KR101438115B1 - 이상 전지 검출 시스템 - Google Patents

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KR101438115B1
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김한경
곽동민
성기열
윤주홍
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 단위전지가 모여 형성되는 집합전지에서 이상 발열을 일으킨 단위전지를 검출하여 연쇄폭발로 이어지는 것을 방지하도록, 서로 전기적으로 연결되어 전기 기기에 전력을 공급하는 복수의 단위전지, 상기 단위전지들을 수용하도록 상기 단위전지들에 대응하는 복수의 수용부를 구비하고 인접하게 수용되는 단위전지 간의 열전달을 제한하도록 각각의 수용부들 사이가 가로막히게 형성되는 메인프레임, 및 적어도 일부가 상기 메인프레임의 외주면에 부착되어 폐회로를 형성하고 상기 단위전지들 중 적어도 하나의 단위전지에서 이상(異常) 발열을 일으켜 인접한 단위전지와 온도차 발생시 상기 폐회로 내에서 열기전력을 발생시켜 상기 이상을 검출하도록 이루어지는 검출장치를 포함하는 이상 전지 검출 시스템을 개시한다.

Description

이상 전지 검출 시스템{DEFECTIVE BATTERY DETECTION SYSTEM}
본 발명은 이상 발열에 의해 폭발 가능성이 있는 전지 유무를 미리 검출하여 전지 운용의 안전성을 향상시키는 이상 전지 검출 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 이상 발열에 의해 폭발 가능성이 있는 전지 유무를 미리 검출하여 전지 운용의 안전성을 향상시키는 이상 전지 검출 시스템에 관한 것이다.
휴대용 기기는 운용에 필요한 전력을 대부분 전지를 이용해 얻는다. 휴대용 기기에 필요한 전압을 얻기 위해서는 단위전지를 서로 전기적으로 연결시킨 집합전지를 사용하는데, 집합전지는 ⅰ) 어느 하나의 단위전지에 남아있는 전지용량이 다르거나, ⅱ) 불량제품이 일부 삽입되어 있는 경우, ⅲ) 전류를 과도하게 필요로 하는 경우, 단위전지에서 열이 발생하며 전지의 재료에 따라 폭발을 일으킬 위험이 있다.
현재 군에서 1차전지로 사용되고 있는 Li/SOCl2전지는 음극의 재료로 전기전도성이 매우 높은 리튬을 이용한 것이다. Li/SOCl2전지는 용융점이 179℃로 매우 낮아 비교적 낮은 온도에서 폭발적 반응이 발생할 수 있고, 120℃에서는 격리막(separator)의 용융과 더불어 전지 내부에서의 화학반응으로 인해 형성된 황가스에 의해 폭발이 발생할 수 있다. 특히 Li/SOCl2전지는 폭발성이 크기 때문에 집합전지를 이루고 있는 어느 하나의 단위전지에서 폭발이 일어났을 경우 집합전지 전체를 폭발시킬 수 있는 가능성도 존재한다.
집합전지의 폭발은 온도에 절대적으로 기인하는데, 폭발을 방지하기 위해 종래에는 고온에서 녹거나 또는 저항을 높이는 열반응 휴즈를 이용한 안전소자를 사용하였다. 안전소자에는 과방전을 위한 Bypass Diode, 과전류 방지를 위한 PTC 및 Cell Fuse, 외부쇼트 방지를 위한 Fuse, 충전방지를 위한 Blocking Diode, 그리고 고온 노출 방지를 위한 Thermal Fuse 등이 있으며 이를 조합하여 사용하였다. 특히 이러한 안전소자들 중 PTC와 Thermal Fuse는 상대적으로 저온에서 운용되는 경우에는 작동을 하지 않을 수 있으며, 고온에서 운용되는 경우에는 이상이 없음에도 불구하고 전원이 차단되는 문제가 있었다.
본 발명의 일 목적은 정확도가 높은 이상 전지 검출 시스템을 제시하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 집합전지의 연쇄적인 폭발 가능성을 낮추고, 폭발 가능성이 있는 단위전지를 미리 검출하여 군운용의 환경규격에 필요한 집합전지의 안전성을 높이기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 이상 전지 검출 시스템은, 서로 전기적으로 연결되어 전기 기기에 전력을 공급하는 복수의 단위전지, 상기 단위전지들을 수용하도록 상기 단위전지들에 대응하는 복수의 수용부를 구비하고 인접하게 수용되는 단위전지 간의 열전달을 제한하도록 각각의 수용부들 사이가 가로막히게 형성되는 메인프레임, 및 적어도 일부가 상기 메인프레임의 외주면에 부착되어 폐회로를 형성하고 상기 단위전지들 중 적어도 하나의 단위전지에서 이상(異常) 발열을 일으켜 인접한 단위전지와 온도차 발생시 상기 폐회로 내에서 열기전력을 발생시켜 상기 이상을 검출하도록 이루어지는 검출장치를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 검출장치는 서로 인접한 두 단위전지의 온도차를 감지하도록 이루어지는 검출부를 포함하며, 상기 검출부는, 상기 메인프레임의 외주면에 부착되어 상기 폐회로의 일부를 형성하는 제1검출라인, 및 상기 메인프레임의 외주면에 부착되어 상기 폐회로의 다른 일부를 형성하고 상기 열기전력의 발생을 가능하게 하도록 상기 제1검출라인과 전기적으로 연결되어 적어도 하나씩의 접점을 형성하며 상기 제1검출라인과 다른 소재로 형성되는 제2검출라인을 포함한다.
상기 제1검출라인 및 상기 제2검출라인은 상기 열기전력의 크기를 증폭시키도록 서로 번갈아가며 반복적으로 연결되는 패턴을 형성할 수 있다.
상기 제1검출라인 및 상기 제2검출라인은 상기 메인프레임의 외주면에 도포된 필름에 접착되어 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 메인프레임은, 상기 수용부에 수용된 각 단위전지들에서 발생한 열이 상기 검출장치로 전달되도록 상기 단위전지들의 측면 일부를 노출시키는 복수의 개구부를 구비한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 이상을 일으킨 단위전지에서 발생한 열을 상기 검출장치로 전달시키도록 각각의 상기 단위전지들과 상기 검출장치의 사이에 삽입되는 복수의 열전달 프레임을 더 포함한다.
상기 메인프레임은 상기 단위전지들의 측면 일부를 노출시키는 복수의 개구부를 구비할 수 있고, 상기 열전달 프레임은 상기 개구부에 결합 가능하도록 외주면의 일부가 상기 개구부의 형상을 따라 돌출되어 형성되는 결합부를 구비할 수 있다.
상기 개구부의 양 측벽들에는 톱니가 형성될 수 있고, 상기 결합부에는 상기 열전달 프레임이 상기 메인프레임으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 개구부의 톱니와 맞물리는 톱니가 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 수용부에 수용된 상기 단위전지를 고정시키도록 상기 수용부들의 벽면과 상기 단위전지들 사이에 배치되는 복수의 지지부를 더 포함한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 검출장치는, 상기 검출부와 전기적으로 연결되고 상기 열기전력을 전달받아 전원단자의 검출전압를 출력하도록 이루어지는 증폭기를 더 포함한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 검출장치는, 상기 증폭기와 전기적으로 연결되고 상기 검출전압을 전달받아 상기 단위전지들 중 적어도 하나에 이상이 있음을 알리도록 경고신호를 발생시키는 알림부를 더 포함한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 기기의 운용온도에 관계없이 정상전지(正常電池)와 이상전지(異常電池)의 온도차를 이용하여 폭발의 전조 증상을 갖는 단위전지의 유무를 정확하게 검출할 수 있다.
또한 본 발명은, 메인프레임의 수용부 사이가 가로막히게 형성되어 이상 발열을 일으킨 단위전지에서 주변의 단위전지로 열이 전달되는 것을 방지함으로써 단위전지가 모여 형성된 집합전지의 연쇄적인 폭발 가능성을 낮추고 안정성을 높일 수 있다.
또한 본 발명은, 메인프레임에 단위전지들을 삽입하기만 하면 되므로 검출장치를 작동시키기 위한 복잡한 동작이 요구되지 않는다.
도 1은 본 발명을 구현하기 위한 제벡효과(Seebeck Effect)를 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 이상 전지 검출 시스템을 나타내는 개념도.
도 3a는 도 2에 도시된 메인프레임의 평면도.
도 3b는 도 2에 도시된 메인프레임의 측면도.
도 4a는 도 2에 도시된 열전달 프레임의 평면도.
도 4b는 도 2에 도시된 열전달 프레임의 측면도.
도 5a는 도 2에 도시된 메인프레임과 열전달 프레임의 결합된 상태를 나타내는 평면도.
도 5a는 도 2에 도시된 메인프레임과 열전달 프레임의 결합된 상태를 나타내는 측면도.
도 6은 도 2에 도시된 이상 전지 검출 시스템의 평면도.
도 7은 도 2에 도시된 검출장치의 개념도.
도 8은 도 2 에 도시된 이상 전지 검출 시스템과 검출회로도는 나타내는 개념도.
도 9는 도 8에 도시된 이상 전지 검출시스템과 검출회로도의 동작을 설명하기 위한 개념도.
이하, 본 발명에 관련된 이상(異常) 전지 검출 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명을 구현하기 위한 제벡효과(Seebeck Effect)를 나타내는 개념도이다.
서로 다른 금속 또는 반도체로 이루어진 재료1과 재료2가 폐회로를 형성하도록 전기적으로 연결되고 재료1과 재료2가 연결된 두 접점에서 온도차가 발생할 경우 상기 폐회로 내에서 열기전력(EAB = SEEBECK VOLTAGE)이 발생한다. 제벡효과는, 이와 같이 서로 다른 2종류의 금속 또는 반도체의 양끝을 접합하고 그 접점에 온도차를 주었을 때 열기전력이 발생하는 현상을 말한다. 대표적으로 재료1-재료2는 Cu-Bi 또는 Sb, 은-금(철 첨가), 크로멜-금(철 첨가), 구리-콘스탄탄, 크로멜-콘스탄탄, 크로멜-알루멜, 백금 및 로듐-백금, 텅스텐-텅스텐 레늄 등이 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 어느 하나 또는 그 이상의 조합이 사용될 수 있다.
열전대(Thermocouple)는 제벡효과를 이용한 것으로, 한쪽 접점의 온도를 일정하게 유지하고 다른 한쪽 접점을 측정하려는 대상에 놓아 기전력을 측정함으로써 온도를 측정할 수 있다. 다만, 열전대의 열기전력은 그 온도에 따라 발생 전압이 낮을 수 있으므로 이를 반복적으로 적층하여 열전퇴(Thermopile)를 형성하면 전압의 크기가 커지므로 온도 측정에 신뢰성을 높일 수 있다. 열전대는 온도가 전압의 크기로 나타나기 때문에 전압의 측정, 제어, 증폭, 변환이 용이하여 분해능이 높은 결과를 얻을 수 있다.
이하에서는 상기 제벡효과를 이용하여 복수의 단위전지들이 모여 형성된 집합전지 중 이상 발열을 일으킨 단위전지를 검출하는 이상 전지 검출 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 이상 전지 검출 시스템(100)을 나타내는 개념도이다.
이상 전지 검출 시스템(100)은 제벡효과에 의해 복수의 단위전지(110)들이 모여 형성된 집합전지 중 이상 발열을 일으킨 단위전지(110)를 검출할 수 있도록 이루어진다. 이상 전지 검출 시스템(100)은 복수의 단위전지(110), 메인프레임(120) 및 검출장치(130)를 포함한다.
단위전지(110)는 복수개가 서로 전기적으로 연결되어 전기 기기에 전력을 공급한다. 단위전지(110)들은 집합전지를 형성하도록 서로 인접하게 배치되나 서로 직접적으로 접촉되지는 않는다. 단위전지(110)(110)는 원기둥의 형상으로 형성될 수 있고, 일단은 (+), 타단은 (-)의 극성을 가진다.
메인프레임(120)은 단위전지(110)들을 수용하도록 단위전지(110)들에 대응하는 복수의 수용부(121)를 구비한다. 수용부(121)에 단위전지(110)가 삽입되고, 인접하게 수용되는 단위전지(110) 간의 열전달을 제한하도록 각각의 수용부(121)들 사이는 가로막히게 형성된다.
단위전지(110)의 폭발은 온도에 기인하므로 이상을 일으킨 단위전지(110)에서 발생한 열이 인접한 단위전지(110)로 전달되면 단위전지(110)들이 모여 형성된 집합전지 전체의 연쇄적인 폭발을 일으킬 수 있다. 메인프레임(120)의 수용부(121)에 삽입된 단위전지(110)는 수용부(121)들이 서로 가로 막히게 형성되는 메인프레임(120)에 의해 인접한 단위전지(110)와 직접적으로 접촉되지 않고, 서로 이격되게 배치되어 연쇄폭발을 방지할 수 있게된다.
메인프레임(120)은 인접한 단위전지(110) 사이의 열전달을 제한하도록 열전도성이 낮은 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
검출장치(130)는 서로 인접한 두 단위전지(110)의 온도차를 감지하도록 적어도 일부가 메인프레임(120)의 외주면에 부착되어 폐회로를 형성한다. 검출장치(130)는 임의의 단위전지(110)에서 이상 발열을 일으켜 인접한 단위전지(110)와 온도차가 발생하게 되면 도 1에서 설명한 제벡효과에 의해 상기 폐회로 내에서 열기전력을 발생시키고 열기전력을 측정하여 이상을 일으킨 단위전지(110) 유무를 검출하도록 이루어진다.
열전달 프레임(140)은 단위전지(110)들에서 발생한 열을 검출장치(130)로 전달시키도록 각각의 단위전지(110)들과 검출장치(130) 사이에 삽입된다. 열전달 프레임(140)은 단위전지(110)에서 발생한 열을 검출장치(130)로 전달하기 위해 열전도성이 높은 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 도 3a 내지 도 7에서는 도 2에 도시된 이상 전지 검출 시스템(100)의 각 구성요소에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 3a 내지 도 7에서 설명하는 각 구성요소들의 도면부호는 도 2에 표시된 도면부호를 참조한다.
도 3a는 도 2에 도시된 메인프레임(120)의 평면도이고, 도 3b는 도 2에 도시된 메인프레임(120)의 측면도이다.
메인프레임(120)은 단위전지(110)들이 수용될 수 있는 복수의 수용부(121)를 구비한다. 하나의 수용부(121)에는 하나의 단위전지(110)가 삽입될 수 있도록 형성되며, 수용부(121)의 형상은 단위전지(110)의 형상에 대응된다. 이를테면, 도시한 바와 같이 수용부(121)의 평면도가 원형인 것은 원기둥의 형상을 가지는 단위전지(110)를 수용하기 위한 것이다. 수용부(121)에 삽입된 단위전지(110)들은 서로 직접 접촉되지 않도록 수용부(121)의 벽에 의해 가로막히게 형성된다.
메인프레임(120)은 수용부(121)에 수용된 각 단위전지(110)들에서 발생한 열이 메인프레임(120)의 외주면에 부착될 검출장치(130)로 전달되도록 상기 단위전지(110)들의 측면 일부를 노출시키는 복수의 개구부(122)를 구비한다. 개구부(122)는 각 수용부(121)마다 구비되어 각 단위전지(110)들의 측면이 상기 개구부(122)를 통해 메인프레임(120)의 외부로 노출되도록 형성된다.
개구부(122)의 양 측벽에는 상기 개구부(122)에 결합될 열전달 프레임(140)과의 결합력을 강화하도록 톱니(123)가 형성된다.
도 4a는 도 2에 도시된 열전달 프레임(140)의 평면도이고, 도 4b는 도 2에 도시된 열전달 프레임(140)의 측면도이다.
열전달 프레임(140)은 메인프레임(120)의 수용부(121)에 수용된 단위전지(110)에서 발생한 열을 검출장치(130)로 전달하기 위해 수용부(121)의 벽과 단위전지(110) 사이의 틈에 삽입 가능한 형상으로 형성된다. 단위전지(110)가 원기둥의 형상을 가지고 수용부(121)도 이에 대응되는 형상을 가지는 경우, 열전달 프레임(140)은 수용부(121)의 벽과 단위전지(110) 사이에 삽입되기 위해 오목한 횡단면을 갖는다.
열전달 프레임(140)은 메인프레임(120)의 개구부(122)에 결합 가능하도록 외주면의 일부가 상기 개구부(122)의 형상을 따라 돌출되어 형성되는 결합부(141)를 구비한다. 결합부(141)의 양 측면에는 메인프레임(120)의 개구부(122)에 형성되는 톱니(123)와 서로 맞물리도록 형성되는 톱니(142)를 구비한다.
열전달 프레임(140)은 단위전지(110)에서 발생한 열을 검출장치(130)로 전달할 뿐만 아니라 단위전지(110)와 수용부(121)의 벽 사이를 채움으로써 수용부(121)에 삽입된 단위전지(110)를 고정시키고, 단위전지(110)의 흔들림이나 이탈을 방지할 수 있다.
도 5a는 도 2에 도시된 메인프레임(120)과 열전달 프레임(140)의 결합된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 5a는 도 2에 도시된 메인프레임(120)과 열전달 프레임(140)의 결합된 상태를 나타내는 측면도이다.
메인프레임(120)의 개구부(122) 측벽에 형성되는 톱니(123)와 열전달 프레임(140)의 결합부(141)에 형성되는 톱니(142)는 서로 맞물리도록 형성된다. 열전달 프레임(140)의 결합부(141)를 메인프레임(120)의 개구부(122)에 삽입시키면 개구부(122)의 양 측벽에 형성되는 톱니(123)와, 결합부(141)의 톱니(142)가 서로 맞물리면서 열전달 프레임(140)이 메인프레임(120)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
특히 메인프레임(120)의 개구부(122) 측벽에 형성되는 톱니(123)의 방향이 메인프레임(120)의 아래쪽을 향하도록 형성되면, 열전달 프레임(140)이 메인프레임(120)에 삽입되는 것은 용이하나 이탈되는 것은 용이하지 않게 된다. 이에 의하여 메인프레임(120)과 열전달 프레임(140)의 결합력을 강화할 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 이상 전지 검출 시스템(100)의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 열전달 프레임(140)들과 단위전지(110)들은 메인프레임(120)에 삽입된 상태를 나타낸다.
지지부(150)는 수용부(121)에 수용된 단위전지(110)를 고정시키도록 수용부(121)의 벽면과 단위전지(110)들 사이에 배치될 수 있다. 단위전지(110)의 크기와 수용부(121)의 크기가 비슷하면, 열전달 프레임(140)만으로도 단위전지(110)를 고정시킬 수 있으나, 수용부(121)의 크기에 비하면 열전도 프레임만으로는 단위전지(110)가 고정되지 않을 수 있다. 이상 전지 검출 시스템(100)의 활용성을 높이기 위해서는 단위전지(110)의 크기에 관계없이 이상을 일으킨 전지를 검출할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 수용부(121)의 크기에 비하여 단위전지(110)의 크기가 많이 작은 경우에는 수용부(121)의 벽과 단위전지(110) 사이에 지지부(150)가 삽입되어 그 틈을 채우면 크기가 작은 단위전지(110)에도 이상 전지 검출 시스템(100)을 활용할 수 있게 된다. 지지부(150)의 크기는 단위전지(110)의 크기와 반비례하면 변경될 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 검출장치(130)의 개념도이다.
검출장치(130)는 서로 인접한 두 단위전지(110)의 온도차를 감지하도록 이루어지는 검출부(131)는 포함한다. 검출부(131)는 제벡효과를 이용하여 온도차에 의해 열기전력의 발생을 가능하게 하도록 서로 다른 재료로 형성되는 제1검출라인(131a)과 제2검출라인(131b)을 포함한다.
제1검출라인(131a)과 제2검출라인(131b)은 메인프레임(120)의 외주면에 부착되어 폐회로를 형성하도록 서로 전기적으로 연결된다. 제1검출라인(131a)과 제2검출라인(131b)은 메인프레임(120)의 외주면 상에서 적어도 하나씩의 접점(131c)을 형성한다.
제1검출라인(131a)과 제2검출라인(131b)은, 도시한 바와 같이 열기전력의 크기를 증폭시키기 위해 서로 번갈아가며 반복적으로 연결되어 적층된 형태의 써모파일(Thermopile)을 형성할 수 있다.
제1검출라인(131a)과 제2검출라인(131b)은 메인프레임(120)의 외주면에 도포된 필름(132)에 접착되어 형성될 수 있다. 제1검출라인(131a)과 제2검출라인(131b)이 필름(132)에 접착되어 형성되는 경우, 메인프레임(120)과 열전달 프레임(140)이 결합되고, 메인프레임(120)의 외주면에 필름(132)이 도포된 상태에서 단위전지(110)를 메인프레임(120)에 삽입시키기만 하면, 곧바로 이상 전지 검출 시스템(100)의 사용이 가능하므로 이상을 일으킨 전지를 검출하기 위해 복잡한 사전 준비가 필요하지 않게 된다.
제1검출라인(131a)과 제2검출라인(131b)은 메인프레임(120)의 외주면에 부착되는 도선의 형태를 가지고 부피가 크지 않으므로 종래의 안전소자보다 이를 구현하는데 필요한 공간을 줄일 수 있고, 무게를 가볍게 할 수 있다. 따라서 본 발명은 집합전지의 이상을 검출하기 위한 시스템을 소형화 및 경량화 할 수 있다.
도 8은 도 2 에 도시된 이상 전지 검출 시스템(100)과 검출회로도는 나타내는 개념도이고, 도 9는 도 8에 도시된 이상 전지 검출시스템과 검출회로도의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
검출장치(130)는 전기적으로 연결되어 폐회로를 형성하는 검출부(131), 증폭기(133), 알림부(134)를 포함한다.
검출부(131)는 메인프레임(120)의 외주면에 직접부착되거나, 메인프레임(120)에 도포된 필름(132)에 부착될 수 있다. 도 8에는 단위전지(110)들이 일렬로 배치되어 있어 검출부(131)에서 열기전력을 발생시키기 위해서는 인접한 단위전지(110)와 온도차를 측정할 수 있어야 하므로 어느 하나의 검출부(131)는 (1)번 단위전지(110)와 (5)번 단위전지(110)의 온도차를 측정하도록 배치되어야 한다.
증폭기(133)는 검출부(131)와 전기적으로 연결되고, 검출부(131)에서 발생한 열기전력을 전달받는다. 이상 발열을 일으킨 단위전지(110)에 부착된 두 검출부(131)에서 발생한 열기전력은 증폭기(133)에 인입되는 입력신호가 된다. 각 증폭기(133)는 전기적으로 연결된 두 개의 검출부(131)로부터 각각 반전입력(-)과 비반전입력(+) 신호를 받아들인다. 각 증폭기(133)에는 전원단자(VCC, GND)가 연결되어 있으며, 입력신호가 인입되면 상기 증폭기(133)에 연결된 전원단자(VCC, GND)의 검출전압을 출력한다. 통상적으로 검출부(131)에서 온도차에 의해 발생한 열기전력보다 증폭기(133)에 연결된 전원단자(VCC, GND)의 검출전압의 크기가 크므로, 열기전력은 증폭기(133)를 통과하면서 전압이 증폭된다.
알림부(134)는 증폭기(133)와 전기적으로 연결되고, 검출전압을 전달받아 운용자에게 단위전지(110)들 중 적어도 하나에 이상이 있음을 알리도록 경고신호를 발생시킨다. 알림부(134)는 증폭기(133)에서 출력된 검출전압을 전달받으며, 도시한 바와 같이 OR게이트를 포함할 수 있다. OR게이트는 논리회로의 하나이며, 알림부(134)와 연결된 여러 증폭기(133)의 어느 하나에서라도 입력신호가 전달되면 출력신호를 발생시키는 회로이다. 이에 따라 OR게이트는 적어도 하나의 증폭기(133)에서 검출전압이 출력되어 디지털신호 "1"이 입력신호로써 전달되면, 디지털신호 "1"의 출력신호를 내보낸다. 알림부(134)는 OR게이트의 출력신호에 따라 기기의 운용자에게 적어도 하나의 단위전지(110)에서 이상이 있음을 알리도록 경고 신호를 발생시킨다. 경고신호는 영상을 출력하거나, 알람을 울리는 등 운용자가 오감에 의해 이상이 있음을 인지할 수 있도록 하는 것이면 어느 것이나 될 수 있다.
(1), (2), (4), (5)번 단위전지(110)는 정상이고 (3)번 단위전지(110)가 이상에 의해 발열을 일으킨다고 가정하면, (3)번 단위전지(110)는 상대적으로 (2)번 단위전지(110) 및 (4)번 단위전지(110)보다 고온이 된다. (3)번 단위전지(110)와 (2)번 단위전지(110) 및 (4)번 단위전지(110)(110) 사이에 온도차가 발생하므로, (3)번 단위전지(110)(110)에 부착되어 있는 검출부(131)는 제벡효과에 의한 열기전력을 발생시킨다. 검출부(131)는 단위전지(110)들 사이에 온도차가 생긴 경우에만 열기전력을 발생시키므로, 다른 검출부(131)들은 단위전지(110)들 사이에 온도차가 없어 열기전력을 발생시키지 않는다.
(3)번 단위전지(110)에 부착된 두 검출부(131)는, 도시한 바와 같이 극성이 서로 반대가 되므로 (c) 증폭기(133)에만 열기전력을 내보낸다. (c) 증폭기(133)는 (3)번 단위전지(110)에 부착된 두 검출부(131)에서 전달되는 열기전력을 입력신호로 하여, 증폭기(133)에 연결된 전원단자(VCC, GND)의 검출전압을 출력한다. (a), (b), (d) 증폭기(133)는 열기전력을 전달받지 못하므로 검출전압을 출력하지 않는다.
(c) 증폭기(133)에서 출력된 검출전압은 알림부(134)로 전달된다. 알림부(134)의 OR게이트는 전기적으로 연결된 어느 하나의 증폭기(133)에서라도 검출전압이 전달되면 경고 신호를 발생시키도록 이루어지므로, 알림부(134)는 (c) 증폭기(133)로부터 전달된 검출전압에 의해 알람 소리 등의 경고 신호를 발생시켜 운용자로 하여금 적어도 하나의 단위전지(110)에 이상이 있음을 인지하게 한다.
상기와 같은 이상 전지 검출 시스템은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (11)

  1. 서로 전기적으로 연결되어 전기 기기에 전력을 공급하는 복수의 단위전지;
    상기 단위전지들을 수용하도록 상기 단위전지들에 대응하는 복수의 수용부를 구비하고, 인접하게 수용되는 단위전지 간의 열전달을 제한하도록 각각의 수용부들 사이가 가로막히게 형성되는 메인프레임; 및
    적어도 일부가 상기 메인프레임의 외주면에 부착되어 폐회로를 형성하고, 상기 단위전지들 중 적어도 하나의 단위전지에서 이상(異常) 발열을 일으켜 인접한 단위전지와 온도차 발생시 상기 폐회로 내에서 열기전력을 발생시켜 상기 이상을 검출하도록 이루어지는 검출장치를 포함하며,
    상기 검출장치는 서로 인접한 두 단위전지의 온도차를 감지하도록 이루어지는 검출부를 포함하며, 상기 검출부는,
    상기 메인프레임의 외주면에 부착되어 상기 폐회로의 일부를 형성하는 제1검출라인; 및
    상기 메인프레임의 외주면에 부착되어 상기 폐회로의 다른 일부를 형성하고, 상기 열기전력의 발생을 가능하게 하도록 상기 제1검출라인과 전기적으로 연결되어 적어도 하나씩의 접점을 형성하며, 상기 제1검출라인과 다른 소재로 형성되는 제2검출라인을 포함하며,
    상기 제1검출라인 및 상기 제2검출라인은 상기 열기전력의 크기를 증폭시키도록 서로 번갈아가며 반복적으로 연결되는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 이상 전지 검출 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1검출라인 및 상기 제2검출라인은 상기 메인프레임의 외주면에 도포된 필름에 접착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이상 전지 검출 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인프레임은, 상기 수용부에 수용된 각 단위전지들에서 발생한 열이 상기 검출장치로 전달되도록 상기 단위전지들의 측면 일부를 노출시키는 복수의 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이상 전지 검출 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    이상을 일으킨 단위전지에서 발생한 열을 상기 검출장치로 전달시키도록 각각의 상기 단위전지들과 상기 검출장치의 사이에 삽입되는 복수의 열전달 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 전지 검출 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 메인프레임은 상기 단위전지들의 측면 일부를 노출시키는 복수의 개구부를 구비하고,
    상기 열전달 프레임은 상기 개구부에 결합 가능하도록 외주면의 일부가 상기 개구부의 형상을 따라 돌출되어 형성되는 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이상 전지 검출 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 개구부의 양 측벽들에는 톱니가 형성되고,
    상기 결합부에는 상기 열전달 프레임이 상기 메인프레임으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 개구부의 톱니와 맞물리는 톱니가 형성되는 것을 특징으로 하는 이상 전지 검출 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수용부에 수용된 상기 단위전지를 고정시키도록 상기 수용부들의 벽면과 상기 단위전지들 사이에 배치되는 복수의 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 전지 검출 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 검출장치는, 상기 검출부와 전기적으로 연결되고 상기 열기전력을 전달받아 전원단자의 검출전압를 출력하도록 이루어지는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 전지 검출 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 검출장치는, 상기 증폭기와 전기적으로 연결되고 상기 검출전압을 전달받아 상기 단위전지들 중 적어도 하나에 이상이 있음을 알리도록 경고신호를 발생시키는 알림부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 전지 검출 시스템.

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KR20100130943A (ko) * 2009-06-04 2010-12-14 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 2차 전지 이상 검출 장치
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