KR20170132516A - 전류 제한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전류 제한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치는, 배터리 팩과 부하 사이에 직렬 연결되는 퓨즈 양단의 저항값을 측정하는 저항 측정부; 상기 퓨즈와 직렬 연결되는 메인 릴레이와 병렬 연결되는 전류 제한부; 및 상기 저항 측정부에 의해 측정된 저항값을 기초로, 상기 메인 릴레이 및 상기 전류 제한부의 턴온 및 턴오프를 개별적으로 제어하는 제어부;를 포함한다. 이에 따라, 퓨즈가 퇴화됨에 따라 퓨즈 양단의 저항값이 증가하는 경우, 퓨즈에 흐르는 전류의 크기를 차등적으로 감소시키는 것이 가능하다.

Description

전류 제한 장치 및 방법{CURRENT LIMITING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 전류 제한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리와 부하 사이에 흐르는 전류의 크기를 제한하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 이차 전지는 복수개가 직렬 또는 병렬로 연결되어 배터리 팩을 구성할 수 있다. 배터리 팩은 전기 자동차 등에 구비되는 전력 공급 시스템의 모터와 같은 부하로 전력을 공급하는데, 배터리 팩과 부하 사이에는 일반적으로 과전류를 차단하기 위한 퓨즈가 연결된다.
퓨즈는 고유의 임계전류값을 가지는데, 임계전류값 이상의 과전류가 퓨즈를 통해 흐르는 경우, 과전류에 의해 발생하는 열로 퓨즈는 용단된다. 퓨즈가 용단되면, 단락 사고 등으로 인한 과전류가 더 이상 퓨즈를 통해 흐르지 못하므로, 전력 공급 시스템의 전자기기나 배선 등을 보호할 수 있다.
한편, 퓨즈는 과전류가 흐르지 않더라도, 시간에 따라 그 내구성이 저하되는 퇴화 현상이 발생할 수 있다. 예컨대, 임계전류값보다 작은 전류가 흐르더라도, 부식이나 외부 충력 등의 다양한 원인으로 인해 퓨즈의 내구성이 점차 저하될 수 있는 것이다. 퇴화가 진행된 퓨즈를 적절한 시기에 교체하지 않으면, 임계전류값 미만의 전류가 흐름에도 불구하고, 퓨즈가 갑자기 끊어질 가능성이 존재한다. 예컨대, 도로를 주행 중인 전기 자동차에 장착된 배터리 팩과 전기 모터 사이의 퓨즈가 끊어지게 되면, 전기 모터의 구동이 불가능하여 자칫 큰 사고로 이어질 수 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 퓨즈의 퇴화 정도에 대한 지표가 되는 퓨즈 양단의 저항값을 기초로, 퓨즈에 흐르는 전류의 크기를 제한할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 전류 제한 장치는, 배터리 팩과 부하 사이에 직렬 연결되는 퓨즈 양단의 저항값을 측정하는 저항 측정부; 상기 퓨즈와 직렬 연결되는 메인 릴레이와 병렬 연결되는 전류 제한부; 및 상기 저항 측정부에 의해 측정된 저항값을 기초로, 상기 메인 릴레이 및 상기 전류 제한부의 턴온 및 턴오프를 개별적으로 제어하는 제어부;를 포함한다.
이 경우, 상기 제어부는, 상기 측정된 저항값과 미리 정해진 기준 저항값을 비교하고, 상기 비교의 결과를 기초로, 상기 메인 릴레이 및 상기 전류 제한부의 턴온 및 턴오프를 개별적으로 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 작은 경우, 상기 메인 릴레이의 턴온을 허용하고, 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 큰 경우, 상기 메인 릴레이를 턴오프할 수 있다.
또한, 상기 전류 제한부는 적어도 하나의 전류 제한 모듈을 포함한다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 미리 정해진 허용값보다 작은 경우, 상기 적어도 하나의 전류 제한 모듈 중 적어도 하나를 턴온할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전류 제한 모듈 각각은, 상호 직렬 연결되는 저항 소자 및 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 구현예에 따라, 상기 전류 제한부는, 상호 직렬 연결되는 제1 저항 소자 및 제1 스위칭 소자를 포함하는 제1 전류 제한 모듈; 및 상호 직렬 연결되는 제2 저항 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하는 제2 전류 제한 모듈;를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 저항 소자의 저항값은 상기 제2 저항 소자의 저항값보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는, 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 상기 허용값보다 작은 제1 비교값보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자를 턴온하고, 상기 제2 스위칭 소자를 턴오프할 수 있다. 반면, 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 상기 제1 비교값보다 크고 상기 허용값보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자를 턴오프하고, 상기 제2 스위칭 소자를 턴온할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 상기 허용값보다 큰 경우, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 턴오프할 수 있다.
또한, 상기 측정된 저항값에 대응하는 레벨의 경고 신호를 단계적으로 출력하는 경고부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전기 자동차는, 전술한 전류 제한 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 전류 제한 방법은, 전술한 전류 제한 장치에 의해 수행되는 것으로서, 상기 측정된 저항값을 미리 정해진 기준 저항값을 비교하는 단계; 상기 측정된 저항값에서 미리 정해진 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 작은 경우, 상기 메인 릴레이를 턴온하는 단계; 및 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 큰 경우, 상기 메인 릴레이를 턴오프하는 단계;를 포함한다.
이 경우, 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 미리 정해진 허용값보다 작은 경우, 상기 전류 제한부에 포함된 적어도 하나의 스위칭 소자를 턴온하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 전류 제한 모듈은, 상호 직렬 연결되는 제1 저항 소자 및 제1 스위칭 소자를 포함하는 제1 전류 제한 모듈; 및 상호 직렬 연결되는 제2 저항 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하는 제2 전류 제한 모듈;을 포함하되, 상기 제1 저항 소자의 저항값이 상기 제2 저항 소자의 저항값보다 작을 수 있다. 이 경우, 상기 전류 제한부에 포함된 적어도 하나의 스위칭 소자를 턴온하는 단계는, 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 상기 허용값보다 작은 제1 비교값보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자를 턴온하고 상기 제2 스위칭 소자를 턴오프하는 단계; 및 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 상기 제1 비교값보다 크고 상기 허용값보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자를 턴오프하고 상기 제2 스위칭 소자를 턴온하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 상기 허용값보다 큰 경우, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자를 턴오프하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정된 저항값에 대응하는 레벨의 경고 신호를 단계적으로 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 퓨즈의 퇴화 정도에 대한 지표가 되는 퓨즈 양단의 저항값을 기초로, 퓨즈에 흐르는 전류의 크기를 제한할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 전류 제한 장치의 기능적 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치를 구비한 전력 공급 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 9는 도 2에 도시된 전류 제한 장치가 메인 릴레이 및 전류 제한부를 제어하는 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 10 내지 도 11은 도 5에 도시된 전류 제한 장치가 메인 릴레이 및 전류 제한부를 제어하는 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 전류 제한 장치에 의해 수행되는 전류 제한 방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 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.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전류 제한 장치(100)의 기능적 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전류 제한 장치(100)는 메인 릴레이(110), 저항 측정부(120), 전류 제한부(130) 및 제어부(150)를 포함한다. 구현예에 따라, 전류 제한 장치(100)는 경고부(140)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
메인 릴레이(110)는 배터리 팩과 부하 사이에 연결될 수 있다. 보다 상세하게는, 메인 릴레이(110)는 배터리 팩과 부하 사이의 전류 경로 상에 퓨즈와 직렬로 연결된다. 예컨대, 메인 릴레이(110)의 일단과 타단은 각각 배터리 팩의 양극 단자와 퓨즈의 일단에 연결될 수 있다. 이 경우, 퓨즈의 타단은 부하에 연결될 수 있다. 반대로, 퓨즈의 일단과 타단은 각각 배터리 팩의 양극 단자와 메인 릴레이(110)의 일단에 연결될 수 있다. 이 경우, 메인 릴레이(110)의 타단은 부하에 연결될 수 있다.
퓨즈는 낙뢰나 단락 등과 같은 상황으로 인한 과전류가 배터리 팩과 부하 사이에 흐르는 것을 방지하는 구성이다. 이러한 퓨즈는 고유의 임계전류값을 가지는데, 임계전류값 이상의 크기를 가지는 전류인 과전류가 흐를 경우, 과전류에 의해 발생하는 열에 의해 용단된다. 퓨즈의 용단 전에 퓨즈를 사이에 두고 서로 연결되었던 두 전기 회로는, 퓨즈의 용단 후에는 상호 전기적으로 분리된 상태로 전환된다.
한편, 메인 릴레이(110)는 후술할 제어부(150)로부터 제공되는 제어 신호에 의해 선택적으로 턴온 또는 턴오프되는 것이 가능한 전기 소자이다.
저항 측정부(120)는 퓨즈 양단의 저항값을 측정한다. 이를 위해, 저항 측정부(120)는 적어도 하나의 전류 센서 및 전압 센서를 포함하도록 구성될 수 있다.
저항 측정부(120)에 포함된 전압 센서가 하나인 경우, 전압 센서는 퓨즈의 양단에 병렬 연결될 수 있다. 이 경우, 저항 측정부(120)는 전압 센서에 의해 측정된 전압값을 전류 센서에 의해 측정된 전류값으로 나누어, 퓨즈 양단의 저항값을 측정하는 것이 가능하다.
저항 측정부(120)에 포함된 전압 센서가 둘인 경우, 두 전압 센서 중 어느 하나의 일단은 퓨즈의 일단에 연결되고, 나머지 전압 센서의 일단은 퓨즈의 타단에 연결될 수 있다. 이때, 두 전압 센서의 타단은 배터리 팩의 음극 단자와 같은 공통의 노드에 연결될 수 있다. 이 경우, 저항 측정부(120)는 두 전압 센서에 의해 측정된 두 전압값 간의 차이값을 전류 센서에 의해 측정된 전류값으로 나누어, 퓨즈 양단의 저항값을 측정할 수 있다. 다만, 저항 측정부(120)에 대한 전술한 설명은 예시적인 것이며, 퓨즈의 저항값을 측정할 수 있는 공지의 다양한 구조를 가질 수 있다.
구현예에 따라, 저항 측정부(120)는 증폭부를 더 포함할 수 있다. 퓨즈가 소형인 경우, 퓨즈 양단에 인가되는 전압이 매우 작을 수 있다. 이 경우, 저항 측정부(120)는 증폭부를 이용하여 퓨즈 양단의 전압을 증폭하고, 증폭된 전압을 이용하여 퓨즈 양단의 저항값을 측정할 수 있다. 증폭부는 연산 증폭기 등을 이용하여 구현되는 것일 수 있다.
전술한 바와 같이, 퓨즈는 고유의 임계전류값보다 큰 전류인 과전류가 순간적으로 유입되지 않더라도, 시간에 따라 그 내구성이 저하되는 퇴화 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 임계전류값 미만의 전류가 흐름에도 불구하고, 퓨즈가 갑자기 용단되어 전기 설비나 사람에게 큰 위험을 끼칠 수 있다. 본 발명에 따른 전류 제한 장치(100)는 전류 제한부(130)에 대한 제어를 통해, 상기 문제를 방지하고자 한다.
전류 제한부(130)는 퓨즈를 통해 흐르는 전류를 제한하는 기능을 담당한다. 이러한 전류 제한부(130)는 적어도 하나 이상의 전류 제한 모듈을 포함할 수 있는데, 각각의 전류 제한 모듈은 메인 릴레이(110)와 병렬 연결될 수 있다. 전류 제한부(130)의 구조와 동작에 대해서는 이하 도 2 내지 11을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
제어부(150)는 메인 릴레이(110), 저항 측정부(120), 전류 제한부(130) 및 경고부(140)와 결합되어, 전류 제한 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(150)는 실시간 또는 주기적으로 퓨즈 양단의 저항값을 모니터링한다. 구체적으로, 제어부(150)는 저항 측정부(120)에 의해 측정된 퓨즈 양단의 저항값을 모니터링하여, 퓨즈 양단의 저항값이 미리 정해진 기준 저항값에 도달하거나 초과하는지 판단할 수 있다.
제어부(150)는 저항 측정부(120)에 의해 측정된 저항값(이하, '퓨즈 저항값'이라고 칭함)을 기초로, 메인 릴레이(110) 및 적어도 하나의 전류 제한부(130)의 턴온 및 턴오프를 개별적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(150)는 퓨즈 저항값과 미리 정해진 기준 저항값을 비교할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 퓨즈 저항값이 기준 저항값에 도달하였는지 여부 및 퓨즈 저항값과 기준 저항값 간의 차이를 연산할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 비교의 결과를 기초로, 메인 릴레이(110) 및 전류 제한부(130) 각각이 턴온되거나 턴오프되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(150)는 퓨즈 저항값과 기준 저항값 간의 차이를 기초로, 메인 릴레이(110)와 전류 제한부(130) 중 어느 하나를 턴온하고 나머지를 턴오프할 수 있다. 다른 예로, 제어부(150)는 퓨즈 저항값과 기준 저항값 간의 차이를 기초로, 메인 릴레이(110)와 전류 제한부(130)를 모두 턴온하거나 모두 턴오프할 수 있다.
구현예에 따라, 제어부(150)는 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 작은 경우, 메인 릴레이(110)의 턴온을 허용할 수 있다. 여기서, 기준 저항값은 퓨즈의 상태가 정상이라고 신뢰할 수 있는 최소 저항값으로서, 실험을 통해 미리 정해지는 것일 수 있다. 즉, 퓨즈 저항값이 기준 저항값보다 작은 상태에서는, 퓨즈에 임계전류값 미만의 전류가 흐르더라도 퓨즈는 비정상적으로 끊어지지 않는다.
반면, 제어부(150)는 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 큰 경우, 메인 릴레이(110)를 턴오프할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 메인 릴레이(110)의 턴온을 차단할 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 퓨즈 양단에 대해 측정된 저항값과 기준 저항값 간의 차이에 따라, 전류 제한부(130)에 포함된 적어도 하나의 전류 제한 모듈을 선택적으로 턴온할 수 있다.
바람직하게는, 제어부(150)는 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 미리 정해진 허용값보다 작은 경우, 전류 제한부(130)에 포함된 적어도 하나의 전류 제한 모듈을 턴온할 수 있다.
경고부(140)는 퓨즈 저항값에 대응하는 레벨의 경고 신호를 출력할 수 있다. 구체적으로, 경고부(140)에 의해 출력되는 경고 신호는 시각적 또는 청각적 신호일 수 있다. 예컨대, 경고부(140)는 경고등, 디스플레이 및 스피커 중 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있고, 퓨즈 저항값이 기준 저항값을 초과하는 경우 소정의 경고등의 색상이나 점멸 주기를 변경하거나, 디스플레이를 통해 경고 이미지를 표시할 수 있으며, 또는 스피커를 통해 경고 음향을 출력할 수 있다.
바람직하게는, 경고부(140)는 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 증가할수록 경고 신호의 강도를 단계적으로 증가시킬 수 있다. 일 예로, 경고부(140)는 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 증가할수록 경고 음향의 크기를 상향 조절할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 퓨즈(F)의 교체가 필요한 상황임을 신속히 파악할 수 있다.
전술한 제어부(150)는 하드웨어적으로, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
한편, 도 1에는 구성요소들 중 어느 하나가 적어도 하나의 연결 라인을 통해 다른 하나와 연결되는 것으로 도시되어 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 전류 제한 장치(100)의 구성요소들 간의 실제적인 구현은, 도 1에 도시된 연결 라인에 의해 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다.
또한, 도 1에 도시된 전류 제한 장치(100)의 구성요소들 중 일부는 전류 제한 장치(100)로부터 생략될 수 있다. 따라서, 전류 제한 장치(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 적은 구성요소들을 가지거나, 위에서 열거되지 않은 추가적인 구성요소를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 전류 제한 장치(100)는 이와 결합되는 배터리 팩에 포함되는 형태로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 전류 제한 장치(100)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전류 제한 장치(100)를 포함하는 배터리 팩은, 에너지 저장 시스템이나 전기 자동차 등과 같은 중대형 장치에 장착 가능하도록 구현될 수 있다.
도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치(100)를 구비한 전력 공급 시스템(1)을 개략적으로 나타낸 도면이다.
우선 도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 공급 시스템(1)은 배터리 팩(10), 부하(20), 퓨즈(F), 전류 제한 장치(100)를 포함할 수 있다. 도 2에는 퓨즈(F)가 전류 제한 장치(100)와는 별도로 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 전류 제한 장치(100)는 퓨즈(F)까지 포함하도록 구성될 수도 있다.
배터리 팩(10)은 양극과 음극을 구비하며, 양극과 음극은 각각 부하(20)의 양단에 전기적으로 연결 가능하도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 모듈(11)들을 포함할 수 있는데, 이 경우 어느 한 배터리 모듈(11)은 다른 배터리 모듈(11)과 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다. 퓨즈(F)와 메인 릴레이(110)는 상호 직렬 연결되며, 배터리 팩(10)과 부하(20) 간의 전류 경로 상에 배치될 수 있다.
저항 측정부(120)는 퓨즈(F)의 양단에 병렬 연결되어, 퓨즈 저항값을 측정할 수 있다. 저항 측정부(120)에 의해 측정된 퓨즈 저항값을 나타내는 신호는 제어부(150)로 제공될 수 있다. 제어부(150)는 저항 측정부(120)로부터 제공되는 신호를 기초로, 퓨즈 저항값의 변화를 모니터링할 수 있다.
전류 제한부(130)는 메인 릴레이(110)의 양단에 병렬 연결될 수 있다. 구체적으로, 전류 제한부(130)는 적어도 하나 이상의 전류 제한 모듈(131)을 포함하며, 각각의 전류 제한 모듈(131)은 메인 릴레이(110)에 병렬 연결되도록 구성될 수 있다.
도 2는 전류 제한부(130)에 포함된 전류 제한 모듈(131)이 n(n은 2 이상의 자연수)개인 경우를 예시한다. 각각의 전류 제한 모듈(131)은 상호 직렬 연결되는 저항 소자(R) 및 스위칭 소자(S)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 전류 제한 모듈(131a)은 제1 저항 소자(Ra) 및 제1 스위칭 소자(Sa)를 포함할 수 있다. 이때, 어느 한 전류 제한 모듈(131)에 포함된 저항 소자의 저항값은 나머지 전류 제한 모듈(131)에 포함된 저항 소자의 저항값과는 상이할 수 있다. 일 예로, 제1 저항 소자(Ra)로부터 제n 저항 소자(Rn)을 향하는 순서로 각각의 저항값은 작아질 수 있다. 즉, n개의 저항 소자들은 Ra < Rb < .... < Rn의 관계를 가지도록 구성될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 이하의 도 3 및 도 4에서는 전류 제한부(130)에 포함된 전류 제한 모듈(131)이 2개인 것으로 가정하기로 한다.
제어부(150)는 퓨즈 저항값을 기초로, 메인 릴레이(110) 및 전류 제한부(130)에 포함된 스위칭 소자들(Sa~Sn)의 턴온 및 턴오프를 개별적으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(150)는 메인 릴레이(110) 및 전류 제한부(130)에 포함된 각각의 스위칭 소자와 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 동시에 또는 별개로, 제어부(150)는 퓨즈 저항값에 대응하는 신호를 경고부(140)로 제공할 수 있다. 이에, 경고부(140)는 퓨즈 저항값에 대응하는 레벨의 경고 신호를 외부로 출력할 수 있다.
도 3은 도 2와 비교할 때, 퓨즈(F) 및 메인 릴레이(110)가 배터리 팩(10)과 DC-DC 컨버터(30) 사이에 연결되고, DC-DC 컨버터(30)는 DC 부하(20a)와 연결된다는 점에서 차이점이 있다. DC-DC 컨버터(30)는 메인 릴레이(110)의 일단과 배터리 팩(10)의 음극 사이에 연결될 수 있다. DC-DC 컨버터(30)는 배터리 팩(10)으로부터 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 DC 부하(20a)로 공급한다.
도 4는 도 2와 비교할 때, 퓨즈(F), 메인 릴레이(110) 및 전류 제한 장치(100)가 배터리 팩(10)과 DC-AC 인버터(40) 사이에 배치되고, DC-AC 인버터(40)는 AC 부하(20b)와 연결된다는 점에서 차이점이 있다. DC-AC 인버터(40)는 메인 릴레이(110)의 일단과 배터리 팩(10)의 음극 사이에 연결될 수 있다. DC-AC 인버터(40)는 배터리 팩(10)으로부터 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환한 후 AC 부하(20b)로 공급한다.
도 5는 도 2와 비교할 때, 전류 제한부(130)에 포함되는 전류 제한 모듈(132)의 구성이 도 2 내지 4의 전류 제한 모듈(131)과는 상이하다. 구체적으로, 각각의 전류 제한 모듈(132)은 복수개의 저항 소자 및 단일의 스위칭 소자를 포함하도록 구성될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 각각의 전류 제한 모듈(132)에 포함되는 저항 소자는 2개인 것으로 가정한다.
도 5를 참조하면, 제1 전류 제한 모듈(132a)은 일단이 메인 릴레이(110)의 일단에 공통 연결되는 두 저항 소자(Ra1, Ra2) 및 일단이 메인 릴레이(110)의 타단에 연결되는 제1 스위칭 소자(S1)를 포함한다. 제1 스위칭 소자(S1)는 메인 릴레이(110)의 타단을 제1 전류 제한 모듈(132)에 포함된 두 저항 소자(Ra1, Ra2) 중 어느 하나의 타단에 전기적으로 연결할 수 있다. 또는, 제1 스위칭 소자(S1)는 메인 릴레이(110)의 타단으로부터 두 저항 소자(Ra1, Ra2)를 모두 전기적으로 분리할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 전류 제한 모듈(132b)은 일단이 메인 릴레이(110)의 일단에 공통 연결되는 두 저항 소자(Rb1, Rb2) 및 일단이 메인 릴레이(110)의 타단에 연결되는 제2 스위칭 소자(S2)를 포함한다. 제2 스위칭 소자(S2)는 메인 릴레이(110)의 타단을 제2 전류 제한 모듈(131)에 포함된 두 저항 소자(Rb1, Rb2) 중 어느 하나의 타단에 전기적으로 연결할 수 있다. 또는, 제2 스위칭 소자(S2)는 메인 릴레이(110)의 타단으로부터 두 저항 소자(Rb1, Rb2)를 모두 전기적으로 분리할 수 있다. 이 경우, 제1 전류 제한 모듈(132a) 및 제2 전류 제한 모듈(132b)에 포함된 총 4개의 저항 소자들은 서로 다른 저항값을 가질 수 있다. 예컨대, Ra1 < Ra2 < Rb1 < Rb2의 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
구현예에 따라, 전류 제한부(130)는 도 2 등에 도시된 전류 제한 모듈(131) 및 도 5에 도시된 전류 제한 모듈(132)을 각각 하나 이상씩 포함하도록 구성될 수도 있다.
도 6 내지 도 9는 도 2에 도시된 전류 제한 장치(100)가 메인 릴레이(110) 및 전류 제한부(130)를 제어하는 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 이해를 돕기 위해, 도 2에 도시된 전류 제한 장치(100)의 전류 제한부(130)에 두 개의 전류 제한 모듈(131)인 제1 전류 제한 모듈(131a) 및 제2 전류 제한 모듈(131b)이 포함된 경우를 기준으로 설명하기로 한다. 제1 전류 제한 모듈(131a)에 포함된 저항 소자(Ra)의 저항값이 제2 전류 제한 모듈(131b)에 포함된 저항 소자(Rb)의 저항값보다 작은 것으로 가정한다.
우선 도 6은 퓨즈 저항값이 기준 저항값 미만인 경우의 동작을 보여준다. 즉, 도 6은 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 작은 경우, 전류 제한 장치(100)에 의해 수행되는 동작을 예시한다. 전술한 바와 같이, 퓨즈 저항값이 기준 저항값보다 작은 경우는 퓨즈(F)의 기능이 정상적인 상태를 의미한다. 이 경우, 제어부(150)는 메인 릴레이(110)의 턴온을 허용할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 차량의 MCU(Micro Control Unit) 등으로부터 부하(20)에 대한 전력 공급 요청을 수신 시, 메인 릴레이(110)의 턴온을 명령하는 제어신호를 출력할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 전류 제한부(130)에 포함된 두 스위칭 소자(Sa, Sb)의 턴오프를 명령하는 제어신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(10)으로부터 출력되는 전류(I1)가 퓨즈(F)와 메인 릴레이(110)를 거쳐 부하(20)에 공급될 수 있다.
한편, 퓨즈 저항값이 기준 저항값을 초과하는 경우, 제어부(150)는 메인 릴레이(110)의 턴온을 차단할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 퓨즈 저항값이 기준 저항값보다 크면, 차량의 MCU(Micro Control Unit) 등으로부터 부하(20)에 대한 전력 공급 요청이 수신되더라도, 메인 릴레이(110)가 계속 턴오프되도록 유지할 수 있다.
도 7은 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 제1 비교값보다 작은 경우의 동작을 예시한다. 제1 비교값은 미리 정해진 허용값보다는 작은 값일 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 제1 전류 제한 모듈(131a)을 턴온하고, 제2 전류 제한 모듈(131b)을 턴오프할 수 있다. 구체적으로, 제어부(150)는 제1 전류 제한 모듈(131a)의 스위칭 소자(Sa)의 턴온을 명령하는 제어신호 및 제2 전류 제한 모듈(131b)의 스위칭 소자(Sb)의 턴오프를 명령하는 제어신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 두 저항 소자(Ra, Rb) 중에서 제1 전류 제한 모듈(131a)의 저항 소자(Ra)만이 메인 릴레이(110)의 양단에 전기적으로 연결되는 회로가 형성될 수 있다. 저항 소자(Ra)에 전류가 흐르는 경우, 제1 전류 제한 모듈(131a)의 저항 소자(Ra)의 양단에 전압이 인가되므로, 도 7의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I2)은 도 6의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I1)보다 작을 수 있다.
도 8은 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 제1 비교값보다 크고 제2 비교값보다 작은 경우의 동작을 예시한다. 제2 비교값은 전술한 허용값보다는 작은 값일 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 제1 전류 제한 모듈(131a)을 턴오프하고, 제2 전류 제한 모듈(131b)을 턴온할 수 있다. 구체적으로, 제어부(150)는 제1 전류 제한 모듈(131a)의 스위칭 소자(Sa)의 턴오프를 명령하는 제어신호 및 제2 전류 제한 모듈(131b)의 스위칭 소자(Sb)의 턴온을 명령하는 제어신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 두 저항 소자(Ra, Rb) 중에서 제2 전류 제한 모듈(131b)의 저항 소자(Rb)만이 메인 릴레이(110)의 양단에 전기적으로 연결되는 회로가 형성될 수 있다. 이때, 제2 전류 제한 모듈(131b)에 포함된 저항 소자(Rb)의 저항값이 제1 전류 제한 모듈(131a)에 포함된 저항 소자(Ra)의 저항값보다 크므로, 도 8의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I3)은 도 7의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I2)보다 작아질 수 있다.
도 9는 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 제3 비교값보다 작은 경우의 동작을 예시한다. 제3 비교값은 제1 비교값보다 작은 값일 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 제1 전류 제한 모듈(131a) 및 제2 전류 제한 모듈(131b)을 모두 턴온할 수 있다. 구체적으로, 제어부(150)는 제1 전류 제한 모듈(131a)의 스위칭 소자(Sa)의 턴온을 명령하는 제어신호 및 제2 전류 제한 모듈(131b)의 스위칭 소자(Sb)의 턴온을 명령하는 제어신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 두 저항 소자(Ra, Rb)가 동시에 메인 릴레이(110)의 양단에 전기적으로 연결되는 회로가 형성될 수 있다. 이 경우, 상호 병렬 연결되는 두 저항 소자(Ra, Rb)는 단일의 합성 저항을 형성하게 되는데, 합성 저항의 저항값은 두 저항 소자(Ra, Rb)의 저항값 중 더 작은 것보다 작으므로, 도 9의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I4)은 도 7의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I2) 및 도 8의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I3)보다 크고, 도 6의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I1)보다 작을 수 있다.
한편, 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 허용값을 초과하는 경우, 제어부(150)는 메인 릴레이(110)의 턴오프를 명령하는 제어신호를 출력함을 물론이고, 두 스위칭 소자(Sa, Sb)의 턴오프를 명령하는 제어신호를 출력할 수 있다.
도 6 내지 9를 참조하여 전술한 바에 따르면, 전류 제한 장치(100)는 메인 릴레이(110)의 턴온이 차단된 상태에서, 퓨즈 저항값과 기준 저항값 간의 차이에 따라, 두 스위칭 소자(Sa, Sb)의 턴온 및 턴오프를 개별적으로 제어함으로써, 총 4(=22)가지의 전류 제한 모드를 구현할 수 있다. 결과적으로, 퓨즈(F)의 퇴화도에 비례하는 관계를 가지는 퓨즈 저항값에 따라, 퓨즈(F)에 흐르는 전류의 크기를 차등적으로 제한하는 것이 가능하다. 즉, 퓨즈(F)의 퇴화도가 높을수록, 퓨즈(F)에 흐르는 전류값을 줄이거나 퓨즈(F)에 전류가 흐르지 못하도록 할 수 있다.
물론, 전류 제한 장치(100)에 포함된 전류 제한 모듈(131)의 개수가 m개(m은 자연수)인 경우, 전류 제한 장치(100)는 최대 2m가지의 전류 제한 모드를 구현할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
도 10 및 도 11은 도 5에 도시된 전류 제한 장치(100)가 메인 릴레이(110) 및 전류 제한부(130)를 제어하는 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 이해를 돕기 위해, 제1 전류 제한 모듈(132a) 및 제2 전류 제한 모듈(132b)에 포함된 4개의 저항 소자들의 저항값은 Ra1 < Ra2 < Rb1 < Rb2라고 가정한다.
먼저 도 10은 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 제4 비교값보다 작은 경우의 동작을 예시한다. 제4 비교값은 전술한 허용값보다는 작은 값일 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 제1 스위칭 소자(S1)가 제1 저항 소자(Ra1)에 연결되도록 하는 제어신호를 출력하고, 제2 스위칭 소자(S2)가 제3 및 제4 저항 소자(Rb1, Rb2)와 분리되도록 하는 제어신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 4개의 저항 소자 중에서 제1 저항 소자(Ra1)만이 메인 릴레이(110)의 양단에 전기적으로 연결되는 회로가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 전류 제한 모듈(132a)의 제1 저항 소자(Ra1)의 양단에 전압이 인가되므로, 도 11의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I5)은 도 6의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I1)보다 작을 수 있다.
도 11은 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 제4 비교값보다 크고 제5 비교값보다 작은 경우의 동작을 예시한다. 제5 비교값은 허용값보다는 작은 값일 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 제1 스위칭 소자(S1)가 제2 저항 소자(Ra2)에 연결되도록 하는 제어신호를 출력하고, 제2 스위칭 소자(S2)가 제3 및 제4 저항 소자(Rb1, Rb2)와 분리되도록 하는 제어신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 4개의 저항 소자 중에서 제2 저항 소자(Ra2)만이 메인 릴레이(110)의 양단에 전기적으로 연결되는 회로가 형성될 수 있다. 제2 저항 소자(Ra2)의 저항값이 제1 저항 소자(Ra1)의 저항값보다 크므로, 도 11의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I6)은 도 10의 퓨즈(F)에 흐르는 전류값(I5)보다 작을 수 있다.
비록 도시하지는 않았으나, 퓨즈 저항값이 기준 저항값 미만인 경우, 도 6을 참조하여 전술한 바와 유사하게, 제어부(150)는 메인 릴레이(110)의 턴온을 허용할 수 있다. 또한, 도 5의 전류 제한 장치(100)는 전류 제한 모듈(132)별로 총 3가지의 연결 동작이 가능하므로, 총 9(=32)가지의 전류 제한 모드를 구현할 수 있다. 물론, 전류 제한 장치(100)에 포함된 전류 제한 모듈(132)의 개수가 p개(p은 3 이상의 자연수)인 경우, 전류 제한 장치(100)는 최대 3p가지의 전류 제한 모드를 구현할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
도 12는 본 발명에 따른 전류 제한 장치(100)에 의해 수행되는 전류 제한 방법을 보여주는 순서도이다.
단계 S1210에서, 전류 제한 장치(100)는 퓨즈(F) 양단의 저항값을 측정한다. 이어, 단계 S1220에서, 전류 제한 장치(100)는 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 작은지 판단할 수 있다. 구체적으로, 전류 제한 장치(100)는 퓨즈 저항값과 미리 정해진 기준 저항값을 비교하여, 퓨즈 저항값과 기준 저항값 간의 차이값을 연산할 수 있다. 단계 S1220의 결과값이 'YES'인 경우 단계 S1230이 수행될 수 있다. 반면, 단계 S1220의 결과값이 'NO'인 경우 단계 S1240이 수행될 수 있다.
단계 S1230에서, 전류 제한 장치(100)는 메인 릴레이(110)의 턴온을 허용할 수 있다. 메인 릴레이(110)의 턴온이 허용된 상태에서, 차량의 MCU 등으로부터 부호로의 전력 공급 요청을 수신 시, 제어부(150)는 메인 릴레이(110)의 턴온을 명령하는 제어신호를 출력할 수 있다.
단계 S1240에서, 전류 제한 장치(100)는 적어도 메인 릴레이(110)를 턴오프할 수 있다. 즉, 전류 제한 장치(100)는 메인 릴레이(110)의 턴오프를 명령하는 제어신호를 출력할 수 있다.
단계 S1250에서, 전류 제한 장치(100)는 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값이 미리 정해진 허용값보다 작은지 판단할 수 있다. 단계 S1250의 결과값이 'YES'인 경우 단계 S1260이 수행될 수 있다. 반면, 단계 S1250의 결과값이 'NO'인 경우 단계 S1270이 수행될 수 있다.
단계 S1260에서, 전류 제한 장치(100)는 퓨즈 저항값에서 기준 저항값을 뺀 값의 크기에 따라, 전류 제한부(130)에 포함된 스위칭 소자 중 적어도 하나의 턴온을 명령하는 제어신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 퓨즈(F)에 흐르는 전류의 크기가 제한될 수 있다.
단계 S1270에서, 전류 제한 장치(100)는 전류 제한부(130)에 포함된 모든 스위칭 소자의 턴오프를 명령하는 제어신호를 출력할 수 있다.
단계 S1280에서, 전류 제한 장치(100)는 퓨즈 저항값에 대응하는 레벨의 경고 신호를 단계적으로 출력할 수 있다. 한편, 도 12에는 단계 S1280이 단계 S1220 내지 S1270보다 후행하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 예컨대, 단계 S1280는 단계 S1210 이후에 수행되는 것일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
또한, 이상에서 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 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
1: 전력 공급 시스템
F: 퓨즈
10: 배터리 팩
100: 전류 제한 장치
110: 메인 릴레이
120: 저항 측정부
130: 전류 제한부
131, 132: 전류 제한 모듈
140: 경고부
150: 제어부

Claims (15)

  1. 배터리 팩과 부하 사이에 직렬 연결되는 퓨즈 양단의 저항값을 측정하는 저항 측정부;
    상기 퓨즈와 직렬 연결되는 메인 릴레이와 병렬 연결되는 전류 제한부; 및
    상기 저항 측정부에 의해 측정된 저항값을 기초로, 상기 메인 릴레이 및 상기 전류 제한부의 턴온 및 턴오프를 개별적으로 제어하는 제어부;를 포함하는, 전류 제한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 저항값과 미리 정해진 기준 저항값을 비교하고, 상기 비교의 결과를 기초로, 상기 메인 릴레이 및 상기 전류 제한부의 턴온 및 턴오프를 개별적으로 제어하는, 전류 제한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 작은 경우, 상기 메인 릴레이의 턴온을 허용하고,
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 큰 경우, 상기 메인 릴레이를 턴오프하는, 전류 제한 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류 제한부는 적어도 하나의 전류 제한 모듈을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 미리 정해진 허용값보다 작은 경우, 상기 적어도 하나의 전류 제한 모듈 중 적어도 하나를 턴온하는, 전류 제한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 제한 모듈 각각은,
    상호 직렬 연결되는 저항 소자 및 스위칭 소자를 포함하는, 전류 제한 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전류 제한부는,
    상호 직렬 연결되는 제1 저항 소자 및 제1 스위칭 소자를 포함하는 제1 전류 제한 모듈; 및
    상호 직렬 연결되는 제2 저항 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하는 제2 전류 제한 모듈;를 포함하되,
    상기 제1 저항 소자의 저항값은 상기 제2 저항 소자의 저항값보다 작은, 전류 제한 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 상기 허용값보다 작은 제1 비교값보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자를 턴온하고, 상기 제2 스위칭 소자를 턴오프하며,
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 상기 제1 비교값보다 크고 상기 허용값보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자를 턴오프하고, 상기 제2 스위칭 소자를 턴온하는, 전류 제한 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 상기 허용값보다 큰 경우, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 턴오프하는, 전류 제한 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 측정된 저항값에 대응하는 레벨의 경고 신호를 단계적으로 출력하는 경고부;를 더 포함하는, 전류 제한 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전류 제한 장치;
    를 포함하는, 전기 자동차.
  11. 배터리 팩과 부하 사이에 직렬 연결되는 퓨즈 양단의 저항값을 측정하는 저항 측정부; 및 상기 퓨즈와 직렬 연결되는 메인 릴레이와 병렬 연결되는 전류 제한부;를 포함하는 장치가 상기 퓨즈에 흐르는 전류를 제한하는 방법에 있어서,
    상기 측정된 저항값과 미리 정해진 기준 저항값을 비교하는 단계;
    상기 측정된 저항값에서 미리 정해진 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 작은 경우, 상기 메인 릴레이를 턴온하는 단계; 및
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 큰 경우, 상기 메인 릴레이를 턴오프하는 단계;를 포함하는, 전류 제한 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 미리 정해진 허용값보다 작은 경우, 상기 전류 제한부에 포함된 적어도 하나의 스위칭 소자를 턴온하는 단계;를 더 포함하는, 전류 제한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전류 제한 모듈은, 상호 직렬 연결되는 제1 저항 소자 및 제1 스위칭 소자를 포함하는 제1 전류 제한 모듈; 및 상호 직렬 연결되는 제2 저항 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하는 제2 전류 제한 모듈;을 포함하되, 상기 제1 저항 소자의 저항값이 상기 제2 저항 소자의 저항값보다 작고,
    상기 전류 제한부에 포함된 적어도 하나의 스위칭 소자를 턴온하는 단계는,
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 0보다 크고 상기 허용값보다 작은 제1 비교값보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자를 턴온하고 상기 제2 스위칭 소자를 턴오프하는 단계; 및
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 상기 제1 비교값보다 크고 상기 허용값보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자를 턴오프하고 상기 제2 스위칭 소자를 턴온하는 단계;를 포함하는, 전류 제한 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 측정된 저항값에서 상기 기준 저항값을 뺀 값이 상기 허용값보다 큰 경우, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자를 턴오프하는 단계;를 더 포함하는, 전류 제한 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 측정된 저항값에 대응하는 레벨의 경고 신호를 단계적으로 출력하는 단계;를 더 포함하는, 전류 제한 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008193776A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0121502Y1 (ko) * 1994-03-24 1998-10-01 김흥근 특별고압 간이수전설비의 전원결상 경보장치
JP2008193776A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置

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