KR20210080922A - 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로 및 그것의 회로 보호 방법 - Google Patents

회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로 및 그것의 회로 보호 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210080922A
KR20210080922A KR1020190172996A KR20190172996A KR20210080922A KR 20210080922 A KR20210080922 A KR 20210080922A KR 1020190172996 A KR1020190172996 A KR 1020190172996A KR 20190172996 A KR20190172996 A KR 20190172996A KR 20210080922 A KR20210080922 A KR 20210080922A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensing
voltage
fuel cell
cell stack
circuit
Prior art date
Application number
KR1020190172996A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102324584B1 (ko
Inventor
박지혜
김성호
Original Assignee
주식회사 현대케피코
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 현대케피코 filed Critical 주식회사 현대케피코
Priority to KR1020190172996A priority Critical patent/KR102324584B1/ko
Publication of KR20210080922A publication Critical patent/KR20210080922A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102324584B1 publication Critical patent/KR102324584B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
    • G01R1/203—Resistors used for electric measuring, e.g. decade resistors standards, resistors for comparators, series resistors, shunts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/36—Overload-protection arrangements or circuits for electric measuring instruments
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04679—Failure or abnormal function of fuel cell stacks
    • 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
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로는, 연료전지 스택에 단일 라인을 통해 연결되어 상기 연료전지 스택의 전압을 측정하는 제1 센싱IC, 및 상기 단일 라인을 통해 상기 연료전지 스택과 상기 제1 센싱IC에 연결되고, 상기 단일 라인의 고장 발생시 고장 전압이 상기 제1 센싱IC에 인가되는 것을 차단하는 제2 센싱IC를 포함한다.

Description

회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로 및 그것의 회로 보호 방법{VOLTAGE SENSING CIRCUIT WITH CIRCUIT PROTECTION FUNCTION AND CIRCUIT PROTECTION METHOD THEREOF}
본 발명은 전압 센싱 회로에 관한 것으로, 일례로 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로 및 그것의 회로 보호 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지(Fuel Cell)는 전기화학 반응을 일으키는 전극, 반응에 의해 발생된 수소이온을 전달하는 전해질 막, 상기 전극과 전해질을 지지하는 분리판으로 이루어져 있다.
고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Fuel Cell, 이하 연료전지라 칭함)는 다른 형태의 연료전지에 비해 효율이 높고, 전류밀도 및 출력 밀도가 크며 시동시간이 짧은 동시에 고체 전해질을 쓰기 때문에 부식 및 전해질 조절이 필요 없는 장점을 가지고 있다. 그리고, 배기가스로 순수 물만을 배출하는 친환경적인 동력원이기 때문에 자동차관련 산업에서 활발한 연구가 진행 중에 있다.
통상 연료전지의 성능과 수명은 연료전지의 운전조건에 의해 큰 영향을 받는다. 이에 관련업계에서는 연료전지의 운전조건을 최적의 상태로 유지하기 위한 정보를 얻기 위해 연료전지 전압 센싱을 통한 모니터링을 실시하고 있다.
그런데, 전압 센싱 회로와 연료전지 스택을 연결하는 와이어가 단선되는 경우, 배터리 셀의 정확한 전압을 측정할 수 없고, 전압 센싱 회로의 고장 상황이 발생하는 문제가 있다.
최근에는, 와이어 단선 감지 및 전압 센싱 회로를 보호하기 위한 보호 회로 등이 개발되고 있으나, 연료 전지 스택 사이에 커넥터를 통해 단일 노드로 연결되는 전압 센싱 회로의 경우, 정상동작과 단선상황을 구분하기 위한 별도 방안이 없는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1744829호
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 연료전지 스택의 전압을 센싱함에 있어서, 커넥터를 통해 단일 라인으로 연료전지 스택에 연결되는 전압 센싱 회로에서 정상동작과 단선상황을 구분할 수 있고, 단선상황 발생에 따른 고장 전압으로부터 전압 센싱 회로를 보호할 수 있는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로 및 그것의 회로 보호 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로는, 연료전지 스택에 단일 라인을 통해 연결되어 상기 연료전지 스택의 전압을 측정하는 제1 센싱IC; 및 상기 단일 라인을 통해 상기 연료전지 스택과 상기 제1 센싱IC에 연결되고, 상기 단일 라인의 고장 발생시 고장 전압이 상기 제1 센싱IC에 인가되는 것을 차단하는 제2 센싱IC;를 포함한다.
상기 단일 라인에 위치하여 상기 제1 센싱IC와 상기 연료전지 스택을 연결하고, 상기 제2 센싱IC와 상기 연료전지 스택을 연결하는 커넥터를 더 포함할 수 있다.
상기 단일 라인을 통해 상기 연료전지 스택에 일단이 연결되고, 상기 제1 센싱IC의 최상단 입력단에 타단이 연결되는 제1 션트저항을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 션트저항의 양단에 제1 입력단과 제2 입력단이 연결되어 상기 제1 션트저항의 양단 전압을 증폭하여 상기 제1 센싱IC에 전달하는 제1 증폭기를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 센싱IC와 상기 제2 센싱IC는 통신단을 통해 통신 연결될 수 있다.
상기 단일 라인을 통해 상기 연료전지 스택에 일단이 연결되고, 상기 제2 센싱IC의 최하단 입력단에 타단이 연결되는 제2 션트저항을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 션트저항의 양단에 제1 입력단과 제2 입력단이 연결되어 상기 제2 션트저항의 양단 전압을 증폭하여 상기 제2 센싱IC에 전달하는 제2 증폭기를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 션트저항과 상기 제2 센싱IC의 최하단 입력단 사이에 연결되는 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 센싱IC는 상기 연료전지 스택의 전압이 기설정된 제1 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 단일 라인의 단선으로 판단할 수 있다.
상기 제1 센싱IC는 상기 연료전지 스택의 전압이 기설정된 제1 기준 전압 이상인 경우, 상기 제2 센싱IC에 동작을 요청하고, 상기 제2 센싱IC는 상기 제1 센싱IC의 요청에 따라 동작하는 경우 상기 스위치를 턴 온 제어할 수 있다.
상기 제2 센싱IC는 상기 연료전지 스택의 전압이 기설정된 제2 기준 전압 이상인 경우, 상기 스위치를 턴 오프 제어할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법은, 연료전지 스택에 단일 라인을 통해 연결되는 제1 센싱IC와 제2 센싱IC를 구비하고, 상기 제1 센싱IC와 상기 제2 센싱IC 각각의 입력단을 연결하는 스위치를 구비하는 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법에 있어서, 상기 제1 센싱IC에서 상기 연료전지 스택의 전압을 측정하는 제1 전압 측정 단계; 상기 제1 센싱IC에서 상기 연료전지 스택의 전압과 기설정된 제1 기준 전압을 비교하는 제1 비교 단계; 상기 제1 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 제2 센싱IC가 동작하는 경우, 상기 제2 센싱IC에서 상기 연료전지 스택의 전압을 측정하는 제2 전압 측정 단계; 상기 제2 센싱IC에서 상기 연료전지 스택의 전압과 기설정된 제2 기준 전압을 비교하는 제2 비교 단계; 및 상기 제2 비교 단계의 비교 결과에 따라 고장 전압이 발생한 경우, 상기 고장 전압이 상기 제1 센싱IC에 인가되지 않도록 상기 제2 센싱IC에서 상기 스위치를 턴 오프 제어하는 스위치 오프 제어 단계;를 포함한다.
상기 연료전지 스택의 전압이 상기 제1 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 제1 센싱IC에서 상기 단일 라인의 단선으로 판단할 수 있다.
상기 연료전지 스택의 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우, 연료전지 스택의 정상 상태로 판단하고 상기 제2 센싱IC에 초기 동작을 요청하는 동작 요청 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 센싱IC에서 상기 제1 센싱IC의 요청에 따라 동작하는 경우, 상기 스위치를 턴 온 제어하는 스위치 온 제어 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 스위치 오프 제어 단계에서, 상기 제2 센싱IC는 상기 연료전지 스택의 전압이 상기 제2 기준 전압 이상인 경우 상기 단일 라인의 단선으로 판단할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로에 의하면, 연료전지 스택의 전압을 센싱함에 있어서, 커넥터를 통해 단일 라인으로 연료전지 스택에 연결되는 전압 센싱 회로에서 정상동작과 단선상황을 구분할 수 있고, 단선 상황 발생에 따른 고장 전압으로부터 전압 센싱 회로를 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시스템 상에서 커넥터 핀을 분리 하지 않고, 제어기 내에서 외부의 시스템 사양에 맞추어 문제 상황을 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로의 정상동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로의 단선상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로의 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로(200)는, 연료전지 스택(100)의 전압을 센싱하되, 단선 상황 발생시 과전류로 인한 회로 고장을 방지하기 위한 회로 보호 기능을 구비한 것으로서, 제1 센싱IC(210), 제2 센싱IC(220), 제1 증폭기(230), 제2 증폭기(240), 및 보호 스위치(SW)를 포함한다.
연료전지 스택(100)은 복수의 연료전지 셀이 직렬 연결되어 구성될 수 있다. 연료전지 스택(100)은 차량의 구동 모터 및 각종 제어기에 동작 전원을 공급할 수 있다. 연료전지 스택(100)은 과충전 및 과방전 방지를 위해 전압 모니터링이 요구된다.
전압 센싱회로(200)는 연료전지 스택(100)에 커넥터(CN)를 통해 연결될 수 있다. 특히, 제1 센싱IC(210)와 제2 센싱IC(220)는 커넥터(CN)가 위치하는 단일 라인을 통해 연료전지 스택(100)에 연결될 수 있다.
제1 센싱IC(210)는 연료전지 스택(100)의 전압을 센싱한다. 제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압을 측정할 수 있다. 여기서, 제1 션트저항(Rshunt1)은 커넥터(CN)와 최상단 입력단 사이에 연결될 수 있다. 또한, 제1 션트저항(Rshunt1)과 최상단 입력단 사이에 제1 커패시터(C1)의 일단이 연결될 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 로우 그라운드단(GND_IC_Low)에 타단이 연결될 수 있다.
제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshunt1)에 흐르는 전류를 이용하여 연료전지 스택(100)의 소모 전류를 측정할 수 있다. 또한, 제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압이 증폭된 전압값을 입력받을 수 있다. 이를 위해 제1 증폭기(230)가 구비된다.
제1 증폭기(230)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단에 연결되어 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압을 증폭할 수 있다. 제1 증폭기(230)는 증폭된 전압을 제1 센싱IC(210)의 GPIO 단으로 전달할 수 있다.
제1 센싱IC(210)는 GPIO 단으로 입력되는 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하는 ADC(Analog Digital Converter)를 구비할 수 있다. 제1 센싱IC(210)는 ADC 모드로 동작할 수 있다. 제1 센싱IC(210)는 입력된 연료전지 스택(100)의 전압과 기설정된 기준 전압을 비교할 수 있다. 제1 센싱IC(210)는 연료전지 스택(100)의 전압이 제1 기준 전압보다 높은 경우, 연료전지 스택(100)의 정상상태로 판단할 수 있다. 제1 기준 전압은 사용자 필요에 따라 적절히 설정될 수 있다.
제1 센싱IC(210)는 연료전지 스택(100)의 정상상태인 것으로 판단되면, 통신단(COMM)을 통해 통신 연결된 제2 센싱IC(220)에 초기 동작을 요청할 수 있다.
제2 센싱IC(220)는 제1 센싱IC(210)로부터 초기 동작 요청에 따라 동작할 수 있다. 제2 센싱IC(220)는 제2 션트저항(Rshunt2)의 증폭된 양단 전압을 입력받는 GPIO 단을 구비할 수 있다. 여기서, 제2 션트저항(Rshunt2)은 연료전지 스택(100)과 최하단 입력단 사이에 연결될 수 있다. 또한, 제2 션트저항(Rshunt2)과 최하단 입력단 사이에 제2 커패시터(C2)의 일단이 연결될 수 있다. 제2 커패시터(C2)는 타단이 하이 그라운드 단(GND_IC_High)에 연결될 수 있다.
제2 센싱IC(220)는 GPIO (ADC mode) 단을 통해 입력된 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하는 ADC를 구비하여 ADC 모드(mode)로 동작할 수 있다. 제2 센싱IC(220)는 제2 션트저항(Rshunt2)의 증폭된 양단 전압을 이용하여 연료전지 스택(100)의 전압을 측정할 수 있다.
제2 션트저항(Rshunt2)의 양단 전압은 제2 증폭기(240)에 의해 증폭될 수 있다. 제2 증폭기(240)는 제1 입력단이 제2 션트저항(Rshunt2)의 일단에 연결되고 제2 입력단이 제2 션트저항(Rshunt2)의 타단에 연결될 수 있다. 제2 증폭기(240)는 출력단이 제2 센싱IC(220)의 GPIO (ADC mode) 단에 연결될 수 있다.
제2 센싱IC(220)는 초기 동작시 스위치(SW)를 턴 온 시키기 위한 GPIO (D/O) 단을 구비할 수 있다. 여기서, 스위치(SW)는 제2 션트저항(Rshunt2)과 최하단 입력단 사이에 연결될 수 있다. 제2 스위치(SW)는 제2 션트저항(Rshunt2)에 흐르는 전류가 최하단 입력단에 입력되는 것을 제어할 수 있다.
제2 센싱IC(220)는 초기 동작시 GPIO (D/O) 단을 통해 턴 온(Turn On) 신호를 스위치(SW)에 인가할 수 있다.
제2 센싱IC(220)는 스위치(SW)의 온 상태에서 최하단 입력단을 통해 제2 션트저항(Rshunt2)에 흐르는 전류를 입력받고 연료전지 스택(100)의 소모전류를 측정할 수 있다.
제2 센싱IC(220)는 연료전지 스택(100)의 전압이 제2 기준 전압보다 높은 경우 고장 상태인 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 고장 상태는 커넥터(CN)또는 단일 라인의 단선 상황일 수 있다. 제2 기준 전압은 사용자 필요에 따라 적절히 설정될 수 있다. 제2 기준 전압은 제1 기준 전압보다 높게 설정될 수 있다. 이때 커넥터(CN) 단선 발생시, 제2 센싱IC(220)에서 제2 션트저항(Rshunt2)로 흐르는 전류가 증가하게 된다.
제2 센싱IC(220)는 연료전지 스택(100)이 고장 상태인 것으로 판단되면, 스위치(SW)를 턴 오프(Turn Off) 제어할 수 있다. 이때 제1 션트저항(Rshunt1)에 흐르는 전류가 사라지게 된다. 이를 통해 제2 센싱IC(220)는 단일 라인의 고장 발생시, 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단의 고장 전압이 제1 센싱IC(210)에 인가되는 것을 차단할 수 있다.
제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압을 센싱하여 커넥터(CN)의 단선 여부를 판단할 수 있다. 제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshun1)의 양단 전압이 제1 기준 전압보다 낮은 경우 커넥터(CN) 또는 단일 라인의 단선으로 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로의 정상동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로(200)의 정상 동작 상태를 확인할 수 있다.
제1 센싱IC(210)는 연료전지 스택(100)이 정상 상태인 경우, 제1 션트저항(Rshunt1)에 흐르는 소모 전류가 최상단 입력단에 입력된다.
소모 전류에 따라, 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단에 전압이 생성된다.
제1 증폭기(230)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압을 증폭하여 제1 센싱IC(210)에 입력되도록 한다.
제1 센싱IC(210)는 제1 증폭기(230)에 의해 증폭된 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압을 통해 초기 동작을 감지한다.
제1 센싱IC(210)는 초기 동작이 감지되면, 통신단(COMM)을 통해 제2 센싱IC(220)의 동작을 요청한다.
제2 센싱IC(220)는 제1 센싱IC(210)로부터 초기 동작을 요청받으면, 초기 동작 요청에 따라 스위치(SW)를 턴 온 제어한다.
이후 전압 센싱 회로(200)는 정상 동작한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로의 단선상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로(200)의 커넥터 단선 상황시 동작 상태를 확인할 수 있다.
커넥터(NC)의 연결이 단절되거나, 커넥터(CN)가 위치하는 단일 라인에 단선 상황이 발생하는 경우, 제2 센싱IC(220)로부터 제2 션트저항(Rshunt2)에 흐르는 전류가 증가하게 된다.
전류 증가로 인해 제2 션트저항(Rshunt2)의 양단 전압이 증가한다.
제2 증폭기(240)는 제2 션트저항(Rshunt2)의 양단 전압을 증폭하여 제2 센싱IC(220)에 전달한다.
제2 센싱IC(220)는 증폭된 제2 션트저항(Rshunt2)의 양단 전압과 제2 기준 전압을 비교하여, 증폭된 제2 션트저항(Rshunt2)의 양단 전압이 제2 기준 전압보다 높은 경우, 스위치(SW)를 턴 오프(Turn Off) 제어 한다.
스위치(SW)의 턴 오프에 따라 제1 션트저항(Rshunt1)에 흐르는 전류가 사라지게 된다. 이를 통해, 제2 센싱IC(220)의 전압이 제1 센싱IC(210)에 인가되는 것이 방지되어 제1 센싱IC(210)의 회로가 보호될 수 있다.
이때, 제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압을 모니터링하여 커넥터(CN) 또는 단일 라인의 단선 여부를 판단할 수 있다. 제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압이 제1 기준 전압보다 낮은 경우 커넥터(CN) 또는 단일 라인의 단선으로 판단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법의 순서도이다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법은, 제1 전압 측정 단계(S410), 제1 비교 단계(S420), 단선 판단 단계(S430), 동작 요청 단계(S440), 스위치 온 제어 단계(S450), 제2 전압 측정 단계(S460), 제2 비교 단계(S470), 및 스위치 오프 제어 단계(S480)를 포함한다.
제1 전압 측정 단계(S410)에서, 제1 센싱IC(210)는 이그니션 온(IG on)에 따라 초기 동작하는 경우, 제1 증폭기(230)를 통해 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압을 측정한다. 제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압을 통해 연료전지 스택(100)의 전압을 측정할 수 있다.
제1 비교 단계(S420)에서, 제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압(Vshunt1)과 기설정된 제1 기준 전압(Vth1)을 비교한다. 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압(Vshunt1)은 제1 증폭기(230)에 의해 증폭된 상태이다.
단선 판단 단계(S430)에서, 제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압(Vshunt1)이 제1 기준 전압(Vth1)보다 낮은 경우, 커넥터(CN) 또는 단일 라인의 단선으로 판단한다. 즉, 제1 센싱IC(210)는 연료전지 스택(100)의 전압이 제1 기준 전압(Vth1)보다 낮은 경우, 커넥터(CN) 또는 단일 라인의 단선으로 판단할 수 있다. 제1 센싱IC(210)는 단선 판단 결과를 외부로 전달하여 이에 대한 대처가 가능하도록 한다.
동작 요청 단계(S440)에서, 제1 센싱IC(210)는 제1 션트저항(Rshunt1)의 양단 전압(Vshunt1)이 제1 기준 전압(Vth1) 이상인 경우, 연료전지 스택(100)의 정상 상태로 판단하고 제2 센싱IC(220)에 초기 동작을 요청한다. 즉, 제1 센싱IC(210)는 연료전지 스택(100)의 전압이 제1 기준 전압(Vth1) 이상인 경우, 연료전지 스택(100)의 정상 상태로 판단하고 제2 센싱IC(220)에 초기 동작을 요청한다.
스위치 온 제어 단계(S450)에서, 제2 센싱IC(220)는 제1 센싱IC(220)의 동작 요청에 따라 동작하는 경우, 최하단 입력단이 제1 센싱IC(210)의 최상단 입력단에 연결되도록 스위치(SW)를 턴 온 제어한다.
제2 전압 측정 단계(S460), 제2 센싱IC(220)는 제2 증폭기(240)를 통해 제2 션트저항(Rshunt2)의 양단 전압(Vshunt2)을 측정한다. 즉 제2 센싱IC(220)는 제2 션트저항(Rshunt2)의 양단 전압을 통해 연료전지 스택(100)의 전압을 측정할 수 있다.
제2 비교 단계(S470)에서, 제2 센싱IC(220)는, 제2 션트저항(Rshunt2)의 양단 전압(Vshunt2)과 기설정된 제2 기준 전압(Vth2)을 비교한다. 즉, 제2 센싱IC(220)는, 연료전지 스택의 전압과 기설정된 제2 기준 전압(Vth2)을 비교한다. 제2 기준 전압(Vth2)은 제1 기준 전압(Vth1)보다 크게 설정될 수 있다.
스위치 오프 제어 단계(S480)에서, 제2 센싱IC(220)는, 비교 결과에 따라 제2 션트저항(Rshunt2)의 양단 전압(Vshunt2)이 제2 기준 전압(Vth2) 이상인 경우 커넥터(CN) 또는 단일 라인의 단선으로 판단한다. 제2 센싱IC(220)는, 커넥터(CN) 또는 단일 라인의 단선에 따른 고장 전압이 발생한 경우, 고장 전압이 제1 센싱IC(210)에 인가되지 않도록 스위치(SW)를 턴 오프 제어한다. 이를 통해, 제1 센싱IC(210)에 고장 전압이 인가되지 않아 회로 보호가 가능한 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.
100: 연료전지 스택
200: 전압 센싱 회로
210: 제1 센싱IC
220: 제2 센싱IC
230: 제1 증폭기
240: 제2 증폭기
Rshunt1, Rshunt2: 제1, 제2 션트저항
C1, C2: 제1, 제2 커패시터
CN: 커넥터
SW: 스위치

Claims (16)

  1. 연료전지 스택에 단일 라인을 통해 연결되어 상기 연료전지 스택의 전압을 측정하는 제1 센싱IC; 및
    상기 단일 라인을 통해 상기 연료전지 스택과 상기 제1 센싱IC에 연결되고, 상기 단일 라인의 고장 발생시 고장 전압이 상기 제1 센싱IC에 인가되는 것을 차단하는 제2 센싱IC;
    를 포함하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단일 라인에 위치하여 상기 제1 센싱IC와 상기 연료전지 스택을 연결하고, 상기 제2 센싱IC와 상기 연료전지 스택을 연결하는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단일 라인을 통해 상기 연료전지 스택에 일단이 연결되고, 상기 제1 센싱IC의 최상단 입력단에 타단이 연결되는 제1 션트저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 션트저항의 양단에 제1 입력단과 제2 입력단이 연결되어 상기 제1 션트저항의 양단 전압을 증폭하여 상기 제1 센싱IC에 전달하는 제1 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱IC와 상기 제2 센싱IC는 통신단을 통해 통신 연결되는 것을 특징으로 하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단일 라인을 통해 상기 연료전지 스택에 일단이 연결되고, 상기 제2 센싱IC의 최하단 입력단에 타단이 연결되는 제2 션트저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 션트저항의 양단에 제1 입력단과 제2 입력단이 연결되어 상기 제2 션트저항의 양단 전압을 증폭하여 상기 제2 센싱IC에 전달하는 제2 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 션트저항과 상기 제2 센싱IC의 최하단 입력단 사이에 연결되는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 센싱IC는 상기 연료전지 스택의 전압이 기설정된 제1 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 단일 라인의 단선으로 판단하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 센싱IC는 상기 연료전지 스택의 전압이 기설정된 제1 기준 전압 이상인 경우, 상기 제2 센싱IC에 동작을 요청하고,
    상기 제2 센싱IC는 상기 제1 센싱IC의 요청에 따라 동작하는 경우 상기 스위치를 턴 온 제어하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 센싱IC는 상기 연료전지 스택의 전압이 기설정된 제2 기준 전압 이상인 경우, 상기 스위치를 턴 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로.
  12. 연료전지 스택에 단일 라인을 통해 연결되는 제1 센싱IC와 제2 센싱IC를 구비하고, 상기 제1 센싱IC와 상기 제2 센싱IC 각각의 입력단을 연결하는 스위치를 구비하는 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법에 있어서,
    상기 제1 센싱IC에서 상기 연료전지 스택의 전압을 측정하는 제1 전압 측정 단계;
    상기 제1 센싱IC에서 상기 연료전지 스택의 전압과 기설정된 제1 기준 전압을 비교하는 제1 비교 단계;
    상기 제1 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 제2 센싱IC가 동작하는 경우, 상기 제2 센싱IC에서 상기 연료전지 스택의 전압을 측정하는 제2 전압 측정 단계;
    상기 제2 센싱IC에서 상기 연료전지 스택의 전압과 기설정된 제2 기준 전압을 비교하는 제2 비교 단계; 및
    상기 제2 비교 단계의 비교 결과에 따라 고장 전압이 발생한 경우, 상기 고장 전압이 상기 제1 센싱IC에 인가되지 않도록 상기 제2 센싱IC에서 상기 스위치를 턴 오프 제어하는 스위치 오프 제어 단계;
    를 포함하는 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 전압이 상기 제1 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 제1 센싱IC에서 상기 단일 라인의 단선으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우, 연료전지 스택의 정상 상태로 판단하고 상기 제2 센싱IC에 초기 동작을 요청하는 동작 요청 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 센싱IC에서 상기 제1 센싱IC의 요청에 따라 동작하는 경우, 상기 스위치를 턴 온 제어하는 스위치 온 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 스위치 오프 제어 단계에서, 상기 제2 센싱IC는 상기 연료전지 스택의 전압이 상기 제2 기준 전압 이상인 경우 상기 단일 라인의 단선으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 회로의 회로 보호 방법.
KR1020190172996A 2019-12-23 2019-12-23 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로 및 그것의 회로 보호 방법 KR102324584B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190172996A KR102324584B1 (ko) 2019-12-23 2019-12-23 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로 및 그것의 회로 보호 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190172996A KR102324584B1 (ko) 2019-12-23 2019-12-23 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로 및 그것의 회로 보호 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210080922A true KR20210080922A (ko) 2021-07-01
KR102324584B1 KR102324584B1 (ko) 2021-11-09

Family

ID=76860278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190172996A KR102324584B1 (ko) 2019-12-23 2019-12-23 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로 및 그것의 회로 보호 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102324584B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030077051A (ko) * 2002-03-25 2003-10-01 주식회사 만도 차량용 센서의 보호장치
JP2016080532A (ja) * 2014-10-17 2016-05-16 株式会社ケーヒン 電源電圧検出装置
JP2017505449A (ja) * 2014-12-25 2017-02-16 シャオミ・インコーポレイテッド 電圧検出装置、電池及び電圧検出方法
KR101744829B1 (ko) 2015-12-14 2017-06-20 현대자동차 주식회사 연료전지 진단 시스템 및 그 방법
KR20180122422A (ko) * 2016-05-27 2018-11-12 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 배터리 보호 보드, 배터리 및 이동 단말기
KR20190071471A (ko) * 2017-12-14 2019-06-24 현대오트론 주식회사 차량 저전압 배터리의 셀 센싱 회로 보호 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030077051A (ko) * 2002-03-25 2003-10-01 주식회사 만도 차량용 센서의 보호장치
JP2016080532A (ja) * 2014-10-17 2016-05-16 株式会社ケーヒン 電源電圧検出装置
JP2017505449A (ja) * 2014-12-25 2017-02-16 シャオミ・インコーポレイテッド 電圧検出装置、電池及び電圧検出方法
KR101744829B1 (ko) 2015-12-14 2017-06-20 현대자동차 주식회사 연료전지 진단 시스템 및 그 방법
KR20180122422A (ko) * 2016-05-27 2018-11-12 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 배터리 보호 보드, 배터리 및 이동 단말기
KR20190071471A (ko) * 2017-12-14 2019-06-24 현대오트론 주식회사 차량 저전압 배터리의 셀 센싱 회로 보호 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102324584B1 (ko) 2021-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9825487B2 (en) Apparatus and electric power control method
JP4883956B2 (ja) 電池セル電圧計測装置
EP2186181B1 (en) Apparatus and method for balancing of battery cell's charge capacity
CN101320913B (zh) 电源设备以及电源设备控制方法
JP2006320170A (ja) 蓄電装置
US20110196632A1 (en) Battery pack monitoring apparatus
US8289027B2 (en) Apparatus for monitoring cell voltage and fuel cells using the same
US11245270B2 (en) Two-voltage battery
JP2008125236A (ja) 過充電・過放電検出回路を備える車両用電源装置
JP2010127722A (ja) バッテリシステム
US8428896B2 (en) Malfunction detecting apparatus
US20220006305A1 (en) Battery system
JP2008043009A (ja) 電池パックおよび制御方法
KR101174893B1 (ko) 배터리 팩 및 이의 제어 방법
KR102324584B1 (ko) 회로 보호 기능을 구비하는 전압 센싱 회로 및 그것의 회로 보호 방법
JP5661414B2 (ja) 電源装置
KR20150003545A (ko) 자동 파워릴레이어셈블리를 포함하는 배터리 시스템 및 그 동작방법
KR20190013647A (ko) 통신 고장을 검출하는 배터리 관리 시스템
KR20200006472A (ko) 전지 시스템용 제어 유닛, 전지 시스템 및 전지 시스템의 동작 방법
KR20190013651A (ko) 배터리 셀 관리 시스템
JP2005086948A (ja) スイッチング電源装置
KR102307773B1 (ko) 절연저항측정 시스템 및 그 방법
KR101524660B1 (ko) 사이리스터 고장 검출 시스템 및 방법
US20240166052A1 (en) Method for checking an insulation state of a battery or battery system
US20110101917A1 (en) Battery pack

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant