KR102554492B1 - 사전에 정의된 온도 임계값을 초과하는 경우를 검출하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

적어도 하나의 열원이 온도 임계값을 초과하는 경우를 검출하는 방법 및 장치가 제공되어 있으며, 상기 장치는 부품의 작동 온도에 따라 가변적인 전기 저항을 지니는 부품; 및 상기 부품에 전류를 공급하기에 적합한 전원; 을 포함한다. 상기 부품은 상기 열원에 열적으로 결합될 수 있으며, 그럼으로써 작동 온도는 상기 열원의 온도 및 주울 효과에 의해 상기 부품에서 방출되는 열에 따라 변하게 되고, 상기 가변적인 전기 저항은 상기 작동 온도가 트립 임계값보다 클 경우 저항값이 큰 저항을 지니며, 상기 전원은, 일단 상기 열원의 온도가 상기 온도 임계값보다 크거나 같을 경우 상기 작동 온도가 상기 트립 임계값보다 크거나 같게 전류를 생성하도록 구성되고, 이때 상기 가변적인 저항은 저항값이 큰 저항을 지닌다. 상기 전원은 전류원이며, 상기 전류는 고정 또는 가변 듀티 사이클을 지니는 주기적인 펄스들의 형태로 공급된다.

Description

사전에 정의된 온도 임계값을 초과하는 경우를 검출하는 방법 및 장치

본 발명은 열원(熱源)의 온도를 모니터링하기 위한 장치에 관한 것이고, 더 구체적으로는 작동 온도에 따라 가변적인 저항을 지니는 전자 부품을 포함하는 모니터링 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 모니터링된 온도 임계값을 조정할 수 있도록 하나 이상의 열원들의 온도가 초과되는 것을 검출하는 장치를 제안한다.

배터리 셀들로 이루어진 복수 개의 열원들의 온도를 모니터링하기 위한 장치는 문헌 CN102195270으로부터 공지되어 있다. 상기 장치는 온도에 따라 가변적인 체적을 지니는 플레이트를 포함한다. 상기 플레이트는 모니터링되어야 할 셀의 벽에 배치된다. 과열(over-heating)의 경우에, 상기 플레이트는 확장하여 상기 플레이트에 면하여 배치된 스위치를 기계적으로 작동시킴으로써, 상기 스위치를 개방하여 상기 셀을 통한 충전 전류의 흐름을 차단한다.

그러나 이러한 해결수법에서는 과열 온도 임계값, 다시 말하면 상기 플레이트와 스위치 사이의 거리를 조정하는 매개변수가 하나뿐이며, 결과적으로 이러한 매개변수는 모니터되어야 할 하나 이상의 셀들을 포함하는 모듈을 제조하는 동안에만 조정 가능하며 이후에는 변경 가능하지 않다. 제조 후에는, 모니터링된 온도 임계값을 조정하는 것이 더는 가능하지 않다. 또한, 셀들의 갑작스런 연결해제가 초래되고, 그 결과 어떠한 다른 교정 조치도 구현 가능하지 않다.

그러므로 모니터링된 온도 임계값이 조정되는 것을 허용하는, 하나 이상의 열원들의 온도를 모니터링하기 위한 장치가 필요하다.

이러한 목적으로, 본 발명은 적어도 하나의 열원에 의한 사전에 정의된 제1 온도 임계값의 초과를 검출하기 위한 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 하며, 상기 장치는,

- 적어도 하나의 부품의 작동 온도에 따라 가변적인 전기 저항을 지니는 적어도 하나의 부품;

- 상기 적어도 하나의 부품을 통해 흐르는 전류를 전달할 수 있는 전원 - 상기 적어도 하나의 부품은 상기 열원에 열적으로 결합될 수 있고, 그럼으로써 상기 작동 온도가,

- 상기 열원의 온도; 및

- 상기 전류가 상기 적어도 하나의 부품을 통해 흐를 때 상기 적어도 하나의 부품에서 주울 가열(Joule heating)에 의해 발열되는 열;

에 따라 변하게 됨 -;

을 포함하며,

상기 가변적인 전기 저항은 상기 작동 온도가 트립 임계값(trip threshold)이라고 하는 사전에 정의된 제2 온도 임계값보다 높을 경우 저항값이 큰 저항을 지니고,

상기 전원은 상기 열원의 온도가 사전에 정의된 제1 온도 임계값보다 높거나 같으면 상기 작동 온도가 상기 트립 임계값보다 크거나 같게 상기 전류를 생성하도록 구성되며,

상기 전원은 전류원이고, 상기 전류는 고정 또는 가변 듀티 사이클의 주기적인 펄스들의 형태로 전달된다.

바람직한 실시 예들에서, 본 발명에 따른 장치는 다음과 같은 특징들을 단독으로 또는 조합하여 지니는 것이 유리하다:

- 상기 장치는 상기 열원으로부터 전기적으로 분리될 수 있고;

- 상기 장치는 복수 개의 열원들 중 하나의 열원에 의한 제1 온도 임계값의 초과를 검출하도록 구성될 수 있으며, 복수 개의 리셋 가능한 퓨즈들의 형태를 취하는 복수 개의 부품들을 포함할 수 있고, 각각의 리셋 가능한 퓨즈는 적어도 하나의 열원에 열적으로 결합되며, 상기 퓨즈들은 직렬로 연결되고;

- 상기 장치는 서로 다른 저항을 각각 지닐 수 있는 복수 개의 저항들을 더 포함할 수 있고, 하나의 저항은 각각의 퓨즈의 단자들 양단에 병렬로 연결될 수 있으며;

- 상기 적어도 하나의 열원은 배터리 셀일 수 있고;

- 상기 장치는 상기 부품들 중 하나의 부품의 가변적인 전기 저항의 저항이 저항값이 큰 저항을 지닐 때 교정 동작 또는 플래그 지정 동작을 트리거하도록 구성된 모니터링 모듈을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 주제는 적어도 하나의 열원에 의한 제1 온도 임계값의 초과를 모니터링하기 위한 방법이며, 상기 방법은,

- 적어도 하나의 부품의 작동 온도에 따라 가변적인 전기 저항을 지니는 적어도 하나의 부품 - 상기 가변적인 전기 저항은 상기 작동 온도가 트립 임계값이라고 하는 사전에 정의된 제2 온도 임계값보다 높으면, 저항 값이 큰 저항을 지님 -;

- 상기 적어도 하나의 부품을 통해 흐르는 전류를 전달할 수 있는 전원;

을 포함하는 검출 장치(D)에 의해 실행되며,

상기 방법은,

- 상기 작동 온도가,

상기 열원의 온도; 및

전류가 상기 적어도 하나의 부품을 통해 흐를 때 상기 적어도 하나의 부품에서 주울 가열(Joule heating)에 발열되는 열;

에 따라 변하도록 상기 적어도 하나의 열원을 상기 적어도 하나의 부품에 열적으로 결합하는 단계;

- 상기 전원을 상기 적어도 하나의 부품에 연결하는 단계;

- 상기 열원의 온도가 사전에 정의된 상기 제1 온도 임계값보다 높거나 같을 경우에 상기 작동 온도가 상기 트립 임계값보다 크거나 같게 전류를 생성하도록 상기 전원을 구성하는 단계 - 상기 가변적인 전기 저항은 저항값이 크게 됨 -;

를 포함하고,

상기 전원은 전류원이며, 상기 전류는 고정 또는 가변 듀티 사이클의 주기적인 펄스들의 형태로 전달된다.

바람직한 실시 예들에서, 본 발명에 따른 방법은 상기 검출 장치가,

- 직렬로 연결된 복수 개의 부품들로서, 각각의 부품이 대응하는 작동 온도에 따라 가변적인 전기 저항을 지니는, 복수 개의 부품들; 및

- 서로 다른 저항들을 지니는 복수 개의 저항기들로서, 하나의 저항기는 각각의 부품의 단자들 양단에 병렬로 연결되고 그럼으로써 한 부품의 전기 저항이 저항값이 큰 저항을 지니면, 상기 저항기들 및 상기 부품들에 의해 형성된 전기적인 체인의 등가 저항이 각각의 부품 및 각각의 부품에 병렬로 연결된 저항기에 대해 다른 값을 지니게 되는, 복수 개의 저항기들;

을 포함할 수 있다면, 다음과 같은 특징들을 유리하게 단독으로 또는 조합하여 지닐 수 있으며,

이때, 상기 방법은,

- 열적으로 결합하는 단계 동안, 각각의 부품은 적어도 하나의 열원에 열적으로 결합되는 것;

- 연결하는 단계 동안, 상기 전원이 상기 부품들 및 상기 저항기들에 의해 형성된 전기적인 체인에 연결되는 것;

을 포함할 수 있으며,

그리고 나서, 상기 방법은,

- 전원을 통해 공급 신호를 생성하는 단계;

- 전원의 단자들 양단 간 응답 신호를 검출하는 단계;

- 상기 부품들 및 상기 저항기들에 의해 형성된 전기적인 체인의 등가 저항을 결정하는 단계;

- 등가 저항에 따라 상기 부품을 식별하는 단계 - 상기 부품의 저항은 저항값이 큰 저항을 지님 -;

를 더 포함할 수 있다.

이때 구성 단계는,

- 모니터링되어야 할 제1 온도 임계 값;

- 적어도 하나의 부품의 전기적인 특성; 및

- 적어도 하나의 열원 및 적어도 하나의 부품 간 열적인 결합 특성;

에 따라, 주기적인 전류 펄스들의 제1 듀티 사이클을 결정하는 것을 포함하는 상기 검출 장치를 치수화하는 하위 단계를 포함할 수 있다.

제1 온도 임계값의 초과를 처음 검출한 후에, 구성 단계는,

- 제1 듀티 사이클보다 낮은 제2 듀티 사이클을 지니는 전류 펄스들을 전송하는 하위 단계;

- 제1 온도 임계값의 초과를 처음 검출하였다는 검출을 확인하는 하위 단계;

를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 주제는 위에서 설명한 바와 같은 온도 초과를 검출하기 위한 장치를 포함하는 차량에 관한 것이다.

도 1 및 도 2는 복수 개의 배터리 셀들의 대응하는 온도들을 모니터링하도록 구성된 온도 초과를 검출하기 위한 장치의 2가지 실시 예를 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 2가지 실시 예에 따른 온도 초과를 검출하기 위한 2개의 장치를 보여주는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 사전에 정의된 온도 임계값을 초과한 열원을 식별하는 방법의 단계들을 보여주는 도면이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 검출 장치를 개략적으로 보여준다. 상기 검출 장치(D)는 차량(V)에 장착되고, 그럼으로써 모듈들(M1,… Mm)로 그룹화된 배터리 셀들로 이루어진 복수 개의 열원들(S1, S2, Sj,… Sn)의 온도를 모니터링하게 된다. 상기 배터리 셀들은 소프트쉘(soft-shell) 셀들이다.

상기 검출 장치는 복수 개의 부품들(C1, C2, Ci, Ck)을 포함하며, 상기 복수 개의 부품들(C1, C2, Ci, Ck)은 상기 복수 개의 부품들(C1, C2, Ci, Ck)의 작동 온도(Tf)에 따라 가변적인 전기 저항(R_PTC)을 지닌다. 바람직한 일 실시 예에서, 상기 부품들(C1, C2, Ci, Ck)은 복수의 리셋 가능한 퓨즈들의 형태를 취한다.

각각의 리셋 가능한 퓨즈(C1, C2, Ci, Ck)는 적어도 하나의 열원(S1, S2, Sj, Sn)에 열적으로 결합된다. 도 1에 도시된 예에서, 열원들은 배터리 셀들이고, 열적인 결합은 각각의 리셋 가능한 퓨즈(C1, C2, Ci, Ck)를 열적 코팅(thermal coating)으로 코팅한 다음에 배터리 셀들과 접촉하여 고정함으로써 이루어진다. 각각의 리셋 가능한 퓨즈(C1, C2, Ci, Ck)는 2개의 배터리 셀에 연결되며, 코팅은 접착 본딩 및/또는 압축으로 고정된다.

상기 검출 장치는 또한 배터리 셀들(S1, S2, Sj, Sn)에 열적으로 결합된 리셋 가능한 퓨즈들(C1, C2, Ci, Ck)을 통해 흐르는 전류(Is)를 전달할 수 있는 전원(E)를 포함하며, 결과적으로는 부품들(C1, C2, Ci, Ck)의 대응하는 작동 온도들은,

- 부품들(C1, C2, Ci, Ck)이 열적으로 결합된 하나 이상의 열원들(S)의 온도(T);

- 전류(Is)가 부품들(C1, C2, Ci, Ck)을 통해 흐를 때 부품들(C1, C2, Ci, Ck)에서 주울 가열(Joule heating)에 의해 발열되는 열;

에 따라 가변적이다.

부품의 가변적인 전기 저항 - 본 예에서는 리셋 가능한 퓨즈임 - 은 부품의 작동 온도(Tf)가 트립 임계값(Td)이라고 하는 사전에 정의된 제2 온도 임계값보다 높으면 저항값이 큰 저항(Rd)을 지닌다.

전원은 상기 열원(S)의 온도(T)가 사전에 정의된 제1 온도 임계값(TS)보다 높거나 같으면 작동 온도(Tf)가 트립 임계값(Td)보다 높거나 같게 전류(Is)를 생성하도록 구성되며, 이때 가변적인 전기 저항은 저항값이 큰 저항(Rd)을 지닌다.

상기 검출 장치(D)는 열원(S)으로부터 전기적으로 분리된다. 이러한 방식으로, 상기 검출 장치(D)의 작동 특성은 모니터링되어야 할 열원들의 전기적인 특성과 무관하다. 다시 말하면 리셋 가능한 퓨즈를 통해 흐르는 전류(Is)는 전원(E)에 의해 전달되는 전압이 일반적으로 12V의 값일 경우 100mA 내지 800mA 범위로 변하는 값을 지니는 반면에, 함께 고려되는 배터리 셀들 모두에 의해 전달되는 작동 전압은 일반적으로 400V이다.

도시된 예에서, 전원(E)은 전류 소스이고 부품들(C1, C2, Ci, Ck)은 직렬로 연결된다. 이러한 방식으로, 전류(Is)는 상기 검출 장치(D)의 부품들의 개수(k) 또는 모니터링되어야 할 열원들의 개수(n)에 의존하지 않으며, 이는 제1 온도 임계값(TS)의 조정을 단순화한다. 단순히 전원(E)에 의해 전달되는 전류(Is)를 줄임으로써, 제1 온도 임계 값(TS)이 증가하게 되고 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

앞서 언급한 바와 같이, 부품 - 본 예에서는 리셋 가능한 퓨즈 - 의 작동 온도는 부품이 열적으로 결합된 열원(S)의 온도(T) 및 전류(Is)가 상기 부품을 통해 흐를 때 상기 부품에서 주울 가열에 의해 발열된 열에 따라 달라진다. 따라서, 주어진 트립 온도 임계값(Td)에 의해 특징화되는 부품에 대하여는, 모니터링된 열원들(S1, S2, Sj, Sn)의 제1 온도 임계값(TS)은 상기 부품에서 주울 가열에 의해 발열된 열의 양을 변화시킴으로써 조정될 수 있다.

바람직한 일 실시 예에서, 전류(Is)는 고정 또는 가변 듀티 사이클의 주기적인 펄스들의 형태로 전달된다.

따라서 상기 부품에서 주울 가열에 의해 발열된 열의 양은 전류가 상기 부품을 통해 흐르는 시간을 수정함으로써 조정될 수 있으며, 이는 아마도 주기적인 펄스들의 듀티 사이클을 변경함으로써 간단히 달성될 수 있다.

도 3은 전기 펄스들의 형태로 전류(Is)를 전달하도록 구성된 전원(E)을 포함하는 검출 장치의 일 실시 예를 보여준다.

상기 검출 장치(D)를 치수화하는 단계(E32)에서, 모니터링되어야 할 제1 온도 임계값(TS)에 따라, 부품들(C1, C2, Ci, Ck)의 전기적인 특성에 따라, 그리고 모니터링되어야 할 열원 및 상기 부품들 간 열적인 결합의 특성에 따라, 각각의 애플리케이션에 대해 고정 듀티 사이클이 정의될 수 있다. 따라서, 이러한 듀티 사이클, 결과적으로는 모니터링되어야 할 제1 온도 임계값(TS)은 각각의 애플리케이션의 특이성에 따라 조정될 수 있다.

상기 검출 장치(D)를 이용하는 단계에서, 듀티 사이클을 변경할 수 있는 능력은 상기 검출 장치(D)가 설치되는 방식이나 상기 열원들에 열적으로 연결되는 방식을 변경할 필요없이 상기 제1 온도 임계값(TS)를 변경할 수 있게 해준다.

상기 제1 온도 임계값(TS)의 초과를 처음 검출한 후에, 듀티 사이클의 일회성(one-off) 변화는 단계(E36)에서, 이러한 처음 검출이 확인되게 하고 결과적으로는 단계(E34)에서 낮은 듀티 사이클의 펄스들을 전송함으로써 상기 검출의 결과 신뢰도가 증가되게 한다.

바람직한 일 실시 예에서, 상기 검출 장치(D)는 상기 부품들(C1, C2, Ci, Cn) 중 한 부품의 가변적인 전기 저항이 저항값이 큰 저항(Rd)을 지닐 때 교정 또는 플래그 지정 동작을 트리거하도록 구성된 모니터링 모듈(M)을 더 포함한다. 이러한 모듈(M)은 예를 들어 전원의 단자들 양단 간의 전압 및/또는 전원의 단자들에서의 전류를 측정함으로써 부품(Ci)의 저항값의 변화를 검출하도록 구성된다.

다음으로 상기 모니터링 모듈(M)은 상기 열원들 및 상기 부품들(C1, C2, Ci, Cn)의 온도를 감소시키는 냉각 동작을 트리거할 수 있다. 이러한 구성은 리셋 가능한 퓨즈들의 형태를 취하는 부품들(C1, C2, Ci, Cn)이 상기 검출 장치(D)에 장착된 경우에 특히 유리하다. 특히, 이러한 유형의 부품의 가변적인 저항은, 일단 작동 온도가 떨어지면 유지 저항(Rm)이라고 하는 저항이 작은 값으로 복귀하며, 이는 상기 열원들의 온도를 모니터링하는 프로세스가 다시 시작할 수 있게 해준다.

바람직한 일 실시 예에서, 도 2에 도시 된 바와 같이, 상기 검출 장치(D)는 각각의 저항기가 상이한 저항을 지니는 복수 개의 저항기들(R1, R2, Ri, Rk)을 더 포함하고, 하나의 저항기는 각각의 부품(C1, C2, Ci, Ck)의 단자들 양단에 병렬로 연결된다.

이러한 구성은, 이하에서 설명되겠지만, 상기 제1 온도 임계값(TS)을 초과한 리셋 가능한 퓨즈(Ci)(이는 하나의 열원(Sj) - 본 예에서는 배터리 셀 - 에 열적으로 결합됨)가 식별될 수 있게 한다. 따라서 특정 열원을 대상으로 하는 냉각 전략이 구현될 수 있다.

상기 검출 장치(D)는 복수 개의 의 열원들(S1, S2, Sj, Sn) 중에서 사전에 정의된 제1 온도 임계값(TS)을 초과한 열원(Sj)을 식별하도록 구성될 수 있다. 상기 검출 장치(D)는 직렬로 연결된 복수의 부품들(C1, C2, Ci, Ck)을 포함하며, 각각의 부품은 대응하는 작동 온도에 따라 가변적인 전기 저항을 지니고, 상기 가변적인 전기 저항은 작동 온도(Tfj)가 트립 임계값(Td)이라고 하는 사전에 정의된 제2 온도 임계값보다 높을 경우 트립 저항이라고 하는 저항이 높은 값(Rd)을 지니며, 그 반대의 경우 유지 저항이라고 하는 저항이 낮은 값(Rm)을 지닌다.

여기서 알 수 있겠지만, 상기 실시 예에 따라, 부품(C1, C2, Ci, Ck)의 유지 저항(Rm)은 0 Ω에 가까운 값에 상응할 수 있으며 상기 트립 저항(Rd)은 개방 회로에 상응할 수 있는데, 이는 프즈들 또는 온(on)/오프(off) 스위치와 같은 부품들에 대한 경우이다.

리셋 가능한 퓨즈들을 사용하는 실시 예에서, 유지 저항(Rm)은 일반적으로 0 Ω의 저항이고, 트립 저항(Rd)은 일반적으로 수 kΩ의 저항이다.

어느 경우든, 유지 저항(Rm)의 값은 트립 저항(Rd)의 값에 대해 무시할 수 있으며, 그럼으로써 Rd + (k-1) * Rm

Rd 이게 되고, k는 상기 검출 장치(D)의 부품들의 개수이다. 이러한 특징의 사용은 이하에서 설명될 것이다.

각각의 부품(C1, C2, Ci, Ck)은 상기 열원들(S1, S2, Sj, Sn) 중 적어도 하나의 열원에 열적으로 결합될 수 있고, 그럼으로써 상기 적어도 하나의 열원(Si, Sk, Sn)의 온도가 사전에 정의된 제1 온도 임계값(TS)보다 높거나 같으면, 각각의 부품(C1, C2, Ci, Ck)의 작동 온도가 상기 트립 임계값(Td)보다 높거나 같게 되고, 이때 가변적인 전기 저항은 저항값이 큰 저항(Rd)을 지닌다.

상기 검출 장치(D)는 서로 다른 저항들을 지니는 복수 개의 저항기들(R1, R2, Ri, Rk)을 포함하며, 하나의 저항기는 각각의 부품(C1, C2, Ci, Ck)의 단자들 양단 간에 병렬로 연결되고, 그럼으로써 부품(Ci)의 전기 저항이 저항값이 큰 저항(Rd)을 지닐 때, 부품들(C1, C2, Ci, Ck) 및 저항기들(R1, R2, Ri, Rk)에 의해 형성된 전기적인 체인의 등가 저항(Re)는 상기 부품(Ck) 및 상기 부품(Ck)에 병렬로 연결된 저항기(Ri)의 특성값을 지닌다.

대안으로, 저항기(Ri)는 직렬로 연결된 한 그룹의 부품들(Ci-1, Ci, Ci + 1)에 병렬로 연결되고 각각의 부품은 적어도 하나의 대응하는 열원에 결합된다. 이러한 구성은 상기 열원들이 그룹화된 경우에 특히 유리하다. 본 발명의 이러한 실시 예를 적용한 예는 도 4에 도시된 바와 같이 배터리 모듈들(M1, M2,… Mm)로 그룹화된 소프트쉘(soft-shell) 배터리 셀들의 온도를 모니터링하는 것이다. 모니터링된 배터리 셀들(Sj) 중 하나가 사전에 정의된 제1 온도 임계값(TS)을 초과하는 경우에, 상기 셀(Sj)에 열적으로 결합된 부품(Ci)은 저항값이 큰 저항(Rd)을 지니게 된다. 배터리의 다른 셀들이 상기 제1 온도 임계값(TS)을 초과하지 않으면, 직렬로 연결된 한 세트의 부품들은 Rd + (k-1) * Rm 의 등가 저항을 지니게 되고, k는 직렬로 연결된 부품들의 개수이며, 저항기(Ri)에 병렬로 연결된 이러한 저항들은 함께 등가 저항(Re), 다시 말하면

Re = Ri * [Rd + (k-1) * Rm] / [Ri + Rd + (k-1) * Rm]

을 지니게 된다.

상기 부품(Ci) 및 상기 저항기(Ri)는 다음과 같은 방식으로 선택된다.

1) 저항(Rm)의 저항값은 Rd의 저항값에 대해 무시할 수 있다. 다시 말하면,

Rd + (k-1) * Rm

Rd 가 된다.

결과적으로,

Re = Ri * [Rd + (k-1) * Rm] / [Ri + Rd + (k-1) * Rm]이므로,

등가 저항(Re)의 값은 실질적으로 다음과 같다.

Re

Ri * Rd / (Ri + Rd) 가 된다.

2) Ri는 Rd에 대해 무시할 수 있고, 결과적으로는

Ri * Rd / (Ri + Rd)

Ri 가 된다.

따라서, 상기 제1 온도 임계값(TS)을 초과한 배터리 셀(Sj)에 열적으로 결합된 부품(Ci)에나 또는 직렬로 연결된 한 그룹의 부품들(Ci-1, Ci, Ci+1) - 한 그룹의 부품들(Ci-1, Ci, Ci+1) 중 하나의 부품(Ci)이 상기 제1 온도 임계값(TS)을 초과한 배터리 셀(Sj)에 열적으로 결합됨 - 에 병렬로 연결된 저항기(Ri)의 등가 저항(Re)은 실질적으로 Ri와 동일하다. 저항기들(R1, R2,… Ri, Rk)에 대해 서로 다른 저항을 신중하게 선택함으로써, 해당 전기적인 체인의 등가 저항이 다음과 같은특성값을 나타내도록 이루어질 수 있다.

- 상기 제1 온도 임계값(TS)을 초과한 배터리 셀(Sj)에 열적으로 결합된 부품(Ci)의 특성값, 또는

- 직렬로 연결된 한 그룹의 부품들(Ci-1, Ci, Ci+1)의 특성값 - 한 배터리 셀(Sk)에 열적으로 결합된 한 부품(Ci)은 상기 제1 온도 임계값(TS)을 초과함 -

및 상기 한 그룹의 부품들에 병렬로 연결된 저항기(Ri)의 특성값.

지금부터 도 5를 참조하여 복수 개의 열원들(S1, S2, Sj, Sn) 중 사전에 정해진 제1 온도 임계값(TS)을 초과한 열원(Sj)을 식별하는 방법이 설명될 것이다.

상기 방법은 위에서 설명한 바와 같은 검출 장치를 사용하여 구현될 수 있다. 다시 말하면, 상기 검출 장치는, 작동 온도에 따라 유지 저항(Rm)이라고 하는 저항값이 낮은 저항, 또는 트립 저항(Rd)이라고 하는 저항값이 높은 저항을 지닐 수 있는 복수 개의 부품들(C1, C2, Ci, Ck) 및 서로 다른 저항들을 지니고 부품(Ci)에나 또는 직렬로 연결된 한 그룹의 부품들(Ci-1, Ci, Ci+1)에 병렬로 연결된 복수 개의 저항기들(R1, R2, Ri, Rk)을 포함한다.

상기 방법은,

- 상기 복수 개의 열원들(S1, S2, Sj, Sn)을 부품들(C1, C2, Ci, Ck)에 열적으로 결합하는 단계(E10) - 각각의 부품은 적어도 하나의 열원(Si)에 열적으로 결합되고, 그럼으로써 상기 적어도 하나의 열원의 온도가 상기 사전에 정의된 제1 온도 임계값(TS)보다 높거가 같을 경우 상기 부품들(C1, C2, Ci, Ck)의 작동 온도가 상기 트립 임계값(Td)보다 높거나 같게 되며, 이때 상기 부품의 가변적인 전기 저항은 저항값이 높은 저항(Rd)을 지님 -;

- 상기 부품들(C1, C2, Ci, Ck) 및 상기 저항기들(R1, R2, Ri, Rk)에 의해 형성된 전기적인 체인을 전원(E)에 연결하는 단계(E20);

- 상기 전원(E)을 통해 공급 신호(U, I)를 생성하는 단계(E30);

- 상기 전원(E)의 단자들 양단 간 응답 신호(i, u)를 검출하는 단계(E40);

- 상기 부품들(C1, C2, Ci, Ck) 및 상기 저항기들(R1, R2, Ri, Rk)에 의해 형성된 전기적인 체인의 등가 저항(Re)을 결정하는 단계(E50);

- 상기 등가 저항(Re)에 따라 상기 부품(Ci)을 식별하는 단계(E60) - 상기 부품(Ci)의 저항은 저항값이 높은 저항(Rd)을 지님 -;

를 포함한다.

도시된 예에서, 생성하는 단계(E30)에서 생성된 공급 신호는 전류(Is)이고, 검출하는 단계(E40)에서 검출된 응답 신호는 전류원(E)의 단자들 양단 간 전압이다.

생성된 전류(Is)의 값 및 검출된 전압의 값이 알려져 있으므로, 전기적인 체인의 등가 저항(Re)은 결정하는 단계(E50)의 실행 중에 결정된다. 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 등가 저항은 저항값이 높은 저항(Rd)을 지니는 부품(Ci)의 특성, 또는 하나의 부품이 저항값이 높은 저항(Rd)을 지니는 한 그룹의 부품들의 특성, 및 병렬로 연결된 를 갖는 성분 Ci 또는 그 중 하나가 높은 저항 값 Rd를 갖는 성분 그룹 및 한 그룹의 부품들에 병렬로 연결된 저항기(Ri)의 특성이다. 이는 식별하는 단계(E60)에서 이러한 부품(Ci)이 식별되는 것을 허용한다.

물론, 본 발명은 본원 발명의 설명에서 설명되고 본원 도면들에 도시된 예들 및 실시 예들에 국한되지 않는다. 반대로, 통상의 기술자의 생산 능력 내에 있는 본 발명의 변형이 많이 존재한다.

예를 들어, 열원들의 구성에 따라 다른 구성들이 가능하다. 특히, 본 발명은 모니터링되어야 할 영역을 덮는 그리드(grid)가 형성되고 모니터링되어야 할 영역에 열적으로 결합된 설명한 바와 같은 부품들이 상기 그리드의 노드들에 배치되는 경우에, 본 발명이 열원들의 모니터링 영역에 적용될 수 있다.

Claims (11)

1. 적어도 하나의 열원(S)에 의한 사전에 정의된 제1 온도(T) 임계값(TS)의 초과를 검출하는 장치(D)로서, 상기 검출 장치 (D)는,
   - 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)으로서, 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)의 작동 온도(Tf)에 따라 가변적인 전기 저항을 지니는, 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck);
   - 상기 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)을 통해 흐르는 전류(Is)를 전달할 수 있는 전원;
   을 포함하며,
   상기 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)은 상기 적어도 하나의 열원(S)에 열적으로 결합될 수 있고, 그럼으로써 상기 작동 온도(Tf)는,
   - 상기 적어도 하나의 열원(S)의 온도(T); 및
   - 상기 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)을 통해 전류(Is)가 흐를 때 상기 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)에서 주울 가열(Joule heating)에 의해 발열되는 열;
   에 따라 변하며,
   상기 작동 온도(Tf)가 트립 임계값(Td)이라고 하는 사전에 정의된 제2 온도 임계값보다 높을 경우 상기 가변적인 전기 저항의 저항값(Rd)이 커지고,
   상기 전원은 상기 열원(S)의 온도(T)가 상기 사전에 정의된 제1 온도 임계값(TS)보다 높거나 같을 경우에 상기 작동 온도(Tf)가 상기 트립 임계값(Td)보다 높거나 같게 하기 위해 상기 전류(Is)를 생성하도록 구성되며, 이때 상기 가변적인 전기 저항의 저항값(Rd)이 커지고,
   상기 전원은 전류원이며, 상기 전류(Is)는 고정 또는 가변 듀티 사이클의 주기적인 펄스들의 형태로 전달되는, 검출 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 검출 장치(D)는 상기 적어도 하나의 열원(S)으로부터 전기적으로 분리되는, 검출 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 검출 장치(D)는 복수 개의 열원들(S1, S2, Sj) 중 하나의 열원에 의한 상기 제1 온도 임계값의 초과를 검출하도록 구성되며, 상기 검출 장치(D)는 복수 개의 리셋 가능한 퓨즈들의 형태를 취하는 복수 개의 부품들(C1, C2, Ci, Ck)을 포함하고, 각각의 리셋 가능한 퓨즈는 적어도 하나의 열원(S1, S2, Sj)에 열적으로 결합되며, 상기 리셋 가능한 퓨즈들은 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 검출 장치(D)는,
   각각의 저항기가 서로 다른 저항을 지니는 복수 개의 저항기들(R1, R2, Ri, Rk);
   을 더 포함하며, 하나의 저항기는 각각의 리셋 가능한 퓨즈의 단자들 양단에 병렬로 연결되는, 검출 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 열원은 배터리 셀인, 검출 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 검출 장치(D)는 상기 부품들(C1, C2, Ci, Ck) 중 하나의 부품의 가변적인 전기 저항의 저항값(Rd)이 커질 때 교정 동작 또는 플래그 지정 동작을 트리거하도록 구성된 모니터링 모듈(M)을 더 포함하는, 검출 장치.
7. 적어도 하나의 열원(S, S1, Si, Sk, Sn)에 의한 제1 온도(T) 임계값(TS)의 초과를 모니터링하는 방법으로서, 상기 모니터링 방법은,
   - 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)의 작동 온도(Tf)에 따라 가변적인 전기 저항을 지니는 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck) - 상기 작동 온도(Tf)가 트립 임계값(Td)이라고 하는 사전에 정의된 제2 온도 임계값보다 높으면, 상기 가변적인 전기 저항의 저항값(Rd)이 커짐 -;
   - 상기 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)을 통해 흐르는 전류(Is)를 전달할 수 있는 전원(E);
   을 포함하는 검출 장치(D)에 의해 실행되며,
   상기 모니터링 방법은,
   - 상기 작동 온도(Tf)가,
   o 상기 적어도 하나의 열원(S, S1, Si, Sk, Sn) 중 열원(S)의 온도(T); 및
   o 상기 전류(Is)가 상기 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)을 통해 흐를 때 상기 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)에서 주울 가열(Joule heating)에 의해 발열되는 열;
   에 따라 변하도록 상기 적어도 하나의 열원(S, S1, Si, Sk, Sn)을 상기 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)에 열적으로 결합하는 단계(E10);
   - 상기 전원(E)을 상기 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)에 연결하는 단계(E20);
   - 상기 적어도 하나의 열원(S, S1, Si, Sk, Sn) 중 열원(S)의 온도(T)가 사전에 정의된 상기 제1 온도 임계값(TS)보다 높거나 같을 경우에 상기 작동 온도(Tf)가 상기 트립 임계값(Td)보다 크거나 같게 상기 전류(Is)를 생성하도록 상기 전원을 구성하는 단계(E30) - 상기 가변적인 전기 저항의 저항값(Rd)이 커짐 -;
   를 포함하고,
   상기 전원은 전류원이며, 상기 전류(Is)는 고정 또는 가변 듀티 사이클의 주기적인 펄스들의 형태로 전달되는, 모니터링 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 검출 장치(D)가,
   직렬로 연결된 복수 개의 부품들(Cj)로서, 각각의 부품이 대응하는 작동 온도(Tfj)에 따라 가변적인 전기 저항을 지니는, 복수 개의 부품들(Cj); 및
   서로 다른 저항들을 지니는 복수 개의 저항기들(Rj)로서, 하나의 저항기는 각각의 부품(Cj)의 단자들 양단에 병렬로 연결되고 그럼으로써 한 부품(Ck)의 전기 저항의 저항값(Rd)이 커지면, 상기 저항기들(Rj) 및 상기 부품들(Cj)에 의해 형성된 전기적인 체인의 등가 저항(Re)이 각각의 부품(Ck) 및 각각의 부품(Ck)에 병렬로 연결된 저항기(Rk)에 대해 다른 값을 지니게 되는, 복수 개의 저항기들(Rj);
   을 포함하고,
   - 열적으로 결합하는 단계(E10) 동안, 각각의 부품(Cj)은 상기 적어도 하나의 열원(S, S1, Si, Sk, Sn)에 열적으로 결합되며,
   - 연결하는 단계(E20) 동안, 상기 전원(E)이 상기 부품들(Cj) 및 상기 저항기들(Rj)에 의해 형성된 전기적인 체인에 연결되고,
   상기 모니터링 방법은,
   - 상기 전원(E)을 통해 공급 신호(I)를 생성하는 단계(E30);
   - 상기 전원(E)의 단자들 양단 간 응답 신호(u)를 검출하는 단계(E40);
   - 상기 부품들(Cj) 및 상기 저항기들(Rj)에 의해 형성된 전기적인 체인의 등가 저항(Re)을 결정하는 단계(E50);
   - 상기 등가 저항(Re)에 따라 상기 부품(Ck)을 식별하는 단계 - 상기 부품(Ck)의 저항의 저항값(Rd)이 커짐 -;
   를 더 포함하는, 모니터링 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   생성하는 단계(E30)는,
   - 모니터링되어야 할 제1 온도 임계 값(TS);
   - 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck)의 전기적인 특성; 및
   - 적어도 하나의 열원(S, S1, Si, Sk, Sn) 및 적어도 하나의 부품(C1, C2, Ci, Ck) 간 열적인 결합 특성;
   에 따라, 주기적인 전류 펄스들의 제1 듀티 사이클을 결정하는 것을 포함하는 상기 검출 장치(D)를 치수화하는 하위 단계(E32)를 포함하는, 모니터링 방법.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    제1 온도 임계값(TS)의 초과를 처음 검출한 후에, 생성하는 단계(E30)는,
    - 제1 듀티 사이클보다 낮은 제2 듀티 사이클을 지니는 전류 펄스들을 전송하는 하위 단계(E34);
    - 제1 온도 임계값(TS)의 초과를 처음 검출하였다는 검출을 확인하는 하위 단계(E36);
    를 더 포함하는, 모니터링 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 따른 사전에 정의된 온도 임계값(TS)의 초과를 검출하는 장치(D)를 포함하는 차량(V).

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