KR101619420B1

KR101619420B1 - 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101619420B1
Application number: KR1020140175279A
Authority: KR
Inventors: 박재성
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2016-05-10

Abstract

본 명세서는 고전압 배터리 회로와 차량 바디 간의 절연저항을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 다수의 배터리 모듈을 포함하며, 양극 및 음극 단자가 구비된 배터리 팩; 상기 배터리 팩의 상기 양극 단자 또는 음극 단자와 차량 바디 간에 연결된 절연저항; 상기 배터리 팩의 상기 양극 및 음극 단자와 제1 및 제2 단자를 통해서 연결되되, 상기 음극 단자와 상기 제1 단자는 제1 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 양극 단자와 상기 제1 단자는 제2 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 음극 단자와 상기 제2 단자는 제3 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 제2 단자는 제4 릴레이를 통해서 차량 바디와 연결되는 전압계(voltmeter); 및 상기 배터리 팩의 상기 양극 단자와 상기 제2 릴레이 사이에 형성된 제1 저항과, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제3 릴레이 사이에 형성된 제2 저항과, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제1 릴레이 사이에 형성된 제3 저항을 포함한다.

Description

배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROTECTING OVERCURRENT OF BATTERY MANAGEMENT SYSTEM}

본 명세서는 전기 에너지를 이용하는 장치에 사용될 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 명세서는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차에서 사용되는 고전압 배터리 관리 시스템에서 절연저항 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 고전압의 배터리를 사용하는 산업기기, 가정기기 및 자동차 등 다양한 장치가 등장하고 있으며 특히 자동차 기술분야에서는 고전압 배터리 사용이 더욱 활발해지고 있다.

가솔린이나 중유 등의 화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.

전기자동차(EV; electric Vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 즉, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 가솔린 자동차보다 먼저 개발되었으나, 배터리의 무거운 중량, 배터리 용량의 한계 및 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 상용화되지 못하다가 최근 에너지 및 환경 문제가 심각해지면서 1990년대부터 실용화를 위한 연구가 본격화 되었다.

한편, 최근 배터리 기술이 비약적으로 발전하면서 전기자동차 및 화석연료와 전기에너지를 적응적으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV)가 상용화되고 있다. HEV는 가솔린과 전기를 함께 동력원으로 사용하기 때문에 연비 개선 및 배기가스 저감 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있으며, 완전한 전기 자동차로 진화하는 중간 역할을 할 것으로 기대되고 있다.

이러한 전기 에너지를 이용하는 HEV 및 EV 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.

이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 전기 모터 등에 고출력 에너지를 공급하기 위하여 통상 300V 내지 700V 정도의 고전압 배터리를 사용한다.

따라서, 전기 에너지를 이용하는 자동차에서는 고전압 배터리를 사용함으로써 발생하는 위험 요소들로부터 직접적인 접촉을 피하고 운전자 및 탑승자 등을 보호하고자 고전원 전기장치에 대한 안전성을 확보하는 것이 매우 중요하다.

일반적으로 HEV 및 EV 자동차에는 고전압 배터리와 차량 바디 사이의 절연을 유지하기 위하여 절연저항을 설치하고 있으며, 배터리와 차량 바디 사이의 누설 전류가 발생하는지 여부를 검출하는 장치가 필수적으로 적용되고 있다.

종래 기술에 따르면, 배터리와 차량 바디 사이의 누설 전류가 발생하는 것을 검출하기 위해서는 절연저항과 배터리 팩의 양극/음극 단자 사이에 다수의 릴레이 스위치를 설치하고, 상기 릴레이 스위치들을 순차적으로 제어하여 절연저항을 측정한다. 그러나, 다수의 릴레이 스위치를 스위칭하는 제어 타이밍에 오류가 발생하거나 릴레이 제어기의 부조(malfunction)가 발생하게 되면 배터리 회로의 쇼트(short)가 발생하여 시스템이 손상될 수 있다. 또한, 배터리가 완전 방전되어 사용이 불가능한 상태가 발생할 수도 있다.

더 나아가서, 절연저항이 파괴되고 이로 인해 운전자가 감전되거나 차량에 화재가 발생할 수도 있다.

본 명세서는 고전압 배터리를 사용하는 차량용 배터리 관리 시스템에서 릴레이 스위칭 제어의 오류가 발생하더라도 배터리 관리 시스템의 손상을 방지할 수 있는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 명세서는 배터리 관리 시스템의 제어 장치에 있어서 고장 또는 부조로 인하여 발생되는 과전류를 제한할 수 있는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치는 다수의 배터리 모듈을 포함하며, 양극 및 음극 단자가 구비된 배터리 팩; 상기 배터리 팩의 상기 양극 단자 또는 음극 단자와 차량 바디 간에 연결된 절연저항; 상기 배터리 팩의 상기 양극 및 음극 단자와 제1 및 제2 단자를 통해서 연결되되, 상기 음극 단자와 상기 제1 단자는 제1 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 양극 단자와 상기 제1 단자는 제2 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 음극 단자와 상기 제2 단자는 제3 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 제2 단자는 제4 릴레이를 통해서 차량 바디와 연결되는 전압계(voltmeter); 및 상기 배터리 팩의 상기 양극 단자와 상기 제2 릴레이 사이에 형성된 제1 저항과, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제3 릴레이 사이에 형성된 제2 저항과, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제1 릴레이 사이에 형성된 제3 저항을 포함한다.

상기 장치는 배터리 팩의 상기 양극 및 음극 단자를 통해서 상기 배터리 팩에 연결되는 전압원(Voltage source)을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 장치는 상기 배터리 팩의 상기 양극 단자와 상기 절연저항 사이에 연결된 제5 릴레이; 및 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 절연저항 사이에 연결된 제6 릴레이를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 릴레이 내지 제6 릴레이를 순차적으로 제어하여 상기 절연저항을 측정하는 릴레이 제어기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제4 릴레이 사이에는 제4 저항이 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 장치에서 제1 저항과 제2 저항의 값은 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 장치에서 제1 릴레이 내지 제4 릴레이는 포토모스 릴레이(Photo Mos Relay) 인 것을 특징으로 한다.

본 명세서의 다른 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치는, 다수의 배터리 모듈을 포함하며 양극 및 음극 단자가 구비된 배터리 팩과 차량 바디 간의 절연저항을 측정하는 배터리 관리 시스템에 있어서, 상기 배터리 팩의 상기 양극 단자 및 음극 단자와 차량 바디 간에 연결된 절연저항; 상기 배터리 팩의 상기 양극 및 음극 단자와 연결되는 전압원(Voltage source); 상기 배터리 팩의 상기 양극 및 음극 단자와 제1 및 제2 단자를 통해서 연결되되, 상기 음극 단자와 상기 제1 단자는 제1 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 양극 단자와 상기 제1 단자는 제2 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 음극 단자와 상기 제2 단자는 제3 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 제2 단자는 제4 릴레이를 통해서 차량 바디와 연결되는 전압계(voltmeter); 상기 배터리 팩의 상기 양극 단자와 상기 제2 릴레이 사이에 형성된 제1 저항과, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제3 릴레이 사이에 형성된 제2 저항과, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제1 릴레이 사이에 형성된 제3 저항; 상기 배터리 팩의 상기 양극 단자와 상기 절연저항 사이에 연결된 제5 릴레이; 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 절연저항 사이에 연결된 제6 릴레이; 및 상기 제1 릴레이 내지 제6 릴레이를 순차적으로 제어하여 상기 절연저항을 측정하는 릴레이 제어기를 포함한다.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 본 명세서는 고전압 배터리를 사용하는 차량용 배터리 관리 시스템에서 릴레이 스위칭 제어의 오류가 발생하더라도 배터리의 완전 방전 및 배터리 관리 시스템의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템의 제어 오류 또는 부조로 인하여 발생되는 과전류를 제한함으로써 운전자의 감전 사고 및 차량 화재를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2a 내지 2c는 릴레이 제어의 오류 상태를 도시한 참고도이다.
도 3은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.

이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 일 실시예에 따른 절연저항 측정 장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.

도시된 바와 같이, 다수의 배터리 모듈이 직렬로 연결된 배터리 팩(10)에는 양극(+)단자(11)와 음극(-)단자(12)가 형성된다. 배터리 팩(10) 내부에는 다수개의 배터리 모듈이 스위치를 통해서 직렬 연결된다.

배터리 팩(10)은 차량 바디(30)와 전기적 절연을 위하여 절연저항(20)으로 연결된다.

배터리 팩(10)의 양극 및 음극단자(11, 12)에는 별도의 전압원(Voltage source)(40)이 연결될 수 있다. 전압원(40)은 배터리 팩(10)에 포함된 배터리 모듈들이 전기적으로 연결되지 않은 경우, 배터리 팩(10)으로부터 출력되는 전압에 상응하는 출력 전압을 배터리 팩(10)의 양극 및 음극단자(11, 12)에 인가한다.

절연저항을 측정하기 위해서 배터리 팩(10)의 양극(11) 및 음극단자(12)에는 전압계(voltmeter)(50)가 연결된다. 도시된 바와 같이, 전압계(50)는 제1 및 제2 단자(51, 52)를 통해서 배터리 팩(10)의 양극단자(11) 및 음극단자(12)와 연결된다. 이때, 배터리 팩(10)의 음극단자(12)와 전압계(50)의 제1 단자(51)는 제1 릴레이(71)를 통해서 연결되며, 배터리 팩(10)의 양극단자(11)와 전압계(50)의 제1 단자(51)는 제2 릴레이(72)를 통해서 연결되며, 배터리 팩(10)의 음극단자(12)와 전압계(50)의 제2 단자(52)는 제3 릴레이(73)를 통해서 연결되며, 배터리 팩(10)의 제2 단자(52)는 제4 릴레이(74)를 통해서 차량 바디(30)와 연결된다.

또한, 배터리 팩(10)의 양극단자(11)와 절연저항(20) 사이에는 제5 릴레이(75)가 연결되며, 배터리 팩(10)의 음극단자(12)와 절연저항(20) 사이에는 제6 릴레이(76)가 연결된다.

제1 내지 제6 릴레이(71, 72, 73, 74, 75, 76)는 포토 커플러 또는 포토모스 릴레이(Photo Mos Relay)로 구성될 수 있다.

포토모스 릴레이는 내부의 포토 LED에 전류를 흘려주면 발광되면서 내부의 반대편에 수광부에서 빛이 전달되어 High 전압인 1인 상태가 되고, 전류를 끊으면 빛이 발생되지 않아서 Low 전압인 0 상태로 변환된다. 포토모스 릴레이 소자를 사용할 경우에는 일반 릴레이에 비해서 회로를 보다 간단히 구성할 수 있으며, 배터리 모듈(10)의 전압(대략 200 내지 400V) 보다 높은 절연 내압을 형성할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 포토모스 릴레이 소자를 통하여 배터리 측 고전압 영역과 릴레이 제어부 측의 저전압 영역을 절연을 유지하면서 분리할 수 있다. 또한, 포토모스 릴레이 소자의 온/오프 제어도 별도의 절연을 거치지 않고 바로 마이컴에서 가능하기 때문에 효율적으로 회로를 구성할 수 있는 장점이 있다.

그리고 전압계(50)는 제어기(60)와 연결되며, 제어기(60)는 전압계(50)를 통하여 절연저항(20)을 측정할 수 있도록 제1 내지 제6 릴레이(71, 72, 73, 74, 75, 76)를 순차적으로 온/오프 제어한다.

전압계(50)는 배터리 팩(10)의 양극단자(11) 및 음극단자(12)와 차량 바디(30) 사이의 전압들을 측정함으로써 배터리 팩(10)과 차량 바디(30) 사이의 절연저항 값을 측정할 수 있다.

구체적으로 전압계(50)는 제1 릴레이(71)와 제4 릴레이(74)가 턴온(즉, 스위치 닫힘 상태)되고 나머지 릴레이(72, 73, 75, 76)들이 턴오프(즉, 스위치 열림 상태)된 경우, 배터리 팩(10)의 음극 단자(12)와 차량 바디(30)간의 제1 전압(V1)을 측정한다.

또한, 전압계(50)는 제1 릴레이(71)와 제3 릴레이(73)와 제6 릴레이(76)가 턴온(스위치 닫힘 상태)되고 나머지 릴레이(72, 74, 75)들이 턴오프(스위치 열림 상태)된 경우, 배터리 팩(10)의 음극 단자(12)와 차량 바디(30)간의 제2 전압(V2)을 측정한다.

또한, 전압계(50)는 제2 릴레이(72)와 제4 릴레이(74)가 턴온(스위치 닫힘 상태)되고 나머지 릴레이(71, 73, 75, 76)들이 턴오프(스위치 열림 상태)된 경우, 배터리 팩(10)의 양극 단자(11)와 차량 바디(30)간의 제3 전압(V3)을 측정한다.

또한, 전압계(50)는 제2 릴레이(72)와 제4 릴레이(74)와 제5 릴레이(75)가 턴온(스위치 닫힘 상태)되고 나머지 릴레이(71, 73, 76)들이 턴오프(스위치 열림 상태)된 경우, 배터리 팩(10)의 양극 단자(11)와 차량 바디(30)간의 제4 전압(V4)을 측정한다.

제어기(60)는 전압계(50)에서 측정된 제1 전압, 제2 전압, 제3 전압 및 제4 전압(V1, V2, V3, V4)을 통해서 배터리 팩(10)과 차량 바디(30) 간의 절연저항 값을 결정할 수 있다.

제어기(60)는 전압계(50)와 작동 가능하게 통신하도록 구성되어 있다. 제어기(60)는 하기 수학식 1에 기반하여 배터리 팩(10) 관련 제 1 절연 저항값(Ra)을 결정하도록 구성되어 있다.

[수학식 1]

Ra = R0 * (1 + V3 / V1) * [(V1 - V2) / V2]

여기서 R0는 제어기(60) 기 설정된 절연저항 값으로 통상 수백KΩ 정도의 저항값으로 설정된다. 제어기(60)는 하기 수학식 2에 기반하여 배터리 팩(10) 관련 제 2 절연 저항값(Rb)을 결정하도록 구성되어 있다.

[수학식 2]

Rb = R0 * (1 + V1 / V3) * [(V3 - V4) / V4]

이때, 제 1 절연 저항값(Ra)이 제 2 절연 저항값(Rb) 보다 작은 경우, 제어기(60)는 전압원(40)의 출력 전압 레벨로 제 1 절연 저항값(Ra)을 나눔으로써 제 1 시험값(test value)을 결정하도록 구성되어 있다. 제어기(60)는 상기 제 1 시험값이 설정 시험값보다 작은 경우, 제 1 테스트 플래그(test flag)를 테스트 실패값(test failure value)과 동일하게 설정하도록 추가적으로 구성되어 있다.

그러나, 제 2 절연 저항값(Rb)가 제 1 절연 저항값(Ra) 보다 작은 경우, 제어기(60)는 전압원(40)의 출력 전압 레벨로 제 2 절연 저항값(Rb)을 나눔으로써 제 2 시험값(test value)을 결정하도록 구성되어 있다. 제어기(60)는 상기 제 2 시험값이 설정 시험값보다 작은 경우, 제 1 테스트 플래그(test flag)를 테스트 실패값(test failure value)과 동일하게 설정하도록 추가적으로 구성되어 있다.

도 1에 도시된 절연저항 측정 장치는 배터리 팩(10)의 절연저항을 측정하는 동안 배터리 팩(10)으로 전압을 공급하는 전압원(40)을 사용하기 때문에, 절연저항을 측정하기 위하여 배터리 팩(10)을 만충전할 필요가 없는 장점이 있다.

그러나, 도 1에 도시된 절연저항 측정 장치는 제어기(60)가 다수의 릴레이를 순차적으로 제어하기 때문에 릴레이들의 제어 타이밍의 오류가 발생할 수 있다.

예를 들어, 도 2(a)와 같이, 제5 릴레이(75) 및 제6 릴레이(76)가 동시에 턴온(close)되는 경우에는 배터리 팩(10)의 쇼트가 발생하여 화재 또는 배터리의 완전 방전으로 인한 사용 불능 상태에 빠질 수 있다.

또한, 도 2(b)와 같이, 제3 릴레이(73)와 제4 릴레이(74)와 제5 릴레이(75)가 동시에 턴온(스위치 닫힘 상태)되는 경우에는 차량의 절연이 파괴되어 운전자의 감전 사고가 발생할 수 있다.

또한, 도 2(c)와 같이, 제1 릴레이(71)와 제2 릴레이(72)가 동시에 턴온(스위치 닫힘 상태)되는 경우에는 배터리 팩(10)의 쇼트가 발생하여 화재 또는 배터리의 완전 방전으로 인한 사용 불능 상태에 빠질 수 있다.

따라서, 도 2와 같이 릴레이 제어의 오류로 인한 시스템 손상 및 안전사고 발생을 방지하기 위하여 회로의 과전류를 제한할 수 있는 보호 장치가 요구된다.

도 3은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 과전류를 방지하기 위한 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.

도시된 바와 같이, 배터리 팩(10)으로부터 릴레이(71, 72, 73)로 연결되는 라인에는 배터리 팩(10)으로부터 발생하는 과전류를 제한할 수 있는 분배저항(R1, R2, R3)이 구성된다.

즉, 배터리 팩(10)의 양극단자(11)와 제2 릴레이(72) 사이에는 제1 저항(R1)이 형성된다. 그리고, 배터리 팩(10)의 음극단자(12)와 제3 릴레이(73) 사이에는 제2 저항(R2)이 형성된다. 그리고, 배터리 팩(10)의 음극단자(12)와 제1 릴레이(71) 사이에는 제3 저항(R3)이 형성된다.

따라서, 도 2와 같은 릴레이 제어 타이밍의 오류가 발생하더라도 3개의 분배저항(R1, R2, R3)을 배치함으로써 모든 전류 패스가 차단되어 배터리를 보호할 수 있다.

한편, 일반적으로 전압계(50)는 수MΩ 이상의 내부저항이 포함되는데 전압계에 입력되는 전압값을 보다 낮게 형성할 수 있다면 상대적으로 저렴한 전압계(50)를 시스템에 적용할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 배터리 팩(10)의 음극단자(12)와 차량 바디(30) 간의 전압 측정시 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)을 동일한 값의 저항 소자로 배치할 경우에는, 제1 저항과 절연저항(20) 사이에서 전압 분배가 됨으로써 전압계(50)에 인가되는 전압을 낮출 수 있다.

도 4는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 과전류 방지 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.

도 4에 도시된 실시예에서는 전압계(50)의 입력 전압을 더욱 낮추기 위하여 배터리 팩(10)의 음극단자(12)와 차량 바디(30) 사이에 제4 저항이 더 포함된다.

즉, 전압계(50)의 입력전압(V)은 배터리 전압을 Vi라 할 때, 다음 수학식 3과 같다.

[수학식 3]

V = [ 저항(20) / (R1 + 저항(20) + R4) ] * Vi

본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 배터리 팩 20 : 절연저항
30 : 차량 바디 40 : 전압원
50 : 전압계 60 : 제어기
11 : 양극단자 12 : 음극단자
51 : 제1 단자 52 : 제2 단자
71 : 제1 릴레이 72 : 제2 릴레이
73 : 제3 릴레이 74 : 제4 릴레이
75 : 제5 릴레이 76 : 제6 릴레이
R1 : 제1 저항 R2 : 제2 저항
R3 : 제3 저항 R4 : 제4 저항

Claims

고전압 배터리 회로와 차량 바디 간의 절연저항을 측정하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
다수의 배터리 모듈을 포함하며, 양극 및 음극 단자가 구비된 배터리 팩;
상기 배터리 팩의 상기 양극 단자 또는 음극 단자와 차량 바디 간에 연결된 절연저항;
상기 배터리 팩의 상기 양극 및 음극 단자와 제1 및 제2 단자를 통해서 연결되되, 상기 음극 단자와 상기 제1 단자는 제1 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 양극 단자와 상기 제1 단자는 제2 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 음극 단자와 상기 제2 단자는 제3 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 제2 단자는 제4 릴레이를 통해서 차량 바디와 연결되는 전압계(voltmeter); 및
상기 배터리 팩의 상기 양극 단자와 상기 제2 릴레이 사이에 형성된 제1 저항과, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제3 릴레이 사이에 형성된 제2 저항과, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제1 릴레이 사이에 형성된 제3 저항; 을 포함하고,
상기 제1 저항, 제2 저항 및 제3 저항은 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이, 제3 릴레이 및 제4 릴레이의 제어 타이밍 오류가 발생한 경우 과전류를 제한하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 배터리 팩의 상기 양극 및 음극 단자를 통해서 상기 배터리 팩에 연결되는 전압원(Voltage source)을 더 포함하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 배터리 팩의 상기 양극 단자와 상기 절연저항 사이에 연결된 제5 릴레이; 및
상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 절연저항 사이에 연결된 제6 릴레이를 더 포함하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.
제 3항에 있어서,
상기 제1 릴레이 내지 제6 릴레이를 순차적으로 제어하여 상기 절연저항을 측정하는 릴레이 제어기를 더 포함하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.
제 3항에 있어서,
상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제4 릴레이 사이에는 제4 저항이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 저항과 제2 저항의 값은 동일한 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 릴레이 내지 제4 릴레이는 포토모스 릴레이(Photo Mos Relay) 인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.
다수의 배터리 모듈을 포함하며 양극 및 음극 단자가 구비된 배터리 팩과 차량 바디 간의 절연저항을 측정하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
상기 배터리 팩의 상기 양극 단자 및 음극 단자와 차량 바디 간에 연결된 절연저항;
상기 배터리 팩의 상기 양극 및 음극 단자와 연결되는 전압원(Voltage source);
상기 배터리 팩의 상기 양극 및 음극 단자와 제1 및 제2 단자를 통해서 연결되되, 상기 음극 단자와 상기 제1 단자는 제1 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 양극 단자와 상기 제1 단자는 제2 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 음극 단자와 상기 제2 단자는 제3 릴레이를 통해서 연결되며, 상기 제2 단자는 제4 릴레이를 통해서 차량 바디와 연결되는 전압계(voltmeter);
상기 배터리 팩의 상기 양극 단자와 상기 제2 릴레이 사이에 형성된 제1 저항과, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제3 릴레이 사이에 형성된 제2 저항과, 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제1 릴레이 사이에 형성된 제3 저항;
상기 배터리 팩의 상기 양극 단자와 상기 절연저항 사이에 연결된 제5 릴레이;
상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 절연저항 사이에 연결된 제6 릴레이; 및
상기 제1 릴레이 내지 제6 릴레이를 순차적으로 제어하여 상기 절연저항을 측정하는 릴레이 제어기를 포함하고,
상기 제1 저항, 제2 저항 및 제3 저항은 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이, 제3 릴레이, 제4 릴레이, 제5 릴레이 및 제6 릴레이의 제어 타이밍 오류가 발생한 경우 과전류를 제한하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.
제 8항에 있어서,
상기 배터리 팩의 상기 음극 단자와 상기 제4 릴레이 사이에는 제4 저항이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.
제 8항에 있어서,
상기 제1 릴레이 내지 제6 릴레이는 포토모스 릴레이(Photo Mos Relay) 인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.
제 8항에 있어서,
상기 제1 저항과 제2 저항의 값은 동일한 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 절연저항 측정 장치.