에너지 축전지의 전지 스택 내 개별 전지 전압을 측정하는 장치 및 방법 document_id A220623042132

자동차 전기 시스템에서 오늘날 보편적으로 사용되고 있는 납 축전지 외에도 마찬가지로 개별 전지들로 구성된 에너지 축전지들, 예컨대 니켈 금속 수소화물 축전지들, 리튬 이온 축전지들 및 이중층 커패시터들과 같은 다른 축전지도 사용된다. 납 축전지의 경우, 축전지의 개별 전지들 간의 전하 평형은 전체적으로 모든 전지가 충전될 때까지 축전지가 경미하게 과충전됨으로써 이루어진다. EP 0 432 639 A2로부터, 직렬로 연결된 다수의 축전지에서 약하게 충전된 하나의 축전지와 다른 축전지들의 그룹 간의 전하 평형이 트랜스포머를 통해 상기 축전지들과 연결된 구형파 발생기에 의해 이루어지는 것이 공지되어 있다. 그러나 전술한 새로운 유형의 에너지 축전지의 경우, 개별 전지들이 과충전 또는 과전압에 대해 민감하다는 문제가 있다. 예컨대 리튬 이온 축전지에서는 납 축전지와 달리 1개 전지의 충전 전압이 약 4.2V의 값을 크게 넘을 수 없는데, 그 이유는 그렇지 않으면 파손이 발생하거나 심지어 발화할 위험이 있기 때문이다. 이중층 커패시터의 경우에는 최대 충전 전압이 약 2.5V 내지 2.7V이다. 제조에 기인한, 전지들의 자가 방전 변동의 편차로 인하여, 전지 스택의 충전 상태들 및 전지 전압들은 작동 시간이 더 길수록 상이한 값을 갖게 된다. 이 경우, 보통 전지 스택, 즉 에너지 축전지의 전체 전압만 극 전압으로서 검출될 수 있고 각각의 개별 전지의 전압은 검출될 수 없다는 문제가 있다. 즉, 전하 평형이 주기적으로 실시된다는 사실을 단지 "가정만" 할 수 있다. 그런데도 -에너지 축전지의 수명이 거의 끝나갈 즈음에- 자가 방전이 증대되거나 개별 전지에서 예컨대 단락과 같은 결함이 발생하는 경우, 이러한 상황은 즉각 검출될 수 없다. 그 결과, 다음 충전 과정에서 충전 전압이 소수의 전지들로 분배됨에 따라 개별 전지들에 과도한 전압이 가중될 수 있다. 이는 다른 전지들의 파손을 초래하므로 어떤 경우든 방지되어야 한다. 따라서 적절한 조치가 취해질 수 있도록 전술한 에너지 축전지의 전지 스택 내 개별 전지들의 전압을 인지하는 것이 매우 바람직하다. 개별 전지 전압의 측정이 어려운 이유는, 최하부 전지만 접지 기준점을 갖는 반면(즉, 접지(기준 전위)를 기준으로 검출될 수 있는 반면), 다른 모든 전지들의 경우에는 예컨대 마이크로컨트롤러의 아날로그/디지털 컨버터를 통한 전압 검출을 위해 접지 전위로의 변환이 필요하기 때문이다.