KR20220109745A - 배터리 팩, 배터리 장치 및 전해액 누설 검출 방법 - Google Patents

배터리 팩, 배터리 장치 및 전해액 누설 검출 방법 Download PDF

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Abstract

배터리 팩에서, 배터리 모니터링 회로가 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈에 연결되어 배터리 모듈을 모니터링한다. 검출 센서는 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 검출하며, 제1 전압을 공급하는 전원과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 저항 및 제2 저항, 그리고 제1 저항에 병렬로 연결되며 배터리 모듈에서 누설되는 전해액에 따라 저항 값이 변하는 가변 저항을 포함한다. 검출 센서는 제1 저항과 제2 저항의 접점의 전압을 감지 전압으로서 배터리 모니터링 회로의 입력 단자로 전달한다.

Description

배터리 팩, 배터리 장치 및 전해액 누설 검출 방법{BATTERY PACK, battery APPARTUS and method for DETECTING electrolyte LEAKAGE}
아래에서 설명하는 기술은 배터리 팩, 배터리 장치 및 전해액 누설 검출 방법에 관한 것이다.
전기 자동차 또는 하이브리드 자동차는 주로 배터리를 전원으로 이용하여 모터를 구동함으로써 동력을 얻는 차량으로서, 내연 자동차의 공해 및 에너지 문제를 해결할 수 있는 대안이라는 점에서 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 충전이 가능한 배터리는 차량 이외에 다양한 외부 장치에서 사용되고 있다.
배터리는 복수의 배터리 셀이 연결되어 있는 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩의 형태로 제공된다. 배터리 팩의 하부 케이스는 외부 장치, 예를 들면 차량의 섀시(chassis)와 연결되는 구조를 가진다. 이 경우, 배터리 팩의 배터리 셀에서 전해액이 누설되면, 누설된 전해액에 의해 배터리 셀과 배터리 팩의 하부 케이스가 연결되는 경로가 발생하여서 전열이 파괴될 수 있다. 절연 파괴로 인해, 배터리 팩에서 화재가 발생하거나 차량에서 낮은 전압을 사용하는 부품이 파괴될 수도 있다. 따라서, 배터리 팩 내부의 전해액 누설을 감지할 필요가 있다.
본 발명의 어떤 실시예는 배터리 팩 내부의 전해액 누설을 감지할 수 있는 배터리 팩, 배터리 장치 및 전해액 누설 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 배터리 모니터링 회로, 그리고 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 검출하는 검출 센서를 포함하는 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 모니터링 회로는 상기 배터리 모듈에 연결되어 있으며, 상기 배터리 모듈을 모니터링하는 배터리 모니터링한다. 상기 검출 센서는, 제1 전압을 공급하는 전원과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 저항 및 제2 저항, 그리고 상기 제1 저항에 병렬로 연결되며 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액에 따라 저항 값이 변하는 가변 저항을 포함하며, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 접점의 전압을 감지 전압으로서 상기 배터리 모니터링 회로의 입력 단자로 전달한다.
어떤 실시예에서, 상기 배터리 모니터링 회로는 액티브 모드에서 상기 배터리 모듈을 모니터링할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 배터리 팩은, 상기 감지 전압이 임계 전압보다 높은 경우에, 상기 배터리 모니터링 회로를 상기 액티브 모드로 전환하기 위한 펄스 신호를 생성하여 출력 단자로 출력하는 펄스 생성기, 그리고 상기 배터리 모니터링 회로의 셧다운 모드에서 상기 펄스 신호를 상기 배터리 모니터링 회로의 수신 단자로 전달하고, 상기 액티브 모드에서 상기 펄스 신호의 상기 배터리 모니터링 회로의 수신 단자로의 전달을 차단하는 전달 회로를 더 포함할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 전달 회로는 상기 펄스 생성기의 출력 단자와 접지단 사이에 연결되어 있는 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 액티브 모드에서 상기 배터리 모니터링 회로의 전원 단자에 제2 전압이 공급되고, 상기 트랜지스터는 상기 제2 전압에 응답하여 턴온될 수 있다. 상기 셧다운 모드에서 상기 배터리 모니터링 회로의 전원 단자에 상기 제2 전압의 공급이 차단되고, 상기 트랜지스터는 상기 제2 전압의 차단에 응답하여 턴오프될 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 전달 회로는 상기 트랜지스터의 제1 단자와 상기 배터리 모니터링 회로의 수신 단자 사이에 연결되어 있는 다이오드를 더 포함하고, 상기 트랜지스터의 제2 단자는 상기 접지단에 연결될 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 전달 회로는 상기 펄스 생성기의 출력 단자와 상기 트랜지스터의 제1 단자 사이에 연결되어 있는 제3 저항을 더 포함할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 배터리 팩은 상기 배터리 모듈의 전압으로부터 상기 제1 전압을 생성하는 전압 레귤레이터를 더 포함할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 감지 전압이 기준 전압보다 높은 경우, 상기 배터리 모듈에서의 전해액 누설로 진단될 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 배터리 팩은, 상기 배터리 팩의 하부 케이스, 그리고 상기 하부 케이스 위에 형성되며, 상기 배터리 모듈의 하부에 형성되고, 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 모으며, 상기 검출 센서가 부착되어 있는 하부 커버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 배터리 모니터링 회로, 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 검출하는 검출 센서, 그리고 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 장치가 제공된다. 상기 배터리 모니터링 회로는 상기 배터리 모듈에 연결되어 있으며, 상기 배터리 모듈을 모니터링한다. 상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 모니터링 회로를 관리하며, 상기 배터리 모니터링 회로로부터 정보를 수신하여 전해액의 누설을 진단한다. 상기 검출 센서는 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액에 따라 저항 값이 변하는 가변 저항을 포함하며, 상기 가변 저항의 저항 값에 기초해서 결정되는 감지 전압을 상기 배터리 모니터링 회로의 입력 단자로 전달한다.
어떤 실시예에서, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 모니터링 회로로부터 전달되는 정보에 기초해서 상기 감지 전압이 기준 전압보다 높다고 판단한 경우에 상기 배터리 모듈에서 전해액이 누설되는 것으로 진단할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 검출 센서는 제1 전압을 공급하는 전원과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 가변 저항은 상기 제1 저항에 병렬로 연결되고, 상기 검출 센서는 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 접점의 전압을 상기 감지 전압으로 출력할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 배터리 장치는, 상기 배터리 모니터링 회로의 셧다운 모드에서 상기 검출 센서가 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 검출하는 경우, 상기 배터리 모니터링 회로의 수신 단자에 펄스 신호를 전달하는 펄스 생성기를 더 포함할 수 있다. 상기 배터리 모니터링 회로는 상기 펄스 신호에 응답하여 상기 액티브 모드로 전환할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 펄스 생성기는 상기 감지 전압이 임계 전압보다 높은 경우 상기 펄스 신호를 생성할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 배터리 장치는, 상기 펄스 생성기의 출력 단자와 접지단 사이에 연결되어 있으며, 상기 배터리 모니터링 회로의 전원 단자에 공급되는 전압에 응답하여 상기 배터리 모니터링 회로의 수신 단자로의 상기 펄스 신호의 전달을 제어하는 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 액티브 모드에서 상기 배터리 모니터링 회로의 전원 단자에 제2 전압이 공급되며, 상기 셧다운 모드에서 상기 배터리 모니터링 회로의 전원 단자에 상기 제2 전압의 공급이 차단될 수 있다. 이 경우, 상기 트랜지스터는 상기 액티브 모드에서 상기 제2 전압에 응답하여 턴온되어 상기 펄스 신호의 전달을 차단하고, 상기 셧다운 모드에서 상기 펄스 신호를 전달하기 위해 상기 제2 전압의 차단에 응답하여 턴오프될 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 배터리 장치는, 상기 배터리 모듈의 하부에 형성되며, 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 모으고, 상기 검출 센서가 부착되어 있는 하부 커버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈을 모니터링하는 배터리 모니터링 회로 및 전해액 누설 검출 센서를 포함하는 배터리 장치의 전해액 누설 검출 방법이 제공된다. 상기 전해액 누설 검출 방법은, 상기 배터리 모니터링 회로가 셧다운 모드인 상태에서 상기 배터리 모듈에서 전해액이 누설되는 경우, 펄스 신호를 생성하는 단계, 상기 펄스 신호에 응답하여 상기 배터리 모니터링 회로를 액티브 모드로 전환하는 단계, 상기 액티브 모드의 상기 배터리 모니터링 회로에서 상기 전해액 누설 검출 센서의 감지 전압을 측정하는 단계, 그리고 상기 감지 전압이 기준 전압보다 높은 경우에, 전해액 누설로 진단하는 단계를 포함한다.
어떤 실시예에서, 상기 전해액 누설 검출 방법은 상기 전해액 누설 검출 센서가 누설되는 전해액에 따라 변하는 저항 값에 기초해서 감지 전압을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 배터리 모니터링 회로의 셧다운 모드인 경우에도 전해액 누설을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 어떤 실시예에 따른 배터리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 전해액 누설 검출 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 어떤 실시예에 따른 전해액 누설 검출 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 배터리 장치의 전해액 누설 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 배터리 팩의 구조의 한 예를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
아래 설명에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.
도면을 참고하여 설명한 흐름도에서, 동작 순서는 변경될 수 있고, 여러 동작들이 병합되거나, 어느 동작이 분할될 수 있고, 특정 동작은 수행되지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 어떤 실시예에 따른 배터리 장치를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 전해액 누설 검출 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 배터리 장치는 배터리 팩(100)과 배터리 관리 시스템(10)을 포함한다. 배터리 팩(100)은 배터리 모듈(110) 및 전해액 누설 검출 회로(120)를 포함한다.
배터리 모듈(110)은 복수의 배터리 셀(도시하지 않음)을 포함한다. 어떤 실시예에서, 배터리 셀은 충전 가능한 전지일 수 있으며, 이러한 배터리 셀은 양극, 음극 및 전해액을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 소정 개수의 배터리 셀이 직렬 또는 병렬로 연결되어 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 도 1에서는 설명의 편의상 하나의 배터리 모듈(110)을 도시하였지만, 배터리 팩(100)은 원하는 전력을 공급하기 위해서 하나 이상의 배터리 모듈(110)을 포함할 수 있다.
전해액 누설 검출 회로(120)는 전해액 누설 검출 센서(121) 및 배터리 모니터링 회로(122)를 포함한다.
전해액 누설 검출 센서(121)는 배터리 모듈(110)에 연결되어 있으며, 배터리 모듈(110)에 포함된 배터리 셀의 전해액 누설을 검출하고, 전해액 누설을 검출하면 배터리 모니터링 회로(122)로 신호를 전달할 수 있다.
배터리 모니터링 회로(122)는 배터리 모듈(110)에 연결되어 있으며, 배터리 셀의 전압을 모니터링한다. 어떤 실시예에서, 배터리 모니터링 회로(122)는 배터리 모듈(110)의 온도를 측정할 수도 있다. 어떤 실시예에서, 배터리 모니터링 회로(130)는 집적 회로(integrated circuit, IC) 형태로 제공될 수 있다. 배터리 모니터링 회로(122)는 전해액 누설 검출 센서(121)로부터 신호를 수신하는 경우, 외부 장치(예를 들면, 차량)로 해당 정보를 전달한다.
배터리 모니터링 회로(122)는 배터리 장치의 배터리 관리 시스템(10)과 통신할 수 있다. 배터리 관리 시스템(10)은 배터리 모니터링 회로(122)로부터 전달되는 데이터(정보)를 수집하여 배터리 팩(100)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(10)은 배터리 모니터링 회로(122)로부터 수집한 정보를 외부 장치(예를 들면, 차량)으로 전달할 수 있다.
도 2을 참고하면, 전해액 누설 검출 장치(200)는 전해액 누설 검출 센서(210) 및 배터리 모니터링 회로(220)를 포함한다. 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 장치(200)는 도 1의 전해액 누설 검출 회로(120)에 해당할 수 있다.
전해액 누설 검출 센서(210)는 소정의 전압(Vs)을 공급하는 전원과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있는 복수의 저항(211, 212)을 포함하며, 저항(211, 212)의 접점의 전압을 감지 전압(Vd)으로 출력한다. 전해액 누설 검출 센서(210)는 저항(211)에 병렬로 연결되는 가변 저항(213)을 더 포함한다. 어떤 실시예에서, 가변 저항(213)은 배터리 모듈(예를 들면, 도 1의 110)에 연결(즉, 부착)되어 있으며, 배터리 셀의 전해액이 누설되지 않는 경우 전류 경로를 형성하지 않고, 배터리 셀의 전해액이 누설되는 경우 누설된 전해액에 의해 전류 경로를 형성할 수 있다.
어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 센서(210)를 통해 전류의 크기를 낮게 설정하기 위해서, 저항(211)의 저항값을 높게 설정할 수 있다. 예를 들면, 1 MΩ 저항을 저항(211)으로 사용할 수 있다. 또한, 누설된 전해액에 의한 가변 저항(213)의 저항값에 기초해서 저항(212)의 저항값이 결정될 수 있다. 예를 들면, 누설된 전해액에 의한 가변 저항(213)이 수십 kΩ인 경우, 43 kΩ 저항을 저항(212)으로 사용할 수 있다.
어떤 실시예에서, 소정의 전압(Vs)을 공급하는 전원은 배터리 모듈(예를 들면, 도 1의 110)의 전압으로부터 생성될 수 있다. 이를 위해, 전해액 누설 검출 장치(200)는 전압 레귤레이터(230)을 더 포함할 수 있다. 전압 레귤레이터(230)는 입력 단자(IN)를 통해 배터리 모듈(110)의 전압(Vm)을 입력받고, 출력 단자(OUT)를 통해 소정의 전압(Vs)을 출력할 수 있다. 전압(Vs)은 예를 들면 5V일 수 있다.
저항(211)의 저항 값을 R1으로, 저항(212)의 저항 값을 R2로, 전해액이 누설된 경우의 가변 저항(213)의 저항 값을 R3로 가정한다. 전해액 누설 검출 센서(210)는 배터리 모듈(110)에서 전해액이 누설되지 않는 경우, 전압(Vs)이 저항(211, 212)에 의해 분압된 전압(Vs*R2/(R1+R2))을 감지 전압(Vd)으로 출력할 수 있다. 전해액 누설 검출 센서(210)는 배터리 모듈(110)에서 전해액이 누설되는 경우, 전압(Vs)이 저항(211)과 가변 저항(213)의 병렬 연결에 의한 합성 저항(Rt=R1*R3/(R1+R3))과 저항(212)에 의해 분압된 전압(Vs*R2/(Rt+R2))을 감지 전압(Vd)으로 출력할 수 있다. 따라서, 전해액이 누설된 경우의 감지 전압(Vd)이 전해액이 누설되지 않은 경우의 감지 전압(Vd)보다 높다. 어떤 실시예에서, 저항(211)의 저항 값을 저항(212)의 저항 값에 비해 상당히 높게 설정한 경우, 전해액이 누설되지 않은 경우의 감지 전압(Vd)은 0V에 가까운 전압일 수 있다. 예를 들면, 전원의 전압(Vs)이 5V이고, 1 MΩ 저항과 43 kΩ 저항을 각각 두 저항(211, 212)로 사용한 경우, 전해액이 누설되지 않은 경우의 감지 전압(Vd)은 대략 0.2V일 수 있다. 반면, 전원의 전압(Vs)이 5V이고, 1 MΩ 저항과 43 kΩ 저항을 각각 두 저항(211, 212)로 사용하고, 전해액이 누설된 경우의 가변 저항(213)의 저항 값이 43 kΩ인 경우, 감지 전압(Vd)은 대략 2.5V일 수 있다.
배터리 모니터링 회로(220)는 전해액 누설 검출 센서(210)의 감지 전압(Vd)에 대응하는 신호를 입력 단자(IN)(예를 들면, 입력 핀)를 통해 수신한다. 어떤 실시예에서, 입력 단자(IN)는 배터리 모니터링 회로(220)에서 모니터링 결과를 수신하기 위해 제공되는 다양한 입력 단자 중 하나일 수 있다. 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 장치(200)는 전해액 누설 검출 센서(210)의 감지 전압(Vd)을 배터리 모니터링 회로(220)에서 수신할 수 있는 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환기(analog to digital converter, ADC)(240)를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 장치(200)는 반대 방향의 전류 경로(즉, 배터리 모니터링 회로(220)의 입력 단자(IN)에서 전해액 누설 검출 센서(210)의 출력 단자로의 전류 경로)를 차단하기 위해서 다이오드(D1)를 더 포함할 수 있다. 다이오드(D1)는 전해액 누설 검출 센서(210)의 출력 단자에 애노드가 연결되고 배터리 모니터링 회로(220)의 입력 단자(IN)에 캐소드가 연결될 수 있다.
배터리 모니터링 회로(210)는 전원 단자(Vcc)(예를 들면, 전원 핀)로 공급되는 소정의 전압(V_BMIC)에 의해 동작할 수 있다. 어떤 실시예에서, 소정의 전압(V_BMIC)은 전해액 누설 검출 센서(210)의 전원 전압(Vs)과 동일한 전압일 수 있다. 또한, 배터리 모니터링 회로(210)는 송신 단자(Tx)(예를 들면, 송신 핀)과 수신 단자(Rx)(예를 들면, 수신 핀)을 통해 배터리 관리 시스템(예를 들면, 도 1의 10)과 통신할 수 있다. 배터리 모니터링 회로(210)는 송신 단자(Tx)와 배터리 관리 시스템(10) 사이에 연결된 송신용 통신선을 통해 모니터링한 데이터를 배터리 관리 시스템(10)으로 송신하고, 수신 단자(Rx)와 배터리 관리 시스템(10) 사이에 연결된 수신용 통신선을 통해 배터리 관리 시스템(10)으로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 어떤 실시예에서, 배터리 모니터링 회로(210)와 배터리 관리 시스템(10) 사이의 통신은 UART(universal asynchronous receiver/transmitter) 통신일 수 있다.
배터리 모니터링 회로(210)는 입력 단자(IN)를 통해 수신한 전해액 누설 검출 센서(210)의 감지 전압(Vd)에 해당하는 정보를 예를 들면 배터리 관리 시스템(10)으로 전달한다. 앞서 설명한 것처럼, 전해액이 누설되지 않는 경우, 전해액 누설 검출 센서(210)의 감지 전압(Vd)은 상당히 낮은 전압(0V에 가까운 전압)이므로, 배터리 관리 시스템(10) 또는 외부 장치(예를 들면, 차량)의 프로세서는 전해액 누설 검출 센서(210)의 감지 전압(Vd)이 기준 전압보다 낮은 전압인 경우에 전해액 누설이 없는 것으로 판단할 수 있다.
반면, 전해액이 누설되는 경우, 전해액 누설 검출 센서(210)의 감지 전압(Vd)은 유의미한 전압(예를 들면, 2.5V 이상의 전압)이므로, 배터리 관리 시스템(10) 또는 외부 장치의 프로세서는 전해액 누설 검출 센서(210)의 감지 전압(Vd)이 기준 전압보다 높은 전압인 경우에 전해액이 누설된 것으로 판단할 수 있다. 이와 같이, 배터리 관리 시스템(10) 또는 외부 장치는 배터리 모니터링 회로(220)의 출력 신호를 통해 배터리 팩에서의 전해액 누설을 감지하고, 보호 동작을 수행할 수 있다. 어떤 실시예에서, 배터리 관리 시스템(10)은 감지 전압(Vd)이 기준 전압보다 낮은 경우, 외부 장치(예를 들면, 차량)로 경고 신호를 전달할 수 있다. 이에 따라, 차량의 운행자는 배터리 팩의 점검을 받을 수 있다.
도 3은 본 발명의 어떤 실시예에 따른 전해액 누설 검출 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, 전해액 누설 검출 장치(300)는 전해액 누설 검출 센서(310) 및 배터리 모니터링 회로(320)를 포함한다. 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 장치(300)는 도 1의 전해액 누설 검출 회로(120)에 해당할 수 있다.
전해액 누설 검출 센서(310)는 소정의 전압(Vs)을 공급하는 전원과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있는 복수의 저항(311, 312)을 포함하며, 저항(311, 312)의 접점의 전압을 감지 전압(Vd)으로 출력한다. 전해액 누설 검출 센서(310)는 저항(311)에 병렬로 연결되는 가변 저항(313)을 더 포함한다. 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 장치(300)는 소정의 전압(Vs)을 생성하는 전압 레귤레이터(330)을 더 포함할 수 있다.
배터리 모니터링 회로(320)는 전해액 누설 검출 센서(310)의 감지 전압(Vd)에 대응하는 신호를 수신한다. 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 장치(300)는 전해액 누설 검출 센서(310)의 감지 전압(Vd)을 배터리 모니터링 회로(320)에서 수신할 수 있는 디지털 신호로 변환하기 위한 ADC(340)를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 장치(300)는 반대 방향의 전류 경로를 차단하기 위한 다이오드(D1)를 더 포함할 수 있다.
어떤 실시예에서, 배터리 모니터링 회로(320)는 배터리 모듈(예를 들면, 도 1의 110)을 모니터링하는 액티브 모드와 배터리 모듈(110)을 모니터링하지 않는 셧다운 모드 중 하나의 모드에 놓일 수 있다. 액티브 모드인 경우, 배터리 모니터링 회로(320)의 전원 단자(Vcc)(예를 들면, 전원 핀)에 소정의 전압(V_BMIC)이 공급되어 배터리 모니터링 회로(320)가 동작할 수 있다. 셧다운 모드인 경우, 배터리 모니터링 회로(320)의 전원 단자(Vcc)에 공급되는 소정의 전압(V_BMIC)이 차단되어 배터리 모니터링 회로(320)는 동작하지 않을 수 있다. 어떤 실시예에서, 소정의 전압(V_BMIC)은 전해액 누설 검출 센서(310)에 공급되는 소정의 전압(Vs)가 동일할 수 있다. 어떤 실시예에서, 배터리 모니터링 회로(320)가 셧다운 모드인 경우에도 전해액 누설을 검출할 수 있도록, 전해액 누설 검출 장치(300)는 펄스 생성기(350)를 더 포함할 수 있다.
펄스 생성기(350)의 입력 단자(IN)로 전해액 누설 검출 센서(310)의 감지 전압(Vd)이 공급된다. 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 센서(310)의 감지 전압(Vd)이 ADC(340)에 의해 변환된 신호가 펄스 생성기(350)의 입력 단자(IN)로 입력될 수 있다. 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 장치(300)는 반대 방향의 전류 경로(즉, 펄스 생성기(350)의 입력 단자(IN)에서 전해액 누설 검출 센서(310)로의 전류 경로)를 차단하기 위한 다이오드(D2)를 더 포함할 수 있다. 다이오드(D2)는 전해액 누설 검출 센서(210)의 출력 단자에 애노드가 연결되고 펄스 생성기(350)의 입력 단자(IN)에 캐소드가 연결될 수 있다.
펄스 생성기(350)의 출력 단자(OUT)과 접지단 사이에 트랜지스터(351)가 연결되어 있다. 즉, 트랜지스터(351)의 제1 단자는 펄스 생성기(350)의 출력 단자(OUT)에 연결되고, 트랜지스터(351)의 제2 단자는 접지단에 연결되어 있다. 또한, 트랜지스터(351)의 제어 단자는 배터리 모니터링 회로(320)의 전원 단자(Vcc)와 동일한 전압을 인가 받는다. 예를 들면, 트랜지스터(351)의 제어 단자는 배터리 모니터링 회로(320)의 전원 단자(Vcc)에 연결될 수 있다. 또한, 트랜지스터(351)의 제1 단자는 배터리 모니터링 회로(320)의 수신 단자(Rx)(예를 들면, 수신 핀)에 연결되어 있다. 어떤 실시예에서, 트랜지스터(351)의 제1 단자는 배터리 모니터링 회로(320)의 수신 단자(Rx)와 배터리 관리 시스템(예를 들면, 도 1의 10) 사이의 수신용 통신선에 연결될 수 있다. 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 장치(300)는 반대 방향의 전류 경로(즉, 수신용 통신선에서 트랜지스터(351)의 제1 단자로의 전류 경로)를 차단하기 위해 다이오드(D3)를 더 포함할 수 있다. 다이오드(D3)는 트랜지스터(351)의 제1 단자에 애노드가 연결되고 배터리 모니터링 회로(320)의 수신 단자(Tx)에 캐소드가 연결될 수 있다. 어떤 실시예에서, 펄스 생성기(350)의 출력 단자(OUT)와 트랜지스터(351)의 제1 단자 사이에 저항(352)이 연결될 수 있다.
트랜지스터(351)는 배터리 모니터링 회로(320)의 전원 단자(Vcc)에 소정의 전압(예를 들면, 5V)이 인가되는 경우 턴온되고, 배터리 모니터링 회로(320)의 전원 단자(Vcc)에 인가되는 전압이 차단되는 경우 턴오프될 수 있다. 어떤 실시예에서, 트랜지스터(351)는 n채널 트랜지스터, 예를 들면 n채널 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)일 수 있다. 이 경우, 트랜지스터(351)의 제1 단자, 제2 단자 및 제어 단자는 각각 드레인, 소스 및 게이트일 수 있다.
액티브 모드의 경우, 전해액 누설 검출 센서(310)와 배터리 모니터링 회로(320)는 도 2를 참고로 하여 설명한 전해액 누설 검출 센서(210) 및 배터리 모니터링 회로(220)와 동일하게 동작하므로, 그 설명을 생략한다. 한편, 액티브 모드에서 배터리 모니터링 회로(320)의 전원 단자(Vcc)에 소정의 전압이 인가되므로, 트랜지스터(351)는 턴온된다. 이에 따라, 다이오드(D3)의 애노드에 0V가 인가되므로, 배터리 모니터링 회로(320)의 수신 단자(Rx)를 통한 통신에 영향을 주지 않을 수 있다.
셧다운 모드의 경우, 배터리 모니터링 회로(320)의 전원 단자(Vcc)에 인가되는 전압이 차단되므로, 트랜지스터(351)는 턴오프된다. 또한, 전해액이 누설되는 경우, 전해액 누설 검출 센서(310)로부터 유의미한 감지 전압(Vd)이 출력되므로, 펄스 생성기(350)는 전해액 누설 검출 센서(310)의 감지 전압(Vd)에 응답하여서 펄스 신호를 생성하여 출력 단자(OUT)로 출력할 수 있다. 즉, 펄스 생성기(350)는 입력 단자(IN)에 입력된 전압이 임계 전압보다 높은 경우 펄스 신호를 생성하여 출력 단자(OUT)로 출력할 수 있다. 이 경우, 트랜지스터(351)가 턴오프되어 있으므로, 펄스 생성기(350)의 펄스 신호는 배터리 모니터링 회로(320)의 수신 단자(Rx)에 인가될 수 있다. 배터리 모니터링 회로(320)는 수신 단자(Rx)에 전달된 펄스 신호에 응답하여서 액티브 모드로 전환할 수 있다. 그러면, 배터리 모니터링 회로(320)는 전해액 누설 검출 센서(310)의 감지 전압(Vd)에 대응하는 정보를 배터리 관리 시스템(10)으로 전달할 수 있다.
어떤 실시예에서, 트랜지스터(351), 저항(352) 및 다이오드(D3)는, 셧다운 모드에서 펄스 생성기(350)의 펄스 신호를 배터리 모니터링 회로(320)의 수신 단자(Rx)로 전달하고 액티브 모드에서 펄스 신호의 전달을 차단하는 전달 회로로 동작할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예에 따르면, 배터리 모니터링 회로(320)가 셧다운 모드인 경우에도 전해액 누설을 검출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 배터리 장치의 전해액 누설 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참고하면, 배터리 팩의 배터리 모니터링 회로가 액티브 모드인 경우(S410), 배터리 모니터링 회로는 전해액 누설에 해당하는 전압을 측정한다(S450). 어떤 실시예에서, 배터리 모니터링 회로는 전해액 누설 검출 센서에서 출력되는 감지 전압을 측정할 수 있다(S450).
배터리 팩의 배터리 모니터링 회로가 셧다운 모드일 때, 배터리 팩 내부에서 전해액의 누설이 발생되는 경우(S420), 배터리 장치는 전해액 누설에 응답하여서 펄스 신호를 생성한다(S430). 배터리 모니터링 회로는 펄스 신호에 응답하여서 액티브 모드로 전환하고(S440), 전해액 누설에 해당하는 전압을 측정한다(S450). 어떤 실시예에서, 전해액 누설 검출 센서에서 출력되는 전해액 누설에 대응하는 감지 전압에 응답하여서, 펄스 생성기가 펄스 신호를 생성하고, 펄스 생성기의 펄스 신호에 응답하여서 배터리 모니터링 회로가 액티브 모드로 전환될 수 있다.
배터리 모니터링 회로에서 측정한 전압이 기준 전압보다 높은 경우(S460), 배터리 장치는 전해액 누설을 진단하고 외부 장치(예를 들면, 차량)으로 경고 신호를 전달할 수 있다(S470). 측정한 전압이 기준 전압보다 높지 않은 경우, 배터리 장치는 전해액 누설이 없는 것으로 진단할 수 있다(S480).
다음, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전해액 누설 검출 방법이 적용될 수 있는 배터리 팩에 대해서 도 5를 참고로 하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 배터리 팩의 구조의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참고하면, 배터리 팩(500)은 하부 케이스(510)와 상부 케이스(도시하지 않음)가 결합되어 형성되며, 그 내부에 배터리 모듈(520)을 내장하고 있다. 도 5에서는 설명의 편의상 배터리 팩(500)이 네 개의 배터리 모듈(520)을 포함하는 것으로 도시하였지만, 배터리 모듈(520)의 개수는 이에 한정되지 않는다. 각 배터리 모듈(510)에는 배터리 모니터링 회로(530)가 연결되어 있다. 배터리 모니터링 회로(530)는 대응하는 배터리 모듈(510)의 배터리 셀 전압, 온도 등을 모니터링할 수 있다.
각 배터리 모듈(520)의 하부에는 하부 커버(540)가 형성될 수 있다. 하부 커버(540)는 대응하는 배터리 모듈(520)에서 누설되는 전해액을 모을 수 있는 형상을 가질 수 있다. 하부 커버(540)에는 전해액 누설 검출 센서(550)가 부착될 수 있다. 전해액 누설 검출 센서(550)는 하부 커버(540)에 모이는 전해액을 센싱하여서 대응하는 전압을 출력할 수 있다.
어떤 실시예에서, 하부 케이스(510) 위에 배터리 팩 내부 커버(560)를 형성할 수 있다. 배터리 팩 내부 커버(560)는 하부 케이스(510)와 하부 커버(540) 사이에 형성될 수 있다. 배터리 팩 내부 커버(560)는 부도체로 형성되어 누설된 전해액에 의해 하부 케이스(510)와 형성될 수 있는 전류 경로를 차단할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (19)

  1. 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈,
    상기 배터리 모듈에 연결되어 있으며, 상기 배터리 모듈을 모니터링하는 배터리 모니터링 회로, 그리고
    상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 검출하는 검출 센서를 포함하며,
    상기 검출 센서는,
    제1 전압을 공급하는 전원과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 저항 및 제2 저항, 그리고
    상기 제1 저항에 병렬로 연결되며, 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액에 따라 저항 값이 변하는 가변 저항을 포함하며,
    상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 접점의 전압을 감지 전압으로서 상기 배터리 모니터링 회로의 입력 단자로 전달하는
    배터리 팩.
  2. 제1항에서,
    상기 배터리 모니터링 회로는 액티브 모드에서 상기 배터리 모듈을 모니터링하는, 배터리 팩.
  3. 제2항에서,
    상기 감지 전압이 임계 전압보다 높은 경우에, 상기 배터리 모니터링 회로를 상기 액티브 모드로 전환하기 위한 펄스 신호를 생성하여 출력 단자로 출력하는 펄스 생성기, 그리고
    상기 배터리 모니터링 회로의 셧다운 모드에서 상기 펄스 신호를 상기 배터리 모니터링 회로의 수신 단자로 전달하고, 상기 액티브 모드에서 상기 펄스 신호의 상기 배터리 모니터링 회로의 수신 단자로의 전달을 차단하는 전달 회로
    를 더 포함하는 배터리 팩.
  4. 제3항에서,
    상기 전달 회로는 상기 펄스 생성기의 출력 단자와 접지단 사이에 연결되어 있는 트랜지스터를 포함하며,
    상기 액티브 모드에서 상기 배터리 모니터링 회로의 전원 단자에 제2 전압이 공급되고, 상기 트랜지스터는 상기 제2 전압에 응답하여 턴온되며,
    상기 셧다운 모드에서 상기 배터리 모니터링 회로의 전원 단자에 상기 제2 전압의 공급이 차단되고, 상기 트랜지스터는 상기 제2 전압의 차단에 응답하여 턴오프되는
    배터리 팩.
  5. 제4항에서,
    상기 전달 회로는 상기 트랜지스터의 제1 단자와 상기 배터리 모니터링 회로의 수신 단자 사이에 연결되어 있는 다이오드를 더 포함하고,
    상기 트랜지스터의 제2 단자는 상기 접지단에 연결되어 있는
    배터리 팩.
  6. 제5항에서,
    상기 전달 회로는 상기 펄스 생성기의 출력 단자와 상기 트랜지스터의 제1 단자 사이에 연결되어 있는 제3 저항을 더 포함하는, 배터리 팩.
  7. 제1항에서,
    상기 배터리 모듈의 전압으로부터 상기 제1 전압을 생성하는 전압 레귤레이터를 더 포함하는 배터리 팩.
  8. 제1항에서,
    상기 감지 전압이 기준 전압보다 높은 경우, 상기 배터리 모듈에서의 전해액 누설로 진단되는, 배터리 팩.
  9. 제1항에서,
    상기 배터리 팩의 하부 케이스, 그리고
    상기 하부 케이스 위에 형성되며, 상기 배터리 모듈의 하부에 형성되고, 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 모으며, 상기 검출 센서가 부착되어 있는 하부 커버
    를 더 포함하는 배터리 팩.
  10. 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈,
    상기 배터리 모듈에 연결되어 있으며, 상기 배터리 모듈을 모니터링하는 배터리 모니터링 회로,
    상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 검출하는 검출 센서, 그리고
    상기 배터리 모니터링 회로를 관리하며, 상기 배터리 모니터링 회로로부터 정보를 수신하여 전해액의 누설을 진단하는 배터리 관리 시스템을 포함하며,
    상기 검출 센서는 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액에 따라 저항 값이 변하는 가변 저항을 포함하며, 상기 가변 저항의 저항 값에 기초해서 결정되는 감지 전압을 상기 배터리 모니터링 회로의 입력 단자로 전달하는
    을 포함하는 배터리 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 모니터링 회로로부터 전달되는 정보에 기초해서 상기 감지 전압이 기준 전압보다 높다고 판단한 경우에 상기 배터리 모듈에서 전해액이 누설되는 것으로 진단하는, 배터리 장치.
  12. 제10항에서,
    상기 검출 센서는 제1 전압을 공급하는 전원과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함하며,
    상기 가변 저항은 상기 제1 저항에 병렬로 연결되고,
    상기 검출 센서는 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 접점의 전압을 상기 감지 전압으로 출력하는
    배터리 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 배터리 모니터링 회로의 셧다운 모드에서 상기 검출 센서가 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 검출하는 경우, 상기 배터리 모니터링 회로의 수신 단자에 펄스 신호를 전달하는 펄스 생성기를 더 포함하며,
    상기 배터리 모니터링 회로는 상기 펄스 신호에 응답하여 상기 액티브 모드로 전환하는
    배터리 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 펄스 생성기는 상기 감지 전압이 임계 전압보다 높은 경우 상기 펄스 신호를 생성하는, 배터리 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 펄스 생성기의 출력 단자와 접지단 사이에 연결되어 있으며, 상기 배터리 모니터링 회로의 전원 단자에 공급되는 전압에 응답하여 상기 배터리 모니터링 회로의 수신 단자로의 상기 펄스 신호의 전달을 제어하는 트랜지스터를 더 포함하는 배터리 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 액티브 모드에서 상기 배터리 모니터링 회로의 전원 단자에 제2 전압이 공급되며, 상기 셧다운 모드에서 상기 배터리 모니터링 회로의 전원 단자에 상기 제2 전압의 공급이 차단되며,
    상기 트랜지스터는 상기 액티브 모드에서 상기 제2 전압에 응답하여 턴온되어 상기 펄스 신호의 전달을 차단하고, 상기 셧다운 모드에서 상기 펄스 신호를 전달하기 위해 상기 제2 전압의 차단에 응답하여 턴오프되는
    배터리 장치.
  17. 제10항에서,
    상기 배터리 모듈의 하부에 형성되며, 상기 배터리 모듈에서 누설되는 전해액을 모으고, 상기 검출 센서가 부착되어 있는 하부 커버를 더 포함하는 배터리 장치.
  18. 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈을 모니터링하는 배터리 모니터링 회로 및 전해액 누설 검출 센서를 포함하는 배터리 장치의 전해액 누설 검출 방법으로서,
    상기 배터리 모니터링 회로가 셧다운 모드인 상태에서 상기 배터리 모듈에서 전해액이 누설되는 경우, 펄스 신호를 생성하는 단계,
    상기 펄스 신호에 응답하여 상기 배터리 모니터링 회로를 액티브 모드로 전환하는 단계,
    상기 액티브 모드의 상기 배터리 모니터링 회로에서 상기 전해액 누설 검출 센서의 감지 전압을 측정하는 단계, 그리고
    상기 감지 전압이 기준 전압보다 높은 경우에, 전해액 누설로 진단하는 단계
    를 포함하는 전해액 누설 검출 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 전해액 누설 검출 센서가 누설되는 전해액에 따라 변하는 저항 값에 기초해서 감지 전압을 측정하는 단계를 더 포함하는 전해액 누설 검출 방법.
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JP3402933B2 (ja) * 1996-06-21 2003-05-06 エヌイーシートーキン栃木株式会社 有機電解液電池の漏液検出装置
JP4810745B2 (ja) * 2000-12-21 2011-11-09 ソニー株式会社 電解液漏洩検出機能付きバッテリパック
JP4512942B2 (ja) 2004-02-16 2010-07-28 オリジン電気株式会社 液漏れ検出装置
TWI309716B (en) 2006-06-14 2009-05-11 Chin Ho Wang Electrolyte detecting device and energy storing device using the same
KR101383599B1 (ko) * 2009-11-13 2014-04-10 주식회사 엘지화학 배터리 셀 전해액의 누출을 감지하여 배터리 팩을 보호하는 장치 및 방법
CN202710276U (zh) 2012-06-07 2013-01-30 北京有色金属研究总院 动力电池漏液检测装置
KR102240161B1 (ko) * 2016-08-30 2021-04-13 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템
KR102367352B1 (ko) * 2017-03-31 2022-02-25 삼성전자주식회사 배터리 장치, 배터리 모니터링 장치 및 방법

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