KR101610921B1 - Apparatus for measuring isolation resistance using selective switching and method thereof - Google Patents

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KR101610921B1 KR1020140165509A KR20140165509A KR101610921B1 KR 101610921 B1 KR101610921 B1 KR 101610921B1 KR 1020140165509 A KR1020140165509 A KR 1020140165509A KR 20140165509 A KR20140165509 A KR 20140165509A KR 101610921 B1 KR101610921 B1 KR 101610921B1
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박재성
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Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for measuring insulation resistance by using selective switching. The apparatus according to an embodiment of the present specification comprises: at least one first distribution resistor which is connected to one terminal of a battery in series; a voltage measurement circuit which has a measurement element, and measures voltage between both ends of measurement element; first and second switches which are connected between the first distribution resistor and the voltage measurement circuit; a first capacitor of which one side is connected between the first and second switches in parallel and the other side is connected to the ground; and a control unit which turns on the first and second switches to block noise flowing in from one side terminal of the battery through the first capacitor, and controls the voltage measurement circuit to measure the first voltage to measure insulation resistance.

Description

선택적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 장치 및 방법{APPARATUS FOR MEASURING ISOLATION RESISTANCE USING SELECTIVE SWITCHING AND METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and method for measuring insulation resistance using selective switching,

본 명세서는 선택적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압 배터리와 연결된 스위치를 턴온(Turn-ON)시킬 때, 순간적으로 유입되는 고전압 노이즈를 효율적으로 차단하고 절연 내압을 높일 수 있는, 선택적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for measuring insulation resistance using selective switching, and more particularly, to an apparatus and method for measuring insulation resistance using selective switching. More particularly, when turning on a switch connected to a high- And more particularly, to an apparatus and method for measuring insulation resistance using selective switching.

최근 고전압의 배터리를 사용하는 산업기기, 가정기기 및 자동차 등 다양한 장치가 등장하고 있으며 특히 자동차 기술분야에서는 고전압 배터리 사용이 더욱 활발해지고 있다. In recent years, various devices such as industrial devices, home appliances and automobiles using high-voltage batteries have appeared, and especially in the field of automobile technology, the use of high-voltage batteries is becoming more active.

가솔린이나 중유 등의 화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid electric Vehicle)의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.Automobiles that use internal combustion engines that use fossil fuels such as gasoline or heavy oil as the main fuel have a serious impact on pollution such as air pollution. Therefore, in recent years, efforts have been made to develop electric vehicles or hybrid electric vehicles (HEVs) to reduce pollution.

전기자동차(EV: electric Vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 즉, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 가솔린 자동차보다 먼저 개발되었으나, 배터리의 무거운 중량 및 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 에너지 및 환경 문제가 심각해지면서 1990년대부터 실용화를 위한 연구가 시작하였다.Electric vehicles (EVs) are vehicles that do not use petroleum fuels and engines but use electric batteries and electric motors. In other words, although an electric vehicle that drives a car by rotating an electric motor that is stored in a battery has been developed before a gasoline car, it has not been put into practical use due to problems such as a heavy weight of a battery and a time required for charging. Recently, And research for commercialization began in the 1990s.

한편, 최근 배터리 기술이 비약적으로 발전하면서 전기자동차 및 화석연료와 전기에너지를 적응적으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV)가 상용화되고 있다.On the other hand, hybrid technology (HEV) that uses electric vehicles, fossil fuels and electric energy adaptively is being commercialized as battery technology has been developed remarkably.

HEV는 가솔린과 전기를 함께 동력원으로 사용하기 때문에 연비 개선 및 배기가스 저감 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있다. 이러한 HEV도 가솔린 자동차와의 가격 차이를 어떻게 극복하느냐가 관건으로서, 2차 전지 탑재량을 전기자동차의 1/3수준까지 낮출 수 있어 완전한 전기 자동차로 진화하는 중간 역할을 할 것으로 기대되고 있다.Since HEV uses both gasoline and electricity as power sources, it is receiving positive reviews in terms of fuel efficiency improvement and emission reduction. It is expected that HEV will play an intermediate role in evolving into a full electric vehicle because it is important to overcome the price difference with gasoline automobile by reducing the amount of secondary battery to one third of that of electric cars.

이러한 전기 에너지를 이용하는 HEV 및 EV 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.Since HEV and EV vehicles using such electric energy use a battery in which a plurality of rechargeable secondary cells are packed as a main power source, there is no exhaust gas and noise is small. have.

이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 뿐만 아니라, 각 전지 셀을 센싱하는 셀 센싱 IC의 상태를 모니터링하여 해당 셀의 안정적인 컨트롤이 가능한 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)이 절실히 요구되는 실정이다.Since the performance of a battery using the electric energy directly affects the performance of the vehicle, it is necessary to measure the voltage of each battery cell, the voltage and current of the entire battery, and to efficiently manage charge and discharge of each battery cell However, a battery management system (BMS: Battery Management System) is required to monitor the state of a cell sensing IC that senses each battery cell and to control the corresponding cell stably.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing a battery management system according to the prior art.

도 1을 참조하면, 차량용 배터리 관리 시스템(100)은 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 스택(10), 차량 전자 장치(20) 및 배터리 제어장치(30)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a vehicle battery management system 100 includes a battery stack 10 including a plurality of battery modules, a vehicle electronic device 20, and a battery control device 30.

배터리 스택(10)은 복수의 배터리 모듈(11, 12)을 포함하며, 배터리 모듈(11, 12)은 복수의 배터리 셀을 포함한다. 배터리 스택(10)은 충전된 고전압 직류 전력을 모터 등의 차량 전자 장치(20)에 공급한다.The battery stack 10 includes a plurality of battery modules 11 and 12, and the battery modules 11 and 12 include a plurality of battery cells. The battery stack 10 supplies the charged high voltage direct current power to the vehicle electronic device 20 such as a motor.

배터리 제어장치(30)는 복수의 MCU(31, 32)와 상기 MCU를 제어하는 BCU(33)를 포함할 수 있다. 배터리 제어장치(30)는 배터리 스택과 연결되어 배터리 스택(10)의 충방전 상태를 모니터링하고, 배터리 스택(10)의 충방전 동작을 제어한다.The battery control device 30 may include a plurality of MCUs 31 and 32 and a BCU 33 for controlling the MCU. The battery control device 30 is connected to the battery stack to monitor the charge / discharge state of the battery stack 10, and controls the charge / discharge operation of the battery stack 10. [

한편, 고전압 배터리를 사용하는 하이브리드카나 전기자동차는 비상사태 발생 시 자동적으로 메인 고전압 배터리의 전원을 차단하는 시스템을 갖추고 있다. 이때, 비상사태라 함은 관련부품의 노후화에 의한 과도한 누전 또는 절연파괴 등과 외부적인 충격에 의한 부품파괴로 생겨나는 쇼트로 인한 과도한 누전 또는 절연파괴 등을 말한다.On the other hand, hybrid cars and electric vehicles using high voltage batteries have a system that automatically turns off the main high voltage battery in the event of an emergency. In this case, emergency refers to excessive short circuit or insulation breakdown due to short circuit caused by excessive short circuit or insulation break due to aging of the related parts, or component breakage due to external impact.

그리고 차량에 비상사태가 발생되면 BMS(Battery Management System)나 HCU(Hybrid Control Unit) 등의 고전압 부품을 제어하는 상위의 부품에서 메인 전원을 차단하도록 하는 명령을 내려 전원을 단속하게 된다. 이때, 고전압 관련 부품은 전원을 연결해 주는 선로의 전압과 전류를 일련의 프로그램 또는 센서를 통해 모니터링 하여 정상범위를 벗어난 전압, 전류가 검출되거나 허용치 이상의 누설전류가 있는 경우, 그리고 허용치 이상의 절연저항 파괴 등이 있는 경우에 CAN 통신 또는 시그널 전송을 통하여 메인 전원을 차단하게 된다.When an emergency occurs in the vehicle, a command to cut off the main power from the higher-level parts for controlling the high-voltage parts such as the BMS (Battery Management System) and the HCU (Hybrid Control Unit) is issued and the power is interrupted. In this case, the high voltage related parts are monitored by voltage or current of the line connecting the power supply through a series of programs or sensors, so that when voltage or current outside the normal range is detected, or leakage current is over the allowable value, The main power is cut off through CAN communication or signal transmission.

이와 같이, 고전압 배터리를 사용하는 하이브리드 차량에 있어서 절연저항의 측정은 매우 중요하다.Thus, measurement of insulation resistance is very important in a hybrid vehicle using a high-voltage battery.

여기에서 고전압 배터리와 하이브리드 차량 간의 누설전류를 측정하는 방법으로 절연을 파괴하고 강제로 직류전류를 흐르게 하는 방법이 있는데, 이러한 방법은 절연저항을 측정하는 동안 절연이 파괴된다는 단점이 있다.Here, there is a method of measuring the leakage current between a high-voltage battery and a hybrid vehicle to destroy the insulation and force the direct current to flow. This method has a disadvantage in that the insulation breaks down while measuring the insulation resistance.

또한, 스위치들을 제어하는 제어 신호에 오류가 발생하여 배터리의 양극 및 음극 단자 사이에 설치된 스위치들이 선택적으로 턴온되지 않고 동시에 턴온되면, 배터리의 양극 및 음극 단자가 직접적으로 연결되어 큰 전류가 흐르게 될 수 있다. 따라서 배터리의 양극 및 음극 단자 사이에 설치된 스위치들이 동시에 턴온되지 않게 제어하여 배터리가 쇼트되는 것을 방지하기 위한 기술이 필요한 상황이다.Also, when an error occurs in a control signal for controlling the switches and the switches installed between the positive and negative terminals of the battery are turned on at the same time without being selectively turned on, the positive and negative terminals of the battery are directly connected, have. Therefore, there is a need for a technique to prevent short-circuiting of the battery by controlling the switches installed between the positive and negative terminals of the battery so that they are not turned on at the same time.

본 명세서의 실시 예들은 고전압 배터리와 연결된 스위치를 턴온(Turn-ON)시킬 때, 순간적으로 유입되는 고전압 노이즈를 효율적으로 차단하고 절연 내압을 높일 수 있는, 선택적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an apparatus and method for measuring insulation resistance using selective switching that can effectively block instantaneous high voltage noise and increase insulation withstand voltage when a switch connected to a high voltage battery is turned on .

또한, 본 명세서의 실시 예들은 고전압 배터리와 연결된 제1 및 제2 스위치와 그 스위치들 사이에 연결된 커패시터를 통해 순간적으로 유입되는 고전압 노이즈를 효율적으로 차단하고 절연 내압을 높일 수 있는, 선택적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.In addition, the embodiments of the present invention can also be applied to a high-voltage battery using first and second switches connected to a high-voltage battery, selective switching capable of efficiently blocking high-voltage noise instantaneously introduced through a capacitor connected between the switches, To an apparatus and method for measuring insulation resistance.

또한, 본 명세서의 실시 예들은 고전압 배터리와 연결된 제1 및 제2 스위치를 동시에 온(ON)시키거나 순차적으로 온(ON)시킴으로써, 고전압 노이즈를 효율적으로 차단하고 절연 내압을 높일 수 있는, 선택적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.Further, the embodiments of the present invention can be applied to the case where the first switch and the second switch connected to the high voltage battery are simultaneously turned on or sequentially turned on, thereby selectively blocking high voltage noise and increasing the withstand voltage, And more particularly, to an apparatus and method for measuring an insulation resistance using the same.

본 명세서의 제1 측면에 따르면, 배터리의 일측 단자에 직렬로 연결되는 적어도 하나의 제1 분배 저항; 측정 소자를 구비하고, 상기 구비된 측정 소자의 양단 간의 전압을 측정하는 전압 측정회로; 상기 제1 분배 저항과 상기 전압 측정회로 사이에 연결된 제1 및 제2 스위치; 상기 제1 및 제2 스위치 사이에 일측이 병렬로 연결되고 타측이 접지와 연결되는 제1 커패시터; 및 상기 제1 및 제2 스위치를 온(ON)시켜 상기 제1 커패시터를 통해 상기 배터리의 일측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하고, 상기 전압 측정회로를 통해 제1 전압을 측정하여 절연 저항을 측정하는 제어부를 포함하는 절연 저항 측정 장치가 제공될 수 있다.According to a first aspect of the present disclosure there is provided a battery comprising: at least one first distribution resistor connected in series to one terminal of a battery; A voltage measuring circuit having a measuring element and measuring a voltage between both ends of the measuring element; First and second switches connected between the first distribution resistor and the voltage measurement circuit; A first capacitor having one side connected in parallel and the other side connected to a ground between the first and second switches; And turning off the first and second switches to cut off noise introduced from one terminal of the battery through the first capacitor, measure the first voltage through the voltage measuring circuit, and measure the insulation resistance An insulation resistance measuring device including a control part may be provided.

상기 제어부는 상기 제1 및 제2 스위치를 동시에 온(ON)시키거나 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 상기 제1 커패시터를 통해 상기 배터리로부터 유입된 노이즈를 차단할 수 있다.The controller may turn on the first and second switches at the same time or sequentially turn on the switches according to a predetermined switching time so as to block the noise introduced from the battery through the first capacitor.

상기 제어부는 상기 제1 분배 저항, 상기 측정 소자 및 상기 절연 저항 간의 전압 분배비를 이용하여 절연 저항을 측정할 수 있다.The controller may measure the insulation resistance using the voltage division ratio between the first distribution resistor, the measurement element, and the insulation resistor.

상기 제1 및 제2 스위치는 포토모스 릴레이(Photo MOS Relay)로 이루어질 수 있다.The first and second switches may be a photo MOS relay.

상기 장치는, 상기 배터리의 타측 단자에 직렬로 각각 연결되는 적어도 하나의 제2 분배 저항; 상기 제2 분배 저항과 상기 전압 측정회로 사이에 연결된 제3 및 제4 스위치; 및 상기 제3 및 제4 스위치 사이에 일측 병렬로 연결되고 타측이 접지와 연결되는 제2 커패시터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 스위치를 오프(OFF)하고, 상기 제3 및 제4 스위치를 온(ON)시켜 상기 배터리의 타측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하고, 상기 전압 측정회로를 통해 제2 전압을 각각 측정하여 절연 저항을 측정할 수 있다.The apparatus comprising: at least one second distribution resistor each connected in series to the other terminal of the battery; Third and fourth switches connected between the second distribution resistor and the voltage measurement circuit; And a second capacitor connected between the third and fourth switches in parallel at one side and grounded at the other side, wherein the control unit turns off the first and second switches, 4 switch is turned ON to block the noise introduced from the other terminal of the battery and the insulation resistance can be measured by measuring the second voltage through the voltage measurement circuit.

상기 제어부는 상기 제3 및 제4 스위치를 동시에 온(ON)시키거나 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 상기 제2 커패시터를 통해 상기 배터리의 타측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단할 수 있다.The control unit may turn on the third and fourth switches simultaneously or sequentially turn on the switches according to a predetermined switching time so as to block the noise introduced from the other terminal of the battery through the second capacitor .

상기 제어부는 상기 제2 분배 저항, 상기 측정 소자 및 상기 절연 저항 간의 전압 분배비를 이용하여 절연 저항을 측정할 수 있다.The controller may measure the insulation resistance using the voltage distribution ratio between the second distribution resistor, the measurement element, and the insulation resistor.

상기 제3 및 제4 스위치는 포토모스 릴레이(Photo MOS Relay)로 이루어질 수 있다.The third and fourth switches may be a photo MOS relay.

한편, 본 명세서의 제2 측면에 따르면, 배터리의 일측 단자에 직렬로 연결되는 적어도 하나의 제1 분배 저항과 측정 소자를 구비한 전압 측정회로를 포함한 절연 저항 측정 장치에서의 절연 저항 측정 방법에 있어서, 상기 제1 분배 저항 및 제1 커패시터와, 상기 전압 측정회로 사이에 연결된 제1 및 제2 스위치를 온(ON)시켜 상기 배터리의 일측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 단계; 상기 측정 소자의 양단 간의 제1 전압을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 제1 전압을 이용하여 절연 저항을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 커패시터는 상기 제1 및 제2 스위치 사이에 일측이 병렬로 연결되고 타측이 접지와 연결될 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of measuring an insulation resistance in an insulation resistance measurement apparatus including a voltage measurement circuit having at least one first distribution resistor and a measurement element connected in series to one terminal of a battery Turning off the first and second switches connected between the first distribution resistor and the first capacitor and the voltage measurement circuit to block noise from one terminal of the battery; Measuring a first voltage across the measurement element; And measuring an insulation resistance using the measured first voltage. The first capacitor may be connected in parallel between the first and second switches, and the other may be connected to the ground.

상기 배터리의 일측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 단계는 상기 제1 및 제2 스위치를 동시에 온(ON)시키거나 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 상기 제1 커패시터를 통해 상기 배터리의 일측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단할 수 있다.The step of interrupting the noise from the one terminal of the battery may include turning on the first and second switches at the same time or sequentially turning on according to a predetermined switching time, It is possible to block the noise introduced from the one terminal of the terminal.

상기 절연 저항을 측정하는 단계는 상기 제1 분배 저항, 상기 측정 소자 및 상기 절연 저항 간의 전압 분배비를 이용하여 절연 저항을 측정할 수 있다.The step of measuring the insulation resistance may measure the insulation resistance using a voltage distribution ratio between the first distribution resistance, the measurement element and the insulation resistance.

상기 방법은, 배터리의 일측 단자에 직렬로 연결되는 적어도 하나의 제2 분배 저항 및 제2 커패시터와, 상기 전압 측정회로 사이에 연결된 제3 및 제4 스위치를 온(ON)시켜 상기 배터리의 타측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 단계; 상기 측정 소자의 양단 간의 제2 전압을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 제2 전압을 이용하여 절연 저항을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제2 커패시터는 상기 제3 및 제4 스위치 사이에 일측이 병렬로 연결되고 타측이 접지와 연결될 수 있다.The method includes turning on at least one second distribution resistor and a second capacitor connected in series to one terminal of the battery and third and fourth switches connected between the voltage measurement circuit, Blocking noise introduced from the light source; Measuring a second voltage across the measurement element; And measuring an insulation resistance using the measured second voltage. The second capacitor may be connected in parallel between the third and fourth switches, and the other may be connected to the ground.

상기 배터리의 타측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 단계는 상기 제3 및 제4 스위치를 동시에 온(ON)시키거나 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 상기 제2 커패시터를 통해 상기 배터리의 타측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단할 수 있다.The step of blocking the noise from the other terminal of the battery may include turning on the third and fourth switches at the same time or sequentially turning on according to a predetermined switching time, It is possible to block the noise introduced from the other terminal.

상기 절연 저항을 측정하는 단계는 상기 제2 분배 저항, 상기 측정 소자 및 상기 절연 저항 간의 전압 분배비를 이용하여 절연 저항을 측정할 수 있다.The step of measuring the insulation resistance may measure the insulation resistance using the voltage distribution ratio between the second distribution resistance, the measurement element and the insulation resistance.

본 명세서의 실시 예들은 고전압 배터리와 연결된 스위치를 턴온(Turn-ON)시킬 때, 순간적으로 유입되는 고전압 노이즈를 효율적으로 차단하고 절연 내압을 높일 수 있다.Embodiments of the present invention can efficiently block instantaneous high voltage noise and increase the withstand voltage when the switch connected to the high voltage battery is turned on.

또한, 본 명세서의 실시 예들은 고전압 배터리와 연결된 제1 및 제2 스위치와 그 스위치들 사이에 연결된 커패시터를 통해 순간적으로 유입되는 고전압 노이즈를 효율적으로 차단하고 절연 내압을 높일 수 있다.In addition, embodiments of the present invention can efficiently block high-voltage noise instantaneously flowing through the first and second switches connected to the high-voltage battery and the capacitor connected between the switches, and increase the withstand voltage.

또한, 본 명세서의 실시 예들은 고전압 배터리와 연결된 제1 및 제2 스위치를 동시에 온(ON)시키거나 순차적으로 온(ON)시킴으로써, 고전압 노이즈를 효율적으로 차단하고 절연 내압을 높일 수 있다.In addition, embodiments of the present invention can effectively block high-voltage noise and increase the withstand voltage by turning on or turning on the first and second switches connected to the high-voltage battery at the same time.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 선택적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 장치의 구성도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 동시 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 순차적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 방법에 대한 흐름도이다.1 is a block diagram schematically showing a battery management system according to the prior art.
2 is a block diagram of an insulation resistance measuring apparatus using selective switching according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of measuring insulation resistance using simultaneous switching according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of measuring insulation resistance using sequential switching according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In describing the embodiments, descriptions of techniques which are well known in the technical field to which this specification belongs and which are not directly related to this specification are not described. This is for the sake of clarity without omitting the unnecessary explanation and without giving the gist of the present invention.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.

도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 선택적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of an insulation resistance measuring apparatus using selective switching according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 절연 저항 측정 장치(200)는 배터리(Vb)와 연결된 적어도 하나의 제1 분배 저항(R1), 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2), 제1 커패시터(C1), 전압 측정회로(210) 및 제어부(220)를 포함한다. 여기서, 절연 저항 측정 장치(200)는 적어도 하나의 제2 분배 저항(R2), 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4) 및 제2 커패시터(C2)를 더 포함할 수 있다.2, an insulation resistance measuring apparatus 200 according to an embodiment of the present invention includes at least one first distribution resistor R1 connected to a battery Vb, first and second switches SW1 and SW2, A first capacitor C1, a voltage measurement circuit 210, and a control unit 220. [ Here, the insulation resistance measuring apparatus 200 may further include at least one second distribution resistor R2, third and fourth switches SW3 and SW4, and a second capacitor C2.

이하, 도 2의 절연 저항 측정 장치(200)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.The specific configuration and operation of each component of the insulation resistance measuring apparatus 200 of FIG. 2 will be described below.

먼저, 배터리(Vb)는 하이브리드카 또는 전기자동차에 장착되는 고전압 배터리가 될 수 있다. 배터리(Vb)는 고전압 배터리로서, 하나의 배터리 셀 또는 다수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈로 구현될 수도 있으나, 복수의 배터리 모듈이 직렬 연결되는 배터리 팩으로 구현될 수도 있다. 이는 고전압을 발생하기 위하여 전기 자동차 등에서 많이 사용되는 방식으로 단일 배터리로 직접 고전압을 생성하기보다 저전압을 생성하는 복수의 배터리를 직렬로 연결하여 고전압을 생성하는 것이 더욱 효율적이기 때문이다. 그리고 연료 전지가 배터리를 대체하여 포함될 수도 있다. 배터리(Vb)는 절연 저항의 측정이 요구되는 다양한 종류의 배터리를 포함할 수 있다. 이때, 배터리(Vb)의 양극 단자(+) 및 음극 단자(-)에 연결되는 고전압 라인은 전기적으로 절연되어 있다.First, the battery Vb may be a hybrid battery or a high voltage battery mounted in an electric vehicle. The battery Vb may be a high voltage battery, a battery module having one battery cell or a plurality of battery cells, or a battery pack having a plurality of battery modules connected in series. This is because, in order to generate a high voltage, it is more efficient to generate a high voltage by serially connecting a plurality of batteries generating a low voltage rather than directly generating a high voltage with a single battery in a method commonly used in electric vehicles. The fuel cell may be replaced by a battery. The battery Vb may include various kinds of batteries requiring measurement of insulation resistance. At this time, the high voltage lines connected to the positive terminal (+) and the negative terminal (-) of the battery (Vb) are electrically insulated.

적어도 하나의 제1 분배 저항(R1)은 배터리의 양극 단자에 직렬로 연결된다. 또한, 적어도 하나의 제2 분배 저항(R2)은 배터리의 음극 단자에 직렬로 연결된다. 여기서, 제1 및 제2 분배 저항(R1 및 R2)은 전압 분배를 위한 임의의 설정 저항일 수 있다.At least one first distribution resistor R1 is connected in series to the positive terminal of the battery. Also, at least one second distribution resistor R2 is connected in series with the negative terminal of the battery. Here, the first and second distribution resistors R1 and R2 may be any setting resistors for voltage distribution.

절연 저항 측정 장치(200)는 배터리(Vb)와 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 통해 연결된다.The insulation resistance measuring device 200 is connected to the battery Vb via the first and second switches SW1 and SW2.

제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)가 온(ON)이 되면, 제1 분배 저항(R1) 및 제1 커패시터와 측정 소자(Rm)가 연결된다. 또한, 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)가 온(ON)이 되면, 제2 분배 저항(R1) 및 제2 커패시터(C2)와 측정 소자(Rm)가 연결된다.When the first and second switches SW1 and SW2 are turned on, the first distribution resistor R1 and the first capacitor and the measurement element Rm are connected. When the third and fourth switches SW3 and SW4 are turned on, the second distribution resistor R1 and the second capacitor C2 are connected to the measurement element Rm.

여기서, 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2), 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)는 포토모스 릴레이(Photo-MOS Relay)일 수 있다.Here, the first and second switches SW1 and SW2, and the third and fourth switches SW3 and SW4 may be photo-MOS relays.

포토모스 릴레이는 LED를 이용해 광으로 결합하여 빛을 받으면 닫히게 되는 포토 커플러의 한 종류이다. 포토모스 릴레이는 일반 기계식 릴레이에 비해 응답속도가 빠르고 고감도이며, 수명이 길고 채터링 현상(예를 들어, 한번에 온 및 오프가 되지 않고 아주 짧은 순간에 여러 번 온 및 오프가 반복되는 현상)이 없어 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있다.PhotomOS relay is a type of photocoupler that is combined with light using LED and closes when receiving light. PhotoMOS relays have a faster response time and higher sensitivity than general mechanical relays, have a long lifetime and do not have chattering phenomena (for example, repeated on and off several times in a very short time without turning on and off at once) More accurate measurement results can be obtained.

또한, 제1 분배 저항(R1) 및 제2 분배 저항(R2)은 각각 복수의 저항으로 이루어질 수 있다. 제1 분배 저항(R1)이 복수의 저항으로 이루어진 경우, 복수의 저항들은 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 복수의 저항들은 서로 다른 저항값을 가질 수 있다.In addition, the first distribution resistor R1 and the second distribution resistor R2 may each comprise a plurality of resistors. If the first distribution resistor R1 comprises a plurality of resistors, the plurality of resistors may be connected in series. Further, the plurality of resistors may have different resistance values.

전압 측정회로(210)는 측정 소자(Rm)을 구비한다. 여기서, 측정 소자(Rm)는 절연 저항을 측정하기 위한 임의의 설정 저항일 수 있다. 전압 측정회로(210)는 측정 소자(Rm)에 양단이 연결되어 제1 전압 또는 제2 전압을 측정한다. 전압 측정회로(210)는 연산증폭기(Op Amp: Operational Amplifier) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog-to-Digital Converter)를 포함하여 제1 전압 또는 제2 전압을 측정할 수 있다.The voltage measuring circuit 210 has a measuring element Rm. Here, the measuring element Rm may be any setting resistor for measuring the insulation resistance. The voltage measuring circuit 210 is connected at both ends to the measuring element Rm to measure the first voltage or the second voltage. The voltage measuring circuit 210 may include an operational amplifier (Op Amp) and an analog-to-digital converter (ADC) to measure the first voltage or the second voltage.

제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)는 제1 분배 저항(R1)과 전압 측정회로(210) 사이에 연결된다. 제1 커패시터(C1)는 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2) 사이에 일측이 병렬로 연결되고 타측이 접지와 연결된다.The first and second switches SW1 and SW2 are connected between the first distribution resistor R1 and the voltage measurement circuit 210. [ The first capacitor C1 is connected in parallel between the first and second switches SW1 and SW2 and the other is connected to the ground.

제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)의 구체적인 동작을 살펴보면, 제1 스위치(SW1)는 제어부(220)에서 출력된 제1 신호에 따라 배터리(Vb)의 양극 단자와 연결된 제1 분배 저항(R1)과, 제2 스위치(SW2)의 일측 및 제1 커패시터(C1)의 일측이 접하는 지점 간의 라인을 연결하거나 차단한다. 그리고 제2 스위치(SW2)는 제어부(220)에서 출력된 제2 신호에 따라 제2 스위치(SW2)의 일측 및 제1 커패시터(C1)의 일측이 접하는 지점과 측정 소자(Rm) 간의 라인을 연결하거나 차단한다. 즉, 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)는 제1 분배 저항(R1)과 전압 측정회로(210) 사이의 라인을 연결하거나 차단한다. 배터리(Vb)와 직렬로 연결된 회로상에 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)가 설치되어 절연 저항 측정 장치(200)와의 라인을 개폐할 수 있다. 그리하여 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)의 작동에 의해 제1 분배 저항(R1), 제1 커패시터(C1) 및 측정 소자(Rm)에 전류를 통하게 하거나 차단할 수 있다.The first switch SW1 is connected to a first distribution resistor (not shown) connected to the positive terminal of the battery Vb in accordance with the first signal output from the controller 220. The first and second switches SW1 and SW2, R1) and a line between one side of the second switch SW2 and one side of the first capacitor C1. The second switch SW2 couples a line between the one side of the second switch SW2 and one side of the first capacitor C1 and the line between the measuring element Rm according to the second signal outputted from the controller 220 Or shut down. That is, the first and second switches SW1 and SW2 connect or disconnect the line between the first distribution resistor R1 and the voltage measurement circuit 210. [ The first and second switches SW1 and SW2 are provided on a circuit connected in series with the battery Vb to open and close the line with the insulation resistance measuring apparatus 200. [ Thus, the first distribution resistor R1, the first capacitor C1 and the measuring element Rm can be turned on or off by the operation of the first and second switches SW1 and SW2.

한편, 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)는 제2 분배 저항(R2)과 전압 측정회로(210) 사이에 연결된다. 제2 커패시터(C2)는 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4) 사이에 일측이 병렬로 연결되고 타측이 접지와 연결된다.On the other hand, the third and fourth switches SW3 and SW4 are connected between the second distribution resistor R2 and the voltage measuring circuit 210. [ The second capacitor C2 is connected in parallel between the third and fourth switches SW3 and SW4, and the other end is connected to the ground.

제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)의 구체적인 동작을 살펴보면, 제3 스위치(SW3)는 제어부(220)에서 출력된 제3 신호에 따라 배터리(Vb)의 양극 단자와 연결된 제2 분배 저항(R2)과, 제4 스위치(SW4)의 일측 및 제2 커패시터(C2)의 일측이 접하는 지점 간의 라인을 연결하거나 차단한다. 그리고 제4 스위치(SW4)는 제어부(220)에서 출력된 제4 신호에 따라 제4 스위치(SW4)의 일측 및 제2 커패시터(C2)의 일측이 접하는 지점과 측정 소자(Rm) 간의 라인을 연결하거나 차단한다. 즉, 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)는 제2 분배 저항(R2)과 전압 측정회로(210) 사이의 라인을 연결하거나 차단한다. 배터리(Vb)와 직렬로 연결된 회로상에 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)가 설치되어 절연 저항 측정 장치(200)와의 라인을 개폐할 수 있다. 그리하여 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)의 작동에 의해 제2 분배 저항(R2), 제2 커패시터(C2) 및 측정 소자(Rm)에 전류를 통하게 하거나 차단할 수 있다.The third switch SW3 is turned on and off according to the third signal output from the control unit 220 by the second distribution resistor connected to the positive terminal of the battery Vb R2) and a point between one side of the fourth switch SW4 and one side of the second capacitor C2. The fourth switch SW4 connects the line between the one side of the fourth switch SW4 and the one side of the second capacitor C2 and the measuring element Rm according to the fourth signal outputted from the control unit 220 Or shut down. In other words, the third and fourth switches SW3 and SW4 connect or disconnect the line between the second distribution resistor R2 and the voltage measurement circuit 210. The third and fourth switches SW3 and SW4 are provided on the circuit connected in series with the battery Vb to open and close the line with the insulation resistance measuring apparatus 200. [ Thus, the operation of the third and fourth switches SW3 and SW4 allows the second distribution resistor R2, the second capacitor C2 and the measuring element Rm to be turned on or off.

이와 같이, 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)가 설치되어 제1 및 제2 신호에 따라 회로를 개폐함으로써, 제1 분배 저항(R1) 및 측정 소자(Rm)와 이와 연결된 전압 측정회로(210) 및 제어부(220) 등의 부품을 배터리(Vb)로부터 유입되는 고전압 노이즈나 피크성 전압으로부터 보호할 수 있다. 또한, 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)가 설치되어 제3 및 제4 신호에 따라 회로를 개폐함으로써, 제2 분배 저항(R2) 및 측정 소자(Rm)와 이와 연결된 전압 측정회로(210) 및 제어부(220) 등의 부품을 배터리(Vb)로부터 유입되는 고전압 노이즈나 피크성 전압으로부터 보호할 수 있다.The first and second switches SW1 and SW2 are provided and the circuit is opened and closed in accordance with the first and second signals so that the first distribution resistor R1 and the measuring element Rm and the voltage measuring circuit 210 and the control unit 220 can be protected from the high voltage noise or the peak voltage introduced from the battery Vb. The third and fourth switches SW3 and SW4 are provided and the circuit is opened and closed in accordance with the third and fourth signals so that the second distribution resistor R2 and the measuring element Rm are connected to the voltage measuring circuit 210 And the control unit 220 can be protected from the high voltage noise or the peak voltage introduced from the battery Vb.

측정 소자(Rm)의 양단은 전압 측정회로(210)와 연결되며, 측정 소자(Rm)의 타측은 차량의 샤시 접지에 연결된다.Both ends of the measuring element Rm are connected to the voltage measuring circuit 210 and the other side of the measuring element Rm is connected to the chassis ground of the vehicle.

제어부(220)는 절연 저항 측정 장치(200)의 전체적인 동작을 제어한다.The controller 220 controls the overall operation of the insulation resistance measuring apparatus 200.

배터리(Vb)의 양극 단자로부터 유입된 고전압 노이즈를 차단하기 위해, 제어부(220)는 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 온(ON)시킨다. 이때, 제어부(220)는 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 동시에 온(ON)시키거나 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 제1 커패시터(C1)를 통해 배터리(Vb)의 양극 단자로부터 유입된 노이즈를 차단할 수 있다. 제어부(220)는 순차적으로 온(ON)시킬 때, 제1 스위치(SW1)를 온(ON)시키고, 기설정된 스위칭 시간이 경과한 후에 제2 스위치(SW2)를 온(ON)시킬 수 있다.The control unit 220 turns on the first and second switches SW1 and SW2 to shut off the high voltage noise flowing from the positive terminal of the battery Vb. At this time, the controller 220 turns on the first and second switches SW1 and SW2 at the same time or sequentially turns on according to the predetermined switching time to turn on the battery Vb (Vb) through the first capacitor C1 Can be cut off. The controller 220 can turn on the first switch SW1 and sequentially turn on the second switch SW2 after a predetermined switching time has elapsed.

그러면, 제어부(220)는 온(ON)시킨 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2) 사이에 연결된 제1 커패시터(C1)를 통해 배터리(Vb)의 양극 단자로부터 유입된 노이즈를 차단할 수 있다.The control unit 220 may block the noise introduced from the positive terminal of the battery Vb through the first capacitor C1 connected between the first and second switches SW1 and SW2 that are turned on.

제어부(220)는 전압 측정회로(210)를 통해 제1 전압을 측정하여 절연 저항을 측정한다. 여기서, 제어부(220)는 제1 분배 저항(R1), 측정 소자(Cm) 및 절연 저항(Rf) 간의 전압 분배비를 이용하여 절연 저항을 측정할 수 있다.The controller 220 measures the first voltage through the voltage measuring circuit 210 to measure the insulation resistance. Here, the controller 220 may measure the insulation resistance using the voltage division ratio between the first distribution resistor R1, the measurement element Cm, and the insulation resistor Rf.

한편, 배터리(Vb)의 음극 단자로부터 유입된 고전압 노이즈를 차단하기 위해, 제어부(220)는 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)를 온(ON)시킨다. 이때, 제어부(220)는 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)를 동시에 온(ON)시키거나 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 제2 커패시터(C2)를 통해 배터리(Vb)의 음극 단자로부터 유입된 노이즈를 차단할 수 있다. 제어부(220)는 순차적으로 온(ON)시킬 때, 제3 스위치(SW3)를 온(ON)시키고, 기설정된 스위칭 시간이 경과한 후에 제4 스위치(SW4)를 온(ON)시킬 수 있다.On the other hand, the controller 220 turns on the third and fourth switches SW3 and SW4 to block the high-voltage noise flowing from the negative terminal of the battery Vb. At this time, the controller 220 turns on the third and fourth switches SW3 and SW4 at the same time or sequentially turns on according to the predetermined switching time to turn on the battery Vb (Vb) through the second capacitor C2 Can be cut off from the negative terminal. The control unit 220 can turn on the third switch SW3 and turn on the fourth switch SW4 after a predetermined switching time has elapsed when the control unit 220 sequentially turns on.

그러면, 제어부(220)는 온(ON)시킨 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4) 사이에 연결된 제2 커패시터(C2)를 통해 배터리(Vb)의 음극 단자로부터 유입된 노이즈를 차단할 수 있다.Then, the controller 220 can block the noise introduced from the negative terminal of the battery Vb through the second capacitor C2 connected between the third and fourth switches SW3 and SW4 that are turned on.

제어부(220)는 전압 측정회로(210)를 통해 제2 전압을 측정하여 절연 저항을 측정한다. 여기서, 제어부(220)는 제2 분배 저항(R2), 측정 소자(Cm) 및 절연 저항(Rf) 간의 전압 분배비를 이용하여 절연 저항을 측정할 수 있다.The controller 220 measures the second voltage through the voltage measuring circuit 210 to measure the insulation resistance. Here, the controller 220 may measure the insulation resistance using the voltage distribution ratio between the second distribution resistor R2, the measurement element Cm, and the insulation resistor Rf.

한편, 배터리(Vb)와 차량의 샤시 접지 간에 고장이 발생할 수 있다. 그러면, 배터리의 양극 또는 음극 단자와 측정 소자(Rm) 사이에 고장 저항(Rf)가 발생할 수 있다.On the other hand, a failure may occur between the battery Vb and the chassis ground of the vehicle. Then, a fault resistance Rf may occur between the positive or negative terminal of the battery and the measuring element Rm.

도 2에는 고장 저항(Rf)이 점선으로 표시되어 있다. 여기서, 고장 저항(Rf)은 절연 파괴가 아닌 정상적인 경우에 오픈(Open) 상태와 등가될 수 있다. 반면, 고장 저항(Rf)은 절연 파괴가 아닌 정상적인 경우에 저항 성분을 가질 수 있다. 예를 들어, 고장 저항(Rf)은 오픈 상태로 등가될 수 있는 저항값을 가지거나, 고장 상태로 등가될 수 있는 수 내지 수십 ㏀이 될 수 있다.In Fig. 2, the fault resistance Rf is indicated by a dotted line. Here, the failure resistance Rf may be equivalent to an open state in a normal case, not an insulation breakdown. On the other hand, the fault resistance Rf may have a resistance component in a normal case, not an insulation breakdown. For example, the fault resistance Rf may have a resistance value that can be equivalent to an open state, or may be several to several tens of kilohms, which may be equivalent to a fault state.

변형 예로, 절연 저항 측정 장치(200)는 배터리(Vb)와 샤시 접지 사이의 고장 저항을 양극과 음극으로 구분함으로써, 배터리(Vb) 양단의 고장 저항을 구분하여 측정할 수 있도록 한다. 이는 안전성의 문제와 고장 저항의 발생시 절연 파괴 위치를 용이하게 파악할 수 있도록 하기 위함이다.Alternatively, the insulation resistance measuring apparatus 200 may divide the fault resistance between the battery (Vb) and the chassis ground into an anode and a cathode so that the fault resistance across the battery (Vb) can be separately measured. This is to make it easy to understand the safety problem and the location of the insulation breakdown when the breakdown resistance occurs.

절연 저항 측정 장치(200)는 배터리(Vb)에 연결되는 고전압 라인의 양극 또는 음극 중 한쪽이 절연 파괴된 경우의 절연 저항을 측정할 수 있으며, 동시에 양극 및 음극이 절연 파괴된 경우에도 절연 저항을 측정할 수 있다.The insulation resistance measuring apparatus 200 can measure the insulation resistance when one of the positive electrode and the negative electrode of the high voltage line connected to the battery Vb is insulated and at the same time, Can be measured.

도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 동시 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 방법에 대한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of measuring insulation resistance using simultaneous switching according to an embodiment of the present invention.

도 3에는 제어부(220)가 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 동시에 온(ON)시키도록 제어하여 절연 저항을 측정하는 방법이 도시되어 있다.3 shows a method of controlling the controller 220 to turn on the first and second switches SW1 and SW2 at the same time to measure the insulation resistance.

제어부(220)는 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 동시에 온(ON)시켜 제1 커패시터(C1)를 통해 배터리(Vb)의 양극 및 음극 단자로부터 유입된 노이즈를 차단할 수 있다.The controller 220 may turn on the first and second switches SW1 and SW2 to block the noise from the positive and negative terminals of the battery Vb through the first capacitor C1.

우선, 제어부(220)는 절연 저항을 측정하기 전에 미리 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 오프(OFF)한다.First, the control unit 220 turns off the first and second switches SW1 and SW2 before measuring the insulation resistance.

배터리의 양극 단자에 대한 절연 저항을 측정하기 위해, 제어부(220)는 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 온(ON)시킨다(S302). 이는 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 온(ON)시켜 제1 커패시터(C1)를 통해 배터리의 양극 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하기 위함이다.In order to measure the insulation resistance to the positive terminal of the battery, the control unit 220 turns on the first and second switches SW1 and SW2 (S302). This is to turn off the first and second switches SW1 and SW2 and to block the noise introduced from the positive terminal of the battery through the first capacitor C1.

그리고 제어부(220)는 전압 측정회로(210)를 통해 측정 소자(Rm)의 양단에 걸린 제1 전압을 측정하고, 그 측정된 제1 전압을 이용하여 절연 저항을 측정한다(S304).The controller 220 measures a first voltage across the measuring element Rm through the voltage measuring circuit 210 and measures the insulation resistance using the measured first voltage S304.

이어서, 배터리(Vb)의 음극 단자에 대한 절연 저항을 측정하기 위해, 제어부(220)는 온(ON)시킨 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 오프(OFF)시킨다(S306).Subsequently, the controller 220 turns off the first and second switches SW1 and SW2 that are turned on to measure the insulation resistance of the battery Vb to the negative terminal (S306).

이후, 배터리(Vb)의 음극 단자에 대한 절연 저항을 측정하기 위해, 제어부(220)는 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)를 온(ON)시킨다(S308). 이는 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)를 온(ON)시켜 제2 커패시터(C2)를 통해 배터리의 음극 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하기 위함이다.Then, in order to measure the insulation resistance of the negative terminal of the battery Vb, the controller 220 turns on the third and fourth switches SW3 and SW4 (S308). This is to turn off the third and fourth switches SW3 and SW4 and to block the noise introduced from the negative terminal of the battery through the second capacitor C2.

그리고 제어부(220)는 전압 측정회로(210)를 통해 측정 소자(Rm)의 양단에 걸린 제2 전압을 측정하고, 그 측정된 제2 전압을 이용하여 절연 저항을 측정한다(S310).The controller 220 measures a second voltage across the measuring element Rm through the voltage measuring circuit 210 and measures the insulation resistance using the measured second voltage at step S310.

이어서, 제어부(220)는 온(ON)시킨 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 오프(OFF)시킨다(S312). 이는 배터리(Vb)의 양극 단자에 대한 절연 저항을 반복적으로 측정하기 위함이다.Then, the control unit 220 turns off the first and second switches SW1 and SW2 that are turned on (S312). This is for repeatedly measuring the insulation resistance to the positive terminal of the battery Vb.

이후, 제어부(220)는 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)와 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)를 교대로 온(ON) 및 오프(OFF)시키는 S302 내지 S312 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.Thereafter, the control unit 220 repeatedly performs the steps S302 to S312 for alternately turning on and off the first and second switches SW1 and SW2 and the third and fourth switches SW3 and SW4 Can be performed.

도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 순차적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 방법에 대한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of measuring insulation resistance using sequential switching according to an embodiment of the present invention.

제어부(220)는 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 제1 커패시터(C1)를 통해 배터리(Vb)의 양극 및 음극 단자로부터 유입된 노이즈를 차단할 수 있다. 제어부(220)는 순차적으로 온(ON)시킬 때, 제1 스위치(SW1)를 온(ON)시키고, 기설정된 스위칭 시간이 경과한 후에 제2 스위치(SW2)를 온(ON)시킬 수 있다.The control unit 220 sequentially turns on the first and second switches SW1 and SW2 according to a predetermined switching time and supplies the positive and negative terminals of the battery Vb through the first capacitor C1 Noise can be blocked. The controller 220 can turn on the first switch SW1 and sequentially turn on the second switch SW2 after a predetermined switching time has elapsed.

우선, 제어부(220)는 절연 저항을 측정하기 전에 미리 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 오프(OFF)한다.First, the control unit 220 turns off the first and second switches SW1 and SW2 before measuring the insulation resistance.

배터리의 양극 단자에 대한 절연 저항을 측정하기 위해, 제어부(220)는 제1 커패시터(C1)와 병렬로 연결된 제1 스위치(SW1)를 온(ON)시킨다(S402).In order to measure the insulation resistance of the battery with respect to the positive terminal, the controller 220 turns on the first switch SW1 connected in parallel with the first capacitor C1 (S402).

이어서, 제어부(220)는 제1 스위치(SW1)를 온(ON)시키고 기설정된 스위칭 시간이 경과하는지를 확인한다(S404). 여기서, 기설정된 스위칭 시간은 배터리(Vb)로부터의 노이즈를 효율적으로 차단할 수 있도록 미리 설정된 시간일 수 있다.Then, the controller 220 turns on the first switch SW1 and confirms whether a predetermined switching time has elapsed (S404). Here, the predetermined switching time may be a preset time so as to effectively block noise from the battery Vb.

상기 확인 결과(S404), 제1 스위치(SW1)를 온(ON)시키고 기설정된 스위칭 시간이 경과하면, 제어부(220)는 제2 스위치(SW2)를 온(ON)시킨다(S406). 이는 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 온(ON)시켜 제1 커패시터(C1)를 통해 배터리의 양극 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하기 위함이다. 반면, 상기 확인 결과(S404), 제1 스위치(SW1)를 온(ON)시키고 기설정된 스위칭 시간이 경과하지 않으면, 제어부(220)는 기설정된 스위칭 시간이 경과하는지를 확인하는 S404 과정을 수행한다.If it is determined in step S404 that the first switch SW1 is ON and the predetermined switching time has elapsed, the controller 220 turns on the second switch SW2 in step S406. This is to turn off the first and second switches SW1 and SW2 and to block the noise introduced from the positive terminal of the battery through the first capacitor C1. On the other hand, if it is determined in step S404 that the first switch SW1 is turned on and the predetermined switching time has not elapsed, the controller 220 performs step S404 to check whether a predetermined switching time has elapsed.

그리고 제어부(220)는 전압 측정회로(210)를 통해 측정 소자(Rm)의 양단에 걸린 제1 전압을 측정하고, 그 측정된 제1 전압을 이용하여 절연 저항을 측정한다(S408).The controller 220 measures a first voltage across the measuring element Rm through the voltage measuring circuit 210 and measures the insulation resistance using the measured first voltage S408.

이후, 배터리(Vb)의 음극 단자에 대한 절연 저항을 측정하기 위해, 제어부(220)는 온(ON)시킨 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)를 오프(OFF)시킨다(S410).Then, the controller 220 turns off the first and second switches SW1 and SW2 that are turned on (S410) to measure the insulation resistance of the battery Vb to the negative terminal.

그리고 제어부(220)는 제2 커패시터(C2)와 병렬로 연결된 제3 스위치(SW3)를 온(ON)시킨다(S412).Then, the controller 220 turns on the third switch SW3 connected in parallel with the second capacitor C2 (S412).

이어서, 제어부(220)는 제3 스위치(SW3)를 온(ON)시키고 기설정된 스위칭 시간이 경과하는지를 확인한다(S414). 여기서, 기설정된 스위칭 시간은 배터리(Vb)로부터의 노이즈를 효율적으로 차단할 수 있도록 미리 설정된 시간일 수 있다.Next, the controller 220 turns on the third switch SW3 and confirms whether a predetermined switching time has elapsed (S414). Here, the predetermined switching time may be a preset time so as to effectively block noise from the battery Vb.

상기 확인 결과(S414), 제3 스위치(SW3)를 온(ON)시키고 기설정된 스위칭 시간이 경과하면, 제어부(220)는 제4 스위치(SW4)를 온(ON)시킨다(S416). 이는 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)를 온(ON)시켜 제2 커패시터(C2)를 통해 배터리의 음극 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하기 위함이다. 반면, 상기 확인 결과(S414), 제3 스위치(SW3)를 온(ON)시키고 기설정된 스위칭 시간이 경과하지 않으면, 제어부(220)는 기설정된 스위칭 시간이 경과하는지를 확인하는 S414 과정을 수행한다.As a result of the check (S414), when the third switch SW3 is turned on and the predetermined switching time has elapsed, the controller 220 turns on the fourth switch SW4 (S416). This is to turn off the third and fourth switches SW3 and SW4 and to block the noise introduced from the negative terminal of the battery through the second capacitor C2. On the other hand, if it is determined in step S414 that the third switch SW3 is turned on and the predetermined switching time has not elapsed, the controller 220 performs step S414 to check whether a preset switching time has elapsed.

그리고 제어부(220)는 전압 측정회로(210)를 통해 측정 소자(Rm)의 양단에 걸린 제2 전압을 측정하고, 그 측정된 제2 전압을 이용하여 절연 저항을 측정한다(S418).The controller 220 measures a second voltage across the measuring element Rm through the voltage measuring circuit 210 and measures the insulation resistance using the measured second voltage at step S418.

이어서, 배터리(Vb)의 양극 단자에 대한 절연 저항을 반복적으로 측정하기 위해, 제어부(220)는 온(ON)시킨 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)를 오프(OFF)시킨다(S420).Then, the control unit 220 turns off the third and fourth switches SW3 and SW4 that are turned on (S420) in order to repeatedly measure the insulation resistance of the battery terminal Vb to the positive terminal, .

이후, 제어부(220)는 제1 및 제2 스위치(SW1 및 SW2)와 제3 및 제4 스위치(SW3 및 SW4)를 교대로 온(ON) 및 오프(OFF)시키는 S402 내지 S420 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.Thereafter, the control unit 220 repeatedly performs steps S402 to S420 for alternately turning on and off the first and second switches SW1 and SW2 and the third and fourth switches SW3 and SW4 Can be performed.

본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present specification may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present specification is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present specification Should be interpreted.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is not intended to limit the scope of the specification. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

100: 배터리 관리 시스템(BMS)
10: 배터리 팩
11, 12, 13: 배터리 모듈
20: 차량 전자 장치
30: 배터리 제어장치
31, 32: MCU
33: BCU
200: 절연 저항 측정 장치
210: 전압 측정회로
220: 제어부
R1, R2: 제1 및 제2 분배 저항
SW1, SW2, SW3, SW4: 제1 내지 제4 스위치
C1, C2: 제1 및 제2 커패시터
Rm: 측정 소자
Rf: 고장 저항100: Battery Management System (BMS)
10: Battery pack
11, 12, 13: Battery module
20: vehicle electronic device
30: Battery control device
31, 32: MCU
33: BCU
200: Insulation resistance measuring device
210: Voltage measuring circuit
220:
R1, R2: first and second distribution resistors
SW1, SW2, SW3, and SW4: First to fourth switches
C1, C2: first and second capacitors
Rm: Measuring element
Rf: Fault resistance

Claims (14)

배터리의 일측 단자에 직렬로 연결되는 적어도 하나의 제1 분배 저항 및 상기 배터리의 타측 단자에 직렬로 각각 연결되는 적어도 하나의 제2 분배 저항;
측정 소자를 구비하고, 상기 구비된 측정 소자의 양단 간의 전압을 측정하는 전압 측정회로;
상기 제1 분배 저항과 상기 전압 측정회로 사이에 연결된 제1 및 제2 스위치;
상기 제1 및 제2 스위치 사이에 일측이 병렬로 연결되고 타측이 접지와 연결되는 제1 커패시터;
상기 제2 분배 저항과 상기 전압 측정회로 사이에 연결된 제3 및 제4 스위치;
상기 제3 및 제4 스위치 사이에 일측 병렬로 연결되고 타측이 접지와 연결되는 제2 커패시터; 및
상기 제1 및 제2 스위치를 온(ON)시켜 상기 제1 커패시터를 통해 상기 배터리의 일측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하고, 상기 전압 측정회로를 통해 제1 전압을 측정하고, 상기 제1 및 제2 스위치를 오프(OFF)하고, 상기 제3 및 제4 스위치를 온(ON)시켜 상기 배터리의 타측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하고, 상기 전압 측정회로를 통해 제2 전압을 측정하여 절연 저항을 측정하는 제어부; 를 포함하는 절연 저항 측정 장치.At least one first distribution resistor serially connected to one terminal of the battery and at least one second distribution resistor each serially connected to the other terminal of the battery;
A voltage measuring circuit having a measuring element and measuring a voltage between both ends of the measuring element;
First and second switches connected between the first distribution resistor and the voltage measurement circuit;
A first capacitor having one side connected in parallel and the other side connected to a ground between the first and second switches;
Third and fourth switches connected between the second distribution resistor and the voltage measurement circuit;
A second capacitor connected between the third and fourth switches in parallel on one side and grounded on the other side; And
The first and second switches are turned on to cut off noise introduced from one terminal of the battery through the first capacitor and to measure a first voltage through the voltage measuring circuit, 2 switch is turned OFF and the third and fourth switches are turned ON to cut off the noise introduced from the other terminal of the battery and to measure the second voltage through the voltage measuring circuit, A control unit for measuring; And an insulation resistance measuring device. 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제1 및 제2 스위치를 동시에 온(ON)시키거나 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 상기 제1 커패시터를 통해 상기 배터리로부터 유입된 노이즈를 차단하는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
The control unit
Wherein the first and second switches are turned on at the same time or sequentially turned on according to a predetermined switching time so as to block the noise introduced from the battery through the first capacitor. 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제1 분배 저항, 상기 측정 소자 및 상기 절연 저항 간의 전압 분배비를 이용하여 절연 저항을 측정하는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
The control unit
And an insulation resistance is measured using a voltage division ratio between the first distribution resistor, the measurement element, and the insulation resistance. 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스위치는
포토모스 릴레이(Photo MOS Relay)로 이루어지는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
The first and second switches
An insulation resistance measuring device comprising a photo MOS relay. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제3 및 제4 스위치를 동시에 온(ON)시키거나 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 상기 제2 커패시터를 통해 상기 배터리의 타측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
The control unit
Wherein the third and fourth switches are turned on at the same time or sequentially turned on according to a predetermined switching time so as to block noise introduced from the other terminal of the battery through the second capacitor, . 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제2 분배 저항, 상기 측정 소자 및 상기 절연 저항 간의 전압 분배비를 이용하여 절연 저항을 측정하는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
The control unit
And an insulation resistance is measured using a voltage distribution ratio between the second distribution resistor, the measurement element, and the insulation resistance. 제1항에 있어서,
상기 제3 및 제4 스위치는
포토모스 릴레이(Photo MOS Relay)로 이루어지는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
The third and fourth switches
An insulation resistance measuring device comprising a photo MOS relay. 배터리의 일측 단자에 직렬로 연결되는 적어도 하나의 제1 분배 저항과 측정 소자를 구비한 전압 측정회로를 포함한 절연 저항 측정 장치에서의 절연 저항 측정 방법에 있어서,
상기 제1 분배 저항 및 제1 커패시터와, 상기 전압 측정회로 사이에 연결된 제1 및 제2 스위치를 온(ON)시켜 상기 배터리의 일측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 단계;
상기 측정 소자의 양단 간의 제1 전압을 측정하는 단계;
상기 측정된 제1 전압을 이용하여 절연 저항을 측정하는 단계;
상기 제1 및 제2 스위치를 오프(OFF)하고, 상기 배터리의 타측 단자에 직렬로 연결되는 적어도 하나의 제2 분배 저항 및 제2 커패시터와, 상기 전압 측정회로 사이에 연결된 제3 및 제4 스위치를 온(ON)시켜 상기 배터리의 타측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 단계;
상기 측정 소자의 양단 간의 제2 전압을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 제2 전압을 이용하여 절연 저항을 측정하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 커패시터는 상기 제1 및 제2 스위치 사이에 일측이 병렬로 연결되고 타측이 접지와 연결되며, 상기 제2 커패시터는 상기 제3 및 제4 스위치 사이에 일측이 병렬로 연결되고 타측이 접지와 연결되는 절연 저항 측정 방법.A method for measuring an insulation resistance in an insulation resistance measuring apparatus including a voltage measuring circuit having at least one first distribution resistor and a measuring element connected in series to one terminal of a battery,
Turning off the first and second switches connected between the first distribution resistor and the first capacitor and the voltage measurement circuit to block noise from one terminal of the battery;
Measuring a first voltage across the measurement element;
Measuring an insulation resistance using the measured first voltage;
At least one second distribution resistor and a second capacitor connected in series to the other terminal of the battery, the third and fourth switches being connected between the voltage measurement circuit and the first and second switches, Blocking the noise from the other terminal of the battery;
Measuring a second voltage across the measurement element; And
Measuring an insulation resistance using the measured second voltage
Lt; / RTI >
Wherein the first capacitor is connected between the first and second switches in parallel and the other is connected to the ground, the second capacitor is connected between the third and fourth switches in parallel, And a method of measuring an insulation resistance connected to the insulation resistance. 제9항에 있어서,
상기 배터리의 일측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 단계는
상기 제1 및 제2 스위치를 동시에 온(ON)시키거나 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 상기 제1 커패시터를 통해 상기 배터리의 일측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 절연 저항 측정 방법.10. The method of claim 9,
The step of blocking the noise introduced from one terminal of the battery
Wherein the first and second switches are turned on at the same time or sequentially turned on according to a predetermined switching time to block noise introduced from one terminal of the battery through the first capacitor, . 제9항에 있어서,
상기 제1 전압을 이용하여 절연 저항을 측정하는 단계는
상기 제1 분배 저항, 상기 측정 소자 및 상기 절연 저항 간의 전압 분배비를 이용하여 절연 저항을 측정하는 절연 저항 측정 방법.10. The method of claim 9,
The step of measuring the insulation resistance using the first voltage
And measuring the insulation resistance using the voltage division ratio between the first distribution resistance, the measurement element, and the insulation resistance. 삭제delete 제9항에 있어서,
상기 배터리의 타측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 단계는
상기 제3 및 제4 스위치를 동시에 온(ON)시키거나 기설정된 스위칭 시간에 따라 순차적으로 온(ON)시켜 상기 제2 커패시터를 통해 상기 배터리의 타측 단자로부터 유입된 노이즈를 차단하는 절연 저항 측정 방법.10. The method of claim 9,
The step of blocking the noise introduced from the other terminal of the battery
Wherein the third and fourth switches are turned on at the same time or sequentially turned on according to a predetermined switching time to cut off noise introduced from the other terminal of the battery through the second capacitor, . 제9항에 있어서,
상기 제2 전압을 이용하여 절연 저항을 측정하는 단계는
상기 제2 분배 저항, 상기 측정 소자 및 상기 절연 저항 간의 전압 분배비를 이용하여 절연 저항을 측정하는 절연 저항 측정 방법.10. The method of claim 9,
The step of measuring the insulation resistance using the second voltage
And measuring the insulation resistance using the voltage division ratio between the second distribution resistance, the measurement element, and the insulation resistance.
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