WO2013147493A1 - 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법 - Google Patents

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

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WO2013147493A1
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diagnostic
insulation
resistance value
unit
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홍현주
장진수
진창언
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for measuring the insulation resistance of a battery, and more particularly, to a failure of an apparatus capable of measuring the insulation resistance of a battery employed in a battery power supply system requiring a high voltage, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the present invention relates to an insulation resistance measuring apparatus capable of self-diagnosing and a fault self-diagnosis method using the same.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and an object thereof is to provide an insulation resistance measuring apparatus having a failure self-diagnosis function and a failure self-diagnosis method using the same.
  • an insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function, the first insulation resistance measuring unit and the second insulation resistance measuring unit respectively connected to a positive terminal and a negative terminal of a battery; First and second diagnostic parts connected to the negative terminal and the positive terminal of the battery, respectively; A first switch and a second switch configured to selectively connect the first insulation resistance measuring unit and the second insulation resistance measuring unit to the positive terminal and the negative terminal, respectively, to form different first and second circuits; A third switch and a fourth switch configured to selectively connect the first diagnosis unit and the second diagnosis unit to the negative terminal and the positive terminal, respectively, to form different third and fourth circuits; A voltage detector configured to sense first and second insulation detection voltages and first and second diagnostic detection voltages applied to the first and second insulation resistance measuring units; And outputting a control signal to the first to fourth switch units, and connecting the first and second insulation detection voltages detected in an unconnected state (insulation resistance measurement mode) of the diagnosis unit with the diagnosis unit (failure self-diagnosis mode
  • the second insulation resistance measuring unit further includes a DC power supply unit.
  • control unit may be configured to obtain a positive terminal side insulation resistance value and a negative terminal side insulation resistance value from the simultaneous circuit equations derived from the first and second insulation detection voltages and the first and second circuits. And calculating the positive electrode terminal side diagnostic resistance value and the negative electrode terminal side diagnostic resistance value from the system equations derived from the first and second diagnostic detection voltages and the third and fourth circuits, and then the insulation resistance value and The diagnostic resistance value is compared to determine whether the insulation resistance measuring device has failed.
  • control unit may be configured to obtain a positive terminal side diagnostic resistance value and a negative terminal side diagnostic resistance value from the simultaneous circuit equations derived from the first and second diagnostic detection voltages and the third and fourth circuits.
  • the fault is determined based on whether the positive and negative terminal side diagnostic resistance values fall within a preset error range by comparing with the resistance values of the first and second diagnostic units.
  • control unit compares the insulation detection voltage and the diagnostic detection voltage to determine whether the insulation resistance measuring device has failed.
  • the controller may calculate the positive electrode terminal insulation resistance value and the negative electrode terminal insulation resistance value using the following equation.
  • V Bat battery voltage value
  • V 1 first insulation detection voltage
  • V 2 second insulation detection voltage
  • V DC voltage value of DC power supply unit
  • R 1 resistance value of first resistor
  • R 2 Resistance value of the second resistor
  • R Leak (+) Insulation resistance value on the positive terminal side
  • R Leak (-) Insulation resistance value on the negative terminal side
  • the control unit may calculate the positive terminal side diagnostic resistance value and the negative terminal side diagnostic resistance value using the following equation.
  • V Bat voltage value of battery
  • V 3 first diagnostic detection voltage
  • V 4 second diagnostic detection voltage
  • V DC voltage value of DC power supply unit
  • R 1 resistance value of first resistor
  • R 2 Resistance value of the second resistor
  • R 3 resistance value of the first diagnosis part
  • R 4 resistance value of the second diagnosis part
  • R Leak (+) insulation resistance value of positive terminal side
  • R Leak (-) insulation of negative terminal side Resistance value
  • R Diag (+) Diagnostic terminal value on the positive terminal side
  • R Diag (-) Diagnostic resistance value on the negative terminal side
  • the insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function includes a voltage value of a battery, a voltage value of a DC power supply unit, resistance values of the first and second insulation resistance measuring units, and first and second diagnostic units. And a memory unit configured to store the resistance value, the calculated positive and negative terminal side insulation resistance values, and the calculated positive and negative terminal side diagnostic resistance values.
  • the insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function further comprises a transmission unit for forming a communication interface with an external device, wherein the control unit, the information on whether the insulation resistance measuring device failure Transmits to the external device through the transmission unit.
  • the external device may be a battery analysis device or a control device of a system in which a battery is mounted.
  • the insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function further comprises a warning unit for visually or audibly outputting a failure state, wherein the control unit, the warning when the insulation resistance measuring device is broken The alarm outputs a warning signal to visually or audibly warn of failure of the insulation resistance measuring device.
  • the insulation resistance measuring unit connected to the positive terminal or the negative terminal of the battery; A diagnostic unit connected to the negative terminal or the positive terminal of the battery; One end of the insulation resistance measuring unit is selectively connected to the positive terminal or the negative terminal of the battery, and the other end of the insulation resistance measuring unit is selectively connected to the ground or the DC power supply unit, and the diagnostic unit negative terminal of the battery.
  • a switch unit selectively connected to the positive terminal;
  • a voltage detector configured to sense an insulation detection voltage applied to the insulation resistance measurement unit and a diagnostic detection voltage applied to the diagnosis unit; And outputting a control signal to the switch unit, by using an insulation detection voltage detected in an unconnected state (insulation resistance measurement mode) of the diagnosis unit and a diagnostic detection voltage detected in a state in which the diagnosis unit is connected (failure self-diagnosis mode).
  • the insulation resistance measuring device with a fault self-diagnosis function, including a control unit for determining whether the insulation resistance measuring device has a failure.
  • the first and second insulation detection voltage detected in an unconnected state (insulation resistance measurement mode) of the diagnostic unit is connected to the diagnosis unit (failure self-diagnosis mode)
  • a method for self-diagnosis of a failure of the insulation resistance measuring device of the battery using the first and second diagnostic detection voltage detected in the) (A) after forming the insulation resistance measurement mode and the first and second insulation Detecting a detection voltage; (b) detecting the first and second diagnostic detection voltages after establishing the faulty self-diagnosis mode; And (c) determining whether an insulation resistance measuring apparatus has failed by using the insulation detection voltage and the diagnostic detection voltage.
  • the technical problem is that the first and second insulation detection voltages and the first and second diagnosis detected from the insulation resistance measurement unit in the unconnected state (insulation resistance measurement mode) of the diagnosis unit and the connected state (failure self-diagnosis mode) of the diagnostic unit.
  • a method of diagnosing a failure of an insulation resistance measuring apparatus of a battery by using a detected voltage comprising: (a) connecting one end of the insulation resistance measurement unit to a positive or negative terminal of the battery and grounding one end of the insulation resistance measurement unit; Or connecting the DC power supply to form an insulation resistance measurement mode and thereafter detecting the first and second insulation detection voltages; (b) connecting the diagnostic unit to a negative or positive terminal of the battery to form first and second diagnostic modes, and then detecting the first and second diagnostic detection voltages; And (c) determining whether an insulation resistance measuring device has failed by using the first and second insulation detection voltages and the first and second diagnostic detection voltages. Achievement is also possible.
  • a failure self-diagnosis function may be implemented by adding only a minimum of components to the insulation resistance measuring apparatus.
  • the failure of the insulation resistance measuring apparatus may be notified to the controller or the external device of the battery-mounted apparatus through the transmitter.
  • warning unit when a failure occurs through the warning unit to warn the user of the failure of the insulation resistance measuring device to allow the user to take appropriate measures.
  • FIG. 1 is a circuit diagram schematically illustrating an equivalent circuit of a battery power supply system to which an insulation resistance measuring device having a fault self-diagnosis function is connected according to the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram schematically illustrating an equivalent circuit of an insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram schematically illustrating a first circuit.
  • FIG. 4 is a circuit diagram schematically illustrating a second circuit.
  • FIG. 5 is a circuit diagram schematically illustrating a third circuit.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit of the third circuit shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a circuit diagram schematically illustrating a fourth circuit.
  • FIG. 8 is an equivalent circuit of the fourth circuit shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a circuit diagram schematically illustrating an equivalent circuit of an insulation resistance measuring apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a flow of a method for diagnosing a failure of an insulation resistance measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a flow of an insulation resistance measuring method according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a flow of a method for measuring insulation resistance according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a circuit diagram schematically illustrating an equivalent circuit of a battery power supply system to which an insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function according to the present invention is connected.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 includes a battery 10 having a plurality of cells connected in series and / or parallel to form a cell assembly, and output from the battery 10.
  • a battery power supply system consisting of a load 20 that is powered, it is connected to the positive and negative terminals of the battery 10.
  • the battery 10 has a structure in which a plurality of unit cells rechargeable with electrical energy storage means are electrically connected.
  • the unit cell is an electric double layer capacitor or a secondary battery such as a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like including an ultra capacitor.
  • a lithium ion battery a lithium polymer battery
  • a nickel cadmium battery a nickel hydrogen battery
  • nickel zinc battery a nickel zinc battery
  • ultra capacitor such as a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like including an ultra capacitor.
  • the battery 10 when the battery 10 is a battery used in an electric vehicle or a hybrid vehicle, the battery 10 outputs high voltage DC power of 200V or more.
  • the present invention is not limited by the type of battery, output voltage, charging capacity, and the like.
  • the load 20 may include a driving motor M, a DC to DC converter (not shown), or the like of an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the load 20 may include a DC / DC cap C1 and Y-caps C2 and C3 to remove noise generated by the driving motor M.
  • FIG. The DC / DC cap C1 removes high frequency noise generated by the drive motor M by employing a capacitor having a large capacity, and the Y-caps C2 and C3 remove low frequency noise generated by the drive motor M. do.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function is connected to the positive and negative terminals of the battery 10, respectively, and measures the insulation resistance of the battery 10.
  • the configuration of the insulation resistance measuring apparatus 100 having the fault self-diagnosis function will be described in detail with reference to FIG. 2.
  • FIG. 2 is a circuit diagram schematically illustrating an equivalent circuit of the insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function may include a first insulation resistance measuring unit 110, a second insulation resistance measuring unit 120, The first diagnosis unit R 3 , the second diagnosis unit R 4 , the first switch SW1, the second switch SW2, the third switch SW3, the fourth switch SW4, and the voltage detector 130. ) And the controller 140.
  • the first switch SW1 connects the first insulation resistance measuring unit 110 to the positive terminal of the battery 10.
  • the first switch SW1 performs an on-off operation by a control signal of the controller 140. Therefore, the first insulation resistance measuring unit 110 is connected to the positive terminal of the battery 10 by the control signal of the controller 140.
  • a circuit formed by connecting the first insulation resistance measuring unit 110 to the positive terminal of the battery 10 is referred to as a first circuit for better understanding of the present invention.
  • a voltage applied from the positive terminal side of the battery 10 is applied to the first insulation resistance measuring unit 110.
  • the second switch SW2 connects the second insulation resistance measuring unit 120 to the negative terminal of the battery 10.
  • the second switch SW2 performs an on-off operation by a control signal of the controller 140. Accordingly, the second insulation resistance measuring unit 120 is connected to the negative terminal of the battery 10 by the control signal of the controller 140.
  • a circuit formed by connecting the second insulation resistance measuring unit 120 to the negative terminal of the battery 10 is referred to as a second circuit to help understanding of the present invention.
  • a voltage applied from the negative terminal side of the battery 10 is applied to the second insulation resistance measuring unit 120.
  • the third switch SW3 connects the first diagnosis unit R 3 to the negative terminal of the battery 10.
  • the third switch SW3 performs an on-off operation by a control signal of the controller 140. Therefore, the first diagnosis unit R 3 is connected to the negative terminal of the battery 10 by the control signal of the controller 140.
  • the first insulation resistance measuring unit 110 is connected to the positive terminal of the battery 10 and the first diagnostic unit R 3 is connected to the negative terminal of the battery 10 to help understand the invention.
  • the circuit is called a third circuit. When the third circuit is formed, a voltage applied from the positive terminal side of the battery 10 is applied to the first insulation resistance measuring unit 110.
  • the fourth switch SW4 connects the second diagnosis unit R 4 to the positive terminal of the battery 10.
  • the fourth switch SW4 operates on / off by the control signal of the controller 140. Therefore, the second diagnosis unit R4 is connected to the positive terminal of the battery 10 by the control signal of the controller 140.
  • the second insulation resistance measuring unit 120 is connected to the negative terminal of the battery 10, and the second diagnostic unit R 4 is formed to be connected to the positive terminal of the battery 10 to help understand the invention.
  • the circuit is called a fourth circuit. When the fourth circuit is formed, a voltage applied from the negative terminal side of the battery 10 is applied to the second insulation resistance measuring unit 120.
  • the second insulation resistance measuring unit 120 further includes a DC power supply unit (DC).
  • DC DC power supply unit
  • the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 include a plurality of resistance elements.
  • the resistance values of the plurality of resistance elements may be arbitrarily selected to set a range of voltages applied to the respective resistance elements by the battery 10.
  • the value of the resistor may be appropriately selected so that the voltage range sensed by the voltage detector 130 is 5V or less.
  • FIG. 2 illustrates an embodiment in which the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 are configured of the first and second resistors R 1 and R 2 , but the present invention is not limited thereto. Do not.
  • the embodiment shown in Figure 2 is to help the understanding of the present invention, the first and second insulation resistance measuring unit (110, 120) is the same for the first and second resistors (R 1 , R) for simplicity of the drawings It is to be understood that the embodiment is illustrated by 2 ). It will be apparent to those skilled in the art that the number of resistance elements, the resistance value of each resistance element, etc. may be variously set.
  • the first and second diagnostic units R 3 and R 4 may have the same resistance value. 2 is illustrated with different resistance elements to distinguish the first and second diagnostic units R 3 and R 4 connected to the positive terminal and the negative terminal of the battery 10, respectively.
  • the resistance values of the first and second diagnostic units R 3 and R 4 may be 500 k ⁇ .
  • the first and second diagnostic units R 3 and R 4 may include a plurality of resistance elements.
  • the voltage detector 130 senses an insulation detection voltage and a diagnostic detection voltage applied to the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120.
  • the insulation detection voltage and the diagnostic detection voltage are voltages applied to the second resistor R 2 included in the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120.
  • the insulation detection voltage is used to calculate an insulation resistance value of the battery 10, and the diagnostic detection voltage is used to determine whether the insulation resistance measurement device is faulty.
  • a voltage applied to the second resistor R 2 included in the first insulation resistance measuring unit 110 is referred to as a first insulation detection voltage V 1 .
  • a voltage applied to the second resistor R 2 included in the second insulation resistance measuring unit 120 is called a second insulation detection voltage V 2 .
  • a voltage applied to the second resistor R 2 included in the first insulation resistance measuring unit 110 is called a first diagnostic detection voltage V 3 .
  • a voltage applied to the second resistor R 2 included in the second insulation resistance measuring unit 120 is called a second diagnostic detection voltage V 4 .
  • the voltage detector 130 outputs signals corresponding to first and second insulation detection voltages V 1 and V 2 and first and second diagnostic detection voltages V 3 and V 4 to the controller 140. do.
  • the controller 140 outputs a signal for controlling a switch on / off operation of the first to fourth switches SW1, SW2, SW3, and SW4.
  • the controller 140 transmits a control signal to the first switch SW1 to operate on to form the first circuit
  • the second to fourth switches SW2, SW3, and SW4 are in an off state. Control to maintain.
  • the control unit 140 sends a control signal to turn on the second switch (SW2) to form the second circuit
  • the first, third and fourth switches (SW1, SW3, SW4) Controls to remain off.
  • the control unit 140 switches the second and fourth switches SW2 and SW4. ) Controls to remain off.
  • the control unit 140 transmits a control signal to turn on the second and fourth switches SW2 and SW4 to form the fourth circuit
  • the first and third switches SW1, SW3) controls the off state to be maintained.
  • the control unit 140 is a positive terminal of the battery 10 when the first and second insulation resistance measuring unit 120 and the first and second diagnostic unit (R 3 , R 4 ) are different. And to the negative terminal.
  • the first to fourth switches (SW1, SW2, SW3, SW4) is only for naming to distinguish between each other, it means the order in which the control unit 140 outputs a control signal, or the operation sequence of the present invention It does not represent.
  • the mode in which the first and second diagnostic units R 3 and R 4 are not connected to the positive and negative terminals of the battery 10, that is, the first and second circuits are formed.
  • the mode in which the first and second diagnostic units R 3 and R 4 are connected to the positive and negative terminals of the battery 10, that is, the third and fourth circuits are formed is referred to as a 'fault self-diagnosis mode. Name it '.
  • the controller 140 receives signals corresponding to the first and second insulation detection voltages V 1 and V 2 received from the voltage detector 130 in an insulation resistance measurement mode.
  • the controller 140 receives signals corresponding to the first and second diagnostic detection voltages V 3 and V 4 received from the voltage detector 130 in the failure self-diagnosis mode. Then, the controller 140 uses the first and second insulation detection voltages V 1 and V 2 and the first and second diagnostic detection voltages V 3 and V 4 to malfunction the insulation resistance measuring device. Determine whether or not.
  • the failure determination method will be described in detail below.
  • the voltage of the battery 10 is denoted by V Bat , and the positive terminal side insulation resistance R Leak (+ ) and the negative terminal side insulation resistance R Leak marked on the positive and negative terminals of the battery 10, respectively.
  • (-) ) Represents a virtual resistance value representing the insulation state of the battery 10. Therefore, when the insulation state of the battery 10 is broken, the positive electrode terminal insulation resistance (R Leak (+) ) and the negative electrode terminal insulation resistance (R Leak (-) ) will be measured to be low, so that the leakage current It can be interpreted as occurring.
  • the control unit 140 is a positive and negative terminals from the simultaneous circuit equation derived from the first and second insulation detection voltage (V 1 , V 2 ) and the first and second circuits.
  • a side circuit calculating side insulation resistance values R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) and derived from the first and second diagnostic detection voltages V 3 and V 4 and the third and fourth circuits.
  • the diagnostic resistance values R Diag (+) and R Diag ( ⁇ ) are calculated from the positive and negative terminal terminals.
  • the insulation resistance values (R Leak (+) and R Leak (-) ) of the positive and negative terminals are compared with the diagnostic resistance values (R Diag (+) and R Diag (-) ) of the positive and negative terminals. It is determined whether the resistance measuring apparatus 100 has failed.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 includes the insulation resistance values R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) and the diagnostic resistances of the anode and cathode terminals. Let's take a closer look at the algorithm for calculating the values R Diag (+) and R Diag (-) .
  • FIG. 3 is a circuit diagram schematically illustrating a first circuit.
  • the current flowing through the first insulation resistance measuring unit 110 is I 1
  • the current flowing through the positive electrode terminal insulation resistance R Leak (+) is I 2
  • the negative electrode terminal insulation resistance R Leak is denoted by I 3 .
  • Equation 1 is summarized with respect to I 1 , it can be expressed as Equation 2 below.
  • Equation 3 By arranging Equation 3 with respect to I 2 and substituting Equation 2, Equation 3 can be expressed as Equation 4 below.
  • Equation 5 if Kirchhoff's current law is applied based on node n connected to ground, Equation 5 below is derived.
  • Equation 5 Substituting Equations 2 and 4 into Equation 5 and arranging for I 3 , Equation 5 can be expressed as Equation 6 below.
  • Equation 7 the equation of the first row included in Equation 7 below is derived. Then, by arranging the equations of the first row by using I 2 and I 3 obtained through Equations 4 and 6, the equation of the last row included in Equation 7 below can be derived.
  • Equation 7 The equation of the last row included in Equation 7 is one of the simultaneous circuit equations for calculating the positive electrode terminal insulation resistance value R Leak (+ ) and the negative electrode terminal insulation resistance value R Leak ( ⁇ ) . It will be used with the rest of the circuit equations described below.
  • FIG. 4 is a circuit diagram schematically illustrating a second circuit.
  • the current flowing through the second insulation resistance measuring unit 120 is I 1
  • the current flowing through the cathode terminal insulation resistance R Leak ( ⁇ ) is I 2
  • the anode terminal insulation resistance R Leak is represented by I 2 .
  • Current flowing through (+) ) was denoted by I 3 .
  • Equation 8 is summarized with respect to I 1 , it can be expressed as Equation 9 below.
  • Equation 10 Equation 10
  • Equation 10 By arranging Equation 10 with respect to I 2 and substituting Equation 9, Equation 10 may be expressed as Equation 11 below.
  • Equation 12 is derived.
  • Equation 12 Substituting Equations 9 and 11 into Equation 12 and arranging for I 3 , Equation 12 may be expressed as Equation 13 below.
  • Equation 14 when Kirchhoff's voltage law is applied based on Mesh 2 shown in FIG. 4, an equation of the first row included in Equation 14 below is derived. In addition, by arranging the equations of the first row using I 2 and I 3 obtained through Equations 11 and 13, the equations of the last row included in Equation 14 below can be derived.
  • Equation 14 The equation of the last row included in Equation 14 is the remaining circuit of the simultaneous circuit equations for calculating the positive terminal side insulation resistance value R Leak (+ ) and the negative terminal side insulation resistance value R Leak (-) . Equation. Therefore, the equation of the last row included in Equation 7 and the equation of the last row included in Equation 14 are combined to form a positive terminal side insulation resistance R Leak (+ ) and a negative terminal side insulation resistance R Leak ( -) ), The following equation (15) can be obtained.
  • Equation 15 the battery voltage value V Bat , the resistance values of the first and second resistors R 1 and R 2 , and the voltage value V DC of the DC power supply unit are known values. Second insulation detection voltages V 1 and V 2 may be obtained through the voltage detection unit 130. Accordingly, the control unit 140 substitutes the first and second insulation detection voltages V 1 and V 2 received from the voltage detector 130 into Equation 15 to insulate the positive electrode terminal side of the battery 10.
  • the value R Leak (+) and the negative electrode terminal insulation resistance value R Leak (-) can be calculated quantitatively, respectively.
  • FIG. 5 is a circuit diagram schematically illustrating a third circuit.
  • a failure self-diagnosis mode in which the first insulation resistance measuring unit 110 is connected to the positive terminal of the battery 10 and the first failure diagnosis unit R 3 is connected to the negative terminal of the battery 10. You can check it.
  • the voltage detector 130 senses a voltage is a voltage applied to the second resistor R 2 included in the first insulation resistance measurer 110. Therefore, the first failure diagnosis unit R 3 and the negative electrode terminal insulation resistance R Leak ( ⁇ ) are merely resistance elements connected in parallel with respect to the second resistor R 2 . Therefore, even if the first fault diagnosis unit R 3 and the negative electrode terminal side insulation resistance R Leak ( ⁇ ) are considered as a synthesized resistor, the third circuit is analyzed and does not affect the result.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit of the third circuit shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a circuit similar to the first circuit of FIG. 3 described above. Therefore, if the insulation detection voltages V 1 and V 2 are replaced with the diagnostic detection voltages V 3 and V 4 in Equations 1 to 7, the equations 1 to 7 are interpreted in the third circuit. Substantially the same applies to.
  • FIG. 7 is a circuit diagram schematically illustrating a fourth circuit.
  • the second insulation resistance measuring unit 110 is connected to the negative terminal of the battery 10 and the second failure diagnosis unit R 4 is connected to the positive terminal of the battery 10 as a failure self-diagnosis mode. You can check it.
  • the voltage detector 130 senses the voltage is a voltage applied to the second resistor (R 2 ) included in the second insulation resistance measuring unit (110). Therefore, the second failure diagnosis unit R 4 and the positive electrode terminal insulation resistance R Leak (+) based on the second resistor R 2 are merely resistance elements connected in parallel. Therefore, even if the second fault diagnosis unit R 4 and the positive terminal side insulation resistance R Leak (+) are considered as a synthesized resistor, the fourth circuit is analyzed, and thus the result is not affected.
  • FIG. 8 is an equivalent circuit of the fourth circuit shown in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a circuit similar to the second circuit of FIG. 4 described above. Therefore, if the insulation detection voltages V 1 and V 2 are replaced with the diagnostic detection voltages V 3 and V 4 in Equations 8 to 14, Equations 8 to 14 are interpreted in the fourth circuit. Substantially the same applies to.
  • Equation 16 may be derived from the simultaneous circuit equations derived from the first and second diagnostic detection voltages V 3 and V 4 and the third and fourth circuits.
  • Equation 16 the voltage value V bat of the battery, the resistance values of the first and second resistors R 1 and R 2 , the resistance values of the first and second diagnosis units R 3 and R 4 , and DC
  • the voltage value V DC of the power applying unit is a known value, and the first and second diagnostic detection voltages V 3 and V 4 may be obtained through the voltage detection unit 130. Accordingly, the controller 140 substitutes the first and second diagnostic detection voltages V 3 and V 4 received from the voltage detector 130 into Equation 16 to diagnose the positive terminal side of the battery 10.
  • the value R Diag (+) and the negative electrode terminal diagnostic resistance value R Diag ( ⁇ ) can be calculated quantitatively, respectively.
  • the controller 140 compares the insulation resistance values R Leak (+) and R Leak (- ) with the diagnostic resistance values R Diag (+) and R Diag ( ⁇ ) to measure insulation resistance. Determine if the device is faulty.
  • the diagnostic resistance values R Diag (+) and R Diag ( ⁇ ) are A value different from the insulation resistance values R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) should be calculated.
  • the insulation resistance It may be determined that the measuring device 100 has failed.
  • the control unit 140 may diagnose the positive terminal side from a simultaneous circuit equation derived from the first and second diagnostic detection voltages V 3 and V 4 and the third and fourth circuits.
  • the resistance value R Diag (+) and the negative terminal side diagnostic resistance value R Diag ( ⁇ ) are calculated, and the positive and negative terminal side diagnostic resistance values R Diag (+) and R Diag ( ⁇ ) are calculated.
  • a failure is determined by comparing the resistance values of the first and second diagnosis units R 3 and R 4 to be within a preset error range.
  • the insulation resistances R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) are greater than those of the first and second diagnosis units R 3 and R 4 . It has a high resistance value.
  • the first and second diagnosis units R 3 and R 4 are connected in parallel with the insulation resistances R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) of the battery 10. Accordingly, the positive and negative terminal side diagnostic resistance values R Diag (+) and R Diag ( ⁇ ) calculated in the fault self-diagnosis mode correspond to the resistance values of the first and second diagnostic units R 3 and R 4 . It will be calculated nicely. For example, when the resistance values of the first and second diagnostic units R 3 and R 4 are 500 k ⁇ , the positive and negative terminal side diagnostic resistance values R Diag (+) and R Diag ( ⁇ ) are 500 k ⁇ . It will be calculated to the nearest value.
  • the controller 140 compares the calculated positive terminal side diagnostic resistance value R Diag (+) with the resistance value of the first diagnostic unit R 3 , or calculates the calculated negative terminal side diagnostic resistance value R.
  • Diag ( ⁇ ) ) may be compared with a resistance value of the second diagnosis unit R 4 to determine whether the failure is within a preset error range.
  • the error range may be set in various ways in consideration of the accuracy of the insulation resistance measuring apparatus, the resistance values of the first and second diagnostic units R 3 and R 4 , and the degradation of the insulation state according to the use environment. It is obvious to those skilled in the art.
  • resistance values of the first and second diagnostic units R 3 and R 4 are known values, and the diagnostic resistance values R Diag (+) and R Diag ( ⁇ ) are calculated in the positive and negative terminal sides. Since the algorithm to be described above has been described with reference to FIGS. 5 to 8 and Equation 16, repeated description thereof will be omitted.
  • control unit 140 controls the first and second insulation detection voltages V 1 and V 2 and the first and second diagnostic detection voltages V 3 and V 4 . By comparison, it is determined whether the insulation resistance measuring apparatus 100 has failed.
  • the insulation resistance measurement mode and the failure self-diagnosis mode form different first and third circuits, second and fourth circuits depending on whether the first and second diagnostic units R 3 and R 4 are connected. Accordingly, different voltages must be detected between the first insulation detection voltage V 1 and the first diagnosis detection voltage V3 .
  • the second insulation detection voltage (V 2 ) and the second diagnostic detection voltage (V 4 ) is also the same that different voltages should be detected.
  • the first insulation detection voltage V 1 and the first diagnosis detection voltage V 3 or the second insulation detection voltage V 2 and the second diagnosis detection voltage V 4 are substantially the same or similar. If the voltage is measured, it may be determined that the insulation resistance measuring apparatus 100 has failed. According to this embodiment, there is an advantage that it is possible to simply determine whether or not the failure without the above-described equation.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 includes a battery voltage value V Bat , a voltage value V DC of a DC power supply unit, a first resistance value R 1 , a second resistance value R 2 , and a first resistance value R 2 .
  • a resistance value of the diagnostic part R 3 resistance value of the second diagnostic part R 4 , calculated insulation resistance values R Leak (+) , R Leak (- ) and the calculated anode
  • a memory unit (not shown) for storing the negative electrode terminal diagnostic resistance values R Diag (+) and R Diag ( ⁇ ) .
  • the memory unit may be inside or outside the controller 140 and may be connected to the controller 140 by various well-known means.
  • the memory unit is a mass storage medium such as a known semiconductor device or a hard disk which is known to record and erase data such as RAM, ROM, EEPROM, etc., and refers to a device that stores information regardless of the type of device. It does not refer to.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 may further include a transmitter (not shown) forming a communication interface with an external device.
  • the control unit 140 transmits information on whether the insulation resistance measuring device has failed to the external device through the transmission unit.
  • the external device may be a battery analysis device or a control device of a battery-mounted system.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 may further include a warning unit (not shown) for visually or audibly outputting a malfunction.
  • the controller 140 may output a warning signal so as to visually or audibly alert the fact that the failure has occurred through the warning unit.
  • the warning unit may include an LED, an LCD, an alarm alarm, or a combination thereof.
  • the warning unit may flash the LED, output a warning message on the LCD, or generate an alarm buzzer to warn the user of a failure of the insulation resistance measuring apparatus.
  • the warning unit may be included in an external device connected to the transmitter.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the LED, LCD and alarm alarm is only one example of the warning unit, it will be apparent to those skilled in the art that various modified forms of visual or audio alarm device can be employed as the warning unit.
  • the control unit 140 calculates the insulation resistance values R Leak (+) and R Leak (-) using Equation 15 described above, and the diagnostic resistance values R Diag (+) and R Diag using Equation 16. Including the processor, application-specific integrated circuit (ASIC), other chipsets, logic circuits, registers, communication modems, data processing apparatuses, etc., as known in the art, for calculating (-) ) and executing various control logics. can do.
  • the control unit 140 may be implemented as a set of program modules. In this case, the program module may be stored in the memory unit and executed by a processor.
  • FIG. 9 is a circuit diagram schematically showing an equivalent circuit of the insulation resistance measuring apparatus 200 according to another embodiment of the present invention.
  • the insulation resistance measurement apparatus 200 includes a measuring unit 210, the insulation resistance in accordance with another embodiment, the switch unit 220, a diagnostic unit (R Diag), the voltage detector 230 of the present invention, and The controller 240 is included.
  • the insulation resistance measuring unit 210 and the diagnosing unit R Diag are selectively connected to the positive terminal or the negative terminal of the battery 10 according to the on / off operation of the switch element included in the switch unit 220. .
  • the switch unit 220 is a fifth switch SW5 for connecting one end of the insulation resistance measuring unit 210 to the positive or negative electrode of the battery 10, and grounds the other end of the insulation resistance measuring unit 210. Or a sixth switch SW6 for connecting the DC power supply unit DC and a seventh switch SW7 for connecting the diagnostic unit R Diag to the negative electrode or the positive electrode of the battery 10.
  • the switch unit 220 such that the fifth switch SW5 is connected to the positive terminal of the battery 10, the sixth switch SW6 is connected to the ground, and the off state is maintained at the seventh switch SW7.
  • the first circuit is formed in the insulation resistance measurement mode.
  • the sixth switch SW6 is connected to the DC power supply unit DC so that the fifth switch SW5 is connected to the negative terminal of the battery 10, and is turned off to the seventh switch SW7.
  • a second circuit is formed in the insulation resistance measurement mode.
  • the fifth switch SW5 is connected to the positive terminal of the battery 10
  • the sixth switch SW6 is connected to the ground
  • the seventh switch SW7 is connected to the negative terminal of the battery 10.
  • a third circuit is formed in the failure self-diagnosis mode.
  • the sixth switch SW6 is connected to the DC power supply unit DC so that the fifth switch SW5 is connected to the negative terminal of the battery 10, and the seventh switch SW7 is a battery.
  • a fourth circuit is formed in the insulation resistance measurement mode.
  • the switch unit 220 may include a multiplexer.
  • a multiplexer (MUX) is a device that selects a particular line when the inputs of multiple lines are concentrated in one place. Multiplexers are also called selectors.
  • MUX multiplexer
  • one end of the insulation resistance measuring unit 210 may be selectively connected to the positive terminal or the negative terminal of the battery 10 according to a signal input to the multiplexer.
  • the other end of the insulation resistance measuring unit 210 may be selectively connected to a ground or a DC power applying unit DC according to a signal input to the multiplexer.
  • the diagnosis unit R Diag may be connected to the negative electrode or the positive electrode of the battery 10 according to a signal input to the multiplexer.
  • the insulation resistance measuring unit ( It can be seen that there is a difference only in the circuit configuration of the switch unit 220 and the diagnostic unit R Diag . Therefore, the functions and roles of the voltage detector 230 and the controller 240 are substantially the same as the voltage detector 130 and the controller 140 of the insulation resistance measuring apparatus 100 described above. Therefore, the specific algorithm for calculating the positive and negative terminal side insulation resistance values ((R Leak (+) , R Leak (-) ) and the positive and negative diagnostic resistance values (R Diag (+) , R Diag (-) ) Since the description is duplicated, it is omitted.
  • the insulation measuring resistor parts 110, 120, and 210 and the diagnostic parts R 3 , R 4 , and R Diag are illustrated as including only a resistance element according to an exemplary embodiment of the present invention, the battery other than the resistance element is illustrated. It is to be understood that known electrical components can be added and replaced with the voltage of (10) being applied to measure the voltage.
  • the switches SW1 to SW7 also show separate or partially integrated embodiments for convenience of description and understanding, but if the idea of the present invention can be realized, the general knowledge in the technical field to which the present invention pertains is understood. It is to be understood that the invention includes all embodiments that can be easily substituted or modified.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a flow of a method for diagnosing a failure of an insulation resistance measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • step S300 the battery voltage value (V Bat ) in the memory unit, the voltage value (V DC ) of the DC power supply unit, the first resistance value (R 1 ), the second resistance value (R 2 ), the first diagnostic unit
  • the resistance value R 3 and the resistance value R 4 of the second diagnostic part are stored.
  • the stored values are substituted into equations (15) and (16) so that the first and second insulation resistance values R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) and the first and second diagnostic resistance values R Diag (+) and R It is used to calculate Diag (-) ).
  • the battery voltage value V Bat may be a value measured using a voltage detection circuit (not shown).
  • the control unit 240 outputs a switch control signal to be in the insulation resistance measurement mode.
  • the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 are temporarily connected to the positive electrode of the battery 10 while the first and second diagnosis units R 3 and R 4 are not connected. And connecting to the negative electrode terminal, respectively.
  • the control unit 140 transmits a control signal to the first switch SW1 to turn on to form the first circuit
  • the control unit 140 is connected to the second to fourth switches SW2, SW3, and SW4. Control to stay off.
  • the control unit 140 sends a control signal to turn on the second switch SW2 to form the second circuit, the first, third and fourth switches SW1, SW3, SW4. ) To maintain the off state.
  • a signal corresponding to the voltage applied to each of the second resistors R 2 is received from the voltage detector 130.
  • the signal received when the first circuit is formed is a signal corresponding to a first insulation detection voltage V 1
  • the signal received when the second circuit is formed corresponds to a second insulation detection voltage V 2 . It is received by the control unit 140 as a signal.
  • step S330 the control unit 140 receives the received first and second insulation detection voltages V.
  • FIG. One , V 2 From the simultaneous circuit equation using Leak (+) ) And negative insulation resistance (R) Leak (-) ) Is calculated.
  • the simultaneous circuit equation for calculating the insulation resistance value is described in detail through Equations 1 to 15, and a repetitive description thereof will be omitted.
  • Insulation resistance value (R Leak (+) , R Leak (-) ) Is preferably stored in the memory unit.
  • a next step S340 the control unit 240 outputs a switch control signal to the failure self-diagnosis mode.
  • This step is a step of connecting the diagnosis unit R 3 and R 4 and the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 to the positive and negative terminals of the battery 10 respectively.
  • the control unit 140 may switch the second and fourth switches SW2,. SW4) controls to maintain the off state.
  • the controller 140 switches the first and third switches SW1 and SW3. SW4) is controlled to maintain an off state.
  • a signal corresponding to a voltage applied to each of the second resistors R 2 is received from the voltage detector 130.
  • the signal received when the third circuit is formed is a signal corresponding to a first diagnostic detection voltage V 3
  • the signal received when the fourth circuit is formed corresponds to a second diagnostic detection voltage V 4 . It is received by the control unit 140 as a signal.
  • step S360 the control unit 140 receives the received first and second diagnostic detection voltages (V). 3 , V 4 From the simultaneous circuit equation using Diagk (+) ) And negative insulation resistance (R) Diagk (-) ) Is calculated.
  • the simultaneous circuit equation for calculating the insulation resistance value is described in detail through Equation 16, and a repetitive description thereof is omitted. Insulation resistance value (R Diagk (+) , R Diagk (-) ) Is preferably stored in the memory unit.
  • Failure diagnosis method of the insulation resistance measuring apparatus is the insulation resistance value (R Leak (+) , R Leak (-) ) And diagnostic resistance value (R Diagk (+) , R Diagk (-) ) Is compared with each other to determine whether there is a failure, so the present invention is not limited to the order of the two steps.
  • the controller 140 determines whether the insulation resistance measuring apparatus has failed. Determination of the failure is the insulation resistance value (R Leak (+) , R Leak (-) ) And diagnostic resistance value (R Diagk (+) , R Diagk (-) ) Through mutual comparison. As described above, repeated descriptions will be omitted.
  • the mobile terminal may move to step S380 to transmit information on the failure of the external device, or go to step S390 to warn the user.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a flow of an insulation resistance measuring method according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • step S400 the battery voltage value (V Bat ) in the memory unit, the voltage value (V DC ) of the DC power supply unit, the first resistance value (R 1 ), the second resistance value (R 2 ), the first diagnostic unit
  • the resistance value R 3 and the resistance value R 4 of the second diagnostic part are stored.
  • the stored values are used to calculate the diagnostic resistance value by substituting Eq.
  • the battery voltage value V Bat may be a value measured using a voltage detection circuit (not shown).
  • a next step S410 the control unit 240 outputs a switch control signal to enter the failure self-diagnosis mode.
  • This step is a step of connecting the diagnosis unit R 3 and R 4 and the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 to the positive and negative terminals of the battery 10 respectively.
  • the control unit 140 may switch the second and fourth switches SW2,. SW4) controls to maintain the off state.
  • the controller 140 switches the first and third switches SW1 and SW3. SW4) is controlled to maintain an off state.
  • a signal corresponding to a voltage applied to each of the second resistors R 2 that is, a diagnostic detection voltage V 3 and V 4 , is received from the voltage detector 130.
  • the signal received when the third circuit is formed is a signal corresponding to a first diagnostic detection voltage V 3
  • the signal received when the fourth circuit is formed corresponds to a second diagnostic detection voltage V 4 . It is received by the control unit 140 as a signal.
  • step S430 the control unit 140 receives the received first and second diagnostic detection voltages (V). 3 , V 4 From the simultaneous circuit equation using Diagk (+) ) And negative insulation resistance (R) Diagk (-) ) Is calculated.
  • the simultaneous circuit equation for calculating the insulation resistance value is described in detail through Equation 16, and a repetitive description thereof is omitted. Insulation resistance value (R Diagk (+) , R Diagk (-) ) Is preferably stored in the memory unit.
  • step S440 the control unit 140 determines whether the insulation resistance measuring device has failed.
  • the determination of whether or not the failure is the diagnostic resistance value (R Diagk (+) , R Diagk (-)
  • the diagnostic unit (R) 3 , R 4 When compared to the resistance value of) is made through whether or not within the error range. As described above, repeated descriptions will be omitted.
  • the mobile terminal may move to step S450 to transmit information on the failure to the external device, or move to step S460 to warn the user.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a flow of a method for measuring insulation resistance according to still another embodiment of the present invention.
  • step S500 the control unit 240 outputs a switch control signal to be in the insulation resistance measurement mode.
  • operation S510 a signal corresponding to the voltage applied to each of the second resistors R 2 , that is, the insulation detection voltages V 1 and V 2 is received from the voltage detector 130. Since the steps S500 and S510 are the same as the above-described steps S310 and S320 of FIG. 10, repeated description thereof will be omitted.
  • a next step S520 the control unit 240 outputs a switch control signal to the failure self-diagnosis mode.
  • operation S530 a signal corresponding to a voltage applied to each of the second resistors R 2 , that is, a signal corresponding to the diagnostic detection voltages V 3 and V 4 is received from the voltage detector 130. Since the steps S520 and S530 are also the same as the above-described steps S340 and S350 of FIG. 10, repeated description thereof will be omitted.
  • the order of steps S500, S510 and steps S520, S530 may be interchanged.
  • the failure self-diagnosis method of the insulation resistance measuring apparatus compares the insulation detection voltage (V 1 , V 2 ) and the diagnostic detection voltage (V 3 , V 4 ) to determine whether there is a failure.
  • the present invention is not limited to the order of both steps.
  • step S550 the control unit 140 determines whether the insulation resistance measuring apparatus has failed. Determination of the failure is made by comparing the insulation detection voltage (V 1 , V 2 ) and the diagnostic detection voltage (V 3 , V 4 ). As described above, repeated descriptions will be omitted.
  • the mobile terminal may move to step S550 to transmit information on whether or not the external device has failed, or move to step S560 to warn the user.
  • the failure self-diagnosis method of the insulation resistance measuring apparatus described above with reference to FIGS. 10 to 12 may correspond to a failure self-diagnosis method for the insulation resistance measuring apparatus 200 shown in FIG. 9 described above.
  • the present invention it is possible to self-diagnose the failure by using the original function of the insulation resistance measuring device capable of measuring the insulation resistance.
  • the warning unit can warn the user of the failure of the electrical contactor so that the user can take appropriate measures.
  • each configuration of the insulation resistance measuring apparatuses 100 and 200 having the fault self-diagnosis function of the present invention illustrated in FIGS. 1 to 9 is logically divided rather than physically divided components. It should be understood as a component. That is, each configuration corresponds to a logical component in order to realize the technical idea of the present invention, so that even if each component is integrated or separated, if the function performed by the logical configuration of the present invention can be realized, it is within the scope of the present invention. It should be construed that the components that perform the same or similar functions are to be interpreted as being within the scope of the present invention regardless of whether they correspond in terms of their names.

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Abstract

고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별한다. 본 발명에 따르면, 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치의 본래의 기능을 이용하여 고장 여부를 자가 진단 할 수 있다.

Description

고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법
본 발명은 배터리의 절연 저항 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같이 고전압을 요구하는 배터리 전원 공급 시스템에 채용된 배터리의 절연 저항을 측정할 수 있는 장치의 고장 여부를 자가 진단할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2012년 3월 27일자로 출원된 대한민국 특허출원 제 10-2012-0030942호 및 2013년 03월 26일자로 출원된 대한민국 특허출원 제10-2013-0031933에 기초한 우선권을 주장하며, 이들 출원의 명세서 및 도면에 기재된 모든 사항은 본 출원에 원용된다.
최근 들어, 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하여 구동할 수 있는 전기 제품에 대한 관심이 높아지고 있다.
이에 따라 모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며 수요의 형태 역시 다양해지고 있다. 따라서 다양한 요구에 부응할 수 있게 이차전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
한편, 고출력, 대용량 이차전지를 사용하는 전기차나 하이브리드 자동차 같은 장치에서는 이차전지와 장치 간의 절연 상태가 잘 유지될 필요가 있다. 이차전지의 절연상태가 유지되지 않으면 누설전류가 발생하여 여러 가지 문제를 야기하기 때문이다. 참고로, 누설전류는 예상치 못한 이차전지의 방전이나 장치에 구비된 전자 기기들의 오작동을 일으킨다. 또한 전기차와 같이 고전압 배터리를 사용하는 장치에서는 사람에게 치명적인 감전피해를 줄 수 있다.
위와 같은 누설전류로 인한 문제를 해결하기 위해 이차전지의 절연저항을 계산하여 이차전지의 절연 상태가 잘 유지되고 있는지 판별하는 다양한 절연 저항 측정 장치가 개발되어 사용되고 있다. 그런데 절연 저항 측정 장치에 고장이 발생하여 절연 저항값의 계산이 정확하게 이루어지지 않으면 장치 사용의 효과가 반감되어 누설전류로 인해 상술한 여러 가지 문제들을 해결할 수 없게 된다. 따라서, 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 장치 내에서 자가 진단할 수 있는 기능이 추가적으로 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하여 착안된 것으로서, 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는, 배터리의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 절연 저항 측정부 및 제2 절연 저항 측정부; 상기 배터리의 음극 단자 및 양극 단자에 각각 연결되는 제1 진단부 및 제2 진단부; 상기 제1 절연 저항 측정부와 상기 제2 절연 저항 측정부를 각각 상기 양극 단자와 음극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제1 및 제2 회로를 형성하는 제1 스위치 및 제2 스위치; 상기 제1 진단부와 상기 제2 진단부를 각각 상기 음극 단자와 양극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제3 및 제4 회로를 형성하는 제3 스위치 및 제4 스위치; 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부에 인가된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 제1 및 제2 진단 검출 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및 상기 제1 내지 제4 스위치부에 제어신호를 출력하고, 상기 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 제어부;를 포함한다.
바람직하게, 상기 제2 절연 저항 측정부는 DC 전원 인가부;를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 제1 및 제2 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출하고, 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출한 후, 상기 절연 저항값과 진단 저항값을 비교하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출하고, 상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값이 상기 제1 및 제2 진단부의 저항값과 비교하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는 지 여부를 통해 고장 여부를 판별한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 절연 검출 전압과 상기 진단 검출 전압을 비교하여 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별한다.
일 측면에 따르면, 상기 제어부는 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출할 수 있다.
Figure PCTKR2013002498-appb-I000001
(VBat: 배터리의 전압값, V1: 제1 절연 검출 전압, V2: 제2 절연 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항의 저항값, R2: 제2 저항의 저항값, RLeak(+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak(-): 음극 단자측 절연 저항값)
또한 상기 제어부는 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출할 수 있다.
Figure PCTKR2013002498-appb-I000002
(VBat: 배터리의 전압값, V3: 제1 진단 검출 전압, V4: 제2 진단 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항의 저항값, R2: 제2 저항의 저항값, R3: 제1 진단부의 저항값, R4: 제2 진단부의 저항값, RLeak(+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak(-): 음극 단자측 절연 저항값, RDiag(+): 양극 단자측 진단 저항값, RDiag(-): 음극 단자측 진단 저항값)
바람직하게, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는 배터리의 전압값, DC 전원 인가부의 전압값, 제1 및 제2 절연 저항 측정부의 저항값, 제1 및 제2 진단부의 저항값, 산출된 양극 및 음극 단자측 절연 저항값 및 산출된 양극 및 음극 단자측 진단 저항값을 저장하는 메모리부;를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는 외부 디바이스와 통신 인터페이스를 형성하는 전송부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부를 통해서 외부 디바이스로 전송한다. 이 경우, 상기 외부 디바이스는 배터리 분석 장치 또는 배터리가 탑재된 시스템의 제어 장치일 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는 고장 여부를 시각적 또는 청각적으로 출력하는 경고부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 절연 저항 측정 장치가 고장난 경우 상기 경고부를 통해 절연 저항 측정 장치의 고장 사실을 시각적 또는 청각적으로 경고할 수 있도록 경고 신호를 출력한다.
상기 기술적 과제는, 배터리의 양극 단자 또는 음극 단자에 연결되는 절연 저항 측정부; 상기 배터리의 음극 단자 또는 양극 단자에 연결되는 진단부; 상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 상기 배터리의 양극 단자 또는 음극 단자에 선택적으로 연결시키고, 상기 절연 저항 측정부의 타측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부에 선택적으로 연결시키며, 상기 진단부를 상기 배터리의 음극 단자 또는 양극 단자에 선택적으로 연결시키는 스위치부; 상기 절연 저항 측정부에 인가되는 절연 검출 전압과 상기 진단부에 인가되는 진단 검출 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및 상기 스위치부에 제어신호를 출력하고, 상기 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 제어부;를 포함하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치에 의해서도 달성이 가능하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연 저항 측정 방법은, 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 배터리의 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 자가 진단하는 방법으로서, (a) 상기 절연 저항 측정 모드를 형성한 후 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압을 검출하는 단계; (b) 상기 고장 자가 진단 모드를 형성한 후 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압을 검출하는 단계; 및 (c) 상기 절연 검출 전압과 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;를 포함한다.
상기 기술적 과제는, 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드) 및 진단부의 연결 상태(고장 자가 진단 모드)에서 절연 저항 측정부로부터 검출되는 제1 및 제2 절연 검출 전압과 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 배터리의 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 진단하는 방법으로서, (a) 상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 상기 배터리의 양극 또는 음극 단자에 연결하고 상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부에 연결하여 절연 저항 측정 모드를 형성한 후, 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압을 검출하는 단계; (b) 상기 진단부를 상기 배터리의 음극 또는 양극 단자에 연결하여 제1 및 제2 진단 모드를 형성한 후, 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압을 검출하는 단계; 및 (c) 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법에 의해서도 달성이 가능하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치의 본래의 기능을 이용하여 고장 여부를 자가 진단 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 절연 저항 측정 장치에 최소한의 부품만 부가하여 고장 자가 진단 기능을 구현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전송부를 통해서 배터리가 장착된 장치의 제어기나 외부 디바이스로 절연 저항 측정 장치의 고장 사실을 알릴 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 고장 발생시 경고부를 통해서 사용자에게 절연 저항 측정 장치의 고장 발생사실을 경고하여 사용자로 하여금 적절한 조치를 취하게 할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치가 연결된 배터리 전원 공급 시스템의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 3은 제1 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4는 제2 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 5는 제3 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제3 회로의 등가회로이다.
도 7은 제4 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 8은 도 7에 도시된 제4 회로의 등가회로이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)가 연결된 배터리 전원 공급 시스템의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는, 다수의 셀이 직렬 및/또는 병렬 연결되어 셀 어셈블리를 이루는 배터리(10)와, 상기 배터리(10)에서 출력된 전력을 공급받는 부하(20)로 구성된 배터리 전원 공급 시스템에서 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 연결되어 있다.
상기 배터리(10)는 전기에너지 저장수단으로 재충전이 가능한 다수의 단위 셀이 전기적으로 연결된 구조를 가진다. 상기 단위 셀은 울트라 커패시터를 포함하는 전기 이중층 커패시터 또는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등과 같은 2차 전지이다. 일 예로, 상기 배터리(10)가 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리인 경우 상기 배터리(10)는 200V 이상의 고전압 DC 전력을 출력한다. 하지만, 본 발명이 배터리의 종류, 출력전압, 충전용량 등에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기 부하(20)는 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 구동 모터(M), DC to DC 컨버터(미도시) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 부하(20)에는 구동 모터(M)에서 발생하는 노이즈(Noise)를 제거하기 위해서 DC/DC 캡(C1)과 Y-캡(C2, C3)이 포함될 수 있다. DC/DC 캡(C1)은 용량이 큰 커패시터를 채용하여 구동 모터(M)에서 발생되는 고주파 노이즈를 제거하고, Y-캡(C2, C3)은 구동 모터(M)에서 발생되는 저주파 노이즈를 제거한다.
본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)는 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 연결되어 배터리(10)의 절연 저항을 측정한다. 상기 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)의 구성에 대해서는 이하에서 도 2를 참조하여 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)는, 제1 절연 저항 측정부(110), 제2 절연 저항 측정부(120), 제1 진단부(R3), 제2 진단부(R4), 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 제4 스위치(SW4), 전압 검출부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
상기 제1 스위치(SW1)는 상기 제1 절연 저항 측정부(110)를 배터리(10)의 양극 단자에 연결시킨다. 상기 제1 스위치(SW1)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해 온 오프 동작을 한다. 따라서, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해서 배터리(10)의 양극 단자에 연결된다. 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해서 상기 제1 절연 저항 측정부(110)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되어 형성된 회로를 제1 회로라 명명한다. 제1 회로가 형성되었을 때, 배터리(10)의 양극 단자 측으로부터 인가되는 전압이 상기 제1 절연 저항 측정부(110)에 인가된다.
상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제2 절연 저항 측정부(120)를 배터리(10)의 음극 단자에 연결시킨다. 상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해 온 오프 동작을 한다. 따라서, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해서 배터리(10)의 음극 단자에 연결된다. 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해서 상기 제2 절연 저항 측정부(120)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되어 형성된 회로를 제2 회로라 명명한다. 제2 회로가 형성되었을 때, 배터리(10)의 음극 단자 측으로부터 인가되는 전압이 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 인가된다.
상기 제3 스위치(SW3)는 상기 제1 진단부(R3)를 배터리(10)의 음극 단자에 연결시킨다. 상기 제3 스위치(SW3)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해 온 오프 동작을 한다. 따라서, 상기 제1 진단부(R3)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해서 배터리(10)의 음극 단자에 연결된다. 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해서 상기 제1 절연 저항 측정부(110)가 배터리(10)의 양극 단자에, 상기 제1 진단부(R3)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되어 형성된 회로를 제3 회로라 명명한다. 제3 회로가 형성되었을 때, 배터리(10)의 양극 단자 측으로부터 인가되는 전압이 상기 제1 절연 저항 측정부(110)에 인가된다.
상기 제4 스위치(SW4)는 상기 제2 진단부(R4)를 배터리(10)의 양극 단자에 연결시킨다. 상기 제4 스위치(SW4)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해 온 오프 동작을 한다. 따라서, 상기 제2 진단부(R4)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해서 배터리(10)의 양극 단자에 연결된다. 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해서 상기 제2 절연 저항 측정부(120)가 배터리(10)의 음극 단자에, 상기 제2 진단부(R4)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되어 형성된 회로를 제4 회로라 명명한다. 제4 회로가 형성되었을 때, 배터리(10)의 음극 단자 측으로부터 인가되는 전압이 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 인가된다.
바람직하게, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)는 DC 전원 인가부(DC)를 더 포함한다. 이는 제2 회로 또는 제4 회로가 형성되었을 때, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 양 전압을 인가하므로써, 상기 전압 검출부(130)에서 0이 아닌 전압값을 센싱할 수 있도록 한다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)는 복수의 저항 소자를 포함한다. 복수의 저항 소자에 대한 저항값을 임의로 선택하여 배터리(10)에 의해 각 저항 소자에 인가되는 전압의 범위를 설정할 수 있다. 저항 소자의 값을 적절하게 선택하여 상기 전압 검출부(130)에서 센싱하는 전압의 범위를 5V이하로 하는 것이 하나의 실시예가 될 수 있다.
도 2에는 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)가 제1 및 제2 저항(R1, R2)으로 구성된 실시예를 도시하였으나, 상기 도시된 실시예에 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 도 2에 도시된 실시예는 본 발명의 이해를 돕고, 도면의 간소화를 위해 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)가 동일하게 제1 및 제2 저항(R1, R2)으로 구성된 실시예로 도시된 것임을 이해해야 한다. 저항 소자의 개수, 각 저항소자의 저항값 등이 다양하게 설정될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)는 동일한 저항값을 가질 수 있다. 도 2에는 상기 배터리(10)의 양극 단자와 음극 단자에 각각 연결되는 제1 및 제2 진단부(R3, R4)를 구별하기 위해 서로 다른 저항 소자로 도시한 것임을 이해해야 한다. 일 예로 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값은 500kΩ이 될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)는 복수의 저항 소자를 포함할 수 있다.
상기 전압 검출부(130)는 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)에 인가되는 절연 검출 전압 및 진단 검출 전압을 센싱한다. 상기 절연 검출 전압 및 진단 검출 전압은 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압이다. 상기 절연 검출 전압은 배터리(10)의 절연 저항값을 산출하는데 이용되고, 상기 진단 검출 전압은 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는데 이용된다.
본 명세서에서는 제1 회로가 형성되었을 때, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제1 절연 검출 전압(V1)이라고 명명한다. 제2 회로가 형성되었을 때, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제2 절연 검출 전압(V2)이라고 명명한다. 그리고, 제 3회로가 형성되었을 때, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제1 진단 검출 전압(V3)이라고 명명한다. 제4 회로가 형성되었을 때, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제2 진단 검출 전압(V4)이라고 명명한다. 상기 전압 검출부(130)는 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)과 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)에 대응하는 신호를 상기 제어부(140) 측으로 출력한다.
상기 제어부(140)는 상기 제1 내지 제4 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)의 스위치 온 오프 동작을 제어하는 신호를 출력한다. 상기 제어부(140)는 상기 제1 회로를 형성하기 위해 상기 제1 스위치(SW1)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때, 상기 제2 내지 제4 스위치(SW2, SW3, SW4)는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(140)는 상기 제2 회로를 형성하기 위해 상기 제2 스위치(SW2)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때, 상기 제1, 제3 및 제4 스위치(SW1, SW3, SW4)는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 그리고, 상기 제어부(140)는 상기 제3 회로를 형성하기 위해 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때, 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 마지막으로, 상기 제어부(140)는 상기 제4 회로를 형성하기 위해 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때, 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3)는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 이를 통해서, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(120)와 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)가 서로 다른 시점에 배터리(10)의 양극 단자와 음극 단자에 연결되도록 한다. 한편, 상기 제1 내지 제4 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)는 상호간에 구분을 위한 명명에 지나지 않으며, 상기 제어부(140)가 제어신호를 출력하는 순서를 의미하거나, 본 발명의 동작 순서를 나타내는 것은 아니다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)가 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 연결되지 않은 즉, 제1 및 제2 회로가 형성되는 모드를 '절연 저항 측정 모드'라고 명명한다. 또한, 본 명세서에서는 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)가 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 연결된 즉, 제3 및 제4 회로가 형성되는 모드를 '고장 자가 진단 모드'라고 명명한다.
상기 제어부(140)는 절연 저항 측정 모드에서 상기 전압 검출부(130)로부터 수신된 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)에 대응하는 신호를 수신한다. 그리고, 상기 제어부(140)는 고장 자가 진단 모드에서 상기 전압 검출부(130)로부터 수신된 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)에 대응하는 신호를 수신한다. 그러면, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)과 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별한다. 고장 판별 방법에 대해서는 이하에서 자세히 설명될 것이다.
한편, 상기 배터리(10)의 전압은 VBat으로 표시하였으며, 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 표시된 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))과 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))은 상기 배터리(10)의 절연 상태를 나타나는 가상의 저항값을 표현한 것이다. 따라서, 상기 배터리(10)의 절연 상태가 파괴되면, 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))과 음극 단자측 절연저항(RLeak(-))은 낮게 측정될 것이고, 이를 통해 누설 전류가 발생한 것으로 해석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)과 상기 제1 및 제2 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak(+),RLeak(-))을 산출하고, 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3,V4)과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(+),RDiag(-))을 산출한다. 그리고 상기 양극 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak(+),RLeak(-))과 상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(+),RDiag(-))을 비교하여 절연 저항 측정 장치(100)의 고장 여부를 판별한다.
이하 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)가 양극 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak(+),RLeak(-))과 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(+),RDiag(-))을 산출하는 알고리즘에 대해서 자세히 살펴보겠다.
도 3은 제1 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 절연 저항 측정 모드로서 제1 절연 저항 측정부(110)만이 배터리(10)의 양극 단자에 연결된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)에 흐르는 전류를 I1으로, 상기 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))에 흐르는 전류를 I2로, 상기 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))에 흐르는 전류를 I3로 표시하였다.
먼저, 제1 절연 검출 전압(V1)에 대한 값을 I1으로 표현하면, 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
<수학식 1>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000003
상기 수학식 1을 I1에 대해서 정리하면, 아래의 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
<수학식 2>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000004
그리고, 제1 절연 저항 측정부(110)와 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+)) 사이는 병렬 관계이므로, 아래의 수학식 3과 같은 관계가 성립한다.
<수학식 3>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000005
상기 수학식 3을 I2에 대해서 정리하고 상기 수학식 2를 대입하면, 수학식 3을 아래의 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
<수학식 4>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000006
한편, 접지와 연결된 노드 n을 기준으로 Kirchhoff의 전류 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 5가 도출된다.
<수학식 5>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000007
상기 수학식 2 및 4를 상기 수학식 5에 대입하고 I3에 대해서 정리하면, 상기 수학식 5를 아래의 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.
<수학식 6>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000008
한편, 도 3에 표시된 Mesh 1을 기준으로 Kirchhoff의 전압 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 7에 포함된 첫번째 행의 방정식이 도출된다. 그리고, 첫번째 행의 방정식을 상기 수학식 4 및 6을 통해 얻어진 I2와 I3를 이용하여 정리하면, 아래의 수학식 7에 포함된 마지막 행의 방정식을 유도할 수 있다.
<수학식 7>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000009
상기 수학식 7에 포함된 마지막 행의 방정식은 상기 양극 단자측 절연 저항값(RLeak(+)) 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak(-))을 산출하기 위한 연립 회로 방정식 중 하나로서 이하에서 설명될 나머지 회로 방정식과 함께 사용될 것이다.
도 4는 제2 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 절연 저항 측정 모드로서 제2 절연 저항 측정부(120)만이 배터리(10)의 음극 단자에 연결된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 흐르는 전류를 I1으로, 상기 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))에 흐르는 전류를 I2로, 상기 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))에 흐르는 전류를 I3로 표시하였다.
먼저, 제2 절연 검출 전압(V2)에 대한 값을 I1으로 표현하면, 아래의 수학식 8과 같이 표현된다.
<수학식 8>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000010
상기 수학식 8을 I1에 대해서 정리하면, 아래의 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.
<수학식 9>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000011
그리고, 제2 절연 저항 측정부(120)와 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-)) 사이는 병렬 관계이므로, 아래의 수학식 10과 같은 관계가 성립한다.
<수학식 10>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000012
상기 수학식 10을 I2에 대해서 정리하고 상기 수학식 9를 대입하면, 수학식 10을 아래의 수학식 11과 같이 표현할 수 있다.
<수학식 11>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000013
한편, 접지와 연결된 노드 n을 기준으로 Kirchhoff의 전류 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 12가 도출된다.
<수학식 12>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000014
상기 수학식 9 및 11을 상기 수학식 12에 대입하고 I3에 대해서 정리하면, 상기 수학식 12를 아래의 수학식 13과 같이 표현할 수 있다.
<수학식 13>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000015
한편, 도 4에 표시된 Mesh 2을 기준으로 Kirchhoff의 전압 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 14에 포함된 첫번째 행의 방정식이 도출된다. 그리고, 첫번째 행의 방정식을 상기 수학식 11 및 13을 통해 얻어진 I2와 I3를 이용하여 정리하면, 아래의 수학식 14에 포함된 마지막 행의 방정식을 유도할 수 있다.
<수학식 14>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000016
상기 수학식 14에 포함된 마지막 행의 방정식은 상기 양극 단자측 절연 저항값(RLeak(+)) 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak(-))을 산출하기 위한 연립 회로 방정식 중 나머지 회로 방정식이다. 따라서, 상기 수학식 7에 포함된 마지막 행의 방정식과 상기 수학식 14에 포함된 마지막 행의 방정식을 연립하여 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))과 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))에 관한 해를 구하면, 다음과 같은 수학식 15를 얻을 수 있다.
<수학식 15>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000017
상기 수학식 15에서 배터리의 전압값(VBat), 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 저항값 및 DC 전원 인가부의 전압값(VDC)은 알고 있는 값이며, 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)은 상기 전압 검출부(130)를 통해서 얻을 수 있다. 따라서, 상기 제어부(140)는 상기 전압 검출부(130)로부터 수신된 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)을 상기 수학식 15에 대입하여 배터리(10)의 양극 단자측 절연 저항값(RLeak(+))과 음극 단자측 절연 저항값(RLeak(-))을 각각 정량적으로 산출할 수 있다.
도 5은 제3 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 5를 참조하면, 고장 자가 진단 모드로서 제1 절연 저항 측정부(110)가 배터리(10)의 양극 단자에, 제1 고장 진단부(R3)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결된 것을 확인할 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 전압 검출부(130)가 전압을 센싱하는 것은 제1 절연 저항 측정부(110)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압이다. 따라서, 제2 저항(R2)을 기준으로 상기 제1 고장 진단부(R3)와 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))은 병렬 연결된 저항 소자에 지나지 않는다. 따라서, 상기 제1 고장 진단부(R3)와 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))을 합성 저항으로 고려하여 제3 회로를 해석하여도 결과에 영향을 미치지 않는다.
도 6은 도 5에 도시된 제3 회로의 등가회로이다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 고장 진단부(R3)와 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))을 합성 저항 소자 RDiag(-)(=R3//RLeak(-))로 표현하였다. 이로서, 상기 도 6은 앞서 설명한 도 3의 제1 회로와 유사한 회로가 되었다. 따라서, 상술한 수학식 1 내지 수학식 7에서 절연 검출 전압(V1, V2)을 진단 검출 전압(V3, V4)으로 대체하면, 수학식 1 내지 수학식 7을 제 3회로의 해석에 실질적으로 동일하게 적용할 수 있다.
한편, 도 7은 제4 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 7을 참조하면, 고장 자가 진단 모드로서 제2 절연 저항 측정부(110)가 배터리(10)의 음극 단자에, 제2 고장 진단부(R4)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결된 것을 확인할 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 전압 검출부(130)가 전압을 센싱하는 것은 제2 절연 저항 측정부(110)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압이다. 따라서, 제2 저항(R2)을 기준으로 상기 제2 고장 진단부(R4)와 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))은 병렬 연결된 저항 소자에 지나지 않는다. 따라서, 상기 제2 고장 진단부(R4)와 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))을 합성 저항으로 고려하여 제4 회로를 해석하여도 결과에 영향을 미치지 않는다.
도 8은 도 7에 도시된 제4 회로의 등가회로이다.
도 8을 참조하면, 상기 제2 고장 진단부(R4)와 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))을 합성 저항 소자 RDiag(+)(=R4//RLeak(+))로 표현하였다. 이로서, 상기 도 8은 앞서 설명한 도 4의 제2 회로와 유사한 회로가 되었다. 따라서, 상술한 수학식 8 내지 수학식 14에서 절연 검출 전압(V1, V2)을 진단 검출 전압(V3, V4)으로 대체하면, 수학식 8 내지 수학식 14를 제 4회로의 해석에 실질적으로 동일하게 적용할 수 있다.
상기 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 하기와 같은 수학식 16을 도출할 수 있다.
<수학식 16>
Figure PCTKR2013002498-appb-I000018
상기 수학식 16에서 배터리의 전압값(VBat), 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 저항값, 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값 및 DC 전원 인가부의 전압값(VDC)은 알고 있는 값이며, 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)은 상기 전압 검출부(130)를 통해서 얻을 수 있다. 따라서, 상기 제어부(140)는 상기 전압 검출부(130)로부터 수신된 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)을 상기 수학식 16에 대입하여 배터리(10)의 양극 단자측 진단 저항값(RDiag(+))과 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(-))을 각각 정량적으로 산출할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(140)는 상기 절연 저항값(RLeak(+),RLeak(-))과 상기 진단 저항값(RDiag(+),RDiag(-))을 상호 비교하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별한다. 상기 고장 자가 진단 모드에서는 절연 저항 측정 모드와 달리 제1 및 제2 진단부(R3, R4)가 추가적으로 연결되었기 때문에, 상기 진단 저항값(RDiag(+), RDiag(-))은 상기 절연 저항값(RLeak(+), RLeak(-))과 다른 값이 산출되어야 한다. 그러나, 상기 진단 저항값(RDiag(+), RDiag(-))과 상기 절연 저항값(RLeak(+), RLeak(-))이 상호 동일하거나 유사한 값으로 산출될 경우, 절연 저항 측정 장치(100)가 고장난 것으로 판별할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값(RDiag(+)) 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(-))을 산출하고, 상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(+), RDiag(-))이 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값과 비교하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는 지 여부를 통해 고장 여부를 판별한다.
상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자는 절연 상태가 유지되어야 하므로, 절연 저항(RLeak(+), RLeak(-))은 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)보다 높은 저항값을 갖는다. 또한, 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)는 상기 배터리(10)의 절연 저항(RLeak(+), RLeak(-))과 병렬 관계로 연결된다. 따라서, 고장 자가 진단 모드에서 산출되는 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(+), RDiag(-))은 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값에 근사하게 산출될 것이다. 일 예로, 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값이 500kΩ일 경우, 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(+), RDiag(-))은 500kΩ에 가까운 값으로 산출될 것이다.
따라서, 상기 제어부(140)는 산출된 양극 단자측 진단 저항값(RDiag(+))을 제1 진단부(R3)의 저항값에 비교하여, 또는 산출된 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(-))을 제2 진단부(R4)의 저항값에 비교하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는 지 여부를 통해서 고장 여부를 판별할 수 있다. 상기 오차범위의 설정은 절연 저항 측정 장치의 정확성, 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값, 사용환경에 따른 절연 상태의 퇴화 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
한편, 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 저항값은 미리 알고 있는 값이고, 상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(+), RDiag(-))을 산출하는 알고리즘에 대해서는 도 5 내지 도 8과 수학식 16을 통해서 상술하였으므로, 반복적인 설명은 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)과 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)을 비교하여 상기 절연 저항 측정 장치(100)의 고장 여부를 판별한다.
절연 저항 측정 모드와 고장 자가 진단 모드는 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 연결 여부에 따라 서로 다른 제1 회로와 제3 회로, 제2 회로와 제4 회로를 형성한다. 따라서, 제1 절연 검출 전압(V1)과 제1 진단 검출 전압(V3)은 서로 다른 전압이 검출되어야 한다. 또한, 제2 절연 검출 전압(V2)과 제2 진단 검출 전압(V4)은 서로 다른 전압이 검출되어야 하는 것도 마찬가지이다. 그러나, 제1 절연 검출 전압(V1)과 제1 진단 검출 전압(V3), 또는 제2 절연 검출 전압(V2)과 제2 진단 검출 전압(V4)을 비교하여 실질적으로 동일하거나 유사한 전압이 측정되었다면, 상기 절연 저항 측정 장치(100)가 고장 난 것으로 판별할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상술한 수학식없이 고장 여부를 간단하게 판별할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는 배터리 전압값(VBat), DC 전원 인가부의 전압값(VDC), 제1 저항값(R1), 제2 저항값(R2), 제1 진단부(R3)의 저항값, 제2 진단부(R4)의 저항값, 산출된 양극 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak(+), RLeak(-)) 및 산출된 양극 및 음극 단자측 진단 저항값(RDiag(+), RDiag(-))을 저장하는 메모리부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리부는 상기 제어부(140) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 상기 제어부(140)와 연결될 수 있다. 상기 메모리부는 RAM, ROM, EEPROM등 데이터를 기록하고 소거할 수 있다고 알려진 공지의 반도체 소자나 하드 디스크와 같은 대용량 저장매체로서, 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는 외부 디바이스와 통신 인터페이스를 형성하는 전송부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(140)는 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부를 통해서 외부 디바이스로 전송한다. 이 때, 상기 외부 디바이스는 배터리 분석 장치 또는 배터리가 탑재된 시스템의 제어 장치가 될 수 있다.
본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는 고장 여부를 시각적 또는 청각적으로 출력하는 경고부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(140)는 고장이 발생한 경우, 상기 경고부를 통해 고장이 발생한 사실을 시각적 또는 청각적으로 경고할 수 있도록 경고 신호를 출력할 수 있다.
일 예로, 상기 경고부는 LED, LCD, 알람 경보기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 경고부는 LED를 점멸하거나 LCD에 경고 메시지를 출력하거나 알람 부저음을 발생시켜 사용자에게 절연 저항 측정 장치의 고장 발생 사실을 경고할 수 있다. 또한, 상기 경고부는 상기 전송부와 연결된 외부 디바이스에 포함될 수 있다. 하지만 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다. 또한, 상기 LED, LCD 및 알람 경보기는 상기 경고부의 일 예시에 불과하며, 여러 가지 변형된 형태의 시각적 또는 청각적 알람 장치가 경고부로 채용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
상기 제어부(140)는 앞서 설명된 수학식 15를 이용한 절연 저항값(RLeak(+), RLeak(-))의 산출, 수학식 16을 이용한 진단 저항값(RDiag(+), RDiag(-))의 산출 및 다양한 제어 로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(140)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 상기 메모리부에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치(200)이 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치(200)는 절연 저항 측정부(210), 스위치부(220), 진단부(RDiag), 전압 검출부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.
상기 절연 저항 측정부(210) 및 상기 진단부(RDiag)는 상기 스위치부(220)에 포함된 스위치 소자의 온 오프 동작에 따라, 배터리(10)의 양극 단자 또는 음극 단자에 선택적으로 연결된다.
상기 스위치부(220)는 상기 절연 저항 측정부(210)의 일측 단부를 배터리(10)의 양극 또는 음극에 연결시키는 제5 스위치(SW5), 상기 절연 저항 측정부(210)의 타측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부(DC)와 연결시키는 제6 스위치(SW6) 및 상기 진단부(RDiag)를 배터리(10)의 음극 또는 양극에 연결시키는 제7 스위치(SW7)를 포함한다.
상기 제5 스위치(SW5)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되도록, 상기 제6 스위치(SW6)가 접지 연결되도록, 그리고 상기 제7 스위치(SW7)에 오프 상태가 유지되도록 상기 스위치부(220)에 제어신호가 수신되면, 절연 저항 측정 모드에서 제1 회로가 형성된다. 또한, 상기 제5 스위치(SW5)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되도록, 상기 제6 스위치(SW6)가 DC 전원 인가부(DC)에 연결되도록, 그리고 상기 제7 스위치(SW7)에 오프 상태가 유지되도록 상기 스위치부(220)에 제어신호가 수신되면, 절연 저항 측정 모드에서 제2 회로가 형성된다.
한편, 상기 제5 스위치(SW5)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되도록, 상기 제6 스위치(SW6)가 접지 연결되도록, 그리고 상기 제7 스위치(SW7)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되도록 상기 스위치부(220)에 제어신호가 수신되면, 고장 자가 진단 모드에서 제3 회로가 형성된다. 그리고, 상기 제5 스위치(SW5)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되도록, 상기 제6 스위치(SW6)가 DC 전원 인가부(DC)에 연결되도록, 그리고 상기 제7 스위치(SW7)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되도록 상기 스위치부(220)에 제어신호가 수신되면, 절연 저항 측정 모드에서 제4 회로가 형성된다.
상기 스위치부(220)는 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 멀티플렉서(MUX: multiplexer)란, 여러 회선의 입력이 한 곳으로 집중될 때　특정 회선을 선택하도록 하는 장치이다. 멀티플렉서는 '선택기'라 부르기도 한다. 상기 스위치부(220)로서 멀티플렉서가 사용될 경우, 멀티플렉서에 입력되는 신호에 따라 상기 절연 저항 측정부(210)의 일측 단부를 상기 배터리(10)의 양극 단자 또는 음극 단자에 선택적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 멀티플렉서에 입력되는 신호에 따라 상기 절연 저항 측정부(210)의 타측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부(DC)에 선택적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 멀티플렉서에 입력되는 신호에 따라 상기 진단부(RDiag)를 배터리(10)의 음극 또는 양극에 연결시킬 수 있다.
도 2와 도 9를 함께 참조하여, 도 9에 도시된 절연 저항 측정 장치(200)의 실시예를 도 2에 도시된 절연 저항 측정 장치(100)의 실시예와 비교하면, 절연 저항 측정부(210), 스위치부(220) 및 진단부(RDiag)의 회로 구성에만 차이점이 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 전압 검출부(230) 및 상기 제어부(240)의 기능과 역할은 먼저 설명된 절연 저항 측정 장치(100)의 전압 검출부(130) 및 제어부(140)와 실질적으로 동일하다. 그러므로, 양극 및 음극 단자측 절연 저항값((RLeak(+), RLeak(-))과 양극 및 음극 진단 저항값(RDiag(+), RDiag(-))을 산출하는 구체적인 알고리즘에 대한 설명은 중복되므로 생략하도록 한다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따라 상기 절연 측정 저항부(110, 120, 210) 및 상기 진단부(R3, R4, RDiag)를 저항 소자만 포함하는 것으로 도시하였지만, 저항 소자 이외 상기 배터리(10)의 전압이 인가되어 전압을 측정할 수 있는 공지의 전기 부품이 추가 및 대체 가능하다는 것을 이해해야 한다. 또한, 상기 스위치(SW1~SW7)들 역시 설명 및 이해의 편의를 위해 각각 분리 또는 일부 통합된 실시예를 도시하였지만, 본 발명의 사상이 실현될 수 있다면 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 대체 또는 변형 가능한 모든 실시예를 포함하는 것으로 이해해야 한다.
이하에서는 상술한 장치의 동작 메커니즘에 해당하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법을 개시한다. 다만, 앞서 설명된 절연 저항 측정 장치(100)의 구성 등에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
먼저 단계 S300에서, 상기 메모리부에 배터리 전압값(VBat), DC 전원 인가부의 전압값(VDC), 제1 저항값(R1), 제2 저항값(R2), 제1 진단부의 저항값(R3) 및 제2 진단부의 저항값(R4)을 저장한다. 상기 저장된 값들은 수학식 15 및 16에 대입하여 제1 및 제2 절연 저항값(RLeak(+), RLeak(-)) 및 제1 및 제2 진단 저항값(RDiag(+), RDiag(-))을 산출하는데 사용된다. 여기서, 상기 배터리 전압값(VBat)은 전압 검출 회로(미도시)를 이용하여 측정한 값일 수 있다.
다음 단계 S310에서, 상기 제어부(240)는 절연 저항 측정 모드가 되도록 스위치 제어신호를 출력한다. 본 단계는, 상기 제1 및 제2 진단부(R3, R4)의 미 연결 상태에서 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)를 이시적으로 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 연결시키는 단계이다. 상술하였듯이, 상기 제어부(140)는 상기 제1 회로를 형성하기 위해 상기 제1 스위치(SW1)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제2 내지 제4 스위치(SW2, SW3, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 반대로, 상기 제어부(140)는 상기 제2 회로를 형성하기 위해 상기 제2 스위치(SW2)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제1, 제3 및 제4 스위치(SW1, SW3, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다.
다음 단계 S320에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 절연 검출 전압(V1, V2)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다. 상기 제1 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제1 절연 검출 전압(V1)에 대응하는 신호로서, 상기 제2 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제2 절연 검출 전압(V2)에 대응하는 신호로서 상기 제어부(140)에 수신된다.
그러면 단계 S330에서, 상기 제어부(140)는 상기 수신된 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)을 이용한 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값(RLeak(+)) 및 음극 단자측 절연 저항값(RLeak(-))을 산출한다. 상기 절연 저항값을 계산하는 연립 회로 방정식은 수학식 1 내지 수학식 15를 통해 상세히 설명한바, 반복적인 설명은 생략한다. 상기 절연 저항값(RLeak(+), RLeak(-))은 상기 메모리부에 저장되는 것이 바람직하다.
다음 단계 S340에서, 상기 제어부(240)는 고장 자가 진단 모드가 되도록 스위치 제어신호를 출력한다. 본 단계는, 상기 진단부(R3, R4) 및 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)를 이시적으로 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 연결시키는 단계이다. 상술하였듯이, 상기 제어부(140)는 상기 제3 회로를 형성하기 위해 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 반대로, 상기 제어부(140)는 상기 제4 회로를 형성하기 위해 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다.
다음 단계 S350에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 진단 검출 전압(V3, V4)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다. 상기 제3 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제1 진단 검출 전압(V3)에 대응하는 신호로서, 상기 제4 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제2 진단 검출 전압(V4)에 대응하는 신호로서 상기 제어부(140)에 수신된다.
그러면 단계 S360에서, 상기 제어부(140)는 상기 수신된 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)을 이용한 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값(RDiagk(+)) 및 음극 단자측 절연 저항값(RDiagk(-))을 산출한다. 상기 절연 저항값을 계산하는 연립 회로 방정식은 수학식 16을 통해 상세히 설명한바, 반복적인 설명은 생략한다. 상기 절연 저항값(RDiagk(+), RDiagk(-))은 상기 메모리부에 저장되는 것이 바람직하다.
상기 단계 S310 내지 S330과 단계 S340 내지 S360은 그 순서가 상호 바뀌어도 무방하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법은 상기 절연 저항값(RLeak(+), RLeak(-))과 진단 저항값(RDiagk(+), RDiagk(-))을 상호 비교하여 고장 여부를 판별하므로 양 단계의 순서에 본 발명이 제한되지 않는다.
단계 S370에서, 상기 제어부(140)는 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단한다. 고장 여부의 판단은 상기 절연 저항값(RLeak(+), RLeak(-))과 진단 저항값(RDiagk(+), RDiagk(-))의 상호 비교를 통해서 이루어진다. 이에 대해서는 상술한바 반복적인 설명은 생략한다. 바람직하게, 절연 측정 장치가 고장난 경우(단계 S370의 YES), 단계 S380으로 이동하여 외부 디바이스에 고장 여부에 대한 정보를 전송하거나, 또는 단계 S390으로 이동하여 사용자에게 경고를 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
먼저 단계 S400에서, 상기 메모리부에 배터리 전압값(VBat), DC 전원 인가부의 전압값(VDC), 제1 저항값(R1), 제2 저항값(R2), 제1 진단부의 저항값(R3) 및 제2 진단부의 저항값(R4)을 저장한다. 상기 저장된 값들은 수학식 16에 대입하여 진단 저항값을 산출하는데 사용된다. 여기서, 상기 배터리 전압값(VBat)은 전압 검출 회로(미도시)를 이용하여 측정한 값일 수 있다.
다음 단계 S410에서, 상기 제어부(240)는 고장 자가 진단 모드가 되도록 스위치 제어신호를 출력한다. 본 단계는, 상기 진단부(R3, R4) 및 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)를 이시적으로 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 연결시키는 단계이다. 상술하였듯이, 상기 제어부(140)는 상기 제3 회로를 형성하기 위해 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다. 반대로, 상기 제어부(140)는 상기 제4 회로를 형성하기 위해 상기 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때에는, 상기 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3, SW4)에는 오프 상태가 유지되도록 제어한다.
다음 단계 S420에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 진단 검출 전압(V3, V4)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다. 상기 제3 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제1 진단 검출 전압(V3)에 대응하는 신호로서, 상기 제4 회로가 형성되었을 때 수신되는 신호는 제2 진단 검출 전압(V4)에 대응하는 신호로서 상기 제어부(140)에 수신된다.
그러면 단계 S430에서, 상기 제어부(140)는 상기 수신된 제1 및 제2 진단 검출 전압(V3, V4)을 이용한 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값(RDiagk(+)) 및 음극 단자측 절연 저항값(RDiagk(-))을 산출한다. 상기 절연 저항값을 계산하는 연립 회로 방정식은 수학식 16을 통해 상세히 설명한바, 반복적인 설명은 생략한다. 상기 절연 저항값(RDiagk(+), RDiagk(-))은 상기 메모리부에 저장되는 것이 바람직하다.
단계 S440에서, 상기 제어부(140)는 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단한다. 고장 여부의 판단은 상기 진단 저항값(RDiagk(+), RDiagk(-))을 상기 진단부(R3, R4)의 저항값에 비교하였을 때 오차범위내에 속하는지 여부를 통해서 이루어진다. 이에 대해서는 상술한바 반복적인 설명은 생략한다. 바람직하게, 절연 저항 측정 장치가 고장난 경우(단계 S440의 YES), 단계 S450으로 이동하여 외부 디바이스에 고장 여부에 대한 정보를 전송하거나, 또는 단계 S460으로 이동하여 사용자에게 경고를 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
먼저 단계 S500에서, 상기 제어부(240)는 절연 저항 측정 모드가 되도록 스위치 제어신호를 출력한다. 그리고 다음 단계 S510에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 절연 검출 전압(V1, V2)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다. 상기 단계 S500 및 S510은, 상술한 도 10의 단계 S310 및 S320과 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.
다음 단계 S520에서, 상기 제어부(240)는 고장 자가 진단 모드가 되도록 스위치 제어신호를 출력한다. 그리고 다음 단계 S530에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 진단 검출 전압(V3, V4)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다. 상기 단계 S520 및 S530 역시, 상술한 도 10의 단계 S340 및 S350과 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.
상기 단계 S500, S510과 단계 S520, S530은 그 순서가 상호 바뀌어도 무방하다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법은 상기 절연 검출 전압(V1, V2)과 진단 검출 전압(V3, V4)을 상호 비교하여 고장 여부를 판별하므로 양 단계의 순서에 본 발명이 제한되지 않는다.
단계 S550에서, 상기 제어부(140)는 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단한다. 고장 여부의 판단은 상기 절연 검출 전압(V1, V2)과 진단 검출 전압(V3, V4)의 상호 비교를 통해서 이루어진다. 이에 대해서는 상술한바 반복적인 설명은 생략한다. 바람직하게, 절연 측정 장치가 고장난 경우(단계 S540의 YES), 단계 S550으로 이동하여 외부 디바이스에 고장 여부에 대한 정보를 전송하거나, 또는 단계 S560으로 이동하여 사용자에게 경고를 할 수 있다.
상기 도 10 내지 도 12를 참조하여 상술한 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법은 앞서 설명된 도 9에 도시된 절연 저항 측정 장치(200)에 대한 고장 자가 진단 방법에 해당하기도 한다. 각 순서도의 단계 중 절연 저항 측정 모드 및 고장 자가 진단 모드가 되도록 스위치부(220)에 제어 신호를 출력하는 단계에서 제5 내지 제7 스위치(SW5, SW6, SW7)에 제어신호를 출력하는 구체적인 제어 방법에서만 차이가 있고, 이외 다른 단계는 실질적으로 동일하므로 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따르면, 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치의 본래의 기능을 이용하여 고장 여부를 자가 진단 할 수 있다. 또한, 추가적인 구성을 최소화하여 본 발명의 목적인 고장 자가 진단 기능을 구현할 수 있다. 한편, 전송부를 통해서 배터리가 장착된 장치의 제어기나 외부 디바이스로 전기 접촉기의 고장 사실을 알릴 수 있는 이점이 있다. 게다가, 고장 발생시 경고부를 통해서 사용자에게 전기 접촉기의 고장 발생사실을 경고하여 사용자로 하여금 적절한 조치를 취하게 할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 9에 도시된 본 발명의 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100, 200)에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다. 즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (23)

  1. 배터리의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 절연 저항 측정부 및 제2 절연 저항 측정부;
    상기 배터리의 음극 단자 및 양극 단자에 각각 연결되는 제1 진단부 및 제2 진단부;
    상기 제1 절연 저항 측정부와 상기 제2 절연 저항 측정부를 각각 상기 양극 단자와 음극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제1 및 제2 회로를 형성하는 제1 스위치 및 제2 스위치;
    상기 제1 진단부와 상기 제2 진단부를 각각 상기 음극 단자와 양극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제3 및 제4 회로를 형성하는 제3 스위치 및 제4 스위치;
    상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부에 인가된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 제1 및 제2 진단 검출 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및
    상기 제1 내지 제4 스위치부에 제어신호를 출력하고, 상기 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절연 저항 측정부는 DC 전원 인가부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 제1 및 제2 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출하고,
    상기 제1 및 제2 진단 검출 전압과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출한 후,
    상기 절연 저항값과 진단 저항값을 비교하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 및 제2 진단 검출 전압과 상기 제3 및 제4 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출하고,
    상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값이 상기 제1 및 제2 진단부의 저항값과 비교하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는 지 여부를 통해 고장 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 절연 검출 전압과 상기 진단 검출 전압을 비교하여 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
    Figure PCTKR2013002498-appb-I000019
    (VBat: 배터리의 전압값, V1: 제1 절연 검출 전압, V2: 제2 절연 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항의 저항값, R2: 제2 저항의 저항값, RLeak(+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak(-): 음극 단자측 절연 저항값)
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
    Figure PCTKR2013002498-appb-I000020
    (VBat: 배터리의 전압값, V3: 제1 진단 검출 전압, V4: 제2 진단 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항의 저항값, R2: 제2 저항의 저항값, R3: 제1 진단부의 저항값, R4: 제2 진단부의 저항값, RLeak(+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak(-): 음극 단자측 절연 저항값, RDiag(+): 양극 단자측 진단 저항값, RDiag(-): 음극 단자측 진단 저항값)
  8. 제2항에 있어서,
    배터리의 전압값, DC 전원 인가부의 전압값, 제1 및 제2 절연 저항 측정부의 저항값, 제1 및 제2 진단부의 저항값, 산출된 양극 및 음극 단자측 절연 저항값 및 산출된 양극 및 음극 단자측 진단 저항값을 저장하는 메모리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    외부 디바이스와 통신 인터페이스를 형성하는 전송부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부를 통해서 외부 디바이스로 전송하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외부 디바이스는 배터리 분석 장치 또는 배터리가 탑재된 시스템의 제어 장치임을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    고장 여부를 시각적 또는 청각적으로 출력하는 경고부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 절연 저항 측정 장치가 고장난 경우 상기 경고부를 통해 절연 저항 측정 장치의 고장 사실을 시각적 또는 청각적으로 경고할 수 있도록 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  12. 배터리의 양극 단자 또는 음극 단자에 연결되는 절연 저항 측정부;
    상기 배터리의 음극 단자 또는 양극 단자에 연결되는 진단부;
    상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 상기 배터리의 양극 단자 또는 음극 단자에 선택적으로 연결시키고, 상기 절연 저항 측정부의 타측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부에 선택적으로 연결시키며, 상기 진단부를 상기 배터리의 음극 단자 또는 양극 단자에 선택적으로 연결시키는 스위치부;
    상기 절연 저항 측정부에 인가되는 절연 검출 전압 및 진단 검출 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및
    상기 스위치부에 제어신호를 출력하고, 상기 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  13. 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드)에서 검출된 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 진단부가 연결된 상태(고장 자가 진단 모드)에서 검출된 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 배터리의 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 자가 진단하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 절연 저항 측정 모드를 형성한 후 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압을 검출하는 단계;
    (b) 상기 고장 자가 진단 모드를 형성한 후 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압을 검출하는 단계; 및
    (c) 상기 절연 검출 전압과 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 절연 검출 전압 및 제2 진단 검출 전압은 DC 전원 인가부를 포함한 회로에서 검출된 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 (c)단계는,
    상기 제1 및 제2 절연 검출 전압과 절연 저항 측정 모드에서 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출하고,
    상기 제1 및 제2 진단 검출 전압과 고장 자가 진단 모드에서 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출한 후,
    상기 절연 저항값과 진단 저항값을 대비하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;임을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 (c)단계는,
    상기 제1 및 제2 진단 검출 전압과 고장 자가 진단 모드에서 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출하고,
    상기 양극 및 음극 단자측 진단 저항값이 미리 설정된 오차범위 내에 속하는 지 여부를 통해 고장 여부를 판별하는 단계;임을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 절연 검출 전압과 상기 진단 검출 전압을 비교하여 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;임을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 (c)단계는, 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 절연 저항값 및 음극 단자측 절연 저항값을 산출하는 단계;임을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
    Figure PCTKR2013002498-appb-I000021
    (VBat: 배터리의 전압값, V1: 제1 절연 검출 전압, V2: 제2 절연 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항값, R2: 제2 저항값, RLeak(+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak(-): 음극 단자측 절연 저항값)
  19. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 (c)단계는, 하기 수학식을 이용하여 양극 단자측 진단 저항값 및 음극 단자측 진단 저항값을 산출하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
    Figure PCTKR2013002498-appb-I000022
    (VBat: 배터리의 전압값, V3: 제1 진단 검출 전압, V4: 제2 진단 검출 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항값, R2: 제2 저항값, R3: 제1 진단부 저항값, R4: 제2 진단부 저항값, RLeak(+): 양극 단자측 절연 저항값, RLeak(-): 음극 단자측 절연 저항값, RDiag(+): 양극 단자측 진단 저항값, RDiag(-): 음극 단자측 진단 저항값)
  20. 제14항에 있어서,
    배터리의 전압값, DC 전원 인가부의 전압값, 제1 및 제2 절연 저항 측정부의 저항값, 제1 및 제2 진단부의 저항값, 산출된 양극 및 음극 단자측 절연 저항값 및 산출된 양극 및 음극 단자측 진단 저항값을 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    (d) 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 발생 여부에 관한 정보를 외부 디바이스로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    (d) 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 발생시 이를 사용자에게 시각적 또는 청각적 경고를 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  23. 진단부의 미 연결 상태(절연 저항 측정 모드) 및 진단부의 연결 상태(고장 자가 진단 모드)에서 절연 저항 측정부로부터 검출되는 제1 및 제2 절연 검출 전압과 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 배터리의 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 진단하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 상기 배터리의 양극 또는 음극 단자에 연결하고 상기 절연 저항 측정부의 일측 단부를 접지 또는 DC 전원 인가부에 연결하여 절연 저항 측정 모드를 형성한 후, 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압을 검출하는 단계;
    (b) 상기 진단부를 상기 배터리의 음극 또는 양극 단자에 연결하여 제1 및 제2 진단 모드를 형성한 후, 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압을 검출하는 단계; 및
    (c) 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 제1 및 제2 진단 검출 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
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