KR20210090480A - 배터리 팩 케이스 손상 감지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 다른 배터리 팩은, 복수개의 배터리 셀, 상기 복수개의 배터리 셀이 수납되는 케이스, 상기 케이스의 손상을 감지하는 BMS를 포함하여 구성되며, 상기 BMS는, 소정의 전압을 출력하는 전압 출력단, 접지단 및 전압을 측정하는 전압 측정단을 포함하여 구성되고, 상기 케이스는, 일단은 상기 BMS의 전압 출력단과 연결되고, 타단은 상기 BMS의 접지단과 연결되는 전도성 부재, 일단은 상기 전도성 부재와 연결되고, 타단은 상기 BMS의 전압 측정단과 연결되는 센싱 와이어를 포함하여 구성되며, 상기 전도성 부재는, 상기 케이스 내부의 일면과 상기 일면에 대향하는 타면 사이에 구비될 수 있다.

Description

배터리 팩 케이스 손상 감지 장치 및 방법{Device and method for detecting damage of battery pack case}
본 발명은 외부 충격에 의한 배터리 팩 케이스 손상을 감지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, 배터리 팩 내부에 전도체를 구비하고, 전도체에서 측정되는 전압을 기반으로 배터리 팩 케이스 손상을 감지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
리튬이온 전지 등의 편평형 전지는 라미네이트 필름 등의 외장재로 덮여 있고 취약하기 때문에 일반적으로 금속이나 플라스틱제의 케이스 내에 수납해서 이용된다. 최근, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 차량용 동력원으로서 복수의 전지를 전기적으로 직렬 또는 병렬로 접속해 고출력 및 고용량을 도모한 배터리팩이 이용되어 이 배터리팩도 케이스 내에 수납되어 있다.
통상적으로 배터리 팩은, BMS에서 전기적인 연결만 정상이라면, 배터리 팩의 케이스 손상에 대해서는 별도로 검출하지 않는다.
한편, 배터리 팩이 수납되어 있는 케이스에 손상이 발생하는 경우에는, 손상된 부분으로 이물이 유입될 수 있으며, 외부에서 유입된 물질에 의해 배터리 팩에서 발화, 폭발 등과 같은 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 배터리 팩 케이스의 손상을 감지하는 장치 및 방법을 제안한다.
일본공개특허공보 JP 2007-059279 A
본 발명은, 외부 충격으로 인한 배터리 팩 케이스의 물리적인 손상을 감지할 수 있는 배터리 팩 및 감지 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 복수개의 배터리 셀이 수납되는 케이스, 상기 케이스의 손상을 감지하는 BMS를 포함하여 구성되며, 상기 BMS는, 소정의 전압을 출력하는 전압 출력단, 접지단 및 전압을 측정하는 전압 측정단을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 케이스는, 일단은 상기 BMS의 전압 출력단과 연결되고, 타단은 상기 BMS의 접지단과 연결되는 전도성 부재, 일단은 상기 전도성 부재와 연결되고, 타단은 상기 BMS의 전압 측정단과 연결되는 센싱 와이어를 포함하여 구성되며, 상기 전도성 부재는, 상기 케이스 내부의 일면과 상기 일면에 대향하는 타면 사이에 구비될 수 있다.
상기 전도성 부재는, 서로 동일한 제1 전도성 부재 및 제2 전도성 부재가 서로 직렬로 연결되어 있을 수 있다.
상기 센싱 와이어의 일단은, 상기 전도성 부재의 중심 또는, 상기 제1 전도성 부재와 제2 전도성 부재 사이에 위치할 수 있다.
상기 전도성 부재는, 절연 물질로 실링(sealing)될 수 있다.
상기 전도성 부재의 일단과 상기 케이스의 일면 사이에는 제1 스프링이 구비되고, 상기 전도성 부재의 타단과 케이스의 타면 사이에는 제2 스프링이 구비될 수 있다.
상기 BMS는, 상기 BMS의 전압 측정단에서 수신된 전압(Vc)이 기준 전압(Vref)와 같은 경우, , 배터리 팩 케이스의 손상이 없는 것으로 판단하고, 상기 BMS의 전압 측정단에서 수신된 전압(Vc)이 기준 전압(Vref)와 다른 경우, 경우, 배터리 팩 케이스의 손상이 있는 것으로 판단하며, 상기 기준 전압(Vref)은 아래 (수식)으로 산출될 수 있다.
(수식)
Figure pat00001
(Vin = 전압 출력단에서 출력되는 전압, R1 = 제1 전도성 부재의 저항, R2 = 제2 전도성 부재의 저항)
한편, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 다양한 디바이스에 탑재되어 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.
상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자 기구, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩에서, 배터리 팩의 케이스 손상을 감지하는 방법은, BMS에서 소정의 전압을 전도성 부재로 인가하는 전압 인가 단계, BMS에서 상기 소정의 전압이 인가된 전도성 부재의 중앙에 일단이 연결되고, 타단은 BMS의 전압 측정단에 연결된 센싱 와이어에 인가되는 전압을 측정하는 전압 측정 단계, 상기 측정된 전압을 기반으로 배터리 팩의 케이스 손상 여부를 판단하는 케이스 손상 여부 판단 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 케이스 손상 여부 판단 단계는, 상기 전압 측정 단계에서 측정된 전압(Vc)이 기준 전압(Vref)와 같은 경우, 배터리 팩 케이스의 손상이 없는 것으로 판단하고, 상기 전압 측정 단계에서 측정된 전압이 기준 전압(Vref)와 다른 경우, 배터리 팩 케이스의 손상이 있는 것으로 판단하며, 상기 기준 전압(Vref)은 아래 (수식)으로 산출될 수 있다.
(수식)
Figure pat00002
(Vin = 전압 출력단에서 출력되는 전압, R1 = 제1 전도성 부재의 저항, R2 = 제2 전도성 부재의 저항)
본 발명은 외부 충격에 의한 배터리 팩 케이스의 물리적인 손상을 감지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 외부 충격에 의한 배터리 팩 케이스의 물리적인 손상을 감지함으로써, 배터리 팩 케이스의 물리적인 손상으로 인한 배터리 팩의 발화 폭발 등과 같은 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 케이스 손상 감지 방법을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
1. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩(10)은, 복수개의 배터리 셀이 수납되는 케이스(200), 상기 케이스의 손상을 감지하는 BMS(100)를 포함하여 구성된다.
1-1) BMS(100)
BMS(100)는, 소정의 전압을 출력하는 전압 출력단(110), 접지단(120) 및 전압을 측정하는 전압 측정단(130)을 포함하여 구성된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 BMS(100)는, 통상적인 BMS(100)가 수행하는 배터리 관리 기능도 포함하여 구성되며, 이에 추가적으로 케이스(200)의 손상을 감지할 수 있다.
1-2) 케이스(200)
케이스(200)는 복수개의 배터리 셀들이 실장되는 공간으로, 금속 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
한편, 케이스(200)에는 일단은 상기 BMS(100)의 전압 출력단(110)과 연결되고, 타단은 상기 BMS(100)의 접지단(120)과 연결되는 전도성 부재(210), 일단은 상기 전도성 부재(210)와 연결되고, 타단은 상기 BMS의 전압 측정단(130)과 연결되는 센싱 와이어(220)를 포함하여 구성된다.
1-2-1) 전도성 부재(210)
전도성 부재(210)는, 케이스(200) 내부의 일면과 상기 일면에 대향하는 타면 사이에 구비될 수 있다.
이와 같이 케이스(200) 내부의 일면과 타면 사이에 구비됨으로써, 외부 충격에 의해 케이스(200)가 안쪽으로 휘어지는 변형이 발생하는 경우를 감지할 수 있다.
구체적으로, 케이스(200)가 안쪽으로 휘어지면, 전도성 부재(210)가 끊어지게 되고, 이로 인해 후술하는 센싱 와이어(220)를 통해 측정되는 전압이 달라진다.
예를 들어, 상기 전도성 부재(210)는, 제1 전도성 부재(211)와 제2 전도성 부재(212)가 직렬 연결된 형태일 수 있다. 그리고 상기 제1 전도성 부재(211)와 제2 전도성 부재(212)는, 동일한 저항을 가질 수 있다. 이러한 제1, 2 전도성 부재(211, 212)로 구성되는 전도성 부재(210)는 케이스가 안쪽으로 휘어지면, 제1 전도성 부재(211)와 제2 전도성 부재(212)가 연결된 부위가 끊어짐으로써, 전도성 부재(210)의 전체 저항이 달라서, 센싱 와이어(220)에서 측정되는 전압이 달라진다.
한편, 전도성 부재(210)의 외부는, 절연 물질로 실링(sealing)될 수 있다.
이는, 전도성 부재(210)가 케이스(200) 내부의 다른 금속 재질과 접촉되어 쇼트가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 상기 전도성 부재(210)와 케이스(200)의 일면 사이에는 제1 스프링(230)이 구비되고, 상기 전도성 부재의 타단과 케이스의 타면 사이에는 제2 스프링(232)이 구비되어 있을 수 있다.
이와 같이 제1, 2 스프링(230, 232)는 케이스(200) 손상을 감지하기 위한 마진을 두기 위함이다. 구체적으로, 외부 충격에 의해 케이스(200)가 안쪽으로 어느 정도 휘어지더라도, 제1, 2 스프링(230, 232)이 수축됨으로써, 전도성 부재(210)가 조그만 휘어짐에 깨지는 것을 방지할 수 있다.
1-2-2) 센싱 와이어(220)
센싱 와이어(220)의 일단(221)은 상기 전도성 부재(210)에 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 BMS(100)의 전압 측정단(130)에 연결된다.
예를 들어, 상기 센싱 와이어(220)의 일단 (221)은, 상기 전도성 부재(210)의 중심 또는, 상기 제1 전도성 부재(211)와 제2 전도성 부재(212) 사이에 위치할 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않고, 센싱 와이어(220)의 일단 (221)은 상기 전도성 부재(210)와 전기적으로 연결되는 위치라면 어디든지 위치 가능하다.
이하에서는 도 2를 참조하여 센싱 와이어(220)의 위치에 따른 센싱 와이어에 인가되는 전압을 설명한다.
예를 들어, 도 2의 (a)와 같이, 제1 전도성 부재(211)의 저항은 R1, 제2 전도성 부재(212)의 저항은 R2이고, BMS(100)의 전압 출력단(110)에서 출력되는 소정의 전압은 Vin일 수 있다.이러한 경우, 배터리 팩 케이스의 손상이 없는 경우, 센싱 와이어(220)에 인가되는 기준 전압(Vref)은 (수식1)로 산출된다
(수식1)
Figure pat00003
(Vin = 전압 출력단에서 출력되는 전압, R1 = 제1 전도성 부재의 저항, R2 = 제2 전도성 부재의 저항)
이와 같이 배터리 팩 케이스의 손상이 없는 경우 센싱 와이어(220)에 인가되는 전압(Vref)은 배터리 팩 케이스 손상 여부를 판단하는 기준 값이 된다.
한편, 배터리 팩 케이스의 손상이 발생하여 전도성 부재(210)의 어느 한 위치가 깨진 경우, 상기 배터리 팩 케이스의 손상이 없는 경우, 센싱 와이어에 인가되는 전압과는 다른 전압이 인가될 수 있다.
예를 들어, 도 2의 (b)와 같이 'A' 지점이 끊어진 경우, 센싱 와이어(200)에 인가되는 전압(Vv)은 (수식2)로 산출된다.
(수식2)
Figure pat00004
(Vin = 전압 출력단에서 출력되는 전압, R1 = 제1 전도성 부재의 저항, R2a + R2b = R2 = 제2 전도성 부재의 저항)
즉, 전도성 부재(210)가 깨진 위치에 따라 센싱 와이어(220)에 인가되는 전압(Vc)이 달라진다.
다른 예로, 센싱 와이어(220)가 상기 전도성 부재(210)의 중심 또는, 서로 동일한 제1 전도성 부재(211)와 제2 전도성 부재(212) 사이에 위치하는 경우, 상기 전도성 부재(210)가 끊어지지 않은 경우에는, 전도성 부재(210)의 일단에 인가된 소정의 전압(Vin)의 절반에 해당하는 전압인 Vin/2가 센싱 와이어(220)로 인가된다.
한편, 제1 전도성 부재(211)와 제2 전도성 부재(212)가 연결된 부분이 끊어져, 센싱 와이어(220)가 제1 전도성 부재(211)와만 연결되어 있는 경우에는 센싱 와이어(220)에는 전도성 부재(210)에 인가된 소정의 전압(Vin) 전체가 인가될 수 있다. 한편, 제1 전도성 부재(211)와 제2 전도성 부재(212)가 연결된 것이 끊어져, 센싱 와이어(220)가 제2 전도성 부재(212)와만 연결되어 있는 경우, 센싱 와이어(220)에는 0V가 인가될 수 있다.
한편, 상술한 예에서 센싱 와이어(220)에 인가되는 전압은, 상기 센싱 와이어(220)가 전도성 부재(210)의 중심 또는 서로 동일한 제1 전도성 부재(211)와 제2 전도성 부재(212) 사이에 위치할 때를 예를 들어 설명한 것일 뿐 이에 한정하는 것은 아니다. 센싱 와이어(220)에 인가되는 전압은 센싱 와이어(220)가 전도성 부재(210)에 연결된 위치에 따라서 센싱 와이어(220)에 인가되는 전압의 크기는 달라질 수 있다.
한편, 센싱 와이어(220)에 인가되는 전압은 BMS의 전압 측정단(130)에서 측정될 수 있다.
예를 들어, BMS(100)는 BMS의 전압 측정단(130)에서 상술한 센싱 와이어(200)에 인가되는 전압을 측정하여, 이를 기반으로 케이스의 손상 여부를 판단한다.
2) BMS에서의 케이스 손상 판정
BMS는, 상술한 BMS의 전압 측정단(130)에서 수신된 전압이 아래 (수식1)을 만족하는 경우, 배터리 팩 케이스(200)의 손상이 없는 것으로 판단하고, 상기 BMS의 전압 측정단(130)에서 수신된 전압이 상기 BMS의 전압 출력단(110)에서 출력되는 소정의 전압의 아래 (수식1)을 만족하지 않는 경우, 배터리 팩 케이스의 손상이 있는 것으로 판단한다.
(수식1)
Figure pat00005
(Vin = 전압 출력단에서 출력되는 전압, R1 = 제1 전도성 부재의 저항, R2 = 제2 전도성 부재의 저항)
이와 같이 판단하는 이유는 앞서 센싱 와이어(220) 구성에서 설명하였듯이, 센싱 와이어(220)가 전도성 부재(210) 에 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 배터리 팩 케이스(200)의 손상이 없는 경우에는센싱 와이어에 인가되는 전압과, 배터리 팩 케이스(200)의 손상이 발생한 경우, 손상이 발생한 위치에 따라, 센싱 와이어(200)에 인가되는 전압이 달라지기 때문이다.
구체적으로, 도 2의 (b)를 참조하면, 손상이 발생한 위치에 따라 센싱 와이어(200)에 인가되는 전압은 아래 (수식2)에 따라 산출될 수 있다.
(수식2)
Figure pat00006
(Vin = 전압 출력단에서 출력되는 전압, R1 = 제1 전도성 부재의 저항, R2a + R2b = R2 = 제2 전도성 부재의 저항)
즉, 전도성 부재(210)가 깨진 위치에 따라 센싱 와이어(220)에 인가되는 전압이 달라진다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 디바이스에 탑재되어 디바이스의 전원 공급원으로 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자 기구, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 케이스 손상 검출 방법
본 발명의 실시 예에 따른 케이스 손상 검출 방법은, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩에서 수행된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 케이스 손상 검출 방법을 나타낸 순서도이다. 이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 케이스 손상 검출 방법을 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 케이스 손상 검출 방법은, BMS에서 소정의 전압을 전도성 부재로 인가하는 전압 인가 단계(S100), BMS에서 상기 소정의 전압이 인가된 전도성 부재의 중앙에 일단이 연결되고, 타단은 BMS의 전압 측정단에 연결된 센싱 와이어에 인가되는 전압을 측정하는 전압 측정 단계(S200), 상기 측정된 전압을 기반으로 배터리 팩의 케이스 손상 여부를 판단하는 케이스 손상 여부 판단 단계(S300)를 포함하여 구성된다.
2-1) 전압 인가 단계(S100)
전압 인가 단계(S100)는, BMS의 전압 출력단에서 전도성 부재로 소정의 전압을 인가하여 후술하는 전압 측정 단계에서 전압을 측정하기 위함이다.
2-2) 전압 측정 단계(S200)
전압 측정 단계(S200)는, 도전성 부재의 중심에 구비되는 센싱 와이어에 인가되는 전압을 측정하기 위한 과정으로, 측정된 전압은, 후술하는 케이스 손상 여부 판단 단계에서 케이스의 손상 여부를 판단하는 기준이 된다.
2-3) 케이스 손상 여부 판단 단계(S300)
케이스 손상 여부 판단 단계(S300)는, 상기 전압 측정 단계(S200)에서 측정된 전압을 비교하여(S310), 상기 전압 측정 단계(S200)에서 측정된 전압이 아래 (수식1)을 통해 산출되는 기준 전압(Vref)과 같은 경우, 배터리 팩에 손상이 없는 것으로 판단(S320)하고, 상기 전압 측정 단계에서 측정된 전압이 아래 (수식1)을 통해 산출되는 기준 전압(Vref)과 다른 경우, 배터리 팩에 손상이 있는 것으로 판단(S330)할 수 있다.
(수식1)
Figure pat00007
(Vin = 전압 출력단에서 출력되는 전압, R1 = 제1 전도성 부재의 저항, R2 = 제2 전도성 부재의 저항)
예를 들어, 센싱 와이어가 상기 전도성 부재의 중심 또는, 서로 동일한 제1 전도성 부재와 제2 전도성 부재 사이에 위치하는 경우, 상기 전도성 부재가 끊어지지 않은 경우에는, 상기 (수식1)에 의해 전도성 부재의 일단에 인가된 소정의 전압의 절반에 해당하는 전압이 센싱 와이어로 인가된다.
그러나 케이스가 안쪽으로 휘어짐에 따라 전도성 부재가 끊어지는 경우에는 센싱 와이어에 인가되는 전압이 달라진다.
구체적으로, 도 2의 (b)를 참조하면, 손상이 발생한 위치에 따라 센싱 와이어(200)에 인가되는 전압은 아래 (수식2)에 따라 산출될 수 있다.
(수식2)
Figure pat00008
(Vin = 전압 출력단에서 출력되는 전압, R1 = 제1 전도성 부재의 저항, R2a + R2b = R2 = 제2 전도성 부재의 저항)
즉, 전도성 부재(210)가 깨진 위치에 따라 센싱 와이어(220)에 인가되는 전압이 달라진다.
한편, 제1 전도성 부재와 제2 전도성 부재가 직렬 연결된 부분이 끊어져, 센싱 와이어가 제1 전도성 부재와만 연결되어 있는 경우에는 전도성 부재에 인가된 소정의 전압 전체가 인가될 수 있다. 한편, 제1 전도성 부재와 제2 전도성 부재가 직렬 연결된 것이 끊어져, 센싱 와이어가 제2 전도성 부재와만 연결되어 있는 경우에는 0V가 인가될 수 있다.
한편, 상술한 예에서 센싱 와이어에 인가되는 전압은, 상기 센싱 와이어가 전도성 부재의 중심 또는 서로 동일한 제1 전도성 부재와 제2 전도성 부재 사이에 위치할 때를 예를 들어 설명한 것일 뿐 이에 한정하는 것은 아니다.
센싱 와이어에서 측정되는 전압은 센싱 와이어가 전도성 부재에 연결된 위치에 따라서 센싱 와이어에 인가되는 전압의 크기는 달라질 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 배터리 팩
100 : BMS
110 : 전압 출력단
120 : 접지단
130 : 전압 측정단
200 : 케이스
210 : 전도성 부재
211 : 제1 전도성 부재
212 : 제2 전도성 부재
220 : 센싱 와이어

Claims (10)

  1. 배터리 팩에 있어서,
    상기 배터리 팩은
    복수개의 배터리 셀이 수납되는 케이스;
    상기 케이스의 손상을 감지하는 BMS;
    를 포함하여 구성되며
    상기 BMS는,
    소정의 전압을 출력하는 전압 출력단;
    접지단; 및
    전압을 측정하는 전압 측정단;
    을 포함하여 구성되며,
    상기 케이스는,
    일단은 상기 BMS의 전압 출력단과 연결되고, 타단은 상기 BMS의 접지단과 연결되는 전도성 부재;
    일단은 상기 전도성 부재와 연결되고, 타단은 상기 BMS의 전압 측정단과 연결되는 센싱 와이어;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 전도성 부재는,
    상기 케이스 내부의 일면과 상기 일면에 대향하는 타면 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 부재는,
    서로 동일한 제1 전도성 부재 및 제2 전도성 부재가 서로 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 센싱 와이어의 일단은,
    상기 전도성 부재의 중심 또는, 상기 제1 전도성 부재와 제2 전도성 부재 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 부재는,
    절연 물질로 실링(sealing)되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 케이스.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 부재의 일단과 상기 케이스의 일면 사이에는 제1 스프링이 구비되고,
    상기 전도성 부재의 타단과 케이스의 타면 사이에는 제2 스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 BMS의 전압 측정단에서 수신된 전압(Vc)이 기준 전압(Vref)와 같은 경우, , 배터리 팩 케이스의 손상이 없는 것으로 판단하고,
    상기 BMS의 전압 측정단에서 수신된 전압(Vc)이 기준 전압(Vref)와 다른 경우, 경우, 배터리 팩 케이스의 손상이 있는 것으로 판단하며,
    상기 기준 전압(Vref)은 아래 (수식)으로 산출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
    (수식)
    Figure pat00009
    (Vin = 전압 출력단에서 출력되는 전압, R1 = 제1 전도성 부재의 저항, R2 = 제2 전도성 부재의 저항)

  7. 청구항 1항에 따른 배터리 팩에서, 배터리 팩의 케이스 손상을 감지하는 방법에 있어서,
    BMS에서 소정의 전압을 전도성 부재로 인가하는 전압 인가 단계;
    BMS에서 상기 소정의 전압이 인가된 전도성 부재의 중앙에 일단이 연결되고, 타단은 BMS의 전압 측정단에 연결된 센싱 와이어에 인가되는 전압을 측정하는 전압 측정 단계;
    상기 측정된 전압을 기반으로 배터리 팩의 케이스 손상 여부를 판단하는 케이스 손상 여부 판단 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 케이스 손상 감지 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 케이스 손상 여부 판단 단계는,
    상기 전압 측정 단계에서 측정된 전압(Vc)이 기준 전압(Vref)와 같은 경우, 배터리 팩 케이스의 손상이 없는 것으로 판단하고,
    상기 전압 측정 단계에서 측정된 전압이 기준 전압(Vref)와 다른 경우, 배터리 팩 케이스의 손상이 있는 것으로 판단하며,
    상기 기준 전압(Vref)은 아래 (수식)으로 산출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
    (수식)
    Figure pat00010
    (Vin = 전압 출력단에서 출력되는 전압, R1 = 제1 전도성 부재의 저항, R2 = 제2 전도성 부재의 저항)
  9. 청구항 1 내지 청구항 6항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 디바이스.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자 기구, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059279A (ja) 2005-08-25 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd 電池筐体および組電池

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6100702A (en) * 1997-07-25 2000-08-08 3M Innovative Properties Company In-situ fault detection apparatus and method for an encased energy storing device
JP3638102B2 (ja) * 1999-09-30 2005-04-13 Ｎｅｃトーキン栃木株式会社 電池パック
KR20040105486A (ko) * 2003-06-09 2004-12-16 현대자동차주식회사 연료 전지의 스택 셀 전압 검출장치
KR100579377B1 (ko) * 2004-10-28 2006-05-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP2008258110A (ja) 2007-04-09 2008-10-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パック
JP2009110744A (ja) 2007-10-29 2009-05-21 Sony Corp 電池パックおよび衝撃検出方法
JP2012154860A (ja) 2011-01-27 2012-08-16 Denso Corp 車載電気機器の破損検知装置
KR102073190B1 (ko) * 2012-08-21 2020-02-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이의 제어 방법
JP5724980B2 (ja) * 2012-09-26 2015-05-27 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池の製造方法、検査装置、及び検査プログラム
KR102326548B1 (ko) * 2015-01-08 2021-11-16 한국과학기술원 콘크리트 구조물의 균열 감지장치
KR102101908B1 (ko) * 2015-10-21 2020-04-17 주식회사 엘지화학 배터리 팩 보호 회로 및 보호 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059279A (ja) 2005-08-25 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd 電池筐体および組電池

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