KR102259495B1 - Apparatus for monitoring off gas emission of battery - Google Patents

Apparatus for monitoring off gas emission of battery Download PDF

Info

Publication number
KR102259495B1
KR102259495B1 KR1020190124136A KR20190124136A KR102259495B1 KR 102259495 B1 KR102259495 B1 KR 102259495B1 KR 1020190124136 A KR1020190124136 A KR 1020190124136A KR 20190124136 A KR20190124136 A KR 20190124136A KR 102259495 B1 KR102259495 B1 KR 102259495B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical fiber
battery
light
battery cell
fiber cable
Prior art date
Application number
KR1020190124136A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210041422A (en
Inventor
박승현
Original Assignee
현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) filed Critical 현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
Priority to KR1020190124136A priority Critical patent/KR102259495B1/en
Publication of KR20210041422A publication Critical patent/KR20210041422A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102259495B1 publication Critical patent/KR102259495B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은, 광섬유 케이블을 이용하여 배터리 셀의 오프 가스를 검출할 수 있는 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치는 사전에 설정된 파장을 갖는 광을 제공하는 광원부, 상기 광원부의 광을 전달하며, 배터리 셀의 벤트 홀(Vent Hole)에 근접하여 배치되는 광섬유 케이블, 상기 광섬유 케이블의 변형에 의해 상기 광섬유 케이블을 통해 전달되는 반사된 해당 파장의 광의 세기에 따라 상기 배터리 셀의 오프 가스 방출 여부를 판단하는 신호 처리부를 포함할 수 있다. The present invention relates to an apparatus for monitoring off-gas emission of a battery capable of detecting off-gas of a battery cell using an optical fiber cable, and the apparatus for monitoring off-gas emission of a battery according to an embodiment of the present invention includes a preset wavelength A light source unit that provides light having a light source unit, a fiber optic cable that transmits the light of the light source unit and is disposed close to a vent hole of a battery cell, and the reflected corresponding transmitted through the optical fiber cable by deformation of the optical fiber cable It may include a signal processing unit that determines whether the off-gas is emitted from the battery cell according to the intensity of the light of the wavelength.

Description

배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치{APPARATUS FOR MONITORING OFF GAS EMISSION OF BATTERY}APPARATUS FOR MONITORING OFF GAS EMISSION OF BATTERY

본 발명은 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an off-gas emission monitoring device of a battery.

최근 들어, 전기 차량 및 전력망 저장 시스템과 같은 적용 예뿐만 아니라, 전기 자전거, 무정전 배터리 시스템 및 납 축전지 대체 배터리와 같은 기타 다중-셀 배터리 적용예의 성장으로 인해, 리튬 이온 배터리와 같은 전기화학적 파워 셀에 대한 수요가 계속해서 증가하고 있다. In recent years, due to the growth of applications such as electric vehicles and grid storage systems, as well as other multi-cell battery applications such as electric bicycles, uninterruptible battery systems and lead acid replacement batteries, electrochemical power cells such as lithium ion batteries have demand for it continues to increase.

이러한 배터리의 배터리 셀에서는 열폭주 전에 오프 가스가 방출되어 안전성을 위해 이를 검출할 필요가 있다.In the battery cells of such a battery, off-gas is emitted before thermal runaway, and it is necessary to detect it for safety.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0005117호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0005117

본 발명의 일 실시예에 따르면, 광섬유 케이블을 이용하여 배터리 셀의 오프 가스를 검출할 수 있는 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, there is provided an off-gas emission monitoring apparatus of a battery capable of detecting off-gas of a battery cell using an optical fiber cable.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치는 사전에 설정된 파장을 갖는 광을 제공하는 광원부, 상기 광원부의 광을 전달하며, 배터리 셀의 벤트 홀(Vent Hole)에 근접하여 배치되는 광섬유 케이블, 상기 광섬유 케이블의 변형에 의해 상기 광섬유 케이블을 통해 전달되는 반사된 해당 파장의 광의 세기에 따라 상기 배터리 셀의 오프 가스 방출 여부를 판단하는 신호 처리부를 포함할 수 있다. In order to solve the problems of the present invention described above, the device for monitoring off-gas emission of a battery according to an embodiment of the present invention is a light source unit providing light having a preset wavelength, and transmits the light of the light source unit, and An optical fiber cable disposed close to a vent hole, a signal processing unit that determines whether off-gas is emitted from the battery cell according to the intensity of the reflected wavelength light transmitted through the optical fiber cable due to the deformation of the optical fiber cable may include.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리의 정확한 오프 가슬 방출 여부 판단이 가능하며, 센서를 통한 빛의 파장 비교를 통하여 모듈 단위 이하의 배터리 이상을 감시하여 유지보수성 및 화재방지의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to accurately determine whether the battery is emitting off gas, and it is possible to increase the reliability of maintainability and fire prevention by monitoring the abnormality of the battery below the module unit through the comparison of the wavelength of light through the sensor. It works.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치의 광섬유 케이블의 개략적인 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치의 광섬유 케이블을 이용하여 배터리의 오프 가스를 검출하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 모니터링 검출 장치의 광섬유 케이블의 배치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치의 활용예를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for monitoring off-gas emission of a battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram of an optical fiber cable of an off-gas emission monitoring device of a battery according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are diagrams for explaining an operation of detecting off-gas of a battery using an optical fiber cable of an apparatus for monitoring off-gas emission of a battery according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are diagrams schematically illustrating the arrangement of an optical fiber cable of an apparatus for detecting off-gas monitoring of a battery according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram schematically illustrating an application example of an off-gas emission monitoring apparatus of a battery according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for monitoring off-gas emission of a battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치(100)는 광원부(110), 광섬유 케이블(120) 및 신호 처리부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an apparatus 100 for monitoring off-gas emission of a battery according to an embodiment of the present invention may include a light source unit 110 , an optical fiber cable 120 , and a signal processing unit 130 .

광원부(110)는 사전에 설정된 파장을 갖는 광을 상기 광섬유 케이블(120)에 입사시킬 수 있다.The light source unit 110 may allow light having a preset wavelength to be incident on the optical fiber cable 120 .

광섬유 케이블(120)은 배터리 셀의 벤트 홀에 근접하여 배치되며, 벤트 홀로부터 방출되는 오프 가스의 온도 또는 압력에 의해 형태가 변형될 수 있을 정도의 근접 거리에 배치될 수 있다. The optical fiber cable 120 is disposed close to the vent hole of the battery cell, and may be disposed so close that its shape can be deformed by the temperature or pressure of the off-gas emitted from the vent hole.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치의 광섬유 케이블의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of an optical fiber cable of an off-gas emission monitoring device of a battery according to an embodiment of the present invention.

도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 광섬유 케이블(120)은 클래딩부(121), 코어부(122) 및 광섬유격자부(123)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 together with FIG. 1 , the optical fiber cable 120 may include a cladding part 121 , a core part 122 , and an optical fiber grid part 123 .

코어부(122)는 광을 전달하는 경로이며, 클래딩부(121)는 코어부(122)를 보호할 수 있다. 광섬유격자부(123)는 코어부(122)의 일부에 형성될 수 있으며, 소정의 피치를 갖는 브라그 격자를 포함할 수 있다. 코어부(122)에 입사된 광 중 사전에 설정된 파장의 광은 광섬유격자부(123)에 의해 반사되어 신호 처리부(130)에 전달될 수 있다.The core part 122 is a path through which light is transmitted, and the cladding part 121 may protect the core part 122 . The optical fiber grating unit 123 may be formed in a part of the core unit 122 and may include a Bragg grating having a predetermined pitch. Among the light incident on the core unit 122 , light having a preset wavelength may be reflected by the optical fiber grating unit 123 and transmitted to the signal processing unit 130 .

광섬유격자부(123)는 복수개(123-1, 123-2) 구비될 수 있고, 복수개의 광섬유격자부(123-1,123-2)는 배터리 셀의 벤트 홀에 인접한 위치에 형성될 수 있다.The optical fiber grating unit 123 may be provided with a plurality of 123-1 and 123-2, and the plurality of optical fiber grating units 123-1 and 123-2 may be formed at a position adjacent to the vent hole of the battery cell.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치의 광섬유 케이블을 이용하여 배터리의 오프 가스를 검출하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 and 4 are diagrams for explaining an operation of detecting off-gas of a battery using an optical fiber cable of an apparatus for monitoring off-gas emission of a battery according to an embodiment of the present invention.

도 1와 함께 도 3을 참조하면, 광섬유 케이블(120)는 배터리 셀의 벤트 홀에 인접하게 배치되어 벤트 홀로부터 방출되는 오프 가스의 온도 또는 압력에 의해 형태가 변형될 수 있다.Referring to FIG. 3 together with FIG. 1 , the optical fiber cable 120 is disposed adjacent to the vent hole of the battery cell and may be deformed in shape by the temperature or pressure of off-gas emitted from the vent hole.

이때, 광섬유 케이블(120)의 코어부(122)에는 광섬유격자부(123)가 구성되어 있고, 광섬유격자부(123)는 복수개가 각 배터리 셀의 벤트 홀에 인접하여 구성되어, 벤트 홀로부터 방출되는 오프 가스의 온도 또는 압력에 의해 광섬유 케이블의 형태가 변형되면, 광섬유격자부(123)의 격자 간격이 가변되어 반사하는 파장의 광이 가변될 수 있다.At this time, the core part 122 of the optical fiber cable 120 is configured with an optical fiber grid part 123 , and a plurality of optical fiber grid parts 123 are configured adjacent to the vent hole of each battery cell, and are emitted from the vent hole. When the shape of the optical fiber cable is deformed by the temperature or pressure of the off-gas, the grating interval of the optical fiber grating unit 123 is changed, so that the light of the reflected wavelength can be varied.

즉, 도 4를 참조하면, 제1 내지 제n 광섬유격자부(123-1,123-2,123-n)는 각각 제1 파장(λ1), 제2 파장(λ2), 제n 파장(λn)의 광을 반사시킬 수 있다. 이때, 해당 배터리 셀의 벤트 홀로부터 오프 가스가 방출되어 광섬유 케이블의 형태가 변형되면 해당 배터리 셀에 대응되는 광섬유격자부의 격자 간격이 가변되어 반사하는 파장의 광이 가변(λ1', λ2', λn')될 수 있다. 상기 격자 간격이 넓어지면 반사하는 파장의 광은 길어질 수 있다.That is, referring to FIG. 4 , the first to nth optical fiber grating units 123-1, 123-2, and 123-n emit light of a first wavelength (λ1), a second wavelength (λ2), and an nth wavelength (λn), respectively. can reflect. At this time, when the off-gas is emitted from the vent hole of the battery cell and the shape of the optical fiber cable is deformed, the lattice spacing of the optical fiber grating unit corresponding to the battery cell is changed so that the reflected light is variable (λ1', λ2', λn). ') can be When the grating interval is increased, the reflected wavelength of light may be increased.

예를 들어, 제1 광섬유격자부(123-1)가 담당하는 배터리 셀의 벤트 홀로부터 오프 가스가 방출되면 제1 광섬유격자부(123-1)가 반사하는 제1 파장(λ1)의 광은 제1'파장(λ1')의 광으로 가변될 수 있다. 즉, 코어부(122)는 인덱스가 변화를 야기시고, 인덱스 변화는 제1광섬유격자부(123-1)의 반사시키는 파장을 제1'파장(λ1')으로 변화시킨다. 따라서, 제1파장의 광이 입력되는 경우, 반사되는 양의 차이가 생기고 신호처리부(130)는 이를 수광하여 해당 배터리 셀의 오프 가스 방출 여부를 확인할 수 있다. 또한 수광되는 광의 세기를 이용하여 해당 배터리 셀의 오프 가스 방출의 정도도 확인할 수 있다.For example, when the off-gas is emitted from the vent hole of the battery cell in charge of the first optical fiber grating unit 123-1, the light of the first wavelength λ1 reflected by the first optical fiber grating unit 123-1 is The light of the first 'wavelength (λ1') may be varied. That is, the core unit 122 causes an index change, and the index change changes the wavelength reflected by the first optical fiber grating unit 123-1 to the first 'wavelength λ1'. Accordingly, when light of the first wavelength is input, a difference in the amount of reflection occurs, and the signal processing unit 130 receives the light to check whether off-gas is emitted from the corresponding battery cell. In addition, the degree of off-gas emission of the corresponding battery cell may also be checked using the intensity of the received light.

마찬가지로, 제2, 제n 광섬유격자부(123-2,123-n)이 반사시키는 제2 파장(λ2)의 광, 제n 파장의 광(λn)은 각각 제2' 파장의 광(λ2'), 제n' 파장의 광(λn')으로 가변될 수 있다.Similarly, the light of the second wavelength (λ2) and the light of the nth wavelength (λn) reflected by the second and nth optical fiber grating units 123-2 and 123-n are the light of the second 'wavelength (λ2'), respectively; It can be changed to light (λn') of the n'th wavelength.

상술한 바와 같이 제1 내지 제n 광섬유격자부(123-1,123-2,123-n)가 반사시키는 광의 파장을 서로 상이할 수 있고, 제1 내지 제n 광섬유격자부(123-1,123-2,123-n)의 격자 간격 등이 서로 상이할 수 있다.As described above, the wavelengths of the light reflected by the first to n-th optical fiber grating units 123-1, 123-2, and 123-n may be different from each other, and the first to n-th optical fiber grating units 123-1, 123-2, and 123-n may be different from each other. may be different from each other, such as lattice spacing.

광섬유격자부(123)의 각 격자는 담당하는 배터리 셀에 따라 각각 서로 상이할 수 있고, 배터리 셀은 복수개 구비될 수 있으며, 모듈 단위로 구비될 수도 있다. 이에 따라, 하나의 광섬유 케이블로 모듈 단위의 배터리 셀의 오프 가스 방출 여부를 모니터링할 수 있다.Each grating of the optical fiber grating unit 123 may be different from each other according to a battery cell in charge, and a plurality of battery cells may be provided, or may be provided in units of modules. Accordingly, it is possible to monitor whether off-gas emission of the battery cell of the module unit is performed using one optical fiber cable.

다시 도 1을 참조하면, 신호 처리부(130)는 해당 파장의 반사된 광의 세기에 따라 해당 배터리 셀의 오프 가스 방출 여부를 확인할 수 있고, 더하여 오프 가스 방출 정도를 확인할 수 있다. 또한, 신호 처리부(130)는 해당 파장의 반사된 광의 세기가 기준 이하이고, 해당 파장이 가변된 파장의 반사된 광의 세기가 기준 이상이면 해당 배터리 셀의 오프 가스 방출로 판단할 수도 있다.Referring back to FIG. 1 , the signal processing unit 130 may check whether off-gas is emitted from the corresponding battery cell according to the intensity of the reflected light of the corresponding wavelength, and also the degree of off-gas emission. In addition, the signal processing unit 130 may determine that the off-gas emission of the corresponding battery cell is when the intensity of the reflected light of the corresponding wavelength is less than or equal to the reference and the intensity of the reflected light of the wavelength of which the corresponding wavelength is varied is greater than or equal to the reference.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치의 광섬유 케이블의 배치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.5A and 5B are diagrams schematically illustrating the arrangement of an optical fiber cable of an apparatus for monitoring off-gas emission of a battery according to an embodiment of the present invention.

광섬유 격자부의 격자가 수축, 팽창해(외부 압력에 의한 변형) 격자 사이의 거리가 변형이 되면 기존 격자의 반사되는 파장 대비 수축, 팽창에 따른 차이가 발생할 수 있다.When the distance between the gratings is deformed as the grating of the fiber optic grating contracts and expands (deformed by external pressure), a difference may occur due to contraction and expansion compared to the reflected wavelength of the existing grating.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 배터리 셀의 벤트 홀의 변형률 감시를 위해 전극을 따라 광섬유를 부착해 고정시킬 수 있다. 벤트 상황에서 오프 가스의 압력에 의해 벤트 홀이 변형되고 배터리 셀과 맞닿아있는 전극이 변형되는 순으로 이어지면, 전극에 부착된 광섬유케이블의 격자 변화를 야기시켜 오프 가스 방출을 모니터링할 수 있다. Referring to FIGS. 5A and 5B , an optical fiber may be attached and fixed along the electrode to monitor the strain rate of the vent hole of the battery cell. When the vent hole is deformed by the pressure of the off-gas in the venting situation and the electrode in contact with the battery cell is deformed in the order, the lattice change of the optical fiber cable attached to the electrode is caused to monitor the off-gas emission.

배터리 셀과 전극 사이에 광섬유 케이블을 위치시키고, 전극에 광섬유 케이블을 부착시켜, 배터리 셀의 벤트 홀 개방시 오프 가스와 광섬유 케이블의 직접적인 접촉으로 온도를 측정할 수 있다. 또한 벤트 홀 개방으로 배터리 셀에 접촉하고 있는 전극의 변형이 유발되어 전극의 변형과 동시에 광섬유 케이블을 통해 변형률을 측정할 수도 있다.By placing a fiber optic cable between the battery cell and the electrode, and attaching the fiber optic cable to the electrode, the temperature can be measured by direct contact between the off-gas and the fiber optic cable when the vent hole of the battery cell is opened. In addition, the deformation of the electrode in contact with the battery cell is induced by the opening of the vent hole, so that the deformation of the electrode and the strain can be measured through the optical fiber cable at the same time.

예를 들어, 원통형 배터리 셀의 경우 (+) 양극 부분에 5㎜ 정도의 튀어나온 부분이 있어 이 공간을 사용하여, 광섬유 케이블을 부착할 수 있다. 즉, 광섬유 케이블의 직경은 ㎛ 부터 ㎜까지의 단위를 가지므로 배터리 셀과 전극 사이에서 전극에 부착이 가능할 수 있다. 다만 배터리 셀을 패키징하는 방식에 따라 배터리 셀의 위치 변화가 있으므로 광섬유 케이블의 위치가 변경될 수 있다. 또한 배터리 셀이 모듈 단위로 패키징이 이루어진 뒤에는 분해가 어려울 수 있으므로 배터리 셀을 모듈 단위로 패키징하는 과정에서 광섬유 케이블 부착이 이루어져야 한다. 배터리 셀의 종류에 따라(원통형 또는 각형) 광섬유 케이블이 부착되는 전극의 위치 또는 경로는 변경될 수 있다.For example, in the case of a cylindrical battery cell, there is a protruding part of about 5 mm on the positive (+) positive part, so you can use this space to attach a fiber optic cable. That is, since the diameter of the optical fiber cable has a unit ranging from μm to mm, it can be attached to the electrode between the battery cell and the electrode. However, since the location of the battery cell is changed according to the method of packaging the battery cell, the location of the optical fiber cable may be changed. In addition, since it may be difficult to disassemble after a battery cell is packaged in a module unit, an optical fiber cable must be attached in the process of packaging the battery cell in a module unit. Depending on the type of battery cell (cylindrical or prismatic), the position or path of the electrode to which the optical fiber cable is attached may be changed.

온도와 변형률을 각각 측정하기 위해서 광섬유 케이블을 이중화할 수도 있다.It is also possible to duplicate fiber optic cables to measure temperature and strain separately.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치의 활용예를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 6 is a configuration diagram schematically illustrating an application example of an off-gas emission monitoring apparatus of a battery according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 광섬유 케이블(220)은 모든 배터리 셀의 벤트 홀을 지나도록 위치할 수 있고, 또한, 배터리 랙(A, B) 간에도 연속적으로 광섬유 케이블이 사용되도록 경로를 연속해서 형성할 수 있다. 광원부(210) 및 신호 처리부(230)는 상기의 설명과 동일하므로 생략하도록 한다.Referring to FIG. 6 , the optical fiber cable 220 may be positioned to pass through the vent holes of all battery cells, and a path may be continuously formed so that the optical fiber cable is used continuously between the battery racks (A, B). have. Since the light source unit 210 and the signal processing unit 230 are the same as described above, they will be omitted.

본 발명에 따르면, 배터리의 정확한 오프 가스 방출 여부 판단이 가능하며, 센서를 통한 빛의 파장 비교를 통하여 모듈 단위 이하의 배터리 이상을 감시하여 유지보수성 및 화재방지의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to accurately determine whether the battery emits off-gas or not, and through the comparison of the wavelength of light through the sensor, it is possible to monitor the abnormality of the battery below the module unit, thereby increasing the reliability of maintainability and fire prevention.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the claims described below, and the configuration of the present invention may vary within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily recognize that the present invention can be changed and modified.

100, 200: 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치
110, 210: 광원부
120, 220: 광섬유 케이블
121: 클래딩부
122: 코어부
123: 광섬유 격자부
123-1, 123-2, 123-n: 제1 내지 제n 광섬유 격자부
130, 230: 신호 처리부
100, 200: off-gas emission monitoring device of the battery
110, 210: light source unit
120, 220: fiber optic cable
121: cladding unit
122: core part
123: optical fiber grating unit
123-1, 123-2, 123-n: first to n-th optical fiber grating units
130, 230: signal processing unit

Claims (9)

사전에 설정된 파장을 갖는 광을 제공하는 광원부;
상기 광원부의 광을 전달하며, 배터리 셀의 벤트 홀(Vent Hole)에 근접하여 배치되는 광섬유 케이블; 및
상기 광섬유 케이블의 변형에 의해 상기 광섬유 케이블을 통해 전달되는 반사된 해당 파장의 광의 세기에 따라 상기 배터리 셀의 오프 가스 방출 여부를 판단하는 신호 처리부를 포함하고,
상기 광섬유 케이블은 상기 배터리 셀의 전극에 부착되며,
상기 신호 처리부는 상기 배터리 셀의 벤트 홀 개방시 상기 광섬유 케이블과 상기 오프 가스의 직접 접촉에 따라 상기 오프 가스의 온도를 측정하는 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치.
a light source unit providing light having a preset wavelength;
an optical fiber cable that transmits the light from the light source and is disposed adjacent to a vent hole of a battery cell; and
And a signal processing unit for determining whether the off-gas emission of the battery cell according to the intensity of the light of the reflected wavelength transmitted through the optical fiber cable by the deformation of the optical fiber cable,
The fiber optic cable is attached to the electrode of the battery cell,
The signal processor is configured to measure the temperature of the off-gas according to the direct contact between the optical fiber cable and the off-gas when the vent hole of the battery cell is opened.
 제1항에 있어서,
상기 광섬유 케이블은
광이 전달되는 코어부;
상기 코어부를 보호하는 클래딩부; 및
상기 코어부에 형성되어 사전에 설정된 파장의 광을 반사하는 적어도 하나의 광섬유격자부
를 포함하는 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치.
According to claim 1,
The fiber optic cable is
a core part through which light is transmitted;
a cladding portion protecting the core portion; and
At least one optical fiber grating part formed in the core part and reflecting light of a preset wavelength
An off-gas emission monitoring device of the battery comprising a.
 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광섬유 격자부는 상기 광섬유 케이블의 코어부 중 상기 배터리 셀의 벤트 홀에 대응되는 위치에 형성되는 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치.
3. The method of claim 2,
The at least one optical fiber grating part is formed in a position corresponding to the vent hole of the battery cell among the core part of the optical fiber cable.
 제2항에 있어서,
상기 신호처리부는 복수의 배터리 셀 각각의 오프 가스 방출 여부를 판단하고,
상기 광섬유 케이블은 상기 복수의 배터리 셀 각각의 벤트 홀에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 광섬유 격자부를 포함하는 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치.
3. The method of claim 2,
The signal processing unit determines whether off-gas is emitted from each of the plurality of battery cells,
The optical fiber cable includes a plurality of optical fiber gratings formed at positions corresponding to the vent holes of each of the plurality of battery cells.
 제4항에 있어서,
상기 복수의 광섬유 격자부 각각은 반사시키는 광의 파장이 서로 상이한 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치.
5. The method of claim 4,
Off-gas emission monitoring device of the battery, each of the plurality of optical fiber gratings having different wavelengths of light reflected from each other.
 제2항에 있어서,
상기 신호처리부는 복수의 배터리 셀을 각각 갖는 복수의 배터리 모듈의 각 배터리 셀의 오프 가스 방출 여부를 판단하고,
상기 광섬유 케이블은 상기 복수의 배터리 모듈의 각 배터리 셀 각각의 벤트 홀에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 광섬유격자부를 포함하는 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치.
3. The method of claim 2,
The signal processing unit determines whether off-gas is emitted from each battery cell of a plurality of battery modules each having a plurality of battery cells,
The optical fiber cable is a battery off-gas emission monitoring device including a plurality of optical fiber gratings formed at positions corresponding to the vent holes of each battery cell of the plurality of battery modules.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 오프 가스 방출 모니터링 장치는 하나의 광섬유 케이블을 포함하는 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치.
According to claim 1,
The off-gas emission monitoring device is an off-gas emission monitoring device of a battery including one optical fiber cable.
 제1항에 있어서,
상기 신호 처리부는 상기 광섬유 케이블을 통해 전달되는 해당 파장의 반사된 광의 세기에 따라 상기 배터리 셀의 오프 가스 방출 정도를 판단하는 배터리의 오프 가스 방출 모니터링 장치.
According to claim 1,
The off-gas emission monitoring device of the battery, wherein the signal processing unit determines the degree of off-gas emission of the battery cell according to the intensity of the reflected light of the corresponding wavelength transmitted through the optical fiber cable.
KR1020190124136A 2019-10-07 2019-10-07 Apparatus for monitoring off gas emission of battery KR102259495B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190124136A KR102259495B1 (en) 2019-10-07 2019-10-07 Apparatus for monitoring off gas emission of battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190124136A KR102259495B1 (en) 2019-10-07 2019-10-07 Apparatus for monitoring off gas emission of battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210041422A KR20210041422A (en) 2021-04-15
KR102259495B1 true KR102259495B1 (en) 2021-06-03

Family

ID=75440858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190124136A KR102259495B1 (en) 2019-10-07 2019-10-07 Apparatus for monitoring off gas emission of battery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102259495B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102469417B1 (en) * 2022-06-23 2022-11-22 주식회사 티팩토리 System and method for early detecting abnormality sing of ESS thermal runaway occurs

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009059582A (en) * 2007-08-31 2009-03-19 Toyota Motor Corp Pressure detecting device of secondary battery

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10396416B2 (en) 2014-05-21 2019-08-27 Thermal Ceramics, Inc. Passive insulation materials

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009059582A (en) * 2007-08-31 2009-03-19 Toyota Motor Corp Pressure detecting device of secondary battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102469417B1 (en) * 2022-06-23 2022-11-22 주식회사 티팩토리 System and method for early detecting abnormality sing of ESS thermal runaway occurs

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210041422A (en) 2021-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10923777B2 (en) Damage detection and warning system of a battery pack
US10439255B2 (en) Optical monitoring of battery health
US10283821B2 (en) Battery and method for operating same
US9677916B2 (en) Energy system monitoring
US10211489B2 (en) Integral light sources and detectors for an optical sensor to detect battery faults
KR102259495B1 (en) Apparatus for monitoring off gas emission of battery
US10177421B2 (en) Battery cell structure with limited cell penetrations
US9570781B2 (en) Optical waveguide methods for detecting internal faults in operating batteries
CN113008127B (en) Monitoring method of liquid cooling charging cable, liquid cooling charging cable and charging station
CN115876255B (en) Hydrogen and temperature composite monitoring method and device for battery energy storage power station
US20220328891A1 (en) Monitoring and protection system and energy storage device
EP2604991A1 (en) Liquid detector and liquid identifying system
CN113396080A (en) Accumulator with monitoring device
CN110794378A (en) Lidar device for detecting an object
KR101474068B1 (en) The nuclear power plant monitering system for environment using the fiber bragg grating
US20170082811A1 (en) Fiber Coupling Module
CN116559665A (en) Battery safety monitoring system, method and power supply system
US11276891B2 (en) Lithium ion battery protection system
CN115218934A (en) Optical fiber-based sensing film
JP2019029509A (en) Laser device
CN209858099U (en) Fiber bragg grating temperature measurement system for storage shelf
EP4421478A1 (en) System, method, and computer program product for utilizing a fiber bragg grating to detect a gas indicating the onset of thermal runaway
KR20240036836A (en) Abnormal temperature detecting system for battery cell
CN109870113B (en) Battery deformation detection device and use method
CN221882830U (en) Bragg grating optical fiber temperature measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right