KR101917510B1 - Battery overcharge detection device and vehicle battery having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 과충전 검출장치 및 이를 포함하는 차량용 배터리에 관한 것이다.
The present invention relates to a battery overcharge detecting device and a vehicle battery including the same.
이차전지는 제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가짐에 따라, 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 이용되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] Rechargeable batteries are widely used in electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HVs), and the like, which are driven by electric driving sources, .
전기차량 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)(이하, '배터리 셀'이라 함)이 복수 개 집합되는 형태로 이루어져 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.
BACKGROUND ART [0002] A battery to be applied to an electric vehicle or the like typically has a plurality of unit rechargeable battery cells (hereinafter referred to as 'battery cells'), thereby enhancing suitability for a high capacity environment.
한편, 전기차량 등에 적용되는 배터리는 복수 개의 배터리 셀이 충전과 방전을 번갈아 수행하므로, 이들의 충방전을 효율적으로 제어하여 배터리가 적정한 동작 상태 및 성능을 유지하도록 관리할 필요성이 있다. On the other hand, a battery to be applied to an electric vehicle or the like is required to control the charging / discharging of the plurality of battery cells so as to efficiently control charging / discharging thereof so that the battery maintains an appropriate operating condition and performance.
이를 위해, 배터리의 상태 및 성능을 관리하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 ''BMS'라 함)이 이용된다. To this end, a battery management system (hereinafter referred to as "BMS") is used to manage the state and performance of the battery.
BMS는 배터리의 전류, 전압 및 온도 등을 검출하고, 이를 바탕으로 SOC(State of Charge) 산출, 셀 전압 균등화, 배터리의 스웰링 여부를 감지 및 판단한다. The BMS detects the current, voltage, and temperature of the battery, and based on this, calculates the SOC (State of Charge), cell voltage equalization, and whether the battery swells or not.
만일, 배터리의 이상 여부 감지 시에는 배터리 팩을 보호하기 위해 선로를 비가역적으로 단선시켜 충방전 전류를 차단하는 역할을 수행한다.If the battery is detected as abnormal, the line is irreversibly disconnected to protect the battery pack and the charging / discharging current is cut off.
하지만, 일반적으로 배터리 팩은 배터리 자체가 안전성이 취약하고 각종 전자부품을 사용한 안전장치를 포함하여 구성하더라도 자체의 문제로 인해 발화, 발연, 폭발 등에 안전사고가 발생되고 있는 실정이다. In general, however, even if the battery itself is poor in safety and includes a safety device using various electronic components, safety problems such as ignition, fuming, and explosion are generated due to problems of the battery pack itself.
그리고 배터리는 사용환경 등에 따라 과충전, 과열, 단락 등의 문제에 노출될 수 있으며, 이러한 환경에서는 배터리의 안정성에 문제가 발생하고 발화나 폭발을 일으킬 수도 있는 위험이 따른다.In addition, the battery may be exposed to overcharging, overheating, short circuit, etc. depending on the use environment. In such a circumstance, the stability of the battery may be deteriorated and the risk of ignition or explosion may occur.
특히, 배터리의 과충전 시에는 배터리 셀이 부풀려지는 스웰링(swelling) 현상이 발생되는데, 배터리 셀의 압력 및 온도를 최적의 위치에서 검출함으로써 배터리 셀의 스웰링 현상을 정확하게 감지할 수 있는 방안이 요청된다.
Particularly, when the battery is overcharged, a swelling phenomenon occurs in which the battery cell is inflated. By detecting the pressure and temperature of the battery cell at optimal positions, a method of accurately detecting the swelling phenomenon of the battery cell is requested do.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 과충전 검출장치를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a battery overcharge detection device.
또한, 본 발명은 배터리 셀의 스웰링 시 압력 및 온도 정보를 최적의 위치에서 검출하도록 압력센서 및 온도센서를 배치하여, 배터리 모듈의 과충전 여부 신속, 정확하게 검출할 수 있는 배터리 과충전 검출장치를 제공하고자 한다.
The present invention also provides a battery overcharge detection device capable of quickly and accurately detecting whether the battery module is overcharged by disposing a pressure sensor and a temperature sensor for detecting pressure and temperature information at the time of swelling of the battery cell at an optimum position do.
그리고 본 발명은 이러한 배터리 과충전 검출장치를 포함하는 차량용 배터리를 제공하고자 한다.
The present invention also provides a vehicle battery including such a battery overcharge detection device.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description and more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 과충전 검출 장치는 배터리 셀과 엔드 플레이트 사이에 구비되어 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 센서부를 포함하며, 센서부는 배터리 셀의 상단에 대면 배치되어 배터리 셀의 온도를 검출하는 온도센서, 및 배터리 셀의 높이 중심부에 대면 배치되어 배터리 셀의 압력을 검출하는 압력센서를 포함한다.A battery overcharge detecting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit disposed between a battery cell and an end plate to detect temperature and pressure of the battery cell, And a pressure sensor arranged to face the center of the height of the battery cell to detect the pressure of the battery cell.
본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 과충전 검출 장치는 복수의 배터리 셀 사이에 배치되는 세퍼레이터에 구비되어 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 센서부를 포함하며, 센서부는 배터리 셀의 상단에 대면 배치되어 배터리 셀의 온도를 검출하는 온도센서, 및 배터리 셀의 높이 중심부에 대면 배치되어 배터리 셀의 압력을 검출하는 압력센서를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a battery overcharge detection device including a sensor unit disposed on a separator disposed between a plurality of battery cells to detect a temperature and a pressure of the battery cell, A temperature sensor for detecting the temperature of the cell, and a pressure sensor for detecting the pressure of the battery cell, the pressure sensor being disposed at the center of the height of the battery cell.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 배터리 과충전 검출 장치는 배터리 셀과 엔드 플레이트 사이에 구비되어 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 제1 센서부, 및 복수의 배터리 셀 사이에 배치되는 세퍼레이터에 구비되어 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 제2 센서부를 포함한다. A battery overcharge detecting apparatus according to another embodiment of the present invention includes a first sensor unit disposed between a battery cell and an end plate to detect a temperature and a pressure of the battery cell, and a separator disposed between the plurality of battery cells And a second sensor unit for detecting the temperature and the pressure of the battery cell.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리는 본 발명의 실시예들에 의한 배터리 과충전 검출장치를 포함한다.
The vehicle battery according to an embodiment of the present invention includes a battery overcharge detection device according to embodiments of the present invention.
본 발명에 의하면, 배터리 셀의 스웰링 시 압력 및 온도 정보를 최적의 위치에서 검출하도록 압력센서 및 온도센서를 배치하여, 배터리 모듈의 과충전 여부를 신속하고 정확하게 검출할 수 있어, 배터리의 안정성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the pressure sensor and the temperature sensor are arranged to detect the pressure and temperature information at the time of swelling of the battery cell at the optimum position, so that it is possible to quickly and accurately detect whether the battery module is overcharged, .
예를 들면, 압력센서는 배터리 셀의 스웰링 시 압력변화가 가장 높게 발생하는 배터리 셀의 높이 중심부에 배치하고, 온도센서는 배터리 셀의 온도가 가장 높게 나타나는 배터리 셀의 상단에 배치할 수 있다. 그 결과 배터리 모듈의 과충전 여부를 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.For example, the pressure sensor can be disposed at the center of the height of the battery cell where the pressure change is highest when swelling the battery cell, and the temperature sensor can be disposed at the top of the battery cell where the temperature of the battery cell is highest. As a result, it is possible to quickly and accurately detect whether the battery module is overcharged.
또한, 본 발명에 의하면, 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하기 위한 위치(예: 배터리 셀과 엔드 플레이트 사이, 세퍼레이터 등)에 삽입되는 센서하우징을 통해 압력센서와 온도센서가 일체형으로 설치 가능한 장점이 있다.According to the present invention, the pressure sensor and the temperature sensor can be integrally installed through a sensor housing inserted in a position (for example, between a battery cell and an end plate, a separator, etc.) for detecting the temperature and pressure of the battery cell have.
이러한 일체형 구조를 적용함에 따라 센서 불량 시 센서하우징을 한번에 탈거함으로써 압력센서 또는 온도센서를 손쉽게 교체 사용할 수 있어 유지 보수가 간편해질 수 있다. By adopting such an integral structure, it is possible to easily replace the pressure sensor or the temperature sensor by detaching the sensor housing at a time in the event of a sensor failure, thereby simplifying the maintenance.
또한, 본 발명에 의하면, 엔드 플레이트 측에서의 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 하나의 센서부와, 세퍼레이터 측에서의 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 다른 하나의 센서부를 동시에 적용할 수 있다. 그 결과, 배터리 모듈의 과충전 여부를 보다 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.
According to the present invention, one sensor unit for detecting the temperature and pressure of the battery cell on the end plate side and another sensor unit for detecting the temperature and pressure of the battery cell on the separator side can be simultaneously applied. As a result, it is possible to more quickly and accurately detect whether the battery module is overcharged.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 차량용 배터리를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치가 적용된 배터리 모듈을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치에 포함되는 센서부의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치에 포함되는 센서부의 결합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치의 장착 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치 중에서 센서부의 삽입을 안내하는 가이드부의 형상을 보여주는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치가 적용된 배터리 모듈을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치에 포함되는 센서부의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치의 장착 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 11은 도 10의 View_A 방향에서 바라본 도면이다.
도 12는 도 10의 View_B 방향에서 바라본 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치가 적용된 배터리 모듈을 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치의 장착 구조를 확대 도시한 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view schematically showing a battery for a vehicle according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a view showing a battery module to which a battery overcharge detecting device according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a perspective view showing the configuration of a sensor unit included in the battery overcharge detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a process of combining a sensor unit included in the battery overcharge detecting device according to an embodiment of the present invention.
5 is an enlarged cross-sectional view of a mounting structure of a battery overcharge detecting device according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are views showing the shape of a guide part for guiding insertion of a sensor part among the battery overcharge detecting device according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a battery module to which a battery overcharge detecting device according to another embodiment of the present invention is applied.
9 is a perspective view showing a configuration of a sensor unit included in a battery overcharge detection device according to another embodiment of the present invention.
10 is an enlarged cross-sectional view of a mounting structure of a battery overcharge detecting device according to another embodiment of the present invention.
11 is a view seen from the View_A direction in Fig.
12 is a view seen from the View_B direction in Fig.
13 is a view showing a battery module to which a battery overcharge detecting device according to another embodiment of the present invention is applied.
14 is an enlarged cross-sectional view of a mounting structure of a battery overcharge detecting device according to another embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification. Further, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In the drawings, like reference numerals are used to denote like elements throughout the drawings, even if they are shown on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, the terms first, second, A, B, (a), (b), and the like can be used. These terms are intended to distinguish the components from other components, and the terms do not limit the nature, order, order, or number of the components. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; intervening " or that each component may be " connected, " " coupled, " or " connected " through other components.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
The present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. As shown in FIG.
본 명세서에서 배터리 모듈의 과충전 여부를 검출하기 위한 배터리 과충전 검출장치는 차량용 배터리를 중심으로 설명한다. 여기서 차량이란 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등 전기적 구동원에 의하여 구동하는 다양한 형태의 차량들을 모두 포함한다. Herein, the battery overcharge detecting device for detecting the overcharge of the battery module will be mainly described for a vehicle battery. Here, the vehicle includes various types of vehicles driven by electric driving sources such as an electric vehicle (EV) and a hybrid vehicle (HV).
본 명세서에서는 최적의 위치에서 배터리 셀의 압력 및 온도 정보를 검출하여 배터리 과충전을 신속하고 정확하게 검출하는 배터리 과충전 검출장치와 이를 포함하는 차량용 배터리에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
In this specification, a battery overcharge detecting device for detecting pressure and temperature information of a battery cell at an optimum position and detecting battery overcharge quickly and accurately, and a vehicle battery including the battery overcharge detecting device will be described in detail.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 차량용 배터리를 간략히 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view schematically showing a battery for a vehicle according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 1을 참조하면, 도시된 차량용 배터리(1)는 배터리 모듈(10), 배터리 캐리어(30), 및 배터리 제어부(50)를 포함한다. 1, the illustrated
차량용 배터리(1)에는 적어도 하나의 배터리 모듈(10)이 포함될 수 있다. 바람직하게는, 3개의 배터리 모듈(10)이 탑재될 수 있는데, 이러한 배터리 모듈(10)의 개수에 본 발명은 제한되지 않는다. 따라서, 이와 다른 개수의 배터리 모듈(10)이 탑재될 수 있다. The
배터리 캐리어(30)는 다수의 배터리 모듈(10)과 배터리 제어부(50)를 비롯하여, 다양한 다수의 구성요소(예: PRA, 인쇄회로기판 등)가 수용되는 케이스 용도의 부재를 말한다.The
배터리 제어부(50)는 배터리 관리 시스템을 말하는데, 관용적으로 BMS(Battery Management System)라는 용어를 사용하기도 한다. The
배터리 제어부(50)는 배터리의 전류, 전압 및 온도 등을 검출하고, 이를 바탕으로 SOC(State of Charge) 산출, 셀 전압 균등화, 배터리의 스웰링 여부를 감지 및 판단할 수 있다. 만일, 배터리 제어부(50)에서 차량용 배터리(1)의 이상 여부가 감지되면 배터리 모듈을 보호하기 위해 충방전 전류를 차단할 수 있다. The
다수의 배터리 모듈(10) 각각은 다수의 배터리 셀(11), 엔드 플레이트(15), 및 세퍼레이터(17)를 포함한다. Each of the plurality of
엔드 플레이트(15)는 배터리 모듈(10)의 외측에서 배터리 셀(11)을 감싸 지지하도록 결합된다. The
세퍼레이터(17)는 배터리 모듈(10)의 내측에 배치되는데, 복수의 배터리 셀(11) 사이에 삽입된 형태로 배치된다.
The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치가 적용된 배터리 모듈을 보여주는 도면이다.2 is a view showing a battery module to which a battery overcharge detecting device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 2를 참조하면, 배터리 모듈(10)은 소정의 적층방향(즉, Y축 방향)을 따라 다수의 배터리 셀(11)이 적층 결합한 형태로 제공된다.Referring to FIG. 2, the
그리고 배터리 모듈(10)의 외측에는 배터리 셀(11)을 감싸 지지하는 엔드 플레이트(15)가 결합된다. An
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치는 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 센서부(이하 '제1 센서부'라 함)(100)를 포함한다.The battery overcharge detecting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit (hereinafter, referred to as 'first sensor unit') 100 for detecting the temperature and pressure of the battery cell.
제1 센서부(100)는 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15) 사이에 구비될 수 있다.The
예를 들어, 제1 센서부(100)는 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15)의 사이로 교체 가능하게 삽입될 수 있다. For example, the
이로 인해, 제1 센서부(100)의 삽입 후에는 배터리 제어부(50, 도 1 참조)와 전기적으로 연결되는 커넥터(120)만이 엔드 플레이트(15)의 상부로 돌출되어 외관상 노출된다.
Therefore, only the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치에 포함되는 센서부의 구성을 보여주는 사시도이다.3 is a perspective view showing the configuration of a sensor unit included in the battery overcharge detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 제1 센서부(100)는, 센서 하우징(이하, '제1 센서 하우징'이라 함)(110), 커넥터(이하, '제1 커넥터'라 함)(120), 온도센서(이하, '제1 온도센서'라 함)(130), 및 압력센서(이하, '제1 압력센서'라 함)(150)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the
제1 센서 하우징(110)은 배터리 셀(11, 도 2 참조)과 엔드 플레이트(15, 도 2 참조) 사이로 교체 가능하게 삽입될 수 있는 크기 및 형상을 갖는다. The
그리고 제1 센서 하우징(110)은 배터리 셀(11, 도 2 참조)의 온도를 검출하는 제1 온도센서(130)와 배터리 셀(11, 도 2 참조)의 압력을 검출하는 제1 압력센서(150)를 상하로 이격하여 배치시킬 수 있다. The
이때, 제1 온도센서(130)는 배터리 셀의 온도가 최고로 높은 위치에 배치되는 것이 배터리 과충전 검출을 위한 온도 계측에 유리하다. 도 5에 도시된 바와 같이 쿨링 플레이트(20)가 배터리 셀(11)의 하단에 배치되므로, 제1 온도센서(130)는 쿨링 플레이트(20)로부터 가장 먼 거리에 위치한 배터리 셀(11)의 상단에 대면 배치될 수 있다. At this time, the
또한, 제1 압력센서(150)는 배터리 셀의 압력 변화 시 체적 변화가 가장 심하게 발생되는 위치에 배치되는 것이 스웰링 현상을 신속하고 정확하게 검출하는데 유리하다. 이를 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 압력센서(150)는 배터리 과충전 시 배터리 셀(11)의 내부 압력(P) 변화에 의해 배터리 셀(11)이 최대로 팽창하는 배터리 셀(11)의 높이 중심부에 대면하여 배치될 수 있다.Also, the
이와 같이, 제1 센서부(100)는 제1 센서 하우징(110)을 통해 제1 온도센서(130)와 제1 압력센서(150)를 소정의 간격(L1)을 두고 상하로 이격하여 배치하여 배터리 셀의 온도 및 압력을 정밀하게 계측할 수 있다. In this way, the
이를 위해, 제1 센서 하우징(110)은 제1 온도센서(130)와 제1 압력센서(150) 사이의 간격(L1)보다 긴 길이를 갖는 바(bar) 형태의 부재를 이용할 수 있다. For this, the
예컨대, 제1 센서 하우징(110)은 삽입이 용이한 긴 막대 형상의 하단 몸체(111)와, 하단 몸체에 비해 폭 크기가 확장되며 연결부(121)를 통해 커넥터(120)와 연결되는 상단 몸체(115)를 포함하여 구성될 수 있다. For example, the
이때, 제1 온도센서(130)는 상단 몸체(115)에 구비될 수 있다. 이러한 제1 온도센서(130)는 제1 센서 하우징(110)의 삽입 시 배터리 셀의 상단에 대면 배치될 수 있다. At this time, the
또한, 제1 압력센서(150)는 하단 몸체(111)의 아래 쪽에 구비될 수 있는데, 상단 몸체(115)에 구비된 제1 온도센서(130)와는 소정의 간격(L1)을 두고 배치될 수 있다. 이러한 제1 압력센서(150)는 제1 센서 하우징(110)의 삽입 시 배터리 셀의 높이 중심부에 대면 배치될 수 있다. The
한편, 하단 몸체(111)와 상단 몸체(115) 사이에는 몸체 확장부(113)가 더 구비될 수 있다.A
몸체 확장부(113)는 하단 몸체(111)로부터 상단 몸체(115)로 향할수록 폭 크기가 점진적으로 증가하는 부위로서, 구조적 안정성을 높인다.The
또한, 상단 몸체(115)의 내측에는 상단 몸체(115)의 폭 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 마련되는 한 쌍의 슬릿형 홀(114)이 더 구비될 수 있다.Further, a pair of slit-shaped
만일, 상단 몸체(115)의 상부에 돌출된 한 쌍의 상단 돌기(117)를 서로 오므리는 방향으로 파지하면 한 쌍의 슬릿형 홀(114)에 의해 소정의 탄성력이 제공될 수 있다. 이로써, 제1 센서 하우징(110)의 삽입 및 분리가 용이해질 수 있다.
If a pair of
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치에 포함되는 센서부의 결합 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a process of combining a sensor unit included in the battery overcharge detecting device according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 도시된 제1 센서부(100)를 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15) 사이로 삽입 장착하는 모습을 보여준다. Referring to FIG. 4, the
제1 센서부(100)에 구성되는 제1 센서 하우징(110)은 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15) 사이로 삽입될 수 있다. The
구체적으로는, 제1 센서 하우징(110)은 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15) 사이에서 배터리 셀을 감싸는 셀 커버(19)를 통해 삽입될 수 있다. 이때, 셀 커버(19)에는 제1 센서 하우징(110)의 삽입을 안내하는 가이드부(19a)가 더 구비될 수 있다. 이와 다른 예로서, 제1 센서 하우징(110)은 엔드 플레이트(15)를 통해 직접 삽입될 수 있다. 엔드 플레이트(15)에 직접 제1 센서 하우징(110)이 삽입되는 경우 제1 센서 하우징(110)의 삽입을 안내하는 가이드부(미도시)는 엔드 플레이트(15)에 형성될 수 있다. Specifically, the
그리고 엔드 플레이트(15)에는 상기 가이드부(19a)를 통해 삽입된 제1 압력센서(150, 도 3 참조)의 이동을 차단하는 지지부(15a)가 더 구비될 수 있다. 지지부(15a)에 관하여는 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치의 장착 구조를 확대 도시한 단면도이다. 5 is an enlarged cross-sectional view of a mounting structure of a battery overcharge detecting device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 다수의 배터리 셀(11)이 소정의 적층방향(즉, Y축 방향)을 따라 적층 결합되며, 배터리 셀(11)의 외측에는 엔드 플레이트(15)가 결합된다. 그리고 엔드 플레이트(15)와 배터리 셀(11) 사이에는 배터리 셀(11)을 감싸 결합되는 셀 커버(19)가 구비된다. 5, a plurality of
제1 센서부(100)는 제1 센서 하우징(110), 제1 온도센서(130), 제1 압력센서(150)를 포함한다. The
셀 커버(19)에는 제1 센서 하우징(110)의 삽입을 안내하는 가이드부(19a)가 구비되며, 이 가이드부(19a)를 통해 제1 센서 하우징(110)은 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15) 사이로 삽입될 수 있다. The
그리고 제1 온도센서(130)와 제1 압력센서(150)는 제1 센서 하우징(110)을 통해 소정의 간격을 두고 배치된다.The
이때, 제1 센서 하우징(110)의 삽입 시 제1 온도센서(130)는 배터리 셀(11)의 내에서 가장 온도가 높게 나타나는 배터리 셀(11)의 상단 위치(Pos_1)에 배치된다. At this time, the
여기서, 배터리 셀(11)의 상단 위치(Pos_1)에서 배터리 셀의 온도가 최대로 높은 이유는 쿨링 플레이트(20)로부터 가장 먼 거리에 위치하기 때문이다. The reason why the temperature of the battery cell is maximized at the upper end position Pos_1 of the
또한, 제1 센서 하우징(110)의 삽입 시 제1 압력센서(150)는 배터리 셀(11)의 높이 중심부 위치(Pos_2)에 배치된다. The
여기서, 배터리 셀(11)의 높이 중심부 위치(Pos_2)는 배터리 과충전 시 배터리 셀(11)의 내부 압력(P) 변화에 의해 배터리 셀(11)이 최대로 체적 변화(즉, 팽창)하는 위치에 해당된다. Here, the height center position Pos_2 of the
한편, 엔드 플레이트(15)는 제1 센서 하우징(110)이 삽입되는 가이드부(19a)를 외측에서 지지하는 지지부(15a)를 제공하며, 구조적인 보강을 위해 비드부(15b)를 더 포함할 수 있다. The
지지부(15a)는 배터리 셀(11)의 팽창 시 제1 압력센서(150)가 뒤로 밀려나 이동하는 것을 차단하는 역할을 한다. The
만일, 배터리 과충전 시 배터리 셀(11)의 스웰링 현상으로 인해 내부 압력(P)에 변화가 발생하면, 허용 수준까지는 배터리 셀(11) 사이의 익스팬션 폼(12)이 변형을 일으킨다. If the internal pressure P changes due to the swelling phenomenon of the
하지만, 허용 수준을 벗어나 과도한 압력 변화가 발생되는 경우, 배터리 셀(11)의 높이 중심부 위치(Pos_2)에서 배터리 셀(11)이 심각하게 팽창할 수 있다. 이때, 제1 압력센서(150)를 통해 정확한 압력 변화를 계측하기 위해서는 제1 압력센서(150)의 위치 고정이 중요하다. 이에 따라, 엔드 플레이트(15)를 통해 지지부(15a)를 제공함으로써 제1 압력센서(150)의 이동을 차단하여 위치를 고정할 수 있다. However, if excessive pressure changes occur beyond the allowable level, the
한편, 제1 온도센서(130)와 제1 압력센서(150)로부터 검출된 배터리 셀(11) 상단 위치(Pos_1)의 온도 값과, 배터리 셀(11) 높이 중심부 위치(Pos_2)의 압력 값은 연결부(121) 및 커넥터(120)를 통해 외부로 전달된다.
On the other hand, the temperature value of the upper end position Pos_1 of the
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치 중에서 센서부의 삽입을 안내하는 가이드부의 형상을 보여주는 도면들이다.6 and 7 are views showing the shape of a guide part for guiding insertion of a sensor part among the battery overcharge detecting device according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 제1 센서 하우징(110)은 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15) 사이로 삽입될 수 있다. 이를 위해 제1 센서 하우징(110)의 삽입을 안내하는 가이드부(19a)가 구비될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
엔드 플레이트(15)의 지지부(15a)는 비드부(15b) 사이로 형성될 수 있는데, 제1 센서 하우징(110)이 삽입되는 가이드부(19a)에 대응하는 형상을 가지며, 가이드부(19a)를 외부에서 지지하는 형태로 이루어진다. The
도 7을 참조하면, 도 6에서 엔드 플레이트(15)를 제거한 모습을 보여준다. Referring to FIG. 7, the
도 6에 도시된 엔드 플레이트(15)를 셀 커버(19)에서 분리하면, 배터리 셀(11)의 외측에는 가이드부(19a)를 구비하는 셀 커버(19)만이 결합되어 있다.When the
도시된 가이드부(19a)는 셀 커버(19)를 통해 마련될 수 있는데, 이와 다른 실시예에 따르면 엔드 플레이트(15)를 통해 직접 구비될 수도 있다. 또한, 7에 도시된 셀 커버(19)의 형상은 제1 센서 하우징(110)의 크기 및 형상에 따라 다른 형태로 변형 가능하다.
The illustrated
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치가 적용된 배터리 모듈을 보여주는 도면이다. 8 is a view showing a battery module to which a battery overcharge detecting device according to another embodiment of the present invention is applied.
도 8을 참조하면, 배터리 모듈(10)은 소정의 적층방향(즉, Y축 방향)을 따라 다수의 배터리 셀(11)이 적층 결합한 형태로 제공된다.Referring to FIG. 8, the
그리고 세퍼레이터(17)는 배터리 모듈(10)의 내측에서 복수의 배터리 셀(11, 11′) 사이에 삽입 배치된다. The
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치는 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 센서부(이하 '제2 센서부'라 함)(200)를 포함한다.The battery overcharge detecting apparatus according to another embodiment of the present invention includes a sensor unit (hereinafter referred to as 'second sensor unit') 200 for detecting the temperature and pressure of the battery cell.
제2 센서부(200)는 복수의 배터리 셀(11, 11′) 사이의 세퍼레이터(17)를 통해 구비될 수 있다.The
그리고 제2 센서부(200)는 세퍼레이터(17)를 통해 교체 가능하게 삽입될 수 있다.
The
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치에 포함되는 센서부의 구성을 보여주는 사시도이다. 9 is a perspective view showing a configuration of a sensor unit included in a battery overcharge detection device according to another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 제2 센서부(200)는, 센서 하우징(이하, '제2 센서 하우징'이라 함)(210), 커넥터(이하, '제2 커넥터'라 함)(220), 온도센서(이하, '제2 온도센서'라 함)(230), 및 압력센서(이하, '제2 압력센서'라 함)(250)를 포함한다. Referring to FIG. 9, the
제2 센서 하우징(210)은 세퍼레이터(17)를 통해 교체 가능하게 삽입될 수 있는 크기 및 형상을 갖는다.The
그리고 제2 센서 하우징(210)은 배터리 셀(11, 도 8 참조)의 온도를 검출하는 제2 온도센서(230)와 배터리 셀(11, 도 8 참조)의 압력을 검출하는 제2 압력센서(250)를 상하로 이격하여 배치시킬 수 있다. The
이때, 제2 온도센서(230)는 배터리 셀의 온도가 최고로 높은 위치에 배치되는 것이 배터리 과충전 검출을 위한 온도 계측에 유리하다. 이를 위해, 제2 온도센서(230)는 배터리 셀(11, 도 8 참조)의 상단에 대면하여 배치될 수 있다. At this time, the
또한, 제2 압력센서(250)는 배터리 셀의 압력 변화 시 체적 변화가 가장 심하게 발생되는 위치에 배치될 수 있는데, 이를 위해 제2 압력센서(250)는 배터리 셀(11, 도 8 참조)의 높이 중심부에 대면하여 배치될 수 있다. The
이와 같이, 제2 센서부(200)는 제2 센서 하우징(210)을 통해 제2 온도센서(230)와 제2 압력센서(250)를 소정의 간격(L2)을 두고 상하로 이격하여 배치하여, 배터리 셀의 온도 및 압력을 정밀하게 계측할 수 있다.As described above, the
이를 위해, 제2 센서 하우징(210)은 제2 온도센서(230)와 제2 압력센서(250) 사이의 간격(L2)보다 긴 길이를 갖는 바(bar) 형태의 부재를 이용할 수 있다.To this end, the
예컨대, 제2 센서 하우징(210)은 삽입이 용이한 긴 막대 형상의 하단 몸체(211)와, 하단 몸체에 비해 폭 크기가 확장되며 연결부(221)를 통해 커넥터(220)와 연결되는 상단 몸체(215)를 포함하여 구성될 수 있다. For example, the
이때, 제2 온도센서(230)는 상단 몸체(215)를 통해 구비될 수 있다. 이러한 제2 온도센서(230)는 제2 센서 하우징(210)의 삽입 시 배터리 셀의 상단에 대면 배치될 수 있다. At this time, the
또한, 제2 압력센서(250)는 하단 몸체(211)의 하단 부위에 구비될 수 있는데, 제2 온도센서(230)와는 소정의 간격(L2)을 두고 그 하부에 위치할 수 있다. 이러한 제2 압력센서(250)는 제2 센서 하우징(210)의 삽입 시 배터리 셀의 높이 중심부에 마주하여 배치될 수 있다. The
한편, 하단 몸체(211)와 상단 몸체(215) 사이에는 몸체 확장부(213)가 더 구비될 수 있다.Meanwhile, a
몸체 확장부(213)는 하단 몸체(211)로부터 상단 몸체(215)로 향할수록 폭 크기가 점진적으로 증가하는 부위로서 구조적 안정성을 높인다.The
또한, 상단 몸체(215)의 내측에는 상단 몸체(215)의 폭 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 마련되는 한 쌍의 슬릿형 홀(214)이 더 구비될 수 있다.In addition, a pair of slit-shaped
만일, 상단 몸체(215)의 상부에 돌출된 한 쌍의 상단 돌기(217)를 서로 오므리는 방향으로 파지하면 한 쌍의 슬릿형 홀(214)에 의해 소정의 탄성력이 제공될 수 있다. 이로써, 제2 센서 하우징(210)의 삽입 및 분리가 용이해질 수 있다.
If a pair of upper protrusions 217 protruding from the upper portion of the
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치의 장착 구조를 확대 도시한 단면도이다. 10 is an enlarged cross-sectional view of a mounting structure of a battery overcharge detecting device according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 제2 센서부(200)가 복수의 배터리 셀(11, 11′) 사이로 배치되는 세퍼레이터(17)를 통해 삽입 장착된다. Referring to FIG. 10, the
제2 센서부(200)는 제2 센서 하우징(210), 제2 온도센서(230), 제2 압력센서(250)를 포함한다. The
제2 온도센서(230)와 제2 압력센서(250)는 제2 센서 하우징(210)을 통해 상하로 소정의 간격을 두고 이격하여 배치된다. The
이때, 제2 온도센서(230)는 제2 센서 하우징(210)의 삽입 시 배터리 셀(11)의 상단 위치(Pos_1)에 배치된다. 그리고 제2 압력센서(250)는 제2 센서 하우징(210)의 삽입 시 배터리 셀(11)의 높이 중심부 위치(Pos_2)에 배치된다. At this time, the
여기서, 배터리 셀(11)의 높이 중심부 위치(Pos_2)는 배터리 과충전 시 배터리 셀(11)의 내부 압력(P, P′) 변화에 의해 배터리 셀(11)이 최대로 체적 변화, 즉 팽창하는 위치를 말한다. Here, the height center position Pos_2 of the
한편, 제2 압력센서(250)는 세퍼레이터(17) 양측에 배치된 복수의 배터리 셀(11, 11′)에 대한 압력을 검출할 수 있다. On the other hand, the
만일, 복수의 배터리 셀(11, 11′)의 내부 압력(P, P′)에 변화가 발생하면, 허용 수준까지는 복수의 배터리 셀(11, 11′) 각각에 구비되는 익스팬션 폼(12)이 변형을 일으킨다. 하지만, 허용 수준을 벗어나 과도한 압력 변화가 발생되는 경우, 복수의 배터리 셀(11, 11′) 각각의 높이 중심부 위치(Pos_2)에서 과도하게 팽창되는 체적 변형이 나타날 수 있다.If a change occurs in the internal pressures P and P 'of the plurality of
이때, 제2 압력센서(250)는 세퍼레이터(17)를 사이에 두고 양측에 배치된 배터리 셀(11, 11′)의 압력 변화를 모두 검출한다. At this time, the
예컨대, 제2 압력센서(250)는 세퍼레이터(17) 일측의 배터리 셀(11)과는 직접 접촉 배치되어, 세퍼레이터(17) 일측의 배터리 셀(11)로부터의 압력(P)을 직접적으로 전달받을 수 있다.The
그리고 제2 압력센서(250)는 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀(11′)과는 이격 배치되지만, 이들 사이에 개재되는 레버부(260)를 통해 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀(11′)로부터의 압력(P′)을 간접적으로 전달받을 수 있다.The
여기서, 레버부(260)는 압력전달블록(263)과 연결 바(261)를 포함하여 구성될 수 있다. Here, the
압력전달블록(263)은 제2 압력센서(250)와 마주하며 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀(11′)에서의 압력(P′)을 제2 압력센서(250)까지 전달 가능하도록 소정의 범위 내에서 유동 가능한 부재를 말한다. The
연결 바(261)는 압력전달블록(263)에 연결되어, 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀(11′)이 팽창되는 경우 압력전달블록(263)이 제2 압력센서(250) 쪽으로 가압될 수 있도록 해준다.
The
도 11은 도 10의 View_A 방향에서 바라본 도면이며, 도 12는 도 10의 View_B 방향에서 바라본 도면이다.FIG. 11 is a view as seen from the View_A direction in FIG. 10, and FIG. 12 is a view as viewed from a View_B direction in FIG.
도 11을 참조하면, 세퍼레이터(17) 일측의 배터리 셀(11) 쪽에서 바라본 제2 센서부(200)의 세부 구성을 구체적으로 확인할 수 있다. Referring to FIG. 11, the detailed structure of the
제2 센서부(200)는 제2 센서 하우징(210), 제2 온도센서(230), 제2 압력센서(250)를 포함한다. The
세퍼레이터(17)에는 제2 센서 하우징(210)이 삽입되기 위한 삽입부(17a)가 상하로 길게 형성된다. 그리고 세퍼레이터(17)의 양측 면을 통해서는 격자 리브(17b)가 구비된다. An inserting
세퍼레이터(17)에 형성된 삽입부(17a)를 통해 제2 센서 하우징(210)이 삽입되면, 제2 온도센서(230)는 배터리 셀(11, 도 10 참조)의 상단 위치(Pos_1)에 마주하여 배치된다. 그리고 제2 압력센서(250)는 배터리 셀(11, 도 10 참조)의 높이 중심부 위치(Pos_2)에 마주하여 배치된다. When the
이에 따라, 제2 온도센서(230)는 배터리 셀의 온도가 최대로 높게 발생되는 위치에서 온도 값을 검출하며, 제2 압력센서(250)는 배터리 셀의 압력 변화 시 체적 변화가 최대로 높게 나타나는 위치에서 압력 값을 검출한다.Accordingly, the
한편, 제2 압력센서(250)는 세퍼레이터(17)를 사이에 두고 양측에 배치된 복수의 배터리 셀(11, 11′, 도 10 참조)의 압력 변화를 모두 검출할 수 있다.On the other hand, the
이를 위해, 제2 압력센서(250)는 세퍼레이터(17) 일측의 배터리 셀과는 접촉 배치되어, 압력(P, 도 10 참조)을 직접적으로 전달받을 수 있다. 그리고 도 12를 참조하면, 제2 압력센서(250, 도 11 참조)는 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀과는 이격 배치된다. 하지만, 제2 압력센서(250, 도 11 참조)는 세퍼레이터(17)를 관통하여 Y축 방향으로 유동하는 레버부(260)를 통해 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀의 압력(P′, 도 10 참조)을 간접적으로 전달받을 수 있다.To this end, the
이와 같이, 압력전달블록(263)은 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀에서의 압력을 제2 압력센서까지 전달 가능하게 형성된다.Thus, the
구체적으로는, 압력전달블록(263)과 연결 바(261) 사이에는 두께 차(t1)가 존재하며, 이러한 구조에 의해 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀(11′)의 팽창 시 압력전달블록(263)은 제2 압력센서(250, 도 11 참조)에 압력을 전달할 수 있다.
Specifically, there is a thickness difference t1 between the
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치가 적용된 배터리 모듈을 보여주는 도면이다.13 is a view showing a battery module to which a battery overcharge detecting device according to another embodiment of the present invention is applied.
도 13을 참조하면, 배터리 모듈(10)은 소정의 적층방향(즉, Y축 방향)을 따라 다수의 배터리 셀(11)이 적층 결합한 형태로 제공된다. Referring to FIG. 13, the
이때, 배터리 모듈(10)의 외측에는 엔드 플레이트(15)가 결합되며, 배터리 모듈(10)의 내측에는 복수의 배터리 셀(11, 11′) 사이로 세퍼레이터(17)가 결합된다.At this time, an
도시된 배터리 과충전 검출장치는 제1 센서부(100)와, 제2 센서부(200)를 포함한다. 제1 센서부(100)는 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15) 사이에 구비되어 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출한다. 제2 센서부(200)는 세퍼레이터(17)에 구비되어 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출한다. The illustrated battery overcharge detection apparatus includes a
제1 센서부(100)는 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15)의 사이로 교체 가능하게 삽입될 수 있다.The
그리고 제2 센서부(200)는 복수의 배터리 셀(11, 11′) 사이의 세퍼레이터(17)를 통해 교체 가능하게 삽입될 수 있다.
The
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 과충전 검출장치의 장착 구조를 확대 도시한 단면도이다.14 is an enlarged cross-sectional view of a mounting structure of a battery overcharge detecting device according to another embodiment of the present invention.
제1 센서부(100)는 제1 센서 하우징(110), 제1 온도센서(130), 제1 압력센서(150)를 포함한다. The
배터리 셀(11)의 외측에는 엔드 플레이트(15)가 결합된다.An end plate (15) is coupled to the outside of the battery cell (11).
그리고 엔드 플레이트(15)와 배터리 셀(11) 사이에는 배터리 셀(11)을 감싸 결합되는 셀 커버(19)가 구비될 수 있다. A
셀 커버(19)에는 제1 센서 하우징(110)의 삽입을 안내하는 가이드부(19a)가 구비될 수 있다. 제1 센서 하우징(110)은 가이드부(19a)를 통해 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15) 사이로 삽입될 수 있다. The
이때, 제1 센서 하우징(110)은 제1 온도센서(130)와 제1 압력센서(150)를 상하로 이격하여 배치할 수 있다.At this time, the
제1 온도센서(130)는 제1 센서 하우징(110)의 삽입 시 배터리 셀(11)의 내에서 가장 온도가 높게 나타나는 배터리 셀(11)의 상단 위치에 배치될 수 있다.The
제1 압력센서(150)는 제1 센서 하우징(110)의 삽입 시 배터리 셀(11)의 높이 중심부 위치에 배치될 수 있다. The
여기서, 배터리 셀(11)의 높이 중심부 위치는 배터리 과충전 시 배터리 셀(11)의 내부 압력 변화에 의해 배터리 셀(11)이 최대로 체적 변화, 즉 팽창하는 위치에 해당된다. The position of the center of the height of the
한편, 엔드 플레이트(15)는 제1 센서 하우징(110)이 삽입되는 가이드부(19a)를 외측에서 지지하는 지지부(15a)를 제공하며, 구조적인 보강을 위해 비드부(15b)를 더 포함할 수 있다. 지지부(15a)는 배터리 셀(11)의 팽창 시 제1 압력센서(150)가 뒤로 밀려나 이동하는 것을 차단하는 역할을 한다. The
만일, 배터리 과충전 시 배터리 셀(11)의 스웰링 현상으로 인해 내부 압력에 변화가 발생하면, 허용 수준까지는 배터리 셀(11) 사이의 익스팬션 폼(12)이 변형을 일으킨다. If a change in the internal pressure occurs due to the swelling phenomenon of the
하지만, 허용 수준을 벗어나 과도한 압력 변화가 발생되는 경우, 배터리 셀(11)의 높이 중심부 위치에서 배터리 셀(11)이 심각하게 팽창할 수 있다. 이때, 제1 압력센서(150)를 통해 정확한 압력 변화를 계측하기 위해서는 제1 압력센서(150)의 위치 고정이 중요하다. 이에 따라, 엔드 플레이트(15)를 통해 지지부(15a)를 제공함으로써 제1 압력센서(150)의 이동을 차단하여 위치를 고정할 수 있다.However, if excessive pressure change occurs beyond the allowable level, the
한편, 제1 온도센서(130)와 제1 압력센서(150)로부터 검출된 배터리 셀(11) 상단 위치의 온도 값과, 배터리 셀(11) 높이 중심부 위치의 압력 값은 연결부(121) 및 커넥터(120)를 통해 외부로 전달된다.The temperature value at the upper end position of the
또한, 제1 센서 하우징(110)은 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15) 사이로 삽입될 수 있다. 이를 위해 제1 센서 하우징(110)의 삽입을 안내하는 가이드부(19a)가 더 구비될 수 있다.Also, the
제1 센서 하우징(110)의 삽입을 안내하는 가이드부(19a)는 셀 커버(19)를 통해 마련될 수 있는데, 이에 한정되지 않으며 가이드부(19a)는 엔드 플레이트(15)를 통해 형성될 수도 있다. The
그리고 가이드부(19a)를 통해 제1 센서 하우징(110)이 삽입됨에 따라 제1 센서부(100)는 배터리 셀(11)과 엔드 플레이트(15) 사이에 장착되는데, 이 경우 외관상으로는 커넥터(120)만이 배터리 셀(11) 상부로 노출될 수 있다.
As the
제2 센서부(200)는 복수의 배터리 셀(11, 11′) 사이로 배치되는 세퍼레이터(17)를 통해 삽입 장착될 수 있다. The
제2 센서부(200)는 제2 센서 하우징(210), 제2 온도센서(230), 제2 압력센서(250)를 포함한다. The
제2 센서 하우징(210)은 제2 온도센서(230)와 제2 압력센서(250)를 상하로 이격하여 배치시킬 수 있다. The
이때, 제2 온도센서(230)는 제2 센서 하우징(210)의 삽입 시 배터리 셀(11)의 상단 위치에 대면 배치되며, 제2 압력센서(250)는 제2 센서 하우징(210)의 삽입 시 배터리 셀(11)의 높이 중심부 위치에 대면 배치된다. The
여기서, 배터리 셀(11)의 높이 중심부 위치는 배터리 과충전 시 배터리 셀(11)의 내부 압력 변화에 의해 배터리 셀(11)이 최대로 체적 변화, 즉 팽창하는 위치에 해당된다. The position of the center of the height of the
또한, 제2 압력센서(250)는 세퍼레이터(17) 양측에 배치된 복수의 배터리 셀(11, 11′)에 대한 압력을 검출할 수 있다. Further, the
만일, 복수의 배터리 셀(11, 11′)의 내부 압력에 변화가 발생하면, 허용 수준까지는 복수의 배터리 셀(11, 11′) 각각에 구비되는 익스팬션 폼(12)이 변형을 일으킨다. 하지만, 허용 수준을 벗어나 과도한 압력 변화가 발생되는 경우, 복수의 배터리 셀(11, 11′) 각각의 높이 중심부 위치에서 과도하게 팽창되는 체적 변형이 나타날 수 있다.If the internal pressure of the plurality of
이때, 제2 압력센서(250)는 세퍼레이터(17)를 사이에 두고 양측에 배치된 배터리 셀(11, 11′)의 압력 변화를 모두 검출한다. At this time, the
즉, 제2 압력센서(250)는 세퍼레이터(17) 일측의 배터리 셀(11)과는 접촉하여 배치됨으로써, 세퍼레이터(17) 일측의 배터리 셀(11)에서의 압력을 직접적으로 전달받을 수 있다. That is, the
또한, 제2 압력센서(250)는 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀(11′)과는 이격하여 배치되지만, 레버부(260)를 통해 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀(11′)에서의 압력을 간접적으로 전달받을 수 있다.The
구체적인 예로서, 레버부(260)는 압력전달블록(263)과 연결 바(261)를 포함하여 구성될 수 있다. As a specific example, the
압력전달블록(263)은 제2 압력센서(250)와 마주하며 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀(11′)에서의 압력을 제2 압력센서(250)까지 전달 가능하도록 소정의 범위 내에서 유동 가능한 부재를 말한다. The
연결 바(261)는 압력전달블록(263)에 연결되어, 세퍼레이터(17) 타측의 배터리 셀(11′)이 팽창되는 경우 압력전달블록(263)이 제2 압력센서(250) 쪽으로 가압될 수 있도록 해준다.
The
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전술한 본 발명의 실시예들에 따르는 배터리 과충전 검출장치를 포함하는 차량용 배터리를 제공할 수 있다. 여기서 차량이란 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등 전기적 구동원에 의하여 구동하는 다양한 형태의 차량들을 모두 포함한다.
According to another embodiment of the present invention, a vehicle battery including the battery overcharge detecting device according to the above-described embodiments of the present invention can be provided. Here, the vehicle includes various types of vehicles driven by electric driving sources such as an electric vehicle (EV) and a hybrid vehicle (HV).
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 배터리 셀의 스웰링 시 압력 및 온도 정보를 최적의 위치에서 검출하도록 압력센서 및 온도센서를 배치하여, 배터리 모듈의 과충전 여부를 신속하고 정확하게 검출할 수 있다. 이에 따라, 차량용 배터리의 안정성을 향상시킬 수 있다. 구체적인 예로서, 압력센서는 배터리 셀의 스웰링 시 압력변화가 가장 높게 발생하는 배터리 셀의 높이 중심부에 배치하고, 온도센서는 배터리 셀의 온도가 가장 높게 나타나는 배터리 셀의 상단에 배치할 수 있다. 그 결과 배터리 모듈의 과충전 여부를 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.As described above, according to the structure and the function of the present invention, the pressure sensor and the temperature sensor are arranged so as to detect pressure and temperature information at the time of swelling of the battery cell at the optimum position, can do. Thus, the stability of the vehicle battery can be improved. As a specific example, the pressure sensor may be disposed at the center of the height of the battery cell where the pressure change at the time of swelling of the battery cell is highest, and the temperature sensor may be disposed at the top of the battery cell where the temperature of the battery cell is highest. As a result, it is possible to quickly and accurately detect whether the battery module is overcharged.
나아가, 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하기 위한 위치(예: 배터리 셀과 엔드 플레이트 사이, 세퍼레이터 등)에 삽입되는 센서하우징을 통해 압력센서와 온도센서가 일체형으로 설치 가능한 장점이 있다. 이러한 일체형 구조에 의하면, 센서 불량 시 센서하우징을 한번에 탈거하여 센서부를 손쉽게 교체 사용할 수 있어 유지 보수가 간편한 장점이 있다. Further, there is an advantage that the pressure sensor and the temperature sensor can be integrally installed through the sensor housing inserted in a position (for example, between the battery cell and the end plate, separator, etc.) for detecting the temperature and pressure of the battery cell. According to such an integral structure, when the sensor is defective, the sensor housing can be detached at once to easily replace the sensor part, which is advantageous in that maintenance is easy.
더 나아가, 엔드 플레이트 측에서의 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 하나의 센서부와, 세퍼레이터 측에서의 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 다른 하나의 센서부를 동시에 적용할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 과충전 여부를 보다 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.Furthermore, one sensor part for detecting the temperature and pressure of the battery cell on the end plate side and another sensor part for detecting the temperature and pressure of the battery cell on the separator side can be simultaneously applied. Thus, it is possible to more quickly and accurately detect whether or not the battery module is overcharged.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is obvious that a transformation can be made. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the effects of the present invention are not explicitly described and described, but it is needless to say that the effects that can be predicted by the configurations should also be recognized.
1: 차량용 배터리 10: 배터리 모듈
11: 배터리 셀 12: 익스팬션 폼
15: 엔드 플레이트 15a: 지지부
15b: 비드부 17: 세퍼레이터
17a: 삽입부 17b: 격자 리브
19: 셀 커버 19a: 가이드부
20: 쿨링 플레이트
100: 제1 센서부 110: 제1 센서 하우징
111: 하단 몸체 113: 몸체 확장부
114: 슬릿형 홀 115: 상단 몸체
117: 상단 돌기 120: 커넥터
121: 연결부 130: 제1 온도 센서
150: 제1 압력 센서
200: 제2 센서부 210: 제2 센서 하우징
211: 하단 몸체 213: 몸체 확장부
214: 슬릿형 홀 215: 상단 몸체
217: 상단 돌기 220: 커넥터
221: 연결부 230: 제2 온도 센서
250: 제2 압력 센서 260: 레버부
261: 연결 바 263: 압력전달블록1: vehicle battery 10: battery module
11: Battery cell 12: Expansion foam
15:
15b: bead portion 17: separator
17a:
19:
20: Cooling plate
100: first sensor unit 110: first sensor housing
111: lower body 113: body extension part
114: slit-shaped hole 115: upper body
117: upper projection 120: connector
121: connection part 130: first temperature sensor
150: first pressure sensor
200: second sensor unit 210: second sensor housing
211: lower body 213: body extension part
214: Slit-shaped hole 215: Upper body
217: upper protrusion 220: connector
221: connection part 230: second temperature sensor
250: second pressure sensor 260: lever part
261: connecting bar 263: pressure transmitting block
Claims (20)
상기 센서부는,
상기 배터리 셀의 상단에 대면 배치되어 상기 배터리 셀의 온도를 검출하는 온도센서;
상기 배터리 셀의 높이 중심부에 대면 배치되어 상기 배터리 셀의 압력을 검출하는 압력센서; 및
상기 온도센서와 상기 압력센서를 상하로 이격 배치시켜 일체형으로 설치하는 센서하우징;
을 포함하는 배터리 과충전 검출장치.
And a sensor unit provided between the battery cell and the end plate for detecting a temperature and a pressure of the battery cell,
The sensor unit includes:
A temperature sensor disposed on an upper end of the battery cell to detect a temperature of the battery cell;
A pressure sensor arranged to face the center of the height of the battery cell to detect a pressure of the battery cell; And
A sensor housing for vertically separating the temperature sensor and the pressure sensor so as to integrally mount the sensor housing;
And an overcharge detection unit.
상기 센서하우징은,
상기 배터리 셀과 상기 엔드 플레이트 사이로 교체 가능하게 삽입되는 배터리 과충전 검출장치.
The method according to claim 1,
The sensor housing includes:
Wherein the end plate is inserted between the battery cell and the end plate so as to be interchangeable.
상기 센서하우징의 삽입을 안내하는 가이드부를 구비하는 배터리 과충전 검출장치.
3. The method of claim 2,
And a guide portion for guiding insertion of the sensor housing.
상기 가이드부는,
상기 엔드 플레이트에 형성되는 배터리 과충전 검출장치.
The method of claim 3,
The guide portion
And the battery overcharge detecting device formed on the end plate.
상기 가이드부는,
상기 배터리 셀과 상기 엔드 플레이트 사이에서 상기 배터리 셀을 감싸는 셀 커버에 형성되는 배터리 과충전 검출장치.
The method of claim 3,
The guide portion
And a cell cover surrounding the battery cell between the battery cell and the end plate.
상기 엔드 플레이트는,
상기 배터리 셀의 압력 변화 시 상기 압력센서의 이동을 차단하도록 지지하는 지지부를 구비하는 배터리 과충전 검출장치.
The method according to claim 1,
Wherein the end plate comprises:
And a support for supporting movement of the pressure sensor when the pressure of the battery cell changes.
상기 센서부는,
상기 배터리 셀의 상단에 대면 배치되어 상기 배터리 셀의 온도를 검출하는 온도센서;
상기 배터리 셀의 높이 중심부에 대면 배치되어 상기 배터리 셀의 압력을 검출하는 압력센서; 및
상기 온도센서와 상기 압력센서를 상하로 이격 배치시켜 일체형으로 설치하는 센서하우징;
을 포함하는 배터리 과충전 검출장치.
And a sensor unit provided in a separator disposed between the plurality of battery cells for detecting a temperature and a pressure of the battery cell,
The sensor unit includes:
A temperature sensor disposed on an upper end of the battery cell to detect a temperature of the battery cell;
A pressure sensor arranged to face the center of the height of the battery cell to detect a pressure of the battery cell; And
A sensor housing for vertically separating the temperature sensor and the pressure sensor so as to integrally mount the sensor housing;
And an overcharge detection unit.
상기 센서하우징은,
상기 세퍼레이터를 통해 교체 가능하게 삽입되는 배터리 과충전 검출장치.
8. The method of claim 7,
The sensor housing includes:
And is inserted interchangeably through the separator.
상기 압력센서는,
상기 세퍼레이터 양측에 배치된 복수의 배터리 셀에 대한 압력을 검출하는 배터리 과충전 검출장치.
8. The method of claim 7,
The pressure sensor includes:
And detects pressure on a plurality of battery cells arranged on both sides of the separator.
상기 압력센서는,
상기 세퍼레이터 일측의 배터리 셀에 접촉되고,
상기 세퍼레이터 타측의 배터리 셀로부터 이격되되, 상기 압력센서와 상기 세퍼레이터 타측의 배터리 셀 사이에는 압력 전달을 위한 레버부가 구비되는 배터리 과충전 검출장치.
10. The method of claim 9,
The pressure sensor includes:
A separator contacting the battery cell on one side of the separator,
Wherein a lever portion for transmitting a pressure is provided between the pressure sensor and the battery cell on the other side of the separator, the lever being separated from the battery cell on the other side of the separator.
복수의 배터리 셀 사이에 배치되는 세퍼레이터에 구비되어 상기 배터리 셀의 온도 및 압력을 검출하는 제2 센서부;를 포함하고,
상기 제1, 2 센서부 각각은,
상기 배터리 셀의 상단에 대면 배치되는 온도센서;
상기 배터리 셀의 높이 중앙부에 대면 배치되는 압력센서; 및
상기 온도센서와 상기 압력센서를 상하로 이격 배치시켜 일체형으로 설치하는 센서하우징;
을 포함하는 배터리 과충전 검출장치.
A first sensor unit provided between the battery cell and the end plate for detecting a temperature and a pressure of the battery cell; And
And a second sensor unit provided in a separator disposed between the plurality of battery cells to detect a temperature and a pressure of the battery cell,
Wherein each of the first and second sensor units comprises:
A temperature sensor disposed opposite to an upper end of the battery cell;
A pressure sensor disposed on the center of the height of the battery cell; And
A sensor housing for vertically separating the temperature sensor and the pressure sensor so as to integrally mount the sensor housing;
And an overcharge detection unit.
상기 제1 센서부는,
상기 엔드 플레이트에 인접한 배터리 셀의 상단에 대면 배치되는 제1 온도센서;
상기 엔드 플레이트에 인접한 배터리 셀의 높이 중앙부에 대면 배치되는 제1 압력센서; 및
상기 배터리 셀과 상기 엔드 플레이트 사이로 교체 가능하게 삽입되며, 상기 제1 온도센서와 상기 제1 압력센서를 상하로 이격 배치하는 제1 센서하우징;을 포함하는 배터리 과충전 검출장치.
The method of claim 11, wherein
Wherein the first sensor unit comprises:
A first temperature sensor disposed opposite to an upper end of the battery cell adjacent to the end plate;
A first pressure sensor disposed opposite to a center portion of the height of the battery cell adjacent to the end plate; And
And a first sensor housing inserted between the battery cell and the end plate so as to be interchangeable, the first sensor housing separating the first temperature sensor and the first pressure sensor vertically.
상기 제1 센서하우징의 삽입을 안내하는 가이드부를 더 포함하는 배터리 과충전 검출장치.
13. The method of claim 12,
And a guide portion for guiding insertion of the first sensor housing.
상기 가이드부는,
상기 엔드 플레이트에 형성되는 배터리 과충전 검출장치.
14. The method of claim 13,
The guide portion
And the battery overcharge detecting device formed on the end plate.
상기 가이드부는,
상기 배터리 셀과 상기 엔드 플레이트 사이에 개재되는 셀 커버에 형성되는 배터리 과충전 검출장치.
14. The method of claim 13,
The guide portion
Wherein the battery cover is formed on a cell cover interposed between the battery cell and the end plate.
상기 엔드 플레이트는,
상기 배터리 셀의 압력 변화 시 상기 제1 압력센서의 이동을 차단하도록 지지하는 지지부를 구비하는 배터리 과충전 검출장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the end plate comprises:
And a support for supporting movement of the first pressure sensor when the pressure of the battery cell changes.
상기 제2 센서부는,
상기 세퍼레이터에 인접한 배터리 셀의 상단에 대면 배치되는 제2 온도센서;
상기 세퍼레이터에 인접한 배터리 셀의 높이 중앙부에 대면 배치되는 제2 압력센서;
상기 세퍼레이터 사이로 교체 가능하게 삽입되며, 상기 제2 온도센서와 상기 제2 압력센서를 상하로 이격 배치하는 제2 센서하우징;을 포함하는 배터리 과충전 검출장치.
The method of claim 11, wherein
Wherein the second sensor unit comprises:
A second temperature sensor disposed facing the upper end of the battery cell adjacent to the separator;
A second pressure sensor disposed opposite to the center of the height of the battery cell adjacent to the separator;
And a second sensor housing interposed between the separators so as to be interchangeable, the second sensor housing separating the second temperature sensor and the second pressure sensor vertically.
상기 제2 압력센서는,
상기 세퍼레이터 양측에 배치된 복수의 배터리 셀에 대한 압력을 검출하는 배터리 과충전 검출장치.
18. The method of claim 17,
Wherein the second pressure sensor comprises:
And detects pressure on a plurality of battery cells arranged on both sides of the separator.
상기 제2 압력센서는,
상기 세퍼레이터 일측의 배터리 셀과 접촉 배치되고,
상기 세퍼레이터 타측의 배터리 셀과 이격 배치되되, 상기 압력센서와 상기 세퍼레이터 타측의 배터리 셀 사이에는 압력 전달을 위한 레버부가 구비되는 배터리 과충전 검출장치.
19. The method of claim 18,
Wherein the second pressure sensor comprises:
A separator disposed in contact with the battery cell on one side of the separator,
Wherein a lever portion for transmitting a pressure is provided between the pressure sensor and the battery cell on the other side of the separator, the lever being disposed apart from the battery cell on the other side of the separator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170058720A KR101917510B1 (en) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Battery overcharge detection device and vehicle battery having the same |
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KR1020170058720A KR101917510B1 (en) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Battery overcharge detection device and vehicle battery having the same |
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KR1020170058720A KR101917510B1 (en) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Battery overcharge detection device and vehicle battery having the same |
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