KR20210060210A - 절연저항 측정 장치 및 그 장치를 적용하는 배터리 시스템 - Google Patents

절연저항 측정 장치 및 그 장치를 적용하는 배터리 시스템 Download PDF

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KR20210060210A
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유재욱
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Abstract

본 발명의 절연저항 측정 장치는, 배터리의 일 전극에 일단이 연결되어 있는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 일단이 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 타단과 일단이 연결되어 있는 제2 저항, 상기 제2 저항의 타단과 일단이 연결되고 상기 배터리의 타 전극에 타단이 연결되어 있는 제3 저항, 상기 제1 스위치와 상기 제2 저항 사이에 있는 제1 접점에 일단이 연결되고 섀시(chassis) 그라운드에 타단이 연결되어 있는 제2 스위치를 포함하는 절연저항 측정 회로; 상기 제2 저항과 상기 제3 저항 사이에 있는 제2 접점의 전압을 측정하는 전압 측정부; 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭을 제어하고 상기 전압 측정부에서 측정된 전압에 기초하여 절연저항 값을 계산하는 제어부를 포함하고 상기 제어부는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온 기간 동안의 상기 제2 접점에서 측정되는 제1 전압과 상기 제1 스위치의 오프 및 상기 제2 스위치의 온 기간 동안의 상기 제2 접점에서 측정되는 제2 전압에 기초하여 상기 절연저항 값을 계산한다.

Description

절연저항 측정 장치 및 그 장치를 적용하는 배터리 시스템{Apparatus for estimating Insulation Resistance and Battery System using the same}
본 발명은 절연저항 측정 장치 및 그 장치를 적용하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
전기 자동차, 에너지 저장 시스템 및 무정전 전원 공급 장치와 같은 고 용량을 필요로 하는 환경에서는 2차 전지의 배터리 셀(Cell)을 복수 개 접합함으로써 배터리 모듈로 사용하거나, 배터리 모듈을 복수 개 접합하여 배터리 팩으로 사용할 수 있다.
배터리 셀이나 모듈을 접합하여 배터리를 고전압으로 사용하는 경우, 사용자가 감전되는 것을 방지하고 불필요한 방전이 수행되는 것을 예방하기 위해 일정 수준 이상의 절연저항을 유지해야 한다. 예를 들어, 고전압 배터리가 차량에 적용되어 사용되는 경우, 배터리의 양극 및 음극과 차량의 섀시(Chassis) 간 절연저항을 측정하고 절연저항이 일정 수준 이하로 떨어지지 않도록 유지해야 한다.
종래 절연저항을 측정하는 장치는, 구성이 복잡하여 절연저항을 측정하는 장치를 PCB로 구현할 때 부피가 커지는 문제가 있고, 계산이 복잡하여 오차 발생, 계산 오류 등의 문제가 있다.
본 발명은 절연저항 측정 회로의 구성이 간이한 절연저항 측정 장치 및 그 장치를 적용하는 배터리 시스템을 제공한다.
본 발명은 배터리의 양극과 음극 각각과 섀시 그라운드 사이에 형성된 절연저항을 산출할 수 있는 절연저항 측정 장치 및 그 장치를 적용하는 배터리 시스템을 제공한다.
본 발명은 배터리의 임의의 전극과 섀시 그라운드 사이에 형성된 절연저항을 산출할 수 있는 절연저항 측정 장치 및 그 장치를 적용하는 배터리 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 절연저항 측정 장치는, 배터리의 일 전극에 일단이 연결되어 있는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 일단이 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 타단과 일단이 연결되어 있는 제2 저항, 상기 제2 저항의 타단과 일단이 연결되고 상기 배터리의 타 전극에 타단이 연결되어 있는 제3 저항, 상기 제1 스위치와 상기 제2 저항 사이에 있는 제1 접점에 일단이 연결되고 섀시(chassis) 그라운드에 타단이 연결되어 있는 제2 스위치를 포함하는 절연저항 측정 회로; 상기 제2 저항과 상기 제3 저항 사이에 있는 제2 접점의 전압을 측정하는 전압 측정부; 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭을 제어하고 상기 전압 측정부에서 측정된 전압에 기초하여 절연저항 값을 계산하는 제어부를 포함하고 상기 제어부는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온 기간 동안의 상기 제2 접점에서 측정되는 제1 전압과 상기 제1 스위치의 오프 및 상기 제2 스위치의 온 기간 동안의 상기 제2 접점에서 측정되는 제2 전압에 기초하여 상기 절연저항 값을 계산한다.
상기 제어부는, 상기 제1 스위치의 온 상태 및 상기 제2 스위치의 오프 상태에서 상기 제2 접점에서 측정되는 전압과 상기 제1 내지 제3 저항의 저항 비에 기초하여 상기 절연저항 측정 회로의 정상동작 여부를 진단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프하여 상기 절연저항 측정 회로를 전기적으로 분리할 수 있다.
상기 절연저항 측정 회로는, 상기 배터리의 일 전극과 상기 제2 스위치의 타단 사이에 연결되어 있는 진단 저항을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 스위치의 온 상태에서 상기 제2 스위치가 온/오프 될 때 각각 상기 제2 접점에서 측정되는 전압과 상기 제1 내지 제3 저항 및 상기 진단 저항의 저항 값에 기초하여 상기 제2 스위치의 온/오프의 정상동작 여부를 진단할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 배터리 시스템은 절연저항을 측정하는 장치를 포함하는 배터리 시스템에 있어서, 직렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리; 및 배터리의 일 전극에 일단이 연결되어 있는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 일단이 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 타단과 일단이 연결되어 있는 제2 저항, 상기 제2 저항의 타단과 일단이 연결되고 상기 배터리의 타 전극에 타단이 연결되어 있는 제3 저항, 상기 제1 스위치와 상기 제2 저항 사이에 있는 제1 접점에 일단이 연결되고 섀시(chassis) 그라운드에 타단이 연결되어 있는 제2 스위치를 포함하고 상기 제2 저항과 상기 제3 저항 사이에 있는 제2 접점의 전압을 측정하는 절연저항 측정 장치를 포함하고 상기 절연저항 측정 장치는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온 기간 동안의 상기 제2 접점에서 측정되는 제1 전압과 상기 제1 스위치의 오프 및 상기 제2 스위치의 온 기간 동안의 상기 제2 접점에서 측정되는 제2 전압에 기초하여 절연저항 값을 계산할 수 있다.
상기 절연저항 측정 장치는, 상기 제1 스위치의 온 상태 및 상기 제2 스위치의 오프 상태에서 상기 제2 접점에서 측정되는 전압과 상기 제1 내지 제3 저항의 저항 비에 기초하여 상기 절연저항 측정 장치의 정상동작 여부를 진단할 수 있다.
상기 절연저항 측정 장치는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프하여 상기 절연저항 측정 장치를 전기적으로 분리할 수 있다.
상기 절연저항 측정 장치는, 상기 배터리의 일 전극과 상기 제2 스위치의 타단 사이에 연결되어 있는 진단 저항을 더 포함할 수 있다.
상기 절연저항 측정 장치는, 상기 제1 스위치의 온 상태에서 상기 제2 스위치가 온/오프 될 때 각각 상기 제2 접점에서 측정되는 전압과 상기 제1 내지 제3 저항 및 상기 진단 저항의 저항 값에 기초하여 상기 제2 스위치의 온/오프의 정상동작 여부를 진단할 수 있다.
본 발명은 절연저항을 측정하는 회로를 간략히 구성하여 절연저항 측정 장치의 PCB 설계 시 부피를 줄이고 비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따라 배터리의 양극과 음극 각각과 섀시 그라운드 사이에 형성된 절연저항을 측정하는 절연저항 측정 장치를 상세하게 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2의 제1, 2 스위치가 온 상태인 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 제1 스위치가 오프 및 제2 스위치가 온 상태인 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2의 절연저항 측정 장치에 진단 저항이 추가된 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따라 배터리 모듈의 임의의 전극과 섀시 그라운드 사이에 형성된 절연저항을 측정하는 절연저항 측정 장치를 상세하게 설명하는 도면이다.
도 7은 도 6의 제1, 2 스위치가 온 상태인 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 6의 제1 스위치가 오프 및 제2 스위치가 온 상태인 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이다.
도 9 도 6의 절연저항 측정 장치에 진단 저항이 추가된 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이다.
배터리 시스템에서 전류 경로를 구성하는 모든 구성들은 섀시 그라운드와 절연되어 있다. 이 때, 배터리 시스템에서 전류 경로를 구성하는 모든 구성들과 섀시 그라운드 간의 저항 성분을 절연저항이라 한다. 이하 실시예에서는 배터리의 양극과 음극 각각과 섀시 그라운드 사이에 형성된 절연저항을 가정하여 설명하거나, 배터리의 임의의 전극과 섀시 그라운드 사이에 형성된 절연저항을 가정하여 설명한다. 그러나 본 발명이 적용되는 배터리 시스템에서 형성될 수 있는 절연저항은 위 예에 제한되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 배터리 시스템(1)은 배터리(10), 릴레이(20), 전류 센서(30), BMS(40) 및 절연저항 측정 장치(50)를 포함한다.
배터리(10)는 복수의 배터리 셀이 직렬/병렬 연결되어 필요한 전원을 공급할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(10)는 직렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln)을 포함하고, 배터리 시스템(1)의 두 출력단(OUT1, OUT2) 사이에 연결되어 있으며, 배터리(10)의 양극과 출력단(OUT1) 사이에 릴레이(20)가 연결되어 있고, 배터리(10)의 음극과 출력단(OUT2) 사이에 전류센서(30)가 연결되어 있다.
릴레이(20)는 배터리 시스템(1)과 외부 장치 간의 전기적 연결을 제어한다. 릴레이(20)가 온 되면, 배터리 시스템(1)과 외부 장치가 전기적으로 연결되어 충전 또는 방전이 수행되고, 릴레이(20)가 오프 되면, 배터리 시스템(1)과 외부 장치가 전기적으로 분리된다.
전류센서(30)는 배터리(10)와 외부 장치간 전류 경로에 직렬 연결되어 있다. 전류센서(30)는 배터리(10)에 흐르는 전류 즉, 충전 전류 및 방전 전류를 측정하고, 측정 결과를 BMS(40)에 전달할 수 있다.
BMS(40)는 배터리(10)의 셀 전압, 전류, 온도를 실시간 모니터링하여, 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 간의 전압을 균일하게 잡아주고, 과도한 충전/방전을 막아 최적 상태로 관리할 수 있다. 예를 들어, BMS(40)는 절연저항 측정 장치(50)로부터 절연저항 측정 결과를 수신하여 절연저항과 관련한 안정성을 진단할 수 있다. BMS(40)는 절연저항의 안정성에 문제가 있다고 판단하면 알림 메시지를 생성할 수 있다.
절연저항 측정 장치(50)는 배터리(10)의 양극과 음극 각각과 섀시 그라운드 사이에 형성된 절연저항을 측정하거나, 배터리(10)의 임의의 전극과 섀시 그라운드 사이에 형성된 절연저항을 측정할 수 있다. 예를 들어, 절연저항 측정 장치(50)는 절연저항을 측정할 때는 배터리 시스템(1)에 전기적으로 연결되고, 절연저항을 측정하지 않을 때는 배터리 시스템(1)에 전기적으로 분리되어 불필요한 노이즈 발생, 누설전류 발생을 예방할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따라 배터리의 양극과 음극 각각과 섀시 그라운드 사이에 형성된 절연저항을 측정하는 절연저항 측정 장치를 상세하게 설명하는 도면이고, 도 3은 도 2의 제1, 2 스위치가 온 상태인 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이고, 도 4는 도 2의 제1 스위치가 오프 및 제2 스위치가 온 상태인 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이고, 도 5는 도 2의 절연저항 측정 장치에 진단 저항이 추가된 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이다.
도 2를 참고하면, 절연저항 측정 장치(50)는 절연저항 측정 회로(51), 전압 측정부(52), 및 제어부(53)을 포함할 수 있다. 도 1에는, 절연저항 측정 장치(50)가 BMS(40)와 별개의 구성으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 BMS(40) 내에 포함될 수 있다.
절연저항 측정 회로(51)는 배터리(10)의 일 전극에 일단이 연결되는 제1 저항(R1), 제1 저항(R1)의 타단과 일단이 연결되는 제1 스위치(SW1), 제1 스위치(SW1)의 타단과 일단이 연결되는 제2 저항(R2), 제2 저항(R2)의 타단과 일단이 연결되고 배터리(10)의 타 전극에 타단이 연결되는 제3 저항(R3), 제1 스위치(SW1)와 제2 저항(R2) 사이에 있는 제1 접점(N1)에 일단이 연결되고 섀시(chassis, C) 그라운드에 타단이 연결되어 있는 제2 스위치(SW2)를 포함한다. 제1 저항(R1) 값은 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3) 값의 합에 대응되게 구성될 수 있다.
제1 절연저항(Rp)은 배터리(10)의 양극과 섀시(C) 그라운드 사이에 형성되고, 제2 절연저항(Rn)은 배터리(10)의 음극과 섀시(C) 그라운드 사이에 형성될 수 있다. 절연저항(RL) 값은 제1 절연저항(Rp) 및 제2 절연저항(Rn)의 병렬(Rp∥Rn) 저항 값을 계산하여 도출될 수 있다.
섀시(C)는 차량의 기본을 이루는 차대로, 차체를 탑재하지 않은 상태를 의미할 수 있다. 섀시(C)는 기본 골격인 프레임에 엔진, 변속기, 클러치 등 다양한 구성 요소들이 결합된 형태일 수 있다. 도 2에서는, 절연저항 측정 회로(51)가 섀시(C)와 연결되도록 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 장치와 결합될 수 있다.
전압 측정부(52)는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 온/오프에 따라 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3) 사이의 제2 접점(N2)의 전압을 측정하여 제어부(53)에 전달한다. 제2 접점(N2)의 전압은 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 온/오프에 따라 제3 저항(R3)에 인가되는 배터리(10)의 전압(Vp)이다.
제어부(53)는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 스위칭을 제어하고, 제2 접점(N2)에서 측정된 전압에 기초하여 절연저항(RL) 값을 계산한다. 제어부(53)는 계산된 절연저항(RL) 값을 BMS(40)에 전달할 수 있다.
도 3을 참고하면, 제어부(53)는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)가 온 기간 동안의 제2 접점(N2)에서 측정되는 제1 전압(Va)에 기초하여 하기 식(1)을 도출할 수 있다.
Figure pat00001
도 4 참고하면, 제어부(53)는 제1 스위치(SW1)의 오프 및 제2 스위치(SW2)의 온 기간 동안의 제2 접점(N2)에서 측정되는 제2 전압(Vb)에 기초하여 하기 식(2)을 도출할 수 있다.
Figure pat00002
제어부(53)는 식(1) 및 식(2)의 연립방정식을 풀어 하기 식(3)을 도출할 수 있다.
Figure pat00003
제어부(53)는 식(3)과 같이 제1 절연저항(Rp) 및 제2 절연저항(Rn)을 각각 구한 후, 제1 절연저항(Rp) 및 제2 절연저항(Rn)의 병렬(Rp∥Rn) 저항 값을 계산하여 절연저항(RL) 값을 도출할 수 있다.
제어부(53)는 제2 스위치(SW2)를 이용하여 절연저항 측정 회로(51)의 정상 동작 여부를 진단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(53)에 의해 제1 스위치(SW1)가 온 되고 제2 스위치(SW2)가 오프 되면, 절연저항 측정 회로(51)는 제1 절연저항(Rp), 제2 절연저항(Rn) 및 섀시(C) 그라운드와는 전기적으로 분리되고 배터리(10)의 양극 및 음극에 전기적으로 연결된다. 이때, 제어부(53)는, 제2 접점(N2)에서 측정된 전압과, 제1 내지 제3 저항(R1, R2, R3)의 저항 비에 기초하여 절연저항 측정 회로(51)의 정상동작 여부를 진단할 수 있다.
도 5를 참고하면, 절연저항 측정 회로(51)는 배터리(10)의 일 전극과 제2 스위치(SW2)의 타단 사이에 연결되는 진단 저항(RH)을 더 포함할 수 있다. 제어부(53)는 진단 저항(RH)을 이용하여 제2 스위치(SW2)의 온/오프의 정상 동작 여부를 진단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(53)에 의해 제1 스위치(SW1)의 온 상태에서 제2 스위치(SW2)가 온 될 때 그리고 제2 스위치(SW2)가 오프 될 때 각각 제2 접점(N2)에서 측정된 전압과, 제1 내지 제3 저항(R1, R2, R3), 진단 저항(RH)의 값에 기초하여 제2 스위치(SW2)의 온/오프의 정상 동작 여부를 진단할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따라 배터리 모듈의 임의의 전극과 섀시 그라운드 사이에 형성된 절연저항을 측정하는 절연저항 측정 장치를 상세하게 설명하는 도면이고, 도 7은 도 6의 제1, 2 스위치가 온 상태인 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이고, 도 8은 도 6의 제1 스위치가 오프 및 제2 스위치가 온 상태인 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이고, 도 9 도 6의 절연저항 측정 장치에 진단 저항이 추가된 절연저항 측정 회로를 보여주는 도면이다.
도 6을 참고하면, 절연저항 측정 장치(50)는 도 2에 도시된 절연저항 측정 장치(50)에 대응한다. 도 2 및 도 6에 도시된 절연저항 측정 장치(50) 각각은 포함하는 구성, 구성들의 배치 및 기능이 같다. 이하 도 6에 도시된 절연저항 측정 장치(50)의 구성들에 대한 설명은 도 2에 도시된 절연저항 측정 장치(50)의 구성들에 대한 설명으로 갈음한다.
절연저항(RL)은 배터리(10)의 임의의 전극과 섀시(C) 그라운드 사이에 형성될 수 있다. 배터리(10)의 양극과 절연저항(RL)과 연결된 접점 사이의 전압(V1) 및 절연저항(RL)과 연결된 접점과 배터리(10)의 음극 사이의 전압(V2)의 합은 배터리(10)의 전체전압(Vp)에 대응한다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 제어부(53)는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)가 온 기간 동안의 제2 접점(N2)에서 측정되는 제1 전압(Va)에 기초하여 하기 식(4)를 도출할 수 있다.
Figure pat00004
도 6 및 도 8을 참고하면, 제어부(53)는 제1 스위치(SW1)의 오프 및 제2 스위치(SW2)의 온 기간 동안의 제2 접점(N2)에서 측정되는 제2 전압(Vb)에 기초하여 하기 식(5)를 도출할 수 있다.
Figure pat00005
제어부(53)는 식(4) 및 식(5)의 연립방정식을 풀어 하기 절연저항(RL)에 관한 하기 식(6)을 도출할 수 있다.
Figure pat00006
식(1) 내지 식(3)에 기초하여 절연저항(Rp) 및 제2 절연저항(Rn)을 각각 구한 후, 제1 절연저항(Rp) 및 제2 절연저항(Rn)의 병렬(Rp∥Rn) 저항 값을 계산하여 도출된 절연저항(RL) 값과 식(4) 내지 식(6)에 기초하여 도출된 절연저항(RL) 값은 같다.
제어부(53)는 제2 스위치(SW2)를 이용하여 절연저항 측정 회로(51)의 정상 동작 여부를 진단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(53)에 의해 제1 스위치(SW1)가 온 되고 제2 스위치(SW2)가 오프 되면, 절연저항 측정 회로(51)는 제1 절연저항(Rp), 제2 절연저항(Rn) 및 섀시(C) 그라운드와는 전기적으로 분리되고 배터리(10)의 양극 및 음극에 전기적으로 연결된다. 이때, 제어부(53)는, 제2 접점(N2)에서 측정된 전압과, 제1 내지 제3 저항(R1, R2, R3)의 저항 비에 기초하여 절연저항 측정 회로(51)의 정상동작 여부를 진단할 수 있다.
도 9를 참고하면, 절연저항 측정 회로(51)는 배터리(10)의 일 전극과 제2 스위치(SW2)의 타단 사이에 연결되는 진단 저항(RH)을 더 포함할 수 있다. 제어부(53)는 진단 저항(RH)을 이용하여 제2 스위치(SW2)의 온/오프의 정상 동작 여부를 진단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(53)에 의해 제1 스위치(SW1)의 온 상태에서 제2 스위치(SW2)가 온 될 때 그리고 제2 스위치(SW2)가 오프 될 때 각각 제2 접점(N2)에서 측정된 전압과, 제1 내지 제3 저항(R1, R2, R3), 진단 저항(RH)의 값에 기초하여 제2 스위치(SW2)의 온/오프의 정상 동작 여부를 진단할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
1: 배터리 시스템
10: 배터리
20: 릴레이
30: 전류 센서
40: BMS
50: 절연저항 측정 장치

Claims (10)

  1. 배터리의 일 전극에 일단이 연결되어 있는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 일단이 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 타단과 일단이 연결되어 있는 제2 저항, 상기 제2 저항의 타단과 일단이 연결되고 상기 배터리의 타 전극에 타단이 연결되어 있는 제3 저항, 상기 제1 스위치와 상기 제2 저항 사이에 있는 제1 접점에 일단이 연결되고 섀시(chassis) 그라운드에 타단이 연결되어 있는 제2 스위치를 포함하는 절연저항 측정 회로;
    상기 제2 저항과 상기 제3 저항 사이에 있는 제2 접점의 전압을 측정하는 전압 측정부; 및
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭을 제어하고 상기 전압 측정부에서 측정된 전압에 기초하여 절연저항 값을 계산하는 제어부를 포함하고
    상기 제어부는,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온 기간 동안의 상기 제2 접점에서 측정되는 제1 전압과 상기 제1 스위치의 오프 및 상기 제2 스위치의 온 기간 동안의 상기 제2 접점에서 측정되는 제2 전압에 기초하여 상기 절연저항 값을 계산하는 절연저항 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 스위치의 온 상태 및 상기 제2 스위치의 오프 상태에서 상기 제2 접점에서 측정되는 전압과 상기 제1 내지 제3 저항의 저항 비에 기초하여 상기 절연저항 측정 회로의 정상동작 여부를 진단하는 절연저항 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프하여 상기 절연저항 측정 회로를 전기적으로 분리하는 절연저항 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연저항 측정 회로는,
    상기 배터리의 일 전극과 상기 제2 스위치의 타단 사이에 연결되어 있는 진단 저항을 더 포함하는 절연저항 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 스위치의 온 상태에서 상기 제2 스위치가 온/오프 될 때 각각 상기 제2 접점에서 측정되는 전압과 상기 제1 내지 제3 저항 및 상기 진단 저항의 저항 값에 기초하여 상기 제2 스위치의 온/오프의 정상동작 여부를 진단하는 절연저항 측정 장치.
  6. 절연저항을 측정하는 장치를 포함하는 배터리 시스템에 있어서,
    직렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리; 및
    배터리의 일 전극에 일단이 연결되어 있는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 일단이 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 타단과 일단이 연결되어 있는 제2 저항, 상기 제2 저항의 타단과 일단이 연결되고 상기 배터리의 타 전극에 타단이 연결되어 있는 제3 저항, 상기 제1 스위치와 상기 제2 저항 사이에 있는 제1 접점에 일단이 연결되고 섀시(chassis) 그라운드에 타단이 연결되어 있는 제2 스위치를 포함하고 상기 제2 저항과 상기 제3 저항 사이에 있는 제2 접점의 전압을 측정하는 절연저항 측정 장치를 포함하고
    상기 절연저항 측정 장치는,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온 기간 동안의 상기 제2 접점에서 측정되는 제1 전압과 상기 제1 스위치의 오프 및 상기 제2 스위치의 온 기간 동안의 상기 제2 접점에서 측정되는 제2 전압에 기초하여 절연저항 값을 계산하는 배터리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 절연저항 측정 장치는,
    상기 제1 스위치의 온 상태 및 상기 제2 스위치의 오프 상태에서 상기 제2 접점에서 측정되는 전압과 상기 제1 내지 제3 저항의 저항 비에 기초하여 상기 절연저항 측정 장치의 정상동작 여부를 진단하는 배터리 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 절연저항 측정 장치는,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프하여 상기 절연저항 측정 장치를 전기적으로 분리하는 배터리 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 절연저항 측정 장치는,
    상기 배터리의 일 전극과 상기 제2 스위치의 타단 사이에 연결되어 있는 진단 저항을 더 포함하는 배터리 시스템.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 절연저항 측정 장치는,
    상기 제1 스위치의 온 상태에서 상기 제2 스위치가 온/오프 될 때 각각 상기 제2 접점에서 측정되는 전압과 상기 제1 내지 제3 저항 및 상기 진단 저항의 저항 값에 기초하여 상기 제2 스위치의 온/오프의 정상동작 여부를 진단하는 배터리 시스템.
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