▶ エルジー エナジー ソリューション リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-09
(45)【発行日】2022-12-19
(54)【発明の名称】車両バッテリー火災感知装置及び感知方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/48 20060101AFI20221212BHJP
H01M 10/42 20060101ALI20221212BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20221212BHJP
【ＦＩ】
H01M10/48 301
H01M10/42 P
H01M10/48 P
H02J7/00 Y
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021541504
(86)(22)【出願日】2020-09-25
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-16
(86)【国際出願番号】 KR2020013065
(87)【国際公開番号】W WO2021075759
(87)【国際公開日】2021-04-22
【審査請求日】2021-07-16
(31)【優先権主張番号】10-2019-0129929
(32)【優先日】2019-10-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】テ・ファン・ロ
【審査官】宮田 繁仁
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１４－５３１２３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１５５８２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２２０００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０３１８７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０２７０１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－００４１９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１２２８９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３２２４７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１３９１５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０２９１４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０１８６３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１３９８９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／４８
Ｈ０１Ｍ １０／４２
Ｈ０２Ｊ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両構造物に装着されるバッテリーパック、電子制御装置、及び一つ以上の通信手段を含む車両バッテリー火災感知装置を用いた車両バッテリー火災感知方法であって、前記バッテリーパックは、１個以上のバッテリーセルを含むバッテリーモジュール、前記バッテリーモジュールから受信した信号を前記電子制御装置に送信するバッテリーマネジメントシステム、及びベンティングガスが放出されるガス排出部を備えたバッテリーパックケースを含み、
前記バッテリーパックケースは、前記ガス排出部から排出されるガスの温度及び圧力のいずれか一つ以上を測定するセンサーを備え、
車両バッテリー火災感知方法は、
前記バッテリーモジュールの温度及び電圧のいずれか一つ以上を測定する第１段階と、
前記バッテリーマネジメントシステムを介して前記第１段階での測定値を電子制御装置（ＥＣＵ）に伝送する第２段階と、
前記電子制御装置（ＥＣＵ）で測定値を受信し、受信した測定値が正常範囲以内であるかを判断する第３段階と、
前記電子制御装置（ＥＣＵ）で受信した測定値が正常範囲以内であれば前記第１段階を遂行し、測定値を受信することができないか正常範囲を外れれば前記バッテリーパックケースに備えられた前記センサーから温度及び圧力のいずれか一つ以上の測定値を前記電子制御装置（ＥＣＵ）に伝送する第４段階と、
前記電子制御装置（ＥＣＵ）が受信した前記バッテリーパックケースの測定値が正常範囲以内であるかを判断して警報信号を送信する第５段階とを含む、車両バッテリー火災感知方法。
【請求項2】
前記センサーは前記ガス排出部の付近に位置する第１温度センサーであり、一側は前記第１温度センサーと連結され他側は前記バッテリーマネジメントシステムを介せずに前記電子制御装置と連結される第２通信手段をさらに含み、
前記第４段階での測定値は第１温度であり、前記第２通信手段を介して前記ＥＣＵに伝送する、請求項１に記載の車両バッテリー火災感知方法。
【請求項3】
前記センサーは前記ガス排出部の付近に位置する第１圧力センサーであり、一側は前記第１圧力センサーと連結され他側は前記バッテリーマネジメントシステムを介せずに前記電子制御装置と連結される第４通信手段をさらに含み、
前記第４段階での測定値は第１圧力であり、前記第４通信手段を介して前記ＥＣＵに伝送する、請求項１に記載の車両バッテリー火災感知方法。
【請求項4】
前記センサーは前記ガス排出部の付近に位置する第１温度センサーであり、一側は前記第１温度センサーと連結され他側は前記バッテリーマネジメントシステムを介せずに前記電子制御装置と連結される第２通信手段と、
前記第１温度センサーと所定距離だけ離隔して第２温度センサーが位置し、一側は前記第２温度センサーと連結され他側は前記バッテリーマネジメントシステムを介せずに前記電子制御装置と連結される第３通信手段とをさらに含み、
前記第４段階での測定値は、前記第２通信手段を介しての第１温度、及び前記第３通信手段を介しての第２温度である、請求項１に記載の車両バッテリー火災感知方法。
【請求項5】
前記第１温度と前記第２温度との差から、前記第５段階での測定値が正常範囲以内であるかを判断する、請求項４に記載の車両バッテリー火災感知方法。
【請求項6】
前記センサーは前記ガス排出部の付近に位置する第１圧力センサーであり、一側は前記第１圧力センサーと連結され他側は前記バッテリーマネジメントシステムを介せずに前記電子制御装置と連結される第４通信手段と、
前記第１圧力センサーと所定距離だけ離隔して第２圧力センサーが位置し、一側は前記第２圧力センサーと連結され他側は前記バッテリーマネジメントシステムを介せずに前記電子制御装置と連結される第５通信手段とをさらに含み、
前記第４段階での測定値は、前記第４通信手段を介しての第１圧力、及び前記第５通信手段を介しての第２圧力である、請求項１に記載の車両バッテリー火災感知方法。
【請求項7】
前記第１圧力と前記第２圧力との差から、前記第５段階での測定値が正常範囲以内であるかを判断する、請求項６に記載の車両バッテリー火災感知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は２０１９年１０月２８日付の韓国特許出願第２０１９－０１２９９２９号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容はこの明細書の一部として含まれる。
【0002】
本発明は車両バッテリー火災感知装置及び感知方法に関するものであり、より詳しくはバッテリーパックのガス排出部から排出されるガスの温度及び圧力を測定するためのセンサーをパックケース外側に備え、このセンサーの測定値がバッテリーマネジメントシステムを介せずにすぐ電子制御装置に伝達されるので、バッテリーパックケースの内部で火災が発生してもこれを迅速で正確に搭乗者に知らせることができる車両バッテリー火災感知装置及び感知方法に関するものである。
【背景技術】
【0003】
携帯電話、ノートブック型パソコン、カムコーダー、デジタルカメラなどのモバイル機器に対する技術開発と需要が増加するのに従って、充放電の可能な二次電池に対する技術が活発に開発されている。また、二次電池は大気汚染物質を発生させる化石燃料の代替エネルギー源であり、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）などに適用されており、二次電池の開発の必要性が次第に高くなっている状況である。
【0004】
現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあるが、この中でリチウム二次電池はニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起きないので、充放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高い利点のため脚光を浴びている。
【0005】
一方、リチウム二次電池は、充放電の際に熱が発生するが、このような熱が効果的に除去されずに蓄積する場合、電池の劣化が発生し、安全性も大きく毀損されることがある。特に、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの電源のように高速充放電特性が要求される電池では瞬間的に高出力を提供する過程で多くの発熱及び体積膨張が伴われる。
【0006】
図１は従来技術による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。図１を参照すると、従来の車両バッテリー火災感知装置は、バッテリーモジュール２１０及びバッテリーの充放電動作を全般的に制御するバッテリーマネジメントシステム（ＢＭＳ；Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）２２０を収納するためのバッテリーパックケース２３０からなるバッテリーパック２００が車両構造物１００に固定されている。そして、バッテリーパックケース２３０には、パックの内部での火災や熱暴走の際にガス又は圧力を排出させるためのガス排出部２３１が装着されている。
【0007】
前記のような従来の車両バッテリー火災感知装置は、バッテリーセルの温度、電圧などをセンシングして異常状態であると判断すれば、これを電子制御装置３００に伝送する。すなわち、バッテリーモジュール２１０及びバッテリーマネジメントシステム（ＢＭＳ；Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）２２０についての情報を第１コネクタ１１０、第２コネクタ３１０及び第１通信手段４１０を介して電子制御装置３００に伝送する。
【0008】
しかし、バッテリーパック内で火災が発生する場合、温度センサー（図示せず）や電圧センサー（図示せず）が損傷されてバッテリーの状態を正確にセンシングすることができなく、さらにバッテリーマネジメントシステムに近接して発火するときにはバッテリーマネジメントシステム自体が正常に作動することができなくなるので、搭乗者のための保護措置が正常になされない場合が発生することがある。
【0009】
前記のような問題点を解決するための従来技術として、韓国公開特許第２０１３－００２８０２３号公報にはバッテリーパックの火災を押えることができるバッテリーパック火災鎭圧装置が開示されている。しかし、前記従来技術は、消火剤を保管するタンクがさらに備えられて空間活用性が落ち、それによる重さ増加は車両の燃費に悪影響を及ぼす問題点がある。
【0010】
また、韓国公開特許第２０１４－００５１７０４号公報にはバッテリーパック保護装置及びこれを含むバッテリーパックが開示されている。前記先行文献は、測定ＩＣをバッテリーセルの両端に連結してバッテリーセルの電圧を測定して、電力供給経路に流れる電流の大きさを測定し、測定された電流の大きさによって測定ＩＣの異常有無を判断する。しかし、測定ＩＣはＢＭＳ内でバッテリー電圧、温度、電流などを測定する部品であり、火災や熱暴走によって損傷しやすいので、根本的に問題を解決するのには限界がある。
【0011】
数年内に制定及び強制施行の予定であるＧＢ標準（電気自動車用バッテリー安全性中国標準、２０．０７．強制施行予想）及びＥＶＳ－ＧＴＲ（電気自動車安全性世界規定）では、バッテリーの熱暴走又は火災による熱拡散によって搭乗空間に危険が発生するときの５分前に車両が搭乗客に危険を警告することができるように強制事項として要求している。
【0012】
しかし、前述したように、ＢＭＳが損傷されて機能を喪失すれば、搭乗客に危険警告を行うことができないから、これに関連した技術開発が至急な状況である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【文献】韓国公開特許第２０１３－００２８０２３号公報
【文献】韓国公開特許第２０１４－００５１７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明は前記のような問題点を解決するために、バッテリーパックの内部で火災が発生してもこれを確かに感知して搭乗者に知らせることができる車両バッテリー火災感知装置及び火災感知方法を提供することを目的とする。
【0015】
また、本発明は、車両の荷重が増加することを最小化しながらもバッテリーパック内部の状況を正確に感知することができる車両バッテリー火災感知装置及び火災感知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
前記のような問題点を解決するための本発明による車両バッテリー火災感知装置は、車両構造物に装着されるバッテリーパック（２００）、電子制御装置（３００）、及び一つ以上の通信手段を含み、前記バッテリーパック（２００）は、１個以上のバッテリーセルを含むバッテリーモジュール（２１０）、前記バッテリーモジュール（２１０）から受信した信号を電子制御装置（３００）に送信するバッテリーマネジメントシステム（２２０）、及びベンティングガスが放出されるガス排出部（２３１）を備えたバッテリーパックケース（２３０）を含み、前記バッテリーパックケース（２３０）の外側には温度及び圧力のいずれか一つ以上を測定するセンサーを備えることを特徴とする。
【0017】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置において、前記センサーはガス排出部２３１の付近に位置する第１温度センサー（２３２）であり、一側は前記第１温度センサー（２３２）と連結され他側は前記バッテリーマネジメントシステム（２２０）を介せずに前記電子制御装置（３００）と連結される第２通信手段（４２０）をさらに含むことを特徴とする。
【0018】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置において、前記センサーはガス排出部（２３１）の付近に位置する第１圧力センサー（２３４）であり、一側は前記第１圧力センサー（２３４）と連結され他側は前記バッテリーマネジメントシステム（２２０）を介せずに前記電子制御装置（３００）と連結される第４通信手段（４４０）をさらに含むことを特徴とする。
【0019】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置において、前記第１温度センサー（２３２）と所定距離だけ離隔した位置に第２温度センサー（２３３）を備え、一側は前記第２温度センサー（２３３）と連結され他側は前記バッテリーマネジメントシステム（２２０）を介せずに前記電子制御装置（３００）と連結される第３通信手段（４３０）をさらに備えることを特徴とする。
【0020】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置において、前記第１圧力センサー（２３４）と所定距離だけ離隔した位置に第２圧力センサー（２３５）が位置し、一側は前記第２圧力センサー（２３５）と連結され他側は前記バッテリーマネジメントシステム（２２０）を介せずに前記電子制御装置（３００）と連結される第５通信手段（４５０）をさらに備えることを特徴とする。
【0021】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置において、前記ガス排出部（２３１）は所定圧力以上の場合に破損される破裂板（ｒｕｐｔｕｒｅ ｄｉｓｋ）であることを特徴とする。
【0022】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置を用いた車両バッテリー火災感知方法は、バッテリーモジュールの温度及び電圧のいずれか一つ以上を測定する第１段階と、バッテリーマネジメントシステムを介して前記第１段階での測定値を電子制御装置（ＥＣＵ）に伝送する第２段階と、電子制御装置（ＥＣＵ）で測定値を受信し、受信した測定値が正常範囲以内であるかを判断する第３段階と、電子制御装置（ＥＣＵ）で受信した測定値が正常範囲以内であれば第１段階を遂行し、測定値を受信することができないか正常範囲を外れればバッテリーパックケースの外側に備えられたセンサーから温度及び圧力のいずれか一つ以上の測定値を電子制御装置（ＥＣＵ）に伝送する第４段階と、前記第４段階で受信した測定値が正常範囲以内であるかを判断して警報信号を送信する第５段階とを含むことを特徴とする。
【0023】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置を用いた車両バッテリー火災感知方法において、前記第４段階での測定値は第１温度であり、第２通信手段を介してＥＣＵに伝送することを特徴とする。
【0024】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置を用いた車両バッテリー火災感知方法において、前記第４段階での測定値は第１圧力であり、第４通信手段を介してＥＣＵに伝送することを特徴とする。
【0025】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置を用いた車両バッテリー火災感知方法において、前記第４段階での測定値は第２通信手段を介しての第１温度、及び第３通信手段を介しての第２温度であることを特徴とする。
【0026】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置を用いた車両バッテリー火災感知方法において、前記第１温度と第２温度との差から前記第５段階での測定値が正常範囲以内であるかを判断することを特徴とする。
【0027】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置を用いた車両バッテリー火災感知方法において、前記第４段階での測定値は第４通信手段を介しての第１圧力、及び第５通信手段を介しての第２圧力であることを特徴とする。
【0028】
また、本発明による車両バッテリー火災感知装置を用いた車両バッテリー火災感知方法において、前記第１圧力と第２圧力との差から前記第５段階での測定値が正常範囲以内であるかを判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【0029】
本発明の車両バッテリー火災感知装置及び方法によれば、バッテリーパックのガス排出部から排出されるガスの温度及び圧力を測定するためのセンサーをパックケース外側に備え、このセンサーの測定値がバッテリーマネジメントシステムを介せずにすぐ電子制御装置に伝達されるので、バッテリーパックケースの内部で発生した火災によってセンサー類やバッテリーマネジメントシステムが損傷されても火災発生有無を電子制御装置に速かに伝送することが可能である。
【0030】
また、本発明の車両バッテリー火災感知装置及び方法によれば、センサー類と通信手段のみ追加されるから、車両の荷重増加を最小化しながらも非常時に搭乗者の安全を図ることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】従来技術による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【図2】本発明の好適な第１実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【図3】本発明の好適な第２実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【図4】本発明の好適な第３実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【図5】本発明の好適な第３変形実施例による圧力センサーの位置を拡大した図である。
【図6】本発明の好適な第４実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【図7】本発明の好適な第５実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【図8】本発明の好適な第６実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【図9】本発明の好適な第１実施例による車両バッテリー火災感知装置を用いた感知方法を説明するためのアルゴリズムである。
【図10】本発明の好適な第２実施例による車両バッテリー火災感知装置を用いた感知方法を説明するためのアルゴリズムである。
【図11】本発明の好適な第６実施例による車両バッテリー火災感知装置を用いた感知方法を説明するためのアルゴリズムである。
【発明を実施するための形態】
【0032】
本出願で、“含む”、“有する”又は“備える”などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、構成要素、部分品又はこれらの組合せが存在することを指定しようとするものであり、一つ又はそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品又はこれらの組合せなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。
【0033】
また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般で、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その間にさらに他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというとは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【0034】
以下、本発明による車両バッテリー火災感知装置及び感知方法について添付図面を参照して説明する。
【0035】
図２は本発明の好適な第１実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【0036】
図２を参照して説明すると、本発明の好適な第１実施例による車両バッテリー火災感知装置は、車両構造物１００、バッテリーパック２００、電子制御装置３００及び通信手段４００を含んでなる。
【0037】
車両構造物１００はバッテリーパック２００が固定装着されることができれば特に制限されなく、一例としてボディーであることができる。このような車両構造物１００はバッテリーマネジメントシステム２２０と電子制御装置３００を連結する第１通信手段４１０が経由する第１コネクタ１１０の他にも、後述する第２～第５通信手段４２０、４３０、４４０、４５０が経由する第２コネクタ１２０を備え、第２コネクタ１２０についての詳細な説明は後述する。
【0038】
バッテリーパック２００は、バッテリーモジュール２１０、バッテリーマネジメントシステム２２０、及びバッテリーパックケース２３０を含んでなる。
【0039】
バッテリーモジュール２１０はセル組立体を含み、セル組立体は、長いシート状の陽極及び陰極の間に分離膜が介在された後、巻き取られる構造を有するゼリーロール型セル組立体、又は長方形の陽極及び陰極が分離膜を挟む状態で積層される構造の単位セルからなるスタック型セル組立体、単位セルが長い分離フィルムによって巻き取られるスタックフォルディング型セル組立体、又は単位セルが分離膜を挟む状態で積層されて互いに付着されるラミネーションスタック型セル組立体などからなることができるが、これらに制限されない。
【0040】
前記のようなセル組立体はケースに内蔵され、ケースは通常に内部層／金属層／外部層のラミネートシート構造を有する。内部層はセル組立体と直接的に接触するので、絶縁性と耐電解液性を有しなければならなく、さらに外部との密閉のために、シーリング性、すなわち内部層同士熱接着されたシーリング部位は優れた熱接着強度を有しなければならない。このような内部層の材料としては、耐化学性に優れるとともにシーリング性に優れたポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンアクリル酸、ポリブチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂及びポリイミド樹脂から選択されることができるが、これらに限定されなく、引張強度、剛性、表面硬度、耐衝撃強度などの機械的物性と耐化学性に優れたポリプロピレンが最も好ましい。
【0041】
内部層に接している金属層は外部から水分や各種のガスが電池の内部に浸透することを防止するバリア層に相当し、このような金属層の好ましい材料としては軽いながらも成形性に優れたアルミニウム膜を使うことができる。
【0042】
そして、金属層の他側面には外部層が備えられ、このような外部層は、電極組立体を保護するとともに耐熱性と耐化学性を確保することができるように、引張強度、透湿防止性及び空気透過防止性に優れた耐熱性ポリマーを使うことができ、一例としてナイロン又はポリエチレンテレフタレートを使うことができるが、これらに制限されない。
【0043】
一方、陽極リードと陰極リードとからなるリードは、セル組立体の陽極タブと陰極タブがそれぞれ電気的に連結された後、ケースの外部に露出される構造を有する。前記のような電池セルは一般的に知られている構成に相当するので、より詳細な説明は省略する。
【0044】
一方、バッテリーモジュール２１０の一側には第３コネクタ２１１を備え、バッテリーマネジメントシステム２２０の両側には第４コネクタ２２１及び第５コネクタ２２２を備え、これらはケーブルなどの第１通信手段４１０と連結され、バッテリーモジュール２１０の状態を電子制御装置３００に伝送する。
【0045】
充放電などを含めてバッテリーを全体的に制御及び管理するバッテリーマネジメントシステム２２０は既に前述したので、その具体的な説明は省略する。
【0046】
バッテリーパックケース２３０はバッテリーモジュール２１０とバッテリーマネジメントシステム２２０を収納固定するためのものであり、所定位置にはガス排出部２３１及び第１温度センサー２３２が備えられている。
【0047】
一般に、二次電池は、陽極のリチウム金属酸化物からリチウムイオンが陰極の黒鉛電極にインターカレーション（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）されてからデインターカレーション（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）される過程を繰り返しながら充放電を遂行するが、外部衝撃による内部短絡、過充電、過放電などによって発熱するか電解質が分解され、その結果、高温高圧のガスが発生する。
【0048】
前記ガス排出部２３１はバッテリーパックケース２３０の内部で発生した高温高圧ガスを速かに排出させて爆発を防止するためのものである。
【0049】
一例として、バッテリーモジュール２１０が正常に作動するときにはバッテリーパックケース２３０の内部と外部を完全に遮断し、設定値以上に圧力が増加する非常時にのみ破裂されるように構成された破裂板（ｒｕｐｔｕｒｅ ｄｉｓｋ）であることができ、バッテリーモジュール２１０が正常に作動しても少量のガスや水分が生成することができることを考慮して選択的通気性素材であるゴアテックス（登録商標）メンブレイン素材からなることができる。もちろん、ゴアテックス（登録商標）メンブレイン素材からなっていると言っても、バッテリーパックケース２３０の内部圧力が異常に高くなれば、爆発防止のために破れることができるというのは明らかである。
【0050】
第１温度センサー２３２はガス排出部２３１の付近に位置しながらバッテリーパックケース２３０の外側面に位置し、第１温度センサー２３２、第２コネクタ１２０及び電子制御装置３００を順次連結する第２通信手段４２０を備えることができる。
【0051】
具体的に、バッテリーパックケース２３０に装着される第１温度センサー２３２はガス排出部２３１で発生するガスの温度又はバッテリーパックケース２３０の内部熱気を速かに測定することができるように、バッテリーパックケース２３０の外側面のうちガス排出部２３１に近接した位置に備えることが好ましい。
【0052】
例えば、前述したＧＢ標準とＥＶＳ－ＧＴＲを考慮するとき、５分以内に有意な温度を感知することができるように、第１温度センサー２３２はガス排出部２３１から５～５０ｍｍ程度離隔するように位置することが好ましい。
【0053】
そして、第２通信手段４２０の一側は第１温度センサー２３２と連結され、他側は電子制御装置３００と連結される。
【0054】
ここで、第２通信手段４２０は第１温度センサー２３２の測定値を電子制御装置３００に伝送することができる手段であれば特に制限されないが、バッテリーモジュールで火災が発生してもパックケースの外部で５分以上焼損されずに所定温度まで耐えることができる耐熱性素材の第１保護カバー４２１をさらに備えることが好ましく、一例として、第１保護カバー４２１はＸＬＰＥ（Ｃｒｏｓｓ－Ｌｉｎｋｅｄ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｉｎｅ、ＰＶＣ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＡ（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などのポリマー類又はシリコンであることができるが、これに制限されない。そして、第１保護カバー４２１は第２通信手段４２０と密着した状態で完全に取り囲むか又は少しの隙間をもって取り囲んでいてもかまわない。
【0055】
従来の場合、バッテリーモジュールで火災が発生するとき、バッテリーマネジメントシステムを介して電子制御装置に信号を伝送する方法であったが、急激な火災によってバッテリーマネジメントシステム自体が損傷される場合、バッテリーパックの内部状況を全然認識することができなかった。
【0056】
しかし、本発明の第１実施例によれば、第１温度センサー２３２と連結された第２通信手段４２０がバッテリーマネジメントシステムを介せずに電子制御装置３００と連結されているので、バッテリーパックケース内のセンシング部品やバッテリーマネジメントシステム自体で火災が発生しても測定値を電子制御装置に速かに伝送することができる。
【0057】
図３は本発明の好適な第２実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【0058】
第２温度センサー２３３及び第３通信手段４３０をさらに備えていることを除き、図２を参照して説明した第１実施例と同様であるので、以下ではさらに備えた第２温度センサー２３３及び第３通信手段４３０のみについて説明する。
【0059】
本発明の好適な第２実施例では、第１温度センサー２３２と所定距離だけ離隔した位置に第２温度センサー２３３が位置する。そして、一側は第２温度センサー２３３と連結され。第２コネクタ１２０を経由したあと、他側が電子制御装置３００と連結される第３通信手段４３０をさらに備えている。
【0060】
ここで、第３通信手段４３０の外側には第１保護カバー４２１と同じ素材からなる第２保護カバー４３１をさらに備えることができる。
【0061】
図４は本発明の好適な第３実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【0062】
第１温度センサー２３２及び第２通信手段４２０の代わりに、第１圧力センサー２３４及び第４通信手段４４０を備えたことを除き、図２を参照して説明した第１実施例と同様であるので、以下では第１圧力センサー２３４及び第４通信手段４４０のみについて説明する。
【0063】
第１圧力センサー２３４はガス排出部２３１に近接して位置しながらバッテリーパックケース２３０の外側面に位置し、第１圧力センサー２３４、第２コネクタ１２０及び電子制御装置３００を順次連結する第４通信手段４４０を備えることができる。
【0064】
具体的に、バッテリーパックケース２３０に装着される第１圧力センサー２３４は、ガス排出部２３１で発生するガスの圧力を速かに測定することができるように、バッテリーパックケース２３０の外側面でありながらガス排出部２３１に近接した位置、具体的に第１温度センサー２３２と同様に、ガス排出部２３１から５～５０ｍｍ程度離隔して位置することが好ましい。
【0065】
そして、第４通信手段４４０の一側は第１圧力センサー２３４と連結され他側は電子制御装置３００と連結されているので、バッテリーマネジメントシステム２２０によらなくてもガス排出部２３１から排出されるガス圧力を確認することが可能である。
【0066】
第４通信手段４４０の外側には第１保護カバー４２１と同じ素材からなる第３保護カバー４４１をさらに備えることができるというのは言うまでもない。
【0067】
図５は本発明の好適な第３変形実施例による圧力センサーの位置を拡大した図である。図５に示すように、ガス排出部２３１の上部に第１圧力センサー２３４が位置するように装着台２３６をさらに備えることができる。図５に示すように、第１圧力センサー２３４が装着台２３６に装着されていれば、ガス排出部２３１で発生するガスの圧力を一層正確に測定することができるという利点がある。
【0068】
図６は本発明の好適な第４実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【0069】
第２圧力センサー２３５及び第５通信手段４５０をさらに備えたことを除き、図４を参照して説明した第３実施例と同様であるので、以下ではさらに備えた第２圧力センサー２３５及び第５通信手段４５０のみについて説明する。
【0070】
本発明の好適な第４実施例では、第１圧力センサー２３４と所定距離だけ離隔した距離に第２圧力センサー２３５が位置する。そして、一側は第２圧力センサー２３５と連結され、第２コネクタ１２０を経由したあと、他側が電子制御装置３００と連結される第５通信手段４５０をさらに備えている。
【0071】
そして、第５通信手段４５０の外側には第１保護カバー４２１と同じ素材からなる第４保護カバー４５１をさらに備えることができる。
【0072】
図７は本発明の好適な第５実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【0073】
第１圧力センサー２３４及び第４通信手段４４０をさらに備えたことを除き、図２を参照して説明した第１実施例と同様であるので、以下ではさらに備えた第１圧力センサー２３４及び第４通信手段４４０のみについて説明する。
【0074】
本発明の好適な第５実施例では、第１温度センサー２３２とともに第１圧力センサー２３４を備えている。さらに、第１圧力センサー２３４、第２コネクタ１２０及び電子制御装置３００と順次連結された第４通信手段４４０をさらに備えている。
【0075】
ここで、第１温度センサー２３２及び第１圧力センサー２３４は、ガス排出部２３１で発生するガスの温度及び圧力を速かに測定することができるように、第１温度センサー２３２と第１圧力センサー２３４は互いに近接して位置し、さらにガス排出部２３１に近接して設けられる。
【0076】
前記のような本発明の第５実施例によれば、第１温度センサー２３２と第１圧力センサー２３４の測定値がバッテリーマネジメントシステムを介せずに電子制御装置３００に伝達されるから、バッテリーパックケース内のセンシング部品やバッテリーマネジメントシステム自体で火災が発生しても測定値を電子制御装置に速かに伝送することが可能であり、さらに温度及び圧力の情報を全部伝送することができるので、バッテリーパックケースの状態をより正確に把握することができる。
【0077】
図８は本発明の好適な第６実施例による車両バッテリー火災感知装置の概略図である。
【0078】
【0079】
すなわち、バッテリーパックケース２３０には、ガス排出部２３１から排出されるガスの温度及び圧力を全部同時に測定することができる第１温度センサー２３２及び第１圧力センサー２３４がガス排出部２３１に近接して位置しており、これらの測定値を電子制御装置３００に伝送するための第２通信手段４２０及び第４通信手段４４０がそれぞれ連結されている。また、第１温度センサー２３２及び第１圧力センサー２３４と所定距離だけ離隔した位置にはそれぞれ第２温度センサー２３３及び第２圧力センサー２３５、そして第３通信手段４３０及び第５通信手段４５０をそれぞれ備えることができる。
【0080】
以下では、前述した第１～第６実施例による車両バッテリー火災感知装置を用いた感知方法について具体的に説明する。
【0081】
図９は本発明の好適な第１実施例による車両バッテリー火災感知装置を用いた感知方法を説明するためのアルゴリズムである。
【0082】
まず、バッテリーセルの温度及び電圧のいずれか一つ以上を測定する第１段階、第１段階の測定値を第１通信手段を介してＥＣＵに伝送する第２段階、ＥＣＵで測定値を受信し、受信した測定値が正常範囲以内であるかを判断する第３段階、第３段階で正常範囲以内でなければ第２通信手段を介して第１温度値をＥＣＵに伝送する第４段階、及び受信した第１温度値が正常範囲以内であるかを判断して警報信号を送信する第５段階を含んでなることができる。
【0083】
具体的に、前記第１段階は、バッテリーパックケース内に収納されているバッテリーセルの温度及び電圧を連続的又は非連続的に測定する段階である。ここで、温度又は電圧のみ測定することも可能であるが、バッテリーセルのより正確な状態を把握することができるように温度及び電圧の両者を測定することがより好ましい。
【0084】
第２段階は、第１段階で測定した温度及び／又は電圧を第１通信手段、すなわちバッテリーモジュール及びＢＭＳの情報をＥＣＵに伝達することができるようにこれらを直接連結している第１通信手段を介して伝送する段階である。
【0085】
第３段階は、伝送された温度及び／又は電圧測定値をＥＣＵが正常に受信するか、また受信された測定値が既設定の正常範囲以内であるかを判断する段階である。仮にＥＣＵが温度及び／又は電圧測定値を正常に受信し、かつ受信した測定値が正常範囲以内であれば、続いてバッテリーセルの温度及び電圧を連続的又は非連続的に測定する第１段階及び第２段階を繰り返し遂行する。
【0086】
第４段階は、ＥＣＵが温度及び／又は電圧測定値を受信することができないか、あるいは受信しても測定値が正常範囲を外れる場合、第２通信手段を介して第１温度値をＥＣＵに伝送する段階である。
【0087】
ＥＣＵが温度及び／又は電圧測定値を正常に受信することができない理由は、バッテリーパックの内部での火災や発熱などの各種原因によって第１通信手段が正常に作動することができなかったからであり、測定値を受信しても異常範囲であれば、やはり前記のような緊急状況に近づいた可能性が高い。したがって、バッテリーパックお外部の第２通信手段を介して第１温度値をＥＣＵに伝送する。
【0088】
第５段階は第２通信手段によって伝送された第１温度値からバッテリーパックの内部状況を判断する段階であり、第１温度値が正常範囲以内であれば第１通信手段の単純な物理的短絡などを予想することができるので、車両のディスプレイ装置などを介して点検が必要であることを運転者に知らせる。一方、第１温度値が異常範囲に相当すればバッテリーパックの加熱又は発火の可能性が高いので、速かに車両から待避するように知らせる。
【0089】
図１０は本発明の好適な第２実施例による車両バッテリー火災感知装置を用いた感知方法を説明するためのアルゴリズムである。
【0090】
第１段階～第３段階は図９を参照して説明した感知方法と同様であるので説明を省略し、以下では違っている構成のみについて説明する。
【0091】
第３段階で正常範囲以内でない場合には、第２通信手段及び第３通信手段を介してそれぞれ第１温度値及び第２温度値をＥＣＵに伝送する第４段階、及び受信した第１温度値と第２温度値を比較して正常範囲以内であるかを判断して警報信号を送信する第５段階を含んでなることができる。
【0092】
具体的に、第４段階は、ＥＣＵが温度及び／又は電圧測定値を受信することができないか、受信しても測定値が正常範囲を外れる場合、第２通信手段を介しては第１温度値を、かつ第３通信手段を介しては第２温度値を一緒にＥＣＵに伝送する段階である。
【0093】
第５段階は、第２通信手段及び第３通信手段を介して伝送された第１温度値と第２温度値との差からバッテリーパックの内部状況を判断する段階である。すなわち、第１温度値と第２温度値との差が正常範囲以内であれば第１通信手段の単純な物理的短絡などを予想することができるので、車両のディスプレイ装置などを介して点検が必要であることを運転者に知らせる。一方、ガス排出部に近接して位置する第１温度値と、ガス排出部と所定距離だけ離隔して位置する第２温度値との差が異常範囲、すなわち第２温度値より第１温度値が所定範囲以上に高い場合であれば、バッテリーパックの加熱又は発火の可能性が高いので、速かに車両から待避するように知らせる。
【0094】
一方、本発明の好適な第３実施例による車両バッテリー火災感知装置を用いた感知方法は、第４通信手段を介して第１圧力値をＥＣＵに伝送することを除き、図９を参照して説明した感知方法と同様であり、第４実施例による車両バッテリー火災感知装置を用いた感知方法は、第４通信手段及び第５通信手段を介して第１圧力値及び第２圧力値をＥＣＵに伝送することを除き、図１０を参照して説明した感知方法と同様であるのでその説明は省略する。
【0095】
また、第５実施例による車両バッテリー火災感知装置を用いた感知方法は第１実施例と第３実施例の感知方法を同時に具現するものであるので、その具体的な説明は省略する。
【0096】
図１１は本発明の好適な第６実施例による車両バッテリー火災感知装置を用いた感知方法を説明するためのアルゴリズムである。
【0097】
第１段階～第３段階は図９を参照して説明した感知方法と同様であるので、その説明は省略し、以下では違っている構成のみについて説明する。
【0098】
第３段階で正常範囲以内でなければ、第２通信手段～第５通信手段を介してそれぞれ第１温度値、第２温度値、第１圧力値及び第２圧力値をＥＣＵに伝送する第４段階、及び受信した第１温度値と第２温度値との差と、第１圧力値と第２圧力値との差とを比較し、各差値が正常範囲以内であるかを判断して警報信号を送信する第５段階を含んでなることができる。
【0099】
特に、第５段階では温度値の差とともに圧力値の差を一緒に比較するから、バッテリーパックの内部状況を一層正確に判断することができる。
【0100】
以上で本発明の内容の特定部分を詳細に記述したが、当該分野の通常の知識を有する者にこのような具体的技術はただ好適な実施様態であるだけであり、これによって本発明の範囲が制限されるものではなく、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変更及び修正が可能であるというのは当業者に明らかであり、このような変形及び修正が添付の特許請求の範囲に属するというのは言うまでもない。
【符号の説明】
【0101】
１００ 車両構造物
１１０ 第１コネクタ
１２０ 第２コネクタ
２００ バッテリーパック
２１０ バッテリーモジュール
２１１ 第３コネクタ
２２０ バッテリーマネジメントシステム
２２１ 第４コネクタ
２２２ 第５コネクタ
２３０ バッテリーパックケース
２３１ ガス排出部
２３２ 第１温度センサー
２３３ 第２温度センサー
２３４ 第１圧力センサー
２３５ 第２圧力センサー
２３６ 装着台
３００ 電子制御装置（ＥＣＵ）
３１０ 第６コネクタ
４００ 通信手段
４１０ 第１通信手段
４２０ 第２通信手段
４２１ 第１保護カバー
４３０ 第３通信手段
４３１ 第２保護カバー
４４０ 第４通信手段
４４１ 第３保護カバー
４５０ 第５通信手段
４５１ 第４保護カバー
１１０ 第１コネクタ
１２０ 第２コネクタ
２００ バッテリーパック
２１０ バッテリーモジュール
２１１ 第３コネクタ
２２０ バッテリーマネジメントシステム
２２１ 第４コネクタ
２２２ 第５コネクタ
２３０ バッテリーパックケース
２３１ ガス排出部
２３２ 第１温度センサー
２３３ 第２温度センサー
２３４ 第１圧力センサー
２３５ 第２圧力センサー
２３６ 装着台
３００ 電子制御装置（ＥＣＵ）
３１０ 第６コネクタ
４００ 通信手段
４１０ 第１通信手段
４２０ 第２通信手段
４２１ 第１保護カバー
４３０ 第３通信手段
４３１ 第２保護カバー
４４０ 第４通信手段
４４１ 第３保護カバー
４５０ 第５通信手段
４５１ 第４保護カバー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】