KR102588914B1 - 배터리셀의 상태를 직관적으로 확인할 수 있는 배터리케이스및 이를 포함하는 전기청소차 - Google Patents

배터리셀의 상태를 직관적으로 확인할 수 있는 배터리케이스및 이를 포함하는 전기청소차 Download PDF

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Abstract

배터리케이스에 관한 것으로서 각 배터리셀의 상태에 기초하여 외관이 변화하는 적어도 하나의 배터리상태표시체를 적어도 일부가 투명한 점검창과 마주하는 위치에서 복수 개의 배터리에 설치함으로써 작업자가 점검창을 통해 각 배터리상태표시체를 관측하는 것만으로 각 배터리셀의 상태를 직관적으로 확인할 수 있어 매우 효율적인 배터리케이스에 관한 것이다.

Description

배터리셀의 상태를 직관적으로 확인할 수 있는 배터리케이스 및 이를 포함하는 전기청소차 {Battery case and electric sweeper having the same}
전기청소차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리셀의 상태를 직관적으로 확인할 수 있는 배터리케이스가 장착됨으로써 배터리 사고의 위험성을 낮춘 전기청소자에 관한 것이다.
보행자 또는 차량이 통행하기 위해 설치되는 도로 상에는 보행자나 운전자에 의해 투기된 오염물이나 가로수로부터 떨어진 낙엽 등의 오물이 쌓이게 된다. 이렇게 도로 위에 쌓인 오물들은 시야를 방해하여 운전에 지장을 주고, 도시 미관을 해친다. 또한, 최근 사회적 문제로 대두되고 있는 미세먼지가 도로 위에 쌓이는 경우 보행자나 차량의 통행 시 공기 중으로 비산되어 보행자나 운전자의 건강을 위협할 수 있다. 이러한 도로 위 오물을 제거하기 위해, 각 지방자치단체 또는 도로를 관리하는 기관에서는 주기적으로 노면에 쌓인 오물을 제거하여 노면을 청결한 상태로 유지 및 관리하고 있다.
근래에는 배기가스가 발생되지 않아 친환경적이고, 소음이 적게 발생함으로써 청소가 수행되는 장소 인근 주민의 피해를 최소화할 수 있는 전기 청소차의 이용이 늘어나고 있다. 이러한 전기 청소차에는 성능이 좋고 안정적인 리튬배터리가 주로 적용된다. 그러나, 리튬배터리의 부스바 체결 불량, 너트 풀림, 습기에 의한 부식 등에 의해 단자 접촉이 불량하게 됨에 따라 배터리 관리 시스템(battery management system)의 배터리 전압 체크 동작이 부정확하게 이루어지고 이는 배터리 화재의 전조 증상인 배터리 과충전 및 팽창을 야기한다.
이러한, 배터리 화재의 전조 증상을 빠르게 인지하여 배터리 화재를 예방하기 위해 배터리를 짧은 주기로 자주 점검하는 것이 바람직 하나, 배터리 점검을 위해서 수십개의 볼트를 풀어 배터리 케이스를 분해해야 하므로 현실적으로 적시에 배터리를 점검하는 데에 어려움이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 배터리 이상상태 감지 장치의 종래기술의 예로써 대한민국 등록특허 제10-1504244호“전기자동차 배터리 이상 상태 감지 장치 및 이에 사용되는 배터리용 장착 케이스”가 있다. 특허 제10-1504244호는 배터리의 외부에 탈착 가능한 케이스를 이용하여 배터리의 단락을 검출하여 배터리의 배부름 현상을 감지함으로써 화재를 예방할 수 있는 배터리 장착 케이스가 개시된다. 그러나, 이러한 종래기술은 배터리 케이스의 구조가 복잡하고, 단락검출을 위해 전기적 신호의 송수신이 요구되므로 통신장비를 구비해야 함으로써 비용적, 공간적 비효율이 발생한다.
각 배터리셀의 상태에 기초하여 외관이 변화하는 배터리상태표시체를 적어도 일부가 투명한 점검창과 마주하는 위치에서 복수 개의 배터리에 설치함으로써 작업자가 점검창을 통해 배터리상태표시체를 관측하는 것만으로 각 배터리셀의 상태를 직관적으로 확인할 수 있는 배터리케이스를 제공하는 데에 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리케이스는 일면이 개방된 박스 형상으로 형성되고, 내부에 복수 개의 배터리셀이 서로 이웃하여 배열되는 케이스본체; 적어도 일부가 투명한 판 형상으로 형성되며, 상기 케이스본체의 개방된 일면과 평행하게 상기 케이스본체의 상단에 결합됨으로써 상기 케이스본체의 내부를 밀봉하는 점검창; 및 상기 각 복수 개의 배터리셀에 설치되어 상기 각 배터리셀의 상태에 기초하여 외관이 변화함으로써 상기 각 배터리셀의 상태를 상기 점검창을 통해 상기 케이스본체의 외부에서 관찰가능하도록 표시하는 적어도 하나의 배터리상태표시체로 구성된다.
상기 각 배터리상태표시체는 상기 복수 개의 배터리셀 중 상기 각 배터리상태표시체와 인접하게 배치된 배터리셀의 상태에 기초하여 인접한 부분의 외관이 변화되고, 상기 각 배터리상태표시체는 띠 형상으로 형성되고, 상기 복수 개의 배터리셀의 서로 다른 복수 개의 배터리셀을 감싸도록 설치됨에 따라 상기 복수 개의 배터리셀의 서로 다른 배터리셀과 인접하게 배치됨으로써 상기 서로 다른 배터리셀의 상태에 대응하여 외관이 변화될 수 있다.
상기 각 배터리상태표시체는 상기 복수 개의 배터리셀의 모든 배터리셀을 감싸도록 설치됨에 따라 상기 복수 개의 배터리셀의 모든 배터리셀과 인접하게 배치됨으로써 상기 복수 개의 배터리셀의 각 배터리셀의 상태에 대응하여 상이한 부분의 외관이 변화될 수 있다.
상기 각 배터리상태표시체는 표면에 일정온도 이상에서 녹는 산성물질 및 상기 산성물질에 의해 발색되는 염료가 도포되어 있고, 상기 각 배터리상태표시체는 상기 복수 개의 배터리셀 중 어느 하나의 배터리셀에 의해 일정온도 이상으로 가열되면 가열된 부분에 도포되어 있던 상기 산성물질이 녹아 상기 염료를 발색시킴에 따라 상기 가열된 부분의 색상이 변경됨으로써 상기 각 배터리셀의 가열된 상태를 상기 점검창을 통해 상기 케이스본체의 외부로 전달할 수 있다.
상기 각 배터리상태표시체는 표면에 상기 일정온도 이상에서 녹는 산성물질 및 상기 산성물질에 의해 발색되는 염료가 도포된 종이 재질의 띠로 이루어지고, 상기 복수 개의 배터리셀을 팽팽하게 감싸도록 설치되며, 상기 각 배터리상태표시체는 상기 복수 개의 배터리셀 중 제1 배터리셀의 팽창에 의해 상기 제1 배터리셀과 상기 제1 배터리셀과 이웃하는 제2 배터리셀 사이의 거리가 증가되면 상기 제1 배터리셀과 상기 제2 배터리셀 사이에서 상기 각 배터리상태표시체에 작용하는 장력에 의해 찢어짐으로써 상기 각 배터리셀의 팽창된 상태를 상기 점검창을 통해 상기 케이스본체의 외부로 전달할 수 있다.
상기 케이스본체의 개방된 일면을 덮음으로써 외부의 충격으로부터 상기 점검창을 보호하는 케이스커버를 더 포함하고, 상기 점검창은 상기 케이스본체의 개방된 일면으로부터 임계거리 이상 이격되도록 설치됨으로써 상기 케이스커버를 통한 상기 외부의 충격의 전달을 방지할 수 있다.
상기 케이스본체에는 상기 점검창과 상기 케이스본체의 개방된 일면 사이에 상기 케이스본체의 두께를 관통하는 적어도 하나의 압력배출구가 형성됨으로써 상기 케이스커버가 상기 케이스본체에 가까워지며 상기 케이스커버에 의해 가압되는 공기가 상기 적어도 하나의 압력배출구를 통해 배출될 수 있다.
상기 점검창은 내열온도 150℃ 내지 250℃의 합성수지판으로 이루어지고, 상기 각 배터리셀이 상기 점검창의 내열온도 이상으로 과열될 시 상기 과열된 배터리셀에 인접한 부분이 녹아 상기 케이스본체의 내부를 개방시킴으로써 상기 과열된 배터리셀을 식히기 위한 물이 유입되는 통로를 형성할 수 있다.
상기 케이스본체의 내부는 격벽에 의해 복수 개의 공간으로 분리되고, 상기 분리된 각 공간에는 상기 복수 개의 배터리셀이 배열되며, 상기 점검창은 상기 각 공간을 밀봉시키도록 상기 격벽에 밀착하여 상기 케이스본체에 결합되고, 상기 복수 개의 공간 중 어느 하나의 공간에서 화재 발생 시 상기 화재가 발생된 공간을 밀봉하는 상기 점검창의 부분이 녹아 개방됨에 따라 상기 화재가 발생한 공간에만 소화수를 투입할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전기청소차는 일면이 개방된 박스 형상으로 형성되고, 내부에 복수 개의 배터리셀이 서로 이웃하여 배열되는 케이스본체; 적어도 일부가 투명한 판 형상으로 형성되며, 상기 케이스본체의 개방된 일면과 평행하게 상기 케이스본체의 상단에 결합됨으로써 상기 케이스본체의 내부를 밀봉하는 점검창; 및 상기 각 복수 개의 배터리셀에 설치되어 상기 각 배터리셀의 상태에 기초하여 외관이 변화함으로써 상기 각 배터리셀의 상태를 상기 점검창을 통해 상기 케이스본체의 외부에서 관찰가능하도록 표시하는 적어도 하나의 배터리상태표시체로 구성되는 배터리케이스를 포함한다.
각 배터리셀의 상태에 기초하여 외관이 변화하는 배터리상태표시체를 적어도 일부가 투명한 점검창과 마주하는 위치에서 복수 개의 배터리에 설치함으로써 작업자가 점검창을 통해 배터리상태표시체를 관측하는 것만으로 각 배터리셀의 상태를 직관적으로 확인할 수 있어 매우 효율적인 효과가 있다. 상기된 바와 같은 효과로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 효과가 도출될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기청소차의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리케이스의 일부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 절연평판 및 절연이격판을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 배터리상태표시체가 배터리셀에 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 배터리상태표시체의 동작의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 배터리상태표시체의 동작의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리를 도시한 도면이다.
도 9은 도 8의 배터리의 사용 일 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 배터리상태표시체가 배터리셀에 설치된 모습을 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 본 발명의 실시예는 배터리셀의 상태를 직관적으로 확인할 수 있는 배터리케이스 및 이를 포함하는 전기청소차에 관한 것으로서, 배터리셀의 상태를 직관적으로 확인할 수 있는 배터리케이스는 간략하게 “배터리케이스”로, 그리고 배터리셀의 상태를 직관적으로 확인할 수 있는 배터리케이스를 포함하는 전기청소차는 간략하게 “전기청소차”로 호칭될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 청소차는 매연과 소음이 심한 디젤 보조엔진을 구동원으로 사용하던 종래 노면 청소차의 획일적인 구성을 탈피하여 전기차용 배터리에 충전된 전기를 이용하여 해당 구성요소들을 작동시키도록 구성한 것이다. 이를 위해, 청소차는 메인컨트롤을 구비하되, 메인컨트롤은 컨버터를 통해 각각의 해당 구성요소들의 작동에 알맞은 전압으로 변환된 전기에너지를 공급 제어하도록 구성되고, 전기차용 배터리는 배터리 관리시스템(BMS)에 의해 과충전 방지, 과방전 방지, 셀밸런싱의 기능을 수행하여, 화재나 폭발과 같은 위험에서도 보호해 줄 수 있게 구성된다. 즉, 본 발명의 청소차는 동력원을 전기차용 배터리를 이용함에 따라 일반적인 전기차와 동일 유사한 개념으로 전기에너지를 공급 제어하도록 구성된다. 크고 무거우며 오염 물질을 배출하는 디젤 엔진을 사용하지 않고, 전기차용 배터리를 이용하여 청소차의 구성요소들을 작동시킴으로써, 오염 물질의 배출이 저감된 청소차를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기청소차(1)의 구성도이다. 도 1을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 전기청소차(1)는 본체(2), 브러쉬(3), 흡입헤드(4), 흡입관(5), 호퍼(6), 진공팬(7) 및 배터리(8)로 구성된다.
본체(2)는 본체(2)에 설치된 바퀴를 이용하여 도로를 주행하며 노면의 오물을 청소한다. 브러쉬(3)는 본체(2)의 전측에 노면에 접촉 또는 이격이 가능하도록 설치되고, 전기청소차(1)가 운행하는 동안 노면에 접촉한 상태로 회전하면서 노면의 오물을 본체(2)의 중심을 향해 수집한다. 흡입헤드(4)는 브러쉬(3)의 후방에 설치되어 브러쉬(3)의 회전에 의해 본체(2)의 중심으로 수집된 오물을 흡입한다. 흡입헤드(4)에 의해 흡입된 오물은 흡입관(5)을 통해 호퍼(6)의 내부로 이동하여 호퍼(6)에 저장된다. 진공팬(7)은 전력을 인가받아 회전함으로써 흡입헤드(4)에 흡입력을 공급한다. 이와 같이 전기청소차(1)의 기술분야에서 본체(2), 브러쉬(3), 흡입헤드(4), 흡입관(5), 호퍼(6), 진공팬(7)의 구성은 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 핵심적인 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 생략하기로 한다.
배터리(8)는 전기청소차(1)의 본체(2)의 바퀴를 회전시키기 위한 동력 및 브러쉬(3) 및 진공팬(7) 등 외부 전력이 필요한 구성에 전력을 공급한다. 이외에도, 배터리(8)는 전기청소차(1)에 구비된 전력이 필요한 구성에 전력을 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(8)를 도시한다. 도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리(8)는 복수 개의 배터리셀(81), 배터리케이스(82) 및 배터리관리시스템보드(83)로 구성된다.
각 배터리셀(81)은 전기청소차(1)에 전력을 공급한다. 본 발명의 실시예에서, 각 배터리셀(81)은 사각판 형상으로 형성되는 평판형 배터리셀(81)일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 각 배터리셀(81)은 원통형 배터리셀(81)일 수 있다. 복수 개의 배터리셀(81)은 서로 이웃하여 배열되며, 어느 하나의 배터리셀(81)의 측면과 이웃하는 배터리셀(81)의 측면이 서로 마주보도록 배열된다. 통상의 기술자라면, 단자가 배치되지 않는 각 배터리셀(81)의 측면끼리 마주하도록 배열될 수 있는 다양한 형상의 배터리셀(81)이 사용될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
배터리케이스(82)는 사각 박스 형상으로 형성되고, 내부에 복수 개의 배터리셀(81)이 장착된다. 본 발명의 실시예에 따르는 배터리케이스(82)는 케이스본체(821), 점검창(822), 케이스커버(823), 복수 개의 절연평판(824), 복수 개의 절연이격판(825) 및 적어도 하나의 배터리상태표시체(826)로 구성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스본체(821), 점검창(822) 및 케이스커버(823)를 도시한다. 도 3을 참조하여 살펴보면, 케이스본체(821)는 일면이 개방된 박스 형상으로 형성되고, 내부에 복수 개의 배터리셀(81)이 서로 이웃하여 배열된다. 케이스본체(821)는 복수 개의 배터리셀(81)이 내부에 수용될 수 있는 다양한 박스 형상으로 형성될 수 있으나, 공간의 효율적인 활용 및 제작의 편의성을 위해 사각박스 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
케이스본체(821)에서 개방되는 일면은 배터리케이스(82)의 설치 위치, 설치 환경, 복수 개의 배터리 셀의 배열 형태 및 전기적 연결 배선에 따라 상이할 수 있다. 예컨대, 작업자가 케이스본체(821)의 상방으로부터 접근하는 것이 용이하면 케이스본체(821)의 상면이 개방되는 것이 바람직하고, 케이스본체(821)의 일측방으로부터 접근하는 것이 용이하면 작업자의 접근이 용이한 측면이 개방되는 것이 바람직하다. 도 1에 도시된 바와 같이 배터리(8)가 전기청소차(1)의 하단 공간에 설치되는 경우, 작업자가 배터리(8)의 상방에서, 즉 케이스본체(821)의 상방에서 케이스본체(821)에 접근하는 것이 용이하므로 케이스본체(821)의 상면이 개방되는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 9는 케이스본체(821)의 상면이 개방된 실시예를 도시하며, 이하에서는 케이스본체(821)의 상면이 개방된 실시예에 대해 기술한다. 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 케이스본체(821)의 네 개의 측면 중 어느 하나의 측면이 개방된 경우에도 본 실시예의 구성이 적용될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.
점검창(822)은 적어도 일부가 투명한 판 형상으로 형성되며, 케이스본체(821)의 개방된 면과 평행하게 케이스본체(821)의 상단에 결합하여 케이스본체(821)를 밀봉함으로써 각 배터리셀(81)의 화학적변화를 유발할 수 있는 산소 및 물 등의 물질이 케이스본체(821) 내부로 유입되는 것을 방지한다. 한편, 점검창(822)의 투명한 부분을 통해 작업자는 케이스본체(821)의 내부를 관찰할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 점검창(822)은 내열온도 150℃ 내지 250℃의 투명재질의 합성수지판으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 케이스본체(821)의 각 배터리셀(81)이 점검창(822)의 내열온도 이상으로 과열될 시 과열된 배터리셀(81)에 인접한 점검창(822)의 부분은 각 배터리셀(81)의 열기에 의해 녹아 케이스본체(821)의 내부를 개방시킨다. 이렇게 점검창(822)이 녹으면, 작업자는 케이스본체(821)로부터 점검창(822)을 분리하지 않고도 녹은 부분을 통해 과열된 배터리셀(81)을 식히기 위한 물(소화수)을 케이스본체(821) 내부로 투입함으로써 발열하는 배터리셀(81)을 냉각시킬 수 있고, 따라서 더 큰 화재가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
점검창(822)의 내열온도가 지나치게 낮은 경우 외부 기온 및 전기청소차(1) 동작에 의한 내부 온도 상승 등 배터리셀(81)에 의한 화재가 아닌 경우에도 녹아내릴 수 있어 비효율적이고, 내열온도가 지나치게 높은 경우 배터리셀(81)의 열폭주가 발생한 경우에도 녹지 않아 소화수 등의 주입이 불가하여 빠른 화재대처가 불가한 문제가 있으므로, 점검창(822)의 내열온도는 배터리(8)의 설치 환경 및 작업 환경 등을 고려하여 적절한 온도로 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서, 점검창(822)은 케이스본체(821)의 개방된 일면으로부터 임계거리 이상 이격되어 설치될 수 있다. 여기서, 임계거리는 약 5cm일 수 있다. 본 실시예에서, 점검창(822)은 케이스본체(821)의 상면으로부터 약 5cm 하방에 설치될 수 있다. 이와 같이 점검창(822)이 케이스본체(821)의 개방된 면으로부터 이격되어 설치됨으로써 케이스커버(823)를 통한 외부의 충격이 점검창(822)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
케이스커버(823)는 케이스본체(821)의 개방된 일면을 덮어 배터리(8) 외부의 물리적 충격 및 화학적 충격으로부터 점검창(822)을 보호한다. 케이스커버(823)는 판 형상 또는 일면이 개방된 박스 형상으로 형성될 수 있으며, 케이스본체(821)를 개폐할 수 있도록 케이스본체(821)에 결합한다. 본 발명의 일 실시예에서, 케이스커버(823)는 케이스본체(821)에 상단에 힌지결합할 수 있다. 케이스커버(823)의 상면에는 손잡이(8231)가 설치됨으로써 작업자가 보다 쉽게 케이스커버(823)를 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 케이스본체(821)에는 점검창(822)과 케이스본체(821)의 개방된 일면 사이에 케이스본체(821)의 두께를 관통하는 적어도 하나의 압력배출구(8211)가 형성될 수 있다. 케이스본체(821)의 점검창(822)보다 높은 위치에 적어도 하나의 압력배출구(8211)가 형성됨에 따라 케이스커버(823)가 케이스본체(821)에 가까워지며 케이스커버(823)에 의해 가압되는 공기가 압력배출구(8211)를 통해 케이스본체(821)의 외부로 배출되고, 점검창(822)이 케이스커버(823)의 개폐에 따른 공기의 압력에 의해 파손되는 것이 방지된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 케이스본체(821) 내부에 배치된 복수 개의 절연평판(824) 및 복수 개의 절연이격판(825)을 도시한 도면이다. 각 절연평판(824)은 절연체로 이루어진 사각판 형상으로 형성되고 복수 개의 배터리셀(81)과 케이스본체(821)의 사이에 설치됨으로써 각 배터리셀(81)을 절연시킨다. 각 절연평판(824)은 케이스본체(821)의 바닥판, 전측판, 후측판, 좌측판 및 우측판의 내측에 설치됨으로써 케이스본체(821) 내에 수용되는 복수 개의 배터리셀(81)과 케이스본체(821)를 절연시킨다.
각 절연이격판(825)은 서로 이웃하는 배터리셀(81) 사이에 설치되어 이웃하는 배터리셀(81) 사이를 이격시킴으로써 이웃하는 배터리셀(81)이 밀착되는 것을 방지한다. 각 절연이격판(825)은 절연체로 이루어진 사각판 형상으로 형성되고, 케이스본체(821)의 바닥판의 내측에 설치된 절연평판(824)의 상면에 대해 수직하하게 설치된다. 각 절연이격판(825)은 서로 일정간격 이격되어 평행하게 설치된다. 이와 같이 서로 이웃하는 절연이격판(825) 사이의 이격 공간에는 하나의 배터리셀(81)이 끼워진다.
서로 이웃하는 절연이격판(825) 사이의 거리가 지나치게 큰 경우 케이스본체(821) 내에 수용될 수 있는 배터리셀(81)의 개수가 감소하므로 충분한 전력공급이 어려울 수 있으므로 서로 이웃하는 절연이격판(825) 사이의 거리는 하나의 배터리셀(81)의 양 측면의 각각이 서로 이웃하는 절연이격판(825)에 밀착하여 끼워질 수 있는 정도로 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서, 절연이격판(825)에 의해 서로 이웃하는 배터리셀(81)이 밀착하지 않고 서로 이격되어 배치됨에 따라 작업자가 점검창(822)을 통해 각 배터리셀(81)이 부푸는 현상, 즉 스웰링 현상을 외부에서 확인하기가 용이하다. 또한, 각 배터리셀(81)이 서로 밀착된 상태에서 스웰링 현상이 발생하는 경우 이웃하는 배터리셀(81)끼리 들러붙어 분리막을 손상시킬 수 있는데, 절연이격판(825)을 이용하여 각 배터리셀(81)을 이격시킴으로써 이러한 문제를 예방할 수 있다.
각 배터리상태표시체(826)는 복수 개의 배터리셀(81)에 설치되고, 각 배터리셀(81)의 상태에 기초하여 외관이 변화함으로써 각 배터리셀(81)의 상태를 점검창(822)을 통해 배터리케이스(82)의 외부에서 관찰가능하도록 표시한다. 각 배터리상태표시체(826)가 각 배터리셀(81)의 상태에 따라 외관이 변화됨에 따라 작업자는 배터리케이스(82)의 점검창(822)을 통해 배터리케이스(82) 내부의 각 배터리상태표시체(826)의 외관을 관찰함으로써 각 배터리셀(81)의 상태를 쉽게 직관적으로 파악할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 두 개의 배터리상태표시체(826)가 복수 개의 배터리셀(81)에 설치된 모습을 도시한다. 도 5를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따르는 각 배터리상태표시체(826)는 띠 형상으로 형성되고, 복수 개의 배터리셀(81)이 배열된 방향을 따라 복수 개의 배터리셀(81)의 전체를 감싸도록 설치됨에 따라 복수 개의 배터리셀(81)의 서로 다른 배터리셀(81)과 인접하게 배치됨으로써 서로 다른 배터리셀(81)의 상태에 대응하여 상이한 부분의 외관이 변화된다.
다시 말하면, 도 5에 도시된 실시예에서, 각 배터리상태표시체(826)는 복수 개의 배터리셀(81)의 모든 배터리셀(81)을 감싸도록 설치됨에 따라 복수 개의 배터리셀(81)의 모든 배터리셀(81)과 인접하게 배치됨으로써 복수 개의 배터리셀(81)의 각 배터리셀(81)의 상태에 대응하여 상이한 부분의 외관이 변화된다.
예컨대, 서로 이웃하게 배열된 복수 개의 배터리셀(81) 중 앞쪽에 배치된 어느 하나의 배터리셀(81)의 상태에 기초하여 각 배터리상태표시체(826)의 길이방향의 앞쪽부분의 외관이 변화되고, 복수 개의 배터리셀(81) 중 중간에 배치된 어느 하나의 배터리셀(81)의 상태에 기초하여 각 배터리상태표시체(826)의 길이방향의 중간부분의 외관이 변화된다. 따라서, 작업자는 각 배터리상태표시체(826)의 외관을 관찰하는 것 만으로도 복수 개의 배터리셀(81) 중 어느 배터리셀(81)의 상태가 변화되었는지를 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 각 배터리상태표시체(826)는 점검창(822)과 마주하도록 복수 개의 배터리셀(81)에 설치된다. 예컨대, 케이스본체(821)의 상면이 개방되어 점검창(822)이 케이스본체(821)의 상단에 결합된 경우, 각 배터리상태표시체(826)는 복수 개의 배터리셀(81)의 상단, 즉 각 배터리셀(81)의 상면을 감싸도록 설치된다. 이는 작업자가 점검창(822)을 통해 각 배터리상태표시체(826)의 상태를 쉽게 확인할 수 있게 하기 위함이다.
도 5에는 두 개의 배터리상태표시체(826)가 각각 각 배터리셀(81)의 단자 인근에 서로 평행하게 설치되어 있으나 하나의 배터리상태표시체(826)가 각 배터리셀(81)의 단자 사이에 설치되는 것도 가능하다. 하나의 배터리상태표시체(826)가 설치되는 경우 배터리상태표시체(826)와 다소 멀리 떨어진 부분에서의 열 발생 및 팽창 등을 점검하기 어려운 문제가 발생한다. 한편, 배터리상태표시체(826)가 각 배터리셀(81)의 단자 사이에 세 개 이상 설치되는 경우 보다 빠르고 정밀하게 각 배터리셀(81)의 이상을 감지할 수 있으나 비용이 증가하고, 각 배터리상태표시체(826)가 각 배터리셀(81)을 덮는 면적이 증가하여 각 배터리셀(81)의 열 발산이 원활하게 이루어지지 않아 문제가 될 수 있다. 따라서, 배터리상태표시체(826)는 열이 발생하기 쉬운 각 배터리셀(81)의 단자 인근에 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 각 배터리상태표시체(826)는 열에 반응하여 색상이 변화한다. 보다 구체적으로, 각 배터리상태표시체(826)는 일정 온도 이상의 열이 가해지면 열이 가해진 부분의 색상이 변화할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르는 각 배터리상태표시체(826)의 동작을 나타낸 도 6을 참조하여 살펴보면, 각 배터리상태표시체(826)는 복수 개의 배터리셀(81) 중 하나 이상의 배터리셀(81)의 온도가 일정 온도 이상으로 올라가면 일정 온도 이상으로 온도가 상승한 배터리셀(81)에 접촉한 각 배터리상태표시체(826)의 부분의 색상이 변화된다.
본 발명의 실시예에 따른 각 배터리상태표시체(826)의 표면에는 산성 물질에 의해 산화되어 발색하는 염료와 일정 이상의 온도에서 녹는 산성 물질이 도포됨으로써 열에 의해 색상이 변화될 수 있다. 각 배터리상태표시체(826)는 복수 개의 배터리셀(81) 중 어느 하나의 배터리셀(81)에 의해 일정온도 이상으로 가열되면 가열된 부분에 도포되어 있던 산성물질이 녹아 염료를 발색시킴에 따라 가열된 부분의 색상이 변경됨으로써 각 배터리셀(81)의 가열된 상태를 점검창(822)을 통해 케이스본체(821)의 외부로 전달가능하다.
이때, 각 배터리상태표시체(826)는 흰색이였다가 배터리셀(81)이 가열되면 검정색 또는 푸른색으로 변화할 수 있다. 각 배터리상태표시체(826)는 온도에 따라 발색 정도가 상이함으로써 작업자에게 보다 직관적으로 각 배터리셀(81)의 온도 상태를 인식할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 각 배터리상태표시체(826)는 표면에 로이코 염료(leuco dye)와 비스페놀A가 도포되고, 약 60℃ 이상의 열이 가해지면 색상이 변화하는 종이재질의 띠로 이우러질 수 있다.
이와 같이, 각 배터리상태표시체(826)가 점검창(822)과 마주보도록 설치되고, 복수 개의 배터리셀(81) 중 하나 이상의 배터리셀(81)의 온도가 일정 온도 이상으로 올라가면 해당 배터리셀(81)과 인접한 부분의 색상이 변화됨으로써 작업자는 점검창(822)을 통해 각 배터리상태표시체(826)를 보는 것만으로도 배터리셀(81)의 온도 이상 상태 및 이상 상태가 발생한 배터리셀(81)이 어느 것인지 직관적으로 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 각 배터리상태표시체(826)는 장력에 의해 쉽게 찢어지는 재질, 예컨대 얇은 띠 형상의 종이로 형성되고, 복수 개의 배터리셀(81)을 팽팽하게 감싸도록 설치됨으로써 각 배터리셀(81)의 부피팽창에 반응하여 파손된다. 본 발명의 실시예에 따르는 각 배터리상태표시체(826)의 일 상태를 도시하는 도 7을 참조하여 살펴보면, 각 배터리상태표시체(826)는 복수 개의 배터리셀(81) 중 제1 배터리셀의 팽창에 의해 제1 배터리셀과 제1 배터리셀과 이웃하는 제2 배터리셀 사이의 거리가 증가되면 제1 배터리셀과 제2 배터리셀 사이에서 각 배터리상태표시체(826)에 작용하는 장력에 의해 찢어진다. 다시 말해, 복수 개의 배터리셀(81) 중 어느 하나의 배터리셀(81)이 팽창하여 부피가 증가되면 부피가 팽창된 배터리셀(81) 및 이에 이웃하는 배터리셀(81) 사이에 팽팽하게 설치된 각 배터리상태표시체(826)에는 배터리셀(81)의 부피가 팽창된 부분을 중심으로 양측으로 잡아당기는 장력이 인가되고, 이에 따라 각 배터리상태표시체(826)는 찢어져 분할된다.
이와 같이, 각 배터리상태표시체(826)가 복수 개의 배터리셀(81)의 스웰링현상에 의해 파손됨에 따라 작업자는 점검창(822)을 통해 각 배터리상태표시체(826)를 보는 것만으로도 배터리셀(81)의 상태 이상 및 스웰링 현상이 발생한 배터리셀(81)이 어느 것인지 직관적으로 확인할 수 있다.
이에 더해, 본 발명의 실시예에 따른 각 배터리상태표시체(826)는 내습력이 약한 종이 재질로 이루어짐으로써, 배터리셀(81)을 부식시킬 수 있는 습기가 케이스본체(821) 내부로 유입된 경우 습기에 의해 찢어짐으로써 작업자가 케이스본체(821) 내부의 습도를 쉽게 확인하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 각 배터리상태표시체(826)는 복수 개의 배터리셀(81) 중 서로 다른 복수 개의 배터리셀(81)을 감싸도록 설치될 수 있다. 이때, 복수 개의 배터리셀(81)의 모든 배터리셀(81)은 적어도 하나의 배터리상태표시체(826)에 의해 감싸진다. 이와 같이, 각 배터리상태표시체(826)는 복수 개의 배터리셀(81)의 서로 다른 복수 개의 배터리셀(81)을 감싸도록 설치됨에 따라 복수 개의 배터리셀(81)의 서로 다른 배터리셀(81)과 인접하게 배치됨으로써 서로 다른 배터리셀(81)의 상태에 대응하여 외관이 변화될 수 있다.
도 10 은 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수 개의 배터리상태표시체(826)가 복수 개의 배터리셀(81)에 설치된 모습을 도시한다. 도 10에 도시된 실시예에 따르면, 각 배터리상태표시체(826)는 복수 개의 배터리셀(81) 중 서로 다른 두 개의 배터리셀(81)을 감싸도록 설치되며, 복수 개의 배터리상태표시체(826)에 의해 모든 배터리셀(81)이 감싸지고 있다. 이와 같이, 각 배터리상태표시체(826)가 복수 개의 배터리셀(81)의 일부만을 감싸는 경우, 각 배터리셀(81)의 손상에 의해 배터리상태표시체(826)의 외관에 변화가 생긴 경우, 변화가 생긴 부분의 배터리상태표시체(826)를 교체할 수 있어 유지보수가 유리한 효과가 있다.
도 10에는 각 배터리상태표시체(826)가 서로 동일한 개수의 배터리셀(81)을 감싸는 구성이 도시되어 있으나, 통상의 기술자라면 각 배터리상태표시체(826)가 서로 다른 개수의 배터리셀(81)을 감싸는 것도 제한되지 않음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
한편, 케이스본체(821)의 내부는 격벽(8212)에 의해 복수 개의 공간으로 분리될 수 있고, 분리된 각 공간에는 복수 개의 배터리셀(81)이 배열된다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 격벽(8212)에 의해 분리된 케이스본체(821)에 복수 개의 배터리셀(81)이 장착된 모습을 도시한다. 이와 같이 격벽(8212)을 이용하여 케이스본체(821)의 내부를 구획하는 경우, 어느 하나의 공간에 장착된 배터리셀(81)에 의해 화재가 발생하는 경우 격벽(8212)에 의해 다른 공간으로 화재가 확산되는 것이 차단되는 한편 케이스본체(821)의 강성 또한 높아지는 효과가 있다.
도 8을 참조하여 살펴보면, 각 공간에는 복수 개의 절연평판(824) 및 복수 개의 절연이격판(825)이 설치되고, 복수 개의 배터리셀(81)이 서로 이웃하여 배열된다. 각 배터리상태표시체(826)는 각 공간에 설치된 복수 개의 배터리셀(81)에 팽팽하게 설치된다. 점검창(822)은 격벽(8212)에 의해 분리된 각 공간을 밀봉시키도록 격벽(8212)에 밀착하여 케이스본체(821)에 결합됨으로써 각 공간을 밀봉한다. 이렇게 밀봉된 각 공간은 다른 공간과 서로 연통되지 않는다.
도 9는 도 8에 도시된 실시예의 케이스본체(821)의 내에서 화재가 발생한 경우를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 케이스본체(821) 내의 어느 하나의 공간에서 화재가 발생하는 경우 화재가 발생된 공간을 밀봉하는 점검창(822)의 부분이 녹아 개방된다. 이때, 케이스본체(821) 내부로 소화수를 토출하면 화재가 발생되어 점검창(822)이 녹아 개방된 공간에만 유입되므로 화재를 신속하게 진압할 수 있으면서 격벽(8212)에 의해 소화수가 다른 공간으로 유입되지 않으므로 다른 공간에 장착된 복수 개의 배터리셀(81)이 소화수에 의해 침수되는 것을 방지할 수 있다.
배터리관리시스템보드(battery management system board, BMS board)(83)는 케이스커버(823)의 내측에 설치되고 각 배터리셀(81)을 관리한다. 배터리 관련 기술 분야에서 BMS 보드의 구성은 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 핵심적인 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 생략하기로 한다. 배터리관리시스템보드(83)가 케이스커버(823)의 내측에 설치됨으로써 배터리셀(81)로부터 발산되는 열에 의한 영향을 감소시킬 수 있는 이점이 있다. 배터리관리시스템보드(83)와 각 배터리셀(81) 사이에 연결되는 전선들은 점검창(822)의 일측을 관통하고 이때 전선이 통과하기 위해 점검창(822)에 형성된 구멍은 실리콘으로 밀봉시킴으로써 케이스본체(821) 내부를 밀봉시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리케이스(82)에 의하면, 각 배터리셀의 상태에 기초하여 외관이 변화하는 각 배터리상태표시체(826)를 점검창(822)과 마주하는 위치에서 복수 개의 배터리(8)에 설치함으로써 작업자가 점검창(822)을 통해 각 배터리상태표시체(826)를 관측하는 것만으로 각 배터리셀(81)의 상태를 직관적으로 확인할 수 있어 매우 효율적이다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 배터리케이스(82)에 의하면, 전기계통 특성 상 센서가 감지하지 못하는 수준의 국부 가열을 확인할 수 있어 사전 조치를 취할 수 있고, 고가의 계측기 없이 저렴하게 배터리셀(81)의 이상상태를 확인할 수 있어 경제적이다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로해석되어야 할 것이다. 
1: 전기청소차
8: 배터리
81: 배터리셀
82: 배터리케이스
83: 배터리관리시스템보드
821: 케이스본체
822: 점검창
823: 케이스커버
824: 절연평판
825: 절연이격판
826: 배터리상태표시체

Claims (10)

  1. 일면이 개방된 박스 형상으로 형성되고, 내부에 복수 개의 배터리셀(81)이 서로 이웃하여 배열되는 케이스본체(821);
    적어도 일부가 투명한 판 형상으로 형성되며, 상기 케이스본체(821)의 개방된 일면과 평행하게 상기 케이스본체(821)내에 결합됨으로써 상기 케이스본체(821)의 내부를 밀봉하는 점검창(822); 및
    상기 복수 개의 배터리셀(81)에 설치되어 상기 각 배터리셀(81)의 상태에 기초하여 외관이 변화함으로써 상기 각 배터리셀(81)의 상태를 상기 점검창(822)을 통해 상기 케이스본체(821)의 외부에서 관찰가능하도록 표시하는 적어도 하나의 배터리상태표시체(826)를 포함하고,
    상기 각 배터리상태표시체(826)는 상기 각 배터리상태표시체(826)와 인접하게 배치된 배터리셀(81)의 상태에 기초하여 인접한 부분의 외관이 변화되고,
    상기 각 배터리상태표시체(826)는 띠 형상으로 형성되고, 상기 복수 개의 배터리셀(81)의 적어도 두 개의 배터리셀(81)을 감싸도록 설치됨에 따라 상기 복수 개의 배터리셀(81)의 적어도 두 개의 배터리셀(81)과 인접하게 배치됨으로써 상기 적어도 두 개의 배터리셀(81)의 각 배터리셀(81)의 상태에 대응하여 외관이 변화되는 것을 특징으로 하는 배터리케이스.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 배터리상태표시체(826)는 상기 복수 개의 배터리셀(81)의 모든 배터리셀(81)을 감싸도록 설치됨에 따라 상기 복수 개의 배터리셀(81)의 모든 배터리셀(81)과 인접하게 배치됨으로써 상기 복수 개의 배터리셀(81)의 각 배터리셀(81)의 상태에 대응하여 상기 복수 개의 배터리셀(81)의 각 배터리셀(81)과 인접한 부분의 외관이 변화되는 것을 특징으로 하는 배터리케이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 배터리상태표시체(826)는 표면에 일정온도 이상에서 녹는 산성물질 및 상기 산성물질에 의해 발색되는 염료가 도포되어 있고,
    상기 각 배터리상태표시체(826)는 상기 적어도 두 개의 배터리셀(81) 중 적어도 하나의 배터리셀(81)에 의해 일정온도 이상으로 가열되면 가열된 부분에 도포되어 있던 상기 산성물질이 녹아 상기 염료를 발색시킴에 따라 상기 가열된 부분의 색상이 변경됨으로써 상기 적어도 두 개의 배터리셀(81) 중 적어도 하나의 배터리셀(81)의 가열된 상태를 상기 점검창(822)을 통해 상기 케이스본체(821)의 외부로 전달가능한 것을 특징으로 하는 배터리케이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 배터리상태표시체(826)는 표면에 상기 일정온도 이상에서 녹는 산성물질 및 상기 산성물질에 의해 발색되는 염료가 도포된 종이 재질의 띠로 이루어지고, 상기 적어도 두 개의 배터리셀(81)을 팽팽하게 감싸도록 설치되며,
    상기 각 배터리상태표시체(826)는 상기 적어도 두 개의 배터리셀(81) 중 제1 배터리셀의 팽창에 의해 상기 제1 배터리셀과 상기 제1 배터리셀과 이웃하는 제2 배터리셀 사이의 거리가 증가되면 상기 제1 배터리셀과 상기 제2 배터리셀 사이에서 상기 각 배터리상태표시체(826)에 작용하는 장력에 의해 찢어짐으로써 상기 제1 배터리셀의 팽창된 상태를 상기 점검창(822)을 통해 상기 케이스본체(821)의 외부로 전달가능한 것을 특징으로 하는 배터리케이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 케이스본체(821)의 개방된 일면을 덮음으로써 외부의 충격으로부터 상기 점검창(822)을 보호하는 케이스커버(823)를 더 포함하고,
    상기 점검창(822)은 상기 케이스본체(821)의 개방된 일면으로부터 임계거리 이상 이격되도록 설치됨으로써 상기 케이스커버(823)를 통한 상기 외부의 충격의 전달을 방지하는 것을 특징으로 하는 배터리케이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 케이스본체(821)에는 상기 점검창(822)과 상기 케이스본체(821)의 개방된 일면 사이에 상기 케이스본체(821)의 두께를 관통하는 적어도 하나의 압력배출구(8211)가 형성됨으로써 상기 케이스커버(823)가 상기 케이스본체(821)에 가까워지며 상기 케이스커버(823)에 의해 가압되는 공기가 상기 적어도 하나의 압력배출구(8211)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 배터리케이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 점검창(822)은 내열온도 150℃ 내지 250℃의 합성수지판으로 이루어지고, 상기 복수 개의 배터리셀(81) 중 적어도 하나의 배터리셀(81)이 상기 점검창(822)의 내열온도 이상으로 과열될 시 상기 과열된 배터리셀(81)에 인접한 부분이 녹아 상기 케이스본체(821)의 내부를 개방시킴으로써 상기 과열된 배터리셀(81)을 식히기 위한 물이 유입되는 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리케이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 케이스본체(821)의 내부는 격벽(8212)에 의해 복수 개의 공간으로 분리되고,
    상기 점검창(822)은 상기 각 공간을 밀봉시키도록 상기 격벽(8212)에 밀착하여 상기 케이스본체(821)에 결합되고, 상기 복수 개의 공간 중 어느 하나의 공간에서 화재 발생 시 상기 화재가 발생된 공간을 밀봉하는 상기 점검창(822)의 부분이 녹아 개방됨에 따라 상기 화재가 발생한 공간에만 소화수를 투입할 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리케이스.
  10. 전기청소차에 있어서,
    제 1 항에 따른 배터리케이스를 포함하는 전기청소차.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102051926B1 (ko) * 2015-08-11 2019-12-04 주식회사 엘지화학 열 변색 염료가 포함된 테이프를 포함하는 전지팩
KR102298713B1 (ko) * 2021-02-26 2021-09-06 이온어스(주) 배터리팩 이송, 보관용 격납용기

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