KR102119154B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지; 및 상기 이차전지의 보호 장치를 포함하되, 상기 보호 장치는 상기 이차전지의 온도 및 전압을 측정하는 측정부; 상기 측정부에서 측정된 온도를 이용하여 상기 이차전지의 미래 온도를 예측하는 온도 예측부; 상기 미래 온도 및 상기 이차전지의 전압에 따라 상기 이차전지에 인가되는 전류 또는 전압을 제어하는 충방전 제어부를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 스웰링 발생 위험을 미리 예측하고, 위험성이 존재하는 경우 이차전의 충방전을 제어함으로써 스웰링 현상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명의 실시예들은 배터리 팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이차전지의 스웰링 현상을 방지하기 위한 배터리 팩에 관한 것이다.
최근 휴대용 전자기기의 전원으로 이차전지가 다방면으로 사용되고 있으며, 이에 따라 이차전지에 대한 수요가 급증하고 있다. 이차전지는 충방전이 가능하여 복수 회 사용이 가능하고, 따라서 경제적 및 환경적으로도 효과적이므로 그 사용이 장려되고 있다.
이차전지는 고온/고전압에서 이차전지 내부에 가스등이 차오르는 일종의 스웰링(swelling)현상이 발생할 수 있다. 이러한 스웰링 현상은 전기적 쇼트현상을 야기시킬 수 있으며, 스웰링 상태에서 외부 충격이 가해지면 스파크 등이 발생하여 발화될 수 있는 위험성을 야기시킨다.
종래에는 이차전지가 실장되는 팩(pack)에 여유공간을 두어 스웰링 현상이 발생하되, 사용자는 알 수 없게 하는 방식으로 스웰링 현상을 보완하였으나 이는 점점 슬림(slim)화 되어가는 모바일 제품의 추세에 부합하지 않으며, 스웰링 현상의 근본적인 해결책을 제시하지 못하는 한계가 있었다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 이차전지의 스웰링 발생위험을 미리 예측하여 이차전지의 충방전을 제어함으로써 스웰링 현상을 해소하는 배터리 팩을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 이차전지; 및 상기 이차전지의 보호 장치를 포함하되, 상기 보호 장치는 상기 이차전지의 온도 및 전압을 측정하는 측정부; 상기 측정부에서 측정된 온도를 이용하여 상기 이차전지의 미래 온도를 예측하는 온도 예측부; 상기 미래 온도 및 상기 이차전지의 전압에 따라 상기 이차전지에 인가되는 전류 또는 전압을 제어하는 충방전 제어부를 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 보호 장치는, 상기 이차전지의 온도 및 전압에 대한 스웰링 조건을 저장하는 메모리부를 더 포함할 수 있다.
상기 스웰링 조건은 제1 스웰링 조건 및 제2 스웰링 조건을 포함하며,
상기 제1 스웰링 조건은 기 설정된 온도 범위에 상응하는 제1 전압 범위를 가지며, 상기 제2 스웰링 조건은 상기 기 설정된 온도 범위에 상응하는 제2 전압 범위를 가지며, 상기 기 설정된 온도 범위 중 어느 하나의 온도에 상응하는 제1 전압 범위 및 제2 전압 범위는 서로 다른 범위를 가질 수 있다.
상기 이차전지가 비충전 모드이면서 상기 측정된 전압 및 상기 미래 온도가 상기 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우, 상기 충방전 제어부는 상기 이차전지를 방전시킬 수 있다.
상기 이차전지의 방전 후, 상기 측정된 온도 및 전압이 상기 제1 스웰링 조건을 만족하거나, 상기 이차전지의 온도 상승률이 0 보다 작은 경우, 상기 충방전 제어부는 상기 이차전지의 방전을 중단할 수 있다.
상기 이차전지가 충전 모드이면서 상기 측정된 전압 및 상기 미래 온도가 상기 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우, 상기 충방전 제어부는 상기 이차전지의 온도 및 전압이 상기 제1 스웰링 조건을 만족하도록 상기 이차전지에 인가되는 전류 또는 전압을 조정할 수 있다.
상기 전류 또는 전압을 조정함에도 상기 측정된 온도 및 전압이 상기 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우, 상기 충방전 제어부는 상기 이차전지의 충전을 중단할 수 있다.
상기 충방전 제어부는 상기 이차전지의 충전 중단 후, 상기 온도 상승률이 0을 초과하는 경우 상기 이차전지를 방전시킬 수 있다.
상기 이차전지의 방전 후 상기 측정된 온도 및 전압이 상기 제1 스웰링 조건을 만족하거나 또는 상기 온도 상승률이 0 미만 인 경우, 상기 충방전 제어부는 상기 이차전지의 방전을 중단할 수 있다.
상기 온도 예측부는 상기 측정된 온도 및 전압이 제1 스웰링 조건을 만족하는 경우 상기 이차전지의 미래 온도를 예측할 수 있다.
상기 측정된 온도 및 전압이 상기 제1 스웰링 조건 또는 상기 제2 스웰링 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 측정부는 상기 측정된 온도 및 전압이 상기 제1 스웰링 조건 또는 상기 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우에 비해 긴 측정주기로 상기 이차전지의 온도 및 전압을 측정할 수 있다.
상기 이차전지가 비충전모드인 경우, 상기 측정부는 상기 이차전지가 충전 모드인 경우에 비해 긴 측정주기로 상기 이차전지의 온도 및 전압을 측정할 수 있다.
상기 온도 예측부는 상기 이차전지의 현재 온도 및 상기 이차전지의 온도 상승률을 이용하여 상기 미래 온도를 예측할 수 있다.
상기 온도 예측부는 기 설정된 시간 이전의 온도 평균치와 최근에 갱신된 온도 평균치의 차를 이용하여 상기 온도 상승률을 산출할 수 있다.
상기 온도 예측부는 온도 상승률이 클수록 상기 예측되는 미래 온도에 가중치를 더 부여할 수 있다.
본 발명에 따르면, 스웰링 발생 위험을 미리 예측하고, 위험성이 존재하는 경우 이차전의 충방전을 제어함으로써 스웰링 현상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 보호장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 조건 및 이에 따른 충방전 제어부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 보호장치의 제어방법의 일례를 설명하기 위해 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전 제어부의 동작을 도시한 순서도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩은 외부전원(110)에서 연결되는 이차전지(110) 및 이차전지(110)의 충방전을 제어하여 스웰링 현상을 방지하는 이차전지 보호장치(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 외부전원(100)은 이차전지(110)에 전류를 인가함으로써, 이차전지(110)를 충전시키는 전원을 의미한다. 일례로, 외부전원(100)은 이차전지(110)의 충전장치에 결합되어 전류를 인가하는 AC 어뎁터(adapter)일 수 있으나 이에 한정되지는 않으며 이차전지(110)에 전류를 인가할 수 있는 모든 전원을 포함할 수 있다.
이차전지(110)는 전기화학 반응의 가역성을 이용하여 전기에너지를 화학에너지로 저장하고 다시 화학 에너지를 전기에너지로 방출하여 저장과 방출을 반복적으로 할 수 있는 화학전지를 의미한다. 이차전지(110)로는 연축전지, NiCd(nickel cadmium) 전지, NiMH(nickel metal hydride) 전지, LiB(lithium ion battery), LiPB(lithium polymer battery) 등이 사용될 수 있다.
이차전지(110)에서 발생하는 스웰링 현상은 비가역적인 현상이다. 따라서, 이차전지(110)가 안정적인 성능을 유지하기 위해서는 스웰링 현상이 발생되지 않도록 하는 것이 중요한 문제이다.
따라서, 본 발명의 배터리 팩은 이차전지(110)의 온도 및 전압의 모니터링을 통해 스웰링 발생 위험을 예측하고, 이차전지(110)의 충/방전을 제어함으로써 이차전지(110)의 스웰링 현상을 미연에 방지하는 것을 목적으로 한다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 이차전지 보호장치(120)의 구동원리에 대해 보다 상세하게 살펴보도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 보호장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면 이차전지 보호장치(120)는 메모리부(121), 측정부(123), 온도 예측부(125), 충방전 제어부(127) 및 제어부(129)를 포함할 수 있다.
메모리부(121)는 온도 및 전압에 대한 제1 스웰링 조건 및 제2 스웰링 조건을 저장한다.
제1 스웰링 조건은 스웰링이 발생할 위험성이 높은 스웰링 예비 구간을 의미하며, 제2 스웰링 조건은 스웰링이 발생 가능한 스웰링 구간을 의미한다. 여기서, 제1 스웰링 조건은 기 설정된 온도 범위에 상응하는 제1 전압 범위를 가지며, 제2 스웰링 조건은 상기 기 설정된 온도 범위에 상응하는 제2 전압 범위를 가진다. 또한, 상기 기 설정된 온도 범위 중 어느 하나의 온도에 상응하는 제1 전압 범위 및 제2 전압 범위는 서로 다른 범위를 가진다. 일례로, 제1 스웰링 조건 및 제2 스웰링 조건은 하기의 표 1 및 표 2와 같은 형태로 메모리부(121)에 저장될 수 있다.
*제1 스웰링 조건
온도(T) 40≤T<45 45≤T<50 50≤T<55 55≤T<60 60≤T
전압(V) 4.1<V≤4.2 4.0<V≤4.1 3.9<V≤4.0 3.8<V≤3.9 3.7<V≤3.8
*제2 스웰링 조건
온도(T) 40≤T<45 45≤T<50 50≤T<55 55≤T<60 60≤T
전압(V) 4.2<V 4.1<V 4.0<V 3.9<V 3.8 <V
일반적으로, 이차전지(110)는 이차전지(110)의 온도가 높을수록 허용전압이 낮아지게 된다. 따라서, 제1 스웰링 조건 및 제2 스웰링 조건에서 온도가 높아질수록 허용되는 전압 값은 낮아지게 된다.
상기 표 1 및 표 2에 따르면, 이차전지(110)의 온도가 47°이고 전압이 4.05V 인 경우 제1 스웰링 조건이 만족되며, 온도가 47°이고 전압이 4.2V 인 경우 제2 스웰링 조건이 만족된다.
상기 제1 스웰링 조건 및 상기 제2 스웰링 조건은 본 발명을 설명하기 위한 일례에 불과하며, 이차전지(110)의 종류, 충전용량, 충전환경 등에 따라 사용자에 의해 다양하게 설정될 수 있음은 당업자에게 있어 자명할 것이다. 상기 제1 스웰링 조건 및 상기 제2 스웰링 조건에 대해서는 후에 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
측정부(123)는 기 설정된 측정 주기에 따라 이차전지(110)의 온도 및 전압을 측정한다. 일례로, 이차전지 보호장치(120)가 비충전 모드에서 동작하는 경우, 측정부(123)는 충전 모드에서 동작하는 경우에 비해 보다 긴 측정주기로 이차전지(110)의 온도 및 전압을 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 측정부(123)는 측정된 온도 및 전압이 제1 스웰링 조건 또는 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우 측정 주기를 감소시켜 이차전지(110)의 온도 및 전압을 측정할 수 있다. 일반적으로 이차전지(110)는 온도와 충전상태에 따라 스웰링이 급격하게 발생하는 경향이 있다. 따라서, 측정된 온도 및 전압이 제1 스웰링 조건을 만족하는 경우 보다 짧은 주기로 이차전지(110)의 온도 및 전압을 측정함으로써 스웰링 발생을 신속하게 방지할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 측정부(123)는 이차전지(110)의 기 설정된 시간 동안 측정된 온도 및 전압을 이용하여 온도 평균치 및 전압 평균치를 산출하고 이를 메모리부(121)에 저장할 수 있다.
일례로, 측정부(123)는 1분간 측정된 온도들의 온도 평균치, 2초간 측정된 전압들의 전압 평균치를 산출하고 이를 메모리부(121)에 저장할 수 있다. 이때, 측정 주기가 250msec인 경우 온도 평균치는 240회 측정된 온도들의 평균값을 의미하며, 전압 평균치는 8회 측정된 전압들의 평균값을 의미한다. 즉, 측정부(123)에서 산출되는 전압 평균치는 2초, 온도 평균치는 1분마다 새롭게 갱신되어 메모리부(121)에 저장될 수 있다. 또한, 온도 예측을 위해 기 설정된 개수만큼의 과거 온도 평균치가 메모리부(121)에 함께 저장될 수 있다.
온도 예측 및 이차전지(110)의 충방전 제어 시 온도 평균치 및 전압 평균치를 이용함으로써 예외적으로 측정되는 온도 및 전압을 제거하며, 보다 정확한 온도 예측을 수행할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 측정부(123)에서 측정된 온도 및 전압은 온도 및 전압에 대해 각각 기 설정된 주기마다 갱신되는 온도 평균치 전압 평균치인 것으로 하여 설명하도록 하나 이에 한정되지 않음은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
온도 예측부(125)는 측정부(123)에서 측정된 온도 및 전압이 제1 스웰링 조건을 만족하는 경우 측정부(123)에서 측정된 온도들을 이용하여 기 설정된 시간 후의 미래 온도를 예측한다.
보다 상세하게, 온도 예측부(125)는 기 설정된 시간 이전의 온도 평균치와 최근에 갱신된 온도 평균치를 이용하여 산출된 온도 상승률을 이용하여 기 설정된 시간 후의 미래 온도를 예측할 수 있으며, 온도 상승률 및 기 설정된 시간 후의 예측된 온도는 하기의 수학식과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
온도 상승률 = (최근 측정된 온도 평균치 - 기 설정된 시간 전의 온도 평균치)
미래 온도 = 온도 상승률 + 현재 온도
일례로, 10분전 측정된 온도 평균치는 42°, 최근 1분간의 온도 평균치는 47°, 현재 온도는 48° 인 경우, 10분 후의 예측된 미래 온도는 (47-42)+48= 53°일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 온도 예측부(125)는 온도 상승률에 따른 가중치를 이용하여 기 설정된 시간 후의 미래 온도를 예측할 수 있다. 즉, 이차전지(110)에서 발생하는 스웰링 현상은 급격하게 이루어지므로 온도 상승률이 클수록 스웰링이 발생할 확률 또한 높아진다. 따라서, 이를 반영하기 위해 온도 상승률이 클수록 가중치를 크게 부여하여 예측되는 온도의 값을 크게 할 수 있다. 이 경우, 예측된 미래 온도는 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
미래 온도 = (온도 상승률 ⅹ 가중치) + 현재 온도
예를 들어, 온도 상승률이 1°인 경우의 가중치는 1.1, 온도 상승률이 4°인 경우의 가중치를 1.5, 현재 온도는 40°라 하는 경우, 예측되는 미래 온도는 (1.1 ⅹ 1) + 40 = 41° 및 (4ⅹ1.5)+ 40 = 46°가 된다. 즉, 온도 상승률이 클수록 온도 예측부(125)에서 예측되는 미래 온도의 크기는 커지며, 이에 따라 예측된 온도 및 전압 평균치가 제2 스웰링 조건을 만족할 확률이 높아지게 된다.
충방전 제어부(127)는 예측된 미래 온도 및 전압 평균치가 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우 이차전지(110)의 충방전을 제어하여 이차전지(110)의 스웰링 발생을 방지하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 조건 및 이에 따른 충방전 제어부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, A 영역은 정상 구간, B 영역은 스웰링 예비구간, C 영역은 스웰링 구간을 의미한다. 즉, 제1 스웰링 조건을 만족하는 영역이 B 영역으로 도시되며, 제2 스웰링 조건을 만족하는 영역이 C 영역으로 도시된다.
따라서, 이차전지 보호장치(120)는 측정부(123)에서 측정된 온도 및 전압이 B 영역에 있는 경우 스웰링 발생 위험이 있다 판단하고, 온도 예측부(125)를 통해 기 설정된 시간 경과 후의 미래 온도를 예측한다. 만약 예측된 미래 온도 및 기 설정된 시간 마다 갱신되는 전압 평균치가 B 영역을 벗어나, C 영역에 위치하는 경우 충방전 제어부(127)는 스웰링 발생 방지를 위해 이차전지(110)의 충방전을 제어하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이차전지(110)가 비 충전중인 경우 충방전 제어부(127)는 이차전지(110)를 강제로 방전시켜 전압을 낮춤으로써 이차전지(110)의 온도 및 전압이 제1 스웰링 조건을 유지하도록 제어할 수 있다. 이때, 이차전지(110)의 방전에 따라 이차전지(110)의 온도 및 전압이 A영역에 위치하게 되는 경우 충방전 제어부(127)는 이차전지(110)의 방전을 중단시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이차전지(110)가 충전 모드인 경우, 충방전 제어부(127)는 이차전지(110)에 인가되는 전류 또는 전압을 조정하여 이차전지(110)의 온도 및 전압이 제1 스웰링 조건을 유지하도록 제어할 수 있다. 만약, 이차전지(110)에 인가되는 전류 또는 전압을 조정함에도 이차전지(110)의 온도 및 전압이 제2 스웰링 조건을 만족하게 되는 경우, 충방전 제어부(127)는 이차전지(110)에 인가되는 전류 또는 전압을 차단하여 충전을 중단시킬 수 있다.
또한, 충방전 제어부(127)는 이차전지(110)의 충전 중단 후 온도 상승률이 0을 초과하거나 또는 이차전지(110)의 온도가 기 설정된 값 이상인 경우 이차전지(110)를 강제 방전시킬 수 있다. 이어서, 충방전 제어부(127)는 이차전지의 (110)의 방전 후 이차전지(110)의 온도 및 전압이 제1 스웰링 조건을 만족하거나, 온도 상승률이 0 미만인 경우 이차전지(110)의 방전을 중단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 충방전 제어부(127)는 측정부(123)에서 측정된 온도 및 전압이 이미 제2 스웰링 조건을 만족한다면 즉시 충전을 중단하고, 이차전지(110)가 강제 방전되도록 제어할 수 있다.
제어부(129)는 메모리부(121), 측정부(123), 온도 예측부(125), 충방전 제어부(127)를 전반적으로 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 보호장치의 제어방법의 일례를 설명하기 위해 도시한 순서도이다.
우선, 단계(S100)에서 측정부(123)는 기 설정된 주기에 따라 이차전지(110)의 전압 및 온도를 측정한다.
단계(S200)에서 전압 및 온도가 제1 스웰링 조건을 만족하는지 판단하고, 제1 스웰링 조건을 만족하는 경우 온도 예측부(125)는 단계(S300)에서 측정부(123)에서 측정된 온도들을 이용하여 기 설정된 시간 후의 미래 온도를 예측한다.
이때, 제1 스웰링 조건을 만족하는 경우 측정부(123)는 측정 주기를 감소시켜 이차전지(110)의 온도 및 전압을 측정할 수 있다. 또한, 정확한 온도 예측을 위해 전압 및 온도별로 서로 달리 설정되는 시간 동안 측정되는 온도 및 전압들의 평균치인 온도 평균치 및 전압 평균치를 산출할 수 있다.
단계(S400)에서 충방전 제어부(127)는 예측된 미래 온도 및 전압 평균치가 제2 스웰링 조건을 만족하는지 판단한다. 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우 단계(S500)에서 충방전 제어부(127)는 이차전지(110)의 충방전을 제어한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전 제어부의 동작을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 충방전 제어부(127)는 단계(S510)에서 이차전지(110)가 충전모드인지 비 충전모드 인지 판단한다.
만약, 비충전 모드인 경우 단계(S520)에서 충방전 제어부(127)는 이차전지(110)를 강제 방전시킴으로써 이차전지(110)의 스웰링 현상 발생을 미연에 방지한다.
이어서, 단계(S530)에서 이차전지(110)의 온도 및 전압이 제1 스웰링 조건을 만족하거나, 온도 상승률이 0 미만인 경우 충방전 제어부(127)는 단계(S540)에서 이차전지의 강제 방전을 중단할 수 있다.
이차전지(110)가 충전모드 인 경우 충방전 제어부(127)는 단계(S550)에서 이차전지(110)에 인가되는 전류 또는 전압을 조정하여 이차전지(110)의 온도 및 전압이 제1 스웰링 조건을 유지하도록 한다.
단계(S560)에서는 이차전지(110)의 온도 및 전압이 제2 스웰링 조건을 만족하는지 판단한다. 만약, 이차전지(110)에 인가되는 전류 또는 전압을 조정함에도 불구하고 이차전지(110)의 온도 및 전압이 제2 스웰링 조건을 만족하게 되는 경우 충방전 제어부(127)는 단계(S570)에서 이차전지(110)의 충전을 중단한다.
단계(S580)에서 이차전지(110)의 충전을 중단함에도 이차전지(110)의 온도 상승률이 0을 초과하거나 또는 이차전지(110)의 온도가 기 설정된 값 이상인 경우 단계(S520)에서 충방전 제어부(127)는 이차전지(110)를 강제 방전시켜 스웰링 현상의 발생을 방지한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 이차전지 보호장치(120)는 스웰링 발생 위험을 미리 예측하고, 위험성이 존재하는 경우 이차전지(110)의 충방전을 제어함으로써 스웰링 현상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 외부전원 110: 이차전지
120: 이차전지 보호장치
121: 메모리부 123: 측정부
125: 온도 예측부 127: 충방전 제어부
129: 제어부

Claims (15)

  1. 이차전지; 및
    상기 이차전지의 보호 장치를 포함하되,
    상기 보호 장치는
    상기 이차전지의 온도 및 전압을 측정하는 측정부;
    상기 측정부에서 측정된 온도를 이용하여 상기 이차전지의 미래 온도를 예측하는 온도 예측부;
    상기 미래 온도 및 상기 이차전지의 전압에 따라 상기 이차전지에 인가되는 전류 또는 전압을 제어하는 충방전 제어부를 포함하고,
    상기 보호 장치는,
    상기 이차전지의 온도 및 전압에 대한 스웰링 조건을 저장하는 메모리부를 더 포함하고,
    상기 스웰링 조건은, 스웰링이 발생할 위험성이 높은 스웰링 예비 구간에 해당되는 제1 스웰링 조건 및 스웰링이 발생 가능한 스웰링 구간에 해당되는 제2 스웰링 조건을 포함하며,
    상기 온도 예측부는 상기 측정된 온도 및 전압이 제1 스웰링 조건을 만족하는 경우 상기 이차전지의 미래 온도를 예측하고,
    상기 이차전지가 충전 모드이면서 충전 중 주기적으로 측정된 전압 및 미래 온도가 상기 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우, 상기 충방전 제어부는 상기 이차전지의 온도 및 전압이 상기 제1 스웰링 조건을 만족하도록 상기 이차전지에 인가되는 전류 또는 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스웰링 조건은 기 설정된 온도 범위에 상응하는 제1 전압 범위를 가지며,
    상기 제2 스웰링 조건은 상기 기 설정된 온도 범위에 상응하는 제2 전압 범위를 가지며,
    상기 기 설정된 온도 범위 중 어느 하나의 온도에 상응하는 제1 전압 범위 및 제2 전압 범위는 서로 다른 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지가 비충전 모드이면서 상기 측정된 전압 및 상기 미래 온도가 상기 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우, 상기 충방전 제어부는 상기 이차전지를 방전시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 온도 예측부는 기 설정된 시간 이전의 온도 평균치와 최근에 갱신된 온도 평균치의 차를 이용하여 온도 상승률을 산출하며,
    상기 이차전지의 방전 후, 상기 측정된 온도 및 전압이 상기 제1 스웰링 조건을 만족하거나, 상기 이차전지의 온도 상승률이 0 보다 작은 경우, 상기 충방전 제어부는 상기 이차전지의 방전을 중단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전류 또는 전압을 조정함에도 상기 측정된 온도 및 전압이 상기 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우, 상기 충방전 제어부는 상기 이차전지의 충전을 중단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 예측부는 기 설정된 시간 이전의 온도 평균치와 최근에 갱신된 온도 평균치의 차를 이용하여 온도 상승률을 산출하며,
    상기 충방전 제어부는 상기 이차전지의 충전 중단 후, 온도 상승률이 0을 초과하는 경우 상기 이차전지를 방전시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이차전지의 방전 후 상기 측정된 온도 및 전압이 상기 제1 스웰링 조건을 만족하거나 또는 온도 상승률이 0 미만 인 경우, 상기 충방전 제어부는 상기 이차전지의 방전을 중단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 측정된 온도 및 전압이 상기 제1 스웰링 조건 또는 상기 제2 스웰링 조건을 만족하지 않는 경우,
    상기 측정부는 상기 측정된 온도 및 전압이 상기 제1 스웰링 조건 또는 상기 제2 스웰링 조건을 만족하는 경우에 비해 긴 측정주기로 상기 이차전지의 온도 및 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지가 비충전모드인 경우,
    상기 측정부는 상기 이차전지가 충전 모드인 경우에 비해 긴 측정주기로 상기 이차전지의 온도 및 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 온도 예측부는 기 설정된 시간 이전의 온도 평균치와 최근에 갱신된 온도 평균치의 차를 이용하여 온도 상승률을 산출하며,
    상기 온도 예측부는 상기 이차전지의 현재 온도 및 상기 이차전지의 온도 상승률을 이용하여 상기 미래 온도를 예측하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 온도 예측부는 온도 상승률이 클수록 상기 예측되는 미래 온도에 가중치를 더 부여하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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