, 배터리(10)의 양극 단자 또는 음극 단자에 선택적으로 연결된다.
상기 스위치부(220)는 상기 절연 저항 측정부(210)의 일측 단부를 배터리(10)의 양극 또는 음극에 연결시키는 제5 스위치(SW5), 상기 절연 저항 측정부(210)의 타측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부(DC)와 연결시키는 제6 스위치(SW6) 및 상기 진단부(RDiag)를 배터리(10)의 음극 또는 양극에 연결시키는 제7 스위치(SW7)를 포함한다.
상기 제5 스위치(SW5)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되도록, 상기 제6 스위치(SW6)가 접지 연결되도록, 그리고 상기 제7 스위치(SW7)에 오프 상태가 유지되도록 상기 스위치부(220)에 제어신호가 수신되면, 절연 저항 측정 모드에서 제1 회로가 형성된다. 또한, 상기 제5 스위치(SW5)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되도록, 상기 제6 스위치(SW6)가 DC 전원 인가부(DC)에 연결되도록, 그리고 상기 제7 스위치(SW7)에 오프 상태가 유지되도록 상기 스위치부(220)에 제어신호가 수신되면, 절연 저항 측정 모드에서 제2 회로가 형성된다.
한편, 상기 제5 스위치(SW5)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되도록, 상기 제6 스위치(SW6)가 접지 연결되도록, 그리고 상기 제7 스위치(SW7)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되도록 상기 스위치부(220)에 제어신호가 수신되면, 고장 자가 진단 모드에서 제3 회로가 형성된다. 그리고, 상기 제5 스위치(SW5)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되도록, 상기 제6 스위치(SW6)가 DC 전원 인가부(DC)에 연결되도록, 그리고 상기 제7 스위치(SW7)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되도록 상기 스위치부(220)에 제어신호가 수신되면, 절연 저항 측정 모드에서 제4 회로가 형성된다.
상기 스위치부(220)는 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 멀티플렉서(MUX: multiplexer)란, 여러 회선의 입력이 한 곳으로 집중될 때　특정 회선을 선택하도록 하는 장치이다. 멀티플렉서는 '선택기'라 부르기도 한다. 상기 스위치부(220)로서 멀티플렉서가 사용될 경우, 멀티플렉서에 입력되는 신호에 따라 상기 절연 저항 측정부(210)의 일측 단부를 상기 배터리(10)의 양극 단자 또는 음극 단자에 선택적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 멀티플렉서에 입력되는 신호에 따라 상기 절연 저항 측정부(210)의 타측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부(DC)에 선택적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 멀티플렉서에 입력되는 신호에 따라 상기 진단부(RDiag)를 배터리(10)의 음극 또는 양극에 연결시킬 수 있다.
도 2와 도 9를 함께 참조하여, 도 9에 도시된 절연 저항 측정 장치(200)의 실시예를 도 2에 도시된 절연 저항 측정 장치(100)의 실시예와 비교하면, 절연 저항 측정부(210), 스위치부(220) 및 진단부(RDiag)의 회로 구성에만 차이점이 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 전압 검출부(230) 및 상기 제어부(240)의 기능과 역할은 먼저 설명된 절연 저항 측정 장치(100)의 전압 검출부(130) 및 제어부(140)와 실질적으로 동일하다. 그러므로, 양극 및 음극 단자측 절연 저항값((RLeak (+), RLeak(-))과 양극 및 음극 진단 저항값(RDiag (+), RDiag (-))을 산출하는 구체적인 알고리즘에 대한 설명은 중복되므로 생략하도록 한다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따라 상기 절연 측정 저항부(110, 120, 210) 및 상기 진단부(R3, R4, RDiag)를 저항 소자만 포함하는 것으로 도시하였지만, 저항 소자 이외 상기 배터리(10)의 전압이 인가되어 전압을 측정할 수 있는 공지의 전기 부품이 추가 및 대체 가능하다는 것을 이해해야 한다. 또한, 상기 스위치(SW1~SW7)들 역시 설명 및 이해의 편의를 위해 각각 분리 또는 일부 통합된 실시예를 도시하였지만, 본 발명의 사상이 실현될 수 있다면 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 대체 또는 변형 가능한 모든 실시예를 포함하는 것으로 이해해야 한다.
이하에서는 상술한 장치의 동작 메커니즘에 해당하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법을 개시한다. 다만, 앞서 설명된 절연 저항 측정 장치(100)의 구성 등에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
먼저 단계 S300에서, 상기 메모리부에 배터리 전압값(VBat), DC 전원 인가부의 전압값(VDC), 제1 저항값(R1), 제2 저항값(R2), 제1 진단부의 저항값(R3) 및 제2 진단부의 저항값(R4)을 저장한다. 상기 저장된 값들은 수학식 15 및 16에 대입하여 제1 및 제2 절연 저항값(RLeak (+), RLeak (-)) 및 제1 및 제2 진단 저항값(RDiag (+), RDiag (-))을 산출하는데 사용된다. 여기서, 상기 배터리 전압값(VBat)은 전압 검출 회로(미도시)를 이용하여 측정한 값일 수 있다.
다음 단계 S310에서, 상기 제어부(240)는 절연 저항 측정 모드가 되도록 스위치 제어신호를 출력한다. 본 단계는, 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 미 연결 상태에서 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)를 이시적으로 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 연결시키는 단계이다. 상술하였듯이, 상기 제어부(140)는 상기 제1 회로를 형성하기 위해 상기 제1 스위치(SW1)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제2 내지 제4 스위치(SW2, SW3, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 반대로, 상기 제어부(140)는 상기 제2 회로를 형성하기 위해 상기 제2 스위치(SW2)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제1, 제3 및 제4 스위치(SW1, SW3, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다.
다음 단계 S320에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 절연 검출 전압(V1, V2)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다. 상기 제1 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제1 절연 검출 전압(V1)에 대응하는 신호로서, 상기 제2 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제2 절연 검출 전압(V2)에 대응하는 신호로서 상기 제어부(140)에 수신된다.
그러면 단계 S330에서, 상기 제어부(140)는 상기 수신된 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)을 이용한 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값(RLeak (+)) 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak (-))을 산출한다. 상기 절연 저항값을 계산하는 연립 회로 방정식은 수학식 1 내지 수학식 15를 통해 상세히 설명한바, 반복적인 설명은 생략한다. 상기 절연 저항값(RLeak (+), RLeak (-))은 상기 메모리부에 저장되는 것이 바람직하다.
다음 단계 S340에서, 상기 제어부(240)는 고장 자가 진단 모드가 되도록 스위치 제어신호를 출력한다. 본 단계는, 상기 진단부(R3, R4) 및 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)를 이시적으로 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 연결시키는 단계이다. 상술하였듯이, 상기 제어부(140)는 상기 제3 회로를 형성하기 위해 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 반대로, 상기 제어부(140)는 상기 제4 회로를 형성하기 위해 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다.
다음 단계 S350에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 진단 검출 전압(V3, V4)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다. 상기 제3 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제1 진단 검출 전압(V3)에 대응하는 신호로서, 상기 제4 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제2 진단 검출 전압(V4)에 대응하는 신호로서 상기 제어부(140)에 수신된다.
그러면 단계 S360에서, 상기 제어부(140)는 상기 수신된 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)을 이용한 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값(RDiagk (+)) 및 음극 단자측 절연 저항값(RDiagk (-))을 산출한다. 상기 절연 저항값을 계산하는 연립 회로 방정식은 수학식 16을 통해 상세히 설명한바, 반복적인 설명은 생략한다. 상기 절연 저항값(RDiagk (+), RDiagk (-))은 상기 메모리부에 저장되는 것이 바람직하다.
상기 단계 S310 내지 S330과 단계 S340 내지 S360은 그 순서가 상호 바뀌어도 무방하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법은 상기 절연 저항값(RLeak (+), RLeak (-))과 진단 저항값(RDiagk (+), RDiagk (-))을 상호 비교하여 고장 여부를 판별하므로 양 단계의 순서에 본 발명이 제한되지 않는다.
단계 S370에서, 상기 제어부(140)는 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단한다. 고장 여부의 판단은 상기 절연 저항값(RLeak (+), RLeak (-))과 진단 저항값(RDiagk (+), RDiagk (-))의 상호 비교를 통해서 이루어진다. 이에 대해서는 상술한바 반복적인 설명은 생략한다. 바람직하게, 절연 측정 장치가 고장난 경우(단계 S370의 YES), 단계 S380으로 이동하여 외부 디바이스에 고장 여부에 대한 정보를 전송하거나, 또는 단계 S390으로 이동하여 사용자에게 경고를 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
먼저 단계 S400에서, 상기 메모리부에 배터리 전압값(VBat), DC 전원 인가부의 전압값(VDC), 제1 저항값(R1), 제2 저항값(R2), 제1 진단부의 저항값(R3) 및 제2 진단부의 저항값(R4)을 저장한다. 상기 저장된 값들은 수학식 16에 대입하여 진단 저항값을 산출하는데 사용된다. 여기서, 상기 배터리 전압값(VBat)은 전압 검출 회로(미도시)를 이용하여 측정한 값일 수 있다.
다음 단계 S410에서, 상기 제어부(240)는 고장 자가 진단 모드가 되도록 스위치 제어신호를 출력한다. 본 단계는, 상기 진단부(R3, R4) 및 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)를 이시적으로 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 연결시키는 단계이다. 상술하였듯이, 상기 제어부(140)는 상기 제3 회로를 형성하기 위해 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 반대로, 상기 제어부(140)는 상기 제4 회로를 형성하기 위해 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다.
다음 단계 S420에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 진단 검출 전압(V3, V4)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다. 상기 제3 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제1 진단 검출 전압(V3)에 대응하는 신호로서, 상기 제4 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제2 진단 검출 전압(V4)에 대응하는 신호로서 상기 제어부(140)에 수신된다.
그러면 단계 S430에서, 상기 제어부(140)는 상기 수신된 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)을 이용한 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값(RDiagk (+)) 및 음극 단자측 절연 저항값(RDiagk (-))을 산출한다. 상기 절연 저항값을 계산하는 연립 회로 방정식은 수학식 16을 통해 상세히 설명한바, 반복적인 설명은 생략한다. 상기 절연 저항값(RDiagk (+), RDiagk (-))은 상기 메모리부에 저장되는 것이 바람직하다.
단계 S440에서, 상기 제어부(140)는 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단한다. 고장 여부의 판단은 상기 진단 저항값(RDiagk (+), RDiagk (-))을 상기 진단부(R3, R4)의 저항값에 비교하였을 때 오차범위내에 속하는지 여부를 통해서 이루어진다. 이에 대해서는 상술한바 반복적인 설명은 생략한다. 바람직하게, 절연 저항 측정 장치가 고장난 경우(단계 S440의 YES), 단계 S450으로 이동하여 외부 디바이스에 고장 여부에 대한 정보를 전송하거나, 또는 단계 S460으로 이동하여 사용자에게 경고를 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
먼저 단계 S500에서, 상기 제어부(240)는 절연 저항 측정 모드가 되도록 스위치 제어신호를 출력한다. 그리고 다음 단계 S510에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 절연 검출 전압(V1, V2)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다. 상기 단계 S500 및 S510은, 상술한 도 10의 단계 S310 및 S320과 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.
다음 단계 S520에서, 상기 제어부(240)는 고장 자가 진단 모드가 되도록 스위치 제어신호를 출력한다. 그리고 다음 단계 S530에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 진단 검출 전압(V3, V4)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다. 상기 단계 S520 및 S530 역시, 상술한 도 10의 단계 S340 및 S350과 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.
상기 단계 S500, S510과 단계 S520, S530은 그 순서가 상호 바뀌어도 무방하다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법은 상기 절연 검출 전압(V1, V2)과 진단 검출 전압(V3, V4)을 상호 비교하여 고장 여부를 판별하므로 양 단계의 순서에 본 발명이 제한되지 않는다.
단계 S550에서, 상기 제어부(140)는 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단한다. 고장 여부의 판단은 상기 절연 검출 전압(V1, V2)과 진단 검출 전압(V3, V4)의 상호 비교를 통해서 이루어진다. 이에 대해서는 상술한바 반복적인 설명은 생략한다. 바람직하게, 절연 측정 장치가 고장난 경우(단계 S540의 YES), 단계 S550으로 이동하여 외부 디바이스에 고장 여부에 대한 정보를 전송하거나, 또는 단계 S560으로 이동하여 사용자에게 경고를 할 수 있다.
상기 도 10 내지 도 12를 참조하여 상술한 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법은 앞서 설명된 도 9에 도시된 절연 저항 측정 장치(200)에 대한 고장 자가 진단 방법에 해당하기도 한다. 각 순서도의 단계 중 절연 저항 측정 모드 및 고장 자가 진단 모드가 되도록 스위치부(220)에 제어 신호를 출력하는 단계에서 제5 내지 제7 스위치(SW5, SW6, SW7)에 제어신호를 출력하는 구체적인 제어 방법에서만 차이가 있고, 이외 다른 단계는 실질적으로 동일하므로 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따르면, 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치의 본래의 기능을 이용하여 고장 여부를 자가 진단 할 수 있다. 또한, 추가적인 구성을 최소화하여 본 발명의 목적인 고장 자가 진단 기능을 구현할 수 있다. 한편, 전송부를 통해서 배터리가 장착된 장치의 제어기나 외부 디바이스로 전기 접촉기의 고장 사실을 알릴 수 있는 이점이 있다. 게다가, 고장 발생시 경고부를 통해서 사용자에게 전기 접촉기의 고장 발생사실을 경고하여 사용자로 하여금 적절한 조치를 취하게 할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 9에 도시된 본 발명의 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100, 200)에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다. 즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 배터리 20 : 부하
100 : 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 측정 장치
110 : 제1 절연 저항 측정부 120 : 제2 절연 저항 측정부
130 : 전압 검출부 140 : 제어부
200 : 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 측정 장치
210 : 절연 저항 측정부 220 : 스위치부
230 : 전압 검출부 240 : 제어부
DC : DC 전원 인가부 R1 : 제1 저항
R2 : 제2 저항 R3 : 제1 진단부
R4 : 제2 진단부 RDIag : 진단부
RDIag (+) : 양극 단자측 진단부
RDIag (-) : 음극 단자측 진단부
RLeak (+) : 양극 단자측 절연 저항
RLeak (-) : 음극 단자측 절연 저항
SW1 : 제1 스위치 SW2 : 제2 스위치
SW3 : 제3 스위치 SW4 : 제4 스위치
SW5 : 제5 스위치 SW6 : 제6 스위치
SW7 : 제7 스위치 V1 : 제1 절연 검출 전압
V2 : 제2 절연 검출 전압 V3 : 제1 진단 검출 전압
V4 : 제2 진단 검출 전압 VDC : DC 전원 인가부 전압값

Claims (23)

  1. 배터리의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 절연 저항 측정부 및 제2 절연 저항 측정부;
    상기 배터리의 음극 단자 및 양극 단자에 각각 연결되는 제1 진단부 및 제2 진단부;
    상기 제1 절연 저항 측정부와 상기 제2 절연 저항 측정부를 각각 상기 양극 단자와 음극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제1 회로 및 제2 회로를 형성하는 제1 스위치 및 제2 스위치;
    상기 제1 진단부와 상기 제2 진단부를 각각 상기 음극 단자와 양극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제3 회로 및 제4 회로를 형성하는 제3 스위치 및 제4 스위치;
    상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부에 인가된 제1 절연 검출 전압 및 제2 절연 검출 전압과 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및
    상기 제1 스위치 내지 제4 스위치에 제어신호를 출력하고, 상기 제1 절연 저항 측정부 및 상기 제2 절연 저항 측정부가 연결되고 상기 제1 진단부 및 제2 진단부가 연결되지 않은 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 제1 절연 검출 전압 및 제2 절연 검출 전압과 상기 제1 진단부 및 제2 진단부가 연결되고 상기 제1 절연 저항 측정부 및 제2 절연 저항 측정부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절연 저항 측정부는 DC 전원 인가부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 절연 검출 전압 및 제2 절연 검출 전압과 상기 제1 회로 및 제2 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출하고,
    상기 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압과 상기 제3 회로 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출한 후,
    상기 절연 저항값과 진단 저항값을 비교하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압과 상기 제3 회로 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출하고,
    상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값이 상기 제1 진단부 및 제2 진단부의 저항값과 비교하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는 지 여부를 통해 고장 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 절연 검출 전압과 상기 진단 검출 전압을 비교하여 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
    Figure 112013025916944-pat00019

    (VBat: 배터리의 전압값, V1: 제1 절연 검출 전압, V2: 제2 절연 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항의 저항값, R2: 제2 저항의 저항값, RLeak(+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak (-): 음극 단자측 절연 저항값)
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
    Figure 112013025916944-pat00020

    (VBat: 배터리의 전압값, V3: 제1 진단 검출 전압, V4: 제2 진단 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항의 저항값, R2: 제2 저항의 저항값, R3: 제1 진단부의 저항값, R4: 제2 진단부의 저항값, RLeak (+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak(-): 음극 단자측 절연 저항값, RDiag (+): 양극 단자측 진단 저항값, RDiag (-): 음극 단자측 진단 저항값)
  8. 제2항에 있어서,
    배터리의 전압값, DC 전원 인가부의 전압값, 제1 절연 저항 측정부의 저항값 및 제2 절연 저항 측정부의 저항값, 제1 진단부의 저항값 및 제2 진단부의 저항값, 산출된 양극 및 음극 단자측 절연 저항값 및 산출된 양극 및 음극 단자측 진단 저항값을 저장하는 메모리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    외부 디바이스와 통신 인터페이스를 형성하는 전송부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부를 통해서 외부 디바이스로 전송하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외부 디바이스는 배터리 분석 장치 또는 배터리가 탑재된 시스템의 제어 장치임을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    고장 여부를 시각적 또는 청각적으로 출력하는 경고부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 절연 저항 측정 장치가 고장난 경우 상기 경고부를 통해 절연 저항 측정 장치의 고장 사실을 시각적 또는 청각적으로 경고할 수 있도록 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  12. 배터리의 양극 단자 또는 음극 단자에 연결되는 절연 저항 측정부;
    상기 배터리의 음극 단자 또는 양극 단자에 연결되는 진단부;
    상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 상기 배터리의 양극 단자 또는 음극 단자에 선택적으로 연결시키고, 상기 절연 저항 측정부의 타측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부에 선택적으로 연결시키며, 상기 진단부를 상기 배터리의 음극 단자 또는 양극 단자에 선택적으로 연결시키는 스위치부;
    상기 절연 저항 측정부에 인가되는 절연 검출 전압 및 진단 검출 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및
    상기 스위치부에 제어신호를 출력하고, 상기 절연 저항 측정부가 연결되고 상기 진단부가 연결되지 않은 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 절연 검출 전압과 상기 진단부 및 상기 절연 저항 측정부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  13. 절연 저항 측정부가 연결되고, 진단부가 연결되지 않은 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 제1 절연 검출 전압 및 제2 절연 검출 전압과 상기 진단부 및 상기 절연 저항 측정부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 배터리의 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 자가 진단하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 절연 저항 측정 모드를 형성한 후 상기 제1 절연 검출 전압 및 제2 절연 검출 전압을 검출하는 단계;
    (b) 상기 고장 자가 진단 모드를 형성한 후 상기 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압을 검출하는 단계; 및
    (c) 상기 절연 검출 전압과 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 절연 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압은 DC 전원 인가부를 포함한 회로에서 검출된 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 (c)단계는,
    상기 제1 절연 검출 전압 및 제2 절연 검출 전압과 절연 저항 측정 모드에서 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출하고,
    상기 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압과 고장 자가 진단 모드에서 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출한 후,
    상기 절연 저항값과 진단 저항값을 대비하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;임을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 (c)단계는,
    상기 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압과 고장 자가 진단 모드에서 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출하고,
    상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값이 미리 설정된 오차범위 내에 속하는 지 여부를 통해 고장 여부를 판별하는 단계;임을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 절연 검출 전압과 상기 진단 검출 전압을 비교하여 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;임을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 (c)단계는, 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출하는 단계;임을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
    Figure 112013025916944-pat00021

    (VBat: 배터리의 전압값, V1: 제1 절연 검출 전압, V2: 제2 절연 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항값, R2: 제2 저항값, RLeak (+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak (-): 음극 단자측 절연 저항값)
  19. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 (c)단계는, 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
    Figure 112013025916944-pat00022

    (VBat: 배터리의 전압값, V3: 제1 진단 검출 전압, V4: 제2 진단 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항값, R2: 제2 저항값, R3: 제1 진단부 저항값, R4: 제2 진단부 저항값, RLeak (+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak (-): 음극 단자측 절연 저항값, RDiag (+): 양극 단자측 진단 저항값, RDiag (-): 음극 단자측 진단 저항값)
  20. 제14항에 있어서,
    배터리의 전압값, DC 전원 인가부의 전압값, 제1 절연 저항 측정부의 저항값 및 제2 절연 저항 측정부의 저항값, 제1 진단부의 저항값 및 제2 진단부의 저항값, 산출된 양극 및 음극 단자측 절연 저항값 및 산출된 양극 및 음극 단자측 진단 저항값을 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    (d) 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 발생 여부에 관한 정보를 외부 디바이스로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    (d) 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 발생시 이를 사용자에게 시각적 또는 청각적 경고를 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  23. 절연 저항 측정부가 연결되고, 진단부가 연결되지 않은 상태(절연 저항 측정 모드) 및 상기 진단부 및 상기 절연 저항 측정부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 상기 절연 저항 측정부로부터 검출되는 제1 절연 검출 전압 및 제2 절연 검출 전압과 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 배터리의 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 진단하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 상기 배터리의 양극 또는 음극 단자에 연결하고 상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부에 연결하여 절연 저항 측정 모드를 형성한 후, 상기 제1 절연 검출 전압 및 제2 절연 검출 전압을 검출하는 단계;
    (b) 상기 진단부를 상기 배터리의 음극 또는 양극 단자에 연결하여 제1 진단 모드 및 제2 진단 모드를 형성한 후, 상기 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압을 검출하는 단계; 및
    (c) 상기 제1 절연 검출 전압 및 제2 절연 검출 전압과 상기 제1 진단 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
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