케이블 절연 저항 측정 방법

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Abstract

배터리 절연 저항 측정 방법, 절연 저항 측정 방법, 절연 저항 결정 장치 및 제조품이 개시되어 있다. 일 양태에 따라서, 배터리 절연 저항 측정 방법은 배터리의 전압을 결정하는 단계와, 접지 기준에 대한 배터리의 제1 단자의 전압을 결정하는 단계와, 접지 기준에 대한 배터리의 제2 단자의 전압을 결정하는 단계와, 배터리의 전압, 제1 단자 및 제2 단자를 사용하여, 접지 기준에 대한 배터리의 절연 저항을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

배터리 절연 저항 측정 방법, 절연 저항 측정 방법, 절연 저항 결정 장치 및 제조품{BATTERY INSULATION RESISTANCE MEASUREMENT METHODS, INSULATION RESISTANCE MEASUREMENT METHODS, INSULATION RESISTANCE DETERMINATION APPARATUSES, AND ARTICLES OF MANUFACTURE}

본 발명은 배터리 절연 저항 측정 방법, 절연 저항 측정 방법, 절연 저항 결정 장치 및 제조품에 관한 것이다.

연료 비용의 증가 및 차량 배기물에 대한 더 엄격한 규제를 포함하는 다수의요인들에 기인하여, 배터리 동력식 차량 및 하이브리드 차량을 포함하는 전기 동력식 차량이 최근 대중화되고 있다. 일부 전기 차량은 상당한 양의 전기 에너지를 사용하며, 이는 차량의 탑승자에게 위험할 수 있다. 따라서, 새시(chassis)에 관한 차량의 배터리의 절연 저항을 결정하는 방법이 제공되고 있다.

절연 저항을 측정하기 위한 한 가지 종래의 방법은 ECE 324 부록 99 규제 제100호, 첨부 4에 의해 규정되어 있다. 이런 방법은 테스트를 위해 배터리가 완충되어야 한다고 명시하고 있으며, 사용되는 전압계는 DC 값으로 전압을 측정하고, 10 MOhms 보다 큰 내부 저항을 갖는다.

또한, 이 방법은 두 개의 단계로 측정이 수행되는 것을 규정하고 있으며, 제1 단계에서, 배터리의 양의 단자로부터의 전압(V'1)과 음의 단자로부터의 전압(V1)이 차량의 새시 접지에 관하여 각각 측정된다. 이 방법에서는 V'1이 새시에 관하여 항상 양이고, V1이 새시에 관하여 항상 음이기 때문에 측정치는 측정의 절대값인 것으로서 가정된다.

제2 단계에서, V1>V'1인 경우, 음의 단자로부터 새시 접지로 500 OhmsN의 저항(Ro)이 제공되고, 음의 단자의 전압이 새시에 관하여 측정된다. 대안적으로, V'1>V1인 경우, 양의 단자로부터 접지로 상기 저항이 제공되고 양의 단자로부터 새시 접지로의 전압이 측정된다.

절연 저항은 V1이 V'1보다 큰 경우 Ri = (V1-V2)/V2 x Ro에 의해 계산된다. 그 이외의 경우에는, 절연 저항은 Ri = (V'1-V2)/V2 x Ro에 의해 계산된다.

이 방법의 모델링은 100 kOhms와 900 kOhms의 테스트 절연 요소 저항이 새시로부터 양의 단자 및 음의 단자로 각각 결합되고 300 kOhms의 적절한 500 Ω/V와 같은 RO 및 600 V 배터리를 위해 사용될 때 3.372% 에러를 나타낸다. 또한, RO가 500 Ohms/V를 초과하여 증가되는 경우, 이 방법의 에러가 증가한다. 예로서, 480 kOhms의 RO가 사용되는 경우, 에러는 4.929%이다. 마지막으로, 10 MOhms 미만의 내부 저항을 갖는 전압계를 사용하는 것도 에러를 크게 증가시킬 수 있다. 이 방법의 고유한 부정확성 및 이 방법에서 규정되는 임피던스 값에 대한 감도는 일부 에러의 근원이 되는 것으로 믿어진다.

본 발명의 적어도 일부 양태는 정확도가 개선되고 제약이 적은 절연 저항을 측정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 예시적 실시예가 이하의 첨부 도면을 참조로 후술된다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 동력식 차량의 예시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 절연 저항 측정 장치의 기능 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 감시 회로의 기능 블록도이다.
도 4는 도 4a 및 도 4b가 조립되는 방식을 예시하는 맵(map)이다. 조립 이후, 도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 감시 회로의 개략 예시도이다.
도 5는 일 실시예에 다른 절연 저항 측정 방법의 흐름도이다.

본 발명에 대한 본 설명은 미국 특허법 "과학 및 유용한 기술의 진보의 촉진"(8장, 1조)의 본질적 목적을 촉진하기 위해 제공된다.

이하에 설명된 바와 같이, 본 발명의 일부 예시적 실시예는 접지 기준에 대한 절연 저항을 결정하는 방법 및 장치를 제공한다. 일부 실시예에서, 이러한 장치 및 방법은 접지 기준에 대한 배터리의 절연 저항을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 후술된 일 예에서, 절연 저항은 접지 기준에 관하여 배터리의 양의 단자 및 음의 단자 각각에 대해 결정될 수 있다.

이하에서 참조번호 12로 설명되는 배터리는 단일 배터리를 포함할 수 있거나, 대안적으로, 복수의 배터리를 포함하는 배터리 스택(battery stack) 또는 시스템을 지칭할 수 있으며, 이러한 복수의 배터리는 양 및 음의 스택 또는 시스템 단자라 지칭될 수 있는 배터리 스택의 양 및 음의 단자들 사이에 직렬 및/또는 병렬 배열로 제공될 수 있다. 배터리(12)가 배터리 스택 또는 시스템의 복수의 배터리를 포함하는 실시예에서, 배터리(12)의 양 및 음의 단자는 스택 단자들을 지칭할 수 있다. 배터리 스택 배열에서, 양 및 음의 스택 단자는 배터리 시스템의 서로 다른 배터리들의 단자들일 수 있다. 후술된 일부 실시예는 접지 기준에 대한 스택 단자 각각과 배터리 스택의 절연 저항을 결정한다.

후술된 일 구현예에서, 배터리는 차량 내에 구현될 수 있으며, 차량의 접지 기준(비록 다른 접지 기준이 사용될 수 있지만, 예를 들면, 새시 접지)에 관한 단자 및/또는 배터리 자체의 절연 저항이 결정될 수 있다. 예시적 차량은 자동차, 해양 수송체 또는 배터리를 포함할 수 있는 기타 수송체를 포함한다. 추가적으로, 본 발명의 일부 실시예는 차량이외의 다른 유형의 부하를 갖는 다른 용례에서 구현되는 배터리의 절연 저항에 관한 정보를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예가 또한 후술된다.

도 1을 참조하면, 트럭으로서 구현된 전기 동력식 차량(10)의 일 예가 도시되어 있다. 전기 동력식 차량(10)은 배터리(12) 및 모터(14)를 포함한다. 배터리(12)는 일 실시예에서 모터(14) 및/또는 다른 부하에 급전하기에 충분한 용량을 가지는, 리튬-이온 배터리 같은, 재충전가능한 구동 배터리일 수 있다. 상술한 바와 같이, 배터리(12)는 하나의 배터리 또는 복수의 배터리(즉, 배터리 스택의 복수의 배터리)를 지칭할 수 있다. 일 예에서, 배터리(12)는 600 VDC를 제공하도록 배열된 복수의 셀(cell)을 포함할 수 있다. 챠량(10)을 추진하기 위해 전기 에너지를 소비하는 일부 실시예에서 모터(14)는 전기 모터 또는 하이브리드 모터이다.

도 2를 참조하면, 절연 저항 측정 장치(11)의 일 실시예가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 장치(11)는 감시 회로(16), 처리 회로(18) 및 사용자 인터페이스(20)를 포함한다. 더 많거나, 더 적은 수의 및/또는 대안적인 구성요소를 포함하는 다른 실시예가 가능하다.

절연 저항 측정 장치(11)는 일 실시예에서 차량(10) 내에 구현될 수 있으며, 회로(16, 18) 및 사용자 인터페이스(20)는 차량(10)의 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 특정 예에서, 절연 저항 측정 장치(11)는 배터리(12)의 절연 저항을 측정하도록 구성되며, 이는 배터리(12) 자체의 등가 절연 저항만을 아는 것보다 유용할 수 있고, 상기 절연 저항은 배터리(12)의 절연 저항 및/또는 배터리(12)의 양 및 음의 단자[즉, 단일 배터리를 포함하는 배터리(12)의 양 및 음의 단자 또는 배터리 스택 또는 시스템으로서 구현된 배터리(12)의 양 및 음의 스택 단자]의 개별 절연 저항을 포함한다. 장치(11)가 차량(10) 내에 구현되는 일 실시예에서, 장치(11)는 차량(10)의 새시 접지 같은 접지 기준에 대한 배터리(12)의 절연 저항을 결정할 수 있다. 장치(11)는 다른 구현예들에 사용될 수 있으며, 다른 실시예에서, 다른 접지 기준들에 관하여 및/또는 다른 회로의 절연 저항을 측정하기 위해 사용될 수 있다.

감시 회로(16)는 일 실시예에서 절연 저항이 측정되게 되는 회로에 결합되어 그를 감시하도록 구성된다. 도시된 배열에서, 감시 회로(16)는 배터리(12)와 결합되어 배터리(12)를 감시하도록 구성된다. 추가적으로, 감시 회로(16)는 차량(10)의 새시 접지 같은 접지 기준과 결합될 수도 있다. 감시 회로(16)의 일 실시예가 도 3 및 도 4에 관련하여 이하에 설명된다.

일 실시예에서, 데이터 처리, 제어 데이터 액세스 및 저장, 명령 발령 및 다른 소정 동작의 제어를 위해 처리 회로(18)가 배열된다. 예로서, 처리 회로(18)는 측정 회로(26)로부터 데이터(예를 들어, 전압)를 액세스하고, 도 3 및 도 5와 관련하여 후술된, 공지 저항 회로(22) 및 불균형 회로(24)의 동작을 제어할 수 있다. 처리 회로(18)는 액세스된 데이터를 사용하여 접지 기준에 대한 배터리(12)의 단자 및/또는 배터리(12)의 절연 저항을 결정할 수 있다. 또한, 처리 회로(18)는 절연 저항 정보를 사용자에게 전달하고 및/또는 결정된 절연 저항에 기초하여 다른 적절한 동작을 수행할 수 있다. 일 특정 예에서, 절연 저항이 하나 이상의 임계치(예를 들어, 500 Ohms/V) 미만으로 떨어지게 되는 경우, 처리 회로(18)는 인간이 인지할 수 있는 경보를 발령하고 및/또는 가동 중단 명령을 이행할 수 있으며, 이러한 임계치는 배터리가 충분히 절연되지 못하고, 차량(10) 또는 배터리(12)의 성능이 불충분한 절연에 기인하여 열화될 수 있으며, 및/또는 절연 재료(예를 들어, 차량의 본체)가 부식을 받을 수 있게 되는 잠재적으로 안전하지 못한 배열을 나타낼 수 있다.

처리 회로(18)는 적어도 하나의 실시예에서 적절한 매체에 의해 제공된 소정 프로그래밍을 이행하도록 구성된 회로를 포함할 수 있다. 예로서, 처리 회로(18)는 예로서, 소프트웨어 및/또는 펌웨어 명령 및/또는 하드웨어 회로를 포함하는 실행가능한 명령을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서(들) 및/또는 다른 구조로서 구현될 수 있다. 처리 회로(18)의 예시적 실시예는 하드웨어 로직, PGA, FPGA, ASIC, 상태 기계(state machine) 및/또는 다른 구조를 단독으로 또는 프로세서와 조합하여 포함한다. 이들 처리 회로(18)의 예는 예시를 위한 것이며, 다른 구성도 가능하다.

일부 실시예에서, 처리 회로(18)는 저장 회로를 포함하거나 장치(11)의 외부 저장 회로(미도시)를 액세스할 수 있다. 저장 회로는 실행가능한 코드 또는 명령들(예를 들어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어), 전자 데이터, 데이터베이스 또는 다른 디지털 정보 같은 프로그래밍을 저장하도록 구성되며, 프로세서-사용가능 매체를 포함할 수 있다. 프로세서-사용가능 매체는 예시적 실시예에서 처리 회로를 포함하는 명령 실행 시스템과 연계하여, 또는 그에 의해, 사용되도록 프로그래밍, 데이터 및/또는 디지털 정보를 수용, 저장 또는 유지할 수 있는 임의의 컴퓨터 프로그램 제품(들) 또는 제조품(들)으로 구현될 수 있다. 예로서, 예시적 프로세서-사용가능 매체는 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 매체 같은 물리적 매체들 중 임의의 하나를 포함할 수 있다. 프로세서-사용가능 매체의 몇몇 더 특정한 예는 플로피 디스켓 같은 휴대용 자기 컴퓨터 디스켓, 집 디스크(zip disk), 하드 드라이브, 임의 접근 메모리, 판독 전용 메모리, 플래시 메모리, 캐시 메모리 및/또는 프로그래밍, 데이터 또는 다른 디지털 정보를 저장할 수 있는 다른 구성을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

본 명세서에 설명된 적어도 일부 실시예 또는 양태는 후술된 적절한 저장 회로 내에 저장되고 적절한 처리 회로(18)를 제어하도록 구성된 프로그래밍을 사용하여 구현될 수 있다. 예로서, 프로그래밍은 예로서, 제조품 내에 구현된 것을 포함하는 적절한 매체를 통해 제공될 수 있다.

사용자 인터페이스(20)는 사용자에게 데이터를 전달하는 것(예를 들어, 사용자에 의한 관찰을 위해 데이터를 디스플레이하는 것, 사용자에게 청각적으로 데이터를 통신하는 것 등) 및 사용자로부터 입력(예를 들어, 촉각 입력, 음성 명령 등)을 수신하는 것을 포함하여 사용자와 상호작용하도록 구성된다. 일 실시예에서, 사용자 인터페이스(20)는 차량(10)의 운전자 정보 디스플레이 스크린으로서 구현될 수 있으며, 일 실시예에서, 절연 저항 측정치에 기초하여 사용자에게 경보를 전달할 수 있다[예를 들어, 절연 저항이 하나 이상의 안전 임계치 미만으로 떨어지는 경우 차량(10)의 승객에게 경보함].

도 3을 참조하여, 감시 회로(16)의 일 실시예의 추가적 세부사항을 설명한다. 예시된 배열에서, 감시 회로(16)는 공지 저항 회로(22), 불균형 회로(24) 및 앞서 간단히 설명한 측정 회로(26)를 포함한다. 더 많거나 더 소수의 및/또는 대안적 구성요소를 포함하는 다른 실시예도 가능하다.

공지 저항 회로(22)는 일 실시예에서 감시 대상 피검 기기[예를 들어, 배터리(12)]의 단자와 새시 접지 사이에 공지 저항(RO)을 선택적으로 결합 및 분리하도록 구성된다. 예로서, 처리 회로(18)로부터의 제어 하에서, 공지 저항 회로(22)는 배터리(12)의 절연 저항을 결정하기 위해 시간적으로 서로 다른 순간에 공지 저항(RO)(예를 들어, 678 kOhms)을 배터리(12)의 양의 단자와 차량(10)의 새시 접지 사이에, 그리고, 배터리(12)의 음의 단자와 차량(10)의 새시 접지 사이에 선택적으로 결합시킬 수 있다.

불균형 회로(24)는 일 실시예에서 불균형 저항을 감시 대상 피검 기기의 단자들과 선택적으로 결합 및 분리시키도록 구성된다. 차량(10)의 배터리(12)가 감시되는 설명된 예에서, 불균형 회로(24)는 배터리(12)의 양 및 음의 단자와 새시 접지 사이에 서로 다른 저항을 결합시킬 수 있다. 일 실시예에서, 처리 회로(18)는 이하에 더 상세히 설명된 바와 같은 측정 작업 동안 단자와 불균형 저항의 선택적 결합을 제어한다.

측정 회로(26)는 일 실시예에서 감시 대상 피검 기기의 전기적 특성을 감시하도록 구성된다. 예로서, 측정 회로(26)는 감시 대상 배터리(12)의 단자에서 전기 에너지를 조정하고, 배터리(12)의 전기적 특성의 액세스를 위해 처리 회로(18)에 조정된 전기 에너지를 출력한다. 일 실시예에서, 처리 회로(18)는 일 실시예에서 측정 회로(26)를 사용하여 새시 접지에 관한 배터리(12)의 양 및 음의 단자에서의 전압을 액세스 및 감시하도록 구성된다. 측정 회로(26)는 일 실시예에서 처리 회로(18)에 조정된 출력을 제공하기 위해 도 4b에 도시된 바와 같은 단자에 관하여 약 15.33 MOhms와 15.39 MOhms의 연산 증폭기 전압 분할 저항을 포함한다. 또한, 이들 연산 증폭기 저항은 전압계 저항이라고도 지칭되며, 이는 접지와 양 및 음의 단자 각각에 관한 전압 측정을 규모 축소(scale down) 및 가능하게 한다.

이제, 차량(10)의 새시 접지에 관한 배터리(12)의 절연 저항을 측정하는 일 실시예를 설명한다. 초기에, 처리 회로(18)는 새시 접지에 관한 배터리(12)의 양 및 음의 단자에서 전압을 결정한다[즉, V'I는 새시에 관한 배터리(12)의 양의 단자의 전압이고, V1은 새시에 관한 배터리의 음의 단자의 전압이다]. 전압(V'1, V1)은 배터리(12)의 전압(Vbat)을 제공하도록 합산된다.

일 실시예에서, 불균형 회로(24)는 V'1 및 V1의 측정 동안 양 및 음의 단자 각각과 불균형 저항을 결합하도록 사용된다. 다른 실시예에서, V'1 및 V1 측정 동안 불균형 회로(24)는 생략되거나 그렇지 않으면 사용되지 않을 수 있다.

불균형 회로(24)가 사용되는 일 실시예에서, 불균형 회로(24)는 VI와 V1이 같지 않은 것을 보증하기 위해 V'1 및 V1이 측정되는 동안 새시 접지와 양 및 음의 단자 중간에 불균형 저항을 결합한다. 일 실시예에서, 3 MOhms의 저항이 새시와 양의 단자 사이에 결합되고, 2.5 MOhms의 저항이 음의 단자와 새시 사이에 결합된다. 이러한 강제 불균형 상태에서, 절연 저항이 균형화되는 경우 V'1은 V1보다 높다. 그러나, 양의 단자의 절연 저항이 음의 단자의 절연 저항보다 크게 낮은 경우에 V1은 V'1보다 클 수 있다.

일 실시예에서, 공지 저항 회로(22)는 전압(V'1, V1)의 측정 동안 처리 회로(18)에 의해 불능화되며, 공지 저항(RO)은 단자와 결합되지 않는다. 또한, 처리 회로(18)는 전압(V'1, V1)의 측정 동안 일 실시예에서 불균형 회로(24)가 양 및 음의 단자와 불균형 저항을 결합시키는 것을 가능하게 한다. 처리 회로(26)는 전압(V'1, V1)을 결정하기 위해 일 실시예에서 측정 회로(26)의 출력을 처리한다.

V'1 및 V1의 측정에 후속하여, 처리 회로(18)는 일 실시예에서 배터리(12)의 양 및 음의 단자로부터 불균형 저항을 분리시키기 위해 불균형 회로(24)(존재시, 그리고, 이전에 가능화된 경우)를 불능화한다. 추가적으로, 처리 회로(18)는 시간적으로 다른 순간에 배터리(12)의 양 및 음의 단자 각각과 공지 저항(RO)을 결합시키도록 공지 저항 회로(22)를 제어하고, 일 실시예에서 배터리(12)의 양 및 음의 단자에서의 전압을 다시 측정한다. 하나 이상의 특정 실시예에서, 처리 회로(18)는 배터리(12)의 단자 중 감시되는 단자에 대향하는 다른 단자와 공지 저항(RO)을 결합시키도록 공지 저항 회로(22)를 제어한다. 더 구체적으로, 양의 단자의 전압(Vpos)을 측정하는 동안, 먼저 새시 접지 및 배터리(12)의 음의 단자와 공지 저항(RO)이 결합되고, 그후, 음의 단자의 전압(Vneg)을 측정하는 동안 두 번째로 새시 접지 및 배터리(12)의 양의 단자와 공지 저항(RO)이 결합된다.

따라서, 처리 회로(18)는 공지 저항(RO)을 갖는 배터리(12)의 양 및 음의 단자의 전압(즉, Vpos 및 Vneg) 및 공지 저항(RO)이 없는 배터리(12)의 전압(즉, Vbat) 및 배터리(12)의 양 및 음의 단자의 전압(즉, V'1, V1)에 관한 정보를 갖는다. 처리 회로(18)는 배터리(12)의 절연 저항과 배터리(12)의 양 및 음 전압 각각을 위한 절연 저항을 결정하기 위해 이들 전압 및 키르코프(Kirkoffs)의 전압 법칙을 사용할 수 있다.

일 실시예에서, 처리 회로(18)는 수학식 1에 따른 배터리(12)의 양의 단자의 절연 저항(Ripos) 및 수학식 2에 따른 배터리(12)의 음의 단자의 절연 저항(Rineg)을 결정할 수 있다. 이들 수학식은 연산 증폭기 저항을 고려하지 않는 일 실시예의 이상적인 경우이다.

또한, 처리 회로(18)는 배터리(12)의 절연 저항에 관한 정보를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 처리 회로(18)는 배터리(12)의 절연 저항(Ribat)을 결정하기 위해 새시 접지에 관한 배터리(12)의 양 및 음의 단자의 병렬 등가 저항을 결정할 수 있다. 하나 이상의 특정 실시예에서, 처리 회로(18)는 수학식 3에 따른 양 및 음의 단자의 병렬 등가 저항을 결정한다.

처리 회로(18)는 각각의 임계치에 관한 Ripos, Rineg 및/또는 Ribat의 값들 중 하나 이상을 감시할 수 있으며, Ripos, Rineg 및/또는 Ribat의 값들 중 임의의 값이 절연 저항이 각각의 임계치 미만으로 떨어졌다는 것을 나타내는 각각의 임계치를 트리거하는 경우, 적절한 동작을 수행할 수 있다. 예로서, 처리 회로(18)는 절연 손상이 발생하였다는 경보를 개시하거나 가능하게는 가동중단 명령을 개시할 수 있다. 트립핑된 임계치에 따라서, 일부 예에서 가능하게는 강하하는 절연 저항 및/또는 차량 안전성에 기인한 성능의 결여를 나타내기 위해 다양한 경보들이 생성될 수 있다.

일 실시예에서, 처리 회로(18)는 장치(11)의 용례 또는 다른 요인에 따라서, 시간적으로 다른 순간에 절연 저항을 감시할 수 있다. 차량(10)의 배터리(12)가 감시되는 일 예시적 실시예에서, 처리 회로(18)는 차량이 비사용 주기 이후 시동될 때 절연 저항을 감시할 수 있다. 추가적으로, 처리 회로(18)는 시동 이후, 그리고, 사용 동안 소정 간격으로(예를 들어, 일 예에서 사용 중에 매 시간마다) 절연 저항을 지속적으로 감시할 수 있다.

도 4b에 관하여 후술되는 바와 같이, 측정 회로(26)는 처리 회로(18)에 의해 안전하게 액세스될 수 있는 규모 축소된 전압을 갖는 신호를 제공하도록 일 실시예에서 새시 접지에 관하여 양 및 음의 단자 상에 연산 증폭기 저항을 포함한다. 이들 저항은 일 실시예에서 회로(22)의 RO 저항 및 회로(24)의 불균형 저항의 도입 동안 존재한다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 감시 회로(16)의 일 예시적 배열이 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 다른 구성이 가능하다.

예시된 실시예에서, 공지 저항 회로(22)는 두 개의 직렬 저항 스트링을 포함하며, 이는 처리 회로(18)로부터의 제어 신호(IMCTLI, IMCTLO)에 의해 선택적으로 가능화 및 불능화 될 수 있다. 두 개의 직렬 저항 스트링 각각은 새시 접지와 양 및 음의 단자(즉, Stack +, -) 각각의 중간에 678 kOhms(3 x 226 kOhms)의 공지 저항(RO)을 제공한다.

예시된 불균형 회로(24)는 처리 회로(18)로부터의 제어 신호(INSU_SW_EN)에 의해 선택적으로 동시에 가능화될 수 있는 두 개의 직렬 저항 스트링을 포함한다. 예시된 실시예에서, 가능화시, 불균형 회로(24)는 새시 접지와 음의 단자의 중간에 2.499 MOhms의 불균형 저항을 결합시키면서 새시 접지와 양의 단자의 중간에 3 MOhms의 불균형 저항을 결합시킨다. 이러한 강제 불균형 상태에서, 양 및 음의 단자의 절연 저항이 균형화되는 경우 V'1은 항상 V1보다 높다. 그러나, 양의 단자로부터 새시 접지까지의 절연 저항이 새시 접지까지의 음의 단자의 절연 저항보다 현저히 낮은 경우에, V1은 V'1보다 클 수 있다.

예시된 측정 회로(26)는 불균형 회로(24)의 불균형 저항 스트링과 병렬인 15.39 MOhms와 15.33 MOhms의 두 개의 연산 증폭기 저항을 포함한다. 이들 저항은 후술되는 바와 같은 일 실시예에서 절연 저항 측정을 위해 고려될 수 있다. 스케일링된 출력(INV1/STACK+ 및 INV2/STACK-)은 일 실시예에서 양 및 음의 단자의 상술한 전압을 계산하기 위해 처리 회로(18)에 제공될 수 있다.

수학식 1 및 2는 각 수학식 4 및 5에서 이하에 나타내진 바와 같이 도 4a 및 도 4b의 배열의 측정 회로(26)의 ROpAmpPos 및 ROpAmpNeg의 연산 증폭기 저항을 고려하도록 변경될 수 있다.

배터리(12)의 병렬 등가 저항은 일 실시예에서, 도 4a 및 도 4b의 예시적 실시예를 위해 수학식 3, 4 및 5를 사용하여 결정될 수 있다.

도 5를 참조하면, 차량의 새시 접지에 관한 배터리의 절연 저항을 측정하는 한 가지 방법이 도시되어 있다. 이 방법은 일 실시예에서 처리 회로(18)에 의해 수행될 수 있다. 더 많거나, 더 소수의 및/또는 대안적 단계를 포함하는 다른 방법이 가능하다.

단계 A10에서, 처리 회로는 불균형 회로가 양 및 음의 단자 각각에 불균형 저항을 도입하는 것을 가능하게 할 수 있다. 도 4a 및 도 4b의 예에서, 처리 회로는 단계 A10에서 INSU_SW_EN 상에 하이 신호를 출력할 수 있다. 다른 실시예에서, 불균형 저항은 사용되지 않을 수 있거나 상술한 바와 같이 제공되지 않을 수 있다.

단계 A12에서, 프로세서는 양 및 음 배터리 단자가 불균형 저항에 결합되어 있는 상태로 V'1 및 VI을 결정하기 위해 양 및 음 배터리 단자에서 전압을 액세스한다. 도 4a 및 도 4b를 위한 일 실시예에서, 처리 회로는 IMV1/STACK+에서 전압을 액세스하고 0.0039245244로 이 전압을 나눔으로써 VI를 결정하며, IMV2/STACK-에서 전압을 액세스하고 0.003939987로 이 전압을 나눔으로써 VI를 결정한다.

단계 A14에서, 처리 회로는 불균형 회로를 불능화한다. 도 4a 및 도 4b의 배열에서, 처리 회로는 INSU_SW_EN 상에 로우를 출력할 수 있다.

단계 A16에서, 처리 회로는 일 실시예에서 V'1과 V1의 합산을 통해 배터리 전압을 결정함으로써 배터리 전압(Vbat)을 액세스한다.

단계 A18에서, 처리 회로는 새시 접지에 관한 Vpos 및 Vneg를 측정하기 위해 공지 저항 회로가 시간적으로 서로 다른 순간에 새시 접지와 음의 단자 및 새시 접지와 양의 단자를 공지 저항(R0)과 결합시키는 것을 가능하게 한다. 도 4a 및 도 4b의 실시예에서, 처리 회로는 R0를 음의 단자와 결합시키고, 소정 시간 주기 동안 대기하고, 그후 IMV1NSTACK+의 전압을 액세스하고, 이 전압을 0.0039245244로 나누어 양의 단자에서의 전압(Vpos)을 결정하도록 IMCTL0 상에 하이 신호를 출력할 수 있다. 그후, 처리 회로는 IMCTL0 상에 로우 신호를 출력할 수 있다. 처리 회로는 R0를 양의 단자와 결합시키고, 소정 시간 주기 동안 대기하고, 그후, IMV2NSTACK- 상의 전압을 액세스하고, 이 전압을 0.003939987로 나누어 음의 단자의 전압(Vneg)을 결정하도록 IMCTL1 상에 하이 신호를 출력함으로써 Vneg를 결정할 수 있다. 그후, 처리 회로는 IMCTL1 상에 로우 신호를 출력할 수 있다.

단계 A20에서, 처리 회로는 적절히 수학식 1, 2, 4 또는 5에 의해 양 및 음의 단자의 절연 저항을 결정할 수 있다.

단계 A22에서, 처리 회로는 배터리의 절연 저항을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 처리 회로는 배터리의 절연 저항을 결정하기 위해 수학식 3을 사용할 수 있다. 일 예에서, 상술한 바와 같이, 배터리의 절연 저항은 접지 기준에 대한 양 및 음의 단자의 절연 저항의 병렬 등가 저항이다.

단자 및 배터리(12)의 절연 저항을 결정하기 위한 상술한 수학식 및 방법은 종래의 방법에 연계된 상술한 요건(예를 들어, 공지 저항 및 전압계의 내부 저항의 임피던스 값 요건)을 갖지 않는 추가적 활용성을 가지며, 상술한 종래의 방법에 비해 증가된 정확성을 제공한다. 추가적으로, 본 발명의 일부 양태는 배터리(12)의 절연 저항 자체에 추가로 새시 접지에 관한 배터리의 양 및 음의 단자 각각의 절연 저항 측정을 제공한다. 접지에 관한 양 및 음의 단자 각각의 절연 저항에 대한 지식은 문제해결, 예로서, 전류 누설 위치를 결정하기 위해 유용할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법 및 장치는 상술한 종래의 방법에 비해 감소된 수학적 에러를 갖는 증가된 정확도를 제공한다.

상술한 바와 같이, 비록, 전기 차량 용례에서 배터리의 절연 저항의 결정에 관하여 설명되었지만, 본 발명의 방법 및 장치는 절연 저항을 결정하는 것이 바람직한 다른 배열에 적용될 수 있다.

법령에 따라, 본 발명은 구조적 및 방법적 특징에 대해 다소 특정한 언어로 설명되어 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 수단이 본 발명을 실행하기 위한 바람직한 형태를 포함하기 때문에 본 발명은 예시 및 설명된 특정 특징에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 균등론에 따라 적절히 해석되는 첨부된 청구항의 적절한 범주 내에 있는 그 형태 또는 변형들 중 임의의 것으로 청구된다.

또한, 본 명세서의 양태는 본 발명의 예시적 실시예의 동작 및/또는 구성을 안내하기 위해 제공되어 있다. 본 발명의 출원인(들)은 이들 설명된 예시적 실시예가 명시적으로 개시된 것들에 추가로 다른 본 발명의 양태를 또한 포함하고, 개시하고 설명하기 위한 것으로 간주한다. 예로서, 추가적 본 발명의 양태는 예시된 실시예에 설명된 것들보다 더 소수의, 더 많은 및/또는 대안적 특징을 포함할 수 있다. 더욱 특정한 예에서, 본 출원인들은 본 내용이 명시적으로 개시된 구조보다 더 소수의, 더 많은 및/또는 대안적 구조를 포함하는 장치 및 명시적으로 개시된 이들 방법들보다 더 소수의, 더 많은 및/또는 대안적인 단계들을 포함하는 방법들을 포함, 개시 및 설명하는 것으로 고려한다.

Claims (28)

1. 배터리 절연 저항 측정 방법으로서,
   배터리의 전압을 결정하는 단계와,
   접지 기준에 대한 상기 배터리의 제1 단자의 전압을 결정하는 단계와,
   상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 제2 단자의 전압을 결정하는 단계와,
   상기 배터리, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 전압들을 사용하여, 상기 접지 기준에 대한 배터리의 절연 저항을 결정하는 단계
   를 포함하는 배터리 절연 저항 측정 방법.

2. 제1항에 있어서, 상기 배터리의 전압을 결정하는 단계는 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 각각의 전압을 합산하는 단계를 포함하는 배터리 절연 저항 측정 방법.

3. 제1항에 있어서, 상기 제1 단자의 전압을 결정하는 단계는 공지 저항이 상기 제2 단자 및 상기 접지 기준에 결합된 상태에서 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제2 단자의 전압을 결정하는 단계는 공지 저항이 상기 제1 단자 및 상기 접지 기준에 결합된 상태에서 결정하는 단계를 포함하는 배터리 절연 저항 측정 방법.

4. 제3항에 있어서, 상기 절연 저항을 결정하는 단계는 상기 공지 저항을 사용하여 결정하는 단계를 더 포함하는 배터리 절연 저항 측정 방법.

5. 제1항에 있어서, 상기 배터리의 절연 저항을 결정하는 단계는 상기 접지 기준에 대한 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 중 적어도 한 단자의 절연 저항을 결정하는 단계를 포함하는 배터리 절연 저항 측정 방법.

6. 제5항에 있어서, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 중 적어도 한 단자의 절연 저항을 결정하는 단계는 상기 배터리, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 전압들을 사용하여 결정하는 단계를 포함하는 배터리 절연 저항 측정 방법.

7. 제5항에 있어서, 상기 절연 저항을 결정하는 단계는 상기 접지 기준에 대한 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 각각의 절연 저항을 결정하는 단계를 포함하는 배터리 절연 저항 측정 방법.

8. 제7항에 있어서, 상기 절연 저항을 결정하는 단계는 상기 접지 기준에 대한 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 절연 저항들의 병렬 등가 저항을 결정하는 단계를 더 포함하는 배터리 절연 저항 측정 방법.

9. 제1항에 있어서, 상기 결정 단계 모두는 처리 회로를 사용하여 결정하는 단계를 포함하는 배터리 절연 저항 측정 방법.

10. 절연 저항 측정 방법으로서,
    접지 기준과 배터리의 제2 단자 사이에 공지 저항이 결합된 상태에서 접지 기준에 대한 상기 배터리의 제1 단자의 전압을 결정하는 단계와,
    상기 접지 기준과 상기 배터리의 제1 단자 사이에 공지 저항이 결합된 상태에서 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 제2 단자의 전압을 결정하는 단계와,
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 전압들을 사용하여, 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 절연 저항을 결정하는 단계
    를 포함하는 절연 저항 측정 방법.

11. 제10항에 있어서, 상기 절연 저항을 결정하는 단계는 상기 배터리의 전압을 사용하여 결정하는 단계를 더 포함하는 절연 저항 측정 방법.

12. 절연 저항 측정 방법으로서,
    접지 기준에 대한 배터리의 제1 단자의 절연 저항을 결정하는 단계와,
    상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 제2 단자의 절연 저항을 결정하는 단계와,
    상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 절연 저항을 사용하여 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 절연 저항을 결정하는 단계
    를 포함하는 절연 저항 측정 방법.

13. 제12항에 있어서, 상기 배터리의 절연 저항을 결정하는 단계는 상기 접지 기준에 대한 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 절연 저항들의 병렬 등가 저항을 결정하는 단계를 포함하는 절연 저항 측정 방법.

14. 절연 저항 결정 장치로서,
    처리 회로를 포함하고,
    상기 처리 회로는 접지 기준에 대한 배터리의 전압을 액세스하고, 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 제1 단자의 전압을 액세스하고, 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 제2 단자의 전압을 액세스하고, 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 전압, 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 제1 단자의 전압 및 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 제2 단자의 전압을 사용하여 상기 접지 기준에 대한 상기 제1 단자의 절연 저항을 결정하도록 구성되는 절연 저항 결정 장치.

15. 제14항에 있어서, 상기 처리 회로는 상기 접지 기준에 대한 상기 제2 단자의 절연 저항을 결정하도록 구성되는 절연 저항 결정 장치.

16. 제15항에 있어서, 상기 처리 회로는 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 절연 저항들을 사용하여 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 절연 저항을 결정하도록 구성되는 절연 저항 결정 장치.

17. 제16항에 있어서, 상기 처리 회로는 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 절연 저항들의 병렬 등가 저항을 포함하는 상기 배터리의 절연 저항을 결정하도록 구성되는 절연 저항 결정 장치.

18. 제14항에 있어서, 상기 처리 회로는 상기 배터리의 전압을 액세스하기 위해 상기 접지 기준에 대한 상기 배터리의 제1 단자 및 제2 단자의 전압들을 합산하도록 구성되는 절연 저항 결정 장치.

19. 제14항에 있어서, 상기 처리 회로는 공지 저항이 상기 접지 기준 및 상기 제2 단자에 결합된 상태에서 상기 제1 단자의 전압을 액세스하고, 공지 저항이 상기 접지 기준 및 상기 제1 단자에 결합된 상태에서 상기 제2 단자의 전압을 액세스하도록 구성되는 절연 저항 결정 장치.

20. 제19항에 있어서, 상기 처리 회로는 상기 공지 저항을 사용하여 상기 절연 저항을 결정하도록 구성되는 절연 저항 결정 장치.

21. 제14항에 있어서, 상기 제2 단자의 전압을 액세스하는 동안 상기 제1 단자와 공지 저항을 결합시키고, 상기 제1 단자의 전압의 액세스 동안 상기 제2 단자와 공지된 전압을 결합시키도록 결합 및 구성된 공지 저항 회로를 더 포함하는 절연 저항 결정 장치.

22. 제14항에 있어서, 상기 처리 회로는 차량의 처리 회로를 포함하고, 상기 처리 회로는 상기 차량의 새시 접지를 포함하는 상기 접지 기준에 대한 상기 제1 단자의 절연 저항을 결정하도록 구성되는 절연 저항 결정 장치.

23. 제조품으로서,
    프로그래밍을 포함하는 매체를 포함하고,
    상기 프로그래밍은 처리 회로가,
    제1 단자의 제1 전압을 결정하고,
    제2 단자의 제1 전압을 결정하고,
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 제1 전압들을 사용하여 상기 배터리의 전압을 결정하고,
    저항이 상기 제2 단자와 결합된 상태에서 상기 제1 단자의 제2 전압을 결정하고,
    상기 저항이 상기 제1 단자와 결합된 상태에서 상기 제2 단자의 제2 전압을 결정하고,
    상기 배터리의 전압과, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 제2 전압들을 사용하여 상기 배터리의 절연 저항을 결정하는
    것을 포함하는 처리를 수행하게 하도록 구성되는 제조품.

24. 제23항에 있어서, 상기 배터리의 전압을 결정하는 것은 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 상기 제1 전압들을 합산하는 것을 포함하는 제조품.

25. 제23항에 있어서, 상기 처리 회로는 상기 차량의 처리 회로를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전압들과 상기 절연 저항을 결정하는 것은 상기 차량의 새시 접지를 포함하는 접지 기준에 대한 상기 절연 저항 및 상기 제1 및 제2 전압들을 결정하는 것을 포함하는 제조품.

26. 제23항에 있어서, 상기 절연 저항을 결정하는 것은 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 중 적어도 한 단자에 대한 절연 저항을 결정하는 것을 포함하는 제조품.

27. 제26항에 있어서, 상기 절연 저항을 결정하는 것은 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 양자 모두에 대한 절연 저항을 결정하는 것을 포함하는 제조품.

28. 제27항에 있어서, 상기 절연 저항을 결정하는 것은 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 절연 저항들을 사용하여 상기 배터리의 절연 저항을 결정하는 것을 포함하는 제조품.

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