WO2016144120A1

WO2016144120A1 - 절연저항측정 장치 및 방법

Info

Publication number: WO2016144120A1
Application number: PCT/KR2016/002414
Authority: WO
Inventors: 최호빈
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2016-09-15

Abstract

본 발명은 절연저항측정장치 및 방법에 관한 것으로, 배터리의 음극 단자와 연결된 파라미터 저항; 상기 파라미터 저항과 연결 가능한 션트 저항; 상기 션트 저항의 양단 전압을 검출하여 출력하는 연산 증폭기를 포함하는 전류검출회로; 및 상기 파라미터 저항과 상기 션트 저항 사이에 연결된 스위치를 온 또는 오프 상태로 제어하는 스위치 제어단자와, 상기 션트 저항에 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하는 검출 신호 출력단과, 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 미리 설정된 범위 내로 조절하는 조정 신호 출력단과, 상기 연산 증폭기의 출력단과 연결된 ADC와, 상기 션트 저항에 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호가 인가되었을 때 상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제1 전압 변화량을 파라미터로서 포함하고 있는 미리 정의된 절연저항 계산식을 이용하여 상기 배터리의 절연저항을 결정하는 제어부;를 포함한다.

Description

절연저항측정 장치 및 방법

본 발명은 절연저항측정장치에 관한 것으로, 배터리의 절연저항(insulation resistance)을 측정할 수 있는 절연저항측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 출원은 대한민국 특허청에 2015년 3월 10일자에 출원된 특허출원 제10-2015-0033222호와 대한민국 특허청에 2016년 3월 9일자에 출원된 특허출원 제10-2016-0028304호에 대해 우선권을 주장하며, 상기 출원들의 내용은 본 명세서의 일부로서 합체될 수 있다.

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 이차전지로 구성된 배터리에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

한편, 고출력, 대용량 배터리를 사용하는 전기차나 하이브리드 자동차 같은 장치에서는 배터리와 장치 간의 절연 상태가 잘 유지될 필요가 있다. 배터리의 절연상태가 양호하게 유지되지 않으면 노출전류가 발생하여 여러 가지 문제를 야기하기 때문이다. 참고로, 노출전류는 예상치 못한 배터리의 방전이나 장치에 구비된 전자 기기들의 오작동을 일으킨다. 또한 전기차와 같이 고전압 배터리를 사용하는 장치에서는 사람에게 치명적인 감전피해를 줄 수 있다.

이와 같이, 고전압 배터리를 사용하는 전기차나 하이브리드 차량에 있어서 절연저항의 측정은 매우 중요하다. 고전압 배터리와 차량 간의 노출전류를 측정하는 방법으로서 절연을 파괴하고 강제로 직류전류를 흐르게 하는 방법이 있는데, 이러한 방법은 절연저항을 측정하는 동안 절연이 파괴된다는 단점이 있다. 또한, 종래의 절연저항 측정방법은 고전압 배터리의 양극 단자 및 음극 단자와 차량 간에 커플링 콘덴서를 연결하고, 상기 커플링 콘덴서에 교류신호를 인가하여 절연저항 성분을 측정한다. 이는 커플링 콘덴서를 충전하는 전류와 방전하는 전류가 같은 회로를 통과해야 하므로 회로 설계가 복잡하고, 회로의 구현에 많은 제약이 따른다는 단점이 있다.

이에, 고전압 배터리의 절연 저항 측정에 있어서, 보다 간단하면서도 정확하게 절연저항을 측정할 수 있는 소형화, 경량화, 및 저가화된 절연저항 측정회로의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술을 감안하여 안출된 것으로서, 이차 전지를 포함하는 고전압 배터리의 음극 단자와 연결하여 배터리의 절연저항을 측정하는 절연저항측정장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 외부의 영향을 받지 않도록, 연산 증폭기(OP-amp)를 이용하여 절연저항을 측정할 수 있는 절연저항측정장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 고전압 배터리 전압의 영향 없이 절연저항을 측정할 수 있는 절연저항 측정장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 배터리의 절연저항을 측정하는 장치는, 일단이 상기 배터리의 음극 단자와 전기적으로 연결된 파라미터 저항; 상기 파라미터 저항에 흐르는 배터리의 누출전류의 적어도 일부 전류가 흐를 수 있도록 상기 파라미터 저항과 연결 가능한 션트 저항과, 상기 션트 저항의 양쪽 단자와 연결되어 상기 션트 저항의 양단 전압을 검출하여 출력하는 연산 증폭기를 포함하는 전류검출회로; 및 상기 파라미터 저항과 상기 션트 저항 사이에 연결된 스위치를 온 또는 오프 상태로 제어하는 스위치 제어단자와, 상기 션트 저항에 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하는 검출 신호 출력단과, 상기 연산 증폭기에 조정 전압 신호를 인가하여 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 미리 설정된 범위 내로 조절하는 조정 신호 출력단과, 상기 연산 증폭기의 출력단과 연결된 ADC와, 상기 션트 저항에 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호가 인가되었을 때 상기 ADC를 통해 측정되는 상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제1 전압 변화량을 파라미터로서 포함하고 있는 미리 정의된 절연저항 계산식을 이용하여 상기 배터리의 절연저항을 결정하는 제어부;를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 조정 신호 출력단은 제2 하이 전압 신호와 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 출력하는 제1 및 제2조정 신호 출력단을 포함하고, 상기 전류검출회로는, 상기 제1 및 제2 조정 신호 출력단과 각각 연결된 제1 및 제2 조정 저항을 포함하고, 상기 제1 및 제2 조정 저항은 상호 병렬 연결되고 일단이 상기 연산 증폭기의 반전 단자에 연결될 수 있다.

바람직하게, 상기 전류검출회로는, 상기 션트 저항의 일단을 상기 연산 증폭기의 비반전 단자에 연결하는 제1 연결 저항과, 상기 션트 저항의 타단을 상기 연산 증폭기의 반전 단자에 연결하는 제2 연결 저항을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 스위치를 온 상태로 제어한 상태에서, 상기 검출 신호 출력단을 통해 시간 간격을 두고 상기 션트 저항에 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호를 인가하도록 구성되고, 상기 션트 저항에 상기 제1 하이 전압 신호와 상기 제1 로우 전압 신호가 인가될 때, 상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제1 전압 변화량을 ADC를 통해 측정하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 스위치를 오프 상태로 제어한 상태에서, 상기 검출 신호 출력단을 통해 시간 간격을 두고 상기 션트 저항에 제3 하이 전압 신호와 제3 로우 전압 신호를 인가하도록 구성되고, 상기 션트 저항에 상기 제3 하이 전압 신호와 상기 제3 로우 전압이 인가될 때 상기 ADC를 통해 측정되는 상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제2 전압 변화량을 결정하도록 구성되고, 상기 제1 전압 변화량과 상기 제2 전압 변화량의 차이에 해당하는 제3 전압 변화량을 결정하도록 구성되고, 상기 제3 전압 변화량을 파라미터로서 포함하고 있는 미리 정의된 절연저항 계산식을 이용하여 상기 배터리의 절연저항을 결정하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 ADC를 통해 측정되는 상기 연산 증폭기의 출력 전압이 상기 ADC의 미리 설정된 동작 전압 범위에 속하지 않으면, 상기 출력 전압이 상기 미리 설정된 동작 전압 범위에 속할 때까지 상기 제1 및 제2 조정 신호 출력단을 통해 상기 제1 조정 저항 및 상기 제2 조정 저항에 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 미리 정의된 절연저항 계산식은, 상기 검출 신호 출력단을 통해 상기 션트 저항에 하이 전압 신호와 로우 전압 신호가 인가될 때, 상기 제1 및 제2 조정 신호 출력단을 통해 출력되는 전압 신호의 레벨에 따라 제1 조정 저항 및 제2 조정 저항의 등가 저항에 인가되는 조정 전압 변화량을 파라미터로서 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 절연저항측정장치는, 상기 절연저항의 저항 값이 저장되는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 절연저항의 저항 값을 외부의 제어장치로 출력하도록 구성될 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연저항측정방법은, 배터리의 음극 단자와 연결된 파라미터 저항, 션트 저항, 상기 파라미터 저항과 상기 션트 저항 사이에 설치된 스위치, 상기 션트 저항의 양쪽 단자와 연결된 연산 증폭기 및 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 조정할 수 있도록 상기 연산 증폭기의 입력 단자들 중 적어도 하나와 결합된 조정 저항을 이용하여 배터리의 절연저항을 결정하는 방법으로서, (a) 상기 스위치를 온 상태로 제어하는 단계; (b) 상기 션트 저항에 시간 간격을 두고 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호를 인가했을 때 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 측정하는 단계; (c) 상기 조정 저항의 일단에 조정 전압 신호를 인가하여 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 조정하는 단계; (d) 상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제1 전압 변화량을 결정하는 단계; 및 (e) 상기 제1 전압 변화량을 파라미터로서 포함하고 있는 미리 정의된 절연저항 계산식을 이용하여 상기 배터리의 절연저항을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 방법은, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 단계; 상기 검출 신호 출력단을 통해 시간 간격을 두고 상기 션트 저항에 제3 하이 전압 신호와 제3 로우 전압 신호를 인가하는 단계; 상기 제3 하이 전압 신호와 상기 제3 로우 전압 신호를 인가했을 때 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 측정하는 단계; 상기 조정 저항의 일단에 조정 전압 신호를 인가하여 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 조정하는 단계; 상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제2 전압 변화량을 결정하는 단계; 상기 제1 전압 변화량과 상기 제2 전압 변화량의 차이에 해당하는 제3 전압 변화량을 결정하는 단계; 및 상기 제3 전압 변화량을 파라미터로서 포함하고 있는 미리 정의된 절연저항 계산식을 이용하여 상기 배터리의 절연저항을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 조정 저항은 적어도 병렬로 연결된 2개의 조정 저항을 포함하고, 각 조정 저항의 일단은 상기 연산 증폭기의 반전 단자에 연결될 수 있다. 이 경우, 본 발명은, 상기 연산 증폭기의 출력 전압이 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 각 조정 저항에 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 방법은, 상기 연산 증폭기의 출력 전압이 미리 설정된 전압 범위에 속하지 않으면, 상기 연상 증폭기의 출력 전압이 상기 미리 설정된 전압 범위에 속할 때까지 각 조정 저항에 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 미리 정의된 절연저항 계산식은, 상기 션트 저항에 하이 전압 신호가 인가될 때와 로우 전압 신호가 인가될 때를 기준으로, 조정 저항에 인가되는 조정 전압 변화량을 파라미터로서 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은, 선택적으로, 메모리부에 상기 절연저항의 저항 값을 저장하는 단계 또는 상기 절연저항의 저항 값을 외부의 제어장치로 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 연산 증폭기(OP-amp)를 이용하여 절연저항을 측정할 수 있으므로, 외부 영향을 받지 않고 정확하게 절연저항을 측정할 수 있다.

또한, 고전압 배터리의 음극 단자와 연결하여 절연저항을 측정할 수 있다. 따라서, 내전압 특성이 우수한 고가의 회로 부품이 필요하지 않으므로 최소의 비용으로 보다 간단하게 절연저항을 측정할 수 있다.

또한, 고전압 배터리 전압의 영향을 제거할 수 있으므로 절연저항을 정확하게 측정할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연저항측정장치의 회로도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연저항측정장치의 구체적인 회로도이다.

도 3은 도 2에서 도시한 절연저항측정장치의 제어부가 스위치(SW)를 온 상태로 제어하는 경우의 개략적인 등가 회로도이다.

도 4는 도 2에서 도시한 절연저항측정장치의 제어부가 스위치(SW)를 오프 상태로 제어하는 경우의 개략적인 등가 회로도이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 스위치(SW)가 온 상태일 때 절연저항을 측정하는 방법을 도시한 순서도들이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 스위치(SW)가 오프 상태일 때 절연저항을 측정하는 방법을 도시한 순서도들이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연저항측정장치(1)의 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 절연저항측정장치(1)는 제어부(10), 전류검출회로(20), 파라미터 저항(30)과 스위치(SW)를 포함할 수 있다.

파라미터 저항(30)의 일단은 고전압 배터리(40)의 음극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 파라미터 저항(30)은 본 발명에 따라 절연저항(41)을 결정하는 과정에서 파라미터로 이용될 수 있다.

파라미터 저항(30)은 상당히 큰 저항 값, 예컨대 수 MΩ의 저항값을 가진다. 파라미터 저항(30)이 큰 저항 값을 가지면, 고전압 배터리(40)에 비해 낮은 전압에서 작동하는 절연저항측정장치(1)를 고전압 배터리(40)으로부터 전기적으로 보호할 수 있다.

고전압 배터리(40)는 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 이차전지를 포함한다. 고전압 배터리(40)는 전기 자동차나 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치 등에 사용되는 대용량 전지를 지칭한다.

바람직하게, 고전압 배터리(40)에 포함된 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 고전압 배터리(40)가 탑재되는 부하 장치의 종류에 의해 한정되지 않는다.

고전압 배터리(40)는 절연저항(41)의 파괴 여부를 모니터할 필요가 있다. 절연저항(41)이 파괴되면 고전압 배터리(40)로부터 그 주변에 누출전류가 흐른다. 누출전류는 부하 장치에 포함된 전자 부품을 손상시키거나 감전 사고의 원인이 된다. 절연저항(41)의 파괴에 대한 진단은, 절연저항(41)의 저항 값이 미리 설정된 기준 값 이하로 감소되었는지 여부를 판별하는 것에 의해 행한다.

한편, 고전압 배터리(40)의 절연저항(41)은 고전압 배터리(40)와 로드 장치 사이에 존재하는 캐퍼시턴스(capacitance) 성분이나 온도, 습도 등의 환경 요인에 의해 변할 수 있다.

제어부(10)는 검출 신호 출력단(VDv), 조정 신호 출력단(CXv), 아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter, ADC), 스위치(SW)의 온 또는 오프 상태를 제어하는 스위치 제어단자(On/Off)를 포함할 수 있다. 검출 신호 출력단(VDv), 조정 신호 출력단(CXv)의 기능은 상세히 후술할 것이다. 제어부(10)는 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit)이나, CPU(Central Processing Unit)일 수 있다.

절연저항측정장치(1)는 전원부(12)를 포함하여 제어부(10)와 전류검출회로(20)에 구동 전압(Vdd)을 공급할 수 있다. 전원부(12)는 상용 전원 또는 부하 장치에서 제공되는 전원을 공급 받아 DC 형태의 구동 전압(Vdd)으로 변환한 후 전원을 필요로 하는 각 부품으로 공급한다.

제어부(10)는 스위치 제어단자(On/Off)를 통하여 스위치(SW)를 온 또는 오프 상태 중 어느 하나로 제어한다. 또한, 제어부(10)는 스위치(SW)가 온 상태 또는 오프 상태가 되었을 때 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 전류검출회로(20) 측으로 제1 하이 전압 신호 또는 제1 로우 전압 신호를 출력할 수 있다.

바람직하게, 제1 하이 전압 신호는 전원부(12)에 의해 제어부(10)와 전류검출회로(20)에 인가되는 구동 전압(Vdd)의 전압 레벨과 크기가 실질적으로 동일한 전압 신호일 수 있고, 제1 로우 전압 신호는 접지(Gnd) 신호일 수 있다.

제어부(10)는 스위치(SW)를 온 또는 오프 상태로 제어하면서, 각 상태에서 파라미터 저항(30)을 통해 절연저항측정장치(1) 측으로 흐르는 고전압 배터리(40)의 누출전류를 전류검출회로(20)를 통해 검출하고, 누출전류에 의한 전류검출회로(20) 내부의 션트 저항(RS) 양단 사이에 인가되는 전압을 ADC를 통해 디지털 신호로서 입력 받을 수 있다.

조정 신호 출력단(CXv)은 전류검출회로(20)로부터 출력된 전압(션트 저항(RS)의 양단 사이에 인가되는 전압에 해당)의 크기가 ADC의 미리 설정된 최적 동작 전압 범위에 포함되도록 전류검출회로(20)의 출력 전압을 조정할 수 있는 전압 조정 신호를 출력하는 단자이다. 상기 전압 조정 신호는 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호일 수 있다. 상기 전압 조정 신호는 복수의 신호로 구성될 수 있는데, 각 신호는 제2 하이 전압 신호와 제2 로우 전압 신호 중 어느 하나일 수 있다.

여기서, 상기 제2 하이 전압 신호는 구동 전압(Vdd)의 레벨과 실질적으로 동일한 전압 신호일 수 있고, 제2 로우 전압 신호는 접지(Gnd) 신호일 수 있다.

바람직하게, ADC의 동작 전압이 5V일 때, 상기 미리 설정된 최적 동작 전압 범위는 0.5V 내지 4.5V의 범위로 설정될 수 있다.

제어부(10)는 스위치 제어단자(on/off)를 통해 고전압 배터리(40)의 음극 단자에 절연저항측정장치(1)를 연결하는 스위치(SW)을 온 또는 오프 상태로 제어할 수 있다.

전류검출회로(20)는 제어부(10)의 제어에 의해 스위치(SW)가 온 또는 오프 상태가 되었을 때, 검출 신호 출력단(VDv)으로부터 제1 하이 전압 신호 또는 제1 로우 전압 신호가 출력되면 각 신호 출력에 대응하여 고전압 배터리(40)의 누출전류 때문에 션트 저항(RS)의 양쪽 단자 사이에 인가되는 전압을 검출하여 제어부(10)의 ADC로 출력할 수 있다.

제어부(10)는 스위치(SW)의 온 또는 오프 제어를 통해 전류검출회로(20)로부터 션트 저항(RS)의 양쪽 단자 사이에 인가되는 전압을 ADC를 통해 입력 받은 후, 전류검출회로(20)를 구성하는 회로 소자들의 연결 관계를 고려하여 미리 정의된 절연저항 계산식을 이용하여 절연저항(41)의 저항 값을 정량적으로 계산할 수 있다.

바람직하게, 절연저항(41)의 저항 값은, 스위치(SW)가 온 상태에 있을 때와 오프 상태에 있을 때 각각 계산할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 절연저항측정장치(1)의 구체적인 회로도이다.

도 2를 참조하면, 전류검출회로(20)는, 션트 저항(RS)에 연결된 연산 증폭기(OP-amp)를 포함한다. 바람직하게, 연산 증폭기(OP-amp)의 비반전 단자(+)와 반전 단자(-)는 제 1연결 저항(R2)과 제 2 연결 저항(R3)을 통해 션트 저항(RS)의 양쪽 단자에 각각 연결된다. 연산 증폭기(OP-amp)의 비반전 단자(+)는 제1 전압 분배 저항(R1) 및 제2 전압 분배 저항(R5)의 중간 연결 노드(CV)와 연결된다.

바람직하게, 션트 저항(RS)은 스위치(SW)를 통해 파라미터 저항(30)과 연결된다. 따라서, 스위치(SW)가 온 상태가 되면, 파라미터 저항(30)을 통해서 흐르는 고전압 배터리(40)의 누출전류의 적어도 일부가 션트 저항(RS)을 통해 흐른다. 누출전류는 고전압 배터리(40)의 절연이 파괴되었을 때 흐른다. 절연이 파괴되면 절연저항(41)의 저항 값이 미리 설정된 기준 값 이하로 감소한다.

연산 증폭기(OP-amp)의 반전 단자(-)에는 연산 증폭기(OP-amp)의 출력 전압 크기가 미리 설정된 범위에 포함되도록 전압 조정 신호를 인가하는 조정 저항이 연결된다.

여기서, 미리 설정된 범위는, ADC의 최적 동작 전압 범위에 해당한다.

바람직하게, 조정 저항은 적어도 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)를 포함한다. 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)의 일단은 연산 증폭기(OP-amp)의 반전 단자(-)에 연결된다. 또한, 바람직하게, 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)는 서로 병렬로 연결된다. 조정 저항의 수는 2개로 한정되지 않으므로 그 수는 3개 이상으로 증가할 수 있다. 조정 저항의 수가 많으면 연산 증폭기(OP-amp)의 출력 전압을 더 세밀하게 조정할 수 있다. 조정 저항의 수가 증가하면, 조정 신호 출력단(CXv)을 구성하는 단자의 수도 그에 상응하여 증가할 수 있다.

바람직하게, 제어부(10)의 조정 신호 출력단(CXv)는 제1 조정 저항(RA) 및 제2 조정 저항(RB)의 각각에 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 출력하는 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 신호 출력단(CBv)을 포함한다.

여기서, 조정 신호 출력단(CXv)을 구성하는 단자의 수는 조정 저항의 수에 상응하여 변경될 수 있다. 즉, 조정 저항의 수가 3개이면 조정 신호 출력단(CXv)을 구성하는 단자의 수도 3개일 수 있다.

한편, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단과 반전 단자(-)는 피드백 저항(R4)를 통해 서로 연결된다. 또한, 연상 증폭기(OP-amp)에는 전원부(12)에서 공급하는 구동 전원(Vdd)이 인가된다. 또한, 구동 전원(Vdd)은 제1 전압 분배 저항(R1) 및 제2 전압 분배 저항(R5)의 비율에 의해 감압되어 연산 증폭기(OP-amp)의 비반전 단자(+)에 인가될 수 있다.

또한, 연산 증폭기(OP-amp)는 누출전류의 적어도 일부 전류가 션트 저항(RS)을 통해 흐를 때 션트 저항(RS)의 양쪽 단자 사이에 인가되는 전압을 출력단 측의 노드(BV)와 연결된 ADC의 입력 단자로 출력한다.

연산 증폭기(OP-amp)의 출력 전압이 인가되는 노드(BV)의 전압(Bv)을 나타내는 수식은 다음과 같은 과정을 통해 유도될 수 있다.

먼저, 연산 증폭기(OP-amp)의 반전 단자(-)에서 키르히호프(Kirchhoff)의 전류 법칙을 적용하면, 아래 수학식 1에 포함된 첫 번째 행의 수식이 도출된다. 그리고, 첫번 째 행의 수식을 옴의 법칙(Ohm's law)에 따라 정리하면, 아래 수학식 1의 두 번째 행에 나타낸 수식이 얻어진다.

여기서, 연산 증폭기(OP-amp)의 비반전 단자(+)와 반전 단자(-)는 가상 단락(virtually short)되므로 양쪽 단자의 전압이 같다고 가정할 수 있다. 즉, 반전 단자(-)에 인가되는 전압은 노드(CV)에 인가되는 전압(Cv)과 동일하다고 간주할 수 있다. 이러한 가정에 따라, 두 번째 행의 수식을 노드(BV)의 전압(Bv)에 대해 정리하면, 아래의 수학식 1에 포함된 마지막 행의 수식을 유도할 수 있다.

[수학식 1]

상기 수식에 있어서, I_RA는제1 조정 저항(RA)에 흐르는 전류, I_RB는제2 조정 저항(RB)에 흐르는 전류, I_R4는 피드백 저항(R4)에 흐르는 전류, I3는 제2 연결 저항(R3)에 흐르는 전류이다. 또한, CAv는 제1 조정 신호 출력단(CAv)의 출력 전압이고, CBv는 제2 조정 신호 출력단(CBv)의 출력전압이다. Bv는 노드(BV)의 전압, Av는 노드(AV)의 전압, 및 Cv는 노드(CV)의 전압이다. 또한, RA는 제1 조정 저항의 저항 값, RB는 제2 조정 저항의 저항 값, R4는 패드백 저항의 저항 값 및 R3은 제2 연결 저항의 저항 값이다.

다음으로, 노드(AV)에 인가되는 전압(Av)을 계산하는 수식을 유도하면 다음과 같다.

먼저, 노드(AV)에서 키르히호프(Kirchhoff)의 전류 법칙을 적용하면, 아래 수학식 2에 포함된 첫 번째 행의 수식이 도출된다. 그리고, 첫 번째 행의 수식을 옴의 법칙(Ohm's law)에 따라 정리하면 수학식 2의 두 번째 행의 수식이 얻어진다.

여기서, 연산 증폭기(OP-amp)의 비반전 단자(+)와 반전 단자(-)는 가상 단락(virtually short)되므로 양쪽 단자의 전압이 같다고 가정할 수 있다. 또한, 비반전 단자(+)와 반전 단자(-)는 무한대의 입력 임피던스를 가지므로 각 단자에 입력되는 전류를 0으로 간주할 수 있다.

두 번째 행의 수식을 전압(Av)를 기준으로 정리하면, 노드(AV)에 인가되는 전압(Av)의 계산식이 얻어진다.

[수학식 2]

상기 수식에 있어서, IS는션트 저항(RS)에 흐르는 전류, I3은제2 연결 저항(R3)에 흐르는 전류, Im은 파라미터 저항(RF)에 흐르는 누출전류, VDv는 검출 신호 출력단의 출력 전압, EB는 고전압 배터리(40)의 전압, CAv는 제1 조정 신호 출력단(CAv)의 출력 전압, CBv는 제2 조정 신호 출력단(CBv)의 출력 전압, Bv는 노드(BV)의 전압, Av는 노드(AV)의 전압, Cv는 노드(CV)의 전압, RA는 제1 조정 저항의 저항 값, RB는 제2 조정 저항의 저항 값, R4는 피드백 저항의 저항 값, R3은 제2 연결 저항의 저항 값, RL은 절연저항의 저항 값, 및 RF는 파라미터 저항의 저항 값이다.

다음으로, 노드(CV)에 인가되는 전압(Cv)을 계산하는 수식을 유도하면 다음과 같다. 먼저, 노드(CV)에서 키르히호프(Kirchhoff)의 전류 법칙을 적용하면, 아래 수학식 3에 포함된 첫 번째 행의 수식이 도출된다. 첫 번째 행의 수식을 옴의 법칙에 따라 정리하면 수학식 3의 두 번째 행에 표시된 수식이 얻어진다.

두 번째 행의 수식을 노드(CV)에 인가되는 전압(Cv)에 대해 정리하면 수학식 3의 마지막 행에 표시한 바와 같이 노드(CV)에 인가되는 전압(Cv)의 계산 수식이 얻어진다.

[수학식 3]

상기 수식에 있어서, I_R5는제1 전압 배분 저항에 흐르는 전류, I_R2는 제1 연결 저항(R2)에 흐르는 전류, I_R1은 제2 전압 배분 저항에 흐르는 전류, Vdd는 제1 전압 배분 저항에 인가되는 구동 전압, VDv는 검출 신호 출력단의 출력 전압, Cv는 노드(CV)의 전압, R1은 제2 전압 배분 저항의 저항 값, R2는 제1 연결 저항의 저항 값, R5는 제1 전압 배분 저항의 저항 값이다.

한편, 도 2에 도시한 회로에서, 각 저항들에 대한 저항 비는 션트 저항(RS)을 통해 누출전류의 적어도 일부가 흐를 때 연산 증폭기(OP-amp)로부터 적정한 수준의 전압이 출력되도록 다음과 같이 설정될 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

R2:( R1//R5)= R3:( R4//RA// RB )

R3:R4 =1:1

RA:RB =1:2

(RA// RB ):R4=1:2

도 3은, 도 2에 도시한 절연저항측정장치(1)의 제어부(10)가 스위치(SW)를 온(on) 상태로 제어했을 때 회로를 간략화시킨 등가 회로도이다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 스위치(SW)가 온 상태가 되었을 경우, 절연저항(RL)의 저항 값에 대한 계산식의 유도 과정에 대해 설명한다.

도 3을 참조하면, 절연저항(RL) 및 파라미터 저항(RF)에 흐르는 고전압 배터리(40)의 누출전류는 Im으로, 누출전류 Im으로부터 유래되어 션트 저항(RS)에 흐르는 전류를 IS로, 조정저항(RC)을 통해 흐르는 전류를 I3으로 표시하였다.

고전압 배터리(40)에서 누출전류가 생긴 경우, 스위치(SW)가 온 상태가 되면, 고전압 배터리(40)의 누출전류로부터 유래된 적어도 일부의 전류가 절연저항측정장치(1)의 회로에도 흐를 수 있다.

도 3에 있어서, 조정저항(RC)은 도 2에서 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 신호 출력단(CBv)을 통해 병렬로 연결된 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정(RB)의 등가 저항에 해당한다. 또한, DC 전압인 CXv는 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 신호 출력단(CBv)에서 출력되는 전압 레벨에 따라 등가 저항인 조정저항(RC)에 결과적으로 인가되는 DC 전압을 나타낸다.

DC 전압인 CXv의 크기는 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 출력단(CBv)에서 출력되는 전압 레벨의 조합에 따라 미리 정의되어 메모리부(11)에 저장될 수 있다. 바람직하게, 메모리부(11)는 DRAM, SRAM, ROM, EEPROM, Flash Memory, Register 등과 같이 정보가 저장될 수 있는 디바이스라면 그 종류에 특별한 제한이 없다.

여기서, 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 신호 출력단(CBv)은 제어부(10)에 의해 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 출력할 수 있다.

바람직하게, 제2 하이 전압 신호는 구동 전압(Vdd)과 실질적으로 동일한 크기를 가지는 전압이고, 제2 로우 전압 신호는 접지(Gnd) 전압일 수 있다.

일 측면에 따르면, 조정저항(RC)은, 제1 조정 신호 출력단(CAv)이 제2 하이 전압 신호를 출력하고 제2 조정 신호 출력단(CBv)이 제2 하이 전압 신호를 출력하는 경우, 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)이 모두 하이 전압(Vdd)을 인가하는 DC 전압에 연결된 구조를 가진 회로로부터 결정한 등가 저항과 실질적으로 동일하다.

다른 측면에 따르면, 조정저항(RC)은, 제1 조정 신호 출력단(CAv)이 제2 하이 전압 신호를 출력하고 제2 조정 신호 출력단(CBv)이 제2 로우 전압 신호를 출력하는 경우, 제1 조정 저항(RA)은 하이 전압(Vdd)을 인가하는 DC 전압에 연결되고, 제2 조정 저항(RB)는 로우 전압(Gnd)을 인가하는 접지에 연결된 구조를 가진 회로로부터 결정한 등가 저항과 실질적으로 동일하다.

또 다른 측면에 따르면, 조정저항(RC)은, 제1 조정 신호 출력단(CAv)이 제2 로우 전압 신호를 출력하고, 제2 조정 신호 출력단(CBv)이 제2 하이 전압 신호를 출력하는 경우, 제1 조정 저항(RA)은 로우 전압(Gnd)을 인가하는 접지에 연결되고 제2 조정 저항(RB)는 하이 전압(Vdd)을 인가하는 DC 전압에 연결된 구조를 가진 회로로부터 결정한 등가 저항과 실질적으로 동일하다.

또 다른 측면에 따르면, 조정저항(RC)은, 제1 조정 신호 출력단(CAv)이 제2 로우 전압 신호를 출력하고 제2 조정 신호 출력단(CBv)이 제2 로우 전압 신호를 출력하는 경우, 제1 조정 저항(RA)와 제2 조정 저항(RB)이 모두 로우 전압(Gnd)을 인가하는 접지에 연결된 구조를 가진 회로로부터 결정한 등가 저항과 실질적으로 동일하다.

바람직하게, 제어부(10)는, 고전압 배터리(40)의 누출전류로부터 유래된 적어도 일부의 전류가 션트 저항(RS)을 통해 흘렀을 때 전류측정회로(20)가 션트 저항(RS)의 양쪽 단자 사이에 인가된 전압을 ADC로 안정적으로 출력할 수 있도록 하기 위해, 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 신호 출력단(CBv)에 제2 하이 전압 신호와 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하여 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 신호 출력단(CBv)을 통해 병렬로 연결된 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)과 연결된 연산 증폭기(OP-amp)의 반전 단자(-)에 인가되는 전압을 가변시킨다.

바람직하게, 제어부(10)는, 연산 증폭기(OP-amp)에서 출력되는 전압의 크기를 ADC의 최적 동작 전압 범위 내에 포함되도록 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 신호 출력단(CBv)에서 출력되는 전압 레벨을 조정할 수 있다.

예를 들면, 제어부(10)는 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 신호 출력단(CBv)을 통해 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 미리 정해진 순서의 조합(11, 10, 01, 00)에 따라 선택적으로 출력함으로써, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력 전압이 ADC의 최적 동작 전압 범위인 0.5V 내지 4.5V 범위에 포함되게 할 수 있다.

바람직하게, 위와 같은 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 신호 출력단(CBv)에서 출력되는 전압 신호의 레벨 조정은 연산 증폭기(OP-amp)의 출력 전압이 ADC의 최적 동작 전압 범위를 벗어나는 조건이 성립될 때마다 실행될 수 있다.

한편, 제어부(10)는 제1 조정 신호 출력단(CAv)과 제2 조정 신호 출력단(CBv)에 한정되지 않고, 그 이상의 조정 신호 출력단을 더 구비할 수 있다. 이처럼, 제어부(10)가 더 많은 조정 신호 출력단을 구비할 경우 연산 증폭기(OP-amp)의 출력 전압이 더욱 세밀하게 조정될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 고전압 배터리(40)의 누출전류(Im) 크기를 계산하는 수식은, 스위치(SW), 션트 저항(RS) 및 조정저항(RC)이 서로 연결되는 공통 노드에서 키르히호프(Kirchhoff)의 전류 법칙을 적용하여 얻을 수 있다.

아래 수학식 4에 포함된 수식들 중에서, 첫 번째 행의 수식은 누출전류(Im)의 크기를 계산하는 수식에 해당한다. 또한, 션트 저항(RS)에 흐르는 전류(IS)는 도 3에 표시된 mesh 1 및 mesh 2을 기준으로 키르히호프의 전압법칙(KVL)을 적용하여 2개의 연립 수식을 유도하고 전류(IS)에 대해 연립 수식을 풀면 얻을 수 있다.

아래 수학식 4에 포함된 수식들 중에서 마지막 행의 수식이 션트 저항(RS)을 통해 흐르는 전류(IS)의 크기를 계산하는 수식에 해당한다.

[수학식 4]

상기 수식에 있어서, Im은 고전압 배터리(40)의 누출전류, IS는션트 저항(RS)에 흐르는 전류, I3은 제2 연결 저항(R3)에 흐르는 전류, VDv는 검출 신호 출력단의 출력 전압, EB는 고전압 배터리(40)의 전압, CXv는 제1 및 제2조정 신호 출력단(CAv, CBv)에서 출력되는 전압에 의해 결과적으로 제1 조정 저항(RA) 및 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항인 조정저항(RC)에 인가되는 전압, RS는 션트 저항의 저항 값, RL은 절연저항의 저항 값, RF는 파라미터 저항의 저항 값, Rm은 절연저항 RL과 파라미터 저항 RF의 합산 저항 값, RC는 제1 조정 저항(RA) 및 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항인 조정저항의 저항 값에 해당한다.

한편, 제어부(10)가 스위치(SW)를 온 시킨 상태에서, 시간 간격을 두고 검출 신호 출력단(VDv)에 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호를 각각 인가했을 때 션트 저항(RS)의 양쪽 단자 사이에 인가되는 전압 차이를 제1전압 변화량(ΔV(on))으로 표시하면, 아래의 수학식 5에 포함된 첫 번째, 두 번째 행의 식을 도출할 수 있다.

여기서, 도출된 두 번째 행의 식을 살펴보면, 고전압 배터리(40)의 전압 파라미터(EB)가 소거되어, 고전압 배터리(40)의 전압(EB)의 영향이 사라진 것을 알 수 있다.

수학식 5의 두 번째 식을 Rm에 대해 정리하고, 정리된 식을 Rm=RL+RF라는 식에 대입하면, 마지막 행의 수식과 같이 스위치(SW)가 온 상태에 있을 때 절연저항(RL)의 저항 값을 계산할 수 있는 절연저항 계산식을 얻을 수 있다.

[수학식 5]

상기 수식에 있어서, 제1 전압 변화량(ΔV(on))은 제어부(10)가 스위치(SW)를 온 상태로 제어한 상태에서, 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 서로 다른 시점에 제1 하이 전압 신호 및 제1 로우 전압 신호를 션트 저항(RS)에 인가했을 때, 션트 저항(RS)의 양쪽 단자 사이에 인가되는 전압의 차이에 해당한다.

제1 전압 변화량(ΔV(on))의 계산식에 있어서, IS(VDv_on)은 검출 신호 출력단(VDv)의 출력 전압이 제1 하이 전압 신호인 경우, 션트 저항(RS)에 흐르는 전류(IS)의 크기이다. 또한, IS(VDv_off)는 검출 신호 출력단(VDv)의 출력 전압이 제1 로우 전압 신호인 경우, 션트 저항(RS)에 흐르는 전류(IS)의 크기이다.

또한, ΔCXv는 제어부(10)가 서로 다른 시점에 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 제1 하이 전압 신호 및 제1 로우 전압 신호를 션트 저항(RS)에 인가하는 동안 제1 및 제2조정 신호 출력단(CAv, CBv)에서 출력되는 전압에 의해 결과적으로 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항인 조정저항(RC)에 인가되는 조정 전압 변화량이다.

즉, 조정 전압 변화량(ΔCXv)은, 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 제1 로우 전압 신호가 션트 저항(RS)에 인가되는 동안 조정저항(RC)에 인가되는 전압과, 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 제1 하이 전압 신호가 션트 저항(RS)에 인가되는 동안 조정저항(RC)에 인가되는 전압의 차이에 해당한다.

제어부(10)는 연산 증폭기(OP-amp)의 출력 전압(Bv)의 크기가 ADC의 최적 동작 전압 범위를 벗어나면, 제1 및 제2조정 신호 출력단(CAv, CBv)에서 출력되는 전압의 레벨을 적응적으로 변화시킬 수 있는데, 이 때 변화가 완료된 전압이 조정저항(RC)에 인가되는 전압으로서 고려될 수 있다.

상기 수식에 있어서, RS는 션트 저항의 저항 값, RL은 절연저항의 저항 값, RF는 파라미터 저항의 저항 값, Rm은 절연저항 RL과 파라미터 저항 RF의 합산 저항 값, 및 RC는 제1 조정 저항(RA)와 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항인 조정저항의 저항 값에 해당한다.

제어부(10)는 상기 수학식 5의 마지막 행으로 정의되는 수식을 이용하여 고전압 배터리(40)의 절연저항(RL)의 저항 값을 정량적으로 결정할 수 있다.

절연저항(RL)의 계산식에서, 저항 값들은 미리 정의되어 메모리부(11)에 저장될 수 있다. 또한, Vdd는 구동 전압에 해당한다. 또한, 조정 전압 변화량(ΔCXv)는 제1 및 제2조정 신호 출력단(CAv, CBv)에서 출력되는 전압 레벨의 조합에 의해 미리 결정될 수 있다.

또한, 제어부(10)는, 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 시간 간격을 두고 션트 저항(RS)에 제1 하이 전압 신호 및 제1 로우 전압 신호가 인가될 때, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단과 연결된 ADC를 통해 측정한 전압(Bv)의 차이에 기초하여 제1 전압 변화량(△V(on))을 결정할 수 있다.

또한, 제어부(10)는 제1 전압 변화량(△V(on))을 이용하여 절연저항(RL)의 저항 값을 수학식 5와 같이 미리 정의된 절연저항 계산식으로부터 간단하게 결정할 수 있다.

또한, 제어부(10)는 결정한 절연저항(RL)의 저항 값을 메모리부(11)에 저장하거나 통신 인터페이스를 통해 외부의 제어장치(50)로 출력할 수 있다. 또한, 제어부(10)는 결정한 절연저항(RL)의 크기가 미리 설정한 기준 값보다 작으면 고전압 배터리(40)의 절연이 파괴되었음을 나타내는 경보 메시지를 생성하여 통신 인터페이스를 통해 외부의 제어장치(50)로 전송할 수 있다.

그러면, 외부의 제어장치(50)는 디스플레이를 통해 경보 메시지를 시각적으로 표출하거나, 스피커를 통해 경보 메시지를 청각적으로 표출할 수 있다. 이를 위해, 디스플레이와 스피커는 외부의 제어 장치(50)와 전기적으로 결합될 수 있다.

도 4는 도 2에 도시한 절연저항측정장치(1)의 제어부(10)가 스위치(SW)를 오프(off) 상태로 제어했을 때 도 2의 회로를 간략화시킨 등가 회로도이다.

이하, 도 2 및 도 4를 참조하여 스위치(SW)가 오프 상태가 되었을 때 고전압 배터리(40)의 절연저항(RL)을 구하는데 사용되는 절연저항 계산식의 유도 과정에 대해서 설명한다.

도 4를 참조하면, 션트 저항(RS)에 흐르는 전류를 IS로, 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항인 조정저항(RC)에 흐르는 전류를 I3으로 표시하였다.

도 4에 표시된 mesh 3을 기준으로 키르히호프의 전압법칙(KVL)을 적용하면, 아래의 수학식 6에 포함된 첫 번째 행의 수식을 유도할 수 있다.

션트 저항(RS)에 흐르는 전류(IS)는 두 번째 행의 식을 이용하여, 세 번째 행의 수식과 같이 도출할 수 있다.

제어부(10)가 스위치(SW)를 오프시킨 상태에서 시간 간격을 두고 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 션트 저항(RS) 측으로 제3 하이 전압 신호(Vdd) 및 제3 로우 전압 신호를 인가했을 때 션트 저항(RS)의 양쪽 단자에 인가되는 전압의 차이인 제2전압 변화량(ΔV(off))는 아래의 수학식 6에 포함된 마지막 행의 식으로 결정할 수 있다.

[수학식 6]

상기 수식에 있어서, CXv는 검출 신호 출력단(VDv)의 출력 전압이 제3 하이 전압 신호 또는 제3 로우 전압 신호일 때, 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항인 조정저항(RC)에 인가되는 전압이다.

여기서, 연산 증폭기(OP-amp)에서 출력되는 전압(Bv)의 크기가 ADC의 최적 동작 전압 범위를 벗어나면, CXv는 제어부(10)가 제1 및 제2조정 신호 출력단(CAv, CBv)에서 출력되는 전압 레벨을 조정함에 따라 변화될 수 있다.

또한, 조정 전압 변화량(△CXv)는 제어부(10)가 스위치(SW)를 오프시킨 상태에서 시간 간격을 두고 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 션트 저항(RS) 측으로 제3 하이 전압 신호 및 제3 로우 전압 신호를 인가하는 동안 제1 및 제2조정 신호 출력단(CAv, CBv)으로부터 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항인 조정저항(RC)에 인가되는 조정 전압 CXv의 변화량에 해당한다.

또한, IS는션트 저항(RS)에 흐르는 전류, IS(VDv_on)은 검출 신호 출력단(VDv)의 출력 전압이 제3 하이 전압 신호인 경우 션트 저항(RS)을 통해 흐르는 전류이고, IS(VDv_off)는 검출 신호 출력단(VDv)의 출력 전압이 제3 로우 전압 신호인 경우 션트 저항(RS)을 통해 흐르는 전류를 나타낸다.

또한, RS는 션트 저항의 저항 값, RC는 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항인 조정저항의 저항 값이다.

또한, 제2 전압 변화량(ΔV(off))는 제어부(10)가 스위치(SW)를 오프시킨 상태에서 시간 간격을 두고 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 션트 저항(RS)으로 제3 하이 전압 신호 및 제3 로우 전압 신호을 인가했을 때 션트 저항(RS)에 인가되는 전압의 변화량이다.

제어부(10)는, 스위치(SW)를 오프시킨 상태에서 시간 간격을 두고 검출 신호 출력단(VDx)을 통해 션트 저항(RS) 측에 제3 하이 전압 신호와 제3 로우 전압 신호를 인가하고, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단과 연결된 ADC를 통해 제2 전압 변화량(ΔV(off))을 측정할 수 있다.

한편, 스위치(SW)가 온 상태일 때 연산 증폭기(OP-amp)를 통해 측정된 제1 전압 변화량(△V(on))과 스위치(SW)가 오프 상태일 때 연산 증폭기(OP-amp)를 통해 측정된 제2 전압 변화량(△V(off))의 차이를 제3 전압 변화량(ΔVX)이라고 정의하면, 제3 전압 변화량(ΔVX)는 아래의 수학식 7에 포함된 첫 번째, 두 번째 행의 수식으로 나타낼 수 있다.

여기서, 수학식 5의 첫 번째, 두 번째 행의 수식을 제1 전압 변화량(ΔV(on))에 대입하고 수학식 6의 마지막 행의 수식을 제2 전압 변화량(ΔV(off))에 대입하면, 수학식 7의 세 번째 행의 수식이 얻어진다.

또한, 세 번째 행의 수식을 Rm에 대해 정리하면, 수학식 7의 네 번째 행의 수식이 얻어진다. 또한, Rm은 절연저항(RL)과 파라미터 저항(RF)의 합산 저항 값에 해당하므로, 네 번째 행의 수식으로부터 파라미터 저항(RF)의 저항 값을 감산하면 수학식 7의 다섯 번째 행과 같이 절연저항(RL)의 저항 값을 정량적으로 결정할 수 있는 계산식을 얻을 수 있다.

[수학식 7]

상기 수식에 있어서, ΔV(on), ΔV(off), ΔVX 및 ΔCXv는 앞서 정의된 바와 실질적으로 동일하다.

또한, RS는 션트 저항의 저항 값, RC는 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항인 조정저항의 저항 값, RL은 절연저항의 저항 값, RF는 파라미터 저항의 저항 값, Rm은 절연저항(RL)과 파라미터 저항(RF)의 합산 저항 값에 해당한다.

제어부(10)는, 스위치(SW)를 온 상태 및 오프 상태로 제어하면서 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단과 연결된 ADC를 통해서 제1 전압 변화량(ΔV(on)) 및 제2 전압 변화량(ΔV(off))을 결정할 수 있다.

즉, 제1 전압 변화량(ΔV(on))은 스위치(SW)가 온 상태일 때 연산 증폭기(OP-amp)의 출력 전압 변화량에 해당하고, 제2 전압 변화량(ΔV(off))는 스위치(SW)가 오프상태일 때 연산 증폭기(OP-amp)의 출력 전압 변화량에 해당한다. 또한, 제어부(10)는 ΔV(on) 및 ΔV(off)로부터 ΔVX를 결정할 수 있다.

또한, 제어부(10)는 미리 정의된 저항 값과 구동 전압(Vdd), 제1 전압 변화량(ΔV(on)) 및 제2전압 변화량(ΔV(off))로부터 계산된 제3 전압 변화량(ΔVX) 및 제1 및 제2조정 신호 출력단(CAv, CBv)에서 출력되는 전압 레벨의 변화에 따라 결정되는 조정 전압 변화량(ΔCXv)을 상기 수학식 7의 절연저항 계산식에 대입하여 절연저항(RL)의 저항 값을 정량적으로 결정할 수 있다.

제어부(10)는 스위치(SW)가 오프 상태일 때 결정한 절연저항(RL)의 저항 값을 메모리부(11)에 저장할 수 있다. 또한, 제어부(10)는 절연저항(RL)의 저항 값이 미리 설정한 기준 값보다 작으면 경보 메시지를 생성하여 통신 인터페이스를 통해 외부의 제어 장치(50)로 출력할 수 있다.

외부의 제어 장치(50)는, 제어부(10)로부터 경보 메시지를 수신하면 디스플레이를 통해 고전압 배터리(40)의 절연이 파괴되었음을 의미하는 메시지를 시각적으로 표출하거나 스피커를 통해 청각적으로 표출할 수 있다.

그러면 이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 제어부(10)가 절연저항(RL)의 저항 값을 결정하는 방법을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 5 및 도 6은 스위치(SW)가 온 상태에 있을 때 제어부(10)가 절연저항(RL)의 저항 값을 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.

먼저, 단계 S10에서, 제어부(10)는 스위치 제어단자(on/off)를 통해 스위치(SW)를 온 상태로 제어한다.

이어서, 단계 S20에서, 제어부(10)는 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 션트 저항(RS)으로 제1 하이 전압 신호를 인가하고, 단계 S30에서 제1 및 제2조정 신호 출력단(CAv,CBv)에 미리 설정된 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 인가한다.

이어서, 단계 S40에서, 제어부(10)는 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단과 연결된 ADC를 통해 션트 저항(RS)의 양쪽 단자 사이에 인가된 전압(Bv₁)을 측정한다.

이어서, 단계 S50에서, 제어부(10)는 전압(Bv₁)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속하는지 판별한다.

만약, 단계 S50에서 전압(Bv₁)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속한다고 판별되면, 제어부(10)는 프로세스를 다음 단계로 이행한다.

바람직하게, ADC의 구동 전압이 5V일 때, 최적 동작 전압 범위는 0.5V 내지 4.5V일 수 있다.

반면, 단계 S50에서 전압(Bv₁)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속하지 않는다고 판별되면, 제어부(10)는 프로세스를 단계 S60으로 이행한다. 즉, 단계 S60에서, 제어부(10)는 미리 결정된 신호 조합 순서에 따라 제1 및 제2 조정 신호 출력단(CAv,CBv)의 전압 레벨을 조정하고, 다시 단계 S40으로 이행하여 전압(Bv₁) 측정 과정과 측정된 전압(Bv₁)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속하는지 여부를 판별한다. 바람직하게, 단계 S40, S50 및 S60의 실행은, 측정된 전압(Bv₁)이 ADC의 최적 동작 전압 범위 내에 속할 때까지 반복된다.

단계 S50에서 전압(Bv₁)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속한다고 판별되면, 제어부(10)는 단계 S70에서 검출 신호 출력단(VDv)을 통해 션트 저항(RS)에 제1 로우 전압 신호를 인가한다.

이어서, 단계 S80에서, 제어부(10)는 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단과 연결된 ADC를 통해 션트 저항(RS)의 양쪽 단자 사이에 인가되는 전압(Bv₀)을 측정한다.

이어서, 단계 S90에서, 제어부(10)는 전압(Bv₀)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속하는지 판별한다.

만약, 단계 S90에서 전압(Bv₀)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속한다고 판별되면, 제어부(10)는 프로세스를 다음 단계로 이행한다. 반면, 단계 S90에서 전압(Bv₀)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속하지 않는다고 판별되면, 제어부(10)는 프로세스를 단계 S100으로 이행한다.

단계 S100에서, 제어부(10)는 미리 결정된 신호 조합 순서에 따라 제1 및 제2조정 신호 출력단(CAv,CBv)의 전압 레벨을 조정하고, 다시 단계 S80으로 이행하여 전압(Bv₀) 측정 과정과 측정된 전압(Bv₀)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속하는지 여부를 판별한다. 바람직하게, 단계 S80, S90 및 S100의 실행은, 측정된 전압(Bv₀)이 ADC의 최적 동작 전압 범위 내에 속할 때까지 반복된다.

단계 S90에서 전압(Bv₀)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속한다고 판별되면, 제어부(10)는 단계 S110에서 단계 S40을 통해 측정한 전압(Bv₁)과 단계 S80을 통해 측정한 전압(Bv₀)의 차이에 해당하는 제1 전압 변화량(△V(on))을 결정한다.

이어서, 단계 S120에서, 제어부(10)는 측정된 전압(Bv₁)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속하게 만드는 제1 및 제2조정 신호 출력단(Cav, CBv)의 신호 조합으로부터 조정저항(RC)에 인가되는 조정 전압 CXv₁을 결정한다. 또한 제어부(10)는 측정된 전압(Bv₀)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속하게 만드는 제1 및 제2조정 신호 출력단(Cav, CBv)의 신호 조합으로부터 조정저항(RC)에 인가되는 조정 전압 CXv₀을 결정하고, CXv₁ 및 CXv₀으로부터 조정 전압 변화량(△CVx)를 결정한다.

여기서, CXv₁은 측정된 전압(Bv₁)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속하게 만드는 제1 및 제2조정 신호 출력단(Cav, CBv)의 신호 조합이 제1 조정 저항(RA) 및 제2 조정 저항(RB)에 인가될 경우 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항에 해당하는 조정저항(RC)에 인가되는 DC 전압을 나타낸다.

또한, CXv₀은 측정된 전압(Bv₀)이 ADC의 최적 동작 전압 범위에 속하게 만드는 제1 및 제2조정 신호 출력단(Cav, CBv)의 신호 조합이 제1 조정 저항(RA) 및 제2 조정 저항(RB)에 인가될 경우 제1 조정 저항(RA)과 제2 조정 저항(RB)의 등가 저항에 해당하는 조정저항(RC)에 인가되는 DC 전압을 나타낸다.

상기 DC 전압의 크기는 실험을 통해 제1 및 제2조정 신호 출력단(Cav, CBv)의 신호 조합에 따라서 미리 결정되어 메모리부(11)에 저장될 수 있고, 제어부(10)는 전압(Bv₀, Bv₁)의 측정에 적용된 제1 및 제2조정 신호 출력단(Cav, CBv)의 신호 조합을 식별하고 메모리부(11)를 참조하여 식별된 신호 조합에 대응되는 CXv₀ 및 CXv₁을 결정할 수 있다.

이어서, 단계 S130에서, 제어부(10)는 결정된 제1 전압 변화량(△V(on))과 조정 전압 변화량(△CVx) 그리고 미리 정의된 저항 값들 및 구동 전압(Vdd)을 이용하여 수학식 5의 절연저항 계산식으로부터 절연저항(RL)의 저항 값을 정량적으로 결정한다.

이어서, 단계 S140에서, 제어부(10)는, 결정된 절연저항(RL)의 저항 값을 메모리부(11)에 저장하거나, 외부의 제어 장치(50)로 출력할 수 있다.

또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 제어부(10)는 단계 S130에서 결정된 절연저항(RL)의 저항 값이 미리 설정한 기준 값보다 작으면 고전압 배터리(40)의 절연이 파괴되었음을 나타내는 경보 메시지를 생성하여 통신 인터페이스를 통해 외부의 제어 장치(50)로 출력할 수 있다.

그러면 외부의 제어 장치(50)는 경보 메시지를 디스플레이를 통해서 시각적으로 표출하거나 스피커를 통해서 청각적으로 표출할 수 있다.

도 7 및 도 8은 스위치(SW)가 오프 상태에 있을 때 절연저항(RL)의 저항 값을 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.

먼저, 제어부(10)는, 스위치 제어 단자(on/off)를 통해 스위치(SW)를 오프 상태로 제어한다.

그런 다음, 제어부(10)는, 단계 P20 내지 단계 P100을 순차적으로 진행하여 시간 간격을 두고 검출 신호 출력단(VDx)을 통해 션트 저항(RS)으로 제3 하이 전압 신호 및 제3 로우 전압 신호를 인가하고, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단과 연결된 ADC를 통해 ADC의 최적 동작 전압 범위 내에서 션트 저항(RS)의 양쪽 단자에 인가되는 전압(Bv₁, Bv₀)을 측정한다. 여기서, 전압(Bv₁)은 검출 신호 출력단(VDx)을 통해 제3 하이 전압 신호가 출력될 때, 션트 저항(RS)의 양쪽 단자에 인가되는 전압이고, 전압(Bv₀)은 검출 신호 출력단(VDx)을 통해 제3 로우 전압 신호가 출력될 때, 션트 저항(RS)의 양쪽 단자에 인가되는 전압이다.

단계 P20 내지 단계 P100은 앞서 설명한 단계 S20 내지 S100 단계와 실질적으로 동일하므로 반복적인 설명은 생략하기로 한다.

전압(Bv₁, Bv₀)의 측정이 완료된 후, 제어부(10)는 단계 P110에서 측정된 2개의 전압(Bv₁, Bv₀)으로부터 제2전압 변화량(△V(off))를 결정한다. 또한, 스위치(SW)가 온 상태에 있을 때 단계 S110에서 결정한 제1 전압 변화량(△V(on))과 제2 전압 변화량(△V(off))의 차이에 해당하는 제3 전압 변화량(△VX)을 결정한다.

이어서, 단계 P120에서, 제어부(10)는 단계 S120과 실질적으로 동일한 방식으로 조정 전압 변화량(△CVx)를 결정한다.

이어서, 단계 P130에서, 제어부(10)는 결정된 제3 전압 변화량(△VX)와 조정 전압 변화량(△CVx) 그리고 미리 정의된 저항 값들 및 구동 전압(Vdd)을 이용하여 수학식 7의 절연저항 계산식으로부터 절연저항(RL)의 저항 값을 정량적으로 결정한다.

이어서, 단계 P140에서, 제어부(10)는, 결정된 절연저항(RL)의 저항 값을 메모리부(11)에 저장하거나, 외부의 제어 장치(50)로 출력할 수 있다.

또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 제어부(10)는 단계 P130에서 결정된 절연저항(RL)의 저항 값이 미리 설정한 기준 값보다 작으면 고전압 배터리(40)의 절연이 파괴되었음을 나타내는 경보 메시지를 생성하여 통신 인터페이스를 통해 외부의 제어 장치(50)로 출력할 수 있다.

본 발명에서, 상기 제어부(10)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다.

상기 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다.

또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

상기 제어부(10)는, 개시된 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(10)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 양태를 설명함에 있어서, '~부'라고 명명된 구성 요소들은 물리적으로 구분되는 요소들이라고 하기 보다 기능적으로 구분되는 요소들로 이해되어야 한다. 따라서 각각의 구성요소는 다른 구성요소와 선택적으로 통합되거나 각각의 구성요소가 제어 로직(들)의 효율적인 실행을 위해 서브 구성요소들로 분할될 수 있다. 하지만 구성요소들이 통합 또는 분할되더라도 기능의 동일성이 인정될 수 있다면 통합 또는 분할된 구성요소들도 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 당업자에게 자명하다.

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

배터리의 절연저항을 측정하는 장치로서,

일단이 상기 배터리의 음극 단자와 전기적으로 연결된 파라미터 저항;

상기 파라미터 저항에 흐르는 배터리의 누출전류의 적어도 일부 전류가 흐를 수 있도록 상기 파라미터 저항과 연결 가능한 션트 저항과, 상기 션트 저항의 양쪽 단자와 연결되어 상기 션트 저항의 양단 전압을 검출하여 출력하는 연산 증폭기를 포함하는 전류검출회로; 및

상기 파라미터 저항과 상기 션트 저항 사이에 연결된 스위치를 온 또는 오프 상태로 제어하는 스위치 제어단자와, 상기 션트 저항에 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하는 검출 신호 출력단과, 상기 연산 증폭기에 조정 전압 신호를 인가하여 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 미리 설정된 범위 내로 조절하는 조정 신호 출력단과, 상기 연산 증폭기의 출력단과 연결된 ADC와, 상기 션트 저항에 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호가 인가되었을 때 상기 ADC를 통해 측정되는 상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제1 전압 변화량을 파라미터로서 포함하고 있는 미리 정의된 절연저항 계산식을 이용하여 상기 배터리의 절연저항을 결정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항측정장치
제1항에 있어서,

상기 조정 신호 출력단은 제2 하이 전압 신호와 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 출력하는 제1 및 제2조정 신호 출력단을 포함하고,

상기 전류검출회로는, 상기 제1 및 제2 조정 신호 출력단과 각각 연결된 제1 및 제2 조정 저항을 포함하고,

상기 제1 및 제2 조정 저항은 상호 병렬 연결되고 일단이 상기 연산 증폭기의 반전 단자에 연결된 것을 특징으로 하는 절연저항측정장치.
제2항에 있어서, 상기 전류검출회로는, 상기 션트 저항의 일단을 상기 연산 증폭기의 비반전 단자에 연결하는 제1 연결 저항과, 상기 션트 저항의 타단을 상기 연산 증폭기의 반전 단자에 연결하는 제2 연결 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항측정장치.
제2항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 스위치를 온 상태로 제어한 상태에서, 상기 검출 신호 출력단을 통해 시간 간격을 두고 상기 션트 저항에 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호를 인가하도록 구성되고,

상기 션트 저항에 상기 제1 하이 전압 신호와 상기 제1 로우 전압 신호가 인가될 때, 상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제1 전압 변화량을 ADC를 통해 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절연저항측정장치.
제4항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 스위치를 오프 상태로 제어한 상태에서, 상기 검출 신호 출력단을 통해 시간 간격을 두고 상기 션트 저항에 제3 하이 전압 신호와 제3 로우 전압 신호를 인가하도록 구성되고,

상기 션트 저항에 상기 제3 하이 전압 신호와 상기 제3 로우 전압이 인가될 때 상기 ADC를 통해 측정되는 상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제2 전압 변화량을 결정하도록 구성되고,

상기 제1 전압 변화량과 상기 제2 전압 변화량의 차이에 해당하는 제3 전압 변화량을 결정하도록 구성되고,

상기 제3 전압 변화량을 파라미터로서 포함하고 있는 미리 정의된 절연저항 계산식을 이용하여 상기 배터리의 절연저항을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절연저항측정장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 ADC를 통해 측정되는 상기 연산 증폭기의 출력 전압이 상기 ADC의 미리 설정된 동작 전압 범위에 속하지 않으면, 상기 출력 전압이 상기 미리 설정된 동작 전압 범위에 속할 때까지 상기 제1 및 제2 조정 신호 출력단을 통해 상기 제1 조정 저항 및 상기 제2 조정 저항에 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절연저항측정장치.
제2항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 조정 신호 출력단을 통해 상기 제1 조정 저항 및 상기 제2 조정 저항에 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절연저항측정장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 미리 정의된 절연저항 계산식은,

상기 검출 신호 출력단을 통해 상기 션트 저항에 하이 전압 신호와 로우 전압 신호가 인가될 때, 상기 제1 및 제2 조정 신호 출력단을 통해 출력되는 전압 신호의 레벨에 따라 제1 조정 저항 및 제2 조정 저항의 등가 저항에 인가되는 조정 전압 변화량을 파라미터로서 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 절연저항측정장치.
제1항에 있어서,

상기 절연저항의 저항 값이 저장되는 메모리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항측정장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 상기 절연저항의 저항 값을 외부의 제어장치로 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절연저항측정장치.
배터리의 음극 단자와 연결된 파라미터 저항, 션트 저항, 상기 파라미터 저항과 상기 션트 저항 사이에 설치된 스위치, 상기 션트 저항의 양쪽 단자와 연결된 연산 증폭기 및 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 조정할 수 있도록 상기 연산 증폭기의 입력 단자들 중 적어도 하나와 결합된 조정 저항을 이용하여 배터리의 절연저항을 결정하는 방법에 있어서,

(a) 상기 스위치를 온 상태로 제어하는 단계;

(b) 상기 션트 저항에 시간 간격을 두고 제1 하이 전압 신호와 제1 로우 전압 신호를 인가했을 때 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 측정하는 단계;

(c) 상기 조정 저항의 일단에 조정 전압 신호를 인가하여 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 조정하는 단계;

(d) 상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제1 전압 변화량을 결정하는 단계; 및

(e) 상기 제1 전압 변화량을 파라미터로서 포함하고 있는 미리 정의된 절연저항 계산식을 이용하여 상기 배터리의 절연저항을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항측정방법.
제11항에 있어서,

상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 단계;

상기 검출 신호 출력단을 통해 시간 간격을 두고 상기 션트 저항에 제3 하이 전압 신호와 제3 로우 전압 신호를 인가하는 단계;

상기 제3 하이 전압 신호와 상기 제3 로우 전압 신호를 인가했을 때 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 측정하는 단계;

상기 조정 저항의 일단에 조정 전압 신호를 인가하여 상기 연산 증폭기의 출력 전압을 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 조정하는 단계;

상기 연산 증폭기의 출력 전압에 대한 제2 전압 변화량을 결정하는 단계;

상기 제1 전압 변화량과 상기 제2 전압 변화량의 차이에 해당하는 제3 전압 변화량을 결정하는 단계; 및

상기 제3 전압 변화량을 파라미터로서 포함하고 있는 미리 정의된 절연저항 계산식을 이용하여 상기 배터리의 절연저항을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항측정방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 조정 저항은 적어도 병렬로 연결된 2개의 조정 저항을 포함하고,

각 조정 저항의 일단은 상기 연산 증폭기의 반전 단자에 연결되고,

상기 연산 증폭기의 출력 전압이 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 각 조정 저항에 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항측정방법.
제13항에 있어서,

상기 연산 증폭기의 출력 전압이 미리 설정된 전압 범위에 속하지 않으면, 상기 연상 증폭기의 출력 전압이 상기 미리 설정된 전압 범위에 속할 때까지 각 조정 저항에 제2 하이 전압 신호 또는 제2 로우 전압 신호를 선택적으로 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항측정방법.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 미리 정의된 절연저항 계산식은,

상기 션트 저항에 하이 전압 신호가 인가될 때와 로우 전압 신호가 인가될 때를 기준으로, 조정 저항에 인가되는 조정 전압 변화량을 파라미터로서 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 절연저항측정방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,

메모리부에 상기 절연저항의 저항 값을 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항측정방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 절연저항의 저항 값을 외부의 제어장치로 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연저항측정방법.