KR20190120527A - 과전압 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저항 양단에 인가되는 전압 값이 임계 전압 값에 도달하는 시간에 근거하여 변환된 기울기를 통해 배터리의 과전압을 감지 및 제어함으로써, 보다 신속한 과전압의 감지 및 제어가 가능한 과전압 감지 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

과전압 감지 시스템 및 방법{System and method for detecting of over-voltage}
본 발명은 과전압 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 저항 양단에 인가되는 전압 값이 임계 전압 값에 도달하는 시간에 근거하여 변환된 기울기를 통해 배터리의 과전압을 감지 및 제어함으로써, 보다 신속한 과전압의 감지 및 제어가 가능한 과전압 감지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
근래에는, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 이차 전지 및 이를 포함하는 전자 제품에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 이러한 이차 전지를 포함하는 전자 부품 및 제품들의 경우, 이차 전지의 단락(Short circuit) 및 그로 인한 과전압 등의 고장 문제로 인하여 이상 동작이 발생할 수 있는 문제점이 항상 존재하고 있었다.
최근에는, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 전자 부품 및 제품에 과전압 보호 회로를 적용하곤 하는데, 이러한 과전압 보호 회로는, 과전압이 감지되는 경우, 입력 전압을 차단시킴으로써, 과전압으로 인해 전자 부품 및 제품이 손상되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
다만, 종래의 과전압 보호 회로의 경우, 노이즈 및 일시적인 과전압을 식별하고, 이로 인해, 입력 전압이 차단되는 것을 방지하기 위해 과전압이 감지되고 일정 시간 이후 입력 전압을 차단시키도록 구성되는데, 이러한 과전압 보호 회로의 경우, 전술한 바와 같이 일정한 시간 동안 과전압이 인가되는 것을 허용하므로, 전압 변화량이 급격하게 증가하는 경우, 과전압을 감지하기 이 전에 회로의 단락(Short circuit) 및 과전압 등의 고장 문제가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0137389호
본 발명의 목적은, 저항 양단에 인가되는 전압 값이 임계 전압 값에 도달하는 시간에 근거하여 변환된 기울기를 통해 배터리의 과전압을 감지 및 제어함으로써, 보다 신속한 과전압의 감지 및 제어가 가능한 과전압 감지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 과전압이 감지되는 경우, 배터리 셀의 전압 변화량을 확인함으로써, 과전압 감지 여부가 노이즈에 의한 것인지를 판별하며, 그로 인해, 보다 정확한 과전압의 감지 및 제어가 가능한 과전압 감지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 감지 시스템은, 저항 양단의 전압을 감지하는 감지부, 상기 감지되는 전압값이 임계 전압값에 도달하는 시간을 측정하는 측정부, 상기 측정되는 시간에 근거한 전압 변화량을 기울기로 변환하는 기울기 변환부 및 상기 전압값이 상기 임계 전압값을 초과한 상태로 소정 시간이 경과된 이 후, 과전압 여부를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 소정 시간은, 상기 기울기에 근거하여 가변될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 과전압 감지 시스템은, 상기 과전압 판단 여부에 근거하여 상기 전압을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 감지부는, 상기 저항 양단의 전압 및 배터리 셀의 전압을 감지할 수 있으며, 상기 판단부는, 상기 전압값이 상기 임계 전압값을 초과한 상태로 소정 시간이 경과되는 경우, 상기 배터리 셀의 전압 변화량을 근거로 과전압 여부를 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 감지 방법은, 저항 양단의 전압을 감지하는 단계, 상기 감지되는 전압값이 임계 전압값에 도달하는 시간을 측정하는 단계, 상기 측정되는 시간에 근거한 전압 변화량을 기울기로 변환하는 단계 및 상기 전압값이 상기 임계 전압값을 초과한 상태로 소정 시간이 경과된 이 후, 과전압 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 소정 시간은, 상기 기울기에 근거하여 가변될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 과전압 감지 방법은, 상기 과전압 판단 여부에 근거하여 상기 전압을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 감지하는 단계에서는, 상기 저항 양단의 전압 및 배터리 셀의 전압을 감지할 수 있으며, 상기 판단하는 단계에서는, 상기 전압값이 상기 임계 전압값을 초과한 상태로 소정 시간이 경과되는 경우, 상기 배터리 셀의 전압 변화량을 근거로 과전압 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 저항 양단에 인가되는 전압 값이 임계 전압 값에 도달하는 시간에 근거하여 변환된 기울기를 통해 배터리의 과전압을 감지 및 제어함으로써, 보다 신속한 과전압의 감지 및 제어가 가능한 과전압 감지 시스템 및 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 과전압이 감지되는 경우, 배터리 셀의 전압 변화량을 확인함으로써, 과전압 감지 여부가 노이즈에 의한 것인지를 판별하며, 그로 인해, 보다 정확한 과전압의 감지 및 제어가 가능한 과전압 감지 시스템 및 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 감지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 감지 시스템의 과전압 감지 및 제어 기준을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 과전압 감지 방법의 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
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.
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.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 명세서 전체에서, 전압을 제어한다는 것은, 배터리 셀(1)로부터 입력되는 전압을 차단함으로써, 전압 값이 감소되도록 하는 것을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 감지 시스템(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
다만, 도 1에 도시된 과전압 감지 시스템(100)은 일 실시예에 따른 것으로, 그 구성요소들이 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있음을 유의한다.
또한, 도 1에 도시된 과전압 감지 시스템(100)은 이차 전지가 적용될 수 있는 분야라면 어떠한 기술 분야에도 적용될 수 있음을 유의한다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 감지 시스템(100)은 저항(110), 감지부(120), 측정부(130), 기울기 변환부(140), 판단부(150) 및 제어부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 배터리 셀(1)은 부하(미도시)에 전압을 공급하는 역할을 할 수 있으며, 전기 자동차, 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle) 및 에너지 저장 장치(ESS: Energy storage system) 등에 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
먼저, 도 1을 참조하여 저항(110)에 대하여 설명하면, 저항(110)은 배터리 셀(1)로부터 전압을 인가 받으며, 후술되는 감지부(120)에서 전압 및 전압 변화량을 감지할 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
이때, 저항(110)은 션트 저항(Shunt resistor)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
다음으로, 감지부(120)는 저항(110) 양단의 전압 차에 근거하여, 저항(110)에 인가되는 전압을 감지하는 역할을 할 수 있다.
한편, 감지부(120)는 배터리 셀(1)의 전압 변화량을 감지할 수도 있다.
보다 구체적으로, 후술되는 판단부(150)로부터 과전압이 판단되는 경우, 감지부(120)는 저항(110) 양단의 전압뿐만 아니라, 배터리 셀(1)의 전압 변화량을 감지할 수 있다.
한편 이때, 배터리 셀(1)의 전압 변화량에 이상이 없는 경우, 판단부(150)는 해당 과전압 판단을 오판(誤判)으로 재 판단할 수 있다.
다음으로, 측정부(130)는 감지부(120)로부터 감지되는 전압값이 임계 전압값에 도달하는 시간을 측정하는 역할을 할 수 있다.
이때, 임계 전압값이란, 감지부(120)로부터 감지되는 전압값이 해당 배터리 셀(1)을 포함하는 회로 또는 전자 제품(미도시)에 부정적인 영향을 끼칠 수 있을 것으로 판단되는 전압값을 의미하며, 그 값은 작업자의 설정에 따라 가변될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
다음으로, 기울기 변환부(140) 및 판단부(150)에 대해서는 도 2를 더 참조하여 설명하기로 한다.
여기서, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 감지 시스템의 과전압 감지 및 제어 기준을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기울기 변환부(140)는 측정부(130)로부터 측정된 시간에 근거하여 감지부(120)로부터 감지되는 전압 변화량을 기울기로 변환하는 역할을 할 수 있다.
도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 기울기 변환부(140)는 감지부(120)로부터 감지되는 전압값이 임계 전압값에 도달하는 경우, 해당 전압값이 임계 전압값에 도달한 시간에 근거하여 감지되는 전압 변화량을 기울기로 변환할 수 있다.
다음으로, 판단부(150)는 변환된 기울기에 근거하여 과전압 여부를 판단하는 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 판단부(150)는 감지부(120)로부터 감지되는 전압 변화량이 기울기(A)와 같은 기울기로 변환되는 경우, 감지되는 전압을 a`시점에 과전압으로 판단할 수 있다.
아울러, 판단부(150)는 감지부(120)로부터 감지되는 전압 변화량이 기울기(B)와 같은 기울기로 변환되는 경우, 감지되는 전압을 b` 시점에 과전압으로 판단할 수 있다.
즉, 판단부(150)는 전압값이 임계 전압값을 초과하고 소정 시간이 경과된 이 후, 과전압 여부를 판단할 수 있다.
이때, 소정 시간은 도 2에 나타낸 바(예를 들어, a ~ a` 또는 b ~ b`의 시간)와 같이, 변환된 기울기에 근거하여 가변될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
예를 들어, 소정 시간은 작업자의 설정에 따라 설정될 수도 있다.
한편, 판단부(150)는 과전압 판단 시, 감지부(120)로부터 감지되는 배터리 셀(1)의 전압 변화량에 근거하여 과전압 판단을 확정하거나, 오판(誤判)으로 재 판단할 수 있다.
예를 들어, 판단부(150)는 감지부(120)로부터 감지되는 전압 변화량이 기울기(A)와 같은 기울기로 변환되는 경우, 감지되는 전압을 a`시점에 과전압으로 판단할 수 있되, a`시점에 감지부(120)로부터 감지되는 배터리 셀(1)의 전압 변화량에 이상이 없는 경우, 해당 과전압 판단을 오판으로 재 판단할 수 있다.
이로 인해, 판단부(150)의 노이즈로 인한 과전압 판단 오류 가능성을 감소시킬 수 있다.
다음으로, 제어부(160)는 과전압 판단 여부에 근거하여 배터리 셀(1)로부터 인가되는 전압을 제어하는 역할을 할 수 있다.
이때, 제어부(160)가 배터리 셀(1)로부터 인가되는 전압을 제어하는 것은, 제어부(160)에서 배터리 셀(1)로부터 입력되는 전압을 차단함으로써, 전압 값이 감소되도록 제어하는 것을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제어부(160)는 감지부(120)로부터 감지되는 전압 변화량이 기울기(A)와 같은 기울기로 변환되는 경우, 감지되는 전압값이 위험 전압값에 도달하는 것을 방지하기 위해 a`의 시점에 배터리 셀(1)의 전압을 제어할 수 있다.
아울러, 제어부(160)는 감지부(120)로부터 감지되는 전압 변화량이 기울기(B)와 같은 기울기로 변환되는 경우, 감지되는 전압값이 위험 전압값에 도달하는 것을 방지하기 위해 b`의 시점에 배터리 셀(1)의 전압을 제어할 수 있다.
즉, 제어부(160)가 배터리 셀(1)로부터 인가되는 전압을 제어하는 시점은 변환된 기울기에 근거하여 가변될 수 있다.
다만 이때, 제어부(160)가 배터리 셀(1)의 전압을 제어하는 시점이 기울기에 근거하여 가변되는 것은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로서, 제어 시점이 기울기에 근거하여 가변되는 것에 한정되는 것은 아님에 유의한다. 예를 들어, 제어부(160)의 제어 시점은 작업자의 설정에 따라 가변될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 감지 방법의 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
다만, 도 3에 도시된 과정은 일 실시예에 따른 것으로, 그 과정이 도 3에 도시된 바에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 과정이 부가, 변경 또는 삭제될 수 있음에 유의한다.
도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 감지 방법의 과정에 대하여 설명하면, 먼저, 감지부(120)에서 저항(110) 양단의 전압 차에 근거하여, 저항(110)에 인가되는 전압을 감지(S301)한다.
이어서, 측정부(130)는 감지되는 전압값이 임계 전압값에 도달하는 시간을 측정(S302)하며, 기울기 변환부(140)는 상기 측정된 시간에 근거하여, 감지되는 전압 변화량을 기울기로 변환(S303)한다.
이때, 변환된 기울기에 근거하여 판단부(150)의 과전압 판단을 위한 소정 시간이 설정(S304)되면, 판단부(150)는 감지부(120)로부터 감지되는 전압값이 임계 전압값을 초과한 상태로 소정 시간이 경과된 이 후, 과전압 여부를 판단(S305)한다.
한편 이때, 판단부(150)는 감지부(120)로부터 감지되는 배터리 셀(1)의 전압 변화량에 근거하여 과전압 판단을 확정하거나, 오판(誤判)으로 재 판단할 수 있다.
이어서, 제어부(160)는 판단부(150)의 과전압 판단 여부에 따라 배터리 셀(1)로부터 인가되는 전압을 제어하며, 이로 인해, 배터리 셀(1)을 포함하는 회로 및 전자 제품이 과전압으로부터 보호된다.
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.
1: 배터리 셀
100: 과전압 감지 시스템
110: 저항
120: 감지부
130: 측정부
140: 기울기 변환부
150: 판단부
160: 제어부

Claims (8)

  1. 저항 양단의 전압을 감지하는 감지부;
    상기 감지되는 전압값이 임계 전압값에 도달하는 시간을 측정하는 측정부;
    상기 측정되는 시간에 근거한 전압 변화량을 기울기로 변환하는 기울기 변환부; 및
    상기 전압값이 상기 임계 전압값을 초과한 상태로 소정 시간이 경과된 이 후, 과전압 여부를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    과전압 감지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정 시간은,
    상기 기울기에 근거하여 가변되는 것을 특징으로 하는,
    과전압 감지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 과전압 감지 시스템은,
    상기 과전압 판단 여부에 근거하여 상기 전압을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    과전압 감지 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 저항 양단의 전압 및 배터리 셀의 전압을 감지하며,
    상기 판단부는,
    상기 전압값이 상기 임계 전압값을 초과한 상태로 소정 시간이 경과되는 경우, 상기 배터리 셀의 전압 변화량을 근거로 과전압 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    과전압 감지 시스템.
  5. 저항 양단의 전압을 감지하는 단계;
    상기 감지되는 전압값이 임계 전압값에 도달하는 시간을 측정하는 단계;
    상기 측정되는 시간에 근거한 전압 변화량을 기울기로 변환하는 단계; 및
    상기 전압값이 상기 임계 전압값을 초과한 상태로 소정 시간이 경과된 이 후, 과전압 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    과전압 감지 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소정 시간은,
    상기 기울기에 근거하여 가변되는 것을 특징으로 하는,
    과전압 감지 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 과전압 감지 방법은,
    상기 과전압 판단 여부에 근거하여 상기 전압을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    과전압 감지 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 감지하는 단계에서는,
    상기 저항 양단의 전압 및 배터리 셀의 전압을 감지하며,
    상기 판단하는 단계에서는,
    상기 전압값이 상기 임계 전압값을 초과한 상태로 소정 시간이 경과되는 경우, 상기 배터리 셀의 전압 변화량을 근거로 과전압 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    과전압 감지 방법.
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