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KR102733526B1 - 전압 측정 장치 - Google Patents

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KR102733526B1
KR102733526B1 KR1020180065614A KR20180065614A KR102733526B1 KR 102733526 B1 KR102733526 B1 KR 102733526B1 KR 1020180065614 A KR1020180065614 A KR 1020180065614A KR 20180065614 A KR20180065614 A KR 20180065614A KR 102733526 B1 KR102733526 B1 KR 102733526B1
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voltage
measurement
fuse
relay
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이현기
박연도
박흥일
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 구비된 퓨즈와 릴레이의 양단 전압을 측정하는 과정에서 효과적으로 전압을 측정할 수 있는 전압 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 셀 어셈블리로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로 상에 구비된 퓨즈와 릴레이를 포함하는 배터리 팩에 있어서 상기 퓨즈의 양단 전압과 상기 릴레이의 양단 전압을 측정하는 장치로서, 상기 퓨즈의 타단과 상기 릴레이의 일단 사이에 위치한 제1 노드; 상기 퓨즈의 일단에 위치한 제2 노드; 상기 릴레이의 타단에 위치한 제3 노드; 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 각각 전기적으로 연결될 수 있도록 구성되어 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드의 전위를 각각 측정할 수 있도록 구성된 하나의 측정 노드; 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 측정 노드 사이에 구비되어, 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 측정 노드 사이를 선택적으로 연결하도록 구성된 스위칭부; 및 상기 측정 노드와 전기적으로 연결되어 상기 측정 노드의 전위를 측정하고, 상기 측정 노드의 전위를 기초로 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드 중 적어도 하나의 전위를 측정하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

전압 측정 장치{Apparatus for measuring voltage}
본 발명은 전압 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 팩에 구비된 퓨즈와 릴레이의 양단 전압을 측정하는 과정에서 효과적으로 전압을 측정할 수 있는 전압 측정 장치에 관한 것이다.
근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에 따라 모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히 전기차나 하이브리드 자동차에 사용되는 이차 전지는 고출력, 대용량 이차 전지로서, 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
또한, 이차 전지에 대한 많은 수요와 함께 이차 전지와 관련된 주변 부품이나 장치에 대한 연구도 함께 이루어지고 있다. 즉, 복수의 이차 전지를 연결하여 하나의 모듈로 만든 셀 어셈블리, 셀 어셈블리의 충방전을 제어하고 각 이차 전지의 상태를 모니터링하는 BMS, 셀 어셈블리와 BMS를 하나의 팩으로 만든 배터리 팩, 셀 어셈블리를 모터와 같은 부하와 연결하는 릴레이(relay) 등 다양한 부품과 장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
특히, 릴레이는 셀 어셈블리와 부하를 연결하고, 전력의 공급여부를 제어하는 스위치로서 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 일 예로 널리 사용되는 리튬 이온 이차 전지의 작동 전압은 약 3.7V ~ 4.2V로서, 고전압을 제공하기 위해 다수의 이차 전지를 직렬로 연결하여 셀 어셈블리를 구성한다. 전기차 또는 하이브리드 자동차에 사용되는 셀 어셈블리의 경우, 자동차를 구동시키는 모터는 약 240V ~ 280V의 배터리 전압을 필요로 한다. 이러한 셀 어셈블리와 모터를 연결하는 릴레이는 고전압, 고출력의 전기 에너지가 상시 통과하는 부품으로서 이상(Fault) 발생 여부를 모니터링하는 것이 매우 중요하다.
또한, 전기 퓨즈(Electrical fuse)는, 전선에 과전류가 계속 흐르는 것을 방지하기 위하여 사용하는 자동 차단기의 일종이다. 예를 들어, 전기 퓨즈는, 전선을 흐르는 과전류에 의해 발생하는 열로 그 자체가 녹아 전선의 연결을 끊는 방식으로 동작한다. 하지만, 이러한 전기 퓨즈가 열화된 경우, 순간적인 온도 상승으로 인해 퓨즈 자체가 파손되고, 경우에 따라서는 폭발 또는 발화 사고에 이르는 경우도 있다.
이러한, 전기 퓨즈의 열화 현상은 대부분 점진적으로 일어나게 되어 정확한 진단이 어렵다. 따라서, 당업계에서는 전기 퓨즈의 열화 현상을 정확하게 진단할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 이러한 요구 조건은 진단 회로의 복잡성을 증가시킨다.
일반적으로, 릴레이와 퓨즈를 진단하기 위해서는 릴레이와 퓨즈의 양단 전압을 측정하여야 한다. 특히, 고전압이 인가되는 배터리 팩의 HV(High voltage) 충방전 경로에 위치하는 릴레이와 퓨즈의 양단 전압을 측정하기 위해서는 복잡한 측정 회로가 필요한 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 배터리 팩에 구비된 퓨즈와 릴레이의 양단 전압을 측정하는 과정에서 효과적으로 전압을 측정할 수 있는 개선된 전압 측정 장치에 관한 것이다.
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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 셀 어셈블리로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로 상에 구비된 퓨즈와 릴레이를 포함하는 배터리 팩에 있어서 상기 퓨즈의 양단 전압과 상기 릴레이의 양단 전압을 측정하는 장치로서, 상기 퓨즈의 타단과 상기 릴레이의 일단 사이에 위치한 제1 노드; 상기 퓨즈의 일단에 위치한 제2 노드; 상기 릴레이의 타단에 위치한 제3 노드; 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 각각 전기적으로 연결될 수 있도록 구성되어 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드의 전위를 각각 측정할 수 있도록 구성된 하나의 측정 노드; 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 측정 노드 사이에 구비되어, 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 측정 노드 사이를 선택적으로 연결하도록 구성된 스위칭부; 및 상기 측정 노드와 전기적으로 연결되어 상기 측정 노드의 전위를 측정하고, 상기 측정 노드의 전위를 기초로 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드 중 적어도 하나의 전위를 측정하도록 구성된 제어부를 포함한다.
또한, 상기 스위칭부와 상기 측정 노드 사이에 구비되어, 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드로부터 연결되는 3개의 경로가 하나의 경로로 통합되도록 구성된 통합 노드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위칭부는, 상기 제1 노드로부터 연결되는 경로에 구비된 제1 스위치, 상기 제2 노드로부터 연결되는 경로에 구비된 제2 스위치 및 상기 제3 노드로부터 연결되는 경로에 구비된 제3 스위치를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 선택적으로 제어하여 상기 퓨즈의 양단 전압과 상기 릴레이의 양단 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 측정 노드는, 상기 통합 노드와 BMS의 기준 전위 사이에 구비되도록 구성될 수 있다.
또한, 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 기준 전위 사이에 구비되어 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 기준 전위 사이에 인가되는 전압을 분배하도록 구성된 전압 분배 저항부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전압 분배 저항부는, 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 통합 노드 사이에 구비되어 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 통합 노드 사이에 각각 위치한 제1 분압 저항을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 스위칭부는, 상기 제1 분압 저항과 상기 통합 노드 사이에 위치하여 상기 통합 노드에 직접 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 분압 저항은, 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 스위칭부 사이에 1개의 저항이 구비되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 전압 분배 저항부는, 상기 통합 노드와 상기 측정 노드 사이에 위치한 제2 분압 저항을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 전압 분배 저항부는, 상기 측정 노드와 상기 기준 전위 사이에 위치한 제3 분압 저항을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 본 발명에 따른 전압 측정 장치를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 퓨즈와 릴레이의 양단과 각각 연결되는 경로를 통합하도록 구성된 통합 노드를 이용하여 하나의 측정 노드에서 효과적으로 퓨즈와 릴레이의 양단 전압을 측정할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 퓨즈와 릴레이의 양단과 스위칭부 사이에 하나의 저항을 구비함으로써, 전압 측정에 필요한 부품의 개수를 최소한으로 줄일 수 있는 개선된 전압 측정 장치가 제공될 수 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 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 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치가 퓨즈 및 릴레이의 양단 전압을 측정하는 구성을 보여준다.
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 안 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 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 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 판정되는 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 '제어부'와 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 배터리 팩의 HV(High voltage) 충방전 경로 상에 구비된 퓨즈와 릴레이의 양단 전압을 측정하는 장치이다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지가 구비된 셀 어셈블리를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩은, 셀 어셈블리로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로 상에 퓨즈와 릴레이를 더 포함할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 제1 노드(N1), 제2 노드(N2), 제3 노드(N3), 측정 노드(N4), 스위칭부(SW1, SW2, SW3) 및 제어부(100)를 포함한다.
상기 제1 노드(N1)는, 퓨즈(30)의 타단과 릴레이(50)의 일단 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 노드(N1)는, 충방전 경로 상에서 퓨즈(30)와 릴레이(50) 사이에 위치할 수 있다.
상기 제2 노드(N2)는, 퓨즈(30)의 일단에 위치할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 노드(N2)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 퓨즈가 셀 어셈블리의 양극 단자 측에 위치하고 릴레이가 배터리 팩의 양극 단자 측에 위치할 때, 충방전 경로 상에서 퓨즈(30)와 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 사이에 위치할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 노드(N2)는, 릴레이가 셀 어셈블리의 양극 단자 측에 위치하고 퓨즈가 배터리 팩의 양극 단자 측에 위치할 때, 충방전 경로 상에서 퓨즈(30)와 배터리 팩의 양극 단자 사이에 위치할 수 있다.
상기 제3 노드(N3)는, 릴레이(50)의 타단에 위치할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 노드(N3)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 퓨즈가 셀 어셈블리의 양극 단자 측에 위치하고 릴레이가 배터리 팩의 양극 단자 측에 위치할 때, 충방전 경로 상에서 릴레이(50)와 배터리 팩의 양극 단자 사이에 위치할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3 노드(N3)는, 릴레이가 셀 어셈블리의 양극 단자 측에 위치하고 퓨즈가 배터리 팩의 양극 단자 측에 위치할 때, 충방전 경로 상에서 릴레이(50)와 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 사이에 위치할 수 있다.
상기 측정 노드(N4)는, 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)와 각각 전기적으로 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 측정 노드(N4)는, 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)의 전위를 각각 측정할 수 있도록 구성되는 하나의 노드로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 노드(N4)는, 제1 노드(N1)와 전기적으로 연결되어 제1 노드(N1)의 전위를 간접적으로 측정할 수 있다. 또한, 측정 노드(N4)는, 제2 노드(N2)와 전기적으로 연결되어 제2 노드(N2)의 전위를 간접적으로 측정할 수 있다. 또한, 측정 노드(N4)는, 제3 노드(N3)와 전기적으로 연결되어 제3 노드(N3)의 전위를 간접적으로 측정할 수 있다.
상기 스위칭부(SW1, SW2, SW3)는, 각각의 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)와 측정 노드(N4) 사이에 구비될 수 있다. 또한, 스위칭부(SW1, SW2, SW3)는, 각각의 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)와 측정 노드(N4) 사이를 선택적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭부(SW1, SW2, SW3)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)를 구비할 수 있다. 상기 제1 스위치(SW1)는, 제1 노드(N1)와 측정 노드(N4) 사이를 연결하는 경로(제1 경로)에 구비되어, 제1 노드(N1)와 측정 노드(N4) 사이를 개폐할 수 있다. 상기 제2 스위치(SW2)는, 제2 노드(N2)와 측정 노드(N4) 사이를 연결하는 경로(제2 경로)에 구비되어, 제2 노드(N2)와 측정 노드(N4) 사이를 개폐할 수 있다. 상기 제3 스위치(SW3)는, 제3 노드(N3)와 측정 노드(N4) 사이를 연결하는 경로(제3 경로)에 구비되어, 제3 노드(N3)와 측정 노드(N4) 사이를 개폐할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 스위칭부는, 각각의 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)와 측정 노드(N4) 사이에 하나의 스위치가 구비될 수 있다.
상기 제어부(100)는, 측정 노드(N4)와 전기적으로 연결되어 측정 노드(N4)의 전위를 측정할 수 있다. 또한, 제어부(100)는, 측정 노드(N4)의 전위를 기초로 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3) 중 적어도 하나의 전위를 측정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(100)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 측정 노드(N4)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제어부(100)는, 측정 노드(N4)의 전위를 수신하여 측정 노드(N4)의 전위를 기초로 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)의 전위를 측정할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(100)는, 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)를 선택적으로 제어하여 퓨즈(30)의 양단 전압과 릴레이(50)의 양단 전압을 측정할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 통합 노드(N5)를 더 포함할 수 있다.
상기 통합 노드(N5)는, 스위칭부(SW1, SW2, SW3)와 측정 노드(N4) 사이에 구비될 수 있다. 또한, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 통합 노드(N5)는, 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)로부터 연결되는 3개의 경로가 하나의 경로로 통합되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 노드(N4)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 통합 노드(N5)와 BMS의 기준 전위(G) 사이에 구비될 수 있다. 여기서, 기준 전위(G)는 접지일 수 있다. 또한, 측정 노드(N4)는 통합 노드(N5)와 기준 전위(G) 사이를 연결하는 경로(통합 경로)에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 전압 분배 저항부(R1, R2, R3)를 더 포함할 수 있다.
상기 전압 분배 저항부(R1, R2, R3)는, 각각의 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)와 기준 전위(G) 사이에 구비되어 각각의 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)와 기준 전위(G) 사이에 인가되는 전압을 분배하도록 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 분배 저항부(R1, R2, R3)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 분압 저항(R1)을 구비할 수 있다.
상기 제1 분압 저항(R1)은, 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)와 통합 노드(N5) 사이에 구비될 수 있다. 또한, 제1 분압 저항(R1)은, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)와 통합 노드(N5) 사이에 각각 위치할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭부(SW1, SW2, SW3)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 분압 저항(R1)과 통합 노드(N5) 사이에 위치하여 통합 노드(N5)에 직접 연결되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 분배 저항부(R1, R2, R3)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제2 분압 저항(R2)을 구비할 수 있다. 상기 제2 분압 저항(R2)은, 통합 노드(N5)와 측정 노드(N4) 사이에 위치할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 분배 저항부(R1, R2, R3)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제3 분압 저항(R3)을 구비할 수 있다. 상기 제3 분압 저항(R3)은, 측정 노드(N4)와 기준 전위(G) 사이에 위치할 수 있다.
한편, 제어부(100)는, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서는, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하고, 앞선 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 전압 분배 저항부(R1, R2, R3)를 구비할 수 있다. 그리고, 전압 분배 저항부(R1, R2, R3)는, 제1 분압 저항(R1), 제2 분압 저항(R2) 및 제3 분압 저항(R3)을 구비할 수 있다.
상기 전압 분배 저항부(R1, R2, R3)는, 각각의 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)로부터 BMS의 기준 전위(G) 사이에 인가되는 전압을 분배할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 분압 저항(R1)에는, 제1 노드(N1)와 통합 노드(N5) 사이의 전압이 인가될 수 있다. 또한, 제2 분압 저항(R2)에는, 통합 노드(N5)와 측정 노드(N4) 사이의 전압이 인가될 수 있다. 또한, 제3 분압 저항(R3)에는, 측정 노드(N4)와 기준 전위(G) 사이의 전압이 인가될 수 있다.
예를 들어, 전압 분배 저항부(R1, R2, R3)에는, 총 1,000kohm의 저항이 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 분압 저항(R1)과 제2 분압 저항(R2)의 합은 990kohm일 수 있다. 또한, 제3 분압 저항(R3)은, 10kohm일 수 있다. 이 경우, 측정 노드(N4)에서 측정되는 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)의 전위는 1/100의 크기일 수 있다.
특히, 제1 분압 저항(R1)은, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)와 스위칭부(SW1, SW2, SW3) 사이에 1개의 저항이 구비되도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 분압 저항(R2)은, 통합 노드(N5)와 측정 노드(N4) 사이에 4개의 저항이 구비되도록 구성될 수 있다. 또한, 제3 분압 저항(R3)은, 측정 노드(N4)와 기준 전위(G) 사이에 1개의 저항이 구비되도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 제1 분압 저항(R1)에 최소한의 저항을 배치함으로써 전압 측정에 필요한 저항 등의 부품이 차지하는 공간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 하나의 통합 노드(N5)를 구비하여 퓨즈(30)와 릴레이(50)의 양단 전압 측정에 필요한 측정 노드(N4)를 하나만 구비할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, PCB 상에서 부품이 차지하는 공간을 줄일 수 있고, 측정 노드(N4)가 프로세서와 연결되기 위해 필요한 연결포트의 수를 줄일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 메모리부(200)를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리부(200)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어부(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 메모리부(200)는, 제어부(100)로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)의 전위를 저장할 수 있다. 여기서, 제어부(100)는, 메모리부(200)로부터 수신한 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)의 전위를 기초로 퓨즈(30)와 릴레이(50)의 양단 전압을 측정할 수 있다.
한편, 메모리부(200)는, 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 메모리부(200)는, RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체일 수 있다. 메모리부(200)는, 또한 제어부(100)에 의해 각각 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 제어부(100)와 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리부(200)는, 또한 제어부(100)가 각각 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전압 측정 장치는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 전압 측정 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지, 상기 전압 측정 장치, 전장품(BMS나 릴레이, 퓨즈 등 구비) 및 케이스 등을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치가 퓨즈 및 릴레이의 양단 전압을 측정하는 구성을 보여준다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정 장치는, 스위칭부(SW1, SW2, SW3)를 선택적으로 제어하여 퓨즈(30) 및 릴레이(50)의 양단 전압을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 턴 오프되어 있는 상태에서, 제어부(100)는, 제2 스위치(SW2)를 턴 온하여 제2 노드(N2)의 전위를 측정할 수 있다. 이어서, 제어부(100)는, 제2 스위치(SW2)를 턴 오프 시키고 제1 스위치(SW1)를 턴 온하여 제1 노드(N1)의 전위를 측정할 수 있다. 이어서, 제어부(100)는, 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2)의 전위차를 이용하여 퓨즈(30)의 양단 전압을 측정할 수 있다.
또한, 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 턴 오프되어 있는 상태에서, 제어부(100)는, 제1 스위치(SW1)를 턴 온하여 제1 노드(N1)의 전위를 측정할 수 있다. 이어서, 제어부(100)는, 제1 스위치(SW1)를 턴 오프 시키고 제3 스위치(SW3)를 턴 온하여 제3 노드(N3)의 전위를 측정할 수 있다. 이어서, 제어부(100)는, 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)의 전위차를 이용하여 릴레이(50)의 양단 전압을 측정할 수 있다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(100)는, 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 턴 오프되어 있는 상태에서, 제2 스위치(SW2)를 턴 온하여 제2 노드(N2)의 전위를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제2 노드(N2)에 300V가 인가되는 경우, 1:100의 전압 분배에 의하여 측정 노드(N4)에는 3V가 인가될 수 있다. 이 경우, 제어부(100)는, 측정 노드(N4)로부터 수신한 3V를 기초로 1:100의 전압 분배 비율에 따라 제2 노드(N2)에 인가된 300V를 측정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(100)는, 제2 스위치(SW2)를 턴 오프 시키고 제1 스위치(SW1)를 턴 온하여 제1 노드(N1)의 전위를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 노드(N1)에 290V가 인가되는 경우, 1:100의 전압 분배 비율에 의하여 측정 노드(N4)에는 2.9V가 인가될 수 있다. 이 경우, 제어부(100)는, 측정 노드(N4)로부터 수신한 2.9V를 기초로 1:100의 전압 분배 비율에 따라 제1 노드(N1)에 인가된 290V를 측정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(100)는, 제1 스위치(SW1)를 턴 오프 시키고 제3 스위치(SW3)를 턴 온하여 제3 노드(N3)의 전위를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제3 노드(N3)에 280V가 인가되는 경우, 1:100의 전압 분배에 의하여 측정 노드(N4)에는 2.8V가 인가될 수 있다. 이 경우, 제어부(100)는, 측정 노드(N4)로부터 수신한 2.8V를 기초로 1:100의 전압 분배 비율에 따라 제3 노드(N3)에 인가된 280V를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 제어부(100)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
또한, 제어부(100)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 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.
한편, 본 명세서에서 '메모리부' 및 '제어부' 등과 같이 '부'라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것은 아니라는 점은 당업자에게 자명하다.
10: 셀 어셈블리
30: 퓨즈
50: 릴레이
100: 제어부
200: 메모리부
G: 기준 전위
N1: 제1 노드
N2: 제2 노드
N3: 제3 노드
N4: 측정 노드
N5: 통합 노드
R1: 제1 분압 저항
R2: 제2 분압 저항
R3: 제3 분압 저항
SW1: 제1 스위치
SW2: 제2 스위치
SW3: 제3 스위치

Claims (12)

  1. 셀 어셈블리로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로 상에 구비된 퓨즈와 릴레이를 포함하는 배터리 팩에 있어서 상기 퓨즈의 양단 전압과 상기 릴레이의 양단 전압을 측정하는 장치로서,
    상기 퓨즈의 타단과 상기 릴레이의 일단 사이에 위치한 제1 노드;
    상기 퓨즈의 일단에 위치한 제2 노드;
    상기 릴레이의 타단에 위치한 제3 노드;
    상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드로부터 연결되는 3개의 경로를 하나의 경로 통합되도록 구성된 통합 노드;
    상기 통합 노드와 기준 전위 사이를 연결하는 통합 경로에 구비되고, 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드의 전위를 각각 측정할 수 있도록 구성된 하나의 측정 노드;
    각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 측정 노드 사이에 구비되어, 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 측정 노드 사이를 선택적으로 연결하도록 구성된 스위칭부; 및
    상기 측정 노드와 전기적으로 연결되어 상기 측정 노드의 전위를 측정하고, 상기 측정 노드의 전위를 기초로 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드 중 적어도 하나의 전위를 측정하도록 구성된 제어부; 및
    상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드 각각과 상기 기준 전위 사이에 구비되는 전압 분배 저항부를 더 포함하고,
    상기 전압 분배 저항부는, 상기 통합 노드와 상기 측정 노드 사이에 위치한 제2 분압 저항을 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는, 상기 제1 노드로부터 연결되는 경로에 구비된 제1 스위치, 상기 제2 노드로부터 연결되는 경로에 구비된 제2 스위치 및 상기 제3 노드로부터 연결되는 경로에 구비된 제3 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 선택적으로 제어하여 상기 퓨즈의 양단 전압과 상기 릴레이의 양단 전압을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전압 측정 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전압 분배 저항부는, 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 통합 노드 사이에 구비되어 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 통합 노드 사이에 각각 위치한 제1 분압 저항
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전압 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위칭부는, 상기 제1 분압 저항과 상기 통합 노드 사이에 위치하여 상기 통합 노드에 직접 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전압 측정 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 분압 저항은, 각각의 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드와 상기 스위칭부 사이에 1개의 저항이 구비되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전압 측정 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전압 분배 저항부는, 상기 측정 노드와 상기 기준 전위 사이에 위치한 제3 분압 저항을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전압 측정 장치.
  12. 제1항, 제3항, 제4항, 제7항 내지 제9항 및 제11항 중 어느 한 항에 따른 전압 측정 장치를 포함하는 배터리 팩.
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