KR102447552B1 - 이차 전지 상태 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지의 스웰링을 검출하는 과정에서 효과적으로 이차 전지의 스웰링을 검출할 수 있는 개선된 이차 전지 상태 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 상태 검출 장치는, 이차 전지의 상태를 검출하는 장치로서, 일 방향으로 길게 연장되게 형성되며, 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 저항이 구비되고, 상기 복수의 저항 중 적어도 2개 이상의 저항이 서로 다른 저항값을 가지며 상기 이차 전지의 외면을 둘러쌀 수 있는 형태로 구성된 측정 케이블; 상기 측정 케이블의 일단에 장착되고 상기 측정 케이블의 타단이 결합될 수 있도록 구성되며, 상기 측정 케이블의 길이 방향으로 작용되는 압력에 의하여 상기 측정 케이블의 타단이 상기 측정 케이블의 길이 방향으로 소정의 간격만큼 이동할 수 있도록 구성된 고정 유닛; 상기 고정 유닛의 내부에 장착되고 상기 복수의 저항 중 어느 하나의 저항의 양단과 접촉되도록 구성된 측정 단자; 및 상기 측정 단자에 연결되어 상기 측정 단자로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 이차 전지의 상태를 검출하도록 구성된 검출 유닛을 포함한다.

Description

이차 전지 상태 검출 장치{Apparatus for detecting state of secondary battery}
본 발명은 이차 전지 상태 검출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지의 스웰링을 검출하는 과정에서 효과적으로 이차 전지의 스웰링을 검출할 수 있는 개선된 이차 전지 상태 검출 장치에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
일반적인 리튬 이온 배터리 셀은, 다공성의 양극 집전체 및 음극 집전체와 세퍼레이터가 서로 번갈아 가며 겹쳐진 형태로 이루어진 전극 조립체와, 상기 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 셀 외장재로 이루어져 있다. 이러한 배터리 셀은, 셀 외장재의 형태에 따라 캔(can)형 배터리 셀 혹은 파우치(pouch)형 배터리 셀로 구분되기도 한다.
한편, 최근 배터리와 관련하여 사회적으로 가장 큰 이슈가 되고 있는 것이 배터리의 안전성 문제이다. 노트북이나 휴대폰의 경우, 사용 인구가 급격히 증가하고 있고, 배터리의 폭발은 휴대용 전자제품의 파손을 가져올 뿐만 아니라 화재로 연결될 수 있다는 점에서 배터리의 안전성 확보가 시급하다. 따라서, 종래에는 배터리의 이상 상태 감지 시 충방전 전류를 차단하여 배터리의 안전성을 확보하는 다양한 보호 장치들이 사용되고 있다.
이러한 종래의 배터리 팩 보호 장치는 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 이루어진 셀 집합체와 연결되고, 일반적으로 과충전, 과방전, 단락, 과전류 등의 이상 상태가 발생되었을 경우 배터리 팩을 보호하기 위해 충방전 전류가 흐르는 선로를 비가역적으로 단선시켜 전류의 흐름을 차단하는 퓨즈와 충방전 전류의 크기를 감지하기 위한 센스 저항(sense resistor)을 포함한다.
하지만, 이러한 종래의 배터리 팩 보호 장치는, 배터리 셀의 스웰링(swelling) 현상이 일어나는 경우 이를 제대로 감지할 수 없다. 여기서 셀의 스웰링 현상이란, 셀 내부의 압력이 급격히 증가하게 되어 캔이 부풀어 오르는 현상을 말한다. 이러한 스웰링 현상은 리튬 이온 배터리 셀 전극의 발열이나 발화로 인해 가스가 생성되거나, 또는 과전압에 의한 전해액의 분해로 인하여 가스가 생성되는 경우 등과 같이 주로 셀 내부의 가스 생성으로 인해 발생할 수 있다. 즉, 종래의 배터리 팩 보호 장치의 경우, 이러한 배터리 셀의 구조적인 변형을 제대로 감지할 수 없었다.
또한, 배터리 모듈에는 다수의 이차 전지가 포함되는 경우가 많다. 특히, 자동차나 에너지 저장 장치(ESS) 등에 사용되는 중대형 배터리 모듈의 경우, 높은 출력 내지 높은 용량을 위해 매우 많은 수의 이차 전지가 포함되어 상호 연결될 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 배터리 팩 보호 장치가 필요하다. 종래의 배터리 팩 보호 장치는, 배터리 모듈 내부에 부피가 큰 퓨즈를 설치해야 하기 때문에 공간 활용의 측면에서 문제점이 있었다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 이차 전지의 스웰링을 검출하는 과정에서 효과적으로 이차 전지의 스웰링을 검출할 수 있는 개선된 이차 전지 상태 검출 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 상태 검출 장치는, 이차 전지의 상태를 검출하는 장치로서, 일 방향으로 길게 연장되게 형성되며, 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 저항이 구비되고, 상기 복수의 저항 중 적어도 2개 이상의 저항이 서로 다른 저항값을 가지며 상기 이차 전지의 외면을 둘러쌀 수 있는 형태로 구성된 측정 케이블; 상기 측정 케이블의 일단에 장착되고 상기 측정 케이블의 타단이 결합될 수 있도록 구성되며, 상기 측정 케이블의 길이 방향으로 작용되는 압력에 의하여 상기 측정 케이블의 타단이 상기 측정 케이블의 길이 방향으로 소정의 간격만큼 이동할 수 있도록 구성된 고정 유닛; 상기 고정 유닛의 내부에 장착되고 상기 복수의 저항 중 어느 하나의 저항의 양단과 접촉되도록 구성된 측정 단자; 및 상기 측정 단자에 연결되어 상기 측정 단자로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 이차 전지의 상태를 검출하도록 구성된 검출 유닛을 포함한다.
또한, 상기 복수의 저항은, 상기 고정 유닛으로부터 멀어질수록 저항값이 순차적으로 작아지거나 커지도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 측정 케이블은, 서로 평행하고 상기 측정 케이블의 길이 방향으로 길게 연장되며 양단이 서로 연결되게 구성된 2개의 직선 부재를 구비하고, 상기 저항은, 상기 2개의 직선 부재에 양단이 연결된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 측정 케이블은, 상기 고정 유닛이 고정될 수 있도록 구성된 복수의 홈을 구비할 수 있다.
또한, 상기 고정 유닛은, 상기 측정 케이블의 길이 방향과 동일한 방향으로 내부에 중공이 형성되어, 상기 측정 케이블의 타단이 상기 중공으로 삽입될 수 있도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 고정 유닛은, 상기 중공의 표면에 구비되며, 상하 방향으로 돌출되게 구성되어 상기 측정 케이블에 구비된 홈에 끼워질 수 있도록 구성된 고정 부재를 구비할 수 있다.
또한, 상기 측정 단자는, 상기 중공의 표면에 구비되며 상하 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다.
또한, 상기 측정 단자는, 상기 고정 부재가 상기 홈에 끼워진 상태일 때 상기 저항의 양단에 접촉되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 검출 유닛은, 저항값의 변화를 기초로 상기 이차 전지의 스웰링을 검출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 검출 유닛은, 상기 고정 유닛의 이동 거리를 기초로 상기 이차 전지의 스웰링을 검출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 이차 전지 상태 검출 장치를 포함한다.
본 발명에 따르면, 이차 전지의 구조적인 변형을 검출할 수 있다. 그리고, 이를 기초로 이차 전지의 스웰링 현상을 검출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이차 전지 상태 검출 장치는, 별도의 퓨즈를 설치하는 경우에 비해 구성이 간단해지고 공간 활용도가 높아지는 효과가 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 상태 검출 장치가 이차 전지에 장착된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 상태 검출 장치의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 유닛의 정면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 유닛과 측정 케이블의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 케이블에 장착된 고정 유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 케이블의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 유닛이 참조하는 저항값 및 고정 유닛의 이동거리에 따른 이차 전지의 두께 변화 테이블을 보여준다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
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.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, 배터리 셀은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리 셀로 간주될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 배터리 셀을 '이차 전지'라고 칭하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 상태 검출 장치는, 이차 전지의 상태를 검출하는 장치이다. 예를 들어, 이차 전지 상태 검출 장치는, 이차 전지의 과충전 여부를 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 이차 전지 상태 검출 장치는, 과충전에 의하여 이차 전지가 팽창되는 스웰링(Swelling)을 검출할 수 있다. 또한, 이차 전지 상태 검출 장치는, 이차 전지의 장시간 사용으로 인하여 이차 전지가 팽창되는 스웰링을 검출할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 상태 검출 장치가 이차 전지에 장착된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 상태 검출 장치의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 상태 검출 장치는, 측정 케이블(100), 고정 유닛(200), 측정 단자(210) 및 검출 유닛(300)을 포함한다.
상기 측정 케이블(100)은, 일 방향으로 길게 연장되게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 측정 케이블(100)은 일 방향(도 2의 y축 방향)으로 길게 연장 형성되고, 절연 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 측정 케이블(100)은, 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 저항(110)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 복수의 저항(110)은, 길이 방향(도 2의 y축 방향)으로 고정 유닛(200)으로부터 소정의 간격을 두고 측정 케이블(100)에 장착될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 저항(110)은, 측정 케이블(100)의 길이 방향에 수직하는 방향(도 2의 z축 방향)으로 측정 케이블(100)에 장착될 수 있다. 특히, 측정 케이블(100)에 구비된 복수의 저항(110) 중 적어도 2개 이상의 저항(110)은, 서로 다른 저항(110)값을 가질 수 있다.
또한, 측정 케이블(100)은, 이차 전지(10)의 외면을 둘러쌀 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 측정 케이블(100)은, 이차 전지(10)의 외면을 둘러쌀 수 있도록 측정 케이블(100)의 일단과 측정 케이블(100)의 타단이 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 측정 케이블(100)은, 이차 전지(10)의 외면을 감싼 상태에서 이차 전지(10)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 측정 케이블(100)은, 본체가 휘어지도록 연성 재질로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 복수의 저항(110)은, 고정 유닛(200)으로부터 멀어질수록 저항값이 순차적으로 작아지도록 구비될 수 있다. 또는, 복수의 저항(110)은, 고정 유닛(200)으로부터 멀어질수록 저항값이 순차적으로 커지도록 구비될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 상태 검출 장치는, 순차적으로 변경되는 저항의 저항값을 기초로 이차 전지의 스웰링을 효과적으로 검출할 수 있다.
바람직하게는, 측정 케이블(100)은, 서로 평행하고 측정 케이블(100)의 길이 방향으로 길게 연장되며 양단이 서로 연결되게 구성된 2개의 직선 부재를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 측정 케이블(100)은, 도 2를 기준으로 +z축 방향에 위치한 제1 직선 부재와 -z축 방향에 위치한 제2 직선 부재를 구비할 수 있다. 여기서, 제1 직선 부재 및 제2 직선 부재는, 측정 케이블의 길이 방향(도 2를 기준으로 y축 방향)으로 길게 연장 형성되며, 서로 평행할 수 있다. 또한, 제1 직선 부재 및 제2 직선 부재는, 측정 케이블(100)의 일단(도 2의 -y축 방향 일단) 및 측정 케이블(100)의 타단(도 2의 +y축 방향 타단)에서 서로 연결될 수 있다. 본 발명의 이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 측정 케이블(100)은, 이차 전지(10)의 외면을 감싸는 띠 형태의 구조로 형성될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 측정 케이블(100)은, 측정 케이블(100)의 길이 방향에 수직 방향으로 2개의 직선 부재 사이에 연결되도록 구성된 지지 부재를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 측정 케이블(100)은, 제1 직선 부재와 제2 직선 부재 사이를 연결하도록 구성된 복수의 지지 부재를 구비할 수 있다.
본 발명의 이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 측정 케이블(100)은, 안정적으로 고정 유닛(200)이 각 지지 부재에 체결될 수 있도록 할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 저항(110)은, 상기 2개의 직선 부재에 양단이 연결된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 저항(110)은, 제1 직선 부재에 일단이 연결되고, 제2 직선 부재에 타단이 연결될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 저항(110)은, 지지 부재에 장착될 수 있다. 보다 구체적으로, 저항(110)은, 지지 부재의 일면에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 복수의 저항(110)은, 지지 부재의 일면에 각각 장착될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 저항(110)은, 측정 케이블(100)에 수직 방향으로 지지 부재의 일면에 각각 장착될 수 있다.
상기 고정 유닛(200)은, 측정 케이블(100)의 일단에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 고정 유닛(200)은, 측정 케이블(100)의 길이 방향으로 일단에 구비될 수 있다.
또한, 고정 유닛(200)은, 측정 케이블(100)의 타단이 결합될 수 있도록 구성될 수 잇다. 보다 구체적으로, 측정 케이블(100)의 일단에 고정 유닛(200)이 장착되고, 측정 케이블(100)의 타단이 고정 유닛(200)에 체결될 수 있다. 여기서, 측정 케이블(100)은, 연성 재질로 이루어져 이차 전지(10)의 외면의 굴곡에 의해 휘어질 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 고정 유닛(200)은, 측정 케이블(100)의 일단에 장착되며, 이차 전지(10)의 둘레를 한 바퀴 감싼 측정 케이블(100)의 타단이 고정 유닛(200)에 체결될 수 있다.
또한, 고정 유닛(200)은, 측정 케이블(100)의 길이 방향으로 작용되는 압력에 의하여 측정 케이블(100)의 타단이 측정 케이블(100)의 길이 방향으로 소정의 간격만큼 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 이차 전지(10)의 외면에 측정 케이블(100)과 고정 유닛(200)이 장착되고, 이차 전지(10)의 스웰링 현상에 의하여 이차 전지(10)가 팽창되는 경우, 측정 케이블(100)에 길이 방향으로 압력이 작용될 수 있다. 그리고, 이 경우, 고정 유닛(200)에 의해 체결된 측정 케이블(100)의 타단이 소정의 간격만큼 고정 유닛(200)의 방향으로 이동할 수 있다.
바람직하게는, 측정 케이블(100)은, 고정 유닛(200)이 고정될 수 있도록 구성된 복수의 홈(120)을 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 측정 케이블(100)은, 고정 유닛(200)이 측정 케이블(100)에 체결될 수 있도록 소정의 간격을 사이에 두고 구비된 복수의 홈(120)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 측정 케이블(100)은, 측정 케이블(100)의 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 구비된 복수의 홈(120)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 홈(120)은, 내부 공간이 뚫린 중공일 수 있다. 예를 들어, 홈(120)의 형상은 직사각형 형상일 수 있다.
상기 측정 단자(210)는, 고정 유닛(200)의 내부에 장착될 수 있다. 또한, 측정 단자(210)는, 복수의 저항(110) 중 어느 하나의 저항(110)의 양단과 접촉되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 측정 단자(210)는, 저항(110)의 양단에 접촉될 수 있도록 2개의 측정 단자(210)로 구성될 수 있다.
상기 검출 유닛(300)은, 측정 단자(210)에 연결되어 측정 단자(210)로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 이차 전지(10)의 상태를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 검출 유닛(300)은, 측정 단자(210)로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 측정 단자(210)와 접촉한 저항(110)의 저항값을 연산할 수 있다. 그리고, 검출 유닛(300)은, 저항값을 기초로 이차 전지(10)의 상태를 검출할 수 있다. 예를 들어, 검출 유닛(300)은, 이차 전지(10)의 스웰링을 검출할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 유닛의 정면도이고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 유닛과 측정 케이블의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 케이블에 장착된 고정 유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 유닛(200)은, 측정 케이블(100)의 길이 방향과 동일한 방향으로 내부에 중공이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 고정 유닛(200)은, 측정 케이블(100)의 길이 방향으로 내부에 중공이 형성되어, 띠 형상의 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 고정 유닛(200)은, 내부에 중공이 형성되어, 사각형 띠 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 고정 유닛(200)은, 측정 케이블(100)의 타단이 상기 중공으로 삽입될 수 있도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 측정 케이블(100)의 타단이 중공에 삽입 체결될 수 있도록 중공의 크기 및 형상은 측정 케이블(100)의 크기 및 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.
바람직하게는, 고정 유닛(200)은, 고정 부재(220)를 구비할 수 있다. 상기 고정 부재(220)는, 중공의 표면에 구비될 수 있다. 또한, 고정 부재(220)는, 상하 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 고정 부재(220)는, 중공의 상단 표면에 구비될 수 있다. 그리고, 고정 부재(220)는, 중공의 상단 표면으로부터 중공의 하단을 향해 상하 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 고정 부재(220)는, 측정 케이블(100)에 구비된 홈(120)에 끼워질 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 고정 부재(220)는, 사각 형상으로 돌출되어, 측정 케이블(100)에 구비된 홈(120)에 체결될 수 있다.
바람직하게는, 고정 부재(220)는, 고정 부재(220)가 홈(120)에 체결되는 경우, 측정 케이블(100)의 지지 부재에 접촉되는 단면의 형상이 서로 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 측정 케이블(100)의 길이 방향으로 고정 부재(220)의 정면부(도 4의 -y축 방향)에 형성된 단면은, 측정 케이블(100)에 수직하도록 구성된 평평한 단면이 형성될 수 있다. 또한, 측정 케이블(100)의 길이 방향으로 고정 부재(220)의 후면부(도 4의 +y축 방향)에 형성된 단면은, 경사진 단면이 형성될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 고정 부재(220)는, 측정 케이블(100)에 구비된 홈에 용이하게 체결될 수 있고, 체결 이후에는 측정 케이블(100)을 고정시킬 수 있다.
또한, 측정 단자(210)는, 상기 중공의 표면에 구비되며 상하 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다. 또한, 바람직하게는, 측정 단자(210)는, 고정 부재(220)가 상기 홈(120)에 끼워진 상태일 때 상기 저항(110)의 양단에 접촉되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 측정 단자(210)는, 중공의 표면으로부터 도 3의 -x축 방향으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 특히, 측정 단자(210)는, 중공의 표면으로부터 돌출되는 돌출 길이가 고정 부재(220)의 돌출 길이보다 짧게 돌출될 수 있다. 또한, 측정 단자(210)는, 측정 케이블(100)에 구비된 저항(110)과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 측정 단자(210)는, 고정 부재(220)가 측정 케이블(100)에 체결된 상태에서 저항(110)에 접촉할 수 있다. 특히, 측정 단자(210)는, 저항(110)의 양단에 접촉할 수 있다.
도 5를 참조하면, 고정 유닛(200)은, 고정 부재(220)가 측정 케이블(100)의 홈(120)에 체결된 상태에서 측정 단자(210)가 저항(110)에 접촉할 수 있도록 고정 부재(220)와 측정 단자(210) 사이가 측정 케이블(100)의 길이 방향으로 소정의 간격만큼 떨어지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에 도시된 바와 같이, 고정 부재(220)와 측정 단자(210)는 측정 케이블(100)의 길이 방향(도 5의 y축 방향)으로 소정의 간격만큼 떨어지도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 측정 단자(210)는, 고정 부재(220)가 다른 홈(120)으로 이동 체결되는 경우, 소정의 간격을 두고 장착된 저항(110)의 저항값을 정확하게 측정할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 케이블의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 케이블(100)에 구비된 복수의 저항(110)은, 서로 다른 저항값을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 6의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)은, 각각 서로 다른 저항값을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)은, 순차적으로 저항값이 작아지도록 서로 다른 저항값을 가질 수 있다. 또는, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)은, 순차적으로 저항값이 커지도록 서로 다른 저항값을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 4 및 도 6을 참조하면, 제1 단위 저항(R1)의 저항값이 1kΩ이고, 제2 단위 저항(R2)의 저항값이 10kΩ이고, 제3 단위 저항(R3)의 저항값이 1MΩ일 수 있다. 이 경우, 고정 부재(220)가 제1 홈(h1)에 체결되는 경우, 측정 단자(210)는, 제1 단위 저항(R1)과 접촉하여 1kΩ의 저항값을 측정할 수 있다. 유사하게, 고정 부재(220)가 제2 홈(h2)에 체결되는 경우, 측정 단자(210)는, 제2 단위 저항(R2)과 접촉하여 10kΩ의 저항값을 측정할 수 있다. 유사하게, 고정 부재(220)가 제3 홈(h3)에 체결되는 경우, 측정 단자(210)는, 제3 단위 저항(R3)과 접촉하여 1MΩ의 저항값을 측정할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 상태 검출 장치는, 저항값의 변화에 따른 이차 전지의 스웰링을 용이하게 검출할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 유닛이 참조하는 저항값 및 고정 유닛의 이동거리에 따른 이차 전지의 두께 변화 테이블을 보여준다.
도 7에 도시된 참조 테이블을 참조하면, 검출 유닛(300)은, 저항값의 변화를 기초로 이차 전지(10)의 스웰링을 검출하도록 구성될 수 있다. 또한, 검출 유닛(300)은, 고정 유닛(200)의 이동 거리를 기초로 이차 전지(10)의 스웰링을 검출하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 검출 유닛(300)은, 저항값에 대응하는 이차 전지(10)의 두께를 미리 저장하고, 측정 단자(210)로부터 측정된 저항값을 기초로 이차 전지(10)의 두께 변화를 판단할 수 있다. 예를 들어, 도 7의 실시예에서, 검출 유닛(300)은, 종전 검출 저항값인 1kΩ으로부터 현재 검출 저항값인 10kΩ으로 저항값이 변경되는 경우, 이차 전지(10)의 두께가 Level 1(710) 로부터 Level 2(720)의 두께로 증가하였음을 검출할 수 있다. 여기서, 이차 전지의 두께 Level 2는, 이차 전지의 두께 Level 1에 비해 큰 수치일 수 있다. 또한, 검출 유닛(300)은, 종전 고정 유닛의 위치(예를 들어, 0cm)로부터 현재 고정 유닛의 위치(예를 들어, 도 7의 1.5cm) 사이에 1.5cm의 이동 거리가 검출된 것을 기초로 이차 전지의 두께가 Level 3(730)의 두께로 증가하였음을 검출할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 검출 유닛(300)은, 측정 케이블에 구비된 복수의 저항으로부터 검출한 저항값의 변화를 이용하여 이차 전지의 스웰링을 검출할 수 있다.
예를 들어, 검출 유닛(300)은, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
바람직하게는, 검출 유닛(300)은, 적어도 하나의 메모리부를 구비할 수 있다. 즉, 검출부에는 적어도 하나의 메모리부가 내장될 수 있다. 메모리부에는 냉각수 이차 전지 상태 검출 장치에 의해 수행되는 다양한 동작과 관련된 프로그램과 데이터가 미리 저장될 수 있다. 예를 들어, 메모리부에는, 도 7에 도시된 참조 테이블이 미리 저장될 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지 상태 검출 장치는, 배터리 팩에 자체적으로 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 이차 전지 상태 검출 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 다수의 이차 전지, 상기 이차 전지 상태 검출 장치, 전장품(BMS, 릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에서 검출 유닛(300)은, 제어부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 제어부는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
또한, 제어부의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 '메모리부' 및 '제어부' 등과 같이 '부'라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것은 아니라는 점은 당업자에게 자명하다.
10: 이차 전지
100: 측정 케이블
110: 저항
120: 홈
200: 고정 유닛
210: 측정 단자
220: 고정 부재
300: 검출 유닛

Claims (11)

  1. 이차 전지의 상태를 검출하는 장치로서,
    일 방향으로 길게 연장되게 형성되며, 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 저항이 구비되고, 상기 복수의 저항 중 적어도 2개 이상의 저항이 서로 다른 저항값을 가지며 상기 이차 전지의 외면을 둘러쌀 수 있는 형태로 구성된 측정 케이블;
    상기 측정 케이블의 일단에 장착되고 상기 측정 케이블의 타단이 결합될 수 있도록 구성되며, 상기 측정 케이블의 길이 방향으로 작용되는 압력에 의하여 상기 측정 케이블의 타단이 상기 측정 케이블의 길이 방향으로 소정의 간격만큼 이동할 수 있도록 구성된 고정 유닛;
    상기 고정 유닛의 내부에 장착되고 상기 복수의 저항 중 어느 하나의 저항의 양단과 접촉되도록 구성된 측정 단자; 및
    상기 측정 단자에 연결되어 상기 측정 단자로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 이차 전지의 상태를 검출하도록 구성된 검출 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 상태 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 저항은, 상기 고정 유닛으로부터 멀어질수록 저항값이 순차적으로 작아지거나 커지도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 상태 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정 케이블은, 서로 평행하고 상기 측정 케이블의 길이 방향으로 길게 연장되며 양단이 서로 연결되게 구성된 2개의 직선 부재를 구비하고,
    상기 저항은, 상기 2개의 직선 부재에 양단이 연결된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 상태 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정 케이블은, 상기 고정 유닛이 고정될 수 있도록 구성된 복수의 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 상태 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정 유닛은, 상기 측정 케이블의 길이 방향과 동일한 방향으로 내부에 중공이 형성되어, 상기 측정 케이블의 타단이 상기 중공으로 삽입될 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 상태 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정 유닛은, 상기 중공의 표면에 구비되며, 상하 방향으로 돌출되게 구성되어 상기 측정 케이블에 구비된 홈에 끼워질 수 있도록 구성된 고정 부재
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 상태 검출 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 측정 단자는, 상기 중공의 표면에 구비되며 상하 방향으로 돌출되게 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 상태 검출 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 측정 단자는, 상기 고정 부재가 상기 홈에 끼워진 상태일 때 상기 저항의 양단에 접촉되도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 상태 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출 유닛은, 저항값의 변화를 기초로 상기 이차 전지의 스웰링을 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 상태 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 검출 유닛은, 상기 측정 케이블의 일단을 기준으로 상기 고정 유닛의 종전 위치와 현재 위치 간의 차이에 해당하는 이동 거리를 검출하고, 검출된 이동 거리를 기초로 상기 이차 전지의 스웰링을 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 상태 검출 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 이차 전지 상태 검출 장치를 포함하는 배터리 팩.
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