KR102242968B1 - 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템은, 온도 변화 감지를 위한 온도 센서로서의 소정 패턴의 전극이 배터리에 대응하도록 배터리의 어느 일 면에 형성되어 있으며, 배터리의 외부 표면 또는 배터리의 내부에 설치되어, 상기 전극에 의해 배터리의 온도 변화를 감지하는 온도 센서 시트; 온도 센서 시트의 전극에 의해 감지된 온도 변화에 따른 저항 변화를 감지하고, 저항 변화에 따른 전류값 또는 전압값 변화 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하는 ADC 모듈; ADC 모듈로부터 디지털 신호를 입력받아 기설정된 기준신호와 비교하고, 대응하는 결과를 출력하는 제어부; 및 제어부에 의해 출력된 신호를 입력받아 화면에 표시하는 디스플레이 장치를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 배터리의 온도 감지용 전극이 형성되어 있는 시트를 배터리의 외부 표면 또는 내부에 설치함으로써, 배터리의 온도 변화를 정밀하게 감지하고, 온도 변화 또는 내/외부의 충격/응력에 의한 온도 센서 시트의 물리적인 변형을 감지하기 위한 스트레인 센서가 더 형성됨으로써, 배터리의 물리적인 변형도 감지하여 배터리의 이상징후 또는 열화를 사전에 모니터링할 수 있는 장점이 있다.

Description

배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템{System for monitoring abnormal symptom or deterioration of battery}
본 발명은 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 온도 감지 수단이 형성되어 있는 시트를 배터리에 설치함으로써, 배터리의 온도 변화를 정밀하게 감지하여 배터리의 이상징후 또는 열화를 모니터링할 수 있는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 관한 것이다.
최근에, 휴대폰(스마트폰), 노트북 PC, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고 있다. 또한, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있으며, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
배터리의 열전달 특성에 관한 연구 및 그 결과에 의하면, 배터리의 표면 온도는 균일한 분포를 보이지는 않는다. 배터리에 이물질이 섞이거나 배터리의 접힘에 의한 부분적인 이상 동작이 발생할 시, 배터리에서는 불균일한 발열 현상이 일어나는데, 이는 배터리의 기능에 좋지 않은 영향을 미치거나 심할 경우 배터리의 폭발 사고를 초래할 수도 있다. 따라서 배터리에서 불균일한 발열 현상이 일어날 경우 이를 모니터링할 필요가 있다. 또한, 배터리의 다른 부분에 비해 온도가 비정상적으로 높거나 낮은 부분이 발생하는 경우도 있는데, 이 또한 모니터링할 필요가 있다. 그러나 현재 사용되고 있는 모니터링 방식(즉, 배터리의 팩 단위 혹은 몇 개의 셀당 한 개의 온도 센서를 이용하여 모니터링하는 방식)으로는 이를 모니터링하기 어려운 문제가 있다.
한편, 한국 공개특허공보 제10-2012-0117470호(특허문헌 1)에는 "배터리 모듈의 온도 감지장치 및 배터리 팩 관리장치와 방법"이 개시되어 있는 바, 이에 따른 배터리 모듈의 온도 감지장치는, 복수 개 이차 전지를 포함하는 배터리 모듈의 온도 감지를 위한 장치로서, 상기 복수 개 이차전지 사이에 형성된 이격 공간에 삽입되는 복수 개의 열전도성 재질의 접촉 플레이트; 상기 복수 개의 접촉 플레이트와 연결되어 상기 접촉 플레이트를 지지하는 열전도성 재질의 지지 플레이트; 및 상기 지지 플레이트와 연결되며 상기 접촉 플레이트가 삽입된 복수 개 이차전지에 해당하는 배터리 모듈의 온도 상태 측정을 위한 영상 장치의 촬영 대상이 되는 패널을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특허문헌 1의 경우, 복수 개 이차전지의 온도 분포 또는 열적 상태를 실질적으로 반영할 수 있고, 집합된 배터리 모듈들에서 각 배터리 모듈에 대한 독립적인 온도 분포를 모니터링할 수 있는 장점이 있기는 하나, 하나의 배터리 모듈을 구성하는 복수의 이차전지 중 정확히 어느 이차전지에서 발열이 있는 것인지 알기 어려운 단점이 있다. 또한, 배터리 모듈의 온도 감지장치의 구성이 어느 정도의 공간을 필요로 하는 기계적인 구조로 되어 있어, 그 구조적인 제한으로 인해 휴대용 기기(예컨대, 스마트폰, 노트북 PC, 태블릿 PC 등)의 배터리에는 적용하기 어려운 문제가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2012-0117470호(2012.10.24. 공개)
본 발명은 상기와 같은 사항을 종합적으로 감안하여 창출된 것으로서, 온도 감지 수단이 형성되어 있는 시트를 배터리에 설치함으로써, 배터리의 온도 변화를 정밀하게 감지하여 배터리의 이상징후 또는 열화를 모니터링할 수 있는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템은,
온도 변화 감지를 위한 온도 센서로서의 소정 패턴의 전극이 배터리에 대응하도록 배터리의 어느 일 면에 형성되어 있으며, 배터리의 외부 표면 또는 내부에 설치되어, 상기 전극에 의해 배터리의 온도 변화를 감지하는 온도 센서 시트(sheet);
상기 온도 센서 시트의 전극에 의해 감지된 온도 변화에 따른 저항 변화를 감지하고, 저항 변화에 따른 전류값 또는 전압값 변화 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 모듈;
상기 ADC 모듈로부터 디지털 신호를 입력받아 기설정된 기준신호와 비교하고, 대응하는 결과를 출력하는 제어부; 및
상기 제어부에 의해 출력된 신호를 입력받아 화면에 표시하는 디스플레이 장치를 포함하고,
상기 온도 센서 시트가 파우치형 배터리에 적용될 경우, 파우치 필름 내외부 어느 한 부분에 온도 센서 시트 층(센서 증착 필름)을 형성함으로써 파우치와 온도 센서 시트를 일체화하여 파우치형 배터리의 온도 변화를 감지하여 배터리의 이상징후 또는 열화를 사전에 모니터링하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 온도 센서 시트에 형성되어 있는 전극은 M×N 배열 구조의 다수의 단위 전극으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 M×N 배열 구조의 다수의 단위 전극에는 각각 서로 다른 좌표값이 부여될 수 있다.
또한, 상기 온도 센서 시트에 형성되어 있는 전극은 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 니켈-철(Ni-Fe) 등의 금속 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 온도 센서 시트에 형성되어 있는 전극의 형상은 구형파(矩形波) 형태, 나선(spiral) 형태, 일자(직사각형 막대) 형태 등으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 소정 패턴의 전극이 형성되어 있는 온도 센서 시트에는 온도 변화 또는 내/외부의 충격/응력에 의한 온도 센서 시트의 물리적인 변형을 감지하기 위한 스트레인 센서(strain sensor)가 더 형성될 수 있다.
이때, 상기 스트레인 센서는 상기 온도 센서 시트의 가로 방향, 세로 방향, 소정의 경사 각도 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 형성될 수 있다.
이때, 또한 상기 스트레인 센서의 내부에는 물리적인 변형을 감지하기 위한 전극이 형성되어 있으며, 이 전극은 크롬계, 구리계, 니켈계 합금 재질 중 적어도 어느 하나의 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 스트레인 센서는 상기 온도 센서 시트와는 별도로 배터리 표면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 ADC 모듈은 온도 변화에 따른 저항 변화를 감지함에 있어서, 멀티-wire 방식을 이용하여 저항 변화를 감지할 수 있다.
또한, 상기 ADC 모듈과 제어부는 하나의 PCB로 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 배터리의 온도 감지용 전극이 형성되어 있는 시트를 배터리의 외부 표면 또는 내부에 설치함으로써, 배터리의 온도 변화를 정밀하게 감지하여 배터리의 이상징후 또는 열화를 사전에 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
또한, 온도 변화 또는 내/외부의 충격/응력에 의한 온도 센서 시트의 물리적인 변형을 감지하기 위한 스트레인 센서(strain sensor)가 더 형성됨으로써, 배터리의 온도 변화는 물론 배터리의 물리적인 변형도 사전에 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 있어서, 온도 센서 시트가 각형 배터리에 적용된 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템의 온도 센서 시트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 있어서, 온도 센서 시트가 파우치형 배터리에 적용된 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에서, 온도 센서 시트에 형성되어 있는 전극이 M×N의 배열 구조로 구성된 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에서, 온도 센서 시트에 형성되어 있는 전극의 다양한 형상을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템의 ADC 모듈에 의한 저항 변화 감지에 있어서, 2-wire 방식을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템의 ADC 모듈에 의한 저항 변화 감지에 있어서, 3-wire 방식을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1의 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템의 ADC 모듈에 의한 저항 변화 감지에 있어서, 4-wire 방식을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 채용되는 스트레인 센서의 구조 및 동작 원리를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 있어서, 온도 센서 시트에 스트레인 센서가 일방향으로 형성된 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 있어서, 온도 센서 시트에 스트레인 센서가 다방향으로 형성된 예를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
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 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 있어서, 온도 센서 시트가 각형 배터리에 적용된 예를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템의 온도 센서 시트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템(100)은 온도 센서 시트(110), ADC(Analog-to-Digital Converter) 모듈(120), 제어부(130), 디스플레이 장치(140)를 포함하여 구성된다.
온도 센서 시트(110)는 온도 변화 감지를 위한 온도 센서로서의 소정 패턴의 전극(110p)이 배터리에 대응하도록 배터리의 어느 일 면에 형성되어 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 각형 배터리(90)에 적용된 경우, 배터리(90)의 외부 표면에 설치되어, 상기 전극(110p)에 의해 배터리의 온도 변화를 감지한다. 여기서, 이와 같은 온도 센서 시트(110)에 형성되어 있는 전극(110p)은 도 2에 도시된 바와 같이, M×N 배열 구조의 다수의 단위 전극(110u)으로 구성될 수 있다. 도 2의 예시에서는 8×8의 배열 구조를 보여주고 있다. 이때, 상기 M×N 배열의 다수의 단위 전극(110u)에는 각각 서로 다른 좌표값이 부여될 수 있다. 예를 들면, 2행 7열에 위치하는 단위 셀의 경우 (2,7)과 같은 좌표값이 부여될 수 있다.
또한, 상기 온도 센서 시트(110)에 형성되어 있는 전극(110p)은 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 니켈-철(Ni-Fe) 등의 금속 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 온도 센서 시트(110)에 형성되어 있는 전극(110p)의 형상은 도 5의 (A)와 같이, 구형파(矩形波) 형태, (B)와 같이 나선(spiral) 형태, (C)와 같이 일자(직사각형 막대) 형태 등으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 소정 패턴의 전극이 형성되어 있는 온도 센서 시트(110)에는 온도 변화 또는 내/외부의 충격/응력에 의한 온도 센서 시트(110)의 물리적인 변형을 감지하기 위한 스트레인 센서(strain sensor)(910)(도 10 및 도 11 참조)가 더 형성될 수 있다.
이때, 상기 스트레인 센서(910)는 상기 온도 센서 시트(110)의 가로 방향, 세로 방향, 소정의 경사 각도 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 형성될 수 있다.
이때, 또한 상기 스트레인 센서(910)의 내부에는 물리적인 변형을 감지하기 위한 전극(910p)이 형성되어 있으며, 이 전극(910p)은 크롬계, 구리계, 니켈계 합금 재질 중 적어도 어느 하나의 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 스트레인 센서(910)는 온도 센서 시트(110)와는 별도로 배터리 표면에 배치될 수 있다.
여기서, 이상과 같은 스트레인 센서(910)와 관련해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
ADC 모듈(120)은 상기 온도 센서 시트(110)에 의해 감지된 온도 변화에 따른 저항 변화를 감지하고, 저항 변화에 따른 전류값 또는 전압값 변화 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환한다. 이와 같은 ADC 모듈(120)은 온도 변화에 따른 저항 변화를 감지함에 있어서, 멀티-wire 방식을 이용하여 저항 변화를 감지할 수 있다. 예를 들면, 도 6과 같은 2-wire 방식, 도 7과 같은 3-wire 방식, 그리고 도 8과 같은 4-wire 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여 저항 변화를 감지할 수 있다.
제어부(130)는 상기 ADC 모듈(120)로부터 디지털 신호를 입력받아 기설정된 기준신호와 비교하고, 대응하는 결과를 출력한다. 이와 같은 제어부(130)로는 MCU (Micro Controller Unit)가 사용될 수 있다. 여기서, 또한 상기 ADC 모듈(120)과 제어부(130)는 하나의 PCB로 구성될 수 있다.
디스플레이 장치(140)는 상기 제어부(130)에 의해 출력된 신호를 입력받아 화면에 표시한다. 이와 같은 디스플레이 장치(140)로는 일반적인 데스크 탑 PC를 비롯하여 노트북 PC, 태블릿 PC, 스마트폰, LCD 보드 등이 사용될 수 있다. 도 2에서 참조 부호 110c는 단자 접속부를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 있어서, 온도 센서 시트가 파우치형 배터리에 적용된 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 이는 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 및 열화 모니터링을 위한 시스템(100)에 있어서, 온도 센서 시트(110)가 파우치형 배터리(95)에 적용된 경우로서, 파우치 필름 내외부 어느 한 부분에 온도 센서 시트(110) 층(센서 증착 필름)을 형성함으로써 파우치와 온도 센서 시트를 일체화하여 파우치형 배터리(95)의 온도 변화를 감지하여 배터리의 이상징후 또는 열화를 사전에 모니터링 할 수 있게 된다. 도 3에서 참조 부호 110c는 온도 센서 시트(110) 층으로부터의 감지신호 출력을 위한 단자 접속부를 나타낸다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템(100)은 전술한 바와 같이, 배터리의 외부 표면 또는 배터리의 내부에 온도 센서 역할을 하는 전극이 형성되어 있는 시트(110)를 설치함으로써, 도 4의 하단 그래프로 나타낸 바와 같이 배터리의 온도 변화를 정밀하게 감지할 수 있으며, 이에 따라 배터리의 이상징후 또는 열화를 사전에 모니터링할 수 있게 된다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 채용되는 스트레인 센서의 구조 및 동작 원리를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 이는 스트레인 센서(910)의 구조 및 동작 원리를 보여주는 것으로서, 도 9의 (A)와 같이 어떤 표면에 스트레인 센서 전극(910p)이 형성된 상태에서, (B) 및 (C)와 같이 그 표면이 변형되면 그 표면에 형성된 스트레인 센서 전극(910p) 모양이 함께 변형되고, 이는 스트레인 센서 전극(910p)의 저항값 변화를 초래하게 된다. 스트레인 센서(910)는 이와 같은 전극의 저항 변화를 읽음으로써 표면의 변형 정도를 계측하게 된다. 배터리의 경우 충방전시에 배터리 내부에 가스가 발생하고, 따라서 배터리의 외부(파우치)가 부푸는 현상(스웰링 현상)이 발생한다. 또한, 파우치는 일정량의 가스가 배터리 셀 내부에 발생하면 배터리 셀 내부의 가스를 방출하여 준다. 배터리의 장기간의 사용으로 인해 배터리 셀의 수명에 문제가 생기거나, 배터리 셀 내부에서 불량이 발생할 경우 스웰링 현상이 더 가속화된다. 본 발명의 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에서는 이러한 스웰링 현상의 정도와 발생 주기를 모니터링함으로써, 배터리의 교체 및 점검 시기를 확인할 수 있게 된다. 도 9에서 참조번호 910t는 저항값 변화 측정용 단자를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 있어서, 온도 센서 시트에 스트레인 센서가 일방향으로 형성된 예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 이는 온도 센서(온도 감지용 전극(110p))와 스트레인 센서(910)를 동일 필름(예컨대, 온도 센서 시트(110))에 함께 형성한 경우를 보여주는 것으로서, 이와 같이 온도 센서와 스트레인 센서를 동일 필름에 함께 형성하면 필름의 온도 변화와 물리적인 변형(예를 들면, 필름의 가로 방향 또는 세로 방향에 대한 변형)을 함께 모니터링할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템에 있어서, 온도 센서 시트에 스트레인 센서가 다방향으로 형성된 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 이는 온도 센서(온도 감지용 전극(110p))와 스트레인 센서(910))를 동일 필름(예컨대, 온도 센서 시트(110))에 함께 형성한 다른 경우를 보여주는 것으로서, 도시된 바와 같이, 스트레인 센서(910)를 필름의 다중 방향(가로 방향, 세로 방향 및 소정 경사 각도 방향)으로 형성함으로써, 필름의 온도 변화와 함께 필름의 가로 방향, 세로 방향 및 소정 경사 각도 방향에 대한 변형을 모니터링할 수 있게 된다. 이때, 스트레인 센서의 변형에 대한 모니터링을 좀 더 세밀하게 해야 할 경우, 별도의 필름에 스트레인 센서만을 사용하여 별도의 시트를 구성할 수도 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템은 배터리의 온도 감지용 전극이 형성되어 있는 시트를 배터리의 외부 표면 또는 내부에 설치하되, 온도 감지용 전극은 M×N의 다수의 단위 전극의 배열 구조로 구성되고, M×N 배열의 다수의 단위 전극에는 각각 좌표값이 부여됨으로써, 배터리의 온도 변화를 정밀하게 감지하여 배터리의 이상징후 또는 열화를 사전에 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
또한, 온도 변화 또는 내/외부의 충격/응력에 의한 온도 센서 시트의 물리적인 변형을 감지하기 위한 스트레인 센서가 더 형성됨으로써, 배터리의 온도 변화는 물론 배터리의 물리적인 변형도 사전에 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: (본 발명)배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템
110: 온도 센서 시트 110c: 단자 접속부
110p: 소정 패턴의 전극 110u: 단위 전극
120: ADC 모듈 130: 제어부
140: 디스플레이 장치 910: 스트레인 센서
910p: 스트레인 센서 전극 910t: 저항값 변화 측정용 단자

Claims (11)

  1. 온도 변화 감지를 위한 온도 센서로서의 소정 패턴의 전극이 배터리에 대응하도록 배터리의 어느 일 면에 형성되어 있으며, 배터리의 외부 표면 또는 내부에 설치되어, 상기 전극에 의해 배터리의 온도 변화를 감지하는 온도 센서 시트(sheet);
    상기 온도 센서 시트의 전극에 의해 감지된 온도 변화에 따른 저항 변화를 감지하고, 저항 변화에 따른 전류값 또는 전압값 변화 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 모듈;
    상기 ADC 모듈로부터 디지털 신호를 입력받아 기설정된 기준신호와 비교하고, 대응하는 결과를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어부에 의해 출력된 신호를 입력받아 화면에 표시하는 디스플레이 장치를 포함하고,
    상기 온도 센서 시트가 파우치형 배터리에 적용될 경우, 파우치 필름 내외부 어느 한 부분에 온도 센서 시트 층(센서 증착 필름)을 형성함으로써 파우치와 온도 센서 시트를 일체화하여 파우치형 배터리의 온도 변화를 감지하여 배터리의 이상징후 또는 열화를 사전에 모니터링하는 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서 시트에 형성되어 있는 전극은 M×N 배열 구조의 다수의 단위 전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 M×N 배열 구조의 다수의 단위 전극에는 각각 서로 다른 좌표값이 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서 시트에 형성되어 있는 전극은 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 니켈-철(Ni-Fe) 중 어느 하나의 금속 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서 시트에 형성되어 있는 전극의 형상은 구형파(矩形波) 형태, 나선(spiral) 형태, 일자(직사각형 막대) 형태 중 어느 하나의 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소정 패턴의 전극이 형성되어 있는 온도 센서 시트에는 온도 변화 또는 내/외부의 충격/응력에 의한 온도 센서 시트의 물리적인 변형을 감지하기 위한 스트레인 센서(strain sensor)가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스트레인 센서는 상기 온도 센서 시트의 가로 방향, 세로 방향, 소정의 경사 각도 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스트레인 센서의 내부에는 물리적인 변형을 감지하기 위한 전극이 형성되어 있으며, 상기 전극은 크롬계, 구리계, 니켈계 합금 재질 중 적어도 어느 하나의 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 스트레인 센서는 상기 온도 센서 시트와는 별도로 배터리 표면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 ADC 모듈은 온도 변화에 따른 저항 변화를 감지함에 있어서, 멀티-wire 방식을 이용하여 저항 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 ADC 모듈과 제어부는 하나의 PCB로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리의 이상징후 또는 열화 모니터링을 위한 시스템.
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