KR102192548B1 - 차량용 배터리 온도센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열원(Cell pouch)에 완전 밀착되는 구조로 열전도성 상승으로 인한 응답속도를 개선시키고, 부품수가 적고 제조 공정이 간단하여 생산성을 크게 향상시킨 차량용 배터리 온도센서에 관한 것으로, 상부 중앙에 내측으로 탄성부재(130)가 삽입되는 안착홈(112)이 형성되는 돌기부(111)와, 상단 양측으로 단자(140)의 상단접속부(142)가 노출되도록 형성되는 노출공(113)과, 상기 노출공(113)의 하부로 상기 단자(140)가 장착되도록 형성되는 성형홈부(114)를 포함하는 본체부(110); 일정한 폭을 가지는 띠형태의 FPCB(121)와, 상기 FPCB(121)의 중앙에 SMD 실장되는 서미스터(122)와, 상기 서미스터(122)를 수지로 오버 몰딩한 몰딩부(123)와, 상기 FPCB(121)의 양단에 형성되어 본체부(110) 단자(140)의 상단접속부(142)와 솔더링되는 접속공(126)을 포함하는 센서부(120); 상기 본체부(110)의 안착홈(112)에 삽입 장착되며, 그 상부에 위치하게 되는 센서부(120)로 일정한 탄성력을 제공하는 탄성부재(130); 및 일측으로 메인PCB(210)에 솔더링되는 하단접속부(141)와, 타측으로 상기 본체부(110)의 노출공(113)에 관통 노출되어 센서부(120)의 FPCB와 솔더링되는 상단접속부(142)로 구성되는 단자(140)를 포함한다.

Description

차량용 배터리 온도센서{BATTERY TEMPERATURE SENSOR FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 리튬이온 배터리 셀(Lithium-ion Battery Cell)의 온도를 감지하는 온도센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열원(Cell pouch)에 완전 밀착되는 구조로 열전도성 상승으로 인한 응답속도를 개선시키고, 부품수가 적고 제조 공정이 간단하여 생산성을 크게 향상시킨 차량용 배터리 온도센서에 관한 것이다.
주지한 바와 같이 차량용 배터리 온도센서는 배터리 셀의 온도를 감지하여 배터리관리시스템(BMS: Battery Management System)으로 과충전 및 냉각을 위한 신호를 제공하게 된다.
일반적인 배터리 온도센서는 도 1에서와 같이 센서부(10)에 연결되는 배선(11)과 커넥터(12)를 이용한 메인PCB 연결구조로 부품수가 많고 공정이 복잡하게 되었다.
또한 센서부(10)는 서미스터(thermistor)가 합성수지 케이스에 내부에서 에폭시로 몰딩되는 구조로 되어 있어, 열전도성이 떨어지고 열원에 완전 밀착되지 않아 센서의 응답시간(Response Time)가 상대적으로 느린 문제점이 도출되었다.
공개특허공보 10-2015-0128015, 공개특허공보 10-1998-0006601, 공개실용신안공보20-1999-0024037
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 차량용 리튬이온 배터리 셀에 완전 밀착되는 구조로 열전도성 상승으로 인한 응답속도를 개선시키고, 부품수가 적고 제조 공정이 간단하여 생산성을 크게 향상시킨 차량용 배터리 온도센서를 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상부 중앙에 내측으로 탄성부재가 삽입되는 안착홈이 형성되는 돌기부와, 상단 양측으로 단자의 상단접속부가 노출되도록 형성되는 노출공과, 상기 노출공의 하부로 상기 단자가 장착되도록 형성되는 성형홈부를 포함하는 본체부;
일정한 폭을 가지는 띠형태의 FPCB와, 상기 FPCB의 중앙에 SMD 실장되는 서미스터와, 상기 서미스터를 수지로 오버 몰딩한 몰딩부와, 상기 FPCB의 양단에 형성되어 본체부 단자의 상단접속부와 솔더링되는 접속공을 포함하는 센서부;
상기 본체부의 안착홈에 삽입 장착되며, 그 상부에 위치하게 되는 센서부로 일정한 탄성력을 제공하는 탄성부재; 및
일측으로 메인PCB에 솔더링되는 하단접속부와, 타측으로 상기 본체부의 노출공에 관통 노출되어 센서부의 FPCB와 솔더링되는 상단접속부로 구성되는 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 온도센서.
또한 본 발명에 따르면 상기 센서부의 서미스터가 위치한 FPCB의 반대편에는 열전도성 제1금속패드가 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 상기 탄성부재는 내측으로 상기 센서부의 몰딩부가 위치할 수 있도록 통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명 차량용 배터리 온도센서는 차량용 리튬이온 배터리 셀에 완전 밀착되는 구조로 열전도성 상승으로 인한 응답속도를 빠르게 한 효과를 제공한다.
또한 본 발명 차량용 배터리 온도센서는 부품수가 적고 제조 공정이 간단하여 생산성을 크게 향상시킨 장점을 제공한다.
도 1은 종래의 차량용 배터리 온도센서의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 배터리 온도센서의 사시도,
도 3는 본 발명에 따른 차량용 배터리 온도센서의 분해 사시도,
도 4의 (a)(b)는 본 발명에 따른 센서부의 전면 및 후면 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 배터리 온도센서의 본체부와 센서부의 분해 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 배터리 온도센서의 작동 상태도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 배터리 온도센서의 장착상태를 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 배터리 온도센서의 사시도, 도 3는 본 발명에 따른 차량용 배터리 온도센서의 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명 차량용 배터리 온도센서(100)는,
본체부(110), 센서부(120), 탄성부재(130) 및 단자(140)를 포함한다.
상기 본체부(110)는 상부 중앙에 내측으로 탄성부재(130)가 삽입되는 안착홈(112)이 형성되는 돌기부(111)와, 상단 양측으로 단자(140)의 상단접속부(142)가 노출되도록 형성되는 노출공(113)과, 상기 노출공(113)의 하부로 상기 단자(140)가 장착되도록 형성되는 성형홈부(114)를 포함한다.
상기 단자(140)는 일측으로 도 6에서와 같이 메인PCB(210)에 솔더링되도록 절곡 형성되는 하단접속부(141)와, 타측으로 상기 본체부(110)의 노출공(113)에 관통 노출되어 센서부(120)의 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)(121)와 솔더링되는 상단접속부(142)로 구성된다.
또한 상기 단자(140)는 상기 본체부(110)의 성형홈부(114)를 통해 인서트 사출로 성형되어, 별도의 배선 없이 메인PCB(210)에 접속되어 진다.
상기 센서부(120)는 도 4의 (a)(b)에서와 같이 일정한 폭을 가지는 띠형태의 FPCB(121)와, 상기 FPCB(121)의 중앙에 SMD 실장되는 서미스터(122)와, 상기 서미스터(122)를 수지로 오버 몰딩한 몰딩부(123)와, 상기 서미스터(122)가 위치한 FPCB(121)의 반대편에 부착되는 열전도성 제1금속패드(124)와, 상기 FPCB(121)의 양단에 부착되는 열전도성 제2금속패드(125)와, 상기 FPCB(121)의 양단에 형성되어 본체부(110) 단자(140)의 상단접속부(142)와 솔더링되는 접속공(126)으로 구성된다.
여기서 상기 제1금속패드(124)는 알루미늄재질로 배터리셀 모듈(220)의 온도를 서미스터(122)로 빠르게 전달하는 역할을 수행하게 됩니다.
또한 상기 몰딩부(122)는 진동에 의한 서미스터(122)의 이탈을 방지하고 외부 이물질(수분)이 침투하는 것을 방지하여 준다.
상기 탄성부재(130)는 패드형태로 구성되며, 내측으로 상기 센서부(120)의 몰딩부(122)가 위치할 수 있도록 통공(131)이 형성된다.
또한 상기 탄성부재(130)는 상기 본체부(110)의 안착홈(112)에 삽입 장착되며, 그 상부에 위치하게 되는 센서부(120)로 일정한 탄성력을 제공하게 된다.
이와 같은 구조는 상기 탄성부재(130)가 상기 센서부(120)의 서미스터(122)가 위치한 제1금속패드(124)로 압착 탄성력을 부여하여, 상기 제1금속패드(124)가 도 6에서와 같이 배터리셀 모듈(220)에 더욱 밀착될 수 있는 구조를 제공한다.
따라서 상기 센서부(120)는 에어겝(Air gap)이 최소화되고 열전도성이 향상되어 서미스터(122)의 감도가 향상되는 것이다.
참고적으로 상기 배터리셀 모듈(220)는 도 7에서와 같이 다수개의 배터리셀(221)로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 조립과정과 작용을 이하 설명한다.
먼저, 사출 성형된 본체부(110)의 양측면 성형홈부(114)를 통해 2개의 단자(140)를 인서트 사출 성형한다.
이때 상기 단자(140)의 상단접속부(142)는 본체부(110)의 노출공(113)에 노출되도록 구성되고, 상기 단자(140)의 하단접속부((141)는 본체부(110)의 저면을 기준으로 절곡된 형태를 유지하게 된다.
그리고 상기 센서부(120)의 제작을 위하여, 상기 본체부(110)의 폭과 길이에 대응되는 띠형태의 FPCB(121)를 재단하고, 상기 FPCB(121)의 중앙에 온도센서인 서미스터(122)를 SMD 실장한다.
그런 다음, 상기 서미스터(122) 주위를 열수지(Thermal Resin)로 오버 몰딩하여 몰딩부(123)를 성형하고, 상기 서미스터(122)가 위치한 FPCB(121)의 반대편에 열전도성 제1금속패드(124)를 부착한다.
그리고 상기 FPCB(121)의 양단에도 열전도성 제2금속패드(125)를 부착하고, 상기 FPCB(121)의 양단에 본체부(110) 단자(140)의 상단접속부(142)와 솔더링될 수 있도록 접속공(126)을 천공한다.
이와 같이 본체부(110)와 센서부(120)가 도 5와 같이 제작 완료되면, 상기 센서부(120)의 몰딩부(123)가 탄성부재(130)의 통공(131)에 위치하도록 상기 탄성부재(130)를 FPCB(121)에 부착한다.
그런 다음, 상기 센서부(120)를 상기 탄성부재(130)가 본체부(110)의 안착홈(112)에 삽입되도록 결합함과 동시에 양단의 접속공(126)이 단자(140)의 상단접속부(142)에 끼워지도록 본체부(110)에 장착한다.
이와 같이 상기 센서부(120) 및 탄성부재(130)가 본체부(110)의 상단에 결합되면, 도 1에서와 같이 상기 단자(140)의 상단접속부(142)를 솔더링(143) 하여 상기 센서부(120)의 서미스터(122)가 양 단자(140)(140)와 통전되도록 하여 준다.
이와 같이 온도센서(100)의 조립이 완료되면, 상기 본체부(110) 단자(140)의 하부접속부(141)를 도 6 및 도 7과 같이 메인PCB(210)의 소정부위에 솔더링하여 고정한다.
이때 온도센서(100)는 배터리셀 모듈(220)에 하나씩 설치되며, 상기 배터리셀 모듈(220)의 개수와 위치에 상응되도록 메인PCB(210)의 소정부위에 소정 개수 장착되어진다.
그런 다음, 상기 온도센서(100)의 센서부(120)중, 열전도성 제1금속패드(124)가 탄성부재(130)에 의해 배터리셀 모듈(220)에 완전 밀착될 수 있도록 거리를 조절한 후, 상기 메인PCB(210)를 배터리팩 내부의 미 도시된 구조물을 통해 고정시켜주게 된다.
실제 차량용 배터리팩의 내부에 위치하는 배터리셀 모듈(220)과 메인PCB(210), 그리고 상기 배터리셀(220)과 메인PCB(210) 사이에 압착형태로 장착되는 다수개의 온도센서(100)는 도 7의 구성과 같게 된다.
상기 도 7에서는 단일개의 배터리셀 모듈(220)과 단일개의 온도센서(100)만을 도시한 상태이다.
이상에서와 같이 본 발명 차량용 배터리 온도센서(100)는 차량용 리튬이온 배터리셀(220)에 완전 밀착되는 구조로 열전도성 상승으로 인한 응답속도를 빠르게 한 효과를 제공한다.
또한 본 발명 차량용 배터리 온도센서(100)는 부품수가 적고 제작 공정이 간단하여 생산성을 크게 향상시킨 장점을 제공하게 된다.
100: 온도센서 110: 본체부
111: 돌기부 112: 안착홈
113: 노출공 114: 성형홈부
120: 센서부 121: FPCB
122: 서미스터 123: 몰딩부
124: 제1금속패드 125: 제2금속패드
126: 접속공 130: 탄성부재
131: 통공 140: 단자
141: 하단접속부 142: 상단접속부
210: 메인PCB 220: 배터리셀 모듈

Claims (3)

  1. 상부 중앙에 내측으로 탄성부재(130)가 삽입되는 안착홈(112)이 형성되는 돌기부(111)와, 상단 양측으로 단자(140)의 상단접속부(142)가 노출되도록 형성되는 노출공(113)과, 상기 노출공(113)의 하부로 상기 단자(140)가 장착되도록 형성되는 성형홈부(114)를 포함하는 본체부(110);
    일정한 폭을 가지는 띠형태의 FPCB(121)와, 상기 FPCB(121)의 중앙에 SMD 실장되는 서미스터(122)와, 상기 서미스터(122)를 수지로 오버 몰딩한 몰딩부(123)와, 상기 FPCB(121)의 양단에 형성되어 본체부(110) 단자(140)의 상단접속부(142)와 솔더링되는 접속공(126)을 포함하는 센서부(120);
    상기 본체부(110)의 안착홈(112)에 삽입 장착되며, 그 상부에 위치하게 되는 센서부(120)로 일정한 탄성력을 제공하는 탄성부재(130); 및
    일측으로 메인PCB(210)에 솔더링되는 하단접속부(141)와, 타측으로 상기 본체부(110)의 노출공(113)에 관통 노출되어 센서부(120)의 FPCB와 솔더링되는 상단접속부(142)로 구성되는 단자(140)를 포함하고,
    상기 센서부(120)는 상기 서미스터(122)가 위치한 FPCB(121)의 반대편에 부착되는 열전도성 제1금속패드(124)와, 상기 FPCB(121)의 양단에 부착되는 열전도성 제2금속패드(125)를 더 포함하고,
    상기 탄성부재(130)는 사각형상으로 내측으로 상기 센서부(120)의 몰딩부(122)가 위치할 수 있도록 통공(131)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 온도센서.






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