WO2022015025A1 - 배터리 밸브 및 이를 포함하는 배터리 - Google Patents

배터리 밸브 및 이를 포함하는 배터리 Download PDF

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battery
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opening
valve
battery valve
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PCT/KR2021/008984
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임훈희
유형균
김상훈
강민형
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery valve for discharging gas inside the battery to the outside, and a battery including the same.
  • the secondary battery is generally used as a battery pack including a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series and/or in parallel.
  • the state and operation of the battery pack are managed and controlled by the battery management system.
  • the amount of electrolyte increases as the energy density increases, the amount of gas generated inside the secondary battery also increases. If the gas generated inside the secondary battery is discharged to the outside, moisture from the outside may penetrate into the secondary battery. As such, when moisture penetrates into the battery, a side reaction may occur, which may result in deterioration of the performance of the secondary battery and generation of additional gas.
  • the present invention is designed to solve the above problems, and by diagnosing the state of the battery from the outside and opening and closing the valve at the right time, it minimizes moisture penetration from the outside and releases the gas inside the battery to prevent deterioration of the battery performance
  • An object of the present invention is to provide a battery valve that can be easily operated by a user and a battery including the same.
  • a battery valve is a battery valve for discharging gas inside a battery to the outside, and a communication unit that receives a battery valve open/close command from an external device and the inside and outside of the battery according to the battery valve open/close command It may include an opening/closing control unit for opening and closing a passage communicating with the.
  • a battery according to an embodiment of the present invention includes a battery electrode, a battery case for accommodating the battery electrode, and a battery valve for opening and closing a passage communicating the inside and the outside of the battery case according to a valve opening/closing command received from an external device
  • a battery may be included.
  • the battery valve according to an embodiment of the present invention is a battery valve for discharging gas inside the battery to the outside, a sensor unit measuring the pressure inside the battery, and comparing the pressure inside the battery with a reference value to the inside of the battery and an opening/closing control unit for opening and closing a passage communicating with the outside.
  • the battery valve by diagnosing the state of the battery from the outside and opening and closing the valve in a timely manner, it is possible to prevent the deterioration of the battery performance by emitting gas inside the battery while minimizing moisture infiltration from the outside. and the user can easily operate the battery valve.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a battery valve according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing the shape of a battery valve according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a diagram schematically showing that the battery valve of FIG. 3A includes the components of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a diagram illustrating communication between a battery valve and a battery management system (BMS) according to an embodiment of the present invention.
  • BMS battery management system
  • 5A and 5B are a plan view and a side view of a battery into which a battery valve is inserted, respectively, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a battery valve according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the operation of the battery valve according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a hardware configuration of a battery valve according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a battery control system.
  • FIG. 1 it schematically shows a battery control system including a battery pack 1 and an upper-level controller 2 included in the upper-level system according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 is made of one or more battery cells, and a chargeable/dischargeable battery module 10 and the (+) terminal side or the (-) terminal side of the battery module 10
  • the switching unit 14 connected in series to control the charge/discharge current flow of the battery module 10, and the voltage, current, temperature, etc. of the battery pack 1 are monitored to prevent overcharging and overdischarging. and a battery management system 20 to manage.
  • the switching unit 14 is a semiconductor switching device for controlling the current flow for charging or discharging of the battery module 10, for example, according to the specification of the battery pack 1, at least one MOSFET or relay, A magnetic contactor or the like may be used.
  • the BMS 20 may measure or calculate the voltage and current of the gate, the source, and the drain of the semiconductor switching element in order to monitor the voltage, current, temperature, etc. of the battery pack 1 .
  • the BMS 20 may measure the current, voltage, temperature, etc. of the battery pack using the sensor 12 provided adjacent to the semiconductor switching element.
  • the BMS 20 is an interface for receiving the measured values of the various parameters described above, and may include a plurality of terminals and a circuit connected to these terminals to process the received values.
  • the BMS 20 may control ON/OFF of the switching unit 14 , for example, a MOSFET, and may be connected to the battery module 10 to monitor the state of the battery module 10 .
  • the host controller 2 may transmit a control signal for the battery module to the BMS 20 . Accordingly, the operation of the BMS 20 may be controlled based on a signal applied from the upper controller.
  • the battery cell of the present invention may be a component included in a battery pack used in an Energy Storage System (ESS) or a vehicle. And in this case, the host controller 2 may be an ESS controller or a vehicle controller.
  • the battery pack 1 is not limited to this use.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a battery valve according to an embodiment of the present invention.
  • the battery valve 200 includes a communication unit 210 , an opening/closing control unit 220 , a sensor unit 230 , a power supply unit 240 , and an alarm unit 250 . can do.
  • the communication unit 210 may communicate with an external server. In this case, the communication unit 210 may transmit various information such as battery status information detected by the sensor unit 230 , whether the battery valve 200 is opened or closed, and a history of receiving a valve opening/closing command to the server.
  • the opening/closing control unit 220 may open and close a passage communicating the inside and the outside of the battery according to the valve opening/closing command received through the communication unit 210 .
  • the opening/closing control unit 220 opens and closes the passage of the battery valve 200 according to the valve opening/closing command input by the user, thereby discharging the gas generated inside the battery to the outside in a timely manner, and minimizing the moisture that is diffused from the outside can do.
  • the opening/closing control unit 220 may be a regulator.
  • the opening/closing control unit 220 may automatically open and close the passage by comparing the internal pressure of the battery with a preset reference value. For example, the opening/closing control unit 220 may automatically open the valve when the pressure detected by the sensor unit 230 or the pressure received from the battery management system or a separate measurement circuit is greater than or equal to a set reference value. Accordingly, when the gas generated inside the battery increases by more than a certain value, the internal gas may be discharged to the outside by itself even if the user does not input a valve opening/closing command.
  • the opening/closing control unit 220 may open and close the passage at a preset cycle to periodically discharge the gas inside the battery to the outside.
  • the battery valve 200 may include a timer (not shown) to control the valve to be opened at intervals set by the user.
  • the opening/closing control unit 220 may open or close the valve according to a valve opening/closing command by a user, or may allow the valve to be opened and closed by itself. Therefore, even if the user does not directly manipulate the valve, the gas inside the battery can be easily discharged to the outside.
  • the sensor unit 230 may measure the pressure inside the battery. Accordingly, it is possible to detect that gas is generated inside the battery to increase the pressure.
  • the battery valve 200 does not necessarily include the sensor unit 230 , and a sensor for detecting the pressure inside the battery may be provided outside the battery valve 200 . have.
  • the sensor unit 230 of the battery valve 200 may include various sensors for detecting the state of the battery, such as voltage, current, and temperature, in addition to the internal pressure of the battery.
  • the power supply unit 240 may supply power to the battery valve 200 .
  • the power supply unit 240 may be a battery, and power is supplied to each component such as the communication unit 210 , the opening/closing control unit 220 , the sensor unit 230 , and the alarm unit 250 of the battery valve 200 . can supply
  • the battery valve 300 according to the present invention does not necessarily include the power supply unit 340, and may be configured to receive power by wire or wirelessly through an external power device.
  • the alarm unit 250 may generate a warning alarm when the pressure inside the battery is greater than or equal to a preset reference value. For example, the alarm unit 250 may transmit a notification message to an external device when the pressure inside the battery increases by more than a reference value. Also, the alarm unit 250 may allow the user to recognize that the amount of gas generated inside the battery is increasing through light or a voice signal including a lamp or a speaker.
  • the battery valve 200 may be configured to be inserted into the sealing part of the battery.
  • the battery may have various shapes such as a cylindrical shape, a polygonal shape, and a pouch shape.
  • the battery valve 200 may include a display unit.
  • the display unit may visually display the pressure state inside the battery or whether the valve is currently open or closed.
  • the battery valve 200 by diagnosing the state of the battery from the outside and opening and closing the valve in a timely manner, while minimizing moisture penetration from the outside, the gas inside the battery is discharged, Performance degradation can be prevented, and the user can easily operate the battery valve.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing the shape of a battery valve according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a diagram schematically showing that the battery valve of FIG. 3A includes the components of FIG. 2 .
  • the battery valve according to an embodiment of the present invention may have a shape in which both sides protrude so as to be inserted into the sealing part of the battery.
  • the battery valve may have a structure through which the gas inside the battery is discharged to the outside.
  • the center of the battery valve may have a structure that can be opened and closed.
  • the battery valve 300 has a communication unit 310 , an opening/closing control unit 320 , a sensor unit 330 and a power supply unit 340 in the structure shown in FIG. 3A .
  • the functions of the communication unit 310 , the opening/closing control unit 320 , the sensor unit 330 , and the power supply unit 340 are the same as those described in FIG. 2 , a detailed description thereof will be omitted.
  • the alarm unit 250 of FIG. 2 may be provided at any position in FIG. 3B .
  • the left part of the battery valve 300 of FIG. 3B may be inserted into the sealing part of the battery. Therefore, when the pressure inside the battery is measured through the sensor unit 330 located at the insertion part and the pressure increases to more than the reference value, the passage is opened through the opening/closing control unit 320 to discharge the internal gas to the outside.
  • the battery valve 300 according to the present invention is not limited to the shape shown in FIGS. 3A and 3B and may be manufactured in various shapes.
  • each configuration of the battery valve 300 is not limited to the position shown in FIG. 3B and may be arranged at any position according to the user's needs.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating communication between a battery valve and a battery management system (BMS) according to an embodiment of the present invention.
  • BMS battery management system
  • the battery valve 410 may communicate with an external device (eg, BMS) 420 .
  • the battery valve 410 may connect a separate cable to the external device 420 to communicate by wire or wirelessly through wifi, Bluetooth, or the like.
  • the battery valve 410 may transmit a pressure value detected through the sensor unit or battery state information received from the battery measuring circuit to the external device 420 .
  • the external device 420 may transmit a valve opening/closing command generated according to a user input to the battery valve 410 .
  • the battery valve 410 and the external device 420 are shown to communicate directly, but may be configured to transmit/receive various types of information through a separate server (not shown).
  • the server may store various data such as state information such as pressure, voltage, temperature, etc. of the battery received from the battery valve 410 through the database, or transmission/reception history of the battery valve opening/closing command.
  • 5A and 5B are a plan view and a side view of a battery into which a battery valve is inserted, respectively, according to an embodiment of the present invention.
  • the battery according to an embodiment of the present invention may include a sealing part 510 , an electrode lead 520 , and a battery valve 530 .
  • the sealing unit 510 may seal the battery case accommodating the battery cells.
  • a sealing part 510 may be formed on the edge to seal the battery.
  • the sealing part 510 may expose a portion of the electrode lead 520 .
  • the electrode lead 520 is connected to the electrode tab of the battery electrode to allow electricity generated in the battery electrode to flow.
  • the electrode lead 520 may include a positive electrode lead and a negative electrode lead.
  • a portion of the electrode lead 520 protruding to the outside of the battery case may become a terminal portion and may be electrically connected to an external terminal.
  • the battery valve 530 may be inserted between the sealing parts 510 of the battery as shown in FIGS. 5A and 5B . Accordingly, when the pressure increases due to the generation of gas inside the battery case, the gas inside may be discharged to the outside through the battery valve 530 .
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a battery valve according to another embodiment of the present invention.
  • 7 is a view for explaining the operation of the battery valve according to another embodiment of the present invention.
  • the battery valve 600 may include a communication unit 610 , an opening/closing control unit 620 , and a sensor unit 630 .
  • the battery valve 600 may further include a power supply unit (not shown) and an alarm unit (not shown) described with reference to FIG. 2 .
  • the communication unit 610 may receive humidity information from an external device.
  • the humidity information may mean absolute humidity or concentration of water vapor in the air.
  • the absolute humidity or the concentration of water vapor in the air may mean the absolute humidity outside the battery or the concentration of water vapor in the air.
  • the communication unit 610 may communicate with an external device by wire (cable) or wirelessly (eg, Wifi, Bluetooth, NFC, etc.).
  • the battery valve 600 may further include a sensor for detecting humidity information.
  • the battery valve 600 may acquire humidity information outside the battery through the sensor.
  • the communication unit 610 may transmit battery state information to an external device.
  • the battery state information may be received from the battery management system or a separate measurement circuit, and may include battery voltage, current, temperature, and the like.
  • the communication unit 610 may transmit the battery state information detected by the sensor unit 630 to an external device.
  • the communication unit 610 may communicate with an external server. In this case, the communication unit 610 may transmit various information such as battery status information detected by the sensor unit 630 , whether the battery valve 600 is opened or closed, and a history of receiving a valve opening/closing command to the server.
  • the opening/closing control unit 620 opens the valve when the pressure inside the battery detected by the sensor unit 630 or the pressure received from the battery management system or a separate measurement circuit is greater than or equal to the first reference value (that is, the passage to open) and close the valve (that is, to close the passage) when the pressure inside the battery detected by the sensor unit 630 or the pressure received from the battery management system or a separate measurement circuit is less than or equal to the second reference value can be controlled
  • the opening/closing control unit 620 may set a first reference value and/or a second reference value based on the humidity information. For example, the opening/closing control unit 620 may obtain humidity information from the communication unit 610 . The opening/closing control unit 620 may set the first reference value and the second reference value to be higher as the absolute humidity corresponding to the humidity information is higher. This is to suppress the inflow of moisture, since the higher the absolute humidity outside the battery, the more moisture may diffuse from the outside and flow into the battery when the valve is opened.
  • the opening/closing control unit 620 increases the battery internal pressure by a second increment (ex. 0.5 atm) at a third increasing rate (ex. 1 atm /10 min), the first reference value is 1.2 atm, the second The reference value may be set to 1.1 atm, but is not limited thereto.
  • the opening/closing control unit 620 may maintain the first reference value at 1.2 atm for a predetermined time, and after closing the valve when the internal pressure of the battery becomes less than or equal to the second reference value, the internal pressure of the battery is maintained for a predetermined time (ex. 24 hours).
  • the first reference value and/or the second reference value may be reset when the pressure is maintained below the third increasing rate.
  • the sensor unit 630 may measure the pressure inside the battery. Accordingly, it is possible to detect that gas is generated inside the battery to increase the pressure.
  • the sensor unit 630 of the battery valve 600 may include various sensors for detecting the state of the battery, such as voltage, current, temperature, humidity, in addition to the pressure inside the battery.
  • the microcontroller 710 may process various programs and control each component of the battery valve 700 . That is, the microcontroller 710 may perform overall processing and control operations to perform each function of the above-described battery valve 700 .
  • the memory 720 may record an operating system program and various programs (eg, a valve opening/closing control program, a pressure sensing program, etc.). In addition, various data such as pressure data detected by a sensor module (not shown) and battery valve opening/closing information may be stored in the memory 720 .

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브는 배터리 내부의 가스를 외부로 방출하기 위한 배터리 밸브로서, 외부 장치로부터 배터리 밸브 개폐 명령을 수신하는 통신부 및 상기 배터리 밸브 개폐 명령에 따라 상기 배터리의 내부 및 외부를 연통하는 통로를 개폐하는 개폐 조절부를 포함할 수 있다.

Description

배터리 밸브 및 이를 포함하는 배터리
관련출원과의 상호인용
본 발명은 2020.07.13.에 출원된 한국 특허 출원 제10-2020-0086276호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용을 본 명세서의 일부로 포함한다.
기술분야
본 발명은 배터리 내부의 가스를 외부로 방출하기 위한 배터리 밸브 및 이를 포함하는 배터리에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
또한, 이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용된다. 그리고 배터리 팩은 배터리 관리 시스템에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어된다.
이러한 이차 전지는 에너지 밀도가 커짐에 따라 전해질 양이 늘어나게 되므로 이차 전지 내부의 가스 발생량 또한 증가한다. 만약 이차 전지의 내부에서 발생하는 가스를 외부로 방출하는 경우, 외부의 수분이 이차 전지 내부로 침투할 수 있다. 이처럼, 배터리 내부로 수분이 침투할 경우에 부반응이 발생함에 따라 이차 전지의 성능 저하와 추가적인 가스 발생을 초래할 수 있다.
따라서, 외부에서 배터리 내부로 침투하는 수분량은 최소화하면서 동시에 배터리 내부에서 발생하는 가스를 외부로 배출하기 위한 해결책이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 고안된 것으로서, 외부에서 배터리의 상태를 진단하여 적시에 밸브를 개폐함으로써 외부로부터의 수분 침투를 최소화하면서 배터리 내부의 가스를 방출하여 배터리의 성능을 저하를 방지할 수 있고 사용자가 배터리 밸브를 용이하게 작동할 수 있는 배터리 밸브 및 이를 포함하는 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브는 배터리 내부의 가스를 외부로 방출하기 위한 배터리 밸브로서, 외부 장치로부터 배터리 밸브 개폐 명령을 수신하는 통신부 및 상기 배터리 밸브 개폐 명령에 따라 상기 배터리의 내부 및 외부를 연통하는 통로를 개폐하는 개폐 조절부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리는 배터리 전극, 상기 배터리 전극을 수용하기 위한 배터리 케이스 및 외부 장치로부터 수신된 밸브 개폐 명령에 따라 상기 배터리 케이스의 내부 및 외부를 연통하는 통로를 개폐하는 배터리 밸브를 포함하는 배터리를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브는 배터리 내부의 가스를 외부로 방출하기 위한 배터리 밸브로서, 상기 배터리 내부의 압력을 측정하는 센서부, 상기 배터리 내부의 압력을 기준치와 비교하여 상기 배터리의 내부 및 외부를 연통하는 통로를 개폐하는 개폐 조절부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브에 따르면, 외부에서 배터리의 상태를 진단하여 적시에 밸브를 개폐함으로써 외부로부터의 수분 침투를 최소화하면서 배터리 내부의 가스를 방출하여 배터리의 성능 저하를 방지할 수 있고, 사용자가 용이하게 배터리 밸브를 작동할 수 있다.
도 1은 배터리 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브의 형상을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3b는 도 3a의 배터리 밸브에 도 2의 구성들이 포함된 것을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브와 배터리 관리 시스템(BMS)이 통신하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브가 삽입된 배터리의 평면도와 측면도를 각각 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 밸브의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 밸브의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 배터리 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩(1)과 상위 시스템에 포함되어 있는 상위 제어기(2)를 포함하는 배터리 제어 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(1)은 하나의 이상의 배터리 셀로 이루어지고, 충방전 가능한 배터리 모듈(10)과, 배터리 모듈(10)의 (+) 단자 측 또는 (-) 단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(10)의 충방전 전류 흐름을 제어하기 위한 스위칭부(14)와, 배터리 팩(1)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리하는 배터리 관리 시스템(20)을 포함한다.
여기서, 스위칭부(14)는 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전에 대한 전류 흐름을 제어하기 위한 반도체 스위칭 소자로서, 예를 들면, 배터리 팩(1)의 사양에 따라서 적어도 하나의 MOSFET이나 릴레이, 마그네틱 접촉기 등이 이용될 수 있다.
또한, BMS(20)는, 배터리 팩(1)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하기 위해서, 반도체 스위칭 소자의 게이트, 소스 및 드레인 등의 전압 및 전류를 측정하거나 계산할 수 있다. 또한, BMS(20)는 반도체 스위칭 소자에 인접해서 마련된 센서(12)를 이용하여 배터리 팩의 전류, 전압, 온도 등을 측정할 수 있다. BMS(20)는 상술한 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다.
또한, BMS(20)는, 스위칭부(14), 예를 들어 MOSFET의 ON/OFF를 제어할 수도 있으며, 배터리 모듈(10)에 연결되어 배터리 모듈(10)의 상태를 감시할 수 있다.
상위 제어기(2)는 BMS(20)로 배터리 모듈에 대한 제어 신호를 전송할 수 있다. 이에 따라, BMS(20)는 상위 제어기로부터 인가되는 신호에 기초하여 동작이 제어될 수 있을 것이다. 본 발명의 배터리 셀은 ESS(Energy Storage System) 또는 차량 등에 이용되는 배터리 팩에 포함된 구성일 수 있다. 그리고 이러한 경우, 상위 제어기(2)는 ESS 제어기나 차량 제어기 등일 수 있을 것이다. 다만, 배터리 팩(1)은 이러한 용도에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 배터리 팩(1)의 구성 및 BMS(20)의 구성은 공지된 구성이므로, 보다 구체 적인 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브(200)는 통신부(210), 개폐 조절부(220), 센서부(230), 전원부(240) 및 알람부(250)를 포함할 수 있다.
통신부(210)는 외부 장치로부터 밸브 개폐 명령을 수신할 수 있다. 즉, 사용자가 외부 장치를 이용하여 배터리 밸브(200)를 개폐하도록 하는 명령을 입력하면, 통신부(210)는 해당 밸브 개폐 명령을 외부 장치로부터 수신할 수 있다. 여기서, 외부 장치란 사용자가 외부에서 배터리 밸브(200)의 개폐 여부를 제어할 수 있도록 하는 각종 장치로서, 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS), 사용자 단말(예를 들면, 휴대 전화, 태블릿 PC, 데스크톱 등)을 포함할 수 있다. 이 때, 통신부(210)는 외부 장치와 유선(케이블) 또는 무선(예를 들면, Wifi, Bluetooth, NFC 등)으로 통신할 수 있다.
통신부(210)는 배터리의 상태 정보를 외부 장치에 전송할 수 있다. 이 때, 배터리의 상태 정보는 배터리 관리 시스템이나 별도의 측정 회로로부터 수신할 수 있으며, 배터리 전압, 전류, 온도 등을 포함할 수 있다. 또한, 통신부(210)는 후술하는 것과 같이 센서부(230)에서 검출된 배터리의 상태 정보를 외부 장치로 전송할 수 있다. 따라서, 사용자는 외부 장치를 통해 현재 배터리의 상태를 확인하고, 배터리 내부의 가스 발생량이 기준치 이상인 경우와 같이 배터리에 이상이 발생한 것으로 판단되면 밸브를 개방하도록 하는 명령을 전송할 수 있다.
또한, 통신부(210)는 외부의 서버와도 통신할 수 있다. 이 경우, 통신부(210)는 센서부(230)에서 검출된 배터리의 상태 정보, 배터리 밸브(200)의 개폐 여부, 밸브 개폐 명령 수신 내역 등 각종 정보를 서버로 전송할 수 있다.
개폐 조절부(220)는 통신부(210)를 통해 수신한 밸브 개폐 명령에 따라 배터리의 내부 및 외부를 연통하는 통로를 개폐할 수 있다. 이처럼, 개폐 조절부(220)는 사용자에 의해 입력된 밸브 개폐 명령에 따라 배터리 밸브(200)의 통로를 개폐함으로써, 적시에 배터리 내부에서 발생한 가스를 외부로 배출하고, 외부로부터 확산되는 수분을 최소화할 수 있다. 예를 들면, 개폐 조절부(220)는 레귤레이터일 수 있다.
또한, 개폐 조절부(220)는 배터리 내부의 압력을 미리 설정된 기준치와 비교하여 자동으로 통로를 개폐할 수 있다. 예를 들어, 개폐 조절부(220)는 센서부(230)에서 검출된 압력 또는 배터리 관리 시스템이나 별도의 측정 회로에서 수신된 압력이 설정된 기준치 이상인 경우, 자동으로 밸브를 열도록 할 수 있다. 따라서, 배터리 내부에서 발생한 가스가 일정치 이상 증가하는 경우, 사용자가 밸브 개폐 명령을 입력하지 않더라도 자체적으로 내부 가스를 외부로 배출할 수 있다.
또한, 개폐 조절부(220)는 미리 설정된 주기로 통로를 개폐하여 주기적으로 배터리 내부 가스를 외부로 배출할 수 있다. 이 경우, 배터리 밸브(200)는 타이머(미도시)를 포함하여, 사용자에 의해 설정된 주기마다 밸브가 열리도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브(200)에서는 사용자에 의한 밸브 개폐 명령에 따라 개폐 조절부(220)가 밸브를 개폐하거나, 자체적으로 밸브를 개폐하도록 할 수 있다. 따라서, 사용자가 밸브를 직접 조작하지 않더라도 용이하게 배터리 내부의 가스를 외부로 배출할 수 있다.
센서부(230)는 배터리 내부의 압력을 측정할 수 있다. 따라서, 배터리 내부에서 가스가 발생하여 압력이 높아지는 것을 검출할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브(200)가 반드시 센서부(230)를 포함해야 하는 것은 아니며, 배터리 내부의 압력을 검출하기 위한 센서는 배터리 밸브(200)의 외부에 구비될 수 있다. 또한, 배터리 밸브(200)의 센서부(230)는 배터리 내부의 압력 외에도 전압, 전류, 온도 등 배터리의 상태를 검출하기 위한 다양한 센서들을 포함할 수 있다.
전원부(240)는 배터리 밸브(200)에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원부(240)는 배터리일 수 있으며, 배터리 밸브(200)의 통신부(210), 개폐 조절부(220), 센서부(230), 알람부(250) 등 각 구성요소들에 전원을 공급할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 배터리 밸브(300)가 반드시 전원부(340)를 포함할 필요는 없으며, 외부의 전력 장치를 통해 유선 또는 무선으로 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
알람부(250)는 배터리 내부의 압력이 미리 설정된 기준치 이상이면 경고 알람을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 알람부(250)는 배터리 내부의 압력이 기준치 이상으로 증가하는 경우, 외부 장치에 알림 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 알람부(250)는 램프나 스피커를 포함하여 빛이나 음성 신호를 통해 사용자가 배터리 내부 가스 발생량이 증가하고 있다는 것을 인지할 수 있도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브(200)는 배터리의 실링부에 삽입되도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리는 원통형, 다각형, 파우치형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
또한, 도 2에는 나타내지 않았으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브(200)는 디스플레이부를 포함할 수 있다. 이 때, 디스플레이부는 배터리 내부의 압력 상태 또는 현재 밸브의 개폐 여부 등을 시각적으로 표시할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브(200)에 따르면, 외부에서 배터리의 상태를 진단하여 적시에 밸브를 개폐함으로써 외부로부터의 수분 침투를 최소화하면서 배터리 내부의 가스를 방출하여 배터리의 성능 저하를 방지할 수 있고, 사용자가 용이하게 배터리 밸브를 작동할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브의 형상을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3b는 도 3a의 배터리 밸브에 도 2의 구성들이 포함된 것을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브는 배터리의 실링부에 삽입될 수 있도록, 양쪽이 돌출된 형태일 수 있다. 또한, 배터리 밸브는 배터리 내부의 가스가 외부로 배출될 수 있도록 중심이 관통된 구조를 가질 수 있다. 또한, 배터리 밸브 중심은 개폐가 가능한 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브(300)는 도 3a에 나타낸 구조에 통신부(310), 개폐 조절부(320), 센서부(330) 및 전원부(340)를 포함할 수 있다. 이 때, 통신부(310), 개폐 조절부(320), 센서부(330) 및 전원부(340)의 기능은 도 2에서 설명한 것과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 도 2의 알람부(250)는 도 3b에 나타내지 않았으나, 도 3b에서 임의의 위치에 마련될 수 있다.
예를 들어, 도 3b의 배터리 밸브(300)는 좌측 부분이 배터리의 실링부에 삽입될 수 있다. 따라서, 삽입 부분에 위치한 센서부(330)를 통해 배터리 내부의 압력을 측정하여 압력이 기준치 이상으로 증가하면 개폐 조절부(320)를 통해 통로를 열어 내부 가스를 외부로 배출할 수 있다.
또한, 통신부(310)는 외부 장치로부터 밸브 개폐 명령을 수신하면, 해당 명령을 개폐 조절부로 전달할 수 있다. 따라서, 개폐 조절부(320)는 외부에서 수신된 명령에 따라 밸브를 개폐할 수 있다.
도 3b에서 배터리 밸브(300)의 전원부(340)는 배터리일 수 있으며, 배터리 밸브(300)의 통신부(310), 개폐 조절부(320), 센서부(330)에 각각 전력을 공급할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 배터리 밸브(300)가 반드시 전원부(340)를 포함할 필요는 없으며, 외부의 전력 장치를 통해 유선 또는 무선으로 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 밸브(300)는 도 3a 및 3b에 나타낸 형태에만 제한되는 것은 아니며 다양한 형태로 제작될 수 있다. 또한, 배터리 밸브(300)의 각 구성들도 도 3b에 나타낸 위치에 제한되지 않고 사용자의 필요에 따라 임의의 위치에 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브와 배터리 관리 시스템(BMS)이 통신하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브(410)는 외부 장치(예를 들면, BMS)(420)와 통신할 수 있다. 이 때, 배터리 밸브(410)는 외부 장치(420)에 별도의 케이블을 연결하여 유선으로 통신하거나, wifi, Bluetooth 등으로 무선을 통신할 수 있다.
예를 들어, 배터리 밸브(410)는 센서부를 통해 검출한 압력값이나 배터리 측정 회로에서 수신된 배터리 상태 정보 등을 외부 장치(420)로 전송할 수 있다. 또한, 외부 장치(420)에서는 사용자 입력에 따라 생성된 밸브 개폐 명령을 배터리 밸브(410)로 전송할 수 있다.
한편, 도 4에서는 배터리 밸브(410)와 외부 장치(420)가 직접 통신하는 것으로 나타내었으나, 별도의 서버(미도시)를 통해 각종 정보를 송수신하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 서버에서는 데이터베이스를 통해 배터리 밸브(410)로부터 수신한 배터리의 압력, 전압, 온도 등의 상태 정보나 배터리 밸브 개폐 명령 송수신 내역 등 각종 데이터를 저장할 수 있다.
이로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브(410)는 사용자가 직접 밸브를 개폐하지 않더라도 BMS나 사용자 단말 등의 장치를 통해 외부에서 밸브의 개폐 동작을 수행함으로써, 보다 용이하게 배터리 내부 가스를 외부로 배출할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브가 삽입된 배터리의 평면도와 측면도를 각각 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리는 실링부(510), 전극 리드(520) 및 배터리 밸브(530)를 포함할 수 있다.
실링부(510)는 배터리 셀을 수납하는 배터리 케이스를 실링할 수 있다. 예를 들면, 파우치형 배터리의 경우, 상부 파우치와 하부 파우치가 결합되는 경우 실링부(510)가 테두리에 형성되어 배터리가 실링되도록 할 수 있다. 이 경우, 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이 실링부(510)는 전극 리드(520)의 일부가 노출되도록 할 수 있다.
전극 리드(520)는 배터리 전극의 전극 탭에 연결되어, 배터리 전극에서 생성되는 전기가 흐르도록 한다. 구체적으로, 전극 리드(520)는 양극 리드 및 음극 리드를 포함할 수 있다. 이 때, 배터리 케이스의 외부로 돌출된 전극 리드(520)의 일부분은 단자부가 되어 외부의 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
배터리 밸브(530)는 전술한 것과 같이 외부 장치로부터 수신된 밸브 개폐 명령에 따라 배터리 케이스의 내부 및 외부를 연통하는 통로를 개폐할 수 있다. 그리고, 외부 장치로부터 밸브 개폐 명령을 수신하지 않더라도 배터리 밸브(530)는 센서부에 의해 측정된 압력이 기준치 이상인 경우 자동으로 밸브를 개폐하거나 미리 설정된 주기에 따라 밸브를 개폐하도록 할 수 있다.
또한, 배터리 밸브(530)는 도 5a 및 5b에 나타낸 것과 같이 배터리의 실링부(510) 사이에 삽입될 수 있다. 따라서, 배터리 케이스 내부의 가스 발생으로 인해 압력이 높아지면 배터리 밸브(530)를 통해 내부의 가스를 외부로 배출할 수 있다.
한편, 도 5a 및 5b에서는 하나의 배터리 밸브(530)가 배터리 케이스에 삽입되는 것으로 나타내었으나, 배터리 밸브(530)는 복수 개가 배터리 케이스에 삽입될 수 있다. 또한, 배터리 밸브(530)가 삽입되는 위치도 자유롭게 구성이 가능하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 밸브의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 밸브의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 밸브(600)는 통신부(610), 개폐 조절부(620) 및 센서부(630)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 밸브(600)는 도 2를 참조하여 설명한 전원부(미도시) 및 알람부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
통신부(610)는 외부 장치로부터 습도 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 습도 정보는 절대 습도 또는 공기중의 수증기 농도를 의미할 수 있다. 실시예에 따르면, 절대 습도 또는 공기중의 수증기 농도는 배터리 외부의 절대 습도 또는 공기중의 수증기 농도를 의미할 수 있다. 통신부(610)는 외부 장치와 유선(케이블) 또는 무선(예를 들면, Wifi, Bluetooth, NFC 등)으로 통신할 수 있다.
한편, 배터리 밸브(600)는 습도 정보를 감지하기 위한 센서를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 배터리 밸브(600)는 센서를 통해 배터리 외부의 습도 정보를 획득할 수 있다.
통신부(610)는 배터리의 상태 정보를 외부 장치에 전송할 수 있다. 이 때, 배터리의 상태 정보는 배터리 관리 시스템이나 별도의 측정 회로로부터 수신할 수 있으며, 배터리 전압, 전류, 온도 등을 포함할 수 있다. 또한, 통신부(610)는 센서부(630)에서 검출된 배터리의 상태 정보를 외부 장치로 전송할 수 있다.
또한, 통신부(610)는 외부의 서버와도 통신할 수 있다. 이 경우, 통신부(610)는 센서부(630)에서 검출된 배터리의 상태 정보, 배터리 밸브(600)의 개폐 여부, 밸브 개폐 명령 수신 내역 등 각종 정보를 서버로 전송할 수 있다.
개폐 조절부(620)는 배터리 내부의 압력을 기준치와 비교하여 배터리의 내부 및 외부를 연통하는 통로를 개폐할 수 있다. 여기서, 기준치는 통로의 개방과 관련된 제1 기준치 및 통로의 폐쇄와 관련된 제2 기준치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 개폐 조절부(620)는 레귤레이터일 수 있다.
예를 들어, 개폐 조절부(620)는 센서부(630)에서 검출된 배터리 내부의 압력 또는 배터리 관리 시스템이나 별도의 측정 회로에서 수신된 압력이 제1 기준치 이상인 경우 밸브를 열도록(즉, 통로를 개방하도록) 제어하고, 센서부(630)에서 검출된 배터리 내부의 압력 또는 배터리 관리 시스템이나 별도의 측정 회로에서 수신된 압력이 제2 기준치 이하인 경우 밸브를 닫도록(즉, 통로를 페쇄하도록) 제어할 수 있다.
개폐 조절부(620)는 습도 정보에 기초하여 제1 기준치 및/또는 제2 기준치를 설정할 수 있다. 예를 들어, 개폐 조절부(620)는 통신부(610)로부터 습도 정보를 획득할 수 있다. 개폐 조절부(620)는 습도 정보에 대응되는 절대 습도가 높을수록 제1 기준치 및 제2 기준치를 높게 설정할 수 있다. 이는 배터리 외부의 절대 습도가 높을수록 밸브 개방 시 외부로부터 확산되어 배터리 내부로 유입되는 수분이 많아질 수 있으므로, 수분 유입을 억제하기 위함이다.
도 7을 참조하면, 개폐 조절부(620)는 습도 정보에 대응되는 절대 습도가 제1 구간(a)에 대응되는 경우 제1 기준치를 제1 값으로 설정하고, 제2 기준치를 제2 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 구간은 절대 습도가 0 g/m3 보다 크고 15g/m3(H1) 이하인 구간으로 정의될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 제1 값은 1.5 atm, 제2 값은 1.2 atm 으로 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
개폐 조절부(620)는 습도 정보에 대응되는 절대 습도가 제1 구간보다 높은 값을 갖는 구간으로 정의되는 제2 구간(b)에 대응되는 경우 제1 기준치 및 제2 기준치를 각각 제1 값 및 제2 값 보다 큰 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 제2 구간은 절대 습도가 15 g/m3 보다 크고 30g/m3(H2) 이하인 구간으로 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 개폐 조절부(620)는 습도 정보에 대응되는 절대 습도가 제2 구간에 대응되는 경우 제1 기준치를 2.0 atm, 제2 기준치를 1.5 atm 으로 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
개폐 조절부(620)는 습도 정보에 대응되는 절대 습도가 제2 구간보다 높은 값을 갖는 구간으로 정의되는 제3 구간(c)에 대응되는 경우 제1 기준치를 2.5 atm, 제2 기준치를 2.0 atm 으로 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3 구간은 절대 습도가 30 g/m3 보다 큰 구간으로 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 6을 참조하면, 개폐 조절부(620)는 배터리 내부 압력의 증가 속도를 산출하고, 산출된 증가 속도에 기초하여 제1 기준치 및 제2 기준치를 설정할 수 있다. 예를 들어, 개폐 조절부(620)는 배터리 내부 압력의 증가 속도가 높을수록 제1 기준치 및/또는 제2 기준치를 낮은 값으로 설정할 수 있다. 이는 배터리 내부 압력의 중가 속도가 높을 경우 보다 빠르게 밸브를 개방하여(즉, 통로를 개방하여) 배터리 내부 압력을 조기에 낮춰주기 위함이다.
실시예에 따라, 개폐 조절부(620)는 배터리 내부 압력이 제1 증가 속도(ex. 1 atm /1 day)로 제1 증가분(ex. 0.1 atm) 만큼 증가하는 경우, 제1 기준치를 1.5 atm, 제2 기준치를 1.1 atm으로 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 개폐 조절부(620)는 배터리 내부 압력이 제2 증가 속도(ex. 1 atm /1 hour)로 제1 증가분만큼 증가하는 경우, 제1 기준치를 1.3 atm, 제2 기준치를 1.1 atm으로 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 개폐 조절부(620)는 배터리 내부 압력이 제3 증가 속도(ex. 1 atm /10 min)로 제2 증가분(ex. 0.5 atm)만큼 증가하는 경우, 제1 기준치를 1.2 atm, 제2 기준치를 1.1 atm으로 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 개폐 조절부(620)는 제1 기준치를 1.2 atm 로 소정 시간 동안 유지할 수 있고, 배터리 내부 압력이 제2 기준치 이하가 되어 밸브를 닫은 이후에, 일정 시간(ex. 24시간) 동안 배터리 내부 압력이 제3 증가 속도 이하로 유지되는 경우 제1 기준치 및/ 제2 기준치를 재설정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 배터리 내부에서 발생한 가스가 일정치 이상 증가하는 경우, 사용자가 밸브 개폐 명령을 입력하지 않더라도 적시에 배터리 내부에서 발생한 가스를 외부로 배출하고, 외부로부터 확산되는 수분을 최소화할 수 있다.
또한, 개폐 조절부(620)는 미리 설정된 주기로 통로를 개폐하여 주기적으로 배터리 내부 가스를 외부로 배출할 수 있다. 이 경우, 배터리 밸브(600)는 타이머(미도시)를 포함하여, 사용자에 의해 설정된 주기마다 밸브가 열리도록 제어할 수 있다.
센서부(630)는 배터리 내부의 압력을 측정할 수 있다. 따라서, 배터리 내부에서 가스가 발생하여 압력이 높아지는 것을 검출할 수 있다. 또한, 배터리 밸브(600)의 센서부(630)는 배터리 내부의 압력 외에도 전압, 전류, 온도, 습도 등 배터리의 상태를 검출하기 위한 다양한 센서들을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브(600)는 배터리의 실링부에 삽입되도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리는 원통형, 다각형, 파우치형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 밸브의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 배터리 밸브(700)는 마이크로컨트롤러(MCU; 710), 메모리(720), 입출력 인터페이스(730) 및 통신 인터페이스(740)를 포함할 수 있다.
마이크로컨트롤러(710)는 각종 프로그램의 처리 및 배터리 밸브(700)의 각 구성요소들을 제어할 수 있다. 즉, 마이크로 컨트롤러(710)는 전술한 배터리 밸브(700)의 각 기능을 수행할 수 있도록 전반적인 처리 및 제어 동작을 수행할 수 있다. 메모리(720)는 운영체제 프로그램 및 각종 프로그램(예로서, 밸브 개폐 제어 프로그램, 압력 센싱 프로그램 등)등을 기록할 수 있다. 또한, 메모리(720)에는 센서 모듈(미도시)에서 검출된 압력 데이터, 배터리 밸브 개폐 정보 등 각종 데이터들이 저장될 수 있다.
입출력 인터페이스(730)는 배터리 셀 모듈 및/또는 반도체 스위칭 소자와의 사이에서 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 입출력 인터페이스(730)는 전술한 디스플레이부에 해당할 수 있다. 즉, 입출력 인터페이스(730)는 사용자로 하여금 각종 입력 동작을 수행할 수 있도록 하거나, 배터리 밸브에 의해 검출된 상태 정보, 밸브 개폐 정보 등을 출력하도록 구성될 수 있다.
통신 인터페이스(740)는 유무선 통신망을 통해 외부와 통신 가능하도록 할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(740)는 전술한 통신부에 해당할 수 있다. 즉, 통신 인터페이스(740)는 외부 장치에 배터리의 상태 정보를 전송하고, 외부 장치로부터 밸브 개폐 명령을 수신하는 등 각종 송수신 동작을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(720)에 기록되고, 마이크로 컨트롤러(710)에 의해 처리됨으로써 도 2에서 설명한 바와 같이 외부 장치에서 밸브 개폐 명령을 수신하여 밸브의 개폐를 수행하는 등 전술한 기능들을 수행하는 모듈로서 구현될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 배터리 내부의 가스를 외부로 방출하기 위한 배터리 밸브로서,
    외부 장치로부터 배터리 밸브 개폐 명령을 수신하는 통신부; 및
    상기 배터리 밸브 개폐 명령에 따라 상기 배터리의 내부 및 외부를 연통하는 통로를 개폐하는 개폐 조절부를 포함하는 배터리 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 내부의 압력을 측정하는 센서부를 더 포함하는 배터리 밸브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐 조절부는 상기 배터리 내부의 압력을 미리 설정된 기준치와 비교하여 자동으로 상기 통로를 개폐하는 배터리 밸브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신부는 상기 배터리의 상태 정보를 상기 외부 장치에 전송하는 배터리 밸브.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 밸브에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하는 배터리 밸브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 장치는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)및 사용자 단말 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 밸브.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신부는 상기 외부 장치와 유선 또는 무선으로 통신 가능한 배터리 밸브.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 내부의 압력이 미리 설정된 기준치 이상이면 경고 알람을 발생시키는 알람부를 더 포함하는 배터리 밸브.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐 조절부는 미리 설정된 주기로 상기 통로를 개폐하는 배터리 밸브.
  10. 배터리 전극;
    상기 배터리 전극을 수용하기 위한 배터리 케이스; 및
    외부 장치로부터 수신된 배터리 밸브 개폐 명령에 따라 상기 배터리 케이스의 내부 및 외부를 연통하는 통로를 개폐하는 배터리 밸브를 포함하는 배터리.
  11. 배터리 내부의 가스를 외부로 방출하기 위한 배터리 밸브로서,
    상기 배터리 내부의 압력을 측정하는 센서부;
    상기 배터리 내부의 압력을 기준치와 비교하여 상기 배터리의 내부 및 외부를 연통하는 통로를 개폐하는 개폐 조절부를 포함하는 배터리 밸브.
  12. 청구항 11 에 있어서,
    외부 장치로부터 습도 정보를 수신하는 통신부를 더 포함하는 배터리 밸브.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 기준치는 상기 통로의 개방과 관련된 제1 기준치 및 상기 통로의 폐쇄와 관련된 제2 기준치를 포함하고,
    상기 개폐 조절부는 상기 습도 정보에 기초하여 상기 제1 기준치 및 제2 기준치를 설정하는 배터리 밸브.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 개폐 조절부는 상기 습도 정보에 대응되는 절대 습도가 제1 구간에 대응되는 경우 상기 제1 기준치를 제1 값으로 설정하고, 상기 제2 기준치를 제2 값으로 설정하고,
    상기 습도 정보에 대응되는 절대 습도가 상기 제1 구간보다 높은 값을 갖는 구간으로 정의되는 제2 구간에 대응되는 경우 상기 제1 기준치 및 제2 기준치를 각각 상기 제1 값 및 제2 값 보다 큰 값으로 설정하는 배터리 밸브.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 기준치는 상기 통로의 개방과 관련된 제1 기준치 및 상기 통로의 폐쇄와 관련된 제2 기준치를 포함하고,
    상기 개폐 조절부는 상기 배터리 내부 압력의 증가 속도를 산출하고, 상기 증가 속도에 기초하여 상기 제1 기준치 및 제2 기준치를 설정하는 배터리 밸브.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 개폐 조절부는 상기 증가 속도가 높을수록 상기 제1 기준치 또는 제2 기준치를 낮은 값으로 설정하는 배터리 밸브.
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