WO2016053055A1 - 신속하게 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 방법 - Google Patents

신속하게 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 방법 Download PDF

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김영환
박재동
윤호병
이상훈
이태중
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for measuring insulation resistance, and more particularly, to an insulation resistance measuring apparatus and method capable of measuring insulation resistance quickly and accurately.
  • водородн ⁇ е ⁇ е ⁇ ество Commercially available secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, and thus are free of charge and discharge. The self-discharge rate is very low and the energy density is high.
  • such a secondary battery may be used as a single secondary battery, but a plurality of secondary batteries are often used in series and / or in parallel to provide high voltage and / or large capacity power storage devices. It is used in the form of a battery pack including a battery management device for controlling the overall charging and discharging operation of the internal secondary battery.
  • leakage current may occur to cause various problems. Specifically, the leakage current may shorten the life of the battery pack, cause malfunction of electrical equipment in which the battery pack is used, and cause a safety accident such as an electric shock.
  • the battery pack is provided with an insulation resistance measuring device capable of monitoring the insulation resistance.
  • the insulation resistance measuring device measures the insulation resistance of the battery pack from time to time or periodically to allow the battery pack management device to check the insulation state.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a battery pack provided with an insulation resistance measuring apparatus according to the prior art.
  • a battery pack includes a battery assembly 20 that is an assembly of one or more battery cells 21.
  • insulation resistors R Leak (+) and R Leak (- ) are provided at the positive terminal of the battery assembly 20 and the negative terminal of the battery assembly 20, respectively.
  • the insulation resistors R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) may be referred to as equivalent resistances for indicating an insulation state of the battery pack. If the insulation state of the battery pack is maintained well, the resistance value of the insulation resistance will have a sufficiently large value. On the contrary, if the insulation state of the battery pack is broken, the resistance value of the insulation resistance is lower than the threshold value. Will have
  • an insulation resistance measuring device 10 is connected to the positive terminal and the negative terminal of the battery assembly 20.
  • the insulation resistance measuring device 10 includes a test resistor 11 and a voltage measuring unit 12 for measuring a voltage applied to the test resistor 11.
  • the insulation resistance measuring apparatus 10 calculates the anode side insulation resistance R Leak (+ ) and the cathode side insulation resistance R Leak ( ⁇ ) by using the voltage value measured by the voltage measuring unit 12. do.
  • the problem is that there may be parasitic capacitors in the battery pack.
  • the parasitic capacitor component is modeled as an equivalent circuit like the insulation resistance, it can be expressed as a capacitor connected in parallel with the insulation resistance.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an equivalent circuit of a battery pack in which insulation resistance and parasitic capacitor components are expressed. That is, the battery pack, the insulation resistance (R Leak (+), R Leak (-)) shown in Fig. 2 and the parasitic capacitor (C P (+) is connected in parallel with the insulation resistance, C P ( ⁇ ) ).
  • the parasitic capacitor C P (+) When C P ( ⁇ ) ) is present, the above-described insulation resistance measuring device 10 is difficult to properly measure voltage. That is, the parasitic capacitor ((C P (+) , Since a delay occurs after switching by C P ( ⁇ ) )), a predetermined time must elapse for the voltage measuring unit 12 to measure the correct voltage.
  • the parasitic capacitor C P (+) In an ideal situation where C P ( ⁇ ) ) does not exist, the voltage value has a constant value immediately after switching, but the parasitic capacitors C P (+) , When C P ( ⁇ ) ) is present, the voltage reaches a stable state after a certain amount of time has elapsed.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an insulation resistance measuring apparatus and method capable of quickly and accurately calculating insulation resistance despite parasitic capacitor components present in a battery pack. .
  • Insulation resistance measuring apparatus for achieving the above object, the positive electrode test resistor connected to the positive electrode of the battery assembly; A negative test resistor connected to the negative node of the battery assembly; A switch unit connecting the positive test resistor and the negative test resistor to the positive and negative nodes of the battery assembly, respectively, to form a predetermined circuit; A switch controller for controlling the switch unit; A voltage measuring unit measuring a first voltage applied to the anode test resistor and a second voltage applied to the cathode test resistor; And reading at least one of the first voltage and the second voltage measured by the voltage measuring unit according to a predetermined period after the predetermined circuit is formed under the control of the switch controller, and reading the readout. And a voltage estimator for estimating a final convergence value of at least one of the first voltage and the second voltage using the derived voltage.
  • the switch unit may include: a first switch provided on a first line connecting the anode node of the battery assembly and the anode test resistor to be selectively turned on or turned off; And a second switch provided on a second line connecting the cathode node of the battery assembly and the cathode test resistor to be selectively turned on or off.
  • the predetermined circuit may include a first circuit in which the first switch and the second switch are turned on, the second circuit in which the first switch is turned on and the second switch is turned off, the first switch is turned off,
  • the second switch may be any one of a third circuit turned on and a fourth circuit turned off with the first switch and the second switch.
  • the voltage estimating unit reads the first voltage measured by the voltage measuring unit after at least two cycles according to the predetermined period after the second circuit is formed, and calculates a first estimated value by using the read voltage.
  • a first estimated value may be estimated as a final convergence value of the first voltage.
  • the voltage estimating unit reads out the second voltage measured by the voltage measuring unit after at least two cycles according to the predetermined period after the third circuit is formed, and calculates a second estimated value by using the read voltage.
  • a second estimated value may be estimated as the final convergence value of the second voltage.
  • the insulation resistance measuring apparatus is configured to use the battery assembly using a second circuit equation that is a circuit equation for the second circuit, a third circuit equation that is a circuit equation for the third circuit, the first estimated value, and the second estimated value.
  • an insulation resistance calculator configured to calculate an anode side insulation resistance and a cathode side insulation resistance of the battery assembly.
  • the insulation resistance calculation unit substitutes the first estimated value into the second circuit equation, substitutes the second estimated value into the third circuit equation, and then forms a system composed of the second circuit equation and the third circuit equation.
  • the anode insulation resistance of the battery assembly and the cathode insulation resistance of the battery assembly may be calculated.
  • the voltage estimator reads at least one of the first voltage and the second voltage measured by the voltage measurer for at least three cycles according to a predetermined period, and uses the read voltage to determine the first voltage and A final convergence value of at least one of the second voltages may be estimated.
  • the voltage estimator uses a first read voltage read in a first period, a second read voltage read in a second period, and a third read voltage read in a third period, wherein the final convergence is performed through the following equation.
  • the value can be estimated.
  • the insulation resistance measuring apparatus includes: an anode distribution resistor provided on the first line; And a cathode distribution resistor provided on the second line.
  • the insulation resistance measuring apparatus may further include a DC power supply unit provided on the second line.
  • the magnitude of the voltage output by the DC power supply unit may be set such that the second voltage measured by the voltage measurement unit becomes a positive value.
  • a battery pack according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes the above-described insulation resistance measuring apparatus.
  • An electric vehicle according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes the above-described insulation resistance measuring apparatus.
  • an insulation resistance measuring method includes: a positive electrode test resistance connected to a positive electrode node of a battery assembly; A negative test resistor connected to the negative node of the battery assembly; A switch unit connecting the positive test resistor and the negative test resistor to the positive and negative nodes of the battery assembly, respectively, to form a predetermined circuit; And a voltage measuring unit measuring a first voltage applied to the positive electrode test resistance and a second voltage applied to the negative electrode test resistance; Controlling the switch unit to form a predetermined circuit; After the predetermined circuit is formed, reading at least one of the first voltage and the second voltage measured by the voltage measuring unit according to a predetermined period for at least two cycles; And estimating a final convergence value of at least one of the first voltage and the second voltage using the voltage read in the reading step.
  • the switch unit may include: a first switch provided on a first line connecting the anode node of the battery assembly and the anode test resistor to be selectively turned on or turned off; And a second switch provided on a second line connecting the cathode node of the battery assembly and the cathode test resistor to be selectively turned on or off.
  • the predetermined circuit may include a first circuit in which the first switch and the second switch are turned on, the second circuit in which the first switch is turned on and the second switch is turned off, and the first switch is turned off and the
  • the second switch may be any one of a third circuit turned on and a fourth circuit turned off with the first switch and the second switch.
  • the predetermined circuit forming step includes forming the second circuit, and the reading step includes reading the first voltage at least two or more cycles according to the predetermined period after the second circuit is formed.
  • the estimating may include calculating a first estimated value using the voltage read in the reading step, and estimating the first estimated value as a final convergence value of the first voltage.
  • the predetermined circuit forming step includes forming the third circuit, and the reading step includes reading the second voltage at least two or more cycles according to the predetermined period after the third circuit is formed.
  • the estimating step includes estimating the second estimated value as a final convergence value of the second voltage by calculating a second estimated value using the voltage read in the reading step, wherein the third circuit is included in the third circuit.
  • the forming step, the second voltage reading step and the estimating the second estimate value as the final convergence value of the second voltage may include forming the second circuit, the first voltage measuring step, and the first estimate value. It may be performed before or after the step of estimating the final convergence value of one voltage.
  • the insulation resistance measuring method may further include: a second circuit equation that is a circuit equation for the second circuit, a third circuit equation that is a circuit equation for the third circuit, the first estimate value, and the second estimate value.
  • the method may further include calculating an anode side insulation resistance and a cathode side insulation resistance of the battery assembly.
  • the insulation resistance calculating step may be performed by substituting the first estimate value into the second circuit equation, substituting the second estimate value into the third circuit equation, and then combining the second circuit equation with the third circuit equation.
  • the anode side insulation resistance of the battery assembly and the cathode side insulation resistance of the battery assembly may be calculated.
  • the reading step reads at least one voltage of the first voltage and the second voltage for at least three cycles according to a predetermined period, and the estimating step includes the first voltage and the reading using the read voltage.
  • the final convergence value of at least one of the second voltages may be estimated.
  • the estimating step uses a first read voltage read in a first period, a second read voltage read in a second period, and a third read voltage read in a third period, wherein the final convergence is performed through the following equation.
  • the value can be estimated.
  • the voltage may be read at regular time intervals, and the final convergence value of the voltage may be predicted using the read voltage. That is, before the voltage reaches the stable state, the final convergence value, which is the stable voltage value, may be predicted and the insulation resistance may be measured quickly using the same.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a battery pack provided with an insulation resistance measuring apparatus according to the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an equivalent circuit of a battery pack in which insulation resistance and parasitic capacitor components are expressed.
  • FIG. 3 is a view schematically showing the functional configuration of the insulation resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a circuit configuration of a battery pack provided with an insulation resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a second circuit with respect to the circuit configuration of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a third circuit of the circuit configuration of FIG. 4.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of measuring insulation resistance according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of measuring insulation resistance according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view schematically showing a functional configuration of an insulation resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a circuit configuration of a battery pack equipped with an insulation resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure is a schematic diagram.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 includes a positive electrode node N P and a negative electrode node N N of the battery assembly 200 provided in the battery pack. Is connected to.
  • the battery assembly 200 refers to a single battery cell 210 or an assembly of battery cells 210, wherein the assembly of battery cells is composed of battery cells 210 in series, in parallel or in parallel. Can be.
  • the battery cell 210 may be an electric double layer capacitor including an ultra 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, or the like.
  • 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, or the like.
  • insulation resistors R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) are connected to the positive electrode node N P and the negative electrode node N N of the battery assembly 200. That is, a positive electrode insulation resistance R Leak (+ ) is connected to the positive electrode node N P of the battery assembly 200, and a negative electrode insulation resistance is connected to the negative electrode node N N of the battery assembly 200. (R Leak (-) ) is connected.
  • the insulation resistances R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) may be referred to as equivalent resistances for indicating an insulation state of the battery pack. If the insulation state of the battery pack is maintained well, the resistance value of the insulation resistance will have a sufficiently large value. On the other hand, if the insulation state is broken, the resistance value of the insulation resistance will have a lower value below the threshold value.
  • the positive electrode node (N P ) and the negative electrode node (N N ) of the battery assembly 200 have parasitic capacitors (C P (+) , C P (-) ) is connected. That is, a positive electrode parasitic capacitor C P (+ ) is connected to the positive electrode node N P of the battery assembly 200, and a negative electrode parasitic capacitor is connected to the negative electrode node N N of the battery assembly 200. (C P (-) ) is connected.
  • These parasitic capacitors (C P (+) , C P ( ⁇ ) ) may be referred to as an equivalent capacitor for indicating a capacitor component similarly to the above-described insulation resistors R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) .
  • the parasitic capacitor C P (+) As illustrated in FIG. 4, C P ( ⁇ ) ) may be modeled in parallel with the insulation resistors R Leak (+) and R Leak ( ⁇ ) of the battery assembly 200.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 includes a positive electrode test resistor 110, a negative electrode test resistor 120, a switch unit 130, and a voltage measuring unit ( 150, a switch controller 140, a voltage estimator 160, and an insulation resistance calculator 170.
  • the positive test resistor 110 may be connected to the positive electrode node N P of the battery assembly 200. One end of the positive electrode test resistor 110 may be connected to the positive electrode node N P of the battery assembly 200, and the other end thereof may be connected to the ground node. That is, as shown in FIG. 4, the positive test resistor 110 may be provided between the positive electrode node N P of the battery assembly 200 and the ground which is the ground node.
  • the negative test resistor 120 may be connected to the negative node N N of the battery assembly 200.
  • One end of the negative electrode test resistor 120 may be connected to the negative node N N of the battery assembly 200, and the other end thereof may be connected to the ground node. That is, as shown in FIG. 4, the negative test resistor 120 may be provided between the negative node N N of the battery assembly 200 and the ground which is the ground node.
  • the switch unit 130 may electrically connect or disconnect the test resistor and the battery assembly 200. That is, the switch unit 130 may connect or disconnect the positive test resistor 110 with the positive node N P of the battery assembly 200, and the negative test resistor 120 may be connected to the battery assembly 200. It can be connected or blocked with the negative node (N N ) of.
  • N N negative node
  • the switch unit 130 may include a first switch SW1 and a second switch SW2.
  • the first switch SW1 may connect or disconnect the positive node N P of the battery assembly 200 and the positive test resistor 110.
  • the first switch SW1 is provided on a first line L1 connecting the anode node N P of the battery assembly 200 and the anode test resistor 110 to be selectively turned on or turned off. Can be.
  • the second switch SW2 may connect or disconnect the negative node N N of the battery assembly 200 and the negative test resistor 120.
  • the second switch SW2 may be provided on a second line L2 connecting the negative node N N of the battery assembly to the negative test resistor 120 to be selectively turned on or off. have.
  • the switch controller 140 may control the first switch SW1 and the second switch SW2. That is, the switch controller 140 may selectively turn on or turn off the first switch SW1 and the second switch SW2.
  • the switch controller 140 may control the first switch SW1 and the second switch SW2 to form a predetermined circuit.
  • the switch controller 140 may control the first switch SW1 and the second switch SW2 to form various circuits as follows.
  • the switch controller 140 may turn on the first switch SW1 and the second switch SW2 to form a first circuit.
  • the positive test resistor 110 is connected to the positive node N P
  • the negative test resistor 120 is connected to the negative node N N.
  • the switch controller 140 may turn on the first switch SW1 and turn off the second switch SW2 to form a second circuit.
  • the anode test resistor 110 is connected to the anode node N P
  • the cathode test resistor 120 is not connected to the cathode node N N.
  • the switch controller 140 may turn off the first switch SW1 and turn on the second switch SW2 to form a third circuit.
  • the anode test resistor 110 is not connected to the anode node N P
  • the cathode test resistor 120 is connected to the cathode node N N.
  • the switch controller 140 may turn off the first switch SW1 and the second switch SW2 to form a fourth circuit.
  • the fourth circuit refers to a circuit in which the anode test resistor 110 is not connected to the anode node N P and the cathode test resistor 120 is not connected to the cathode node N N.
  • the switch controller 140 may control the first switch SW1 and the second switch SW2 to form various different circuits.
  • the voltage measuring unit 150 may measure a voltage applied to the positive electrode test resistor 110 and a voltage applied to the negative electrode test resistor 120.
  • the voltage applied to the positive test resistor 110 may be referred to as a first voltage
  • the voltage applied to the negative test resistor 120 may be referred to as a second voltage.
  • the voltage measuring unit 150 may include a positive voltage measuring unit 150 and a negative voltage measuring unit 150. That is, the voltage measuring unit 150 may be subdivided into a positive voltage measuring unit measuring a voltage applied to the positive test resistance 110 and a negative voltage measuring unit measuring a voltage applied to the negative test resistance 120. .
  • the voltage estimator 160 may estimate a final convergence value of at least one of a first voltage and a second voltage after a predetermined circuit is formed under the control of the switch controller 140. That is, the voltage estimator 160 estimates the voltage value when the first voltage reaches the stable state after the predetermined circuit is formed under the control of the switch controller 140, or the second voltage reaches the stable state. The voltage value at the time of the measurement can be estimated.
  • the battery pack includes a parasitic capacitor (C P (+) , Since C P ( ⁇ ) ) exists, a predetermined circuit is formed according to the control of the switch controller 140, and then the voltage measuring unit 150 immediately measures the first voltage or the second voltage, and thus the voltage value of the transient state is increased. Can be measured. Therefore, in order to measure the 1st voltage and the 2nd voltage in a stable state, time needs to fully pass.
  • C P (+) parasitic capacitor
  • the voltage estimator 160 estimates a final convergence value that is a voltage value when the first voltage or the second voltage reaches the stable state without waiting for the first voltage or the second voltage to reach the stable state. In this way, the insulation resistance can be measured quickly.
  • the voltage estimator 160 includes at least one of the first voltage and the second voltage measured by the voltage measuring unit 150 after a predetermined circuit is formed under the control of the switch controller 140. At least two cycles may be read according to a predetermined cycle, and the final convergence value of at least one of the first voltage and the second voltage may be estimated using the read voltage.
  • the voltage estimator 160 may estimate a final convergence value with respect to the first voltage after the second circuit is formed under the control of the switch controller 140. After the second circuit is formed, the voltage estimator 160 may estimate a final convergence value of the first voltage using the first voltage measured by the voltage measurer 150. That is, the voltage estimator 160 may read the first voltage by two or more cycles according to a predetermined cycle while using the first voltage measured by the voltage measurer 150. The voltage estimator 160 may read at least two cycles according to a predetermined cycle and estimate a final convergence value of the first voltage using the first voltage read at least two cycles.
  • the value estimated as the final convergence value of the first voltage may be referred to as a first estimated value.
  • the voltage estimator 160 may estimate a final convergence value for the second voltage after the third circuit is formed under the control of the switch controller 140. After the third circuit is formed, the voltage estimator 160 may estimate the final convergence value of the second voltage using the second voltage measured by the voltage measurer 150. That is, the voltage estimator 160 uses the second voltage measured by the voltage measuring unit 150, and reads the second voltage by two or more cycles according to a predetermined cycle, and reads the second cycle by two or more cycles.
  • the final convergence value of the second voltage can be estimated using the voltage.
  • the value estimated as the final convergence value of the second voltage may be called a second estimated value.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 uses the final convergence values of the first voltage and the second voltage.
  • the positive electrode insulation resistance R Leak (+ ) and the negative electrode insulation resistance R Leak ( ⁇ ) of the battery assembly 200 may be calculated.
  • the insulation resistance calculator 170 uses the final convergence value of the first voltage and the final convergence value of the second voltage to form the positive electrode insulation resistance R Leak (+ ) and the battery assembly 200 of the battery assembly 200.
  • the negative electrode insulation resistance R Leak (-) can be calculated. More specifically, the insulation resistance calculator 170 uses the circuit equation for the circuit on which the final convergence value is calculated and the final convergence value to determine the anode side insulation resistance R Leak (+ ) of the battery assembly 200. ) And the cathode insulation resistance (R Leak (-) ) can be calculated.
  • the insulation resistance calculation may be performed through the following process.
  • the switch control unit 140 controls the switch to form a second circuit, as shown in FIG. 5. That is, the switch controller 140 may be electrically connected to the positive electrode test resistor 110 and the positive electrode node N P of the battery assembly 200, and may include the negative electrode test resistor 120 and the negative electrode node of the battery assembly 200. N N ) controls the switch 130 to not be electrically connected. Subsequently, the voltage measuring unit 150 measures the first voltage, which is a voltage applied to the positive electrode test resistor 110 after the second circuit is formed. Next, the voltage estimator 160 reads out the first voltage measured by the voltage measuring unit 150 for two or more cycles according to a predetermined cycle.
  • the voltage estimator 160 reads out the first voltage for three periods from the time point when the second circuit is formed, after the predetermined time t1 elapses according to the predetermined period D1. That is, the voltage estimating unit 160 includes the first read voltage at the time t1 + D1, the second read voltage at the time t1 + 2 * D1, and the time at t1 + 3 * D1. The third read voltage, which is the first voltage, is read. Next, the voltage estimator 160 estimates the final convergence value of the first voltage using the read first voltage. When the final convergence value of the first voltage is estimated by the above process, the final convergence value of the second voltage is estimated through a similar method.
  • the switch control unit 140 controls the switch to form a third circuit, as shown in FIG. 6. That is, the switch controller 140 may be electrically connected to the negative electrode test resistor 120 and the negative electrode node N N of the battery assembly 200, and the positive electrode test resistor 110 and the positive electrode node of the battery assembly 200 may be connected to each other. N P ) controls the switch 130 to not be electrically connected.
  • the voltage measuring unit 150 measures a second voltage, which is a voltage applied to the negative electrode test resistor 120 after the third circuit is formed.
  • the voltage estimator 160 reads out the second voltage measured by the voltage measuring unit 150 at least two cycles according to a predetermined cycle. The period of reading the second voltage may be the same as the period of reading the first voltage, but may be set differently.
  • the voltage estimator 160 like reading the first voltage, uses the second voltage for three periods according to the period D2, which is a predetermined period, after t2, which is an arbitrary time, from the time when the third circuit is formed. Read out. That is, the voltage estimating unit 160 includes the first read voltage which is the second voltage at the time t2 + D2, the second read voltage which is the second voltage at the time t2 + 2 * D2 and the time t2 + 3 * D2. The third read voltage, which is the second voltage, is read. Next, the voltage estimator 160 estimates a final convergence value of the second voltage using the read second voltage.
  • the second circuit equation which is a circuit equation for the second circuit, which is the circuit on which the final convergence value of the first voltage is determined
  • the negative electrode insulation resistance R Leak (- ) is calculated. That is, the insulation resistance calculator 170 may use the battery assembly (eg, the second circuit equation, the third circuit equation, the first estimate value as the final convergence value of the first voltage and the second estimate value as the final convergence value of the second voltage).
  • An anode side insulation resistance R Leak (+ ) and a cathode side insulation resistance R Leak ( ⁇ ) of 200 are calculated.
  • the insulation resistance calculator 170 substitutes the first estimated value into the second circuit equation, and substitutes the second estimated value into the third circuit equation, thereby providing the anode side insulation resistance R Leak (+) .
  • the insulation resistance calculator 170 may derive a system of quadratic equations composed of a second circuit equation in which a first estimate is substituted and a third circuit equation in which a second estimate is substituted.
  • the insulation resistance calculator 170 may solve the simultaneous quadratic equations to obtain solutions for two unknowns. That is, the insulation resistance calculator 170 may solve the simultaneous quadratic equation to calculate an anode-side insulation resistance R Leak (+ ) and a cathode-side insulation resistance R Leak (-) . have.
  • the voltage estimator 160 reads a voltage of three or more cycles and uses a voltage of three or more cycles in estimating a final convergence value of the voltage. That is, the voltage estimator 160 reads at least one of the first voltage and the second voltage measured by the voltage measuring unit 150 at least three cycles according to a predetermined cycle, and the read The final convergence value of at least one of the first voltage and the second voltage may be estimated using the released voltage.
  • the voltage estimator 160 may read a voltage of three cycles and estimate a final convergence value through the following equation. That is, the voltage estimator 160 substitutes the first read voltage read out in the first period, the second read voltage read out in the second period, and the third read voltage read out in the third period into the following equation. The final convergence value can be estimated.
  • yf is the final convergence value
  • y1 is the first read voltage
  • y2 is the second read voltage
  • y3 is the third read voltage
  • the voltage estimator 160 may read a voltage of three cycles with respect to the first voltage. That is, the voltage estimator 160 may read the first read voltage, the second read voltage, and the third read voltage with respect to the first voltage. The voltage estimator 160 may estimate the final convergence value with respect to the first voltage by substituting the read voltage value into the equation.
  • the final convergence value of the second voltage may be estimated, and repeated description thereof will be omitted.
  • Equation 1 the process of deriving the final convergence value of the voltage by Equation 1 is as follows.
  • the voltage to be measured is a voltage applied to the test resistance, and the voltage applied to the test resistance can be expressed by the following equation due to the influence of the capacitor component. That is, the voltage applied to the test resistor may be expressed as a response to the primary RC circuit due to the influence of the resistance component and the capacitor component.
  • v (t) is the voltage applied to the test resistor
  • yf is the final convergence value of v (t)
  • yi is the initial value of v (t)
  • R is the equivalent resistance of the given circuit
  • C is the predetermined The capacitor or capacitance of the circuit.
  • Equation 2 may be expressed by the following equation.
  • v (t) s measured at t1, t2, and t3 are y1, y2, and y3, respectively. Substituting t1, t2, and t3 into t of Equation 3, respectively, the following three equations are derived.
  • Equation 4 When Equation 4 is divided by Equation 5 and Equation 5 is divided by Equation 6, the following equation is derived.
  • Equations 7 and 8 have the following relationship.
  • Equation 9 is arranged for yf, Equation 1 is derived. Accordingly, the final convergence value of the voltage can be obtained by substituting the first read voltage, the second read voltage, and the third read voltage into Equation 1.
  • the voltage estimator 160 may repeatedly estimate the final convergence value.
  • the voltage estimator 160 may repeatedly estimate the final convergence value for the same period.
  • the voltage estimator 160 may repeatedly estimate the final convergence value for the other period.
  • the final convergence value may be estimated by calculating an arithmetic mean value of repeatedly estimated final convergence values.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 may further include a voltage divider resistor.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is provided on the anode distribution resistor R DP and the second line L2 provided on the first line L1.
  • the positive electrode resistor RDP and the negative electrode resistor R DN are connected in series with the positive electrode test resistor 110 and the negative electrode test resistor 120, respectively. That is, the positive electrode distribution resistor R DP may be connected in series with the positive electrode test resistor 110 to adjust the voltage applied to the positive electrode test resistor 110 to an appropriate level.
  • the negative electrode distribution resistor R DN may be connected in series with the negative electrode test resistor 120 to adjust a voltage applied to the negative electrode test resistor 120 to an appropriate level.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 may further include a DC power supply unit V DC provided on the second line L2. That is, the insulation resistance measuring apparatus 100 may further include a DC power supply unit V DC that applies a predetermined voltage to the negative electrode test resistor 120. Since the negative test resistor 120 is connected to the negative node N N of the battery assembly 200, the voltage value applied to the negative test resistor 120 may not be a positive value. Therefore, the DC power supply unit V DC may be provided on the second line L2 so that the voltage value applied to the negative electrode test resistor 120 becomes a positive value. The magnitude of the voltage output by the DC power supply unit V DC may be set such that the second voltage applied to the negative electrode test resistor 120 becomes a positive value.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 described above may be included in a battery pack. That is, the battery pack according to another aspect of the present invention may include the insulation resistance measuring apparatus 100 described above.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 described above may be included in an electric vehicle. That is, the electric vehicle according to another aspect of the present invention may include the insulation resistance measuring apparatus 100 described above.
  • the electric vehicle includes a hybrid vehicle as well as an electric vehicle as a vehicle using electric energy as a power source.
  • Insulation resistance measuring method a method for measuring the insulation resistance by using the above-described insulation resistance measuring apparatus, the main subject of each step of performing the insulation resistance measuring method of the above-described insulation resistance measuring apparatus It may be each component.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of measuring insulation resistance according to an embodiment of the present invention.
  • the insulation resistance measuring method first includes a positive electrode test resistor 110, a negative electrode test resistor 120, a switch unit 130, and a voltage measuring unit 150.
  • the positive test resistor 110 may be connected to the positive node N P of the battery assembly 200
  • the negative test resistor 120 may be connected to the negative node N N of the battery assembly 200.
  • the switch unit 130 connects the positive test resistor 110 and the negative test resistor 120 to the positive node N P and the negative node N N of the battery assembly 200, respectively. May be formed, and the voltage measuring unit 150 may measure a first voltage applied to the positive electrode test resistor 110 and a second voltage applied to the negative electrode test resistor 120.
  • the switch unit 130 may include a first switch SW1 and a second switch SW2.
  • the first switch SW1 is provided on a first line L1 connecting the positive node N P of the battery assembly 200 and the positive test resistor 110 to be selectively turned on or turned off. Can be turned off.
  • the second switch SW2 is provided on a second line L2 connecting the negative node N N of the battery assembly 200 and the negative test resistor 120 to be selectively turned on or turned off. Can be turned off.
  • the insulation resistance measuring method may perform the step of forming a predetermined circuit by controlling the switch unit 130 (S720).
  • the predetermined circuit may be any one of the above-described first circuit, second circuit, third circuit, and fourth circuit.
  • the insulation resistance measuring method may perform a step of reading at least one of the first voltage and the second voltage for at least two cycles according to a predetermined cycle ( S730).
  • the reading step S730 at least one of the first voltage and the second voltage may be read for at least three cycles according to a predetermined cycle.
  • the reading step S730 may read at least one of the first voltage and the second voltage three times according to a predetermined period.
  • the voltage read in the first period may be referred to as a first read voltage
  • the voltage read in the second period may be referred to as a second read voltage
  • the voltage read in the third period may be referred to as a third read voltage.
  • the insulation resistance measuring method may perform the step of estimating a final convergence value of at least one of the first voltage and the second voltage using the voltage read in the reading step S730. There is (S740).
  • the estimating step S740 uses the voltage read out for three periods in the reading step, and estimates the final convergence value through Equation 1 below.
  • yf is the final convergence value
  • y1 is the first read voltage
  • y2 is the second read voltage
  • y3 is the third read voltage
  • the insulation resistance measuring method may perform the step of calculating the insulation resistance of the battery assembly 200 by using the final convergence value of the voltage (S750).
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of measuring insulation resistance according to another embodiment of the present invention.
  • the second circuit is formed, the final convergence value with respect to the first voltage is estimated, and then the third circuit is formed, and the second voltage is applied to the second voltage. It is a method of estimating the final convergence value for the insulation resistance.
  • an insulation resistance measuring method may first include a positive electrode test resistor 110, a negative electrode test resistor 120, a switch 130, and a voltage measurer 150.
  • a step of preparing an insulation resistance measuring apparatus is performed (S810).
  • the insulation resistance measuring method performs a step of forming the second circuit by controlling the switch unit 130 (S820).
  • the first voltage is read out three times according to a predetermined cycle (S830).
  • the insulation resistance measuring method may include a first convergent value for the first voltage by substituting the first read voltage, the second read voltage, and the third read voltage with respect to the first voltage in Equation 1 described above.
  • a step of estimating an estimated value is performed (S840).
  • the insulation resistance measuring method performs the step of forming a third circuit by controlling the switch unit 130 (S850).
  • the insulation resistance measuring method performs a step of reading the second voltage three cycles according to a predetermined cycle after the third circuit is formed (S860).
  • the insulation resistance measuring method may include a first convergent value for the second voltage by substituting the first read voltage, the second read voltage, and the third read voltage with respect to the second voltage into Equation 1 described above. 2, an estimating value is performed (S870).
  • the insulation resistance measuring method uses a second circuit equation that is a circuit equation for the second circuit and a third circuit equation that is a circuit equation for the third circuit, the first estimated value and the second estimated value.
  • a second circuit equation that is a circuit equation for the second circuit
  • a third circuit equation that is a circuit equation for the third circuit, the first estimated value and the second estimated value.
  • the insulation resistance calculating step S880 may be performed by substituting a first estimated value into the second circuit equation and substituting a second estimated value into the third circuit equation, followed by the second circuit equation and the third circuit.
  • the anode side insulation resistance R Leak (+ ) of the battery assembly 200 and the cathode side insulation resistance R Leak (-) of the battery assembly 200 are calculated. can do.
  • steps S820, S830, and S840 for estimating the final convergence value for the first voltage are earlier than steps S850, S860, and S870 for estimating the final convergence value for the second voltage.
  • steps S850, S860, and S870 of estimating the final convergence value for the second voltage may be performed before the steps S820, S830, and S840 estimating the final convergence value for the first voltage.
  • steps S850, S860, and S870 of estimating the final convergence value for the second voltage may be performed before the steps S820, S830, and S840 estimating the final convergence value for the first voltage.

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 존재하는 기생 콘덴서 성분에도 불구하고, 신속하고 정확하게 절연 저항을 산출할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 방법을 개시한다.

Description

신속하게 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 방법
본 발명은 절연 저항을 측정하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신속하고 정확하게 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2014년 10월 02일 자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2014-0133391호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
한편, 이러한 이차 전지는 단일의 이차 전지로 사용되는 경우도 있지만, 고전압 및/또는 대용량의 전력 저장 장치를 제공하기 위해 복수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 상태로 사용되는 경우가 많으며, 내부의 이차 전지의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 장치가 포함된 배터리 팩의 형태로 사용되고 있다.
이와 같은 고전압, 대용량 이차 전지를 사용하는 전력 저장 장치는 절연 상태를 유지하는 것이 매우 중요하다. 만일, 배터리 팩의 절연 상태가 유지되지 않을 경우, 누설 전류(leakage current)가 발생하여 다양한 문제가 야기될 수 있다. 구체적으로는 누설 전류로 인해, 배터리 팩의 수명이 단축될 수 있고, 배터리 팩이 사용되는 전기 장비의 오작동을 야기할 수 있으며, 감전 등과 같은 안전 사고가 발생할 수 있다.
이와 같은 누설 전류가 발생하지 않도록 하기 위해, 배터리 팩에는 절연 저항을 모니터링할 수 있는 절연 저항 측정 장치가 구비되어 있다. 이러한 절연 저항 측정 장치는 수시로 또는 주기적으로 배터리 팩의 절연 저항을 측정하여 배터리 팩 관리 장치로 하여금 절연 상태를 점검할 수 있도록 한다.
도 1은, 종래 기술에 따른 절연 저항 측정 장치가 구비된 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩은 하나 이상의 배터리 셀(21)의 집합체인 배터리 어셈블리(20)를 포함한다. 그리고, 상기 배터리 어셈블리(20)의 양극 단자와 상기 배터리 어셈블리(20)의 음극 단자에 각각 절연 저항(RLeak (+), RLeak (-))이 구비되어 있다. 상기 절연 저항(RLeak (+), RLeak (-))은 배터리 팩의 절연 상태를 나타내기 위한 등가 저항이라고 할 수 있다. 만약 배터리 팩의 절연 상태가 잘 유지될 경우 상기 절연 저항의 저항값은 충분히 큰 값을 가질 것이고, 이와 달리 배터리 팩의 절연 상태가 깨어질 경우 상기 절연 저항의 저항값은 임계값 이하의 낮은 값을 가질 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 배터리 어셈블리(20)의 양극 단자 및 음극 단자에는 절연 저항 측정 장치(10)가 연결되어 있다. 상기 절연 저항 측정 장치(10)는, 내부에 테스트 저항(11) 및 상기 테스트 저항(11)에 인가되는 전압을 측정하는 전압 측정부(12)를 구비하고 있다. 상기 절연 저항 측정 장치(10)는, 전압 측정부(12)를 통해 측정된 전압값을 이용하여 양극측 절연 저항(RLeak (+))과 음극측 절연 저항(RLeak(-))을 산출한다.
문제가 되는 것은, 배터리 팩에는 기생 콘덴서가 존재할 수 있다는 것이다. 이러한 기생 콘덴서 성분을 절연 저항과 마찬가지로 등가 회로로 모델링하면, 절연 저항에 병렬로 연결된 콘덴서로 표현될 수 있다.
도 2는, 절연 저항 및 기생 콘덴서 성분이 표현된 배터리 팩의 등가 회로를 개략적으로 나타낸 도면이다. 즉, 도 2에 도시된 배터리 팩은 절연 저항(RLeak (+), RLeak(-)) 및 절연 저항에 병렬로 연결된 기생 콘덴서(CP(+), CP(-))를 포함한다. 이와 같이, 기생 콘덴서(CP(+), CP(-))가 존재할 경우, 상술한 절연 저항 측정 장치(10)는 전압을 제대로 측정하기 곤란하다. 즉, 기생 콘덴서((CP(+), CP(-)))에 의해 스위칭 후 딜레이가 발생하기 때문에, 전압 측정부(12)가 올바른 전압을 측정하기 위해서는 소정 시간이 경과하여야만 한다.
다시 말해, 기생 콘덴서(CP(+), CP(-))가 존재하지 않는 이상적인 상황에서는 전압값이 스위칭 직후로부터 일정한 값을 갖지만, 기생 콘덴서(CP(+), CP(-))가 존재하는 경우에는, 어느 정도의 시간이 경과 이후에 전압이 안정상태에 도달하게 된다.
따라서, 종래 기술에 따를 경우, 올바른 전압값을 측정하기 위해서는 스위칭 이후 전압이 안정상태에 도달할 정도로 충분한 시간이 흘러야 한다. 바꾸어 말해, 절연 저항 측정 장치(10)가 절연 저항(RLeak (+), RLeak (-))을 산출하는데 있어서 추가적인 지연 시간이 더 필요하다.
요컨대, 종래 기술에 따르면, 배터리 팩에 존재하는 기생 콘덴서 성분(CP(+), CP(-))으로 인해, 절연 저항(RLeak (+), RLeak (-))의 산출이 즉각적으로 이루어지지 못하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 팩에 존재하는 기생 콘덴서 성분에도 불구하고, 신속하고 정확하게 절연 저항을 산출할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 절연 저항 측정 장치는, 배터리 어셈블리의 양극 노드에 연결되는 양극 테스트 저항; 상기 배터리 어셈블리의 음극 노드에 연결되는 음극 테스트 저항; 상기 양극 테스트 저항과 상기 음극 테스트 저항을 각각 상기 배터리 어셈블리의 양극 노드와 음극 노드에 연결하여 소정 회로가 형성되도록 하는 스위치부; 상기 스위치부를 제어하는 스위치 제어부; 상기 양극 테스트 저항에 인가되는 제1 전압 및 상기 음극 테스트 저항에 인가되는 제2 전압을 측정하는 전압 측정부; 및 상기 스위치 제어부의 제어에 따라 상기 소정 회로가 형성된 이후, 상기 전압 측정부가 측정한 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하고, 상기 독출한 전압을 이용하여 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정하는 전압 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스위치부는, 상기 배터리 어셈블리의 양극 노드와 상기 양극 테스트 저항을 연결하는 제1 선로 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제1 스위치; 및 상기 배터리 어셈블리의 음극 노드와 상기 음극 테스트 저항을 연결하는 제2 선로 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
상기 소정 회로는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 온된 제1 회로, 상기 제1 스위치는 턴 온되고 상기 제2 스위치는 턴 오프된 제2 회로, 상기 제1 스위치는 턴 오프되고, 상기 제2 스위치는 턴 온된 제3 회로 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 오프된 제4 회로 중 어느 하나의 회로일 수 있다.
상기 전압 추정부는, 상기 제2 회로가 형성된 후 상기 전압 측정부가 측정한 상기 제1 전압을 상기 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하고, 상기 독출한 전압을 이용하여 제1 추정값을 산출하여 상기 제1 추정값을 상기 제1 전압의 최종 수렴값으로 추정할 수 있다.
상기 전압 추정부는, 상기 제3 회로가 형성된 후 상기 전압 측정부가 측정한 상기 제2 전압을 상기 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하고, 상기 독출한 전압을 이용하여 제2 추정값을 산출하여 상기 제2 추정값을 상기 제2 전압의 최종 수렴값으로 추정할 수 있다.
상기 절연 저항 측정 장치는, 상기 제2 회로에 대한 회로 방정식인 제2 회로 방정식, 상기 제3 회로에 대한 회로 방정식인 제3 회로 방정식, 상기 제1 추정값 및 상기 제2 추정값을 이용하여 상기 배터리 어셈블리의 양극측 절연 저항과 상기 배터리 어셈블리의 음극측 절연 저항을 산출하는 절연 저항 산출부;를 더 포함할 수 있다.
상기 절연 저항 산출부는, 상기 제2 회로 방정식에 상기 제1 추정값을 대입하고, 상기 제3 회로 방정식에 상기 제2 추정값을 대입한 다음, 상기 제2 회로 방정식과 상기 제3 회로 방정식으로 구성된 연립 2차 방정식의 해를 구하여 상기 배터리 어셈블리의 양극측 절연 저항과 상기 배터리 어셈블리의 음극측 절연 저항을 산출할 수 있다.
상기 전압 추정부는, 상기 전압 측정부가 측정한 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 3주기 이상 독출하고, 상기 독출한 전압을 이용하여 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정할 수 있다.
상기 전압 추정부는, 제1 주기에 독출한 제1 독출 전압, 제2 주기에 독출한 제2 독출 전압 및 제3 주기에 독출한 제3 독출 전압을 이용하되, 하기의 수학식을 통해 상기 최종 수렴값을 추정할 수 있다.
Figure PCTKR2015010455-appb-I000001
(여기서, yf = 최종 수렴값, y1 = 제1 독출 전압, y2 = 제2 독출 전압, y3 = 제3 독출 전압)
상기 절연 저항 측정 장치는, 상기 제1 선로 상에 구비된 양극 분배 저항; 및 상기 제2 선로 상에 구비된 음극 분배 저항;을 더 포함할 수 있다.
상기 절연 저항 측정 장치는, 상기 제2 선로 상에 구비된 직류 전원부;를 더 포함할 수 있다.
상기 직류 전원부가 출력하는 전압의 크기는, 상기 전압 측정부가 측정하는 상기 제2 전압이 양수값이 되도록 설정될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 상술한 절연 저항 측정 장치를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 전기 자동차는 상술한 절연 저항 측정 장치를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 절연 저항 측정 방법은, 배터리 어셈블리의 양극 노드에 연결되는 양극 테스트 저항; 상기 배터리 어셈블리의 음극 노드에 연결되는 음극 테스트 저항; 상기 양극 테스트 저항과 상기 음극 테스트 저항을 각각 상기 배터리 어셈블리의 양극 노드와 음극 노드에 연결하여 소정 회로가 형성되도록 하는 스위치부; 및 상기 양극 테스트 저항에 인가되는 제1 전압 및 상기 음극 테스트 저항에 인가되는 제2 전압을 측정하는 전압 측정부;를 포함하는 절연 저항 측정 장치를 준비하는 단계; 상기 스위치부를 제어하여 소정 회로를 형성하는 단계; 상기 소정 회로가 형성된 이후, 상기 전압 측정부가 측정한 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하는 단계; 및 상기 독출 단계에서 독출한 전압을 이용하여 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스위치부는, 상기 배터리 어셈블리의 양극 노드와 상기 양극 테스트 저항을 연결하는 제1 선로 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제1 스위치; 및 상기 배터리 어셈블리의 음극 노드와 상기 음극 테스트 저항을 연결하는 제2 선로 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
상기 소정 회로는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 온된 제1 회로, 상기 제1 스위치는 턴 온되고 상기 제2 스위치는 턴 오프된 제2 회로, 상기 제1 스위치는 턴 오프되고 상기 제2 스위치는 턴 온된 제3 회로 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 오프된 제4 회로 중 어느 하나의 회로일 수 있다.
상기 소정 회로 형성 단계는, 상기 제2 회로를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 독출 단계는, 상기 제2 회로가 형성된 후 상기 제1 전압을 상기 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하는 단계를 포함하며, 상기 추정 단계는, 상기 독출 단계에서 독출한 전압을 이용하여 제1 추정값을 산출하여 상기 제1 추정값을 상기 제1 전압의 최종 수렴값으로 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 소정 회로 형성 단계는, 상기 제3 회로를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 독출 단계는, 상기 제3 회로가 형성된 후 상기 제2 전압을 상기 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하는 단계를 포함하며, 상기 추정 단계는, 상기 독출 단계에서 독출한 전압을 이용하여 제2 추정값을 산출하여 상기 제2 추정값을 상기 제2 전압의 최종 수렴값으로 추정하는 단계를 포함하되, 상기 제3 회로 형성 단계, 상기 제2 전압 독출 단계 및 상기 제2 추정값을 상기 제2 전압의 최종 수렴값으로 추정하는 단계는, 상기 제2 회로 형성 단계, 상기 제1 전압 측정 단계 및 상기 제1 추정값을 상기 제1 전압의 최종 수렴값으로 추정하는 단계 이전 또는 이후에 수행될 수 있다.
상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 제2 회로에 대한 회로 방정식인 제2 회로 방정식, 상기 제3 회로에 대한 회로 방정식인 제3 회로 방정식, 상기 제1 추정값 및 상기 제2 추정값을 이용하여 상기 배터리 어셈블리의 양극측 절연 저항과 상기 배터리 어셈블리의 음극측 절연 저항을 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 절연 저항 산출 단계는, 상기 제2 회로 방정식에 상기 제1 추정값을 대입하고, 상기 제3 회로 방정식에 상기 제2 추정값을 대입한 다음, 상기 제2 회로 방정식과 상기 제3 회로 방정식으로 구성된 연립 2차 방정식의 해를 구하여 상기 배터리 어셈블리의 양극측 절연 저항과 상기 배터리 어셈블리의 음극측 절연 저항을 산출할 수 있다.
상기 독출 단계는, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 3주기 이상 독출하고, 상기 추정 단계는, 상기 독출한 전압을 이용하여 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정할 수 있다.
상기 추정 단계는, 제1 주기에 독출한 제1 독출 전압, 제2 주기에 독출한 제2 독출 전압 및 제3 주기에 독출한 제3 독출 전압을 이용하되, 하기의 수학식을 통해 상기 최종 수렴값을 추정할 수 있다.
Figure PCTKR2015010455-appb-I000002
(여기서, yf = 최종 수렴값, y1 = 제1 독출 전압, y2 = 제2 독출 전압, y3 = 제3 독출 전압)
본 발명의 일 측면에 따르면, 일정한 시간 간격으로 전압을 독출하고, 독출한 전압을 이용하여 전압의 최종 수렴값을 예측할 수 있다. 즉, 전압이 안정 상태에 도달하기 이전에, 안정 상태의 전압값인 최종 수렴값을 예측하고 이를 이용하여 신속하게 절연 저항을 측정할 수 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은, 종래 기술에 따른 절연 저항 측정 장치가 구비된 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는, 절연 저항 및 기생 콘덴서 성분이 표현된 배터리 팩의 등가 회로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 다른 절연 저항 측정 장치가 구비된 배터리 팩의 회로 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는, 도 4의 회로 구성에 대한 제2 회로를 나타낸 도면이다.
도 6은, 도 4의 회로 구성에 대한 제3 회로를 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법을 나타낸 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 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치가 구비된 배터리 팩의 회로 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는, 배터리 팩에 구비된 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP) 및 음극 노드(NN)에 연결되어 있다.
여기서, 상기 배터리 어셈블리(200)는, 단일의 배터리 셀(210) 또는 배터리 셀(210)의 집합체를 의미하며, 상기 배터리 셀의 집합체는, 직렬, 병렬 또는 직병렬된 배터리 셀(210)로 구성될 수 있다.
상기 배터리 셀(210)은, 울트라 커패시터를 포함하는 전기 이중층 커패시터 또는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등과 같은 이차 전지일 수 있다.
한편, 상기 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP) 및 음극 노드(NN)에는 절연 저항(RLeak (+), RLeak (-))이 연결되어 있다. 즉, 상기 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)에는 양극측 절연 저항(RLeak (+))이 연결되어 있고, 상기 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)에는 음극측 절연 저항(RLeak (-))이 연결되어 있다. 이러한 절연 저항(RLeak (+), RLeak (-))은 배터리 팩의 절연 상태를 나타내기 위한 등가 저항이라고 할 수 있다. 만약 배터리 팩의 절연 상태가 잘 유지될 경우 상기 절연 저항의 저항값은 충분히 큰 값을 가질 것이고, 이와 달리 절연 상태가 깨어질 경우 상기 절연 저항의 저항값은 임계값 이하의 낮은 값을 가질 것이다.
또한, 상기 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP) 및 음극 노드(NN)에는 기생 콘덴서(CP(+), CP(-))가 연결되어 있다. 즉, 상기 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)에는 양극측 기생 콘덴서(CP(+))가 연결되어 있고, 상기 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)에는 음극측 기생 콘덴서(CP(-))가 연결되어 있다. 이러한 기생 콘덴서(CP(+), CP(-))는, 상술한 절연 저항(RLeak (+), RLeak (-))과 마찬가지로 콘덴서 성분을 나타내기 위한 등가 콘덴서라고 할 수 있다. 상기 기생 콘덴서(CP(+), CP(-))는 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 어셈블리(200)의 절연 저항(RLeak (+), RLeak (-))에 병렬 연결된 형태로 모델링될 수 있다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는 양극 테스트 저항(110), 음극 테스트 저항(120), 스위치부(130), 전압 측정부(150), 스위치 제어부(140), 전압 추정부(160) 및 절연 저항 산출부(170)를 포함할 수 있다.
상기 양극 테스트 저항(110)은, 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)에 연결될 수 있다. 상기 양극 테스트 저항(110)은 일단이 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)에 연결될 수 있으며, 타단은 접지 노드에 연결될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 양극 테스트 저항(110)은 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)와 접지 노드인 그라운드 사이에 구비될 수 있다.
상기 음극 테스트 저항(120)은, 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)에 연결될 수 있다. 상기 음극 테스트 저항(120)은 일단이 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)에 연결될 수 있으며, 타단은 접지 노드에 연결될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 음극 테스트 저항(120)은 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)와 접지 노드인 그라운드 사이에 구비될 수 있다.
상기 스위치부(130)는, 상기 테스트 저항과 배터리 어셈블리(200)를 전기적으로 연결시키거나 차단시킬 수 있다. 즉, 상기 스위치부(130)는, 양극 테스트 저항(110)을 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)와 연결시키거나 차단시킬 수 있고, 음극 테스트 저항(120)을 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)와 연결시키거나 차단시킬 수 있다. 이러한 스위치부(130)의 스위칭 동작에 의해, 양극 테스트 저항(110)과 배터리 어셈블리(200)의 양극 단자가 연결되거나 차단될 수 있고, 음극 테스트 저항(120)과 배터리 어셈블리(200)의 음극 단자가 연결되거나 차단될 수 있으며, 이를 통해 소정 회로가 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 스위치부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.
상기 제1 스위치(SW1)는, 상기 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)와 상기 양극 테스트 저항(110)을 연결하거나 연결을 차단할 수 있다. 상기 제1 스위치(SW1)는, 상기 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)와 상기 양극 테스트 저항(110)을 연결하는 제1 선로(L1) 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프될 수 있다.
상기 제2 스위치(SW2)는, 상기 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)와 상기 음극 테스트 저항(120)을 연결하거나 연결을 차단할 수 있다. 상기 제2 스위치(SW2)는, 상기 배터리 어셈브리의 음극 노드(NN)와 상기 음극 테스트 저항(120)을 연결하는 제2 선로(L2) 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프될 수 있다.
상기 스위치 제어부(140)는, 상기 제1 스위치(SW1) 및 상기 제2 스위치(SW2)를 제어할 수 있다. 즉, 상기 스위치 제어부(140)는, 상기 제1 스위치(SW1) 및 상기 제2 스위치(SW2)를 선택적으로 턴 온시키거나 턴 오프시킬 수 있다. 상기 스위치 제어부(140)는 상기 제1 스위치(SW1) 및 상기 제2 스위치(SW2)를 제어하여 소정의 회로를 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 스위치 제어부(140)는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 제어하여 아래와 같은 다양한 회로를 형성할 수 있다.
상기 스위치 제어부(140)는, 상기 제1 스위치(SW1) 및 상기 제2 스위치(SW2)를 턴 온시켜 제1 회로를 형성할 수 있다. 상기 제1 회로는, 양극 테스트 저항(110)은 양극 노드(NP)에 연결되고, 음극 테스트 저항(120)은 음극 노드(NN)에 연결된 회로를 의미한다.
또한, 상기 스위치 제어부(140)는, 상기 제1 스위치(SW1)를 턴 온시키고 상기 제2 스위치(SW2)를 턴 오프시켜 제2 회로를 형성할 수 있다. 상기 제2 회로는, 양극 테스트 저항(110)은 양극 노드(NP)에 연결되고, 음극 테스트 저항(120)은 음극 노드(NN)에 연결되지 않은 회로를 의미한다.
또한, 상기 스위치 제어부(140)는, 상기 제1 스위치(SW1)를 턴 오프시키고 상기 제2 스위치(SW2)를 턴 온시켜 제3 회로를 형성할 수 있다. 상기 제3 회로는, 양극 테스트 저항(110)은 양극 노드(NP)에 연결되지 않고, 음극 테스트 저항(120)은 음극 노드(NN)에 연결된 회로를 의미한다.
또한, 상기 스위치 제어부(140)는, 상기 제1 스위치(SW1) 및 상기 제2 스위치(SW2)를 턴 오프시켜 제4 회로를 형성할 수 있다. 상기 제4 회로는, 양극 테스트 저항(110)은 양극 노드(NP)에 연결되지 않고 음극 테스트 저항(120)은 음극 노드(NN)에 연결되지 않은 회로를 의미한다.
이와 같이, 상기 스위치 제어부(140)는, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 제어하여 다양한 서로 다른 회로를 형성할 수 있다.
상기 전압 측정부(150)는, 상기 양극 테스트 저항(110)에 인가되는 전압과 상기 음극 테스트 저항(120)에 인가되는 전압을 측정할 수 있다. 여기서, 양극 테스트 저항(110)에 인가되는 전압은 제1 전압, 음극 테스트 저항(120)에 인가되는 전압은 제2 전압이라고 명명될 수 있다. 또한, 상기 전압 측정부(150)는, 양극 전압 측정부(150) 및 음극 전압 측정부(150)로 구성될 수 있다. 즉, 상기 전압 측정부(150)는, 양극 테스트 저항(110)에 인가되는 전압을 측정하는 양극 전압 측정부와 음극 테스트 저항(120)에 인가되는 전압을 측정하는 음극 전압 측정부로 세분화될 수 있다.
상기 전압 추정부(160)는, 스위치 제어부(140)의 제어에 따라 소정 회로가 형성된 다음 제1 전압 및 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정할 수 있다. 즉, 상기 전압 추정부(160)는, 스위치 제어부(140)의 제어에 따라 소정 회로가 형성된 다음 제1 전압이 안정 상태에 도달했을 때의 전압값을 추정하거나, 제2 전압이 안정 상태에 도달했을 때의 전압값을 추정할 수 있다.
발명의 배경이 되는 기술에서 전술한 바와 같이, 배터리 팩에는 기생 콘덴서(CP(+), CP(-))가 존재하기 때문에, 스위치 제어부(140)의 제어에 따라 소정 회로가 형성된 다음, 전압 측정부(150)가 곧바로 제1 전압 또는 제2 전압을 측정하면 과도 상태의 전압값이 측정될 수 있다. 따라서, 안정 상태에서의 제1 전압 및 제2 전압을 측정하기 위해서는 충분히 시간이 경과될 필요가 있다.
상기 전압 추정부(160)는, 제1 전압 또는 제2 전압이 안정 상태에 도달하기까지 기다리지 않고, 제1 전압 또는 제2 전압이 안정 상태에 도달했을 때의 전압값인 최종 수렴값을 추정함으로써, 신속하게 절연 저항을 측정할 수 있도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 전압 추정부(160)는, 스위치 제어부(140)의 제어에 따라 소정 회로가 형성된 이후, 상기 전압 측정부(150)가 측정한 제1 전압 및 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하고, 독출한 전압을 이용하여 제1 전압 및 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정할 수 있다.
일 예로, 상기 전압 추정부(160)는, 스위치 제어부(140)의 제어에 따라 제2 회로가 형성된 이후 제1 전압에 대한 최종 수렴값을 추정할 수 있다. 상기 전압 추정부(160)는, 제2 회로가 형성된 이후, 상기 전압 측정부(150)가 측정한 제1 전압을 이용하여 제1 전압의 최종 수렴값을 추정할 수 있다. 즉, 상기 전압 추정부(160)는, 상기 전압 측정부(150)가 측정한 제1 전압을 이용하되, 미리 정해진 주기에 따라 제1 전압을 2주기 이상 독출할 수 있다. 상기 전압 추정부(160)는, 미리 정해진 주기에 따라 2주기 이상 독출하고, 2주기 이상 독출한 제1 전압을 이용하여 제1 전압의 최종 수렴값을 추정할 수 있다. 여기서, 제1 전압의 최종 수렴값으로 추정된 값은 제1 추정값이라고 명명될 수 있다.
유사한 방법으로, 상기 전압 추정부(160)는, 스위치 제어부(140)의 제어에 따라 제3 회로가 형성된 후 상기 제2 전압에 대한 최종 수렴값을 추정할 수 있다. 상기 전압 추정부(160)는, 제3 회로가 형성된 이후, 상기 전압 측정부(150)가 측정한 제2 전압을 이용하여 제2 전압의 최종 수렴값을 추정할 수 있다. 즉, 상기 전압 추정부(160)는, 상기 전압 측정부(150)가 측정한 제2 전압을 이용하되, 미리 정해진 주기에 따라 제2 전압을 2주기 이상 독출하고, 2주기 이상 독출한 제2 전압을 이용하여 제2 전압의 최종 수렴값을 추정할 수 있다. 여기서, 제2 전압의 최종 수렴값으로 추정된 값은 제2 추정값이라고 명명될 수 있다.
상기 전압 추정부(160)에 의해 제1 전압의 최종 수렴값 및 제2 전압의 최종 수렴값이 결정되면, 절연 저항 측정 장치(100)는, 제1 전압 및 제2 전압의 최종 수렴값을 이용하여 배터리 어셈블리(200)의 양극측 절연 저항(RLeak (+))과 음극측 절연 저항(RLeak(-))을 산출할 수 있다.
상기 절연 저항 산출부(170)는, 제1 전압의 최종 수렴값 및 제2 전압의 최종 수렴값을 이용하여 배터리 어셈블리(200)의 양극측 절연 저항(RLeak (+))과 배터리 어셈블리(200)의 음극측 절연 저항(RLeak (-))을 산출할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 절연 저항 산출부(170)는, 상기 최종 수렴값을 산출하는 근거가 된 회로에 대한 회로 방정식과 최종 수렴값을 이용하여 배터리 어셈블리(200)의 양극측 절연 저항(RLeak(+))과 음극측 절연 저항(RLeak (-))을 산출할 수 있다.
한편, 이와 같이, 절연 저항을 산출함에 있어서, 전압의 최종 수렴값을 예측하고 이를 이용함으로써, 절연 저항의 산출이 신속하게 이루어질 수 있다. 이하, 구체적인 절연 저항 산출 과정의 일 실시예를 설명하도록 한다.
일 실시예에 따르면, 절연 저항 산출은 다음과 같은 과정을 통해 수행될 수 있다.
먼저, 스위치 제어부(140)는, 스위치를 제어하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 회로를 형성한다. 즉, 스위치 제어부(140)는, 양극 테스트 저항(110)과 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)가 전기적으로 연결되되, 음극 테스트 저항(120)과 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)는 전기적으로 연결되지 않도록 스위치부(130)를 제어한다. 이어서, 전압 측정부(150)는, 제2 회로가 형성된 후 양극 테스트 저항(110)에 인가되는 전압인 제1 전압을 측정한다. 다음으로, 전압 추정부(160)는, 상기 전압 측정부(150)가 측정한 제1 전압을 미리 정해진 주기에 따라 2주기 이상 독출한다. 예를 들어, 전압 추정부(160)는, 제2 회로가 형성된 시점으로부터 임의의 시간인 t1이 경과한 이후로부터 미리 정해진 주기인 D1주기에 따라 3주기 동안의 제1 전압을 독출한다. 즉, 전압 추정부(160)는, t1+D1 시점에서의 제1 전압인 제1 독출 전압, t1+2*D1 시점에서의 제1 전압인 제2 독출 전압 및 t1+3*D1 시점에서의 제1 전압인 제3 독출 전압을 독출한다. 그 다음으로, 상기 전압 추정부(160)는, 상기 독출된 제1 전압을 이용하여 제1 전압의 최종 수렴값을 추정한다. 이와 같은 과정에 의해 제1 전압의 최종 수렴값이 추정되면, 유사한 방법을 통해 제2 전압의 최종 수렴값을 추정한다.
스위치 제어부(140)는, 스위치를 제어하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 제3 회로를 형성한다. 즉, 스위치 제어부(140)는, 음극 테스트 저항(120)과 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)가 전기적으로 연결되되, 양극 테스트 저항(110)과 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)는 전기적으로 연결되지 않도록 스위치부(130)를 제어한다. 이어서, 전압 측정부(150)는, 제3 회로가 형성된 후 음극 테스트 저항(120)에 인가되는 전압인 제2 전압을 측정한다. 다음으로, 전압 추정부(160)는, 상기 전압 측정부(150)가 측정한 제2 전압을 미리 정해진 주기에 따라 2주기 이상 독출한다. 한편, 제2 전압을 독출하는 주기는 상기 제1 전압을 독출하는 주기와 같을 수 있으나, 다르게 설정되어도 무방하다. 전압 추정부(160)는, 제1 전압을 독출할 때와 마찬가지로, 제3 회로가 형성된 시점으로부터 임의의 시간인 t2가 경과한 이후로부터 미리 정해진 주기인 D2 주기에 따라 3주기 동안의 제2 전압을 독출한다. 즉, 전압 추정부(160)는, t2+D2 시점에서의 제2 전압인 제1 독출 전압, t2+2*D2 시점에서의 제2 전압인 제2 독출 전압 및 t2+3*D2 시점에서의 제2 전압인 제3 독출 전압을 독출한다. 그 다음으로, 상기 전압 추정부(160)는, 상기 독출된 제2 전압을 이용하여 제2 전압의 최종 수렴값을 추정한다.
이와 같이 제1 전압의 최종 수렴값과 제2 전압의 최종 수렴값이 추정되면, 상기 제1 전압의 최종 수렴값을 결정하는 근거가 된 회로인 제2 회로에 대한 회로 방정식인 제2 회로 방정식과, 상기 제2 전압의 최종 수렴값을 결정하는 근거가 된 회로인 제3 회로에 대한 회로 방정식인 제3 회로 방정식을 이용하여 배터리 어셈블리(200)의 양극측 절연 저항(RLeak (+))과 음극측 절연 저항(RLeak (-))을 산출한다. 즉, 절연 저항 산출부(170)는, 제2 회로 방정식, 제3 회로 방정식, 제1 전압의 최종 수렴값인 제1 추정값 및 제2 전압의 최종 수렴값인 제2 추정값을 이용하여 배터리 어셈블리(200)의 양극측 절연 저항(RLeak (+))과 음극측 절연 저항(RLeak (-))을 산출한다.
보다 구체적으로는, 상기 절연 저항 산출부(170)는, 제2 회로 방정식에 제1 추정값을 대입하고, 제3 회로 방정식에 제2 추정값을 대입하여, 양극측 절연 저항 (RLeak(+))및 음극측 절연 저항(RLeak (-))을 미지수로 하는 2개의 방정식을 도출할 수 있다. 즉, 상기 절연 저항 산출부(170)는, 제1 추정값이 대입된 제2 회로 방정식과 제2 추정값이 대입된 제3 회로 방정식으로 구성된 연립 2차 방정식을 도출할 수 있다. 상기 절연 저항 산출부(170)는, 이러한 연립 2차 방정식을 풀이하여, 2개의 미지수에 대한 해를 구할 수 있다. 즉, 상기 절연 저항 산출부(170)는, 상기 연립 2차 방정식을 풀이하여, 미지수인 양극측 절연 저항(RLeak (+)) 및 음극측 절연 저항(RLeak(-))을 산출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전압 추정부(160)는, 전압의 최종 수렴값을 추정함에 있어서, 3주기 이상의 전압을 독출하고 3주기 이상의 전압을 이용할 수 있다. 즉, 상기 전압 추정부(160)는, 상기 전압 측정부(150)가 측정한 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 3주기 이상 독출하고, 상기 독출한 전압을 이용하여 상기 제1 전압 및 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정할 수 있다.
일 예로, 상기 전압 추정부(160)는, 3주기의 전압을 독출하고, 하기의 수학식을 통해 최종 수렴값을 추정할 수 있다. 즉, 상기 전압 추정부(160)는, 제1 주기에 독출한 제1 독출 전압, 제2 주기에 독출한 제2 독출 전압 및 제3 주기에 독출한 제3 독출 전압을 하기의 수학식에 대입하여 최종 수렴값을 추정할 수 있다.
Figure PCTKR2015010455-appb-M000001
여기서, yf는 최종 수렴값이고, y1은 제1 독출 전압이며, y2는 제2 독출 전압이고, y3는 제3 독출 전압이다.
예를 들어, 제1 전압의 최종 수렴값을 추정하기 위해, 상기 전압 추정부(160)는, 제1 전압에 대해 3주기의 전압을 독출할 수 있다. 즉, 상기 전압 추정부(160)는 제1 전압에 대한 제1 독출 전압, 제2 독출 전압 및 제3 독출 전압을 독출할 수 있다. 그리고, 상기 전압 추정부(160)는, 독출한 전압값을 상기 수학식에 대입하여 제1 전압에 대한 최종 수렴값을 추정할 수 있다.
이와 마찬가지의 방법으로 제2 전압의 최종 수렴값을 추정할 수 있으며, 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 상기 수학식 1에 의해 전압의 최종 수렴값이 도출되는 과정은 다음과 같다.
측정의 대상이 되는 전압은, 테스트 저항에 인가되는 전압으로서, 테스트 저항에 인가되는 전압은 콘덴서 성분의 영향으로 인해, 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다. 즉, 테스트 저항에 인가되는 전압은, 저항 성분과 콘덴서 성분의 영향으로 인해, 1차 RC회로에 대한 응답으로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2015010455-appb-M000002
여기서, v(t)는 테스트 저항에 인가되는 전압이고, yf는 v(t)의 최종 수렴값이며, yi는 v(t)의 초기값이고, R은 소정 회로의 등가 저항이며, C는 소정 회로의 콘덴서 또는 커패시턴스이다.
상기 수학식 2의 양변에 yf를 빼면 상기 수학식 2는 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2015010455-appb-M000003
t1, t2, t3에서 측정된 v(t)를 각각 y1, y2, y3라고 하고, 수학식 3의 t에 각각 t1, t2, t3를 대입하면 아래의 3개의 수학식이 도출된다.
Figure PCTKR2015010455-appb-M000004
Figure PCTKR2015010455-appb-M000005
Figure PCTKR2015010455-appb-M000006
상기 수학식 4를 상기 수학식 5로 나누고, 상기 수학식 5를 상기 수학식 6으로 나누면, 다음과 같은 수학식이 도출된다.
Figure PCTKR2015010455-appb-M000007
Figure PCTKR2015010455-appb-M000008
상기 수학식 7 및 수학식 8에서, t1, t2 및 t3가 같은 간격으로 측정되었을 경우, 상기 수학식 7의 우변인 지수함수 부분과 상기 수학식 8의 우변인 지수함수 부분은 동일한 값을 가지게 된다. 따라서, 수학식 7과 수학식 8은 다음과 같은 관계를 가진다.
Figure PCTKR2015010455-appb-M000009
상기 수학식 9를 yf에 대하여 정리하면 수학식 1이 도출된다. 따라서, 수학식 1에 제1 독출 전압, 제2 독출 전압 및 제3 독출 전압을 대입하여, 전압의 최종 수렴값을 구할 수 있다.
선택적으로, 상기 전압 추정부(160)는, 최종 수렴값을 반복적으로 추정할 수 있다. 이때, 전압 추정부(160)는, 동일한 주기에 대한 최종 수렴값을 반복적으로 추정할 수도 있고, 이와 달리, 다른 주기에 대한 최종 수렴값을 반복적으로 추정할 수도 있다. 그리고, 반복적으로 추정된 최종 수렴값들에 대한 산술 평균값을 산출하여 최종 수렴값을 추정할 수도 있다.
또한 선택적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는, 전압 분배 저항을 더 포함할 수 있다. 다시 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는 제1 선로(L1) 상에 구비된 양극 분배 저항(RDP) 및 제2 선로(L2) 상에 구비된 음극 분배 저항(RDN)을 포함한다. 상기 양극 분배 저항(RDP) 및 음극 분배 저항(RDN)은 각각 양극 테스트 저항(110)과 음극 테스트 저항(120)과 직렬 연결된다. 즉, 상기 양극 분배 저항(RDP)은 양극 테스트 저항(110)과 직렬 연결되어 양극 테스트 저항(110)에 인가되는 전압을 적절한 수준으로 조절할 수 있다. 마찬가지로, 상기 음극 분배 저항(RDN)은 음극 테스트 저항(120)과 직렬 연결되어 음극 테스트 저항(120)에 인가되는 전압을 적절한 수준으로 조절할 수 있다.
또한 선택적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치(100)는, 제2 선로(L2) 상에 구비된 직류 전원부(VDC)를 더 포함할 수 있다. 즉, 절연 저항 측정 장치(100)는, 음극 테스트 저항(120)에 소정 전압을 인가하는 직류 전원부(VDC)를 더 포함할 수 있다. 음극 테스트 저항(120)은 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)에 연결되므로 음극 테스트 저항(120)에 인가되는 전압값은 양수값이 아닐 수 있다. 따라서, 음극 테스트 저항(120)에 인가되는 전압값이 양수값이 되도록 하기 위해 제2 선로(L2) 상에는 직류 전원부(VDC)가 구비될 수 있다. 그리고, 이러한 직류 전원부(VDC)가 출력하는 전압의 크기는, 음극 테스트 저항(120)에 인가되는 제2 전압이 양수값이 되도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 절연 저항 측정 장치(100)는, 배터리 팩에 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상술한 절연 저항 측정 장치(100)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상술한 절연 저항 측정 장치(100)는, 전기 자동차에 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 전기 자동차는, 상술한 절연 저항 측정 장치(100)를 포함할 수 있다. 여기서, 전기 자동차는, 전기 에너지를 동력원으로 하는 운송 수단으로서, 전기 자동차 뿐만 아니라 하이브리드 자동차를 포함한다.
이하, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 절연 저항 측정 방법에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 또 다른 측면에 따른 절연 저항 측정 방법에 대해서는, 상술한 절연 저항 측정 장치에 대한 설명 등이 그대로 적용될 수 있으므로 반복적은 부분에 대한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 절연 저항 측정 방법은, 상술한 절연 저항 측정 장치를 이용하여 절연 저항을 측정하는 방법으로서, 상기 절연 저항 측정 방법을 수행하는 각 단계의 주체는 상술한 절연 저항 측정 장치의 각 구성요소일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법은, 먼저, 양극 테스트 저항(110), 음극 테스트 저항(120), 스위치부(130) 및 전압 측정부(150)를 포함하는 절연 저항 측정 장치를 준비한다(S710). 여기서, 양극 테스트 저항(110)은 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)에 연결되고, 음극 테스트 저항(120)은 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)에 연결될 수 있다. 그리고, 스위치부(130)는 상기 양극 테스트 저항(110)과 상기 음극 테스트 저항(120)을 각각 상기 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)와 음극 노드(NN)에 연결하여 소정 회로가 형성되도록 할 수 있으며, 상기 전압 측정부(150)는 상기 양극 테스트 저항(110)에 인가되는 제1 전압 및 상기 음극 테스트 저항(120)에 인가되는 제2 전압을 측정할 수 있다.
상기 스위치부(130)는, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 스위치(SW1)는 상기 배터리 어셈블리(200)의 양극 노드(NP)와 상기 양극 테스트 저항(110)을 연결하는 제1 선로(L1) 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프될 수 있다. 또한, 상기 제2 스위치(SW2)는 상기 배터리 어셈블리(200)의 음극 노드(NN)와 상기 음극 테스트 저항(120)을 연결하는 제2 선로(L2) 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프될 수 있다.
이어서, 상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 스위치부(130)를 제어하여 소정 회로를 형성하는 단계를 수행할 수 있다(S720). 여기서, 상기 소정 회로는, 상술한 제1 회로, 제2 회로, 제3 회로 및 제4 회로 중 어느 하나의 회로일 수 있다.
다음으로, 상기 절연 저항 측정 방법은 상기 소정 회로가 형성된 이후, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하는 단계를 수행할 수 있다(S730).
바람직하게는, 상기 독출 단계(S730)는, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 3주기 이상 독출할 수 있다. 일 예로, 상기 독출 단계(S730)는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 3회 독출할 수 있다. 이때, 제1 주기에 독출된 전압을 제1 독출 전압, 제2 주기에 독출된 전압을 제2 독출 전압, 제3 주기에 독출된 전압을 제3 독출 전압이라고 할 수 있다.
그 다음으로, 상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 독출 단계(S730)에서 독출한 전압을 이용하여 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정하는 단계를 수행할 수 있다(S740).
바람직하게는, 상기 추정 단계(S740)는 상기 독출 단계에서 3주기 동안 독출한 전압을 이용하되, 하기의 수학식1을 통해 최종 수렴값을 추정할 수 있다.
(수학식 1)
Figure PCTKR2015010455-appb-I000003
여기서, yf는 최종 수렴값이고, y1은 제1 독출 전압이며, y2는 제2 독출 전압이고, y3는 제3 독출 전압이다.
그 다음으로, 상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 전압의 최종 수렴값을 이용하여 배터리 어셈블리(200)의 절연 저항을 산출하는 단계를 수행할 수 있다(S750).
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법은, 제2 회로를 형성하고, 제1 전압에 대한 최종 수렴값을 추정한 다음, 제3 회로를 형성하고, 제2 전압에 대한 최종 수렴값을 추정하여, 절연 저항을 측정하는 방법이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법은, 먼저, 양극 테스트 저항(110), 음극 테스트 저항(120), 스위치부(130) 및 전압 측정부(150)를 포함하는 절연 저항 측정 장치를 준비하는 단계를 수행한다(S810).
이어서, 상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 스위치부(130)를 제어하여 제2 회로를 형성하는 단계를 수행한다(S820).
다음으로, 상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 제2 회로가 형성된 후 제1 전압을 미리 정해진 주기에 따라 3주기 독출하는 단계를 수행한다(S830).
그 다음으로, 상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 제1 전압에 대한 제1 독출 전압, 제2 독출 전압 및 제3 독출 전압을 상술한 수학식1에 대입하여 제1 전압에 대한 최종 수렴값인 제1 추정값을 추정하는 단계를 수행한다(S840).
그 다음으로, 상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 스위치부(130)를 제어하여 제3 회로를 형성하는 단계를 수행한다(S850).
그 다음으로, 상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 제3 회로가 형성된 후 제2 전압을 미리 정해진 주기에 따라 3주기 독출하는 단계를 수행한다(S860).
그 다음으로, 상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 제2 전압에 대한 제1 독출 전압, 제2 독출 전압 및 제3 독출 전압을 상술한 수학식1에 대입하여 제2 전압에 대한 최종 수렴값인 제2 추정값을 추정하는 단계를 수행한다(S870).
그 다음으로, 상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 제2 회로에 대한 회로 방정식인 제2 회로 방정식과 상기 제3 회로에 대한 회로 방정식인 제3 회로 방정식, 상기 제1 추정값 및 상기 제2 추정값을 이용하여 배터리 어셈블리(200)의 양극측 절연 저항(RLeak (+))과 음극측 절연 저항(RLeak (-))을 산출하는 단계를 수행한다(S880).
선택적으로, 상기 절연 저항 산출 단계(S880)는, 상기 제2 회로 방정식에 제1 추정값을 대입하고, 상기 제3 회로 방정식에 제2 추정값을 대입한 다음, 상기 제2 회로 방정식과 상기 제3 회로 방정식으로 구성된 연립 2차 방정식의 해를 구하여 상기 배터리 어셈블리(200)의 양극측 절연 저항(RLeak (+))과 상기 배터리 어셈블리(200)의 음극측 절연 저항(RLeak (-))을 산출할 수 있다.
한편, 도 8에서, 제1 전압에 대한 최종 수렴값을 추정하기 위한 단계들(S820, S830, S840)은 제2 전압에 대한 최종 수렴값을 추정하는 단계들(S850, S860, S870)보다 먼저 수행되는 것처럼 도시되어 있으나, 본 발명이 이러한 순서에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 전압에 대한 최종 수렴값을 추정하는 단계들(S850, S860, S870)이 제1 전압에 대한 최종 수렴값을 추정하는 단계들(S820, S830, S840)보다 먼저 수행될 수도 있음은 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.
본 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.

Claims (23)

  1. 배터리 어셈블리의 양극 노드에 연결되는 양극 테스트 저항;
    상기 배터리 어셈블리의 음극 노드에 연결되는 음극 테스트 저항;
    상기 양극 테스트 저항과 상기 음극 테스트 저항을 각각 상기 배터리 어셈블리의 양극 노드와 음극 노드에 연결하여 소정 회로가 형성되도록 하는 스위치부;
    상기 스위치부를 제어하는 스위치 제어부;
    상기 양극 테스트 저항에 인가되는 제1 전압 및 상기 음극 테스트 저항에 인가되는 제2 전압을 측정하는 전압 측정부; 및
    상기 스위치 제어부의 제어에 따라 상기 소정 회로가 형성된 이후, 상기 전압 측정부가 측정한 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하고, 상기 독출한 전압을 이용하여 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정하는 전압 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치부는, 상기 배터리 어셈블리의 양극 노드와 상기 양극 테스트 저항을 연결하는 제1 선로 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제1 스위치; 및 상기 배터리 어셈블리의 음극 노드와 상기 음극 테스트 저항을 연결하는 제2 선로 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소정 회로는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 온된 제1 회로, 상기 제1 스위치는 턴 온되고 상기 제2 스위치는 턴 오프된 제2 회로, 상기 제1 스위치는 턴 오프되고, 상기 제2 스위치는 턴 온된 제3 회로 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 오프된 제4 회로 중 어느 하나의 회로인 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전압 추정부는, 상기 제2 회로가 형성된 후 상기 전압 측정부가 측정한 상기 제1 전압을 상기 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하고, 상기 독출한 전압을 이용하여 제1 추정값을 산출하여 상기 제1 추정값을 상기 제1 전압의 최종 수렴값으로 추정하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전압 추정부는, 상기 제3 회로가 형성된 후 상기 전압 측정부가 측정한 상기 제2 전압을 상기 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하고, 상기 독출한 전압을 이용하여 제2 추정값을 산출하여 상기 제2 추정값을 상기 제2 전압의 최종 수렴값으로 추정하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절연 저항 측정 장치는, 상기 제2 회로에 대한 회로 방정식인 제2 회로 방정식, 상기 제3 회로에 대한 회로 방정식인 제3 회로 방정식, 상기 제1 추정값 및 상기 제2 추정값을 이용하여 상기 배터리 어셈블리의 양극측 절연 저항과 상기 배터리 어셈블리의 음극측 절연 저항을 산출하는 절연 저항 산출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 절연 저항 산출부는, 상기 제2 회로 방정식에 상기 제1 추정값을 대입하고, 상기 제3 회로 방정식에 상기 제2 추정값을 대입한 다음, 상기 제2 회로 방정식과 상기 제3 회로 방정식으로 구성된 연립 2차 방정식의 해를 구하여 상기 배터리 어셈블리의 양극측 절연 저항과 상기 배터리 어셈블리의 음극측 절연 저항을 산출하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 추정부는, 상기 전압 측정부가 측정한 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 3주기 이상 독출하고, 상기 독출한 전압을 이용하여 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전압 추정부는, 제1 주기에 독출한 제1 독출 전압, 제2 주기에 독출한 제2 독출 전압 및 제3 주기에 독출한 제3 독출 전압을 이용하되, 하기의 수학식을 통해 상기 최종 수렴값을 추정하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
    Figure PCTKR2015010455-appb-I000004
    (여기서, yf = 최종 수렴값, y1 = 제1 독출 전압, y2 = 제2 독출 전압, y3 = 제3 독출 전압)
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 저항 측정 장치는, 상기 제1 선로 상에 구비된 양극 분배 저항; 및 상기 제2 선로 상에 구비된 음극 분배 저항;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 저항 측정 장치는, 상기 제2 선로 상에 구비된 직류 전원부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 직류 전원부가 출력하는 전압의 크기는, 상기 전압 측정부가 측정하는 상기 제2 전압이 양수값이 되도록 설정된 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 절연 저항 측정 장치를 포함하는 배터리 팩.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 절연 저항 측정 장치를 포함하는 전기 자동차.
  15. 배터리 어셈블리의 양극 노드에 연결되는 양극 테스트 저항; 상기 배터리 어셈블리의 음극 노드에 연결되는 음극 테스트 저항; 상기 양극 테스트 저항과 상기 음극 테스트 저항을 각각 상기 배터리 어셈블리의 양극 노드와 음극 노드에 연결하여 소정 회로가 형성되도록 하는 스위치부; 및 상기 양극 테스트 저항에 인가되는 제1 전압 및 상기 음극 테스트 저항에 인가되는 제2 전압을 측정하는 전압 측정부;를 포함하는 절연 저항 측정 장치를 준비하는 단계;
    상기 스위치부를 제어하여 소정 회로를 형성하는 단계;
    상기 소정 회로가 형성된 이후, 상기 전압 측정부가 측정한 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하는 단계; 및
    상기 독출 단계에서 독출한 전압을 이용하여 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 스위치부는, 상기 배터리 어셈블리의 양극 노드와 상기 양극 테스트 저항을 연결하는 제1 선로 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제1 스위치; 및 상기 배터리 어셈블리의 음극 노드와 상기 음극 테스트 저항을 연결하는 제2 선로 상에 구비되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 소정 회로는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 온된 제1 회로, 상기 제1 스위치는 턴 온되고 상기 제2 스위치는 턴 오프된 제2 회로, 상기 제1 스위치는 턴 오프되고 상기 제2 스위치는 턴 온된 제3 회로 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 오프된 제4 회로 중 어느 하나의 회로인 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 소정 회로 형성 단계는, 상기 제2 회로를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 독출 단계는, 상기 제2 회로가 형성된 후 상기 제1 전압을 상기 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하는 단계를 포함하며,
    상기 추정 단계는, 상기 독출 단계에서 독출한 전압을 이용하여 제1 추정값을 산출하여 상기 제1 추정값을 상기 제1 전압의 최종 수렴값으로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 소정 회로 형성 단계는, 상기 제3 회로를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 독출 단계는, 상기 제3 회로가 형성된 후 상기 제2 전압을 상기 미리 정해진 주기에 따라 적어도 2주기 이상 독출하는 단계를 포함하며,
    상기 추정 단계는, 상기 독출 단계에서 독출한 전압을 이용하여 제2 추정값을 산출하여 상기 제2 추정값을 상기 제2 전압의 최종 수렴값으로 추정하는 단계를 포함하되,
    상기 제3 회로 형성 단계, 상기 제2 전압 독출 단계 및 상기 제2 추정값을 상기 제2 전압의 최종 수렴값으로 추정하는 단계는, 상기 제2 회로 형성 단계, 상기 제1 전압 측정 단계 및 상기 제1 추정값을 상기 제1 전압의 최종 수렴값으로 추정하는 단계 이전 또는 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 절연 저항 측정 방법은, 상기 제2 회로에 대한 회로 방정식인 제2 회로 방정식, 상기 제3 회로에 대한 회로 방정식인 제3 회로 방정식, 상기 제1 추정값 및 상기 제2 추정값을 이용하여 상기 배터리 어셈블리의 양극측 절연 저항과 상기 배터리 어셈블리의 음극측 절연 저항을 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 절연 저항 산출 단계는, 상기 제2 회로 방정식에 상기 제1 추정값을 대입하고, 상기 제3 회로 방정식에 상기 제2 추정값을 대입한 다음, 상기 제2 회로 방정식과 상기 제3 회로 방정식으로 구성된 연립 2차 방정식의 해를 구하여 상기 배터리 어셈블리의 양극측 절연 저항과 상기 배터리 어셈블리의 음극측 절연 저항을 산출하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 독출 단계는, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압을 미리 정해진 주기에 따라 적어도 3주기 이상 독출하고,
    상기 추정 단계는, 상기 독출한 전압을 이용하여 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나의 전압의 최종 수렴값을 추정하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 추정 단계는, 제1 주기에 독출한 제1 독출 전압, 제2 주기에 독출한 제2 독출 전압 및 제3 주기에 독출한 제3 독출 전압을 이용하되, 하기의 수학식을 통해 상기 최종 수렴값을 추정하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.
    Figure PCTKR2015010455-appb-I000005
    (여기서, yf = 최종 수렴값, y1 = 제1 독출 전압, y2 = 제2 독출 전압, y3 = 제3 독출 전압)
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