CN111527660B - 使用缺陷模式检测的熔断器控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
根据本发明，提供了一种使用缺陷模式检测的熔断器控制系统和方法，其中集成了能够在各种条件下执行功能以保护电路的过电流保护熔断器和信号熔断器。因此，甚至可以保护在诸如过电压、高温、低温以及除了过电流状态和短路状态之外的其他危险状态的状态下的电路。另外，可以减小当串联使用各种熔断器时要提供的宽设计空间和设计成本，并且可以简化电路配置。因此，由于减小了电路电阻，可以具有对电池的积极影响。
Description
技术领域
本申请要求于2018年8月31日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0103915的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种使用缺陷模式检测的熔断器控制系统和方法，并且更具体地，涉及一种使用缺陷模式检测的熔断器控制系统和方法，其中集成了过电流保护熔断器和信号熔断器，并且因此，可以增加电路设计中的空间利用率、降低设计成本并通过减小电路电阻来提高电池效率。
背景技术
通常，当发生超过电路上允许的阈值的，诸如过电流、过电压、高温和低温的状态时，使用熔断器来阻断电流导通状态以保护电路上的元件。此时，使用过电流熔断器来阻断过电流，并且使用信号熔断器来阻断其他上述异常状态。
这种过电流熔断器和信号熔断器需要被串联连接以便布置在一个电路上。在这种情况下，存在例如设计空间增加、成本增加并且由于增加电阻而降低电池效率的问题。
发明内容
[技术问题]
为了解决上述问题，本发明已经致力于提供一种使用缺陷模式检测的熔断器控制系统和方法，其中集成了过电流保护熔断器和信号熔断器，因此可以增加电路设计中空间的利用率、降低设计成本、并通过减小电路电阻来提高电池的效率。
[技术解决方案]
根据本发明的实施例，使用缺陷模式检测的熔断器控制系统包括：过电流熔断器，当在电路中流动的电流的值等于或大于阈值时其被熔断；热量产生单元，其被定位为靠近过电流熔断器并产生热量以熔断过电流熔断器；开关单元，其改变施加到热量产生单元的电流的导通状态；以及控制单元，其检测缺陷模式信号并当检测到缺陷模式信号时控制开关单元的操作状态变为接通状态。过电流熔断器、热量产生单元、开关单元和控制单元被集成以形成模块。
在实施例中，熔断器控制系统可以进一步包括：温度测量单元，其测量电路中的电源单元的温度，并且然后将测量值发送到控制单元；电压测量单元，其测量电路中的电源单元的电压，并且然后将测量值发送到控制单元：以及电流测量单元，其测量在电路中流动的电流，并且然后将测量值发送到控制单元。
在实施例中，缺陷模式信号可以包括下述中的至少一个：当通过电压测量单元的测量获得的测量值大于阈值电压值时由控制单元产生的第一缺陷模式信号、当通过电流测量单元的测量获得的测量值大于阈值电流值时由控制单元产生的第二缺陷模式信号、当通过温度测量单元的测量获得的测量值大于阈值温度时由控制单元产生的第三缺陷模式信号、以及当除产生第一至第三缺陷模式信号的情况之外过电流熔断器被手动熔断时由控制单元自主地产生的第四缺陷模式信号。
在实施例中，电流测量单元可以电连接到电路上的电阻器，以测量电阻器的电流值。
在实施例中，当过电流熔断器已经被熔断时，控制单元可以不将开关单元的操作状态控制为变为接通状态。
根据本发明的另一实施例，使用缺陷模式检测的熔断器控制方法包括：检测缺陷模式信号；以及当产生缺陷模式信号时，通过控制单元控制开关单元的操作状态以变为接通状态；通过控制单元将开关单元的操作状态控制为接通状态来将电流施加到热量产生单元；并当在电路中流动的电流的值等于或大于阈值时，通过被定位为靠近过电流熔断器的热量产生单元产生的热量来熔断被熔断的过电流熔断器。过电流熔断器、热量产生单元、开关单元和控制单元被集成以形成模块。
在实施例中，熔断器控制方法可进一步包括：通过温度测量单元测量电路中的电源单元的温度，并且然后将测量值发送到控制单元；通过电压测量单元测量电路中的电源单元的电压，并且然后将测量值发送到控制单元；并通过电流测量单元将测量在电路中流动的电流，并且然后测量值发送到控制单元。
在该实施例中，通过电流测量单元测量在电路中流动的电流，并且然后将测量值发送到控制单元可包括：通过电连接到电路上的电阻器的电流测量单元测量电阻器的电流值。
在实施例中，当检测到缺陷模式信号时通过控制单元控制开关单元的操作状态以变为接通状态可以包括：当过电流熔断器已经被熔断时，不通过控制单元将开关单元的操作状态控制为变为接通状态。
[有益效果]
根据本发明的实施例，在使用缺陷模式检测的熔断器控制系统和方法中，进行了其中信号熔断器的熔断机构与要被熔断的过电流熔断器的一部分集成为一体的设计。因此，减小了电路设计中用于熔断器的设计空间，因此具有以下优点：可以获得额外的空间、减小总电路设计成本并通过减小电路电阻来提高电池的效率。
附图说明
图1是示意性地示出了现有技术中的电路1的图，其中过电流熔断器和信号熔断器串联连接。
图2是示意性示出根据本发明实施例的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统100的形式的图。
图3是示出本发明的实施例中的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统100的结构的图。
图4是示意性示出图3所示的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统100的电路图的图。
图5是示出由图3所示的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统100执行的熔断器控制过程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将描述优选实施例以理解本发明。提供以下实施例仅是为了使本发明更容易理解，并且因此本发明不限于实施例。
图1是示意性地示出了现有技术中的电路1的图，其中过电流熔断器和信号熔断器串联连接。
在图1中，在其中过电流熔断器和信号熔断器串联连接的现有技术的电路1中，过电流熔断器1a和信号熔断器1b彼此串联连接，并且信号熔断器1b被连接到开关单元1c和控制单元1d。
更具体地，在其中过电流熔断器和信号熔断器串联连接的电路1中，当产生具有超过电路中允许的阈值的值的电流时被熔断的过电流熔断器1a，和在满足超过电路中允许的阈值的其他条件(过电压、高温、低温等)时被熔断的信号熔断器1b被串联设置。这种直排(in-line)元件布置的问题在于，由于在PCB上需要大的安装空间，因此设计成本的效率低，并且由于电路电阻增加而影响电池效率。
这里，信号熔断器1b可以指能够通过接收外部信号并自主地产生热量的方法而熔断以保护用于各种目的电路的熔断器。
图2是示意性地示出根据本发明的实施例的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统100的形式的图，图3是示出本发明的实施例中的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统100的结构的图，并且图4是示意性示出图3所示的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统100的电路图的图。
在图2至图4中，根据本发明的实施例的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统100大致包括过电流熔断器101、热量产生单元102、开关单元103、和控制单元104。另外，在实施例中，熔断器控制系统可进一步包括温度测量单元105、电压测量单元106和电流测量单元107。
控制单元104可以连接到温度测量单元105、电压测量单元106、和电流测量单元107。温度测量单元105和电压测量单元106可以连接到电路上的电源单元10。电流测量单元107可以连接到电路上的电阻器20。
首先，过电流熔断器101可以连接到电路上的电源单元10的正极(anode)，以用于如果超过电路上允许的电流值的过电流流动则熔断器101被自主地熔断的方式保护安装在电路上的各种元件(未示出)。
过电流熔断器101可以被从稍后描述的热量产生单元102传递的热量熔断。稍后将描述细节。
过电流熔断器101被设置在稍后描述的保护壳200中。保护壳200是填充有诸如沙子的填充剂的元件，并且能够防止当在过电流熔断器101被熔断的过程中两端之间的电压差而瞬间产生大的电流或者发生大的能量差时时由爆炸引起的电路损耗。
热量产生单元102被定位为靠近过电流熔断器101，并且通过将来自开关单元103的电流施加到热量产生单元102而产生热量。热量产生单元102和过电流熔断器101通过导热导体(例如，铜)彼此连接。因此，由热量产生单元102的加热产生的热量通过导热导体传递至过电流熔断器101。
开关单元103通过稍后描述的控制单元104的控制操作，使电流流入热量产生单元102或不流入热量产生单元102。
接下来，控制单元104具有基于是否产生并随后检测到缺陷模式信号来转换开关单元103的操作状态的功能。
这里，当检测到缺陷模式信号时，控制单元104可以控制开关单元103的操作状态以变为接通状态。当未检测到缺陷模式信号时，控制单元104可以控制开关单元103的操作状态以变为关断状态。
缺陷模式信号可以意指当从稍后描述的温度测量单元105、电压测量单元106和电流测量单元107中的至少一个中测量到超过电路上允许的(用于电压、电流或温度的)阈值的值时，从控制单元104产生的信号。
另外，缺陷模式信号可以意指当需要手动熔断过电流熔断器101时由控制单元104自主地产生的信号。
此外，缺陷模式信号可以包括下述中的至少一个：当通过电压测量单元的测量获得的测量值超过阈值电压值时由控制单元产生的第一缺陷模式信号；当通过电流测量单元的测量获得的测量值超过阈值电流值时由控制单元产生的第二缺陷模式信号；当通过温度测量单元的测量获得的测量值超过阈值温度时由控制单元产生的第三缺陷模式信号；和除了产生第一至第三缺陷模式信号的情况以外当需要手动熔断过电流熔断器时由控制单元自主地产生的第四缺陷模式信号。
这里，第一缺陷模式信号可以意指所谓的过电压检测信号，即，可以意指当电压测量单元106从电源单元10测量到超过阈值电压值的电压值时，控制单元104基于为控制单元104提供的值而产生的信号。
另外，第二缺陷模式信号可以意指所谓的过电流检测信号，即，可以意指当电流测量单元107从电阻器20测量到超过阈值电流值的电流值时，控制单元104基于为控制单元104提供的值而产生的信号。
另外，第三缺陷模式信号可以意指所谓的过温检测信号，即，可以意指当温度测量单元105从电源单元10测量到超过阈值温度的温度值时，控制单元104基于为控制单元104提供的值而产生的信号。
同时，第四缺陷模式信号可以意指不是当控制单元104从温度测量单元105、电压测量单元106和电流测量单元107接收测量值时基于测量值产生的信号，而是在除了产生第一至第三缺陷模式信号的情况以外需要手动熔断过电流熔断器101的情况下，由控制单元104自主地产生以便将开关单元的状态从关断状态转换为接通状态的信号。
换句话说，控制单元104在检测到第一缺陷模式信号至第四缺陷模式信号中的至少任何一个时控制开关单元103的操作状态以变为接通状态，并且在未检测到任何缺陷模式信号时控制开关单元103的操作状态以变为关断状态。
接下来，温度测量单元105具有测量电源单元10的温度值，然后将所测量的温度值发送到控制单元104的功能。
这种温度测量单元105被定位为靠近电源单元10，并且可以是被配置为检测由于附近的电源单元10的热量产生状态而产生的温度的温度传感器。
电压测量单元106具有测量电源单元10的电压值，并且然后将所测量的电压值发送到控制单元104的功能。
电流测量单元107具有测量在电阻器20中流动的电流的电流值，并且然后将所测量的电流值发送到控制单元104的功能。控制单元104可以基于温度测量单元105、电压测量单元106、以及从电流测量单元107提供的电流值来确定开关单元103的接通或关断状态，并且可以根据所确定的开关单元的状态来控制开关单元103。
接下来，将参照图5描述通过使用缺陷模式检测的熔断器控制系统100来控制熔断器的过程。
图5是示出由图3所示的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统100执行的熔断器控制过程的流程图。
在图5中，首先，过电流熔断器的熔断机制可以被划分为通过控制单元进行熔断的情况和控制单元未检测到缺陷模式信号的情况(例如，具有等于或大于电路上允许的阈值电流值的值的电流流动的情况)。
首先，关于由控制单元进行熔断的情况，取决当从电源单元测量到等于或者大于阈值的温度、从电源单元测量到等于或者大于阈值的电压值、或者从电阻器测量到等于或者大于阈值的电流值时由控制单元产生缺陷模式信号的情况，或者由控制单元自主地产生缺陷模式信号的情况，控制单元检测缺陷模式信号(S501)。然后，控制单元控制开关单元的操作状态以变为接通状态(S502)。
然后，通过将开关单元的状态转换为接通状态而将电流施加到热量产生单元，并且因此开始热量产生(S503)。然后，过电流熔断器被所产生的热量熔断(S504)。
同时，在控制单元未检测到缺陷模式信号的假设下，如果具有等于或大于电路上允许的阈值电流值的值的电流流动(S501')，则过电流熔断器自身被熔断(S504)。
因此，过电流熔断器被熔断，并且因此控制单元未引起任何电流在开关单元中流动(S505)。
到此，通过优选实施例描述了本发明，但是相关领域的技术人员可以理解，在不脱离权利要求中描述的本发明的主旨和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改或改变。
Claims (7)
1.一种使用缺陷模式检测的熔断器控制系统，所述系统包括：
过电流熔断器，当电路中流动的电流的值等于或大于阈值时所述过电流熔断器被熔断；
热量产生单元，所述热量产生单元被定位为靠近并通过导热导体连接到所述过电流熔断器，并且产生热量以熔断所述过电流熔断器；
保护壳，所述过电流熔断器和所述热量产生单元被设置在所述保护壳中，其中所述保护壳被填充有能够防止当所述过电流熔断器被熔断的过程中引起的电路损耗的填充剂；
开关单元，所述开关单元改变施加到所述热量产生单元的电流的导通状态；以及
控制单元，所述控制单元检测缺陷模式信号，并且当检测到所述缺陷模式信号时控制所述开关单元的操作状态以变为接通状态，
其中，所述过电流熔断器、所述热量产生单元、所述开关单元和所述控制单元被集成以形成一模块，
其中，当所述过电流熔断器已经被熔断时，所述控制单元不将所述开关单元的操作状态控制为变为接通状态。
2.根据权利要求1所述的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统，进一步包括：
温度测量单元，所述温度测量单元测量所述电路中的电源单元的温度，并且然后将测量值发送到所述控制单元；
电压测量单元，所述电压测量单元测量所述电路中的所述电源单元的电压，并且然后将测量值发送到所述控制单元：以及
电流测量单元，所述电流测量单元测量在所述电路中流动的电流，并且然后将测量值发送到所述控制单元。
3.根据权利要求2所述的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统，其中，
所述缺陷模式信号包括下述中的至少一个：当通过所述电压测量单元的测量获得的测量值大于阈值电压值时由所述控制单元产生的第一缺陷模式信号；当通过所述电流测量单元的测量获得的测量值大于阈值电流值时由所述控制单元产生的第二缺陷模式信号；当通过所述温度测量单元的测量获得的测量值大于阈值温度时由所述控制单元产生的第三缺陷模式信号；以及，当除产生所述第一缺陷模式信号至所述第三缺陷模式信号的情况之外所述过电流熔断器被手动熔断时由所述控制单元自主地产生的第四缺陷模式信号。
4.根据权利要求2所述的使用缺陷模式检测的熔断器控制系统，其中，
所述电流测量单元被电连接到所述电路上的电阻器，以测量所述电阻器的电流值。
5.一种使用缺陷模式检测的熔断器控制方法，所述方法包括：
检测缺陷模式信号，并且当检测到所述缺陷模式信号时通过控制单元来控制开关单元的操作状态以变为接通状态；
通过由所述控制单元使所述开关单元的操作状态处于接通状态来将电流施加到热量产生单元；以及
当在电路中流动的电流的值等于或大于阈值时，通过被定位为靠近并通过导热导体连接到过电流熔断器的所述热量产生单元产生的热量来熔断被熔断的所述过电流熔断器；
其中，所述过电流熔断器和所述热量产生单元被设置在保护壳中，其中所述保护壳被填充有能够防止当所述过电流熔断器被熔断的过程中引起的电路损耗的填充剂；
其中，所述过电流熔断器、所述热量产生单元、所述开关单元和所述控制单元被集成以形成一模块，
其中，当检测到所述缺陷模式信号时通过所述控制单元控制所述开关单元的操作状态以变为接通状态包括：当所述过电流熔断器已经被熔断时，不通过所述控制单元将所述开关单元的操作状态控制为变为接通状态。
6.根据权利要求5所述的使用缺陷模式检测的熔断器控制方法，还包括：
通过温度测量单元测量所述电路中的电源单元的温度，并且然后将测量值发送到所述控制单元；
通过电压测量单元测量所述电路中的所述电源单元的电压，并且然后将测量值发送到所述控制单元；以及
通过电流测量单元测量在所述电路中流动的电流，并且然后将测量值发送到所述控制单元。
7.根据权利要求6所述的使用缺陷模式检测的熔断器控制方法，其中，
通过所述电流测量单元测量在所述电路中流动的电流，并且然后将测量值发送到所述控制单元包括：通过电连接到所述电路上的电阻器的所述电流测量单元来测量所述电阻器的电流值。
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