절연저항 측정 표 - jeol-yeonjeohang cheugjeong pyo

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.

본 발명의 측정 장치는 배터리 전압, 음극 전압, 양극 전압을 이용해서 절연 저항을 계산할 수 있다. 배터리 전압 측정, 음극 전압 측정, 양극 전압 측정과 같은 세 번의 전압 측정은 측정 방법에 의해 한 시점에 한 전압만 측정할 수 있다. 따라서, 배터리 전압 측정, 음극 전압 측정, 양극 전압 측정은 각각 서로 다른 시점에 이루어질 수 있다. 배터리가 충전 또는 방전 상태라면 시간에 따라 전압이 오르거나 떨어질 수 있다. 이때, 세 번의 전압 측정을 하는 시점이 서로 다르기 때문에 절연 저항값의 오차가 발생될 수 있다. 본 발명은 배터리의 충방전 상황에서 절연 저항값의 오차를 감소시킬 수 있는 필터 알고리즘을 제안할 수 있다.

도 1은 본 발명의 절연 저항 측정 장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 측정 장치는 측정부(110), 산출부(130), 보정부(150)를 포함할 수 있다.

측정부(110)는 배터리와 관련된 절연 저항의 산출에 필요한 제1 값을 측정할 수 있다.

산출부(130)는 제1 값을 이용해서 절연 저항을 추종하는 제2 값을 산출할 수 있다.

보정부(150)는 제2 값에 포함된 오차값을 보정할 수 있다. 기준값과 제2 값 간의 차이가 설정값을 만족하는 경우, 해당 차이를 나타내는 값이 오차값에 해당될 수 있다.

절연 저항(insulate resistance)이란 전류가 도체에서 절연물을 통하여 다른 충전부나 기기의 케이스 등에서 새는 경로의 저항이다. 또는, 본 발명의 절연 저항은 부도체로 절연된 두 도체 사이의 전기 저항을 나타낼 수 있다. 배터리와 관련된 절연 저항은 배터리를 감싸고 있는 케이스의 절연 저항을 포함할 수 있다. 또는 본 발명의 절연 저항은 배터리로부터 이격된 전기 장치와 해당 배터리 사이에 존재하는 절연물의 절연 저항을 포함할 수 있다. 또는 본 발명의 절연 저항은 차량의 경우, 배터리와 운전석 사이에 존재하는 절연물(공기 포함)의 절연 저항을 포함할 수 있다.

절연 저항이 낮아지면 감전이나 과열에 의한 화재 및 쇼크 등의 사고가 발생할 수 있다. 본 발명의 절연 저항 측정 장치는 배터리와 관련된 절연 저항을 측정하여 운전자에게 위험을 알려 사전에 사고를 예방할 수 있다.

측정 장치는 절연 저항 측정시 샤시 접지를 기준으로 양극과 음극을 측정할 수 있다.

일 예로, 측정부(110)는 배터리의 전압(양극과 음극 사이의 전압)을 측정할 수 있다. 측정부(110)는 배터리에 대면되는 절연물의 접지와 배터리의 음극 사이에 제1 기준 저항이 연결된 상태에서, 절연물의 접지를 기준으로 배터리의 양극에 걸리는 양극 전압을 측정할 수 있다. 측정부(110)는 절연물의 접지와 배터리의 양극 사이에 제2 기준 저항이 연결된 상태에서, 절연물의 접지를 기준으로 배터리의 음극에 걸리는 음극 전압을 측정할 수 있다.

산출부(130)는 측정부(110)에서 측정된 양극 전압을 이용해서 양극 절연 저항을 파악할 수 있다. 산출부(130)는 측정부(110)에서 측정된 음극 전압을 이용해서 음극 절연 저항을 파악할 수 있다. 산출부(130)는 양극 절연 저항 및 음극 절연 저항을 병렬로 계산해서 전체 절연 저항을 나타내는 제2 값을 산출할 수 있다.

절연 저항의 측정에 전압이 이용되기 때문에 절연 저항의 측정 정확도는 전압 측정의 정확도에 의해 결정될 수 있다. 전류가 흐르지 않아 배터리의 전압이 일정한 경우에는 전체 절연 저항의 오차율이 약 5% 미만으로 나타나지만 전류가 흐르는 충전과 방전시에는 전압 변동이 발생하여 오차가 크게 발생될 수 있다. 이때의 오차는 측정 방식의 한계로 인해 각 전압 측정 시점이 다른 점에 기인할 수 있다.

도 2는 전압 변동에 따른 절연 저항의 오차값을 나타낸 그래프이다. 도 3은 전압 측정 시점의 차이에 기인한 절연 저항의 오류를 나타낸 그래프이다. 도 2 및 도 3의 가로축은 시간축일 수 있다.

도 2 및 도 3에서 실제의 절연 저항은 10MΩ일 수 있다. 실제의 절연 저항이 10MΩ임에도 불구하고, 급격한 전압 변동이 일어난 구간에서는 절연 저항이 전혀 다르게 측정되고 있는 것을 알 수 있다. 측정부(110) 및 산출부(130)를 통해서 출력된 값은 절연 저항을 추종하는 제2 값이지만, 실제의 절연 저항과 다를 수 있다. 실제의 절연 저항에 대해 제2 값에 포함된 오차값은 도 3과 같이 음극 절연 저항의 측정 시점과 양극 절연 저항의 측정 시점이 다른 점, 두 시점 사이에 전압 또는 전류 변화가 발생된 점에 기인할 수 있다. 양극 절연 저항의 측정 시점과 양극 절연 저하으이 측정 시점을 동일하게 유지하려면, 차량이 운행 중단이 불가피하다. 그러나, 측정 편의를 위해 차량이 운행 중에도 절연 저항의 측정이 수행되는 것이 유리하며 특히, 전기 사고의 예방을 위해 절연 저항의 측정은 운행 중에도 수행되는 것이 좋다. 결국, 제2 값에 포함된 오차값을 유발하는 인자를 선처리하는 방안은 현실적으로 어렵다. 따라서, 변동되는 전압 측정, 양극 절연 저항 측정 시점, 음극 절연 저항 측정 시점 등의 인자는 그대로 둔 상태에서, 오차값을 줄이는 다른 방안이 요구된다.

변동부는 변동되는 전압 측정, 양극 절연 저항 측정 시점, 음극 절연 저항 측정 시점 등의 인자를 수정하지 않고, 제2 값에 포함된 오차값을 보정할 수 있다.

일 예로, 보정부(150)는 제2 값에 포함된 오차값이 설정 조건을 만족하면, 오차값이 포함된 제2 값을 그대로 절연 저항을 나타내는 값으로 출력할 수 있다.

보정부(150)는 오차값이 설정 조건을 불만족하면, 제2 값에 포함된 오차값을 보정하며, 오차값이 보정된 제2 값을 절연 저항을 나타내는 값으로 출력할 수 있다.

이때, 설정 조건은 설정 시간 또는 설정 구간 동안 오차값이 연속해서 설정 회수 이상 발생되는 조건을 포함할 수 있다. 일 예로, 설정 조건은 오차값이 설정 회수 이상 발생되는 제1 조건, 오차값이 설정 시간 동안 유지되는 제2 조건, 설정 구간의 시작점과 종점에서 오차값이 나타나는 제3 조건 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

보정부(150)는 기준값을 기준으로 제2 값에 오류가 존재하는지 판단할 수 있다.

보정부(150)는 오류의 발생 회수가 설정 회수를 만족하면 제2 값을 이용해서 기준값을 갱신할 수 있다. 다시 말해, 기존의 기준값이 제2 값과 동일하게 변경될 수 있다. 이때, 보정부(150)는 제2 값을 그대로 절연 저항으로 처리할 수 있다. 다시 말해, 보정부(150)는 절연 저항을 나타내는 값으로 제2 값을 출력할 수 있다.

보정부(150)는 오류의 발생 회수가 설정 회수를 불만족하면 제2 값 대신 기준값을 절연 저항으로 처리할 수 있다. 다시 말해, 보정부(150)는 오류의 발생 회수가 설정 회수를 불만족하면 제2 값을 무시하고, 절연 저항을 나타내는 값으로 기준값을 출력할 수 있다.

보정부(150)는 오차값이 파악되면, 오차값이 파악된 시점을 기준으로 측정부(110)의 설정 회수만큼 기존의 정상값을 이용해서 오차값을 보정할 수 있다.

보정부(150)는 측정부(110)의 설정 측정 회수만큼 오차값을 정상값으로 보정한 후에도 오차값이 파악되면, 오차값이 포함된 제2 값을 그대로 절연 저항으로 파악할 수 있다.

일 예로, 보정부(150)는 측정 시점을 기준으로 설정 회수만큼 기존 절연 저항과 현격한 차이를 갖는 제2 값이 출력되면, 제2 값을 곧바로 절연 저항을 나타내는 값으로 출력하지 않을 수 있다. 대신, 기존의 절연 저항을 나타내는 값을 출력할 수 있다. 보정부(150)는 기존 절연 저항과 현격한 차이를 갖는 제2 값이 설정 회수를 초과해서도 지속적으로 출력되면, 기존의 절연 저항이 제2 값으로 실제로 변경되었음을 인정할 수 있다. 그 결과, 보정부(150)는 절연 저항을 나타낸 값으로 제2 값을 그대로 출력할 수 있다.

이상에서 보정부(150)는 오차값이 파악된 회수를 이용해서 오차값을 보정하고 있는데, 다른 예로 보정부(150)는 오차값이 파악된 시간을 이용해서 오차값을 보정할 수 있다. 구체적으로, 보정부(150)는 오차값이 파악되면, 설정 측정 시간 동안 기존의 정상값을 이용해서 오차값을 수정할 수 있다. 보정부(150)는 설정 측정 시간의 경과 후에도 오차값이 파악되면, 오차값을 이용해서 정상값을 수정할 수 있다.

보정부(150)는 기설정된 전송 시간마다 후처리 수단으로 제2 값을 제공할 수 있다. 이때, 전송 시간은 설정 측정 시간보다 길게 설정될 수 있다.

후처리 수단은 절연 저항에 따라 각종 후처리를 수행할 수 있다.

일 예로, 본 발명의 측정 장치 및 후처리 수단은 배터리가 탑재된 차량에 설치될 수 있다.

후처리 수단은 차량의 엔진, 시동 장치, 연료 공급 장치 등을 제어할 수 있다. 후처리 수단은 절연 저항이 파괴된 경우, 엔진을 중지시키거나 시동 장치를 중지시키거나 엔진에 대한 연료 공급을 중지시킬 수 있다. 왜냐하면, 사용자의 감전 사고를 방지하고, 차량의 훼손을 방지하기 위해서이다. 차량의 운행 중에 엔진의 중지, 시동 장치의 중지, 연료 공급의 중지는 차량 사고를 방지하는 범위 내에서 적응적으로 수행될 수 있다.

후처리 수단의 정상 동작을 위해서는 절연 저항의 파괴 여부가 정확하게 후처리 수단에 전달되어야 한다. 종래에는 배터리의 전압 변동시 도 2 및 도 3과 같이 부정확한 절연 저항값이 후처리 수단으로 전달되었다. 일 예로, 절연 저항이 파괴되지 않았음에도 불구하고, 배터리의 충방전으로 인해 유발된 절연 저항의 급격한 변화로 인해 후처리 수단의 동작에 장애가 발생될 수 있다.

본 발명에 따르면, 기준값 또는 정상값 대비 급변한 제2 값은 보정부(150)에 의해 적어도 설정 측정 시간 이후에 반영될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 보정부(150)는 설정 측정 시간보다 긴 주기의 전송 시간 단위로 제2 값을 후처리 수단에 제공하므로, 후처리 수단에는 실제의 절연 저항에 최대한 수렴된 제2 값을 제공받을 수 있다. 따라서, 후처리 수단은 보정부(150)로부터 제공된 제2 값을 그대로 신뢰하고, 제2 값에 즉각적으로 반응해도 무리가 없다.

도 4는 본 발명의 절연 저항 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4의 측정 방법은 도 1에 도시된 측정 장치의 동작으로 설명될 수 있다.

본 발명의 측정 방법은 측정 단계(S 510), 산출 단계(S 520), 보정 단계(S 530)를 포함할 수 있다.

측정 단계(S 510)는 측정부(110)에 의해 수행될 수 있다. 측정 단계(S 510)는 배터리와 관련된 절연 저항의 산출에 필요한 제1 값을 측정할 수 있다. 제1 값은 배터리 전압, 양극 전압, 음극 전압 등을 포함할 수 있다.

산출 단계(S 520)는 산출부(130)에 의해 수행될 수 있다. 산출 단계(S 520)는 제1 값을 이용해서 절연 저항을 추종하는 제2 값을 산출할 수 있다. 산출부(130)는 절연 저항을 나타내는 제2 값을 산출하지만, 제2 값은 실제의 절연 저항값과는 일부 다를 수 있다. 제2 값과 실제 절연 저항값 간의 차이가 설정값을 넘는 경우, 설정값을 넘는 차이에 해당하는 오차값은 보정되는 것이 좋다.

보정 단계(S 530)는 보정부(150)에 의해 수행될 수 있다. 보정 단계(S 530)는 제2 값에 포함된 오차값을 보정할 수 있다.

보정 단계(S 530)는 제1 단계(S 531), 제2 단계(S 532), 제3 단계(S 533), 제4 단계(S 534), 제5 단계(S 535), 제6 단계(S 536), 제7 단계(S 537), 제8 단계(S 538)를 포함할 수 있다.

도 4에서 Rn은 산출부(130)에 의해 산출된 현재의 제2 값을 나타낼 수 있다. Rth는 기준값 또는 기존의 정상값(절연 저항값)을 나타낼 수 있다. Threshold Value는 기준 절연 저항과의 오차에 대한 퍼센트 한계값을 나타낼 수 있다. Count는 기준 저항 퍼센트를 넘어서는 값의 개수를 나타낼 수 있다. Threshold Count는 기준 저항 퍼센트를 넘어서는 개수의 한계값을 나타낼 수 있다. Rresult는 결과값으로 보정부(150)로부터 출력되는 값을 나타낼 수 있다.

보정 단계에서 보정부(150)는 기준값을 기준으로 제2 값에 오류가 존재하는지 판단할 수 있다(S 531).

본 실시예에서, 제2 값과 기준값 간의 비교는 다음의 수학식 1에 의해 수행될 수 있다.

제2 값이 기준값을 만족하지 못하면, 보정부(150)는 카운트(Count)를 0으로 초기화할 수 있다(Count = 0). 또한, 보정부(150)는 후처리 수단에 대해 기준값을 출력하고(Rresult = Rth), 제2 값으로 기존의 기준값을 갱신(Rth = Rn)할 수 있다(S 532).

제2 값이 기준값을 만족하면, 보정부(150)는 현재의 카운트가 1회인지 판단할 수 있다(Count == 1?)(S 533).

보정부(150)는 현재의 카운트가 초기 1회이면, 초기 1회의 제2 값을 이후의 기준값으로 사용할 수 있다(Rth = Rn)(S 534).

보정부(150)는 현재의 카운트를 증가시킬 수 있다(Count ++)(S 535).

보정부(150)는 오류의 발생 회수가 설정 회수를 만족하면(Count > Threshold Count)(S 536) 제2 값을 이용해서 기준값을 갱신할 수 있다(Rth = Rn). 보정부(150)는 제2 값을 그대로 절연 저항으로 처리할 수 있다(Rresult = Rn). 그리고, 보정부(150)는 카운트 회수를 0으로 초기화할 수 있다(Count = 0)(S 538).

보정부(150)는 오류의 발생 회수가 설정 회수를 불만족하면(S 536) 제2 값 대신 기준값을 절연 저항으로 처리할 수 있다(Rresult = Rth)(S 537).

도 5는 본 발명의 절연 저항 측정 장치를 이용해서 측정한 절연 저항을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 측정 장치 및 측정 방법에 따라 측정된 절연 저항을 살펴보면, 급격한 전압 변동이 발생한 구간에서도 절연 저항이 일정하게 유지되고 있는 것을 알 수 있다. 정리하면, 본 발명에 따르면, 급격한 전압 변동으로 인해 실제의 절연 저항과 다른 절연 저항값이 출력되는 현상이 방지될 수 있다. 따라서, 실제와 다른 절연 저항값으로 인해 후처리 수단이 오동작하는 현상 역시 방지될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 6의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, 측정 장치, 후처리 수단 등)일 수 있다.

도 6의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.