KR101999610B1 - 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리 - Google Patents

Abstract

배치공간이 형성된 베터리커버;
상기 배치공간에 배치되어 전원공급장치에 의하여 공급되는 전원에 의해 충전되는 베터리셀모듈; 및
상기 배치공간의 일측에 배치되어 상기 베터리셀모듈이 과충전되어 설정된 범위 이상으로 팽창되면 상기 팽창된 베터리셀모듈에 밀려서 상기 전원을 공급하는 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈 사이의 연결을 차단하는 안전장치
를 포함하는 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리가 개시된다

Description

과충전 방지 구조를 포함하는 베터리{BATTERY INCLUDING PROTECTION STRUCTURE FOR OVERCHARGE}

본 기술은 안전구조를 포함하는 베터리에 관한 것이다.

특히 리튬전지가 과충전되면 팽창되는 특성을 이용하여 과충전 시 리튬전지에 공급되는 전기를 차단하는 과충전 방지구조를 포함하는 베터리에 관한 것이다.

리튬전지는 미래 기술의 핵심이다라는 말이 있다. 리튬전지는 1차전지와 다르게 재충전(recharge)이 가능해 반영구적으로 사용할 수 있는 화학전지로, 고전력 소모를 동반하는 각종 기기장치에 설치되어 전력을 공급한다.

리튬전지는 그 효율성이 인정되어 크기가 작은 제품인 모바일 기기용 소형전지부터 최근 전기자동차, 발전장치 등 적용범위가 확대되어 수요가 폭발적으로 증가하고 있다.

이처럼 현재, 미래에 각광받는 리튬전지이지만 안전성은 여전히 해결해야 하는 문제로 남아있다. 리튬전지의 가장 큰 문제는 발화에 따른 폭발이다. 이러한 발화에 의한 폭발은 그 원인이 다양하게 있을 수 있지만 주된 원인으로는 가열, 과충전때문이라고 밝혀지고 있다.

리튬전지의 폭발은 안전성에 대하여 논의를 가속화 시켰는데 일예시로 차량에 설치되는 경우 과충전된 리튬전지가 폭발되면 큰 인명피해가 발생될 수 있어서 안전에 대한 요구가 필요 되고 있다.

종래에는 리튬전지의 과충전을 방지하기 위하여 리튬전지에 인가되는 전류의 크기를 측정하여 과전류가 흐르는 경우 전류를 차단하는 베터리관리장치(BMS : Battery Management System)를 이용하여 전류를 차단하거나 리튬전지의 전해액에 과충전 방지를 위한 첨가제를 첨가하여 과충전을 방지하고 있다.

그러나 위와 같은 방법은 제어 동작을 수행하는 베터리관리장치(BMS : Battery Management System), 전류를 측정하는 센서, 베터리관리장치에 의해 동작되는 릴레이 스위치 등이 제대로 동작되지 않는 경우, 첨가제가 제대로 첨가되지 않은 경우 과충전을 방지할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 특히나 베터리관리장치(BMS : Battery Management System)를 이용하는 방법의 경우, 각각의 장치들이 신호를 통하여 동작되는데, 잘못된 신호에 의하여 오 동작되는 경우에 과충전을 방지하기 어렵다는 단점이 있다.

따라서 어떠한 조건 하에서도 리튬전지가 과충전되는 경우를 방지하는 방법에 개발이 요구되고 있는 실정이다.

국내 등록특허 등록번호 "10-1664590" "베터리 시스템의 전류차단구조(CURRENT INTERRUPT STRUCTURE FOR BATTERY SYSTEM)" 국내 등록특허 등록번호 "10-1614185" "안전성 향상을 위한 양극재 및 이를 포함하는 리튬이차전지(POSITIVE ELECTRODE MATERIAL FOR IMPROVED SAFETY, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME)"

본 발명은 리튬전지 그 자체의 특성을 이용하여 어떠한 조건 하에서도 리튬전지가 과충전되는 경우, 리튬전지에 공급되는 전류를 차단하여 리튬전지의 폭발을 방지할 수 있는 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

위와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리는 배치공간이 형성된 베터리커버; 상기 배치공간에 배치되어 전원공급장치에 의하여 공급되는 전원에 의해 충전되는 베터리셀모듈; 및 상기 배치공간의 일측에 배치되어 상기 베터리셀모듈이 과충전되어 설정된 범위 이상으로 팽창되면 상기 팽창된 베터리셀모듈에 밀려서 상기 전원을 공급하는 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈 사이의 연결을 차단하는 안전장치를 포함한다.

여기서, 베터리커버의 배치공간은 상기 베터리셀모듈이 과충전되어 설정된 범위 이상으로 팽창되는 크기보다 적어도 작지 않되, 설정된 크기를 가지는 상기 안전장치가 일측에 배치되면 안전장치를 밀 수 있는 크기를 가지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 안전장치는 상기 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈을 연결하고, 상기 베터리셀모듈이 팽창되면 밀려서 상기 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈 사이의 연결의 연결을 차단하는 안전스위치인 것을 특징으로 한다.

여기서, 베터리셀모듈을 일측과 타측에서 감싸는 내측커버를 포함하되, 상기 내측커버의 일측과 타측 중 어느 하나는 상기 베터리셀모듈의 팽창을 방해하도록 상기 베터리셀모듈과 맞닿도록 형성되고, 나머지 하나는 상기 베터리셀모듈의 팽창을 방해하지 않도록 상기 베터리셀모듈의 둘레와 맞닿도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 내측커버의 일측과 타측은 상기 베터리셀모듈의 둘레와 맞닿도록 형성되되, 상기 베터리셀모듈의 팽창을 방해하는 측에는 상기 베터리셀모듈과 맞닿으며 상기 베터리셀모듈의 팽창을 방해하는 방해플레이트가 설치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 베터리셀모듈에는 베터리셀모듈에 공급되는 전원을 차단하지 않고 연결하는 버스바가 설치되되, 상기 버스바는 상기 베터리셀모듈에서 상기 방해플레이트가 설치된 측에서 대칭되는 측으로 연장되도록 상기 베터리셀모듈의 적어도 두개의 측면을 따라서 형성되되, 상기 방해플레이트에 배치되는 버스바는 상기 방해플레이트를 가압하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 내측커버에서 상기 베터리셀모듈의 둘레와 맞닿도록 형성된 부분은,

상기 베터리셀모듈이 설정된 범위 내에서 팽창된 경우 형상을 유지하다가 설정된 범위 이상으로 팽창된 경우 상기 베터리셀모듈의 팽창을 방해하지 않도록 벤딩되도록 설정된 두께를 가지고 상기 베터리셀모듈의 둘레를 따라서 설치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 안전장치는 상기 베터리커버에 상기 내측커버의 둘레와 맞닿도록 형성된 상기 베터리셀모듈의 측에 설치되되 적어도 상기 내측커버와 상기 베터리셀모듈이 맞닿는 위치이외의 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 베터리셀모듈에서 상기 내측커버와 맞닿지 않은 부분에는 각각 대칭되는 위치에 베터리셀모듈을 관리하는 베터리관리장치 및 상기 베터리관리장치에 의하여 제어동작되며 상기 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈 사이를 연결하거나 차단하는 릴레이스위치가 설치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 베터리셀모듈에는 전류센서 및 온도센서가 설치되고, 상기 베터리관리장치는 상기 전류센서 및 온도센서가 기설정된 값이상으로 측정되면 상기 릴레이스위치를 동작하여 상기 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈 사이의 연결을 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 과충전 시 팽창되는 리튬전지의 특성을 이용하여 리튬전지로 구성된 베터리셀모듈이 설정된 범위 이상으로 팽창되면 팽창된 베터리셀모듈에 밀려서 전원공급장치와 베터리셀모듈 사이의 연결을 차단하는 안전장치를 포함하여서 어떠한 상황하에서도 베터리셀모듈이 과충전되는 것을 방지할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리의 안전장치가 동작 전인 상태의 개념도를 도시한 것이고, 도 1b는 본 발명의 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리의 안전장치가 동작된 후의 상태의 개념도를 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명의 본 발명의 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리의 분해도를 도시한 것이며, 도 2b는 본 발명의 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리가 일부 조립된 상태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리의 베터리셀모듈을 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 일실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1a는 본 발명의 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리의 안전장치가 동작 전인 상태의 개념도를 도시한 것이고, 도 1b는 본 발명의 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리의 안전장치가 동작된 후의 상태의 개념도를 도시한 것이다.

본 발명인 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리는 과충전되는 경우 팽창되는 특성을 이용하여 전원공급장치에 의하여 베터리셀모듈(300)에 공급되는 전류를 차단하는 것을 특징으로 한다.

도 1a, 1b를 통하여 이를 설명하겠다. 도 1a에서 보는 것과 같이 전원공급장치에 의하여 공급되는 전류는 각 장치의 동작을 가능하게 하면서 베터리셀모듈(300)에 전류가 공급되도록 연결되어 있다. 안전장치(200)는 전원공급장치에서 공급되는 전류의 흐름을 방해하지 않도록 연결되어 있다.

그러다가 베터리셀모듈(300)이 과충전되면 베터리셀모듈(300)은 팽창된다. 설정된 범위 이상으로 팽창되면 베터리셀모듈(300)은 안전장치(200)를 밀게 된다. 그러면 안전장치(200)는 전류가 흐르는 라인을 차단한다. 이를 통하여 베터리셀모듈(300)에는 더 이상의 전류가 공급되지 않게 된다.

이처럼 본 발명은 기계적으로 제어되어 전류의 흐름을 제어하는 안전장치(200)를 포함하여 베터리셀모듈(300)이 과충전될 때 폭발되는 위험 등을 방지할 수 있다.

도 2a는 본 발명의 본 발명의 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리의 분해도를 도시한 것이며, 도 2b는 본 발명의 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리가 일부 조립된 상태를 도시한 것이다.

본 발명인 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리는 베터리커버(130), 베터리셀모듈(300), 안전장치(200)를 포함한다.

또한, 본 발명인 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리는 캐소드(10), 에노드(20), 캐소드커버(30), 에노드커버(40), 버스바(50), 버스바브라켓(60), 내측커버(70), 베터리관리장치(80)(BMS), 베터리관리장치브라켓(90), 릴레이스위치(100), 릴레이스위치브라켓(110), 탑커버(120), 베터리커버(130) 등을 포함한다.

베터리커버(130)는 설정된 형상을 가지고 형성되며, 내측에 각종 구성이 배치될 수 있는 배치공간을 포함하여 형성된다. 일예시적으로 베터리커버(130)의 형상은 직육면체의 형상으로 상부가 개방된 형태로 형성된다.

베터리커버(130)의 배치공간은 설정된 크기를 가지고 형성된다. 자세한 내용에 대한 설명은 아래에서 설명하도록 하겠다.

탑커버(120)는 베터리커버(130)의 개방된 부분인 상부에서 결합된다. 탑커버(120)는 베터리커버(130)에 연결되어 베터리커버(130)와 함께 하우징을 구성한다. 따라서 베터리커버(130)의 배치공간에 배치된 각 구성은 베터리커버(130)와 탑커버(120)에 의하여 보호될 수 있다.

베터리셀모듈(300)은 배치공간에 배치되어 전원공급장치에 의하여 공급되는 전원에 의하여 충전된다. 그후 필요에 따라 저장된 방전되어 필요한 부품에 전원을 공급한다. 베터리셀모듈(300)은 리튬이온 등을 포함한 셀을 설정된 방향으로 정렬하여 배치하고, 정렬된 셀들이 고정되도록 하는 셀브라켓을 포함한다.

여기서, 셀브라켓은 정렬된 셀 중 외측에 배치된 셀과 나사 결합 등을 통하여 결합된다.

캐소드(10)는 전원공급장치의 +극에 연결되고 에노드(20)는 전원공급장치의 -극에 연결된다. 캐소드(10)와 에노드(20)는 각각 캐소드커버(30), 에노드커버(40)가 외측에 배치되어 캐소드(10)와 에노드(20)를 외측에서 보호하되 전원공급장치와 연결은 차단하지 않는다.

캐소드(10)와 에노드(20)는 일예시적으로 베터리셀모듈(300)의 상측에서 대칭되는 위치에 각각 설치된다. 버스바(50)는 캐소드(10)와 에노드(20) 사이에 설치되어 각각의 장치들에게 전원이 차단되지 않고 연결되도록 하는 역할을 한다. 버스바(50)는 각각의 셀들과 베터리관리장치(80), 릴레이스위치(100) 등과 캐소드(10), 에노드(20) 사이를 연결하는 역할을 하며, 베터리셀모듈(300)의 상측과 측부에 각각 설치된다. 즉, 캐소드(10)에서 출발하여 버스바(50)를 따라서 각각의 장치를 이어보면 에노드(20)까지 연결된다.

한편, 베터리셀모듈(300)의 상측에는 버스바(50)를 고정하는 버스바브라켓(60)이 설치될 수 있다. 버스바브라켓(60)은 버스바(50)를 고정하는 역할을 한다.

이렇게 전원공급장치와 캐소드(10), 에노드(20)를 이용하여 연결된 전원공급에 의하여 충전이된다. 충전되는 베터리셀모듈(300) 팽창되게 된다. 과충전되는 경우 베터리셀모듈(300)은 결국 폭발하게 된다. 즉, 베터리셀모듈(300)이 과충전됨을 감지하지 못하고 전원을 차단하지 않으면 베터리셀모듈(300)은 폭발되게 된다.

본 발명과 같은 베터리는 차량에 설치되는 경우가 많은데 폭발 시 큰 사고를 유발할 수 있음은 자명할 것이다. 베터리셀모듈(300)의 과충전에 따른 폭발을 방지하기 위해서는 베터리셀모듈(300)에 공급되는 전원을 차단함이 가장 좋은 방법일 것이다. 하지만 전원을 차단할 때 어떠한 상황 하에 상관없이 베터리셀모듈(300)에 공급되는 전원을 차단함이 바람직할 것이다. 조건에 상관없이 전원을 차단하는 것은 기계식으로 차단하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명은 베터리셀모듈(300)의 특성을 이용하여 기계식으로 전원공급장치와 베터리셀모듈(300)의 연결을 차단하였다.

베터리셀모듈(300)은 과충전되는 경우 안전장치(200)에 의하여 전원공급이 차단될 수 있다. 안전장치(200)는 팽창하는 베터리셀모듈(300)에 밀려서 캐소드(10)에서 에노드(20)로 연결되는 전원의 라인을 차단한다. 즉, 일예시적으로 도 1a에서 확인되듯이 릴레이모듈과 베터리관리장치(80)의 전원 연결라인을 차단한다. 그러나 안전장치(200)의 연결관계는 이러한 구성의 연결라인에 한정되지 않는다. 즉, 팽창되는 베터리셀모듈(300)에 밀려서 전원라인 중 일부를 차단하면 그 연결되는 부분은 문제되지 않는다.

안전장치(200)는 베터리커버(130)의 배치공간의 일측에 설치된다. 베터리커버(130)의 배치공간은 베터리셀모듈(300)이 배치되면 베터리셀모듈(300)보다 더 큰 크기를 가지는 공간으로 형성된다. 여기서, 베터리커버(130)의 배치공간의 크기는 베터리셀모듈(300)이 설정된 범위 이상으로 팽창된 경우보다 크게 형성된다.

베터리커버(130)의 일측에는 안전장치(200)가 설치된다. 베터리커버(130)의 일측에 설치된 안전장치(200)는 설정된 범위 이상으로 팽창된 베터리셀모듈(300)과 맞닿으면서 밀려 전원이 공급되는 라인을 차단한다.

안전장치(200)는 일예시적으로 안전스위치일 수 있다.

안전장치(200)는 베터리커버(130)의 일측에 설치되어 베터리셀모듈(300)이 설정된 범위 이상으로 커지는 경우 베터리셀모듈(300)에 밀려야 하므로, 베터리셀모듈(300)이 팽창되는 방향은 안전장치(200)측으로 됨이 바람직하다.

이를 위하여 본 발명인 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리는 내측커버(70)를 포함한다. 내측커버(70)는 베터리셀모듈(300)을 감싸며 배치된다. 여기서, 내측커버(70)는 적어도 베터리셀모듈(300)의 일측과 타측을 감싸며 배치된다. 도 2b를 통하여 이를 살펴보면 베터리셀모듈(300)의 일측, 타측, 하측을 감싸며 설치된다.

내측커버(70)는 베터리셀모듈(300)을 방해하도록 일측에서는 베터리셀모듈(300)의 일측면과 모두 맞닿으며 설치되어 팽창을 방해하고, 타측에서는 베터리셀모듈(300)의 둘레와 맞닿으며 배치되어 베터리셀모듈(300)의 팽창을 방해하지 않는다. 안전장치(200)는 베터리셀모듈(300)을 기준으로 베터리셀모듈(300)이 베터리커버(130)에 설치되는 경우 베터리셀모듈(300)의 타측에 배치된다.

한편, 내측커버(70)에서 베터리셀모듈(300)의 팽창을 방해하는 일측은 방해플레이트(400)가 설치된다. 방해플레이트(400)는 일예시적으로 장방형의 형상으로 형성된다. 즉, 내측커버(70)의 일측도 타측과 마찬가지로 베터리셀모듈(300)의 둘레와 맞닿도록 형성되는데, 방해플레이트가 내측커버(70)의 일측에 설치되어 베터리셀모듈(300)의 팽창을 방해한다.

또한, 방해플레이트(400)와 함께 버스바(50)가 베터리셀모듈(300)의 팽창을 방해한다. 방해플레이트(400)는 일예시적으로 합성수지로 형성되어 전원이 흐르지 않도록 차단벽의 역할을 수행한다. 버스바(50)는 베터리셀모듈(300)의 상부에서 일측으로 연결되어 타측방향을 따라서 연장되는데, 상부에서 설정된 길이만큼 하측으로 연장된 후 절곡되어 타측방향을 따라서 연결된다. 따라서 버스바(50)의 형상은 베터리셀모듈(300)의 일측에서 관찰하여도 "ㄴ"의 형상으로 관찰되고, 상부에서 관찰하여도 "ㄴ"의 형상으로 관찰된다.

이러한 형상으로 관찰되는 버스바(50)는 방해플레이트(400)와 맞닿으며 배치되는데, 베터리셀모듈(300)이 과충전되어 팽창되는 경우 방해플레이트(400)가 팽창되는 방향과 반대방향으로 가압하여 베터리셀모듈(300)의 팽창을 방해한다.

이를 통하여 과충전된 베터리셀모듈(300)은 주로 타측으로 팽창된다.

내측커버(70)에서 베터리셀모듈(300)과 맞닿도록 형성된 부분, 즉, 내측커버(70)의 타측은 설정된 두께를 가지며 베터리셀모듈(300)의 타측면의 둘레와 맞닿으며 형성된다. 이러한 두께를 가지고 형성되는 내측커버(70)는 베터리셀모듈(300)이 과충전으로 팽창되는 경우 설정된 범위까지는 베터리셀모듈(300)의 팽창을 방해하다가 설정된 범위 이상으로 팽창되는 경우 베터리셀모듈(300)의 팽창을 방해하지 않고 팽창의 형태에 따라 벤딩되도록 형성된다. 따라서 베터리셀모듈(300)의 타측면은 주로 중앙측에서 팽창되다가 결국 모든 모든 부분이 팽창되는 형태로 팽창된다.

내측커버(70)가 이와 같이 형성된 이유는 베터리셀모듈(300)이 설정된 범위 이상으로 팽창되는 경우 폭발의 위험이 있기 때문에 설정된 범위 이상으로 팽창되는 경우 신속하게 안전장치(200)가 베터리셀모듈(300)에 밀려서 동작되도록 하는 것이며, 그와 반대로 설정된 범위 내에서 팽창되는 경우 베터리셀모듈(300)의 형상을 잡아주어 안전장치(200)가 동작되지 않도록 하기 위함이다.

한편, 내측커버(70)의 일측은 방해플레이트(400), 버스바(50) 등이 배치되어 연결되어 베터리셀모듈(300)의 팽창을 방해하지 않았다면 일측과 마찬가지로 벤딩될 것이다.

안전장치(200)는 베터리셀모듈(300)이 가장 잘 팽창되는 부분에 설치됨이 바람직하다. 즉, 베터리커버(130)의 타측에 설치되되 내측커버(70)가 베터리셀모듈(300)과 맞닿지 않는 부분 측에 설치됨이 바람직한데, 이는 곧 베터리셀모듈(300)의 중앙 측에 배치됨이 바람직하다.

본 발명인 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리는 이를 통하여 기계식으로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.

한편, 베터리셀모듈(300)에서 상부가 아닌 내측커버(70)와 맞닿지 않는 부분에는 각각 베터리관리장치(80)와 베터리관리장치(80)를 고정하는 베터리관리장치브라켓(90)과 그 반대측에는 릴레이스위치(100)와 릴레이스위치브라켓(110)이 설치된다.

베터리관리장치브라켓(90)과 릴레이스위치브라켓(110)은 각각 베터리셀모듈(300)에 설치되고, 베터리관리장치(80)와 릴레이스위치(100)는 그에 설치되어 베터리셀모듈(300)에 고정된다. 버스바(50)는 각각의 장치를 연결한다.

도 3은 본 발명의 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리의 베터리셀모듈을 도시한 것이다.

온도센서(140)와, 전류센서(150)는 각각 베터리셀모듈(300)과 전원이 공급되는 라인에 설치되어 있다.

온도센서(140)는 베터리셀모듈(300)의 온도를 측정하고, 전류센서(150)는 전류를 측정한다. 베터리관리장치(80)는 온도센서(140)로부터 설정된 범위 이상으로 베터리셀모듈(300)의 온도가 측정되는 경우 릴레이스위치(100)를 동작 시켜 인가되는 전원을 차단한다. 이는 전류센서(150)도 마찬가지이다.

한편, 본 발명인 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리가 안전장치(200)를 설치한 이유는 이 온도센서(140)의 정확하지 못한 온도측정을 보완하기 위한 것을 또 하나의 목적으로 한다.

온도센서(140)의 경우 베터리셀모듈(300)의 셀들 사이 사이에 설치되는데, 설치되는 특성 상 모든 베터리셀모듈(300)의 셀들 사이사이에 설치되지 못한다. 일예시로 10개의 셀들이 정렬되어 있는 경우 첫 번째와 두 번째 셀들 사이, 네 번째와 다섯 번째 셀들 사이 그리고 일곱 번째와 여덟 번째 셀들 사이에 설치된다.

여기서, 온도센서(140)가 설치되지 못한 셀들이 과충전되어 팽창되는 경우 온도센서(140)를 통하여 릴레이스위치(100)를 제어하는 베터리관리장치(80)가 제대로 동작되지 못한다.

본 발명의 안전장치(200)는 이를 보완하여 온도가 정상으로 측정되거나 전류가 정상으로 측정되더라도 셀들이 과충전되어 팽창되는 그 크기를 감지하여 동작함으로써 폭발을 미연에 방지함으로써 안전을 도모할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 : 캐소드 20 : 애노드
30 : 캐소드커버 40 : 애노드커버
50 : 버스바 60 : 버스바브라켓
70 : 내측커버 80 : 베터리관리장치(BMS)
90 : 베터리관리장치브라켓 100 : 릴레이스위치
110 : 릴레이스위치브라켓 120 : 탑커버
130 : 베터리커버 140 : 온도센서
150 : 전류센서 200 : 안전장치
300 : 셀모듈 400 : 방해플레이트

Claims (10)

1. 배치공간이 형성된 베터리커버;
   상기 배치공간에 배치되어 전원공급장치에 의하여 공급되는 전원에 의해 충전되는 베터리셀모듈; 및
   상기 배치공간의 일측에 배치되어 상기 베터리셀모듈이 과충전되어 설정된 범위 이상으로 팽창되면 상기 팽창된 베터리셀모듈에 밀려서 상기 전원을 공급하는 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈 사이의 연결을 차단하는 안전장치를 포함하며
   상기 베터리커버의 배치공간은 상기 베터리셀모듈이 과충전되어 설정된 범위 이상으로 팽창되는 크기보다 적어도 작지 않되, 설정된 크기를 가지는 상기 안전장치가 일측에 배치되면 안전장치를 밀 수 있는 크기를 가지고
   상기 베터리셀모듈을 일측과 타측에서 감싸는 내측커버를 포함하되, 상기 내측커버의 일측과 타측 중 어느 하나는 상기 베터리셀모듈의 팽창을 방해하도록 상기 베터리셀모듈과 맞닿도록 형성되고, 나머지 하나는 상기 베터리셀모듈의 팽창을 방해하지 않도록 상기 베터리셀모듈의 둘레와 맞닿도록 형성되는 것
   을 특징으로 하는 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 안전장치는,
   상기 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈을 연결하고, 상기 베터리셀모듈이 팽창되면 밀려서 상기 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈 사이의 연결의 연결을 차단하는 안전스위치인 것
   을 특징으로 하는 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 내측커버의 일측과 타측은 상기 베터리셀모듈의 둘레와 맞닿도록 형성되되, 상기 베터리셀모듈의 팽창을 방해하는 측에는 상기 베터리셀모듈과 맞닿으며 상기 베터리셀모듈의 팽창을 방해하는 방해플레이트가 설치되는 것
   을 특징으로 하는 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리.
6. 제5항에 있어서,
   상기 베터리셀모듈에는
   베터리셀모듈에 공급되는 전원을 차단하지 않고 연결하는 버스바가 설치되되, 상기 버스바는 상기 베터리셀모듈에서 상기 방해플레이트가 설치된 측에서 대칭되는 측으로 연장되도록 상기 베터리셀모듈의 적어도 두개의 측면을 따라서 형성되되, 상기 방해플레이트에 배치되는 버스바는 상기 방해플레이트를 가압하는 것
   을 특징으로 하는 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리.
7. 제1항에 있어서,
   상기 내측커버에서 상기 베터리셀모듈의 둘레와 맞닿도록 형성된 부분은,
   상기 베터리셀모듈이 설정된 범위 내에서 팽창된 경우 형상을 유지하다가 설정된 범위 이상으로 팽창된 경우 상기 베터리셀모듈의 팽창을 방해하지 않도록 벤딩되도록 설정된 두께를 가지고 상기 베터리셀모듈의 둘레를 따라서 설치되는 것
   을 특징으로 하는 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리.
8. 제7항에 있어서,
   상기 안전장치는
   상기 베터리커버에 상기 내측커버의 둘레와 맞닿도록 형성된 상기 베터리셀모듈의 측에 설치되되 적어도 상기 내측커버와 상기 베터리셀모듈이 맞닿는 위치이외의 위치에 배치되는 것
   을 특징으로 하는 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리.
9. 제1항에 있어서,
   상기 베터리셀모듈에서 상기 내측커버와 맞닿지 않은 부분에는 각각 대칭되는 위치에 베터리셀모듈을 관리하는 베터리관리장치 및 상기 베터리관리장치에 의하여 제어동작되며 상기 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈 사이를 연결하거나 차단하는 릴레이스위치가 설치되는 것
   을 특징으로 하는 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리.
10. 제9항에 있어서,
    상기 베터리셀모듈에는 전류센서 및 온도센서가 설치되고, 상기 베터리관리장치는 상기 전류센서 및 온도센서가 기설정된 값이상으로 측정되면 상기 릴레이스위치를 동작하여 상기 전원공급장치와 상기 베터리셀모듈 사이의 연결을 차단하는 것
    을 특징으로 하는 과충전 방지 구조를 포함하는 베터리.
    

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