WO2013151355A1 - 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 자가 진단 방법 - Google Patents

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

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Definitions

  • the present invention relates to an insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function and a fault self-diagnosis method using the same, and more particularly, an apparatus capable of measuring the insulation resistance of a battery employed in a battery power supply system requiring a high voltage.
  • the present invention relates to a device and a method for diagnosing a failure of a device.
  • the insulation resistance value calculated by the insulation resistance measuring device is not accurate, the effect of using the device is halved, and thus the above-described problems caused by the leakage current cannot be solved.
  • the accurate insulation resistance value cannot be measured, and the measured insulation resistance value cannot be relied on. Accordingly, there is a need for an apparatus and method for diagnosing a failure of an insulation resistance measuring apparatus.
  • the present invention has been made in view of the prior art as described above, and an object thereof is to provide an insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function and a fault self-diagnosis method using the same.
  • an insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function, the first insulation resistance measuring unit and the second insulation resistance measuring unit respectively connected to a positive terminal and a negative terminal of a battery; First and second switches connecting the first insulation resistance measurement unit and the second insulation resistance measurement unit to the positive terminal and the negative terminal, respectively; A voltage detector configured to sense first and second diagnostic voltages through the first and second insulation resistance measuring units; And outputting a control signal to the first and second switches to form a diagnostic circuit, and using the first and second diagnostic voltages received when the diagnostic circuit is formed from the voltage detector and a circuit equation derived from the diagnostic circuit. And a controller for determining whether the insulation resistance measuring device has failed.
  • the second insulation resistance measuring unit according to the present invention may further include a DC power supply unit.
  • control unit determines whether the insulation resistance measuring apparatus has failed based on whether the following equation is established when the first and second diagnostic voltages are substituted into the following equation.
  • V Bat battery voltage value
  • V diag1 first diagnostic voltage
  • V diag2 second diagnostic voltage
  • V DC voltage value of DC power supply unit
  • R 1 first resistance value
  • R 2 second resistance value
  • control unit determines whether or not the failure is based on whether the value calculated through the above equation falls within a preset error range based on the voltage value of the battery.
  • the controller may determine that a failure has occurred when the value calculated by the above equation differs by more than 1% based on the voltage value of the battery.
  • the insulation resistance measuring apparatus having a failure self-diagnosis function may further include a memory unit for storing a battery voltage value, a voltage value of a DC power supply unit, a first resistance value, and a second resistance value.
  • the control unit for outputting a signal for controlling the on-off operation of the first and second switches;
  • An A / D converter for converting an analog voltage signal output from the voltage detector into a digital voltage signal;
  • a central processor configured to receive a digital voltage signal from the A / D converter and determine a of the insulation resistance measuring apparatus.
  • the insulation resistance measuring apparatus having a failure self-diagnosis function may further include a transmission unit forming a communication interface with an external device, wherein the control unit transmits the information on whether the insulation resistance measurement apparatus has failed. It transmits to an external device through the unit.
  • the external device may be a battery analysis device or a control device of a system in which a battery is mounted.
  • the insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function may further include a warning unit for outputting a visual or audio warning signal, wherein the control unit determines that a failure has occurred in the insulation resistance measuring apparatus.
  • the warning unit may output a visual or audio warning signal.
  • a failure self-diagnosis method of an insulation resistance measuring apparatus may be performed by connecting first and second insulation resistance measurement units to a positive or negative terminal of a battery using a first switch and a second switch.
  • a method of self-diagnosing whether an insulation resistance measuring apparatus has failed by using first and second diagnostic voltages detected by first and second insulation resistance measuring units comprising: (a) a control signal to the first switch and the second switch; Outputting to form a diagnostic circuit; (b) receiving first and second diagnostic voltages detected through the first and second insulation resistance measuring units; And (c) determining whether an insulation resistance measuring apparatus is faulty using the first and second diagnostic voltages and circuit equations derived from the diagnostic circuit.
  • the second insulation resistance measuring unit according to the present invention may further include a DC power supply unit.
  • step (c) includes determining whether a failure of the insulation resistance measuring apparatus is determined based on whether the following equation is established when the first and second diagnostic voltages are substituted into the following equation; to be.
  • V Bat battery voltage value
  • V diag1 first diagnostic voltage
  • V diag2 second diagnostic voltage
  • V DC voltage value of DC power supply unit
  • R 1 first resistance value
  • R 2 second resistance value
  • the step (c) determines whether the failure is based on whether or not the value calculated through the equation falls within a preset error range based on the voltage value of the battery.
  • step (c) it is determined that a failure has occurred when the value calculated by the above equation differs by more than 1% based on the voltage value of the battery.
  • the failure self-diagnosis method of the insulation resistance measuring apparatus may further include storing a battery voltage value, a voltage value of a DC power applying unit, a first resistance value, and a second resistance value.
  • the failure self-diagnosis method of the insulation resistance measuring apparatus may further include transmitting information on whether the insulation resistance measuring apparatus has failed to an external device through the transmitter.
  • the step of providing a visual or audio warning to the user may further include.
  • the user or an external device is notified of the failure, so that the user can take action.
  • FIG. 1 is a circuit diagram schematically illustrating an equivalent circuit of an insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function and a battery power supply system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram schematically illustrating an equivalent circuit of an insulation resistance measuring apparatus having a fault self-diagnosis function according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram schematically illustrating a first circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a circuit diagram schematically illustrating a second circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram schematically illustrating a diagnostic circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a control unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a flow of a method for diagnosing a failure of an insulation resistance measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing an equivalent circuit of an insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function and a battery power supply system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function includes a battery 10 having a plurality of cells connected in series and / or in parallel to form a cell assembly.
  • the battery 10 is connected between the positive and negative terminals of the battery 10.
  • the battery 10 has a structure in which a plurality of unit cells rechargeable with electrical energy storage means are electrically connected.
  • the unit cell is an electric double layer capacitor or a secondary battery such as a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like including an ultra capacitor.
  • a lithium ion battery a lithium polymer battery
  • a nickel cadmium battery a nickel hydrogen battery
  • nickel zinc battery a nickel zinc battery
  • ultra capacitor such as a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like including an ultra capacitor.
  • the battery 10 when the battery 10 is a battery used in an electric vehicle or a hybrid vehicle, the battery 10 outputs high voltage DC power of 200V or more.
  • the present invention is not limited by the type of battery, output voltage, charging capacity, and the like.
  • the load 20 may be configured as a driving motor M, a DC to DC converter (not shown), or the like of an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the load 20 may include a DC / DC cap C1 and Y-caps C2 and C3 to remove noise generated by the driving motor M.
  • FIG. The DC / DC cap C1 removes high frequency noise generated by the drive motor M by employing a capacitor having a large capacity, and the Y-caps C2 and C3 remove low frequency noise generated by the drive motor M. do.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function according to the present invention is connected between the positive and negative terminals of the battery 10 to measure the insulation resistance of the battery 10.
  • the insulation resistance measurement algorithm will be briefly described with reference to FIG. 2.
  • FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing an equivalent circuit of the insulation resistance measuring apparatus 100 with a fault self-diagnosis function according to the present invention.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function includes a first insulation resistance measuring unit 110, a second insulation resistance measuring unit 120, and a first switch ( SW1), the second switch SW2, the voltage detector 130 and the controller 140.
  • the first switch SW1 selectively connects the first insulation resistance measuring unit 110 to the positive terminal of the battery 10.
  • the first switch SW1 performs an on-off operation by a control signal of the controller 140. Therefore, the first insulation resistance measuring unit 110 is selectively connected to the positive terminal of the battery 10 by the control signal of the controller 140.
  • a circuit formed by connecting the first insulation resistance measuring unit 110 to the positive terminal of the battery 10 is referred to as a first circuit for better understanding of the present invention.
  • the first circuit is formed, the voltage at the positive terminal side of the battery is applied to the first insulation resistance measuring unit 110.
  • the second switch SW2 selectively connects the second insulation resistance measuring unit 120 to the negative terminal of the battery 10.
  • the second switch SW2 performs an on-off operation by a control signal of the controller 140. Accordingly, the second insulation resistance measuring unit 120 is selectively connected to the negative terminal of the battery 10 by the control signal of the controller 140.
  • a circuit formed by connecting the second insulation resistance measuring unit 120 to the negative terminal of the battery 10 is referred to as a second circuit to help understanding of the present invention.
  • the second circuit is formed, the voltage on the negative terminal side of the battery is applied to the second insulation resistance measuring unit 120.
  • the second insulation resistance measuring unit 120 further includes a DC power supply unit (DC).
  • DC DC power supply unit
  • the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 include a plurality of resistance elements.
  • the resistance values of the plurality of resistance elements may be arbitrarily selected to set a range of voltages applied to the respective resistance elements by the battery 10.
  • the value of the resistor may be appropriately selected so that the voltage range sensed by the voltage detector 130 is 5V or less.
  • FIG. 2 illustrates an embodiment in which the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 are configured of the first and second resistors R 1 and R 2 , but the present invention is not limited thereto. Do not.
  • the embodiment shown in Figure 2 is to help the understanding of the present invention, the first and second insulation resistance measuring unit (110, 120) is the same for the first and second resistors (R 1 , R) for simplicity of the drawings It is to be understood that the embodiment is illustrated by 2 ). It will be apparent to those skilled in the art that the number of resistance elements, the resistance value of each resistance element, etc. may be variously set.
  • first insulation resistance measuring unit 110 and the second insulation resistance measuring unit 120 are illustrated as including only a resistance element, the voltage of the battery 10 other than the resistance element may be applied to measure the voltage. It is to be understood that known electrical components that are present can be added and replaced.
  • the voltage detector 130 senses an insulation detection voltage applied to the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120.
  • the insulation detection voltage is a voltage applied to the second resistor R 2 .
  • the insulation detection voltage is used to calculate an insulation resistance value of the battery 10.
  • a voltage applied to the second resistor R 2 included in the first insulation resistance measuring unit 110 is referred to as a first insulation detection voltage V 1 .
  • a voltage applied to the second resistor R 2 included in the second insulation resistance measuring unit 120 is called a second insulation detection voltage V 2 .
  • the voltage detector 130 outputs signals corresponding to the first and second insulation detection voltages V 1 and V 2 to the controller 140.
  • the controller 140 outputs a signal for controlling the switch on / off operation of the first and second switches SW1 and SW2.
  • the control unit 140 controls the second switch SW2 to maintain an off state.
  • the control unit 140 controls the first switch SW1 to maintain an off state.
  • the controller 140 allows the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 to be connected to the positive terminal and the negative terminal of the battery 10 at different points in time.
  • the first and second switches (SW1, SW2) is only a name for distinguishing each other, and means the order in which the control unit 140 outputs a control signal, or of the insulation resistance measuring apparatus 100 It does not indicate the order of operation.
  • the controller 140 receives signals corresponding to the first and second insulation detection voltages V 1 and V 2 received from the voltage detector 130. Then, the control unit 140 is a positive terminal side insulation resistance (R Leak (+) ) from the simultaneous circuit equation derived from the first and second insulation detection voltage (V 1 , V 2 ) and the first and second circuit. Value and the negative terminal side insulation resistance (R Leak (-) ) value are calculated.
  • R Leak (+) positive terminal side insulation resistance
  • the voltage of the battery 10 is denoted by V Bat , and the positive terminal side insulation resistance R Leak (+ ) and the negative terminal side insulation resistance R Leak marked on the positive and negative terminals of the battery 10, respectively.
  • (-) ) Represents a virtual resistance value representing the insulation state of the battery 10. Therefore, when the insulation state of the battery 10 is destroyed, the positive terminal side insulation resistance (R Leak (+) ) value and the negative terminal side insulation resistance (R Leak (-) ) value will be measured to be low, thereby It can be interpreted that a current has occurred.
  • an insulation resistance measurement device 100 is provided with a diagnostics according to the present invention will be described with reference to Figure 4 the positive terminal side of the insulation resistance (R Leak (+)) values and the negative terminal side of the insulation resistance (R Leak Let's take a closer look at the algorithm for calculating the (-) ) value.
  • FIG. 3 is a circuit diagram schematically showing a first circuit according to the present embodiment.
  • the current flowing through the first insulation resistance measuring unit 110 is I 1
  • the current flowing through the positive electrode terminal insulation resistance R Leak (+) is I 2
  • the negative electrode terminal insulation is performed.
  • the current flowing through the resistor R Leak ( ⁇ ) is denoted by I 3 .
  • Equation 2 Equation 2
  • Equation 3 is derived.
  • Equation 3 Substituting Equations 1 and 2 into Equation 3 and arranging for I 3 , Equation 3 can be expressed as Equation 4 below.
  • Equation 5 the equation of the first row included in Equation 5 below is derived. Then, by arranging the equations of the first row by using I 2 and I 3 obtained through Equations 1 to 4, the equation of the last row included in Equation 5 below can be derived.
  • Equation 5 The equation of the last row included in Equation 5 is one of simultaneous circuit equations for calculating the positive terminal side insulation resistance (R Leak (+) ) value and the negative terminal side insulation resistance (R Leak ( ⁇ ) ) value. It will be used with the rest of the circuit equations described below.
  • FIG. 4 is a circuit diagram schematically illustrating a second circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the current flowing through the second insulation resistance measuring unit 120 is I 1
  • the current flowing through the cathode terminal side insulation resistance R Leak ( ⁇ ) is I 2
  • the anode terminal side insulation is performed.
  • the current flowing through the resistor R Leak (+) is denoted by I 3 .
  • Equation 7 a relationship as shown in Equation 7 below is established.
  • Equation 8 if Kirchhoff's current law is applied based on node n connected to ground, Equation 8 below is derived.
  • Equation 8 Substituting Equations 6 and 7 into Equation 8 and arranging for I 3 , Equation 8 may be expressed as Equation 9 below.
  • Equation 10 when Kirchhoff's voltage law is applied based on Mesh 2 shown in FIG. 4, an equation of the first row included in Equation 10 below is derived. And, by arranging the equation of the first row by using I 2 and I 3 obtained through Equations 6 to 9, the equation of the last row included in Equation 10 below can be derived.
  • the equation of the last row included in Equation 10 is the remaining circuit of the simultaneous circuit equation for calculating the positive terminal side insulation resistance (R Leak (+) ) and the negative terminal side insulation resistance (R Leak (-) ) values Equation. Accordingly, the equation of the last row included in Equation 5 and the equation of the last row included in Equation 10 are combined to form a positive terminal side insulation resistance R Leak (+ ) and a negative terminal side insulation resistance R Leak ( -) ), The following equation (11) is obtained.
  • Equation 11 the battery voltage value V Bat , the resistance values of the first and second resistors R 1 and R 2 , and the voltage value V DC of the DC power supply unit are known values. Second insulation detection voltages V 1 and V 2 may be obtained through the voltage detection unit 130. Therefore, the control unit 140 substitutes the first and second insulation detection voltages V 1 and V 2 received from the voltage detector 130 into Equation 11 to insulate the positive electrode terminal side of the battery 10.
  • the (R Leak (+) ) value and the negative terminal side insulation resistance (R Leak (-) ) value can be calculated quantitatively, respectively.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 having the fault self-diagnosis function according to the present invention finishes a schematic description of an algorithm for calculating the insulation resistance value, and the insulation resistance measurement having the fault self-diagnosis function according to the present invention.
  • the failure self-diagnosis algorithm of the device 100 will be described.
  • FIG. 5 is a circuit diagram schematically illustrating a diagnostic circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • both the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 are connected to the positive terminal and the negative terminal of the battery 10.
  • the controller 140 outputs a signal for controlling an on operation to both the first and second switches SW1 and SW2.
  • the controller 140 connects the first and second insulation resistance measurement units 110 and 120 to the positive and negative terminals of the battery 10 at different points in time.
  • the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 are connected to the positive and negative terminal sides of the battery 10 at the same time. Accordingly, FIG. 5 illustrates a state in which the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 are simultaneously connected to the positive and negative terminals of the battery 10 to form a diagnostic circuit.
  • the voltage detector 130 senses diagnostic voltages applied to the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120.
  • the diagnostic voltage is a voltage applied to the second resistor R 2 similarly to the insulation detection voltage described above.
  • the diagnostic voltage is used for diagnosing a failure of the insulation resistance measuring apparatus 100 according to the present invention.
  • a voltage applied to the second resistor R 2 included in the first insulation resistance measuring unit 110 is called a first diagnostic voltage V diag1 .
  • the voltage applied to the second resistor R 2 included in the second insulation resistance measuring unit 120 is referred to as a second diagnostic voltage V diag2 .
  • the voltage detector 130 outputs signals corresponding to the first and second diagnostic voltages V diag1 and V diga2 to the controller 140.
  • the controller 140 determines whether the insulation resistance measuring apparatus is faulty by using the first and second diagnostic voltages V diag1 and V diag2 and a circuit equation derived from the diagnostic circuit.
  • V diag1 and V diag2 a circuit equation derived from the diagnostic circuit.
  • the current flowing through the first insulation resistance measuring unit 110 is represented by I 1
  • the current flowing through the second insulation resistance measuring unit 110 is represented by I 2 .
  • the voltage between the positive terminal side of the battery and the ground is denoted as V Top
  • V Bottom the voltage between ground and the negative terminal side of the battery
  • Equation 12 is summarized with respect to I 1 , it can be expressed as Equation 13 below.
  • Equation 14 When I 1 summed up in Equation 13 is substituted into Equation 14, Equation 14 may be expressed as Equation 15 below.
  • V diag2 the value for the second diagnostic voltage (V diag2 ) is expressed by I 2, it is expressed as Equation 16 below.
  • Equation 16 is summarized with respect to I 2 , it can be expressed as Equation 17 below.
  • Equation 18 can be expressed as Equation 19 below.
  • Equation 20 the equation of the first row included in Equation 20 below is derived. Then, by arranging the equations of the first row using V Top and V Bottom obtained through Equations 15 and 19, the equations of the last row included in Equation 20 below can be derived.
  • the equation of the last row included in Equation 20 is a circuit equation for diagnosing a failure of the insulation resistance measuring apparatus.
  • the voltage value V Bat of the battery, the resistance values of the first and second resistors R 1 and R 2 , and the voltage value V DC of the DC power supply unit are known values.
  • the second diagnostic voltages V diag1 and V diag2 may be obtained through the voltage detector 130.
  • the voltage value V Bat of the battery may be a value measured using the voltage detector 130. Therefore, when the circuit equation is satisfied, no failure occurs in the insulation resistance measuring apparatus, and the calculated insulation resistance value can be reliably.
  • the control unit 140 determines whether or not the value calculated through Equation 20 falls within a preset error range based on the voltage value V Bat of the battery. do. Measurement error that may occur in the process of detecting the first and second diagnostic voltage (V diag1 , V diag2 ), the error of the voltage value (V Bat ) of the battery, excluding the effective value below the decimal point in the calculation process of the equation It may be difficult to fully satisfy the diagnostic circuit equation due to errors that may occur while implementing the actual device, such as deleting the remaining values.
  • the error range is set in advance based on the voltage value V Bat of the battery in consideration of the possibility of error, and if the value calculated through Equation 20 falls within the error range, it is determined whether the insulation resistance measuring device is faulty. You can trust it.
  • the error may be determined that a failure occurs when the value calculated through Equation 20 differs by more than 1% based on the voltage value of the battery.
  • the controller 140 may include a switch controller 143, an A / D converter 141, and a central processor 142 to execute the above-described diagnostic algorithm.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the control unit 140 according to an embodiment of the present invention.
  • the switch controller 143 outputs a switch control signal for controlling on and off operations of the first and second switches SW1 and SW2.
  • the controller 140 receives a voltage measurement signal from the voltage detector 130.
  • the A / D converter 141 converts the analog voltage signal output from the voltage detector 130 into a digital voltage signal.
  • the central processor 142 receives a digital voltage signal from the A / D converter 141 and determines whether the insulation resistance measuring apparatus 100 has failed.
  • the controller 140 or the central processor 142 may be a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, known in the art to execute the various control logics described above. Communication modems, data processing devices, and the like.
  • the control unit 140 or the central processor 142 may be implemented as a set of program modules.
  • the program module may be stored in a memory and executed by a processor.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function includes a battery voltage value V Bat , a voltage value V DC of a DC power supply unit, a first resistance value R 1 , and
  • the memory device may further include a memory unit 150 that stores the second resistance value R 2 .
  • the memory unit 150 may be inside or outside the controller 140 and may be connected to the controller 140 by various well-known means.
  • the memory unit 150 is a mass storage medium such as a semiconductor device or a hard disk, which is known to record and erase data such as RAM, ROM, EEPROM, etc., and refers to a device for storing information regardless of the type of device. Does not refer to a particular memory device.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function further includes a transmission unit 160 forming a communication interface with an external device.
  • the control unit 140 may transmit information on whether the insulation resistance measuring apparatus 100 has failed to the external device through the transmission unit 160.
  • the external device may be a battery analyzer or a control device of a battery-mounted system.
  • the insulation resistance measuring apparatus 100 having a fault self-diagnosis function may further include a warning unit 170 for outputting a visual or audio warning signal.
  • the controller 140 may output a visual or audio warning signal through the warning unit 170 when a failure occurs in the insulation resistance measuring apparatus 100.
  • the warning unit 170 may warn the user so that the user may take appropriate measures.
  • the warning unit 170 may include an LED, an LCD, an alarm alarm, or a combination thereof.
  • the warning unit 170 may flash the LED, output a warning message on the LCD, or generate an alarm buzzer to warn the user of the failure.
  • the warning unit 170 may be included in an external device connected to the transmission unit 160.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the LED, LCD and alarm alarm is only one example of the warning unit 170, it will be apparent to those skilled in the art that various modified forms of visual or audio alarm device can be employed as the warning unit 170. Do.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a flow of a method for diagnosing a failure of an insulation resistance measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • step S400 the battery voltage value V Bat , the voltage value V DC , the first resistance value R 1 , and the second resistance value R 2 are stored in the memory unit 150. do.
  • the stored values are used in diagnosing the failure of the insulation resistance measuring apparatus by substituting Equation 20 together with the insulation detection voltage.
  • the battery voltage value V Bat may be a value measured using a separate voltage detection circuit (not shown).
  • the control unit 140 outputs a signal for controlling the on operation to both the first and second switches (SW1, SW2).
  • the first and second insulation resistance measuring units 110 and 120 are connected to the positive and negative terminals of the battery 10 at the same time. This forms a diagnostic circuit.
  • a signal corresponding to the voltage applied to each of the second resistors R 2 that is, the first and second diagnostic voltages V diag1 and V diag2 , is received from the voltage detector 130.
  • step S430 the control unit 140 substitutes the first and second diagnostic voltages V diag1 and V diag2 received in step S420 into circuit equations derived from the diagnosis circuit, and calculates a value calculated from the equations.
  • the battery voltage value V Bat is compared.
  • a process of deriving an equation from the diagnostic circuit and an algorithm for diagnosing whether a failure has occurred will be described in detail, and repeated descriptions thereof will be omitted.
  • operation S440 it is determined whether a failure occurs in the insulation resistance measuring apparatus 100.
  • step S440 when a failure occurs in the insulation resistance measuring apparatus 100 (YES in step S440), go to step S450 to transmit information on whether a failure occurs in the external device, or go to step S460 to warn the user You can do
  • the present invention it is possible to diagnose whether a failure of the device measuring the insulation resistance of the battery occurs.
  • the original configuration can be used to diagnose the failure without additional configuration to the device for measuring the insulation resistance of the battery.
  • the user or external device is notified of the failure so that the user can take action.
  • each configuration of the insulation resistance measuring apparatus having a failure self-diagnosis function according to the present invention illustrated in FIGS. 1 to 6 is logically divided rather than physically divided. It should be understood as an element.
  • each configuration corresponds to a logical component in order to realize the technical idea of the present invention, so that even if each component is integrated or separated, if the function performed by the logical configuration of the present invention can be realized, it is within the scope of the present invention. It should be construed that the components that perform the same or similar functions are to be interpreted as being within the scope of the present invention regardless of whether they correspond in terms of their names.

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Abstract

본 발명은 고장 여부를 자가 진단할 수 있는 절연 저항 측정 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는, 배터리의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 절연 저항 측정부 및 제2 절연 저항 측정부를 통해 진단 회로를 형성하고, 제1 및 제2 진단 전압과 상기 진단 회로로부터 유도되는 회로 방적식을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단하는 제어부;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 배터리의 절연 저항을 측정하는 장치의 고장 여부를 진단할 수 있다.

Description

고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 자가 진단 방법
본 발명은 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압을 요구하는 배터리 전원 공급 시스템에 채용된 배터리의 절연 저항을 측정할 수 있는 장치에 대한 고장 여부를 진단할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2012년 04월 04일자로 출원된 대한민국 특허출원 제 10-2012-0034907호 및 2013년 04월 04일자로 출원된 대한민국 특허출원 제 10-2013-0036809호에 기초한 우선권을 주장하며, 이들 출원의 명세서 및 도면에 기재된 모든 사항은 본 출원에 원용된다.
최근 들어, 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하여 구동할 수 있는 전기 제품에 대한 관심이 높아지고 있다.
이에 따라 모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며 수요의 형태 역시 다양해지고 있다. 따라서 다양한 요구에 부응할 수 있게 이차전지로 구성된 배터리에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
특히, 고출력, 대용량 배터리를 사용하는 전기차나 하이브리드 자동차 같은 장치에서는 배터리와 장치 간의 절연 상태가 잘 유지될 필요가 있다. 배터리의 절연 상태가 유지되지 않으면 누설전류가 발생하여 여러 가지 문제를 야기하기 때문이다. 참고로, 누설전류는 예상치 못한 배터리의 방전이나 장치에 구비된 전자 기기들의 오작동을 일으킨다. 또한 전기차와 같이 고전압 배터리를 사용하는 장치에서는 사람에게 치명적인 감전피해를 줄 수 있다. 따라서 위와 같은 누설전류로 인한 문제를 해결하기 위해 이차전지의 절연 저항을 계산하여 이차전지의 절연 상태가 잘 유지되고 있는지 판별하는 다양한 절연 저항 측정 장치가 개발되어 사용되고 있다.
한편, 절연 저항 측정 장치가 계산한 절연 저항값이 정확하지 않으면 장치 사용의 효과가 반감되어 누설전류로 인해 발생하는 상술한 여러 가지 문제들을 해결할 수 없게 된다. 특히, 절연 저항을 측정하는 장치내에 포함된 전압 검출 소자 또는 절연 저항값을 산출하는 제어 소자 등에 문제가 발생하면, 정확한 절연 저항값을 측정할 수 없고, 측정된 절연 저항값을 신뢰할 수 없다. 따라서, 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 진단할 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 감안하여 창안된 것으로서, 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 고장 자가 진단 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는, 배터리의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 절연 저항 측정부 및 제2 절연 저항 측정부; 상기 제1 절연 저항 측정부와 상기 제2 절연 저항 측정부를 각각 상기 양극 단자와 음극 단자에 연결하는 제1 스위치 및 제2 스위치; 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부를 통해 제1 및 제2 진단 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및 상기 제1 및 제2 스위치에 제어 신호를 출력하여 진단 회로를 형성하고, 상기 전압 검출부로부터 진단 회로가 형성되었을 때 수신된 제1 및 제2 진단 전압과 상기 진단 회로로부터 유도되는 회로 방적식을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단하는 제어부;를 포함한다.
본 발명에 따른 상기 제2 절연 저항 측정부는 DC 전원 인가부;를 더 포함할수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 하기 수학식에 제1 및 제2 진단 전압을 대입했을 때 하기 수학식이 성립되는지 여부를 통해 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단한다.
Figure PCTKR2013002817-appb-I000001
(VBat: 배터리 전압값, Vdiag1: 제1 진단 전압, Vdiag2: 제2 진단 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항값, R2: 제2 저항값)
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 수학식을 통해 산출된 값이 배터리의 전압값을 기준으로 미리 설정된 오차범위내에 속하는지 여부를 통해서 고장 여부를 판단한다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 수학식을 통해 산출된 값이 배터리의 전압값을 기준으로 1% 이상 차이나는 경우 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는 배터리 전압값, DC 전원 인가부의 전압값, 제1 저항값 및 제2 저항값을 저장하는 메모리부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 스위치의 온 오프 동작을 제어하는 신호를 출력하는 스위치 제어기; 상기 전압 검출부로부터 출력되는 아날로그 전압 신호를 디지털 전압 신호로 변환하는 A/D 변환기; 및 상기 A/D 변환기로부터 디지털 전압 신호를 입력받아 상기 절연 저항 측정장치의 를 판단하는 중앙연산처리기;를 포함한다.
본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는 외부 디바이스와 통신 인터페이스를 형성하는 전송부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부를 통해서 외부 디바이스로 전송한다. 이때, 상기 외부 디바이스는 배터리 분석 장치 또는 배터리가 탑재된 시스템의 제어 장치일 수 있다.
본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치는 시각적 또는 청각적 경고 신호를 출력하는 경고부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 절연 저항 측정 장치에 고장이 발생한 것으로 판단한의 경우 상기 경고부를 통해 시각적 또는 청각적 경고 신호를 출력할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법은 제1 스위치 및 제2 스위치를 이용하여 제1 및 제2 절연 저항 측정부를 배터리의 양극 또는 음극 단자에 연결하고 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부를 통해 검출된 제1 및 제2 진단 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 자가 진단하는 방법으로서, (a) 상기 제1 스위치 및 제2 스위치에 제어 신호를 출력하여 진단 회로를 형성하는 단계; (b) 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부를 통해 검출된 제1 및 제2 진단 전압을 수신하는 단계; 및 (c) 상기 제1 및 제2 진단 전압과 상기 진단 회로로부터 유도되는 회로 방정식을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 상기 제2 절연 저항 측정부는 DC 전원 인가부;를 더 포함할수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (c)단계는 하기 수학식에 제1 및 제2 진단 전압을 대입했을 때 하기 수학식이 성립되는지 여부를 통해 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단하는 단계;이다.
Figure PCTKR2013002817-appb-I000002
(VBat: 배터리 전압값, Vdiag1: 제1 진단 전압, Vdiag2: 제2 진단 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항값, R2: 제2 저항값)
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 (c)단계는 상기 수학식을 통해 산출된 값이 배터리의 전압값을 기준으로 미리 설정된 오차범위내에 속하는지 여부를 통해서 고장 여부를 판단한다.
바람직하게, 상기 (c)단계는, 상기 수학식을 통해 산출된 값이 배터리의 전압값을 기준으로 1% 이상 차이나는 경우 고장이 발생한 것으로 판단한다.
본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법은, 배터리 전압값, DC 전원 인가부의 전압값, 제1 저항값 및 제2 저항값을 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법은, 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부를 통해서 외부 디바이스로 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 (c)단계에서, 절연 저항 측정 장치에 고장이 발생한 것으로 판단한 경우, 이를 사용자에게 시각적 또는 청각적 경고를 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리의 절연 저항을 측정하는 장치의 고장 발생 여부를 진단할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 배터리의 절연 저항을 측정하는 장치에 추가적인 구성없이 본래의 구성을 이용하여 고장 여부를 진단할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 사용자 또는 외부 디바이스에 고장 발생 사실을 알려서, 사용자로 하여금 조치를 취할 수 있도록 한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 배터리 전원 공급 시스템의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진단 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 진단 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100) 및 배터리 전원 공급 시스템의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)는, 다수의 셀이 직렬 및/또는 병렬 연결되어 셀 어셈블리를 이루는 배터리(10)와, 상기 배터리(10)에서 출력된 전력을 공급받는 부하(20)로 구성된 배터리 전원 공급 시스템에서 배터리(10)의 양극 및 음극 단자 사이에 연결된다.
상기 배터리(10)는 전기에너지 저장수단으로 재충전이 가능한 다수의 단위 셀이 전기적으로 연결된 구조를 가진다. 상기 단위 셀은 울트라 커패시터를 포함하는 전기 이중층 커패시터 또는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등과 같은 2차 전지이다. 일 예로, 상기 배터리(10)가 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리인 경우 상기 배터리(10)는 200V 이상의 고전압 DC 전력을 출력한다. 하지만, 본 발명이 배터리의 종류, 출력전압, 충전용량 등에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기 부하(20)는 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 구동 모터(M), DC to DC 변환기(미도시) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 부하(20)에는 구동 모터(M)에서 발생하는 노이즈(Noise)를 제거하기 위해서 DC/DC 캡(C1)과 Y-캡(C2, C3)이 포함될 수 있다. DC/DC 캡(C1)은 용량이 큰 커패시터를 채용하여 구동 모터(M)에서 발생되는 고주파 노이즈를 제거하고, Y-캡(C2, C3)은 구동 모터(M)에서 발생되는 저주파 노이즈를 제거한다.
본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)는 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자 사이에 연결되어 배터리(10)의 절연 저항을 측정한다. 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)의 고장 자가 진단 알고리즘에 대한 설명에 앞서 절연 저항 측정 알고리즘에 대해서 이하에서 도 2를 참조하여 간략히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)의 등가 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)는, 제1 절연 저항 측정부(110), 제2 절연 저항 측정부(120), 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 전압 검출부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
상기 제1 스위치(SW1)는 상기 제1 절연 저항 측정부(110)를 배터리(10)의 양극 단자에 선택적으로 연결시킨다. 상기 제1 스위치(SW1)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해 온 오프 동작을 한다. 따라서, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해서 배터리(10)의 양극 단자에 선택적으로 연결된다. 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해서 상기 제1 절연 저항 측정부(110)가 배터리(10)의 양극 단자에 연결되어 형성된 회로를 제1 회로라 명명한다. 제1 회로가 형성되었을 때, 배터리의 양극 단자 측의 전압이 상기 제1 절연 저항 측정부(110)에 인가된다.
상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제2 절연 저항 측정부(120)를 배터리(10)의 음극 단자에 선택적으로 연결시킨다. 상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해 온 오프 동작을 한다. 따라서, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)는 상기 제어부(140)의 제어신호에 의해서 배터리(10)의 음극 단자에 선택적으로 연결된다. 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해서 상기 제2 절연 저항 측정부(120)가 배터리(10)의 음극 단자에 연결되어 형성된 회로를 제2 회로라 명명한다. 제2 회로가 형성되었을 때, 배터리의 음극 단자 측의 전압이 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 인가된다.
바람직하게, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)는 DC 전원 인가부(DC)를 더 포함한다. 이는 제2 회로가 형성되었을 때, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 양 전압을 인가하므로써, 상기 전압 검출부(130)에서 0이 아닌 전압값을 센싱할 수 있도록 한다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)는 복수의 저항 소자를 포함한다. 복수의 저항 소자에 대한 저항값을 임의로 선택하여 배터리(10)에 의해 각 저항 소자에 인가되는 전압의 범위를 설정할 수 있다. 저항 소자의 값을 적절하게 선택하여 상기 전압 검출부(130)에서 센싱하는 전압의 범위를 5V이하로 하는 것이 하나의 실시예가 될 수 있다.
도 2에는 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)가 제1 및 제2 저항(R1, R2)으로 구성된 실시예를 도시하였으나, 상기 도시된 실시예에 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 도 2에 도시된 실시예는 본 발명의 이해를 돕고, 도면의 간소화를 위해 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)가 동일하게 제1 및 제2 저항(R1, R2)으로 구성된 실시예로 도시된 것임을 이해해야 한다. 저항 소자의 개수, 각 저항소자의 저항값 등이 다양하게 설정될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
또한, 상기 제1 절연 저항 측정부(110) 및 제2 절연 저항 측정부(120)를 저항 소자만 포함하는 것으로 도시하였지만, 저항 소자 이외 상기 배터리(10)의 전압이 인가되어 전압을 측정할 수 있는 공지의 전기 부품이 추가 및 대체 가능하다는 것을 이해해야 한다.
상기 전압 검출부(130)는 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)에 인가되는 절연 검출 전압을 센싱한다. 상기 절연 검출 전압은 제2 저항(R2)에 인가되는 전압이다. 상기 절연 검출 전압은 배터리(10)의 절연 저항값을 산출하는데 이용된다. 본 명세서에서는 제1 회로가 형성되었을 때, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제1 절연 검출 전압(V1)이라고 명명한다. 그리고, 제2 회로가 형성되었을 때, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제2 절연 검출 전압(V2)이라고 명명한다. 상기 전압 검출부(130)는 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)에 대응하는 신호를 상기 제어부(140) 측으로 출력한다.
상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)의 스위치 온 오프 동작을 제어하는 신호를 출력한다. 상기 제어부(140)는 상기 제1 스위치(SW1)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때, 상기 제2 스위치(SW2)는 오프 상태를 유지하도록 제어한다. 반대로, 상기 제어부(140)는 상기 제2 스위치(SW2)에 온 동작을 하도록 제어신호를 보낼 때, 상기 제1 스위치(SW1)는 오프 상태를 유지하도록 제어한다. 이를 통해서, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)가 서로 다른 시점에 배터리(10)의 양극 단자와 음극 단자에 연결되도록 한다. 한편, 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 상호간에 구분을 위한 명명에 지나지 않으며, 상기 제어부(140)가 제어신호를 출력하는 순서를 의미하거나, 상기 절연 저항 측정 장치(100)의 동작 순서를 나타내는 것은 아니다.
상기 제어부(140)는 상기 전압 검출부(130)로부터 수신된 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)에 대응하는 신호를 수신한다. 그러면, 상기 제어부(140)는 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)과 상기 제1 및 제2 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))값 및 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))값을 산출한다. 상기 연립 회로 방정식을 통한 절연 저항값의 산출 알고리즘에 대해서는 이하에서 자세히 설명될 것이다.
한편, 상기 배터리(10)의 전압은 VBat으로 표시하였으며, 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 표시된 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))과 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))은 상기 배터리(10)의 절연 상태를 나타나는 가상의 저항값을 표현한 것이다. 따라서, 상기 배터리(10)의 절연 상태가 파괴되면, 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))값과 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))값은 낮게 측정될 것이고, 이를 통해 누설 전류가 발생한 것으로 해석할 수 있다.
이하 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)가 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))값과 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))값을 산출하는 알고리즘에 대해서 자세히 살펴보겠다.
도 3은 본 실시예에 따른 제1 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)에 흐르는 전류를 I1으로, 상기 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))에 흐르는 전류를 I2로, 상기 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))에 흐르는 전류를 I3로 표시하였다.
먼저, 제1 절연 검출 전압(V1)에 대한 값을 I1으로 표현하면, 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
수학식 1
Figure PCTKR2013002817-appb-M000001
그리고, 제1 절연 저항 측정부(110)와 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+)) 사이는 병렬 관계이므로, 아래의 수학식 2와 같은 관계가 성립한다.
수학식 2
Figure PCTKR2013002817-appb-M000002
한편, 접지와 연결된 노드 n을 기준으로 Kirchhoff의 전류 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 3이 도출된다.
수학식 3
Figure PCTKR2013002817-appb-M000003
상기 수학식 1 및 2를 상기 수학식 3에 대입하고 I3에 대해서 정리하면, 상기 수학식 3을 아래의 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2013002817-appb-M000004
한편, 도 3에 표시된 Mesh 1을 기준으로 Kirchhoff의 전압 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 5에 포함된 첫번째 행의 방정식이 도출된다. 그리고, 첫번째 행의 방정식을 상기 수학식 1 내지 4를 통해 얻은 I2와 I3를 이용하여 정리하면, 아래의 수학식 5에 포함된 마지막 행의 방정식을 유도할 수 있다.
수학식 5
Figure PCTKR2013002817-appb-M000005
상기 수학식 5에 포함된 마지막 행의 방정식은 상기 양극 단자측 절연 저항 (RLeak(+))값 및 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))값을 산출하기 위한 연립 회로 방정식 중 하나로서 이하에서 설명될 나머지 회로 방정식과 함께 사용될 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)에 흐르는 전류를 I1으로, 상기 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))에 흐르는 전류를 I2로, 상기 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))에 흐르는 전류를 I3로 표시하였다.
먼저, 제2 절연 검출 전압(V2)에 대한 값을 I1으로 표현하면, 아래의 수학식 6과 같이 표현된다.
수학식 6
Figure PCTKR2013002817-appb-M000006
그리고, 제2 절연 저항 측정부(120)와 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-)) 사이는 병렬 관계이므로, 아래의 수학식 7과 같은 관계가 성립한다.
수학식 7
Figure PCTKR2013002817-appb-M000007
한편, 접지와 연결된 노드 n을 기준으로 Kirchhoff의 전류 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 8이 도출된다.
수학식 8
Figure PCTKR2013002817-appb-M000008
상기 수학식 6 및 7을 상기 수학식 8에 대입하고 I3에 대해서 정리하면, 상기 수학식 8를 아래의 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.
수학식 9
Figure PCTKR2013002817-appb-M000009
한편, 도 4에 표시된 Mesh 2을 기준으로 Kirchhoff의 전압 법칙을 적용하면, 아래의 수학식 10에 포함된 첫번째 행의 방정식이 도출된다. 그리고, 첫번째 행의 방정식을 상기 수학식 6 내지 9를 통해 얻은 I2와 I3를 이용하여 정리하면, 아래의 수학식 10에 포함된 마지막 행의 방정식을 유도할 수 있다.
수학식 10
Figure PCTKR2013002817-appb-M000010
상기 수학식 10에 포함된 마지막 행의 방정식은 상기 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))값 및 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))값을 산출하기 위한 연립 회로 방정식 중 나머지 회로 방정식이다. 따라서, 상기 수학식 5에 포함된 마지막 행의 방정식과 상기 수학식 10에 포함된 마지막 행의 방정식을 연립하여 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))과 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))에 관한 해를 구하면, 다음과 같은 수학식 11를 얻을 수 있다.
수학식 11
Figure PCTKR2013002817-appb-M000011
상기 수학식 11에서 배터리의 전압값(VBat), 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 저항값 및 DC 전원 인가부의 전압값(VDC)은 알고 있는 값이며, 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)은 상기 전압 검출부(130)를 통해서 얻을 수 있다. 따라서, 상기 제어부(140)는 상기 전압 검출부(130)로부터 수신된 제1 및 제2 절연 검출 전압(V1, V2)을 상기 수학식 11에 대입하여 배터리(10)의 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))값과 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))값을 각각 정량적으로 산출할 수 있다.
상기와 같이 배터리(10)의 양극 단자측 절연 저항(RLeak(+))값과 음극 단자측 절연 저항(RLeak(-))값을 각각 산출할 경우, 절연 파괴가 발생한 배터리의 전극을 정확하게 파악할 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)가 절연 저항값을 산출하는 알고리즘에 대한 개략적인 설명을 마치고, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)의 고장 자가 진단 알고리즘에 대해서 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진단 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120) 모두가 배터리(10)의 양극 단자와 음극 단자에 연결된 것을 확인할 수 있다.
상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2) 모두에 온 동작을 제어하는 신호를 출력한다. 상기 제어부(140)는 절연 저항을 측정할 때에는 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)를 서로 다른 시점에 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자 측에 연결하지만, 고장 여부를 진단할 때에는 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)를 같은 시점에 배터리(10)의 양극 및 음극 단자 측에 연결되도록 한다. 따라서, 도 5에는 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)가 각각 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 동시에 연결되어 진단 회로가 형성된 모습을 도시하였다.
상기 전압 검출부(130)는 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)에 인가되는 진단 전압을 센싱한다. 상기 진단 전압은 상술된 절연 검출 전압과 마찬가지로 제2 저항(R2)에 인가되는 전압이다. 상기 진단 전압은 본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치(100)의 고장 여부를 진단하는데 이용된다. 본 명세서에서는 상기 제1 절연 저항 측정부(110)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제1 진단 전압(Vdiag1)이라고 명명한다. 그리고, 상기 제2 절연 저항 측정부(120)내에 포함된 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 제2 진단 전압(Vdiag2)이라고 명명한다. 상기 전압 검출부(130)는 제1 및 제2 진단 전압(Vdiag1, Vdiga2)에 대응하는 신호를 상기 제어부(140) 측으로 출력한다.
상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 진단 전압(Vdiag1, Vdiag2)과 상기 진단 회로로부터 유도되는 회로 방적식을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단한다. 이하 수학식 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 진단하는 알고리즘에 대해서 자세히 살펴보겠다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 절연 저항 측정부(110)에 흐르는 전류를 I1으로, 상기 제2 절연 저항 측정부(110)에 흐르는 전류를 I2으로 표시하였다. 그리고, 배터리의 양극 단자 측부터 접지 사이의 전압을 VTop으로, 접지부터 배터리의 음극 단자 측 사이의 전압을 VBottom으로 표시하였다.
먼저, 제1 진단 전압(Vdiag1)에 대한 값을 I1으로 표현하면, 아래의 수학식 12과 같이 표현된다.
수학식 12
Figure PCTKR2013002817-appb-M000012
상기 수학식 12를 I1에 대해서 정리하면, 아래의 수학식 13과 같이 표현할 수 있다.
수학식 13
Figure PCTKR2013002817-appb-M000013
그리고, 배터리의 양극 단자 측부터 접지 사이의 전압(VTop)은 제1 절연 저항 측정부(110)에 인가된 전압이므로, 아래의 수학식 14와 같은 관계가 성립한다.
수학식 14
Figure PCTKR2013002817-appb-M000014
상기 수학식 14에 상기 수학식 13에서 정리한 I1을 대입하면, 수학식 14를 아래의 수학식 15와 같이 표현할 수 있다.
수학식 15
Figure PCTKR2013002817-appb-M000015
한편, 제2 진단 전압(Vdiag2)에 대한 값을 I2로 표현하면, 아래의 수학식 16과 같이 표현된다.
수학식 16
Figure PCTKR2013002817-appb-M000016
상기 수학식 16을 I2에 대해서 정리하면, 아래의 수학식 17과 같이 표현할 수 있다.
수학식 17
Figure PCTKR2013002817-appb-M000017
그리고, 접지부터 배터리의 음극 단자 측 사이의 전압(VBottom)은 제2 절연 저항 측정부(120)에 인가된 전압이므로, 아래의 수학식 18와 같은 관계가 성립한다.
수학식 18
Figure PCTKR2013002817-appb-M000018
상기 수학식 18에 상기 수학식 17에서 정리한 I2를 대입하면, 수학식 18를 아래의 수학식 19와 같이 표현할 수 있다.
수학식 19
Figure PCTKR2013002817-appb-M000019
마지막으로, 배터리의 전압(VBat)은 상기 VTop과 VBottom의 합으로 표현되므로, 아래의 수학식 20에 포함된 첫번째 행의 방정식이 유도된다. 그리고, 첫번째 행의 방정식을 상기 수학식 15 및 19를 통해 얻어진 VTop과 VBottom을 이용하여 정리하면, 아래의 수학식 20에 포함된 마지막 행의 방정식을 유도할 수 있다.
수학식 20
Figure PCTKR2013002817-appb-M000020
상기 수학식 20에 포함된 마지막 행의 방정식은 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 진단하기 위한 회로 방정식이다. 상기 수학식 20에서 배터리의 전압값(VBat), 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 저항값 및 DC 전원 인가부의 전압값(VDC)은 알고 있는 값이며, 제1 및 제2 진단 전압(Vdiag1, Vdiag2)은 상기 전압 검출부(130)를 통해서 얻을 수 있다. 여기서, 상기 배터리의 전압값(VBat)은 전압 검출부(130)을 이용하여 측정한 값일 수 있다. 따라서, 상기 회로 방정식을 만족하는 경우, 절연 저항 측정 장치에 고장이 발생하지 않았으며, 산출된 절연 저항값을 신뢰할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(140)는 상기 수학식 20을 통해서 산출된 값이 배터리의 전압값(VBat)을 기준으로 미리 설정된 오차범위내에 속하는지 여부를 통해서 고장 여부를 판단한다. 상기 제1 및 제2 진단 전압(Vdiag1, Vdiag2)을 검출하는 과정에서 발생할 수 있는 측정 오차, 배터리의 전압값(VBat)의 오차, 수학식의 연산과정에서 소수점 이하의 유효값을 제외한 나머지 값의 삭제 등 실제 장치를 구현하면서 발생할 수 있는 오차로 인해 상기 진단 회로 방정식을 완벽히 만족하는 것은 어려울 수 있다. 따라서, 상기 오차 가능성을 고려하여 배터리의 전압값(VBat)을 기준으로 미리 오차 범위를 설정하고, 상기 수학식 20을 통해서 산출된 값이 상기 오차 범위내에 속한다면 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 신뢰할 수 있다. 바람직하게, 상기 오차는 상기 수학식 20을 통해 산출된 값이 배터리의 전압값을 기준으로 1% 이상 차이나는 경우 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상술된 진단 알고리즘을 실행하기 위해 상기 제어부(140)는 스위치 제어기(143), A/D 변환기(141) 및 중앙연산처리기(142)를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(140)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 상기 스위치 제어기(143)는 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)의 온 오프 동작을 제어하는 스위치 제어신호를 출력한다. 그리고 상기 제어부(140)는 상기 전압 검출부(130)로부터 전압 측정 신호를 수신한다. 이때, 상기 A/D 변환기(141)는 상기 전압 검출부(130)로부터 출력되는 아날로그 전압 신호를 디지털 전압 신호로 변환한다. 그리고 상기 중앙연산처리기(142)는 상기 A/D 변환기(141)로부터 디지털 전압 신호를 입력받아 상기 절연 저항 측정 장치(100)의 고장 여부를 판단한다.
상기 제어부(140) 또는 중앙연산처리기(142)는 앞서 설명된 다양한 제어로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(140) 또는 중앙연산처리기(142)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)는 배터리 전압값(VBat), DC 전원 인가부의 전압값(VDC), 제1 저항값(R1) 및 제2 저항값(R2)을 저장하는 메모리부(150)를 더 포함한다. 상기 메모리부(150)는 상기 제어부(140) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 상기 제어부(140)와 연결될 수 있다. 상기 메모리부(150)는 RAM, ROM, EEPROM등 데이터를 기록하고 소거할 수 있다고 알려진 공지의 반도체 소자나 하드 디스크와 같은 대용량 저장매체로서, 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)는 외부 디바이스와 통신 인터페이스를 형성하는 전송부(160)를 더 포함한다. 이 경우, 상기 제어부(140)는 상기 절연 저항 측정 장치(100)의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부(160)를 통해서 외부 디바이스로 전송할 수 있다. 상기 외부 디바이스는 배터리 분석 장치 또는 배터리가 탑재된 시스템의 제어 장치가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)는, 시각적 또는 청각적 경고 신호를 출력하는 경고부(170)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(140)는 상기 절연 저항 측정 장치(100)에 고장이 발생된 경우 상기 경고부(170)를 통해 시각적 또는 청각적 경고 신호를 출력할 수 있다. 고장 발생시 경고부(170)를 통해서 사용자에게 경고하여 사용자로 하여금 적절한 조치를 취하게 할 수 있다.
일 예로, 상기 경고부(170)는 LED, LCD, 알람 경보기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 경고부(170)는 LED를 점멸하거나 LCD에 경고 메시지를 출력하거나 알람 부저음을 발생시켜 사용자에게 고장 발생 사실을 경고할 수 있다. 또한, 상기 경고부(170)는 상기 전송부(160)와 연결된 외부 디바이스에 포함될 수 있다. 하지만 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다. 또한, 상기 LED, LCD 및 알람 경보기는 상기 경고부(170)의 일 예시에 불과하며, 여러 가지 변형된 형태의 시각적 또는 청각적 알람 장치가 경고부(170)로 채용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
이하에서는 상술한 장치의 동작 메커니즘에 해당하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법을 개시한다. 다만, 앞서 설명된 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치(100)의 구성 등에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
먼저 단계 S400에서, 상기 메모리부(150)에 배터리 전압값(VBat), DC 전원 인가부의 전압값(VDC), 제1 저항값(R1) 및 제2 저항값(R2)을 저장한다. 상기 저장된 값들은 절연 검출 전압과 함께 수학식 20에 대입하여 절연 저항 측정 장치의 고장 발생 여부를 진단하는데 사용된다. 여기서, 상기 배터리 전압값(VBat)은 별도의 전압 검출 회로(미도시)를 이용하여 측정한 값일 수 있다.
다음 단계 S410에서, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2) 모두에 온 동작을 제어하는 신호를 출력한다. 본 단계는, 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부(110, 120)를 동일 시점에 상기 배터리(10)의 양극 및 음극 단자에 각각 연결시키는 단계이다. 이로 인해 진단 회로가 형성된다.
다음 단계 S420에서, 상기 각각의 제2 저항(R2)에 인가된 전압 즉, 제1 및 제2 진단 전압(Vdiag1, Vdiag2)에 대응하는 신호를 상기 전압 검출부(130)로부터 수신한다.
다음 단계 S430에서, 상기 제어부(140)는 단계 S420에서 수신된 상기 제1 및 제2 진단 전압(Vdiag1, Vdiag2)을 상기 진단 회로로부터 유도되는 회로 방정식에 대입하고, 방정식으로부터 산출된 값을 상기 배터리 전압값(VBat)과 비교한다. 상기 진단 회로로부터 방정식을 유도하는 과정 및 고장 발생 여부를 진단하는 알고리즘에 대해서는 상세히 설명한바, 반복적인 설명은 생략한다. 그리고, 단계 S440에서는, 상기 절연 저항 측정 장치(100)에 고장이 발생하였는지 여부를 판단한다.
바람직하게, 상기 절연 저항 측정 장치(100)에 고장이 발생한 경우(단계 S440의 YES), 단계 S450으로 이동하여 외부 디바이스에 고장 발생 여부에 대한 정보를 전송하거나, 또는 단계 S460으로 이동하여 사용자에게 경고를 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리의 절연 저항을 측정하는 장치의 고장 발생 여부를 진단할 수 있다. 또한, 배터리의 절연 저항을 측정하는 장치에 추가적인 구성없이 본래 구성을 이용하여 고장 여부를 진단할 수 있다. 게다가, 사용자 또는 외부 디바이스에 고장 발생 사실을 알려서, 사용자로 하여금 조치를 취할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 도 1 내지 도 6에 도시된 본 발명에 따른 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.
즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (18)

  1. 배터리의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 절연 저항 측정부 및 제2 절연 저항 측정부;
    상기 제1 절연 저항 측정부와 상기 제2 절연 저항 측정부를 각각 상기 양극 단자와 음극 단자에 연결하는 제1 스위치 및 제2 스위치;
    상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부를 통해 제1 및 제2 진단 전압을 센싱하는 전압 검출부; 및
    상기 제1 및 제2 스위치에 제어 신호를 출력하여 진단 회로를 형성하고, 상기 전압 검출부로부터 진단 회로가 형성되었을 때 수신된 제1 및 제2 진단 전압과 상기 진단 회로로부터 유도되는 회로 방적식을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절연 저항 측정부는 DC 전원 인가부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 하기 수학식에 제1 및 제2 진단 전압을 대입했을 때 하기 수학식이 성립되는지 여부를 통해 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
    Figure PCTKR2013002817-appb-I000003
    (VBat: 배터리 전압값, Vdiag1: 제1 진단 전압, Vdiag2: 제2 진단 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항값, R2: 제2 저항값)
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 수학식을 통해 산출된 값이 배터리의 전압값을 기준으로 미리 설정된 오차범위내에 속하는지 여부를 통해서 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 수학식을 통해 산출된 값이 배터리의 전압값을 기준으로 1% 이상 차이나는 경우 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    배터리 전압값, DC 전원 인가부의 전압값, 제1 저항값 및 제2 저항값을 저장하는 메모리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 및 제2 스위치의 온 오프 동작을 제어하는 신호를 출력하는 스위치 제어기;
    상기 전압 검출부로부터 출력되는 아날로그 전압 신호를 디지털 전압 신호로 변환하는 A/D 변환기; 및
    상기 A/D 변환기로부터 디지털 전압 신호를 입력받아 상기 절연 저항 측정장치의 를 판단하는 중앙연산처리기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    외부 디바이스와 통신 인터페이스를 형성하는 전송부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부를 통해서 외부 디바이스로 전송하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외부 디바이스는 배터리 분석 장치 또는 배터리가 탑재된 시스템의 제어 장치임을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    시각적 또는 청각적 경고 신호를 출력하는 경고부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 절연 저항 측정 장치에 고장이 발생한 것으로 판단한의 경우 상기 경고부를 통해 시각적 또는 청각적 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치.
  11. 제1 스위치 및 제2 스위치를 이용하여 제1 및 제2 절연 저항 측정부를 배터리의 양극 또는 음극 단자에 연결하고 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부를 통해 검출된 제1 및 제2 진단 전압을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 자가 진단하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 제1 스위치 및 제2 스위치에 제어 신호를 출력하여 진단 회로를 형성하는 단계;
    (b) 상기 제1 및 제2 절연 저항 측정부를 통해 검출된 제1 및 제2 진단 전압을 수신하는 단계; 및
    (c) 상기 제1 및 제2 진단 전압과 상기 진단 회로로부터 유도되는 회로 방정식을 이용하여 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 절연 저항 측정부는 DC 전원 인가부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (c)단계는, 하기 수학식에 제1 및 제2 진단 전압을 대입했을 때 하기 수학식이 성립되는지 여부를 통해 절연 저항 측정 장치의 고장 여부를 판단하는 단계;임을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
    Figure PCTKR2013002817-appb-I000004
    (VBat: 배터리 전압값, Vdiag1: 제1 진단 전압, Vdiag2: 제2 진단 전압, VDC: DC 전원 인가부의 전압값, R1: 제1 저항값, R2: 제2 저항값)
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (c)단계는, 상기 수학식을 통해 산출된 값이 배터리의 전압값을 기준으로 미리 설정된 오차범위내에 속하는지 여부를 통해서 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 (c)단계는, 상기 수학식을 통해 산출된 값이 배터리의 전압값을 기준으로 1% 이상 차이나는 경우 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    배터리 전압값, DC 전원 인가부의 전압값, 제1 저항값 및 제2 저항값을 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 절연 저항 측정 장치의 고장 여부에 관한 정보를 상기 전송부를 통해서 외부 디바이스로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 (c)단계에서, 절연 저항 측정 장치에 고장이 발생한 것으로 판단한 경우, 이를 사용자에게 시각적 또는 청각적 경고를 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 저항 측정 장치의 고장 자가 진단 방법.
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