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KR20210142058A - 배터리 모듈의 과열 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

배터리 모듈의 과열 검출 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20210142058A
KR20210142058A KR1020200058456A KR20200058456A KR20210142058A KR 20210142058 A KR20210142058 A KR 20210142058A KR 1020200058456 A KR1020200058456 A KR 1020200058456A KR 20200058456 A KR20200058456 A KR 20200058456A KR 20210142058 A KR20210142058 A KR 20210142058A
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KR
South Korea
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thermal fuse
battery module
resistance value
overheating
thermal
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020200058456A
Other languages
English (en)
Inventor
이윤준
윤종후
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
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Priority to US17/020,295 priority patent/US11884163B2/en
Priority to CN202010984867.0A priority patent/CN113725510A/zh
Publication of KR20210142058A publication Critical patent/KR20210142058A/ko
Priority to US18/545,585 priority patent/US20240123828A1/en
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Abstract

본 발명은 배터리 모듈의 과열 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 서로 다른 저항값을 가지는 복수의 온도퓨즈(thermal fuse)를 구비하고, 하나의 배터리 팩을 구성하는 각 배터리 모듈 상에 하나의 온도퓨즈를 배치하며, 아울러 각 온도퓨즈를 상호 병렬로 연결함으로써, 적어도 하나 이상의 온도퓨즈의 단선에 따른 저항값에 기초하여 과열된 배터리 모듈을 검출해 낼 수 있는 배터리 모듈의 과열 검출 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈을 구비한 배터리 팩; 상기 제1 배터리 모듈 상에 배치되며, 제1 저항값을 가지는 제1 온도퓨즈; 상기 제2 배터리 모듈 상에 배치되며, 제2 저항값을 가지는 제2 온도퓨즈; 및 서로 병렬로 연결된 상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈의 전체 저항값에 기초하여 과열된 배터리 모듈을 검출하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

배터리 모듈의 과열 검출 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DETECTING OVERHEATING OF BATTERY MODULE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 팩을 구성하는 각 배터리 모듈의 과열 여부를 검출하는 기술에 관한 것이다.
전기자동차에 동력을 제공하는 배터리(일례로, 리튬폴리머 배터리)는 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack)으로 구성된다. 이때, 모듈은 복수의 셀로 구성되고, 팩은 복수의 모듈로 구성된다. 일례로, BMW i3의 배터리는 96개의 셀로 이루어진 하나의 팩으로 구성되는데, 이때 하나의 팩은 12개의 셀로 이루어진 모듈 8개로 구성된다.
이러한 배터리가 과열되는 경우, 전기자동차의 화재로 이어져 탑승객의 안전에 위협을 가할 수 있기 때문에 배터리의 과열 여부를 사전에 파악하는 것이 중요하다.
일반적으로, 전기자동차에 탑재된 BMS(Battery Management System)는 온도센서를 이용하여 배터리 팩의 과열 여부를 파악하기 때문에 구체적으로 배터리 팩 내에서 어느 배터리 모듈에 과열이 발생했는지 파악할 수 없다.
따라서, 제1 배터리 모듈이 과열되었음에도 불구하고 온도센서에 의해 측정된 온도가 정상이어서 전기자동차의 운전자에게 화재 발생 가능성을 사전에 경고할 수 없다. 특히, 배터리에 화재가 발생했을 때 어느 배터리 모듈에 의해 화재가 발생한 것인지 파악할 수 없다.
각 배터리 모듈마다 온도센서를 구비하는 방식을 고려해 볼 수 있으나, 이는 배터리 모듈이 증가할수록 더 많은 온도센서를 구비해야 하고, 이렇게 온도센서가 증가할수록 PCB(Printed Circuit Board) 상에 더 많은 커넥터(또는 핀)을 더 구비해야 하기 때문에 실질적으로 상용화하기에는 어려움이 따른다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 서로 다른 저항값을 가지는 복수의 온도퓨즈(thermal fuse)를 구비하고, 하나의 배터리 팩을 구성하는 각 배터리 모듈 상에 하나의 온도퓨즈를 배치하며, 아울러 각 온도퓨즈를 상호 병렬로 연결함으로써, 적어도 하나 이상의 온도퓨즈의 단선에 따른 저항값에 기초하여 과열된 배터리 모듈을 검출해 낼 수 있는 배터리 모듈의 과열 검출 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈을 구비한 배터리 팩; 상기 제1 배터리 모듈 상에 배치되며, 제1 저항값을 가지는 제1 온도퓨즈; 상기 제2 배터리 모듈 상에 배치되며, 제2 저항값을 가지는 제2 온도퓨즈; 및 서로 병렬로 연결된 상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈의 전체 저항값에 기초하여 과열된 배터리 모듈을 검출하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈 중에서 적어도 하나 이상의 단선에 따른 기준 저항값이 기록된 기준 테이블을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈의 전체 저항값을 측정하고, 상기 측정된 전체 저항값에 기초하여 상기 기준 테이블에서 단선이 발생한 온도퓨즈를 검색하며, 상기 검색된 온도퓨즈에 상응하는 배터리 모듈에 과열이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에는, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈과 이격되어 배치되며, 제3 저항값을 가지는 제3 온도퓨즈를 더 포함하되, 상기 제3 온도퓨즈는 상기 제1 온도퓨즈 및 상기 제2 온도퓨즈와 서로 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 온도퓨즈 및 상기 제2 온도퓨즈에 단선 발생시, 그 원인이 과열에 의한 것인지, 커넥터 연결 불량에 의한 것인지를 상기 제3 온도퓨즈의 저항값에 기초하여 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 과열된 배터리 모듈이 검출되면 화재 발생 가능성을 경고할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 과열된 배터리 모듈이 검출되면 상기 배터리 팩의 전원을 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 온도퓨즈 및 상기 제2 온도퓨즈는 임계치 이상의 온도에서 용융되는 와이어로서, 상기 와이어의 전체 부위에서 용융이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 온도퓨즈는 상기 제1 배터리 모듈에서 가장 발열이 심한 부위에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 온도퓨즈는 상기 제2 배터리 모듈에서 가장 발열이 심한 부위에 배치될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 배터리 팩을 구성하는 제1 배터리 모듈 상에 제1 저항값을 가지는 제1 온도퓨즈를 배치하는 단계; 상기 배터리 팩을 구성하는 제2 배터리 모듈 상에 제2 저항값을 가지는 제2 온도퓨즈를 배치하는 단계; 상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈를 서로 병렬로 연결하는 단계; 및 상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈의 전체 저항값에 기초하여 과열된 배터리 모듈을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈 중에서 적어도 하나 이상의 단선에 따른 기준 저항값이 기록된 기준 테이블을 저장하는 단계; 상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈의 전체 저항값을 측정하는 단계; 상기 측정된 전체 저항값에 기초하여 상기 기준 테이블에서 단선이 발생한 온도퓨즈를 검색하는 단계; 및 상기 검색된 온도퓨즈에 상응하는 배터리 모듈에 과열이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 제3 저항값을 가지는 제3 온도퓨즈를 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈과 이격시켜 배치하는 단계; 상기 제3 온도퓨즈를 제1 온도퓨즈 및 제2 온도퓨즈와 병렬로 연결하는 단계; 및 상기 제1 온도퓨즈 및 상기 제2 온도퓨즈에 단선 발생시, 그 원인이 과열에 의한 것인지, 커넥터 연결 불량에 의한 것인지를 상기 제3 온도퓨즈의 저항값에 기초하여 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 상기 과열된 배터리 모듈이 검출되면 화재 발생 가능성을 경고하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 장치 및 그 방법은, 서로 다른 저항값을 가지는 복수의 온도퓨즈를 구비하고, 하나의 배터리 팩을 구성하는 각 배터리 모듈 상에 하나의 온도퓨즈를 배치하며, 아울러 각 온도퓨즈를 상호 병렬로 연결함으로써, 적어도 하나 이상의 온도퓨즈의 단선에 따른 저항값에 기초하여 과열된 배터리 모듈을 검출해 낼 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 장치에 대한 블록 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 장치의 상세 구조도,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 장치에 구비된 온도퓨즈의 연결 구조도,
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 방법에 대한 흐름도,
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥티드카 서비스 정보 보호 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 장치에 대한 블록 구성도로서, 이해를 돕기 위해 5개의 온도퓨즈를 예로 들어 설명하지만 온도퓨즈의 수는 설계자의 의도에 따라 변경 가능하며, 이렇게 온도퓨즈의 수가 변경되더라도 본 발명을 적용하는데 아무런 어려움이 없다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 장치(100)는, 저장부(10), 경고부(20), 제어부(Controller, 30), 제1 온도퓨즈(110), 제2 온도퓨즈(120), 제3 온도퓨즈(130), 제4 온도퓨즈(140), 제5 온도퓨즈(150)를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 장치(100)를 실시하는 방식에 따라 각 구성요소는 서로 결합되어 하나로 구현될 수도 있고, 일부의 구성요소가 생략될 수도 있다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 저장부(10)는 상호 병렬로 연결된 제1 온도퓨즈(110), 제2 온도퓨즈(120), 제3 온도퓨즈(130), 제4 온도퓨즈(140), 제5 온도퓨즈(150) 중에서 적어도 하나 이상의 단선에 따른 기준 저항값이 기록된 기준 테이블을 구비할 수 있다. 일례로, 상기 기준 테이블은 하기의 [표 1]과 같다.
단선위치 R0 R1 R2 R3 R4 기준저항값
case 1 ○ ○ ○ ○ ○ 0.0
case 2 43.8
case 3 ○ 48.0
case 4 ○ 49.2
case 5 ○ 51.3
case 6 ○ ○ 54.5
case 7 ○ 56.1
case 8 ○ ○ 57.1
case 9 ○ ○ 58.8
case 10 ○ ○ 63.2
case 11 ○ ○ 65.2
case 12 ○ ○ ○ 66.7
case 13 ○ ○ 69.0
case 14 ○ ○ ○ 75.0
case 15 ○ 77.9
case 16 ○ ○ ○ 80.0
case 17 ○ ○ ○ 83.3
case 18 ○ ○ 92.3
case 19 ○ ○ 100.0
case 20 ○ ○ ○ ○ 105.3
case 21 ○ ○ 120.0
case 22 ○ ○ ○ 127.7
case 23 ○ ○ 133.3
case 24 ○ ○ ○ 142.9
case 25 ○ ○ ○ 142.9
case 26 ○ ○ ○ 171.4
case 27 ○ ○ ○ 187.5
case 28 ○ ○ ○ ○ 200.0
case 29 ○ ○ ○ 222.2
case 30 ○ ○ ○ ○ 300.0
case 31 ○ ○ ○ ○ 400.0
case 32 ○ ○ ○ ○ 500.0
상기 [표 1]에서 "○"는 단선이 발생한 경우를 나타내며, 일례로 제1 온도퓨즈(110)는 200Ω의 저항값(R1)을 가지며, 제2 온도퓨즈(120)는 300Ω의 저항값(R2)을 가지며, 제3 온도퓨즈(130)는 400Ω의 저항값(R3)을 가지며, 제4 온도퓨즈(140)는 500Ω의 저항값(R4), 제5 온도퓨즈(150)는 100Ω의 저항값(R0)을 가질 수 있다.
예를 들어, 케이스 7은 제1 온도퓨즈(110)에 단선이 발생한 경우로서, 그때의 기준 저항값은 56.1Ω이 된다. 따라서, 제어부(30)는 측정된 전체 온도퓨즈의 저항값이 56.1Ω을 만족하면 제1 온도퓨즈(110)에 과열이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 케이스 20은 제1 온도퓨즈(110), 제2 온도퓨즈(120), 제3 온도퓨즈(130), 및 제4 온도퓨즈(140)에 단선이 발생한 경우로서, 제5 온도퓨즈(150)에는 단선이 발생하지 않은 바, 제어부(30)는 측정된 전체 온도퓨즈의 저항값이 105.3Ω을 만족하면 제1 온도퓨즈(110), 제2 온도퓨즈(120), 제3 온도퓨즈(130), 및 제4 온도퓨즈(140) 모두에 과열이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 케이스 1은 제1 온도퓨즈(110), 제2 온도퓨즈(120), 제3 온도퓨즈(130), 제4 온도퓨즈(140), 및 제5 온도퓨즈(150)에 모두 단선이 발생한 경우로서, 제5 온도퓨즈(150)는 배터리 모듈과 이격되어 설치됨을 고려할 때, 제어부(30)는 측정된 전체 온도퓨즈의 저항값이 0Ω을 만족하면 제어부(30)와의 연결라인 상에 단선(또는 PCB 커넥터 연결 불량)이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
결국, 제1 온도퓨즈(110), 제2 온도퓨즈(120), 제3 온도퓨즈(130), 및 제4 온도퓨즈(140) 모두가 단선시, 그 원인이 과열에 의한 단선인지, 제어부(30)와의 연결라인 상의 단선인지를 검출하는데 제5 온도퓨즈(150)의 저항값(R0)이 이용될 수 있다.
저장부(10)는 상호 병렬로 연결된 제1 온도퓨즈(110), 제2 온도퓨즈(120), 제3 온도퓨즈(130), 제4 온도퓨즈(140), 및 보조 온도퓨즈(150)의 전체 저항값을 측정하고, 상기 기준 테이블에 기초하여 어느 온도퓨즈에 단선이 발생했는지, 즉 어느 배터리 모듈에 과열이 발생했는지를 검출해 내는 과정에서 요구되는 각종 로직과 알고리즘 및 프로그램을 저장할 수 있다.
저장부(10)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 마이크로 타입(micro type), 및 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 및 광디스크(optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(storage medium)를 포함할 수 있다.
경고부(20)는 제어부(30)의 제어하에 각 배터리 모듈의 과열에 따른 화재 발생 가능성을 경고할 수 있다.
경고부(20)는 시각적 경고, 청각적 경고, 촉각적 경고 중 적어도 하나 이상의 방식으로 화재 발생 가능성을 경고할 수 있다. 일례로, 경고부(20)는 디스플레이(미도시)를 통해 시각적으로 화재 발생 가능성에 대해 경고할 수 있고, 스피커(미도시)를 통해 청각적으로 화재 발생 가능성을 경고할 수 있으며, 진동소자(미도시)를 통해 촉각적으로 화재 발생 가능성을 경고할 수 있다. 본 발명의 일 실시예가 전기자동차에 적용되는 경우, 전기자동차에 구비된 디스플레이, 스피커, 진동소자를 활용할 수도 있다.
제어부(30)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다. 이러한 제어부(30)는 하드웨어의 형태로 구현되거나, 또는 소프트웨어의 형태로 구현되거나, 또는 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수 있다. 바람직하게는, 제어부(30)는 프로세서로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서는 하나의 프로세서 코어(single core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 듀얼 코어(dual-core), 쿼드 코어(quad-core), 헥사 코어(hexa-core) 등의 멀티 코어(multi-core)를 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, 프로세서는 내부 또는 외부에 위치된 캐시 메모리(cache memory)를 더 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, 프로세서는 하나 이상의 프로세서들로 구성될(configured with) 수 있다. 예를 들면, 프로세서는, 애플리케이션 프로세서(application processor), 통신 프로세서(communication processor), 또는 GPU(Graphical Processing Unit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프로세서는 다른 구성 요소들의 명령을 수신할 수 있고, 수신된 명령을 해석할 수 있으며, 해석된 명령에 따라 계산을 수행하거나 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서는 저장부(10)로부터 수신되는 메시지, 데이터, 명령어, 또는 신호를 해석할 수 있고, 가공할 수 있다. 프로세서는 수신된 메시지, 데이터, 명령어, 또는 신호에 기반하여 새로운 메시지, 데이터, 명령어, 또는 신호를 생성할 수 있다. 프로세서는 가공되거나 생성된 메시지, 데이터, 명령어, 또는 신호를 저장부(10)에게 제공할 수 있다.
프로세서는 프로그램에서 생성되거나 발생되는 데이터 또는 신호를 처리할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 프로그램을 실행하거나 제어하기 위해 저장부(10)에게 명령어, 데이터 또는 신호를 요청할 수 있다. 프로세서는 프로그램을 실행하거나 제어하기 위해 저장부(10)에게 명령어, 데이터, 또는 신호를 기록(또는 저장)하거나 갱신할 수 있다.
제어부(30)는 서로 병렬로 연결된 제1 온도퓨즈(110), 제2 온도퓨즈(120), 제3 온도퓨즈(130), 제4 온도퓨즈(140), 및 제5 온도퓨즈(150)의 전체 저항값을 측정하고, 상기 기준 테이블에 기초하여 어느 온도퓨즈에 단선이 발생했는지, 즉 어느 배터리 모듈에 과열이 발생했는지를 검출해 내는 과정에서 요구되는 각종 제어를 수행할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 각 배터리 모듈(210 내지 240)과 각 온도퓨즈(110 내지 150) 간 배치 구조에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 장치의 상세 구조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 온도퓨즈(110)는 제1 배터리 모듈(210) 상에 배치되어 제1 배터리 모듈(210)에 발생한 과열에 의해 단선될 수 있다. 이때, 제1 온도퓨즈(110)는 제1 배터리 모듈(210)에서 가장 발열이 심한 부위에 설치될 수 있다. 제1 온도퓨즈(110)가 단선된 경우, 제어부(30)가 측정한 전체 저항값(R)은 하기의 [수학식 1]와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, R0은 제5 온도퓨즈(150)는 저항값, R2는 제2 온도퓨즈(120)의 저항값, R3는 제3 온도퓨즈(130)의 저항값, R4는 제4 온도퓨즈(140) 저항값을 각각 나타낸다.
제2 온도퓨즈(R2)는 제2 배터리 모듈(220) 상에 배치되어 제1 배터리 모듈(220)에 발생한 과열에 의해 단선될 수 있다. 이때, 제2 온도퓨즈(120)는 제2 배터리 모듈(220)에서 가장 발열이 심한 부위에 설치될 수 있다. 제2 온도퓨즈(120)가 단선된 경우, 제어부(30)가 측정한 전체 저항값(R)은 하기의 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서, R1은 제1 온도퓨즈(110)의 저항값을 나타낸다.
제3 온도퓨즈(120)는 제3 배터리 모듈(230) 상에 배치되어 제1 배터리 모듈(230)에 발생한 과열에 의해 단선될 수 있다. 이때, 제3 온도퓨즈(130)는 제3 배터리 모듈(230)에서 가장 발열이 심한 부위에 설치될 수 있다. 제3 온도퓨즈(130)가 단선된 경우, 제어부(30)가 측정한 전체 저항값(R)은 하기의 [수학식 3]와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
제4 온도퓨즈(130)는 제4 배터리 모듈(240) 상에 배치되어 제1 배터리 모듈(240)에 발생한 과열에 의해 단선될 수 있다. 이때, 제4 온도퓨즈(140)는 제4 배터리 모듈(240)에서 가장 발열이 심한 부위에 설치될 수 있다. 제4 온도퓨즈(140)가 단선된 경우, 제어부(30)가 측정한 전체 저항값(R)은 하기의 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
제5 온도퓨즈(150)는 배터리 모듈과 이격되어 설치됨으로써, 제1 온도퓨즈(110), 제2 온도퓨즈(120), 제3 온도퓨즈(130), 및 제4 온도퓨즈(140)의 단선이 배터리 모듈의 과열에 의해 발생한 것인지, 연결라인(270)상의 단선에 의한 것(또는 PCB 커넥터 연결 불량)인지를 검출하는데 활용될 수 있다.
이러한 온도퓨즈(110 내지 150)는 임계치 이상의 온도에서 용융되는 와이어로서, 와이어의 특정 부위가 아닌 전체 부위에서 용융이 발생할 수 있다. 각 온도퓨즈의 연결 구조는 일례로 도 3에 도시된 바와 같다.
한편, 제어부(30)는 과열된 배터리 모듈이 검출되면 화재 발생 가능성을 경고하도록 경고부(20)를 제어할 수 있다.
제어부(30)는 과열된 배터리 모듈이 검출되면 배터리 팩(310)의 전원이 부하에 공급되지 않도록 릴레이(미도시)를 오프할 수도 있다. 즉, 제어부(30)는 배터리 팩(310)의 전원을 차단할 수도 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 장치에 구비된 온도퓨즈의 연결 구조도로서, 배터리 팩(310)에 구비된 각 배터리 모듈 상에 와이어 형태의 온도퓨즈가 연결된 구조를 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 과열 검출 방법에 대한 흐름도로서, 이해를 돕기 위해 제1 온도퓨즈(110)와 제2 온도퓨즈(120)에 기초하여 설명하지만, 제3 온도퓨즈(130) 및 제4 온도퓨즈(140)를 포함하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
먼저, 배터리 팩(310)을 구성하는 제1 배터리 모듈(210) 상에 제1 저항값을 가지는 제1 온도퓨즈(110)를 배치한다(401).
그리고, 상기 배터리 팩을 구성하는 제2 배터리 모듈(210) 상에 제2 저항값을 가지는 제2 온도퓨즈(120)를 배치한다(402).
그리고, 상기 제1 온도퓨즈(110)와 상기 제2 온도퓨즈(120)를 서로 병렬로 연결한다(403).
이후, 제어부(30)는 상기 제1 온도퓨즈(110)와 상기 제2 온도퓨즈(120)의 전체 저항값에 기초하여 과열된 배터리 모듈을 검출한다(404). 즉, 제어부(30)는 상기 제1 온도퓨즈(110)와 상기 제2 온도퓨즈(120) 중에서 적어도 하나 이상의 단선에 따른 기준 저항값이 기록된 기준 테이블을 저장하고, 상기 제1 온도퓨즈(110)와 상기 제2 온도퓨즈(120)의 전체 저항값을 측정하며, 상기 측정된 전체 저항값에 기초하여 상기 기준 테이블에서 단선이 발생한 온도퓨즈를 검색하고, 상기 검색된 온도퓨즈에 상응하는 배터리 모듈에 과열이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥티드카 서비스 정보 보호 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥티드카 서비스 정보 보호 방법은 컴퓨팅 시스템을 통해서도 구현될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(1000)은 시스템 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory, 1310) 및 RAM(Random Access Memory, 1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, SSD(Solid State Drive), 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 저장부
20: 경고부
30: 제어부
110: 제1 온도퓨즈
120: 제2 온도퓨즈
130: 제3 온도퓨즈
140: 제4 온도퓨즈

Claims (18)

  1. 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈을 구비한 배터리 팩;
    상기 제1 배터리 모듈 상에 배치되며, 제1 저항값을 가지는 제1 온도퓨즈;
    상기 제2 배터리 모듈 상에 배치되며, 제2 저항값을 가지는 제2 온도퓨즈; 및
    서로 병렬로 연결된 상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈의 전체 저항값에 기초하여 과열된 배터리 모듈을 검출하는 제어부
    를 포함하는 배터리 모듈의 과열 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈 중에서 적어도 하나 이상의 단선에 따른 기준 저항값이 기록된 기준 테이블을 저장하는 저장부
    를 더 포함하는 배터리 모듈의 과열 검출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈의 전체 저항값을 측정하고, 상기 측정된 전체 저항값에 기초하여 상기 기준 테이블에서 단선이 발생한 온도퓨즈를 검색하며, 상기 검색된 온도퓨즈에 상응하는 배터리 모듈에 과열이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈과 이격되어 배치되며, 제3 저항값을 가지는 제3 온도퓨즈를 더 포함하되,
    상기 제3 온도퓨즈는,
    상기 제1 온도퓨즈 및 상기 제2 온도퓨즈와 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 온도퓨즈 및 상기 제2 온도퓨즈에 단선 발생시, 그 원인이 과열에 의한 것인지, 커넥터 연결 불량에 의한 것인지를 상기 제3 온도퓨즈의 저항값에 기초하여 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 과열된 배터리 모듈이 검출되면 화재 발생 가능성을 경고하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 과열된 배터리 모듈이 검출되면 상기 배터리 팩의 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 온도퓨즈 및 상기 제2 온도퓨즈는,
    임계치 이상의 온도에서 용융되는 와이어로서, 상기 와이어의 전체 부위에서 용융이 발생하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 온도퓨즈는,
    상기 제1 배터리 모듈에서 가장 발열이 심한 부위에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 온도퓨즈는,
    상기 제2 배터리 모듈에서 가장 발열이 심한 부위에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 장치.
  11. 배터리 팩을 구성하는 제1 배터리 모듈 상에 제1 저항값을 가지는 제1 온도퓨즈를 배치하는 단계;
    상기 배터리 팩을 구성하는 제2 배터리 모듈 상에 제2 저항값을 가지는 제2 온도퓨즈를 배치하는 단계;
    상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈를 서로 병렬로 연결하는 단계; 및
    상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈의 전체 저항값에 기초하여 과열된 배터리 모듈을 검출하는 단계
    를 포함하는 배터리 모듈의 과열 검출 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 과열된 배터리 모듈을 검출하는 단계는,
    상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈 중에서 적어도 하나 이상의 단선에 따른 기준 저항값이 기록된 기준 테이블을 저장하는 단계;
    상기 제1 온도퓨즈와 상기 제2 온도퓨즈의 전체 저항값을 측정하는 단계;
    상기 측정된 전체 저항값에 기초하여 상기 기준 테이블에서 단선이 발생한 온도퓨즈를 검색하는 단계; 및
    상기 검색된 온도퓨즈에 상응하는 배터리 모듈에 과열이 발생한 것으로 판단하는 단계
    를 포함하는 배터리 모듈의 과열 검출 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    제3 저항값을 가지는 제3 온도퓨즈를 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈과 이격시켜 배치하는 단계;
    상기 제3 온도퓨즈를 제1 온도퓨즈 및 제2 온도퓨즈와 병렬로 연결하는 단계; 및
    상기 제1 온도퓨즈 및 상기 제2 온도퓨즈에 단선 발생시, 그 원인이 과열에 의한 것인지, 커넥터 연결 불량에 의한 것인지를 상기 제3 온도퓨즈의 저항값에 기초하여 판단하는 단계
    를 더 포함하는 배터리 모듈의 과열 검출 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 과열된 배터리 모듈이 검출되면 화재 발생 가능성을 경고하는 단계
    를 더 포함하는 배터리 모듈의 과열 검출 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 과열된 배터리 모듈이 검출되면 상기 배터리 팩의 전원을 차단하는 단계
    를 더 포함하는 배터리 모듈의 과열 검출 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 온도퓨즈 및 상기 제2 온도퓨즈는,
    임계치 이상의 온도에서 용융되는 와이어로서, 상기 와이어의 전체 부위에서 용융이 발생하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 온도퓨즈는,
    상기 제1 배터리 모듈에서 가장 발열이 심한 부위에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 온도퓨즈는,
    상기 제2 배터리 모듈에서 가장 발열이 심한 부위에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 과열 검출 방법.
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