KR20210124466A - 배터리 셀 모니터링용 배터리 모듈 가스 센서 - Google Patents

배터리 셀 모니터링용 배터리 모듈 가스 센서 Download PDF

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리비안 아이피 홀딩스, 엘엘씨
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Abstract

배터리 모니터링 시스템 및 방법이 제공된다. 배터리 모니터링 시스템은 배터리 모듈 및 배터리 관리 회로를 포함할 수 있다. 배터리 모듈은 배터리 셀, 및 배터리 모듈 내 가스의 존재를 감지하도록 구성되어 있는 가스 센서를 포함한다. 배터리 관리 회로는 가스 센서로부터 센서 신호를 수신하도록, 센서 신호가 배터리 모듈 내의 가스의 존재를 나타내는지 여부를 결정하도록, 그리고 센서 신호가 가스의 존재를 나타내는지를 결정하는 것에 응답하여 조치를 취하도록 구성되어 있다. 조치는 배터리 셀에 대한 냉각을 증가시키는 것, 배터리 모듈에 인가될 수 있는 최대 부하를 제한하는 것, 배터리 모듈을 연결해제하는 단계, 또는 경고를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 배터리 모듈은 또한 활성화 온도 이상에서 탈기하기 시작하는 화학물질로 도핑된 구성요소를 포함할 수 있다. 가스 센서는 화학물질을 감지하도록 구성될 수 있다.

Description

배터리 셀 모니터링용 배터리 모듈 가스 센서
관련 출원에 대한 상호 참조
본 개시는 2019년 2월 20일에 출원된 미국 가출원 제62/808,220호의 이익을 주장하며, 그 개시 내용은 전체가 본원에 참조로 포함된다.
다수의 배터리 셀을 갖는 배터리 모듈은 다양한 응용예에 사용된다. 예를 들어, 전기 자동차는 많은 수의 배터리 셀(예를 들어, 모듈 당 수백 또는 수천 개의 배터리 셀)을 갖는 배터리 모듈을 사용할 수 있다. 배터리 모듈은 그의 안전한 작동 영역 밖에서 작동되지 않는 것이 중요하다. 리튬 이온 배터리 셀과 같은 배터리 셀이 안전한 작동 온도 위에서 작동될 때, 손상이 발생할 수 있다. 온도가 상승함에 따라, 압력이 배터리 셀에 축적될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀 내부의 전해질 겔은 버블링되거나 증기를 발생시키기 시작할 수 있으며, 이는 배터리 셀 내부의 압력을 증가시킨다. 배터리 셀은 일반적으로, 압력이 벤트의 작동 압력을 넘어 증가할 때 가스 또는 액체가 빠져나갈 수 있게 하는 벤트를 갖는다. 배터리 셀이 통기에 도달하지 못하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 배터리 셀 내부의 온도가 계속 증가하면, 열 폭주(thermal runaway) 이벤트가 발생할 수 있다. 또한, 열 폭주 이벤트를 방지하는 것이 바람직하다.
안전한 작동 영역 이내에서 작동되는지 확인하기 위해 배터리 모듈의 작동을 모니터링하는 데 배터리 관리 시스템이 사용된다. 배터리 셀의 온도를 모니터링하는 한 가지 방법은 서미스터 또는 열전대와 같은 온도 센서를 사용하는 것이다. 배터리 모듈이 다수의 배터리 셀을 함유하는 경우, 배터리 셀의 온도를 충분히 모니터링하기 위해 다수의 온도 센서가 필요할 수 있다. 일부 시스템에서, 배터리 모듈의 열적 특성은 모델링되고, 모델은 온도 센서의 수를 감소시키는 데 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 시스템은 하나 이상의 배터리 셀에 대한 손상을 방지하기 위해 시간의 국부적인 온도 상승을 감지하지 못할 수 있다. 따라서, 배터리 모듈 내부의 국부적인 온도 상승을 식별하는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 배터리 셀에 대한 온도 센서를 사용하지 않고 국부적인 온도 상승을 식별하는 것이 바람직하다. 또한, 잠재적인 배터리 셀 통기를 예측하고 예방하는 것이 바람직하다. 배터리 셀 통기의 발생을 감지하는 것이 또한 바람직하다. 또한, 열 폭주 이벤트를 예측하고 예방하는 것이 바람직하다. 본 개시의 일부 실시예에 따르면, 배터리 모듈의 개선된 모니터링을 제공하기 위해 하나 이상의 가스 센서들이 배터리 모듈에 사용된다.
일부 실시예에서, 본 개시의 배터리 모니터링 시스템은 배터리 모듈 및 배터리 관리 회로를 포함할 수 있다. 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀, 및 배터리 모듈 내의 가스의 존재를 감지하도록 구성되어 있는 가스 센서를 포함한다. 배터리 관리 회로는 가스 센서로부터 센서 신호를 수신하도록, 센서 신호가 배터리 모듈 내의 가스의 존재를 나타내는지 여부를 결정하도록, 그리고 센서 신호가 가스의 존재를 나타내는지를 결정하는 것에 응답하여 조치를 취하도록 구성되어 있다.
일부 실시예에서, 상기 조치는 배터리 냉각 시스템을 사용하여 복수의 배터리 셀에 증가된 냉각을 제공하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 조치는 배터리 모듈에 인가될 수 있는 최대 부하를 제한하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 조치는 부하로부터 배터리 모듈을 연결해제하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 조치는 사용자 인터페이스를 사용하여 경고를 제공하는 것을 포함한다.
일부 실시예에서, 배터리 모듈은 화학물질로 도핑된 구성요소를 포함한다. 구성요소의 온도가 활성화 온도 위로 증가하는 경우, 구성요소는 화학물질을 탈기하기 시작한다. 일부 실시예에서, 가스 센서는 화학물질을 감지하도록 구성되어 있다. 일부 실시예에서, 구성요소는 배터리 모듈 내에 복수의 배터리 셀을 고정하는데 사용되는 접착제를 포함한다.
일부 실시예에서, 배터리 모듈은 제1 및 제2 가스 센서를 포함하고, 여기서 제1 가스 센서는 배터리 셀의 과열을 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있고, 제2 가스 센서는 배터리 셀 통기를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있다.
일부 실시예에서, 배터리 모듈은 제1 및 제2 가스 센서를 포함하며, 제1 가스 센서는 배터리 셀 통기를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있고, 제2 가스 센서는 배터리 셀 열 폭주 이벤트를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있다.
일부 실시예에서, 배터리 관리 회로는 센서 신호가, 가스 농도가 임계치보다 크다는 것을 나타내는지 여부를 결정함으로써 센서 신호가 배터리 모듈 내의 가스의 존재를 나타내는지 여부를 결정하도록 구성되어 있다.
일부 실시예에서, 배터리 관리 회로는 센서 신호가 가스 농도가 제1 임계치보다 크다는 것을 나타낼 때 제1 배터리 모듈 상태를 결정하고, 센서 신호가 가스 농도가 제1 임계치보다 큰 제2 임계치보다 크다는 것을 나타낼 때, 제2 배터리 모듈 상태를 결정하도록 구성되어 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 온도 센서를 더 포함하고, 배터리 관리 회로는 온도 센서로부터 온도 센서 신호를 수신하고 센서 신호 및 온도 센서 신호에 기초하여 배터리 모듈 상태를 결정하도록 구성되어 있다.
본 개시의 일부 실시예에서, 배터리 모니터링 방법이 제공되어 있다. 상기 방법은 배터리 모듈 내의 가스의 존재를 감지하도록 구성되어 있는 가스 센서로부터 센서 신호를 수신하는 단계를 포함하며, 여기서 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀을 포함한다. 상기 방법은, 상기 센서 신호가 상기 배터리 모듈 내의 가스의 존재를 나타내는지 여부를 배터리 관리 회로를 사용하여 결정하는 단계, 및 상기 센서 신호가 가스의 존재를 나타내는지에 응답하여 조치를 취하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 조치는 상기에서 논의된 조치들을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 배터리 모듈의 구성요소를 화학물질로 도핑하는 단계를 더 포함하되, 여기서 상기 구성요소의 온도가 활성화 온도 위로 상승할 때, 상기 구성요소는 화학물질을 탈기하기 시작한다. 상기 방법은 가스 센서를 사용하여 화학물질을 감지하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 구성요소는 접착제를 포함하고, 상기 방법은 상기 접착제를 사용하여 상기 배터리 모듈 내에 상기 복수의 배터리 셀을 고정시키는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 제1 및 제2 가스 센서로부터 제1 및 제2 센서 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 가스 센서는 배터리 셀의 과열을 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있고, 제2 가스 센서는 배터리 셀 통기를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있다. 일부 실시예에서, 제1 가스 센서는 배터리 셀 통기를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있고, 제2 가스 센서는 배터리 셀 열 폭주 이벤트를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있다.
일부 실시예에서, 센서 신호가 배터리 모듈 내의 가스의 존재를 나타내는지 여부를 결정하는 단계는, 센서 신호가 가스의 농도가 임계치보다 크다는 것을 나타내는지를 결정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 센서 신호가 배터리 모듈 내의 가스의 존재를 나타내는지 여부를 결정하는 단계는, 센서 신호가 가스의 농도가 제1 임계치보다 크다는 것을 나타낼 때 제1 배터리 모듈 상태를 결정하는 단계, 및 센서 신호가 가스 농도가 제1 임계치보다 큰 제2 임계치보다 크다는 것을 나타낼 때 제2 배터리 모듈 상태를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 조치를 취하는 단계는 제1 배터리 모듈 상태를 결정하는 단계에 응답하여 제1 조치를 취하는 단계 및 제2 배터리 모듈 상태를 결정하는 단계에 응답하여 제2 조치를 취하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 온도 센서로부터 온도 센서 신호를 수신하는 단계 및 상기 센서 신호 및 상기 온도 센서 신호에 기초하여 배터리 모듈 상태를 결정하는 단계를 더 포함한다.
본 개시는, 하나 이상의 다양한 실시예에 따라, 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 도면은 단지 예시의 목적으로 제공되고, 단지 전형적이거나 예시적인 실시예를 도시한다. 이들 도면은 본원에 개시된 개념의 이해를 용이하게 하기 위해 제공되며, 이들 개념의 폭, 범주 또는 적용 가능성을 제한하는 것으로 간주되지 않는다. 예시의 명료성과 용이성을 위해, 이들 도면은 반드시 축척대로 만들어지지 않는다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른 배터리 모듈 내 가스 농도의 예시적인 플롯을 보여주고 있고;
도 2는 본 개시의 일부 실시예에 따른 예시적인 배터리 모듈(200)의 블록도를 보여주고 있고;
도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른 배터리 모듈 내 가스 농도 및 온도의 예시적인 플롯을 보여주고 있고;
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 배터리 모듈 내 가스 농도 및 조정 가능한 임계치의 예시적인 플롯을 보여주고 있고; 그리고
도 5는, 본 개시의 일부 실시예에 따른 전기 자동차에 사용하기 위한 예시적인 배터리 시스템(100)의 시스템 구성도를 보여주고 있다.
본 개시에 따르면, 배터리 모듈 상태를 결정하기 위해 가스 센서가 배터리 모듈에 제공된다. 일부 실시예에서, 가스 센서는 배터리 셀의 온도를 결정하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 가스 센서는 배터리 셀 통기 이벤트를 예측하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 가스 센서는 배터리 셀 통기의 발생을 감지하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 가스 센서는 열 폭주의 발생을 예측하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 가스 센서는 열 이벤트의 발생을 감지하는 데 사용된다.
배터리 셀 통기는 잠재적으로 폭발과 화재를 일으킬 수 있는 위험한 이벤트이며, 이는 그 다음에 다른 근처 배터리 셀로 전파될 수 있다. 전기 자동차 설계에서는 기계적 설계 및 소프트웨어 제어를 통해 배터리 셀의 통기를 방지하는 것이 중요하다. 이러한 메커니즘이 충분하지 않은 경우, 예를 들어 운전자에게 경고하고 차량 전력을 안전하게 차단하기 위해, 통기 이벤트를 감지하는 것이 유용하다.
배터리 셀을 의도적으로 과열시켜 셀 통기를 유도할 때, 배터리 모듈 내부의 조건을 분석하기 위한 시험을 수행하였다. 배터리 셀의 과열은 니크롬 와이어를 사용하여 달성되었다. 가스 센서를 배터리 모듈 인클로즈의 내부에 포함시켰다. 시험 데이터의 검토는, 예를 들어, 가열된 배터리 셀이 실제로 통기되기 20분 전까지 감지된 가스 농도가 꾸준히 증가하는 것을 보여주었다. 리튬-이온 배터리 셀은 약 130℃에서 통기된다. 시험이 진행됨에 따라, 셀은 주변 온도에서 130℃까지 가열되었고, 가스 농도는 100℃ 내지 130℃에서 눈에 띄게 증가하였다.
배터리 셀이 완전 통기 전에 가스를 방출하고 있거나, 배터리 셀과 열 접촉하는 무언가가 가스를 방출하고 있는 것으로 여겨진다. 가스는, 예를 들어, 물질이 용융될 때 또는 물질이 가열되어 탈기하기 시작할 때 방출될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른 배터리 모듈 내 가스 농도의 예시적인 플롯(100)을 보여주고 있다. 플롯(100)은 배터리 셀의 온도가 상승함에 따라 가스 농도를 보여주는 단순화된 플롯이다. 플롯(100)은 도시된 바와 같이 4개의 온도 영역으로 나누어진다. 제1 온도 영역은 안전 작동 영역이다. 이 영역에서, 배터리 셀의 온도는 정상 작동 영역에 있다. 도시된 바와 같이, 가스 농도는 무시할 만한 수준이다. 제2 온도 영역은 셀 과열 영역이다. 이 영역에서, 배터리 셀의 온도는 그의 정상 작동 온도보다 높다. 셀 과열 영역의 하부 말단에서, 가스 농도는 여전히 무시할 만한 수준일 수 있다. 배터리 셀 온도가 셀 과열 영역에서 상승함에 따라, 가스 농도는 온도가 셀 통기 영역에 도달할 때까지 비교적 낮은 속도로 상승하기 시작한다. 셀 통기 영역에서, 배터리 셀 내부의 압력이 그의 벤트의 활성화 압력을 초과하고, 배터리 셀은 배터리 모듈 내로 가스 및/또는 액체를 통기하기 시작한다. 도시된 바와 같이, 가스 농도는 셀 통기 영역에서 더 높은 속도로 증가한다. 마지막 온도 영역은 열 폭주 영역이다. 이 영역에서, 배터리 셀의 과열은 배터리의 내부 구조에 손상을 초래하며, 이는 단락을 초래한다. 그러면 화재가 발생하고 폭발할 가능성이 있다. 이 영역에서, 배터리 모듈 내의 배터리 셀 온도 및 가스 농도는 매우 빠르게 증가한다.
배터리 모듈에 대한 특이적인 온도 영역 및 가스 농도는 사용되는 특이적인 배터리 셀 및 배터리 모듈의 전체 설계에 기초하여 결정될 것임을 이해할 것이다. 예를 들어, 상이한 유형의 배터리는 상이한 온도에서 통기 및 열 폭주를 겪는다. 다른 예로서, 배터리 모듈의 내부 부피는 가스 농도 수준에 영향을 미칠 것이다. 또한, 배터리 모듈은 배터리 셀 온도와 가스 농도 사이의 원하는 관계를 달성하도록 설계될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 배터리 모듈에서, 배터리 모듈의 내부에 배터리 셀을 고정하는데 접착제가 사용된다. 접착제는 배터리 셀과 직접 접촉할 수 있고, 일부 접착제는 접착제가 특정 온도 위로 가열될 때 휘발성 유기 화합물(VOC)을 방출한다. 예를 들어, 접착제는 배터리 셀 통기 온도보다 낮은 약 100℃에서 증기를 탈기하기 시작할 수 있다. 따라서, 접착제는 잠재적 배터리 셀 통기의 사전 경고를 제공하도록 선택될 수 있다. 이러한 사전 경고는 배터리 셀의 손상을 방지하기 위해 하나 이상의 조치들을 취할 수 있게 한다.
일부 실시예에서, 가스 농도와 배터리 셀 온도 사이의 원하는 관계를 얻도록 재료가 배터리 모듈에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈의 하나 이상의 구성요소들(예를 들어, 접착제)은 화학물질로 도핑될 수 있어서, 구성요소의 온도가 활성화 온도 위로 상승할 때, 구성요소가 가스 센서로 감지될 수 있도록 화학물질을 탈기하기 시작한다. 다른 예로서, 구성요소가 배터리 모듈에 추가되어 원하는 온도에서 탈기를 시작할 수 있다. 이러한 구성요소(예를 들어, 겔 또는 접착제)는 국부적인 과열을 정확하게 식별할 수 있도록 배터리 셀의 외부에 첨가될 수 있다.
일부 실시예에서, (예를 들어, 적절하게 일치하는 가스 센서 기판을 사용하여) 특정 화학 특성을 감지하여 그 농도를 측정함으로써, 농도는 하나 이상의 특정 온도 지점들과 상관될 수 있다. 따라서, 단일 센서는 배터리 모듈의 모든 셀에 대한 완전한 커버리지를 제공할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈은 단일 센서에 의해 측정된 가스 농도가 하나 이상의 원하는 배터리 셀 온도와 상관될 수 있도록 모델링되거나 설계될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예에 따른 예시적인 배터리 모듈(200)의 블록도를 보여주고 있다. 배터리 모듈(200)은 2개의 층들로 배열된 복수의 배터리 셀(202)을 포함하며, 냉각판(204)이 층들 사이에 위치되어 있다. 일부 실시예에서, 배터리 셀(202)의 말단은 접착제를 통해 냉각판(204)에 고정되어 있다. 접착제는 배터리 셀(202)과 냉각판(204) 사이에 양호한 물리적 및 열적 결합을 제공할 수 있다. 냉각판(204)은 한 측면 상에서 배터리 모듈(200)의 외부 하우징을 지나 연장되고 입력 및 출력 포트를 포함한다. 도 2에 도시되지 않은 냉각 시스템은 냉각판(204)의 입력 포트에 냉각 유체의 공급을 제공하고 출력 포트로부터 냉각 유체의 복귀를 수신한다. 냉각 유체의 유속 및/또는 온도는 냉각 시스템에 의해 제어된다. 냉각 시스템은 작동 중에 배터리 셀(202)의 온도를 정상 작동 온도 범위에서 유지한다.
배터리 모듈(200)은 또한 가스 센서(206a 및 206b) 및 온도 센서(208a 및 208b)를 포함한다. 가스 센서(206a 및 206b)는 배터리 셀(202) 중 하나 이상의 온도가 정상 온도 범위를 넘어서 상승할 때 방출되는 가스를 감지하기 위한 임의의 적절한 가스 센서일 수 있다. 도시된 바와 같이, 가스 센서(206a)는 배터리 모듈의 상단에 위치되어 있다. 일부 실시예에서, 과열로 인해 뜨거운 공기가 상승하고 가스가 방출되는 것이 또한 상승할 것으로 예상되기 때문에, 이 위치가 바람직하다. 이러한 위치는 가스가 다른 위치보다 더 빠르게 감지될 수 있게 한다. 도시된 바와 같이, 가스 센서(206b)는 배터리 모듈의 하단에 위치되어 있다. 일부 실시예에서, 냉각판(204)의 위치 설정은 배터리 모듈의 하단 절반에서 이 위치가 선호되도록 할 수 있다. 뜨거운 공기가 상승하는 동안, 냉각판(204)는 배터리 모듈의 하단 절반의 상부에서 공기를 냉각시키고 대류 전류를 발생시켜 방출된 가스를 가스 센서(206b)를 지나 이동시킨다. 온도 센서(208a 및 208b)는 배터리 모듈(200) 내의 온도를 측정하기 위한 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있다. 온도 센서는 배터리 셀의 국부적인 온도 상승을 즉시 감지하지 못할 수 있지만, 국부적인 온도 상승이 지속되면 이러한 상승을 감지할 수 있다. 따라서, 가스 농도 및 하나 이상의 온도 판독은 배터리 모듈의 상태를 결정하기 위해 함께 사용될 수 있다. 배터리 모듈(200)의 설계 및 레이아웃은 단지 예시적인 것이며, 센서는 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있음을 이해할 것이다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 가이드는 고온 가스의 흐름을 가스 센서의 위치 또는 가스 센서를 향해 유도하기 위해 사용될 수 있다. 배터리 모듈(200)이 배터리 셀(202)의 2개의 층들로 도시되어 있지만, 배터리 셀의 더 많거나 더 적은 층이 사용될 수 있다는 것도 또한 이해할 것이다. 또한, 더 많거나 더 적은 가스 및 온도 센서가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 일부 실시예에서, 배터리 모듈은 배터리 셀의 단일 층 및 단일 가스 센서를 포함한다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른 배터리 모듈의 가스 농도 및 온도의 예시적인 플롯을 보여주고 있다. 플롯(300)은 배터리 모듈에서 시간 경과에 따른 가스 농도(302)를 보여주는 단순화된 플롯이다. 플롯(310)은 배터리 모듈에서 시간 경과에 따른 온도(312)를 보여주는 단순화된 플롯이다. 플롯(300 및 310)의 시간 축은 동일한 시간에 정렬되고 대응한다. 시간 t1 전에, 가스 농도(302) 및 온도(312)는 비교적 일정한 수준으로 유지되고, 이는 정상 작동 영역에서 작동하는 배터리 모듈에 대응할 수 있다. 시간 t1과 시간 t2 사이에서, 가스 농도(302)는, 온도(312)가 일정한 수준으로 유지되는 동안 증가하기 시작한다. 이러한 시간 간격 동안, 과열이 온도 센서에 반영되기 전에 배터리 모듈은 배터리 셀 과열 상태를 경험할 수 있다. 시간 t2에서, 온도(312)도 또한 증가하기 시작하고, 따라서 가스 농도(302)와 온도(312) 모두 시간 t2 후에 증가하고 있다. 이는 배터리 셀 과열 상태가 지속되거나 악화되는 것에 대응할 수 있다.
플롯(300)은 2개의 임계치들, 즉 하부 임계치(304a) 및 상부 임계치(304b)를 도시한다. 일부 실시예에서, 가스 농도(302)가 상부 임계치(304)를 지날 때, 배터리 모듈 상태(예를 들어, 배터리 과열 이벤트)가 선언될 수 있다. 예를 들어, 상부 임계치(304)는 가스 농도(302)가 이 임계치를 지날 때, 배터리 모듈 상태가 높은 신뢰도로 선언될 수 있도록 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 가스 농도(302)와 조합하여 온도(312)를 사용함으로써, 배터리 모듈 상태가 높은 신뢰도로 더 빨리 감지될 수 있다. 예를 들어, 가스 농도(302)가 하부 임계치(304a)를 지나지만 상부 임계치(304b) 미만일 때, 온도(312)를 분석하여 높은 신뢰도로 배터리 모듈 상태를 선언할지 여부를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 변화 또는 임계치에 대한 온도 수준의 비교는 가스 농도(302)와 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈 상태는 가스 농도(302)가 임계치(예를 들어, 하부 임계치(304a))를 지나고 다음 조건들 중 하나가 충족될 때 선언될 수 있다: (1) 온도(312)의 기울기가 긍정이고, (2) 온도(312)의 기울기가 임계치보다 크고, (3) 온도(312)가 임계치보다 크거나, 또는 이들의 조합.
전술한 바와 같이, 가스 센서는 배터리 셀의 온도가 그의 정상 온도 범위를 넘어서 상승할 때 방출되는 가스를 감지하기 위한 임의의 적절한 가스 센서일 수 있다. 이러한 가스 센서는 (a) 배터리 셀이 과열 상태에 있을 때 접착제로부터 탈기, (b) 통기 중에 배터리 셀 밖으로 통기되는 가스, 및 (c) 열 폭주 동안 방출되는 가스를 감지할 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 유형의 가스를 감지하기 위해 다수의 상이한 튜닝된 가스 센서가 사용된다. 제1 가스 센서는 접착제(예를 들어, 화학물질로 도핑된 접착제)로부터 탈기를 감지하는 데 사용될 수 있다. 제2 가스 센서는 셀 통기 및 열 폭주(예, CO, CO2 및 H2) 동안 방출되는 가스를 감지하는 데 사용될 수 있다. 제3 가스 센서는 셀 통기 및 열 폭주 동안 방출되는 가스를 감지하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 단일 가스 센서는 상이한 유형의 가스를 개별적으로 감지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 가스 농도 임계치가 배터리 모듈 상태를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 임계치는 배터리 모듈이 배터리 셀 과열 영역에 진입할 때, 그러나 배터리 셀이 통기에 도달하기 전에 식별하도록 설정될 수 있다. 이러한 임계치는 도 1의 하단 수평 점선보다 낮은 수준에서 설정될 수 있다. 가스 농도가 임계치 미만일 때, 배터리 모듈 상태는 정상인 것으로 결정된다. 가스 농도가 임계치를 초과하면, 배터리 모듈 상태는 배터리 셀 과열 상태에 있는 것으로 결정되고, 이는 셀 통기의 개시를 예측한다. 더 높은 제2 임계치가 셀 통기가 발생하는 때를 식별하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 임계치는 도 1의 2개의 수평 점선들 사이의 수준에서 설정될 수 있다. 가스 농도가 더 높은 제2 임계치를 초과하면, 배터리 모듈 상태가 셀 통기 상태에 있는 것으로 결정되고, 이는 열 폭주 이벤트의 개시를 예측한다. 열 폭주 이벤트가 발생하는 때를 식별하기 위해 더 높은 제3 임계치가 사용될 수 있다. 이러한 임계치는 도 1의 더 높은 수평 점선들을 초과하는 수준에서 설정될 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 모듈 내의 가스 농도는 배터리 모듈의 정상 작동 중에 변할 수 있다. 예를 들어, 가스 농도는 배터리 모듈이 더 오래 작동될수록 점진적으로 증가할 수 있다. 다른 예로서, 가스 농도는 또한 무거운 부하 하에서도 또한 증가할 수 있다. 따라서, 배터리 모듈의 사용량 및 상태가 모니터링될 수 있고 임계치는 사용량에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 가스 농도가 배터리 모듈의 연속적인 작동 중에 점진적으로 증가할 것으로 예상되는 경우, 하나 이상의 임계치가 또한 점진적으로 증가될 수 있다. 다른 예로서, 배터리 모듈이 사용되지 않을 때, 배터리 모듈의 가스 농도는 시간이 지남에 따라 감소할 것으로 예상된다. 따라서, 하나 이상의 임계치는 가스 농도의 마지막 판독 및 배터리 모듈이 사용되지 않은 기간에 기초하여 감소될 수 있다. 배터리 모듈의 작동 조건에 기초하여 하나 이상의 임계치를 조정함으로써, 허위 긍정이 제거될 수 있다. 가스 농도의 예상되는 정상 변화는 정상적인 작동 조건의 범위 하에서 배터리 모듈을 작동시키고 가스 농도의 변화를 관찰함으로써 결정될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 배터리 모듈 내 가스 농도(402) 및 조정 가능한 임계치(404)의 예시적인 플롯(400)을 보여주고 있다. 플롯(400)은 배터리 모듈이 부하(예를 들어, 비교적 일정한 부하) 하에 있을 때의 시간 경과에 따른 가스 농도(402)를 보여주는 단순화된 플롯이다. 도시된 바와 같이, 임계치(404)은 시간에 따라 변하므로 배터리 모듈의 작동 조건에 기초하여 조정 가능하다. 일부 실시예에서, 배터리 관리 회로는 조정 가능한 임계치를 결정하는 데 사용된다. 예를 들어, 조정 가능한 임계치는, 시간 경과에 따른 부하 및 배터리 모듈이 부하 하에서 작동될 것으로 예상되는 방식에 대한 정보에 기초하여 배터리 모듈에서 예상되는 가스 농도를 먼저 계산한 다음 오프셋(예를 들어, 고정량 또는 백분율량)을 추가함으로써 결정될 수 있다. 도 4에서, 임계치(404)는 비교적 일정한 부하 하에서 시간에 따라 선형으로 증가한다. (예를 들어, 예상되는 가스 농도에 기초하여) 조정 가능한 임계치를 사용함으로써, 배터리 과열 이벤트를 신속하게 예측하거나 식별할 수 있다. 배터리 모듈의 가스 농도(402)는 예상대로 시간 t1 전에 선형으로 증가한다. 그러나, 시간 t1에서, 가스 농도(402)는 배터리 과열 상태가 곧 발생할 수 있음을 나타내는 더 빠른 속도로 증가하기 시작한다. 시간 t2에서, 가스 농도(402)는 조정 가능한 임계치(404)를 지난다. 이 시점에서, 배터리 관리 회로는 배터리 모듈 상태(예를 들어, 배터리 과열 이벤트)를 선언할 수 있고, 본원에 기술된 바와 같이 하나 이상의 조치를 취할 수 있다.
도 2의 배터리 모듈(200)과 같은 본 개시의 배터리 모듈은 다양한 응용예에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈은 그리드 에너지 저장에 사용될 수 있다. 다른 예로서, 배터리 모듈은 전기 자동차에 사용될 수 있다.
도 5는, 본 개시의 일부 실시예에 따른 전기 자동차에 사용하기 위한 예시적인 배터리 시스템(500)의 시스템 구성도를 보여주고 있다. 배터리 시스템(500)은 전기 자동차 서브시스템(510)에 결합된 하나 이상의 배터리 모듈(502)을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 배터리 모듈(502) 각각은 다수의 배터리 셀을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 배터리 모듈(502) 각각은 각각 도 2의 배터리 모듈(200)에 대응한다. 도 3에 도시된 전기 자동차 서브시스템은 예시적인 것이며, 추가 또는 더 적은 서브시스템이 전기 자동차에 포함될 수 있다. 전기 자동차 서브시스템은 기능을 수행하기 위한 회로를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 일부 실시예에서, 회로는 하드웨어(예를 들어, 하나 이상의 ASIC) 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합(예를 들어, 메모리에 저장된 소프트웨어 명령을 실행하기 위한 하나 이상의 하드웨어 CPU), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 전기 자동차 서브시스템은 배터리 관리 시스템(512), 하나 이상의 전기 구동 유닛(514), 배터리 냉각 시스템(516), 및 사용자 인터페이스(518)를 포함한다.
배터리 관리 시스템(512)은 배터리 모듈(502)의 작동을 모니터링하고 제어한다. 배터리 관리 시스템(512)은 배터리 모듈(502)로부터 센서 신호를 수신한다. 일부 실시예에서, 배터리 관리 시스템(512)은 가스 센서(예를 들어, 도 2의 가스 센서(206a 및 206b))로부터 센서 신호를 수신한다. 일부 실시예에서, 배터리 관리 시스템(512)은 가스 센서 및 온도 센서(예를 들어, 도 2의 가스 센서(208a 및 208b))로부터 센서 신호를 수신한다. 배터리 관리 시스템(512)(예를 들어, 배터리 관리 회로)은 센서 신호를 평가하고 배터리 모듈의 상태를 결정한다. 배터리 모듈의 상태가 그의 정상 작동 조건을 벗어나는 경우, 배터리 관리 시스템(512)은 하나 이상의 조치를 취할 수 있다.
배터리 냉각 시스템(516)은 하나 이상의 배터리 모듈(502)에 냉각을 제공한다. 일부 실시예에서, 배터리 냉각 시스템(516)은 각 배터리 모듈에 냉각 유체를 독립적으로 제공한다. 배터리 관리 시스템(512)은 하나 이상의 배터리 모듈(502)을 정상 온도 범위에서 유지하도록 배터리 냉각 시스템(516)을 제어하도록 구성되어 있다.
하나 이상의 전기 구동 유닛(514)은 전기 자동차에 추진력을 제공한다. 전기 자동차가 빠르게 가속될 때, 하나 이상의 전기 구동 유닛(514)은 하나 이상의 배터리 모듈(502) 상에 큰 부하를 제공한다. 이는 배터리 모듈의 온도를 상승시킬 수 있다. 배터리 관리 시스템(512)은 배터리 냉각 시스템(516)이 배터리 모듈(502)에 증가된 냉각을 제공하도록 함으로써 큰 부하에 반응할 수 있다. 예를 들어, 냉각수 유량이 증가될 수 있고/있거나 냉각수 온도가 감소되어 큰 부하에 의해 발생된 열을 제거할 수 있다.
사용자 인터페이스(518)는 임의의 적절한 사용자 인터페이스일 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린(예를 들어, 계기판 디스플레이)을 포함한다. 디스플레이 스크린은 LCD 디스플레이, OLED 디스플레이, 및 LED 디스플레이 또는 임의의 다른 유형의 디스플레이일 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자 인터페이스는 스피커를 포함한다. 사용자 인터페이스는 배터리 관리 시스템(512)의 제어 하에 작동하여 사용자에게 정보(예를 들어, 시각 및/또는 오디오 정보)를 제공할 수 있다.
본 개시에 따르면, 배터리 관리 시스템(512)은 하나 이상의 가스 센서를 사용하여 가스 농도를 배터리 셀 온도와 상관시킬 수 있다. 가스 농도를 모니터링함으로써, 배터리 관리 시스템(512)은, 전술한 바와 같이, 배터리 셀이 작동하는 온도 영역(예를 들어, 안전 작동 영역, 셀 과열 영역, 셀 통기 영역, 또는 열 폭주 영역)을 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 관리 회로는 가스 센서로부터 센서 신호를 수신하고, 센서 신호가 배터리 모듈 내의 가스의 존재를 나타내는지 여부를 (예를 들어, 도 1, 도 3 및 도 4와 관련하여 전술한 하나 이상의 임계치와 센서 신호를 비교함으로써) 결정하고, 센서 신호가 가스의 존재를 나타내는지를 결정하는 것에 응답하여 조치를 취하도록 구성되어 있다. 일부 실시예에서, 배터리 관리 회로는 배터리 모듈의 사용량에 기초하여 임계치를 조정한다. 가스의 존재가 배터리 모듈이 셀 과열 상태에 있음을 나타내는 경우, 이는 셀 통기의 개시를 예측한다. 이러한 결정은, 셀 과열의 원인에 따라, 통기가 발생하는 것을 방지하기에 충분한 시간(예를 들어, 수 분 또는 최대 20분 또는 그 이상)을 제공할 수 있다.
배터리 관리 회로는 통기가 발생하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 조치들을 취할 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 관리 회로는 다음 조치들 중 하나 이상을 수행할 수 있다: (예를 들어, 상기 배터리 냉각 시스템에 냉각을 증가하도록 지시함으로써) 냉각을 증가시키는 단계; (예를 들어, 상기 배터리 모듈에 인가될 수 있는 최대 부하를 제한함으로써) 상기 배터리 모듈내 전류 흐름을 감소시키는 단계; 사용자에게 경고를 제공하는 (예를 들어, 상기 사용자 인터페이스를 사용하여 경고를 표시하거나 경보를 울리는) 단계; 및 (예를 들어, 상기 배터리 모듈의 전기 출력에 결합된 접촉기를 활성화시킴으로써) 배터리 모듈을 연결해제하는 단계. 일부 실시예에서, 배터리 관리 회로는 가스 농도가 계속 증가하면 점진적으로 조치를 취할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 회로는 먼저 냉각을 증가시킬 수 있다. 가스 농도가 계속 증가하면, 배터리 관리 회로는 배터리 모듈의 전류 흐름을 추가적으로 감소시킬 수 있다. 가스 농도가 계속 증가하면, 배터리 관리 회로는 사용자에게 경고를 표시할 수 있다. 가스 농도가 계속 증가하면, 배터리 관리 회로는 배터리 모듈을 연결해제하여 차량을 정지시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 관리 회로는 배터리 셀이 (예를 들어, 셀 통기를 방지하기 위해) 셀 과열 영역 내에서 작동 중일 때 하나 이상의 제1 조치를 취할 수 있고, 배터리 셀이 (예를 들어, 열 폭주를 방지하기 위해) 셀 통기 영역 내에서 작동 중일 때 하나 이상의 제2 조치를 취할 수 있다. 배터리 관리 회로는, 배터리 셀이 열 폭주 영역 내에서 작동 중일 때 (예를 들어, 배터리를 연결해제하는) 하나 이상의 제3 조치를 취할 수 있다.
배터리 관리 회로는 각각 상이한 유형의 가스를 감지하도록 구성되어 있는, 단일 가스 센서의 가스 농도 또는 다수의 가스 센서의 농도를 평가하여 배터리 셀이 작동하는 온도 영역을 결정할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 배터리 관리 회로는 배터리 셀의 온도를 결정하기 위한 추가 정보를 평가하여 하나 이상의 추가 센서 신호(예, 온도 센서 신호 또는 압력 센서 신호)를 수신할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 배터리 셀이 서서히 과열되는 경우, 가스 농도가 먼저 증가하기 시작할 수 있고, 그 다음 온도 센서의 온도 판독이 증가하기 시작할 수 있고, 그런 다음 압력 센서로부터의 압력 판독이 통기 또는 열 폭주 후에 증가하기 시작할 수 있다(예를 들어, 통기 후 그리고 다시 열 폭주 후에 큰 압력 증가가 발생할 수 있다). 따라서, 하나 이상의 추가 센서로부터의 정보를 사용함으로써, 배터리 관리 회로는 배터리 셀의 온도를 보다 정확하게 결정하고, 셀 통기 또는 열 폭주의 개시를 보다 정확하게 예측할 수 있다. 예를 들어, 가스 농도가 느린 속도로 증가하여 임계치를 초과하는 경우, 온도 판독이 또한 온도 상승을 나타내지 않는 한, 배터리 관리 회로는 배터리 셀이 셀 과열 영역에서 작동하고 있는 것으로 결정하지 않을 수 있다. 그러나, 가스 농도가 비교적 빠르게 증가(예를 들어, 높은 변화율)하는 경우, 배터리 관리 회로는 온도 판독이 온도의 상승을 나타내는지 여부에 관계없이 배터리 셀이 셀 과열 영역에서 작동하고 있는 것으로 결정할 수 있다. 따라서, 배터리 관리 회로는 배터리 모듈 상태를 결정하기 위해 가스 농도 및 가스 농도의 변화 둘 다를 사용할 수 있다.
또한, 본 개시의 기술은 단일 가스 센서에 의해 측정된 (예를 들어, 접착제로부터 방출된) 감지된 가스의 농도를 그 물질의 온도와 상관시킬 수 있음을 이해할 것이다. 대리로서, 본 개시의 기술은 또한 농도가 배터리 셀 온도와 상관될 수 있게 한다. 따라서, 배터리 셀 온도는 배터리 모듈 내의 가스의 존재(예를 들어, 재료가 특정 온도에서 탈기하도록 구성되어 있는 경우) 또는 (예를 들어, 배터리 셀 온도를 가스 농도와 상관시키는 경험적 데이터에 기초하여) 배터리 모듈 내의 가스의 농도에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시의 기술은 배터리 모듈의 설계 및 작동에 대한 다양한 개선을 제공한다. 배터리 모듈에서, 모듈 내의 모든 단일 셀에 자체 온도 센서 측정이 없는 한, 항상 불완전한 온도 감지 커버리지가 있을 것이다. 많은 수의 배터리 셀이 있는 배터리 모듈의 경우, 각 배터리 셀에 자체 온도 센서를 제공하는 것은 비현실적이다. 모든 배터리 셀이 자체 온도 센서를 갖지 않을 때, 배터리 셀 온도 측정이 추론되거나 모델링되고, 셀 통기에 선행하는 국부적인 또는 단일 셀 온도 상승을 감지하는 것이 어렵거나 불가능하다. 본 개시의 가스 센서의 사용은 이러한 문제를 극복하고 셀 통기의 개시에 대한 조기 경고를 제공하여, 셀 통기 및 열 폭주 가능성을 감소시키기 위한 조치를 취할 수 있게 한다.
전술한 것은 본 개시의 원리를 단지 예시하는 것이며, 본 개시의 범주를 벗어나지 않고 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예는 예시 목적상 제시되고, 제한하지 않는다. 본 개시는 또한 본원에 명시적으로 기술된 것 이외의 많은 형태를 취할 수 있다. 따라서, 본 개시는 명시적으로 개시된 방법, 시스템 및 장치에 제한되지 않고, 다음의 청구범위의 사상 내에 있는, 이의 변경 및 변형을 포함하도록 의도되었음을 강조한다.

Claims (22)

  1. 시스템으로서,
    복수의 배터리 셀; 및
    배터리 모듈 내의 가스의 존재를 감지하도록 구성되어 있는 가스 센서를 포함하는,
    배터리 모듈; 및
    상기 가스 센서로부터 센서 신호를 수신하도록;
    상기 센서 신호가 상기 배터리 모듈 내의 상기 가스의 존재를 나타내는지 여부를 결정하도록; 그리고
    상기 센서 신호가 상기 가스의 존재를 나타내는지를 결정하는 것에 응답하여, 조치를 취하도록 구성되어 있는,
    배터리 관리 회로를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀에 냉각을 제공하도록 구성되어 있는 배터리 냉각 시스템을 더 포함하고, 여기서 상기 조치는 상기 배터리 냉각 시스템을 사용하여 상기 복수의 배터리 셀에 증가된 냉각을 제공하는 것을 포함하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조치는 상기 배터리 모듈에 인가될 수 있는 최대 부하를 제한하는 것 및 상기 배터리 모듈을 부하로부터 연결해제하는 것 중 하나를 포함하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    사용자 인터페이스를 더 포함하고, 여기서 상기 조치는 상기 사용자 인터페이스를 사용하여 경고를 제공하는 것을 포함하는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 화학물질로 도핑된 구성요소를 포함하고;
    상기 구성요소의 온도가 활성화 온도 위로 증가할 때, 상기 구성요소는 상기 화학물질을 탈기하기 시작하고; 그리고
    상기 가스 센서는 상기 화학물질을 감지하도록 구성되어 있는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 구성요소는 상기 복수의 배터리 셀을 상기 배터리 모듈에 고정시키는 데 사용되는 접착제를 포함하는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가스 센서는 배터리 셀의 과열을 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있는 제1 가스 센서를 포함하되, 상기 배터리 모듈은:
    배터리 셀 통기를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있는 제2 가스 센서를 더 포함하는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 가스 센서는 배터리 셀 통기를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있는 제1 가스 센서를 포함하되, 상기 배터리 모듈은:
    배터리 셀 열 폭주 이벤트를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있는 제2 가스 센서를 더 포함하는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 배터리 관리 회로는,
    상기 센서 신호가, 가스 농도가 임계치보다 크다는 것을 나타내는지 여부를 결정하는 것에 의해,
    상기 센서 신호가 상기 배터리 모듈 내의 상기 가스의 존재를 나타내는지 여부를 결정하도록 구성되어 있는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 배터리 관리 회로는:
    상기 센서 신호가, 가스 농도가 제1 임계치보다 크다는 것을 나타낼 때 제1 배터리 모듈 상태를 결정하도록; 그리고
    상기 센서 신호가, 가스 농도가 상기 제1 임계치보다 큰 제2 임계치보다 크다는 것을 나타낼 때, 제2 배터리 모듈 상태를 결정하도록 구성되어 있는, 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 온도 센서를 더 포함하고, 여기서
    상기 배터리 관리 회로는:
    상기 적어도 하나의 온도 센서로부터 적어도 하나의 온도 센서 신호를 수신하도록; 그리고
    상기 센서 신호 및 상기 적어도 하나의 온도 센서 신호에 기초하여 배터리 모듈 상태를 결정하도록 구성되어 있는, 시스템.
  12. 방법으로서,
    배터리 모듈 내 가스의 존재를 감지하도록 구성되어 있는 가스 센서로부터 센서 신호를 수신하는 단계로서, 상기 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀을 포함하는, 단계;
    배터리 관리 회로를 사용하여, 상기 센서 신호가 상기 배터리 모듈 내 상기 가스의 존재를 나타내는지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 센서 신호가 상기 가스의 존재를 나타내는지를 결정하는 것에 응답하여, 조치를 취하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 조치를 취하는 단계는 배터리 냉각 시스템을 사용하여 상기 복수의 배터리 셀에 증가된 냉각을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 조치를 취하는 단계는 상기 배터리 모듈에 인가될 수 있는 최대 부하를 제한하는 단계 및 상기 배터리 모듈을 부하로부터 연결해제하는 단계 중 하나를 포함하는, 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 조치를 취하는 단계는 사용자 인터페이스를 사용하여 경고를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 모듈의 구성요소를 화학물질로 도핑하는 단계로서, 상기 구성요소의 온도가 활성화 온도 위로 증가할 때, 상기 구성요소가 화학물질을 탈기하기 시작하는, 단계; 및
    상기 가스 센서를 사용하여 상기 화학물질을 감지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 구성요소는 접착제를 포함하되, 상기 방법은:
    상기 접착제를 사용해서 상기 복수의 배터리 셀을 상기 배터리 모듈에 고정시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 가스 센서는 배터리 셀의 과열을 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있는 제1 가스 센서를 포함하되, 상기 방법은:
    배터리 셀 통기를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있는 제2 가스 센서로부터 제2 센서 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 가스 센서는 배터리 셀 통기를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있는 제1 가스 센서를 포함하되, 상기 방법은:
    배터리 셀 열 폭주 이벤트를 나타내는 적어도 하나의 화학물질을 감지하도록 구성되어 있는 제2 가스 센서로부터 제2 센서 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 센서 신호가 상기 배터리 모듈 내 가스의 존재를 나타내는지 여부를 결정하는 단계는, 상기 센서 신호가, 가스의 농도가 임계치보다 크다는 것을 나타내는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 센서 신호가, 상기 배터리 모듈 내 상기 가스의 존재를 나타내는지 여부를 결정하는 단계는:
    상기 센서 신호가, 가스의 농도가 제1 임계치보다 크다는 것을 나타낼 때 제1 배터리 모듈 상태를 결정하는 단계; 및
    상기 센서 신호가 가스의 농도가 상기 제1 임계치보다 큰 제2 임계치보다 크다는 것을 나타낼 때 제2 배터리 모듈 상태를 결정하는 단계를 포함하고; 그리고
    상기 조치를 취하는 단계는:
    상기 제1 배터리 모듈 상태를 결정하는 것에 응답하여 제1 조치를 취하는 단계; 및
    상기 제2 배터리 모듈 상태를 결정하는 것에 응답하여 제2 조치를 취하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 온도 센서로부터 적어도 하나의 온도 센서 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 센서 신호 및 상기 적어도 하나의 온도 센서 신호에 기초하여 배터리 모듈 상태를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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