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KR101757969B1 - 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치 및 방법 Download PDF

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KR101757969B1
KR101757969B1 KR1020150013434A KR20150013434A KR101757969B1 KR 101757969 B1 KR101757969 B1 KR 101757969B1 KR 1020150013434 A KR1020150013434 A KR 1020150013434A KR 20150013434 A KR20150013434 A KR 20150013434A KR 101757969 B1 KR101757969 B1 KR 101757969B1
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battery unit
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voltage
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박정민
이현철
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주식회사 엘지화학
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Publication date
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Abstract

배터리 유닛(Battery Unit)의 전류차단장치(Current Interrupt Device; CID)의 개방 감지 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치는, 하나 이상의 배터리 유닛의 방전이 시작되면, 소정의 전압구간을 설정하는 설정부; 상기 하나 이상의 배터리 유닛이 상기 소정의 전압구간을 통과하는 시간인 전압구간 통과시간을 각 배터리 유닛 별로 측정하는 측정부; 및 상기 각 배터리 유닛 별 전압구간 통과 시간에 기반하여 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 전류 차단 장치가 개방된 배터리 유닛을 검출하고, 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀(Battery Cell) 중 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 셀의 개수를 검출하는 검출부를 포함하여 구성된다.

Description

배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치 및 방법{Device and method for detecting opening of current interrupt device of battery unit}
본 발명은 배터리 유닛(Battery Unit)의 전류차단장치(Current Interrupt Device; CID)의 개방 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 소정의 전압구간을 설정함으로써 하나 이상의 배터리 유닛 중 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛과 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀의 개수를 정확히 검출하며, 기준 배터리 유닛을 설정하고 기준 배터리 유닛과 하나 이상의 각 배터리 유닛과의 전압차이 값을 각 배터리 유닛 전압 값에 더해줌으로써 각 배터리 유닛간의 전압 불균형으로 인한 전류차단장치의 개방 감지 오류를 사전에 예방할 수 있는 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전류차단장치가 개방된 배터리 셀의 개수가 일정 비율을 넘어가면 전류차단장치가 개방되었다는 경고 메시지를 사용자에게 알림으로써 발화의 위험성을 감소시킬 수 있는 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 또는 가정용 또는 산업용으로 이용되는 중대형 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(Cell)이 복수 개 집합되는 형태로 사용되어 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.
이차전지는 충방전을 하면서 에너지를 저장하고 또한 방출하는데 통상 이차전지의 과충전은 에너지가 축적되는 특성으로 인해 안전상 위험을 야기할 수 있다. 이차전지의 셀 내 과충전 현상이 발생할 경우 셀 내부에는 온도 상승과 함께 양극과 음극 소재 사이에 위치한 분리막(separator)의 기공이 폐쇄되어 배터리 셀이 부풀어 오르는 현상(swelling)이 발생하며 폭발 현상이 일어날 수 있다.
따라서, 배터리 장치에는 과충전에 대한 안전회로가 반드시 구비됨으로써 충전시 배터리가 발화 및 폭발의 상태까지 가기 전에 더 이상의 충전을 막아 주는 장치가 필요한데, 이렇게 이차전지의 셀에 흐르는 전류를 차단하는 장치를 전류차단장치(Current Interrupt Device; CID)라한다.
한편, 배터리의 과방전은 에너지가 소모되는 특성으로 인해 배터리 수명내구성을 감소시키므로 전류차단장치는 배터리가 과충전되는 경우 뿐만 아니라 배터리가 과방전되는 경우에도 작동하는데, 배터리 사용자가 방전 시 전류차단장치가 개방되어 있어도 인지하지 못한 채로 사용할 경우 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛에 포함된 배터리 셀에는 다른 배터리 유닛에 포함된 배터리 셀보다 과도한 전류가 흐를 수 있어 발화의 위험성이 존재한다.
따라서, 배터리의 방전 과정에서 전류차단장치가 개방되었는지 감지할 수 있는 장치는 전류차단장치와 함께 배터리에 필수적이나 종래에는 배터리의 방전 과정에서 배터리 셀의 전류차단장치가 개방되었는지 감지하는 장치가 존재하지 않았고, 배터리 사용자는 전류차단장치가 개방되었는지 알 수 없어 발화의 위험에 노출되는 문제점이 있었다.
본 발명은 배터리 방전 시 전류차단장치가 개방된 상황을 사용자에게 바로 알려주어 사용자가 해당상황에 미리 조치를 취할 수 있게 함으로써 발화와 같은 안전상황을 예방할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0017043호
본 발명의 목적은 소정의 전압구간을 설정함으로써 하나 이상의 배터리 유닛 중 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛과 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀의 개수를 정확히 검출하며, 기준 배터리 유닛을 설정하고 기준 배터리 유닛과 하나 이상의 각 배터리 유닛과의 전압차이 값을 각 배터리 유닛 전압 값에 더해줌으로써 각 배터리 유닛간의 전압 불균형으로 인한 전류차단장치의 개방 감지 오류를 사전에 예방할 수 있는 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 전류차단장치가 개방된 배터리 셀의 개수가 일정 비율을 넘어가면 전류차단장치가 개방되었다는 경고 메시지를 사용자에게 알림으로써 발화의 위험성을 감소시킬 수 있는 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치는 하나 이상의 배터리 유닛(Battery Unit)의 방전이 시작되면, 소정의 전압구간을 설정하는 설정부; 상기 하나 이상의 배터리 유닛이 상기 소정의 전압구간을 통과하는 시간인 전압구간 통과시간을 각 배터리 유닛 별로 측정하는 측정부; 및 상기 각 배터리 유닛 별 전압구간 통과 시간에 기반하여 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 전류 차단 장치(Current Interrupt Device; CID)가 개방된 배터리 유닛을 검출하고, 상기 CID가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀(Battery Cell) 중 상기 CID가 개방된 배터리 셀의 개수를 검출하는 검출부를 포함하여 구성된다.
상기 설정부는 상기 하나 이상의 배터리 유닛의 방전이 시작되면, 방전이 일어나는 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 어느 하나를 기준 배터리 유닛으로 설정하고, 방전 시작 후 기 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준 배터리 유닛의 전압 값을 기준으로 소정의 전압구간을 설정할 수 있다.
상기 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치는 상기 기 설정된 시간이 되었을 때의 상기 기준 배터리 유닛의 전압과 상기 하나 이상의 각 배터리 유닛과의 전압차이를 계산하고, 상기 전압차이 값을 상기 하나 이상의 각 배터리 유닛 전압 값에 더해주는 보정부를 더 포함할 수 있다.
상기 검출부는 상기 하나 이상의 각 배터리 유닛 전압 값 가운데 최대값을 찾고 상기 최대값과 상기 소정의 전압구간의 하한 값을 비교할 수 있다.
상기 검출부는 상기 최대값이 상기 하한 값보다 작을 경우, 상기 하나 이상의 배터리 유닛 전체의 전압구간 통과시간의 평균에 대한 상기 배터리 유닛의 전압구간 통과시간의 백분율인 정규화 계수(Normalizing Count)를 각 배터리 유닛 별로 계산할 수 있다.
상기 검출부는 상기 정규화 계수와 기 설정된 기준 값을 비교하여 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 상기 CID가 개방된 배터리 유닛과 상기 CID가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀 중 상기 CID가 개방된 배터리 셀의 개수를 검출할 수 있다.
상기 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치는 상기 CID가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀 중 상기 CID가 개방된 배터리 셀의 개수의 비율이 기 설정된 값 이상이면 상기 CID가 개방되었다는 경고 메시지를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 방법은 하나 이상의 배터리 유닛(Battery Unit)의 방전이 시작되면, 소정의 전압구간을 설정하는 단계; 상기 하나 이상의 배터리 유닛이 상기 소정의 전압구간을 통과하는 시간인 전압구간 통과시간을 각 배터리 유닛 별로 측정하는 단계; 및 상기 각 배터리 유닛 별 전압구간 통과 시간에 기반하여 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 전류 차단 장치(Current Interrupt Device; CID)가 개방된 배터리 유닛을 검출하고, 상기 CID가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀(Battery Cell) 중 상기 CID가 개방된 배터리 셀의 개수를 검출하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 설정하는 단계는 상기 하나 이상의 배터리 유닛의 방전이 시작되면, 방전이 일어나는 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 어느 하나를 기준 배터리 유닛으로 설정하고, 방전 시작 후 기 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준 배터리 유닛의 전압 값을 기준으로 소정의 전압구간을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 방법은 상기 기 설정된 시간이 되었을 때의 상기 기준 배터리 유닛의 전압과 상기 하나 이상의 각 배터리 유닛과의 전압차이를 계산하고, 상기 전압차이 값을 상기 하나 이상의 각 배터리 유닛 전압 값에 더해주는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 검출하는 단계는 상기 하나 이상의 각 배터리 유닛 전압 값 가운데 최대값을 찾고 상기 최대값과 상기 소정의 전압구간의 하한 값을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 검출하는 단계는 상기 최대값이 상기 하한 값보다 작을 경우, 상기 하나 이상의 배터리 유닛 전체의 전압구간 통과시간의 평균에 대한 상기 배터리 유닛의 전압구간 통과시간의 백분율인 정규화 계수(Normalizing Count)를 각 배터리 유닛 별로 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 검출하는 단계는 상기 정규화 계수와 기 설정된 기준 값을 비교하여 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 상기 CID가 개방된 배터리 유닛과 상기 CID가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀 중 상기 CID가 개방된 배터리 셀의 개수를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 방법은 상기 CID가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀 중 상기 CID가 개방된 배터리 셀의 개수의 비율이 기 설정된 값 이상이면 상기 CID가 개방되었다는 경고 메시지를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 소정의 전압구간을 설정함으로써 하나 이상의 배터리 유닛 중 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛과 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀의 개수를 정확히 검출하며, 기준 배터리 유닛을 설정하고 기준 배터리 유닛과 하나 이상의 각 배터리 유닛과의 전압차이 값을 각 배터리 유닛 전압 값에 더해줌으로써 각 배터리 유닛간의 전압 불균형으로 인한 전류차단장치의 개방 감지 오류를 사전에 예방할 수 있는 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전류차단장치가 개방된 배터리 셀의 개수가 일정 비율을 넘어가면 전류차단장치가 개방되었다는 경고 메시지를 사용자에게 알림으로써 발화의 위험성을 감소시킬 수 있는 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛(Battery Unit)의 전류차단장치(Current Interrupt Device; CID)의 개방 감지 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 아이알 드랍(IR Drop)이 일어나고 배터리 유닛 간의 전압 편차를 보정하지 않은 상태에서의 각 배터리 유닛의 시간에 따른 전압 변화 곡선을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 아이알 드랍이후 배터리 유닛 간의 전압 편차를 보정한 각 배터리 유닛의 시간에 따른 전압 변화 곡선을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 방법을 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛(Battery Unit)의 전류차단장치(Current Interrupt Device; CID)의 개방 감지 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치(100)는 배터리 셀(Battery Cell)(11)과 연결된 전류차단장치(미도시)가 개방되었는지 여부를 배터리 사용자에게 알려준다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치(100)는 설정부(110), 보정부(120), 측정부(130), 검출부(140), 표시부(150)로 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치(100)는 일 실시 예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
여기서 배터리 유닛(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대, 배터리 모듈(Battery Module), 배터리 팩(Battery Pack), 배터리 랙(Battery Rack), 배터리 뱅크(Battery Bank) 등으로 구성할 수 있다.
설정부(110)는 하나 이상의 배터리 유닛(10)의 방전이 시작되면 소정의 전압구간을 설정할 수 있다. 소정의 전압구간을 설정하는 이유는 전류차단장치가 개방된 배터리 셀(11)의 개수를 정확히 검출하기 위함이며, 전류차단장치가 개방된 배터리 셀(11)의 개수를 정확히 검출하는 방법은 후술하도록 한다.
또한, 설정부(110)는 하나 이상의 배터리 유닛(10)의 방전이 시작되면, 방전이 일어나는 상기 하나 이상의 배터리 유닛(10) 중 어느 하나를 기준 배터리 유닛(10)으로 설정하고, 방전 시작 후 기 설정된 시간이 되었을 때 기준 배터리 유닛(10)의 전압 값을 기준으로 소정의 전압구간을 설정할 수 있다. 기준 배터리 유닛(10)은 방전이 일어나는 하나 이상의 배터리 유닛(10) 중 어느 하나를 기준 배터리 유닛(10)으로 설정할 수 있고 필요에 따라 배터리 사용자가 지정할 수도 있다.
기준 배터리 유닛(10)의 전압 값을 기초로 소정의 전압구간을 설정하는 과정은 실험을 통해 정해지며, 소정의 전압구간의 상한 값은 기준 배터리 유닛(10)의 초기 전압 값보다는 낮아야 한다.
보정부(120)는 상기 기 설정된 시간이 되었을 때의 기준 배터리 유닛(10)의 전압과 하나 이상의 각 배터리 유닛(10)과의 전압차이를 계산하고, 상기 전압차이 값을 하나 이상의 각 배터리 유닛(10) 전압 값에 더해줄 수 있다. 상기 전압차이 값을 하나 이상의 각 배터리 유닛(10) 전압 값에 더해주면 기준 배터리 유닛(10)의 전압 값과 일치하게 되는데 이를 배터리 유닛(10) 간의 전압 편차 보정이라 한다. 배터리 유닛(10) 간의 전압 편차를 보정하면 각 배터리 유닛(10)의 전압 강하 시점의 전압 값이 모두 일치하게 되어 각 배터리 유닛(10) 별로 단위 시간당 전압 감소량을 정확히 판단할 수 있다.
아이알 드랍(IR Drop)이란 옴닉 드랍(Ohmic　Drop)이라고도 하며, 전류가 저항을 만나면 전압이 떨어지는데 배선이 길면 첫 부분과 끝부분이 전압 차가 나는 것을 말한다. 기 설정된 시간을 두는 이유는 이러한 아이알 드랍 이후에 전압보정을 하기 위함이며, 통상적으로 2초 이전에 아이알 드랍이 일어나므로 기 설정된 시간을 2초로 설정할 수 있다.
도 2는 아이알 드랍이 일어나고 배터리 유닛(10) 간의 전압 편차를 보정하지 않은 상태에서의 각 배터리 유닛(10)의 시간에 따른 전압 변화 곡선을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2와 같은 상태에서는 배터리 유닛(10) 간 전압 편차로 인해 하나 이상의 배터리 유닛(10) 중 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)과 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)에 포함된 하나 이상의 배터리 셀(11) 중 전류차단장치가 개방된 배터리 셀(11)의 개수를 정확히 검출하기 어렵다.
도 3은 아이알 드랍이후 배터리 유닛(10) 간의 전압 편차를 보정한 각 배터리 유닛(10)의 시간에 따른 전압 변화 곡선을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3에서와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치(100)는 보정부(120)를 통해 전압 편차 보정을 수행함으로써, 각 배터리 유닛(10)의 전압 강하 시점에서의 전압 값이 모두 일치하여 단위 시간당 전압 감소량을 정확히 비교할 수 있으며, 이를 기초로 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)과 배터리 셀(11)의 개수를 구할 수 있다.
측정부(130)는 하나 이상의 배터리 유닛(10)이 상기 소정의 전압구간을 통과하는 시간인 전압구간 통과시간을 각 배터리 유닛(10) 별로 측정한다. 각 배터리 유닛(10)의 전압구간 통과시간은 정규화 계수를 구하기 위한 수치이며 정규화 계수에 관해서는 후술하도록 한다.
검출부(140)는 각 배터리 유닛(10) 별 전압구간 통과 시간에 기반하여 하나 이상의 배터리 유닛(10) 중 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)을 검출하고, 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)에 포함된 하나 이상의 배터리 셀(11) 중 전류차단장치가 개방된 배터리 셀(11)의 개수를 검출할 수 있다.
또한, 검출부(140)는 하나 이상의 각 배터리 유닛(10) 전압 값 가운데 최대값을 찾고 상기 최대값과 상기 소정의 전압구간의 하한 값을 비교할 수 있다. 각 배터리 유닛(10) 전압 값 가운데 최대값이 기 설정된 전압구간의 하한 값보다 작으면, 해당 배터리 유닛(10)이 전압구간을 통과했다는 의미가 되므로 해당 배터리 유닛(10) 별 전압구간 통과시간 측정이 종료된다.
검출부(140)는 상기 최대값이 상기 하한 값보다 작을 경우, 하나 이상의 배터리 유닛(10) 전체의 전압구간 통과시간의 평균에 대한 배터리 유닛(10)의 전압구간 통과시간의 백분율인 정규화 계수(Normalizing Count)를 각 배터리 유닛(10) 별로 계산할 수 있다. 정규화 계수는 아래의 수학식 1을 이용하여 산출할 수 있다.
<수학식 1>
Figure 112015009351761-pat00001
여기서, X는 정규화 계수, A는 측정부에서 측정한 각 배터리 유닛의 전압구간통과시간, B는 전체 배터리 유닛의 전압구간 통과시간의 평균이다.
일 실시 예에서 검출부(140)는 상기 정규화 계수와 기 설정된 기준 값을 비교하여 하나 이상의 배터리 유닛(10) 중 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)과 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)에 포함된 하나 이상의 배터리 셀(11) 중 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 셀(11)의 개수를 검출할 수 있다. 기 설정된 기준 값은 전압구간 통과시간을 100을 기준으로 셀의 개수만큼 나눈 값일 수 있다. 이하 표 1 및 표 2를 참조하여 검출부(140)가 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)과 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 셀(11)의 개수를 검출하는 일 예를 설명하도록 한다.
아래 표 1에는 보다 구체적인 기 설정된 기준 값과 그에 해당하는 전류차단장치가 개방된 배터리 셀(11)의 개수가 기재되어 있다. 검출부(140)는 표 2의 정규화 계수가 포함된 표 1의 기 설정된 기준 값을 기준으로 전류차단장치가 개방된 배터리 셀의 개수를 판단할 수 있다. 예컨대, 표 2에서 제6 배터리 유닛(10)의 정규화 계수가 77이므로 검출부(140)는 표 1에서 기 설정된 기준 값 77이상 81미만 에서의 전류차단장치가 개방된 배터리 셀(11)의 개수인 5개를 검출할 수 있다.
<표 1>
Figure 112015009351761-pat00002

<표 2>
Figure 112015009351761-pat00003
표시부(150)는 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)에 포함된 하나 이상의 배터리 셀(11) 중 상기 전류차단장치가 개방된 배터리 셀(11)의 개수의 비율이 기 설정된 값 이상이면 상기 전류차단장치가 개방되었다는 경고 메시지를 표시할 수 있다. 배터리 사용자는 표시부(150)를 보고 위험상황을 알 수 있으며, 기 설정된 값이 높을수록 전류차단장치가 개방된 배터리 셀(11)의 비율이 높아야 경고 메시지를 표시하므로 기 설정된 값은 40％내외로 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛(10)의 전류차단장치의 개방 감지 방법이 시작되면, 기 설정된 시간이 되었을 때 기준 배터리 유닛(10)과 기준 배터리 유닛(10)의 전압 값을 기준으로 소정의 전압구간을 설정한다.(S410) 단계(S410)의 과정은 도 1에서 설명한 설정부(110)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 설정부(110)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
그리고 기준 배터리 유닛(10)과 각 배터리 유닛(10) 간의 전압편차를 각 배터리 유닛(10)에 더하여 기준 배터리 유닛(10)의 전압 값으로 보정한다(S420). 단계(S420)의 과정은 도 1에서 설명한 보정부(120)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 보정부(120)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
그 다음, 각 배터리 유닛(10)의 전압구간 통과시간을 측정한다(S430). 각 배터리 유닛(10)의 전압구간 통과시간은 정규화 계수를 구하기 위한 요소이다. 단계(S430)의 과정은 도 1에서 설명한 측정부(130)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 측정부(130)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
그리고 나서, 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)과 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛(10)에 포함된 배터리 셀(11)의 개수를 정규화 계수와 기 설정된 기준 값을 비교하여 검출한다(S440). 단계(S440)의 과정은 도 1에서 설명한 검출부(140)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 검출부(140)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
그리고 배터리 사용자에게 위험 상황을 전달하기 위하여 전류차단장치가 개방되었다는 경고 메시지를 표시한다(S450). 단계(S450)의 과정은 도 1에서 설명한 표시부(150)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 표시부(150)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 방법이 시작되면, 각 배터리 유닛의 전압을 저장(S501)하고 방전 상태인지 판단(S502)한 다음 기 설정된 시간이면(S503) 기준 배터리 유닛의 전압 값을 기준으로 소정의 전압구간을 설정한다(S504). 단계(S501, S502, S503, S504)의 과정은 도 1에서 설명한 설정부(110)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 설정부(110)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
그리고 기준 배터리 유닛의 전압 값을 기준으로 전압편차를 보정한다(S505). 단계(S505)의 과정은 도 1에서 설명한 보정부(120)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 보정부(120)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
그 다음, 기 설정된 시간이 경과하면(S506) 각 배터리 유닛의 전압 값 중 최대 값을 찾고(S507) 각 배터리 유닛의 전압구간 통과시간을 측정(S508)하며 각 배터리 유닛의 전압 값 중 최대값과 소정의 전압구간의 하한 값을 비교(S509)하여 소정의 전압구간의 하한 값이 배터리 유닛의 전압 값 중 최대 값보다 크면 각 배터리 유닛의 정규화 계수를 계산한다(S510). 상기 정규화 계수와 기 설정된 기준 값을 비교(S511)하여 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛과 해당 배터리 유닛의 개방된 배터리 셀의 개수를 검출한다(S512). 단계(S506, S507, S508, S509, S510, S511, S512)의 과정은 도 1에서 설명한 검출부(140)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 검출부(140)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
그리고 전류차단장치가 개방된 배터리 유닛에 포함된 배터리 셀 중 전류차단장치가 개방된 배터리 셀의 비율이 기 설정된 값 이상이면(S513) 전류차단장치가 개방되었다는 경고 메시지를 표시한다(S514). 단계(S513, S514)의 과정은 도 1에서 설명한 표시부(150)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 표시부(150)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
10 : 배터리 유닛
11 : 배터리 셀
100 : 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치
110 : 설정부
120 : 보정부
130 : 측정부
140 : 검출부
150 : 표시부

Claims (14)

  1. 하나 이상의 배터리 유닛(Battery Unit)의 방전이 시작되면, 방전이 일어나는 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 어느 하나를 기준 배터리 유닛으로 설정하고, 방전 시작 후 기 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준 배터리 유닛의 전압 값을 기준으로 소정의 전압구간을 설정하는 설정부;
    상기 기 설정된 시간이 되었을 때의 상기 기준 배터리 유닛의 전압과 각 배터리 유닛과의 전압차이를 계산하고, 상기 전압차이를 각 배터리 유닛 전압 값에 더해주는 보정부;
    상기 하나 이상의 배터리 유닛이 상기 소정의 전압구간을 통과하는 시간인 전압구간 통과시간을 각 배터리 유닛 별로 측정하는 측정부; 및
    각 배터리 유닛 전압 값 가운데 최대값을 찾고 최대값과 상기 소정의 전압구간의 하한 값을 비교하여 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 전류 차단 장치(Current Interrupt Device; CID)가 개방된 배터리 유닛을 검출하고, 상기 최대값이 하한 값보다 작을 경우, 상기 하나 이상의 배터리 유닛 전체의 전압구간 통과시간의 평균에 대한 상기 배터리 유닛의 전압구간 통과시간의 백분율인 정규화 계수(Normalizing Count)를 각 배터리 유닛 별로 계산한 후 상기 정규화 계수와 기 설정된 기준 값을 비교하여 상기 CID가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀(Battery Cell) 중 상기 CID가 개방된 배터리 셀의 개수를 검출하는 검출부를 포함하는 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 CID가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀 중 상기 CID가 개방된 배터리 셀의 개수의 비율이 기 설정된 값 이상이면 상기 CID가 개방되었다는 경고 메시지를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 장치.
  8. 하나 이상의 배터리 유닛(Battery Unit)의 방전이 시작되면, 설정부에서 방전이 일어나는 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 어느 하나를 기준 배터리 유닛으로 설정하고, 방전 시작 후 기 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준 배터리 유닛의 전압 값을 기준으로 소정의 전압구간을 설정하는 단계;
    보정부를 통해, 상기 기 설정된 시간이 되었을 때의 상기 기준 배터리 유닛의 전압과 각 배터리 유닛과의 전압차이를 계산하고, 상기 전압차이를 각 배터리 유닛 전압 값에 더하는 단계;
    상기 하나 이상의 배터리 유닛이 상기 소정의 전압구간을 통과하는 시간인 전압구간 통과시간을 각 배터리 유닛 별로 측정하는 단계; 및
    각 배터리 유닛 전압 값 가운데 최대값을 찾고 최대값과 상기 소정의 전압구간의 하한 값을 비교하여 상기 하나 이상의 배터리 유닛 중 전류 차단 장치(Current Interrupt Device; CID)가 개방된 배터리 유닛을 검출하고, 상기 최대값이 하한 값보다 작을 경우, 상기 하나 이상의 배터리 유닛 전체의 전압구간 통과시간의 평균에 대한 상기 배터리 유닛의 전압구간 통과시간의 백분율인 정규화 계수(Normalizing Count)를 각 배터리 유닛 별로 계산한 후 상기 정규화 계수와 기 설정된 기준 값을 비교하여 상기 CID가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀(Battery Cell) 중 상기 CID가 개방된 배터리 셀의 개수를 검출하는 단계를 포함하는 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제8항에 있어서,
    상기 CID가 개방된 배터리 유닛에 포함된 하나 이상의 배터리 셀 중 상기 CID가 개방된 배터리 셀의 개수의 비율이 기 설정된 값 이상이면 상기 CID가 개방되었다는 경고 메시지를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 유닛의 전류차단장치의 개방 감지 방법.
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