KR20170069437A - 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 팩의 충/방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 적어도 하나의 퓨즈; 일단이 상기 퓨즈와 연결되어 발열 시 상기 퓨즈를 개방시키는 히터 저항 소자; 상기 회로 경로 상에 접속되어 상기 배터리 팩의 전류를 검출하는 전류 검출 저항 소자; 퓨즈 개방 출력 신호가 입력되면 상기 배터리 팩의 전원과 도통되어 상기 전원을 상기 히터 저항 소자로 인가하는 퓨즈 개방(Fuse blow) FET; 상기 히터 저항 소자가 상기 퓨즈를 개방하기 위해 필요한 최소한의 배터리 팩의 전원의 전류 값인 최소 발열 전류 값이 미리 저장된 기억 소자; 및 상기 전류 검출 저항 소자와 연결되고, 상기 퓨즈 개방 FET의 게이트단과 연결되며, 상기 배터리 팩의 영구 손상(Permanent Failure) 발생 시 상기 전류 검출 저항 소자를 통해 상기 배터리 팩의 전류 값을 검출하고, 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 상기 기억 소자에 미리 저장된 상기 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는지 판단하고, 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는 경우, 상기 게이트단으로 상기 퓨즈 개방 출력 신호를 출력하여 상기 퓨즈 개방 FET를 상기 전원과 도통시켜 상기 퓨즈가 상기 배터리 팩의 전원을 공급받은 상기 히터 저항 소자의 발열에 의해 개방되도록 제어하는 MCU; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치가 제시된다.

Description

배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OPENING FUSE IN THE BATTERY PACK A PERMANENT FAILURE HAS OCCURRED}
본 발명은 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 배터리 팩에 영구 손상 발생시 히터 저항 소자의 발열량이 불충분한 경우, 퓨즈는 개방되지 못하고 히터 저항 소자의 발열로 인해 주변 소자들이 타거나 녹는 문제를 미연에 방지할 수 있는 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리듐 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경향으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리듐 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
한편, 종래의 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 기술은 배터리 팩의 영구 손상 발생이 감지되면, 측정된 배터리 팩의 전압 값이 미리 저장된 최소 퓨즈 개방 전압 값 이상의 값을 갖는지를 판단하여 퓨즈 개방 출력 신호의 생성 및 출력 여부를 결정한다. 즉, 종래의 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 기술은 퓨즈 개방 출력 신호를 생성함에 있어서, 종래의 BMS의 MCU는 현재 배터리 팩의 전원의 상태가 히터 저항이 발열하여 퓨즈를 개방시킬 수 있는 상태인지를 판단하기 위해 배터리 팩을 대상으로 측정된 전압 값만을 고려할 뿐 히터 저항 소자의 저항 변화는 고려하지 않는다.
따라서 배터리 팩 영구 손상 발생시 히터 저항이 퓨즈를 개방시킬 수 있는 충분한 발열 동작을 수행할 수 있는 전원을 배터리 팩이 공급할 수 있는 상태인지를 고려하여, 퓨즈를 확실하게 개방시킬 수 있고, 히터 저항 소자의 발열로 인해 주변 소자들의 손상을 미연에 방지할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
KR 10-2004-0005665 A
본 발명은 배터리 팩으로부터 전원을 공급 받은 히터 저항이 변화되는 저항 값에 의해 퓨즈를 개방할 만큼의 충분한 발열을 발생시키지 못하는 경우, 퓨즈는 개방될 수 없고, 히터 저항 소자의 발열에 의해 히터 저항 주변의 소자들이 타거나 녹는 문제를 미연에 방지할 수 있는 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치는, 배터리 팩의 충/방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 적어도 하나의 퓨즈; 일단이 상기 퓨즈와 연결되어 발열 시 상기 퓨즈를 개방시키는 히터 저항 소자; 상기 회로 경로 상에 접속되어 상기 배터리 팩의 전류를 검출하는 전류 검출 저항 소자; 퓨즈 개방 출력 신호가 입력되면 상기 배터리 팩의 전원과 도통되어 상기 전원을 상기 히터 저항 소자로 인가하는 퓨즈 개방(Fuse blow) FET; 상기 히터 저항 소자가 상기 퓨즈를 개방하기 위해 필요한 최소한의 배터리 팩의 전원의 전류 값인 최소 발열 전류 값이 미리 저장된 기억 소자; 및 상기 전류 검출 저항 소자와 연결되고, 상기 퓨즈 개방 FET의 게이트단과 연결되며, 상기 배터리 팩의 영구 손상(Permanent Failure) 발생 시 상기 전류 검출 저항 소자를 통해 상기 배터리 팩의 전류 값을 검출하고, 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 상기 기억 소자에 미리 저장된 상기 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는지 판단하고, 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는 경우, 상기 게이트단으로 상기 퓨즈 개방 출력 신호를 출력하여 상기 퓨즈 개방 FET를 상기 전원과 도통시켜 상기 퓨즈가 상기 배터리 팩의 전원을 공급받은 상기 히터 저항 소자의 발열에 의해 개방되도록 제어하는 MCU; 를 포함할 수 있다.
상기 퓨즈 개방 FET는, 상기 히터 저항 소자의 타단과 연결되는 드레인단, 상기 전류 검출 저항 소자의 일단과 연결되는 상기 소스단, 상기 MCU와 연결된 상기 게이트단을 통해 상기 퓨즈 개방 출력 신호를 입력 받을 수 있다.
상기 배터리 팩의 전류 값은, 상기 배터리 팩의 일 전극 단자와 상기 전류 검출 저항 소자 및 상기 소스단을 연결하는 회로 경로 상의 흐르는 전류로부터 측정될 수 있다.
상기 MCU는, 상기 전류 검출 저항 소자를 통해 상기 배터리 팩의 전류를 실시간 검출하여 상기 배터리 팩의 실시간 검출 전류 값을 생성하고, 생성된 상기 실시간 검출 전류 값이 미리 저장된 상기 최소 발열 전류 값 미만의 값을 갖는지 모니터링하며, 상기 실시간 검출 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 미만의 값을 갖는 경우, 상기 히터 저항 소자가 발열하기 위한 조건이 충족되지 않는다고 판단하고, 상기 게이트단으로 상기 퓨즈 개방 출력 신호의 출력을 중단할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 방법은, 배터리 셀의 영구 손상(Permanent Failure) 발생 시 상기 배터리 팩의 전류 값을 검출하는 배터리 팩 전류 값 검출 단계; 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 미리 저장된 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는지 판단하는 제1 발열 조건 충족 여부 판단 단계; 상기 발열 조건 충족 여부 판단 단계에서 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는 경우, 히터 저항 소자의 발열 조건이 성립되었다고 판단하고, 퓨즈 개방 출력 신호를 생성하여 퓨즈 개방 FET의 게이트단의 입력 신호로 출력하는 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력 단계; 및 상기 퓨즈 개방 출력 신호를 입력 받는 상기 퓨즈 개방 FET가 상기 배터리 팩의 전원과 도통되고, 상기 히터 저항 소자가 상기 퓨즈 개방 FET에 의해 상기 전원을 공급 받아 발열하며, 상기 발열에 의해 퓨즈를 개방되도록 제어하는 퓨즈 개방 단계; 포함할 수 있다.
상기 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력 단계 이전에, 상기 배터리 팩의 전압 값을 검출하는 배터리 팩 전압 값 검출 단계; 및 검출된 상기 배터리 팩의 전압 값이 미리 저장된 상기 히터 저항 소자가 상기 퓨즈를 개방하기 위해 필요한 최소한의 배터리 팩의 전원의 전압 값인 최소 발열 전압 값 이상의 값을 갖는지 판단하는 제2 발열 조건 충족 여부 판단 단계; 더 포함하며, 상기 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력 단계는, 상기 제2 발열 조건 충족 여부 판단 단계에서 검출된 상기 배터리 팩의 전압 값이 상기 최소 발열 전압 값 이상의 값을 가지며, 상기 제1 발열 조건 충족 여부 판단 단계에서 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는 경우, 상기 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력할 수 있다.
상기 배터리 팩의 전류를 실시간 검출하여 상기 배터리 팩의 실시간 검출 전류 값을 생성하는 실시간 검출 전류 값 생성 단계; 상기 실시간 검출 전류 값이 미리 저장된 상기 최소 발열 전류 값 미만의 값을 갖는지 모니터링 하는 발열 조건 미충족 여부 모니터링 단계; 및 상기 발열 조건 여부 모니터링 단계에서 상기 실시간 검출 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 미만의 값을 갖는 경우, 상기 히터 저항 소자가 발열하기 위한 조건이 충족되지 않는다고 판단하고, 상기 게이트단으로 상기 퓨즈 개방 출력 신호의 출력을 중단하는 퓨즈 개방 출력 신호 출력 중단 단계; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치 및 방법은, 배터리 팩 영구 손상 발생시 히터 저항이 퓨즈를 개방시킬 수 있는 충분한 발열 동작을 수행할 수 있는 전원을 배터리 팩이 공급할 수 있는 상태인지를 판단하기 위해 배터리 팩을 대상으로 측정된 전류 값과 미리 저장된 최소 발열 전류 값을 사용하므로, 퓨즈가 개방되지 않고 히터 저항만 발열하여 히터 저항 주변의 소자들이 타거나 녹는 문제점을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치를 나타내는 예시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치를 나타내는 예시도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 방법을 나타내는 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 전기 에너지를 저장하고, 저장된 전기 에너지를 제공할 수 있다. 이러한 배터리 팩은 충전 및 방전 가능한 복수 개의 배터리 셀들을 포함할 수 있다.
또한, 배터리 팩은 소정의 개수의 배터리 셀들로 구성된 배터리 모듈로 이루어질 수 있다. 즉, 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함할 수 있으므로, 복수 개의 배터리 셀들을 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 배터리 모듈들이 배터리 팩을 구성하는 경우, 각각의 배터리 모듈은 배터리나 부하 등의 스펙(specification)에 부합되도록 직렬 및/또는 병렬 방식의 다양한 방법을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 복수 개의 배터리 셀들이 배터리 모듈을 구성하는 경우, 각각의 배터리 셀은 직렬 및/또는 병렬 방식의 다양한 방법을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 배터리 셀의 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리 셀의 종류로는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등을 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치의 이해를 돕기 위해 도 1을 참조하여 종래의 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치의 설계 기술에 대하여 설명한다.
1. 종래의 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치.
도 1은 종래의 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치를 나타내는 예시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치(100)는 배터리 팩(110), 퓨즈(120), 히터 저항 소자(130), 퓨즈 개방 FET (140), 전류 검출 저항 소자(150) 및 MCU(160)을 포함하여 구성된다.
배터리 팩(110)은 복수 개의 배터리 셀(111: 111a, 111b, 111n)들을 포함하여 구성될 수 있다.
퓨즈(120)는 배터리 팩(110)의 충/방전 전류가 흐르는 회로 경로상에 접속하도록 적어도 하나가 접속된다.
히터 저항 소자(130)는 퓨즈 개방 FET(140)의 동작에 의해 배터리 팩(110)의 전원을 공급받으면, 발열하여 퓨즈(120)를 개방한다.
퓨즈 개방 FET(140)는 MCU(160)로부터 퓨즈 개방 출력 신호가 입력되는 동안 의 히터 저항 소자(130)에 배터리 팩(110)의 전원을 공급한다.
전류 검출 저항 소자(150)는 MCU(160)가 배터리 팩(110)의 충/방전 전류가 흐르는 회로 상의 전류 값을 검출하기 위해 접속된다.
MCU(160)는 배터리 팩(110)의 영구 손상 감지시 배터리 팩(110)의 전원의 상태가 히터 저항 소자(130)의 충분한 발열이 가능한 에너지를 공급할 수 있는 상태인지를 판단하기 위해 배터리 팩(110)의 전압 값을 측정하고, 측정된 배터리 팩(110)의 전압 값이 미리 저장된 최소 발열 전압 값 이상의 값이 갖는지 판단한다.
측정된 배터리 팩(110)의 전압 값이 미리 저장된 최소 발열 전압 값 이상의 값을 갖는 경우, MCU(160)는 배터리 팩(110)의 전원의 상태를 히터 저항 소자(130)의 충분한 발열이 가능한 에너지를 공급할 수 있는 상태라고 판단하고, 퓨즈 개방 출력 신호를 생성하여 퓨즈 개방 FET(140)로 출력한다. 여기서 MCU(160)는 배터리 팩(110)의 저장된 에너지가 고갈되거나 퓨즈(120)가 개방되기 전까지 퓨즈 개방 출력 신호를 퓨즈 개방 FET(140)로 출력한다.
상기 도 1을 참조하여 자세히 설명된 종래의 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치(100)는 히터 저항 소자(130)의 변화되는 저항 값을 고려하지 않는다. 히터 저항 소자(130)의 저항 값은 배터리 팩(110)을 구성하는 복수 개의 배터리 셀(111)들의 각각 연결하는 금속 소자(metal plate), 각각의 배터리 셀과 금속 소자의 접합부, PCB에 형성된 금속 패턴, 퓨즈(120)의 내부 저항 값 및 퓨즈 개방 FET(140)의 내부 저항 값 등의 히터 저항 소자(130)의 주변 소자들의 상태에 영향을 받아 일정한 저항 값을 유지하지 못하고 변화된다. 배터리 팩(110)으로부터 전원을 공급 받은 히터 저항 소자(130)의 변화되는 저항 값에 의해 퓨즈(120)를 개방할 만큼의 충분한 발열을 발생시키지 못하는 경우, 퓨즈(120)는 개방될 수 없고, 발열에 의해 히터 저항 소자(130)의 주변의 소자들이 타거나 녹는 문제가 발생한다.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치.
하기 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치의 이해를 돕기 위해 다음과 같이 용어를 정의한다.
본 발명의 실시 예에 따른 퓨즈 개방 출력 신호는 MCU(260)가 배터리 팩(210)의 영구 손상을 감지한 후, 퓨즈 개방 FET(240)와 배터리 팩(210)의 전원이 서로 도통되도록 제어하는 신호이다.
더욱 상세하게는, 퓨즈 개방 FET(240)는 퓨즈 개방 출력 신호가 입력되는 동안 배터리 팩(210)의 전원을 히터 저항 소자(230)에 공급할 수 있다. 퓨즈 개방 FET(240)는 MCU(260)로부터 퓨즈 개방 출력 신호의 입력이 중단되면, 배터리 팩(210)의 전원과 전기적으로 개방되어 배터리 팩(210)의 전원을 히터 저항 소자(230)에 공급할 수 없다.
본 발명의 실시 예에 따른 최소 발열 전압 값은 히터 저항 소자(230)가 퓨즈(220)를 개방하기 위해 발열에 필요한 최소한의 배터리 팩(210)의 전원의 전압 값을 의미한다.
본 발명의 실시 예에 따른 최소 발열 전류 값은 히터 저항 소자(230)가 퓨즈(220)를 개방하기 위해 발열에 필요한 최소한의 배터리 팩(210)의 전원의 전류 값을 의미한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치는 최소 발열 전압 값 또는 최소 발열 전류 값이 미리 저장된 기억 소자를 포함할 수 있다. 여기서 기억 소자는 MCU(260) 내에 롬 또는 램을 의미할 수 있으며, MCU(260)와 별도의 소자로 구성될 수 있음은 자명하다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치를 나타내는 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치(200)는 배터리 팩(210), 퓨즈(220), 히터 저항 소자(230), 퓨즈 개방 FET(240), 전류 검출 저항 소자(250) 및 MCU(260)을 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 팩(210)은 복수 개의 배터리 셀(211: 211a, 211b, 211n)들을 포함하여 구성될 수 있다.
퓨즈(220)는 배터리 팩(110)의 충/방전 전류가 흐르는 회로 경로상에 접속하도록 적어도 하나가 접속될 수 있다.
히터 저항 소자(230)의 일단은 퓨즈(220)와 연결되며, 타단은 퓨즈 개방 FET(240)의 드레인단(241)과 연결될 수 있다.
또한, 히터 저항 소자(230)는 퓨즈 개방 FET(240)을 통해 배터리 팩(210)의 전원이 공급받으며, 공급받은 전원에 의해 발열하고, 발열로 퓨즈(220)를 녹여서 개방시킬 수 있다.
또한, 히터 저항 소자(230)의 저항 값은 상기 도 1을 참조하여 설명된 봐와 같이 고정된 값을 유지하지 못하고 주변 소자들의 상태에 영향을 받아 변화될 수 있다.
퓨즈 개방 FET(240)는 MCU(260)로부터 퓨즈 개방 출력 신호가 입력되는 동안 의 히터 저항 소자(230)에 배터리 팩(210)의 전원을 공급할 수 있다.
또한, 퓨즈 개방 FET(240)는 히터 저항 소자(230)의 타단과 연결되는 드레인단(241), 전류 검출 저항 소자(250)의 일단과 연결되는 소스단(243) 및 MCU(260)와 연결된 게이트단(242)으로 구성될 수 있다.
드레인단(241)은 퓨즈 개방 FET(240)의 게이트단(242)으로 퓨즈 개방 출력 신호가 입력되는 동안 배터리 팩(210)의 전원을 히터 저항 소자(230)로 공급할 수 있다. 게이트단(242)은 MCU(260)로부터 출력되는 퓨즈 개방 출력 신호를 입력 받을 수 있다. 소스단(243)이 전류 검출 저항 소자(250)의 일단과 전기적으로 연결된다.
전류 검출 저항 소자(250)는 배터리 팩(210)의 충/방전 전류가 흐르는 경로 회로 상의 전류 값을 검출하기 위해 접속되며, 일단이 배터리 팩(210) 전극 중 하나의 전극과 전기적으로 연결되고, 타단은 퓨즈 개방 FET(240)의 소스단(243)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전류 검출 저항 소자(250)의 양단은 MCU(260)와 전기적으로 연결될 수 있다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 실시 예에 따른 전류 검출 저항 소자(250)는 퓨즈 개방 FET(240)의 소스단(243)과 전기적으로 연결되어, MCU(260)가 퓨즈 개방 FET(240)로 퓨즈 개방 출력 신호를 출력하는 동안 퓨즈 개방에 사용되는 배터리 팩(210)의 전원의 전류를 전류 검출 저항 소자(250)를 통해 검출할 수 있다.
또한, MCU(260)는 전류 검출 저항 소자(250)를 통해 퓨즈 개방 FET(240)로 퓨즈 개방 출력 신호를 출력하기 전 배터리 팩(210)의 전원의 전류를 검출할 수 있다.
MCU(260)는 전류 검출 저항 소자(250)의 양단과 전기적으로 연결되며, 퓨즈 개방 FET(240)의 게이트단(241)과 전기적으로 연결될 수 있다.
3. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 방법.
다음은 도 3 내지 도 5를 참조하여 MCU(260)가 수행하는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 방법에 대하여 설명한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치(200)의 MCU(260)는 배터리 팩의 영구 손상 발생 시 배터리 팩(210)의 전류 값을 검출하는 배터리 팩 전류 값 검출 단계(S310)를 수행할 수 있다.
그 후, MCU(260)는 배터리 팩 전류 값 검출 단계(S310)에서 검출된 배터리 팩(210)의 전류 값이 미리 저장된 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는지 판단하는 제1 발열 조건 충족 여부 판단 단계(S320)를 수행할 수 있다.
발열 조건 충족 여부 판단 단계(S320)에서 검출된 배터리 팩(210)의 전류 값이 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는 경우, 히터 저항 소자의 발열 조건이 성립되었다고 판단하고, 퓨즈 개방 출력 신호를 생성하여 퓨즈 개방 FET의 게이트단의 입력 신호로 출력하는 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력 단계(S330)를 수행할 수 있다,
그 후, MCU(260)는 퓨즈 개방 출력 신호를 입력 받는 퓨즈 개방 FET(240)가 도통되고, 히터 저항 소자(230)가 도통된 퓨즈 개방 FET(240)에 의해 배터리 팩(210)의 전원을 공급 받아 발열하며, 발열에 의해 퓨즈(220)가 개방되도록 제어하는 퓨즈 개방 단계(S340)를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 MCU(260)는 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력 단계(S330)를 수행하기 이전에 다음과 같은 단계들을 더 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, MCU(260)는 배터리 팩(210)의 전압 값을 검출하는 배터리 팩 전압 값 검출 단계(S311)를 수행할 수 있다.
그 후, MCU(260)는 검출된 배터리 팩(210)의 전압 값이 미리 저장된 최소 발열 전압 값 이상의 값을 갖는지 판단하는 제2 발열 조건 충족 여부 판단 단계(S312)를 수행할 수 있다.
그 후, MCU(260)는 제2 발열 조건 충족 여부 판단 단계(S312)에서 검출된 배터리 팩(210)의 전압 값이 최소 발열 전압 값 이상의 값을 가지며, 제1 발열 조건 충족 여부 판단 단계(S320)에서 검출된 배터리 팩(210)의 전류 값이 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는 경우, 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력 단계(330)를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 방법은 다음과 같은 단계들을 더 포함할 수 있다.
MCU(260)는 배터리 팩(210)의 전류를 실시간 검출하여 배터리 팩(210)의 실시간 검출 전류 값을 생성하는 실시간 검출 전류 값 생성 단계(S350)를 수행할 수 있다.
그 후, MCU(260)는 실시간 검출 전류 값이 미리 저장된 최소 발열 전류 값 미만의 값을 갖는지 모니터링 하는 발열 조건 미충족 여부 모니터링 단계(S360)을 수행할 수 있다.
발열 조건 여부 모니터링 단계(S360)에서 실시간 검출 전류 값이 최소 발열 전류 값 미만의 값을 갖는 경우, 히터 저항 소자(230)가 발열하기 위한 조건이 충족되지 않는다고 판단하고, 퓨즈 개방 FET(240)의 게이트단(242)으로의 퓨즈 개방 출력 신호의 출력을 중단하는 퓨즈 개방 출력 신호 출력 중단 단계(S370)를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 종래의 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치
110: 배터리 팩
111: 복수 개의 배터리 셀
120: 퓨즈
130: 히터 저항 소자
140: 퓨즈 개방 FET
141: 드레인단
142: 게이트단
143: 소스단
150: 전류 검출 저항 소자
160: MCU
200: 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치
210: 배터리 팩
211: 복수 개의 배터리 셀
220: 퓨즈
230: 히터 저항 소자
240: 퓨즈 개방 FET
241: 드레인단
242: 게이트단
243: 소스단
250: 전류 검출 저항 소자
260: MCU

Claims (7)

  1. 배터리 팩의 충/방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 적어도 하나의 퓨즈;
    일단이 상기 퓨즈와 연결되어 발열 시 상기 퓨즈를 개방시키는 히터 저항 소자;
    상기 회로 경로 상에 접속되어 상기 배터리 팩의 전류를 검출하는 전류 검출 저항 소자;
    퓨즈 개방 출력 신호가 입력되면 상기 배터리 팩의 전원과 도통되어 상기 전원을 상기 히터 저항 소자로 인가하는 퓨즈 개방(Fuse blow) FET;
    상기 히터 저항 소자가 상기 퓨즈를 개방하기 위해 필요한 최소한의 배터리 팩의 전원의 전류 값인 최소 발열 전류 값이 미리 저장된 기억 소자; 및
    상기 전류 검출 저항 소자와 연결되고, 상기 퓨즈 개방 FET의 게이트단과 연결되며, 상기 배터리 팩의 영구 손상(Permanent Failure) 발생 시 상기 전류 검출 저항 소자를 통해 상기 배터리 팩의 전류 값을 검출하고, 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 상기 기억 소자에 미리 저장된 상기 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는지 판단하고, 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는 경우, 상기 게이트단으로 상기 퓨즈 개방 출력 신호를 출력하여 상기 퓨즈 개방 FET를 상기 전원과 도통시켜 상기 퓨즈가 상기 배터리 팩의 전원을 공급받은 상기 히터 저항 소자의 발열에 의해 개방되도록 제어하는 MCU; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 퓨즈 개방 FET는,
    상기 히터 저항 소자의 타단과 연결되는 드레인단, 상기 전류 검출 저항 소자의 일단과 연결되는 상기 소스단, 상기 MCU와 연결된 상기 게이트단을 통해 상기 퓨즈 개방 출력 신호를 입력 받는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 배터리 팩의 전류 값은,
    상기 배터리 팩의 일 전극 단자와 상기 전류 검출 저항 소자 및 상기 소스단을 연결하는 회로 경로 상의 흐르는 전류로부터 측정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 MCU는,
    상기 전류 검출 저항 소자를 통해 상기 배터리 팩의 전류를 실시간 검출하여 상기 배터리 팩의 실시간 검출 전류 값을 생성하고, 생성된 상기 실시간 검출 전류 값이 미리 저장된 상기 최소 발열 전류 값 미만의 값을 갖는지 모니터링하며, 상기 실시간 검출 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 미만의 값을 갖는 경우, 상기 히터 저항 소자가 발열하기 위한 조건이 충족되지 않는다고 판단하고, 상기 게이트단으로 상기 퓨즈 개방 출력 신호의 출력을 중단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 장치.
  5. 배터리 셀의 영구 손상(Permanent Failure) 발생 시 상기 배터리 팩의 전류 값을 검출하는 배터리 팩 전류 값 검출 단계;
    검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 미리 저장된 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는지 판단하는 제1 발열 조건 충족 여부 판단 단계;
    상기 발열 조건 충족 여부 판단 단계에서 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는 경우, 히터 저항 소자의 발열 조건이 성립되었다고 판단하고, 퓨즈 개방 출력 신호를 생성하여 퓨즈 개방 FET의 게이트단의 입력 신호로 출력하는 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력 단계; 및
    상기 퓨즈 개방 출력 신호를 입력 받는 상기 퓨즈 개방 FET가 상기 배터리 팩의 전원과 도통되고, 상기 히터 저항 소자가 상기 퓨즈 개방 FET에 의해 상기 전원을 공급 받아 발열하며, 상기 발열에 의해 퓨즈를 개방되도록 제어하는 퓨즈 개방 단계; 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력 단계 이전에, 상기 배터리 팩의 전압 값을 검출하는 배터리 팩 전압 값 검출 단계; 및
    검출된 상기 배터리 팩의 전압 값이 미리 저장된 상기 히터 저항 소자가 상기 퓨즈를 개방하기 위해 필요한 최소한의 배터리 팩의 전원의 전압 값인 최소 발열 전압 값 이상의 값을 갖는지 판단하는 제2 발열 조건 충족 여부 판단 단계; 더 포함하며,
    상기 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력 단계는, 상기 제2 발열 조건 충족 여부 판단 단계에서 검출된 상기 배터리 팩의 전압 값이 상기 최소 발열 전압 값 이상의 값을 가지며, 상기 제1 발열 조건 충족 여부 판단 단계에서 검출된 상기 배터리 팩의 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 이상의 값을 갖는 경우, 상기 퓨즈 개방 출력 신호 생성 및 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 배터리 팩의 전류를 실시간 검출하여 상기 배터리 팩의 실시간 검출 전류 값을 생성하는 실시간 검출 전류 값 생성 단계;
    상기 실시간 검출 전류 값이 미리 저장된 상기 최소 발열 전류 값 미만의 값을 갖는지 모니터링 하는 발열 조건 미충족 여부 모니터링 단계; 및
    상기 발열 조건 여부 모니터링 단계에서 상기 실시간 검출 전류 값이 상기 최소 발열 전류 값 미만의 값을 갖는 경우, 상기 히터 저항 소자가 발열하기 위한 조건이 충족되지 않는다고 판단하고, 상기 게이트단으로 상기 퓨즈 개방 출력 신호의 출력을 중단하는 퓨즈 개방 출력 신호 출력 중단 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 영구 손상 발생시 퓨즈 개방 방법.
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