KR101673345B1 - Method and device for measuring insulation resistance of fuel cell electric vehicle - Google Patents
Method and device for measuring insulation resistance of fuel cell electric vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- KR101673345B1 KR101673345B1 KR1020150036778A KR20150036778A KR101673345B1 KR 101673345 B1 KR101673345 B1 KR 101673345B1 KR 1020150036778 A KR1020150036778 A KR 1020150036778A KR 20150036778 A KR20150036778 A KR 20150036778A KR 101673345 B1 KR101673345 B1 KR 101673345B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel cell
- voltage
- insulation resistance
- cell vehicle
- battery
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/025—Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current
-
- G01R31/3606—
-
- 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
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
연료전지 차의 절연저항 측정방법은, 제어부가, 연료전지 차의 모터를 구동하는 인버터에 공급되는 DC 링크 전압이 임계 전압 이상인 지 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과에 따라 DC 링크 전압이 임계 전압 이상일 때, 제어부는, 연료전지 차에 포함된 연료 전지의 전압을 감시(monitoring)하는 스택 전압 모니터부에 연료전지 차의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 전달하는 단계를 포함한다.A method of measuring an insulation resistance of a fuel cell vehicle, comprising the steps of: determining whether a DC link voltage supplied to an inverter for driving a motor of a fuel cell vehicle is equal to or greater than a threshold voltage; The control unit includes a step of transmitting an insulation resistance measurement command for instructing a stack voltage monitoring unit for monitoring the voltage of the fuel cell included in the fuel cell vehicle to measure the insulation resistance of the fuel cell vehicle.
Description
본 발명은 연료전지 차 관련 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 연료전지 차의 절연저항 측정방법 및 절연저항 측정장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell vehicle related technology, and more particularly, to a method of measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle and an insulation resistance measuring device.
연료 전지(fuel cell)는 연료의 산화에 의해서 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전지로 일종의 발전 장치라고 할 수 있다. 기본적으로 산화, 환원 반응을 이용한다는 점에서 화학 전지와 같지만, 닫힌 시스템 내부에서 전지 반응을 하는 화학 전지와는 달리, 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되어 반응 생성물이 연속적으로 시스템 외부로 제거되는 차이점이 있다. 최근에는 연료 전지에 대한 실용화가 이루어지고 있으며, 연료 전지의 반응 생성물이 순수한 물이기 때문에 친환경적인 차량의 에너지원으로 사용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. A fuel cell is a kind of power generation device that converts chemical energy generated by oxidation of fuel directly into electric energy. Unlike a chemical cell, which basically uses oxidation and reduction reactions, unlike a chemical cell that performs a cell reaction inside a closed system, the difference is that the reactants are continuously supplied from the outside and the reaction products are continuously removed from the system have. In recent years, fuel cells have been put to practical use, and since reaction products of fuel cells are pure water, studies for use as energy sources for environmentally friendly vehicles have been actively conducted.
연료 전지 차량은 에너지를 효율적으로 이용하기 위하여 1차 에너지원인 연료 전지 이외에 주로 배터리 또는 수퍼 커패시터 등의 2차 에너지 저장 장치를 이용하여 하이브리드 시스템으로 이루어진다. 여기에서 양방향 컨버터는 배터리 등의 에너지 저장 장치를 통하여 적절한 에너지를 충·방전함으로써, 일정한 연료 이용률을 유지하고 연료 전지와 부하간 전력의 균형을 맞추는 역할을 한다.In order to use energy efficiently, the fuel cell vehicle is composed of a hybrid system using a secondary energy storage device such as a battery or a supercapacitor in addition to a fuel cell as a primary energy source. Here, bi-directional converters charge and discharge appropriate energy through energy storage devices such as batteries to maintain a constant fuel utilization rate and to balance the power between the fuel cell and the load.
부연하여 설명하면, 환경 친화적인 미래형 자동차 중 하나인 연료전지 하이브리드 차량은 연료전지에서 일정한 전력을 계속 출력하여 주행이 이루어지고, 전력이 모자라는 경우에는 부족분의 전력을 전기차용 배터리(EV 배터리)로부터 보조 출력하는 운전 모드가 적용되고 있다. 주 동력원인 연료전지와 보조 동력원인 EV 배터리의 전압 범위가 크게 차이가 나기 때문에, EV 배터리의 충전 및 방전 제어를 위하여 양방향 직류변환장치(bidirectional DC/DC converter, BHDC)가 필요하다.In other words, a fuel cell hybrid vehicle, which is one of environmentally friendly future vehicles, continuously outputs a constant electric power from the fuel cell, and when the electric power is insufficient, the electric power from the electric vehicle battery (EV battery) An auxiliary output mode is applied. A bidirectional DC / DC converter (BHDC) is required for charging and discharging control of the EV battery because the voltage range of the fuel cell, which is the main power source, and the EV battery, the auxiliary power source, differ greatly.
상기 친환경 자동차인 전기 자동차는 고전압 배터리를 탑재하고, 배터리에 축적된 전기로 모터를 구동하는 방식의 차량 시스템을 말한다. 친환경 자동차인 연료전지 자동차는 수소와 산소의 화학반응을 이용한 연료전지를 전기 공급원으로 사용하고, 연료전지에 의해 발생된 전기로 모터를 구동하는 방식의 차량 시스템을 말한다.The eco-friendly automobile refers to a vehicle system in which a high voltage battery is mounted and an electric motor is stored in a battery. A fuel cell vehicle, which is an environmentally friendly automobile, refers to a vehicle system in which a fuel cell using a chemical reaction between hydrogen and oxygen is used as an electricity source and an electric motor generated by a fuel cell is driven.
이와 같은 고전압 배터리 또는 연료전지를 사용하는 차량 시스템의 경우, 절연 저항의 파괴는 탑승자에게 위험하기 때문에, 절연 저항을 측정하여 사전에 그 위험을 제거하거나 탑승자에게 경고할 필요가 있다.In the case of a vehicle system using such a high voltage battery or a fuel cell, since the breakdown of the insulation resistance is dangerous to the occupant, it is necessary to measure the insulation resistance and remove the risk in advance or warn the occupant.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제(목적)는, 연료전지 전압이 소멸할 경우의 절연저항 측정을 위해, DC링크전압이 임계전압 이상일 경우 연료전지의 전압을 감시할 수 있는 스택 전압 모니터부(SVM)가 절연저항을 측정하고 DC링크전압이 임계전압 미만일 경우 배터리 관리 시스템(BMS)이 절연저항을 측정할 수 있는 연료전지 차의 절연저항 측정방법 및 측정장치를 제공하는 것이다.
A technical object of the present invention is to provide a stack voltage monitor unit (SVM) which can monitor a voltage of a fuel cell when a DC link voltage is equal to or more than a threshold voltage for measuring insulation resistance when a fuel cell voltage disappears, (BMS) can measure the insulation resistance when the DC link voltage is less than the threshold voltage by measuring the insulation resistance of the fuel cell.
상기 과제를 해결(달성)하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정방법은, 제어부가, 상기 연료전지 차의 모터를 구동하는 인버터에 공급되는 DC 링크 전압이 임계 전압 이상인 지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 이상일 때, 상기 제어부는, 상기 연료전지 차에 포함된 연료 전지의 전압을 감시(monitoring)하는 스택 전압 모니터부에 상기 연료전지 차의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the above problems, a method of measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention is characterized in that the control unit controls the DC link voltage supplied to the inverter for driving the motor of the fuel cell vehicle, Judging whether or not it is possible; And when the DC link voltage is equal to or higher than the threshold voltage according to the determination result, the control unit controls the stack voltage monitor unit monitoring the voltage of the fuel cell included in the fuel cell vehicle, And transmitting an insulation resistance measurement command to command the measurement.
상기 연료전지 차의 절연저항 측정방법은, 상기 판단 결과에 따라 상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 미만일 때, 상기 제어부는, 상기 연료전지 차에 포함된 배터리의 전압을 감시하는 배터리 관리 시스템(BMS)에 상기 연료전지 차의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.Wherein the control unit includes a battery management system (BMS) for monitoring a voltage of a battery included in the fuel cell vehicle when the DC link voltage is less than the threshold voltage according to the determination result, And transmitting an insulation resistance measurement command for commanding an insulation resistance measurement of the fuel cell vehicle.
상기 임계 전압은 상기 배터리의 운전 전압일 수 있다.The threshold voltage may be an operating voltage of the battery.
상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 미만일 때의 연료전지 차의 모드는 아이들 스톱 모드(idle stop mode), EV(electric vehicle) 모드, 또는 내리막 주행 모드를 포함할 수 있다.The mode of the fuel cell vehicle when the DC link voltage is less than the threshold voltage may include an idle stop mode, an electric vehicle (EV) mode, or a downhill running mode.
상기 절연 저항은 상기 인버터에 연결된 연료 전지의 플러스(+) 고전압 단자와 상기 연료전지 차에 포함된 샤시 접지 사이의 저항 또는 상기 인버터에 연결된 연료 전지의 마이너스(-) 고전압 단자와 상기 샤시 접지 사이의 저항을 포함할 수 있다.Wherein the insulation resistance is a resistance between a plus (+) high voltage terminal of the fuel cell connected to the inverter and a chassis ground included in the fuel cell vehicle or between a minus (-) high voltage terminal of the fuel cell connected to the inverter and the chassis ground Resistors.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정장치는, 상기 연료전지 차의 모터를 구동하는 인버터에 공급되는 DC 링크 전압이 임계 전압 이상인 지 여부를 판단하는 제어부; 및 상기 연료전지 차에 포함된 연료 전지의 전압을 감시(monitoring)하고, 상기 제어부로부터, 상기 판단 결과에 따라 상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 이상일 때, 상기 연료전지 차의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 수신하는 스택 전압 모니터부를 포함할 수 있다.In order to solve the above problems, an apparatus for measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention includes a controller for determining whether a DC link voltage supplied to an inverter for driving a motor of the fuel cell vehicle is equal to or greater than a threshold voltage ; And monitoring the voltage of the fuel cell included in the fuel cell vehicle and instructing the control unit to measure the insulation resistance of the fuel cell vehicle when the DC link voltage is equal to or higher than the threshold voltage in accordance with the determination result And a stack voltage monitor for receiving the insulation resistance measurement command.
상기 연료전지 차의 절연저항 측정장치는, 상기 연료전지 차에 포함된 배터리의 전압을 감시하고, 상기 제어부로부터, 상기 판단 결과에 따라 상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 미만일 때, 상기 연료전지 차의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 수신하는 배터리 관리 시스템(BMS)를 더 포함할 수 있다.The apparatus for measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle according to claim 1, further comprising: a voltage monitoring unit for monitoring a voltage of a battery included in the fuel cell vehicle and for outputting, when the DC link voltage is lower than the threshold voltage, And a battery management system (BMS) that receives an insulation resistance measurement command that commands an insulation resistance measurement.
상기 임계 전압은 상기 배터리의 운전 전압일 수 있다.The threshold voltage may be an operating voltage of the battery.
상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 미만일 때의 연료전지 차의 모드는 아이들 스톱 모드(idle stop mode), EV(electric vehicle) 모드, 또는 내리막 주행 모드를 포함할 수 있다.The mode of the fuel cell vehicle when the DC link voltage is less than the threshold voltage may include an idle stop mode, an electric vehicle (EV) mode, or a downhill running mode.
상기 절연 저항은 상기 인버터에 연결된 연료 전지의 플러스(+) 고전압 단자와 상기 연료전지 차에 포함된 샤시 접지 사이의 저항 또는 상기 인버터에 연결된 연료 전지의 마이너스(-) 고전압 단자와 상기 샤시 접지 사이의 저항을 포함할 수 있다.
Wherein the insulation resistance is a resistance between a plus (+) high voltage terminal of the fuel cell connected to the inverter and a chassis ground included in the fuel cell vehicle or between a minus (-) high voltage terminal of the fuel cell connected to the inverter and the chassis ground Resistors.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정방법 및 그 측정장치는, 연료전지 차 주행 중 아이들 스톱(Idle stop) 또는 EV(electric vehicle) 모드에서도 절연저항 측정이 가능할 수 있다.The method and apparatus for measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention can measure insulation resistance even in an idle stop or an electric vehicle mode during driving of a fuel cell vehicle.
본 발명에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정방법 및 그 측정장치는, 절연 저항의 측정 지연(delay) 시간을 최대 9분에서 1분까지 단축할 수 있다.The method and apparatus for measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle according to the present invention can reduce the measurement delay time of insulation resistance from 9 minutes to 1 minute at maximum.
또한 본 발명은 추가적인 개발 비용 없이 SW(software) 로직(logic)을 변경하여 절연 저항의 측정 범위를 만족시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 연료전지 차의 절연저항 법규를 만족시킬 수 있다.
Further, the present invention can meet the measurement range of insulation resistance by changing software (logic) logic without additional development cost. That is, the present invention can satisfy the insulation resistance law of the fuel cell vehicle.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 연료전지 차의 절연저항 측정방법의 예를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정방법을 설명하는 그래프(graph)이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정방법을 설명하는 흐름도(flow chart)이다.
도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 제어기의 내부 절연저항 측정 방법을 설명하는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of the drawings used in the detailed description of the present invention, a brief description of each drawing is provided.
1 is a view for explaining an example of a method of measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle.
2 is a view illustrating an apparatus for measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating a method of measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart illustrating a method of measuring an insulation resistance of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a method of measuring an internal insulation resistance of a controller applicable to the present invention.
본 발명, 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a better understanding of the present invention, and the objects attained by the practice of the invention, reference should be made to the accompanying drawings, which illustrate embodiments of the invention, and to the description in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having", etc., are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, or a combination thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 “전기적 또는 기계적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not necessarily the case that it is "directly connected", but also "electrically or mechanically connected" .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(통상의 기술자)에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and, unless expressly defined herein, are to be construed as either ideal or overly formal Do not.
고전압 전원(연료전지 또는 배터리)를 가지는 차량(예, HEV(hybrid electric vehicle), EV(electric vehicle), 또는 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle))은 절연 저항(insulation resistance)이 일정치 이하로 내려가는지 여부를 판단한 후 운전자에게 알려주어야 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION Vehicles having a high voltage power source (such as a fuel cell or a battery) (e.g., a hybrid electric vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), or a fuel cell electric vehicle (FCEV)) have low insulation resistance And then notify the driver.
본 발명과 비교되는 연료전지 시스템 측에서만 절연저항을 측정하는 방법에 있어서, 비상EV 모드, 장강판(長降坂) 주행(내리막 주행), 또는 주행 중 아이들 스탑(Idle stop) 등과 같은 연료전지 전압이 없을 경우 절연저항이 최대 9분 간 측정이 되지 않는 문제점이 있을 수 있다.In the method of measuring the insulation resistance only on the fuel cell system side compared with the present invention, the method of measuring the insulation resistance of the fuel cell system according to the present invention is characterized in that the fuel cell voltage (for example, There is a problem that the insulation resistance can not be measured for a maximum of 9 minutes.
도 1은 연료전지 차의 절연저항 측정방법의 예를 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining an example of a method of measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle.
도 1을 참조하여 연료전지(FUELCELL) 사이드(side)(측)에서의 절연저항 측정방법을 설명하면 다음과 같다.A method of measuring insulation resistance on the side (side) of a fuel cell (FUELCELL) will be described with reference to FIG.
SVM(Stack Voltage Monitor) 내부 회로는 저항 분압 측정방식을 이용하여 연료전지 사이드에서 연료전지 전압에 기반하여 절연저항(Ri1, Ri2)을 측정한다.The SVM (Stack Voltage Monitor) internal circuit measures the insulation resistance (Ri1, Ri2) based on the fuel cell voltage at the fuel cell side using the resistance partial pressure measurement method.
그러나 도 1에 도시된 연료전지(FUELCELL) 전압이 소멸할 경우(예, 비상EV 모드, 장강판, 주행 중 idle stop), 절연저항이 측정될 수 없다. 예를 들어, 주행 중 idle stop 진입 시 최대 9분 간 절연저항 측정이 불가능하여, 측정 지연 현상이 발생한다.However, when the fuel cell (FUELCELL) voltage shown in Fig. 1 disappears (e.g., emergency EV mode, steel sheet, idle stop during running), the insulation resistance can not be measured. For example, if idle stop is entered during driving, it is impossible to measure the insulation resistance for a maximum of 9 minutes, and measurement delay occurs.
다음으로, 도 1을 참조하여 배터리(BATTERY) 사이드(side)(쪽)에서의 절연 저항 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.Next, referring to FIG. 1, a method of measuring the insulation resistance on the side (battery) side will be described.
BMS 내부 회로는 저항 분압 측정방식을 이용하여 고전압 배터리 사이드에서 배터리 전압에 기반하여 절연저항(Ri1, Ri2)을 측정한다. 상기 BMS 내부 회로에서 저항 분압 측정방식을 이용한 절연저항 측정 방법은 상기 SVM 내부 회로에서 저항 분압 측정방식을 이용한 절연저항 측정 방법과 유사하고 전압차이에 따라 내부 저항 값이 SVM 내부 회로에서 저항 분압 측정방식을 이용한 절연저항 측정 방법의 경우와 다르다.The BMS internal circuit measures the insulation resistance (Ri1, Ri2) based on the battery voltage at the high-voltage battery side using a resistive divider. The insulation resistance measurement method using the resistance partial pressure measurement method in the BMS internal circuit is similar to the insulation resistance measurement method using the resistance partial pressure measurement method in the SVM internal circuit and the internal resistance value is measured by the resistance partial pressure measurement method Which is different from the case of the insulation resistance measuring method using
그러나 도 1에 도시된 BHDC(bidirection high voltage DCDC converter, 양방향 고전압 전력 변환기 또는 양방향 직류 변환장치)가 배터리 전압이상으로 전압을 출력하면 절연파괴를 감지할 수 없다. 부연하여 설명하면, BMS는 배터리 전압에 맞추어 설계되어 있어서, BHDC 출력전압이 배터리 전압 보다 높으면 절연측정(절연저항이 측정)이 불가능할 수 있다.However, if the BHDC (bidirectional high voltage DCDC converter) shown in FIG. 1 outputs a voltage higher than the battery voltage, it can not detect insulation breakdown. More specifically, the BMS is designed to match the battery voltage, so insulation measurements (measurement of insulation resistance) may not be possible if the BHDC output voltage is higher than the battery voltage.
다음으로, 도 1을 참조하여 BHDC 또는 인버터(INVERTER)에서의 절연 저항을 측정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Next, a method of measuring the insulation resistance in the BHDC or the inverter will be described with reference to FIG.
상기 절연 저항을 측정하기 위해 신규한 회로의 개발이 필요할 수 있다. 운전 중 BHDC 또는 INVERTER에는 연료전지전압과, 회생제동 시 고전압이 인가되므로, BHDC의 출력단 또는 INVERTER의 입력단에서 측정되는DC 링크 전압을 이용하여 절연 저항(Ri1, Ri2)이 측정될 수 있다. 그러나 BHDC 또는 INVERTER에 포함된 파워소자(IGBT(insulated gate bipolar transistor))의 스위칭에 의해 절연측정이 방해를 받는다는 단점이 있을 수 있다. BHDC가 꺼진 상태(시동 키온(keyon)이 되지 않는 상태 및 시동이 걸리지 않은 상태)에서는 절연 저항 측정이 안 될 수 있다.It may be necessary to develop a novel circuit to measure the insulation resistance. Since the fuel cell voltage and the high voltage during regenerative braking are applied to the BHDC or INVERTER during operation, the insulation resistances Ri1 and Ri2 can be measured using the DC link voltage measured at the output terminal of the BHDC or the input terminal of the INVERTER. However, switching of the power devices (IGBTs) included in the BHDC or INVERTER may have the disadvantage of interfering with the insulation measurement. Insulation resistance measurements may not be possible when the BHDC is off (no starting keyon and no starting).
다음으로, 독립 절연측정장치를 이용하여 절연 저항을 측정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Next, a method of measuring the insulation resistance using the independent insulation measurement device will be described.
상기 절연저항 측정방법은 절연측정장치가 고전압단(HV+, HV-)에 주파수 전원을 인가하여 절연 저항을 측정하는 방식일 수 있다. 그러나 이 절연저항 측정방법의 경우, 부유용량에 따라(부유용량으로 인해) 정밀도가 떨어지고, 본 발명에 따른 연료전지 전기차(FCEV)의 절연 저항 측정을 위해서는 최적화가 필요한 방법일 수 있다.The insulation resistance measuring method may be a method of measuring the insulation resistance by applying a frequency power to the high voltage terminals (HV +, HV-) of the insulation measuring apparatus. However, in the case of this insulation resistance measuring method, the accuracy is lowered due to the stray capacitance (due to stray capacitance), and optimization may be required for measuring the insulation resistance of the fuel cell electric vehicle (FCEV) according to the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정장치를 설명하는 도면이다.2 is a view illustrating an apparatus for measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 연료전지 차(100)는, 제어부(또는 제어기)(FUELCELL CONTROL UNIT, FCU)(105), 차량의 주동력원으로 사용되는 연료전지(FUELCELL), SVM(Stack Voltage Monitor)(120), 인버터(inverter)(125), 구동 모터인 트랙션 모터(traction motor)(130), DC/DC 컨버터(converter)(135), BMS(battery management system)(140), 및 보조 동력원으로 사용되는 배터리(BATTERY)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
연료전지 차량(100)은 가솔린 내연기관 대신 수소와 공기 중의 산소 결합으로 전기를 자체 생산하는 연료전지를 동력원으로 하고, 연료전지 시스템을 통해 발생되는 전기 에너지로 전기 모터(130)를 작동시키고 그 작동력으로 차량을 구동시킬 수 있다. 연료 전지 차량(100)은 에너지를 효율적으로 이용하기 위하여 1차 에너지원인 연료 전지(FUELCELL) 및 배터리(BATTERY)의 2차 에너지 저장 장치를 이용하는 하이브리드 시스템으로 구성될 수 있다.The
연료 전지(FUELCELL)는 수소 탱크(미도시)로부터 수소를 공급받고 공기 블로워(도시하지 않음)로부터 공기를 공급받아 수소와 공기 중 산소의 전기화학적 반응에 의해 전기를 발생시킬 수 있다. 연료 전지(FUELCELL)는 하나의 단위 셀, 또는 다수의 단위 셀들이 직렬로 연결된 연료전지 스택(fuel cell stack)일 수 있다.The fuel cell FUELCELL is supplied with hydrogen from a hydrogen tank (not shown) and supplied with air from an air blower (not shown) to generate electricity by electrochemical reaction between hydrogen and oxygen in the air. The fuel cell may be a unit cell or a fuel cell stack in which a plurality of unit cells are connected in series.
배터리(BATTERY)는 연료 전지(FUELCELL)에 의해 발생된 전기를 충전하며, 연료전지 구동에 필요한 여러 연료전지 보기류(BOP:Balance of Plant)(공기블로워, 수소 재순환 블로워, 냉각수 순환용 펌프 등 포함)을 구동시키기 위한 파워를 공급할 수 있다.The battery (BATTERY) charges the electricity generated by the fuel cell (FUELCELL) and includes various fuel cell types (BOP: Balance of Plant) (air blower, hydrogen recirculation blower, And the like.
배터리 관리 시스템(BMS)(또는 배터리 관리 시스템부)(140)는 서로 직렬로 연결될 수 있는 단위 셀(unit cell)(145)들을 포함하는 배터리(BATTERY)의 충전 또는 방전 프로세스(process)를 제어할 수 있다.A battery management system (BMS) (or a battery management system unit) 140 controls a charging or discharging process of a battery BATTERY including
배터리 관리 시스템(BMS)(140)은 단위 셀(145)들의 다양한 상태를 모니터링(monitoring)(측정 또는 감지)하여, 단위 셀의 온도, 단위 셀의 주변온도, 단위 셀의 전압, 및 단위 셀의 방전(또는 충전) 전류 등에 따라 배터리 보호를 위한 제어를 할 수 있고 기기의 운전자(operator)에게 배터리 상태를 알려주고, 단위 셀(145)을 적정상태로 관리하는 기능을 가질 수 있다.The battery management system (BMS) 140 monitors (measures or senses) various states of the
DC/DC 컨버터(135)는 BHDC(bidirection high voltage DCDC converter)로서, 고전압 배터리(BATTERY)와, 서로 직렬로 연결될 수 있는 단위 셀(unit cell)(115)들을 포함하는 연료전지(FUELCELL)의 서로 다른 출력전압의 균형을 매칭시켜 주는 양방향 컨버터일 수 있다. 즉, 고전압 배터리로부터의 전압을 승압하여 고전압 버스(bus)단(HV(+), HV(-))으로 출력하며, 연료 전지(FUELCELL)를 시동시키는 기능을 하고, 또한 아이들(idle)/회생제동 시 고전압을 소정 전압으로 다운시켜 고전압 배터리(BATTERY)를 충전시키는 기능을 수행할 수 있다. DC/DC 컨버터(converter)(135)는 모터(130) 구동 시 전류를 방전하는 기능을 수행할 수 있다.The DC /
인버터(125)는 고전압 버스단으로부터 입력되는 전압을 스위칭하여 3상 교류전원으로 변환하여 모터(130)의 구동 전원으로 공급할 수 있다.The
제어부(105)는 지령 라인(Comm. Line; command line)을 통해 SVM(120), 인버터(125), DC/DC 컨버터(135), 및 BMS(140)의 동작을 제어할 수 있다.The
도 2에 도시된 Isolation Resistor 1(155)은 마이너스(-) 고전압 단자(HV(-))와 샤시 접지(chassis ground) 사이의 절연저항을 지시(indication)할 수 있고, Isolation Resistor 2(110)는 연료전지(FUELCELL) 측에서의 절연 저항으로 플러스(+) 고전압 단자(HV(+))와 샤시 접지(chassis ground) 사이의 절연저항을 나타낼 수 있고, Isolation Resistor 3(150)은 배터리(BATTERY) 측에서의 절연 저항으로 플러스(+) 고전압 단자(HV(+))와 샤시 접지(chassis ground) 사이의 절연저항을 나타낼 수 있다. 샤시는 차량에서 차체를 제외한 차대(車臺 )를 나타낸다. 샤시는, 예를 들어, 동력 전달(power transmission) 장치, 현가(suspension) 장치, 제동(brake) 장치, 또는 조향(steering) 장치 등을 포함할 수 있다.The Isolation Resistor 1 155 shown in FIG. 2 can indicate an insulation resistance between a minus high voltage terminal HV and a chassis ground and the Isolation Resistor 2 110, (+) High-voltage terminal HV (+) and the chassis ground due to the insulation resistance at the fuel cell FUELCELL side, and the Isolation Resistor 3 150 can exhibit insulation resistance at the side of the battery BATTERY The insulation resistance can indicate the insulation resistance between the positive (+) high voltage terminal (HV (+)) and the chassis ground. The chassis represents the chassis of the vehicle excluding the vehicle body. The chassis may include, for example, a power transmission device, a suspension device, a brake device, or a steering device.
도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정장치를 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 2, an apparatus for measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention will now be described.
상기 연료전지 차의 절연저항 측정장치는, 제어부(105) 및 스택 전압 모니터부(SVM)(120)를 포함할 수 있다.The insulation resistance measuring apparatus of the fuel cell vehicle may include a
제어부(105)는 연료전지 차(100)의 모터(130)를 구동하는 인버터(125)에 공급되는 DC 링크(link) 전압이 임계 전압 이상인 지 여부를 판단할 수 있다.The
스택 전압 모니터부(SVM)(120)는 연료전지 차(100)에 포함된 연료 전지(FUELCELL)의 전압을 감시(monitoring)하고, 제어부(105)로부터, 상기 판단 결과에 따라 상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 이상일 때, 연료전지 차(100)의 절연 저항 측정을 명령(지령)하는 절연 저항 측정 명령을 수신할 수 있다.The stack voltage monitor unit (SVM) 120 monitors the voltage of the fuel cell FUELCELL included in the
상기 연료전지 차의 절연저항 측정장치는, 배터리 관리 시스템(BMS)(140)를 더 포함할 수 있다. 배터리 관리 시스템(BMS)(140)은 연료전지 차(100)에 포함된 배터리(BATTERY)의 전압을 감시하고, 제어부(105)로부터, 상기 판단 결과에 따라 상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 미만일 때, 연료전지 차(100)의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 수신할 수 있다.The insulation resistance measuring apparatus of the fuel cell vehicle may further include a battery management system (BMS) 140. The battery management system (BMS) 140 monitors the voltage of the battery BATTERY included in the
상기 임계 전압은 배터리(BATTERY)의 운전 전압(저장 전압)일 수 있다.The threshold voltage may be an operation voltage (storage voltage) of the battery BATTERY.
상기 절연 저항은 인버터(125)에 연결된 연료 전지(FUELCELL)의 플러스(+) 고전압 단자(HV(+))와 연료전지 차(100)에 포함된 샤시(chassis) 접지 사이의 저항(도 1에 도시된 Ri1), 또는 인버터(125)에 연결된 연료 전지(FUELCELL)의 마이너스(-) 고전압 단자(HV(-))와 샤시(chassis) 접지 사이의 저항(도 1에 도시된 Ri2)을 포함할 수 있다.1) between the positive (+) high voltage terminal HV (+) of the fuel cell FUELCELL connected to the
상기 DC 링크 전압이 임계 전압 미만일 때의 연료전지 차(100)의 모드(mode)는 아이들 스톱 모드(idle stop mode)(또는 주행 중 연료전지의 아이들 스톱 모드), EV(electric vehicle) 모드(또는 비상 EV 모드), 또는 내리막 주행 모드(또는 장강판(長降坂) 주행 모드)를 포함할 수 있다.The mode of the
상기 아이들 스톱 모드는 차량이 정지되어 있어 연료 전지의 전압이 소멸하는 모드를 나타낼 수 있다. 아이들 스톱 모드는 연료전지의 발전 정지 동작 모드를 의미할 수도 있다. 상기 EV 모드는 차량이 고전압 배터리(BATTERY)로터 파워를 공급받아 주행하는 모드를 의미할 수 있다. 아이들 스톱 모드, EV 모드, 및 내리막 주행 모드에서는 고전압 배터리(BATTERY)로만 차량 부하에 전원이 공급될 수 있다.The idle stop mode may indicate a mode in which the vehicle is stopped and the voltage of the fuel cell disappears. The idle stop mode may mean a power generation stop operation mode of the fuel cell. The EV mode may mean a mode in which the vehicle travels while receiving a high voltage battery (BATTERY) rotor power. In the idle stop mode, EV mode, and downhill running mode, the vehicle load can be powered only by a high voltage battery (BATTERY).
도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정방법을 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차의 절연저항 측정방법을 설명하는 흐름도(flow chart)이다.A method of measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 4. FIG. 4 is a flow chart illustrating a method of measuring an insulation resistance of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
측정단계(205)에 따르면, 다수의 연료전지 단위 셀(unit cell)(115)들을 포함하는 연료전지(FUELCELL)의 전압이 측정된다. 다수의 단위 셀(145)들을 포함하는 배터리(BATTERY)의 전압이 측정된다. 연료전지(FUELCELL)의 출력단 및 배터리(BATTERY)에 연결된 DC/DC 컨버터(135)의 출력단에 나타내는 DC링크(link) 전압이 측정될 수 있다. 임계전압이 판단(또는 결정)될 수 있다. 임계전압은 현재 배터리(BATTERY)의 운전전압일 수 있다. 임계전압은, 예를 들어, 배터리의 셀 수에 비례하는 전압으로 180(V)이상이고 270(V)이하일 수 있다.According to the
상기 연료전지(FUELCELL) 전압의 측정, 배터리(BATTERY) 전압의 측정, DC링크(link) 전압의 측정, 임계전압의 결정은 제어부(FCU)(105)에 의해 수행될 수 있다.The measurement of the fuel cell voltage, the measurement of the battery voltage, the measurement of the DC link voltage, and the determination of the threshold voltage may be performed by the control unit (FCU) 105.
판단 단계(210)에 따르면, 제어기(FCU)(105)는 DC 링크 전압이 임계 전압 이상인 지 여부를 판단할 수 있다. According to
DC 링크 전압이 임계 전압 이상이면 연료전지 차(100)의 절연저항 측정방법(200)인 프로세스(process)는 제1 측정 명령 단계(215)로 진행되고, DC 링크 전압이 임계 전압 미만이면 프로세스는 방전전압 제어 단계(225)로 진행될 수 있다.If the DC link voltage is equal to or higher than the threshold voltage, the process of the insulation
제1 측정 명령 단계(215)에 따르면, 제어부(FCU)(105)는 스택 전압 모니터부(SVM)(120)에게 절연저항 측정을 명령할 수 있다.According to the first measurement command step 215, the control unit (FCU) 105 can instruct the stack voltage monitor unit (SVM) 120 to measure the insulation resistance.
절연 저항 측정 단계(220)에 따르면, 임계전압 이상에서 스택 전압 모니터부(SVM)(120)가 연료전지 차(100)의 절연저항을 측정할 수 있다.According to the insulation resistance measuring step 220, the stack voltage monitor unit (SVM) 120 can measure the insulation resistance of the
스택 전압 모니터부(SVM)(120)는 전술한 도 1을 참조하여 설명된 SVM(Stack Voltage Monitor) 내부 회로에 의한 저항 분압 측정방식을 이용한 절연저항(Ri1, Ri2) 측정 방법과 유사한 방법으로 연료전지 차(100)의 절연저항을 측정할 수 있다. 상기 측정 방법은 도 1에 도시된 SVM 내부 회로에 포함된 저항들(R1, R2), 스위치(SW1, SW2), 및 전압 센서(Voltage Sensor)를 이용하여 절연저항 값을 구할 수 있다.The stack voltage monitor unit (SVM) 120 measures the resistance value of the fuel (e.g., fuel) by a method similar to the method of measuring the insulation resistance Ri1 and Ri2 using the resistance partial pressure measurement method using the SVM (Stack Voltage Monitor) internal circuit described with reference to FIG. The insulation resistance of the
방전전압 제어 단계(225) 에 따르면, DC/DC 방전전압이 BMS(140)에 의해 제어될 수 있다. 상기 방전 전압은 배터리 전압과 동일할 수 있다.According to the discharge
제2 측정 명령 단계(230)에 따르면, 제어부(FCU)(105)는 배터리 관리 시스템(BMS)(140)에게 절연저항 측정을 명령할 수 있다.According to the second measurement command step 230, the controller (FCU) 105 may instruct the battery management system (BMS) 140 to measure the insulation resistance.
절연 저항 측정 단계(235)에 따르면, 임계전압 미만에서는 배터리 관리 시스템(BMS)(140)이 연료전지 차(100)의 절연저항을 측정할 수 있다.According to the insulation
배터리 관리 시스템(BMS)(140)은 전술한 스택 전압 모니터부(SVM)(120)에 의한 저항 분압 측정방식을 이용한 절연저항(Ri1, Ri2) 측정 방법과 유사한 방법으로 연료전지 차(100)의 절연저항을 측정할 수 있다.The battery management system (BMS) 140 measures the resistance value of the
정상운전 중 DC/DC 컨버터(135)의 출력 전압(인버터 측 전압)은 배터리 하한 전압 이상이고 연료전지 최고 전압 이하일 수 있다.During normal operation, the output voltage (inverter side voltage) of DC /
연료전지의 전압이 임계전압 이하로 내려가면 DC/DC 컨버터(135)는 배터리 하한 전압 이상이고 배터리 최고전압 사이에서 방전전압을 제어할 수 있다.When the voltage of the fuel cell falls below the threshold voltage, the DC /
상기 연료전지 차의 절연저항 측정방법을 도 2 및 도 4를 참조하여 부연하여 설명하면 다음과 같다.A method of measuring the insulation resistance of the fuel cell vehicle will now be described with reference to FIGS. 2 and 4. FIG.
제어부(105)는, 연료전지 차(100)의 모터(130)를 구동하는 인버터(130)에 공급되는 DC 링크 전압이 임계 전압 이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단 결과에 따라 DC 링크 전압이 임계 전압 이상일 때, 제어부(105)는, 연료전지 차(100)에 포함된 연료 전지(FUELCELL)의 전압을 감시(monitoring)하는 스택 전압 모니터부(120)에 연료전지 차(100)의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 전달(또는 전송)할 수 있다.The
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 판단 결과에 따라 DC 링크 전압이 임계 전압 미만일 때, 제어부(105)는, 연료전지 차(100)에 포함된 배터리(BATTERY)의 전압을 감시하는 배터리 관리 시스템(BMS)(140)에 연료전지 차(100)의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 전달할 수 있다.The
상기 임계 전압은 배터리(BATTERY)의 운전 전압일 수 있다.The threshold voltage may be an operating voltage of the battery.
상기 절연 저항은 인버터(125)에 연결된 연료 전지(FUELCELL)의 플러스(+) 고전압 단자(HV(+))와 연료전지 차(100)에 포함된 샤시(chassis) 접지 사이의 저항, 또는 인버터(125)에 연결된 연료 전지(FUELCELL)의 마이너스(-) 고전압 단자(HV(-))와 샤시(chassis) 접지 사이의 저항을 포함할 수 있다.The insulation resistance is a resistance between the positive (+) high voltage terminal HV (+) of the fuel cell FUELCELL connected to the
상기 DC 링크 전압이 임계 전압 미만일 때의 연료전지 차(100)의 모드(mode)는 아이들 스톱 모드(idle stop mode)(또는 연료전지의 아이들 스톱 모드), EV(electric vehicle) 모드(또는 비상 EV 모드), 또는 내리막 주행 모드(또는 장강판(長降坂) 주행 모드)를 포함할 수 있다.The mode of the
전술한 바와 같이, 본 발명은 동작 조건을 설정하고 그 조건에 따라 절연저항을 연료전지 절연저항 측정장치(스택 전압 모니터부(SVM)(120)) 및 배터리 절연저항 측정장치(배터리 관리 시스템(BMS)(140))가 교차 측정하는 방법을 제공할 수 있다. 본 발명은 절연 저항 측정 딜레이(delay) 시간을 최대 9분에서1분까지 단축할 수 있다.As described above, according to the present invention, the operating conditions are set and the insulation resistance is measured according to the conditions by a fuel cell insulation resistance measuring device (stack voltage monitoring part (SVM) 120) and a battery insulation resistance measuring device ) ≪ / RTI > 140) may be provided. The present invention can shorten the insulation resistance measurement delay time from 9 minutes to 1 minute.
부연하여 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 연료전지 전압이 소멸할 경우의 절연저항 측정을 위해 DC링크전압이 임계치(임계전압) 이상일 경우 스택 전압 모니터부(SVM)(120)가 연료전지 차(100)의 절연저항을 측정하고 DC링크전압이 임계치(임계전압) 미만일 경우 배터리 관리 시스템(BMS)(140)이 절연저항을 측정하는 연료전지 차의 절연저항 측정방법을 제공할 수 있다.3, when the DC link voltage is equal to or greater than a threshold value (threshold voltage) for measuring the insulation resistance when the fuel cell voltage disappears, the stack voltage monitor unit (SVM) 120 The insulation resistance of the
즉, 본 발명은 DC 링크의 전압구간에 따라 측정 장치를 구별하여 임계전압 미만에서는 BMS가 절연 저항을 측정하고, 임계전압 이상에서는 SVM(Stack Voltage Monitor)이 절연 저항을 측정할 수 있다.That is, according to the present invention, the measurement device is distinguished according to the voltage range of the DC link, the BMS measures the insulation resistance at a voltage lower than the threshold voltage, and the SVM (Stack Voltage Monitor) measures the insulation resistance at a voltage higher than the threshold voltage.
도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 제어기의 내부 절연저항 측정 방법을 설명하는 도면이다. 도 5는 전기차의 유럽 법규 ECE R100을 나타낼 수 있다.5 is a view for explaining a method of measuring an internal insulation resistance of a controller applicable to the present invention. Fig. 5 shows the ECE R100 of an electric vehicle.
상기 제어기는 도 2에 도시된 제어부(FCU)(105), 스택 전압 모니터부(SVM)(120), 및 배터리 관리 시스템(BMS)(140)에 대응될 수 있고, 도 5에서 energy conversion system은 도 2의 연료전지(FUELCELL)에 대응할 수 있고, traction system은 도 2의 트랙션 모터(130)에 대응할 수 있고, RESS(rechargeable energy storage systems)는 도 2의 배터리(BATTERY)에 대응할 수 있다.The controller may correspond to a controller (FCU) 105, a stack voltage monitor (SVM) 120, and a battery management system (BMS) 140 shown in FIG. 2, The traction system may correspond to the fuel cell FUELCELL of FIG. 2, the traction system may correspond to the
도 5(a)는 Vb, V1, V2의 측정을 나타낼 수 있다.Fig. 5A shows the measurement of Vb, V1 and V2.
도 5(a)에서 Vb는 도 2의 HV(+) 와 HV(-)에 대응하는 고전압 (+) 와 (-)사이의 전압을 지시(indication)하고, V1은 고전압 (-) 와 도 2의 샤시 접지에 대응하는 전기적 샤시(electrical chassis) 사이의 전압이고, V2는 고전압 (+) 와 전기적 샤시(또는 전기적 샤시 그라운드(ground))사이의 전압일 수 있다.In FIG. 5A, Vb indicates a voltage between high voltages (+) and (-) corresponding to HV (+) and HV (-) in FIG. 2, V1 indicates a high voltage V2 is the voltage between the high voltage (+) and the electrical chassis (or electrical chassis ground), and V2 is the voltage between the high voltage (+) and the electrical chassis (or electrical chassis ground).
도 5(b)는 V1 > V2일 경우, 측정용 표준저항(Ro)를 고전압 (-)와 전기적 샤시에 삽입한 후 양단전압(V1’)을 측정할 수 있다.5 (b), when V1> V2, the standard resistor Ro for measurement can be inserted into the electrical chassis with a high voltage (-), and then the both-end voltage V1 'can be measured.
도 5(c)는 V2 > V1일 경우, 표준저항(Ro)를 고전압 (+)와 전기적 샤시에 삽입한 후 양단전압(V2’)을 측정할 수 있다.5 (c), when V2 > V1, the standard resistance Ro can be measured by inserting the high voltage (+) into the electrical chassis and the both end voltage V2 '.
측정된 전압값(Vb, V1, V2, V1’ 또는 V2’)을 통해 계산된 절연저항 값은 아래와 같다.The insulation resistance values calculated through the measured voltage values (Vb, V1, V2, V1 'or V2') are as follows.
V1 > V2일 경우, Ri=Ro*Vb*(1/V1’-1/V1)일 수 있다.If V1 > V2, Ri = Ro * Vb * (1 / V1'-1 / V1).
V2 > V1일 경우, Ri=Ro*Vb*(1/V2’-1/V2)일 수 있다.If V2 > V1, then Ri = Ro * Vb * (1 / V2'-1 / V2).
상기 Ro는 측정용 표준 저항[Ω]이고, Ri는 차량의 절연저항[Ω]일 수 있다.R o is the standard resistance for measurement [Ω], and R i is the insulation resistance [Ω] of the vehicle.
본 실시예에서 사용되는 구성요소 또는 “~부(unit)” 또는 블록 또는 모듈은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(fieldprogrammable gate array)나 ASIC(applicationspecific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소 또는 '~부' 등은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.The components or " units " or blocks or modules used in the present embodiment may be implemented in software such as a task, a class, a subroutine, a process, an object, an execution thread, , A field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or a combination of the above software and hardware. The components or parts may be included in a computer-readable storage medium, or a part of the components may be dispersed in a plurality of computers.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
As described above, the embodiments have been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. It is therefore to be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
105: 제어부(FCU)
120: 스택 전압 모니터부(SVM)
140: 배터리 관리 시스템(BMS)105: Control unit (FCU)
120: Stack voltage monitor unit (SVM)
140: Battery Management System (BMS)
Claims (10)
제어부가, 상기 연료전지 차의 모터를 구동하는 인버터에 공급되는 DC 링크 전압이 임계 전압 이상인 지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과에 따라 상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 이상일 때, 상기 제어부는, 상기 연료전지 차에 포함된 연료 전지의 전압을 감시(monitoring)하는 스택 전압 모니터부에 상기 연료전지 차의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 전달하는 단계
를 포함하는 연료전지 차의 절연저항 측정방법.
A method of measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle,
The control unit controls the motor of the fuel cell vehicle Determining whether a DC link voltage supplied to the inverter is equal to or greater than a threshold voltage; And
When the DC link voltage is equal to or greater than the threshold voltage according to the determination result, the controller monitors the voltage of the fuel cell included in the fuel cell vehicle Transmitting an insulation resistance measurement command to the stack voltage monitoring unit for commanding insulation resistance measurement of the fuel cell vehicle
Wherein the insulation resistance of the fuel cell vehicle is measured.
상기 판단 결과에 따라 상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 미만일 때, 상기 제어부는, 상기 연료전지 차에 포함된 배터리의 전압을 감시하는 배터리 관리 시스템(BMS)에 상기 연료전지 차의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차의 절연저항 측정방법.
The method of claim 1, wherein the insulation resistance of the fuel cell vehicle is measured by:
Wherein the control unit instructs the BMS to monitor the voltage of the battery included in the fuel cell vehicle when the DC link voltage is less than the threshold voltage, The method further comprising the step of transmitting an insulation resistance measurement command to the fuel cell vehicle.
상기 임계 전압은 상기 배터리의 운전 전압인 것을 특징으로 하는 연료전지 차의 절연저항 측정방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the threshold voltage is an operation voltage of the battery.
상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 미만일 때의 연료전지 차의 모드는 아이들 스톱 모드(idle stop mode), EV(electric vehicle) 모드, 또는 내리막 주행 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차의 절연저항 측정방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the mode of the fuel cell vehicle when the DC link voltage is less than the threshold voltage includes an idle stop mode, an electric vehicle mode, or an downhill running mode. How to measure.
상기 절연 저항은 상기 인버터에 연결된 연료 전지의 플러스(+) 고전압 단자와 상기 연료전지 차에 포함된 샤시 접지 사이의 저항 또는 상기 인버터에 연결된 연료 전지의 마이너스(-) 고전압 단자와 상기 샤시 접지 사이의 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차의 절연저항 측정방법.
The method according to claim 1,
Wherein the insulation resistance is a resistance between a plus (+) high voltage terminal of the fuel cell connected to the inverter and a chassis ground included in the fuel cell vehicle or between a minus (-) high voltage terminal of the fuel cell connected to the inverter and the chassis ground Resistance of the fuel cell vehicle.
상기 연료전지 차의 모터를 구동하는 인버터에 공급되는 DC 링크 전압이 임계 전압 이상인 지 여부를 판단하는 제어부; 및
상기 연료전지 차에 포함된 연료 전지의 전압을 감시(monitoring)하고, 상기 제어부로부터, 상기 판단 결과에 따라 상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 이상일 때, 상기 연료전지 차의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 수신하는 스택 전압 모니터부
를 포함하는 연료전지 차의 절연저항 측정장치.
An apparatus for measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle,
A controller for determining whether a DC link voltage supplied to an inverter for driving the motor of the fuel cell vehicle is equal to or greater than a threshold voltage; And
Monitoring the voltage of the fuel cell included in the fuel cell vehicle, and outputting, from the control unit, an insulation that instructs the insulation resistance measurement of the fuel cell vehicle when the DC link voltage is equal to or higher than the threshold voltage, A stack voltage monitor unit
And an insulation resistance measuring device for measuring the insulation resistance of the fuel cell vehicle.
상기 연료전지 차에 포함된 배터리의 전압을 감시하고, 상기 제어부로부터, 상기 판단 결과에 따라 상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 미만일 때, 상기 연료전지 차의 절연 저항 측정을 명령하는 절연 저항 측정 명령을 수신하는 배터리 관리 시스템(BMS)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차의 절연저항 측정장치.
7. The fuel cell vehicle according to claim 6,
Monitoring the voltage of the battery included in the fuel cell vehicle and instructing the control unit to measure the insulation resistance of the fuel cell vehicle when the DC link voltage is lower than the threshold voltage in accordance with the determination result Further comprising a battery management system (BMS) for receiving the battery.
상기 임계 전압은 상기 배터리의 운전 전압인 것을 특징으로 하는 연료전지 차의 절연저항 측정장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the threshold voltage is an operation voltage of the battery.
상기 DC 링크 전압이 상기 임계 전압 미만일 때의 연료전지 차의 모드는 아이들 스톱 모드(idle stop mode), EV(electric vehicle) 모드, 또는 내리막 주행 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차의 절연저항 측정장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the mode of the fuel cell vehicle when the DC link voltage is less than the threshold voltage includes an idle stop mode, an electric vehicle mode, or an downhill running mode. Measuring device.
상기 절연 저항은 상기 인버터에 연결된 연료 전지의 플러스(+) 고전압 단자와 상기 연료전지 차에 포함된 샤시 접지 사이의 저항 또는 상기 인버터에 연결된 연료 전지의 마이너스(-) 고전압 단자와 상기 샤시 접지 사이의 저항을 포함하는 연료전지 차의 절연저항 측정장치.The method according to claim 6,
Wherein the insulation resistance is a resistance between a plus (+) high voltage terminal of the fuel cell connected to the inverter and a chassis ground included in the fuel cell vehicle or between a minus (-) high voltage terminal of the fuel cell connected to the inverter and the chassis ground A device for measuring insulation resistance of a fuel cell vehicle including a resistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150036778A KR101673345B1 (en) | 2015-03-17 | 2015-03-17 | Method and device for measuring insulation resistance of fuel cell electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150036778A KR101673345B1 (en) | 2015-03-17 | 2015-03-17 | Method and device for measuring insulation resistance of fuel cell electric vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160111734A KR20160111734A (en) | 2016-09-27 |
KR101673345B1 true KR101673345B1 (en) | 2016-11-07 |
Family
ID=57101051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150036778A KR101673345B1 (en) | 2015-03-17 | 2015-03-17 | Method and device for measuring insulation resistance of fuel cell electric vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101673345B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190116630A (en) | 2018-04-05 | 2019-10-15 | 현대자동차주식회사 | Apparatus for controlling the operation of the fuel cell system and Method for the same |
KR20200027225A (en) | 2018-09-04 | 2020-03-12 | 현대자동차주식회사 | Insulation resistance maintenance system and maintenance method of fuel cell |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110174625B (en) * | 2019-05-23 | 2021-06-15 | 海南大学 | Insulation monitoring system and monitoring algorithm for resistance of power battery pack |
CN110763918B (en) * | 2019-09-26 | 2020-09-11 | 西南交通大学 | Method for measuring input impedance of traction pulse rectifier and output impedance of traction network |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010251103A (en) | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
KR101101270B1 (en) | 2010-12-07 | 2012-01-04 | 한국 전기안전공사 | System for measuring insulation resistance of green car and method therefor |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3655295B2 (en) * | 2002-07-22 | 2005-06-02 | 富士通株式会社 | Inverter current detection method, current detection circuit thereof, abnormality detection method thereof, abnormality detection circuit thereof, display device and information processing device |
JP2006331918A (en) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
-
2015
- 2015-03-17 KR KR1020150036778A patent/KR101673345B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010251103A (en) | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
KR101101270B1 (en) | 2010-12-07 | 2012-01-04 | 한국 전기안전공사 | System for measuring insulation resistance of green car and method therefor |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190116630A (en) | 2018-04-05 | 2019-10-15 | 현대자동차주식회사 | Apparatus for controlling the operation of the fuel cell system and Method for the same |
US10892502B2 (en) | 2018-04-05 | 2021-01-12 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method for controlling operation of fuel cell system |
KR20200027225A (en) | 2018-09-04 | 2020-03-12 | 현대자동차주식회사 | Insulation resistance maintenance system and maintenance method of fuel cell |
US11133517B2 (en) | 2018-09-04 | 2021-09-28 | Hyundai Motor Company | System and method for maintaining insulation resistance of fuel cell |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160111734A (en) | 2016-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101305605B1 (en) | Power supply system for electric vehicle | |
US8148952B2 (en) | Control strategy for HV battery equalization charge during driving operation in fuel cell hybrid vehicles | |
US9421867B2 (en) | Electric vehicle | |
CN102804574B (en) | The output diode short-circuit detecting device of transducer | |
US8847544B2 (en) | Power supply device for electric powered vehicle, control method thereof, and electric powered vehicle | |
KR101836651B1 (en) | Measuring system and method of insulation resistance for fuel cell vehicle | |
EP2993074A1 (en) | Battery pack and hybrid vehicle including the battery pack | |
EP2670018B1 (en) | Electric vehicle battery system | |
US9873339B2 (en) | Vehicle, power source system, and control method of power source system | |
CN103459189B (en) | The deviation correction method of vehicle charge device, vehicle and current sensor | |
KR101500080B1 (en) | Method for controlling LDC in regenerative braking of eco-friendly vehicle | |
US20150331472A1 (en) | Dual power supply system and electrically driven vehicle | |
US11070133B2 (en) | Power system | |
US9895983B2 (en) | Propulsion system and method for driving a vehicle | |
KR101673345B1 (en) | Method and device for measuring insulation resistance of fuel cell electric vehicle | |
KR101927124B1 (en) | Apparatus for preventing trouble of battery | |
CN107097647B (en) | Method of supplying power to and power supply system | |
US11070156B2 (en) | Power system | |
KR20190062824A (en) | Charging apparatus and method for electric vehicle based on EVSE interface | |
US11673485B2 (en) | Method for controlling an electrical system of an electrically drivable motor vehicle having a plurality of batteries, and electrical system of an electrically drivable motor vehicle having a plurality of batteries | |
WO2019244606A1 (en) | Vehicle power supply device | |
JP5949436B2 (en) | Vehicle, power supply system, and control method for power supply system | |
US10158246B2 (en) | Energy storage device, transport apparatus, and control method | |
JP2012050281A (en) | Battery charging system of electric vehicle | |
KR20140065209A (en) | Electric vehicle and control method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191029 Year of fee payment: 4 |