KR20210117933A - 파이로 점화기 회로 및 이의 테스트 방법 - Google Patents

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미카엘 에르하르트
볼프강 라인프레헤트
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Abstract

본 개시는 파이로 점화기 회로, 및 이의 테스트 방법에 관한 것으로, 상기 파이로 점화기 회로는, 전력 라인과 직렬로 연결된 션트 저항, 상기 션트 저항의 제1 및 제2 단자에 전기적으로 연결된 제1 및 제2입력을 포함하는 증폭기, 상기 증폭기의 출력에 전기적으로 연결되고 상기 증폭기의 출력으로부터 수신된 점화 제어 신호에 기초하여 상기 전력 라인을 차단하도록 구성된 파이로 점화기 차단 소자, 상기 증폭기의 제1 입력과 상기 션트 저항의 제1 단자 사이에 전기적으로 연결된 커플링 저항, 그리고 상기 증폭기의 제1 입력과 상기 커플링 저항 사이에 상호 연결된 노드에 전기적으로 연결된 감시 회로를 포함할 수 있다. 또한, 상기 감시 회로는, 테스트 신호를 상기 노드에 전송하고, 전송된 상기 테스트 신호에 대한 응답으로 진단 응답 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 감시 회로는, 테스트 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간보다 낮은 펄스 지속시간을 갖거나, 또는 상기 테스트 신호의 전송에 대한 응답으로 상기 증폭기로부터 출력되는 상기 점화 제어 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭 미만의 진폭을 갖도록 상기 테스트 신호를 생성할 수 있다.

Description

파이로 점화기 회로 및 이의 테스트 방법{PYRO IGNITER CIRCUIT AND TEST METHOD THEREOF}
본 발명은 파이로 점화기 회로 및 파이로 점화기 회로를 테스트하기 위한 테스트 방법에 관한 것이다. 또한, 파이로 점화기 회로를 포함하는 배터리 시스템, 및 이러한 배터리 시스템을 포함하는 전기 차량이 개시된다.
최근에, 전력을 동력원으로 사용하는 차량들이 개발되었다. 전기 차량은 전기 모터에 의해 이차 배터리들에 저장된 에너지를 사용하여 구동되는 차량이다. 전기 차량은 배터리들에 의해서만 전력을 공급받을 수 있거나, 또는 예를 들어 가솔린 발전기에 의해 동력을 공급받는 하이브리드(hybrid) 차량의 형태일 수 있다. 또한, 차량은 전기 모터와 종래의 연소 엔진의 조합을 포함할 수 있다. 일반적으로, 전기 차량용 배터리(electric vehicle battery, EVB) 또는 견인 배터리(traction battery)는 배터리 전기 차량(battery electric vehicle, BEV)의 추진력을 공급하는데 사용되는 배터리이다. 전기 차량용 배터리는, 지속되는 기간 동안 전력을 공급하도록 설계되었으므로, 시동(starting), 조명(lighting), 및 점화(ignition)용 배터리와 다르다. 이차(rechargeable 또는 secondary) 배터리는 충전과 방전을 반복적으로 할 수 있다는 점에서, 화학 에너지로부터 전기 에너지로 비가역적 변환만을 하는 일차 배터리(primary battery)와 다르다. 저용량의 이차 배터리는 셀룰러폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 소형 전자 디바이스용 전원으로서 사용되는 반면, 고용량의 이차 배터리는 하이브리드 차량 등을 위한 전원으로 사용된다.
일반적으로 이차 배터리는 양극, 음극, 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스 및 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극 단자들을 포함한다. 양극, 음극 및 전해질 용액의 화학적 반응을 통해 이차 배터리의 충전 및 방전이 가능하도록 하기 위해, 이차 배터리의 케이스 내부로 전해질 용액이 주입된다. 케이스의 형상은 예를 들어, 원통형, 직사각형 등으로 배터리의 용도에 따라서 달라진다. 최근 개발 중인 전기 차량들에는 랩탑(laptop) 및 가전 제품들에 널리 사용되는 것으로 알려진 리튬-이온(및 비슷한 리튬 폴리머) 배터리가 주로 적용된다.
높은 에너지 밀도를 제공하기 위해, 특히 하이브리드 차량의 모터 구동을 위해, 이차 배터리는 직렬 및/또는 병렬로 결합된 복수의 단위 배터리 셀로 구성된 배터리 모듈로 사용될 수 있다. 즉, 배터리 모듈은 고출력의 이차 배터리를 구현하기 위해, 필요한 전력량에 따라 복수의 단위 배터리 셀의 전극 단자들을 연결하여 형성된다.
배터리 팩은 여러 개의(가능한 동일한) 배터리 모듈들의 세트이다. 배터리 모듈들은 원하는 전압, 용량 또는 전력 밀도를 제공하기 위해, 직렬, 병렬 또는 두 가지의 혼합 방식으로 구성될 수 있다. 배터리 팩의 구성요소들에는 각각의 배터리 모듈들과, 이들 간의 전기 전도성을 제공하는 인터커넥트(interconnect)가 포함된다.
배터리의 전력 출력 및 충전에 대한 고정(static) 제어만으로는 배터리 시스템에 연결된 다양한 전기 소비자들의 동적 전력 수요를 충족시키기에 충분하지 않다. 따라서, 배터리 시스템과 전기 소비자의 제어기 사이에는 지속적 또는 간헐적인 정보 교환이 요구된다. 배터리 시스템과 전기 소비자의 제어기 사이에 교환되는 정보는, 전기 소비자의 실제/예측된 전력 수요나 잉여 전력뿐만 아니라, 배터리 시스템의 충전 상태(State of Charge, SoC), 잠재적인 전기 성능, 충전 능력 및 내부 저항을 포함한다.
배터리 시스템은 일반적으로 전술한 정보를 처리하기 위한(BMS: battery management system) 및/또는 배터리 관리 장치(BMU: battery management unit)를 포함한다. BMS/BMU는, 적절한 내부 통신 버스들, 예를 들어, CAN 또는 SPI 인터페이스를 통해 다양한 전기 소비자의 제어기들과 통신할 수 있다. BMS/BMU는 각각의 배터리 서브 모듈, 특히 각각의 배터리 서브 모듈의 셀 감시 회로(CSC: cell supervision circuit)와 추가로 통신할 수 있다. CSC는 각 배터리 서브 모듈의 배터리 셀들을 상호 연결할 수 있는 하나 이상의 배터리 서브 모듈의 셀 연결 및 감지 유닛(CCU: Cell Connection and Sensing Unit)과 연결될 수 있다.
BMS/BMU는 배터리가 안전한 작동 영역을 벗어나 작동하는 것으로부터 보호하거나, 배터리의 상태 모니터링, 보조 데이터 산출, 데이터 보고, 배터리의 환경 제어, 배터리 인증, 및/또는 배터리 밸런싱 등에 의해, 배터리 팩을 관리하도록 제공될 수 있다.
배터리 시스템의 심각한 결함(fault) 상태의 경우, 통제불능의 열이 발생하거나 심한 경우 화재로 이어지는 것을 방지하기 위해 배터리를 즉시 분리하거나 셧 다운(shut down)해야 한다. 배터리 시스템에서는 심각한 결함 상태의 검출에 응답하여 생성되는 점화(ignition) 제어 신호를 기반으로 전력 라인을 차단하는 파이로 점화기 소자(pyro ignitor element), 즉, 파이로 퓨즈(pyro-fuse)가 사용될 수 있다. 파이로 점화기 소자에 의한 전력 라인 절단은 일반적으로 활성화(activation)를 필요로 하는 빠른 파이로 반응(pyro reaction)에 의해 수행된다.
본 발명의 실시 예들을 통해 해결하고자 하는 과제는 파이로 점화기 회로의 전체 회로에 대한 진단이 가능한 파이로 점화기 회로, 및 이의 테스트 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에서는, 전력 라인과 전기적으로 직렬로 연결된 션트 저항를 포함하는 파이로 점화기 회로(pyro igniter circuit)가 제공될 수 있다. 상기 파이로 점화기 회로는 상기 션트 저항의 양 단자들에 전기적으로 연결된 입력들을 포함하는 증폭기와, 상기 증폭기의 출력에 전기적으로 연결되고 상기 증폭기의 출력으로부터 수신된 점화 제어 신호에 기초하여 상기 전력 라인을 절단하도록 구성된 파이로 점화기 차단 소자(pyro igniter disconnect element)를 포함하는 증폭기를 더 포함할 수 있다. 상기 파이로 점화기 회로는 상기 증폭기의 제1 입력과 상기 션트 저항의 제1 단자 사이에 전기적으로 상호 연결된 커플링 저항(coupling resistor)을 더 포함할 수 있다. 상기 파이로 점화기 회로는 상기 증폭기의 제1 입력과 상기 커플링 저항 사이에 상호 연결된 노드에 전기적으로 연결된 감시 회로를 더 포함하며, 상기 감시 회로는 상기 노드에 테스트 신호를 전송하고, 상기 전송된 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 증폭기의 출력으로부터 진단 응답 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 감시 회로는, 상기 테스트 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간(igniter activation pulse time) 미만의 펄스 지속시간(pulse duration)을 갖거나, 또는 상기 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 증폭기로부터 출력되는 상기 점화 제어 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭 미만의 진폭을 갖도록 상기 테스트 신호를 생성할 수 있다.
상기 감시 회로는 마이크로컨트롤러의 집적된 파트(integrated part)이거나, 또는 별도로 제공될 수 있다. 상기 증폭기는 증폭 비교기(amplifying comparator)일 수 있다. 상기 증폭기는 상기 증폭기의 입력들로 전송되는 신호를 증폭할 수 있다. 상기 커플링 저항은 상기 전송된 테스트 신호에 응답하여 상기 증폭기의 제1 입력에 전압 강하, 즉, 전압 오프셋을 제공할 수 있다. 상기 테스트 신호는 전압 신호 또는 전류 신호일 수 있다. 예를 들어, 상기 테스트 신호가 전류 신호인 경우, 상기 테스트 신호는 상기 커플링 저항에서의 전압 강하를 일으킬 수 있다. 상기 커플링 저항은 테스트 저항일 수 있다. 상기 진단 응답 신호의 수신은, 짧은 시간 지연, 즉 상기 테스트 신호를 전송한 후 짧은 시간 윈도우 내에 수행될 수 있다. 상기 파이로 점화기 차단 소자는 수동 또는 능동 전자 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 파이로 점화기 차단 소자는 점화 와이어 또는 히팅 와이어를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 파이로 점화기 차단 소자는 능동 전자 요소로서 내부 트랜지스터를 포함할 수도 있다.
상기 테스트 신호를 통해 상기 파이로 점화기 회로의 전체 회로를 테스트하는 동안 상기 테스트 신호에 응답하여 상기 증폭기로부터 출력된 상기 점화 제어 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자를 활성화/릴리스 하기에 충분한 에너지를 상기 파이로 점화기 차단 소자에 전달하는 것을 방지하기 위해, 상기 테스트 신호는 충분히 짧은 펄스 지속시간(pulse duration)을 가지거나, 상기 테스트 신호에 응답하여 상기 증폭기로부터 출력되는 상기 점화 제어 신호는 충분히 작은 진폭을 가지도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 테스트 신호의 펄스 지속시간은 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간보다 낮게 설정될 수 있다. 이 경우, 상기 테스트 신호의 펄스 지속시간은 상기 감시 회로에 의해 쉽게 제어될 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 전송된 테스트 신호에 대한 응답으로 발생하는 상기 점화 제어 신호는 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭 미만의 진폭을 가지도록 설정될 수 있다. 이 경우, 상기 점화 제어 신호의 진폭은, 상기 테스트 신호의 진폭, 또는 상기 증폭기의 이득을 조절함으로써 제어될 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 테스트 신호의 펄스 지속시간이 상기 감시 회로에 의해 쉽게 제어될 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 테스트 신호의 펄스 지속시간이 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간보다 낮고, 상기 점화 제어 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭 미만의 진폭을 가지도록 설정될 수도 있다. 이 경우, 전술한 두 경우에 비해, 상기 파이로 점화기 차단 소자의 릴리스 또는 활성화가 좀 더 확실하게 방지될 수 있다.
상기 파이로 점화기 회로의 일 실시 예에 따르면, 상기 감시 회로는 상기 전송된 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 점화 제어 신호를 수신하기 위해 상기 증폭기의 출력에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 점화 제어 신호의 전압이 상기 감시 회로에 의해 테스트될 수 있다. 예를 들어, 상기 점화 제어 신호의 전압에는 상기 증폭기가 상기 전송된 테스트 신호를 올바르게 증폭했는지 여부에 대한 정보가 포함되어 있어, 상기 증폭기 및 상기 증폭기의 증폭 기능이 상기 감시 회로에 의해 테스트될 수 있다.
상기 파이로 점화기 회로의 다른 실시 예에 따르면, 상기 파이로 점화기 회로는 상기 증폭기의 출력과 상기 파이로 점화기 차단 소자 사이의 출력 라인상의 전류를 측정하고, 상기 증폭기의 출력에서 측정된 전류를 나타내는 제1 전류 신호를 상기 감시 회로로 전송하도록 구성된 제1 전류 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 전류 센서에 의해 측정된 전류는 상기 파이로 점화기 차단 소자가 이미 점화되었는지, 연결되지 않았는지, 또는 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화 와이어 또는 능동 전자 부품(예를 들어, 내부 트랜지스터)에 결함이 발생했는지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 상기 전송된 테스트 신호에 응답하여 상기 증폭기로부터 출력되는 전류가 없거나 매우 낮은 것은, 상기 파이로 점화기 차단 소자의 결함 또는 누락을 지시할 수 있다.
상기 파이로 점화기 회로의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 파이로 점화기 회로는 상기 전송된 테스트 신호에 응답하여 상기 노드에서 전류를 측정하고, 상기 노드에서 측정된 전류를 나타내는 제2 전류 신호를 상기 감시 회로로 전송하도록 구성된 제2 전류 센서를 더 포함할 수도 있다. 상기 제2 전류 센서에 의해 측정된 전류는, 상기 션트 저항이 올바르게 기능 중인지, 또는 상기 션트 저항이 전기적으로 올바르게 연결되어 있는지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 파이로 점화기 회로에서 상기 션트 저항을 포함하는 회로 부분이 상기 감시 회로에 의해 테스트될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 노드에서의 전류가 감지되지 않으면, 상기 션트 저항이 올바르게 연결되지 않을 것일 수 있다.
상기 테스트 신호의 펄스 지속시간은, 20μs 미만이거나, 10μs 미만, 또는 1μs 미만일 수도 있다. 이러한 경우에, 상기 테스트 신호에 응답하여 상기 증폭기로부터 출력되는 상기 점화 제어 신호의 펄스 지속시간 또한 충분히 작아, 상기 테스트 신호에 의해 상기 파이로 점화기 차단 소자가 우발적으로 릴리스되거나 활성화되는 것을 방지할 수 있다. 상기 테스트 신호의 펄스 지속시간은 상기 점화기 활성화 펄스 시간의 1/10, 1/100, 또는 1/1000 로 설정될 수 있다.
상기 파이로 점화기 회로의 또 다른 실시 예에서, 상기 테스트 신호는 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간 미만의 펄스 지속시간을 갖고, 상기 전송된 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 증폭기에서 출력되는 상기 점화 제어 신호는 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭보다 높은 진폭을 가질 수 있다. 상기 전송된 테스트 신호의 짧은 펄스 지속시간으로 인해, 이러한 경우에도 상기 파이로 점화기 차단 소자가 활성화/릴리스되지 않을 수 있다. 여기서, 상기 점화 제어 신호는 전압 펄스 신호 또는 전류 펄스 신호일 수 있으며, 상기 점화 제어 신호의 진폭은 예를 들어 전압 또는 전류 진폭일 수 있다.
상기 파이로 점화기 회로의 또 다른 실시 예에서, 상기 테스트 신호는 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간보다 높은 펄스 지속시간을 갖고, 상기 전송된 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 증폭기에서 출력되는 상기 점화 제어 신호는 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭 미만의 진폭을 가질 수도 있다. 이 경우, 상기 점화 제어 신호의 진폭이 충분히 작도록 제어되어 상기 테스트 신호의 펄스 지속시간이 길더라도 상기 파이로 점화기 차단 소자의 활성화 또는 릴리스가 발생하지 않을 수 있다. 여기서, 상기 점화 제어 신호는 전압 펄스 신호 또는 전류 펄스 신호일 수 있으며, 상기 점화 제어 신호의 진폭은 전압 또는 전류 진폭일 수 있다.
상기 파이로 점화기 회로의 또 다른 실시 예에서, 상기 감시 회로는 상기 수신된 진단 응답 신호를 상기 전송된 테스트 신호와 비교하도록 구성될 수 있다. 상기 테스트 신호와 상기 진단 응답 신호의 비교는, 상기 파이로 점화기 회로의 다양한 결함을 감지할 수 있다. 이러한, 비교는 상기 파이로 점화기 회로에 대한 평가 및 확인을 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 상기 감시 회로는 상기 점화 제어 신호와 상기 전송된 테스트 신호의 비교에 기초하여 상태 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 상기 상태 신호는 경고 신호, 또는 상기 배터리의 분리 또는 셧 다운 또는 이와 유사한 목적을 위한 제어 신호로 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 파이로 점화기 회로를 테스트하기 위한 테스트 방법이 개시되며, 상기 테스트 방법은, 전력 라인과 직렬로 연결된 션트 저항, 상기 션트 저항의 단자들에 전기적으로 연결된 입력들을 포함하는 증폭기, 상기 증폭기의 출력에 전기적으로 연결되고 상기 증폭기의 출력에서 수신된 점화 제어 신호를 기반으로 상기 전력 라인을 차단하도록 구성된 파이로 점화기 차단 소자, 상기 증폭기의 제1 입력과 상기 션트 저항의 제1 단자 사이에 전기적으로 연결된 커플링 저항을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 테스트 방법은, 상기 증폭기의 입력과 상기 커플링 저항 사이에 상호 연결된 노드에 테스트 신호를 전송하는 단계, 그리고 상기 전송된 테스트 신호에 대한 응답으로 진단 응답 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 테스트 신호를 전송하는 단계는, 상기 테스트 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간 미만의 펄스 지속시간을 갖거나, 또는 상기 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 증폭기로부터 출력되는 상기 점화 제어 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭 미만의 진폭을 갖도록 상기 테스트 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 테스트 방법의 일 실시 예에 따르면, 상기 펄스 지속시간은 20μs 미만이거나, 10μs 미만, 또는 1μs 미만일 수 있다.
상기 테스트 방법은 상기 전송된 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 증폭기의 출력에서 상기 점화 제어 신호를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 테스트 방법의 다른 실시 예에서, 상기 테스트 방법은 상기 전송된 테스트 신호에 응답하여 상기 증폭기의 출력과 상기 파이로 점화기 차단 소자 사이의 출력 라인에서 전류를 측정하고, 상기 출력 라인에서 측정된 전류를 나타내는 제1 전류 신호를 상기 감시 회로에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 테스트 방법은 상기 전송된 테스트 신호에 응답하여 상기 노드에서의 전류를 측정하고, 상기 노드에서 측정된 전류를 나타내는 제2 전류 신호를 상기 감시 회로에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 테스트 방법은 상기 수신된 점화 제어 신호를 상기 전송된 테스트 신호와 비교하고, 상기 점화 제어 신호와 상기 전송된 테스트 신호의 비교에 기초하여 상태 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 전술한 실시 예들 중 하나에 따른 상기 파이로 점화기 회로, 및 상기 전력 라인에 전기적으로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 전술한 실시 예들에 따른 상기 배터리 시스템을 포함하는 전기 차량이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 파이로 점화기 회로의 기능(배터리 시스템 내 역할)을 방해하지 않고 파이로 점화기 회로에 전체에 대한 테스트를 수행할 수 있다. 즉, 파이로 점화기 회로의 테스트와 상관없이, 파이로 점화기 회로는 전력 라인의 과전류에 의해 언제든지 활성화될 수 있다. 또한, 상대적으로 속도가 느린 소프트웨어 인터랙션의 사용이 없어 빠른 테스트가 가능하며, 테스트 시 사용되는 테스트 신호를 파이로 점화기 회로의 요구사항에 맞춰 쉽게 조정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파이로 점화기 회로, 및 이를 포함하는 배터리 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 테스트 신호 펄스를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 테스트 방법을 개략적으로 도시한다.
이하, 실시 예들을　참조하여 상세하게 설명되며, 그 예들은　첨부 도면에 도시되어 있다. 이하 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예들의 효과 및 특징, 그리고 그 구현 방법을 상세히 설명한다. 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 그에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 본 문서에서 "및/또는"이라는 용어는 관련되어 열거된 항목들 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예들을 설명 시 "~할 수 있다", "~일 수 있다"를 사용하는 것은 본 발명의 하나 이상의 실시 예를 나타낸다.
본 문서에서 "제1", "제2" 등의 서수를 가리키는 용어들이 구성요소들을 설명하는데 사용되는 경우, 이러한 구성요소들은 이러한 용어에 의해 한정되는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 이 용어들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 구성요소들의 목록 앞에서의 "적어도 하나"와 같은 표현은 구성 요소들의 전체 목록을 수식하고, 목록의 개별 구성요소를 수식하지 않는다.
본 발명의 실시 예들에 대한 다음의 설명에서, 단수 형태의 용어는 문맥에 달리 명시되지 않는 한 복수 형태를 포함할 수 있다.
"포함한다", "구성된다", "포함하는", "구성하는" 등의 용어들은 특성, 영역, 고정 수, 단계, 프로세스, 요소, 소자, 부품, 성분, 및 이들의 조합을 특정하는 것으로，다른 특성, 영역, 고정 수, 프로세스, 요소, 소자, 부품, 성분, 및 그들의 조합을 배제하지는　않는　것으로　이해될　것이다．
본 발명의 개념의 특징 및 이를 달성하는 방법은 이하의 실시 예들에 대한 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다. 그러나 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 예시된 실시 예들에 한정되지 않는다. 오히려, 이들 실시 예들은 본 개시가 완전하고 완벽해질 수 있도록, 그리고 본 발명의 양태들 및 특징들을 당업자에게 충분히 전달할 수 있도록 예로서 제공된다. 따라서, 본 발명의 양태들 및 특징들의 완전한 이해를 위해 당업자에게 필요하지 않은 것으로 간주되는 프로세스, 요소 및 기술은 설명되지 않을 수 있다. 도면에서, 엘리먼트들, 층들 및 영역들의 상대적인 크기는 명확성을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이로 점화기 회로(pyro ignitor circuit)(1)를 도시한다. 또한, 파이로 점화기 회로(1)를 포함하는 배터리 시스템(100)이 개시된다.
파이로 점화기 회로(1)는 전력 라인(35)과 직렬로 연결된 션트(shunt) 저항(10)을 포함할 수 있다. 여기서, 션트 저항(10)은 저 임피던스(low impedance) 션트일 수 있다. 예를 들어, 션트 저항(10)은 100Ω 미만, 또는 500Ω 미만의 저항 값을 가질 수 있지만, 본 발명의 실시 예가 이에 의해 제한되지는 않는다.
전력 라인(35)은 배터리 시스템(100)의 복수의 배터리 셀(110)과 외부 장치(예를 들어, 부하(120)) 사이에 연결되는 전류 경로일 수 있다. 한편, 도 1에서는, 배터리 셀(110)들이 전기적으로 서로 직렬 연결되어 배터리 모듈을 구성하고, 션트 저항(10)과 연결된 전력 라인(35)이 배터리 모듈의 양극 단자에 연결되는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명의 실시 예가 이에 의해 제한되지는 않는다. 다른 실시 예에 따르면, 배터리 셀(110)들은 전기적으로 서로 직렬 및 병렬 연결되어 배터리 모듈을 구성할 수도 있고, 션트 저항(10)과 연결된 전력 라인(35)은 배터리 모듈의 음극 단자에 연결될 수도 있다.
전력 라인(35)은 복수의 배터리 셀(110)에 의해 인가된 전압 및 전류를 부하(120)로 전달하여, 부하(120)는 전력 라인(35)을 통해 복수의 배터리 셀(110)로부터 전력을 공급할 수 있다. 또한, 전력 라인(35)은 충전 장치(미도시)로부터 공급되는 전압 및 전류를 배터리 시스템(100)의 배터리 셀(110)들로 전달하여, 배터리 셀(110)들이 전력 라인(35)을 통해 충전될 수 있다. 복수의 배터리 셀(110)에 의해 제공되는 전압은, 예를 들어, 최대 400V, 또는 최대 800V일 수 있고, 각 배터리 셀(110)의 출력 전압은 최대 4V일 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예가 이에 의해 제한되지는 않아서, 복수의 배터리 셀(110)에 의해 제공되는 전압, 또는 각 배터리 셀(110)의 출력 전압은 실시 예에 따라 다르게 변경될 수도 있다. 또한, 도 1의 배터리 셀(110)들의 개수는 예시일 뿐, 배터리 시스템(100)을 구성하는 배터리 셀(110)들의 개수 또한 실시 예들에 따라 변경될 수 있다.
도 1에서, 부하(120)는 배터리 시스템(100)이 장착되는 전기 차량에서 전력을 필요로 하는 임의의 구성요소일 수 있다.
파이로 점화기 회로(1)는 증폭기(20)를 포함할 수 있다. 증폭기(20)는 션트 저항(10)의 단자들(11, 12)에 전기적으로 연결된 입력들(21, 22)을 포함할 수 있다. 증폭기(20)는 증폭기(20)의 입력들(21, 22)에 전송되는 (전압) 신호에 기초하여 점화 제어 신호(54)를 출력할 수 있다. 증폭기(20)는 증폭 비교기(amplifying comparator)로서 동작할 수 있다. 즉, 증폭기(20)는 입력들(21, 22)을 통해 션트 저항(10)의 양단 전압이 각각 입력되면, 입력되는 전압들 간의 전압 차를 증폭하여 점화 제어 신호(54)로 출력할 수 있다. 증폭기(20)에는 증폭 기능을 제공하기 위한 전력이 공급될 수 있다.
파이로 점화기 회로(1)는 파이로 점화기 차단 소자(30)를 더 포함할 수 있다. 파이로 점화기 차단 소자(30)는 수동 및/또는 능동 전자 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 파이로 점화기 차단 소자(30)는 점화 와이어(ignition wire) 또는 히팅 와이어(heating wire)를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 점화기 차단 소자(30)는 능동 전자 요소인 내부 트랜지스터(internal transistor)를 포함할 수도 있다. 파이로 점화기 차단 소자(30)는 증폭기(20)의 출력(24)에 전기적으로 연결될 수 있다. 파이로 점화기 차단 소자(30)는 증폭기(20)의 출력(24)으로부터 수신된 점화 제어 신호(54)에 기초하여, 전력 라인(35)을 절단 또는 분리할 수 있다. 파이로 점화기 차단 소자(30)는 파이로 퓨즈, 또는 파이로 퓨즈 소자를 포함할 수 있다.
파이로 점화기 차단 소자(30)는, 증폭기(20)에 의해 생성된 점화 제어 신호(54)에 의해 동작이 제어될 수 있다. 파이로 점화기 차단 소자(30)는, 점화 제어 신호(54)가 충분한 진폭 및 펄스 지속시간을 가질 때만, 즉, 점화 제어 신호(54)가 파이로 점화기 차단 소자(30)를 릴리스(release) 또는 활성화(activate)하기 위한 충분한 에너지를 파이로 점화기 차단 소자(30)에 전달하는 경우에만, 파이로 반응(pyro reaction)으로 인해 전력 라인(35)을 절단 또는 분리할 수 있다. 파이로 점화기 차단 소자(30)에 의해 전력 라인(35)이 절단 또는 분리되는 경우, 부하(120)는 전력 라인(35)으로부터, 즉, 배터리 시스템(100)으로부터 분리될 수 있다.
배터리 시스템(100)의 심각한 시스템 결함 또는 단락에 의해 임계 전류를 초과하는 전류 즉, 과전류가 전력 라인(35) 즉, 션트 저항(10)을 통해 흐르는 상황들이 발생할 수 있다. 이러한 상황들로 인해 션트 저항(10)에 임계 전류를 초과하는 과전류가 흐르면, 션트 저항(10)에는 임계 전류를 초과하는 과전류에 의한 전압 강하가 발생하고, 이러한 션트 저항(10)의 전압 강하가 증폭기(20)의 입력들(21, 22)로 전달될 수 있다. 즉, 션트 저항(10)에 과전류가 흐르는 경우에는 그렇지 않은 경우에 비해 증폭기(20)의 입력들(21, 22)에 전달되는 전압들 간의 차이가 증가할 수 있다. 이에 따라, 증폭기(20)로부터 파이로 점화기 차단 소자(30)에 출력되는 점화 제어 신호(54)의 진폭이 증가하여, 점화 제어 신호(54)는 파이로 점화기 차단 소자(30)를 릴리스 또는 활성화하기에 충분한 에너지를 파이로 점화기 차단 소자(30)에 공급할 수 있다.
파이로 점화기 회로(1)는 증폭기(20)의 제1 입력(21)과 션트 저항(10)의 제1 단자(11) 사이에 전기적으로 상호 연결된 커플링 저항(40)을 더 포함할 수 있다. 커플링 저항(40)은 1kΩ ~ 10kΩ, 또는 1kΩ ~ 100kΩ의 저항 값을 가질 수 있으나, 본 발명의 실시 예가 이로 인해 제한되지는 않는다.
또한, 파이로 점화기 회로(1)는 감시 회로(50)를 더 포함할 수 있다. 감시 회로(50)는 제1 노드(n1)에 전기적으로 연결되고, 제1 노드(n1)는 증폭기(20)의 제1 입력(21)과 커플링 저항(40) 사이에 상호 연결된다. 감시 회로(50)는 테스트 신호(52)를 제1 노드(n1)로 전송하도록 구성된다. 테스트 신호(52)는 전압 펄스 신호 또는 전류 펄스 신호일 수 있다. 감시 회로(50)는 테스트 신호(52)의 생성 시, 파이로 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 펄스 시간(Ta), 및 점화기 활성화 진폭(Va, Ia), 그리고 증폭기(20)의 증폭 강도(증폭 이득) 등을 고려하여 펄스 지속시간, 또는 진폭을 조절할 수 있다. 여기서, 파이로 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 펄스 시간(Ta)은, 점화 제어 신호(54)가 파이로 점화기 차단 소자(30)를 릴리스 또는 활성화하기 위해 필요한 에너지를 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 필요한 최소 펄스 유지 시간을 나타낸다. 또한, 점화기 활성화 진폭(Va, Ia)은 점화 제어 신호(54)가 파이로 점화기 차단 소자(30)를 릴리스 또는 활성화하기 위해 필요한 에너지를 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 필요한 최소 펄스 진폭을 나타낸다.
일 예로, 감시 회로(50)는 생성된 테스트 신호(52)가 파이로 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 펄스 시간(Ta) 미만의 펄스 지속시간(Td)을 갖도록 테스트 신호(52)를 생성할 수 있다. 이와 같이, 감시 회로(50)는 테스트 신호(52)의 생성 시, 테스트 신호(52)의 펄스 지속시간을 점화기 활성화 펄스 시간(ta) 미만으로 조절하는 것만으로, 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td)을 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 펄스 시간(Ta) 미만으로 용이하게 제어할 수 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td)이 점화기 활성화 펄스 시간(Ta) 미만일 때, 점화 제어 신호(54)의 진폭(Vd, Id)이 파이로 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 진폭(Va, Ia) 보다 더 높은 경우에도 파이로 점화기 차단 소자(30)를 릴리스하거나 활성화할 수 없다. 도 2에서, 점선들에 의해 개략적으로 표시된 활성화 영역(activation area)은 파이로 점화기 차단 소자(30)가 릴리스 또는 활성화되어 전력 라인(35)을 절단하도록 작동하는 영역을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 파이로 점화기 회로(1)는 테스트 신호(52)를 통해 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td) 또는 진폭(Vd, Id)을 적절히 제어함으로써 안전하게 테스트될 수 있다. 즉, 테스트와 상관없이 항상 과전류 이벤트가 파이로 점화기 차단 소자(30)를 트리거할 수 있기 때문에 파이로 점화기 회로(1)에 대한 테스트는 데드 타임(dead time) 없이 수행될 수 있다. 예를 들어, 테스트 신호(52) 및 이에 따른 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td)은 20μs 미만, 10μs 미만, 또는 1μs 미만으로 제어될 수 있다. 또한, 예를 들어, 테스트 신호(52) 및 이에 따른 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td)은, 예를 들어 점화기 활성화 펄스 시간(Ta)의 1/10, 1/100 또는 1/1000로 제어될 수 있다. 이에 따라, 파이로 점화기 차단 소자(30)에 인가되는 펄스 신호의 펄스 지속시간(Td)이 충분히 짧아, 테스트 신호(52)에 의해 파이로 점화기 차단 소자(30)가 활성화 상태로 전환되는 것이 방지될 수 있다.
다른 예로, 감시 회로(50)는 테스트 신호(52)의 전송에 대한 응답으로 증폭기(20)로부터 출력되는 점화 제어 신호(54)가 파이로 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 진폭(Va, Ia) 미만의 진폭(Va, Ia)을 갖도록 테스트 신호(52)를 제어할 수 있다. 여기서, 감시 회로(50)는 미리 알려진 증폭기(20)의 증폭 강도에 기초하여, 점화 제어 신호(54)가 파이로 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 진폭(Va, Ia) 미만의 진폭(Va, Ia)을 갖도록, 테스트 신호(52)를 생성할 수 있다. 이 경우, 테스트 신호(52)에 응답하여 발생한 점화 제어 신호(54)의 진폭(Va, Ia)은 파이로 점화기 차단 소자(30)를 활성화하거나 릴리스하기에는 너무 작을 수 있다(도 2 참조). 따라서, 이 경우, 테스트 신호(52) 및 이에 따른 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td)은, 파이로 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 펄스 시간(Ta)보다 낮거나, 또는 높을 수도 있다.
또 다른 예로, 감시 회로(50)는 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td) 및 진폭(Vd, Id)이 모두 파이로 점화기 차단 소자(30)를 릴리스하거나 활성화시키지 못하는 조건을 충족하도록, 테스트 신호(52)의 펄스 지속시간 및 진폭을 제어할 수도 있다. 즉, 감시 회로(50)는 테스트 신호(52) 및 이에 의해 발생한 점화 제어 신호(54)가 파이로 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 펄스 시간(Ta) 미만의 펄스 지속시간(Td)을 갖고, 점화 제어 신호(54)가 파이로 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 진폭(Va, Ia) 미만의 진폭(Vd, Id)을 갖도록 테스트 신호(52)를 발생시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 전술한 바와 같이, 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td)이 점화기 활성화 펄스 시간(Ta) 미만임을 충족하거나, 점화 제어 신호(54)의 진폭(Vd, Id)이 점화기 활성화 진폭(Va, Ia) 미만임을 충족할 때, 파이로 점화기 차단 소자(30)는 활성화 또는 릴리스되지 않는다. 따라서, 파이로 점화기 회로(1)의 기능(예를 들어, 과전류 발생에 따른 전력 라인(35) 차단 기능)에 영향을 주지 않으면서, 파이로 점화기 회로(1)가 테스트될 수 있다. 즉, 테스트 신호(52)의 인가와 상관없이 항상 과전류가 파이로 점화기 차단 소자(30)를 활성화할 수 있기 때문에, 테스트가 파이로 점화기 회로(1)의 기능을 방해하지 않는다. 또한, 전술한 방식의 파이로 점화기 회로(1)의 테스트는, 상대적으로 속도가 느린 소프트웨어 인터랙션(interaction) 없이 수행이 가능하여, 빠르고 아날로그적이다. 또한, 테스트를 위해 파이로 점화기 차단 소자(30)에 인가되는 펄스 신호의 진폭 또는 펄스 지속시간은, 테스트 신호(52)의 발생 시 테스트 신호(52)의 펄스 지속시간 및 진폭을 조정하는 것만으로 파이로 점화기 회로(1)의 요구 사항에 맞게 쉽게 조정할 수 있습니다.
감시 회로(50)는 노드(n1)에 테스트 신호(52)를 전송한 후, 짧은 시간 안에(예를 들어, 전송 후 짧은 지연 시간 후에, 또는, 연속적인 시간 윈도우(consecutive time window) 내에) 테스트 신호(52)에 대한 응답으로 발생한 진단 응답 신호(54, 56, 58)를 수신할 수 있다. 진단 응답 신호(54, 56, 58)의 예가 아래에 제공된다.
감시 회로(50)는 진단 응답 신호를 수신하기 위해 증폭기(20)의 출력(24)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 감시 회로(50)는 증폭기 출력(24)에 연결된 출력 라인(26)의 제2 노드(n2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 감시 회로(50)는 제1 노드(n1)로 전송된 테스트 신호(52)에 대한 응답으로 증폭기(20)로부터 출력되는 점화 제어 신호(54)를 진단 응답 신호(54)로 수신할 수 있다. 즉, 증폭기(20)에 의해 테스트 신호(52)를 증폭한 전압(Vd)이 감시 회로(50)로 전송될 수 있다. 이에 따라, 점화 제어 신호(54)가 감시 회로(50)에 의해 수신되면, 감시 회로(50)는 증폭기(20)의 기능(예를 들어 정확한 이득으로 증폭되었는지), 증폭기(20)에 대한 연결들, 또는 증폭기(20)에 대한 전원 공급이 체크될 수 있다.
파이로 점화기 회로(1)는 제1 전류 센서(60)를 포함할 수 있다. 제1 전류 센서(60)는 증폭기(20)의 출력(24)과 파이로 점화기 차단 소자(30) 사이의 출력 라인(26)상의 전류를 측정하도록 구성될 수 있다. 제1 전류 센서(60)는 측정된 전류를 나타내는 제1 전류 신호(56)를 감시 회로(50)로 전송할 수 있다. 제1 전류 센서(60)에 의해 측정된 전류는 파이로 점화기 차단 소자(30)의 기능 및 존재의 직접적인 지표일 수 있으며, 후자는 도 1에서 상세한 내부 구조없이 개략적으로 도시된다. 예를 들어, 제1 전류 센서(60)에 의해 측정된 전류는 파이로 점화기 차단 소자(30)에 결함이 있거나, 파이로 점화기 차단 소자(30)가 존재하지 않거나, 파이로 점화기 차단 소자(30)가 이미 활성화되었거나, 트랜지스터(미도시)와 같은 파이로 점화기 차단 소자(30)의 구성요소 중 하나가 잘못 기능할 때, 낮아지거나 최소화될 수 있다. 따라서, 감시 회로(50)는 제1 전류 센서(60)로부터 수신되는 제1 전류 신호(56)에 기초하여, 파이로 점화기 차단 소자(30)의 상태를 진단할 수 있다.
파이로 점화기 회로(1)는 제2 전류 센서(62)를 더 포함할 수 있다. 제2 전류 센서(62)는 증폭기(20)의 제1 입력(21)과 커플링 저항(40) 사이에 상호 연결된 제1 노드(n1)의 전류를 측정하도록 구성될 수 있다. 제1 노드(n1)에서의 전류는 제1 노드(n1)로 전송된 테스트 신호(52)에 응답하여 측정될 수 있다. 제2 전류 센서(62)는 측정된 전류를 나타내는 제2 전류 신호(58)를 감시 회로(50)로 전송할 수 있다. 테스트 신호(52)가 제1 노드(n1)에 인가되어 제1 노드(n1)에 흐르게 된 전류는 증폭기(20)의 제1 입력(21)으로 흐를 수 없어 션트 저항(10) 측으로만 흐를 수 있다. 따라서, 션트 저항(10)이 올바르게 연결된 경우에만 제1 노드(n1)에 전류가 흐를 수 있어, 제2 전류 신호(58)로부터 션트 저항(10)의 상태를 확인할 수 있다. 제1 전류 센서(60) 및 제2 전류 센서(62)는 전류를 감지하기 위한 임의의 적절한 센서 수단일 수 있다
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예들에서, 제1 노드(n1)에 전송된 테스트 신호(52)에 대한 응답으로 증폭기(20)로부터 출력되는 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td)이 점화기 활성화 펄스 시간(Ta) 미만인 경우, 점화 제어 신호(54)는 점화기 활성화 진폭(Va, Ia) 보다 높은 진폭(Vd, Id)을 가질 수 있다. 이러한 경우, 점화 제어 신호(54)의 진폭(Va, Ia)이 높더라도 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td)이 짧아 파이로 점화기 차단 소자(30)의 활성화 또는 릴리스가 야기되지 않을 수 있다.
또한, 제1 노드(n1)에 전송된 테스트 신호(52)에 대한 응답으로 증폭기(20)로부터 출력되는 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td)이 점화기 활성화 펄스 시간(Ta)보다 높은 경우, 점화 제어 신호(54)는 점화기 활성화 진폭(Va, Ia) 미만의 진폭(Vd, Id)을 가질 수 있다. 여기서, 진폭은 전압 신호의 진폭(Vd) 또는 전류 신호의 진폭(Id)일 수 있다. 이 경우에도, 점화 제어 신호(54)의 펄스 지속시간(Td)이 길더라도 점화 제어 신호(54)의 진폭(Vd, Id)이 충분히 낮아, 파이로 점화기 차단 소자(30)의 활성화 또는 릴리스가 야기되지 않을 수 있다.
감시 회로(50)는 또한 전술한 바와 같이 수신된 진단 응답 신호(54, 56, 58)를 제1 노드(n1)에 전송된 테스트 신호(52)와 비교하도록 구성될 수 있다. 이러한 비교를 통해, 감시 회로(50)는 전술한 바와 같이 파이로 점화기 회로(1) 전체에서 발생할 수 있는 임의의 결함을 검출할 수 있다.
감시 회로(50)는 진단 응답 신호(54, 56, 58)와 테스트 신호(52)의 비교에 기초하여 상태 신호(59)를 추가로 생성할 수도 있다. 여기서, 상태 신호(59)는 배터리의 분리 또는 셧 다운을 위해, 또는 경고 목적으로 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이로 점화기 회로를 테스트하기 위한 테스트 방법을 개략적으로 도시한다.
도 3을 참조하면, 테스트 방법은 전력 라인(35)과 직렬로 연결된 션트 저항(10), 션트 저항(10)의 단자들(11, 12)에 전기적으로 연결된 입력들(21, 22)을 포함하는 증폭기(20), 증폭기(20)의 출력에 전기적으로 연결되고 증폭기(20)의 출력(24)으로부터 수신된 점화 제어 신호(54)에 기초하여 전력 라인(35)을 차단하도록 구성된 파이로 점화기 차단 소자(30), 증폭기(20)의 제1 입력(21)과 션트 저항(10)의 제1 단자 사이에 전기적으로 연결된 커필링 저항(40)을 제공하는 단계(S1)를 포함할 수 있다.
또한, 테스트 방법은 증폭기(20)의 제1 입력(21)과 커플링 저항(40) 사이에 상호 연결된 제1 노드(n1)에 테스트 신호(52)를 전송하는 단계(S2)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 테스트 신호(52) 및 이로 인해 발생한 점화기 제어 신호(54)는 점화기 활성화 펄스 시간(Ta)보다 낮은 펄스 지속시간(Td)을 갖거나, 또는 테스트 신호(52)에 대한 응답으로 발생한 점화 제어 신호(54)는 파이로 점화기 차단 소자(30)의 점화기 활성화 진폭(Va, Ia) 미만의 진폭(Vd, Id)을 가질 수 있다.
또한, 테스트 방법은 제1 노드(n1)에 전송된 테스트 신호(52)에 대응하여 발생한 진단 응답 신호(54, 56, 58)를 수신하는 단계(S3)를 더 포함할 수 있다.
이러한 테스트 방법은 도 1을 참조하여 설명한 파이로 점화기 회로(1)에 의해 수행되며, 테스트 방법의 추가적인 특징들은 위에서 설명된 파이로 점화기 회로(1)의 특징들에 의해 개시되고 참조될 수 있다.
본 명세서에 설명된 본 발명의 실시 예들에 따른 전자 장치 또는 전기 장치, 및/또는 임의의 다른 관련 장치, 또는 구성요소들은, 임의의 적합한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, ASIC), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어, 및 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들 장치의 다양한 구성요소는 하나의 집적 회로(IC) 칩 또는 개별 IC 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 이들 장치의 다양한 구성요소는 연성 인쇄 회로 필름, 테이프 캐리어 패키지(TCP), 인쇄 회로 기판(PCB), 또는 하나의 기판 상에 구현될 수 있다. 또한, 이들 장치들의 다양한 구성요소들은 하나 이상의 컴퓨팅 장치에 포함된 하나 이상의 프로세서에서 실행되고, 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하고, 본 문서에 설명된 다양한 기능을 수행하기 위해 다른 시스템 구성요소와 상호 작용하는 프로세스(process) 또는 스레드(thread)일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어는 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같이 표준 메모리 장치를 사용하는 컴퓨팅 장치에서 구현될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어 CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수도 있다. 또한, 당업자라면 본 발명의 예시적인 실시예의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 컴퓨터 장비들의 기능이 단일 컴퓨팅 장치에 결합 또는 통합될 수 있으며, 특정 컴퓨팅 장치의 기능이 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들로 분산될 수 있음을 알 수 있다.
1: 파이로 점화기 회로
10: 션트 저항
11: 션트 저항의 제1 단자
12: 션트 저항의 제2 단자
20: 증폭기
21: 증폭기의 제1 입력
22: 증폭기의 제2 입력
24: 증폭기의 출력
26: 출력 라인
30: 파이로 점화기 차단 소자
35: 전력 라인
40: 커플링 저항
50: 감시 회로
52: 테스트 신호
54: 점화 제어 신호
56: 제1 전류 신호
58: 제2 전류 신호
60: 제1 전류 센서
62: 제2 전류 센서
Td: 펄스 지속시간
Ta: 점화기 활성화 펄스 시간
Vd: 전압 진폭
Id: 전류 진폭
Va: 점화기 활성화 전압 진폭
Ia: 점화기 활성화 전류 진폭
100: 배터리 시스템
110: 배터리 셀
120: 부하
n1: 제1 노드
n2: 제2 노드

Claims (15)

  1. 파이로 점화기 회로(pyro ignitor circuit)로서,
    전력 라인과 직렬로 연결된 션트 저항,
    상기 션트 저항의 제1 및 제2 단자에 전기적으로 연결된 제1 및 제2입력을 포함하는 증폭기,
    상기 증폭기의 출력에 전기적으로 연결되고 상기 증폭기의 출력으로부터 수신된 점화 제어 신호에 기초하여 상기 전력 라인을 차단하도록 구성된 파이로 점화기 차단 소자,
    상기 증폭기의 제1 입력과 상기 션트 저항의 제1 단자 사이에 전기적으로 연결된 커플링 저항, 그리고
    상기 증폭기의 제1 입력과 상기 커플링 저항 사이에 상호 연결된 노드에 전기적으로 연결된 감시 회로를 포함하고,
    상기 감시 회로는, 테스트 신호를 상기 노드에 전송하고, 전송된 상기 테스트 신호에 대한 응답으로 진단 응답 신호를 수신하도록 구성되며,
    상기 감시 회로는, 상기 테스트 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간보다 낮은 펄스 지속시간을 갖거나, 또는 상기 테스트 신호의 전송에 대한 응답으로 상기 증폭기로부터 출력되는 상기 점화 제어 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭 미만의 진폭을 갖도록, 상기 테스트 신호를 생성하는, 파이로 점화기 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감시 회로는 상기 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 점화 제어 신호를 수신하기 위해, 상기 증폭기의 출력에 전기적으로 연결되는, 파이로 점화기 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 증폭기의 출력과 상기 파이로 점화기 차단 소자 사이의 출력 라인 상의 전류를 측정하고, 상기 출력 라인 상에서 측정된 전류를 나타내는 제1 전류 신호를 상기 감시 회로에 전송하도록 구성된 제1 전류 센서를 더 포함하는 파이로 점화기 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 노드에서의 전류를 측정하고, 상기 노드에서 측정된 전류를 나타내는 제2 전류 신호를 상기 감시 회로에 전송하도록 구성된 제2 전류 센서를 더 포함하는 파이로 점화기 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 지속시간은, 20μs 미만, 10μs 미만, 또는 1μs 미만인, 파이로 점화기 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 신호는 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간 미만의 펄스 지속시간을 갖고, 상기 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 증폭기로부터 출력되는 상기 점화 제어 신호는 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭보다 더 높은 진폭을 갖는, 파이로 점화기 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 신호는 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간보다 더 높은 펄스 지속시간을 갖고, 상기 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 증폭기로부터 출력되는 상기 점화 제어 신호는 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭 미만의 진폭을 갖는, 파이로 점화기 회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 감시 회로는 수신된 상기 진단 응답 신호를 상기 테스트 신호와 비교하도록 구성된, 파이로 점화기 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 감시 회로는 상기 진단 응답 신호와 상기 테스트 신호의 비교 결과에 기초하여 상태 신호를 생성하도록 구성된, 점화기 회로.
  10. 파이로 점화기 회로를 테스트하기 위한 테스트 방법으로서,
    전력 라인과 직렬로 연결된 션트 저항, 상기 션트 저항의 단자들에 전기적으로 연결된 입력들을 포함하는 증폭기, 상기 증폭기의 출력에 전기적으로 연결되고 상기 증폭기의 출력에서 수신된 점화 제어 신호를 기반으로 상기 전력 라인을을 차단하도록 구성된 파이로 점화기 차단 소자, 상기 증폭기의 입력과 상기 션트 저항의 단자 사이에 전기적으로 연결된 커플링 저항을 포함하는 상기 파이로 점화기 회로에서, 상기 증폭기의 입력과 상기 커플링 저항 사이에 상호 연결된 노드에 테스트 신호를 전송하는 단계, 그리고
    상기 전송된 테스트 신호에 대한 응답으로 진단 응답 신호를 수신하는 단계를 포함하며,
    상기 테스트 신호를 전송하는 단계는,
    상기 테스트 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 펄스 시간 미만의 펄스 지속시간을 갖거나, 또는 상기 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 증폭기로부터 출력되는 상기 점화 제어 신호가 상기 파이로 점화기 차단 소자의 점화기 활성화 진폭 미만의 진폭을 갖도록 상기 테스트 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 테스트 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 진단 응답 신호를 수신하는 단계는,
    상기 테스트 신호에 대한 응답으로 상기 증폭기의 출력으로부터 출력되는 상기 점화 제어 신호를 상기 진단 응답 신호로 수신하는 단계를 더 포함하는 테스트 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 진단 응답 신호를 수신하는 단계는,
    상기 증폭기의 출력과 상기 파이로 점화기 차단 소자 사이의 출력 라인 상의 전류를 측정하는 제1 전류 센서로부터, 상기 테스트 신호가 상기 노드에 전송되는 동안 상기 출력 라인 상에서 측정된 전류를 나타내는 제1 전류 신호를 상기 진단 응답 신호로 수신하는 단계를 더 포함하는 테스트 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 노드에서의 전류를 측정하는 제2 전류 센서로부터, 상기 테스트 신호가 상기 노드에 전송되는 동안 상기 노드에서 측정된 전류를 나타내는 제2 전류 신호를 상기 진단 응답 신호로 수신하는 단계를 더 포함하는 테스트 방법.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 파이로 점화기 회로, 및
    상기 전력 라인에 전기적으로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 시스템.
  15. 제14항에 따른 배터리 시스템을 포함하는 전기 차량.
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