KR102011736B1 - 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실제 차량(실차)에 장착되는 고전압 배터리팩을 이용하고 실차 충돌에 준하는 쇼트(Short) 전류를 조성하여 진행되는 평가용퓨즈의 단락 시험 중 과전류로 인해 평가 시스템이 소손되는 문제를 방지하기 위한 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로, 적어도 하나로 구성되며, 복수 개로 구성시 각각의 상호 간이 직렬로 연결되는 배터리팩세트; 배터리팩세트의 일 단자에 타 단자가 연결되는 평가용퓨즈; 평가용퓨즈의 일 단자에 타 단자가 연결되고, 배터리팩세트의 타 단자에 일 단자가 연결되며, 다수의 스위치와 스위치 각각에 연결된 부하를 포함하는 부하스위칭부; 및 평가용퓨즈와 부하스위칭부의 사이에 연결되거나 부하스위칭부와 배터리팩세트의 사이에 연결되는 시스템제어박스;를 포함하는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템 및 방법{SYSTEM FOR SHORT EVALUATION OF BATTERY PACK FUSE AND METHOD FOR SHORT EVALUATION USING THE SAME}
본 발명은 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히, 실제 차량(실차)에 장착되는 고전압 배터리팩을 이용하고 실차 충돌에 준하는 쇼트(Short) 전류를 조성하여 진행되는 평가용퓨즈의 단락 시험 중 과전류로 인해 평가 시스템이 소손되는 문제를 방지하기 위한 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템 및 방법에 관한 것이다.
친환경차량에 사용되는 배터리팩은 고전압으로 그 내부에는 과전류 발생시 화재로 인한 배터리팩의 폭발을 방지하기 위한 퓨즈가 장착된다. 배터리팩에 장착된 퓨즈는 실제 차량(실차) 충돌 등과 같은 사고시 발생할 수 있는 쇼트 전류(과전류)가 배터리팩 내부의 배터리모듈(셀)로 인가되는 것을 차단하여 배터리팩의 폭발을 방지한다.
실차 충돌 등에 의한 과전류는 다양하게 발생하므로, 이에 대응하여 장착된 퓨즈는 발생된 과전류가 배터리팩으로 인가되기 전에 우선적으로 단락되어 배터리모듈로 인가되는 과전류를 차단해야 한다.
이와 같은 퓨즈가 정확히 동작하는지 여부를 검사하기 위해 차량의 전방/측방/후방 등에서 실차 충돌시 발생하 수 있는 다양한 쇼트 전류를 구현하고, 쇼트 전류 발생시마다 배터리팩에 장착될 퓨즈가 정확히 단락되는지 여부를 테스트해야 한다.
그러나, 일반적인 가솔린이나 디젤 차량에 장착되는 저전압 납축전지와는 달리 친환경차에 장착되는 고전압 배터리팩은 아크로 인한 평가설비의 소손 위험도가 높아 이에 대한 평가 안전성을 함께 고려해야만 한다. 즉, 친환경차 쇼트 평가시 발생하는 아크를 실효율적으로 제어하여 평가설비를 안전하게 보호해야만 하나, 현재 저전압 납축전지에 대한 단락 평가 시스템만 있을 뿐 고전압 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템은 전무한 실정이다.
국내등록특허공보 제10-1484246호 (특허분헌 2) 국내등록특허공보 제10-1068583호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전방/측방/후방 등 실제 차량의 충돌시 발생할 수 있는 쇼트 전류(과전류)를 구현하고, 배터리팩에 장착될 평가용퓨즈의 단락 실험시 발생하는 아크를 실효율적으로 제어함으로써 평가설비를 안전하게 보호할 수 있는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명인 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템은, 적어도 하나로 구성되고, 복수 개로 구성시 각각의 상호 간이 직렬로 연결되며, 진공차단기가 구비된 배터리팩세트; 상기 배터리팩세트의 일 단자에 타 단자가 연결되는 평가용퓨즈; 상기 평가용퓨즈의 일 단자에 타 단자가 연결되고, 상기 배터리팩세트의 타 단자에 일 단자가 연결되며, 다수의 스위치와 상기 스위치 각각에 연결된 부하를 포함하는 부하스위칭부; 상기 평가용퓨즈와 상기 부하스위칭부의 사이에 연결되거나 상기 부하스위칭부와 상기 배터리팩세트의 사이에 연결되는 시스템제어박스; 및 상기 부하스위칭부의 일 단자와 상기 배터리팩세트의 타 단자 사이 또는 상기 시스템제어박스의 일 단자와 상기 배터리팩세트의 타 단자 사이에는 차단유도버스바;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리팩세트는, 상기 부하스위칭부의 일 단자 또는 상기 시스템제어박스의 일 단자에 타 단자가 연결되는 배터리팩; 및 상기 배터리팩의 일 단자에 타 단자가 연결되고, 상기 평가용퓨즈의 타 단자에 일 단자가 연결되는 진공차단기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 배터리팩세트는, 상기 부하스위칭부의 일 단자 또는 상기 시스템제어박스의 일 단자에 타 단자가 연결되는 보호퓨즈; 상기 보호퓨즈의 일 단자에 타 단자가 연결되는 상기 배터리팩; 및 상기 배터리팩의 일 단자에 타 단자가 연결되고, 상기 평가용퓨즈의 타 단자에 일 단자가 연결되는 진공차단기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치는 IGBT로 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명인 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법은, 상기 스위치를 오프(off)시키는 제1단계; 상기 제1단계 이후 시험하고자 하는 상기 평가용퓨즈를 연결하는 제2단계; 상기 제2단계 이후 상기 진공차단기를 온(on)시키는 제3단계; 상기 제3단계 이후 상기 스위치를 온시켜 상기 평가용퓨즈를 단락시키는 제4단계; 상기 제4단계 이후 상기 평가용퓨즈의 단락여부에 상관없이 상기 스위치를 오프시키는 제5단계; 및 상기 제5단계 이후 상기 진공차단기를 오프시키는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 다른 실시예에 따라 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템을 이용한 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법은 상기 스위치를 오프(off)시키는 제1단계; 상기 제1단계 이후 시험하고자 하는 상기 평가용퓨즈를 연결하는 제2단계; 상기 제2단계 이후 상기 진공차단기를 온(on)시키는 제3단계; 상기 제3단계 이후 상기 스위치를 온시켜 상기 평가용 퓨즈를 단락시키는 제4단계; 상기 제4단계에서 상기 평가용퓨즈의 미 단락시, 상기 제4단계 이후 상기 스위치를 오프시키는 제5단계; 상기 제5단계 이후 상기 진공차단기를 오프시키는 제6단계; 및 상기 제6단계에서 상기 진공차단기의 미 동작시 상기 보호퓨즈를 단락시키는 제7단계;를 포함한다.
또한, 또 다른 실시예에 따라 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템을 이용한 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법은 상기 스위치를 오프(off)시키는 제1단계; 상기 제1단계 이후 시험하고자 하는 상기 평가용퓨즈를 연결하는 제2단계; 상기 제2단계 이후 상기 진공차단기를 온(on)시키는 제3단계; 상기 제3단계 이후 상기 스위치를 온시켜 상기 평가용퓨즈를 단락시키는 제4단계; 상기 제4단계 이후 상기 평가용퓨즈가 단락되면 상기 스위치를 오프시키는 제5단계; 및 상기 제5단계 이후 상기 진공차단기를 오프시키는 제6단계;를 포함하며, 상기 제4단계에서 상기 평가용퓨즈의 미 단락시, 상기 제4단계 이후 상기 스위치를 오프시키는 제5-1단계; 상기 제5-1단계 이후 상기 진공차단기를 오프시키는 제6-1단계; 상기 제6-1단계에서 상기 진공차단기의 미 동작시 상기 보호퓨즈를 단락시키는 제7단계; 및 상기 제7단계에서 상기 보호퓨즈의 미 단락시 상기 차단유도버스바를 단락시키는 제8단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 상술한 본 발명에 의한 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
실제 차량(실차)에 장착되는 배터리팩을 이용하여 진행하는 평가용퓨즈의 단락 시험시 고속스위치인 IGBT(insulated gate bipolar transistor)가 스위칭 역할을 하도록 구성함으로써, 전체 시스템을 우선적으로 보호할 수 있다.
또한, IGBT 오프(off)시에 고전압 배터리팩에서 넘어오는 누설아크를 진공차단기(VCB)를 통해 효율적으로 제어함은 물론, 평가용퓨즈의 미 단락시에도 과전류나 아크가 발생할 경우 진공차단기를 통해 차단함으로써, 평가설비를 안전하게 보호할 수 있다.
또한, 배터리팩에 보호퓨즈를 구비하고 과전류 발생시 단락되도록 구성함으로써, 진공차단기의 미동작 또는 오동작시에도 평가설비를 안전하게 보호할 수 있다.
또한, 진공차단기의 미동작 또는 오동작시와 보호퓨즈의 미 단락시에도 과전류 발생시 차단유도버스바가 단락되도록 구성함으로써, 평가설비를 더욱 안전하게 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템의 일 실시례에 의한 개념도,
도 2는 도 1에서 배터리팩세트는 두 개로 구성한 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템의 다른 실시례에 의한 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법의 일 실시례에 의한 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법의 다른 실시례에 의한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법의 또 다른 실시례에 의한 구성도.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
먼저, 본 발명을 설명하기에 앞서 도 1 내지 도 3의 시스템 개념도에서 용어의 통일을 위해 전류의 흐름 방향인 시계 방향을 기준으로 하며, 각각의 구성부를 기준으로 전류가 나가는 쪽을 '일단' 또는 '일 단자'라 칭하고 전류가 들어오는 쪽을 '타단' 또는 '타 단자'라 칭하도록 한다.
본 발명은 차량용 배터리팩 내부에 설치되는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템에 관한 것으로 도면들에 도시된 바에 따르면, 본 발명인 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템의 바람직한 실시례에서는 진공차단기(VCB : Vacuum Circuit Breaker)가 구비된 배터리팩세트(100), 평가용퓨즈(200), 부하스위칭부(300) 및 시스템제어박스(400)를 포함하여 구성된다.
배터리팩세트(100)는 하나로 구성되거나 복수 개로 구성될 수 있다. 바람직하게는 두 개로 구성되며, 복수 개로 구성시 배터리팩세트(100) 각각의 상호 간은 직렬로 연결된다.
배터리팩세트(100)는 배터리팩(110)과 진공차단기(120)를 포함하도록 구성할 수 있다.
배터리팩(110)은 실제 차량에 장착되는 60V 이상의 고전압 배터리로 구성되므로, 배터리팩세트(100)는 안전을 위해 별도의 안전챔버(미도시) 내부에 설치하는 것이 바람직하다.
일반적인 가솔린이나 디젤 차량에 장착되는 납축전지의 경우 32V까지 강제로 구성해도 아크에 대한 위험이 없으나, 본 발명에 적용되는 친환경차 배터리팩(셀)의 경우 고전압으로 인해 테스트시 아크가 발생하므로 이에 대한 안전을 감안해야 한다.
즉, 배터리팩(110) 내부의 배터리셀은 화제 발생시 폭발의 위험이 있으므로 아크나 과전류로부터 배터리셀을 보호해야만 하며, 이를 위해 진공차단기(120)가 구비된다.
도 1을 참조하면, 배터리팩(110)의 일 단자는 진공차단기(120)의 타 단자에 연결되며, 배터리팩(110)의 타 단자는 시스템제어박스(400)의 일 단자에 연결된다. 물론, 미도시 하였으나, 부하스위칭부(300)와 시스템제어박스(400)의 위치가 변경되어 배터리팩(110)의 타 단자가 부하스위칭부(300)의 일 단자와 연결될 수 있다.
진공차단기(120)의 일 단자는 평가용퓨즈(200)의 타 단자에 연결된다.
결과적으로 배터리팩세트(100)의 일 단자는 평가용퓨즈(200)의 타 단자에 연결되는 구조를 갖는다.
부하스위칭부(300)는 다수의 스위치(310)와 스위치(310) 각각에 연결된 부하(320)를 포함하여 구성된다. 스위치(310)는 고속스위치인 IGBT(insulated gate bipolar transistor)를 사용하는 것이 바람직하다. 부하(320)는 실제 차량(실차) 충돌시 발생할 수 있는 쇼트 전류(과전류)를 구현하도록 일례로, 3,000A 평가, 5,000A 평가, 10,000A 평가 등에 맞춰 저항을 종류별로 구성할 수 있다.
부하스위칭부(300)의 타 단자는 평가용퓨즈(200)의 일 단자에 연결되고, 부하스위칭부(300)의 일 단자는 시스템제어박스(400)의 타단자에 연결된다. 물론, 시스템제어박스(400)와 위치 변경시에는 부하스위칭부(300)의 일 단자가 배터리팩세트(100)의 타 단자에 연결되고, 부하스위칭부(300)의 타 단자가 시스템제어박스(400)의 일 단자에 연결되며, 시스템제어박스(400)의 타 단자는 평가용퓨즈(200)의 일 단자에 연결된다.
시스템제어박스(400)는 전류인가 및 시스템에 있어 단락 여부와 온오프 스위칭 상태를 모니터링하여, 전체적인 시스템 안전성을 점검하는 기능을 수행한다.
시스템제어박스(400)의 타 단자는 부하스위칭부(300)의 일 단자에 연결되고, 시스템제어박스(400)의 일 단자는 배터리팩세트(100)의 타 단자에 연결된다. 물론, 부하스위칭부(300)와 위치 변경시에는 시스템제어박스(400)의 일 단자가 부하스위칭부의 타 단자에 연결되고, 시스템제어박스의 타 단자가 평가용퓨즈(200)의 일 단자에 연결되며, 부하스위칭부(300)의 일 단자는 배터리팩세트(100)의 타 단자에 연결된다.
도 1의 배터리팩세트(100)는 도 2와 같이 두 개로 구성할 수 있으며, 도 2에는 배터리팩세트(100)의 구조만을 달리하였다.
즉, 배터리팩세트(100)는 배터리팩(110)과 진공차단기(120) 외에 보호퓨즈(130)를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 물론, 도 2에 적용된 배터리팩세트(100)를 도 1에 적용할 수 있음은 당연하다 할 것이다.
본 발명은 평가용퓨즈(200)를 단락시키는 시험이며, 평가용퓨즈(200)는 실차의 배터리팩에 장착될 퓨즈이다. 테스트 중 평가용퓨즈(200)는 정상적으로 단락될 수도 있으나, 평가용퓨즈(200)가 압을 버티지 못해 터지거나 전류를 인가했는데도 미 단락될 수 있다.
따라서, 평가용퓨즈(200)도 안전을 위해 별도의 안전챔버(미도시) 내부에 설치하는 것이 바람직하다.
보호퓨즈(130)는 평가용퓨즈(200)의 용량보다 커야 하며, 테스트 중 평가용퓨즈(200)가 미 단락됐을 경우 배터리팩(110)의 내부로 유입되는 과전류에 의해 단락되도록 구성되어 배터리팩(110)을 보호한다.
보호퓨즈(130)의 일 단자는 배터리팩(110)의 타 단자에 연결되고, 보호퓨즈(130)의 타 단자는 시스템제어박스(400)의 일 단자에 연결되며, 부하스위칭부(300)와 위치 변경시 부하스위칭부(300)의 일 단자에 연결될 수 있다.
본 발명은 바람직하게 도 3과 같이 구성할 수 있다.
도 3은 도 2의 구성에서 차단유도버스바(500)를 더 연결한 구조로 배터리팩세트(100)를 하나로만 구성하는 것도 가능하며, 미도시 하였으나, 차단유도버스바(500)는 도 1 및 도 2에도 구성할 수 있다. 도 3은 기본적으로 도 1 및 도 2의 구성 상태를 참조할 수 있으므로 추가적으로 구성된 차단유도버스바(500)에 대해서만 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 차단유도버스바(500)의 타 단자는 시스템제어박스(400)의 일 단자에 연결되고, 차단유도버스바(500)의 일 단자는 보호퓨즈(130)의 타 단자에 연결된다. 시스템제어박스(400)와 부하스위칭부(300)의 위치 변경시에는 차단유도버스바(500)의 타 단자가 부하스위칭부(300)의 일 단자에 연결된다.
차단유도버스바(500)도 평가용퓨즈(200)의 용량보다 커야 하며, 과전류에 의해 단락되는 구조를 갖는다. 차단유도버스바(500) 역시 안전을 위해 별도의 안전챔버(미도시) 내부에 설치하는 것이 바람직하다.
따라서, 평가용퓨즈(200)의 미 단락시 아크와 과전류로 인해 보호퓨즈(130)가 단락되거나 단락되지 않은 경우에도 시스템을 따라 흐르는 전류는 차단유도버스바(500)를 단락시킴으로써, 전체적인 평가 시스템을 보호하게 된다.
이상에서 살펴본 본 발명인 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템의 동작 상태를 본 발명인 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법을 통해 보다 자세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 4를 참조하면, 도 1의 구성으로 진행되는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법은 다음과 같은 순서로 진행된다.
1) 먼저, 스위치(310)는 회로가 개방되도록 오프(OFF)시킨다.(S10)
2) 스위치(310)가 오프된 상태에서 시험하고자 하는 평가용퓨즈(200)를 장착한다.(S20)
3) 평가용퓨즈(200) 장착 후 진공차단기(120)를 온(ON)시킨다.(S30)
4) 진공차단기(120)를 온시킨 이후에 오프된 스위치(310)를 온시켜, 평가용퓨즈(200)의 단락을 테스트한다.(S40)
5) 평가용퓨즈(200)가 단락되면 스위치(310)를 다시 오프시킨다.(S50)
6) 스위치(310)를 오프시킨 후 진공차단기(120)를 오프시키며, 스위치(310)가 오프되면서 누설 아크가 발생한 경우에도 진공차단기(120)에 의해 누설 아크가 차단(OFF)되면서 전체적인 시스템을 오프시킨다.(S60)
또한, 평가용퓨즈(200)의 미 단락시에도 과전류로 인한 스위치(310) 및 전체적인 시스템 보호를 위해 스위치(310)는 먼저 오프시키며, 마찬가지로 스위치(310)가 오프되면서 누설 아크가 발생할 경우 진공차단기(120)에 의해 차단되는 구조이므로 전술한 순서와 동일하다.
한편, 자세히 도시하진 않았으나, 진공차단기(120)의 경우 모터에 의해 온오프되는 구조이며 모터로 움직이는 동작시간이 전기적 접점 동작시간보다 늦어 전압 슈팅이 발생할 수 있으므로, 이와 같은 전압 슈팅을 방지하기 위해 IGBT로 구성된 스위치(310)를 이용하여 전체적인 시스템을 우선적으로 온오프시키는 것이 바람직하다.
즉, 진공차단기(120)가 모터를 움직일 때 최소 시간이 최대 30ms정도인데, 평가용퓨즈(200)가 단락되는 시간은 수 ms이다. 따라서, 평가용퓨즈(200)의 단락 후 진공차단기(120)가 동작하기까지의 20ms의 시간을 평가 설비에서 감당해야 한다. 이때, 열 발생으로 인해 IGBT가 소손될 수 있으므로, 전체 시스템 보호를 위해 스위치(310)인 IGBT의 동작을 우선 순서로 잡아 스위칭 역할을 하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 평가용퓨즈(200)의 단락 여부와 상관없이 과전류나 아크 발생시 진공차단기(120)는 오프된다.
다음으로 도 5를 참조하면, 도 2의 구성으로 진행되는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법은 다음과 같은 순서로 진행된다. 도 5의 구성은 기본적으로 도 4의 구성과 동일하며, 보호퓨즈(130)가 더 구비된 구성이다.
1) 먼저, 스위치(310)는 회로가 개방되도록 오프(OFF)시킨다.(S10)
2) 스위치(310)가 오프된 상태에서 시험하고자 하는 평가용퓨즈(200)를 장착한다.(S20)
3) 평가용퓨즈(200) 장착 후 진공차단기(120)를 온(ON)시킨다.(S30)
4) 진공차단기(120)를 온시킨 이후에 오프된 스위치(310)를 온시켜, 평가용퓨즈(200)의 단락을 테스트한다.(S40)
5) 평가용퓨즈(200)가 단락되면 스위치(310)를 다시 오프시킨다.(S50)
6) 스위치(310)를 오프시킨 후 진공차단기(120)를 오프시키며, 스위치(310)가 오프되면서 누설 아크가 발생한 경우에도 진공차단기(120)에 의해 누설 아크가 차단(OFF)되면서 전체적인 시스템을 오프시킨다.(S60)
7)) 제4단계 이후 평가용퓨즈(200)가 미 단락되면(S40'), 전체적인 평가 설비보호를 위해 스위치(310)를 먼저 오프시킨다.(S51)
8) 누설 아크나 과전류에 의해 진공차단기(120)가 오프된다.(S61)
9) 진공차단기(120)의 오동작 또는 미동작시 배터리팩(110)에 연결된 보호퓨즈(130)가 단락되면서 전체적인 시스템을 오프시킨다.(S70)
다음으로 도 6을 참조하면, 도 3의 구성으로 진행되는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법은 다음과 같은 순서로 진행된다. 도 6의 구성은 기본적으로 도 5의 구성과 동일하며, 차단유도버스바(500)가 더 구비된 구성이다.
1) 먼저, 스위치(310)는 회로가 개방되도록 오프(OFF)시킨다.(S10)
2) 스위치(310)가 오프된 상태에서 시험하고자 하는 평가용퓨즈(200)를 장착한다.(S20)
3) 평가용퓨즈(200) 장착 후 진공차단기(120)를 온(ON)시킨다.(S30)
4) 진공차단기(120)를 온시킨 이후에 오프된 스위치(310)를 온시켜, 평가용퓨즈(200)의 단락을 테스트한다.(S40)
5) 평가용퓨즈(200)가 단락되면 스위치(310)를 다시 오프시킨다.(S50)
6) 스위치(310)를 오프시킨 후 진공차단기(120)를 오프시키며, 스위치(310)가 오프되면서 누설 아크가 발생한 경우에도 진공차단기(120)에 의해 누설 아크가 차단(OFF)되면서 전체적인 시스템을 오프시킨다.(S60)
7)) 제4단계 이후 평가용퓨즈(200)가 미 단락되면(S40'), 전체적인 평가 설비보호를 위해 스위치(310)를 먼저 오프시킨다.(S51)
8) 누설 아크나 과전류에 의해 진공차단기(120)가 오프된다.(S61)
9) 진공차단기(120)의 오동작 또는 미동작시 배터리팩(110)에 연결된 보호퓨즈(130)가 단락된다.(S70)
10) 보호퓨즈(130)의 미 단락시 차단유도버스바(500)가 단락되면서 전체적인 시스템을 오프시킨다.(S80)
즉, 평가용퓨즈(200)의 미 단락시나 폭발로 인해 이상 아크가 발생한 경우에 IGBT가 오프되고, 진공차단기(120)가 떨어지며(오프), 보호퓨즈(130)가 단락되고, 보호퓨즈(130)도 미 단락시 최종적으로 잔류 전류가 흐르면서 차단유도버스바(500)가 단락되는 구조로써, 전체적으로 4중으로 시스템을 보호할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 배터리팩세트 110 : 배터리팩
120 : 진공차단기 130 : 보호퓨즈
200 : 평가용퓨즈
300 : 부하스위칭부 310 : 스위치
320 : 부하
400 : 시스템제어박스
500 : 차단유도버스바
S10 : 제1단계 S20 : 제2단계
S30 : 제3단계 S40 : 제4단계
S50 : 제5단계 S51 : 제5-1단계
S60 : 제6단계 S61 : 제6-1단계
S70 : 제7단계 S80 : 제8단계

Claims (8)

  1. 차량용 배터리팩 내부에 설치되는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템에 관한 것으로,
    적어도 하나로 구성되고, 복수 개로 구성시 각각의 상호 간이 직렬로 연결되며, 진공차단기가 구비된 배터리팩세트;
    상기 배터리팩세트의 일 단자에 타 단자가 연결되는 평가용퓨즈;
    상기 평가용퓨즈의 일 단자에 타 단자가 연결되고, 상기 배터리팩세트의 타 단자에 일 단자가 연결되며, 다수의 스위치와 상기 스위치 각각에 연결된 부하를 포함하는 부하스위칭부;
    상기 평가용퓨즈와 상기 부하스위칭부의 사이에 연결되거나 상기 부하스위칭부와 상기 배터리팩세트의 사이에 연결되는 시스템제어박스; 및
    상기 부하스위칭부의 일 단자와 상기 배터리팩세트의 타 단자 사이 또는 상기 시스템제어박스의 일 단자와 상기 배터리팩세트의 타 단자 사이에는 차단유도버스바;를 포함하는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배터리팩세트는,
    상기 부하스위칭부의 일 단자 또는 상기 시스템제어박스의 일 단자에 타 단자가 연결되는 배터리팩; 및
    상기 배터리팩의 일 단자에 타 단자가 연결되고, 상기 평가용퓨즈의 타 단자에 일 단자가 연결되는 진공차단기;를 포함하는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 배터리팩세트는,
    상기 부하스위칭부의 일 단자 또는 상기 시스템제어박스의 일 단자에 타 단자가 연결되는 보호퓨즈;
    상기 보호퓨즈의 일 단자에 타 단자가 연결되는 상기 배터리팩; 및
    상기 배터리팩의 일 단자에 타 단자가 연결되고, 상기 평가용퓨즈의 타 단자에 일 단자가 연결되는 진공차단기;를 포함하는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는 IGBT로 구성된 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템.
  5. 삭제
  6. 제2항 또는 제3항에 기재된 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템을 이용한 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법에 관한 것으로,
    상기 스위치를 오프(off)시키는 제1단계;
    상기 제1단계 이후 시험하고자 하는 상기 평가용퓨즈를 연결하는 제2단계;
    상기 제2단계 이후 상기 진공차단기를 온(on)시키는 제3단계;
    상기 제3단계 이후 상기 스위치를 온시켜 상기 평가용퓨즈를 단락시키는 제4단계;
    상기 제4단계 이후 상기 평가용퓨즈의 단락여부에 상관없이 상기 스위치를 오프시키는 제5단계; 및
    상기 제5단계 이후 상기 진공차단기를 오프시키는 제6단계;를 포함하는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법.
  7. 제3항에 기재된 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템을 이용한 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법에 관한 것으로,
    상기 스위치를 오프(off)시키는 제1단계;
    상기 제1단계 이후 시험하고자 하는 평가용퓨즈를 연결하는제2단계;
    상기 제2단계 이후 상기 진공차단기를 온(on)시키는 제3단계;
    상기 제3단계 이후 상기 스위치를 온시켜 상기평가용퓨즈를 단락시키는 제4단계;
    상기 제4단계에서 상기 평가용퓨즈의 미 단락시, 상기 제4단계 이후 상기 스위치를 오프시키는 제5단계;
    상기 제5단계 이후 상기 진공차단기를 오프시키는 제6단계; 및
    상기 제6단계에서 상기 진공차단기의 미 동작시 상기 보호퓨즈를 단락시키는 제7단계;를 포함하는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법.
  8. 제3항에 기재된 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 시스템을 이용한 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법에 관한 것으로,
    상기 스위치를 오프(off)시키는 제1단계;
    상기 제1단계 이후 시험하고자 하는 상기 평가용퓨즈를 연결하는 제2단계;
    상기 제2단계 이후 상기 진공차단기를 온(on)시키는 제3단계;
    상기 제3단계 이후 상기 스위치를 온시켜 상기 평가용퓨즈를 단락시키는 제4단계;
    상기 제4단계 이후 상기 평가용퓨즈가 단락되면 상기 스위치를 오프시키는 제5단계; 및
    상기 제5단계 이후 상기 진공차단기를 오프시키는 제6단계;를 포함하며,
    상기 제4단계에서 상기 평가용퓨즈의 미 단락시,
    상기 제4단계 이후 상기 스위치를 오프시키는 제5-1단계;
    상기 제5-1단계 이후 상기 진공차단기를 오프시키는 제6-1단계;
    상기 제6-1단계에서 상기 진공차단기의 미 동작시 상기 보호퓨즈를 단락시키는 제7단계; 및
    상기 제7단계에서 상기 보호퓨즈의 미 단락시 상기 차단유도버스바를 단락시키는 제8단계;를 포함하는 배터리팩 퓨즈의 단락 평가 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021215698A1 (ko) * 2020-04-20 2021-10-28 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 에너지 저장 장치 및 퓨즈 설정 방법
US11289925B2 (en) 2019-10-10 2022-03-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system including battery modules connected between system terminals and control method thereof
KR20230015767A (ko) 2021-07-23 2023-01-31 현대자동차주식회사 고전압 배터리팩의 퓨즈 단선 검출 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템
KR20230118390A (ko) 2022-02-04 2023-08-11 현대자동차주식회사 차량의 배터리시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110077387A (ko) * 2009-12-30 2011-07-07 현대모비스 주식회사 고전압 배터리시스템의 퓨즈 단선 감지회로 및 방법
KR101068583B1 (ko) 2009-01-09 2011-09-30 부산대학교 산학협력단 하이브리드 자동차의 안전 시스템 및 그 제어방법
KR101484246B1 (ko) 2013-12-30 2015-01-16 현대자동차 주식회사 차량용 와이어링 쇼트 검사 장치
KR101749739B1 (ko) * 2015-12-16 2017-07-04 주식회사 경신 과전류 평가 장치 및 방법
KR20170122564A (ko) * 2016-04-27 2017-11-06 엘에스산전 주식회사 단락 시험 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068583B1 (ko) 2009-01-09 2011-09-30 부산대학교 산학협력단 하이브리드 자동차의 안전 시스템 및 그 제어방법
KR20110077387A (ko) * 2009-12-30 2011-07-07 현대모비스 주식회사 고전압 배터리시스템의 퓨즈 단선 감지회로 및 방법
KR101484246B1 (ko) 2013-12-30 2015-01-16 현대자동차 주식회사 차량용 와이어링 쇼트 검사 장치
KR101749739B1 (ko) * 2015-12-16 2017-07-04 주식회사 경신 과전류 평가 장치 및 방법
KR20170122564A (ko) * 2016-04-27 2017-11-06 엘에스산전 주식회사 단락 시험 장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11289925B2 (en) 2019-10-10 2022-03-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system including battery modules connected between system terminals and control method thereof
WO2021215698A1 (ko) * 2020-04-20 2021-10-28 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 에너지 저장 장치 및 퓨즈 설정 방법
KR20230015767A (ko) 2021-07-23 2023-01-31 현대자동차주식회사 고전압 배터리팩의 퓨즈 단선 검출 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템
KR20230118390A (ko) 2022-02-04 2023-08-11 현대자동차주식회사 차량의 배터리시스템

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