KR101642341B1 - 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드 - Google Patents

전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드에 관한 것으로, 배터리와; 상기 배터리에 형성되는 볼트 형태의 배터리 전극단자와; 상기 배터리 전극단자에 관통 결합되는 PCB와; 상기 PCB 상에 형성되어 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압검출단자와; 상기 전압검출단자의 상부에 위치하도록 상기 배터리 전극단자에 관통 결합되어 상기 배터리의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서와 상기 PCB를 고정시킬 수 있도록 상기 배터리 전극단자와 체결되는 너트;를 포함하여, 배터리의 온도와 전압을 정확하고, 신속하며, 안전하게 검출할 수 있는 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드를 제공한다.

Description

전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드{Interface board for detecting temperature and voltage of battery for energy storage equipment}
본 발명은 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 온도 및 전압을 정확하고 안전하며 신속하게 측정할 수 있도록 한 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드에 관한 것이다.
일반적으로 2차 전지를 사용하는 전력저장장치용 배터리는 충방전시 온도가 상승하고, 사용 기간이 경과함에 따라 충전용량이 감소한다. 그러나 충방전시 온도가 지나치게 상승하면 배터리가 손상되는 것은 물론 폭발의 위험이 있고, 충전용량이 감소하면 배터리가 제 기능을 수행할 수 없기 때문에 사용자는 배터리의 온도와 전압 상태를 주기적으로 점검해야 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 배터리(11)(12)를 서로 연결하고, 배터리(11)와 배터리(12) 사이에 온도센서(13)를 설치한 후 케이블(14)로 온도센서(13)와 BMS(Battery Management System)(도면 미도시)를 연결하여 온도를 측정하고, 배터리(11)의 전극단자에 전압검출용 러그(15)를 체결한 후 케이블(16)로 러그(15)와 BMS를 연결하여 전압을 검출하였다.
그러나 상술한 바와 같은 종래기술에 의하면 온도 검출을 위한 온도센서(13)가 배터리(11)(12)와 직접 접촉되지 않아 정확한 온도 측정이 어려우며, 전압 검출을 위해 배터리(11)의 전극단자에 러그(15)를 삽입한 후 볼트(17)를 체결할 경우 러그(15)가 볼트(17)의 체결 방향으로 회전하여 위치가 변경됨으로써 배터리(11)의 전극단자와 러그(15)의 밀착성이 떨어지는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 온도 및 전압 검출용 케이블(14)(16)이 BMS까지 연결되어야 하기 때문에 배터리 위로 다수의 케이블이 무작위로 배치되어 배터리와 케이블 간의 절연 파괴 우려가 매우 큰 문제점도 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전력저장장치용 배터리의 온도 및 전압을 신속, 정확하게 검출할 수 있을 뿐 아니라 배터리와 케이블 사이의 절연 파괴 현상을 방지하여 안전성까지 향상시킬 수 있는 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드를 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 배터리와; 상기 배터리에 형성되는 볼트 형태의 배터리 전극단자와; 상기 배터리 전극단자에 관통 결합되는 PCB와; 상기 PCB 상에 형성되어 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압검출단자와; 상기 전압검출단자의 상부에 위치하도록 상기 배터리 전극단자에 관통 결합되어 상기 배터리의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서와 상기 PCB를 고정시킬 수 있도록 상기 배터리 전극단자와 체결되는 너트;를 포함하는 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드를 제공한다.
이 경우, 상기 PCB는 상기 전압검출단자와 상기 온도센서가 위치하는 검출부와, 상기 검출부로부터 제공된 온도 및 전압 센싱 신호를 전송하는 패턴 및 상기 패턴과 연결되는 커넥터를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 커넥터는 상기 PCB의 일단에 형성되는 제1커넥터와, 상기 PCB의 타단에 형성되는 제2커넥터로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 패턴은 상기 온도 센싱 신호와 상기 전압 센싱 신호를 분리하여 각각 상기 제1커넥터와 상기 제2커넥터로 전송할 수 있다.
이 경우, 본 발명은 상기 온도센서를 고정시킬 수 있도록 상기 배터리 전극단자에 관통 결합되는 브라켓을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 온도센서와 전압검출단자가 배터리의 전극단자와 직접 접촉되도록 PCB 상에 형성되기 때문에 배터리의 온도 및 전압을 정확하고 신속하게 검출할 수 있다.
또한, 배터리의 온도 및 전압 검출을 위해 배터리 전극단자에 PCB와 온도센서를 결합한 후 너트, 브라켓으로 고정 시키면 모든 준비 작업이 완료되기 때문에 오결선에 의한 파손이나 절연 등 배터리에 대한 지식이 없는 작업자도 간편하게 BMS와의 결선 작업이 가능하다.
뿐만 아니라, PCB의 사용으로 배터리 주변에 케이블의 이동이 없기 때문에 절연 파괴 등으로 인한 안전사고의 위험을 방지할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 배터리의 온도 및 전압 검출 방식을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드의 분해사시도,
도 4는 도 2에 도시된 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드의 PCB를 나타낸 도면.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드의 분해사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드의 PCB를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드(100)는 배터리(110)와, 배터리 전극단자(120)와, PCB(Printed Circuit Board)(130)와, 전압검출단자(140)와, 온도센서(150) 및 너트(160)를 포함한다.
배터리(110)는 온도 및 전압을 검출하기 위한 대상으로 통상의 배터리를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 이러한 배터리(110)는 복수개가 마련되어 부스바를 이용하여 직렬로 연결될 수 있다.
배터리 전극단자(120)는 전기적인 접지를 위한 것으로 배터리(110)의 상부에 돌출 형성된다. 구체적으로, 배터리(110) 내부에 집전판이 형성되고, 이러한 집전판의 단자홀에 배터리 전극단자(120)가 끼워져 결합된다. 배터리 전극단자(120)는 도전성 금속으로 이루어지며, 볼트 형태를 가진다.
PCB(130)는 인쇄회로기판으로서 중앙에 관통홀(130a)이 형성되며, 이러한 관통홀(130a)을 이용하여 배터리 전극단자(120)에 관통 결합된다. 관통홀(130a)은 배터리 전극단자(120)와 접촉될 수 있도록 대략 배터리 전극단자(120)의 외경과 동일한 직경을 가지는 것이 바람직하다.
이 경우, PCB(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 검출부(131)와, 패턴(132) 및 커넥터(133)를 포함한다.
검출부(131)는 후술하는 전압검출단자(140)와 온도센서(150)가 위치하여 배터리(110)의 온도 및 전압 검출이 이루어지는 영역으로 PCB(130)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 다수 마련될 수 있다. 따라서 본 발명의 PCB(130)를 이용하면 직렬로 연결된 다수의 배터리마다 검출부(131)가 결합되어 각 배터리의 온도 및 전압을 일거에 검출할 수 있다.
패턴(132)은 검출부(131)에서 측정된 배터리(110)의 온도 및 전압 센싱 신호를 커넥터(133)로 전송하는 영역으로 검출 소자의 연결 선로를 제공한다. 이러한 패턴(132)은 온도 센싱 신호와 전압 센싱 신호를 서로 분리하여 커넥터(133)로 전송한다.
커넥터(133)는 패턴(132)을 통해 제공된 온도 센싱 신호와 전압 센싱 신호를 배터리(110)의 제어 및 관리를 위한 BMS(도면 미도시)로 전송하기 위한 것으로 PCB(130)의 일단에 형성되어 온도 센싱 신호를 전송하는 제1커넥터(133a)와, PCB(130)의 타단에 형성되어 전압 센싱 신호를 전송하는 제2커넥터(133b)로 구성된다. 따라서 다수의 검출부(131)에서 검출된 배터리(110)의 온도 및 전압 센싱 신호는 패턴(132)에 의해 서로 분리되어 제1커넥터(133a)와 제2커넥터(133b)로 제공되고, 이러한 커넥터(133a)(133b)를 통해 다시 BMS로 전송되어 배터리(110)의 관리 및 제어가 이루어진다. 즉, 직렬 연결된 복수의 배터리의 온도 센싱 신호는 제1커넥터(133a)에 취합되고, 전압 센싱 신호는 제2커넥터(133b)에 취합되어 BMS로 전송되는 것이다.
한편, 상술한 바와 같은 PCB(130)의 관통홀(130a) 주변에는 브라켓(170)의 장착을 위한 관통홀(130b)이 추가적으로 형성될 수 있는데, 이에 대해서는 후술하여 상세히 설명하도록 한다.
전압검출단자(140)는 배터리(110)의 전압을 측정하기 위한 것으로 본 발명에서는 이러한 전압검출단자(140)가 PCB(130) 상에 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다. 구체적으로, 전압검출단자(140)는 PCB(130)의 검출부(131), 보다 상세하게는 관통홀(130a) 주변에 배터리 전극단자(120)와 접지되도록 형성된다. 따라서 전압검출단자(140)에 의해 측정된 배터리(110)의 전압 센싱 신호는 별도의 케이블에 의하지 않고 바로 패턴(132)과 제1커넥터(133a)를 통해 BMS로 전송될 수 있다.
온도센서(150)는 배터리(110)의 온도를 측정하기 위한 것으로 전압검출단자(140)와 마찬가지로 PCB(130)에 형성된다. 구체적으로, 온도센서(150)는 전압검출단자(140)의 상부에 위치하도록 배터리 전극단자(120)에 관통 결합된다. 이 경우, 온도센서(150)가 배터리 전극단자(120)와 접지되어야 함은 물론이다.
그러나 온도센서(150)를 상술한 바와 같이 장착하면 후술하는 너트(160)의 체결시 온도센서(150)가 회전할 수 있다. 따라서 본 발명은 온도센서(150)를 고정시키기 위한 브라켓(170)을 더 포함할 수 있다.
브라켓(170)은 중앙에 관통홀(170a)이 형성되어 배터리 전극단자(120)와 결합되는 몸체부(171)와, 몸체부(171)로부터 하방으로 연장되어 PCB(130)의 관통홀(130b)에 삽입되는 체결부(172)로 구성될 수 있다. 이 경우, 체결부(172)는 온도센서(150)의 회전을 방지할 수 있도록 온도센서(150)의 양측으로 대칭되게 설치되는 것이 바람직하다.
너트(160)는 PCB(130)와 온도센서(150)를 고정시키기 위한 것으로 배터리 전극단자(120)의 최상단에 체결된다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드의 구성에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드의 작용에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 상부에 배터리 전극단자(120)가 형성된 배터리(110)를 다수 마련하여 부스바로 직렬 연결한다. 이후, 다수의 배터리(110)의 상부에 PCB(130)를 위치시킨 후 배터리 전극단자(120)가 관통홀(130a)에 삽입되도록 PCB(130)를 하강시켜 결합한다. 이와 같이 PCB(130)를 결합하면 전압검출단자(140)가 배터리 전극단자(120)와 접지되어 배터리(110)의 전압을 검출할 수 있는 상태가 된다. 마지막으로, PCB(130)의 상부에 동일한 방식으로 온도센서(150)를 결합시킨 다음 배터리 전극단자(120)에 브라켓(170)과 너트(160)를 차례대로 체결한다.
상술한 상태에서 BMS를 이용하여 배터리(110)의 온도 및 전압 측정을 시작한다. 구체적으로, 온도센서(150)와 전압검출단자(140)에 의해 검출된 온도 센싱 신호와 전압 센싱 신호는 PCB(130)의 패턴(132)에 의해 각각 분리 전송되고, 제1커넥터(133a)와 제2커넥터(133b)를 통해 BMS로 제공된다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드
110 : 배터리 120 : 배터리 전극단자
130 : PCB 130a, 130b : 관통홀
131 : 검출부 132 : 패턴
133 : 커넥터 133a : 제1커넥터
133b : 제2커넥터 140 : 전압검출단자
150 : 온도센서 160 : 너트
170 : 브라켓 170a : 관통홀
171 : 몸체부 172 : 체결부

Claims (5)

  1. 배터리와;
    상기 배터리에 형성되는 볼트 형태의 배터리 전극단자와;
    상기 배터리 전극단자에 관통 결합되는 PCB와;
    상기 PCB 상에 형성되어 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압검출단자와;
    상기 전압검출단자의 상부에 위치하도록 상기 배터리 전극단자에 관통 결합되어 상기 배터리의 온도를 측정하는 온도센서; 및
    상기 온도센서와 상기 PCB를 고정시킬 수 있도록 상기 배터리 전극단자와 체결되는 너트;를 포함하고,
    상기 PCB는 상기 전압검출단자와 상기 온도센서가 위치하는 검출부와, 상기 검출부로부터 제공된 온도 및 전압 센싱 신호를 전송하는 패턴 및 상기 패턴과 연결되는 커넥터를 포함하고,
    상기 커넥터는 상기 PCB의 일단에 형성되는 제1커넥터와, 상기 PCB의 타단에 형성되는 제2커넥터로 구성되고,
    상기 패턴은 상기 온도 센싱 신호와 상기 전압 센싱 신호를 분리하여 각각 상기 제1커넥터와 상기 제2커넥터로 전송하고,
    상기 전압검출단자와 온도센서는 상기 배터리 전극단자 하나에 동시에 직접 접속하는 것을 특징으로 하는 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도센서를 고정시킬 수 있도록 상기 배터리 전극단자에 관통 결합되는 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장장치용 배터리 온도 및 전압 검출 인터페이스 보드.
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