KR102654138B1 - 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치, 이의 모니터링 방법 및 이를 활용한 운송 및 보관방법 - Google Patents
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Abstract
전기차의 폐 배터리 모니터링 장치, 이의 모니터링 방법 및 이의 운송 및 보관방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치는 차량에서 탈거된 폐 배터리가 수용되는 캐리어; 상기 캐리어 내 수용된 상기 폐 배터리의 BMS에 상기 BMS를 구동하는 전력을 공급하는 구동 전원부; 상기 캐리어 내 수용된 상기 폐 배터리의 BMS에 접속하는 커넥터; 상기 커넥터를 통해 상기 폐 배터리의 BMS로부터 배터리의 상태 정보를 입수하여 모니터링 하는 제어부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치, 이의 모니터링 방법 및 이를 활용한 운송 및 보관방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전기차에서 탈거된 폐 배터리를 안전하게 운송 및 보관할 수 있는 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치, 이의 모니터링 방법 및 이를 활용한 운송 및 보관방법에 관한 것이다.
환경 등의 관심이 높아짐에 따라 전기차의 사용이 증대되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전기차는 동력원으로 엔진 대신 배터리(20)와 모터를 사용한다. 일반적으로, 차량(10)의 차체 하부에 배터리(20) 모듈의 집합체인 배터리 팩(20)이 탑재되고 있다.
이러한 전기차의 배터리(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수개의 배터리 셀(24)로 이루어지며, 이러한 복수개의 배터리 셀(24)이 패키징 되어 배터리 팩(20)을 이루는데, 각 배터리 셀(24) 및 배터리 팩(20)은 BMS(Battery Management System: 22)에 의해 제어되고 관리될 수 있다.
즉, 상기 BMS(22)에서 각 배터리 셀(24)의 전압 밸런싱 및 전류와 온도 관리 및 온도 모니터링, 충전상태(SoC: State of Charge)등을 관리하여 배터리 셀(24)의 상태를 최적으로 유지시켜주며 이상징후 발생시 이를 즉각적으로 조치하도록 이루어진다.
한편, 전기차는 사고나 고장 또는 노후 등으로 폐차하거나 배터리 팩(20) 리콜 등으로 배터리 팩(20)을 교체해야 할 때엔 도 3에 도시된 바와 같이, 차량(10)에 장착된 배터리(20)를 탈거하여 차량(10) 외부로 빼낸다.
그런데, 전기차 시장이 급속하게 확대됨에 따라 사고나 고장, 리콜 또는 기준 수명이 다한 전기차 폐 배터리(50)가 향후 폭발적으로 나올 것으로 예측되고 있다. 이러한 폐배터리(50)는 추후 활용 또는 안전한 해체를 위하여 일정한 장소까지 이동시켜 보관해야 할 필요가 있다.
그런데, 전기차 폐 배터리(50)는 고밀도의 전기에너지와 고인화성 전해질을 포함하고 있어 운송 및 보관 과정에서 화재 및 폭발 사고에 취약하며, 화재 발생시 폭발적으로 연소하는 특성이 있어 화재 진압이 매우 어렵고, 진압에 실패한 화재가 주변으로 전파되어 대형화재로 번질 위험이 있다.
배터리(20)가 차량(10)에 장착되어 사용될 때에는 배터리(20)의 BMS(22)가 배터리(20)의 상태를 실시간으로 모니터링하고, 냉각 시스템이나 PRA(Power Relay Assembly)를 통해 배터리(20)를 제어하고 있으므로 이상 발생시 즉각적인 조치나 경보가 가능하나, 사고나 고장, 리콜, 노후 등으로 폐기되는 폐배터리(50)는 사고시 충격이나 제조결함, 노후로 인해 배터리(20) 내부에 결함을 안고 있을 확률이 있고, 차량(10)에서 탈거된 상태에서는 배터리(20)의 BMS(22)와 연계하여 제어할 수 없으므로 현재 배터리(20)의 상태를 알 수 없는 문제가 있다.
따라서, 차량(10)에서 탈거된 폐 배터리(50)의 운송 및 보관 중에, 폐배터리(50)의 상태를 지속적으로 모니터링 할 수 있는 장치 및 시스템을 개발해야 할 필요성이 높아지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전기차의 폐 배터리를 안전하게 이송 및 보관할 수 있는 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치, 이의 모니터링 방법 및 이를 활용한 운송 및 보관방법을 제공하는 것이 과제이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량에서 탈거된 폐 배터리가 수용되는 캐리어; 상기 캐리어 내 수용된 상기 폐 배터리의 BMS에 상기 BMS를 구동하는 전력을 공급하는 구동 전원부; 상기 캐리어 내 수용된 상기 폐 배터리의 BMS에 접속하는 커넥터; 상기 커넥터를 통해 상기 폐 배터리의 BMS로부터 배터리의 상태 정보를 입수하여 모니터링 하는 제어부;를 포함하는, 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치가 제공된다.
상기 캐리어는 차량에 적재 가능할 수 있다.
상기 캐리어는, 야적이 가능할 수 있다.
상기 구동 전원부는, 상기 폐 배터리에 BMS 구동전력을 제공하는 구동 배터리일 수 있다.
상기 구동 전원부는, 상기 캐리어 외부로부터 인가되는 외부 상시전원인일 수 있다.
상기 제어부에서 모니터링 된 정보를 관리자의 단말기로 송출하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 폐 배터리의 BMS로부터 상기 폐 배터리 팩의 온도, 상기 폐 배터리 셀의 전압, 전류, 온도 및 상기 폐 배터리의 잔류 충전량 중 적어도 어느 하나의 정보를 모니터링 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 폐 배터리의 BMS로부터 입수되는 상기 폐 배터리 팩의 온도, 상기 폐 배터리 셀의 전압, 전류, 온도 및 폐 배터리의 잔류 충전량 중 적어도 어느 하나가 기설정된 값을 초과할 경우, 상기 통신부를 통해 관리자의 단말기로 경보를 송출할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 캐리어 또는 상기 캐리어에 적재된 상기 폐 배터리마다 ID를 부여하여, 관리자의 단말기에 송출되는 모니터링 정보 또는 경보에 ID 정보도 같이 송출할 수 있다.
상기 제어부는, 복수종류의 폐 배터리의 BMS와 통신할 수 있는 복수종류의 통신프로토콜을 탑재하며, 탑재된 통신프로토콜 중 상기 커넥터에 연결되는 상기 폐 배터리의 모델에 부합하는 통신프로토콜을 선택 가능하게 구비될 수 있다.
상기 통신부는 무선이동통신망, Wi-Fi, 지그비(ZigBee) 중 어느 하나의 통신망을 통해, 모니터링 된 정보를 관리자의 단말기로 송출할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 차량으로부터 폐 배터리를 탈거하는 탈거단계; 상기 탈거단계에서 탈거된 폐 배터리를 방전시키는 방전단계; 방전된 폐 배터리를 캐리어에 수용하는 수용단계; 상기 캐리어에 수용된 폐 배터리에 BMS구동 전력을 인가하는 구동전력 인가단계; 상기 폐 배터리의 BMS로부터 폐배터리의 상태정보를 입수하여 모니터링 하는 모니터링 단계; 상기 모니터링 단계에서 입수된 정보를 관리자의 단말기로 송신하는 전송단계; 상기 모니터링 단계에서 모니터링 중에 상기 폐 배터리에 이상징후가 감지된 경우, 관리자의 단말기로 경보를 송신하는 경보단계;를 포함하는, 전기차의 폐 배터리 모니터링 방법이 제공된다.
상기 수용단계에서 상기 캐리어에 수용된 상기 폐 배터리의 모델에 적합한 통신프로토콜을 선택하는 프로토콜 선택단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 모니터링 단계는, 상기 폐 배터리의 BMS로부터 상기 폐 배터리 팩의 온도, 상기 폐 배터리 셀의 전압, 전류, 온도 및 상기 폐 배터리의 잔류 충전량 중 적어도 어느 하나의 정보를 모니터링 할 수 있다.
상기 경보단계는, 상기 모니터링 단계에서 상기 폐배터리의 BMS로부터 입수되는 상기 폐 배터리 팩의 온도, 상기 폐 배터리 셀의 전압, 전류, 온도 및 상기 폐 배터리의 잔류 충전량 정보 중 적어도 어느 하나가 기설정된 값을 초과할 경우, 관리자의 단말기로 경보를 송출할 수 있다.
상기 방전단계에서는, 상기 폐 배터리의 충전량(SoC)이 30%이하가 되도록 방전시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 차량으로부터 폐 배터리를 탈거하는 탈거단계; 상기 탈거단계에서 탈거된 폐 배터리를 방전시키는 방전단계; 방전된 폐 배터리를 전술한 폐배터리 모니터링 장치의 캐리어에 수용하는 수용단계; 상기 캐리어 구비된 구동 배터리를 이용하여 상기 캐리어에 수용된 상기 폐 배터리에 BMS 구동전력을 인가하는 제1구동전력 인가단계; 상기 폐 배터리의 BMS로부터 폐배터리의 상태정보를 입수하여 전술한 폐배터리 모니터링 장치의 제어부로서 모니터링 하는 모니터링 단계; 상기 캐리어를 운반차량에 적재하는 적재단계; 상기 캐리어를 폐 배터리 집합소까지 운송하는 운송단계; 상기 캐리어를 집합소에 내려놓는 집하단계; 상기 집합소에서 상기 캐리어에 수용된 상기 폐 배터리에 BMS 구동전력으로서 상시전원을 인가하는 제2구동전력 인가단계; 상기 집합소에서 상기 캐리어에 상기 폐 배터리가 수용된 상태로 보관하면서 상기 폐 배터리를 지속적으로 모니터링 하는 보관단계; 상기 모니터링 단계에서 모니터링 중에 상기 폐 배터리에 이상징후가 감지된 경우, 관리자의 단말기로 경보를 송신하는 경보단계;를 포함하는, 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치를 활용한 운송 및 보관방법이 제공된다.
상기의 구성에 따라, 본 발명에 따른 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치, 이의 모니터링 방법 및 이를 활용한 운송 및 보관방법은, 전기차에서 탈거되는 폐 배터리를 운송 및 보관중에 별도의 전원을 공급하여, 폐배터리에 장착된 BMS를 활용하여 폐 배터리의 상태를 실시간으로 지속적으로 모니터링 함으로써, 폐배터리의 운송 및 보관 도중에 폐 배터리의 상태를 즉각 파악할 수 있으며, 이상 발생시 즉각적인 경보 및 조치가 가능하다.
또한, 페배터리를 캐리어에 수용하여 보관하므로, 야지에서 층층이 쌓아 보관할 수 있으므로, 한정된 폐 배터리 보관 부지를 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 폐배터리를 캐리어에 수용하여 보관하므로, 외부 환경과 단절되어 온도 및 습기나 직사광선 등으로부터 보호될 수 있어 폐 배터리가 손상될 위험을 줄여 화재위험을 더욱 줄일 수 있다.
또한, 폐배터리를 캐리어에 수용하여 보관하므로, 혹시라도 이송 및 보관중인 폐 배터리에 화재가 발생하여도 캐리어가 폐 배터리의 화염이 캐리어 외부로 전파되는 시간을 지연시킬 수 있어 초동조치에 유리한 효과가 있다.
또한, 폐 배터리 또는 폐 배터리를 수용하는 캐리어마다 ID를 부여하여 관리하므로, 폐배터리의 이상 발생시 해당 ID로서 폐 배터리가 수용된 캐리어의 위치를 즉각적으로 확인할 수 있어 초동조치에 유리한 효과가 있다.
또한, 전기차에서 탈거되는 폐 배터리를 이송하기 전에 폐 배터리의 SoC가 일정수준 이하가 되도록 방전함으로써 폐 배터리에 화재가 일어날 우려를 줄일 수 있다.
또한, 이송 및 보관 중인 폐배터리의 모니터링 정보 및 이상발생시 경보를 무선통신을 통해 관리자의 단말기로 전송하므로, 관리자가 원격지에 있더라도 패배터리의 상태를 확인할 수 있고, 이상발생을 즉각적으로 인지할 수 있어 초동조치에 유리할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 차체에 배터리가 탑재된 전기차를 도시한 도면이다.
도 2는 전기차에 탑재된 배터리의 셀과 BMS를 도시한 도면이다.
도 3은 전기차 차체에서 폐 배터리가 탈거되는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 탈거된 폐 배터리가 방전장치에서 방전되는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 방전된 폐 배터리가 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리 모니터링 장치의 캐리어에 수용되어 구동 전원부 및 제어부에 연결된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 폐 배터리가 수용된 캐리어가 운송차량에 적재된 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 집합소에 적재된 캐리어 내부에 수용된 폐 배터리가 모니터링 되는 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리 모니터링 방법을 도시한 순서도 이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리 모니터링 장치를 이용한 운송 및 보관방법을 도시한 순서도 이다.
도 2는 전기차에 탑재된 배터리의 셀과 BMS를 도시한 도면이다.
도 3은 전기차 차체에서 폐 배터리가 탈거되는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 탈거된 폐 배터리가 방전장치에서 방전되는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 방전된 폐 배터리가 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리 모니터링 장치의 캐리어에 수용되어 구동 전원부 및 제어부에 연결된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 폐 배터리가 수용된 캐리어가 운송차량에 적재된 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 집합소에 적재된 캐리어 내부에 수용된 폐 배터리가 모니터링 되는 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리 모니터링 방법을 도시한 순서도 이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리 모니터링 장치를 이용한 운송 및 보관방법을 도시한 순서도 이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치를 설명한다.
본 실시예에 따른 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치(100)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 캐리어(110), 구동 전원부(130), 커넥터(120) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
상기 캐리어(110)는 차량(10)에서 탈거된 폐 배터리(50)가 수용되는 공간을 형성할 수 있다.
상기 캐리어(110)는 수용되는 상기 폐 배터리(50)가 외부의 비 바람 및 직사광선등에 대한 보호를 제공하며, 혹시라도 상기 폐 배터리(50)에서 화재가 발생되었을 때 화염의 전파가 차단되거나 지연되도록 불연성 또는 난연성이며, 내수성을 지닌 재질로 형성될 수 있다.
이를 위해, 상기 캐리어(110)의 내측에는 내화도료가 도포되거나 또는 내화성 패드 등이 배치될 수 있다. 또한, 상기 캐리어(110)의 외측에는 내후성 또는 부식방지기능을 가진 도료 등이 도포될 수 있다. 또는 상기 캐리어(110) 내부에 화재를 진압하거나 또는 지연시킬 수 있는 장비들이 설치될 수도 있을 것이다.
또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 폐배터리(50)가 출입 가능하도록 도어가 구비될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 컨테이너와 유사하게 차량(10) 또는 야지에 상기 캐리어(110)을 층층이 쌓아 올릴 수 있도록 소정의 강성을 지닐 수도 있다.
이 때, 도면에 도시하지는 않았지만, 운송 차량(200)에 적재되었을 때 운송 차량(200)에 고정이 가능하며, 야지에서 층층이 쌓아 올렸을 때 캐리어(110) 상호간에 고정이 가능하도록 상기 캐리어(110)의 외측에 고정부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 캐리어(110)에는 후술하는 제어부(140)의 모니터링 결과에 따라 상기 폐 배터리(50)의 온도가 비정상적으로 상승하지 않도록 상기 캐리어(110) 내부를 환기 또는 냉각하는 환기장치 또는 냉각장치가 구비될 수도 있다.
상기 캐리어(110) 내부에는 구동 전원부(130)가 배치될 수 있다. 상기 구동 전원부(130)는 상기 캐리어(110) 내 수용된 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55)를 구동하는 전력을 상기 폐배터리(50)에 공급할 수 있다.
전기자동차용 배터리가 차량(10)에 탑재되었을 때에는 차량(10)으로부터 BMS(55) 구동을 위한 전력을 공급받으나, 차량(10)에서 탈거된 상태에서는 BMS(55) 구동을 위한 전력을 제공받을 수 없어 BMS(55)의 구동이 정지될 수 있다.
따라서, 상기 캐리어(110) 내부에 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55)를 구동하는 구동전력을 공급하는 구동 전원부(130)가 구비되어 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55)가 상기 폐배터리(50)의 각 배터리 셀(24)을 모니터링 하도록 할 수 있다.
이 때, 상기 구동 전원부(130)는, 상기 캐리어(110) 내에 배치된 구동 배터리(132)일 수 있다. 상기 구동 전원부(130)의 배터리는 상기 폐 배터리(50)와는 별개의 배터리 일 수 있다.
물론, 상기 구동 전원부(130)가 반드시 구동 배터리(132)일 필요는 없으며, 발전기 또는 상기 캐리어(110)의 외부로부터 상시적으로 인가되는 외부 전원(134)일 수도 있을 것이다.
또한, 상기 구동 전원부(130)는 12V 또는 24V 또는 48V 등 상기 캐리어(110)에 수용된 폐 배터리(50)의 BMS(55) 구동에 필요한 규격의 전류를 인가하도록 구비될 수 있다.
상기 커넥터(120)는 상기 캐리어(110) 내에 수용된 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55)에 물리적 또는 전기적으로 접속하기 위한 커넥터(120)일 수 있다. 이러한 커넥터(120)는 케이블 등에 의해 연장되어 후술하는 제어부(140)와 연결될 수 있다.
상기 제어부(140)는 상기 커넥터(120)를 통해 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55)로부터 배터리의 상태 정보를 입수하여 모니터링하도록 구비될 수 있다.
상기 제어부(140)는 모니터링 프로그램 또는 어플리케이션이 탑재되어 작동되는 PC 또는 노트북 등일 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않으며 스마트폰, 태블릿 또는 모바일 PC일 수도 있으며, 또는 별도로 제작된 폐 배터리 모니터링 전용의 제어장치 일 수도 있다.
상기 제어부(140)는 관리자가 조작할 수 있도록 입력장치를 가질 수 있으며, 관리자에게 조작화면 또는 모니터링 정보를 표출하도록 디스플레이 등의 표시장치를 구비할 수도 있다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니며, PC나 노트북, 스마트폰 등의 입력장치 및 표시장치를 구비한 외부 기기와 유선 또는 무선으로 접속되어 외부 기기에 의해 조작되도록 구비될 수도 있을 것이다.
또한, 상기 제어부(140)는 상기 구동 전원부(130)로부터 전력을 공급받거나 또는 자체 배터리를 탑재할 수 있다.
또한, 상기 제어부(140)에서 모니터링된 정보를 관리자의 단말기(164)로 송출하는 통신부(150)가 구비될 수 있다.
이 때, 상기 통신부(150)는 관리자와 단말기(164)와 유선 또는 무선 통신망으로 연결될 수 있는데, 무선일 경우 무선이동통신망, Wi-Fi, 지그비(ZigBee)등 알려진 무선 통신망을 통해, 모니터링 된 정보를 관리자의 단말기(164)로 송출할 수 있다. 물론, 이 외에도 알려진 다른 무선 통신망을 이용할 수도 있을 것이다.
이 때, 상기 관리자의 단말기(164)란, 모니터링 된 정보가 저장되는 데이터 베이스(162)일 수도 있으며, 또는 관리자로 등록된 핸드폰 또는 전용 단말기(164)일 수도 있다. 상기 핸드폰 또는 전용 단말기(164)는 상기 통신부(150) 또는 상기 통신부(150)에서 모니터링된 정보가 저장되는 데이터 베이스(162)로부터 송신되는 정보가 표출되도록 이루어질 수 있다.
한편, 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55)는 배터리 셀(24)에서 측정된 정보를 차량(10)의 ECU등 외부 기기와 통신하기 위하여 자체 통신 프로토콜 및 커넥터(120)와의 연결을 위한 연결단자부 등을 구비하고 있는데, 배터리의 제조사 또는 모델에 따라 상기 통신 프로토콜 및 커넥터(120)가 서로 상이할 수도 있다.
따라서, 상기 커넥터(120)는 알려진 배터리의 커넥터(120) 종류별로 여러 가지가 구비되어 그 중 상기 캐리어(110)에 수용되는 폐 배터리(50)의 BMS(55)의 연결단자부에 대응되는 커넥터(120)가 선택되어 사용될 수 있다.
또한, 상기 제어부(140)에는 알려진 배터리의 통신 프로토콜이 종류별로 여러 가지가 탑재되며 그 중 상기 캐리어(110)에 수용되는 폐 배터리(50)의 BMS(55)에 탑재된 통신 프로토콜과 호환될 수 있는 통신 프로토콜이 선택될 수 있다.
이 때, 상기 제어부(140)는, 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55)로부터 상기 폐배터리(50) 팩의 온도, 상기 폐 배터리(50) 셀의 전압, 전류, 온도 및 상기 폐 배터리(50)의 잔류 충전량 중 적어도 어느 하나의 정보를 모니터링 할 수 있다.
다수의 연구결과에 따르면, 배터리 셀(24)에 이상이 발생되어 화재가 발생될 때의 전조증상으로 배터리 셀(24)의 전류가 단시간 내 급격하게 상승되는 현상이 보고되고 있다.
따라서, 상기 제어부(140)는 모니터링 되는 정보로서, 배터리의 화재로 이어질 수 있는 이상징후와 관련된 정보들을 모니터링 할 수 있다. 물론, 상기한 상기 폐 배터리(50) 팩의 온도, 상기 폐 배터리(50) 셀의 전압, 전류, 온도 및 상기 폐 배터리(50)의 잔류 충전량 외에도 다른 정보들을 모니터링 할 수도 있을 것이다.
상기 제어부(140)는 상기 BMS(55)를 통해 모니터링한 정보들을 상기 통신부(150)를 통해 데이터 베이스(162)나 관리자의 단말기(164)로 송신할 수 있다.
또한, 상기 제어부(140)는 상기 폐 배터리(50)의 모니터링 도중 이상징후가 발생되는 경우, 상기 데이터 베이스(162)나 관리자의 단말기(164)로 경보를 송신할 수 있다.
따라서, 관리자가 원격지에서 위치하더라도 폐배터리(50)에 이상이 생겼는지 즉각적으로 인지할 수 있으며, 초동조치를 취할 수 있다.
또는, 상기 제어부(140) 및 통신부(150)는 데이터 베이스(162)와 통신하며, 상기 데이터 베이스(162)에서 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 관리자의 단말기(164)로 모니터링 정보 및 경보를 송신하도록 통신망을 구축할 수도 있을 것이다.
또는, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제어부(140)에서 모니터링 도중에 이상징후가 발견되었을 때 소리나 빛 등으로 알람을 발생시키는 경보부가 상기 캐리어(110)에 구비될 수 있다.
따라서, 관리자가 이상징후가 발생된 캐리어(110)의 위치를 보다 쉽게 파악하여 보다 빠른 초동조치가 가능할 수 있다.
또한, 상기 캐리어(110)에는 하나 또는 복수개의 폐 배터리(50)가 탑재될 수 있으며, 복수개의 폐 배터리(50) 각각마다 상기 구동 전원부(130), 제어부(140), 커넥터(120) 및 통신부(150)가 별개로 구비될 수도 있으며, 또는, 상기 구동 전원부(130), 제어부(140) 및 통신부(150) 한 셋트에 복수개의 폐 배터리(50)가 접속되어 관리될 수도 있다.
상기 제어부(140)는, 상기 캐리어(110) 또는 상기 캐리어(110)에 적재된 상기 폐 배터리(50)마다 아이디(ID)를 부여하고, 관리자의 단말기(164)에 송출되는 모니터링 정보 또는 경보에 해당 ID 정보도 같이 송출할 수 있다.
관리자는 상기 제어부(140)로부터 송신되는 ID 정보로서 어디에 위치된 폐 배터리(50)인지를 확인할 수 있다.
이하에서는, 전술한 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치(100)를 활용하여 폐 배터리(50)를 모니터링 하는 전기차의 폐 배터리 모니터링 방법의 일 실시예에 대해서 설명한다.
본 실시예에 따른 전기차의 폐 배터리 모니터링 방법은 도 8에 도시된 바와 같이, 탈거단계(S110), 방전단계(S120), 수용단계(S130), 프로토콜 선택단계(S140), 구동전력 인가단계(S150), 모니터링 단계(S160), 전송단계(S170), 경보단계(S180)를 포함할 수 있다.
상기 탈거단계(S110)는, 사고나 고장 또는 노후 등으로 폐차하거나 배터리 팩 리콜 등으로 배터리 팩을 교체해야 할 때엔 도 3에 도시된 바와 같이, 차량(10)에 장착된 배터리(50)를 탈거하여 차량(10) 외부로 빼내는 단계이다.
상기 방전단계(S120)는, 상기 탈거단계(S110)에서 탈거된 폐 배터리(50)를 방전시키는 단계로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 방전장치(70)를 이용하여 폐 배터리(50) 내 전력을 방전시킬 수 있다.
이 때, 상기 폐배터리(50)의 충전량(SoC)이 30%이하가 되도록 방전시킬 수 있다. 상기 방전단계(S120)에서 상기 폐배터리(50)를 방전함으로써 폐 배터리(50)의 화재 가능성을 대폭 낮출 수 있다.
상기 수용단계(S130)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 방전된 폐배터리(50)를 상기 캐리어(110)에 수용하는 단계이다. 이 때, 상기 캐리어(110) 내에 구비된 제어부(140)와 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55)가 커넥터(120)에 의해 연결될 수 있다.
그리고, 상기 프로토콜 선택단계(S140)에서, 상기 캐리어(110)에 수용된 상기 폐 배터리(50)의 모델에 적합한 통신프로토콜을 선택할 수 있다.
상기 구동전력 인가단계(S150)는, 상기 캐리어(110)에 구비된 구동 전원부(130)와 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55)를 연결하여, 상기 캐리어(110)에 수용된 폐 배터리(50)의 BMS(55)를 구동하는 단계이다.
상기 모니터링 단계(S160)는, 상기 폐배터리(50)의 BMS(55)로부터 폐 배터리(50)의 상태정보를 입수하여 모니터링 하는 단계이다. 상기 모니터링 단계(S160)에서는 상기 폐배터리(50)의 BMS(55)로부터 상기 폐 배터리 팩(50)의 온도, 상기 폐 배터리 셀의 전압, 전류, 온도 및 상기 폐 배터리(50)의 잔류 충전량 중 적어도 어느 하나의 정보를 모니터링 할 수 있다.
상기 전송단계(S170)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 모니터링 단계(S160)에서 입수된 정보를 데이터 베이스(162) 또는 관리자의 단말기(164)로 유선 또는 무선 통신망을 통해 송신하는 단계이다.
또한, 상기 경보단계(S180)는, 상기 모니터링 단계(S160)에서 상기 폐배터리(50)의 BMS(55)로부터 입수되는 상기 폐 배터리 팩(50)의 온도, 상기 폐 배터리 셀의 전압, 전류, 온도 및 상기 폐 배터리(50)의 잔류 충전량 정보 중 적어도 어느 하나가 기설정된 값을 초과할 경우, 관리자의 단말기(164)로 경보를 송출할 수 있다.
따라서, 관리자가 반드시 캐리어(110) 옆에서 근무하지 않아도 원격지에서 상기 폐 배터리(50)의 상태를 모니터링 할 수 있으며, 심지어 상기 폐 배터리(50)가 운송차량(10)에 의해 이동중인 상황에서도 상기 폐 배터리(50)의 상태를 감지하고, 이상징후 또는 화재징후를 경보받을 수 있다.
이하, 전술한 전기차의 폐배터리 모니터링 장치(100)를 이용하여, 탈거된 폐 배터리(50)를 집합소까지 이동하여 보관하는 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치를 활용한 운송 및 보관방법의 일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 전기차의 폐 배터리 운송 및 보관방법은 도 9에 도시된 바와 같이, 탈거단계(S210), 방전단계(S212), 수용단계(S220), 제1구동전력 인가단계(S222), 모니터링 단계(S224), 경보단계(S226), 적재단계(S230), 운송단계(S232), 집하단계(S234), 제2구동전력 인가단계(S240), 보관단계(S242)를 포함할 수 있다.
상기 탈거단계(S210), 상기 방전단계(S212), 상기 수용단계(S220), 상기 제1구동전력 인가단계(S222) 및 모니터링 단계(S224), 경보단계(S226)는, 전술한 폐 배터리 모니터링 방법의 상기 탈거단계(S110), 상기 방전단계(S120), 상기 수용단계(S130), 상기 구동전력 인가단계(S150) 및 모니터링 단계(S160), 경보단계(S180)와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
전술한 전술한 폐 배터리 모니터링 방법의 구동전력 인가단계(S150)에서, 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55)에 인가하는 구동전력의 종류는 한정하지 않았으나, 본 실시예에 따른 폐 배터리 운송 및 보관방법에서, 상기 제1구동전력 인가단계(S222)는, 상기 캐리어(110) 구비된 구동 배터리(132)를 이용하여 상기 캐리어(110)에 수용된 상기 폐 배터리(50)에 BMS(55) 구동전력을 인가할 수 있다.
이는, 상기 폐배터리(50)를 수용한 캐리어(110)를 운송 차량(200)을 통해 이송시키는 상황에서 외부 전원없이 상기 캐리어(110)에 내장된 구동 배터리(132)로서 상기 캐리어(110)의 이송도중의 구동전력을 공급하기 위함이다.
물론, 도 9에 도시하지 않았으나, 상기 수용단계(S220)와 상기 제1구동전력 인가단계(S222)의 사이에, 상기 캐리어(110)에 수용된 상기 폐 배터리(50)의 모델에 적합한 통신프로토콜을 선택할 수 있다.
상기 제1구동전력 인가단계(S222)를 통해 상기 캐리어(110)에 수용된 폐 배터리(50)의 BMS(55)를 구동시키고, 상기 모니터링 단계(S224)를 통해 상기 폐배터리(50)의 BMS(55)로부터 폐 배터리(50)의 상태정보를 입수하여 모니터링이 시작된 후에, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(110)를 운송 차량(200)에 적재하는 적재단계(S230) 및 운송 차량(200)을 이용하여 상기 캐리어(110)를 집합소까지 운송하는 운송단계(S232)가 수행될 수 있다.
상기 집합소는 상기 폐 배터리(50)를 모아서 보관하는 장소로서, 야외일 수도 있으며, 또는 건물일 수도 있다. 필요에 따라 상기 폐배터리(50)의 화재시 화재의 전파를 방지하기 위해 상기 집합소를 지하 또는 강이나 연못 또는 대형 수조 등의 수중에 마련할 수도 있다.
상기 집하단계(S234)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(110)를 집합소에 내려놓는 단계이다.
상기 집하단계(S234)에서, 상기 캐리어(110)는 상기 폐 배터리(50)를 수용한 상태로 복수개가 층층이 쌓여 보관될 수도 있다. 물론 상기 캐리어(110)는 반드시 층층이 쌓여 보관될 필요는 없다.
상기 캐리어(110)가 상기 집합소에 내려놓여진 후, 상기 캐리어(110)에 수용된 상기 폐 배터리(50)에 BMS(55) 구동전력으로서 상시 외부 전원(134)을 인가하는 제2구동전력 인가단계(S240)가 수행될 수 있다.
전술한 제1구동전력 인가단계(S222)에서는 이송도중에 상기 폐배터리(50)의 BMS(55)에 구동전원을 인가할 목적으로 구동 배터리(132)로서 구동전원을 인가하였으나, 상기 캐리어(110)가 상기 집합소에 도착한 후에는 장시간 보관되어야 하므로 사용시간에 제약이 있는 배터리 보다는 상시적으로 전력이 인가되는 상시 외부 전원(134)을 통해 상기 폐 배터리(50)의 BMS(55) 구동전력을 공급할 수 있다. 이러한 상기 외부 전원(134)는 전력회사로부터 공급될 수도 있거나 또는 집합소에 자체적으로 마련된 발전기를 통해 공급될 수도 있다.
그리고, 보관단계(S242)에서는 상기 집합소에서 상기 캐리어(110)에 상기 폐 배터리(50)가 수용된 상태로 보관하면서 상기 폐 배터리(50)를 지속적으로 모니터링 할 수 있다.
또한, 상기 보관단계(S242)에서는, 데이터 베이스(162) 또는 상기 제어부(140)에 상기 집합소에 위치된 캐리어(110) 또는 폐 배터리(50)의 아이디(ID) 별로 놓여진 위치를 입력할 수 있다. 상기 제어부(140)에 상기 캐리어(110) 또는 폐 배터리(50)가 놓여진 위치를 입력하는 경우, 상기 제어부(140)가 상기 통신부(150)를 통해 상기 데이터베이스 및 상기 관리자의 단말기(164)로 송신되는 정보 중에 해당 케리어(110) 또는 폐 배터리(50)의 아이와 함께, 입력된 상기 캐리어(110) 또는 폐 배터리(50)의 위치정보도 같이 송신할 수 있다.
또는 이와는 다르게, 상기 캐리어(110)가 집합소에 보관되는 위치가 상기 데이터 베이스(162)에 저장될 수도 있다.
상기 경보단계(S226)는, 상기 모니터링 단계(S224)가 시작된 이후, 운송단계(S232) 및 보관단계(S242)에서 상기 폐 배터리(50)에 이상징후가 감지된 경우, 관리자의 단말기(164)로 경보를 송신할 수 있다.
이때, 상기 경보단계(S226)에서는, 상기 폐배터리(50)의 아이디 또는 상기 캐리어(110)의 아이디 정보를 같이 송신하여, 관리자로 하여금 이상징후가 감지된 폐 배터리(50)의 위치를 즉각적으로 인지하도록 하여, 빠른 초동조치가 가능하게 할 수 있다.
또한, 상기 경보단계(S226)는 상기 운송단계(S232)중에도 작동되어 운송차량(10)의 운전자로 하여금 이송중인 폐배터리(50)에 이상징후가 발생되었을 때 운송차량(10)이 안전한 위치에 정차할 수 있는 시간을 확보하고, 운송차량(10)의 운전자가 초동 화재 진압조치를 하게끔 하거나 화재 진압이 불가한 경우 대피하도록 할 수 있다. 이를 위하여, 상기 운송단계(S232)에서는 운송차량(10)의 운전자의 휴대폰에 경보를 송신하도록 하거나 또는 운송차량(10)에 상기 통신부(150)로부터 모니터링 정보 또는 경보를 수신하는 전용 단말기(164)가 탑재될 수 있다.
본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 차량 20: 배터리
12: ECU 22: BMS
24: 셀 50: 폐배터리
55: BMS 70: 방전장치
100: 모니터링 장치 110: 캐리어
120: 커넥터 130: 구동 전원부
132: 구동 배터리 134: 외부 전원
140: 제어부 150: 통신부
162: 데이터 베이스 164: 단말기
200: 운송 차량 S110: 탈거단계
S120: 방전단계 S130: 수용단계
S140: 프로토콜 선택단계 S150: 구동전력 인가단계
S160: 모니터링 단계 S170: 전송단계
S180: 경보단계 S210: 탈거단계
S212: 방전단계 S220: 수용단계
S222: 제1구동전력 인가단계 S224: 모니터링 단계
S226: 경보단계 S230: 적재단계
S232: 운송단계 S234: 집하단계
S240: 제2구동전력 인가단계 S242: 보관단계
12: ECU 22: BMS
24: 셀 50: 폐배터리
55: BMS 70: 방전장치
100: 모니터링 장치 110: 캐리어
120: 커넥터 130: 구동 전원부
132: 구동 배터리 134: 외부 전원
140: 제어부 150: 통신부
162: 데이터 베이스 164: 단말기
200: 운송 차량 S110: 탈거단계
S120: 방전단계 S130: 수용단계
S140: 프로토콜 선택단계 S150: 구동전력 인가단계
S160: 모니터링 단계 S170: 전송단계
S180: 경보단계 S210: 탈거단계
S212: 방전단계 S220: 수용단계
S222: 제1구동전력 인가단계 S224: 모니터링 단계
S226: 경보단계 S230: 적재단계
S232: 운송단계 S234: 집하단계
S240: 제2구동전력 인가단계 S242: 보관단계
Claims (17)
- 전기차로부터 사용이 종료된 폐 배터리팩을 탈거하는 탈거단계;
상기 탈거단계에서 탈거된 폐 배터리팩을 방전시키는 방전단계;
방전된 폐 배터리팩을 폐배터리 모니터링 장치의 캐리어에 수용하는 수용단계;
상기 캐리어에 구비된 구동 배터리를 이용하여 상기 캐리어에 수용된 상기 폐 배터리팩에 BMS 구동전력을 인가하는 제1구동전력 인가단계;
상기 폐 배터리팩의 BMS로부터 상기 폐 배터리팩의 상태정보를 입수하여 폐배터리 모니터링 장치의 제어부로서 모니터링 하는 모니터링 단계;
상기 폐 배터리팩이 수용된 상기 캐리어를 운반차량에 적재하는 적재단계;
상기 운반차량으로서 상기 캐리어를 폐 배터리 집합소까지 운송하는 운송단계;
상기 캐리어를 집합소에 내려놓아 야적하는 집하단계;
상기 집합소에서 야적된 상기 캐리어에 수용된 상기 폐 배터리팩에 BMS 구동전력으로서 외부의 발전소로부터 공급된 상시전원을 인가하는 제2구동전력 인가단계;
상기 집합소에서 상기 캐리어에 상기 폐 배터리팩이 수용된 상태로 보관하면서 상기 폐 배터리팩을 지속적으로 모니터링 하는 보관단계;
상기 모니터링 단계 및 보관단계에서 모니터링 중에 상기 폐 배터리팩에 이상징후가 감지된 경우, 관리자의 단말기로 경보를 송신하는 경보단계;
를 포함하는, 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치를 활용한 운송 및 보관방법. - 제1항에 있어서,
상기 모니터링 단계 및 보관단계는,
상기 폐 배터리팩의 BMS로부터 상기 폐 배터리팩의 온도, 상기 폐 배터리팩을 구성하는 각 셀의 전압, 전류, 온도 및 상기 폐 배터리팩의 잔류 충전량 중 적어도 어느 하나의 정보를 모니터링 하는, 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치를 활용한 운송 및 보관방법. - 제2항에 있어서,
상기 경보단계는,
상기 모니터링 단계에서 상기 폐 배터리팩의 BMS로부터 입수되는 상기 폐 배터리 팩의 온도, 상기 폐 배터리 팩을 구성하는 각 셀의 전압, 전류, 온도 및 상기 폐 배터리팩의 잔류 충전량 정보 중 적어도 어느 하나가 기설정된 값을 초과할 경우, 관리자의 단말기로 경보를 송출하는, 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치를 활용한 운송 및 보관방법. - 제1항에 있어서,
상기 방전단계에서는,
상기 폐 배터리팩의 충전량(SoC)이 30%이하가 되도록 방전시키는, 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치를 활용한 운송 및 보관방법. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 폐 배터리팩의 BMS로부터 상기 폐 배터리팩의 온도, 상기 폐 배터리 팩을 구성하는 각 셀의 전압, 전류, 온도 및 상기 폐 배터리팩의 잔류 충전량 중 적어도 어느 하나의 정보를 모니터링 하는, 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치를 활용한 운송 및 보관방법. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 캐리어 또는 상기 캐리어에 적재된 상기 폐 배터리팩마다 ID를 부여하여, 관리자의 단말기에 송출되는 모니터링 정보 또는 경보에 ID 정보도 같이 송출하는, 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치를 활용한 운송 및 보관방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020220149175A KR102654138B1 (ko) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치, 이의 모니터링 방법 및 이를 활용한 운송 및 보관방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220149175A KR102654138B1 (ko) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치, 이의 모니터링 방법 및 이를 활용한 운송 및 보관방법 |
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|---|---|
| KR102654138B1 true KR102654138B1 (ko) | 2024-04-03 |
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| KR1020220149175A KR102654138B1 (ko) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 전기차의 폐 배터리 모니터링 장치, 이의 모니터링 방법 및 이를 활용한 운송 및 보관방법 |
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2022
- 2022-11-10 KR KR1020220149175A patent/KR102654138B1/ko active
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