KR101351427B1 - 이차전지의 스웰링 감지 제어장치 - Google Patents

이차전지의 스웰링 감지 제어장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101351427B1
KR101351427B1 KR1020100013363A KR20100013363A KR101351427B1 KR 101351427 B1 KR101351427 B1 KR 101351427B1 KR 1020100013363 A KR1020100013363 A KR 1020100013363A KR 20100013363 A KR20100013363 A KR 20100013363A KR 101351427 B1 KR101351427 B1 KR 101351427B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery cell
swelling
sensing wire
detection signal
battery
Prior art date
Application number
KR1020100013363A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110093358A (ko
Inventor
조용호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020100013363A priority Critical patent/KR101351427B1/ko
Publication of KR20110093358A publication Critical patent/KR20110093358A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101351427B1 publication Critical patent/KR101351427B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/08—Detecting presence of flaws or irregularities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 이차전지의 스웰링 감지 제어장치는 배터리의 외면을 둘러싸는 센싱 와이어; 상기 센싱 와이어의 단부와 끼움 결합되는 접속홀; 상기 배터리 셀의 스웰링이 발생되어 상기 센싱 와이어 단부가 상기 접속홀에서 물리적으로 이동되는 경우 상기 물리적 이동에 따른 감지신호를 발생시키는 신호발생부; 및 상기 감지신호가 입력되면 상기 배터리 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
상기 본 발명에 의하면, 간단한 구조만으로도 배터리 셀의 스웰링 현상의 감지 및 그 진행 정도를 차등적으로 알 수 있고 이를 통하여 차등적인 배터리 셀의 제어를 구현할 수 있다. 이와 더불어, 스웰링 상태에 따른 차등적인 안내 메시지의 인터페이싱을 통하여 더욱 사용자 지향적인 장치를 구현할 수 있다.

Description

이차전지의 스웰링 감지 제어장치{APPARATUS FOR MONITORING AND CONTROLLING SWELLING OF SECONDARY CELL}
본 발명은 이차 전지 셀의 스웰링(swelling)을 감지하고 이를 제어에 응용하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 이차 전지 셀에서 스웰링 현상이 발생되는 경우, 스웰링 현상에 따른 물리적 변화를 전기 접속 단자의 접속 여부 또는 순차적 내지 차등적 접속 여부 등을 효과적으로 이용하여 스웰링 현상을 감지하고 이를 배터리 제어 등에 응용할 수 있는 장치에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
상기 이차 전지(셀)는 적용 형태나 구조 등에 따라 파우치형, 캔형, 소형, 중대형 등으로 다양하게 분류될 수 있는데 이들 중 예시적으로 파우치형 이차 전지 셀을 도 1에서 도시하고 있다. 기본적 원리와 구조 등은 상호 대응될 수 있으므로 도 1에 도시된 파우치형 이차 전지를 예시적인 형태로 하여 설명하도록 한다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 이차 전지(100)는 파우치 케이스(200) 및 전극집전체(300)(전극조립체로도 지칭된다)를 기본 구조로 포함하고 있으며, 상기 전극집전체(300)는 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되어 상기 양극판과 음극판 사이를 전기적으로 절연시키는 분리막 또는 세퍼레이터 등으로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 전극집전체(300)는 양극판에서 연장되어 형성되는 양극 리드(탭)(310)와 음극판에서 연장되어 형성되는 음극 리드(탭)(320)가 일반적으로 구비된다. 상기 전극 리드(310, 320)는 이차 전지의 전극으로 기능하는 구조체에 해당한다.
상기 전극집전체(300)가 파우치 케이스(200)에 투입된 후, 전해액이 주입되고 밀봉 공정, 에이징 공정, 화성 공정 등의 후처리 공정을 거쳐 하나의 완성된 이차 전지 셀이 된다.
상기 이차 전지는 개체의 구성 순에 의하여 단위 개체인 셀(cell), 집합체인 어셈블리(assembly), 배터리(battery)(팩(pack)) 등으로 칭해지며, 이하 설명에서 달리 언급되지 않는다면, 본 설명에서의 이차 전지는 상기 개체를 구별하지 않고 통칭적으로 사용하도록 한다.
상기와 같은 구조와 공정 등을 거쳐 제조되는 이차전지는 일반적으로 음극에 카본계 소재가 사용되며, 양극에는 리튬계 산화물, 전해액에는 유기용매 전해질이 주로 사용되고 있다. 전지가 과충전되거나 전기적 환경에 급격한 변화 등이 발생되게 되면, 양극에서 전해액 분해 현상이 발생되고, 음극에서는 리튬 금속의 석출현상이 발생될 수 있으며, 이러한 현상이 발생하게 되면, 이차전지의 성능 저하가 초래될 수 있음은 물론, 화학 반응에 의한 발열에 의하여 가스가 발생될 수 있다.
또한, 전해액에는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 등의 용매를 사용하게 되는데, 이러한 용매는 고온에서 분해되어 가스 등이 발생하고 이에 의한 압력 증가로 일종의 부품(swelling)현상이 발생할 가능성이 내재되어 있으며, 이러한 스웰링 현상은 전기적 쇼트현상을 야기시킬 수 있음은 물론, 부푼 상태에서 외부 충격이 가해지면 스파크 등이 발생하여 발화될 수 있어 더욱 위험할 수 있다.
이와 함께, 전기 차량 등 고온에서 오랜 시간 동안 구동을 유지하여야 하는 환경에서는 이러한 위험성은 더욱 높다고 할 수 있으며, 이차전지로 구성되는 배터리의 오동작은 이를 사용하는 사용자에게도 치명적인 위험요소가 될 수 있다.
이러한 스웰링 현상의 감지를 위하여 개시된 종래 기술들에는 복잡한 구조와 전기 소자를 이용하고 있어 설계가 복잡해지고 이에 따른 공정 수율의 저하 및 불량률이 높아질 수 있고 제품 단가의 상승을 초래하고 있어 간단한 구조를 이용한 스웰링 현상 감지 장치 구현에 대한 필요성이 높다고 할 수 있다.
본 발명의 상기와 같은 배경에서 이러한 문제점을 해소하고 상기 필요성을 충족하기 위하여 창안된 것으로서, 배터리를 구성하는 이차전지 셀에서 발생하는 스웰링 현상을 간단한 구조만으로도 효과적으로 감지하고 스웰링 현상에 따른 안내 메시지 등을 사용자에게 차등적으로 인터페이싱할 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 이차전지 스웰링 감지 제어 장치는 배터리 셀의 외면을 둘러싸는 센싱 와이어; 상기 센싱 와이어의 단부와 끼움 결합되는 접속홀; 상기 배터리 셀의 스웰링이 발생되어 상기 센싱 와이어 단부가 상기 접속홀에서 물리적으로 이동되는 경우 상기 물리적 이동에 따른 감지신호를 발생시키는 신호발생부; 및 상기 감지신호가 입력되면 상기 배터리 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
여기에서, 상기 신호발생부는 상기 센싱 와이어가 상기 접속홀에서 분리되는 경우 상기 감지신호를 발생시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 접속홀은 상기 센싱 와이어의 단부와 접촉되는 복수 개의 접속 단자가 구비되며, 상기 신호발생부는 상기 센싱 와이어의 단부가 접촉되는 접속 단자에 따라 서로 다른 감지신호를 발생시키도록 구성하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부는 상기 신호발생부로부터 감지신호가 입력되면, 상기 감지신호에 따라 상기 배터리 셀의 사용이 차등적으로 제한되도록 제어하거나, 상기 신호발생부로부터 감지신호가 입력되면, 상기 감지신호에 따라 차등적인 안내정보를 인터페이스 모듈로 출력하도록 구성될 수 있다.
이와 함께 본 발명의 상기 배터리 셀은 복수 개 구비되며, 상기 제어부는 감지 신호가 입력된 해당 배터리 셀의 사용이 제한되도록 제어할 수 있다.
상기 본 발명에 의한 이차전지 스웰링 감지 제어 장치는 추가적이고 복잡한 소자 내지 소재의 필요성을 지양하고 간단한 구조만으로도 스웰링 현상을 효과적으로 감지할 수 있는 효과를 창출할 수 있으며, 이를 통하여 제품에 대한 불량율을 낮추고 제품 단가에 대한 경쟁력을 확보할 수 있는 이차적인 효과를 제공할 수 있다.
또한, 스웰링 현상의 진행 정도에 따라 차등적인 제어가 가능하도록 구성하여, 이차전지의 현 상태에 최적화된 제어가 구현될 수 있으며, 또한, 사용자에게 스웰링 진행 정도에 따른 차등적인 안내 메시지를 인터페이싱함으로써, 즉각적인 조치 및 예비적인 조치를 현재 상태에 따라 차별적으로 유도할 수 있어 더욱 사용자 지향적인 배터리 및 배터리 응용 모듈을 구현할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일반적인 이차 전지 셀의 구성을 도시하고 있는 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 스웰링 감지 제어 장치의 구성을 도시하고 있는 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 스웰링 감지 제어 장치의 개략적인 물리적 구성을 도시하고 있는 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 스웰링 감지 제어 장치의 구조를 설명하기 위한 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기적 접속 구조를 도시하고 있는 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기적 접속 구조를 도시하고 있는 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차등적 전기 신호에 의한 사용자 인터페이싱 안내 메시지에 대한 예시를 도시하고 있는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스웰링 감지 제어 장치(이하 제어장치로 칭한다)(100)는 센싱 와이어(110), 접속홀(120), 신호발생부(130), 제어부(140) 및 인터페이스모듈(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 센싱 와이어(110)는 스웰링 감지의 대상이 되는 이차전지인 배터리 셀의 외면을 둘러싸는 형태를 가지며, 상기 센싱 와이어(110)는 본 발명의 접속홀(120)에 착탈 가능하도록 끼움 결합된다.
상기 배터리 셀에서 스웰링 현상이 발생하여 배터리 셀의 물리적 부피가 팽창하게 되면 상기 배터리 셀의 물리적 팽창은 센싱 와이어(110)에 전달되게 되므로 이러한 현상을 전기 신호적으로 구성하기 위한 하나의 실시예로서 상기 물리적 팽창에 의하여 상기 센싱 와이어(110)의 단부(20)가 접속홀(120)에서 분리되도록 구성할 수 있다.
본 발명의 신호발생부(130)는 이와 같은 스웰링에 따른 물리적 현상의 효과적인 감지와 이를 통한 배터리 셀 등의 제어를 위한 구성의 하나로서, 상기 배터리 셀에서 스웰링이 발생되어 상기 센싱 와이어(110)의 단부(200가 상기 접속홀(120)에서 물리적으로 분리 내지 이동하게 되면 이러한 분리 또는 물리적 이동에 따른 감지신호를 발생시키는 기능을 수행한다.
바람직한 하나의 실시예로서, 상기 신호발생부(130)는 상기 접속홀(120)과 전기적으로 연결된 폐회로(closed circuit)를 형성하도록 구성하고, 앞서 설명된 바와 같이 상기 센싱 와이어(110)가 상기 접속홀(120)에서 분리되는 경우 개회로(open circuit)가 되도록 구성함으로써 전기적 도통 여부의 차이를 통하여 간단하면서도 효과적으로 배터리 셀에 대한 스웰링 현상의 감지가 가능하도록 구성할 수 있다.
이와 같이 신호발생부(130)로부터 감지신호를 입력하면, 본 발명의 제어부(140)는 해당 배터리 셀의 사용이 제한되도록 제어하게 된다. 상기 배터리 셀의 사용 제한에 대한 실시예는 충전 또는 방전을 제한적으로 운용하거나, SOC(Stage Of Charge), 출력 전압 등을 기준으로 특정 기준값 이상을 넘어서지 않는 범위에서 배터리 셀의 전력원으로서의 기능을 제한하는 방법, 복수 개 배터리 셀로 이루어지는 어셈블리나 팩 등의 형태에서는 해당 셀만을 선별적으로 제한 운용하는 등 당업자 수준에서 다양한 형태가 가능하다.
이하에서는 첨부된 도 3 내지 도 5을 통하여 앞서 설명된 본 발명의 구성을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 배터리 셀 또는 복수 개의 셀로 구성되는 배터리의 구성을 도시하고 있는 도면이다. 상기 도 3에 도시된 바와 같이 배터리(10)는 케이스 등의 하우징(11)과 하우징(11) 내에 구비되는 하나 이상의 배터리 셀(10)을 포함하여 이루어지는데, 앞서 설명된 바와 같이 센싱 와이어(110)는 하나의 예로서 배터리 셀(1)의 외주면 길이 방향으로 상기 배터리 셀(1)을 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다.
상기 도 3에 도시된 센싱 와이어(110)는 하나의 예시적인 형태이며, 실시형태나 제품의 특성 또는 설치 환경 등에 따라 복수 개로 구성될 수 있음은 물론, 상호 교차(cross)되는 형태로도 구성될 수 있음은 물론이다.
한편, 센싱 와이어(110)를 설치하는 경우, 배터리 셀의 외장재인 파우치에 크랙(crack) 등이 발생하지 않도록 하는 등 셀을 보호하기 위하여 소정의 보호판(111)을 개재하는 것이 바람직하다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 센싱 와이어의 물리적 이동에 대한 가이드 등을 위하여 튜브형태의 가이드 부재(113)를 포함하여, 상기 센싱 와이어가 상기 가이드 부재(113)를 통과하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다. 참고로 도 4에는 두 개의 배터리 셀(1, 1`)이 적층된 실시형태를 도시하고 있다.
한편, 참조부호 12로 표기된 구성은 셀의 전압 측정, 충방전 제어, SOC모니터링, 스위칭 등의 기능을 수행하는 BMU(Battery Management Unit) 회로기판에 해당하는 구성요소이며, 앞서 설명된 접속홀(120)은 상기 BMU 회로기판(12)에 통공의 형태로 구성할 수 있음은 물론, 추가적인 부재를 통하여 구현할 수 있음은 물론이다.
도 4의 A 부분에 대한 확대도인 도 5를 참조할 때, 상부 배터리 셀(1) 또는 하부 배터리 셀(1`)에 스웰링 현상이 발생하면, 배터리 셀의 부피가 팽창하게 되고, 상기 물리적 현상이 상기 배터리 셀의 외주를 둘러싸고 있는 센싱 와이어(110)에 전달되게 되므로 상기 접속홀(120)에 끼움 결합된 상기 센싱와이어(110)는 물리적으로 이동하게 한다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 좌측 센싱 와이어(110)는 배터리 셀(1)에 스웰링 현상이 발생하게 되는 경우, 상방향으로 물리적으로 이동하게 되고, 우측 센싱 와이어(110`)는 배터리 셀(1`)에 스웰링 현상이 발생하게 되면 하방향으로 이동하게 된다. 기준 이상의 물리적 이동이 발생하게 되면, 상기 센싱 와이어(110, 110`)는 상기 접속홀(120)에서 이탈되게 됨은 물론이다.
상기 센싱와이어(110)의 단부(20)는 전기적 접속을 위하여 금속 등의 전도성 물질로 구성하는 것이 바람직하며, 상기 단부(20)와 BMU 회로기판(12)과의 전기적 접속을 통하여 앞서 설명된 신호발생부(130)가 신호를 발생시키게 된다.
이하에서는 첨부된 도 6 및 도 7을 통하여 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
상기 도 6 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 접속홀(120)에는 상기 센싱 와이어(110)의 단부(20)와 접촉되는 복수 개의 접속 단자(121-1, 121-2, 121-3)가 구비된다. 상기 도 6에는 3개의 접속 단자가 도시되어 있으나 실시형태에 따라 가감될 수 있음은 물론이다.
앞서 설명된 바와 같이 배터리 셀에 스웰링 현상이 발생하게 되는 경우, 배터리 셀은 점진적으로 팽창하게 되고 이에 따라 상기 접속홀(120)에 끼움 결합된 센싱 와이어(110)는 물리적으로 상방향 또는 하방향으로 이동하게 된다.
하나의 예를 들어 설명하면, 도 6 (b)에 도시된 바와 같이 스웰링 현상이 전혀 일어나지 않는 경우 센싱 와이어(110)의 단부(20)는 접속홀(120)의 최저단에 구비된 제1접속단자(121-1)와 접속되며, 앞서 설명된 바와 같이 신호발생부(130) 및 제어부(140)는 상기 센싱 와이어(110)의 단부(20)와 상기 접속단자(121-1)가 전기적으로 접촉되어 있다는 것을 전기 신호적으로 인식할 수 있다.
배터리 셀에서 스웰링 현상이 발생하여 배터리 셀의 부피가 1차적으로 증가하게 되면, 상기 센싱 와이어(110) 단부(20)는 상방향으로 이동되게 되므로 제1접속단자(121-1)와의 전기적 접촉이 해제되고 제2접속단자(121-2)와 전기적으로 접촉되게 된다.
이어 스웰링 현상이 지속되면, 상기 센싱 와이어(110) 단부(20)는 더욱 상방향으로 이동하게 되므로 제2접속단자(121-2)와 이탈되고, 상위 접속단자인 제3접속단자(121-3)과 전기적으로 접촉되게 된다. 스웰링이 더욱 진행되면, 상기 센싱 와이어(110) 단부(20)는 접속홀(121)에서 이탈 분리되게 되고, 어떠한 접속단자(121)와의 전기적 접촉도 이루어지지 않게 된다.
상기 예시와 같이 스웰링의 진행 정도에 따라 제1접속단자(12101)와의 접속, 제2접속단자(121-2), 제3접속단자(121-3) 및 분리와 같이 4단계의 차등적인 각각의 신호 체계를 생성할 수 있고 이에 따라 배터리의 차등 제어가 가능한 실시형태가 구현될 수 있다. 즉, 상기 신호발생부(130)는 상기 센싱 와이어(110)의 단부(20)가 접촉되는 접속 단자(121)에 따라 서로 다른 감지신호를 발생시키도록 구성할 수 있게 된다.
스웰링이 진행되었다고 하여도 해당 배터리 셀의 사용을 완전히 배제하거나 제한하는 것보다는 그 진행 정도에 따라 차등적으로 제어하는 것이 더욱 바람직하므로 상기 신호 발생부(130)가 출력하는 각각의 감지신호에 따라 상기 제어부(140)는 상기 배터리 셀의 사용이 차등적으로 제한되도록 제어하도록 구성할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이 각각의 감지 신호마다 배터리 운용의 기준이 되는 범위를 가변적으로 조정하고 이를 통하여 해당 배터리 셀이 차등적으로 제한되도록 제어할 수 있게 된다.
또한, 상기 스웰링에 대한 상태 정보를 사용자에게 알림으로써 사용자가 현재 상태에 따른 조치를 취할 수 있도록 유도가능한 구성을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이를 위하여 본 발명의 상기 제어부(140)는 상기 신호발생부(130)로부터 감지신호가 입력되면, 상기 감지신호에 따라 차등적인 안내정보를 인터페이스 모듈(150)로 출력하도록 구성한다.
즉, 예를 들어, 도 7에 예시된 바와 같이 스웰링에 따른 각각의 상태마다 셀을 차등적으로 운용하고, 이에 해당하는 안내 정보를 소정의 인터페이스모듈(150)을 통하여 시각(LCD 등의 화면표시수단) 또는 청각(스피커 등의 오디오수단) 등의 매개를 통하여 운전자 또는 사용자에게 제공한다.
이러한 인터페이싱을 통하여 사용자로 하여금 스웰링의 발생, 그 진행 정도 또는 위험의 정도 수위를 알게 하고, 이를 통하여 예비적인 조치 또는 즉각적인 조치가 취해질 수 있도록 유도함으로써 더욱 사용자 편의성이 구현된 환경을 제공할 수 있고, 배터리의 안전 사고 등을 미연에 방지할 수 있게 된다.
본 발명을 설명함에 있어, 상기 본 발명에 의한 스웰링 감지 제어 장치의 각 구성요소는, 특히 본 발명의 구성에 대한 블록도인 도 2에 도시된 신호발생부, 제어부, 인터페이스모듈 등은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소가 상당 부분 포함되어 있다.
즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 수행되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관히 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명함에 있어 제1 및 제2, 상하 등으로 기재된 용어는 순서, 중요성 등을 언급하거나 강조하기 위한 문언적 표현이 아니라 구성 요소 간을 상대적으로 구분하기 위한 도구적 개념으로 사용되고 있다고 해석되어야 한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 스웰링 감지 제어 장치 110 : 센싱 와이어
111 : 보호판 113 : 가이드 부재
120 : 접속홀 130 : 신호발생부
140 : 제어부 150 : 인터페이스모듈

Claims (6)

  1. 배터리 셀의 외면을 둘러싸는 센싱 와이어;
    상기 센싱 와이어의 단부가 끼움 결합되도록 형성된 접속홀 및 상기 접속홀 내에 형성되어 상기 센싱 와이어의 단부와 접촉하는 복수의 접속 단자를 구비하는 회로기판;
    상기 배터리 셀의 스웰링이 발생되어 상기 센싱 와이어 단부가 상기 접속홀에서 물리적으로 이동됨으로써 상기 센싱 와이어 단부와 접촉하는 접속 단자가 변경되거나 상기 센싱 와이어의 단부가 접속홀로부터 분리되는 경우 상기 물리적 이동에 따른 감지신호를 발생시키는 신호발생부; 및
    상기 감지신호가 입력되면 상기 배터리 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 스웰링 감지 제어장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 신호발생부로부터 감지신호가 입력되면, 상기 감지신호에 따라 상기 배터리 셀의 사용이 차등적으로 제한되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 스웰링 감지 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 신호발생부로부터 감지신호가 입력되면, 상기 감지신호에 따라 차등적인 안내정보를 인터페이스 모듈로 출력하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 스웰링 감지 제어장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 배터리 셀은,
    복수 개 구비되며,
    상기 제어부는 감지 신호가 입력된 해당 배터리 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 스웰링 감지 제어장치.
KR1020100013363A 2010-02-12 2010-02-12 이차전지의 스웰링 감지 제어장치 KR101351427B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100013363A KR101351427B1 (ko) 2010-02-12 2010-02-12 이차전지의 스웰링 감지 제어장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100013363A KR101351427B1 (ko) 2010-02-12 2010-02-12 이차전지의 스웰링 감지 제어장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110093358A KR20110093358A (ko) 2011-08-18
KR101351427B1 true KR101351427B1 (ko) 2014-01-14

Family

ID=44930069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100013363A KR101351427B1 (ko) 2010-02-12 2010-02-12 이차전지의 스웰링 감지 제어장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101351427B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017061728A1 (ko) * 2015-10-06 2017-04-13 주식회사 엘지화학 전지셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지모듈

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101601379B1 (ko) * 2013-12-24 2016-03-08 현대자동차주식회사 배터리 과충전 안전 장치
JP6176632B2 (ja) * 2014-06-30 2017-08-09 東洋ゴム工業株式会社 組電池の異常判定方法及び組電池の異常判定装置
KR20220009009A (ko) * 2020-07-15 2022-01-24 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 파우치형 이차전지 및 이를 포함하는 배터리 모듈

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060116424A (ko) * 2005-05-10 2006-11-15 주식회사 엘지화학 안전 시스템을 구비한 중대형 전지팩
KR20070075927A (ko) * 2006-01-17 2007-07-24 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 소형 전지팩
JP2008234840A (ja) 2007-03-16 2008-10-02 Katsumasa Ishihara 保護装置
KR20100000764A (ko) * 2008-06-25 2010-01-06 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 중대형 전지팩

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060116424A (ko) * 2005-05-10 2006-11-15 주식회사 엘지화학 안전 시스템을 구비한 중대형 전지팩
KR20070075927A (ko) * 2006-01-17 2007-07-24 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 소형 전지팩
JP2008234840A (ja) 2007-03-16 2008-10-02 Katsumasa Ishihara 保護装置
KR20100000764A (ko) * 2008-06-25 2010-01-06 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 중대형 전지팩

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017061728A1 (ko) * 2015-10-06 2017-04-13 주식회사 엘지화학 전지셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지모듈
US10476068B2 (en) 2015-10-06 2019-11-12 Lg Chem, Ltd. Battery module including probe for detecting expansion of battery cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110093358A (ko) 2011-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5804540B2 (ja) 安全性の向上した電池パック
EP2741391B1 (en) Battery pack with improved safety
US10804522B2 (en) Single-cell battery, battery module, power battery, and electric vehicle
JP2014533424A (ja) 安全性の向上した電池パック
KR20180064221A (ko) 원통형 이차전지 모듈
CN104025334A (zh) 电池电芯、电池、机动车辆
EP3300135B1 (en) Battery module comprising wire-fixing ribs
JP2019506716A (ja) 単セルバッテリー、バッテリーモジュール、バッテリーパック、および電気自動車
EP2797138B1 (en) Battery pack
KR101351427B1 (ko) 이차전지의 스웰링 감지 제어장치
US10290852B2 (en) Battery pack including an interlock switch
KR20150028073A (ko) 배터리 팩 및 이에 적용되는 인터 버스 바
KR101546807B1 (ko) 단락 유도부재를 포함하는 전지팩
JP5594079B2 (ja) 電流遮断機構の監視装置
KR101608694B1 (ko) 2차 전지용 과충전 방지 장치
KR102447727B1 (ko) 전류 차단 장치 및 그 플립핑 부재, 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차
KR102477392B1 (ko) 배터리 시스템 및 전기 자동차
JP2013003136A (ja) バッテリー過充電防止装置
US10797296B2 (en) Single-cell battery, battery module, power battery, and electric vehicle
KR20100041202A (ko) 배터리 셀의 ｓｗｅｌｌｉｎｇ 감지장치
KR20140132132A (ko) 서로 다른 지름을 가진 원통형 이차전지 셀을 포함하는 이차전지 팩
KR20140129600A (ko) 이차전지 및 이에 적용되는 이차전지용 부품
KR101787633B1 (ko) 안전성이 강화된 배터리 팩
KR20110037378A (ko) 보호회로〔ｂｍｓ〕를 사용한 리튬이온이차전지팩 및 스웰링검출수단
US9166256B2 (en) Rechargeable battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190107

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 7