KR102261447B1 - 배터리의 임피던스 측정장치 - Google Patents

배터리의 임피던스 측정장치 Download PDF

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최경린
홍성준
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홍영진
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주식회사 민테크
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Abstract

본 발명은 배터리의 단자대에 보다 간편하게 결합되면서도 배터리의 임피던스를 정확하게 측정할 수 있는 배터리의 임피던스 측정장치에 관한 것이다.
이를 위해 배터리의 임피던스 측정장치는 배터리의 단자를 수용하면서 단자대에 접촉되어 배터리의 임피던스를 측정하는 포스 측정부, 상기 포스 측정부의 내측에 설치되어 상기 포스 측정부와 절연 상태를 유지하면서 상기 배터리의 단자대에 접촉되어 배터리의 임피던스를 측정하는 센스 측정부, 상기 포스 측정부와 센스 측정부를 수용하면서 상기 포스 측정부와 센스 측정부를 상기 배터리의 단자대에 밀착 고정시키는 절연 하우징, 및 상기 절연 하우징의 외측에 설치되어 상기 절연 하우징을 눌러줌으로써 상기 포스 측정부와 센스 측정부가 배터리의 단자에 고정되게 하는 고정 집게를 포함한다.

Description

배터리의 임피던스 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING IMPEDANCE OF BATTERY}
본 발명은 배터리의 임피던스 측정장치에 관한 것이다.
최근 들어 이차전지를 활용한 전기 자동차(EV; Electrical Vehicle)와 에너지 저장장치(ESS; Energy Storage Systnm)의 보급과 설치가 늘어나고, 그에 따른 안전성이 대두되고 있는 상황이다. 안전성을 확보하기 위한 여러 방법들이 제시되고 있으며, 그 중 임피던스 측정을 통한 분석 및 진단에 따른 안전성 평가 방법도 신뢰성을 얻고 있다.
상기와 같이 임피던스를 측정하여 데이터를 얻기 위해선 낮은 접촉 저항, 노이즈 제어, 안전한 체결과 절연 등의 필요사항이 따라주어야 한다. 하지만 종래의 임피던스 측정용 프로브(Probe)를 이용하여 현재 설치되는 에너지 저장장치의 임피던스를 측정하는데는 많은 애로사항이 있다.
상기 에너지 저장장치의 단자대에는 볼트, 케이블, 및 터미널 등이 있어 측정 난이도가 올라가며, 정확한 임피던스 데이터를 얻는 것을 어렵게 하고, 보다 많은 인력 및 시간이 필요하다는 문제가 있었다.
또한, 실제 현장에서 전기화학 장치를 측정하는 경우, 집게 형식의 프로브는 사용하기가 힘들고 접촉 저항이 크다. 핀 형식의 프로브는 작업자가 계속 누르고 있어야 하므로 안전상 문제로 사용할 수 없다. O형 터미널 방식은 체결되어있는 나사를 풀고 연결 작업을 해야 하기 때문에 실제 현장에서는 적용이 어렵다는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1636112호(발명의 명칭: 배터리의 임피던스 측정장치 및 측정방법, 2014. 11. 12. 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0141400호(발명의 명칭: 고전압 배터리 팩의 임피던스 측정 장치, 2017. 12. 26. 공개)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 배터리의 단자대에 보다 간편하게 결합되면서도 배터리의 임피던스를 정확하게 측정할 수 있는 배터리의 임피던스 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 배터리의 임피던스 측정장치는 배터리의 단자를 수용하면서 단자대에 접촉되어 배터리의 임피던스를 측정하는 포스(Force) 측정부, 상기 포스 측정부의 내측에 설치되어 상기 포스 측정부와 절연 상태를 유지하면서 상기 배터리의 단자대에 접촉되어 배터리의 임피던스를 측정하는 센스(Sense) 측정부, 상기 포스 측정부와 센스 측정부를 수용하면서 상기 포스 측정부와 센스 측정부를 상기 배터리의 단자대에 밀착 고정시키는 절연 하우징, 및 상기 절연 하우징의 외측에 설치되어 상기 절연 하우징을 눌러줌으로써 상기 포스 측정부와 센스 측정부가 배터리의 단자에 고정되게 하는 고정 집게를 포함할 수 있다.
상기 절연 하우징의 내부에 코일스프링을 매개로 고정판이 설치되고, 상기 고정판이 상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부를 상기 배터리의 단자대에 탄력적으로 밀어 고정할 수 있다.
상기 센스 측정부는 외측에 절연부재가 배치되어 상기 포스 측정부와 서로 절연된 상태를 유지할 수 있다.
상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부는 각각 독립된 포스 라인과 센스 라인이 구비되고, 상기 포스 라인과 상기 센스 라인은 각각 계측기 연결용 커넥터에 연결되어 상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부에서 측정된 임피던스 데이터를 계측기에 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 임피던스 측정장치는 배터리의 단자에 고정되도록 체결부에 고정홈이 형성된 집게 몸체, 상기 집게 몸체의 일측에 설치되어 배터리의 단자대에 접촉됨으로써 배터리의 임피던스를 측정하는 포스 측정부, 및 상기 집게 몸체의 타측에 설치되어 상기 포스 측정부와 절연 상태를 유지하면서 상기 배터리의 단자대에 접촉되어 배터리의 임피던스를 측정하는 센스 측정부를 포함할 수 있다.
상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부는 각각 독립된 포스 라인과 센스 라인이 구비되고, 상기 포스 라인과 상기 센스 라인은 각각 계측기 연결용 커넥터에 연결되어 상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부에서 측정된 임피던스 데이터를 계측기에 전송할 수 있다.
상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부는 상기 배터리의 단자대가 갖는 위치에 따라 높이가 조절될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리의 임피던스 측정장치에 따르면, 배터리의 단자대에 보다 간편하게 결합되면서도 장치가 밀착 고정되어 배터리의 임피던스를 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 배터리 단자의 형상에 관계없이 간편하게 클램핑하여 배터리 단자대에 장치가 밀착 고정되게 함으로써 보다 효과적으로 배터리의 임피던스를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 임피던스 측정장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 임피던스 측정장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 임피던스 측정장치가 배터리의 단자에 고정된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리의 임피던스 측정장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리의 임피던스 측정장치가 배터리의 단자에 고정된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리의 임피던스 측정장치의 측면 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 배터리의 임피던스 측정장치의 내부 구조를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리의 임피던스 측정장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 임피던스 측정장치를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 임피던스 측정장치의 구조를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 임피던스 측정장치가 배터리의 단자에 고정된 상태를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리의 임피던스 측정장치(1)는 포스 측정부(10), 센스 측정부(20), 절연 하우징(30), 및 고정 집게(40)를 포함하고, 배터리(100)의 단자(110)에 임피던스 측정장치(1)를 고정하여 임피던스를 측정한다.
본 실시예에서, 상기 임피던스 측정장치(1)의 포스 측정부(10)는 배터리(100)의 단자(110)를 수용하면서 단자대(120)에 접촉되어 배터리(100)의 임피던스를 측정한다. 상기 센스 측정부(20)는 포스 측정부(10)의 내측에 설치되어 포스 측정부(10)와 절연 상태를 유지하면서 상기 배터리(100)의 단자대(120)에 접촉되어 배터리(100)의 임피던스를 측정한다.
또한, 상기 절연 하우징(30)은 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)를 수용하면서 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)를 상기 배터리(100)의 단자대(120)에 밀착 고정시킨다. 상기 고정 집게(40)는 절연 하우징(30)의 외측에 설치되어 절연 하우징(30)을 눌러줌으로써 상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)가 배터리(100)의 단자(110)에 고정되게 할 수 있다. 상기 고정 집게(40)는 플렉서블한 재질의 집게로 구성될 수 있다.
즉, 상기 절연 하우징(30)의 내측에 상기 포스 측정부(10)가 삽입 고정되고, 상기 포스 측정부(10)의 일측에 상기 센스 측정부(20)가 삽입 고정되며, 상기 절연 하우징(30)의 외측에는 상기 고정 집게(40)가 설치되어 절연 하우징(30)을 배터리(100)의 단자(110)에 고정하게 된다.
상기 포스 측정부(10)의 중앙에는 중공부가 형성되어 이 중공부에 상기 배터리(100)의 단자(110)가 삽입 고정될 수 있다. 상기 포스 측정부(10)의 내측에 단자(110)가 삽입된 상태에서 상기 고정 집게(40)가 절연 하우징(30)을 눌러줌으로써 단자(110)에 고정될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 절연 하우징(30)의 내부에 코일스프링(50)을 매개로 고정판(31)이 설치되고, 상기 고정판(31)이 상기 포스 측정부(10)와 상기 센스 측정부(20)를 상기 배터리(100)의 단자대(120)에 탄력적으로 밀어 고정할 수 있다.
상기 코일스프링(50)의 외측에는 절연 커버가 설치되어 상기 절연 하우징(30)의 내부에 설치되는 코일스프링(50)을 절연할 수 있다. 상기 절연 하우징(30)의 내부에 설치된 코일스프링(50)을 통해 상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)가 단자대(120)의 측정 표면에 접촉되는 힘을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 고정판(31)이 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)를 동시에 밀어 상기 배터리(100)의 단자대(120)에 접촉 고정함으로써 배터리(100)의 임피던스를 측정할 수 있다. 상기 센스 측정부(20)는 외측에 절연부재(20a)가 배치되어 상기 포스 측정부(10)와 서로 절연된 상태를 유지할 수 있다.
상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)는 서로 절연된 상태를 유지하면서 배터리(100)의 단자대(120)에 함께 접촉 고정된다. 상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)는 임피던스 측정 시 같은 단자대(120)에 면 접촉된다.
상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)는 절연된 상태로 단자대(120)의 측정 목표 지점에 따로 접촉되는 바, 상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)는 전기전도도가 좋은 금속이나 구리 및 금도금 등으로 표면 처리된 금속이 사용된다.
또한, 상기 포스 측정부(10)와 상기 센스 측정부(20)는 각각 독립된 포스 라인(11)과 센스 라인(21)이 구비되고, 상기 포스 라인(11)과 상기 센스 라인(21)은 각각 계측기 연결용 커넥터(12, 22)에 연결되어 상기 포스 측정부(10)와 상기 센스 측정부(20)에서 측정된 임피던스 데이터를 계측기에 전송할 수 있다.
상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)는 상기 절연 하우징(30)의 내부에서 각각 독립적인 라인을 가지게 된다. 상기 포스 측정부(10)에는 포스 라인(11)이 연결되고, 상기 포스 라인(11)에 계측기 연결용 커넥터(12)가 연결된다. 이와 마찬가지로 상기 센스 측정부(20)에는 센스 라인(21)이 연결되고, 상기 센스 라인(21)에 계측기 연결용 커넥터(22)가 연결된다.
상기 포스 라인(11)의 계측기 연결용 커넥터(12)에 계측기가 연결되어 포스 측정부(10)의 임피던스 데이터가 전송되고, 상기 센스 라인(21)의 계측기 연결용 커넥터(22)에 계측기가 연결되어 센스 측정부(20)의 임피던스 데이터가 전송된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리의 임피던스 측정장치를 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명에 따른 배터리의 임피던스 측정장치가 배터리의 단자에 고정된 상태를 도시한 도면이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 집게형 임피던스 측정장치(1A)는 집게 몸체(60), 포스 측정부(10), 및 센스 측정부(20)를 포함하고, 배터리(100)의 볼트형 단자(110a)에 집게형 임피던스 측정장치(1A)를 고정하여 임피던스를 측정한다.
본 실시예에서, 상기 집게형 임피던스 측정장치(1A)의 집게 몸체(60)는 배터리(100)의 볼트형 단자(110)에 고정되도록 체결부에 고정홈(61)이 형성된다. 상기 포스 측정부(10)는 집게 몸체(60)의 일측에 설치되어 배터리(100)의 단자대(120)에 접촉됨으로써 배터리(100)의 임피던스를 측정한다. 상기 센스 측정부(20)는 집게 몸체(60)의 타측에 설치되어 상기 포스 측정부(10)와 절연 상태를 유지하면서 상기 배터리(100)의 단자대(120)에 접촉되어 배터리(100)의 임피던스를 측정한다.
상기 집게형 임피던스 측정장치(1A)는 배터리(100)의 볼트형 단자(110)에 체결되어 상기 포스 측정부(10)와 상기 센스 측정부(20)가 단자대(120)에 접촉됨으로써 배터리(100)의 임피던스를 측정할 수 있다. 이를 위해 상기 집게 몸체(60)의 전방이 평면인 상태를 유지함으로써 상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)가 단자대(120)에 면 접촉되어 임피던스를 측정할 수 있다.
또한, 상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)는 서로 절연된 상태이고, 임피던스의 측정 시에만 상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)가 동시에 배터리(100)의 단자대(120)에 접촉된다.
본 실시예에서, 상기 포스 측정부(10)와 상기 센스 측정부(20)는 각각 독립된 포스 라인(11)과 센스 라인(21)이 구비되고, 상기 포스 라인(11)과 상기 센스 라인(21)은 각각 계측기 연결용 커넥터(12, 22)에 연결되어 상기 포스 측정부(10)와 상기 센스 측정부(20)에서 측정된 임피던스 데이터를 계측기에 전송할 수 있다.
상기 포스 라인(11)의 계측기 연결용 커넥터(12)에 계측기가 연결되어 포스 측정부(10)의 임피던스 데이터가 전송되고, 상기 센스 라인(21)의 계측기 연결용 커넥터(22)에 계측기가 연결되어 센스 측정부(20)의 임피던스 데이터가 전송된다.
또한, 상기 포스 측정부(10)와 상기 센스 측정부(20)는 상기 배터리(100)의 단자대(120)가 갖는 위치에 따라 높이가 조절될 수 있는 바, 상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)는 단자대(120) 및 케이블의 상태에 따라 단자대(120)에 접촉하기 위하여 높이가 조절될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리의 임피던스 측정장치의 측면 구조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 집게형 임피던스 측정장치(1A)는 단자대(120)에 연결된 고전압 케이블의 간섭을 피하기 위하여 집게 몸체(60)의 양 옆은 개방된 상태를 유지한다. 이에 따라 상기 집게형 임피던스 측정장치(1A)는 임피던스의 측정 시 케이블 등의 체결 방해를 회피하면서 적절한 체결력을 가질 수 있다.
또한, 상기 집게형 임피던스 측정장치(1A)는 임피던스의 측정 시 노이즈를 최대한 감소시키면서 측정의 편의성을 높여줄 수 있다. 노이즈를 강하게 하는 것들 중 하나는 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)의 중복된 거리이기 때문에 그 거리가 길면 길수록 노이즈는 높게 나타난다. 상기 집게형 임피던스 측정장치(1A)의 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)는 서로 독립적으로 구성되고, 단자대(120)의 측정포인트에서 접점되는 구조를 가지기 때문에 노이즈 억제력을 가질 수 있다.
상기 집게형 임피던스 측정장치(1A)는 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)의 두께를 조절하여 적절한 접촉면적을 가지게 되기 때문에 보다 뛰어난 노이즈 억제력을 가질 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 배터리의 임피던스 측정장치의 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 집게형 임피던스 측정장치(1A)는 집게 몸체(60)와 집게 몸체(60)를 코일스프링(50)으로 체결하고, 상기 코일스프링(50)은 스프링 고정핀(51)으로 고정된다. 상기 코일스프링(50)의 힘을 통해 집게 몸체(60)의 전방부가 볼트형 단자(110)를 클램핑하게 된다.
상기 집게형 임피던스 측정장치(1A)는 볼트형 단자(110)를 클램핑함과 동시에 단자대(120)에 상기 포스 측정부(10)와 센스 측정부(20)가 접촉 고정된다.
따라서, 상기 임피던스 측정장치(1)는 배터리(100)의 단자대(120)에 보다 간편하게 결합되면서도 장치가 밀착 고정되어 배터리(100)의 임피던스를 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 배터리 단자의 형상에 관계없이 간편하게 클램핑하여 배터리 단자대(120)에 장치가 밀착 고정되게 함으로써 보다 효과적으로 배터리(100)의 임피던스를 측정할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1: 임피던스 측정장치 1A: 집게형 임피던스 측정장치
10: 포스 측정부 11: 포스 라인
12: 계측기 연결용 커넥터 20: 센스 측정부
20a: 절연부재 21: 센스 라인
22: 계측기 연결용 커넥터 30: 절연 하우징
31: 고정판 40: 고정 집게
50: 코일스프링 51: 스프링 고정핀
60: 집게 몸체 61: 고정홈
100: 배터리 110: 단자
110a: 볼트형 단자 120: 단자대

Claims (7)

  1. 배터리의 단자를 수용하면서 단자대에 접촉되어 배터리의 임피던스를 측정하는 포스 측정부;
    상기 포스 측정부의 내측에 설치되어 상기 포스 측정부와 절연 상태를 유지하면서 상기 배터리의 단자대에 접촉되어 배터리의 임피던스를 측정하는 센스 측정부;
    상기 포스 측정부와 센스 측정부를 수용하면서 상기 포스 측정부와 센스 측정부를 상기 배터리의 단자대에 밀착 고정시키는 절연 하우징; 및
    상기 절연 하우징의 외측에 설치되어 상기 절연 하우징을 눌러줌으로써 상기 포스 측정부와 센스 측정부가 배터리의 단자에 고정되게 하는 고정 집게; 를 포함하고,
    상기 고정 집게는 플렉서블한 재질로 이루어지고,
    상기 포스 측정부의 중앙에는 중공부가 형성되어 상기 중공부에 상기 배터리의 단자가 삽입 고정되며,
    상기 절연 하우징의 내부에 코일스프링을 매개로 고정판이 설치되고, 상기 고정판이 상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부를 상기 배터리의 단자대에 탄력적으로 밀어 고정하며,
    상기 코일스프링의 외측에는 절연 커버가 설치되고, 상기 절연 하우징의 내부에 설치된 상기 코일스프링을 통해 상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부가 상기 단자대의 측정 표면에 접촉되는 힘을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 배터리의 임피던스 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센스 측정부는 외측에 절연부재가 배치되어 상기 포스 측정부와 서로 절연된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 배터리의 임피던스 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부는 각각 독립된 포스 라인과 센스 라인이 구비되고, 상기 포스 라인과 상기 센스 라인은 각각 계측기 연결용 커넥터에 연결되어 상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부에서 측정된 임피던스 데이터를 계측기에 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리의 임피던스 측정장치.
  5. 배터리의 단자에 고정되도록 체결부에 고정홈이 형성된 집게 몸체;
    상기 집게 몸체의 일측에 설치되어 배터리의 단자대에 접촉됨으로써 배터리의 임피던스를 측정하는 포스 측정부; 및
    상기 집게 몸체의 타측에 설치되어 상기 포스 측정부와 절연 상태를 유지하면서 상기 배터리의 단자대에 접촉되어 배터리의 임피던스를 측정하는 센스 측정부; 를 포함하고,
    상기 집게 몸체의 전방이 평면인 상태를 유지함으로써 상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부가 상기 단자대에 면 접촉되어 임피던스를 측정하며,
    상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부는 상기 배터리의 단자대가 갖는 위치에 따라 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 배터리의 임피던스 측정장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부는 각각 독립된 포스 라인과 센스 라인이 구비되고, 상기 포스 라인과 상기 센스 라인은 각각 계측기 연결용 커넥터에 연결되어 상기 포스 측정부와 상기 센스 측정부에서 측정된 임피던스 데이터를 계측기에 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리의 임피던스 측정장치.
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