KR20200019407A - Overcharge protection system and method for battery - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, provided is an overcharging protection system of a battery which increases durability of the battery. The overcharging protection system of a battery comprises: at least one battery module mounted on a battery cell mounting unit and including a plurality of battery cells stacked in contact with each other; an overcharging determination unit coupled to the battery module, including a first electrode and a second electrode located at a predetermined distance from the first electrode, measuring capacitance generated between the first electrode and the second electrode, and determining whether the battery cell is overcharged based on the measured capacitance; and a controller cutting off power supplied to the battery module from a power supply unit to prevent the battery cell from being overcharged when the overcharging determination unit determines that the battery cell is overcharged.

Description

배터리의 과충전 보호 시스템 및 방법{OVERCHARGE PROTECTION SYSTEM AND METHOD FOR BATTERY}Battery overcharge protection system and method {OVERCHARGE PROTECTION SYSTEM AND METHOD FOR BATTERY}

본 발명은 배터리의 과충전 보호 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 셀의 과충전시 배터리 셀에 공급되는 전원이 차단되도록 하는 배터리의 과충전 보호 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for overcharging protection of a battery, and more particularly, to an overcharge protection system and method for a battery such that power supplied to the battery cell is cut off when the battery cell is overcharged.

일반적으로, 하이브리드 자동차, 전기자동차 및 연료전지 자동차에는 차량 구동을 위한 전기 에너지가 공급될 수 있도록 고전압 배터리가 사용된다. 이러한 고전압 배터리는 다수의 단위전지 또는 모듈을 연결하여 고전압을 만들 수 있는 배터리 팩으로 구성되며, 이를 이용하여 높은 전력을 발생시킨다.Generally, high voltage batteries are used in hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles so that electric energy for driving a vehicle can be supplied. The high voltage battery is composed of a battery pack that can be connected to a plurality of unit cells or modules to make a high voltage, and generates a high power using this.

한편, 고전압 배터리 셀 내부에는 전해액이 주입되어 있는데, 배터리가 과충전되면 전압이 상승하게 되고, 과열로 인해 셀 내부의 전해액이 분해되어 가연성 가스가 배터리 셀 내부적으로 발생됨으로써, 배터리 셀이 팽창되는 스웰링 현상이 일어나게 되어 배터리의 발화 및 폭발 위험이 커지는 문제가 있었다. 아울러, 이와 같이 배터리 셀이 스웰링 됨에 따라 배터리 셀의 내구성이 약해진다는 문제도 있었다. On the other hand, the electrolyte is injected into the high-voltage battery cell, the voltage is increased when the battery is overcharged, the swelling of the battery cell is expanded by the decomposition of the electrolyte in the cell due to overheating to generate a flammable gas inside the battery cell There was a problem that the risk of fire and explosion of the battery increases. In addition, as the battery cells are swelled as described above, there is a problem that the durability of the battery cells is weakened.

이에 따라, 배터리의 과충전에 따른 스웰링 현상이 발생할 시, 배터리에 공급되는 전원을 안정적으로 차단하여 배터리가 과충전으로 인해 스웰링되는 것으로부터 보호할 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.Accordingly, when a swelling phenomenon due to battery overcharging occurs, it is necessary to develop a technology that can reliably cut off the power supplied to the battery to protect the battery from being swelled due to overcharging.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The matters described as the background art are only for the purpose of improving the understanding of the background of the present invention, and should not be taken as acknowledging that they correspond to the related art already known to those skilled in the art.

KR 10-2013-0044877KR 10-2013-0044877

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 제1전극 및 제1 전극에 일정거리 이격되어 위치하는 제2 전극을 포함하며, 배터리 모듈에 결합되는 과충전 판단부에서 제1 전극 및 제2 전극 사이에서 발생되는 정전용량을 측정해서 측정된 정전용량에 기반하여 배터리 셀이 과충전되고 있다고 판단할 시, 컨트롤러에서 배터리 모듈에 공급되는 전원을 차단함으로써, 배터리 셀이 과충전되어 발생할 수 있는 안전사고로부터 보호할 수 있으며, 배터리의 내구성을 향상시킬 수 있는 배터리의 과충전 보호 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and includes a first electrode and a second electrode spaced apart from the first electrode by a predetermined distance, the first electrode and the second in the overcharge determination unit coupled to the battery module When the battery cell is overcharged based on the measured capacitance by measuring the capacitance generated between the electrodes, the controller cuts off the power supplied to the battery module, thereby preventing the battery cell from being overcharged. It is an object of the present invention to provide an overcharge protection system and method of a battery which can protect and improve the durability of the battery.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템은, 배터리 셀 장착부에 장착되며, 서로 면접촉되어 적층되는 복수의 배터리 셀을 포함하는 적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈에 결합되고, 제1 전극 및 상기 제1 전극에 일정거리 이격되어 위치하는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에서 발생되는 정전용량을 측정해서 측정된 정전용량에 기반하여 배터리 셀의 과충전 여부를 판단하는 과충전 판단부; 및 상기 과충전 판단부에서 과충전으로 판단하는 경우, 전원공급부로부터 상기 배터리 모듈에 공급되는 전원을 차단하여 상기 배터리 셀이 과충전되는 것을 방지하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, an overcharge protection system for a battery according to the present invention includes: at least one battery module mounted on a battery cell mounting part and including a plurality of battery cells stacked in surface contact with each other; A second electrode coupled to the battery module, the second electrode being positioned at a predetermined distance apart from the first electrode, and measured by measuring capacitance generated between the first electrode and the second electrode An overcharge determining unit configured to determine whether the battery cell is overcharged based on the capacity; And a controller which prevents the battery cell from being overcharged by cutting off the power supplied to the battery module from the power supply unit when the overcharge determination unit determines that the battery is overcharged.

상기 과충전 판단부는 배터리 모듈의 복수의 배터리 셀 중 최외측에 위치한 배터리 셀의 노출면 측에 결합될 수 있다.The overcharge determining unit may be coupled to an exposed surface side of a battery cell positioned at the outermost side of the plurality of battery cells of the battery module.

상기 제1 전극은 배터리 모듈의 복수의 배터리 셀 중 최외측에 위치한 배터리 셀의 노출면 측에 결합되며, 상기 제2 전극은 상기 배터리 장착부에 고정 결합될 수 있다.The first electrode may be coupled to the exposed surface side of the battery cell positioned at the outermost side of the plurality of battery cells of the battery module, and the second electrode may be fixedly coupled to the battery mounting portion.

상기 제1 전극과 상기 최외측에 위치한 배터리 셀의 노출면 사이에 절연패드가 면접촉되어 삽입될 수 있다.An insulating pad may be inserted into surface contact between the first electrode and the exposed surface of the battery cell positioned at the outermost side.

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에는 사전 설정된 값의 유전률을 갖는 매질이 포함될 수 있다.A medium having a dielectric constant of a predetermined value may be included between the first electrode and the second electrode.

상기 과충전 판단부는,The overcharge determination unit,

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에서 발생되는 정전용량을 측정하고, 측정한 정전용량에 기반하여 전압 값을 도출하며, 도출된 전압값과 사전 설정된 전압 값을 비교하여 배터리 셀의 과충전 여부를 판단할 수 있다.Measures the capacitance generated between the first electrode and the second electrode, derives a voltage value based on the measured capacitance, and compares the derived voltage value with a predetermined voltage value to determine whether the battery cell is overcharged or not. You can judge.

상기 과충전 판단부는 상기 배터리 모듈의 배터리 셀들 사이에 결합될 수 있다.The overcharge determining unit may be coupled between the battery cells of the battery module.

상기 과충전 판단부는 상기 배터리 모듈들 사이에 결합될 수 있다.The overcharge determining unit may be coupled between the battery modules.

상기 과충전 판단부에서 과충전으로 판단하는 경우, 과충전 발생 알림을 해주는 알림부;를 더 포함할 수 있다.When the overcharge determination unit determines that the overcharge, the notification unit for notifying the overcharge occurs may further include.

상기한 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배터리의 과충전 보호 방법은, 배터리 과충전 보호 시스템을 이용한 배터리 과충전 보호 방법에 있어서, 제1 전극 및 제2 전극 사이에서 발생되는 정전용량을 측정하는 단계; 측정된 정전용량에 기반하여 전압을 도출하고, 도출된 전압과 사전 설정된 전압을 비교하여 과충전 여부를 판단하는 단계; 및 과충전으로 판단하는 경우, 배터리 모듈에 공급되는 전원을 차단하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for overcharging protection of a battery, the method including: measuring a capacitance generated between a first electrode and a second electrode in a battery overcharge protection method using a battery overcharge protection system; Deriving a voltage based on the measured capacitance and comparing the derived voltage with a preset voltage to determine whether overcharge occurs; And determining that the battery is overcharged, cutting off the power supplied to the battery module.

본 발명에 따르면, 제1전극 및 제1 전극에 일정거리 이격되어 위치하는 제2 전극을 포함하며, 배터리 모듈에 결합되는 과충전 판단부에서 제1 전극 및 제2 전극 사이에서 발생되는 정전용량을 측정해서 측정된 정전용량에 기반하여 배터리 셀이 과충전되고 있다고 판단할 시, 컨트롤러에서 배터리 모듈에 공급되는 전원을 차단함으로써, 배터리 셀이 과충전되어 발생할 수 있는 안전사고로부터 보호할 수 있으며, 배터리의 내구성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the first electrode and the second electrode which is spaced apart a predetermined distance from the first electrode, the overcharge determination unit coupled to the battery module measures the capacitance generated between the first electrode and the second electrode When the battery cell is determined to be overcharged based on the measured capacitance, the controller cuts off the power supplied to the battery module, thereby protecting the battery cell from safety accidents caused by overcharging. Can be improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템에서, 배터리 셀이 과충전되면서 배터리 셀이 팽창되어 제1 전극 및 제2 전극 사이의 거리가 변화하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 방법의 흐름도이다.
1 is a view showing the overall configuration of a battery overcharge protection system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration of an overcharge protection system for a battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a state in which the distance between the first electrode and the second electrode is changed by expanding the battery cell as the battery cell is overcharged in the overcharge protection system of the battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an overcharge protection system for a battery according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an overcharge protection system for a battery according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method for protecting overcharge of a battery according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템에 대해 살펴본다.Hereinafter, an overcharge protection system for a battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템의 전체적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템의 구성을 블록도로 나타낸 도면이며, 도 3은 배터리 셀이 과충전되면서 배터리 셀이 팽창되어 제1 전극 및 제2 전극 사이의 거리가 변화하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of a battery overcharge protection system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a battery overcharge protection system according to an embodiment of the present invention, 3 is a view illustrating a state in which a distance between a first electrode and a second electrode is changed due to expansion of the battery cell while the battery cell is overcharged, and FIG. 4 is a diagram illustrating an overcharge protection system for a battery according to another embodiment of the present invention. 5 is a diagram illustrating an overcharge protection system for a battery according to another embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템(10)은 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈(100), 배터리 셀의 과충전 여부를 판단하는 과충전 판단부(200) 및 과충전으로 판단하는 경우 전원공급부(500)로부터 배터리 모듈에 공급되는 전원을 차단하는 컨트롤러(300)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the overcharge protection system 10 of a battery according to an embodiment of the present invention includes a battery module 100 including a plurality of battery cells and an overcharge determining whether the battery cells are overcharged. The determination unit 200 and the controller 300 may be configured to cut off the power supplied to the battery module from the power supply unit 500 when it is determined to be overcharged.

구체적으로, 배터리 모듈(100)은 배터리 셀 장착부(120)에 장착되며 서로 면접촉되어 적층되는 복수의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있으며, 각각의 배터리 셀(110)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 복수의 배터리 셀(110)이 서로 면접촉되어 적층되는 이유는 각각의 배터리 셀에 면압이 제공되도록 하기 위함이다. 아울러, 실시예에 따라, 배터리 셀(100)들 사이에는 배터리 셀의 면에 대응되는 플레이트(미도시) 또는 패드(미도시) 등이 삽입될 수 있다.Specifically, the battery module 100 may include a plurality of battery cells 110 mounted on the battery cell mounting unit 120 and stacked in surface contact with each other, and each battery cell 110 may be electrically connected to each other. have. Here, the reason why the plurality of battery cells 110 are stacked in surface contact with each other is to provide surface pressure to each battery cell. In some embodiments, a plate (not shown) or a pad (not shown) corresponding to the surface of the battery cell may be inserted between the battery cells 100.

과충전 판단부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(100)에 결합되고, 제1 전극(210) 및 제1 전극(210)에 일정거리 이격되어 위치하는 제2 전극(220)을 포함하며, 제1 전극(210) 및 제2 전극(220) 사이에서 발생되는 정전용량을 측정해서 측정된 정전용량에 기반하여 배터리 셀(110)의 과충전 여부를 판단할 수 있다. 본 발명에서의 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)은 도 1에 도시된 바와 같이 일정 면적 이상을 갖는 플레이트 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 아울러, 제1 전극(210) 및 제2 전극(220) 사이에는 사전 설정된 값의 유전율을 갖는 매질(230)이 포함될 수 있다. 여기서, 매질(230)의 유전율은 공기 또는 절연 특성을 가진 물질로 고정된 유전율 값을 갖는 것이 바람직하다. 과충전 판단부(220)에서 제1 전극(210) 및 제2 전극(220) 사이에서 발생되는 정전용량에 기반하여 배터리 셀(110)의 과충전 여부를 판단하는 것은 이하에서 상세히 설명하기로 한다.As illustrated in FIG. 1, the overcharge determining unit 200 is coupled to the battery module 100 and is positioned at a predetermined distance from the first electrode 210 and the first electrode 210. And a capacitance generated between the first electrode 210 and the second electrode 220 to determine whether the battery cell 110 is overcharged based on the measured capacitance. As shown in FIG. 1, the first electrode 210 and the second electrode 220 in the present invention preferably have a plate shape having a predetermined area or more. In addition, a medium 230 having a dielectric constant of a predetermined value may be included between the first electrode 210 and the second electrode 220. Here, the dielectric constant of the medium 230 preferably has a fixed dielectric constant value of a material having air or insulating properties. Determining whether the battery cell 110 is overcharged based on the capacitance generated between the first electrode 210 and the second electrode 220 in the overcharge determination unit 220 will be described in detail below.

일반적으로, 정전용량(커패시턴스)은 마주보고 있는 두 장의 전극 사이에서 발생할 수 있으며, 이때 발생되는 정전용량의 크기는 하기의 수학식에 의해 결정될 수 있다.In general, capacitance (capacitance) may occur between two facing electrodes, and the magnitude of the generated capacitance may be determined by the following equation.

[수학식][Equation]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
는 전극과 전극 사이의 매질의 유전율이며, S는 전극의 면적, d는 두 전극 사이의 거리를 의미한다.here,
Figure pat00002
Is the dielectric constant of the medium between the electrode and S, where S is the area of the electrode and d is the distance between the two electrodes.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 과충전 보호 시스템에서, 과충전 판단부(200)는 배터리 모듈(100)의 복수의 배터리 셀(110) 중 최외측에 위치한 배터리 셀(110)의 노출면 측에 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 과충전 판단부(220)의 제1 전극(210)이 배터리 모듈(100)의 복수의 배터리 셀(110) 중 최외측에 위치한 배터리 셀(110)의 노출면 측에 결합될 수 있으며, 제2 전극(220)은 제1 전극(210)와 일정거리 이격되어 위치하며 배터리 장착부(120)에 고정결합될 수 있다. 다시 말해, 제1 전극(210)은 최외측에 위치한 배터리 셀(110)의 노출면 측에 결합되되 배터리 셀(110)이 스웰링되어 팽창함에 따라 위치가 변동될 수 있으며, 제2 전극(220)은 배터리 장착부(220)에 고정결합되어 위치가 고정된 상태일 수 있다.On the other hand, in the battery overcharge protection system according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, the overcharge determination unit 200 is a battery cell located on the outermost of the plurality of battery cells 110 of the battery module 100 It may be coupled to the exposed surface side of 110. More specifically, the first electrode 210 of the overcharge determination unit 220 may be coupled to the exposed surface side of the battery cell 110 located at the outermost side of the plurality of battery cells 110 of the battery module 100. The second electrode 220 may be spaced apart from the first electrode 210 by a predetermined distance and fixedly coupled to the battery mounting unit 120. In other words, the first electrode 210 may be coupled to the exposed surface side of the battery cell 110 located at the outermost side, but the position may change as the battery cell 110 swells and expands. Is fixedly coupled to the battery mounting portion 220 may be in a fixed position.

아울러, 제1 전극(210)과 최외측에 위치한 배터리 셀(110)의 노출면 사이에는 절연패드(400)가 면접촉되어 삽입될 수 있다. 이때, 절연패드(400)가 면접촉되어 제1 전극(210)과 배터리 셀(110)의 노출면 사이에 삽입되는 이유는 배터리 셀(110)과 제1 전극(210) 간에 절연을 유지하기 위함이다. 이때, 절연패드(400)는 실시예에 따라 제1 전극(210)에 접착제 등을 통해 결합될 수 있다.In addition, the insulating pad 400 may be inserted into surface contact between the first electrode 210 and the exposed surface of the battery cell 110 positioned at the outermost side. In this case, the insulating pad 400 is in surface contact and is inserted between the exposed surface of the first electrode 210 and the battery cell 110 to maintain insulation between the battery cell 110 and the first electrode 210. to be. In this case, the insulating pad 400 may be coupled to the first electrode 210 through an adhesive or the like according to the embodiment.

한편, 과충전 판단부(200)는 제1 전극(210) 전극 및 제2 전극(220) 사이에서 발생되는 정전용량을 측정하고, 측정한 정전용량에 기반하여 전압 값을 도출하며, 도출된 전압 값과 사전 설정된 전압 값을 비교하여 배터리 셀(110)의 과충전 여부를 판단할 수 있다.Meanwhile, the overcharge determination unit 200 measures the capacitance generated between the first electrode 210 and the second electrode 220, derives a voltage value based on the measured capacitance, and derives the derived voltage value. The overcharge of the battery cell 110 may be determined by comparing the preset voltage value with the predetermined voltage value.

도 3을 참조하여 설명하면, 배터리 셀(110)이 과충전되면 배터리 셀(110)이 팽창하고, 팽창한 배터리 셀(110)이 제1 전극(210)을 수평 방향으로 밀어내게 되면서 제1 전극(210) 및 제2 전극(220) 간의 거리가 변화하게 된다. 다시 말해, 하기의 수학식에서 전극과 전극 사이의 유전율(

Figure pat00003
)과 전극의 면적(S)은 고정된 값인데, 배터리 셀(110)이 과충전되어 스웰링되어 팽창함에 따라 두 전극 사이의 거리(d)가 작아지고 그에 따라 정전용량은 커지게 되므로, 정전용량의 변화여부에 따라 배터리 셀(110)의 과충전 여부를 판단할 수 있는 것이다.Referring to FIG. 3, when the battery cell 110 is overcharged, the battery cell 110 expands, and the expanded battery cell 110 pushes the first electrode 210 in the horizontal direction, and the first electrode ( The distance between the 210 and the second electrode 220 is changed. In other words, the dielectric constant between the electrode and
Figure pat00003
) And the area S of the electrode are fixed values. As the battery cell 110 is overcharged, swelled, and expanded, the distance d between the two electrodes becomes smaller and thus the capacitance becomes larger. It is possible to determine whether or not the overcharge of the battery cell 110 according to the change.

[수학식][Equation]

Figure pat00004
Figure pat00004

한편, 과충전 판단부(220)는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220) 사이에서 발생되는 정전용량을 측정하고, 측정한 정전용량에 기반하여 전압 값을 도출하며, 도출된 전압값과 사전 설정된 전압 값을 비교하여 배터리 셀(110)의 과충전 여부를 판단할 수 있다. 여기서 사전 설정된 전압 값은 배터리 셀(110)의 과충전 여부를 판단하기 위한 기준 값으로서, 실시예에 따라 배터리 셀(110)이 스웰링되어 팽창하기 이전에 제1 전극(210) 및 제2 전극(220) 사이에 발생되는 정전용량에 기반하여 도출된 전압 값일 수 있다.On the other hand, the overcharge determination unit 220 measures the capacitance generated between the first electrode 210 and the second electrode 220, and derives a voltage value based on the measured capacitance, and the derived voltage value and The battery cell 110 may be overcharged by comparing a preset voltage value. Here, the preset voltage value is a reference value for determining whether the battery cell 110 is overcharged, and according to an embodiment, the first electrode 210 and the second electrode (eg, before the battery cell 110 is swelled and expanded) may be used. It may be a voltage value derived based on the capacitance generated between the 220.

다시 말해, 과충전 판단부(220)는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220) 사이에서 발생되는 정전용량을 측정하여 전압 값을 도출하며, 해당 전압 값을 사전 설정된 전압 값과 비교하여, 도출된 전압 값이 사전 설정된 전압 값보다 큰 경우 배터리 셀(110)에서 과충전이 발생하고 있다고 판단할 수 있다.In other words, the overcharge determiner 220 measures a capacitance generated between the first electrode 210 and the second electrode 220 to derive a voltage value, and compares the voltage value with a preset voltage value. When the derived voltage value is larger than the preset voltage value, it may be determined that overcharge is occurring in the battery cell 110.

컨트롤러(300)는 과충전 판단부(200)에서 배터리 셀(110)의 과충전이 발생하고 있다고 판단한 경우, 전원공급부(500)로부터 배터리 모듈(100)에 공급되는 전원을 차단하여 배터리 셀(110)이 과충전되는 것을 방지할 수 있다. 이처럼, 본 발명에 따르면 배터리 모듈에 결합되는 과충전 판단부에서 제1 전극 및 제2 전극 사이에서 발생되는 정전용량을 측정해서 측정된 정전용량에 기반하여 배터리 셀이 과충전되고 있다고 판단할 시, 컨트롤러에서 배터리 모듈에 공급되는 전원을 차단함으로써, 배터리 셀이 과충전되어 발생할 수 있는 안전사고로부터 보호할 수 있으며, 배터리의 내구성을 향상시킬 수 있다.When the controller 300 determines that the overcharging of the battery cell 110 is occurring by the overcharge determining unit 200, the controller 300 cuts off the power supplied from the power supply unit 500 to the battery module 100 so that the battery cell 110 is closed. Overcharging can be prevented. As such, when the overcharge determination unit coupled to the battery module determines that the battery cell is being overcharged based on the measured capacitance measured by the capacitance generated between the first electrode and the second electrode, the controller By cutting off the power supplied to the battery module, the battery cell may be protected from a safety accident that may occur due to overcharging, and the durability of the battery may be improved.

알림부(500)는 과충전 판단부(200)에서 배터리 셀(110)의 과충전이 발생하고 있다고 판단한 경우, 과충전 발생 알림을 할 수 있다. 실시예에 따라, 알림부(500)는 클러스터 또는 AVN(Audio Video Navigation) 등을 통해 운전자에게 시각적으로 알림을 줄 수 있으며, 다른 실시예에 따라서는 스피커 등을 통해 청각적으로 알림을 줄 수 있다.The notification unit 500 may notify the overcharge occurrence when the overcharge determining unit 200 determines that the overcharge of the battery cell 110 is occurring. According to an embodiment, the notification unit 500 may visually notify the driver through a cluster or an AVN (Audio Video Navigation), or the like, and in another embodiment, may provide an audible notification through a speaker. .

한편, 본 발명에 다른 실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 시스템은 도 4에 도시된 바와 같이 과충전 판단부(200)가 배터리 모듈(100)의 배터리 셀(110)들 사이에 결합될 수 있으며, 또 다른 실시예에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(100)들 사이에 결합될 수도 있다. On the other hand, in the overcharge protection system of the battery according to another embodiment of the present invention, as shown in Figure 4, the overcharge determination unit 200 may be coupled between the battery cells 110 of the battery module 100, and According to another embodiment may be coupled between the battery modules 100 as shown in FIG.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 방법의 흐름도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 방법은, 제1 전극 및 제2 전극 사이에서 발생되는 정전용량을 측정하는 단계, 측정된 정전용량에 기반하여 전압을 도출하며, 도출된 전압과 사전 설정된 전압을 비교하여 배터리 셀의 과충전 여부를 판단하는 단계 및 과충전으로 판단하는 경우, 배터리 모듈에 공급되는 전원을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.6 is a flowchart illustrating a method for protecting overcharge of a battery according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the overcharge protection method of a battery according to an embodiment of the present invention includes measuring a capacitance generated between a first electrode and a second electrode, and measuring a voltage based on the measured capacitance. The method may include determining whether the battery cell is overcharged by comparing the derived voltage with a preset voltage, and disconnecting power supplied to the battery module when determining that the battery cell is overcharged.

본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 과충전 보호 방법의 세부 단계에서 이루어지는 기술적인 특징은 앞서 설명한 배터리의 과충전 보호 시스템의 세부 구성의 기술적 특징과 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Technical features made in the detailed steps of the overcharge protection method of the battery according to an embodiment of the present invention are the same as the technical features of the detailed configuration of the overcharge protection system of the battery described above, a detailed description thereof will be omitted.

10: 배터리의 과충전 보호 시스템
100: 배터리 모듈 110: 배터리 셀
120: 배터리 셀 장착부
200: 과충전 판단부 210: 제1 전극
220: 제2 전극 230: 매질
300: 컨트롤러 400: 절연패드
500: 전원공급부
10: battery overcharge protection system
100: battery module 110: battery cell
120: battery cell mounting portion
200: overcharge determining unit 210: first electrode
220: second electrode 230: medium
300: controller 400: insulation pad
500: power supply

Claims (10)

배터리 셀 장착부에 장착되며, 서로 면접촉되어 적층되는 복수의 배터리 셀을 포함하는 적어도 하나 이상의 배터리 모듈;
상기 배터리 모듈에 결합되고, 제1 전극 및 상기 제1 전극에 일정거리 이격되어 위치하는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에서 발생되는 정전용량을 측정해서 측정된 정전용량에 기반하여 배터리 셀의 과충전 여부를 판단하는 과충전 판단부; 및
상기 과충전 판단부에서 과충전으로 판단하는 경우, 전원공급부로부터 상기 배터리 모듈에 공급되는 전원을 차단하여 상기 배터리 셀이 과충전되는 것을 방지하는 컨트롤러;를 포함하는 배터리의 과충전 보호 시스템.
At least one battery module mounted on the battery cell mounting unit and including a plurality of battery cells stacked in surface contact with each other;
And a second electrode coupled to the battery module, the second electrode being spaced apart from the first electrode by a predetermined distance, and measured by measuring capacitance generated between the first electrode and the second electrode. An overcharge determining unit configured to determine whether the battery cell is overcharged based on the capacity; And
And a controller which prevents the battery cell from being overcharged by cutting off the power supplied to the battery module from the power supply unit when the overcharge determination unit determines that the battery is overcharged.
청구항 1에 있어서,
상기 과충전 판단부는 배터리 모듈의 복수의 배터리 셀 중 최외측에 위치한 배터리 셀의 노출면 측에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리의 과충전 보호 시스템.
The method according to claim 1,
The overcharge determination unit is overcharge protection system of the battery, characterized in that coupled to the exposed surface side of the battery cell located on the outermost of the plurality of battery cells of the battery module.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 전극은 배터리 모듈의 복수의 배터리 셀 중 최외측에 위치한 배터리 셀의 노출면 측에 결합되며,
상기 제2 전극은 상기 배터리 장착부에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리의 과충전 보호 시스템.
The method according to claim 2,
The first electrode is coupled to the exposed surface side of the battery cell located on the outermost side of the plurality of battery cells of the battery module,
And the second electrode is fixedly coupled to the battery mounting portion.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 최외측에 위치한 배터리 셀의 노출면 사이에 절연패드가 면접촉되어 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리의 과충전 보호 시스템.
The method according to claim 3,
And an insulating pad is inserted into surface contact between the first electrode and the exposed surface of the battery cell located at the outermost side.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에는 사전 설정된 값의 유전률을 갖는 매질이 포함된 것을 특징으로 하는 배터리의 과충전 보호 시스템.
The method according to claim 1,
And a medium having a dielectric constant of a predetermined value is included between the first electrode and the second electrode.
청구항 1에 있어서, 상기 과충전 판단부는,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에서 발생되는 정전용량을 측정하고, 측정한 정전용량에 기반하여 전압 값을 도출하며, 도출된 전압값과 사전 설정된 전압 값을 비교하여 배터리 셀의 과충전 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리의 과충전 보호 시스템.
The method according to claim 1, wherein the overcharge determining unit,
The capacitance generated between the first electrode and the second electrode is measured, a voltage value is derived based on the measured capacitance, and the derived voltage value is compared with a preset voltage value to determine whether the battery cell is overcharged. Battery overcharge protection system, characterized in that judging.
청구항 1에 있어서,
상기 과충전 판단부는 상기 배터리 모듈의 배터리 셀들 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리의 과충전 보호 시스템.
The method according to claim 1,
The overcharge determining unit is an overcharge protection system of a battery, characterized in that coupled between the battery cells of the battery module.
청구항 1에 있어서,
상기 과충전 판단부는 상기 배터리 모듈들 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 과충전 보호 시스템.
The method according to claim 1,
The overcharge determining unit is a battery overcharge protection system, characterized in that coupled between the battery modules.
청구항 1에 있어서,
상기 과충전 판단부에서 과충전으로 판단하는 경우, 과충전 발생 알림을 해주는 알림부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 과충전 보호 시스템.
The method according to claim 1,
If the overcharge determination unit determines that the overcharge, the overcharge protection system further comprises; a battery overcharge protection system further comprises.
청구항 1의 배터리 과충전 보호 시스템을 이용한 배터리 과충전 보호 방법에 있어서,
제1 전극 및 제2 전극 사이에서 발생되는 정전용량을 측정하는 단계;
측정된 정전용량에 기반하여 전압을 도출하고, 도출된 전압과 사전 설정된 전압을 비교하여 과충전 여부를 판단하는 단계; 및
과충전으로 판단하는 경우, 배터리 모듈에 공급되는 전원을 차단하는 단계;를 포함하는 배터리 과충전 보호 방법.
In the battery overcharge protection method using a battery overcharge protection system of claim 1,
Measuring the capacitance generated between the first electrode and the second electrode;
Deriving a voltage based on the measured capacitance and comparing the derived voltage with a preset voltage to determine whether overcharge occurs; And
If it is determined that the overcharge, the step of shutting off the power supplied to the battery module; battery overcharge protection method comprising a.
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