KR102224579B1 - 배터리팩 시스템 - Google Patents

배터리팩 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102224579B1
KR102224579B1 KR1020190071616A KR20190071616A KR102224579B1 KR 102224579 B1 KR102224579 B1 KR 102224579B1 KR 1020190071616 A KR1020190071616 A KR 1020190071616A KR 20190071616 A KR20190071616 A KR 20190071616A KR 102224579 B1 KR102224579 B1 KR 102224579B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery pack
cooling
control module
battery
unit
Prior art date
Application number
KR1020190071616A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200144185A (ko
Inventor
김상범
김영준
Original Assignee
㈜브레이크 더 룰스
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 ㈜브레이크 더 룰스 filed Critical ㈜브레이크 더 룰스
Priority to KR1020190071616A priority Critical patent/KR102224579B1/ko
Publication of KR20200144185A publication Critical patent/KR20200144185A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102224579B1 publication Critical patent/KR102224579B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/02—Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/02—Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance
    • A62C35/11—Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance controlled by a signal from the danger zone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리팩 시스템에 관한 것으로서, 이동수단에 전력을 공급할 수 있도록 상기 이동수단에 설치되는 것으로서, 배터리셀과, 상기 배터리 셀에 각각 설치되어 상기 배터리셀의 출력전력을 제어하는 출력조절모듈을 포함하는 적어도 하나의 배터리팩과, 상기 배터리팩을 냉각하기 위해 상기 배터리팩에 설치된 냉각유닛과, 상기 배터리팩에 설치되어 상기 배터리 셀의 상태 정보를 측정하여 무선 통신망을 통해 상기 배터리셀의 상태정보를 전송하고, 입력된 제어신호에 따라 상기 출력조절모듈을 제어하는 서브 제어모듈과, 무선 통신망을 이용하여 상기 서브 제어모듈로부터 상기 배터리 셀의 상태정보를 수신하고, 상기 배터리 셀의 출력 전력을 제어하기 위한 제어신호를 서브 제어모듈에 전송하는 메인 제어모듈을 구비한다.
본 발명에 따른 배터리팩 시스템은 서브 제어모듈 및 메인 제어모듈이 무선 통신을 통해 상태 정보 또는 제어신호를 송수신하므로 케이블, 커넥터와 같은 유선용 부품이 요구되지 않아 유지보수가 용이하며, 배터리 셀 등 장치를 배치하는데 있어 공간적 제약이 비교적 낮다는 장점이 있다.

Description

배터리팩 시스템{Battery pack system}
본 발명은 배터리팩 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 셀과 메인 제어모듈 사이에 무선 통신을 통해 상태 정보 또는 제어신호를 송수신할 수 있는 배터리팩 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
한편, 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차 또는 전력 저장 장치에 사용되는 대용량 배터리는 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 단위 셀 집합체를 포함한다. 다수의 단위 셀이 연결된 배터리는, 충방전이 반복됨에 따라 각 단위 셀의 충전용량에 편차가 발생하게 된다. 이러한 충전용량의 편차를 방치한 채로 충전이나 방전을 지속하게 되면, 일부의 단위 셀이 과충전 상태나 과방전 상태가 될 수 있다. 과충전 또는 과방전 상태는 단위 셀의 안전성을 저해하는 요인으로 작용하며 경우에 따라서는 폭발과 같은 예기치 못한 사고를 유발하기도 한다.
위와 같은 문제를 해결하기 위해 배터리 셀의 충전량을 지속적으로 모니터링하여 각 배터리 셀의 충전량을 일정한 레벨로 밸런싱하는 다양한 형태의 회로가 제안되어 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 적용되어 사용되고 있다. 이러한 밸런싱 방법으로는 전압이 높은 셀을 방전시켜 전압 레벨을 맞추는 방식이 많이 이용된다.
그러나, 종래의 배터리 관리 시스템의 경우, 배터리 셀과 제어모듈 간에 유선으로 연결되어 있어 케이블 또는 커넥터의 유지보수에 비교적 많은 인력과 비용이 소요되며, 배터리 셀들을 배치하는데 있어서 공간적 제약이 발생되는 단점이 있다.
공개특허공보 제10-2012-0009694호: 배터리 충방전장치
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 셀과 메인 제어모듈 사이에 무선 통신을 통해 상태 정보 또는 제어신호를 송수신할 수 있는 배터리팩 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리팩 시스템은 이동수단에 전력을 공급할 수 있도록 상기 이동수단에 설치되는 것으로서, 배터리셀과, 상기 배터리 셀에 각각 설치되어 상기 배터리셀의 출력전력을 제어하는 출력조절모듈을 포함하는 적어도 하나의 배터리팩과, 상기 배터리팩을 냉각하기 위해 상기 배터리팩에 설치된 냉각유닛과, 상기 배터리팩에 설치되어 상기 배터리 셀의 상태 정보를 측정하여 무선 통신망을 통해 상기 배터리셀의 상태정보를 전송하고, 입력된 제어신호에 따라 상기 출력조절모듈을 제어하는 서브 제어모듈과, 무선 통신망을 이용하여 상기 서브 제어모듈로부터 상기 배터리 셀의 상태정보를 수신하고, 상기 배터리 셀의 출력 전력을 제어하기 위한 제어신호를 서브 제어모듈에 전송하는 메인 제어모듈을 구비한다.
상기 메인 제어모듈은 상기 배터리셀의 상태 정보를 토대로, 상기 배터리셀의 초기 작동시점과, 상기 초기 작동시점에서 기설정된 시간이 경과된 정상작동시점에서 각각 상기 출력유닛의 배터리셀에서 균일한 출력 전력이 유지되도록 상기 서브 제어모듈로 제어신호를 전송한다.
상기 냉각유닛은 상기 배터리팩의 외부를 감싸도록 형성되며, 상기 배터리팩을 냉각할 수 있도록 내부에, 소화약제 성분이 포함된 냉각매체가 유동하는 유동로가 마련된 냉각관과, 상기 냉각매체를 냉각하여 상기 냉각관에 공급하는 매체냉각부와, 상기 냉각관을 통과한 냉각매체를 상기 매체냉각부에 공급하고, 상기 매체냉각부에 의해 냉각된 냉각매체를 상기 냉각관에 공급하는 매체순환부와, 상기 배터리팩에 인가되는 외력을 감지하는 외력감지센서와, 상기 배터리팩에 인가된 외력에 의해 상기 배터리팩이 파손되어 폭발되는 것을 방지하기 위해 상기 냉각매체가 상기 배터리팩으로 배출될 수 있도록 상기 냉각관을 파손하는 파손유닛과, 상기 외력감지센서에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 배터리팩에 인가되는 외력이 기설정된 위험 값 이상이면, 상기 배터리팩이 파손된 것으로 판단하여 상기 파손유닛을 작동시키는 파손 컨트롤부를 구비한다.
상기 파손유닛은 일단이 상기 냉각관의 외주면에 고정되며, 상기 냉각관의 길이방향을 따라 나선형으로 감긴 가압 와이어와, 상기 배터리팩 또는 이동수단에 회전가능하게 설치되며, 외주면에 상기 가압 와이어의 타단부가 권취되는 권취드럼과, 상기 가압 와이어가 상기 냉각관을 가압하여 파손시킬 수 있도록 상기 가압 와이어가 권취되는 방향으로 상기 권취드럼을 회전시키는 드럼 작동부를 구비한다.
상기 가압 와이어는 상기 권취드럼의 회전에 의해 상기 냉각관을 가압시 상기 냉각관을 절개할 수 있도록 상기 냉각관에 대향되는 일측에 블레이드가 마련될 수도 있다.
상기 냉각관은 상기 가압 와이어가 가압시 용이하게 파손될 수 있도록 외주면으로부터 내측으로 소정깊이 인입되게 적어도 하나의 노치홈이 형성될 수도 있다.
상기 냉각관은 소정의 외력이 인가시 상기 냉각매체가 외부로 배출되기 위한 크랙이 발생될 수 있도록 경질의 소재로 형성되고, 상기 파손유닛은 상기 배터리팩에 대향되는 상기 냉각관 일측의 반대편인 타측에 접하도록 상기 배터리팩 또는 이동수단에 설치된 지지대와, 상기 배터리팩에 대향되는 상기 냉각관의 일측에, 상기 냉각매체가 배출되기 위한 크랙이 발생될 수 있도록 상기 지지대를 기준으로 상호 대향되게 상기 냉각관에 각각 설치되어 상기 냉각관을 상기 배터리팩으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 복수의 액츄에이터를 구비할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리팩 시스템은 상기 배터리팩에 설치되어 상기 이동수단의 이동에 의해 상기 배터치팩에 전달되는 진동을 감지하는 진동감지센서와, 상기 배터리팩에 설치되며, 위성신호를 수신하여 상기 배터리팩의 위치정보를 획득하는 지피에스 모듈을 더 구비하고, 상기 서브 제어모듈은 상기 진동감지센서에서 측정된 진동 값이 기설정된 기준 값이 이상일 경우, 해당 진동 값이 측정된 상기 배터리 셀의 위치정보를 위험위치로 설정하고, 상기 지피에스 모듈을 통해 획득한 상기 배터리 셀의 위치가 기설정된 상기 위험위치에 인접될 경우, 경고신호를 상기 메인 제어모듈로 전송하고, 상기 메인 제어모듈은 상기 서브 제어모듈로부터 수신된 상기 경고신호를 관리자의 단말기로 전송할 수도 있다.
본 발명에 따른 배터리팩 시스템은 서브 제어모듈 및 메인 제어모듈이 무선 통신을 통해 상태 정보 또는 제어신호를 송수신하므로 케이블, 커넥터와 같은 유선용 부품이 요구되지 않아 유지보수가 용이하며, 배터리 셀 등 장치를 배치하는데 있어 공간적 제약이 비교적 낮다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리팩 시스템에 대한 개념도이고,
도 2는 도 1의 배터리팩 시스템의 냉각유닛에 대한 사시도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리팩 시스템에 대한 개념도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리팩 시스템의 냉각유닛에 대한 블럭도이고,
도 5는 도 4의 배터리팩 시스템의 파손유닛에 대한 사시도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리팩 시스템의 가압 와이어에 대한 단면도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리팩 시스템의 냉각관에 대한 부분 사시도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리팩 시스템에 대한 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 배터리팩 시스템(100)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 배터리팩 시스템(100)은 이동수단에 전력을 공급할 수 있도록 상기 이동수단에 설치되는 것으로서, 배터리 셀(111)과, 상기 배터리 셀(111)에 각각 설치되어 상기 배터리 셀(111)의 출력 전력을 제어하는 출력조절모듈(112)을 포함하는 다수의 배터리팩(110)과, 상기 배터리팩(110)들에 각각 설치되어 상기 배터리 셀(111)의 상태 정보를 측정하여 무선 통신망을 통해 상기 배터리 셀(111)의 상태 정보를 전송하고, 입력된 제어신호에 따라 상기 출력조절부를 제어하는 다수의 서브 제어모듈(120)과, 무선 통신망을 이용하여 상기 서브 제어모듈(120)로부터 상기 배터리 셀(111)의 상태 정보를 수신하고, 상기 배터리 셀(111)의 출력 전력을 제어하기 위한 제어신호를 상기 서브 제어모듈(120)에 전송하는 메인 제어모듈(130)과, 상기 배터리팩(110)을 냉각하기 위해 상기 배터리팩(110)에 설치된 냉각유닛(140)을 구비한다. 여기서, 이동수단은 공급되는 전력에 의해 구동하는 것으로서, 전기차 또는 드론 등이 적용된다.
배터리 셀(111)은 리튬(Li), 카드뮴(Cd), 니켈(Ni)과 같은 금속을 이용한 전지로 구성될 수 있는데, 바림직하게는 리튬 인산철(LiFePO4)이 사용된다. 배터리팩(110)들의 배터리셀은 상호 직렬로 연결되어 배터리 스택을 이루는데, 상기 배터리 셀(111)은 충방전이 가능한 이차전지가 적용된다. 상술된 배터리 셀(111)은 다수개가 케이스 내부에 설치된다.
출력조절모듈(112)은 각 배터리팩(110)의 배터리 셀(111)에 병령로 연결되고, 서브 제어모듈(120)에 의해 연결된 배터리 셀(111)의 출력을 조절한다. 상기 출력조절모듈(112)은 가변저항(113) 및 스위칭소자(114)를 구비한다.
가변저항(113)은 배터리 셀(111)과 병렬로 연결되는 것으로, 배터리 셀(111)의 출력 전력을 조절하기 위한 용도로 사용된다. 상기 가변저항(113)은 서브 제어모듈(120)의 제어에 의해 저항 값을 증가 또는 감소시킨다.
스위칭소자(114)는 상기 가변저항(113)과 상기 배터리 셀(111)의 연결을 단속한다. 상기 스위칭소자(114)는 가변저항(113)과 직렬로 연결될 수 있다. 이러한 스위칭소자(114)는 트랜지스터와 같은 소자로 구성될 수 있으며, 서브 제어모듈(120)의 제어신호에 따라 온(On) 되거나 오프(Off)되어 가변저항(113)과 배터리 셀(111)의 연결을 단속한다.
서브 제어모듈(120)은 전류검출부(121), 제1통신부(122) 및 제1제어부(123)를 구비한다.
전류 검출부는 배터리 셀(111)에 연결되어 해당 배터리 셀(111)의 전류를 검출하고, 검출된 전류값을 제1제어부(123)에 전송한다. 상기 전류 검출부는 배터리 셀(111)의 과전류, 과전압, 충전, 방전, 셀 밸런스, 출력전력 및 전류를 검출하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 전류 검출수단이므로 상세한 설명은 생략한다.
제1통신부(122)는 제1제어부(123)에 의해 작동되며, 메인 제어모듈(130)과 통신한다. 상기 제1통신부(122)는 인터넷 통신망, Wi-Fi, WLAN, 블루투스(Blue Tooth), UWB, 지그비와 같은 방식을 사용하여 메인 제어모듈(130)과 통신하는 것이 바람직하다.
제1제어부(123)는 전류 검출부에서 제공된 해당 배터리 셀(111)의 전류 값을 증폭모듈(미도시)를 이용하여 증폭한 다음, 증폭된 전류 값을 컨버터(미도시)를 이용하여 디지털 데이터로 변환한다. 제1제어부(123)는 변환된 전류값에 대한 디지털 데이터를 제1통신부(122)를 이용하여 메인 제어모듈(130)로 전송한다.
또한, 제1제어부(123)는 제1통신부(122)를 통해 메인 제어모듈(130)에서 전송되는 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호에 따라 배터리 셀(111)이 작동되도록 배터리 셀(111) 및 출력조절모듈(112)을 제어한다. 이때, 제1제어부(123)는 상기 메인 제어모듈(130)에서 전송된 제어신호에 따라 상기 배터리 셀(111)의 출력전력이 조절될 수 있도록 상기 가변저항(113) 및 상기 스위칭소자(114)의 작동을 제어하는 것이 바람직하다.
메인 제어모듈(130)은 제2통신부(131) 및 제2제어부(132)를 구비한다.
제2통신부(131)는 서브 제어모듈(120)에서 전송되는 배터리 셀(111)의 상태 정보 즉, 전류값에 대한 디지털 데이터를 수신할 수 있도록 배터리팩(110)들의 제1통신부(122)와 각각 통신연결된다. 상기 제2통신부(131)는 인터넷 통신망, Wi-Fi, WLAN, 블루투스(Blue Tooth), UWB, 지그비와 같은 방식을 사용하여 서브 제어모듈(120)과 통신하는 것이 바람직하다.
제2제어부(132)는 제2통신부(131)를 통해 서브 제어모듈(120)들에서 전송된 전류 값에 대한 정보를 토대로 각 배터리 셀(111)들에 대한 작동 상태를 판별한다. 즉, 제2제어부(132)는 서브 제어모듈(120)들에서 전류 값에 대한 정보를 수신하면, 각 배터리 셀(111)에 대한 과전류, 과전압, 충전, 방전, 셀 밸런스, 출력전력의 밸런스 상태를 판단하고, 각 상태에 적합한 제어신호를 제2통신부(131)를 통해 서브 제어모듈(120)로 전송한다.
여기서, 제2제어부(132)는 서브 제어모듈(120)들에서 제공된 배터리 설에 대한 작동 상태 정보를 토대로 배터리 셀(111)들 중 부담 즉, 출력 전력이나 전류가 나머지 배터리 셀(111)들보다 큰 배터리 셀(111)이 감지될 경우, 해당 배터리 셀(111)의 부담을 경감시키기 위해 서브 제어모듈(120)들로 제어신호를 전송한다.
즉, 제2제어부(132)는 부하부담이 높게 측정되는 즉, 전류값이 다른 배터리 셀(111)에 비해 크게 측정되거나, 전압강하가 과도하게 발생하는 특정 배터리 셀(111)을 검출한다. 그리고 검출된 특정 배터리 셀(111)에 연결된 가변저항(113)의 저항 값이 증가되도록 제어신호를 서브 제어모듈(120)에 전송하여 특정 배터리 셀(111)의 부하부담을 경감시킨다. 또한, 제2제어부(132)는 특정 배터리 셀(111)을 제외한 나머지 배터리 셀(111)에 연결된 가변저항(113)의 가변저항(113) 값을 낮추거나 가변저항(113)과 나머지 배터리 셀(111)의 연결을 차단되도록 나머지 배터리 셀(111)에 연결된 출력조절모듈(112)의 스위칭소자(114)가 제어될 수 있게 나머지 배터리 셀(111)에 연결된 서브 제어모듈(120)로 제어신호를 전송할 수도 있다.
이후, 제2제어부(132)는 서브 제어모듈(120)들에서 제공된 배터리 설에 대한 작동 상태 정보를 토대로 배터리 셀(111)들의 출력전력이 균일해진 경우, 부하부담이 집중되었던 특정 배터리 셀(111)에 연결된 가변저항(113)의 저항 값을 낮추고, 나머지 배터리 셀(111)의 가변저항(113) 값을 높여 특정 배터리 셀(111)과 나머지 배터리 셀(111)의 가변 저항값이 비슷해지게 하거나, 배터리 셀(111)과 가변저항(113)의 연결을 차단하여 셀(E)의 출력조절을 해제하게 서브 제어모듈(120)들에 제어신호를 전송할 수 있다.
특히, 배터리 셀(111)의 초기 작동 시점의 경우, 일시적으로 배터리 셀(111)에 연결된 부하에 공급되는 전력이 증가하여 배터리 셀(111)들에서 균일한 출력 전력이 제공되지 못하는 현상이 발생하는데, 메인 제어모듈(130)은 해당 현상을 방지하기 위해 상기 배터리 셀(111)의 상태 정보를 토대로, 상기 배터리셀의 초기 작동시점에서, 서브 제어모듈(120)들로부터 배터리 셀(111)의 작동 상태에 대한 정보를 제공받아 상기 배터리팩(110)들의 배터리 셀(111)에서 균일한 출력 전력이 유지되도록 상기 서브 제어모듈(120)로 제어신호를 전송할 수 있다. 또한, 메인 제어모듈(130)은 초기 작동시점에서 기설정된 시간이 경과된 정상작동시점에서도, 상기 배터리팩(110)들의 배터리 셀(111)에서 균일한 출력 전력이 유지되도록 상기 서브 제어모듈(120)로 제어신호를 전송할 수도 있다. 따라서, 메인 제어모듈(130)은 배터리 셀(111)의 초기 작동 시점과 정상 작동 시점에서 배터리 셀(111)들의 출력 전력을 균일하게 조절하므로 특정 배터리 셀(111)에 부담이 증가하여 결함이 발생되는 것을 방지한다.
여기서, 메인 제어모듈(130)과 서브 제어모듈(120)은 배터리 셀(111)의 열화와 같은 상황에서도 배터리 셀(111)들의 출력 전력을 균일화하는 작업을 수행할 수 있다.
구체적으로, 배터리 셀(111)은 지속적인 사용에 따라 충전 전압, 방전 전압, 방전시 전류의 크기와 같은 특성이 배터리 셀(111)마다 상이해지는 경우가 발생한다. 때문에, 서브 제어모듈(120)과 메인 제어모듈(130)은 이러한 배터리 셀(111) 특성을 검출값(디지털 검출값 포함)을 통해 수집 관리하여 배터리 셀(111)의 노후화를 판단하게 된다. 여기서, 메인 제어모듈(130)은 충전 전압, 방전 전압, 방전시 전류의 크기와 같은 배터리 셀(111)의 특성이 다른 배터리 셀(111)들과 기설정된 기준 값 이상으로 차이가 날 경우, 해당 배터리 셀(111)이 노후화된 것으로 판단한다.
그리고, 메인 제어모듈(130)은 배터리 셀(111)의 노후화 정보를 판단하여 출력전력의 조절을 수행하게 된다. 즉, 메인 제어모듈(130)은 노후화 배터리 셀(111)의 경우, 해당 배터리 셀(111)에 연결된 스위칭소자(114)를 항상 온이 되게 유지하며, 온 상태에서 가변저항(113)의 값을 조절하여 출력조절이 이루어지게 유지한다. 이러한 상태에서, 메인 제어모듈(130)은 배터리 셀(111)들의 출력 전력을 균일화하는 작업을 수행하는 경우, 노후화 보상을 위한 가변저항(113) 값에, 배터리 셀(111)들의 출력 전력을 균일화하기 위한 저항값을 반영하여 가변저항(113)의 저항 값을 조절하게 된다.
이를 통해, 본 발명에서는 배터리 셀(111)의 열화와 배터리 셀(111)의 부하부담을 고려하여 출력조절을 수행하게 되며, 셀의 성능차를 최소화하고, 일부 셀의 조기열화를 방지하는 것이 가능해진다.
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 특정 배터리 셀(111)의 경우 용량성 소자가 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 용량성 소자(C)는 상시연결되도록 하여 충전상태를 유지하고, 배터리 셀(111)의 작동 초기 시점과 같이 일시적으로 부하에 공급되는 전력이 증가하는 경우 충전된 전력을 배터리 셀(111)과 함께 공급하는 역할을 한다. 이러한 용량성 소자의 구성을 통해 부하부담이 다른 배터리 셀(111)에 비해 큰 특정 배터리 셀(111))의 부하부담을 감소시키는 것이 가능해진다.
또한, 제2제어부(132)는 제2통신부(131)를 통해 관리자 단말기와 통신하며, 제1제어부(123)로부터 전달받은 각 배터리 셀(111)의 작동 상태에 대한 정보를 상기 관리자 단말기로 전송한다. 또한, 제2제어부(132)는 관리자 단말기로부터 전송되는 작동신호에 따라 배터리 셀(111) 또는 출력조절모듈(112)이 제어될 수 있도록 서브 제어모듈(120)로 제어신호를 전송할 수도 있다.
냉각유닛(140)은 상기 배터리팩의 외부를 감싸도록 형성되며, 상기 배터리팩을 냉각할 수 있도록 내부에, 소화약제 성분이 포함된 냉각매체가 유동하는 유동로가 마련된 냉각관(141)과, 상기 냉각매체를 냉각하여 상기 냉각관(141)에 공급하는 매체냉각부(142)와, 상기 냉각관(141)을 통과한 냉각매체를 상기 매체냉각부(142)에 공급하고, 상기 매체냉각부(142)에 의해 냉각된 냉각매체를 상기 냉각관(141)에 공급하는 매체순환부(143)를 구비한다.
상기 냉각관(141)은 배터리 셀이 수용된 케이스의 외주면을 다수회 감싸도록 형성된다. 냉각관(141)은 내부에 냉각매체가 유동할 수 있는 유동경로가 마련된다. 여기서, 냉각매체는 차량 충돌 등과 같은 강한 물리적 충격에 의하여 배터리팩이 소손되는 경우 발생될 수 있는 배터리팩의 화재 내지 폭발을 방지하기 위해 소화약제 성분을 포함한다.
매체냉각부(142)는 공급된 냉각매체를 냉각시킬 수 있는 것으로서, 종래에 유체를 냉각하기 위해 사용되는 모세관 구조, 통풍 구조, 블로워(blower), 방열핀 구조, 냉각 코어 등과 같은 종래에 일반적으로 사용되는 냉각수단이 적용되므로 상세한 설명은 생략한다.
매체순환부(143)는 냉각관(141)을 통과한 냉각매체가 매체냉각부(142)로 공급되도록 양단이 각각 냉각관(141)의 일단부 및 매체냉각부(142)에 연결된 제1공급관(144)과, 매체냉각부(142)에서 냉각된 냉각매체가 상기 냉각관(141)으로 공급되도록 양단이 냉각관(141)의 타단부 및 매체냉각부(142)에 연결된 제2공급관(145)과, 상기 제1공급관(144)에 설치되어 냉각매체를 냉각관(141) 및 냉각매체로 순환시키는 순환펌프(146)를 구비한다. 상기 순환펌프(146)는 도면에 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 제2공급관(145)에 설치될 수도 있다.
냉각유닛(140)은 배터리팩의 케이스를 감싸도록 형성된 냉각관(141)으로 저온의 냉각매체를 순환시키므로 배터리팩의 작동에 의해 발생된 열을 보다 신속하게 냉각시킬 수 있다. 또한, 냉각매체에 소화약제 성분이 포함되어 있으므로 차량 충격으로 냉각관(141)이 파손시 냉각관(141) 내의 냉각매체가 배터리팩으로 배출되어 배터리팩의 화재 또는 폭발을 방지할 수 있다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 본 발명에 따른 배터리팩 시스템(100)은 서브 제어모듈(120) 및 메인 제어모듈(130)이 무선 통신을 통해 상태 정보 또는 제어신호를 송수신하므로 케이블, 커넥터와 같은 유선용 부품이 요구되지 않아 유지보수가 용이하며, 배터리 셀(111) 등 장치를 배치하는데 있어 공간적 제약이 비교적 낮다는 장점이 있다.
한편, 도 3에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리팩 시스템이 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 상기 배터리팩 시스템(210)은 상기 배터리팩(110)에 설치되어 상기 이동수단의 이동에 의해 상기 배터리 셀(111)에 전달되는 진동을 감지하는 진동감지센서(211)와, 상기 배터리팩(110)에 설치되며, 위성신호를 수신하여 상기 배터리 셀(111)의 위치정보를 획득하는 지피에스 모듈(212)을 더 구비한다.
상기 진동감지센서(211)는 배터리팩(110)의 배터리 셀(111)에 부착되어 배터리 셀(111)에 인가되는 진동을 측정한다. 여기서, 진동감지센서(211)는 측정된 진동 정보를 서브 제어모듈(120)로 전송한다.
지피에스 모듈(212)은 배터리팩(110)의 배터리 셀(111)에 부착되는 것으로서, 3개 이상의 지피에스 위성들로부터 제공받은 위치정보를 토대로 정확한 시간과 거리를 측정하여 3개의 각각 다른 거리를 삼각방법에 따라서 현재 배터리 셀(111)의 위치를 계산하면, 계산된 위치정보를 서브 제어모듈(120)로 전달한다. 상기 서브 제어모듈(120)은 진동감지센서(211) 및 지피에스 모듈(212)에 연결되어 있다.
여기서, 서브 제어모듈(120)은 데이터 베이스(213)를 더 구비하는데, 제1제어부(123)는 지피에스 모듈(212)로부터 제공되는 상기 배터리 셀(111)의 위치정보를 토대로 상기 배터리 셀(111)의 현재 위치에서, 상기 진동감지센서(211)에서 측정된 측정정보를 상기 배터리 셀(111)의 위치정보와 함께 데이터 베이스(213)에 저장한다.
한편, 제1제어부(123)는 상기 진동감지센서(211)에서 측정된 진동 값이 기설정된 기준 값이 이상일 경우, 해당 진동 값이 측정된 상기 배터리 셀(111)의 위치정보를 위험위치로 설정하고, 상기 위험위치에 대한 정보를 데이터 베이스(213)에 저장한다. 또한, 제1제어부(123)는 상기 지피에스 모듈(212)을 통해 획득한 상기 배터리 셀(111)의 위치가 기설정된 상기 위험위치에 인접될 경우, 경고신호를 상기 메인 제어모듈(130)로 전송한다. 이때, 메인 제어모듈(130)의 제2제어부(132)는 상기 경고신호를 수신하여 상기 서브 제어모듈(120)로부터 수신된 상기 경고신호를 관리자의 단말기로 전송한다.
배터리 셀(111)은 외부에서 큰 진동이 인가될 경우, 결함이 발생될 가능성이 높은데, 서브 제어모듈(120)은 배터리 셀(111)의 위치 즉, 이동수단의 위치가 위험위치에 인접될 경우, 관리자에게 경고신호를 전송하므로 관리자가 이동수단의 운전에 주의를 기울일 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 냉각유닛(210)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 냉각유닛(210)은 상기 배터리팩에 인가되는 외력을 감지하는 외력감지센서(211)와, 상기 배터리팩에 인가된 외력에 의해 상기 배터리팩이 파손되어 폭발되는 것을 방지하기 위해 상기 냉각매체가 상기 배터리팩으로 배출될 수 있도록 상기 냉각관(141)을 파손하는 파손유닛(212)과, 상기 외력감지센서(211)에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 배터리팩에 인가되는 외력이 기설정된 위험 값 이상이면, 상기 배터리팩이 파손된 것으로 판단하여 상기 파손유닛(212)을 작동시키는 파손 컨트롤부(213)를 더 구비한다.
외력감지센서(211)는 도면에 도시되진 않았지만, 배터리팩에 설치되어 배터리팩에 전달되는 외력을 감지할 수 있게 광섬유 격자 센서와 같은 센서가 적용된다. 한편, 상기 외력감지센서(211)는 이동수단 즉, 차량에 설치된 충격감지센서가 적용될 수도 있다.
파손유닛(212)은 일단이 상기 냉각관(141)의 외주면에 고정되며, 상기 냉각관(141)의 길이방향을 따라 나선형으로 감긴 가압 와이어(214)와, 상기 이동수단에 회전가능하게 설치되며, 외주면에 상기 가압 와이어(214)의 타단부가 권취되는 권취드럼(215)과, 상기 가압 와이어(214)가 상기 냉각관(141)을 가압하여 파손시킬 수 있도록 상기 가압 와이어(214)가 권취되는 방향으로 상기 권취드럼(215)을 회전시키는 드럼 작동부(216)를 구비한다.
이때, 냉각관(141)은 가압 와이어(214)에 의해 인가된 압력에 의해 용이하게 크랙이 발생될 수 있도록 경질 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
가압 와이어(214)는 소정의 강도를 갖는 소재로 형성되며, 타단은 권취드럼(215)에 권취되게 설치된다. 권취드럼(215)은 냉각관(141)에 인접된 이동수단 내에, 드럼 작동부(216)에 의해 회전가능하게 지지된다. 한편, 권취드럼(215)은 도시된 예에 한정하는 것이 아니라, 배터리팩의 케이스 외측에 회전가능하게 설치될 수도 있다.
드럼 작동부(216)는 회전력을 발생시키는 구동모터와, 구동모터의 회전축에 설치된 구동기어와, 구동기어에 치합되며, 권취드럼(215)의 회전축에 설치된 피동기어를 구비한다. 상기 구동모터는 파손 컨트롤부(213)의 제어에 의해 작동한다. 상기 드럼 작동부(216)는 이에 한정하는 것이 아니라 권취드럼(215)을 회전시킬 수 있는 구동수단이면 무엇이든 가능하다.
파손 컨트롤부(213)는 외력감지센서(211)에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 배터리팩에 인가되는 외력이 기설정된 위험 값 이상이면, 상기 배터리팩이 파손된 것으로 판단하여 상기 파손유닛(212)의 구동모터를 작동시킨다. 구동모터의 작동에 의해 권취드럼(215)이 회전하며, 가압 와이어(214)가 권취드럼(215)의 외주면에 권취된다. 권취되는 가압 와이어(214)는 냉각관(141)을 가압하여 크랙을 발생시키고, 발생된 크랙을 통해 소화약제가 포함된 냉각매체가 배터리팩으로 배출되어 배터리팩의 화재 또는 폭발 발생을 방지한다.
한편, 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 냉각유닛(220)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 냉각유닛(220)은 가압 와이어(214)에 설치된 다수의 블레이드(221)를 더 구비한다.
상기 블레이드(221)는 가압 와이어(214)가 권취드럼(215)의 회전에 의해 냉각관(141)을 가압시 냉각관(141)을 절개할 수 있도록 냉각관(141)에 대향되는 가압 와이어(214)의 일측에 설치된다. 이때, 블레이드(221)는 다수개가 가압 와이어(214)의 길이방향을 따라 상호 이격되게 배열된다. 또한, 블레이드(221)는 냉각관(141)의 외측면에 인접된 단부가 첨예하게 형성되는 것이 바람직하다.
권취드럼(215)의 회전에 의해 가압 와이어(214)는 냉각관(141)에 밀착되어 가압하는데, 이때, 블레이드(221)는 냉각관(141)의 내측으로 인입되어 냉각관(141)을 일측을 절개한다. 블레이드(221)에 의해 절개된 부분을 통해 냉각매체는 배터리팩으로 배출된다. 상술된 블레이드(221)에 의해 배터리팩에 충격이 인가시 보다 용이하게 냉각관(141)을 파손하여 신속하게 냉각매체를 배터리팩에 공급할 수 있다.
한편, 도 7에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 냉각관(230)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 냉각관(230)은 상기 가압 와이어(214)가 가압시 용이하게 파손될 수 있도록 외주면으로부터 내측으로 소정깊이 인입되게 적어도 다수의 노치홈(231)이 형성되어 있다.
상기 노치홈(231)은 냉각관(230)의 원주방향을 따라 소정길이 연장되며, 다수개가 냉각관(230)의 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성된다. 상기 노치홈(231)에 의해 가압 와이어(214)에 의해 냉각관(230)에 외력이 인가시 보다 용이하게 냉각관(230)이 파손될 수 있다.
또한, 도 8에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 파손유닛(240)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 파손유닛(240)은 상기 배터리팩에 대향되는 상기 냉각관(141) 일측의 반대편인 타측에 접하도록 상기 이동수단에 설치된 지지대(241)와, 상기 배터리팩에 대향되는 상기 냉각관(141)의 일측에, 상기 냉각매체가 배출되기 위한 크랙이 발생될 수 있도록 상기 지지대(241)를 기준으로 상호 대향되게 상기 냉각관(141)에 각각 설치되어 상기 냉각관(141)을 상기 배터리팩으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 복수의 액츄에이터(242)를 구비한다. 이때, 상기 냉각관(141)은 소정의 외력이 인가시 상기 냉각매체가 외부로 배출되기 위한 크랙이 발생될 수 있도록 경질의 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
지지대(241)는 냉각관(141)에 인접된 이동수단에 설치되며, 냉각관(141)의 타측면에, 접촉되는 접촉블럭(243)이 마련된다. 상기 접촉블럭(243)은 냉각관(141)의 타측면에 접촉된 단부가 첨예하게 형성되어 있으며, 소정의 강도를 갖는 경질소재로 형성된다. 한편, 지지대(241)는 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 배터리팩의 케이스에 설치될 수도 있다.
액츄에이터(242)는 복수개가 냉각관(141)의 길이방향을 따라 상호 이격되게 설치되며, 일단은 상기 냉각관(141)에 타단은 이동수단에 설치된다. 이때, 액츄에이터(242)는 냉각관(141)의 길이방향에 대해 교차하는 방향으로 신축되는 유압 실린더가 적용된다. 상술된 액츄에이터(242)는 파손 컨트롤부(213)에 의해 제어된다.
파손 컨트롤부(213)는 외력감지센서(211)에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 배터리팩에 인가되는 외력이 기설정된 위험 값 이상이면, 상기 배터리팩이 파손된 것으로 판단하여 상기 파손유닛(240)의 액츄에이터(242)를 작동시킨다. 액츄에이터(242)들은 각각 냉각관(141)을 배터리팩으로부터 멀어지는 방향으로 이동시킨다. 이때, 액츄에이터(242)들 사이에 마련된 지지대(241)는 냉각관(141)의 타측면을 지지하므로 냉각관(141)의 일측면, 즉, 배터리팩에 대향되는 냉각관(141)의 측면에 크랙이 발생된다. 상술된 바와 같이 배터리팩에 대향된 위치의 냉각관(141)에 크랙이 발생되므로 보다 용이하게 냉각매체가 배터리팩 측으로 배출된다.
제시된 실시 예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100: 배터리팩 시스템
110: 배터리팩
111: 배터리 셀
112: 출력조절모듈
120: 서브 제어모듈
121: 전류검출부
122: 제1통신부
123: 제1제어부
130: 메인 제어모듈
131: 제2통신부
132: 제2제어부
140: 냉각유닛
141: 냉각관
142: 매체냉각부
143: 매체순환부
144: 제1공급관
145: 제2공급관
146: 순환펌프

Claims (8)

  1. 이동수단에 전력을 공급할 수 있도록 상기 이동수단에 설치되는 것으로서, 배터리셀과, 상기 배터리 셀에 각각 설치되어 상기 배터리셀의 출력전력을 제어하는 출력조절모듈을 포함하는 적어도 하나의 배터리팩;
    상기 배터리팩을 냉각하기 위해 상기 배터리팩에 설치된 냉각유닛;
    상기 배터리팩에 설치되어 상기 배터리 셀의 상태 정보를 측정하여 무선 통신망을 통해 상기 배터리셀의 상태정보를 전송하고, 입력된 제어신호에 따라 상기 출력조절모듈을 제어하는 서브 제어모듈; 및
    무선 통신망을 이용하여 상기 서브 제어모듈로부터 상기 배터리 셀의 상태정보를 수신하고, 상기 배터리 셀의 출력 전력을 제어하기 위한 제어신호를 서브 제어모듈에 전송하는 메인 제어모듈;을 구비하고,
    상기 냉각유닛은
    상기 배터리팩의 외부를 감싸도록 형성되며, 상기 배터리팩을 냉각할 수 있도록 내부에, 소화약제 성분이 포함된 냉각매체가 유동하는 유동로가 마련된 냉각관;
    상기 냉각매체를 냉각하여 상기 냉각관에 공급하는 매체냉각부;
    상기 냉각관을 통과한 냉각매체를 상기 매체냉각부에 공급하고, 상기 매체냉각부에 의해 냉각된 냉각매체를 상기 냉각관에 공급하는 매체순환부;
    상기 배터리팩에 인가되는 외력을 감지하는 외력감지센서;
    상기 배터리팩에 인가된 외력에 의해 상기 배터리팩이 파손되어 폭발되는 것을 방지하기 위해 상기 냉각매체가 상기 배터리팩으로 배출될 수 있도록 상기 냉각관을 파손하는 파손유닛; 및
    상기 외력감지센서에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 배터리팩에 인가되는 외력이 기설정된 위험 값 이상이면, 상기 배터리팩이 파손된 것으로 판단하여 상기 파손유닛을 작동시키는 파손 컨트롤부;를 구비하고,
    상기 파손유닛은
    일단이 상기 냉각관의 외주면에 고정되며, 상기 냉각관의 길이방향을 따라 나선형으로 감긴 가압 와이어;
    상기 배터리팩 또는 이동수단에 회전가능하게 설치되며, 외주면에 상기 가압 와이어의 타단부가 권취되는 권취드럼; 및
    상기 가압 와이어가 상기 냉각관을 가압하여 파손시킬 수 있도록 상기 가압 와이어가 권취되는 방향으로 상기 권취드럼을 회전시키는 드럼 작동부;를 구비하는,
    배터리팩 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 제어모듈은 상기 배터리셀의 상태 정보를 토대로, 상기 배터리셀의 초기 작동시점과, 상기 초기 작동시점에서 기설정된 시간이 경과된 정상작동시점에서 각각 상기 배터리팩의 배터리셀에서 균일한 출력 전력이 유지되도록 상기 서브 제어모듈로 제어신호를 전송하는,
    배터리팩 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압 와이어는 상기 권취드럼의 회전에 의해 상기 냉각관을 가압시 상기 냉각관을 절개할 수 있도록 상기 냉각관에 대향되는 일측에 블레이드가 마련된,
    배터리팩 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각관은 상기 가압 와이어가 가압시 용이하게 파손될 수 있도록 외주면으로부터 내측으로 소정깊이 인입되게 적어도 하나의 노치홈이 형성된,
    배터리팩 시스템.
  7. 이동수단에 전력을 공급할 수 있도록 상기 이동수단에 설치되는 것으로서, 배터리셀과, 상기 배터리 셀에 각각 설치되어 상기 배터리셀의 출력전력을 제어하는 출력조절모듈을 포함하는 적어도 하나의 배터리팩;
    상기 배터리팩을 냉각하기 위해 상기 배터리팩에 설치된 냉각유닛;
    상기 배터리팩에 설치되어 상기 배터리 셀의 상태 정보를 측정하여 무선 통신망을 통해 상기 배터리셀의 상태정보를 전송하고, 입력된 제어신호에 따라 상기 출력조절모듈을 제어하는 서브 제어모듈; 및
    무선 통신망을 이용하여 상기 서브 제어모듈로부터 상기 배터리 셀의 상태정보를 수신하고, 상기 배터리 셀의 출력 전력을 제어하기 위한 제어신호를 서브 제어모듈에 전송하는 메인 제어모듈;을 구비하고,
    상기 냉각유닛은
    상기 배터리팩의 외부를 감싸도록 형성되며, 상기 배터리팩을 냉각할 수 있도록 내부에, 소화약제 성분이 포함된 냉각매체가 유동하는 유동로가 마련된 냉각관;
    상기 냉각매체를 냉각하여 상기 냉각관에 공급하는 매체냉각부;
    상기 냉각관을 통과한 냉각매체를 상기 매체냉각부에 공급하고, 상기 매체냉각부에 의해 냉각된 냉각매체를 상기 냉각관에 공급하는 매체순환부;
    상기 배터리팩에 인가되는 외력을 감지하는 외력감지센서;
    상기 배터리팩에 인가된 외력에 의해 상기 배터리팩이 파손되어 폭발되는 것을 방지하기 위해 상기 냉각매체가 상기 배터리팩으로 배출될 수 있도록 상기 냉각관을 파손하는 파손유닛; 및
    상기 외력감지센서에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 배터리팩에 인가되는 외력이 기설정된 위험 값 이상이면, 상기 배터리팩이 파손된 것으로 판단하여 상기 파손유닛을 작동시키는 파손 컨트롤부;를 구비하고,
    상기 냉각관은 소정의 외력이 인가시 상기 냉각매체가 외부로 배출되기 위한 크랙이 발생될 수 있도록 경질의 소재로 형성되고,
    상기 파손유닛은
    상기 배터리팩에 대향되는 상기 냉각관 일측의 반대편인 타측에 접하도록 상기 배터리팩 또는 이동수단에 설치된 지지대; 및
    상기 배터리팩에 대향되는 상기 냉각관의 일측에, 상기 냉각매체가 배출되기 위한 크랙이 발생될 수 있도록 상기 지지대를 기준으로 상호 대향되게 상기 냉각관에 각각 설치되어 상기 냉각관을 상기 배터리팩으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 복수의 액츄에이터;를 구비하는,
    배터리팩 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리팩에 설치되어 상기 이동수단의 이동에 의해 상기 배터리팩에 전달되는 진동을 감지하는 진동감지센서;
    상기 배터리팩에 설치되며, 위성신호를 수신하여 상기 배터리팩의 위치정보를 획득하는 지피에스 모듈;을 더 구비하고,
    상기 서브 제어모듈은 상기 진동감지센서에서 측정된 진동 값이 기설정된 기준 값이 이상일 경우, 해당 진동 값이 측정된 상기 배터리 셀의 위치정보를 위험위치로 설정하고, 상기 지피에스 모듈을 통해 획득한 상기 배터리 셀의 위치가 기설정된 상기 위험위치에 인접될 경우, 경고신호를 상기 메인 제어모듈로 전송하고,
    상기 메인 제어모듈은 상기 서브 제어모듈로부터 수신된 상기 경고신호를 관리자의 단말기로 전송하는,
    배터리팩 시스템.
KR1020190071616A 2019-06-17 2019-06-17 배터리팩 시스템 KR102224579B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190071616A KR102224579B1 (ko) 2019-06-17 2019-06-17 배터리팩 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190071616A KR102224579B1 (ko) 2019-06-17 2019-06-17 배터리팩 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200144185A KR20200144185A (ko) 2020-12-29
KR102224579B1 true KR102224579B1 (ko) 2021-03-09

Family

ID=74090324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190071616A KR102224579B1 (ko) 2019-06-17 2019-06-17 배터리팩 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102224579B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6489204B2 (ja) * 2015-03-12 2019-03-27 オムロン株式会社 バッテリ、システム、バッテリ管理方法、バッテリ管理プログラムおよび記録媒体

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101145488B1 (ko) 2010-07-20 2012-05-15 안창덕 배터리 충방전장치
KR101583679B1 (ko) * 2010-08-13 2016-01-08 주식회사 엘지화학 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치
KR20160089064A (ko) * 2015-01-19 2016-07-27 (주) 모터에이드 모듈화된 배터리팩 및 이를 포함하는 배터리 충전 시스템
GB201523105D0 (en) * 2015-12-30 2016-02-10 Hyperdrive Innovation Ltd Battery management system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6489204B2 (ja) * 2015-03-12 2019-03-27 オムロン株式会社 バッテリ、システム、バッテリ管理方法、バッテリ管理プログラムおよび記録媒体

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200144185A (ko) 2020-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2083494B1 (en) Abnormality detecting device for storage element, abnormality detecting method for storage element, abnormality detecting program for storage element, and computer-readable recording medium storing abnormality detecting program
US10008862B2 (en) Power storage device, power storage system, and control method of power storage device
KR102030118B1 (ko) 배터리 관리 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
FI118656B (fi) Menetelmä ja laitteisto akkukennojen hoitamiseksi
US9252623B2 (en) Protection apparatus for secondary battery
KR102368304B1 (ko) 배터리 팩, 이의 제어 방법 및 이를 구비한 전동 장치의 구동 시스템
KR102523045B1 (ko) 고장 셀 검출 장치 및 방법
EP3026752A1 (en) Battery pack and method for controlling the same
CN103915656A (zh) 用于高能量中等功率电池系统的固态主动式开关矩阵
JP5567741B2 (ja) バッテリの充電プロセスを監視する方法、バッテリシステム、および車両
US20100090648A1 (en) Battery with serial cell modules, and vehicle equipped with the same
WO2021217314A1 (zh) 电池的均衡方法、智能电池、充电系统及存储介质
JP2012527726A (ja) 電気モータを駆動するためのモジュール式電力貯蔵システム
JP2008099541A (ja) バッテリー管理システム、およびバッテリー管理システムの駆動方法
WO2002043219A1 (fr) Systeme de charge de bloc-batterie
WO2009107236A1 (ja) パック電池の充電装置及びパック電池の品質判定装置
US10391880B2 (en) Battery pack and electric vehicle including the same
KR20160110409A (ko) 배터리의 충전 상태를 관리하는 방법
JP5885044B2 (ja) エネルギー貯蔵システム平衡装置
KR20210104211A (ko) Hppc를 이용한 배터리팩용 관리 시스템
KR102224579B1 (ko) 배터리팩 시스템
CN103138014A (zh) 以温差调控方式在线维护蓄电池组的装置和方法
KR102166778B1 (ko) 무선통신을 이용한 배터리팩
KR20220112036A (ko) 배터리팩 모듈
KR20180017899A (ko) 배터리 팩

Legal Events

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