KR20220097962A - 열폭주 감지 방법 및 배터리 관리 시스템 - Google Patents

열폭주 감지 방법 및 배터리 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

열폭주 감지 방법 및 배터리 관리 시스템은 배터리의 열폭주의 발생을 효율적으로 감지할 수 있다. 상기 방법은: 배터리의 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터를 획득하는 것을 포함하고(710), 상기 배터리는 열전도 장치를 포함하고, 상기 열전도 장치에는 상기 냉각 매체가 수용되며; 상기 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족하는 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하는 것을 포함한다(720).

Description

열폭주 감지 방법 및 배터리 관리 시스템
본 출원의 실시예는 배터리 기술 분야와 관련되며, 보다 상세하게는 열폭주 감지 방법 및 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.
에너지 절약 및 배출 감소는 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 핵심이다. 이 경우 전기 자동차는 에너지 절약 및 환경 보호의 이점으로 인해 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 중요한 부분이 되었다. 전기 자동차의 경우 배터리 기술은 발전에 중요한 요소이다.
배터리 기술의 발전에 따라 배터리의 성능 향상과 더불어 안전성 문제도 간과할 수 없는 문제이다. 배터리에 열폭주가 발생하여 안전을 위협하는 경우, 열폭주 발생을 적시에 감지하여 승객에게 위험한 상황을 피하도록 상기시켜야 한다. 따라서 배터리의 열폭주를 효과적으로 감지하는 방법은 배터리 기술에서 해결해야 할 시급한 기술적 문제이다.
본 출원의 실시예는 배터리의 열폭주를 효과적으로 감지할 수 있는 열폭주 감지 방법 및 배터리 관리 시스템을 제공한다.
제1 측면에서, 열폭주 감지 방법을 제공하며, 상기 방법은: 배터리의 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터를 획득하는 것을 포함하고, 상기 배터리는 열전도 장치를 포함하고, 상기 열전도 장치에는 상기 냉각 매체가 수용되며; 상기 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족하는 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하는 것을 포함한다.
이 실시예에서, 배터리에서 열폭주가 발생하면 배터리의 열전도 장치가 손상되어 그 안에 수용된 냉각 매체의 파라미터가 변경된다. 따라서 냉각 매체의 파라미터에 따라 배터리의 열폭주의 발생을 효과적으로 감지할 수 있다.
가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는: 상기 냉각 매체의 압력, 상기 냉각 매체의 유량, 상기 냉각 매체의 액면 높이, 및 상기 냉각 매체의 온도 중 적어도 하나의 파라미터를 포함한다.
열전도 장치가 손상되면, 냉각 매체의 압력, 유량, 액면 높이 및 온도의 변화가 민감하다. 따라서 냉각 매체의 파라미터를 사용하여 배터리의 열폭주를 정확하게 감지할 수 있다.
가능한 구현 방식에서, 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족하는 것은: 상기 적어도 하나의 파라미터가: 파라미터 값이 해당 임계값에 도달, 파라미터 값의 변화량이 해당 임계값에 도달, 및 파라미터 값이 소실 중 어느 하나 조건을 충족하는 것을 포함한다.
이 실시예에서, 냉각 매체의 파라미터 값이 특정 임계값에 도달하거나, 파라미터 값의 변화량이 특정 임계값에 도달하거나, 파라미터 값이 소실되면, 열폭주의 발생 여부를 판단하는 조건으로 사용할 수 있다. 실제 적용에서 다양한 파라미터의 변동 법칙과 변동 속도를 기반으로 적절한 조건을 사용하여 배터리에 열폭주가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.
가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 압력을 포함하며, 여기서, 상기 냉각 매체의 압력이 기설정 조건을 충족하는 것은: 상기 냉각 매체의 압력이 제1 압력 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 압력의 변화량이 제2 압력 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 압력의 데이터가 소실되는 것을 포함한다.
가능한 구현 방식에서, 상기 방법은 또한: 압력 센서로부터 상기 냉각 매체의 압력을 획득하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 압력 센서는 상기 열전도성 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고, 상기 압력 센서는 상기 냉각 매체의 압력을 감지하는데 사용된다.
열전달 장치의 입력 포트와 출력 포트는 냉각 매체의 입력 및 출력에 사용되며, 압력 센서를 열전달 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치하여 설치 위치의 편의성을 보장할 뿐만 아니라, 또한 냉각 매체의 압력 변화를 더 쉽게 감지할 수 있다.
가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 유량을 포함하며, 상기 냉각 매체의 유량이 기설정 조건을 충족하는 것은: 상기 냉각 매체의 유량이 제1 유량 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 유량의 변화량이 제2 유량 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 유량의 데이터가 소실되는 것을 포함한다.
가능한 구현 방식에서, 상기 방법은 또한: 유량 센서로부터 상기 냉각 매체의 유량을 획득하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 유량 센서는 상기 열전도성 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고, 상기 유량 센서는 상기 냉각 매체의 유량을 감지하는데 사용된다.
유량 센서를 열전도 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치하면 설치 위치의 편의성을 보장할 뿐만 아니라 냉각 매체의 유량 변화를 더 쉽게 감지할 수 있다.
가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 액면 높이를 포함하며, 상기 냉각 매체의 액면 높이가 기설정된 조건을 충족하는 것은: 상기 냉각 매체의 액면 높이가 제1 높이 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 액면 높이의 변화량이 제2 높이 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 액면 높이의 데이터가 소실되는 것을 포함한다.
가능한 구현 방식에서, 상기 방법은 또한: 액면 높이 센서로부터 상기 냉각 매체의 액면 높이를 획득하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 액면 높이 센서는 상기 냉각 매체를 저장하는 저장 탱크에 설치되고, 상기 액면 높이 센서는 상기 저장 탱크에 저장된 상기 냉각 매체의 액면 높이를 감지하는데 사용된다.
냉각 매체는 저장 탱크에 저장되고, 저장 탱크는 열전도 장치의 입력 포트와 연통되며, 배터리의 열폭주로 인해 열전달 장치의 냉각 매체가 열전달 장치 내부에서 배출되는 경우, 저장 탱크의 액면 높이의 변화는 가장 민감하므로, 유량 센서를 저장 탱크에 설치하면 냉각 매체의 액면 높이의 변화를 보다 정확하게 감지할 수 있으며, 또한 저장 탱크에 액면 높이 센서를 설치하기가 더 쉽다.
가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 온도를 포함하며, 상기 냉각 매체의 온도가 기설정 조건을 충족하는 것은: 상기 냉각 매체의 온도가 제1 온도 임계값까지 상승하거나, 상기 냉각 매체의 온도의 변화량이 제2 온도 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 온도의 데이터가 소실되는 것을 포함한다.
가능한 구현 방식에서, 상기 방법은 또한: 온도 센서로부터 상기 냉각 매체의 온도를 획득하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 온도 센서는 상기 열전도성 장치의 출력 포트에 설치되고, 상기 온도 센서는 상기 열전도성 장치의 출력 포트에서 상기 냉각 매체의 온도를 감지하는데 사용된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 방법은 또한: 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것을 나타내는 표시 신호를 차량 제어기에 출력하는 것을 포함한다.
제2 측면에서, 배터리 관리 시스템을 제공하며, 상기 배터리 관리 시스템은 획득 유닛 및 처리 유닛을 포함하며;
상기 획득 유닛은 배터리의 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터를 획득하도록 구성되고, 상기 배터리는 열전도 장치를 포함하고, 상기 열전도 장치에는 상기 냉각 매체가 수용되며;
상기 처리 유닛은 상기 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족할 때, 상기 배터리에서 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 획득 유닛에 의해 획득된 상기 적어도 하나의 파라미터는: 상기 냉각 매체의 압력, 상기 냉각 매체의 유량, 상기 냉각 매체의 액면 높이, 및 상기 냉각 매체의 온도 중 적어도 하나의 파라미터를 포함한다.
가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족하는 것은: 상기 적어도 하나의 파라미터가: 파라미터 값이 해당 임계값에 도달, 파라미터 값의 변화량이 해당 임계값에 도달, 및 파라미터 값이 소실 중 어느 하나의 조건을 충족하는 것을 포함한다.
가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 압력을 포함하고, 여기서 상기 처리 유닛은 구체적으로: 상기 냉각 매체의 압력이 제1 압력 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 압력의 변화량이 제2 압력 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 압력의 데이터가 소실된 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 획득 유닛은 또한: 압력 센서로부터 상기 냉각 매체의 압력을 획득하도록 구성되며, 여기서, 상기 압력 센서는 상기 열전도 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고, 상기 압력 센서는 상기 냉각 매체의 압력을 감지하는데 사용된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 유량을 포함하고, 여기서 상기 처리 유닛은 구체적으로: 상기 냉각 매체의 유량이 제1유량 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 유량의 변화량이 제2유량 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 유량의 데이터가 소실된 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 획득 유닛은 또한: 유량 센서로부터 상기 냉각 매체의 유량을 획득하도록 구성되고, 여기서, 상기 유량 센서는 상기 열전도 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고, 상기 유량 센서는 상기 냉각 매체의 유량을 감지하는 데 사용된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 액면 높이를 포함하고, 여기서 상기 처리 유닛은 구체적으로: 상기 냉각 매체의 액면 높이가 제1 높이 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 액면 높이의 변화량이 제2 높이 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 액면 높이의 데이터가 소실된 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 획득 유닛은 또한: 액면 높이 센서로부터 상기 냉각 매체의 액면 높이를 획득하도록 구성되며, 여기서 상기 액면 높이 센서는 상기 냉각 매체를 저장하는 저장 탱크에 설치되고, 상기 액면 높이 센서는 상기 저장 탱크에 저장된 상기 냉각 매체의 액면 높이를 감지하는 데 사용된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 온도를 포함하고, 여기서 상기 처리 유닛은 구체적으로: 상기 냉각 매체의 온도가 제1 온도 임계값까지 상승하거나, 상기 냉각 매체의 온도의 변화량이 제2 온도 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 온도의 데이터가 소실된 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 획득 유닛은 또한: 온도 센서로부터 상기 냉각 매체의 온도를 획득하도록 구성되고, 여기서 상기 온도 센서는 열전도 장치의 출력 포트에 설치되고, 상기 온도 센서는 상기 열전도 장치의 출력 포트에서 상기 냉각 매체의 온도를 감지하는 데 사용된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 처리 유닛은 또한: 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것을 나타내는 표시 신호를 차량 제어기에 출력하도록 구성된다.
제3 측면에서, 배터리를 제공하며, 상기 배터리는:
적어도 하나의 배터리 셀; 및,
상기 제2 측면 및 상기 제2 측면의 임의의 가능한 구현 방식 중의 배터리 관리 시스템을 포함한다.
제4 측면에서, 열폭주 감지 장치를 제공하며, 상기 장치는 메모리 및 프로세서(1120)를 포함하고, 상기 메모리는 명령어를 저장하는 데 사용되고, 상기 프로세서는 상기 명령어를 읽고 상기 명령어에 기초하여 전술한 방법을 실행하는데 사용된다.
제5 측면에서, 판독 가능 저장 매체를 제공하며, 상기 저장 매체는 컴퓨터 프로그램을 저장하는데 사용되며, 상기 컴퓨터 프로그램은 상기 제1 측면 및 상기 제1 측면의 임의의 가능한 구현 방식 중의 방법을 수행하는 데 사용된다.
제6 측면에서, 차량을 제공하며, 상기 차량은:
제3 측면에 따른 상기 배터리; 및, 차량 제어 시스템을 포함하고,
상기 차량 제어 시스템은 배터리의 배터리 관리 시스템에서 보낸 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것을 나타내는 표시 신호를 수신하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 차량 제어 시스템은 또한 상기 표시 신호에 따라 경보 신호를 발송하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 상기 경보 신호는 광 신호 또는 음성 신호이다.
이 실시예에서, 배터리에서 열폭주가 발생하면 배터리의 열전도 장치가 손상되어 그 안에 수용된 냉각 매체의 파라미터가 변경된다. 따라서 냉각 매체의 파라미터에 따라 배터리의 열폭주의 발생을 효과적으로 감지할 수 있다.
본 명세서에 설명된 도면은 본 출원에 대한 추가적인 이해를 제공하기 위해 사용되며 본 출원의 일부를 구성한다 본 출원의 개략적인 실시예 및 설명은 본 출원을 해석하기 위해 사용되며 본 출원에 대해 부적절한 제한을 구성하지 않는다. 첨부된 도면에서:
도 1은 열폭주를 감지하는 BMS의 개략적인 블록도이다;
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 차량의 개략도이다;
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 배터리의 개략적인 구조도이다;
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 구조도이다;
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 배터리 셀의 분해도이다;
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 배터리의 분해도이다;
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 열폭주 감지 방법의 개략적인 흐름도이다;
도 8은 도 7에 도시된 방법에 기초한 열폭주를 감지하는 BMS의 개략적인 블록도이다;
도 9는 배터리에서 열폭주가 발생할 때 냉각 매체의 압력 및 유량의 변화의 개략도이다;
도 10은 본 출원의 실시예에 따른 BMS의 개략적인 블록도이다;
도 11은 본 출원의 실시예에 따른 열폭주 감지 장치의 개략적인 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 기술 방안을 설명한다.
배터리 기술의 발전은 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전 속도 및 기타 성능 파라미터와 같은 많은 설계 요소를 동시에 고려해야 하고, 또한 배터리의 안전성도 고려해야 한다.
배터리는 복수의 배터리 셀을 포함하며, 하나 이상의 배터리 셀에 화재, 폭발 또는 연기와 같은 열폭주가 발생될 때 열이 인접한 배터리 셀로 전달되며, 즉 배터리 셀의 열폭주는 주위의 배터리 셀로 전파되어 연쇄 반응을 일으킬 수 있다. 열의 확산 과정에서 언제든지 화재나 폭발과 같은 위험한 상황이 발생할 수 있다.
국제 전기 자동차 안전 기술 규정(electric vehicle safety-global technical regulation, EVS-GTR) 열확산 태스크포스는 연구의 첫 번째 단계에서 다음과 같이 결론을 얻었다: 가연성 전해질이 구비된 온보드 충전식 에너지 저장 시스템(rechargeable energy storage system, REESS)이 장착된 차량의 경우, 차량 탑승자는 배터리 셀의 열폭주로 이어질 수 있는 내부 단락에 의해 촉발된 열 확산으로 인한 위험한 환경에 노출되어서는 안 된다. 이를 보장하려면 몇 가지 기본 요구 사항이 충족되어야 한다. 예를 들어 차량은 탑승자 대피를 허용하는 사전 경고 표시를 제공해야 한다. 또는 배터리 셀의 열폭주로 이어질 수 있는 내부 단락에 의해 유발된 열 확산으로 인해 승객실에 위험한 상황이 발생하기 5분 전에 사전 경고 표시를 제공해야 한다. 새로 발표된 전기 자동차용 전원 배터리에 대한 안전 요구 사항에서는 배터리 셀의 열폭주로 인한 열 확산이 객실에 위험을 일으키기 전에 5분 이내에 경보 신호를 제공해야 한다.
따라서 배터리의 열폭주를 효과적으로 감지해야 하며, 또한 차량 탑승자에게 적시에 위험한 상황을 피하도록 상기시켜야 한다.
현재의 배터리에서는, 일반적으로 저전압 감지 시스템을 통해 각 배터리 셀의 전압을 감지하고, 또한 몇 개의 배터리 셀마다 센서를 설치하여 배터리 셀의 온도를 감지하며, 배터리의 온도와 전압의 변화를 통해 열폭주 발생 여부를 판단한다. 예를 들어, 도 1과 같이 배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리 셀의 온도와 전압을 감지하는 역할을 하며, 온도 변화와 전압 변화에 따라 열폭주가 발생하는지 여부를 판단한다. 배터리 셀에서 열폭주가 발생했다고 판단되면, BMS는 차량 제어 장치(VCU)에 표시 신호를 보내고, VCU가 경보 신호를 보내 탑승자에게 위험을 피하도록 상기시킨다.
도1과 같은 방법을 사용하면 열폭주가 발생할 때 다음과 같은 문제가 있을 수 있다: 열폭주가 발생한 배터리 셀의 전압 강하가 정상 방전 중 배터리 셀의 전압 강하 특성과 일치하면, 전압 강하의 특성을 사용하여 배터리 셀에 열폭주가 발생했는지 여부를 판별하기 어렵다; 열폭주가 발생한 배터리 셀에 온도 센서가 배치되지 않은 경우, 온도 신호를 사용하여 열폭주가 발생했는지 여부를 판단하기 어렵다; 배터리 셀의 열폭주 시 분출되는 고온의 고속 가스는 전압 센서와 온도 센서에 물리적인 손상을 주기 쉽고, 이로 인해 배터리 셀의 온도 변화와 전압 변화에 따라 열폭주 발생 여부를 판단할 수 있다 하더라도 센서의 파손으로 신호 전송이 중단된다. 배터리의 온도 변화와 전압 변화를 이용하여 열폭주 발생 여부를 판단하기 위해 어떤 판단 누락과 오판이 있음을 알 수 있다.
따라서 본 출원에서는 배터리의 열폭주를 보다 정확하게 감지하고 판단 누락 및 오판의 가능성을 줄일 수 있는 열폭주 감지 방법을 제안한다.
본 출원의 실시예의 열폭주 검출 방법은 배터리에 적용될 수 있다. 여기서, 배터리의 배터리 셀에 열폭주가 발생하는 것을 배터리에 열폭주가 발생한다라고도 할 수 있다.
그 중에서, 배터리는 냉각판이나 액체 냉각판과 같은 열전도 장치를 포함한다. 열전도 장치는 냉각 매체를 수용한다. 여기서, 냉각 매체는 배터리를 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 배터리에 열폭주가 발생하면, 열전도 소자가 파괴되어 그 내부의 냉각 매체가 열전도 장치 내부에서 방출될 수 있다.
배터리의 각 배터리 셀에는 방폭 밸브와 같은 감압 기구가 설치된다. 배터리 셀의 감압 기구는 배터리의 안전에 중요한 영향을 미친다. 예를 들어, 단락 및 과충전 등의 현상이 발생하면, 배터리 셀 내부의 열폭주로 인해 기압이 급격히 상승할 수 있다. 이 경우 감압 기구를 통해 내부 온도와 기압을 외부로 방출하여 배터리 셀이 폭발하여 발화하는 것을 방지할 수 있다.
배터리 셀의 배출물은 고압 및 고열 배출물이며, 여기에는 고압 및 고열 가스, 액체 또는 금속 칩 등과 같은 고체 연소물이 포함된다. 현재의 감압 기구 설계에서는 배터리 셀 내부의 고압 및 고열을 방출하는 것, 즉 배출물을 배터리 셀 외부로 배출하는 데 중점을 두고 있다. 그러나 배터리의 출력 전압이나 전류를 보장하기 위해서는 종종 복수의 배터리 셀이 필요하고 또한 복수의 배터리 셀은 버스 부재를 통해 전기적으로 연결된다. 배터리 셀 내부에서 배출된 배출물은 남은 배터리 셀을 단락시킬 수 있다. 예를 들어, 배출된 금속 칩이 2개의 버스 부재를 전기적으로 연결하면 배터리에 단락이 발생하여 안전 위험을 초래할 수 있다.
이러한 관점에서, 본 출원은 감압 기구를 열전도 장치와 협력하여 배터리 열폭주 감지의 목적을 실현하는 열폭주 감지 방안을 제안한다. 예를 들어, 배터리 셀의 하나의 벽에 감압 기구를 설치하고, 배터리 셀의 같은 벽에 열전도성 장치의 표면을 부착한다. 감압 기구는 배터리 셀의 내부 압력이 임계 값에 도달하면 내부 압력을 방출하는 데 사용되어, 열전도 장치의 표면이 손상되게 한다.
배터리 셀의 열폭주로 인해 열전도 장치가 파손되면, 내부의 냉각 매체는 열전도 장치 내부에서 배출되며, 냉각 매체를 감지하여 열폭주가 발생하는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 감압 기구를 사용하여 배터리 셀 내부에서 배출된 배출물이 열전도 장치를 파괴하여, 열전도 장치 내부의 냉각 매체가 배출되게 함으로써, 배출물을 냉각할 수 있으며, 또한 배출물의 위험을 줄일 수 있다.
또한, 본 출원의 실시예에서는, 배터리 셀의 감압 기구와 배터리 셀의 전극 단자는 배터리 셀의 다른 벽에 설치되므로, 배출물이 전극 단자에서 더 멀리 떨어질 수 있어서, 전극 단자와 버스 부재에 대한 배출물의 영향을 줄여 배터리의 안전성을 높일 수 있다.
본 출원의 실시예에서 설명하는 기술 방안은 모두 배터리를 사용하는 다양한 장치, 예를 들어 전기 자동차, 선박, 우주선 등의 장치에 적용 가능하며, 예를 들어 우주선에는 비행기, 로켓, 우주 왕복선, 우주선 등이 포함된다.
본 출원의 실시예에서 설명된 기술 방안은 전술한 장치에 한정되지 않고, 배터리를 사용하는 모든 기기에 적용될 수 있으나, 간략화를 위해 이하의 실시예에서는 전기 자동차를 예로 들어 설명한다.
예를 들어, 본 출원의 실시예에 따른 차량(1)의 개략적인 구조도인 도 2에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 연료 차량, 휘발유 차량 또는 신에너지 차량이 될 수 있으며, 신에너지 차량은 순수 전기차, 하이브리드 차량, 장거리 차량 등이 될 수 있다. 차량(1)의 내부에는 배터리(10)가 설치될 수 있으며, 예를 들어, 차량(1)의 바닥부 또는 차량의 전방 또는 후방에 배터리(10)를 설치할 수 있으며; 배터리(10)는 차량(1)에 전원을 공급하는데 사용될 수 있다. 예를 들어 배터리(10)는 차량(1)의 작동 전원으로, 차량(1)의 회로 시스템, 예를 들어 차량(1)의 시동, 내비게이션 및 운행 중 작동 전력 수요를 위해 사용될 수 있다. 배터리(10)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 차량(1)의 구동력을 제공하기 위해 연료 또는 천연 가스를 교체하거나 부분적으로 교체하기 위해 차량(1)을 위한 구동 전원으로 사용될 수 있다.
다양한 전력 요구 사항을 충족시키기 위해 배터리는 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 여기서 복수의 배터리 셀은 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결로 연결할 수 있으며, 혼합 연결은 직렬 및 병렬 연결을 혼합하여 연결하는 것을 의미한다. 배터리는 배터리 팩이라고도 한다. 복수의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하거나 혼합하여 배터리 모듈을 구성할 수 있고, 복수의 배터리 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결하거나 혼합하여 배터리를 구성할 수 있다. 즉, 복수의 배터리 셀이 직접 배터리를 형성하거나, 배터리 모듈을 먼저 형성한 다음 배터리 모듈을 배터리로 형성할 수 있다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 가능한 배터리의 개략적인 구조도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리(10)는 복수의 배터리 셀(20)을 포함할 수 있다. 또한, 배터리(10)는 커버체 또는 박스 본체를 포함할 수 있고, 커버체의 내부는 중공 구조이고, 복수의 배터리 셀(10)이 커버체에 수용된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 커버체는 함께 체결되는 111 및 112를 포함할 수 있다.
배터리(10)는 또한 다른 구조를 포함할 수 있으며, 여기에서 반복 설명되지 않는다. 예를 들어, 배터리(10)는 버스 부재를 더 포함할 수 있고, 버스 부재는 복수의 배터리 셀(20)의 전기적 연결, 예를 들어 병렬 또는 직렬 또는 혼합 연결을 실현하는 데 사용된다. 구체적으로, 버스 부재는 배터리 셀(20)의 전극 단자를 연결함으로써 배터리 셀(20) 간의 전기적 연결을 실현할 수 있다. 또한, 버스 부재는 용접에 의해 배터리 셀(20)의 전극 단자에 고정될 수 있다. 복수의 배터리 셀(20)의 전기 에너지는 전도성 기구를 통해 커버체를 통해 더 인출될 수 있다. 이 경우 전도성 기구는 예를 들어 버스 부재에 속할 수도 있다.
다양한 전력 요구 사항에 따라 배터리 셀(20)의 수는 임의의 값으로 설정될 수 있다. 복수의 배터리 셀(20)은 더 큰 용량 또는 전력을 달성하기 위해 직렬, 병렬 또는 혼합 연결로 연결될 수 있다. 각 배터리(10)에 포함되는 배터리 셀(20)의 개수는 많을 수 있으므로, 장착을 용이하게 하기 위해 배터리 셀(20)은 그룹으로 설치될 수 있고, 배터리 셀(20)의 각 그룹은 배터리 모듈을 구성한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리는 복수의 배터리 모듈을 포함할 수 있으며, 이들 배터리 모듈은 직렬, 병렬 또는 혼합으로 연결할 수 있다.
본 출원의 실시예는 배터리 셀의 재료 및 형상을 제한하지 않는다. 예를 들어, 배터리 셀(20)은 리튬 이온 이차 배터리, 리튬 이온 일차 배터리, 리튬-황 배터리, 나트륨-리튬-이온 배터리, 나트륨-이온 배터리, 마그네슘-이온 배터리 등일 수 있다. 다른 예를 들면, 배터리 셀(20)은 원주체, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상일 수 있다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 가능한 배터리 셀(20)의 개략적인 구조도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(20)은 하우징(211), 커버판(212), 전극 조립체(22) 및 연결 부재(23)를 포함한다. 하우징(211)의 벽 및 커버판(212)의 벽을 모두 배터리 셀(20)의 벽이라 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 셀의 벽(21a)에는 감압 기구(213)가 설치된다. 도시의 편의를 위해, 도 5에서는 벽(21a)을 하우징(211)과 분리하였으나, 이는 하우징(211)의 바닥측이 개구를 갖도록 제한되지 않는다. 감압 기구(213)는 배터리 셀(20)의 내부 압력이 임계값에 도달했을 때 내부 압력을 방출하기 위해 사용된다.
감압 기구(213)는 벽(21a)의 일부분일 수 있거나, 벽(21a)과 별개의 구조일 수 있고, 예를 들어 용접에 의해 벽(21a)에 고정된다. 감압 기구(213)가 벽(21a)의 일부인 경우, 예를 들어, 감압 기구(213)는 벽(21a)에 노치를 설치하는 방식으로 형성할 수 있으며, 노치에 대응하는 벽(21a)의 두께는 노치를 제외한 감압 기구(213)의 다른 영역의 두께보다 얇다. 노치는 감압 기구(213)의 가장 얇고 약한 위치이다. 배터리 셀(20)에서 가스가 너무 많이 발생하여 하우징(211)의 내부 압력이 임계값에 도달하면 감압 기구(213)는 노치 위치에서 파열되어 하우징(211)의 내부와 외부가 연통될 수 있게 하고, 감압 기구(213)의 균열을 통해 가스 압력이 외부로 방출되어 배터리 셀(20)이 폭발하는 것을 방지한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 감압 기구(213)가 배터리 셀(20)의 벽(21a)에 설치되는 경우, 배터리 셀(20)의 다른 쪽 벽에는 전극 단자(214)가 설치된다. 예를 들어, 벽(21a)은 배터리 셀(20)의 바닥벽일 수 있고, 타측 벽은 배터리 셀(20)의 상부벽, 즉 커버판(212)일 수 있다.
감압 기구(213)와 전극 단자(214)를 배터리 셀(20)의 서로 다른 벽에 설치하여, 배터리 셀(20)의 배출물이 전극 단자(214)로부터 더 멀어질 함으로써, 전극 단자(214) 및 버스 부재에 대한 배출물의 영향이 감소될 수 있고, 배터리의 안전성이 향상될 수 있다.
또한, 배터리 셀(20)의 커버판(212)에 전극 단자(214)가 설치되면, 감압기구(213)를 배터리 셀(20)의 바닥벽에 설치하여 배터리 셀(20)의 배출물이 배터리(10)의 바닥부로 배출되게 할 수 있다. 이러한 방식으로 한편으로는 배터리(10)의 바닥부에 있는 열관리 시스템을 사용하여 배출물의 위험을 줄일 수 있고, 다른 한편으로 배터리(10)의 바닥부는 일반적으로 사용자로부터 멀리 떨어져 있어 사용자의 피해를 줄일 수 있다.
감압 기구(213)는 다양한 가능한 압력 완화 구조일 수 있으며, 이는 본 출원의 실시예에서 제한되지 않는다. 예를 들어, 감압 기구(213)는 감압 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 내부 온도가 임계값에 도달하면 용융될 수 있도록 구성된 온도 감응형 감압 기구이며, 및/또는 감압 기구(213)는 감압 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 내부 기압이 상승할 때 파열될 수 있도록 구성된 압력 감응형 감압 기구일 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 배터리(10)의 분해도에서, 배터리(10)는 복수의 배터리 셀(20)을 포함하며, 배터리(10)의 각 구성요소에 대한 설명은 전술한 실시예를 참조할 수 있으며, 여기서는 설명의 편의를 위해 생략한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 열전도 장치(13)에는 감압 기구(213)와 대향되게 설치되는 홈(134)이 설치되고, 홈(134)의 바닥벽은 열전도 장치(13)의 다른 영역보다 얇고 약해 배출물에 의해 쉽게 손상된다. 따라서, 배출물은 홈(134)의 바닥벽을 손상시켜, 열전도 장치(13)의 냉각 매체를 열전도 장치(13)의 내부로부터 배출되게 할 수 있다. 홈(134)의 개구는 벽(21a)을 향할 수 있다. 홈(134)의 개구는 또한 벽(21a)으로부터 멀어지는 방향을 향할 수 있고, 이 때 홈(134)의 바닥벽은 동일하게 배출물에 의해 쉽게 손상된다. 열전도 장치(13)는 냉각 매체의 유로를 형성하기 위해 열전도 재료로 제조될 수 있다. 냉각 매체는 유로를 흐르고, 또한 열전도성 재료를 통해 열을 전도하여 배터리 셀(20)을 냉각시킨다.
이하에서는 감압 기구(213)와 열전도 장치(13)의 협력을 바탕으로 본 출원의 실시예의 열폭주 감지 방법을 설명하며, 구체적으로 설명되지 않은 부분은 전술한 실시예를 참조할 수 있다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 열폭주 감지 방법의 개략적인 흐름도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 열폭주 검출 방법(700)은 다음을 포함한다:
단계 710에서, 배터리의 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터를 획득한다.
단계 720에서, 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족하는 경우, 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정한다.
배터리에서 열폭주가 발생하면 배터리의 열전도 장치가 손상되어 그 안에 수용된 냉각 매체의 파라미터가 변경된다. 따라서 냉각 매체의 파라미터에 따라 배터리의 열폭주의 발생을 효과적으로 감지할 수 있다.
또한, 단계 720에서 배터리에 열폭주가 있다고 결정되면, 배터리의 열폭주를 나타내는 표시 신호를 VCU에 출력할 수 있다.
도 7에 도시된 방법(700)은 BMS에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 그림 8과 같이 BMS는 열관리 시스템에서 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터를 획득하는 책임이 있으며, 또한 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터가 기설정 조건을 충족할 때 배터리의 열폭주를 결정한다. BMS가 배터리에 열폭주가 있다고 결정하면, VCU에 배터리에 열폭주가 있음을 나타내는 표시 신호를 출력한다. VCU는 표시 신호를 수신한 후 경보 신호를 보낸다. 경보 신호는 예를 들어 음성 신호 또는 광 신호일 수 있다.
본 출원의 실시예에서, 냉각 시스템과 같은 열관리 시스템을 이용하여 배터리에 대한 열관리를 수행한다. 가능한 구현에서 열관리 시스템에는 냉각판 또는 액체 냉각판, 저장 탱크, 전자식 워터 펌프, 냉각기, 센서 등과 같은 열전도 장치가 포함된다.
여기서, 열전도 장치는 배터리를 둘러싸는 방열 관로 즉 유로일 수 있으며, 열전도 장치는 배터리 셀 상의 감압 기구와 함께 사용된다. 배터리 셀에 열폭주가 있으면, 배터리 셀의 감압 기구는 내부 압력을 방출하여 열전도 장치를 순간적으로(보통 1초 미만) 뚫을 수 있으므로 열전도 장치의 냉각 매체가 내부에서 유출될 수 있다. 저장 탱크는 냉각 매체를 저장하기 위한 열전도 장치와 연통된다. 전자식 워터 펌프는 전기 구동을 통해 펌프 미는 힘을 조정하여 열전도 장치 등에서 냉각 매체의 유속을 조정하는 데 사용된다. 냉각기는 방열 및 냉각의 목적을 달성하기 위해 열전도 장치의 냉각 매체의 열을 흡수하는 공조 시스템의 냉매를 채택한다.
이 실시예에서, 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터는 예를 들어 냉각 매체의 압력, 냉각 매체의 유량, 냉각 매체의 액면 높이, 및 냉각 매체의 온도 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
배터리 셀의 열폭주가 열전도 장치에 손상을 일으키면, 열전도 장치의 냉각 매체는 중력의 작용으로 인해 열전도 장치의 손상된 부분에서 흘러나오고, 저장 탱크에 저장된 냉각 매체의 액면 높이는 크게 떨어지거나 0에 도달한다; 냉각 매체의 소실로 인해 냉각 매체의 유량도 감소하고; 냉각 매체의 압력도 변하며, 예를 들어 워터 펌프에서 생성된 압력에서 중력에 의해 생성된 압력으로 감소하며; 또한 배터리 셀의 열폭주로 인해 발생된 열이 냉각 매체에 흡수되기 때문에 냉각 매체의 온도가 어느 정도 상승한다.
열전도 장치가 손상되면, 냉각 매체의 파라미터의 변화, 특히 냉각 매체의 압력, 유량 및 액면 높이의 변화가 민감하다. 따라서 냉각 매체의 파라미터를 사용하여 배터리의 열폭주를 정확하게 감지할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 배터리에서 열폭주가 발생하면, 냉각 매체의 압력과 유량이 급격히 떨어지고, 압력은 약 0.05 MPa에서 0 MPa로 떨어지고, 유량은 약 1L/min에서 0MPa로 떨어진다.
단계 720에서, 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족하는 것은, 예를 들어 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터는 다음의 기설정된 조건 중 어느 하나를 충족하는 것을 포함할 수 있다: 파라미터 값이 해당 임계값에 도달, 파라미터 값의 변화량이 해당 임계값에 도달, 및 파라미터 값이 소실.
이 실시예에서, 냉각 매체의 파라미터 값이 특정 임계값에 도달하거나, 파라미터 값의 변화량이 특정 임계값에 도달하거나, 파라미터 값이 소실되면, 열폭주의 발생 여부를 판단하는 조건으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 냉각 매체의 압력이 기설정 조건을 충족하는 것은: 냉각 매체의 압력이 제1 압력 임계값으로 떨어지거나, 냉각 매체의 압력의 변화량이 제2 압력 임계값을 초과하거나, 또는 냉각 매체의 압력의 데이터가 소실되는 것을 포함한다.
배터리에 열폭주가 발생하면, 열전도 장치의 파손으로 냉각 매체가 일시적으로 축적되어 냉각 매체의 압력이 순간적으로 상승하지만 점차적으로 0으로 감소한다. 그러나 이 변화는 여전히 압력 센서에 의해 감지될 수 있고 압력 센서에 의해 감지된 냉각 매체의 압력의 변화량이 제2 압력 임계값을 초과하거나, 또는 감지된 냉각 매체의 압력이 제1 압력 임계값으로 감소하면, 배터리 열폭주가 발생했다고 결정할 수 있다.
다른 예를 들어, 냉각 매체의 유량이 기설정 조건을 충족하는 것은: 냉각 매체의 유량이 제1 유량 임계값으로 떨어지거나, 냉각 매체의 유량의 변화량이 제2 유량 임계값을 초과하거나, 또는 냉각 매체의 유량의 데이터가 소실되는 것을 포함한다.
다른 예를 들어, 냉각 매체의 액면 높이가 기설정된 조건을 충족하는 것은: 냉각 매체의 액면 높이가 제1 높이 임계값으로 떨어지거나, 냉각 매체의 액면 높이의 변화량이 제2 높이 임계값을 초과하거나, 또는 냉각 매체의 액면 높이의 데이터가 소실되는 것을 포함한다.
다른 예를 들어, 열전도 장치의 출력 포트에서 냉각 매체의 온도가 기설정 조건을 충족하는 것은: 냉각 매체의 온도가 제1 온도 임계값까지 상승하거나, 냉각 매체의 온도의 변화량이 제2 온도 임계값을 초과하거나, 또는 냉각 매체의 온도의 데이터가 소실되는 것을 포함한다.
냉각 매체의 파라미터의 크기 및/또는 파라미터의 변화량과 해당 임계값 간의 크기 관계를 비교함으로써 배터리에 열폭주가 발생했는지 결정하는 것이 편리하다. 실제 적용에서 다양한 파라미터의 변동 법칙과 변동 속도를 기반으로 적절한 조건을 사용하여 배터리에 열폭주가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 열전도 장치가 손상되어 냉각 매체가 열전도 장치 내부에서 유출되면, 파라미터를 감지하는 센서가 손상되어 파라미터 값이 소실될 수 있다. 따라서 냉각 매체의 압력, 액면 높이 및 유량이 갑자기 0이 되는 등 이 파라미터의 파라미터 값이 소실되면, 배터리에 열폭주가 있다고 판단할 수도 있다.
냉각 매체의 파라미터의 변화량을 감지하기 위해 파라미터의 누적 변화량이 해당 임계값에 도달했다고 판단될 때 배터리의 열폭주가 발생했다고 결정할 수 있다. 예를 들어, 파라미터의 증가량 또는 감소량이 해당 임계값에 도달하면 배터리에 열폭주가 발생했다고 결정한다; 또한, 기설정된 시간 내 파라미터의 변화량이 해당 임계값에 도달했다고 판단되면 배터리의 열폭주가 발생했다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 기설정된 시간 내에 파라미터의 상승량 또는 감소량이 해당 임계값에 도달하면 배터리에 열폭주가 발생했다고 결정한다.
냉각 매체의 각 파라미터는 열폭주 감지의 견고성을 향상시키기 위해 개별적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 냉각 매체의 압력이 해당 기설정 조건을 충족하고, 또한 냉각 매체의 액면이 해당 기설정 조건을 충족하는 경우, 배터리에서 열폭주가 발생했다고 결정하고; 다른 예를 들어, 냉각 매체의 압력이 해당 기설정 조건을 충족하고, 또한 냉각 매체의 유량이 해당 기설정 조건을 충족하는 경우, 배터리에서 열폭주가 발생한 것으로 결정한다; 다른 예를 들어, 냉각 매체의 액면 높이가 해당 기설정 조건을 충족하고, 또한 냉각 매체의 유량이 해당 기설정 조건을 충족하는 경우, 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하고; 다른 예를 들어, 냉각 매체의 압력, 액면 높이 및 유량이 모두 해당 기설정 조건을 충족하는 경우 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정한다.
또한, 냉각 매체의 전술한 파라미터는 배터리 셀의 압력 및 온도와 같은 파라미터와 조합하여 사용할 수도 있다. BMS는 일반적으로 배터리 셀의 압력과 온도를 감지하여 배터리를 관리하므로, 냉각 매체의 전술한 파라미터에 따라 배터리의 열폭주 여부를 판단할 때 배터리 셀의 압력과 온도를 고려할 수도 있다. 예를 들어, 냉각 매체의 전술한 파라미터 중 하나 이상이 해당 조건에 도달하고, 또한 배터리 셀의 압력 및/또는 온도가 해당 조건에 도달하면 배터리에서 열폭주가 발생한 것으로 결정한다.
냉각 매체의 압력, 액면 높이, 유량 및 온도와 같은 파라미터는 열관리 시스템에 설정된 센서로 감지할 수 있다. 배터리에 있는 배터리 셀의 열폭주가 발생했는지 여부를 감지하기 위해 각 배터리 셀에 센서를 모두 장착할 필요가 없으므로 이 방안을 사용하면 비용이 증가하지 않는다.
예를 들어, 방법(700)에서, 냉각 매체의 압력은 압력 센서로부터 획득될 수 있다. 여기서, 압력 센서는 열전도 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고 또한 냉각 매체의 압력을 감지하는 데 사용된다.
열전달 장치의 입력 포트 및 출력 포트는 냉각 매체의 입력 및 출력에 사용되며, 압력 센서를 열전달 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치하여 설치 위치의 편의성을 보장할 뿐만 아니라, 또한 냉각 매체의 압력 변화를 더 쉽게 감지할 수 있다.
다른 예로서, 방법(700)에서, 냉각 매체의 유량은 유량 센서로부터 획득될 수 있다. 그 중 유량 센서는 열전도 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되며, 유량 센서는 냉각 매체의 유량을 감지하는 데 사용된다.
유량 센서를 열전도 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치하면 설치 위치의 편의성을 보장할 뿐만 아니라 냉각 매체의 유량 변화를 더 쉽게 감지할 수 있다.
다른 예로서, 방법(700)에서, 냉각 매체의 액면 높이는 액면 높이 센서로부터 획득될 수 있다. 그 중 액면 높이 센서는 냉각 매체를 저장하는 저장 탱크에 설치되고, 액면 높이 센서는 저장 탱크에 저장된 냉각 매체의 액면 높이를 감지하는 데 사용된다.
냉각 매체는 저장 탱크에 저장되고, 저장 탱크는 열전도 장치의 입력 포트와 연통되며, 배터리의 열폭주로 인해 열전달 장치의 냉각 매체가 열전달 장치 내부에서 배출되는 경우, 열전도 장치의 액면 높이와 비교하여 저장 탱크의 액면 높이의 변화가 더 민감하므로, 유량 센서를 저장 탱크에 설치하면 냉각 매체의 액면 높이의 변화를 보다 정확하게 감지할 수 있으며, 또한 저장 탱크에 액면 높이 센서를 설치하기가 더 쉽다.
다른 예로서, 방법(700)에서, 냉각 매체의 온도는 온도 센서로부터 획득될 수 있다. 그 중 온도 센서는 열전도 장치의 출력 포트에 설치되고, 온도 센서는 열전도 장치의 출력 포트에서 냉각 매체의 온도를 감지하는 데 사용된다.
위에서 설명한 압력 센서, 액면 높이 센서, 유량 센서 및 온도 센서의 위치는 예시일 뿐이며, 본 출원의 실시예는 센서의 설치 위치를 제한하지 않으며, 실제 적용에서 센서는 다른 위치에 설정될 수도 있다.
더욱이, 본 출원의 실시예에서, 하나의 센서를 설정하거나 복수의 센서를 설정하여 열폭주 감지의 정확도를 높일 수 있다. 예를 들어, 2개의 압력 센서를 열전도 장치의 입력 포트와 출력 포트에 각각 설치할 수 있으며, 또한 그 중 적어도 하나의 압력 센서에 의해 출력된 파라미터 값에 따라 배터리에 열폭주가 발생했는지 여부를 결정한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예는 BMS를 더 제공하며, BMS(1000)는 배터리에 적용되고, 배터리는 열전도 장치를 포함한다. 여기서, 열전도 장치에는 냉각 매체가 수용되고, 냉각 매체는 배터리를 냉각시키는 데 사용된다. 배터리에 열폭주가 발생하면 열전도 소자가 파괴되어 내부의 냉각 매체가 열전도 소자 내부에서 방출될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, BMS(1000)는 다음을 포함한다:
획득 유닛(1010)은 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터를 획득하도록 구성된다.
처리 유닛(1020)은 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족할 때, 배터리에서 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성된다.
배터리에서 열폭주가 발생하면 배터리의 열전도 장치가 손상되어 그 안에 수용된 냉각 매체의 파라미터가 변경된다. 따라서 냉각 매체의 파라미터에 따라 배터리의 열폭주의 발생을 효과적으로 감지할 수 있다.
가능한 구현 방식에서, 획득 유닛에 의해 획득된 적어도 하나의 파라미터는 냉각 매체의 압력, 냉각 매체의 유량, 냉각 매체의 액면 높이 및 냉각 매체의 온도 파라미터 중 적어도 하나를 포함한다.
가능한 실현 방식에서, 적어도 하나의 파라미터가 기설정 조건을 충족하는 것은, 적어도 하나의 파라미터가 다음 기설정 조건 중 어느 하나를 충족하는 것을 포함한다: 파라미터 값이 해당 임계값에 도달, 파라미터 값의 변화량이 해당 임계값에 도달, 및 파라미터 값이 소실.
가능한 구현 방식에서, 적어도 하나의 파라미터는 냉각 매체의 압력을 포함하고, 여기서 처리 유닛(1020)은 구체적으로 냉각 매체의 압력이 제1 압력 임계값으로 떨어지거나, 냉각 매체의 압력의 변화량이 제2 압력 임계값을 초과하거나, 또는 냉각 매체의 압력의 데이터가 소실된 경우, 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 획득 유닛은 또한 압력 센서로부터 냉각 매체의 압력을 획득하도록 구성되며, 여기서, 압력 센서는 열전도 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고, 압력 센서는 냉각 매체의 압력을 감지하는 데 사용된다.
가능한 구현 방식에서, 적어도 하나의 파라미터는 냉각 매체의 유량을 포함하고, 여기서 처리 유닛(1020)은 구체적으로 냉각 매체의 유량이 제1유량 임계값으로 떨어지거나, 냉각 매체의 유량의 변화량이 제2유량 임계값을 초과하거나, 또는 냉각 매체의 유량의 데이터가 소실된 경우, 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 획득 유닛은 또한 유량 센서로부터 냉각 매체의 유량을 획득하도록 구성되고, 여기서, 유량 센서는 열전도 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고, 유량 센서는 냉각 매체의 유량을 감지하는 데 사용된다.
가능한 구현 방식에서, 적어도 하나의 파라미터는 냉각 매체의 액면 높이를 포함하고, 여기서 처리 유닛(1020)은 구체적으로 냉각 매체의 액면 높이가 제1 높이 임계값으로 떨어지거나, 냉각 매체의 액면 높이 변화량이 제2 높이 임계값을 초과하거나, 또는 냉각 매체의 액면 높이의 데이터가 소실되면 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 획득 유닛은 또한 액면 높이 센서로부터 냉각 매체의 액면 높이를 획득하도록 구성되며, 여기서 액면 높이 센서는 냉각 매체를 저장하기 위한 저장 탱크에 설치되고, 액면 높이 센서는 저장 탱크에 저장된 냉각 매체의 액면 높이를 감지하는 데 사용된다.
가능한 구현 방식에서, 적어도 하나의 파라미터는 냉각 매체의 온도를 포함하고, 여기서 처리 유닛(1020)은 구체적으로 냉각 매체의 온도가 제1 온도 임계값까지 상승하거나, 냉각 매체의 온도의 변화량이 제2 온도 임계값을 초과하거나, 또는 냉각 매체의 온도 데이터가 소실되는 경우, 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 획득 유닛은 또한 온도 센서로부터 냉각 매체의 온도를 획득하도록 구성되고, 여기서 온도 센서는 열전도 장치의 출력 포트에 설치되고, 온도 센서는 열전도 장치의 출력 포트에서 냉각 매체의 온도를 감지하는 데 사용된다.
가능한 구현 방식에서, 처리 유닛(1020)은 또한 배터리에 열폭주가 발생한 것을 나타내기 위해 차량 제어기에 표시 신호를 출력하도록 구성된다.
BMS(1000)가 열폭주 감지를 수행하는 구체적인 방법 및 유익한 효과는 방법 실시예의 관련 설명을 참조할 수 있으므로, 간결함을 위해 더 이상 설명하지 않는다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예는 메모리(1110) 및 프로세서(1120)를 포함하는 열폭주 감지 장치(1100)를 추가로 제공하며, 여기서 메모리(1110)는 명령어를 저장하는 데 사용되고 프로세서(1120)는 명령어를 읽고 명령어에 기초하여 전술한 방법을 실행하는데 사용된다.
본 출원의 실시예는 또한 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 판독 가능 저장 매체를 제공하며, 컴퓨터 프로그램은 전술한 방법을 실행하는데 사용된다.
본 출원의 실시예는 또한 적어도 하나의 배터리 셀 및 도 5에 도시된 배터리 관리 시스템 BMS(500)를 포함하는 배터리를 제공한다. 여기서, 배터리 셀은 예를 들어 전술한 도면 중의 배터리 셀(20)일 수 있다.
본 출원의 실시예는 또한 차량을 제공하며, 차량은 배터리 및 차량 제어 시스템을 포함하고, 차량 제어 시스템은 배터리의 BMS에서 보낸 배터리에 열폭주가 발생한 것을 나타내는 표시 신호를 수신하도록 구성된다. 차량은 예를 들어 전술한 도면 중의 차량(1)일 수 있다.
가능한 구현 방식에서, 차량 제어 시스템은 또한 표시 신호에 따라 경보 신호를 발송하도록 구성된다.
가능한 구현 방식에서, 경보 신호는 광 신호 또는 음성 신호이다.
달리 정의되지 않는 한, 본 출원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 분야의 기술자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다; 본 출원의 상세한 설명 부분에서 사용한 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니다; 본 출원의 상세한 설명, 청구 범위 및 첨부 도면의 설명에서 용어 "포함", "구비" 및 이들의 임의적인 변형은 비배타적 포함을 포함하기 위한 것이다. 본 출원의 상세한 설명, 청구 범위 및 첨부 도면에서, 용어 "제1", "제2" 등은 단지 서로 다른 대상을 구별하기 위해 사용된 것으로, 특정 순서 또는 주종 관계를 설명하기 위함이 아니다.
본 출원에서 언급된 "실시예"는 실시예를 결합하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에서 이 문구의 출현이 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 다른 실시예와 상호 배타적인 별도의 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것도 아니다. 본 분야의 기술자는 본 출원에 설명된 실시예가 다른 실시예와 결합될 수 있다는 것을 명시적으로 그리고 묵시적으로 이해한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 연관된 개체를 설명하기 위한 연관 관계일 뿐이며, 3 유형의 관계가 존재하는 것을 표시할 수 있다. 예를 들어, A 및/또는 B는: A가 단독으로 존재하고, A와 B가 동시에 존재하고, B가 단독으로 존재하는 3가지 경우를 표시할 수 있다. 또한 본 명세서에서 "/" 문자는 일반적으로 전후의 관련 개체가 "또는" 관계임을 나타낸다.
본 출원에 나타나는, "복수"라는 용어는 2개 이상(2개 포함)을 의미하고, 유사하게 "복수 그룹"은 2개 이상의 그룹(2개 그룹 포함)을 의미하고, "복수 시트"는 2개 시트 이상(2개 시트 포함)을 의미한다.
위의 실시예는 본 출원의 기술 방안을 설명하기 위해 사용된 것일 뿐, 이를 제한하기 위한 것은 아니다. 본 출원이 전술한 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 본 분야의 기술자는 여전히 전술한 실시예에서 설명된 기술 방안을 수정하거나 일부 기술 특징에 대해 동등한 대체를 수행할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
1-차량; 10-배터리; 20-배터리 셀; 13-열전도 장치; 134-홈; 21a-벽; 22-전극 조립체; 23-연결 부재; 211-하우징; 212-커버판; 213-감압 기구; 214-전극 단자.

Claims (26)

  1. 열폭주 감지 방법에 있어서, 상기 방법은:
    배터리의 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터를 획득하는 것을 포함하고, 상기 배터리는 열전도 장치를 포함하고, 상기 열전도 장치에는 상기 냉각 매체가 수용되며;
    상기 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족하는 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는: 상기 냉각 매체의 압력, 상기 냉각 매체의 유량, 상기 냉각 매체의 액면 높이, 및 상기 냉각 매체의 온도 중 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족하는 것은:
    상기 적어도 하나의 파라미터가: 파라미터 값이 해당 임계값에 도달, 파라미터 값의 변화량이 해당 임계값에 도달, 및 파라미터 값이 소실 중 어느 하나 조건을 충족하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 압력을 포함하며, 여기서, 상기 냉각 매체의 압력이 기설정 조건을 충족하는 것은: 상기 냉각 매체의 압력이 제1 압력 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 압력의 변화량이 제2 압력 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 압력의 데이터가 소실되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 방법은 또한:
    압력 센서로부터 상기 냉각 매체의 압력을 획득하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 압력 센서는 상기 열전도성 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고, 상기 압력 센서는 상기 냉각 매체의 압력을 감지하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 유량을 포함하며, 상기 냉각 매체의 유량이 기설정 조건을 충족하는 것은:
    상기 냉각 매체의 유량이 제1 유량 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 유량의 변화량이 제2 유량 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 유량의 데이터가 소실되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 방법은 또한:
    유량 센서로부터 상기 냉각 매체의 유량을 획득하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 유량 센서는 상기 열전도성 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고, 상기 유량 센서는 상기 냉각 매체의 유량을 감지하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  8. 청구항 2 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 액면 높이를 포함하며, 상기 냉각 매체의 액면 높이가 기설정된 조건을 충족하는 것은:
    상기 냉각 매체의 액면 높이가 제1 높이 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 액면 높이의 변화량이 제2 높이 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 액면 높이의 데이터가 소실되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 방법은 또한:
    액면 높이 센서로부터 상기 냉각 매체의 액면 높이를 획득하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 액면 높이 센서는 상기 냉각 매체를 저장하는 저장 탱크에 설치되고, 상기 액면 높이 센서는 상기 저장 탱크에 저장된 상기 냉각 매체의 액면 높이를 감지하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  10. 청구항 2 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 온도를 포함하며, 상기 냉각 매체의 온도가 기설정 조건을 충족하는 것은:
    상기 냉각 매체의 온도가 제1 온도 임계값까지 상승하거나, 상기 냉각 매체의 온도의 변화량이 제2 온도 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 온도의 데이터가 소실되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 방법은 또한:
    온도 센서로부터 상기 냉각 매체의 온도를 획득하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 온도 센서는 상기 열전도성 장치의 출력 포트에 설치되고, 상기 온도 센서는 상기 열전도성 장치의 출력 포트에서 상기 냉각 매체의 온도를 감지하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 또한:
    상기 배터리에 열폭주가 발생한 것을 나타내는 표시 신호를 차량 제어기에 출력하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열폭주 감지 방법.
  13. 배터리 관리 시스템에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템은 획득 유닛 및 처리 유닛을 포함하며;
    상기 획득 유닛은 배터리의 냉각 매체의 적어도 하나의 파라미터를 획득하도록 구성되고, 상기 배터리는 열전도 장치를 포함하고, 상기 열전도 장치에는 상기 냉각 매체가 수용되며;
    상기 처리 유닛은 상기 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족할 때, 상기 배터리에서 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 획득 유닛에 의해 획득된 상기 적어도 하나의 파라미터는:
    상기 냉각 매체의 압력, 상기 냉각 매체의 유량, 상기 냉각 매체의 액면 높이, 및 상기 냉각 매체의 온도 중 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터가 기설정된 조건을 충족하는 것은:
    상기 적어도 하나의 파라미터가: 파라미터 값이 해당 임계값에 도달, 파라미터 값의 변화량이 해당 임계값에 도달, 및 파라미터 값이 소실 중 어느 하나의 조건을 충족하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 압력을 포함하고, 여기서 상기 처리 유닛은 구체적으로:
    상기 냉각 매체의 압력이 제1 압력 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 압력의 변화량이 제2 압력 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 압력의 데이터가 소실된 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 획득 유닛은 또한:
    압력 센서로부터 상기 냉각 매체의 압력을 획득하도록 구성되며, 여기서, 상기 압력 센서는 상기 열전도 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고, 상기 압력 센서는 상기 냉각 매체의 압력을 감지하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  18. 청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 유량을 포함하고, 여기서 상기 처리 유닛은 구체적으로:
    상기 냉각 매체의 유량이 제1유량 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 유량의 변화량이 제2유량 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 유량의 데이터가 소실된 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 획득 유닛은 또한:
    유량 센서로부터 상기 냉각 매체의 유량을 획득하도록 구성되고, 여기서, 상기 유량 센서는 상기 열전도 장치의 입력 포트 또는 출력 포트에 설치되고, 상기 유량 센서는 상기 냉각 매체의 유량을 감지하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  20. 청구항 14 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 액면 높이를 포함하고, 여기서 상기 처리 유닛은 구체적으로:
    상기 냉각 매체의 액면 높이가 제1 높이 임계값으로 떨어지거나, 상기 냉각 매체의 액면 높이의 변화량이 제2 높이 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 액면 높이의 데이터가 소실된 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 획득 유닛은 또한:
    액면 높이 센서로부터 상기 냉각 매체의 액면 높이를 획득하도록 구성되며, 여기서 상기 액면 높이 센서는 상기 냉각 매체를 저장하는 저장 탱크에 설치되고, 상기 액면 높이 센서는 상기 저장 탱크에 저장된 상기 냉각 매체의 액면 높이를 감지하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  22. 청구항 14 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 냉각 매체의 온도를 포함하고, 여기서 상기 처리 유닛은 구체적으로:
    상기 냉각 매체의 온도가 제1 온도 임계값까지 상승하거나, 상기 냉각 매체의 온도의 변화량이 제2 온도 임계값을 초과하거나, 또는 상기 냉각 매체의 온도의 데이터가 소실된 경우, 상기 배터리에 열폭주가 발생한 것으로 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 획득 유닛은 또한:
    온도 센서로부터 상기 냉각 매체의 온도를 획득하도록 구성되고, 여기서 상기 온도 센서는 열전도 장치의 출력 포트에 설치되고, 상기 온도 센서는 상기 열전도 장치의 출력 포트에서 상기 냉각 매체의 온도를 감지하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  24. 청구항 13 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛은 또한:
    상기 배터리에 열폭주가 발생한 것을 나타내는 표시 신호를 차량 제어기에 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  25. 컴퓨터 프로그램을 저장하는데 사용되며, 상기 컴퓨터 프로그램은 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 따른 상기 방법을 수행하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는, 판독 가능 저장 매체.
  26. 적어도 하나의 배터리 셀; 및,
    청구항 13 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 관리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리.
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