KR20140068567A - Apparatus for measuring insulation resistance and method thereof - Google Patents

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Abstract

An apparatus and a method for measuring an insulation resistance are disclosed. The apparatus for measuring an insulation resistance according to an embodiment of the present invention comprises first and second resistors, which are connected in series between two terminals of a battery pack; a third resistor with a first side connected to the common node between the first and second resistors; a capacitor which is connected in parallel with the third resistor and charged by a voltage of the battery pack divided and applied to the third resistor; and an insulation resistance measuring unit which measures an insulation resistance between the battery pack and a chassis based on a charged voltage charged in the capacitor. A node between the third resistor and the capacitor and a node between the capacitor and the insulation resistance measuring unit are connected by using a photo metal oxide semiconductor (MOS) relay, thereby safely measuring the insulation resistance between the battery pack and the chassis by using the charged voltage charged in the capacitor. Also, safety of the capacitor with respect to a high voltage battery pack as well as safety of a measuring means for measuring the insulation resistance are guaranteed.

Description

절연 저항 측정 장치 및 그 방법 {Apparatus for measuring insulation resistance and method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 절연 저항 측정에 대한 것으로, 상세하게는 포토모스 릴레이(photo-MOS relay)를 이용하여 접지를 직접 연결하지 않고 배터리 팩 측과 절연된 상태에서 커패시터를 충전하고, 충전된 커패시터의 충전 전압을 이용하여 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method of measuring insulation resistance, and more particularly, to a method of measuring insulation resistance by charging a capacitor in a state insulated from a battery pack side without directly connecting a ground using a photo-MOS relay, The present invention relates to an insulation resistance measuring device and a method of measuring an insulation resistance between a battery pack and a chassis using the insulation resistance measuring device.

고전압 배터리를 사용하는 하이브리드 차량은 비상사태 발생시 자동적으로 메인 고전압 배터리의 전원을 차단하는 시스템을 갖추고 있다. 상기 비상사태라 함은 관련부품의 노후화에 의한 과도한 누전, 절연파괴 등과 외부적인 충격에 의한 부품파괴로 생겨나는 쇼트에 의해 발생하는 과도한 누전, 절연파괴 등을 말한다.Hybrid vehicles that use high-voltage batteries have a system that automatically powers off the main high-voltage battery in the event of an emergency. The term "emergency" refers to an excessive short circuit, insulation breakdown, or the like, which is caused by a short circuit caused by an excessive short circuit, insulation breakdown due to aging of a related component, or component breakage caused by external impact.

차량에 비상사태가 발생되면 배터리 관리 시스템 (BMS; BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)이나 하이브리드 제어 유닛 (HCU; HYBRID CONTROL UNIT) 등 고전압 부품을 제어하는 상위의 부품에서 메인 전원을 차단하도록 하는 명령을 내려 전원을 단속하게 된다. 상기 고전압 관련 부품은 전원을 연결해 주는 선로의 전압과 전류를 일련의 프로그램 또는 센서를 통해 모니터링하여 정상범위를 벗어난 전압, 전류가 검출되거나 허용치 이상의 누설전류가 있는 경우, 그리고 허용치 이상의 절연저항 파괴 등이 있는 경우에 CAN 통신 또는 시그날 전송을 통하여 메인 전원을 차단하게 된다.When an emergency occurs in a vehicle, a command is issued to shut down the main power from a higher-level component that controls high-voltage components such as a battery management system (BMS) or a hybrid control unit (HCU) . The high-voltage-related part monitors the voltage and current of the line connecting the power source through a series of programs or sensors, detects voltage or current outside the normal range, has leakage current of more than the allowable value, The main power is cut off via CAN communication or signal transmission.

이와 같이, 고전압 배터리를 사용하는 하이브리드 차량에 있어서 절연저항의 측정은 매우 중요하다. 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.Thus, measurement of insulation resistance is very important in a hybrid vehicle using a high-voltage battery. A method of measuring the leakage current between a high-voltage battery and a hybrid vehicle is to destroy the insulation and force the direct current to flow. This method has the disadvantage that the insulation breaks down while measuring the insulation resistance.

이를 해결하기 위하여 고전압 배터리와 하이브리드 차량 간에 커플링 콘덴서를 연결하고, 상기 커플링 콘덴서에 교류신호를 인가하여 절연저항 성분을 측정하는 방법이 있다. 그러나, 상기 방법 또한 커플링 콘덴서를 충전하는 전류와 방전하는 전류가 같은 회로를 통과해야 하므로 회로 설계에 많은 제약이 따른다는 단점이 있다.To solve this problem, there is a method of connecting a coupling capacitor between a high voltage battery and a hybrid vehicle, and applying an AC signal to the coupling capacitor to measure an insulation resistance component. However, the above method also has a disadvantage in that there are many restrictions on the circuit design because the current for charging the coupling capacitor and the current for discharging must pass through the same circuit.

이에, 하이브리드 차량의 샤시 접지 (chassis ground)와 고전압 배터리 간의 절연 저항 측정에 있어서, 보다 간단하면서도 정확하게 절연저항을 측정할 수 있는 소형화, 경량화, 및 저가화된 절연저항 측정회로의 개발이 요구되고 있다.
Accordingly, in the measurement of insulation resistance between a chassis ground of a hybrid vehicle and a high-voltage battery, development of a compact, lightweight, and low-cost insulation resistance measuring circuit capable of measuring insulation resistance more simply and accurately is required.

이러한 간단하면서 정확하게 절연저항을 측정할 수 있는 선행기술로서 한국등록특허 제10-1142461호 "절연저항 측정 회로"이 제안되었다. 이에 따르면 스위치를 이용하여 접지와 연결된 상태에서 저항과 직렬로 연결되는 커패시터를 충전시키고 스위치를 오프시킨 상태에서 커패시터에서 방전되는 전류 또는 방전 전압을 이용하여 절연저항을 추정하는 회로가 제시된다.Korean Patent No. 10-1142461 entitled "Insulation Resistance Measurement Circuit" has been proposed as a prior art capable of measuring the insulation resistance simply and accurately. According to the present invention, a circuit for estimating an insulation resistance using a current or a discharge voltage discharged from a capacitor in a state where a capacitor connected in series with a resistor is connected to a ground by using a switch is charged and a switch is turned off.

그런데 상기 선행기술은 저항과 커패시터가 절연되지 않은 상태로 직접 연결되고 고전압 배터리와 커패시터 또한 직접 연결되어 있기 때문에 절연저항을 측정하는데 문제가 발생할 수도 있고, 안전상의 문제가 발생할 수도 있다.
However, since the prior art is directly connected in a state that the resistor and the capacitor are not insulated, and the high-voltage battery and the capacitor are also directly connected to each other, a problem may occur in measuring the insulation resistance and a safety problem may occur.

따라서, 안전성을 향상시킬 수 있는 절연저항 측정 장치의 필요성이 대두된다.Therefore, there is a need for an insulation resistance measuring device capable of improving safety.

한국등록특허 제10-1142461호 (등록일 2012.04.26)Korean Registered Patent No. 10-1142461 (registered on April 26, 2012)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 포토모스 릴레이를 이용하여 커패시터를 절연된 상태에서 충전하고, 커패시터의 충전 전압을 이용하여 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 측정할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for charging a capacitor in an insulated state by using a photo-MOS relay and measuring an insulation resistance between the battery pack and a chassis And an object thereof is to provide an apparatus for measuring an insulation resistance and a method thereof.

또한, 본 발명은 포토모스 릴레이에 의해 절연된 커패시터의 충전 전압을 이용하여 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 측정함으로써, 절연 저항의 측정 신뢰성을 향상시키고, 안전성을 확보할 수 있는 절연 저항 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention also provides an insulation resistance measuring apparatus and a method for measuring insulation resistance between a battery pack and a chassis by using a charging voltage of a capacitor insulated by a photo-MOS relay, And to provide such a method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 절연 저항 측정 장치는 배터리 팩의 양 단자 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항과 제2 저항; 제1 측이 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 공통 노드에 연결되는 제3 저항; 상기 제3 저항과 병렬 연결되며, 상기 제3 저항에 분배된 상기 배터리 팩의 전압에 의해 충전되는 커패시터; 및 상기 커패시터에 충전된 충전 전압에 기초하여 상기 배터리 팩과 샤시(chassis) 간의 절연 저항을 측정하는 절연 저항 측정부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an insulation resistance measuring apparatus including: a first resistor and a second resistor connected in series between two terminals of a battery pack; A third resistor having a first side connected to a common node of the first resistor and the second resistor; A capacitor connected in parallel to the third resistor and charged by the voltage of the battery pack distributed to the third resistor; And an insulation resistance measuring unit for measuring an insulation resistance between the battery pack and the chassis based on the charging voltage charged in the capacitor.

본 발명에 일 실시예에 따르면, 배터리 팩의 고전압으로부터 안전성을 확보하기 위하여 제1 저항과 배터리 팩 사이에 연결되는 제1 릴레이, 또는 제2 저항과 배터리 팩 사이에 연결되는 제2 릴레이 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in order to ensure safety from the high voltage of the battery pack, at least one of a first relay connected between the first resistor and the battery pack, or a second relay connected between the second resistor and the battery pack .

본 발명에서의 절연 저항은 제3 저항의 제2 측과 배터리 팩의 어느 한 단자 사이의 저항으로, 해당 저항이 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항이 될 수 있다.The insulation resistance in the present invention is a resistance between the second side of the third resistor and one of the terminals of the battery pack, and the resistance can be an insulation resistance between the battery pack and the chassis.

나아가, 본 발명은 배터리 팩 측과 커패시터를 절연시키기 위한 절연 수단 예컨대, 포토모스 릴레이를 구비할 수 있으며, 포토모스 릴레이는 병렬로 연결되는 제3 저항과 커패시터 사이의 양단 중 적어도 하나에 구비될 수 있다.Further, the present invention may include an insulation means for isolating the capacitor from the battery pack side, for example, a photo-MOS relay, and the photo-MOS relay may include at least one of a third resistor connected in parallel and a capacitor, have.

추가적으로, 본 발명은 커패시터와 절연 저항을 측정하는 측정 수단을 절연시키기 위한 포토모스 릴레이가 커패시터와 측정 수단 사이에 구비될 수도 있다.In addition, the present invention may be provided with a photo-MOS relay between the capacitor and the measuring means for insulating the capacitor from the measuring means for measuring the insulation resistance.

나아가, 본 발명은 고전압 배터리 팩에 의해 충전된 충전 전압을 BMS의 제어수단에서 읽을 수 있도록 충전 전압을 감쇠시키기 위한 감쇠기와 아날로그 디지털 변환기를 더 구비함으로써, 제어수단에서 변환된 디지털 값을 이용하여 절연저항을 측정할 수 있다.
Further, the present invention further includes an attenuator and an analog-to-digital converter for attenuating the charge voltage so that the charge voltage charged by the high-voltage battery pack can be read by the control means of the BMS, The resistance can be measured.

본 발명의 일 실시 예에 따른 절연 저항 측정 방법은 배터리 팩의 양 단자 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항과 제2 저항, 및 제1 측이 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 공통 노드에 연결되는 제3 저항을 이용하여 상기 제3 저항에 상기 배터리 팩의 전압을 분배하는 단계; 상기 제3 저항에 분배된 상기 배터리 팩의 전압을 이용하여 상기 제3 저항과 병렬로 연결된 커패시터를 충전시키는 단계; 및 상기 커패시터에 충전된 충전 전압에 기초하여 상기 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.A method for measuring an insulation resistance according to an embodiment of the present invention includes a first resistor and a second resistor connected in series between both terminals of a battery pack and a second resistor connected in series between the first resistor and the second resistor, Distributing a voltage of the battery pack to the third resistor using a third resistor connected thereto; Charging a capacitor connected in parallel with the third resistor using the voltage of the battery pack distributed to the third resistor; And measuring an insulation resistance between the battery pack and the chassis based on the charging voltage charged in the capacitor.

절연 저항 측정 방법 또한, 위한 포토모스 릴레이를 이용하여 고전압 배터리 팩과 커패시터를 절연시키고 포토모스 릴레이를 통해 충전된 커패시터의 충전 전압을 포토모스 릴레이를 통해 감지함으로써, 절연 저항을 측정할 수 있다.Insulation resistance measurement method In addition, insulation resistance can be measured by inserting the high voltage battery pack and the capacitor using the photo-MOS relay for the purpose, and sensing the charge voltage of the capacitor charged through the photo-MOS relay through the photo-MOS relay.

본 발명에 따르면, 배터리 팩의 전압을 복수의 저항을 이용하여 분배하고, 미리 결정된 저항에 분배된 전압을 포토모스 릴레이를 통해 병렬 연결되는 커패시터로 충전시키며, 커패시터에 충전된 충전 전압을 이용하여 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 안전하게 측정할 수 있다.According to the present invention, a voltage of a battery pack is distributed using a plurality of resistors, a voltage distributed to a predetermined resistor is charged by a capacitor connected in parallel through a photo-MOS relay, The insulation resistance between the pack and the chassis can be safely measured.

구체적으로, 본 발명은 포토모스 릴레이를 이용하기 때문에 커패시터가 절연된 상태에서 충전되며 충전된 충전 전압 또한 포토모스 릴레이를 이용하여 감지하기 때문에 절연 저항을 측정하는 수단과 커패시터 입장에서 절연된 상태가 되고, 따라서 고전압 배터리 팩에 대한 커패시터의 안전성과 측정 수단의 안전성이 확보될 수 있다.Specifically, since the present invention utilizes a photo-MOS relay, the capacitor is charged in an insulated state and the charged voltage is sensed by using a photo-MOS relay. Therefore, the device is insulated from the capacitor by means of measuring the insulation resistance Therefore, the safety of the capacitor to the high-voltage battery pack and the safety of the measuring means can be secured.

또한, 본 발명은 포토모스 릴레이에 의해 절연된 커패시터의 충전 전압을 이용하여 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 측정함으로써, 절연 저항의 측정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the reliability of the measurement of the insulation resistance by measuring the insulation resistance between the battery pack and the chassis by using the charging voltage of the capacitor isolated by the photo-MOS relay.

더 나아가, 본 발명은 커패시터에 충전된 전압을 감쇠기(attenuator)를 이용하여 일정하게 감소시켜 BMS에서 감지할 수 있는 범위 내의 전압으로 조정함으로써, BMS에서 절연 저항 측정을 용이하게 할 수 있다.Further, the present invention can facilitate measurement of insulation resistance in the BMS by reducing the voltage charged in the capacitor to a voltage within a range that can be sensed in the BMS by reducing it constantly using an attenuator.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치에서 포토모스 릴레이를 이용하여 커패시터를 충전시키는 과정을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 장치에서 커패시터에 충전된 충전 전압을 감지하여 절연 저항을 측정하는 과정을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 커패시터에 전압을 충전시키는 R3에 분배되는 전압을 설명하기 위한 회로에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 5는 도 4에서 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항이 무한대에 가까운 경우 R3에 분배되는 전압을 설명하기 위한 회로에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 6은 도 4에서 배터리 팩과 샤시가 쇼트되어 절연 저항이 0에 가까운 경우 R3에 분배되는 전압을 설명하기 위한 회로에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a configuration of an insulation resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates an example of a process of charging a capacitor using a photo-MOS relay in the apparatus shown in FIG. 1. Referring to FIG.
FIG. 3 is a view illustrating an example of a process of measuring the insulation resistance by sensing a charged voltage charged in a capacitor in the apparatus shown in FIG. 1. Referring to FIG.
4 is a conceptual diagram of a circuit for explaining a voltage to be distributed to R3 which charges a voltage to a capacitor.
FIG. 5 is a conceptual diagram of a circuit for explaining a voltage to be distributed to R3 when the insulation resistance between the battery pack and the chassis is close to infinity in FIG.
FIG. 6 is a conceptual diagram of a circuit for explaining a voltage to be distributed to R3 when the battery pack and the chassis are short-circuited and the insulation resistance is close to 0 in FIG.
7 is a flowchart illustrating a method of measuring an insulation resistance according to an embodiment of the present invention.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprising" or " comprising " is intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, , But do not preclude the presence or addition of one or more other features, elements, components, components, or combinations thereof.

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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 절연 저항 측정 장치 및 그 방법을 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, an apparatus and method for measuring insulation resistance according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7. FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a configuration of an insulation resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장치는 전압 분배부(120), 충전 릴레이부(130), 커패시터(140), 감지 릴레이부(150), 감쇠기(attenuator)(160), 아날로그디지털 변환부(ADC부)(170) 및 절연저항 측정부(180)를 포함한다.1, an apparatus according to the present invention includes a voltage distributor 120, a charge relay unit 130, a capacitor 140, a sensing relay unit 150, an attenuator 160, (ADC) 170 and an insulation resistance measuring unit 180.

전압 분배부(120)는 배터리 팩(110)의 고전압을 복수의 저항들에 분배하기 위한 구성으로, 제1 릴레이(121), 제2 릴레이(124), 제1 저항(122), 제2 저항(123) 및 제3 저항(125)을 포함하는데, 제1 저항(122)과 제2 저항(123) 그리고 제3 저항(125)의 저항 값은 배터리 팩(110)의 전압과의 관계에 의하여 흐르는 전류가 100mA 이하가 되는 값으로 결정될 수 있다.The voltage distributor 120 is configured to distribute the high voltage of the battery pack 110 to a plurality of resistors and includes a first relay 121, a second relay 124, a first resistor 122, The resistance value of the first resistor 122, the second resistor 123 and the third resistor 125 is determined by the relationship between the voltage of the battery pack 110 and the resistance of the second resistor 123, The value of which the flowing current becomes 100 mA or less can be determined.

제1 릴레이(121) 및 제2 릴레이(124)는 배터리 팩(110)의 양 단자에 하나씩 위치하고, 제어부(미도시) 예를 들어, BMS의 제어에 의하여 배터리 팩(110)의 고전압을 복수의 저항들(R1, R2, R3)로 출력하거나 출력하지 않은 기능을 수행한다.The first relay 121 and the second relay 124 are positioned on both terminals of the battery pack 110. The first relay 121 and the second relay 124 are controlled by a controller (not shown) And performs a function of outputting or not outputting to the resistors (R1, R2, R3).

제1 릴레이(121)는 배터리 팩(110)의 제1 단자 예를 들어, (+) 단자와 제1 저항(122) 사이에 위치하고, 제2 릴레이(124)는 배터리 팩(110)의 제2 단자 예를 들어, (-) 단자와 제2 저항(123) 사이에 위치한다.The first relay 121 is located between the first terminal of the battery pack 110 and the first resistor 122 and the second relay 124 is located between the positive terminal of the battery pack 110 and the first resistor 122, Terminal, for example, between the (-) terminal and the second resistor 123.

도 1에서 배터리 팩(110)의 양 단자에 각각 릴레이가 구성되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정하지 않으며, 어느 한 단자에 하나의 릴레이만 구성될 수도 있다. 예컨대, 전압 분배부(120)는 배터리 팩(110)의 (+) 단자 측의 제1 릴레이(121)만을 구성할 수도 있고, 배터리 팩(110)의 (-) 단자 측의 제2 릴레이(124)만을 구성할 수도 있다.In FIG. 1, the relays are shown as being connected to both terminals of the battery pack 110, but the present invention is not limited thereto. For example, the voltage distributor 120 may configure only the first relay 121 on the positive terminal side of the battery pack 110 and the second relay 124 on the negative terminal side of the battery pack 110 ).

이 때, 제1 릴레이(121)와 제2 릴레이(124)는 포토모스 릴레이(photo-MOS 릴레이)일 수 있으나, 이에 한정하지 않으며 배터리 팩(110)의 고전압과 전압 분배부(120) 간의 절연을 수행할 수 있는 모든 릴레이와 스위치를 포함할 수 있다.In this case, the first relay 121 and the second relay 124 may be photo-MOS relays, but the present invention is not limited thereto and may be applied to the case where the high voltage of the battery pack 110 and the insulation between the voltage distributor 120 Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >

물론, 제1 릴레이(121)와 제2 릴레이(124) 뿐만 아니라 충전 릴레이부(130)와 감지 릴레이부(150)를 구성하는 적어도 하나 이상의 릴레이도 포토모스 릴레이일 수 있다.Of course, not only the first relay 121 and the second relay 124 but also at least one relay constituting the charging relay unit 130 and the sensing relay unit 150 may be photo-MOS relays.

여기서, 포토모스 릴레이는 입력으로 발광소자 예를 들어, 적외선 발광소자를 사용하고, 광에 의해 결합하여 빛을 받으면 턴온(Turn On) 되는데, N 채널, P 채널 MOSFET를 사용하여 극성이 없기 때문에 교류와 직류 모두 제어가 가능할 수 있다. 또한, 포토모스 릴레이는 기계식 릴레이보다 응답속도가 빠르고, 5~10mA의 전류로 온/오프가 가능하기 때문에 감도가 뛰어나며 수명이 긴 장점이 있다. Here, the photo-MOS relay is turned on when a light emitting element, for example, an infrared light emitting element is used as an input and is coupled by light and receives light. Since N-channel and P-channel MOSFETs are used, Both DC and DC control can be possible. In addition, PhotoMOS relays have faster response speed than mechanical relays and can be turned on / off at currents of 5 to 10 mA, which is advantageous in sensitivity and long life.

제1 저항(122)과 제2 저항(123)은 제1 릴레이(121)와 제2 릴레이(124)를 통해 배터리 팩(110)과 직렬로 연결된다.The first resistor 122 and the second resistor 123 are connected in series with the battery pack 110 through the first relay 121 and the second relay 124.

제3 저항(125)은 제1 저항(122)과 제2 저항(123)의 공통 노드에 제1 측이 연결되고, 제2 측은 배터리 팩(110)의 (-) 단자와 가상의 저항인 절연 저항(126)과 연결된다.The third resistor 125 is connected to the common node of the first resistor 122 and the second resistor 123 and the second side is connected to the negative terminal of the battery pack 110 And is connected to the resistor 126.

여기서, 절연 저항(126)은 배터리 팩(110)과 샤시 간의 저항을 의미하는 것으로, 저항 소자에 의해 구성되는 것이 아니기 때문에 가상 저항으로 볼 수 있다.Here, the insulation resistor 126 means a resistance between the battery pack 110 and the chassis, and can be regarded as a virtual resistor because it is not constituted by a resistance element.

본 발명에서는 이런 절연 저항을 측정하고자 하는 것으로, 배터리 팩과 샤시 간이 완벽하게 절연되었다 가정하면 절연 저항은 무한대가 될 수 있고, 배터리 팩과 샤시 간이 쇼트(short)되었다 가정하면 절연 저항은 0이 가까운 저항 값을 가질 수 있다.In the present invention, it is intended to measure such an insulation resistance. Assuming that the insulation between the battery pack and the chassis is perfectly insulated, the insulation resistance can be infinite. Assuming that the battery pack and the chassis are short, It can have a resistance value.

충전 릴레이부(130)는 제3 릴레이(131)와 제4 릴레이(132)를 포함하고, 제어부(미도시) 예를 들어, BMS의 제어에 의하여 제3 저항(125)에 분배된 전압을 커패시터(140)에 충전시키는 기능을 수행한다.The charge relay unit 130 includes a third relay 131 and a fourth relay 132. The charge relay unit 130 controls the voltage supplied to the third resistor 125 under the control of a control unit (not shown) (Not shown).

이 때, 제3 릴레이(131)는 제3 저항(125)의 제1 측 즉, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)의 공통 노드와 커패시터(140)의 제1 측 사이에 구성되고, 제4 릴레이(132)는 제3 저항(125)의 제2 측과 커패시터(140)의 제2 측 사이에 구성될 수 있다.The third relay 131 is configured between the first side of the third resistor 125, that is, between the common node of the first resistor R1 and the second resistor R2 and the first side of the capacitor 140 And the fourth relay 132 may be configured between the second side of the third resistor 125 and the second side of the capacitor 140.

도 1에서, 충전 릴레이부(130)가 제3 릴레이(131)와 제4 릴레이(132)를 포함하는 것으로 구성하였지만, 어느 하나의 릴레이만 구성될 수도 있다. 즉, 충전 릴레이부(130)는 제3 저항(125)의 제1 측과 커패시터(140)의 제1 측 사이에 제3 릴레이(131)를 구성하고, 제3 저항(125)의 제2 측과 커패시터(140)의 제2 측은 쇼트되도록 구성할 수 있으며, 마찬가지로 제3 저항(125)의 제1 측과 커패시터(140)의 제1 측은 쇼트되고, 제3 저항(125)의 제2 측과 커패시터(140)의 제2 측 사이에 제4 릴레이(132)를 구성할 수도 있다.In FIG. 1, the charge relay unit 130 includes the third relay 131 and the fourth relay 132, but only one of the relays may be configured. That is, the charge relay unit 130 constitutes the third relay 131 between the first side of the third resistor 125 and the first side of the capacitor 140, and the second side of the third resistor 125 The first side of the third resistor 125 and the first side of the capacitor 140 may be shorted and the second side of the third resistor 125 may be shorted, A fourth relay 132 may be configured between the second sides of the capacitor 140.

이런 충전 릴레이부(130)는 상황에 따라 생략될 수도 있다. 다시 말해, 제3 저항(125)에 분배된 전압이 릴레이의 구성없이 바로 커패시터(140)에 충전될 수도 있다.The charge relay unit 130 may be omitted depending on the situation. In other words, the voltage distributed to the third resistor 125 may be charged into the capacitor 140 directly without the configuration of the relay.

커패시터(140)는 충전 릴레이부(130)를 통해 제3 저항(125)과 병렬로 연결되면 제3 저항(125)에 분배된 전압에 의해 충전된다.When the capacitor 140 is connected in parallel with the third resistor 125 through the charge relay unit 130, the capacitor 140 is charged by the voltage distributed to the third resistor 125.

감지 릴레이부(150)는 제5 릴레이(151)와 제6 릴레이(152)를 포함하고, 제어부(미도시) 예를 들어, BMS의 제어에 의하여 커패시터(140)에 충전된 충전 전압을 감지할 수 있도록 커패시터(140)의 충전 전압을 감쇠기(160)로 제공하는 기능을 수행한다.The sensing relay unit 150 includes a fifth relay 151 and a sixth relay 152. The sensing relay unit 150 detects a charging voltage charged in the capacitor 140 by a control unit (not shown) And provides the charging voltage of the capacitor 140 to the attenuator 160 so that the charging voltage of the capacitor 140 is reduced.

이 때, 제5 릴레이(151)는 커패시터(140)의 제1 측과 감쇠기(160)의 제1 단자 사이에 구성되고, 제6 릴레이(152)는 커패시터(140)의 제2 측과 감쇠기(160)의 제2 단자 사이에 구성될 수 있다.The fifth relay 151 is configured between the first side of the capacitor 140 and the first terminal of the attenuator 160 and the sixth relay 152 is connected between the second side of the capacitor 140 and the attenuator 160. [ Lt; RTI ID = 0.0 > 160 < / RTI >

마찬가지로 감지 릴레이부(150)는 제5 릴레이(151)와 제6 릴레이(152) 모두를 포함하여 구성할 수도 있지만, 이에 한정하지 않으며 어느 하나의 릴레이만으로 구성될 수도 있다. 즉, 감지 릴레이부(150)는 커패시터(140)의 제1 측과 감쇠기(160)의 제1 단자 사이에 제5 릴레이(151)를 구성하고 커패시터(140)의 제2 측과 감쇠기(160)의 제2 단자는 쇼트되도록 구성할 수도 있으며, 커패시터(140)의 제1 측과 감쇠기(160)의 제1 단자는 쇼트되도록 구성하고 커패시터(140)의 제2 측과 감쇠기(160)의 제2 단자 사이에 제6 릴레이(152)를 구성할 수도 있다.Similarly, the sensing relay unit 150 may include both the fifth relay 151 and the sixth relay 152, but the present invention is not limited thereto and may include only one relay. That is, the sensing relay unit 150 constitutes a fifth relay 151 between the first side of the capacitor 140 and the first terminal of the attenuator 160 and the second side of the capacitor 140 and the attenuator 160. [ The first terminal of the capacitor 140 and the first terminal of the attenuator 160 may be configured to be shorted and the second terminal of the capacitor 140 and the second terminal of the attenuator 160 may be configured to be shorted, The sixth relay 152 may be configured between the terminals.

감쇠기(160)는 감지 릴레이부(150)를 통해 제공받은 커패시터(140)의 충전 전압을 미리 결정된 감쇠비를 이용하여 감쇠시킨다.The attenuator 160 attenuates the charging voltage of the capacitor 140 provided through the sensing relay unit 150 using a predetermined damping ratio.

이 때, 감쇠비는 상황에 따라 변경될 수도 있다.At this time, the damping ratio may be changed depending on the situation.

ADC부(170)는 감쇠기(160)에 의해 감쇠된 커패시터(140)의 충전 전압을 디지털 값으로 변환하고, 절연 저항 측정부(180)는 ADC부(170)로부터 출력된 디지털 값을 이용하여 배터리 팩(110)과 샤시 간의 절연 저항 즉, 제3 저항(125)의 제2 측과 배터리 팩(110)의 어느 한 단자 예를 들어, (-) 단자 사이의 절연 저항을 측정한다.The ADC unit 170 converts the charge voltage of the capacitor 140 attenuated by the attenuator 160 into a digital value and the insulation resistance measurement unit 180 uses the digital value output from the ADC unit 170, The insulation resistance between the pack 110 and the chassis, that is, the insulation resistance between the second side of the third resistor 125 and one terminal of the battery pack 110, for example, the (-) terminal is measured.

이 때, 절연 저항 측정부(180)는 디지털 값에 감쇠기(160)의 감쇠비에 대한 역수를 곱하고 이렇게 곱해진 값을 이용하여 절연 저항을 측정할 수 있다.At this time, the insulation resistance measuring unit 180 can measure the insulation resistance by multiplying the digital value by the inverse of the damping ratio of the attenuator 160, and using the multiplied value.

또한, 절연 저항 측정부(180)는 ADC부(170)로부터 출력된 디지털 값과 이에 대응하는 절연 저항 값의 룩업 테이블(lookup table)을 이용하여 배터리 팩(110)과 샤시 간의 절연 저항을 측정할 수도 있으며, 디지털 값을 입력으로 하는 미리 결정된 함수를 이용하여 배터리 팩(110)과 샤시 간의 절연 저항을 측정할 수도 있다.The insulation resistance measuring unit 180 measures the insulation resistance between the battery pack 110 and the chassis using a digital value output from the ADC unit 170 and a lookup table of the corresponding insulation resistance value Alternatively, the insulation resistance between the battery pack 110 and the chassis may be measured using a predetermined function of inputting a digital value.

배터리 관리 시스템(BMS)은 절연 저항 측정부(180)에 의해 측정된 절연 저항 값을 상위 제어기인 하이브리드 제어 유닛(HCU)으로 리포트할 수 있다.The battery management system (BMS) can report the insulation resistance value measured by the insulation resistance measuring unit 180 to the hybrid control unit (HCU) which is the host controller.

물론, BMS는 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항이 파괴된 상태에서는 안전을 우선으로 생각하여 배터리 팩 내에 장착된 릴레이를 직접 제어할 수도 있다.
Of course, when the insulation resistance between the battery pack and the chassis is destroyed, the BMS can directly control the relays installed in the battery pack, taking safety as a priority.

이런, 본 발명에 따른 장치에 대한 동작을 도 2와 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the apparatus according to the present invention will now be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

본 발명에 따른 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩의 양단자 출력단에 연결된 제1 릴레이(121)와 제2 릴레이(124)를 온시켜 저항 R1, R3, R3에 배터리 팩(110)의 고전압을 분배하고, 충전 릴레이부(130)를 구성하고 있는 제3 릴레이(131)와 제4 릴레이(312)를 온 시킴으로써, 저항 R3에 분배된 배터리 팩의 전압을 이용하여 커패시터(1400를 충전시킨다.2, the first relay 121 and the second relay 124, which are connected to both terminals of the battery pack, are turned on to connect the resistors R1, R3, and R3 to the battery pack 110, And the third relay 131 and the fourth relay 312 constituting the charging relay unit 130 are turned on to charge the capacitor 1400 using the voltage of the battery pack distributed to the resistor R3 .

물론, 상황에 따라 제1 릴레이(121)와 제2 릴레이(124)를 온 시킨 후 일정 시간이 경과한 시점에 제3 릴레이(131)와 제4 릴레이(132)를 온 시킴으로써, 저항 R3에 분배된 전압을 이용하여 커패시터(140)를 충전시킬 수도 있다.Of course, depending on the situation, the third relay 131 and the fourth relay 132 are turned on at a point of time after the first relay 121 and the second relay 124 are turned on, The capacitor 140 may be charged using the voltage that is applied to the capacitor 140.

이 때, 저항 R3에 분배되는 배터리 팩의 전압에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Here, the voltage of the battery pack to be distributed to the resistor R3 will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIG.

도 4는 배터리 팩(Vs)과 저항 R1, R2, R3 및 절연 저항의 연결 관계를 간략하게 나타낸 개념도로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 저항 R3와 절연 저항은 직렬로 연결되고, 직렬로 연결된 저항 R3와 절연 저항은 저항 R2와 병렬 연결된다.4 is a conceptual view briefly showing the connection relationship between the battery pack Vs and the resistors R1, R2, R3 and the insulation resistance. As shown in Fig. 4, the resistor R3 and the insulation resistor are connected in series, The resistor R3 and the insulation resistance are connected in parallel with the resistor R2.

여기서, 해당 회로에서 저항 R3에 분배되는 배터리 팩의 전압은 V3가 되며, V3에 분배되는 전압은 아래 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Here, the voltage of the battery pack to be distributed to the resistor R3 in the circuit becomes V 3, V 3 to be distributed to the voltage it can be expressed as Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001

Figure pat00001

수학식 1을 통해 알 수 있듯이, R3에 분배되는 전압(V3)은 저항 R1, R2, R3가 고정된 경우 절연 저항 값에 의해 결정되는 것을 알 수 있다. 도 5와 도 6에서는 절연 저항 값이 무한대에 가까운 경우와 절연 저항 값이 0에 가까운 경우에 대해 설명한다.
As can be seen from Equation (1), it can be seen that the voltage V 3 distributed to R3 is determined by the insulation resistance value when the resistors R1, R2 and R3 are fixed. 5 and 6, the case where the insulation resistance value is close to infinity and the case where the insulation resistance value is close to zero will be described.

도 5에 도시된 바와 같이, 절연 저항 값이 무한대에 가까운 경우 즉, 배터리 팩과 샤시 간의 절연이 안전한 경우 저항 R3는 플로팅(floating) 상태에 있기 때문에 0에 가까운 전압이 분배된다.As shown in FIG. 5, when the insulation resistance value is close to infinity, that is, when the insulation between the battery pack and the chassis is safe, a voltage close to 0 is distributed because the resistor R3 is in a floating state.

다시 말해, R3에 분배되는 전압 V3는 상기 수학식 1을 통해 알 수 있듯이, 절연 저항 값이 무한대에 가깝기 때문에 수학식 1의 두 번째 항목이 0에 가깝게 되고, 따라서 V3는 0에 가까운 값이 된다. 즉, 배터리 팩과 샤시 간의 절연이 안전하게 된 경우 저항 R3에 분배되는 전압(V3)은 0에 가깝게 된다.
In other words, the voltage to be distributed to the R3 V 3 is, as can be seen from the equation (1), and the second item in Equation (1) close to zero since the insulation resistance value close to infinity, and thus V 3 is close to 0 . That is, when the insulation between the battery pack and the chassis is secured, the voltage V 3 distributed to the resistor R 3 is close to zero.

도 6은 절연 저항 값이 0에 가까운 경우 즉, 배터리 팩과 샤시 간의 절연이 파괴된 상태(short)인 경우 저항 R3에는 저항 R2에 분배되는 전압과 동일한 전압이 분배된다. 예컨대, 저항 R1, R2, R3 값이 모두 동일하다고 가정하면, 저항 R3에 분배되는 전압은 수학식 1을 통해 알 수 있듯이, 배터리 팩의 전압(Vs)의 1/3이 된다. 즉, 배터리 팩의 전압이 350V인 경우 저항 R3에 분배되는 전압은 117V가 되고, R3에 분배되는 전압 117V는 커패시터에 충전된다.
6 shows that when the insulation resistance value is close to 0, that is, when the insulation between the battery pack and the chassis is broken (short), a voltage equal to the voltage to be distributed to the resistor R2 is distributed to the resistor R3. For example, assuming that the values of the resistors R1, R2, and R3 are all the same, the voltage to be distributed to the resistor R3 becomes 1/3 of the voltage Vs of the battery pack, as shown in Equation (1). That is, when the voltage of the battery pack is 350V, the voltage to be distributed to the resistor R3 is 117V, and the voltage of 117V to be distributed to R3 is charged to the capacitor.

이렇듯, 제1 릴레이와 제2 릴레이를 온 시키고, 제3 릴레이와 제4 릴레이를 온 시킴으로써, 배터리 팩의 고전압을 저항 R3에 분배하고, 저항 R3에 분배된 전압을 이용하여 커패시터를 충전시킬 수 있다.
By turning on the first relay and the second relay and turning on the third relay and the fourth relay, the high voltage of the battery pack can be distributed to the resistor R3 and the capacitor can be charged using the voltage distributed to the resistor R3 .

커패시터에 저항 R3에 분배된 전압이 충전되면, 커패시터의 충전 전압을 이용하여 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 측정하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이 제5 릴레이(151)와 제6 릴레이(152)를 온 시키고, 제1 내지 제4 릴레이(121, 124, 131, 132)를 오프시킨다.When the voltage distributed to the resistor R3 is charged in the capacitor, the fifth relay 151 and the sixth relay 152 (see FIG. 3) are used to measure the insulation resistance between the battery pack and the chassis using the charge voltage of the capacitor. , And turns off the first to fourth relays 121, 124, 131, and 132.

물론, 상황에 따라 제1 내지 제4 릴레이(121, 124, 131, 132)를 계속 온 시킬 수도 있지만, 배터리 팩의 고전압에 의한 영향을 줄이기 위하여 오프시키는 것이 바람직하다.Of course, the first to fourth relays 121, 124, 131, and 132 may be turned on depending on the situation, but it is preferable to turn off the relays 121, 124, 131 and 132 to reduce the influence of the high voltage of the battery pack.

여기서, 감쇠기(160)로 출력되는 커패시터(140)의 충전 전압은 도 5의 경우 0에 가까운 전압이 되고, 따라서 감쇠기(160)와 ADC부(170)를 통해 출력되는 디지털 값은 0이 될 수 있다. 이 값을 통해 절연 저항 측정부(180)는 배터리 팩과 샤시 간의 절연 상태가 아주 양호한 것으로 판단할 수 있는 측정 값을 제공할 수 있다.5, the digital value output through the attenuator 160 and the ADC unit 170 may be zero (0), and the digital value output from the attenuator 160 and the ADC unit 170 may be zero have. With this value, the insulation resistance measuring unit 180 can provide a measurement value that can determine that the insulation state between the battery pack and the chassis is very good.

반면, 도 6의 경우 감쇠기(160)로 출력되는 커패시터(140)의 충전 전압이 117V가 되고, 감쇠기(160)는 117V의 전압을 미리 결정된 감쇠비 예를 들어, 0.0249를 적용하여 2.91V를 출력하며, ADC부(170)는 2.91V의 값을 읽고 디지털 변환하여 2.91V에 대응하는 디지털 값을 출력함으로써, 절연 저항 측정부(180)는 디지털 값에 대응하는 절연 저항 값의 룩업 테이블을 이용하여 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항 값을 측정한다.
6, the charge voltage of the capacitor 140 output to the attenuator 160 becomes 117 V, and the attenuator 160 outputs the voltage of 117 V by applying a predetermined damping ratio, for example, 0.0249, to 2.91 V And the ADC 170 reads the value of 2.91 V and outputs a digital value corresponding to 2.91 V to the digital value. The insulation resistance measuring unit 180 measures the insulation resistance of the battery using the lookup table of the insulation resistance value corresponding to the digital value, Measure the insulation resistance between the pack and the chassis.

비록, 도 5와 도 6에서 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항이 무한대인 경우와 0인 경우를 예를 들어 설명하였지만, 절연 저항은 배터리 팩과 샤시 간의 절연 정도에 따라 그 값이 달라질 수 있으며, 따라서, 절연 저항 값에 의하여 저항 R3에 분배되는 전압이 달라지고, 이렇게 달라진 전압을 이용한 커패시터 충전을 통하여 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항 상태를 측정할 수 있다.
Although FIGS. 5 and 6 illustrate a case where the insulation resistance between the battery pack and the chassis is infinite and a case where the insulation resistance is zero, the insulation resistance may vary depending on the degree of insulation between the battery pack and the chassis. , The voltage to be distributed to the resistor R3 is changed by the insulation resistance value, and the insulation resistance state between the battery pack and the chassis can be measured through the capacitor charging using the voltage thus changed.

이와 같이, 본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치는 배터리 팩의 전압을 복수의 저항을 이용하여 분배하고, 미리 결정된 저항에 분배된 전압을 포토모스 릴레이를 통해 병렬 연결되는 커패시터로 충전시키며, 커패시터에 충전된 충전 전압을 이용하여 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 안전하게 측정할 수 있다.As described above, the insulation resistance measuring apparatus according to the present invention distributes the voltage of the battery pack using a plurality of resistors, charges the voltage distributed to the predetermined resistors through capacitors connected in parallel through the photo-MOS relay, The insulation resistance between the battery pack and the chassis can be safely measured by using the charged voltage.

또한, 본 발명은 포토모스 릴레이를 이용하기 때문에 커패시터가 절연된 상태에서 충전되고, 커패시터에 충전된 충전 전압 또한 포토모스 릴레이를 이용하여 감지함으로써, 절연 저항을 측정하는 측면에서도 절연된 상태가 되어 고전압 배터리 팩에 대한 커패시터의 안전성과 측정 수단의 안전성이 확보될 수 있다.In addition, since the present invention uses a photo-MOS relay, the capacitor is charged in an insulated state, and the charged voltage charged in the capacitor is also sensed by using the photo-MOS relay, The safety of the capacitor to the battery pack and the safety of the measuring means can be secured.

또한, 본 발명은 감쇠기를 이용하여 배터리 팩의 감지된 고전압을 BMS에서 인식할 수 있을 정도의 낮은 값으로 변환함으로써, BMS에서 절연 저항을 용이하게 측정할 수 있다.
Further, the present invention can easily measure the insulation resistance in the BMS by converting the detected high voltage of the battery pack to a value low enough to be recognized by the BMS using an attenuator.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.7 is a flowchart illustrating a method of measuring an insulation resistance according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 방법은 배터리 팩의 고전압을 출력하기 위해 배터리 팩의 양 단자 중 적어도 하나의 단자에 연결된 제1 릴레이를 온 시킨다(S710).Referring to FIG. 7, a method according to the present invention turns on a first relay connected to at least one of terminals of a battery pack to output a high voltage of the battery pack (S710).

여기서, 제1 릴레이는 배터리 팩의 (+) 단자와 (-) 단자 중 어느 한 단자에 연결될 수도 있고, 두 단자 각각에 모두 연결될 수도 있다.Here, the first relay may be connected to one of the (+) terminal and the (-) terminal of the battery pack, or may be connected to each of the two terminals.

배터리 팩의 고전압이 출력되면, 배터리 팩의 양 단자 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2), 그리고 제1 측이 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)의 공통 노드에 연결되는 제3 저항(R3)을 이용하여 제3 저항에 배터리 팩의 전압을 분배한다(S720).When a high voltage of the battery pack is outputted, a first resistor R1 and a second resistor R2 connected in series between both terminals of the battery pack and a first resistor R1 and a second resistor R2 The voltage of the battery pack is distributed to the third resistor using the third resistor R3 connected to the common node of the battery pack (S720).

이 때, 제3 저항(R3)의 제2 측과 배터리 팩의 어느 한 단자 예를 들어, (-) 단자 사이에는 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항이 있을 수 있으며, 본 발명에서는 이 절연 저항 값의 측정을 통해 배터리 팩과 샤시 간의 절연 정도를 명확하게 알 수 있다.At this time, there may be insulation resistance between the battery pack and the chassis between the second side of the third resistor R3 and one terminal of the battery pack, for example, the negative terminal. In the present invention, The measurement clearly shows the degree of insulation between the battery pack and the chassis.

제3 저항(R3)에 배터리 팩의 전압이 분배되면 제3 저항(R3)과 커패시터를 병렬로 연결하기 위한 적어도 하나 이상의 제2 릴레이를 온 시킨다(S730).When the voltage of the battery pack is distributed to the third resistor R3, at least one second relay for connecting the third resistor R3 and the capacitor in parallel is turned on in step S730.

이 때, 제2 릴레이는 제3 저항의 제1 측과 커패시터의 제1 측 사이에 연결될 수도 있고, 제3 저항의 제2 측과 커패시터의 제2 측 사이에 연결될 수도 있으며, 두 곳 모두 릴레이가 연결될 수도 있다.At this time, the second relay may be connected between the first side of the third resistor and the first side of the capacitor, or between the second side of the third resistor and the second side of the capacitor, Lt; / RTI >

비록, 단계 S710 내지 S730이 순차적으로 동작하는 것으로 도시하였지만, 세 단계 모두가 동시에 이루어질 수도 있고, 단계 S710과 S730이 동시에 이루어진 후 단계 S720이 그 후에 이루어질 수도 있다.Although steps S710 to S730 are shown as operating sequentially, all three steps may be performed at the same time, and steps S710 and S730 may be performed simultaneously, and then step S720 may be performed thereafter.

제2 릴레이를 온 시킴으로써, 제3 저항과 커패시터가 병렬로 연결되면, 제3 저항에 분배된 전압을 이용하여 커패시터를 충전시킨다(S740).When the third resistor and the capacitor are connected in parallel by turning on the second relay, the capacitor is charged using the voltage distributed to the third resistor (S740).

제3 저항에 분배된 전압이 커패시터에 충전되면, 커패시터에 충전된 충전 전압을 감지하기 위하여, 제3 릴레이를 온 시키고 제2 릴레이를 오프 시킨다(S750).When the voltage distributed to the third resistor is charged to the capacitor, the third relay is turned on and the second relay is turned off to sense the charged voltage charged in the capacitor (S750).

여기서, 제2 릴레이를 오프 시킬 때 제1 릴레이도 함께 오프 될 수 있고, 제2 릴레이를 오프 시킨 후 제3 릴레이를 온 시킬 수도 있다.Here, when the second relay is turned off, the first relay may be turned off together, and the third relay may be turned off after the second relay is turned off.

이 때, 제3 릴레이는 커패시터의 충전 전압이 감쇠기로 입력되는 경로에 위치한 릴레이일 수 있다.In this case, the third relay may be a relay located in a path where the charge voltage of the capacitor is input to the attenuator.

제3 릴레이가 온 되면 감지된 커패시터의 충전 전압을 미리 결정된 일정 감쇠비로 감쇠시키고, 감쇠된 충전 전압을 아날로그 디지털 변환을 통해 디지털 값으로 변환한다(S760, S770).When the third relay is turned on, the charge voltage of the sensed capacitor is attenuated to a predetermined constant attenuation ratio, and the attenuated charge voltage is converted into a digital value through analog to digital conversion (S760, S770).

단계 S770에 의해 변환된 충전 전압에 대응하는 디지털 값을 기초하여 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 측정한다(S780).The insulation resistance between the battery pack and the chassis is measured based on the digital value corresponding to the charging voltage converted in step S770 (S780).

이 때, 절연 저항은 디지털 값과 이에 대응하는 절연 저항 값에 대한 룩업 테이블을 이용하여 측정될 수도 있고, 디지털 값을 변수로 하는 미리 결정된 함수를 이용하여 측정될 수도 있다.At this time, the insulation resistance may be measured using a look-up table for a digital value and a corresponding insulation resistance value, or may be measured using a predetermined function having a digital value as a variable.

이렇게 측정된 절연 저항 값은 BMS에서 상위 제어기인 HCU로 리포트 할 수 있고, 상황에 따라 BMS는 절연 저항 측정을 통해 배터리 팩과 샤시 간의 절연이 파괴된 것으로 판단되면 배터리 팩 내부의 릴레이를 강제 오프 시킬 수도 있다.
The measured insulation resistance value can be reported from the BMS to the HCU which is the upper controller. Depending on the situation, if the insulation between the battery pack and the chassis is judged to be destroyed by the insulation resistance measurement, the relay in the battery pack is forcibly turned off It is possible.

본 발명의 일 실시 예에 따른 절연 저항 측정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The method of measuring insulation resistance according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (18)

배터리 팩의 양 단자 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항과 제2 저항;
제1 측이 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 공통 노드에 연결되는 제3 저항;
상기 제3 저항과 병렬 연결되며, 상기 제3 저항에 분배된 상기 배터리 팩의 전압에 의해 충전되는 커패시터; 및
상기 커패시터에 충전된 충전 전압에 기초하여 상기 배터리 팩과 샤시(chassis) 간의 절연 저항을 측정하는 절연 저항 측정부
를 포함하는 절연 저항 측정 장치.A first resistor and a second resistor serially connected between both terminals of the battery pack;
A third resistor having a first side connected to a common node of the first resistor and the second resistor;
A capacitor connected in parallel to the third resistor and charged by the voltage of the battery pack distributed to the third resistor; And
An insulation resistance measuring unit for measuring an insulation resistance between the battery pack and a chassis based on a charging voltage charged in the capacitor,
And an insulation resistance measuring device. 제1항에 있어서,
상기 제1 저항과 상기 배터리 팩 사이에 연결되는 제1 릴레이
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
A first relay connected between the first resistor and the battery pack,
Further comprising: an insulation resistance measuring device for measuring the insulation resistance of the insulation resistance device. 제1항에 있어서,
상기 제2 저항과 상기 배터리 팩 사이에 연결되는 제2 릴레이
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
And a second relay connected between the second resistor and the battery pack,
Further comprising: an insulation resistance measuring device for measuring the insulation resistance of the insulation resistance device. 제1항에 있어서,
상기 절연 저항은
상기 제3 저항의 제2 측과 상기 배터리 팩의 어느 한 단자 사이의 저항인 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
The insulation resistance
And a resistance between the second side of the third resistor and one of the terminals of the battery pack. 제1항에 있어서,
상기 커패시터의 제1 측과 상기 절연 저항 측정부 사이에 연결되는 제3 릴레이
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
A third relay connected between the first side of the capacitor and the insulation resistance measurement unit,
Further comprising: an insulation resistance measuring device for measuring the insulation resistance of the insulation resistance device. 제5항에 있어서,
상기 커패시터의 제2 측과 상기 절연 저항 측정부 사이에 연결되는 제4 릴레이
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.6. The method of claim 5,
A fourth relay connected between the second side of the capacitor and the insulation resistance measuring unit,
Further comprising: an insulation resistance measuring device for measuring the insulation resistance of the insulation resistance device. 제5항에 있어서,
상기 제3 저항의 상기 제1 측과 상기 커패시터의 상기 제1 측 사이에 연결되는 제5 릴레이
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.6. The method of claim 5,
And a fifth relay connected between the first side of the third resistor and the first side of the capacitor,
Further comprising: an insulation resistance measuring device for measuring the insulation resistance of the insulation resistance device. 제7항에 있어서,
상기 제3 저항의 제2 측과 상기 커패시터의 제2 측 사이에 연결되는 제6 릴레이
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.8. The method of claim 7,
And a sixth relay connected between the second side of the third resistor and the second side of the capacitor,
Further comprising: an insulation resistance measuring device for measuring the insulation resistance of the insulation resistance device. 제1항에 있어서,
미리 결정된 감쇠비를 이용하여 상기 커패시터에 충전된 상기 충전 전압을 감쇠시키는 감쇠기; 및
상기 감쇠기의 출력 값을 디지털 값으로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 변환부
를 더 포함하고,
상기 절연 저항 측정부는
상기 아날로그 디지털 변환부로부터 출력된 상기 디지털 값에 기초하여 상기 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.The method according to claim 1,
An attenuator for attenuating the charge voltage charged in the capacitor using a predetermined damping ratio; And
An analog-to-digital conversion unit for converting an output value of the attenuator into a digital value,
Further comprising:
The insulation resistance measuring unit
And the insulation resistance is measured based on the digital value output from the analog-to-digital converter. 제1항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 릴레이는
포토모스 릴레이(photo-MOS relay)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
The relay
And a photo-MOS relay. 제2항에 있어서,
상기 제1 릴레이로 스위칭 제어신호를 제공하여 상기 제1 릴레이의 온/오프를 제어하는 제어부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치.
3. The method of claim 2,
A control unit for controlling on / off of the first relay by providing a switching control signal to the first relay,
Further comprising: an insulation resistance measuring device for measuring the insulation resistance of the insulation resistance device.
배터리 팩의 양 단자 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항과 제2 저항, 및 제1 측이 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 공통 노드에 연결되는 제3 저항을 이용하여 상기 제3 저항에 상기 배터리 팩의 전압을 분배하는 단계;
상기 제3 저항에 분배된 상기 배터리 팩의 전압을 이용하여 상기 제3 저항과 병렬로 연결된 커패시터를 충전시키는 단계; 및
상기 커패시터에 충전된 충전 전압에 기초하여 상기 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 측정하는 단계
를 포함하는 절연 저항 측정 방법.A first resistor and a second resistor connected in series between the two terminals of the battery pack and a third resistor connected to a common node of the first resistor and the second resistor, Distributing a voltage of the battery pack;
Charging a capacitor connected in parallel with the third resistor using the voltage of the battery pack distributed to the third resistor; And
Measuring an insulation resistance between the battery pack and the chassis based on a charging voltage charged in the capacitor
Wherein the insulation resistance measuring method comprises the steps of: 제12항에 있어서,
상기 분배하는 단계는
상기 배터리 팩의 출력을 제어하는 적어도 하나의 제1 릴레이를 온시켜 상기 제3 저항에 상기 배터리 팩의 전압을 분배하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.13. The method of claim 12,
The distributing step
Wherein at least one first relay for controlling the output of the battery pack is turned on to distribute the voltage of the battery pack to the third resistor. 제12항에 있어서,
상기 절연 저항은
상기 제3 저항의 제2 측과 상기 배터리 팩의 어느 한 단자 사이의 저항인 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.13. The method of claim 12,
The insulation resistance
And a resistance between the second side of the third resistor and a terminal of the battery pack. 제12항에 있어서,
상기 측정하는 단계는
상기 커패시터에 충전된 충전 전압을 감지하기 위해 적어도 하나 이상의 제2 릴레이를 온시키고, 상기 제2 릴레이의 온에 의해 감지된 상기 커패시터의 충전 전압에 기초하여 상기 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.13. The method of claim 12,
The measuring step
At least one second relay is turned on to sense a charged voltage charged in the capacitor and the insulation resistance between the battery pack and the chassis is measured based on the charging voltage of the capacitor sensed by the on state of the second relay Wherein the insulation resistance measuring method comprises the steps of: 제15항에 있어서,
상기 충전시키는 단계는
상기 커패시터의 충전을 제어하는 적어도 하나의 제3 릴레이를 온시켜 상기 제3 저항에 분배된 전압을 상기 커패시터로 충전시키고,
상기 측정하는 단계는
상기 제3 릴레이를 오프시키고 상기 제2 릴레이를 온시켜 상기 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.16. The method of claim 15,
The charging step
Turning on at least one third relay for controlling the charging of the capacitor to charge the capacitor with the voltage distributed to the third resistor,
The measuring step
And the third relay is turned off and the second relay is turned on to measure the insulation resistance. 제12항에 있어서,
미리 결정된 감쇠비를 이용하여 상기 커패시터에 충전된 상기 충전 전압을 감쇠시키는 단계; 및
상기 감쇠된 상기 충전 전압을 디지털 값으로 변환하는 단계;
를 더 포함하고,
상기 측정하는 단계는
상기 변환된 상기 디지털 값에 기초하여 상기 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 방법.
13. The method of claim 12,
Attenuating the charge voltage charged in the capacitor using a predetermined damping ratio; And
Converting the attenuated charge voltage to a digital value;
Further comprising:
The measuring step
And the insulation resistance is measured based on the converted digital value.
배터리 팩의 양 단자 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항과 제2 저항, 및 제1 측이 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 공통 노드에 연결되는 제3 저항을 이용하여 상기 제3 저항에 상기 배터리 팩의 전압을 분배하는 단계;
상기 제3 저항에 분배된 상기 배터리 팩의 전압을 이용하여 상기 제3 저항과 병렬로 연결된 커패시터를 충전시키는 단계; 및
상기 커패시터에 충전된 충전 전압에 기초하여 상기 배터리 팩과 샤시 간의 절연 저항을 측정하는 단계
를 포함하는 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체. A first resistor and a second resistor connected in series between the two terminals of the battery pack and a third resistor connected to a common node of the first resistor and the second resistor, Distributing a voltage of the battery pack;
Charging a capacitor connected in parallel with the third resistor using the voltage of the battery pack distributed to the third resistor; And
Measuring an insulation resistance between the battery pack and the chassis based on a charging voltage charged in the capacitor
A program for executing a method including the steps of:
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