KR20220162558A - 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치 및 방법, 이를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터-판독가능매체 - Google Patents

전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치 및 방법, 이를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터-판독가능매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치 및 방법, 컴퓨터-판독가능매체에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치에 있어서, 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 복수의 전기 에너지 저장 셀의 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance, ESR)이 직렬로 연결되어, 복수의 상기 등가 직렬 저항(ESR)으로부터 전류를 측정하는 전압센서; 상기 전압센서로부터 측정된 전류를 통해 전류의 변화를 측정하고, 전류의 변화에 따라 누설전류 발생 여부를 판단하되, 비정상적인 전류의 변화가 발생하면 누설전류 발생으로 판단하는 누설전류 판단부 및 측정된 전류 및 누설전류 발생 여부에 대한 판단 결과를 저장하는 저장부를 포함하는 누설전류 모니터링 장치를 포함할 수 있다.

Description

전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치 및 방법, 이를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터-판독가능매체{leakage current monitoring device and method of Battery pack, and a computer-readable storage medium}
본 발명은 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치 및 방법, 컴퓨터-판독가능매체에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 복수의 전기 에너지 저장 셀을 한 개의 모듈로 설정하고, 모듈 전체의 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance, ESR)으로부터 전류를 측정하여, 등가 직렬 저항(ESR)을 토대로 전기 에너지 저장 모듈 전체적인 누설전류 발생 여부를 확인할 수 있는 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치 및 방법, 컴퓨터-판독가능매체에 관한 것이다.
전기 에너지 저장 소자 중 하나인 전기 에너지 저장 셀(슈퍼 커패시터 셀)은 활성탄소 표면에 전하를 물리적으로 흡착하고 탈착함으로써, 순간적으로 많은 전기에너지를 저장한 후에 높은 전류를 순간적 또는 연속적으로 공급하는 전기 에너지 저장 소자이다. 전기 에너지 저장 셀은 리튬 이온 이차 전지 셀과 비교하여, 높은 출력 밀도, 높은 충방전 효율, 넓은 동작 온도 범위, 장수명을 가진다.
전기 에너지 저장 셀은 주 전원이 끊어졌을 때, 보조로 전력을 공급하는 보조전원장치로 사용되고 있으며, 고출력과 장수명이라는 장점을 바탕으로 순간적으로 높은 출력을 내는 다양한 산업에 사용되고 있다.
전기 에너지 저장 셀 시장은 핸드폰, 소형 가전기기의 메모리 백업용인 소형 제품을 중심으로 성장해 왔으나, 점차 전극재료와 제조기술의 발달로 스마트미터(스마트그리드), SSD(Solid State Drive), GPS 트래킹 시스템, 자동차(전기차), UPS(Uninterruptible Power System, 무정전 전원 장치), 신재생에너지(풍력/태양광에너지, ESS) 등의 중/대형으로 시장성이 확대되고 있다.
또한, 전기 에너지 저장 소자 중 하나인 리튬 이온 이차 전지 셀은 전기 에너지 저장 셀 보다는 출력 밀도와 수명 등은 낮으나, 긴 시간 동안 전력을 충방전하여 저장할 수 있는 에너지가 많아 에너지 밀도가 높고 비교적 큰 용량으로 오랜 시간 출력을 낼 수 있는 장점을 가진다.
이러한 전기 에너지 저장 셀이나 리튬 이온 이차 전지 셀 등의 전기 에너지 저장 소자는, 개별 단위 셀로 사용됨은 물론 필요한 용량에 따라 수 십 개 또는 수 백 개 이상의 단위 셀(Unit cell)이 집합된 전기 에너지 저장 모듈로 구성되어 사용되며, 보다 상세하게는 소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전기 에너지 저장 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전기 에너지 저장 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전기 에너지 저장 모듈이 사용된다.
중대형 전기 에너지 저장 모듈은 가능하면 작은 크기와 적은 중량으로 고효율을 갖도록 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전기 에너지 저장 셀, 파우치형 전기 에너지 저장 셀, 원통형 전기 에너지 저장 셀 등이 중대형 전기 에너지 저장 모듈의 단위 셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전기 에너지 저장 셀은 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
전기 에너지 저장 모듈을 사용하는 장치에서는 전기 에너지 저장 모듈과 장치 간의 절연 상태가 잘 유지될 필요가 있다. 전기 에너지 저장 모듈의 절연상태가 유지되지 않으면 누설전류가 발생하여 여러 가지 문제를 야기하기 때문이다.
참고로, 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류는 예상치 못한 전기 에너지 저장 모듈의 방전이나 장치에 구비된 전자 기기들의 오작동을 일으킨다. 또한 전기 구동 자동차와 같이 고전압 전기 에너지 저장 모듈을 사용하는 장치에서는 사람에게 치명적인 감전 피해를 줄 수 있다.
이에 따라 본 발명이 속한 기술분야에서는 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류를 정확하고 철저하게 감지할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
이를 위해 AFE를 이용하여 각 전기 에너지 저장 셀의 전압과 온도만을 모니터링하여 전기 에너지 저장 셀의 밸런싱(Balancing)을 제어하였으나, 각 전기 에너지 저장 셀의 전압만을 모니터링하고 있어 전기 에너지 저장 모듈 전체 상태를 파악하는데 한계가 있었다.
종래 기술로 한국공개특허 제10-2012-0064229호(배터리의 누설감지장치)가 공개되어 있다.
상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 복수의 전기 에너지 저장 셀의 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance, ESR)으로부터 전류를 측정하여, 등가 직렬 저항(ESR)을 토대로 누설전류 발생 여부를 확인함으로써, 전기 에너지 저장 모듈의 전체 상태를 파악할 수 있는 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치 및 방법, 컴퓨터-판독가능매체를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치는 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 복수의 전기 에너지 저장 셀의 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance, ESR)이 직렬로 연결되어, 복수의 상기 등가 직렬 저항(ESR)으로부터 전류를 측정하는 전압센서; 상기 전압센서로부터 측정된 전류를 통해 전류의 변화를 측정하고, 전류의 변화에 따라 누설전류 발생 여부를 판단하되, 비정상적인 전류의 변화가 발생하면 누설전류 발생으로 판단하는 누설전류 판단부 및 측정된 전류 및 누설전류 발생 여부에 대한 판단 결과를 저장하는 저장부를 포함하는 누설전류 모니터링 장치를 제공할 수 있다.
여기서 상기 누설전류 판단부는, 복수의 등가 직렬 저항을 토대로 추정전류를 도출하고, 도출된 추정전류를 기준으로 비정상적인 전류의 변화가 소정 시간 이상 동안 감지될 경우, 누설전류 발생으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 누설전류 판단부로부터 누설전류 발생 여부에 대한 판단 결과를 수신받아 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 복수의 전기 에너지 저장 셀이 구성된 전기 에너지 저장 모듈의 온도 및 외부 온도에 따라 상기 전압센서의 영점을 조절하는 영점 조절부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 영점 조절부는, 상기 전기 에너지 저장 모듈의 온도 및 외부 온도에 따른 전압센서의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table)에 따라 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 방법은 전압센서를 통해 복수의 상기 등가 직렬 저항(ESR)으로부터 전류를 측정하는 전류 측정단계 및 누설전류 판단부가 상기 전압센서로부터 측정된 전류를 통해 전류의 변화를 측정하고, 전류의 변화에 따라 누설전류 발생 여부를 판단하는 누설전류 판단단계를 포함하는 누설전류 모니터링 방법을 제공할 수 있다.
또한 상기 누설전류 판단단계 전에, 상기 누설전류 판단부가 복수의 등가 직렬 저항을 토대로 추정전류를 도출하는 추정전류 도출단계를 더 포함하고, 상기 누설전류 판단단계는 도출된 추정전류를 기준으로 비정상적인 전류의 변화가 소정 시간 이상 동안 감지될 경우, 누설전류 발생으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 출력부를 통해 누설전류 발생 여부에 대한 판단 결과를 출력하는 결과 출력단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 전류 측정단계 전, 전기 에너지 저장 모듈의 온도 및 외부 온도에 따라 전압센서의 영점을 조절하는 영점 조절단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치 및 방법, 컴퓨터-판독가능매체는 복수의 전기 에너지 저장 셀의 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance, ESR)으로부터 전류를 측정하고, 등가 직렬 저항(ESR)을 토대로 누설전류 발생 여부를 확인함으로써, 전기 에너지 저장 모듈의 전체 상태를 파악할 수 있도록 한다.
또한 전기 에너지 저장 셀의 등가 직렬 저항(ESR)이 작은 값을 가지기 때문에, 복수의 전기 에너지 저장 셀을 하나의 모듈로 설정하여 모니터링함으로써, 등가 직렬 저항(ESR)을 기초로 하는 누설전류 판단이 가능하도록 하며 누설전류 판단 정확도가 보다 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치를 나타낸 블록도.
도 2는 도 1의 전압센서에 대한 회로도의 예시를 보여주는 예시도.
도 3은 도 1의 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치가 영점 조절부를 더 포함하는 모습을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치 및 방법, 컴퓨터-판독가능매체를 상세히 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 전압센서에 대한 회로도의 예시를 보여주는 예시도이며, 도 3은 도 1의 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치가 영점 조절부를 더 포함하는 모습을 나타낸 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치는 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 복수의 전기 에너지 저장 셀의 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance, ESR)을 직렬로 연결시켜 복수의 전기 에너지 저장 셀을 한 개의 모듈로 설정하고, 전체의 등가 직렬 저항(ESR)으로부터 전류를 측정하여, 등가 직렬 저항(ESR)을 토대로 전기 에너지 저장 모듈 전체적인 누설전류 발생 여부를 확인할 수 있다.
또한 사용 환경에 따라 센서의 영점을 조절하여 누설전류 판단에 사용되는 전류 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
한편, 전기 에너지 저장 모듈은 슈퍼 커패시터가 적용됨이 바람직하나, 이에 한정되지 않고, 이차 전지 등 다양한 전기 에너지 저장 장치들이 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치(이하 '모니터링 장치'라 함)은 전압센서(100), 누설전류 판단부(200), 저장부(300) 및 출력부(400)를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 모니터링 장치는 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링을 수행하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)가 설치되어 실행될 수 있으며, 상기 전압센서(100), 누설전류 판단부(200), 저장부(300) 및 출력부(400) 등의 구성은 모니터링 징치에서 실행되는 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링을 수행하기 위한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다.
모니터링 장치는 별도의 단말이거나 또는 단말의 일부 모듈일 수 있다. 또한 전압센서(100), 누설전류 판단부(200), 저장부(300) 및 출력부(400) 등의 구성은 통합 모듈로 형성되거나, 하나 이상의 모듈로 이루어 질 수 있다. 그러나, 이와 반대로 각 구성은 별도의 모듈로 이루어질 수도 있다.
또한 모니터링 장치는 이동성을 갖거나 고정될 수 있는데, 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
한편, 모니터링 장치는 운영체제(Operation System; OS), 즉 시스템을 기반으로 다양한 소프트웨어를 실행하거나 제작할 수 있다. 상기 운영체제는 소프트웨어가 장치의 하드웨어를 사용할 수 있도록 하기 위한 시스템 프로그램으로서, 안드로이드 OS, iOS, 윈도우 모바일 OS, 바다 OS, 심비안 OS, 블랙베리 OS 등 모바일 컴퓨터 운영체제 및 윈도우 계열, 리눅스 계열, 유닉스 계열, MAC, AIX, HP-UX 등 컴퓨터 운영체제를 모두 포함할 수 있다.
전압센서(100)는 복수의 전기 에너지 저장 셀(C1, C2, …, Cn-1, Cn)의 등가 직렬 저항(ESR, R1, R2, …, Rn-1, Rn)으로부터 전류를 측정할 수 있다.
이때, 전압센서(100)는 일정 시간 간격으로 전류를 측정하여 누설전류 발생 여부에 대한 판단이 이루어지도록 할 수 있는데, 예를 들어, 100ms 또는 10ms 등의 시간 간격으로 전류 측정이 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 조절될 수 있다.
도 2를 참조하면, 전압센서(100)는 OP 증폭기(Amp,110) 및 아날로그디지털 변환기(ADC, 120)를 포함할 수 있으며, 이와 같은 전압 측정 회로를 통해 전압을 측정하여 전류를 측정할 수 있다.
누설전류 판단부(200)는 전압센서(100)로부터 측정된 전류를 통해 전류의 변화를 측정하고, 전류의 변화에 따라 누설전류 발생 여부를 판단할 수 있다. 이때, 전류의 변화를 측정함에 따라 비정상적인 전류가 측정되어 비정상적인 전류의 변화가 나타남에 따라 누설전류 발생으로 판단할 수 있다.
또한 누설전류 판단부(200)는 비정상적인 전류의 변화가 소정 시간 이상 동안 나타날 경우 누설전류 발생으로 판단할 수 있다.
즉, 비정상적인 전류의 변화가 나타나더라도 소정 시간 미만 동안에 일시적으로 나타나는 경우에는 누설전류 발생으로 판단하지 않을 수 있다. 이는 전류 측정 오류에 따라 전류의 변화가 일시적으로 이상이 나타나는 경우가 있을 수 있기 때문에 이로 인한 잘못된 판단을 방지하도록 할 수 있다.
또한 누설전류 판단부(200)는 복수의 등가 직렬 저항(ESR)을 토대로 추정전류를 도출하여, 이를 기준으로 비정상적인 전류에 대한 판단이 이루어지도록 할 수 있다.
여기서 누설전류 판단부(200)는 복수의 등가 직렬 저항(ESR)을 토대로 추정전류를 도출할 수 있는데, 예를 들어, 각 등가 직렬 저항(ESR)에 인가되는 인가전압에 따라 추정전류를 도출할 수 있다. 그러나, 이는 본 발명의 하나의 예에 불과하므로, 이에 한정되지는 않는다.
이를 통해 누설전류 판단부(200)는 도출된 추정전류를 기준으로 비정상적인 전류의 변화가 소정 시간 이상 동안 감지될 경우, 누설전류 발생으로 판단할 수 있다.
저장부(300)는 추정전류, 측정된 전류 및 누설전류 발생 여부에 대한 판단 결과 등을 저장할 수 있다.
출력부(400)는 누설전류 판단부(200)로부터 누설전류 발생 여부에 대한 판단 결과를 수신 받아 출력할 수 있다. 즉, 누설전류가 발생했을 경우 알려줄 수 있어 교체/수리 등 보다 용이하게 대처하도록 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 모니터링 장치는 영점 조절부(500), 외부온도센서(501) 및 내부온도센서(502)를 더 포함할 수 있다.
영점 조절부(500)는 전압센서(100)의 영점을 복수의 전기 에너지 저장 셀(C)이 구성된 전기 에너지 저장 모듈의 온도 및 외부 온도에 따라 조절할 수 있다.
즉, 영점 조절부(500)는 외부온도센서(501)에서 수집한 외부 온도와 내부온도센서(502)가 측정한 전기 에너지 저장 모듈의 내부 온도를 기초로 전압센서(100)의 영점을 조절할 수 있다.
일 예로, 영점 조절부(500)는 전기 에너지 저장 모듈의 내부 온도 및 외부 온도에 따른 전압센서(100)의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table)에 따라 조절할 수 있다. 이때 룩 업 테이블은 실험에 의해 미리 설정되어 저장될 수 있다.
다른 예로, 영점 조절부(500)는 전기 에너지 저장 모듈의 내부 온도 및 외부 온도에 각각 가중치를 부여한 후, 가중치 합에 따른 값으로 전압센서(100)의 영점을 조절할 수도 있다.
외부온도센서(501)는 전기 에너지 저장 모듈의 외부에 설치되거나 외부와의 통신을 통해 외부 온도를 수집할 수 있다.
일 예로, 외부온도센서(501)는 전기 에너지 저장 모듈의 외부에 설치될 경우, 전기 에너지 저장 모듈과 일정 간격 이격되어 설치될 수 있다.
다른 예로, 외부온도센서(501)는 GPS 센서를 통해 위치정보를 파악하며, 예를 들어, 기상자료 OPEN-API를 통해 전기 에너지 저장 모듈이 사용되는 위치의 온도 정보를 수집할 수 있다.
내부온도센서(502)는 전기 에너지 저장 모듈에 하나 이상 설치될 수 있으며, 복수개가 설치될 경우 전기 에너지 저장 모듈에 일정간격으로 이격되어 설치될 수 있다. 이 경우, 복수의 내부온도센서(502)에서 측정된 온도의 평균값을 내부 온도로 결정할 수 있다.
이와 같은 구성으로 사용 환경에 따라 전압센서(100)의 영점을 조절하여 전류 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며, 이에 누설전류 판단 정확도도 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 누설전류 모니터링 모듈은 차단복원부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
차단복원부는 누설전류 발생으로 판단될 경우, 전기 에너지 저장 모듈의 전원을 차단하여 전류가 흐르지 않도록 할 수 있다. 또한 차단에 의해 역류해서 들어오는 전류(누설전류)를 감지하여 누설전류가 감지되지 않을 경우 차단이 해제되도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 차단복원부는 차단부와 역류감지부를 포함할 수 있다.
차단부는 누설전류 판단부(200)를 통해 누설전류 발생으로 판단될 경우, 전기 에너지 저장 모듈로부터 전류가 흐르지 않도록 차단할 수 있다.
역류감지부는 차단부와 전기적으로 병렬로 연결되어, 차단부에 의해 전기 에너지 저장 모듈의 전류가 차단됨에 따라 역류되는 전류가 들어올 수 있다. 이에 역류되는 전류를 감지할 수 있는데, 여기서 역류되는 전류는 누설전류일 수 있다.
따라서 역류감지부는 전류가 감지되지 않을 경우 누설전류가 발생하지 않는 것으로 판단하여 차단부의 차단을 해제시킬 수 있다.
이를 통해 누설전류가 발생하지 않을 경우 자동으로 전류의 차단이 해제되도록, 즉 차단부가 원상 복귀되도록 하여, 누설전류가 발생하지 않음에 따라 즉시 전류 연결이 되도록 함으로써 편의성이 향상되고 효율적으로 동작될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 방법은 상기에서 설명한 모니터링 장치와 실질적으로 동일한 구성에서 진행될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 방법은 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링을 수행하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)에 의해 실행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 방법은 전류 측정단계(S1), 누설전류 판단단계(S2) 및 결과 출력단계(S3)를 포함할 수 있다.
전류 측정단계(S1)는 전압센서(100)를 통해 복수의 전기 에너지 저장 셀(C1, C2, …, Cn-1, Cn)의 등가 직렬 저항(ESR, R1, R2, …, Rn-1, Rn)으로부터 전류를 측정할 수 있다.
누설전류 판단단계(S2)는 누설전류 판단부(200)가 S1 단계에서 전압센서(100)로부터 측정된 전류를 통해 전류의 변화를 측정하고, 전류의 변화에 따라 누설전류 발생 여부를 판단할수 있다.
결과 출력단계(S3)는 출력부(400)를 통해 누설전류 발생 여부에 대한 판단 결과를 출력하여, 사용자에게 알릴 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 모니터링 방법은 추정전류 도출단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
추정전류 도출단계(미도시)는 누설전류 판단부(200)가 복수의 등가 직렬 저항을 토대로 추정전류를 도출할 수 있다.
예를 들어, S2 단계는 누설전류 판단부(200)가 각 등가 직렬 저항(ESR)에 인가되는 인가전압에 따라 추정전류를 도출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이에 S2 단계는 도출된 추정전류를 기준으로 비정상적인 전류의 변화가 소정 시간 이상 동안 감지될 경우, 누설전류 발생으로 판단하는 것으로 이루어질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 모니터링 방법은 영점 조절단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
영점 조절단계는 S1 단계 전, 전기 에너지 저장 모듈의 내부 온도 및 외부 온도에 따라 전압센서(100)의 영점을 조절할 수 있다.
구체적으로, 영점 조절단계는 영점 조절부(500)가 외부온도센서(501)에서 수집한 외부 온도와 내부온도센서(502)가 측정한 전기 에너지 저장 모듈의 내부 온도를 기초로 전압센서(100)의 영점을 조절할 수 있다.
일 예로, 영점 조절단계는 전기 에너지 저장 모듈의 내부 온도 및 외부 온도에 따른 전압센서(100)의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table)에 따라 조절할 수 있다.
이때, 내부 온도는 내부온도센서(502)가 복수개 설치될 경우, 복수개의 내부온도센서(502)로부터 측정된 온도의 평균값으로 도출될 수 있다.
한편 외부 온도는 GPS 센서를 통해 위치정보를 파악하여, 예를 들어, 기상자료 OPEN-API를 통해 전기 에너지 저장 모듈이 사용되는 위치의 온도 정보를 수집를 수집할 수 있다.
다른 예로, 영점 조절단계는 전기 에너지 저장 모듈의 내부 온도 및 외부 온도에 각각 가중치를 부여한 후, 가중치 합에 따른 값으로 전압센서(100)의 영점을 조절할 수 있다.
아울러, 이와 같은, 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
컴퓨터가 판독 가능한 코드는, 컴퓨터 판독가능 저장매체에서 전기 에너지 저장 모듈에 대해 누설전류 모니터링 장치에 의하여 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance, ESR)를 토대로 전류를 측정하여 누설전류 발생 여부를 판단할 때, 본 발명에 따른 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 방법을 구현하는 단계들을 수행하도록 구성된다. 상기 컴퓨터가 판독 가능한 코드는 다양한 프로그래밍 언어들로 구현될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들에 의하여 용이하게 프로그래밍될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 반송파(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 저장매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
100: 전압센서
110: 증폭기
120: 변환기
200: 누설전류 판단부
300: 저장부
400: 출력부
500: 영점 조절부
501: 외부온도센서
502: 내부온도센서

Claims (9)

  1. 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 장치에 있어서,
    전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 복수의 전기 에너지 저장 셀의 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance, ESR)이 직렬로 연결되어, 복수의 상기 등가 직렬 저항(ESR)으로부터 전류를 측정하는 전압센서;
    상기 전압센서로부터 측정된 전류를 통해 전류의 변화를 측정하고, 전류의 변화에 따라 누설전류 발생 여부를 판단하되, 비정상적인 전류의 변화가 발생하면 누설전류 발생으로 판단하는 누설전류 판단부 및
    측정된 전류 및 누설전류 발생 여부에 대한 판단 결과를 저장하는 저장부를 포함하는 누설전류 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 누설전류 판단부는,
    복수의 등가 직렬 저항을 토대로 추정전류를 도출하고, 도출된 추정전류를 기준으로 비정상적인 전류의 변화가 소정 시간 이상 동안 감지될 경우, 누설전류 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 누설전류 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 누설전류 판단부로부터 누설전류 발생 여부에 대한 판단 결과를 수신 받아 출력하는 출력부를 더 포함하는 누설전류 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전기 에너지 저장 셀이 구성된 전기 에너지 저장 모듈의 온도 및 외부 온도에 따라 상기 전압센서의 영점을 조절하는 영점 조절부를 더 포함하는 누설전류 모니터링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영점 조절부는,
    상기 전기 에너지 저장 모듈의 온도 및 외부 온도에 따른 전압센서의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table)에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 누설전류 모니터링 장치.
  6. 전기 에너지 저장 모듈의 누설전류 모니터링 방법에 있어서,
    전압센서를 통해 복수의 상기 등가 직렬 저항(ESR)으로부터 전류를 측정하는 전류 측정단계;
    누설전류 판단부가 상기 전압센서로부터 측정된 전류를 통해 전류의 변화를 측정하고, 전류의 변화에 따라 누설전류 발생 여부를 판단하는 누설전류 판단단계를 포함하는 누설전류 모니터링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 누설전류 판단단계 전에,
    상기 누설전류 판단부가 복수의 등가 직렬 저항을 토대로 추정전류를 도출하는 추정전류 도출단계를 더 포함하고,
    상기 누설전류 판단단계는,
    도출된 추정전류를 기준으로 비정상적인 전류의 변화가 소정 시간 이상 동안 감지될 경우, 누설전류 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 누설전류 모니터링 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전류 측정단계 전,
    전기 에너지 저장 모듈의 온도 및 외부 온도에 따라 전압센서의 영점을 조절하는 영점 조절단계를 더 포함하는 누설전류 모니터링 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 따른 누설전류 모니터링 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003129927A (ja) * 2001-10-26 2003-05-08 Furukawa Electric Co Ltd:The 車両に搭載された二次蓄電池の状態を判定する方法および装置
JP2007333529A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Tokyo Weld Co Ltd 絶縁抵抗測定装置、漏洩電流測定装置、絶縁抵抗測定方法および漏洩電流測定方法
KR20160149902A (ko) * 2015-06-19 2016-12-28 삼성전자주식회사 배터리 모듈의 누설 전류 감지 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003129927A (ja) * 2001-10-26 2003-05-08 Furukawa Electric Co Ltd:The 車両に搭載された二次蓄電池の状態を判定する方法および装置
JP2007333529A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Tokyo Weld Co Ltd 絶縁抵抗測定装置、漏洩電流測定装置、絶縁抵抗測定方法および漏洩電流測定方法
KR20160149902A (ko) * 2015-06-19 2016-12-28 삼성전자주식회사 배터리 모듈의 누설 전류 감지 장치 및 방법

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