KR20080015215A - 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로,이를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량 모니터링 방법, 및불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법 - Google Patents

퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로,이를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량 모니터링 방법, 및불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080015215A
KR20080015215A KR1020060076627A KR20060076627A KR20080015215A KR 20080015215 A KR20080015215 A KR 20080015215A KR 1020060076627 A KR1020060076627 A KR 1020060076627A KR 20060076627 A KR20060076627 A KR 20060076627A KR 20080015215 A KR20080015215 A KR 20080015215A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuse
protection circuit
secondary battery
resistance
microcontroller
Prior art date
Application number
KR1020060076627A
Other languages
English (en)
Inventor
김진섭
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020060076627A priority Critical patent/KR20080015215A/ko
Publication of KR20080015215A publication Critical patent/KR20080015215A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3646—Constructional arrangements for indicating electrical conditions or variables, e.g. visual or audible indicators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/103—Fuse
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로, 이를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량 모니터링 방법, 및 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 의 분류 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 2차 전지 보호회로는 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 퓨즈 및 센스 저장; 및 상기 퓨즈의 양단 전압과 상기 센스 저항을 통하여 흐르는 전류를 센싱하여 퓨즈 저항을 계산하고 레퍼런스 저항과 대비하여 그 차이가 기준을 벗어난 경우 불량 발생 신호를 외부로 출력하는 마이크로컨트롤러를 포함하여 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전지 조립 과정에서 여러 가지 원인으로 유발된 퓨즈의 불량을 2차 전지 보호회로가 자체적으로 모니터링할 수 있으므로 2차 전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 별도의 검사 장비나 별도의 검사 공정을 진행하지 않더라도 2차 전지 보호회로 내에서 퓨즈 불량을 실시간으로 모니터링할 수 있으므로 제조 원가 상승이나 생산성 저하를 방지할 수 있다.
2차 전지, 퓨즈 불량, 모니터링

Description

퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로, 이를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량 모니터링 방법, 및 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법{Battery Protecting Circuit Capable of Self-Monitoring for Fuse Damage, Battery Pack and Method for Monitoring of Fuse Damage using The Same, and Method for Classifying Batter Assemble including Damaged Fuse}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 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 종래 기술에 따른 2차 전지 보호회로의 개략적인 회로 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차 전지 보호회로의 개략적인 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예예 따라 2차 전지 보호회로에 포함된 퓨즈의 불량을 모니터링하고 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체를 분류하는 과정을 순차적으로 도시한 절차 흐름도이다.
본 발명은 2차 전지 보호회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로와 이를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량 모니터링 방법, 그리고 이를 이용하여 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체를 자동 분류하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 2차 전지의 보호회로에는 과충전, 과방전, 단락, 과전류 등의 이상 상태가 발생되었을 경우 2차 전지를 보호하기 위해 고전압 경로를 비가역적으로 단선시켜 전류의 흐름을 차단하는 퓨즈가 포함되어 있다.
도 1은 이러한 2차 전지 보호회로의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 2차 전지 보호회로(10)는 적어도 하나 이상의 전지 셀(30)로 이루어진 셀 집합체(20)와, 전지 셀 집합체(20)의 고전위 단자(BAT+) 및 저전위 단자(BAT-)와, 충전장치 또는 부하가 연결되는 고전압 출력단(PACK+) 및 저전압 출력단(PACK-)과, 각 셀(30)의 전압과 셀 집합체(20)의 총 전압을 센싱하기 위한 센싱 와이어(40)와, 고전압 라인(BAT+ ↔ PACK+)에 직렬 연결되어 과충전 또는 과방전 여부에 따라 충전 전류 및 방전 전류를 각각 차단하는 충전 제어 스위치(50) 및 방전제어 스위치(60)와, 보호회로(10)에 흐르는 전류를 센싱하기 위해 저전압 라인(BAT- ↔ PACK-)에 직렬 연결된 센스 저항(70)과, 센스 저항(70)을 통해 센싱된 전류가 한계 이상의 과전류인 경우 또는 센싱 와이어(40)를 통해 센싱된 개별 셀(30) 또는 셀 집합체(20)의 총 전압이 한계 이상의 과전압(과충전) 또는 저전압(과방전)인 경우 고전압 라인(BAT+ ↔ PACK+)을 비가역적으로 단선시키는 퓨즈(80) 와, 상기 퓨즈(80)를 작동시키기 위한 전류의 흐름을 선택적으로 개폐하는 퓨즈 제어 스위치(90)와, 개별 셀(30) 전압, 셀 집합체(20)의 총 전압 그리고 센스 저항(70)을 통해 흐르는 전류값을 센싱하여 과충전, 과방전 또는 과전류 등의 이상 상태가 검지되면 각 스위치(50, 60, 90)의 온/오프 동작을 제어하여 전지 또는 외부 부하의 소손을 방지하는 마이크로컨트롤러(100);를 포함한다.
상기 충전 제어 스위치(50), 방전 제어 스위치(60) 및 퓨즈 제어 스위치(90)는 내부에 기생 다이오드가 포함되어 있는 전계효과트랜지스터(Fied Effect Transistor)에 의해 구현되며, 각 스위치(50, 60, 90)의 구동 신호는 마이크로컨트롤러(100)로부터 출력된다.
상기 마이크로컨트롤러(100)는 충전이 진행될 때 개별 셀(30) 전압 또는 셀 집합체(20)의 총 전압이 과도하게 상승하여 과충전 상태가 되면 충전 제어 스위치(50)를 턴 오프하여 충전 전류를 차단하고, 방전이 진행될 때 개별 셀(30) 전압 또는 셀 집합체(20)의 총 전압이 과도하게 저하되어 과방전 상태가 되면 방전 제어 스위치(60)를 턴 오프하여 방전 전류를 차단한다. 이에 따라 2차 전지의 과충전 또는 과방전이 방지된다.
상기 퓨즈(80)는 3단자 소자 부품으로 2개의 단자는 고전압 라인(BAT+ ↔ PACK+) 측에, 1개의 단자는 퓨즈 제어 스위치(90)와 접속된다. 그리고 내부에는 고전압 라인(BAT+ ↔ PACK+)에 직렬 연결된 융단 소자(110)와, 주울열을 발생시켜 융단 소자(100)를 융단하는 히터 소자(120)를 포함한다.
상기 마이크로컨트롤러(100)는 한계 이상의 과충전, 과방전 또는 과전류가 검지되면 퓨즈 제어 스위치(90)를 턴 온시킨다. 그러면 퓨즈(80)의 히터 소자(120)로 전류가 인가된다. 이에 따라, 히터 소자(120)로부터 주울열이 발생되어 융단 소자(110)로 전도되고, 그 결과 융단 소자(110)가 융단됨으로써 고전압 라인(BAT+ ↔PACK+)이 비가역적으로 단선된다.
상기 퓨즈(80)는 충전 제어 스위치(50) 또는 방전 제어 스위치(60)의 소손으로 충방전 제어가 원활하게 이루어지지 못하여 개별 셀(30) 또는 셀 집합체(20)가 한계 이상으로 과충전 또는 과방전 되는 경우, 부하측 또는 보호회로 내에서 단락이 유발되어 과전류가 흐르는 경우, 개별 셀(30)이 소손되어 갑자기 충전 전압이 상승하거나 하강 하는 등의 이상 상황이 발생되면 고전압 라인(BAT+ ↔ PACK+)을 비가역적으로 단선시켜 2차 전지의 폭발, 전지 셀(30)의 영구적 손상, 2차 전지에 연결되는 부하의 파손 등을 방지하는 중요한 전지 부품이다.
한편 2차 전지 보호회로(10)는 PCB(Printed Circuit Board) 모듈 형태로 제작되므로, 퓨즈(80)는 솔더링 공정을 통해 PCB 기판에 실장된다. 솔더링 공정이 진행될 때에는 340 ~ 370 도의 고열이 발생된다. 따라서 솔더링 시간이 정밀하게 제어되지 못하거나 작업자의 실수 등으로 인해 퓨즈(80)로 고열이 인가되면 퓨즈(80)의 저항 특성이 열화될 수 있다. 뿐만 아니라 2차 전지 보호회로(10)와 셀 집합체(20)를 솔더링하여 조립할 때 발생되는 열, 조립 과정에서 가해지는 기계적인 외력, 작업 환경에서 발생되는 정전기 등의 원인에 의해 퓨즈(80)의 저항 특성이 열화될 수도 있다.
그런데 상술한 여러 가지 원인으로 퓨즈(80)의 저항 특성이 열화되면, 고전 압 라인(BAT+ ~ PACK+)에 접속된 퓨즈(80)의 양단 저항이 기준 범위를 벗어남으로써 소망하는 퓨즈(80)의 성능이 제대로 발휘되지 않게 되며, 그 결과 2차 전지 보호회로(10)가 포함된 배터리 팩의 신뢰성이 저하되는 문제가 유발된다.
위와 같은 문제를 해결하기 위해서는, PCB 모듈로 제조된 2차 전지 보호회로(10)와 셀 집합체(20)을 조립하는 과정에서 별도의 검사 장비를 도입하여 조립 공정이 완료될 때까지 퓨즈(80)의 양단 저항을 지속적으로 모니터링해야만 한다. 하지만 이러한 경우 전지 조립 시간이 증가되어 생산성이 저하되고, 별도의 검사 장비를 구입하여 운용해야 하므로 생산 원가가 증대되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 별도의 검사 장비를 운용하지 않더라도 2차 전지 보호회로와 전지 셀이 조립되는 과정에서 2차 전지 보호회로 내에 포함된 퓨즈의 저항 특성을 자체적으로 실시간 모니터링할 수 있는 2차 전지 보호회로, 이 보호회로를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량의 모니터링 방법, 및 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체의 분류 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로는, 충전 전류 또는 방전전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 퓨즈 및 센스 저항; 그리고 상기 퓨즈의 양단 전압과 상기 센스 저항을 통하여 흐르는 전류를 센싱하여 퓨즈 저항을 계산하고 레퍼런스 저항과 대비하 여 그 차이가 기준을 벗어난 경우 불량 발생 신호를 외부로 출력하는 마이크로컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 마이크로컨트롤러와 외부의 전지 조립 제어 시스템을 상호 접속하는 통신 라인을 더 포함하고, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 통신 라인을 통해 불량 발생 신호를 출력한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 2차 전지 보호회로는 상기 충전 전류 또는 방전 전류를 선택적으로 개폐하는 충방전 제어 스위치; 및 상기 퓨즈로 인가되는 동작 전류를 선택적으로 개폐하는 퓨즈 제어 스위치;를 더 포함한다. 그리고 상기 마이크로컨트롤러는 전지 셀의 전압을 센싱하여 셀의 상태가 과충전 또는 과방전 상태인 경우 상기 충방전 제어 스위치를 제어하여 충전전류 또는 방전전류를 차단하고, 전지 셀의 상태가 한계 이상의 과충전 또는 과방전 상태이거나 상기 센스 저항을 통하여 흐르는 전류가 한계 이상의 과전류인 경우 상기 퓨즈 제어 스위치를 제어하여 퓨즈를 융단시킨다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나 이상의 전지 셀을 포함하는 전지 셀 집합체와, 이 전지 셀 집합체와 전기적으로 결합된 상술한 2차 전지 보호회로와, 전지 셀 집합체 및 보호회로의 조립체를 내부 공간에 수납하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 퓨즈 불량 모니터링 방법은, 2차 전지 조립 공정에서 2차 전지 보호회로 내에 실장된 퓨즈의 불량 여부를 보호회로 내에 포함된 마이크로프로세서가 실시간으로 모니터링하는 방법에 대한 것으로서, 퓨즈의 양단 전압과 보호회로에 흐르는 전류를 센싱하여 퓨즈의 저항을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 퓨즈의 저항과 레퍼런스 저항을 서로 대비하여 그 차이가 기준을 벗어난 경우 불량 발생 신호를 외부로 출력함으로써 퓨즈 불량이 감지된 전지 조립체가 별도 분류될 수 있도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체의 분류 방법은, 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 퓨즈 및 센스 저항과, 상기 퓨즈의 양단 전압과 상기 센스 저항을 통하여 흐르는 전류를 센싱하여 퓨즈 저항을 계산하고 레퍼런스 저항과 대비하여 그 차이가 기준을 벗어난 경우 불량 발생 신호를 외부로 출력하는 마이크로컨트롤러를 포함하는 2차 전지 보호회로를 적어도 하나 이상의 전지 셀에 조립하는 2차 전지 조립 공정에서 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체를 분류하는 방법이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법은, 2차 전지 보호회로와 적어도 하나 이상의 전지 셀을 전기적으로 결합시켜 전지 셀로부터 마이크로컨트롤러에 동작 전원을 인가하는 단계; 2차 전지 보호회로의 고전압 출력단 및 저전압 출력단을 통해 충전전류 또는 방전전류를 인가하는 단계; 2차 전지 보호회로의 마이크로컨트롤러로부터 불량 발생 신호가 출력되는지의 여부를 검사하는 단계; 및 불량 발생 신호가 출력된 전지 셀과 2차 전지 보호회로의 조립체를 픽업하여 별도 분류하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 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 의기와 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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차 전지 보호회로의 개략적인 회로 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 2차 전지 보호회로(10)는 종래의 보호회로와 마찬가지로 적어도 하나 이상의 전지 셀(30)로 이루어진 셀 집합체(20), 셀 집합체(20)의 고전압 단자(BAT+) 및 저전압 단자(BAT-), 개별 셀(30) 전압 및 셀 집합체(20)의 총 전압을 센싱하는 센싱 와이어(40), 부하 또는 충전장치와 연결되는 고전압 출력단(PACK+) 및 저전압 출력단(PACK-), 충전 전류 및 방전 전류를 각각 제어하는 충전 제어 스위치(50) 및 방전 제어 스위치(60), 한계 이상의 과충전 상태, 과방전 상태 또는 과전류 상태가 유발될 경우 고전압 라인(BAT+ ↔ PACK+)을 단선할 수 있도록 융단 소자(110) 및 히터 소자(120)를 포함하는 퓨즈(80), 퓨즈(80)로 흐르는 전류를 선택적으로 개폐하는 퓨즈 제어 스위치(90), 보호회로(10)에 흐르는 전류를 측정하기 위한 센스 저항(70) 및 상기 각 스위치(50, 60 및 90) 를 이용하여 보호회로(10)의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로컨트롤러(100)를 포함한다.
여기서, 상기 각 구성요소들의 기본적인 동작은 종래의 2차 전지 보호회로에포함된 구성요소와 실질적으로 동일하므로 반복적인 설명은 생략하기로 한다. 따라서 이하에서는 종래의 2차 전지 보호회로와 대비하여 본 발명에 따른 2차 전지 보호회로가 갖는 구성적 상이점을 위주로 본 발명의 구성을 설명하기로 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 2차 전지 보호회로(10)는 고전압 라인(BAT+ ↔ PACK+)에 위치한 퓨즈(80)의 양단자로부터 전압 차를 센싱하여 마이크로컨트롤러(100)로 입력하는 2개의 센싱 와이어(130)를 더 포함한다.
그리고, 상기 마이크로컨트롤러(100)는 2차 전지 보호회로(10)와 셀 집합체(20)가 조립되는 과정에서 퓨즈의 저항 특성을 실시간으로 자체 모니터링한다. 만약 모니터링 과정에서 퓨즈 불량이 감지되면, 마이크로컨트롤러(100)는 불량 발생 신호를 통신 라인(150)을 통해 출력하는 동작을 수행한다.
상기 통신 라인(150)은 마이크로컨트롤러(100)가 센스 저항(70)을 통해 흐른 전류의 량을 기초로 2차 전지의 잔존 용량을 계산하여 외부의 전자 기기(노트북 등)로 출력하기 위해 2차 전지 보호회로(10)에 구비되는 통상적인 통신 라인(150)이다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않으므로, 2차 전지 보호회로(10)는 불량 발생 신호의 전송을 위한 별도의 통신 라인을 구비할 수도 있을 것이다.
위와 같은 자체 모니터링 동작을 수행하기 위해, 상기 마이크로컨트롤러(100)는 내부 기억소자(170)에 퓨즈(80)의 불량 판별을 위한 레퍼런스 저항 값을 수록하고 있는 것이 바람직하다. 상기 내부 기억소자(170)는 전원이 소거되어도 기록된 데이터가 소실되지 않는 EPROM, EEPROM 또는 플래쉬 메모리와 같은 불활성 메모리일 수 있는데, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다.
한편 상기 마이크로컨트롤러(100)는 과충전, 과방전, 과전류 등의 각종 이상 상태를 판정하여 각 스위치(50, 60, 90)를 구동시키는데 필요한 레퍼런스 데이터도 상기 내부 기억소자(170)에 수록하고 있음은 당연하다.
바람직하게, 퓨즈(80) 불량의 모니터링 동작은 솔더링 공정을 이용하여 2차 전지 보호회로(10)와 셀 집합체(20)를 조립한 이후에 진행된다.
도 3은 본 발명에 따른 2차 전지 보호회로(10)가 자체적으로 퓨즈 불량 모니터링 동작을 수행하는 과정을 순차적으로 도시한 절차 흐름도이다.
도 2 및 3을 참조하면, 일반적으로 각 전지 셀(30)은 소정 레벨로 예비 충전된 상태로 2차 전지 보호회로(10)와 솔더링 된다(S10). 따라서 솔더링이 완료되면, 셀 집합체(20)로부터 마이크로컨트롤러(100) 측에 전력이 공급되어 마이크로컨트롤러(100)가 구동된다(S20).
위와 같은 상태에서, 고전압 출력단자(PACK+)와 저전압 출력단자(PACK-)를 통해 충전 전류 또는 방전 전류를 인가한다(S30). 이러한 S30 단계는 전지 조립 공정에서 품질 검사의 일환으로 진행되는 단계일 수 있는데, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다. 그러면 마이크로컨트롤러(100)는 센싱 와이어(130)를 통해 고전압 라인(BAT+ ↔ PACK+)에 위치한 퓨즈(80)의 양단 전압값을 센싱한다(S40). 그리고 센스 저항(70)의 양단 전압을 센싱한 후 내부 기억소자(170)에 기록된 센스 저항(70) 의 저항값을 이용하여 보호회로(10)에 흐르는 전류값을 계산한다(S50). 그런 다음 오옴의 법칙에 의해 퓨즈(80) 양단의 저항을 계산한다(S60). 즉 S40 단계 및 S50 단계를 통하여 획득한 퓨즈(80)의 양단 전압값을 보호회로(10)에 흐르는 전류값으로 나누면 퓨즈의 양단 저항을 계산할 수 있다.
그러고 나서 마이크로컨트롤러(100)는 계산된 퓨즈(80)의 양단 저항값과 내부 기억소자(170)에 수록된 레퍼런스 저항값을 대비하여 퓨즈(80)의 불량 여부를 판정한다(S70).
즉, 계산된 퓨즈(80)의 양단 저항값이 레퍼런스 저항값과 대비하여 그 차가 미리 정한 오차를 벗어나면(S70의 '예') 퓨즈(80)를 불량으로 판정한다. 이러한 경우, 마이크로컨트롤러(100)는 통신 라인(150)을 통해 전지 조립 제어 시스템(160)으로 불량 발생 신호를 출력시킨다(S80). 그러면 전지 조립 제어 시스템(160)은 불량 발생 신호가 출력된 전지 조립 제품을 조립라인으로부터 수거한다(S90). 이러한 전지 조립 제품의 수거는 전지 조립 제어 시스템(160)에 의해 제어되는 공지의 픽업장치를 이용하여 구현될 수 있음은 당연하다.
반대로, 계산된 퓨즈(80)의 양단 저항값이 레퍼런스 저항값과 대비하여 그 차가 미리 정한 오차를 벗어나지 않으면(S70의 '아니오') 퓨즈(80)의 상태를 정상으로 판정한다. 이러한 경우, 전지 조립체는 통상적인 품질 검사를 거쳐 하우징에 실장된 후 배터리 팩으로 제조되어 출하된다.
한편 상술한 본 발명의 실시예에서는 2차 전지 보호회로(10)가 전지 조립 과정에서 퓨즈(80)의 불량을 모니터링하였다. 하지만 퓨즈(80) 불량의 모니터링은 2 차 전지 보호회로(10)의 제조 과정에서도 이루어질 수 있다. 즉 PCB 기판에 퓨즈(80)를 솔더링한 후 마이크로컨트롤러(100)에 전원을 인가하고 고전압 라인(PACK+) 및 저전압 라인(PACK-)을 통해 보호회로에 전류를 인가하면 상술한 실시예와 동일하게 퓨즈(80)의 불량 여부를 판별할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 마이크로컨트롤러(100)는 전압값과 전류값을 센싱하는 아날로그 신호 처리 동작과 센싱된 전압값과 전류값에 기해 각 스위치(50, 60, 90)의 동작을 제어하기 위한 논리신호 처리를 동시에 수행하는 것으로 기술하였다.
하지만 전압값과 전류값을 센싱하는 아날로그 신호 처리 회로와 센싱된 아날로그 신호에 의해 보호회로의 제어와 관련된 각종 논리연산을 수행하는 논리신호 처리 회로를 별개의 컨트롤러로 구성할 수 있음은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 당연하다.
이상과 같이, 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.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전지 조립 과정에서 여러 가지 원인으로 유발된 퓨즈의 불량을 2차 전지 보호회로가 자체적으로 모니터링할 수 있으므로 2차 전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 별도의 검사 장비나 별도의 검사 공정을 진행 하지 않더라도 2차 전지 보호회로 내에서 퓨즈 불량을 실시간으로 모니터링할 수 있으므로 제조 원가 상승이나 생산성 저하를 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로에 있어서,
    충전 전류 또는 방전전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 퓨즈;
    충전 전류 또는 방전전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 센스 저항; 및
    상기 퓨즈의 양단 전압과 상기 센스 저항을 통하여 흐르는 전류를 센싱하여 퓨즈 저항을 계산하고 레퍼런스 저항과 대비하여 그 차이가 기준을 벗어난 경우 불량 발생 신호를 외부로 출력하는 마이크로컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 보호회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러와 외부의 전지 조립 제어 시스템을 상호 접속하는 통신 라인을 더 포함하고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 통신 라인을 통해 불량 발생 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 보호회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충전 전류 또는 방전 전류를 선택적으로 개폐하는 충방전 제어 스위치; 및 상기 퓨즈로 인가되는 동작 전류를 선택적으로 개폐하는 퓨즈 제어 스위치;를 더 포함하고,
    상기 마이크로컨트롤러는 전지 셀의 전압을 센싱하여 셀의 상태가 과충전 또는 과방전 상태인 경우 상기 충방전 제어 스위치를 제어하여 충전전류 또는 방전전류를 차단하고, 전지 셀의 상태가 한계 이상의 과충전 또는 과방전 상태이거나 상기 센스 저항을 통하여 흐르는 전류가 한계 이상의 과전류인 경우 상기 퓨즈 제어 스위치를 제어하여 퓨즈를 융단시키는 것을 특징으로 하는 2차 전지 보호회로.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 2차 전지 보호회로를 포함하는 배터리 팩.
  5. 2차 전지 조립 공정에서 2차 전지 보호회로 내에 실장된 퓨즈의 불량 여부를 보호회로 내에 포함된 마이크로프로세서가 실시간으로 모니터링하는 방법에 있어서,
    퓨즈의 양단 전압과 보호회로에 흐르는 전류를 센싱하여 퓨즈의 저항을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 퓨즈의 저항과 레퍼런스 저항을 서로 대비하여 그 차이가 기준을 벗어난 경우 불량 발생 신호를 외부로 출력함으로써 퓨즈 불량이 감지된 전지 조립체가 별도 분류될 수 있도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 퓨즈 불량 모니터링 방법.
  6. 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 퓨즈 및 센스 저 항과, 상기 퓨즈의 양단 전압과 상기 센스 저항을 통하여 흐르는 전류를 센싱하여 퓨즈 저항을 계산하고 레퍼런스 저항과 대비하여 그 차이가 기준을 벗어난 경우 불량 발생 신호를 외부로 출력하는 마이크로컨트롤러를 포함하는 2차 전지 보호회로를 적어도 하나 이상의 전지 셀에 조립하는 2차 전지 조립 공정에서 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체를 분류하는 방법에 있어서,
    2차 전지 보호회로와 적어도 하나 이상의 전지 셀을 전기적으로 결합시켜 전지 셀로부터 마이크로컨트롤러에 동작 전원을 인가하는 단계;
    2차 전지 보호회로의 고전압 출력단 및 저전압 출력단을 통해 충전 전류 또는 방전 전류를 인가하는 단계;
    2차 전지 보호회로의 마이크로컨트롤러로부터 불량 발생 신호가 출력되는지 의 여부를 검사하는 단계; 및
    상기 불량 발생 신호가 출력된 전지 셀과 2차 전지 보호회로의 조립체를 픽업하여 분류하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체의 분류 방법.
KR1020060076627A 2006-08-14 2006-08-14 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로,이를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량 모니터링 방법, 및불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법 KR20080015215A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060076627A KR20080015215A (ko) 2006-08-14 2006-08-14 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로,이를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량 모니터링 방법, 및불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060076627A KR20080015215A (ko) 2006-08-14 2006-08-14 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로,이를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량 모니터링 방법, 및불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100135682A Division KR101146694B1 (ko) 2010-12-27 2010-12-27 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로, 이를 이용한 배터리 팩, 및 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080015215A true KR20080015215A (ko) 2008-02-19

Family

ID=39383804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060076627A KR20080015215A (ko) 2006-08-14 2006-08-14 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로,이를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량 모니터링 방법, 및불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080015215A (ko)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130123981A (ko) 2012-05-04 2013-11-13 에스케이이노베이션 주식회사 센싱 어셈블리의 과전류 차단을 위한 마운팅 된 일체형 퓨즈가 포함된 배터리 팩 시스템
US8659267B2 (en) 2009-02-24 2014-02-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack and over-discharge protecting method thereof
KR20170069437A (ko) * 2015-12-11 2017-06-21 주식회사 엘지화학 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치 및 방법
CN107742685A (zh) * 2017-10-12 2018-02-27 苏州达方电子有限公司 一种电池模组
US10180447B2 (en) 2015-07-20 2019-01-15 Eaton Intelligent Power Limited Electric fuse current sensing systems and monitoring methods
US10862296B2 (en) 2016-04-11 2020-12-08 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for protecting MOSFET relay by using voltage detector and signal fuse
US11143718B2 (en) 2018-05-31 2021-10-12 Eaton Intelligent Power Limited Monitoring systems and methods for estimating thermal-mechanical fatigue in an electrical fuse
CN113765205A (zh) * 2020-06-02 2021-12-07 宏碁股份有限公司 电子系统的备用电源与其操作方法
KR20210155463A (ko) * 2020-06-16 2021-12-23 한양대학교 에리카산학협력단 회로 보호 장치 및 방법
US11289298B2 (en) 2018-05-31 2022-03-29 Eaton Intelligent Power Limited Monitoring systems and methods for estimating thermal-mechanical fatigue in an electrical fuse
CN115166507A (zh) * 2022-08-02 2022-10-11 肇庆小鹏汽车有限公司 检测电路、动力电池、车辆和检测方法
EP4236009A1 (de) * 2022-02-24 2023-08-30 Andreas Stihl AG & Co. KG System, akkupack, elektrisch angetriebenes bearbeitungsgerät oder ladegerät und verfahren zum betreiben eines systems
CN116699425A (zh) * 2023-07-28 2023-09-05 荣耀终端有限公司 一种电池检测方法、电子设备、存储介质及程序产品

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8659267B2 (en) 2009-02-24 2014-02-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack and over-discharge protecting method thereof
KR20130123981A (ko) 2012-05-04 2013-11-13 에스케이이노베이션 주식회사 센싱 어셈블리의 과전류 차단을 위한 마운팅 된 일체형 퓨즈가 포함된 배터리 팩 시스템
US10180447B2 (en) 2015-07-20 2019-01-15 Eaton Intelligent Power Limited Electric fuse current sensing systems and monitoring methods
US10598703B2 (en) 2015-07-20 2020-03-24 Eaton Intelligent Power Limited Electric fuse current sensing systems and monitoring methods
KR20170069437A (ko) * 2015-12-11 2017-06-21 주식회사 엘지화학 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치 및 방법
US10862296B2 (en) 2016-04-11 2020-12-08 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for protecting MOSFET relay by using voltage detector and signal fuse
CN107742685A (zh) * 2017-10-12 2018-02-27 苏州达方电子有限公司 一种电池模组
CN107742685B (zh) * 2017-10-12 2023-12-05 苏州达方电子有限公司 一种电池模组
US11289298B2 (en) 2018-05-31 2022-03-29 Eaton Intelligent Power Limited Monitoring systems and methods for estimating thermal-mechanical fatigue in an electrical fuse
US11143718B2 (en) 2018-05-31 2021-10-12 Eaton Intelligent Power Limited Monitoring systems and methods for estimating thermal-mechanical fatigue in an electrical fuse
CN113765205A (zh) * 2020-06-02 2021-12-07 宏碁股份有限公司 电子系统的备用电源与其操作方法
US11637443B2 (en) * 2020-06-02 2023-04-25 Acer Incorporated Backup power supply for electronic system and operation method thereof
KR20210155463A (ko) * 2020-06-16 2021-12-23 한양대학교 에리카산학협력단 회로 보호 장치 및 방법
EP4236009A1 (de) * 2022-02-24 2023-08-30 Andreas Stihl AG & Co. KG System, akkupack, elektrisch angetriebenes bearbeitungsgerät oder ladegerät und verfahren zum betreiben eines systems
CN115166507A (zh) * 2022-08-02 2022-10-11 肇庆小鹏汽车有限公司 检测电路、动力电池、车辆和检测方法
CN115166507B (zh) * 2022-08-02 2024-05-28 肇庆小鹏汽车有限公司 检测电路、动力电池、车辆和检测方法
CN116699425A (zh) * 2023-07-28 2023-09-05 荣耀终端有限公司 一种电池检测方法、电子设备、存储介质及程序产品
CN116699425B (zh) * 2023-07-28 2024-04-12 荣耀终端有限公司 一种电池检测方法、电子设备、存储介质及程序产品

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20080015215A (ko) 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로,이를 이용한 배터리 팩 및 퓨즈 불량 모니터링 방법, 및불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법
US10439196B2 (en) Electromechanical circuit breaker
US10985552B2 (en) Circuit breakers
TWI411185B (zh) 藉由偵測電池組中感測電阻破壞之電池組保護裝置及方法
KR101213480B1 (ko) 배터리 보호회로 및 이의 제어방법
KR102028170B1 (ko) 셀 밸런싱 회로 및 이를 구비한 배터리 팩
JP4936227B2 (ja) 電池パックおよび電池パックを用いた電動工具
US20080166627A1 (en) Battery pack apparatus and method of controlling battery pack apparatus
US11070068B2 (en) Battery pack and method for discharging the same after a fault event
KR101146694B1 (ko) 퓨즈 불량의 자체 모니터링이 가능한 2차 전지 보호회로, 이를 이용한 배터리 팩, 및 불량 퓨즈가 포함된 전지 조립체 분류 방법
US20170025871A1 (en) Battery pack
KR101036037B1 (ko) 이차 전지
CN102055030A (zh) 电池组及其驱动方法
CN100595968C (zh) 锂电池组
JP7235423B2 (ja) 蓄電池パックでの接触不良に対処する方法、蓄電池パック、電気器具、および、システム
US11885852B2 (en) Battery management device, energy storage apparatus, battery management method, and computer program
JP2013106442A (ja) パック電池の検査方法及びパック電池
JP6200844B2 (ja) 二次電池監視回路及び蓄電モジュール
KR20070108758A (ko) 배터리 팩 제조 장치
KR102035680B1 (ko) 배터리의 연결 확인 장치 및 방법
KR100614392B1 (ko) 배터리팩
JP2012182890A (ja) 二次電池用保護装置、二次電池装置、および二次電池
JP5383282B2 (ja) 電池パック用中間品、電池パック及び電池パックの製造方法
KR100709842B1 (ko) 전지 팩
US11075411B2 (en) Protection circuit module, battery pack, and method of manufacturing the battery pack

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
A107 Divisional application of patent