KR102619315B1 - 배터리 절연 파괴 진단 장치 - Google Patents

배터리 절연 파괴 진단 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102619315B1
KR102619315B1 KR1020210181280A KR20210181280A KR102619315B1 KR 102619315 B1 KR102619315 B1 KR 102619315B1 KR 1020210181280 A KR1020210181280 A KR 1020210181280A KR 20210181280 A KR20210181280 A KR 20210181280A KR 102619315 B1 KR102619315 B1 KR 102619315B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
battery
ground
insulation
unit
Prior art date
Application number
KR1020210181280A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230093092A (ko
Inventor
김순영
Original Assignee
주식회사 현대케피코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 현대케피코 filed Critical 주식회사 현대케피코
Priority to KR1020210181280A priority Critical patent/KR102619315B1/ko
Publication of KR20230093092A publication Critical patent/KR20230093092A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102619315B1 publication Critical patent/KR102619315B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • 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
    • G01R19/0038—Circuits for comparing several input signals and for indicating the result of this comparison, e.g. equal, different, greater, smaller (comparing pulses or pulse trains according to amplitude)
    • 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
    • G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio
    • 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
    • G01R19/16528—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values using digital techniques or performing arithmetic operations
    • 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
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • 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
    • 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)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

본 발명의 배터리 절연 파괴 진단 장치는 배터리의 양극과 접지 사이의 제1 전압을 검출하는 제1 전압 검출부; 배터리의 음극과 접지 사이의 제2 전압을 검출하는 제2 전압 검출부; 제1 전압과 상기 제2 전압의 차동 전압을 검출하는 차동 전압 검출부; 차동 전압을 토대로 기준 전압을 검출하고, 제1 전압 검출부의 출력 전압과 제2 전압 검출부의 출력 전압을 기준 전압과 각각 비교하는 전압 비교부; 및 전압 비교부의 비교 결과에 따라 배터리의 절연 파괴 여부를 진단하고 진단 결과에 따라 배터리와 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 절연 파괴 진단 장치{BATTERY ELECTRICAL BREAKDOWN DIAGNOSIS APPARATUS}
본 발명은 배터리 절연 파괴 진단 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리의 절연 파괴 여부를 진단하고 진단 결과에 따라 절연 저항을 계산하는 배터리 절연 파괴 진단 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 에너지를 이용하는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용한다.
전기를 구동원으로 이용하는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차 등은 기존의 12V의 저전압 계통과는 별도로 150V에서 400V까지의 고전압 계통을 사용한다.
고전압 계통을 사용하는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차 등은 안전상의 이유로 고전압 계통을 차량과 전기적으로 완전 분리, 즉 절연 상태로 동작하도록 설계된다.
이를 위해 배터리관리시스템(Battery Management System, BMS)은 계통의 절연정도를 지속적으로 모니터링하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-1735739호(2017.05.08)의 '누설 전류 진단 장치 및 방법'에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 목적은 배터리의 절연 파괴 여부를 진단하고 진단 결과에 따라 절연 저항을 계산하는 배터리 절연 파괴 진단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 절연 파괴 진단 장치는 배터리의 양극과 접지 사이의 제1 전압을 검출하는 제1 전압 검출부; 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 제2 전압을 검출하는 제2 전압 검출부; 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차동 전압을 검출하는 차동 전압 검출부; 상기 차동 전압을 토대로 기준 전압을 검출하고, 상기 제1 전압 검출부의 출력 전압과 상기 제2 전압 검출부의 출력 전압을 상기 기준 전압과 각각 비교하는 전압 비교부; 및 상기 전압 비교부의 비교 결과에 따라 상기 배터리의 절연 파괴 여부를 진단하고 진단 결과에 따라 상기 배터리와 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 전압 검출부는 상기 배터리의 양극과 접지 사이에 직렬 연결되는 제1 스위치; 상기 제1 스위치와 직렬 연결되어 상기 제1 스위치를 통해 인가되는 전압을 전압 분배하는 제1 전압 분배부; 및 상기 제1 전압 분배부에 의해 분배된 제1 전압과 접지 전압의 전압차를 증폭하여 제3 전압을 출력하는 제1 전압 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제2 전압 검출부는 상기 배터리의 양극과 접지 사이에 직렬 연결되는 제2 스위치; 상기 제2 스위치와 직렬 연결되어 상기 제2 스위치를 통해 인가되는 전압을 전압 분배하는 제2 전압 분배부; 및 상기 제2 전압 분배부에 의해 분배된 제2 전압과 접지 전압의 전압차를 증폭하여 제4 전압을 출력하는 제2 전압 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 전압 비교부는 상기 차동 전압을 전압 분배하여 상기 기준 전압을 검출하는 기준 전압 검출부; 상기 기준 전압과 상기 제3 전압을 비교하는 제1 비교기; 및 상기 기준 전압과 상기 제4 전압을 비교하는 제2 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진단부는 상기 제3 전압이 상기 기준 전압보다 작으면 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진단부는 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단되면 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진단부는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압으로 배터리 전체 전압을 검출한 후, 상기 제1 전압 검출부의 동작을 정지시킨 상태에서 상기 제2 전압과 상기 배터리 전체 전압을 이용하여 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진단부는 상기 제1 전압과 기 설정된 제1 분배비로부터 배터리의 양극과 접지 사이의 전압을 계산하고 상기 제2 전압과 기 설정된 제1 분배비로부터 상기 배터리 음극과 접지 사이의 전압을 계산한 후 상기 배터리의 양극과 접지 사이 전압에서 상기 배터리의 음극과 접지 사이 전압을 차감하여 상기 배터리 전체 전압을 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진단부는 상기 배터리 전체 전압을 상기 제2 전압으로 나누어 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진단부는 상기 제4 전압이 상기 기준 전압보다 작으면 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진단부는 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단되면 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을특징으로 한다.
본 발명의 상기 진단부는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압으로 배터리 전체 전압을 검출한 후, 상기 제2 전압 검출부의 동작을 정지시킨 상태에서 상기 제1 전압과 상기 배터리 전체 전압을 이용하여 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진단부는 상기 제1 전압과 기 설정된 제1 분배비로부터 상기 배터리의 양극과 접지 사이 전압을 계산하고 상기 제2 전압과 기 설정된 제2 분배비로부터 상기 배터리의 음극과 접지 사이 전압을 계산한 후 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 전압과 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 전압을 차감하여 상기 배터리 전체 전압을 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진단부는 상기 배터리 전체 전압을 상기 제1 전압으로 나누어 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 절연 파괴 진단 장치는 배터리의 양극과 차체 접지 사이의 전압 및 배터리의 음극과 차체 접지 사이의 전압을 기반으로 고전압 배터리의 절연 파괴 여부를 진단하고 진단 결과에 따라 절연 저항을 계산한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 절연 파괴 진단 장치는 배터리 양단의 절연이 파괴되었을 경우에만 절연이 파괴된 극의 절연 저항을 측정하므로, 절연 저항 측정을 위한 스위치를 반복적으로 스위칭할 필요가 없고, 그 결과 노이즈 측면에서 안정적으로 운영될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 절연 파괴 진단 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 양극과 접지 사이의 전압, 및 배터리의 음극과 접지 사이의 전압을 측정하기 위한 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 절연 파괴 진단 방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 절연 파괴 진단 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 절연 파괴 진단 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 양극과 접지 사이의 전압, 및 배터리의 음극과 접지 사이의 전압을 측정하기 위한 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 절연 파괴 진단 장치는 제1 전압 검출부(20), 제2 전압 검출부(30), 차동 전압 검출부(40), 전압 비교부(50), 및 진단부(60)를 포함한다.
제1 전압 검출부(20)는 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 제1 전압을 검출한다.
배터리(10)는 리튬이온이나 연료전지와 같이 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 고전압 배터리일 수 있다. 그러나, 배터리(10)의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다.
제1 전압 검출부(20)는 제1 스위치(S1), 제1 전압 분배부(21) 및 제1 전압 출력부(AMP1)를 포함한다.
제1 스위치(S1)는 배터리(10)의 양극과 접지 사이에 직렬 연결된다.
제1 스위치(S1)는 진단부(60)의 제어신호에 따라 배터리(10)의 양극으로부터 인가되는 전압을 단속한다.
제1 전압 분배부(21)는 제1 스위치(S1)와 직렬 연결되는 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)을 포함한다.
제1 저항(R1)은 일측이 배터리(10)의 양극에 연결되고 타측이 제2 저항(R2)에 연결된다. 제2 저항(R2)은 일측이 제1 저항(R1)에 연결되고 타측이 접지와 연결된다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 노드(N1), 및 제2 저항(R2)과 접지 사이의 노드(N2)는 각각 제1 전압 출력부(AMP1)와 연결된다.
이러한 제1 전압 분배부(21)는 제1 스위치(S1)를 통해 인가되는 전압을 전압 분배하여 제1 전압 출력부(AMP1)에 입력한다.
즉, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 노드(N1)가 제1 전압 출력부(AMP1)와 연결된다. 따라서, 제1 스위치(S1)에 인가된 전압은 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)에 의해 전압 분배되고, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 노드(N1)를 통해 제1 전압 출력부(AMP1)에 입력된다.
제1 전압 출력부(AMP1)는 제1 전압 분배부(21)에 의해 분배된 전압과 접지 사이의 전압차를 증폭하여 제3 전압을 출력한다.
제1 전압 출력부(AMP1)로는 차동 증폭기(AMP1)가 채용될 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다.
차동 증폭기(AMP1)는 비반전 단자가 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 노드(N1)에 연결되어 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)에 의해 전압 분배된 전압을 비반전 단자로 입력받는다.
차동 증폭기(AMP1)는 반전 단자가 제2 저항(R2)과 접지 사이의 노드(N2)에 연결되어 접지 전압을 반전 단자로 입력받는다.
차동 증폭기(AMP1)는 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)에 의해 전압 분배된 전압과 접지 전압 사이의 전압차를 증폭하여 제3 전압을 출력한다.
제2 전압 검출부(30)는 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 제2 전압을 검출한다.
제2 전압 검출부(30)는 제2 스위치(S2), 제2 전압 분배부(31) 및 제2 전압 출력부(AMP2)를 포함한다.
제2 스위치(S2)는 배터리(10)의 음극과 접지 사이에 직렬 연결된다. 제2 스위치(S2)는 진단부(60)의 제어신호에 따라 배터리(10)의 음극으로 인가되는 전압을 단속한다.
제2 전압 분배부(31)는 제2 스위치(S2)와 직렬 연결되는 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4)을 포함한다.
제3 저항(R3)은 일측이 배터리(10)의 음극에 연결되고 타측이 제4 저항(R4)에 연결된다. 제4 저항(R4)은 일측이 제3 저항(R3)에 연결되고 타측이 접지와 연결된다. 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4) 사이의 노드(N3), 및 제4 저항(R4)과 접지 사이의 노드(N4)는 각각 제2 전압 출력부(AMP2)와 연결된다.
이러한 제2 전압 분배부(31)는 제2 스위치(S2)를 통해 인가되는 전압을 전압 분배하여 제2 전압 출력부(AMP2)에 입력한다.
제3 저항(R3)과 제4 저항(R4) 사이의 노드(N3)가 제2 전압 출력부(AMP2)와 연결된다. 따라서, 제2 스위치(S2)에 인가된 전압은 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4)에 의해 전압 분배되고, 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4) 사이의 노드(N3)를 통해 제2 전압 출력부(AMP2)에 입력된다.
제2 전압 출력부(AMP2)는 제2 전압 분배부(31)에 의해 분배된 전압과 접지 사이의 전압차를 증폭하여 제4 전압을 출력한다.
제2 전압 출력부(AMP2)로는 제2 차동 증폭기(AMP2)가 채용될 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다.
제2 차동 증폭기(AMP2)는 반전 단자가 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4) 사이의 노드(N3)에 연결되어 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4)에 의해 전압 분배된 전압을 반전 단자로 입력받는다.
제2 차동 증폭기(AMP2)는 비반전 단자가 제4 저항(R4)과 접지 사이의 노드(N4)에 연결되어 접지 전압을 비반전 단자로 입력받는다.
제2 차동 증폭기(AMP2)는 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4)에 의해 전압 분배된 전압과 접지 전압 사이의 전압차를 증폭하여 제4 전압을 출력한다.
차동 전압 검출부(40)는 제1 전압 분배부 (21)와 제2 전압 분배부(31)로부터 제1 전압과 제2 전압을 각각 입력받고, 제1 전압과 제2 전압의 차동 전압을 검출한다.
차동 전압 검출부(40)로는 차동 증폭기(AMP3)가 채용될 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다.
즉, 제3 차동 증폭기(AMP3)는 비반전 단자가 제1 전압 분배부 (21)와 연결되어 제1 전압을 입력받고, 반전 단자가 제2 전압 분배부(31)와 연결되어 제2 전압을 입력받아 제1 전압과 제2 전압의 차동 전압을 출력한다.
전압 비교부(50)는 차동 전압 검출부(40)로부터 입력된 차동 전압으로 기준 전압을 검출하고, 제3 전압과 제4 전압을 기준 전압과 각각 비교하여 비교 결과를 진단부(60)에 입력한다.
기준 전압은 절연 파괴 판정의 기준이 되는 전압 임계값이다.
전압 비교부(50)는 기준 전압 검출부(51), 제1 비교기(C1) 및 제2 비교기(C2)를 포함한다.
기준 전압 검출부(51)는 차동 전압 검출부(40)로부터 입력된 차동 전압을 전압 분배하여 기준 전압을 검출한다.
기준 전압 검출부(51)는 차동 전압 검출부(40)와 접지 사이에 직렬 연결되는 제5 저항(R5)과 제6 저항(R6)을 포함한다.
제5 저항(R5)과 제6 저항(R6) 사이의 노드(N5)는 제1 비교기(C1)의 비반전 단자와 제2 비교기(C2)의 비반전 단자와 연결된다.
이에, 제5 저항(R5)과 제6 저항(R6)은 차동 전압을 전압 분배하여 기준 전압을 검출하고, 이 기준 전압이 제1 비교기(C1)와 제2 비교기(C2) 각각의 비반전 단자에 입력된다.
제1 비교기(C1)는 반전 단자가 제5 저항(R5)과 제6 저항(R6) 사이의 노드(N5)에 연결되고 비반전 단자가 제1 전압 검출부(20)에 연결된다.
기준 전압과 제3 전압을 비교하여 제3 전압이 기준 전압보다 크면, 제1 비교기(C1)는 Vcc 전압을 출력하고, 제3 전압이 기준 전압보다 작으면, 제1 비교기(C1)는 접지 전압을 출력한다.
여기서, 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연이 정상이면, 제3 전압이 기준 전압보다 크고, 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연이 파괴되면, 제3 전압이 기준 전압보다 작다.
제2 비교기(C2)는 반전 단자가 제5 저항(R5)과 제6 저항(R6) 사이의 노드(N5)에 연결되고 비반전 단자가 제2 전압 검출부(30)에 연결된다.
기준 전압과 제4 전압을 비교하여 제4 전압이 기준 전압보다 크면, 제2 비교기(C2)는 Vcc 전압을 출력하고, 제4 전압이 기준 전압보다 작으면, 제2 비교기(C2)는 접지 전압을 출력한다.
여기서, 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연이 정상이면, 제4 전압이 기준 전압보다 크고, 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연이 파괴되면, 제4 전압이 기준 전압보다 작다.
진단부(60)는 전압 비교부(50)의 비교 결과에 따라 배터리(10)의 절연 파괴 여부를 진단하고, 진단 결과에 따라 절연 저항을 측정한다. 여기서, 진단부(60)는 Vcc 전압을 하이(High)로 인식하고, 접지 전압을 로우(Low)로 인식한다.
즉, 진단부(60)는 제1 비교기(C1)로부터 Vcc 전압이 입력되면 이 Vcc 전압을 하이로 인식하며 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연이 정상인 것으로 진단한다.
반면에, 진단부(60)는 제1 비교기(C1)로부터 접지 전압이 입력되면 이 접지 전압을 로우로 인식하며, 이 경우 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단한다.
배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단되면, 진단부(60)는 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 측정한다.
이 경우, 진단부(60)는 제1 전압과 기 설정된 제1 분배비로부터 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 전압을 계산하고, 제2 전압과 기 설정된 제2 전압 분배부(31)의 분배비로부터 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 전압을 계산한다.
여기서, 제1 분배비는 제1 전압 분배부(21)의 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)에 따라 설정된 분배비이고, 제2 분배비는 제2 전압 분배부(31)의 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4)에 따라 설정된 분배비이다.
이어, 진단부(60)는 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 전압에서 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 전압을 차감하여 배터리 전체 전압을 검출하고, 제1 스위치(S1)를 오프(제2 스위치(S2)는 온 상태)시켜 제1 전압 검출부(20)의 동작을 정지시킨다.
이후, 진단부(60)는 배터리 전체 전압을 제2 전압으로 나누어 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 측정한다. 예컨대, 진단부(60)는 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 (R3+R4+RISOP)/(R4)=-배터리 전체 전압/제2 전압을 통해 측정할 수 있다.
여기서, RISOP는 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연 저항이다. R3와 R4는 이미 정해진 값이며, 제2 전압은 제2 전압 검출부(30)에 의해 검출된다.
또한, 진단부(60)는 제2 비교기(C2)로부터 Vcc 전압이 입력되면 이 Vcc 전압을 하이로 인식하며 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연이 정상인 것으로 진단한다.
반면에, 진단부(60)는 제2 비교기(C2)로부터 접지 전압이 입력되면 이 접지 전압을 로우로 인식하며, 이 경우 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단한다.
배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단되면, 진단부(60)는 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 측정한다.
이 경우, 진단부(60)는 제1 전압과 제1 전압 분배부(21)의 분배비로부터 배터리(10) 양극과 접지 사이 전압을 계산하고 제2 전압과 기 설정된 제2 분배비로부터 배터리(10) 음극과 접지 사이 전압을 계산한다.
이어 진단부(60)는 계산된 배터리(10) 양극과 접지 사이 전압과 배터리(10) 음극과 접지 사이 전압을 차감하여 배터리 전체 전압을 검출하고, 제2 스위치(S2)를 오프(제1 스위치(S1)는 온 상태)시켜 제2 전압 검출부(30)의 동작을 정지시킨다.
이후, 진단부(60)는 배터리 전체 전압을 제1 전압으로 나누어 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 측정한다. 예컨대, 진단부(60)는 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 (R1+R2+RISON)/(R2)=배터리 전체 전압/제1 전압을 통해 측정할 수 있다.
여기서, RISON은 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연 저항이다. R1와 R2는 이미 정해진 값이며, 제1 전압은 제1 전압 검출부(20)에 의해 검출된다.
한편, 본 실시예에서는 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 제1 전압, 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 제2 전압을 측정하고, 제1 전압과 제2 전압의 차동 전압을 측정하여 배터리 전체 전압을 측정하는 회로가 제시되었으나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 기술적 범위는 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 제1 전압, 및 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 제2 전압을 측정할 수 있는 것이라면 모두 포함할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 기술적 범위는 도 2 에 도시된 바와 같이, 제1 분배전압 출력 회로(Cir1) 및 제2 분배전압 출력 회로(C2)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 분배전압 출력 회로(Cir1)는 직렬 연결된 제1 분배저항(Rd1)과 제2 분배저항(Rd2)을 구비하고, 제1 분배저항(Rd1)과 제2 분배저항(Rd2)의 전압 분배를 통해 제1 전압(Vc1)을 출력한다.
제2 분배전압 출력 회로(C2)는 직렬 연결된 제3 분배저항(Rd3)과 제4 분배저항(Rd4)을 구비하고, 제3 분배저항(Rd3)과 제4 분배저항(Rd4)의 전압 분배를 통해 제2 전압(Vc2)을 출력한다.
여기서, Id1은 제1 분배전압 출력 회로를 통해 흐르는 전류이며, Id2는 제2 분배전압 출력 회로를 통해 흐르는 전류이다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 절연 파괴 진단 방법을 도 3 을 참조하여 설명한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 절연 파괴 진단 방법의 순서도이다.
도 3 을 참조하면, 먼저 진단부(60)는 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 턴온시킨다(S10).
이에 따라, 제1 전압 분배부(21)는 제1 스위치(S1)를 통해 인가되는 전압을 전압 분배하여 제1 전압을 차동 전압 검출부(40)에 입력한다.
또한, 제2 전압 분배부(21)는 제2 스위치(S2)를 통해 인가되는 전압을 전압 분배하여 제2 전압을 차동 전압 검출부(40)에 입력한다.
차동 전압 검출부(40)는 제1 전압과 제2 전압의 차동 전압을 검출한다.
전압 비교부(50)의 기준 전압 검출부(51)는 차동 전압을 전압 분배하여 기준 전압을 검출한다.
이 경우, 제1 비교기(C1)는 제3 전압과 기준 전압을 비교하여 제3 전압이 기준 전압보다 크면 Vcc 전압을 출력하고, 진단부(60)는 이를 하이로 인식한다.
제1 비교기(C1)는 제3 전압이 기준 전압보다 작으면 접지 전압을 출력하고, 진단부(60)는 이를 로우로 인식한다.
제2 비교기(C2)는 제4 전압과 기준 전압을 비교하여 제4 전압이 기준 전압보다 크면 Vcc 전압을 출력하고, 진단부(60)는 이를 하이로 인식한다.
제2 비교기(C2)는 제4 전압이 기준 전압보다 작으면 접지 전압을 출력하고, 진단부(60)는 이를 로우로 인식한다.
즉, 배터리(10)의 양극과 접지 사이, 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연이 정상일 경우 제1 비교기(C1)와 제2 비교기(C2)의 출력은 각각 하이이다.
이때, 진단부(60)는 배터리(10)의 양극과 접지 사이, 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연을 정상으로 판정하고 계속해서 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 온 상태로 유지하고, 제1 비교기(C1)와 제2 비교기(C2) 출력을 모니터링한다.
반면에, 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연이 파괴되면, 제3 전압은 기준 전압보다 작아지며, 이때 제1 비교기(C1)는 접지 전압을 출력한다.
이에, 진단부(60)는 제1 비교기(C1)의 출력을 로우로 인식하고(S20), 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단한다.
이와 같이 "배터리(10)의 양극과 접지 사이 절연 파괴" 고장 판정 후, 진단부(60)는 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 계산하기 위해 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 온시킨 상태에서 제1 전압과 제2 전압을 검출하고, 제1 전압과 제1 전압 분배부(21)의 분배비로부터 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 전압을 계산하고 제2 전압과 제2 전압 분배부(31)의 분배비로부터 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 전압을 계산한다.
진단부(60)는 상기한 바와 같이 계산된 배터리(10)의 양극과 접지 사이 전압에서 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 전압을 차감하여 배터리 전체 전압을 계산한다(S30).
이어, 진단부(60)는 제1 스위치(S1)를 오프시키고, 제2 스위치(S2)를 온상태로 유지한다(S40).
이에 따라, 진단부(60)는 제2 전압 검출부(30)로부터 입력된 제2 전압과 배터리 전체 전압을 이용하여 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 측정한다(S50).
이때, 진단부(60)는 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 (R3+R4+RISOP)/(R4)=-배터리 전체 전압/제2 전압을 통해 측정할 수 있다.
반면에, 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연이 파괴되면, 제4 전압은 기준 전압보다 작아지며, 이때 제2 비교기(C2)는 접지 전압을 출력한다.
이에, 진단부(60)는 제2 비교기(C2)의 출력이 로우로 인식되면(S60), 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단한다.
이와 같이 "배터리(10)의 음극과 접지 사이 절연 파괴" 고장 판정 후, 진단부(60)는 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 계산하기 위해 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 온시킨 상태에서 제1 전압과 제2 전압을 검출하고, 제1 전압과 제1 전압 분배부(21)의 분배비로부터 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 전압을 계산하고 제2 전압과 제2 전압 분배부(31)의 분배비로부터 배터리(10)의 음극과 접지 사이 전압을 계산한다.
진단부(60)는 상기한 바와 같이 계산된 배터리(10)의 양극과 접지 사이의 전압에서 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 전압을 차감하여 배터리 전체 전압을 계산한다(S70).
이어, 진단부(60)는 제2 스위치(S2)를 오프시키고, 제1 스위치(S1)를 온상태로 유지한다(S80).
이에 따라, 진단부(60)는 제1 전압 검출부(20)로부터 입력된 제1 전압과 배터리 전체 전압을 이용하여 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 측정한다(S90).
이때, 진단부(60)는 배터리(10)의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 (R1+R2+RISON)/(R2)=배터리 전체 전압/제1 전압을 통해 측정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 절연 파괴 진단 장치는 배터리의 양극과 차체 접지 사이의 전압 및 배터리의 음극과 차체 접지 사이의 전압을 기반으로 고전압 배터리의 절연 파괴 여부를 진단하고 진단 결과에 따라 절연 저항을 계산한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 절연 파괴 진단 장치는 배터리 양단의 절연이 파괴되었을 경우에만 절연이 파괴된 극의 절연 저항을 측정하므로, 절연 저항 측정을 위한 스위치를 반복적으로 스위칭할 필요가 없고, 그 결과 노이즈 측면에서 안정적으로 운영될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 배터리 20: 제1 전압 검출부
S1: 제1 스위치 21: 제1 전압 분배부
AMP1: 제1 전압 출력부 30: 제2 전압 검출부
S2: 제2 스위치 31: 제2 전압 분배부
AMP2: 제2 전압 출력부 40: 차동 전압 검출부
50: 전압 비교부 51: 기준 전압 검출부
C1: 제1 비교기 C2: 제2 비교기
60: 진단부

Claims (14)

  1. 배터리의 양극과 접지 사이의 제1 전압을 검출하는 제1 전압 검출부;
    상기 배터리의 음극과 접지 사이의 제2 전압을 검출하는 제2 전압 검출부;
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차동 전압을 검출하는 차동 전압 검출부;
    상기 제1 전압 검출부의 출력 전압과 상기 제2 전압 검출부의 출력 전압을 기준 전압과 각각 비교하는 전압 비교부; 및
    상기 전압 비교부의 비교 결과에 따라 상기 배터리의 절연 파괴 여부를 진단하고 진단 결과에 따라 상기 배터리와 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 진단부를 포함하고,
    상기 전압 비교부는 상기 차동 전압을 전압 분배하여 상기 기준 전압을 검출하는 기준 전압 검출부; 상기 기준 전압과 제3 전압을 비교하는 제1 비교기; 및 상기 기준 전압과 제4 전압을 비교하는 제2 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 전압 검출부는
    상기 배터리의 양극과 접지 사이에 직렬 연결되는 제1 스위치;
    상기 제1 스위치와 직렬 연결되어 상기 제1 스위치를 통해 인가되는 전압을 전압 분배하는 제1 전압 분배부; 및
    상기 제1 전압 분배부에 의해 분배된 전압과 접지 전압의 전압차를 증폭하여 상기 제3 전압을 출력하는 제1 전압 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 전압 검출부는
    상기 배터리의 양극과 접지 사이에 직렬 연결되는 제2 스위치;
    상기 제2 스위치와 직렬 연결되어 상기 제2 스위치를 통해 인가되는 전압을 전압 분배하는 제2 전압 분배부; 및
    상기 제2 전압 분배부에 의해 분배된 전압과 접지 전압의 전압차를 증폭하여 상기 제4 전압을 출력하는 제2 전압 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 제3 전압이 상기 기준 전압보다 작으면 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 배터리의 양극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단되면 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압으로 배터리 전체 전압을 검출한 후, 상기 제1 전압 검출부의 동작을 정지시킨 상태에서 상기 제2 전압과 상기 배터리 전체 전압을 이용하여 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 제1 전압과 기 설정된 제1 분배비로부터 상기 배터리의 양극과 접지 사이 전압을 계산하고, 상기 제2 전압과 기 설정된 제2 분배비로부터 상기 배터리의 음극과 접지 사이 전압을 계산한 후, 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 전압에서 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 전압을 차감하여 상기 배터리 전체 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 배터리 전체 전압을 상기 제2 전압으로 나누어 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 제4 전압이 상기 기준 전압보다 작으면 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 배터리의 음극과 접지 사이의 절연이 파괴된 것으로 진단되면 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압으로 배터리 전체 전압을 검출한 후, 상기 제2 전압 검출부의 동작을 정지시킨 상태에서 상기 제1 전압과 상기 배터리 전체 전압을 이용하여 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 제1 전압과 기 설정된 제1 분배비로부터 상기 배터리의 양극과 접지 사이 전압을 계산하고, 상기 제2 전압과 기 설정된 제2 분배비로부터 상기 배터리의 음극과 접지 사이 전압을 계산한 후, 상기 배터리의 양극과 접지 사이의 전압에서 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 전압을 차감하여 상기 배터리 전체 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 배터리 전체 전압을 상기 제1 전압으로 나누어 상기 배터리의 음극과 접지 사이의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 절연 파괴 진단 장치.
KR1020210181280A 2021-12-17 2021-12-17 배터리 절연 파괴 진단 장치 KR102619315B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210181280A KR102619315B1 (ko) 2021-12-17 2021-12-17 배터리 절연 파괴 진단 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210181280A KR102619315B1 (ko) 2021-12-17 2021-12-17 배터리 절연 파괴 진단 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230093092A KR20230093092A (ko) 2023-06-27
KR102619315B1 true KR102619315B1 (ko) 2023-12-29

Family

ID=86947103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210181280A KR102619315B1 (ko) 2021-12-17 2021-12-17 배터리 절연 파괴 진단 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102619315B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101856068B1 (ko) * 2016-11-09 2018-05-09 현대오트론 주식회사 배터리 팩 전압을 이용한 절연 저항 측정 장치 및 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130138384A (ko) * 2012-06-11 2013-12-19 현대모비스 주식회사 절연저항 감지장치 및 이의 제어방법
KR101755910B1 (ko) * 2015-12-02 2017-07-07 현대자동차주식회사 친환경 차량의 절연파괴 검출장치 및 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101856068B1 (ko) * 2016-11-09 2018-05-09 현대오트론 주식회사 배터리 팩 전압을 이용한 절연 저항 측정 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230093092A (ko) 2023-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111060791B (zh) 绝缘故障检测方法、装置、电动汽车、终端设备及介质
JP5861954B2 (ja) バッテリーの絶縁抵抗測定装置及び方法
US8803481B2 (en) Battery pack and method of controlling the same
KR20200041711A (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
US10429444B2 (en) State of charge detection device
CN103545564B (zh) 充电电池单元及其缺陷检测方法
TW202014723A (zh) 電池控制裝置及用於檢測電池的內部短路的方法
JP6973899B2 (ja) バッテリー管理システム、それを含むバッテリーパック及び電流測定回路の故障判定方法
US11320481B2 (en) High voltage interlock circuit and detection method
JP6722036B2 (ja) 充電式のバッテリの残量検出回路、それを用いた電子機器、自動車ならびに充電状態の検出方法
TWI710780B (zh) 電池控制裝置及用於檢測電池的內部短路的方法
JP2007085847A (ja) セルバランス回路異常検出方式
JP2010140785A (ja) 故障診断回路、及び電池パック
KR101189582B1 (ko) 배터리 전압 측정 라인의 단선 검출용 전압 측정 장치
WO2019014484A1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE TEMPERATURE AND STATE OF CHARGE OF A BATTERY PACK
KR20120057385A (ko) 전기 자동차의 누전 검출 장치
JP2017534137A (ja) スイッチ劣化検出装置および方法
KR20190075609A (ko) 전류 센서 진단 장치 및 방법
JP2023101508A (ja) リチウムイオン二次電池の制御装置及びその制御方法
CN115372686A (zh) 充电芯片的检流电路以及电子设备
US9575134B2 (en) Assembled-battery voltage detection device
KR101486626B1 (ko) 절연 저항 검출 장치 및 이의 진단 장치
KR102619315B1 (ko) 배터리 절연 파괴 진단 장치
KR102221308B1 (ko) 전기차 배터리 또는 연료전지차 스택의 절연저항 측정방법 및 회로
JP6689373B2 (ja) 電池制御装置、異常検出方法、及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant