KR20180006178A - Apparatus and method for measuring current using fuse - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an apparatus and a method for measuring a current by using a fuse. The apparatus for measuring a current by using a fuse according to an embodiment of the present invention comprises: a fuse blocking an overcurrent of a battery pack consisting of at least one battery module; and a control part measuring a voltage applied to both ends of a fuse and calculating a charge/discharge current of a battery by using the measured voltage based on the temperature of the fuse. Therefore, the apparatus reduces the volume and costs of a battery separation unit.

Description

퓨즈를 이용한 전류 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING CURRENT USING FUSE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and method for measuring a current using a fuse,

본 발명은 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 기존의 배터리 분리 유닛(BDU, Battery Disconnect Unit)에서 배터리의 전압 값을 측정하기 위해 사용되는 션트(Shunt) 저항을 이용할 필요 없이, 배터리 팩의 과전류를 차단하기 위해 보호 목적으로 사용하는 퓨즈의 저항을 이용하여 배터리 팩의 전류를 측정함으로써, 배터리 분리 유닛의 부피를 줄이고 가격을 감소시킬 수 있는 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring a current using a fuse, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for measuring a current using a fuse without using a shunt resistor used for measuring a voltage value of a battery in a conventional battery separating unit (BDU) And more particularly, to a current measuring apparatus and method using a fuse capable of reducing the volume and reducing the cost of the battery separating unit by measuring the current of the battery pack using a resistance of a fuse used for protection purposes.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 또는 가정용 또는 산업용으로 이용되는 중대형 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등에 보편적으로 응용되고 있다.Secondary batteries having high electrical properties such as high energy density and high ease of application according to the product group can be used not only as a portable device but also as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HV), a hybrid vehicle (ESS) and uninterruptible power supply (UPS) systems using medium to large batteries for industrial use.

이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.Such a secondary battery is not only a primary advantage that the use of fossil fuel can be drastically reduced, but also produces no by-products resulting from the use of energy, and thus is attracting attention as a new energy source for enhancing environmental friendliness and energy efficiency.

2차 전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 형태로 사용되어 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.The secondary battery may not necessarily be realized by a battery of a portable terminal or the like. However, as described above, a battery applied to an electric vehicle, an energy storage source, or the like generally has a plurality of unit secondary battery cells Thus increasing the suitability for high capacity environments.

*이와 같이 복수 개 집합되는 형태로 사용되는 경우, 과전류가 흐르는 등의 동작 이상이 발생했을 경우 과열에 의하여 단위 셀이 부풀어서 파손되는 등의 문제가 생길 수 있어, 항상 각 개별 셀의 전압, 온도 등의 여러 상태 값들을 측정 및 모니터링 하여 단위 셀에 과충전 또는 과방전이 인가되는 것을 방지해야 한다는 점이 고려되어야 한다. In the case where a plurality of cells are assembled in this manner, when an operation abnormality such as an overcurrent occurs, the unit cells may be swollen and broken due to overheating, so that the voltage, temperature It should be considered that the overcharging or overdischarge should be prevented from being applied to the unit cell.

이를 위해 과충전 또는 과방전이 인가되는 것을 방지하기 위한 배터리 분리 유닛(BDU, Battery Disconnect Unit)이 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System) 내에 구비된다. 일반적으로 자동차의 배터리 분리 유닛은 션트 저항, 퓨즈, 릴레이, 전류 센서 및 프리차지 회로 등이 포함되며, 보통 1~5개의 퓨즈, 2개 이상의 전류 센서, 3개 이상의 릴레이로 구성이 되어 배터리 팩의 부속 부품 중 타 배터리 부품에 비해 큰 비중을 차지하고 있다. 특히 배터리 분리 유닛 내에서 배터리의 전압을 측정하기 위해 사용되는 션트 저항의 경우 가격적, 크기적으로 큰 부분을 차지하고 있기 때문에 배터리의 고효율화 및 고 에너지 밀도화에 악영향을 끼치게 된다.To this end, a battery disconnection unit (BDU) for preventing overcharge or overdischarge is provided in the battery management system (BMS). Generally, the battery separator unit of a car includes shunt resistor, fuse, relay, current sensor and pre-charge circuit. It is usually composed of 1 to 5 fuses, 2 or more current sensors and 3 or more relays. Among the attached parts, it occupies a larger proportion than other battery parts. Particularly, the shunt resistor used for measuring the voltage of the battery in the battery separating unit occupies a large portion in terms of cost and size, and thus has an adverse effect on high efficiency and high energy density of the battery.

따라서, 배터리의 효율 및 에너지밀도 개선을 위해 배터리의 소형화가 필수적인 만큼 배터리 분리 유닛에서 션트 저항이 가지고 있는 부피적, 가격적 단점을 보완해야 할 필요성이 있다.Therefore, in order to improve the efficiency and energy density of the battery, it is necessary to compensate for the volumetric and price disadvantages of the shunt resistor in the battery separating unit as the miniaturization of the battery is essential.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0123981호Korean Patent Publication No. 10-2013-0123981

본 발명의 목적은, 종래의 배터리 분리 유닛에서 배터리 팩의 전류 값을 측정하기 위해 사용되는 션트 저항을 이용할 필요 없이, 배터리의 과전류로부터 부하를 보호하기 위해 사용되는 퓨즈의 저항을 이용하여 배터리 팩의 전류를 측정함으로써, 배터리 분리 유닛의 부피를 줄이고 비용 절감이 가능한 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a battery separating apparatus and a battery separating method of a battery separating and discharging apparatus capable of detecting a current value of a battery pack using a resistance of a fuse used for protecting a load from an overcurrent of a battery, A current measuring apparatus and method using a fuse capable of reducing the volume and cost of a battery separating unit by measuring a current are provided.

본 발명의 일 실시예에 따른, 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치는, 하나 이상의 배터리 모듈들로 이루어진 배터리 팩의 과전류를 차단하는 퓨즈; 및 상기 퓨즈의 양단에 걸리는 전압을 측정하고, 측정된 상기 전압 및 상기 퓨즈의 온도에 기반하여 상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 제어부를 포함하여 구성된다.According to an embodiment of the present invention, an apparatus for measuring a current using a fuse includes: a fuse for blocking an overcurrent of a battery pack including one or more battery modules; And a control unit for measuring a voltage applied to both ends of the fuse and calculating a charging and discharging current of the battery based on the measured voltage and the temperature of the fuse.

상기 전류 측정 장치는, 상기 퓨즈의 양단에 걸리는 전압을 증폭하는 증폭부;를 포함할 수 있으며, 상기 제어부는, 상기 증폭부를 통해 증폭된 상기 퓨즈의 전압에 기반하여 상기 배터리의 충방전 전류를 산출할 수 있다.The current measuring device may include an amplifying unit for amplifying a voltage across both ends of the fuse and the control unit may calculate a charging and discharging current of the battery based on a voltage of the fuse amplified through the amplifying unit can do.

상기 전류 측정 장치는, 상기 퓨즈의 온도를 측정하는 온도 센싱부;를 포함할 수 있으며, 상기 제어부는, 상기 온도 센싱부를 통해 측정된 상기 퓨즈의 온도에 대응하는 상기 퓨즈의 저항 값을 이용하여 상기 배터리의 충방전 전류를 산출할 수 있다.The current measuring device may include a temperature sensing unit for measuring a temperature of the fuse and the control unit may control the current sensing unit using the resistance value of the fuse corresponding to the temperature of the fuse measured through the temperature sensing unit, The charge / discharge current of the battery can be calculated.

상기 증폭부는, 하나 이상의 연산증폭기(Operating Amplifier)를 포함할 수 있다.The amplification unit may include one or more operational amplifiers.

본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 방법은, 퓨즈의 전압을 측정하는 단계; 및 제어부가 상기 전압 및 상기 퓨즈의 온도에 기반하여 배터리의 충방전 전류를 산출하는 단계를 포함하여 구성된다.A method of measuring a current using a fuse according to an embodiment of the present invention includes: measuring a voltage of a fuse; And a control unit calculating a charging / discharging current of the battery based on the voltage and the temperature of the fuse.

상기 전류 측정 방법은, 증폭부가 상기 퓨즈의 전압을 증폭하는 단계;를 포함할 수 있으며, 상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 단계는, 상기 제어부가 상기 증폭부를 통해 증폭된 상기 퓨즈의 전압에 기반하여 배터리의 충방전 전류를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The current measuring method may include amplifying a voltage of the fuse by an amplifying unit, and the step of calculating a charging / discharging current of the battery may include calculating a charging / discharging current based on a voltage of the fuse amplified through the amplifying unit And calculating a charging / discharging current of the battery.

상기 전류 측정 방법은, 온도 센싱부가 상기 퓨즈의 온도를 측정하는 단계;를 포함할 수 있으며, 상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 단계는, 상기 제어부가 상기 온도 센싱부를 통해 측정된 상기 퓨즈의 온도에 대응하는 상기 퓨즈의 저항 값을 이용하여 상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The current measuring method may include a step of measuring a temperature of the fuse by a temperature sensing unit, and the step of calculating a charging / discharging current of the battery may include calculating a charging / discharging current of the battery based on a temperature of the fuse measured through the temperature sensing unit And calculating a charging / discharging current of the battery using the resistance value of the fuse corresponding to the charging / discharging current of the battery.

상기 증폭부는 하나 이상의 연산증폭기를 포함할 수 있다.The amplification unit may include one or more operational amplifiers.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기존의 배터리 분리 유닛에서 배터리의 전압 값을 측정하기 위해 사용되었던 션트 저항을 이용할 필요 없이, 배터리 팩의 과전류를 차단하기 위해 보호 목적으로 사용하는 퓨즈의 저항을 이용하여 배터리 팩의 전류를 측정함으로써, 배터리 분리 유닛의 부피를 줄이고 비용을 감소시킬 수 있는 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a resistance of a fuse used for protection purposes is used to cut an overcurrent of a battery pack without using a shunt resistor used for measuring a voltage value of the battery in a conventional battery separating unit By measuring the current of the battery pack, it is possible to provide a current measuring apparatus and method using a fuse capable of reducing the volume and cost of the battery separating unit.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치가 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2은 션트 저항 및 퓨즈를 포함하는 종래의 전류 측정 소자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 소자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a schematic view of an electric vehicle to which a current measuring apparatus using a fuse according to an embodiment of the present invention can be applied.
2 is a schematic view of a conventional current measuring device including a shunt resistor and a fuse.
3 is a schematic view illustrating a current measuring device using a fuse according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a current measuring apparatus using a fuse according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a current measurement method using a fuse according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Further, the term "part" in the description means a unit for processing one or more functions or operations, which may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치가 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic view of an electric vehicle to which a current measuring apparatus using a fuse according to an embodiment of the present invention can be applied.

도 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치가 전기 자동차(1)에 적용된 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치는 전기 자동차 이외에도 가정용 또는 산업용 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등 이차 전지가 적용될 수 있는 분야라면 어떠한 기술 분야라도 적용될 수 있다.1, an electric current measuring device using a fuse according to an embodiment of the present invention is applied to an electric vehicle 1, but the electric current measuring device using a fuse according to an embodiment of the present invention is applicable to home electric appliances Or a secondary battery such as an industrial energy storage system (ESS) or an uninterruptible power supply (UPS) system can be applied to any technology field.

전기 자동차(1)는 배터리(10), BMS(Battery Management System, 20), ECU(Electronic Control Unit, 30), 인버터(40) 및 모터(50)를 포함하여 구성될 수 있다The electric vehicle 1 may include a battery 10, a battery management system (BMS) 20, an ECU (Electronic Control Unit) 30, an inverter 40 and a motor 50

배터리(10)는 모터(50)에 구동력을 제공하여 전기 자동차(1)를 구동시키는 전기 에너지원이다. 배터리(10)는 모터(50) 및/또는 내연 기관(미도시)의 구동에 따라 인버터(40)에 의해 충전되거나 방전될 수 있다.The battery 10 is an electric energy source that drives the electric vehicle 1 by providing a driving force to the motor 50. [ The battery 10 can be charged or discharged by the inverter 40 in accordance with the driving of the motor 50 and / or the internal combustion engine (not shown).

여기서, 배터리(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다.Here, the type of the battery 10 is not particularly limited and may be a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, a nickel zinc battery, or the like.

또한, 배터리(10)는 복수의 전지 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 전지 팩으로 형성된다. 그리고, 이러한 전지 팩이 하나 이상 구비되어 배터리(10)를 형성할 수도 있다.The battery 10 is formed of a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series and / or in parallel. At least one such battery pack may be provided to form the battery 10.

BMS(20)는 배터리(10)의 상태를 추정하고, 추정한 상태 정보를 이용하여 배터리(10)를 관리한다. 예컨대, 배터리(10)의 잔존 용량(State Of Charging; SOC), 잔존 수명(State Of Health; SOH), 최대 입출력 전력 허용량, 출력 전압 등 배터리(10) 상태 정보를 추정하고 관리한다. 그리고, 이러한 상태 정보를 이용하여 배터리(10)의 충전 또는 방전을 제어하며, 나아가 배터리(10)의 교체 시기 추정도 가능하다. The BMS 20 estimates the state of the battery 10 and manages the battery 10 using the estimated state information. For example, estimates and manages state information of the battery 10 such as a state of charge (SOC) of the battery 10, a state of health (SOH), a maximum input / output power allowable amount, and an output voltage. By using this state information, it is possible to control the charging or discharging of the battery 10, and furthermore, to estimate the replacement time of the battery 10.

BMS(20)는 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치(도 4의 100)를 포함하거나 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치에 연결되어 동작할 수 있다. BMS(20)는 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치(100)에 포함된 퓨즈를 이용하여 배터리의 충방전 전류 값을 측정할 수 있으며, 이를 바탕으로 배터리(10)의 저전압 및 과전압 상태와 같은 동작 이상 상태를 판단할 수 있다.The BMS 20 may include a fuse-based current measuring device (100 of FIG. 4) according to an embodiment of the present invention or may be connected to a current measuring device using a fuse. The BMS 20 can measure the charging / discharging current value of the battery using the fuse included in the current measuring apparatus 100 using the fuse. Based on the charging / discharging current value of the battery, the BMS 20 can detect an operation abnormal condition such as a low voltage and an overvoltage state Can be determined.

ECU(30)는 전기 자동차(1)의 상태를 제어하는 전자적 제어 장치이다. 예컨대, 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 속도 등의 정보에 기초하여 토크 정도를 결정하고, 모터(50)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다.The ECU 30 is an electronic control device for controlling the state of the electric vehicle 1. [ For example, it determines the degree of torque based on information such as an accelerator, a break, and a speed, and controls the output of the motor 50 to match the torque information.

또한, ECU(30)는 BMS(20)에 의해 배터리(10)가 충전 또는 방전될 수 있도록 인버터(40)에 제어 신호를 보낸다.The ECU 30 also sends a control signal to the inverter 40 so that the battery 10 can be charged or discharged by the BMS 20.

인버터(40)는 ECU(30)의 제어 신호에 기초하여 배터리(10)가 충전 또는 방전되도록 한다.The inverter 40 causes the battery 10 to be charged or discharged based on the control signal of the ECU 30. [

모터(50)는 배터리(10)의 전기 에너지를 이용하여 ECU(30)로부터 전달되는 제어 정보(예컨대, 토크 정보)에 기초하여 전기 자동차(1)를 구동한다.The motor 50 drives the electric vehicle 1 based on control information (for example, torque information) transmitted from the ECU 30 using the electric energy of the battery 10.

이하에서는 도2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치 및 방법에 대해서 설명하도록 한다.Hereinafter, an apparatus and method for measuring a current using a fuse according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG.

도 2은 션트 저항 및 퓨즈를 포함하는 종래의 전류 측정 소자를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a schematic view of a conventional current measuring device including a shunt resistor and a fuse.

도 2를 참조하면, 종래의 전류 측정 소자에서는 전류를 측정하기 위해 션트 저항(170)에 전류가 흐를 때 발생하는 션트 저항(170) 양단의 전위차를 연산 증폭기(Operating Amplifier)와 같은 증폭부(120)를 통해 증폭시킨 후, 제어부(140)에서 배터리(150)의 충방전 전류를 측정한다. 2, in the conventional current measuring device, a potential difference between both ends of a shunt resistor 170, which is generated when a current flows through a shunt resistor 170 for measuring a current, is amplified by an amplifier 120 such as an operational amplifier And then the control unit 140 measures the charging / discharging current of the battery 150.

예를 들면, 100u옴의 션트 저항(170)에 10A의 전류가 흐르면 옴의 법칙(V = I*R)에 의해 1mV의 전위차가 발생하며, 이를 증폭부(120)에 기 설정된 게인(gain)값을 곱한 만큼 증폭되어 출력된다. 반대로 출력 전압이 4.5V인 경우 기 설정된 게인(gain)값으로 나눠주면 0.045V라는 전위차를 알 수 있고, 옴의 법칙(V = I*R)에 의해 450A가 흐른다는 것을 알 수 있다.For example, when a current of 10 A is applied to the shunt resistor 170 of 100 u ohm, a potential difference of 1 mV is generated by the Ohm's law (V = I * R), and this causes a predetermined gain to the amplifier 120, Is multiplied by a value and output. Conversely, when the output voltage is 4.5V, the potential difference of 0.045V can be known by dividing by the predetermined gain value, and 450A flows due to the Ohm's law (V = I * R).

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 소자를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a schematic view illustrating a current measuring device using a fuse according to an embodiment of the present invention.

도 3를 참조하면, 션트 저항(170)을 이용하지 않고 배터리의 과전류로부터 회로를 보호하기 위해 사용되는 퓨즈(110)로 대체하여, 퓨즈(110)의 양단에 인가되는 전위차를 증폭부(120)를 통해 증폭시켜 제어부(140)를 통해 배터리(150)의 충방전 전류를 측정한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치에 대해서는 이하 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.3, the potential difference applied to both ends of the fuse 110 may be replaced with the fuse 110 used for protecting the circuit from the overcurrent of the battery without using the shunt resistor 170, And the charging / discharging current of the battery 150 is measured through the control unit 140. FIG. A current measuring apparatus using a fuse according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a schematic view of a current measuring apparatus using a fuse according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치(100)은 퓨즈(110), 증폭부(120), 온도 센싱부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.4, an apparatus 100 for measuring current using a fuse according to an exemplary embodiment of the present invention includes a fuse 110, an amplifier 120, a temperature sensing unit 130, and a controller 140, .

도 4에 도시된 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 4에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부가, 변경 또는 삭제 될 수 있다.The fuse-based current measuring device 100 shown in FIG. 4 is according to an embodiment, and the components thereof are not limited to the embodiment shown in FIG. 4, and may be added, changed or deleted as necessary .

퓨즈를 이용한 전류 측정 장치(100)는 배터러의 전압을 측정하기 위해 설치 했던 션트 저항을 이용하지 않고, 배터리에서 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 사용하는 퓨즈의 저항을 이용하여 배터리의 전압을 측정할 수 있다.The fuse-based current measuring device 100 measures the voltage of the battery using the resistance of the fuse used to prevent the overcurrent from flowing through the battery without using the shunt resistor installed to measure the battery voltage .

퓨즈(110)는 배터리와 부하를 연결할 수 있고 배터리의 과전류가 흐르는 경우 회로를 단락 시켜 과전류로부터 부하를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 퓨즈(110) 자체 내에 있는 저항을 이용하여 션트 저항(170)을 대신하여 배터리의 전압을 측정하는 역할을 수행할 수 있다. The fuse 110 can connect the battery to the load and can short-circuit the battery when an overcurrent flows to protect the load from the overcurrent. In one embodiment, a resistor within the fuse 110 itself may be used to measure the voltage of the battery instead of the shunt resistor 170.

일반적으로 퓨즈(110)의 저항이 션트 저항(170)보다 높다. 일 예로 션트 저항(170)은 100u옴, 퓨즈(110)의 저항은 400u옴일 수 있다. 그러나 이는 증폭부(120)의 기 설정된 값을 제어 함으로써 보완할 수 있다. 예를 들어 퓨즈(110)의 저항이 션트 저항(170) 보다 4배 큰 경우, 증폭부(120)에 기 설정된 값을 1/4배 낮춰줌으로써 보완할 수 있다. 이러한 보정을 통해 퓨즈(100)의 저항을 션트 저항(170)에 대체하여 사용할 수 있다. 이때, 퓨즈(110)는 비슷한 목적으로 각 부품을 연결하는 버스바(Busbar) 또는 전선의 길이에 대한 저항치를 사용할 수 있다.The resistance of the fuse 110 is generally higher than that of the shunt resistor 170. [ For example, the shunt resistor 170 may be 100 u ohms and the fuse 110 may be 400 u ohms. However, this can be compensated by controlling a predetermined value of the amplification unit 120. [ For example, if the resistance of the fuse 110 is four times larger than that of the shunt resistor 170, it can be compensated by lowering the predetermined value by 1/4 times. The resistance of the fuse 100 may be replaced by the shunt resistor 170 through such correction. At this time, the fuse 110 may use a resistance value for a bus bar or a wire to connect each component for a similar purpose.

증폭부(120)는 배터리(150)로부터 퓨즈(110)의 양단에 인가되는 전압을 증폭하는 역할을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 증폭부(120)는 퓨즈(110)에 배터리의 전압이 인가되면 퓨즈(110)의 전압 값을 증폭부(120)에 기 설정된 값에 기반하여 이에 비례하여 퓨즈(110) 전압을 증폭할 수 있다. 이때, 증폭부(120)는 하나 이상의 연산 증폭기(Operating Amplifier)일 수 있다. 증폭부(120)가 하나 이상의 연산 증폭기로 구성되어 있는 경우, 퓨즈(110)의 양단에 전위차를 연산 증폭기에 기 설정되어 있는 게인(gain)값에 비례하여 퓨즈(110)의 전압을 증폭 시킬 수 있다. The amplifying unit 120 may amplify a voltage applied to both ends of the fuse 110 from the battery 150. The amplification unit 120 amplifies the voltage value of the fuse 110 when the voltage of the battery is applied to the fuse 110 by setting the voltage value of the fuse 110 Can be amplified. At this time, the amplification unit 120 may be one or more operational amplifiers. When the amplification unit 120 is constituted by one or more operational amplifiers, the potential difference between both ends of the fuse 110 can be amplified in proportion to the gain value preset in the operational amplifier. have.

온도 센싱부(130)는 퓨즈(110)의 온도를 측정하는 역할을 수행할 수 있다. 일반적으로 퓨즈(110)의 저항은 션트 저항(170)에 비해 온도에 따른 저항편차가 크다. 그러나 일반적으로 자동차 어플리케이션(Application)에서는 2개 이상의 전류센서가 사용되어 하나의 전류센서는 보조의 역할로써 높은 정확성이 요구되지 않는 경우도 있으며, 배터리(150)의 전류 측정은 보호 목적 보다 배터리의 잔존 용량을 계산하기 위한 소프트웨어 적인 부분이 크기 때문에, 소프트웨어에 따라 정확성에 대한 요구사항은 변경될 수 있다.The temperature sensing unit 130 may measure the temperature of the fuse 110. In general, the resistance of the fuse 110 is larger than that of the shunt resistor 170 in resistance variation with temperature. Generally, however, in automotive applications, two or more current sensors are used so that one current sensor may not be required to be highly accurate due to its secondary role, and the current measurement of the battery 150 may require a residual battery Because the software portion of computing the capacity is large, the requirements for accuracy may vary depending on the software.

일 실시예에서, 온도 센싱부(130)를 통해 퓨즈(110)의 온도를 측정하고, 측정된 퓨즈(110)의 온도 값을 제어부(140)에 전달함으로써, 제어부(140)에서 온도 센싱부(130)에서 측정된 퓨즈(110)의 온도 값을 바탕으로 퓨즈(110)의 저항 값을 산출 할 수 있도록 정보를 제공 할 수 있다.In one embodiment, the temperature of the fuse 110 is measured through the temperature sensing unit 130, and the temperature value of the measured fuse 110 is transmitted to the control unit 140, 130 may measure the resistance value of the fuse 110 on the basis of the temperature value of the fuse 110.

제어부(140)는 퓨즈(110)의 양단에 걸리는 전압을 측정하고, 측정된 전압 및 퓨즈(110)의 온도에 기반하여 배터리(150)의 충방전 전류를 산출할 수 있다. 제어부(140)는 퓨즈의 양단에 걸리는 전압을 측정할 수 있다. 일 예로 제어부(140)는 전압 측정기능이 있는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, Micro Controller Unit)일 수 있다. The control unit 140 may measure a voltage applied to both ends of the fuse 110 and may calculate a charging and discharging current of the battery 150 based on the measured voltage and the temperature of the fuse 110. The control unit 140 can measure the voltage across both ends of the fuse. For example, the control unit 140 may be a micro controller unit (MCU) having a voltage measurement function.

제어부(140)는 온도 센싱부(130)에서 측정된 퓨즈의 온도 값을 통해 산출된 퓨즈의 전류를 캘리브레이션 할 수 있다. 제어부(140)는 퓨즈(110)의 저항 값 및 퓨즈(110)의 양단에 걸리는 전압 값에 기반하여 배터리(150)의 충방전 전류를 산출할 수 있으며, 온도 센싱부(130)를 통해 측정된 퓨즈(110)의 온도 값을 바탕으로 퓨즈(110)의 저항 값을 보정해 줌으로써 산출된 배터리(150)의 충방전 전류 값을 캘리브레이션 할 수 있다. 이와 같이, 제어부(140)는 온도 센싱부(130)로부터 측정된 퓨즈(110)의 온도 값을 바탕으로 퓨즈(110)의 저항 값을 산출하고, 산출된 퓨즈(110)의 저항 값과 증폭부(120)을 통해 증폭된 퓨즈(110)의 전압 값에 기반하여 퓨즈(110)를 통해 흐르는 배터리(150)의 충방전 전류를 산출할 수 있다. The control unit 140 may calibrate the current of the fuse calculated through the temperature value of the fuse measured by the temperature sensing unit 130. The control unit 140 may calculate the charging and discharging current of the battery 150 based on the resistance value of the fuse 110 and the voltage value across the fuse 110, The charging / discharging current value of the battery 150 calculated by correcting the resistance value of the fuse 110 based on the temperature value of the fuse 110 can be calibrated. The control unit 140 calculates a resistance value of the fuse 110 based on the temperature value of the fuse 110 measured by the temperature sensing unit 130 and outputs the resistance value of the fuse 110, The charging / discharging current of the battery 150 flowing through the fuse 110 can be calculated based on the voltage value of the fuse 110 amplified through the fuse 110.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치(100)는 배터리(150)의 충방전 전류를 측정하고 과전류 발생시 배터리를 분리하는 배터리 분리 유닛에서 션트 저항(170)을 사용하지 않고, 퓨즈(110)로 배터리의 전류 값을 측정함으로써, 배터리 분리 유닛의 부피를 줄일 수 있고, 션트 저항(170)을 구비함으로 발생하는 비용을 절감하여 배터리 팩의 소형화를 이룰 수 있게 된다.Therefore, the current measuring apparatus 100 using a fuse according to an embodiment of the present invention can measure the charging / discharging current of the battery 150 and use the shunt resistor 170 in the battery separating unit for separating the battery when the overcurrent is generated And the fuse 110 measures the current value of the battery, the volume of the battery separating unit can be reduced, and the cost incurred by having the shunt resistor 170 can be reduced, thereby miniaturizing the battery pack.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a current measurement method using a fuse according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈를 이용한 전류 측정 방법이 시작되면, 먼저 퓨즈의 전압 값을 측정한다(S1100).Referring to FIG. 5, when a current measurement method using a fuse according to an embodiment of the present invention starts, a voltage value of a fuse is measured (S1100).

단계(S1100)에서 측정된 퓨즈의 전압 값은 증폭부를 통해 증폭부에 기 설정된 값에 비례하여 퓨즈의 전압 값을 증폭시키고(S1200), 온도 센싱부를 통해 퓨즈의 온도 값을 측정한다(S1300)The voltage value of the fuse measured in step S1100 amplifies the voltage value of the fuse in proportion to a preset value in the amplifying part through the amplifying part (S1200), and the temperature value of the fuse is measured through the temperature sensing part (S1300)

그리고 나서, 제어부가 온도 센싱부에 의해 측정된 퓨즈의 온도 값을 통해 퓨즈의 저항 값을 산출한다(S1400).Then, the control unit calculates the resistance value of the fuse through the temperature value of the fuse measured by the temperature sensing unit (S1400).

단계(S1100)에서 증폭된 퓨즈의 전압 값과 단계(S1400)에서 산출된 퓨즈의 저항 값에 기반하여 제어부에서 퓨즈의 전류 값을 산출한다(S1500).The control unit calculates the current value of the fuse based on the voltage value of the amplified fuse in step S1100 and the resistance value of the fuse calculated in step S1400 (S1500).

전술한 퓨즈를 이용한 전류 측정 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다The above-described current measurement method using the fuse has been described with reference to the flowcharts shown in the drawings. While the above method has been shown and described as a series of blocks for purposes of simplicity, it is to be understood that the invention is not limited to the order of the blocks, and that some blocks may be present in different orders and in different orders from that shown and described herein And various other branches, flow paths, and sequences of blocks that achieve the same or similar results may be implemented. Also, not all illustrated blocks may be required for the implementation of the methods described herein

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken as limitations. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 퓨즈를 이용한 전류 측정 장치
110: 퓨즈
120: 증폭부
130: 온도 센싱부
140: 제어부
150: 배터리
160: 차량부하
170: 션트 저항100: Current measurement device using fuse
110: Fuse
120:
130: Temperature sensing unit
140:
150: Battery
160: vehicle load
170: Shunt resistance

Claims (8)

하나 이상의 배터리 모듈들로 이루어진 배터리 팩에 연결되어 배터리 팩의 과전류를 차단하는 퓨즈; 및
상기 퓨즈의 양단에 걸리는 전압을 측정하고, 측정된 상기 전압 및 상기 퓨즈의 온도에 기반하여 상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈를 이용한 전류 측정 장치.
A fuse connected to a battery pack made of one or more battery modules to block an overcurrent of the battery pack; And
And a control unit for measuring a voltage applied to both ends of the fuse and calculating a charging and discharging current of the battery based on the measured voltage and the temperature of the fuse.
Current measuring device using fuse.
제1항에 있어서,
상기 퓨즈의 양단에 걸리는 전압을 증폭하는 증폭부;를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 증폭부를 통해 증폭된 상기 퓨즈의 전압에 기반하여 상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈를 이용한 전류 측정 장치.
The method according to claim 1,
And an amplifying unit amplifying a voltage across both ends of the fuse,
Wherein,
And the charging / discharging current of the battery is calculated based on the voltage of the fuse amplified through the amplifying unit.
Current measuring device using fuse.
제1항에 있어서,
상기 퓨즈의 온도를 측정하는 온도 센싱부;를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 온도 센싱부를 통해 측정된 상기 퓨즈의 온도에 대응하는 상기 퓨즈의 저항 값을 이용하여 상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈를 이용한 전류 측정 장치.
The method according to claim 1,
And a temperature sensing unit for measuring a temperature of the fuse,
Wherein,
And the charging / discharging current of the battery is calculated using the resistance value of the fuse corresponding to the temperature of the fuse measured through the temperature sensing unit.
Current measuring device using fuse.
제2항에 있어서,
상기 증폭부는,
하나 이상의 연산증폭기(Operating Amplifier)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈를 이용한 전류 측정 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein,
Characterized in that it comprises at least one operational amplifier (Operating Amplifier)
Current measuring device using fuse.
퓨즈의 전압을 측정하는 단계; 및
제어부가 상기 전압 및 상기 퓨즈의 온도에 기반하여 배터리의 충방전 전류를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈를 이용한 전류 측정 방법.

Measuring a voltage of the fuse; And
And the control unit calculates the charging / discharging current of the battery based on the voltage and the temperature of the fuse.
Current measurement method using fuse.

제5항에 있어서,
증폭부가 상기 퓨즈의 전압을 증폭하는 단계;를 더 포함하며,
상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 단계는,
상기 제어부가 상기 증폭부를 통해 증폭된 상기 퓨즈의 전압에 기반하여 상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈를 이용한 전류 측정 방법.
6. The method of claim 5,
And amplifying the voltage of the fuse by the amplifying unit,
The step of calculating the charging / discharging current of the battery includes:
Discharging current of the battery based on the voltage of the fuse amplified by the amplifying unit,
Current measurement method using fuse.
제5항에 있어서,
온도 센싱부가 상기 퓨즈의 온도를 측정하는 단계;를 더 포함하며,
상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 단계는,
상기 제어부가 상기 온도 센싱부를 통해 측정된 상기 퓨즈의 온도에 대응하는 상기 퓨즈의 저항 값을 이용하여 상기 배터리의 충방전 전류를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈를 이용한 전류 측정 방법.
6. The method of claim 5,
And a temperature sensing unit for measuring a temperature of the fuse,
The step of calculating the charging / discharging current of the battery includes:
Discharging current of the battery using the resistance value of the fuse corresponding to the temperature of the fuse measured through the temperature sensing unit.
Current measurement method using fuse.
제6항에 있어서,
상기 증폭부는,
하나 이상의 연산증폭기(Operating Amplifier)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈를 이용한 전류 측정 방법.The method according to claim 6,
Wherein,
Characterized in that it comprises at least one operational amplifier (Operating Amplifier)
Current measurement method using fuse.
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