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KR101891687B1 - 배터리 모듈 분리 장치 - Google Patents

배터리 모듈 분리 장치 Download PDF

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KR101891687B1
KR101891687B1 KR1020157034867A KR20157034867A KR101891687B1 KR 101891687 B1 KR101891687 B1 KR 101891687B1 KR 1020157034867 A KR1020157034867 A KR 1020157034867A KR 20157034867 A KR20157034867 A KR 20157034867A KR 101891687 B1 KR101891687 B1 KR 101891687B1
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South Korea
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battery module
battery
switch
switches
disposed
Prior art date
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KR1020157034867A
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KR20160013900A (ko
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알프 홀게르스
크리스티안 카벨
다비드 스투르크
망누스 베르네르
라르스 호프만
페르 구스타프손
Original Assignee
오토리브 디벨로프먼트 에이비
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Filing date
Publication date
Application filed by 오토리브 디벨로프먼트 에이비 filed Critical 오토리브 디벨로프먼트 에이비
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Abstract

본 발명은 자동차용 배터리 안에 있는 하나 이상의 배터리 모듈을 분리시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 자동차용 배터리(10) 안의 복수의 배터리 모듈(11, 12, 13) 중 적어도 하나를 분리시키는 장치는, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈이 분리되어야 함을 검출하도록 구성된 장치(14), 및 각각의 배터리 모듈에 배치된 우회 스위치(15, 16, 17)를 포함하고, 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈에 배치된 우회 스위치는 우회 경로를 통하여 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈을 우회시키도록 제어할 수 있다. 상기 장치는 각각의 배터리 모듈에 배치된 분리 스위치(21, 22, 23)를 더 포함하는바, 우회되는 배터리 모듈에 배치된 분리 스위치는, 상기 검출된 배터리 모듈의 우회와 동시에 또는 그 후에, 나머지 배터리 모듈로부터 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈을 분리시키도록 제어할 수 있다.

Description

배터리 모듈 분리 장치{BATTERY MODULE DISCONNECT ARRANGEMENT}
본 발명은 자동차용 배터리 안에 있는 하나 이상의 배터리 모듈을 분리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차에서 사용되는 자동차용 배터리는 배터리 고장의 경우에 배터리가 배치되어 있는 자동차에 큰 손상을 유발할 수 있다. 이것은 특히, 자동차 충돌 또는 사고의 경우에 자명한데, 이 경우에는 큰 크기의 단락 전류(short-cut current)가 자동차 화재를 유발함으로써 심각한 차량 손상 및 승객 상해가 유발될 수 있다. 추가적인 손상을 유발하는 배터리 고장의 상황에는, 예를 들어 리튬이온 배터리 안의 가스로 형성되는 단락 전류와 같이, 자동차의 주변 도전성 구조물에서 큰 크기의 전류가 흐르는 상황과, 기계적 및/또는 전기적 부품들이 손상된 상황이 포함되는데, 이 상황에서는 차량 고장이 유발될 수 있고 결과적으로 자동차 충돌이 유발될 수 있다.
국제공보 WO 2009/106394 에는 자동차 내에서의 사용을 위한 것으로서 복수의 배터리 모듈을 구비한 배터리 팩(battery pack)이 개시되어 있는바, 상기 배터리 모듈들 중 하나 이상에 문제가 있는 경우에는 배터리 모듈이 개별적으로 분리 및/또는 가교(bridge)될 수 있어서, 배터리 팩 안에서의 해로운 연쇄 반응을 저지하는 것이 가능하게 된다.
종래 기술의 자동차 배터리에서 발생할 수 있는 추가적인 문제는, 문제가 있는 배터리 모듈이 높은 단락 전류를 유발할 수 있고, 자동차용 배터리 안에서의 도전체들 사이에 아크가 발생할 수 있어서 손상과 화재를 유발할 수 있다는 것이다.
본 발명의 목적은 아크 발생의 문제를 해결 또는 적어도 완화시키고, 자동차용 배터리 안에 있는 하나 이상의 배터리 모듈을 분리하기 위한 개선된 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 제1 형태에 따른 자동차용 배터리 안의 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나를 분리시키는 방법에 의하여 달성된다. 상기 방법은: 상기 적어도 하나의 배터리 모듈이 분리되어야 함을 검출하는 단계; 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈을 우회(bypass)시키는 단계; 및 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈의 우회와 동시인 때보다 이르지 않은 때에, 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈을 상기 자동차용 배터리 안에 포함된 나머지 배터리 모듈들로부터 분리시키는 단계;를 포함한다.
상기 목적은 본 발명의 제2 형태에 따른 자동차용 배터리 안의 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나를 분리시키는 장치에 의하여 달성된다. 상기 장치는: 상기 적어도 하나의 배터리 모듈이 분리되어야 함을 검출하도록 구성된 장치; 각각의 배터리 모듈에 배치된 우회 스위치(bypass switch)로서, 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈에 배치된 우회 스위치는 우회 경로를 통하여 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈을 우회시키는 제어가 가능한, 우회 스위치; 및 각각의 배터리 모듈에 배치된 분리 스위치(disconnect switch)로서, 우회되는 적어도 하나의 배터리 모듈에 배치된 분리 스위치는 우회와 동시인 때보다 이르지 않은 때에, 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈을 나머지 배터리 모듈들로부터 분리시키는 제어가 가능한, 분리 스위치;를 포함한다.
따라서, 상기 자동차용 배터리 안의 각각의 배터리 모듈은 각 배터리 모듈에 배치된 우회 스위치 및 분리 스위치의 제어에 의하여 선택된 때에 개별적으로 우회 및 분리될 수 있다. 전기차 또는 하이브리드차에 배치된 자동차용 배터리의 작동 동안에는, 각각의 배터리 모듈이 전기 모터의 형태인 부하, 즉 유도성 부하(inductive load)에 전력을 전달한다. 예를 들어 배터리의 성능 감소가 요망되거나 또는 배터리에 문제가 있음으로 인해서 하나 이상의 배터리 모듈이 분리되어야 함이 자동차의 전자 제어 유닛(ECU)에 의하여 검출되는 경우에는, 분리되어야 하는 모듈(들)에 배치된 우회 스위치(들)의 제어에 의하여 해당 검출된 모듈을 우회시키는 우회 경로가 통전되고, 그와 동시에 또는 후속하여 상기 분리되어야 하는 모듈(들)에 배치된 분리 스위치(들)의 제어에 의하여 상기 검출된 모듈(들)이 자동차용 배터리 안의 나머지 배터리 모듈들로부터 분리된다. 예방적인 이유로 인하여 하나 이상의 배터리 모듈을 분리하는 것이 바람직할 수도 있다는 점에 유의하여야 하는데, 예를 들어 어떤 이유로 인하여 문제가 발생할 위험이 있다는 표시가 ECU에 수신되는 경우에는, 설령 그 표시된 문제가 나중에 발생하지 않더라도 그러한 분리가 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 배터리 모듈이 분리된다면, 배터리 안에 전기적 불균형이 발생하므로, 전기적 균형을 얻기 위하여 다른 (정상적으로 작동하는) 배터리 모듈의 분리를 필요로 할 수 있다.
실제의 예에서, 자동차용 배터리는 각각 60 V 를 전달하는 5개의 배터리 모듈들을 직렬적으로 연결함으로써 전기 모터에 300 V 를 전달한다. 정상 작동 동안에는, 상기 배터리에 의하여 제공되는 전압이 상기 유도성 요소에 유도되어서 전류가 흐르도록 유발할 것이다. 만일 하나 이상의 배터리 모듈이 배터리로부터 분리된다면, 전류 변화에 저항하는 유도자(inductor)의 성질 때문에, 유도성 부하(즉, 전기 모터)는 동일한 전류를 유지하려고 할 것이다. 배터리 모듈(들)의 분리로부터 초래되는 유도자 전류의 감소는, 유도자에 걸친 전압이 유도자 전류에서의 감소에 반하게 되는 결과를 낳는다. 이와 같은 전압의 증가는 U = L*dI/dt 인 관계(U 는 유도자에 걸친 전압을 지칭하고, L 은 인턱턴스(inductance)이며, I 는 상기 유도자를 통해 흐르는 전류임)로 인하여 매우 급격할 수 있고, 소위 유도성 킥백(inductive kick-back)을 유발할 수 있다. 배터리 모듈이 분리된 때에는 배터리 모듈에서 분리를 수행하는 스위칭 메카니즘(switching mechanism)에서의 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)가 매우 높은 전압에 의하여 하전될 수 있는바, 이는 잠재적으로 배터리 안의 스위칭 메카니즘의 두 개의 단자들 사이에서 흐르는 전류가 아크를 유발시킬 수 있음을 의미하며, 이 경우에는 다양한 부품들의 손상은 물론 자동차에서의 화재로 귀결될 수도 있다.
그러므로, 본 발명에 의하는 경우에는, 상기 검출된 배터리 모듈이 먼저 우회된 다음에 상기 우회된 모듈이 자동차용 배터리 안의 나머지 배터리 모듈들로부터 분리되거나, 상기 검출된 배터리 모듈의 우회 및 분리가 동시에 수행된다. 상기 검출된 배터리 모듈의 우회는 전기 모터의 킥백-전류가 상기 우회 경로를 통해서 흐르도록 할 것이며, 분리는 아크 발생의 위험없이 수행될 수 있기 때문에, 배터리의 온전성이 크게 향상된다. 다른 장점으로서는, 배터리의 작동이 제한적으로 제공되기 때문에, 해당 자동차의 운전자가 자신의 자동차를 번잡한 도로로부터 이동시키거나 또는 정비소로 운전할 기회를 가지게 된다는 것이다.
본 발명의 실시예에 있어서 하나 이상의 배터리 모듈의 분리는 자동차의 계기판에 제공되는 정보를 통해서 자동차의 운전자에게 표시될 수 있다.
예를 들어 심각한 자동차 사고와 같은 상황에서는 배터리 또는 그 주위의 장비가 불에 붙지 않도록 하기 위하여, 필요하다면 모든 배터리 모듈이 순간적으로 우회 및 분리되거나, 또는 상기 모듈들이 하나씩 순차적으로 우회 및 분리될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 장치는 예를 들어 각 배터리 모듈에 배치된 저항기와 같은 형태의 에너지 배출 장치 및 방전 스위치를 더 포함한다. 분리되어야 하는 배터리 모듈에 배치된 방전 스위치는, 상기 모듈의 분리와 동시에 또는 그 후에 상기 모듈이 방전되도록 하기 위하여 상기 에너지 배출 장치에 상기 분리된 배터리 모듈을 연결시키게끔 제어할 수 있다. 유리하게는, 임의의 추가적인 손상을 방지하기 위하여, 문제가 있는 배터리 모듈이 완만한 방식으로 방전될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 장치가, 후속하여 분리될 하나 이상의 우회된 배터리 모듈의 우회 경로에서 전류를 감지하기 위한 것으로서 각각의 배터리 모듈에 배치되는 수단을 더 포함한다. 상기 전류 감지 수단은 상기 우회 경로에서의 전류가 미리 정해진 문턱 레벨에 도달한 때에, 상기 우회되는 적어도 하나의 배터리 모듈을 분리시키게끔 상기 분리 스위치를 제어하도록 구성된다. 따라서, 미리 정해진 문턱 전류 레벨에 도달한 때에 작용하도록 상기 감지 장치를 설계함으로써, 유리하게도 자율적인 분리 메카니즘이 제공된다.
대안적인 실시예에서는, 전류 감지 수단이 개별 배터리 모듈의 단자에 배치되고 또한 우회 스위치를 제어하기 위하여 개별 배터리 모듈의 우회 스위치에 연결된다. 배터리 모듈의 단자(예를 들어, 양의 단자)에서의 전류가 미리 정해진 레벨에 도달하였음이 상기 전류 감지 수단에 의하여 감지되자마자, 상기 전류 감지 수단은 그에 대응하여 우회 스위치를 제어함으로써 우회 경로를 통하여 상기 배터리 모듈을 우회시킨다. 따라서, 이 특정의 실시예에서는, 개별의 전류 감지 수단이, 배터리 모듈이 분리되어야 하는지를 검출하기 위한 장치로서 작용하는 것이 바람직할 것이다.
다른 실시예에서는, 전류 감지 수단 각각이 상기 분리 스위치를 활성화시키기 위한 개별의 분리 스위치에 연결된다. 배터리 모듈의 양의 단자에서의 전류가 미리 정해진 레벨에 도달함이 상기 전류 감지 수단에 의하여 감지되는 때에는 상기 전류 감지 수단이 그에 대응하여 분리 스위치를 제어함으로써, 상기 전류 감지 수단에 의하여 상기 우회 스위치가 제어되어 우회 경로를 통하여 상기 배터리 모듈이 우회됨과 동시에 또는 그 후에, 상기 배터리 모듈이 자동차용 배터리의 주 전력 공급선으로부터 분리된다.
또 다른 실시예에서는, 상기 전류 감지 수단 각각이, 상기 분리 스위치의 활성화와 동시에 또는 그 후에 방전 스위치를 활성화시키기 위한 개별의 방전 스위치에 연결된다. 따라서, 상기 전류 감지 수단이 배터리 모듈의 단자에서 과전류를 감지하는 때에는, 전류 감지 수단이 상기 배터리 모듈의 방전 스위치를 통한 에너지 배출 장치로의 방전도 제어할 것이다.
개별의 전류 감지 수단이 개별 배터리 모듈의 검출, 우회, 분리, 심지어는 방전까지 제어하도록 함에 의한 장점은, 본 발명의 장치에 ECU가 반드시 필요하지 않게된다는 것이다. (마이크로프로세서와 같은 부품을 포함할 필요없이) 피동적인 부품들을 이용함으로써, 하나 이상의 배터리 모듈을 분리시키기 위한 장치가 저렴하게 그리고 덜 복잡하게 된다. 또한, 자동차용 배터리 안에 피동적인 부품들로 상기 장치를 구현하는 것이 더 용이하게 될 것이다.
일 실시예의 전류 감지 장치는, 우회 경로 내에 배치되어 분리 스위치의 제어를 위하여 분리 스위치에 연결된 코일에 의하여 구현된다. 따라서, 상기 우회 경로를 통하는 단락 전류가 미리 정해진 레벨에 도달함이 상기 코일에 의하여 감지되자마자, 상기 코일은 그에 대응하여 분리 스위치가 상기 우회된 배터리 모듈을 우회시키도록 제어할 것이다. 유리하게는, 이와 같은 전류의 검출과 분리 스위치의 촉발(triggering)이 자율적으로 이루어진다.
대안적인 실시예에서는, 상기 전류 감지 장치가, 우회 경로에서 전류를 측정하기 위하여 우회 경로 내에 배치된 전류 션트(current shunt)에 의하여 구현된다. 이 실시예에서는, 전류를 판별하고 분리 스위치를 제어하기 위하여 ECU가 사용되는 것이 통상적일 것이다. 우회 경로에서의 전류를 감지하기 위한 다른 대안적 수단으로서는, 홀 소자(Hall element) 또는 압전 센서(piezoelectric sensor)가 있다.
또한, 전류의 노이즈 레벨(noise level)을 검출하여 전류의 특성, 즉 전류의 크기 및/또는 주파수를 판별하는 것이 가능하다.
다른 대안예로서, 상기 장치의 스위치들을 제어하기 위하여 ECU가 사용되는 경우에는, 상기 모듈을 우회시킨 순간 후 소정의 시간, 예를 들어 1ms 이상의 시간이 경과한 후에 상기 우회된 배터리 모듈(들)을 분리시키도록 상기 ECU가 분리 스위치(들)을 제어할 수 있다. 자동차는 자동차의 모든 특성들을 제어하기 위한 ECU들로서 상호연결된 다수의 ECU들을 포함할 수 있는바, 그러한 ECU에는 예를 들어 브레이크 제어 모듈(brake control module; BCM) 또는 속도 제어 모듈(speed control module; SCM)가 있다. 자동차는 배터리 모니터링 유닛(battery monitoring unit; BMU)으로부터 정보를 수신하는 특정의 충돌 ECU(crash ECU)도 포함할 수 있는바, 이것은 배터리의 관리를 위하여 전압, 전류, 온도, 충전 상태(state of charge; SOC) 등과 같은 배터리의 다양한 물리적 특성을 검출한다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 분리 스위치가, 발화시 배터리 모듈을 분리시키도록 구성된 폭발식 스위치에 의해 구현된다. 폭발 장전물이 발화되는 때에, 자동차용 배터리의 주 전력 전달선과 배터리 모듈 사이의 도전 경로가 제거되어, 해당 배터리 모듈이 자동차용 배터리 안의 나머지 배터리 모듈들로부터 분리된다. 예를 들어 퓨즈와 비교할 때 폭발식 스위치를 사용함에 의한 장점으로서는, 스위칭 시간이 통과하는 전류에 대해 독립적이어서 순간적인 스위칭이 이루어진다는 점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예들에서는 우회 스위치 및/또는 방전 스위치가 폭발식 스위치에 의하여 구현되는데, 상기 폭발식 스위치는 개별 유형의 스위치의 폭발 요소에 배치된 움직임가능한 가교 요소가 도전 경로를 통전시키는 위치로 이동하게 유발하도록 구성된다. 폭발 장전물의 발화시, 상기 가교 요소는 통전 위치로 이동하는바, 이것은 (a) 우회 스위치와 관련하여서는 상기 가교 요소가 우회 경로를 자동차용 배터리의 주 전력 전달선에 통전시킴을 의미하고, (b) 방전 스위치와 관련하여서는 상기 가교 요소가 배터리 모듈과 에너지 배출 장치 간의 회로를 통전시킴을 의미한다.
또한 본 발명의 목적은 본 발명의 제3 형태에 따른, 자동차용 배터리 안의 모든 배터리 모듈들을 분리시키기 위한 장치에 의하여 달성된다. 상기 장치는: 상기 배터리 모듈들이 분리되어야 함을 검출하도록 구성된 장치; 우회 경로를 통하여 상기 배터리 모듈들을 우회시키도록 제어할 수 있고 자동차용 배터리에 배치된 우회 스위치; 및 각각의 배터리 모듈에 배치된 분리 스위치로서, 개별 배터리 모듈에 배치된 분리 스위치는, 상기 배터리 모듈들의 우회가 수행된 때와 동시 또는 그 후에 상기 개별 배터리 모듈을 자동차용 배터리의 주 전력 전달선으로부터 분리시키게끔 제어할 수 있는, 분리 스위치;를 포함한다. 따라서, 상기 분리는 우회와 동시인 때보다 이르지 않은 때에 수행된다.
보다 심각한 사고의 경우에 배터리 모듈들만이 분리되되 모든 배터리 모듈들이 순간적으로 분리됨이 보장되어야 한다면, 제3 형태의 장치는 상기 우회 경로를 통하여 모든 배터리 모듈들을 순간적으로 우회시키기 위하여 단일의 분리 스위치가 필요할 뿐이라는 점에서 유리하다. 배터리 모듈들의 우회가 수행됨과 동시에 또는 그 후에 모든 배터리 모듈들을 분리시키도록 분리 스위치들이 제어된다. 이와 같은 특정의 장치에 의하면, 예를 들어 자동차의 견인시 등에 의도하지 않은 전류가 발생할 위험이 제거될 수 있다.
또한 본 발명의 목적은 본 발명의 제4 형태에 따른, 자동차용 배터리 안의 모든 배터리 모듈들을 분리시키기 위한 장치에 의하여 달성되는바, 상기 장치는: 상기 배터리 모듈들이 분리되어야 함을 검출하도록 구성된 장치; 우회 경로를 통하여 상기 배터리 모듈들을 우회시키도록 제어할 수 있고 자동차용 배터리에 배치된 우회 스위치; 및 자동차용 배터리의 주 전력 전달선에 배치된 분리 스위치로서, 상기 배터리 모듈들의 우회와 동시인 때보다 이르지 않은 때에 상기 배터리 모듈들을 우회 경로로부터 분리시키게끔 제어할 수 있는, 분리 스위치;를 포함한다.
보다 심각한 사고의 경우에 배터리 모듈들만이 분리되되 모든 배터리 모듈들이 순간적으로 분리됨이 보장되어야 한다면, 제4 형태의 장치는 상기 우회 경로를 통하여 모든 배터리 모듈들을 순간적으로 우회시키기 위하여 단일의 우회 스위치가 필요할 뿐이라는 점에서 유리하다. 배터리 모듈들의 우회가 수행됨과 동시에 또는 그 후에 모든 배터리 모듈들을 분리시키도록 단일의 분리 스위치가 제어된다. 이와 같은 특정의 장치에 의하면, 예를 들어 자동차의 견인시 등에 의도하지 않은 전류가 발생할 위험이 제거될 수 있다. 또한 최소 갯수의 스위치들이 사용될 수 있다는 점에서 유리하다.
본 발명은 청구범위에 기재된 특징들의 모든 가능한 조합을 포괄하는 것이라는 점에 유의하여야 한다. 본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 첨부된 청구범위 및 하기의 상세한 설명으로부터 명확하게 이해될 것이다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 아래에 설명되지 않은 실시예를 창안하기 위하여 본 발명의 다양한 특징들이 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
아래에서는 하기의 첨부 도면들을 참조로 하는 예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1 에는 자동차용 배터리의 하나 이상의 배터리 모듈을 분리하기 위한 장치의 일 실시예가 도시되어 있고;
도 2 에는 자동차용 배터리의 하나 이상의 배터리 모듈을 분리하기 위한 장치의 다른 실시예가 도시되어 있고;
도 3 에는 자동차용 배터리의 하나 이상의 배터리 모듈을 분리하기 위한 장치의 또 다른 실시예가 도시되어 있고;
도 4 에는 도 3 에 도시된 것에 대해 대안적인 실시예가 도시되어 있고;
도 5a 내지 도 5b 에는 본 발명의 실시예들에 따른 폭발식 스위치가 도시되어 있고;
도 6 에는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 배터리 안에 있는 하나 이상의 배터리 모듈들을 분리하기 위한 방법의 흐름도가 도시되어 있고;
도 7 에는 본 발명의 다른 형태에 따른, 자동차용 배터리 안의 모든 배터리 모듈들을 우회시키는 장치가 도시되어 있고;
도 8 에는 본 발명의 다른 형태에 따른, 자동차용 배터리 안의 모든 배터리 모듈들을 우회시키는 대안적인 장치가 도시되어 있고;
도 9 에는 본 발명의 네 번째 형태에 따른, 자동차용 배터리 안의 모든 배터리 모듈들을 우회시키는 또 다른 대안적인 장치가 도시되어 있다.
아래에서는 본 발명의 특정 실시예들이 도시되어 있는 첨부 도면들을 참조로 하여 본 발명이 상세히 설명된다. 그러나 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명된 실시예들에만 국한되는 것으로 이해되어서는 안 되며, 그보다는 본 발명의 내용과 범위가 온전하고 완전하게 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 전달되도록 하기 위하여 상기 실시예들이 예시적으로서 제공된 것으로 이해되어야 할 것이다. 아래의 설명에서 유사한 참조번호는 유사한 구성요소를 지칭한다.
도 1 에는 자동차용 배터리의 하나 이상의 배터리 모듈을 분리하기 위한 장치의 일 실시예가 도시되어 있다. 직렬적으로 연결된 배터리 모듈들(11, 12, 13)을 포함하는 자동차용 배터리(10)는 전기차 또는 하이브리드차(hybrid vehicle) 안에 배치되어서, 전기 모터(미도시) 형태인 부하(load)에 전력을 전달한다. 상기 장치는 하나 이상의 배터리 모듈이 분리되어야 하는지를 검출하도록 구성된 장치(14)를 포함한다. 상기 장치(14)는 앞서 언급된 전자 제어 유닛(electronic control unit; ECU)의 형태로 구현될 수 있는데, 이것은 통상적으로 전기차 안의 다양한 시스템들 및 부품들을 제어하기 위한 적절한 소프트웨어를 실행시키는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구성된다. 상기 ECU(14)는 (예를 들어 충전 이벤트(charging event), 덴드라이트(dendrite) 형성, 다른 유형의 내부 단락, 등으로 인한 내부 고장이나 자동차 충돌로 인하여) 배터리 모듈들 중 하나 또는 복수의 선택된 것이 분리되어야 하는지를 검출할 수 있다. 아래의 예시적인 실시예에서는, 어떤 소정의 이유로 인하여 제1 배터리 모듈(11)에 문제가 있어 분리되어야 함을 ECU(14)가 검출하는 경우를 상정한다. 자동차의 운전자는 배터리(10)의 감소된 전력 전달 능력에도 불구하고 차를 여전히 이동시킬 수 있을 것이다.
각각의 배터리 모듈에 배치된 우회 스위치(15, 16, 17)는 우회 경로(18, 19, 20)를 거쳐서 개별의 배터리 모듈(11, 12, 13)의 우회를 제어할 수 있다. 따라서, ECU(14)는 제1 배터리 모듈(11)에 문제가 있고 분리되어야 함을 검출한다. ECU(14)는 제1 배터리 모듈(11)에 배치된 우회 스위치(15)에 우회 경로(18)를 통전(close; 通電)시키라는 제어 신호를 보낸다. 앞서 설명된 바와 같이, 이것은 폭발 장전물이 발화시 가교 요소를 이동시켜서 우회 경로(18)를 자동차용 배터리(10)의 주 전력 전달선(24)에 통전시키도록 함으로써 수행될 수 있다.
또한, 각각의 배터리 모듈에 배치된 분리 스위치(21, 22, 23)는 개별의 배터리 모듈(11, 12, 13)을 나머지 배터리 모듈들로부터 분리시키도록 제어할 수 있다. 따라서, ECU(14)는 제1 배터리 모듈(11)을 우회시킴과 동시에 또는 우회시킨 후에, 분리 스위치(21)에 제1 배터리 모듈(11)을 분리시키라는 제어 신호를 보낸다. 이것은 폭발식 스위치(pyrotechnic switch)로 하여금 자동차용 배터리(10)의 주 전력 전달선(24)과 제1 배터리 모듈(11)의 양의 단자(positive terminal) 사이의 도전 경로(conductive path)를 단선(break)시킴으로써 수행될 수 있다. 잠재적으로 유해한(potentially damaging) 전류가 우회 경로(18)로 흐르기 때문에, 낮은 정격의(low-rated) 폭발식 스위치가 분리를 위하여 사용될 수 있다.
유리하게는, 전술된 바와 같이, 상기 검출된 배터리 모듈이 우회된 다음에 상기 우회된 모듈이 자동차용 배터리 안의 나머지 배터리 모듈들로부터 분리되거나, 또는 상기 배터리 모듈의 우회와 분리가 동시에 수행된다. 상기 검출된 배터리 모듈의 우회는 상기 전기 모터의 킥백-전류(kickback-current)가 상기 우회 경로를 거쳐서 흐르도록 할 것이며, 상기 분리는 아크 유발의 위험없이 수행될 수 있으므로, 상기 배터리의 온전함(robustness)이 현저히 개선된다. 추가적인 장점으로서는, 상기 배터리의 제한적인 작동이 제공됨으로 인하여, 자동차의 운전자가 도로의 번잡한 곳으로부터 자동차를 이동시킬 기회를 갖거나, 또는 정비소로 운전할 수도 있다는 점이 있다.
도 2 에는 자동차용 배터리의 하나 이상의 배터리 모듈을 분리시키기 위한 장치의 추가적인 실시예가 도시되어 있다. 도 1 에 도시된 실시예에 부가하여, 상기 장치는 배터리 모듈(11, 12, 13) 각각에 배치된, 예를 들어 저항기 형태인 에너지 배출 장치(28, 29, 39)와 방전 스위치(25, 26, 27)를 더 포함한다. 분리된 배터리 모듈(11)에 배치되고 예를 들어 폭발식 스위치인 상기 방전 스위치(25)는, 상기 배터리 모듈이 방전되도록 하기 위하여, 상기 분리된 배터리 모듈(11)이 에너지 배출 장치(28)에 연결되도록 제어할 수 있다. 유리하게는, 어떠한 다른 직접적인 그리고/또는 지연된 손상을 방지하기 위하여, 문제가 있는 배터리 모듈이 완만한 방식으로 방전될 수 있다. 또한, 30 내지 120 V (바람직하게는 60 V 미만) 범위에 있는 배터리 모듈 전압만이 남기 때문에, 낮은 정격의 폭발식 스위치가 사용될 수 있다.
도 3 에는 자동차용 배터리의 하나 이상의 배터리 모듈을 분리하기 위한 장치의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 2 에 도시된 실시예에 부가하여, 상기 장치는, 개별 배터리 모듈(11, 12, 13)의 우회 경로(18, 19, 20)에 배치되어 분리 스위치를 제어하기 위하여 개별 배터리 모듈의 분리 스위치(21, 22, 23)에 연결된 코일에 의하여 구현된 전류 감지 수단(31a, 32a, 33a)을 더 포함한다. 우회 경로(18)를 통한 단락 전류가 미리 정해진 레벨(자동차 및/또는 배터리에 따라서 상이할 수 있으며, 트럭의 경우에는 예를 들어 1000A일 수 있음)에 도달함이 코일(31a)에 의하여 감지되자마자, 그것은 대응하여 우회된 배터리 모듈(11)을 분리시키도록 분리 스위치(21)를 제어할 것이다. 또한, 일 실시예에서는, 전류 감지 수단(31a, 32a, 33a) 각각이, 상기 분리 스위치의 활성화와 동시에 또는 그 활성화 후에, 방전 스위치를 활성화시키는 개별의 방전 스위치(25, 26, 27)에 연결된다.
상기 우회 경로(18)를 통하여 흐르는 전류가 상기 전류 감지 수단(31a)이 대응 작용하기에 너무 낮은 경우에는, 전류 감지 수단(31a)에 의한 상기 분리 스위치(21)의 제어가 ECU(14)로부터의 제어 신호에 의하여 보완될 수 있는바, ECU 는 자동차용 배터리(10)의 주 전력 전달선(24)으로부터 배터리 모듈(11)을 분리시키도록 분리 스위치(21)를 제어할 수 있다.
도 4 에는 도 3 에 도시된 것에 대해 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 이 대안적인 실시예에서는 코일에 의하여 구현된 전류 감지 수단(31b, 32b, 33b)이 개별 배터리 모듈(11, 12, 13)의 단자에 배치되고, 우회 스위치의 제어를 위한 개별 배터리 모듈의 우회 스위치(15, 16, 17)에 연결된다. 배터리 모듈(11)의 단자(예를 들어 양의 단자)에서의 전류가 미리 정해진 레벨(자동차 및/또는 배터리에 따라 상이함)에 도달하였음이 상기 코일(31b)에 의하여 감지되자마자, 상기 코일은 그에 대응하여 우회 스위치(21)를 제어함으로써 배터리 모듈(11)에 대해 우회 경로(18)를 거쳐 우회시킬 것이다. 따라서 이 특정의 실시예의 경우에는, 개별의 코일(31b, 32b, 33b)이, 배터리 모듈이 분리됨을 검출하는 장치로서 유리하게 작용할 것이다.
다른 일 실시예에서, 전류 감지 수단(31b, 32b, 33b) 각각은 상기 우회 스위치의 활성화와 동시에 또는 그 후에 분리 스위치를 활성화시키 위한 개별의 분리 스위치(21, 22, 23)에 연결된다. 상기 배터리 모듈(11)의 양의 단자에서의 전류가 미리 정해진 레벨에 도달함이 코일(31b)에 의하여 감지된 때에는, 상기 코일(31b)이 대응해서 분리 스위치(21)를 제어할 것이며, 그 제어는 우회 경로(18)를 거쳐서 배터리 모듈(11)을 우회시키도록 상기 우회 스위치(15)가 코일(31b)에 의하여 제어됨과 동시에 또는 그 후에 상기 자동차용 배터리(10)의 주 전력 공급선(24)으로부터 배터리 모듈(11)이 분리되도록 이루어진다.
또 다른 실시예에서는, 전류 감지 수단(31b, 32b, 33b) 각각이 상기 분리 스위치의 활성화와 동시에 또는 그 후에 상기 방전 스위치를 활성화시키기 위한 개별의 방전 스위치(25, 26, 27)에 연결된다. 따라서 상기 코일(31b)은, 배터리 모듈(31b)의 양의 단자에서의 과전류를 감지하는 때에, 방전 스위치(25)를 거치는 배터리 모듈(11)의 에너지 배출 장치(28)로의 방전을 추가적으로 제어할 것이다.
개별의 코일(31b, 32b, 33b)이 개별의 배터리 모듈(11, 12, 13)의 검출, 우회, 분리에 부가하여 방전도 제어하도록 함에 의한 장점은, 본 발명의 장치에 ECU가 반드시 필요하지는 않게 된다는 것이다. (마이크로프로세서와 같은 부품을 포함시키지 않고) 피동적 부품들을 이용함으로써, 하나 이상의 배터리 모듈을 분리시키기 위한 장치가 더 저렴해지며 덜 복잡해지게 된다. 또한 상기 장치는 피동적 부품들로 구현하는 경우에 자동차용 배터리 안에 구현하기가 더 용이할 것이다. 따라서, 상기 코일들은 ECU 및/또는 BMU 와는 독립적으로 작동하거나 ECU 또는 BMU로부터 제어 신호를 수신하여, ECU 및/또는 BMU 에 대한 백업(back-up) 장치로서 작용할 수 있다. 상기 개별의 배터리 모듈(11, 12, 13)의 검출, 우회, 분리와 방전을 제어하기 위한 코일들(31b, 32b, 33b)이 ECU의 기능을 제공함이 고찰될 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 본 발명의 장치가 각각의 배터리 모듈(11, 12, 13)에 지연 회로(미도시)를 더 포함하는데, 상기 지연 회로는 개별의 우회 스위치(15, 16, 17) 및/또는 분리 스위치(21, 22, 23) (그리고, 방전 스위치(25, 26, 27))로 전송되는 제어 신호를 지연시킨다. 이와 같은 지연 회로는, 상기 제어 신호의 지연을 유발하기 위하여, 커패시터(capacitor)의 형태를 갖는 피동적 부품에 의하여 구현됨(하나 이상의 저항기에 의하여 보충될 수 있음)이 바람직하다. 이것은, 분리가 우회 이후에 수행되도록 하는 경우에 유리하다. 또한, 피동적 부품들을 이용함으로써, 상기 지연은 완전히 자율적으로 이루어진다. 그러나, 상기 제어 신호가 자동차용 배터리(10)에 국부적으로 배치된 하나 이상의 마이크로프로세서(미도시)나 ECU(14)에 의하여 지연되도록 하는 것도 가능하다.
따라서, 예를 들어 제1 배터리 모듈(11)의 분리가 제1 배터리 모듈(11)의 우회가 수행된 지 1ms 후에 이루어지도록 하고자 하는 경우에는, 충분한 크기의 제어 신호가 우회 스위치(15)에 도달한 지 1ms 후에 분리 스위치(21)에 도달하도록 지연 회로가 설계될 수 있다. 마이크로프로세서가 사용되는 경우에는, 보다 개선된 제어가 용이하게 된다.
도 5a 및 도 5b 에는 앞서 설명된 본 발명의 실시예들의 폭발식 스위치가 도시되어 있다. 도 5a 에는 연결 및 분리 기능을 함께 가지고 있는 폭발식 스위치가 도시되어 있다. (연결 또는 분리에 해당되는) 단일 기능을 제공하는 폭발식 스위치가 사용될 수도 있다는 점이 이해될 것이다. 그러나, 이와 같은 단일 기능의 스위치 각각은 개별의 활성화를 위한 각각의 장전물을 필요로 할 것이다. 도 5a 의 폭발식 스위치는 폭발 장전물(40)을 포함하는바, 상기 폭발 장전물(40)은 발화된 때에 피스톤과 유사한 형태를 가지며 움직일 수 있는 가교 요소(41)를 활성화시켜서 제1 도전 경로(42)를 통전시킨다. 따라서, 상기 가교 요소(41)는 도전성을 갖는다. 동시에, 제어 신호에 의한 폭발 장전물(40)의 발화시, 피스톤 형상의 움직임가능한 파단 요소(43)가 제2 도전 경로(44)를 단전시킨다. 파단 요소(43)는 절연성을 갖는다. 따라서, 각각의 배터리 모듈(11, 12, 13)에서의 우회 스위치(15, 16, 17)가 가교 요소(41) 및 제1 도전 경로(42)에 의해서 구현될 수 있고, 각각의 배터리 모듈에서의 분리 스위치(21, 22, 23)가 파단 요소(43) 및 제2 도전 경로(44)에 의하여 구현될 수 있으며, 이들은 각각의 배터리 모듈을 위한 동일한 하우징 안에 단일의 장전물(40)과 함께 조합된다.
유리하게는, 상기 도전 경로를 파단시키는 때에 절단(cutting) 또는 전단(shearing)이 이용된다. 본 기술분야에서, 분리 스위치는, 일 위치로부터 다른 위치로 이동되는 도전 요소에 의하여 도전체들이 가교되도록 하여 도전체들을 서로에 대해 전기적으로 연결시키는 분리 스위치가 제공된다. 이와 같은 종래 기술의 분리 스위치는 본 발명의 실시예들에 의하여 제안되는 분리 스위치(21, 22, 23)보다, 물리적인 공차 및 도전체들에 대한 도전 요소의 정렬과 관련하여 더 민감하고, 또한 통상적으로 더 큰 부피를 갖는다. 파단 요소(43)가 장전물(40)에 의하여 움직이도록 되는 때에 제2 도전 경로(44)를 절단 또는 전단시킨다는 점에서 유리하다.
도 5b 에 도시된 폭발식 스위치에서는 각각의 배터리 모듈(11, 12, 13)을 위한 우회 스위치(15, 16, 17), 분리 스위치(21, 22, 23), 및 방전 스위치(25, 26, 27)가 동일한 하우징 안에 조합되어 있다. 따라서, 배터리 모듈을 우회시키라는 제어 신호에 의한 발화시, 폭발 장전물(40)에 의하여 활성화된 움직임가능한 제1 가교 요소(41)는 제1 도전 경로(42)를 통전시킨다. 동시에, 움직임가능한 파단 요소(43)는 배터리 모듈의 분리를 위하여 제2 도전 경로(44)를 단선시킨다. 또한, 움직임가능한 제2 가교 요소(45)는 배터리 모듈의 방전을 위하여 제3 도전 경로(46)를 통전시킨다.
도시된 바와 같이, 폭발식 스위치에 대하여는 많은 가짓수의 조합이 가능하다. 예를 들어 퓨즈에 대비하여 폭발성 요소를 이용하는 장점으로서는, 스위칭 시간(switching time)이 지나가는 전류에 대하여 독립적이어서 순간적인 스위칭이 가능하다는 것이 있다.
다른 실시예에서는, 릴레이(relay) 형태의 스위치가 상기 우회 스위치, 분리 스위치, 및 방전 스위치 중 임의의 것에 대해 사용될 수 있는바, 이 경우의 장점으로서는 해당 스위치가 통전 및 단선되도록 (그리고 후속하여 다시 단선 및 통전되도록) 선택적으로 제어될 수 있다는 점이 있다. 이 경우에는 하나 이상의 분리된 모듈이 제 기능을 할 수 있다면 백업(back-up)으로서 사용될 수 있다.
도 6 에는 본 발명의 일 실시예에 따른, 자동차용 배터리 안에 있는 하나 이상의 배터리 모듈을 분리하는 방법의 흐름도가 도시되어 있다. 첫 번째 단계(S101)에서는, 하나 이상의 배터리 모듈이 분리되어야 함이 검출된다. 그 다음 단계(S102)에서는, 적어도 하나의 검출된 배터리 모듈이 우회된다. 그 다음 단계(S103)에서는, 상기 적어도 하나의 검출된 배터리 모듈이 상기 자동차용 배터리 안에 포함되어 있는 나머지 배터리 모듈들로부터 분리되는바, 이와 같은 분리는 상기 우회와 동시에 또는 우회 후에 이루어진다. 따라서, 분리는 우회와 동시의 시점보다 더 이르지 않은 시점에 수행된다.
다시 도 6 을 참조하면, 단계(S104)에 의하여 표시된 추가적인 실시예를 알 수 있는데, 이 단계에서는 검출된 배터리 모듈이 상기 배터리 모듈의 분리와 동시에 또는 그 후에 방전된다. 필요하다면 방전 중에 자동차를 정비소로 운전할 수 있다.
도 7 에는 본 발명의 다른 형태에 따른 자동차용 배터리 안에 있는 배터리 모듈들 모두를 우회시키기 위한 장치가 도시되어 있는바, 여기에서는 단일의 우회 경로(18)를 통하여 자동차용 배터리(10)의 주 전력 전달선(24)으로부터 모든 배터리 모듈들(11, 12, 13)을 우회시키기 위하여 단일의 우회 스위치가 사용된다. 보다 심각한 사고의 경우에 배터리 모듈들만이 분리되되 모든 배터리 모듈들(11, 12, 13)이 순간적으로 분리됨이 보장되어야 한다면, 도 5 의 장치는 상기 우회 경로(18)를 통하여 모든 배터리 모듈들(11, 12, 13)을 순간적으로 우회시키기 위하여 단일의 분리 스위치(15)가 필요할 뿐이라는 점에서 유리하다. 단일의 코일(31a)이 우회 경로(18)에서의 전류를 감지하고, 우회와 동시에 또는 우회 후에 모든 배터리 모듈들을 분리시키기 위하여 개별의 분리 스위치(21, 22, 23)를 제어한다. 이와 같은 특정의 장치에 의하면, 예를 들어 자동차의 견인시 등에 의도하지 않은 전류가 발생할 위험이 제거될 수 있다. 이 특정의 형태에서는 단일의 우회 스위치(15)와 우회 경로(18)가 자동차용 배터리(10)의 외부에 배치되도록 함이 유리할 수 있다는 점에 유의하여야 하는데, 이는 일반적으로 이것이 보다 저렴한 방안이기 때문이다.
본 발명의 앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 제3 형태의 장치에도 적용될 수 있다. 예를 들어 도 8 을 참조하면, 전류 감지 수단(31b, 32b, 33b)이 개별 배터리 모듈(11, 12, 13)의 단자에 배치되어, 과전류를 감지하여 배터리 모듈들이 분리되어야 한다는 신호를 단일의 우회 스위치(15)에 (그리고 가능하게는, 개별의 분리 스위치(21, 22, 23)에도) 보낼 수 있다.
도 9 에는 본 발명의 제4 형태에 따른 자동차용 배터리 안의 모든 배터리 모듈들을 우회시키기 위한 장치가 도시되어 있는바, 여기에서는 단일의 우회 경로(18)를 통하여 자동차용 배터리(10)의 주 전력 전달선(24)으로부터 (그리고 이에 따라 부하로부터) 모든 배터리 모듈들(11, 12, 13)을 우회시키기 위하여 단일의 우회 스위치(15)가 사용된다. 보다 심각한 사고의 경우에 배터리 모듈들만이 분리되되 모든 배터리 모듈들(11, 12, 13)이 순간적으로 분리됨이 보장되어야 한다면, 도 9 의 장치는 우회 경로(18)를 통하여 모든 배터리 모듈들(11, 12, 13)을 순간적으로 우회시키기 위하여 단일의 우회 스위치(15)만이 필요할 뿐이라는 점에서 유리하다. 추가적인 장점으로서는 주 전력 전달선(24)에 단일의 분리 스위치(21)가 배치된다는 점인데, 상기 단일의 분리 스위치(21)는 배터리 모듈들의 우회와 동시에 또는 그 후에 모든 배터리 모듈들을 우회 경로(18)로부터 분리시킨다.
앞선 실시예들에서와 마찬가지로, 단일의 코일 또는 임의의 다른 적합한 감지 장치(미도시)가 우회 경로(18)에서의 전류를 감지하여 모든 배터리 모듈들을 분리시키도록 상기 단일의 분리 스위치(21)를 제어할 수 있다. 이 장치에 의하면, 예를 들어 자동차의 견인시와 같은 때에 발생할 수 있는 의도하지 않은 전류가 발생할 위험이 제거될 수 있다. 본 제4 형태에서는 단일의 우회 스위치(15) 및 우회 경로(18) 뿐만 아니라 단일의 분리 스위치(21)도 자동차용 배터리(10)의 외부에 배치시키는 것이 바람직할 수 있다는 점에 유의하여야 하는바, 이는 그것이 일반적으로 저렴한 방안이기 때문이다. 또한, 앞선 실시예들과 관련하여 설명된 바와 같이, 배터리 모듈들(11, 12, 13)을 분리시키라는 제어 신호를 ECU(14)로부터 또는 전류 감지 수단(31b, 32b, 33b)과 같은 전류 감지 수단(도 9 에 도시되지 않음)으로부터 수신하도록 단일의 분리 스위치(21)가 구성될 수 있다.
본 발명은 특정의 예시적인 실시예들을 참조로 하여 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 이로부터 많은 다양한 변형예들, 변화예들 등이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 위에서 설명된 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하려는 의도로 제시된 것이 아니며, 본 발명의 범위는 하기의 첨부된 청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 자동차용 배터리(10) 안의 복수의 배터리 모듈(11, 12, 13) 중 적어도 하나를 분리시키는 장치로서,
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈이 분리되어야 함을 검출하도록 구성된 장치(14, 31b, 32b, 33b);
    각각의 배터리 모듈에 배치된 우회 스위치(bypass switch; 15, 16, 17); 및
    각각의 배터리 모듈에 배치된 분리 스위치(disconnect switch; 21, 22, 23)를 포함하며,
    검출된 적어도 하나의 배터리 모듈에 배치된 우회 스위치는 우회 경로(18, 19, 20)를 통하여 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈을 우회시키는 제어가 가능하며,
    검출된 적어도 하나의 배터리 모듈에 배치된 분리 스위치는 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈의 우회와 동시인 때보다 이르지 않은 때에, 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈을 나머지 배터리 모듈들로부터 분리시키는 제어가 가능하며,
    상기 분리 스위치(21, 22, 23)는 제어 신호에 의한 폭발 장전물(pyrotechnical charge; 40)의 발화시 배터리 모듈(11, 12, 13)을 분리시키도록 구성된 폭발식 스위치(pyrotechnical switch)이고, 상기 배터리 모듈의 분리는, 상기 폭발 장전물(40)에 배치된 움직임가능한 파단 요소(breaking element; 43)가, 파단 요소가 자동차용 배터리(10)의 주 전력 전달선(24)과 개별 배터리 모듈 사이의 연결부(44)를 파단시키는 위치까지 이동하게끔 유발함으로써 수행되며,
    상기 우회 스위치(15, 16, 17)는 제어 신호에 의한 폭발 장전물(40)의 발화시 우회 경로(18, 19, 20)를 통전시키도록 구성된 폭발식 스위치이고, 상기 통전은, 폭발 장전물(40)에 배치된 움직임가능한 제1 가교 요소(first bridging element; 41)가, 제1 가교 요소가 도전 경로를 자동차용 배터리(10)의 주 전력 전달선(main power delivery line; 24)에 통전시키는 위치까지 이동하게끔 유발함으로써 수행되며, 그리고
    상기 분리 스위치(21, 22, 23)는, 상기 자동차용 배터리(10)가 내부에 배치되어 있는 자동차의 전자 제어 유닛(14)으로부터 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈의 분리를 위한 제어 신호를 수신하도록 더 구성된, 배터리 모듈 분리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 모듈 분리 장치는 각각의 배터리 모듈(11, 12, 13)에 배치된 에너지 배출 장치(28, 29, 30) 및 방전 스위치(discharge switch; 25, 26, 27)를 더 포함하고,
    상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈에 배치된 방전 스위치는 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈의 분리와 동시인 때보다 이르지 않은 때에, 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈을 방전시키기 위한 에너지 배출 장치에 상기 검출된 적어도 하나의 배터리 모듈을 연결시키는 제어가 가능한, 배터리 모듈 분리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 방전 스위치(25, 26, 27)는 제어 신호에 의한 폭발 장전물(pyrotechnical charge; 40)의 발화시 상기 분리된 배터리 모듈을 상기 에너지 배출 장치(28, 29, 30)에 연결하도록 구성된 폭발식 스위치이고, 상기 연결은, 폭발 장전물(40)에 배치된 움직임가능한 제2 가교 요소(second bridging element; 45)가, 제2 가교 요소가 배터리 모듈(11, 12, 13)과 에너지 배출 장치 간의 회로(46)를 통전시키는 위치까지 이동하게끔 유발함으로써 수행되는, 배터리 모듈 분리 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    개별 배터리 모듈(11, 12, 13)에 있는 우회 스위치(15, 16, 17), 분리 스위치(21, 22, 23), 및 방전 스위치 (25, 26, 27) 중 적어도 두 개가 동일한 하우징(housing) 안에 조합되고 또한 발화를 위한 동일한 폭발 장전물(40)을 사용하는, 배터리 모듈 분리 장치.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    개별의 우회 스위치(15, 16, 17), 분리 스위치(21, 22, 23), 및 방전 스위치 (25, 26, 27) 중 적어도 하나로 향하는 상기 제어 신호를 지연시키기 위하여 각각의 배터리 모듈(11, 12, 13)에 배치된 지연 회로(delay circuit)를 더 포함하는, 배터리 모듈 분리 장치.
  6. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 배터리 모듈 분리 장치는 상기 우회되는 적어도 하나의 배터리 모듈의 우회 경로(18, 19, 20)에서의 전류를 감지하기 위하여 각각의 배터리 모듈(11, 12, 13)에 배치된 전류 감지 수단(31a, 32a, 33a)을 더 포함하고,
    상기 전류 감지 수단(31a, 32a, 33a)은, 상기 우회 경로에서의 전류가 미리 정해진 문턱 레벨(threshold level)에 도달한 때에, 상기 우회되는 적어도 하나의 배터리 모듈을 분리시키도록 상기 분리 스위치(21, 22, 23)를 제어하게끔 구성된, 배터리 모듈 분리 장치.
  7. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 배터리 모듈 분리 장치는 상기 분리되어야 하는 적어도 하나의 배터리 모듈의 단자(terminal)에서의 전류를 감지하기 위하여 각각의 배터리 모듈(11, 12, 13)에 배치된 전류 감지 수단(31b, 32b, 33b)을 더 포함하고,
    상기 전류 감지 수단(31b, 32b, 33b)은, 상기 단자에서의 전류가 미리 정해진 문턱 레벨에 도달한 때에, 상기 분리되어야 하는 적어도 하나의 배터리 모듈을 우회시키도록 상기 우회 스위치(15, 16, 17)를 제어하게끔 구성된, 배터리 모듈 분리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 분리되어야 하는 적어도 하나의 배터리 모듈의 단자에서의 전류를 감지하기 위하여 각각의 배터리 모듈(11, 12, 13)에 배치된 수단(31b, 32b, 33b)은, 상기 단자에서의 전류가 미리 정해진 문턱 레벨에 도달한 때에, 상기 분리되어야 하는 적어도 하나의 배터리 모듈을 분리시키도록 상기 분리 스위치(21, 22, 23)를 제어하게끔 구성되기도 한, 배터리 모듈 분리 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 분리되어야 하는 적어도 하나의 배터리 모듈의 단자에서의 전류를 감지하기 위하여 각각의 배터리 모듈(11, 12, 13)에 배치된 수단(31b, 32b, 33b)은, 상기 단자에서의 전류가 미리 정해진 문턱 레벨에 도달한 때에, 상기 분리되어야 하는 적어도 하나의 배터리 모듈을 방전시키도록 상기 방전 스위치(25, 26, 27)를 제어하게끔 구성되기도 한, 배터리 모듈 분리 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    전류를 감지하도록 각각의 배터리 모듈(11, 12, 13)에 배치된 상기 전류 감지 수단(31a, 32a, 33a, 31b, 32b, 33b)은 코일인, 배터리 모듈 분리 장치.
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