KR102345554B1 - optical fiber sensor sheet for measuring temperature and strain of battery and temperature and strain measuring apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서 및 이를 적용한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치에 관한 것으로서, 시트형 광섬유센서는 ESS의 배터리의 온도 및 변형율을 측정하기 위해 배터리들 사이에 배치될 수 있게 시트 형태로 형성된 커버바디와, 커버바디의 내부를 경유하여 커버바디 외부로 연장된 광섬유와, 광섬유의 종단에 광의 직렬 전송의 중계가 가능하게 접속된 광커넥터를 구비한다. 이러한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서 및 이를 적용한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치에 의하면, 배터리의 온도 변화 및 변형을 정밀하게 측정할 수 있으면서도 설치 및 시공이 용이하고 구조가 단순한 장점을 제공한다.The present invention relates to a sheet-type optical fiber sensor for measuring the temperature and strain rate of a battery of an ESS and a battery temperature and strain measuring device for an ESS to which the same is applied. It includes a cover body formed in the form of a sheet so as to be able to, an optical fiber extending to the outside of the cover body via the inside of the cover body, and an optical connector connected to the end of the optical fiber so that serial transmission of light is possible. According to the sheet-type optical fiber sensor for measuring battery temperature and strain rate of ESS and the battery temperature and strain measuring device of ESS to which it is applied, the temperature change and strain of the battery can be precisely measured, and installation and construction are easy, and the structure is simple. to provide.

Figure R1020200021168
Figure R1020200021168

Description

ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서 및 이를 적용한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치{optical fiber sensor sheet for measuring temperature and strain of battery and temperature and strain measuring apparatus using the same}A sheet-type optical fiber sensor for measuring battery temperature and strain rate of ESS, and an ESS battery temperature and strain measuring device to which the same is applied

본 발명은 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서 및 이를 적용한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치에 관한 것으로서, 상세하게는 설치가 용이한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서 및 이를 적용한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sheet-type optical fiber sensor for measuring battery temperature and strain of an ESS and a battery temperature and strain measuring device for an ESS to which the same is applied. It relates to a battery temperature and strain measurement device for ESS.

최근 기후 변화로 인한 냉난방기기 보급 확대 등으로 에너지 수요는 매년 증가 추세를 보이고 있다. 또한, 소득증대와 삶의 질 향상, 각종 서비스 고도화 요구에 따라 새로운 에너지수요가 지속 발생하여 직접적인 전력 의존도가 심화되어 전력 수급에 차질이 발생하기도 한다. Recently, the demand for energy is showing an increasing trend every year due to the expansion of air-conditioning equipment due to climate change. In addition, new energy demand continues to arise in response to income increase, quality of life improvement, and various service advancement demands, which intensifies direct power dependence, leading to disruptions in power supply and demand.

이러한 에너지 수요 증가에 따른 전력공급문제를 해결하기 위한 방안 중 하나가 에너지 저장장치(ESS;Energy Storage System)이다. ESS는 잉여 생산된 전기를 저장하거나 신재생에너지를 활용해서 생산된 전기를 필요한 시간대에 사용 가능하도록 할 수 있는 장치로서, 전기수요가 적은 시간에 유휴전력을 저장해두었다가 수요가 많은 시간대에 전기를 공급하여 안정적으로 전력을 활용할 수 있다. 따라서 전기에너지를 저장하고 필요할 때 사용함으로써 에너지 이용 효율을 향상시키고 신재생에너지 활용도 제고 및 전력 공급 시스템 안정화에 기여할 수 있다.An energy storage system (ESS) is one of the measures to solve the power supply problem according to the increase in energy demand. ESS is a device that can store surplus generated electricity or use new and renewable energy to make it available at the required time. Thus, power can be used stably. Therefore, by storing electrical energy and using it when necessary, it can improve energy use efficiency, increase the utilization of new and renewable energy, and contribute to stabilization of the power supply system.

국내 공개특허 제10-2019-0020506호에는 태양광 발전기에서 생성된 전력을 ESS에 저장하거나 상용 전원계통으로 공급할 수 있는 장치가 개시되어 있다.Domestic Patent Publication No. 10-2019-0020506 discloses a device capable of storing power generated by a solar power generator in an ESS or supplying it to a commercial power system.

한편, 에너지 저장장치에 적용되는 배터리 모듈은 전원이 충전 또는 방전되는 과정에서 배터리의 열화 또는 과충전 등의 이유로 인해 화재가 발생할 우려가 있다. 따라서, 에너지 저장장치의 컨테이너 내부의 온도를 감시하는 것이 요구되고 있고, 국내 등록특허 제10-2027373호에 ESS 설비 온도 감시 시스템이 제안되어 있다. 그런데, 상기 시스템은 온도에 따라 색상이 변하는 온도측정라벨을 카메라로 촬상하여 색상 변화를 검출하는 방식으로 구조가 복잡한 단점이 있다.On the other hand, a battery module applied to an energy storage device may cause a fire due to deterioration or overcharging of the battery while the power is being charged or discharged. Therefore, it is required to monitor the temperature inside the container of the energy storage device, and a system for monitoring the temperature of an ESS facility is proposed in Korean Patent Registration No. 10-2027373. However, the system has a disadvantage in that the structure is complicated in a way that the color change is detected by imaging the temperature measurement label, which changes color according to the temperature, with a camera.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 배터리의 온도 및 변형을 정밀하게 측정할 수 있으면서도 설치 및 시공이 용이하고 구조가 단순한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서 및 이를 적용한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to improve the above problems, and the sheet-type optical fiber sensor for measuring the battery temperature and strain rate of an ESS with a simple structure and easy installation and construction while being able to precisely measure the temperature and deformation of the battery and applying the same An object of the present invention is to provide an ESS battery temperature and strain measurement device.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서는 ESS의 배터리의 온도를 측정하기 위해 상기 배터리들 사이에 배치될 수 있게 시트 형태로 형성된 커버바디와; 상기 커버바디의 내부를 경유하여 상기 커버바디 외부로 연장된 광섬유와; 상기 광섬유의 종단에 광의 직렬 전송의 중계가 가능하게 접속된 광커넥터;를 구비한다.In order to achieve the above object, a sheet-type optical fiber sensor for measuring battery temperature and strain of an ESS according to the present invention comprises: a cover body formed in a sheet shape to be disposed between the batteries to measure the temperature of the battery of the ESS; an optical fiber extending outside the cover body via the inside of the cover body; and an optical connector connected to the end of the optical fiber to enable relaying of serial transmission of light.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 커버바디는 제1방향을 따라 상호 나란하게 이격되어 연장되며 내측으로 인입된 제1선형연장부분들이 단일 경로가 되게 상호 연결된 패턴으로 광섬유가 안착될 수 있게 형성된 제1수용홈을 갖는 제1내측시트와; 상기 제1내측시트에 대향되게 배치되며 상기 제1수용홈과 대향되는 면에 내측으로 인입된 제2선형연장부분들이 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 상호 나란하게 이격되어 연장되되 단일 경로가 되게 상호 연결된 패턴으로 광섬유가 안착될 수 있게 형성되며 상기 제1수용홈에 안착된 광섬유가 직렬상으로 연장 수용될 수 있도록 된 제2수용홈을 갖는 제2내측시트와; 상기 제1내측시트와 상기 제2내측시트가 상호 대향되게 배치된 상태에서 상기 제1내측시트와 상기 제2내측시트를 에워싸게 감싸는 외측시트;를 구비하고, 상기 광섬유는 상기 제1수용홈과 상기 제2수용홈을 따라 직렬상으로 수용되게 배치되어 상기 외측시트 외부로 연장된다.According to one aspect of the present invention, the cover body is formed so that the optical fiber can be seated in a pattern in which the cover body is spaced apart from each other in the first direction and extends in parallel, and the first linear extension parts introduced inward are interconnected to form a single path. a first inner sheet having a first receiving groove; The second linear extension portions disposed opposite to the first inner sheet and introduced into the surface opposite to the first accommodating groove are spaced apart from each other in a second direction orthogonal to the first direction. a second inner sheet formed so that optical fibers can be seated in a pattern interconnected to form a path and having second accommodating grooves so that the optical fibers seated in the first accommodating groove can be extended and received in series; and an outer sheet surrounding the first inner sheet and the second inner sheet in a state in which the first inner sheet and the second inner sheet are disposed to face each other, wherein the optical fiber includes the first receiving groove and It is arranged to be received in series along the second receiving groove and extends to the outside of the outer sheet.

또한, 상기 외부시트는 폴리이미드 소재로 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2내측시트는 폴리카보네이트-에비에스 소재로 형성된 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the outer sheet is formed of a polyimide material, and the first and second inner sheets are formed of a polycarbonate-EBS material.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정 장치는 광을 출사하는 광원과; 상기 광원에서 출사되어 입력단으로 입사된 광을 센싱단으로 출력하고, 상기 센싱단에서 역으로 진행되는 광을 출력단으로 출력하는 광써큘레이터와; 상기 광써큘레이터의 센싱단과 직렬상으로 접속되며 ESS의 배터리의 온도를 측정하기 위해 상기 배터리들 사이에 배치되는 시트형 광섬유 센서와; 상기 광써큘레이터의 출력단을 통해 출력되는 광을 검출하는 광검출부와; 상기 광원의 구동을 제어하고 상기 광검출부에서 출력되는 신호로부터 상기 시트형 광섬유센서가 설치된 배터리의 온도를 포함한 측정대상 정보를 측정하는 측정부;를 구비하고, 상기 시트형 광섬유 센서는 상기 ESS의 배터리의 온도를 측정하기 위해 배터리들 사이에 배치될 수 있게 시트 형태로 형성된 커버바디와; 상기 커버바디의 내부를 경유하여 상기 커버바디 외부로 연장된 광섬유와; 상기 광섬유의 종단에 광의 직렬 전송의 중계가 가능하게 접속된 광커넥터;를 구비한다.In addition, in order to achieve the above object, an apparatus for measuring battery temperature and strain of an ESS according to the present invention includes: a light source emitting light; an optical circulator outputting the light emitted from the light source and incident to the input terminal to a sensing terminal, and outputting the light propagating in reverse from the sensing terminal to an output terminal; a sheet-type optical fiber sensor connected in series with the sensing terminal of the optical circulator and disposed between the batteries to measure the temperature of the battery of the ESS; a photodetector configured to detect light output through an output terminal of the optical circulator; and a measurement unit for controlling the driving of the light source and measuring measurement target information including the temperature of the battery in which the sheet-type optical fiber sensor is installed from the signal output from the photodetector, wherein the sheet-type optical fiber sensor is the temperature of the battery of the ESS A cover body formed in the form of a sheet to be disposed between the batteries to measure the; an optical fiber extending outside the cover body via the inside of the cover body; and an optical connector connected to the end of the optical fiber to enable relay of serial transmission of light.

본 발명에 따른 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서 및 이를 적용한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치에 의하면, 배터리의 온도 변화 및 변형을 정밀하게 측정할 수 있으면서도 설치 및 시공이 용이하고 구조가 단순한 장점을 제공한다.According to the sheet-type optical fiber sensor for measuring battery temperature and strain of ESS according to the present invention and the device for measuring battery temperature and strain of ESS to which the same is applied, it is possible to precisely measure temperature change and strain of a battery, while installation and construction are easy and structure is good It offers simple advantages.

도 1은 본 발명에 따른 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서가 적용된 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 시트형 광섬유 센서가 장착된 ESS의 배터리 모듈을 나타내 보인 사시도이고,
도 3은 도 2의 배터리에 시트형 광섬유 센서가 부착된 상태를 발췌하여 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시트형 광섬유 센서에 대해 외부 시트가 중앙 접힘선을 중심으로 상호 대향되는 방향으로 접합되는 상태를 나타내 보인 사시도이고,
도 5는 도 4의 시트형 광섬유 센서에서 외부시트와 제1 및 제2내부시트가 펼쳐진 상태를 나타내 보인 정면도이고,
도 6은 도 4의 시트형 광섬유 센서가 조립된 상태의 단면도이고,
도 7은 도 4의 시트형 광섬유 센서에서 광섬유를 분리하여 도시한 사시도이고,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 시트형 광섬유 센서의 또 다른 배치방식의 예들을 나타내 보인 측면도이다.1 is a view showing a battery temperature and strain measuring device of an ESS to which a sheet-type optical fiber sensor for measuring the battery temperature and strain of the ESS according to the present invention is applied;
2 is a perspective view showing a battery module of the ESS equipped with the sheet-type optical fiber sensor of FIG. 1;
3 is a perspective view showing a state in which a sheet-type optical fiber sensor is attached to the battery of FIG. 2;
4 is a perspective view showing a state in which outer sheets are bonded in opposite directions around a central fold line for a sheet-type optical fiber sensor according to another embodiment of the present invention;
5 is a front view showing an unfolded state of the outer sheet and the first and second inner sheets in the sheet-type optical fiber sensor of FIG. 4;
6 is a cross-sectional view of the sheet-type optical fiber sensor of FIG. 4 assembled;
7 is a perspective view showing an optical fiber separated from the sheet-type optical fiber sensor of FIG.
8 and 9 are side views showing examples of another arrangement method of the sheet-type optical fiber sensor according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서 및 이를 적용한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a sheet-type optical fiber sensor for measuring battery temperature and strain of an ESS and an apparatus for measuring battery temperature and strain of an ESS to which it is applied according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서가 적용된 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치를 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 시트형 광섬유 센서가 장착된 ESS의 배터리 모듈을 나타내 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 배터리에 시트형 광섬유 센서가 부탁된 상태를 발췌하여 도시한 사시도이다.1 is a view showing a battery temperature and strain measuring device of an ESS to which a sheet-type optical fiber sensor for measuring battery temperature and strain of the ESS according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a battery module of the ESS equipped with the sheet-type optical fiber sensor of FIG. 1 is a perspective view showing the , and FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the sheet-type optical fiber sensor is attached to the battery of FIG. 2 .

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치(100)는 광원(110), 광써큘레이터(120), 시트형 광섬유 센서(200), 광검출부(140) 및 측정부(150)를 구비한다.1 to 3 , the battery temperature and strain measuring device 100 of the ESS according to the present invention includes a light source 110 , an optical circulator 120 , a sheet-type optical fiber sensor 200 , a photodetector 140 and A measurement unit 150 is provided.

광원(110)을 측정부(150)에 제어되어 광을 출사한다. The light source 110 is controlled by the measurement unit 150 to emit light.

광써큘레이터(120)는 광원(110)에서 출사되어 입력단(120a)으로 입사된 광을 센싱단(120b)으로 출력하고, 센싱단(120b)에서 역으로 진행되는 광을 출력단(120c)으로 출력한다. 광써큘레이터(120)는 광커플러 구조로 형성된 것을 적용할 수 있음은 물론이다.The optical circulator 120 outputs the light emitted from the light source 110 and incident to the input terminal 120a to the sensing terminal 120b, and the light traveling in reverse from the sensing terminal 120b to the output terminal 120c. do. It goes without saying that the optical circulator 120 may be formed in an optical coupler structure.

시트형 광섬유 센서(200)는 광써큘레이터(120)의 센싱단(120b)과 광섬유를 통해 직렬상으로 접속되며 ESS의 수납함체 내에 다수개가 어레이된 배터리(10)의 온도를 측정하기 위해 배터리(10)들 사이에 배치되어 있다. 시트형 광섬유 센서(200)의 상세 구조는 후술한다. The sheet-type optical fiber sensor 200 is connected in series with the sensing terminal 120b of the optical circulator 120 through an optical fiber, and the battery 10 to measure the temperature of a plurality of batteries 10 arrayed in the housing of the ESS. ) are placed between them. The detailed structure of the sheet-type optical fiber sensor 200 will be described later.

광검출부(140)는 광써큘레이터(120)의 출력단(120c)을 통해 출력되는 광을 검출하여 측정부(150)에 제공한다.The photodetector 140 detects the light output through the output terminal 120c of the optical circulator 120 and provides it to the measurement unit 150 .

측정부(150)는 광원(110)의 구동을 제어하고 광검출부(140)에서 출력되는 신호로부터 시트형 광섬유센서(200)가 설치된 배터리(10)의 온도 및 변형율을 측정한다.The measurement unit 150 controls the driving of the light source 110 and measures the temperature and strain rate of the battery 10 in which the sheet-type optical fiber sensor 200 is installed from the signal output from the light detection unit 140 .

이러한 온도 및 변형율 측정장치(100)에서 시트형 광섬유 센서(200)는 커버바디(210), 광섬유(250) 및 광커넥터(260)로 형성되어 있다.In the temperature and strain measuring apparatus 100 , the sheet-type optical fiber sensor 200 is formed of a cover body 210 , an optical fiber 250 , and an optical connector 260 .

커버바디(210)는 ESS의 배터리(10)의 온도 및 변형율을 측정하기 위해 배터리(10)들 사이에 배치될 수 있게 시트 형태로 형성되어 있다.The cover body 210 is formed in a sheet shape to be disposed between the batteries 10 to measure the temperature and strain rate of the batteries 10 of the ESS.

커버바디(210)는 열전달이 용이한 소재 예를 들면 폴리이미드 소재 또는 폴포리카보네이트(Polycarbonate)-에비에스(ABS:Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) 소재로 형성될 수 있다.The cover body 210 may be formed of a material that facilitates heat transfer, for example, a polyimide material or a polycarbonate-ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) material.

광섬유(250)는 커버바디(210)의 내부를 경유하여 커버바디(210) 외부로 연장되게 장착되어 있다.The optical fiber 250 is mounted to extend outside the cover body 210 via the inside of the cover body 210 .

광섬유(250)는 커버바디(210)의 내부에서 지그 재그 패턴의 경로를 갖게 배치되어 있다.The optical fiber 250 is arranged to have a path of a zigzag pattern inside the cover body 210 .

광커넥터(260)는 광섬유(250)의 종단에 광의 직렬 전송의 중계가 가능하게 접속되어 있다. 광커넥터(260)는 광신호 중계가 가능한 통상의 커넥터 구조를 적용하면 된다.The optical connector 260 is connected to the end of the optical fiber 250 so that serial transmission of light can be relayed. The optical connector 260 may have a general connector structure capable of relaying optical signals.

참조부호 270은 커버바디(210) 외부로 연장된 광섬유(250)를 보호하게 피복된 보호튜브이고, 참조부호 300은 시트형 광섬유 센서(200) 상호 간을 광커넥터(260)를 통해 상호 직렬 접속하는 중계선이다. Reference numeral 270 denotes a protective tube coated to protect the optical fiber 250 extending outside the cover body 210, and reference numeral 300 denotes a sheet-type optical fiber sensor 200 that is serially connected to each other through an optical connector 260. it's a relay line

이러한 시트형 광섬유 센서(200)는 커버바디(210)를 측정대상 배터리(10)에 열전도성 접착제를 이용하여 부착하고 중계선(300)을 통해 상호 직렬되게 접속하면 되기 때문에 설치가 용이한 장점을 제공한다.This sheet-type optical fiber sensor 200 provides the advantage of easy installation because the cover body 210 is attached to the battery 10 to be measured using a thermal conductive adhesive and connected in series with each other through the relay line 300 . .

시트형 광섬유 센서(200)는 배터리(10)의 온도 및 배터리(10)의 부풀어오름에 의한 변형율에 대한 측정 감도를 더욱 높일 수 있게 구축되는 것이 바람직하고 그 예를 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.The sheet-type optical fiber sensor 200 is preferably constructed to further increase the measurement sensitivity for the temperature of the battery 10 and the strain rate due to the swelling of the battery 10, and an example thereof will be described with reference to FIGS. 4 to 7 . do.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 시트형 광섬유 센서(200)의 커버바디(210)는 제1 및 제2내측시트(220)(230) 및 외측시트(240)를 구비한다.4 to 7 , the cover body 210 of the sheet-type optical fiber sensor 200 includes first and second inner sheets 220 and 230 and an outer sheet 240 .

제1내측시트(220)와 제2내측시트(230)는 광섬유(250)가 목적하는 패턴으로 배치될 수 있게 광섬유(250)를 안착상태로 삽입하여 수용시킬 수 있게 형성되어 있다. 제1내측시트(220)는 앞서 도 1에 도시된 패턴으로 광섬유가 내장될 수 있게 형성되어 있다.The first inner sheet 220 and the second inner sheet 230 are formed to accommodate the optical fiber 250 by inserting it in a seated state so that the optical fiber 250 can be arranged in a desired pattern. The first inner sheet 220 is formed so that an optical fiber can be embedded in the pattern shown in FIG. 1 above.

제1내측시트(220)는 시트형태로 형성되되 일면에 제1방향을 따라 상호 나란하게 이격되어 연장되며 내측으로 인입된 제1선형연장부분(222)들이 호형연결부분(224)을 통해 단일 경로가 되게 상호 연결된 지그재그 패턴으로 광섬유(250)가 안착될 수 있게 형성된 제1수용홈(221)을 갖는 구조로 되어 있다.The first inner sheet 220 is formed in the form of a sheet, and extends apart from each other in the first direction on one surface, and the first linear extension portions 222 drawn inward are a single path through the arc-shaped connection portion 224 . It has a structure having a first accommodating groove 221 formed so that the optical fiber 250 can be seated in a zigzag pattern interconnected so as to be.

제2내측시트(230)는 제1내측시트(220)의 제1수용홈(221)과 대향되게 배치되며 제1수용홈(221)과 대향되는 면에 내측으로 인입된 제2선형연장부분(232)들이 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 상호 나란하게 이격되어 연장되되 호형연결부분(234)을 통해 단일 경로가 되게 상호 연결된 패턴으로 광섬유가 안착될 수 있게 형성되며 제1수용홈(221)에 안착된 광섬유(250)가 직렬상으로 연장 수용될 수 있도록 된 제2수용홈(221)을 갖는 구조로 되어 있다.The second inner sheet 230 is disposed to face the first accommodating groove 221 of the first inner sheet 220, and a second linear extension portion ( 232) are spaced apart from each other along the second direction orthogonal to the first direction, and are formed so that the optical fiber can be seated in a pattern interconnected to form a single path through the arc-shaped connecting portion 234, and the first receiving groove ( The optical fiber 250 seated on the 221 has a structure having a second accommodating groove 221 to be extended and accommodated in series.

도시된 예에서는 제1내측시트(220)의 제1수용홈(221)은 참조부호 221a로 표기된 진입구로부터 참조부호 221b로 표기된 중계단까지 연장되어 1차로 배열되는 광섬유(250)가 수용되는 1차 수용부분과, 참조부호 221c로 표기된 종단입구 및 221로 표기된 종단출구 사이에 형성되어 제2내측시트(230)에 2차로 배열된 광섬유(250)의 나머지 연장부분이 수용되는 종단 수용부분을 갖는 구조로 형성되어 있다. 또한, 제2내측시트(220)의 제2수용홈(231)은 중계단(221b)에 대응되는 위치에 형성된 2차 진입구로부터 앞서 설명된 패턴으로 연장되어 종단입구(221c)에 대응되는 위치에 형성된 2차 진출구(231b)까지 연장되게 형성되어 있다.In the illustrated example, the first accommodating groove 221 of the first inner sheet 220 extends from the entrance indicated by reference numeral 221a to the intermediate stage indicated by reference numeral 221b to receive the optical fibers 250 arranged primarily. A structure having a receiving portion and a terminal receiving portion formed between the terminal inlet indicated by reference numeral 221c and the terminal outlet indicated by reference numeral 221 to receive the remaining extended portion of the optical fiber 250 that is arranged secondarily on the second inner sheet 230 is formed with In addition, the second receiving groove 231 of the second inner sheet 220 extends in the pattern described above from the secondary entrance formed at the position corresponding to the intermediate step 221b to the position corresponding to the terminal entrance 221c. It is formed to extend to the formed secondary exit (231b).

이와는 다르게 종단 수용부분이 제2내측시트(230)에 형성되어도 됨은 물론이다.Alternatively, the terminal receiving portion may be formed on the second inner sheet 230 as a matter of course.

여기서, 제2수용홈(231)은 제1선형연장부분(222)을 따르는 방향의 제2내측시트(230)의 폭에 대해 배터리(10)의 팽창이 가장 두드러지게 발생하는 부분에 광섬유(250)가 배치될 수 있도록 상단 및 하단으로부터 이격되는 중앙에 형성되되 폭길이의 30% 내지 35%를 점유하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.Here, the second receiving groove 231 is the optical fiber 250 in the portion where the expansion of the battery 10 most conspicuously occurs with respect to the width of the second inner sheet 230 in the direction along the first linear extension portion 222 . ) is formed in the center spaced apart from the top and bottom so that it can be arranged, it is preferably formed in a position occupying 30% to 35% of the width.

외측시트(240)는 제1내측시트(220)와 제2내측시트(230)가 상호 대향되게 배치된 상태에서 제1내측시트(220)와 제2내측시트(230)를 에워싸게 감싸는 부분이다.The outer sheet 240 encloses the first inner sheet 220 and the second inner sheet 230 in a state in which the first inner sheet 220 and the second inner sheet 230 are disposed to face each other. .

외측시트(240)는 제1 및 제2내측시트(220)(230)보다 확장된 크기를 적용하여 접힙접합에 의해 제1내측시트(220)와 제2내측시트(230)를 에워싸도록 형성하면 된다.The outer sheet 240 is formed to surround the first inner sheet 220 and the second inner sheet 230 by folding bonding by applying an expanded size than the first and second inner sheets 220 and 230 . Do it.

이러한 구조에서 광섬유(250)는 제1수용홈(221)과 제2수용홈(231) 따라 직렬상으로 수용되게 배치되어 외측시트(240) 외부로 연장되게 설치된다.In this structure, the optical fiber 250 is arranged to be received in series along the first accommodating groove 221 and the second accommodating groove 231 , and is installed to extend outside the outer sheet 240 .

여기서, 외부시트는 열전도 특성을 갖으면서 구부림이 원할한 폴리이미드(Polymide) 소재로 형성되고, 제1 및 제2내측시트(220)(230)는 형태 유지력을 확보할 수 있는 폴리카보네이트-에비에스 소재로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the outer sheet is formed of a polyimide material that has heat conduction properties and is bendable smoothly, and the first and second inner sheets 220 and 230 are polycarbonate-EBS capable of securing shape retention. It is preferably formed of a material.

이러한 시트형 광섬유 센서(200)는 제1내측시트(220)의 제1수용홈(221)(231)에 광섬유(250)를 수용되게 배치하고, 열전도성을 갖는 접합제(280)로 외부시트(240)와 제1 및 제2내측시트(220)(230) 사이에 도포하여 외부시트(240)의 중앙에 표시된 접힘선(242)을 중심으로 접으면서 나머지 광섬유(250)가 제2내측시트(230)에 수용되게 하여 접합처리하면 된다. 또한, 시트형 광섬유 센서(200)는 열전도성을 갖는 접합제로 외부시트(240)가 배터리(10)에 부착되게 설치하면 된다.This sheet-type optical fiber sensor 200 is arranged to accommodate the optical fiber 250 in the first receiving grooves 221 and 231 of the first inner sheet 220, and the outer sheet ( 240) and the first and second inner sheets 220 and 230, the remaining optical fiber 250 is applied to the second inner sheet ( 230) to accommodate the bonding process. In addition, the sheet-type optical fiber sensor 200 may be installed so that the outer sheet 240 is attached to the battery 10 using a bonding agent having thermal conductivity.

이러한 시트형 광섬유 센서(200)는 제1내측시트(220)에 수용된 광섬유부분에 대해 제2내측시트(230)에 수용된 광섬유부분이 중첩되게 배치되어 있어 배터리(10)의 팽창시 가압에 대응한 신호 추출 효율성을 향상시켜 온도와 변형율의 측정 정밀도를 높일 수 있다.The sheet-type optical fiber sensor 200 is arranged such that the optical fiber part accommodated in the second inner sheet 230 is overlapped with the optical fiber part accommodated in the first inner sheet 220, so that the signal corresponding to the pressure when the battery 10 is expanded. By improving the extraction efficiency, it is possible to increase the measurement precision of temperature and strain.

이러한 구조의 시트형 광섬유 센서(200)에 대해 측정부(150)는 광원(110)에서 펄스광이 출사되게 구동하고, 광검출부(140)는 수신된 광으로부터 온도에 반응하는 라만산란광을 필터링하여 제공하고, 온도 및 변형율에 반응하는 브릴루앙 산란광 또는 레일레이 산란광 중 어느 하나를 필터링하여 측정부(150)에 제공하도록 구축하고, 측정부(150)는 광검출부(140)에서 라만산란광에 대응하는 제1신호와 브릴루앙 또는 레일레이 산란광에 대응하는 제2신호를 이용하여 온도 및 변형율을 산출하도로 구축되면 된다.With respect to the sheet-type optical fiber sensor 200 having such a structure, the measuring unit 150 drives the pulsed light to be emitted from the light source 110, and the photodetecting unit 140 filters the Raman scattered light that responds to the temperature from the received light. and filter any one of Brillouin scattered light or Rayleigh scattered light that responds to temperature and strain to provide it to the measurement unit 150 , and the measurement unit 150 is configured to receive a second corresponding to the Raman scattered light from the photodetector 140 . The temperature and strain rate may be calculated using the first signal and the second signal corresponding to Brillouin or Rayleigh scattered light.

한편, 배터리(10)에 비접착상태에서 배터리(10) 주변온도를 측정하도록 도 8에 도시된 바와 같이 배터리(10)들 사이를 구획하기 위해 적용된 칸막이(20) 사이에 비접합 상태로 설치할 수도 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 칸막이(20) 내에 내장되게 설치될 수 있음은 물론이다.On the other hand, as shown in FIG. 8 to measure the ambient temperature of the battery 10 in a non-adhesive state to the battery 10, it may be installed in a non-bonded state between the partitions 20 applied to partition between the batteries 10. Of course, it can be installed to be built-in within the partition 20 as shown in FIG. 9 .

이상에서 설명된 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서 및 이를 적용한 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치에 의하면, 배터리의 온도 변화 및 변형을 정밀하게 측정할 수 있으면서도 설치 및 시공이 용이하고 구조가 단순한 장점을 제공한다.According to the sheet-type optical fiber sensor for measuring battery temperature and strain rate of ESS described above and the battery temperature and strain measuring device of ESS to which it is applied, it is possible to precisely measure temperature change and strain of the battery, but it is easy to install and construct, and the structure is good. It offers simple advantages.

110: 광원 120: 광써큘레이터
140: 광검출부 150: 측정부
200: 시트형 광섬유 센서 210: 커버바디
220: 제1내측바디 230: 제2내측바디
250: 광섬유 260: 광커넥터110: light source 120: optical circulator
140: light detection unit 150: measurement unit
200: sheet type optical fiber sensor 210: cover body
220: first inner body 230: second inner body
250: optical fiber 260: optical connector

Claims (6)

삭제delete ESS의 배터리의 온도 및 변형율을 측정하기 위해 상기 배터리들 사이에 배치될 수 있게 시트 형태로 형성된 커버바디와;
상기 커버바디의 내부를 경유하여 상기 커버바디 외부로 연장된 광섬유와;
상기 광섬유의 종단에 광의 직렬 전송의 중계가 가능하게 접속된 광커넥터;를 구비하고,
상기 커버바디는
제1방향을 따라 상호 나란하게 이격되어 연장되며 내측으로 인입된 제1선형연장부분들이 단일 경로가 되게 상호 연결된 패턴으로 광섬유가 안착될 수 있게 형성된 제1수용홈을 갖는 제1내측시트와;
상기 제1내측시트에 대향되게 배치되며 상기 제1수용홈과 대향되는 면에 내측으로 인입된 제2선형연장부분들이 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 상호 나란하게 이격되어 연장되되 단일 경로가 되게 상호 연결된 패턴으로 광섬유가 안착될 수 있게 형성되며 상기 제1수용홈에 안착된 광섬유가 직렬상으로 연장 수용될 수 있도록 된 제2수용홈을 갖는 제2내측시트와;
상기 제1내측시트와 상기 제2내측시트가 상호 대향되게 배치된 상태에서 상기 제1내측시트와 상기 제2내측시트를 에워싸게 감싸는 외측시트;를 구비하고,
상기 광섬유는 상기 제1수용홈과 상기 제2수용홈을 따라 직렬상으로 수용되게 배치되어 상기 외측시트 외부로 연장된 것을 특징으로 하는 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서.a cover body formed in the form of a sheet to be disposed between the batteries in order to measure the temperature and strain rate of the batteries of the ESS;
an optical fiber extending outside the cover body via the inside of the cover body;
and an optical connector connected to the end of the optical fiber to enable relay of serial transmission of light;
The cover body is
a first inner sheet having a first accommodating groove which is formed to be spaced apart from each other in a first direction and extend in parallel to each other in a pattern in which the first linearly extended portions introduced into each other are interconnected to form a single path so that an optical fiber can be seated;
The second linear extension portions disposed opposite to the first inner sheet and introduced into the surface opposite to the first accommodating groove are spaced apart from each other in a second direction orthogonal to the first direction. a second inner sheet formed so that optical fibers can be seated in a pattern interconnected to form a path and having a second accommodating groove in which the optical fibers seated in the first accommodating groove can be extended and accommodated in series;
and an outer sheet surrounding the first inner sheet and the second inner sheet in a state in which the first inner sheet and the second inner sheet are disposed to face each other;
The optical fiber is arranged to be received in series along the first receiving groove and the second receiving groove and extended to the outside of the outer sheet. 제2항에 있어서, 상기 외측시트는 폴리이미드 소재로 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2내측시트는 폴리카보네이트-에비에스 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정용 시트형 광섬유 센서.The sheet-type optical fiber sensor for measuring battery temperature and strain of ESS according to claim 2, wherein the outer sheet is formed of a polyimide material, and the first and second inner sheets are formed of a polycarbonate-EBS material. . 삭제delete 광을 출사하는 광원과;
상기 광원에서 출사되어 입력단으로 입사된 광을 센싱단으로 출력하고, 상기 센싱단에서 역으로 진행되는 광을 출력단으로 출력하는 광써큘레이터와;
상기 광써큘레이터의 센싱단과 직렬상으로 접속되며 ESS의 배터리의 온도를 측정하기 위해 상기 배터리들 사이에 배치되는 시트형 광섬유 센서와;
상기 광써큘레이터의 출력단을 통해 출력되는 광을 검출하는 광검출부와;
상기 광원의 구동을 제어하고 상기 광검출부에서 출력되는 신호로부터 상기 시트형 광섬유센서가 설치된 배터리의 온도 및 변형율을 측정하는 측정부;를 구비하고,
상기 시트형 광섬유 센서는
상기 ESS의 배터리의 온도 및 변형율을 측정하기 위해 배터리들 사이에 배치될 수 있게 시트 형태로 형성된 커버바디와;
상기 커버바디의 내부를 경유하여 상기 커버바디 외부로 연장된 광섬유와;
상기 광섬유의 종단에 광의 직렬 전송의 중계가 가능하게 접속된 광커넥터;를 구비하며,
상기 커버바디는
제1방향을 따라 상호 나란하게 이격되어 연장되며 내측으로 인입된 제1선형연장부분들이 단일 경로가 되게 상호 연결된 패턴으로 광섬유가 안착될 수 있게 형성된 제1수용홈을 갖는 제1내측시트와;
상기 제1내측시트에 대향되게 배치되며 상기 제1수용홈과 대향되는 면에 내측으로 인입된 제2선형연장부분들이 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 상호 나란하게 이격되어 연장되되 단일 경로가 되게 상호 연결된 패턴으로 광섬유가 안착될 수 있게 형성되며 상기 제1수용홈에 안착된 광섬유가 직렬상으로 연장 수용될 수 있도록 된 제2수용홈을 갖는 제2내측시트와;
상기 제1내측시트와 상기 제2내측시트가 상호 대향되게 배치된 상태에서 상기 제1내측시트와 상기 제2내측시트을 에워싸게 감싸는 외측시트;를 구비하고,
상기 광섬유는 상기 제1수용홈과 상기 제2수용홈을 따라 직렬상으로 수용되게 배치되어 상기 외측시트 외부로 연장된 것을 특징으로 하는 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치.a light source emitting light;
an optical circulator outputting the light emitted from the light source and incident to the input terminal to a sensing terminal, and outputting the light propagating in reverse from the sensing terminal to an output terminal;
a sheet-type optical fiber sensor connected in series with the sensing terminal of the optical circulator and disposed between the batteries to measure the temperature of the battery of the ESS;
a photodetector configured to detect light output through an output terminal of the optical circulator;
a measuring unit that controls the driving of the light source and measures the temperature and strain rate of the battery in which the sheet-type optical fiber sensor is installed from the signal output from the photodetector;
The sheet-type optical fiber sensor is
a cover body formed in the form of a sheet to be disposed between the batteries to measure the temperature and strain rate of the batteries of the ESS;
an optical fiber extending outside the cover body via the inside of the cover body;
and an optical connector connected to the end of the optical fiber to enable relay of serial transmission of light;
The cover body is
a first inner sheet having a first accommodating groove which is formed to be spaced apart from each other in a first direction and extend in parallel to each other in a pattern in which the first linearly extended portions introduced into each other are interconnected to form a single path so that an optical fiber can be seated;
The second linear extension portions disposed opposite to the first inner sheet and introduced into the surface opposite to the first accommodating groove are spaced apart from each other in a second direction orthogonal to the first direction. a second inner sheet formed so that optical fibers can be seated in a pattern interconnected to form a path and having a second accommodating groove in which the optical fibers seated in the first accommodating groove can be extended and accommodated in series;
and an outer sheet surrounding the first inner sheet and the second inner sheet in a state in which the first inner sheet and the second inner sheet are disposed to face each other;
The optical fiber is arranged to be received in series along the first receiving groove and the second receiving groove and extended to the outside of the outer sheet. 제5항에 있어서, 상기 외측시트는 폴리이미드 소재로 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2내측시트는 폴리카보네이트-에비에스 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 ESS의 배터리 온도 및 변형율 측정장치.
The apparatus of claim 5, wherein the outer sheet is formed of a polyimide material, and the first and second inner sheets are formed of a polycarbonate-EBS material.
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