KR102611603B1 - 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치 - Google Patents

매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치는, 베이스 필름, 베이스 필름의 일면에서 각각 베이스 필름의 일면과 평행한 면 상에서 배치되되, 다수개가 서로 평행하게 설치되는 하부 전극층, 하부 전극층의 배치 방향과 다른 방향으로 다수개가 서로 평행하게 설치되어 하부 전극층과 매트릭스 구조를 형성하는 상부 전극층, 및 하부 전극층과 상부 전극층 사이에 배치되고 열에 민감하여 주변 온도의 변화에 따라 저항 값이 크게 변화하는 저항체를 적어도 일 영역에 포함하여, 하부 전극층과 상부 전극층의 교차 라인에 전기적 신호를 순차적으로 인가하여 주변의 온도 변화에 따른 변화된 저항 값에 의한 전압의 변화를 감지하여 대응하는 지점의 온도를 측정하기 위한 적어도 하나의 온도센서를 포함한다.

Description

매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치{Matrix structure type temperature sensor device for battery pack}
본 발명은 배터리 팩용 온도 센서에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 일체형의 필름 형태로 원하는 위치의 온도를 측정할 수 있는 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치에 관한 것이다.
온도는 다양한 종류의 센서에 의해 측정 가능하다. 일단 측정 대상과 접촉하여 그 온도 변화에 반응하는 접촉식과 측정 대상이 방출하는 에너지를 감지하는 비접촉식 온도 센서로 구분된다.
접촉식 온도 센서는 특정 온도의 기전력을 감지하는 써모커플, 저항을 감지하는 RTD와 써미스터, 온도에 따라 상태가 변하는 온도 라벨, 액체 온도계, 바이메탈 온도 센서와 같은 종류가 있으며, 비접촉 온도 센서는 적외선으로 온도를 감지하는 적외선 온도계가 대표적이다.
한편, 비접촉 온도 센서는 측정되는 온도가 비정확한 문제가 있으며, 넓은 면적을 측정하기 위해 소정 거리를 떨어져 설치되어야 하거나, 적외선 카메라 등의 적외선 온도 센서 장치를 설치해야 하는 공간의 제약의 문제가 있다. 또한, 접촉 온도 센서는 일반적으로 한 곳의 온도 센서를 측정하게 되고, 여러 위치에서의 온도를 동시에 측정하기 위해서는, 다수의 온도 센서를 각각의 다수의 위치에 배치시킨 후, 각 온도 센서에 2개 전극에 모두 전선을 연결해서 설치해야 하기에 설계 및 설치의 번거로움이 존재하였다.
아울러, 기존의 온도 관련 측정 검출 관련된 기존의 방식은 밀착 공간의 대면적 다량의 포인트에 대한 온도 검출이 불가능 하였다. 전기자동차 및 에너지 저장장치에서 리튬계열 전지가 사용 됨에 있어 고전압, 대전력, 고에너지 밀도화되고 있으며 에너지 밀도를 높임에 있어 밀폐되고 협소한 공간에 직병렬 구조의 배터리가 다량으로 배치된 구조를 갖는다. 이로 인해 공간 구조 및 비용 문제로 인해 사용되는 모든 단전지의 온도 상승을 모니터링 할 수 있는 기술이 전무한 상황이다. 이는 특정 셀의 온도 상승 발화에 이르는 과정을 감시 할 수 없는 구조를 갖으며 화제 사고로 이어지고 있다.
본 발명은 배터리 팩 등 다양한 면적에서의 여러 위치를 동시에 측정할 수 있는 배터리 팩용 온도 센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 좁은 공간이나 밀착 공간에서 넓은 영역의 다수의 위치를 측정할 수 있는 얇은 형태의 배터리 팩용 온도 센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치는, 베이스 필름; 상기 베이스 필름의 일면에서 각각 상기 베이스 필름의 상기 일면과 평행한 면 상에서 배치되되, 다수개가 서로 평행하게 설치되는 하부 전극층; 상기 하부 전극층의 배치 방향과 다른 방향으로 다수개가 서로 평행하게 설치되어 상기 하부 전극층과 매트릭스 구조를 형성하는 상부 전극층; 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층 사이에 배치되고 열에 민감하여 주변 온도의 변화에 따라 저항 값이 크게 변화하는 저항체를 적어도 일 영역에 포함하여, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 교차 라인에 전기적 신호를 순차적으로 인가하여 상기 저항체 주변의 온도 변화에 따른 변화된 저항 값에 의한 전압의 변화를 감지하여 대응하는 지점의 온도를 측정하기 위한 적어도 하나의 온도센서; 및 상기 각 하부 전극층과 상기 각 상부 전극층에 연결되어 상기 온도센서를 측정하기 위한 제어단자부; 를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치는, 다수의 배터리가 매트릭스 구조로 배치된 배터리 팩의 각 단위 배터리의 전극 단자에 대응하는 위치에 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 교차 지점이 대응되도록, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 매트릭스 구조가 형성된다.
다른 실시예에서, 상기 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치는, 다수의 배터리가 매트릭스 구조로 배치된 배터리 팩의 각 단위 배터리의 전극 단자와 이웃하는 단위 배터리의 전극 단자의 중간 지점에 대응하는 위치에 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 교차 지점이 대응되도록, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 매트릭스 구조가 형성된다.
또 다른 실시예에서, 상기 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치는, 다수의 배터리가 매트릭스 구조로 배치된 배터리 팩의 각각 단위 배터리의 측면의 적어도 일 지점에 대응하는 위치에 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 교차 지점이 대응되도록, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 매트릭스 구조가 형성된다.
일 실시예에서, 상기 온도 센서는 상기 베이스 필름의 상기 일면에 대응하는 면으로 형성된 플렉시블 합성소재를 통해 인쇄 방식으로 제작될 수 있는 필름형 온도 센서이다.
다른 실시예에서, 상기 필름형 온도 센서는, 상기 베이스 필름의 상기 일면에 대응하는 면으로 형성된 일체형의 필름 상에 상기 각 하부 전극층과 상기 각 상부 전극층이 교차하는 교차 위치에서 상호 개별적으로 구획된 영역으로 분리된 다수의 온도 측정 영역을 포함된다.
일 실시예에서, 상기 온도 센서는 소정의 온도 범위에서 저항 값이 급격히 변하는 특성을 가지는 센서형 필름이다.
일 실시예에서, 상기 하부 전극층은 서로 동일한 방향으로 평행하게 배치되며, 상기 상부 전극층은 상기 하부 전극층과 수직 방향으로 배치되되, 상부 전극층 끼리 서로 동일한 방향으로 평행하게 배치된다.
일 실시예에서, 상기 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치는 상기 온도 센서가 외부 온도 변화에 의한 온도 측정 오차를 보상하기 위해 외부 기준 온도를 측정하기 위한 레퍼런스 온도 센서; 및 선택된 위치에서의 대응하는 온도 센서를 선택하여 측정하기 위해 상기 하부 전극층 중 어느 하부 전극층과 상기 상부 전극층 중 어느 한 상부 전극층을 전압을 선택하여 제어하고 선택된 하부 전극층과 상부 전극층으로 연결된 회로에서 측정된 저항값을 바탕으로 온도를 산출하기 위한 제어부; 를 더 포함한다.
본 발명에 따른 매트릭스 형태의 온도 센서는 상하로 배치된 매트릭스 구조의 전극층 구조를 통해 배터리 팩 등 다양한 면적에서의 여러 위치를 순차적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 매트릭스 형태의 온도 센서는 얇은 필름 형태로 제작되어 배터리 팩이나 좁은 공간이나 밀착 공간에 넓게 설치되어야 하는 장치 내에 부착되어 설치될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치의 단면을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치의 평면을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 다양한 저항 특성을 갖는 온도 센서의 동작 상태를 나타낸다.
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 필름형 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치를 배터리 팩에 장착하는 예들을 나타낸다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 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 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치(100)는 베이스 필름(110), 하부 전극층(120), 상부 전극층(130), 온도 센서(140) 및 제어단자부(150)를 포함한다.
베이스 필름(110)은 온도 센서 장치(100)의 베이스를 형성하고, 얇은 기판으로 형성되거나, 플렉시블 합성소재를 사용한 필름형태로 필름으로 형성될 수도 있다. 하부 전극층(110)은 상기 베이스 필름(110)의 일면에서 각각 베이스 필름(110)의 일면과 평행한 면에 배치되며, 아울러 다수개가 서로 평행하게 배치된다. 이러한 하부 전극층(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 서로 동일한 방향을 평행하게 배치되는 것이 바람직하다. 상부 전극층(130)은 하부 전극층(120)의 배치 방향과 서로 다른 방향으로 다수 개가 서로 평행하게 설치되어 하부 전극층(120)과 매트릭스 구조를 형성한다. 이때 상부 전극층(130)은 상기 하부 전극층(120)과 수직 방향으로 배치되되, 상부 전극층(130)들은 서로 동일한 방향으로 평행하게 배치된다. 온도 센서(140)는 하부 전극층(120)과 상부 전극층(130) 사이에 배치되고 하부 전극층(120)과 상부 전극층(130) 사이의 전류 흐름을 통해 온도를 측정한다. 구체적으로 온도 센서(140)는 열에 민감하여 주변 온도의 변화에 따라 저항 값이 크게 변화하는 저항체를 적어도 일 영역에 포함하여, 하부 전극층(120)과 상부 전극층(130)의 교차 라인에 전기적 신호를 순차적으로 인가하여 저항체 주변의 온도 변화에 따른 변화된 저항 값에 의한 전압의 변화를 감지하여 대응하는 지점의 온도를 측정한다.
그리고 제어단자부(150)는 하부 전극층(120)과 상부 전극층(130)에 각각에 연결되어 온도 센서(140)를 측정하는 기능을 한다.
이때 온도 센서(140)는 베이스 필름(110)의 일면에 대응하는 평평한 면으로 형성된 일체형의 필름형 온도 센서로 구현될 수 있다.
또한, 온도 센서(140)는 이렇게 베이스 필름(110)의 일면에 대응하는 편으로 형성된 일체형의 필름 상에 각 하부 전극층(120) 및 상부 전극층(130)이 교차하는 교차 위치에서 상호 개별적으로 구획된 영역으로 분리된 다수의 온도 측정 영역(141)로 구성될 수도 있을 것이다.
다른 실시예에서는 온도 센서(140)는 일체형의 필름 형태가 아닌 각 하부 전극층(120)과 상부 전극층(130)이 교차하는 교차 위치에서 상기 하부 전극층(120)과 상부 전극층(130) 사이에 설치되는 다수의 온도 측정 영역(141)로 구성될 수도 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치의 단면을 나타내며, 도 3은 본 발명에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치의 평면을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 온도 센서 장치(100)는 베이스 필름(110) 위에 다수의 하부 전극층(120)이 제1 방향으로 나열되고, 상부에는 다수의 상부 전극층(130)이 제1 방향과 직각인 제2 방향으로 배열되었다. 그리고 그 사이에서 상부 전극층(130)과 하부 전극층(120)이 교차하는 위치에 단위 온도 층역 영역(141)이 배치된 필름 형태의 온도 센서(140)가 배치된다. 그리고 상부 전극층(130) 각각과 하부 전극층(120) 각각에 모두 연결된 제어단자부(150)가 외곽에 배치된다.
도 3을 참조하면, 세로 방향으로 배치된 하부 전극층(120)의 각 전극층 라인은 X1, X2, X3, X4, X5로 나타내었고, 가로 방향으로 배치된 상부 전극층(130)의 각 전극층 라인은 Y1, Y2, Y3, Y4, Y5로 나타내었다. 하부 전극층(120)의 각 라인(X1, X2, X3, X4, X5)과 상부 전극층(130)의 각 라인(Y1, Y2, Y3, Y4, Y5)은 제어단자부(150)에 연결된다.
한편, 제어단자부(150)는 각 온도 측정 영역(141)에 흐르는 전압 및 전류 값을 통해 저항을 측정하고 이에 대응하는 온도를 측정함과 동시에, 각 전극 라인(X1, X2, X3, X4, X5, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5)으로 인가하는 전압을 제어하거나 전류의 흐름을 온 오프 하는 역할도 같이 수행한다.
예를 들어, 제어단자부(150)는 온도 측정 영역 141_a 의 온도를 측정하고자 하는 경우에는 다른 전극 라인은 차단한 채, Y5 및 X1를 연결한다. 예를 들어 Y5에는 제1 전압(고전압)을 가하고, X1에는 제2 전압(저전압 또는 접지)을 가하면, 제어단자부(150), Y5, 온도 측정 영역 141_a, X, 제어단자부(150)로 연결되는 회로가 구성되고, 제어단자부(150)는 온도 측정 영역 141_a에 걸리는 저항을 측정하고 이를 통해 해당 위치의 온도를 측정할 수 있게 된다.
마찬가지로, 예를 들어 제어단자부(150)가 온도 측정 영역 141_f 의 온도를 측정하고자 하는 경우에는 다른 전극 라인은 차단한 채, Y4 및 X5를 연결한다. 예를 들어 Y4에는 제1 전압(고전압)을 가하고, X5에는 제2 전압(저전압 또는 접지)을 가하면, 제어단자부(150), Y4, 온도 측정 영역 141_f, X, 제어단자부(150)로 연결되는 회로가 구성되고, 제어단자부(150)는 온도 측정 영역 141_f에 걸리는 저항을 측정하고 이를 통해 해당 위치의 온도를 측정할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 다양한 저항 특성을 갖는 온도 센서의 동작 상태를 나타낸다.
온도 센서(140)는 상술한 바와 같이, 베이스 필름(110)의 상기 일면에 대응하는 면으로 형성된 플렉시블 합성소재를 통해 인쇄 방식으로 제작될 수 있으며, 온도 센서 전체 또는 온도 센서의 저항체는 소정의 온도 범위에서 저항 값이 급격히 변하는 특성을 갖는다.
온도 센서나 저항체는 써미스터(Thermistor) 로 제작될 수 있으며, 이러한 써미스터는 반도체의 저항이 온도에 따라 변하는 특성을 이용한 것이며, 주로 탄화규소(SiC)를 주 성분으로 만들어 질 수 있다. 이러한 써미스터의 특성은 도 4에 도시된 바와 같이, 온도 특성에 따라 NTC 방식, PTC 방식, CTR 방식으로 구분될 수 있으며, 이 중 NTC 방식은 음의 온도계수를 가지고, PCT 방식은 양의 온도 계수를 가지며, CTR 방식은 NTC 방식과 유사하나 특정 온도 범위에서 감자기 저항치가 감소하는 특성을 갖는다.
구체적으로 NTC 방식은 부온도계수 저항기로 온도 상승에 따라 전기 저항이 지속적으로 감소하며, 각종 온도 측정과 전력형의 파워 써미스터로 이용된다. 예를 들어, 온도 조절기, 전열기구, 체온계, 풍속계에 적용되는 방식이다.
그리고, PCT 방식은 정온도 계수 저항기로 온도상승에 따라 전기 저항치가 증가하는 온도 계수 특성을 가지며, 각종 온도 센서로 이용된다. 예를 들어, 모터기동, 자기소거, 정온 발열, 과전류 보호용 온도 센서로 이용된다.
그리고 CTR 방식은 민감온도계수 저항기로, 특정 온도에서 저항값이 급격히 감소하는 특성을 가지며, 항온발열 온도 센서로 이용된다. 예를 들어 온도 경보 센서 및 적외선 검출 센서로 이용된다.
이 중 도 4의 CTR 방식의 예시처럼 70℃ 근처에서 급격하게 변하는 CTR 방식을 이용하는 경우 온도 센서(140)는 특정 온도 (도 4의 예시에서는 70℃)를 기점으로 소정 온도 범위에서 저항 값이 급격히 변하는 특성을 가지는 센서형 필름을 이용한다.
그러면, 온도 센서(140)는 70℃를 기점으로 그 지점의 온도가 해당 온도(70℃)보다 낮으면 저항이 크고, 그 지점의 온도가 해당 온도(70℃)보다 높으면 저항이 급격히 감소하는 특징을 갖는다.
그러면, 도 3의 예에서, 특정 온도 센서, 예를 들어 온도 측정 영역 141_b의 위치의 온도가 25℃라면, 온도 측정 영역 141_b의 저항값이 크게 되고, 제어단자부(150)는 측정된 온도 측정 영역 141_b의 저항값을 바탕으로 해당 위치의 온도를 검출하거나, 해당 위치의 온도가 70℃도 보다는 낮다고 판단하게 된다. 만일 특정 온도 센서, 예를 들어 온도 측정 영역 141_b의 위치의 온도가 90℃라면, 온도 측정 영역 141_b의 저항값이 급격히 낮아지게 되고, 제어단자부(150)는 측정된 온도 측정 영역 141_b의 저항값을 바탕으로 해당 위치의 온도를 검출하거나, 해당 위치의 온도가 70℃도 보다는 높다고 판단하게 된다.
이를 통해, 제어단자부(150)는 해당 온도 센서가 위치하는 지점에서 급격히 온도가 올라갔는지, 화재가 발생했는지, 회로의 단락이 발생했는지 여부를 쉽게 판단할 수 있게 된다.
한편 제어단자부(150)는 도 4에 도시된 온도 센서 장치에서 하부 전극층과 상부 전극층이 교차하는 모든 위치의 온도를 짧은 순간에 모두 검출할 수 있다.
즉, 제어단자부(150)는 각 하부 전극층의 전극 라인과 각 상부 전극층의 전극 라인을 선택적으로 선정하여 차례로 하부 전극층과 상부 전극층의 교차 위치의 저항을 측정하는데, 예를 들어, 제어단자부(150)는 상부 전극층(130)의 전극 라인들 중 Y1을 선택한 후, 하부 전극층(120)의 전극 라인들인 X1, X2, X3, X4, X5를 순차적으로 선택하여 전압을 인가한 후, 각 교차 위치의 저항을 측정하고, 상부 전극층(130)의 전극 라인들 중 Y2을 선택한 후, 하부 전극층(120)의 전극 라인들인 X1, X2, X3, X4, X5를 순차적으로 선택하여 전류를 인가한 후, 각 교차 위치의 저항을 측정하며, 그 다음 상부 전극층(130)의 전극 라인들 중 Y3을 선택한 후, 하부 전극층(120)의 전극 라인들인 X1, X2, X3, X4, X5를 순차적으로 선택하여 전류를 인가한 후, 각 교차 위치의 저항을 측정하는 방식으로 모든 위치의 저항 값을 측정하고, 아울러 해당 위치의 온도를 측정할 수 있게 된다.
제어단자부(150)는 이러한 동작을 매우 짧은 시간 내에 수행할 수 있기 때문에, 짧은 간격으로 필름 형태의 온도 센서(140)의 모든 위치의 온도를 측정할 수 있으며, 소정 시간 간격으로 주기적으로 필름 형태의 온도 센서(140)의 모든 위치의 온도를 측정하여 이상 여부를 판단할 수 있게 한다.
만일 본 발명에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치(100)가 배터리 팩의 상부에 부착되는 경우에 본 발명에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치가 부착된 배터리 팩이 자동차의 좁은 하부 공간에 설치되더라도, 배터리 팩을 이루는 각 배터리의 위치 중 어느 부위에 이상이 발생하는지를 쉽게 파악할 수 있게 한다.
한편, 필름 형태의 이러한 온도 센서는 인쇄 방식으로 제작되는 것이 바람직하다.
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 필름형 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치를 배터리 팩에 장착하는 예들을 나타낸다.
하부 전극층(120)과 상부 전극층(130)의 교차 지점이 다수의 배터리(510)가 매트릭스 구조로 배치된 배터리 팩(500)의 각 단위 배터리(510)의 배치 위치에 대응되도록, 상기 필름형태의 온도 센서 장치(100)의 형태나 크기, 구조를 정하는 게 바람직하다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 전극층(120)과 상부 전극층(130)의 교차 지점이 배터리 팩(500)의 각 배터리(510)의 윗면 전극 단자, 측면, 또는 밑면 전극 단자에 대응되도록 필름형 온도 센서 장치(100)를 인쇄할 수 있을 것이다.
즉, 도 6을 참조하면, 필름형태의 온도 센서 장치(100)는 다수의 배터리(510)가 매트릭스 구조로 배치된 배터리 팩(500)의 각 단위 배터리(510)의 상부 전극 단자 또는 하부 전극 단자에 대응하는 위치에 상기 하부 전극층(120)과 상기 상부 전극층(130)의 교차 지점이 대응되도록, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 매트릭스 구조가 형성될 수 있다. 즉, 제작되는 배터리 팩(500)의 각 배터리(510)의 간격 정보를 바탕으로 하부 전극층(120)과 상기 상부 전극층(130)의 배치 간격, 교차 지점의 위치를 정하여 온도 센서 장치(100)의 디자인을 설계한 후, 인쇄 방식으로 필름 형태의 온도 센서 장치(100)를 제작한다. 그런 다음, 제작된 온도 센서 장치(100)의 각 전극층의 교차 지점이 배터리의 상부 전극 또는 하부 전극에 대응하는 지점에 위치하도록 필름 형태의 온도 센서 장치(100)를 배터리 팩(500)의 상단면 또는 하단면에 부착하게 된다.
그러면, 온도 센서 장치(100)는 각 배터리 팩(500)의 모든 배터리의 상단 전극 또는 하단 전극 부위의 온도를 측정하거나 이 부위의 급격한 온도 변화를 감지할 수 있게 된다.
또한, 도 7을 참조하면, 필름형태의 온도 센서 장치(100)는 다수의 배터리(510)가 매트릭스 구조로 배치된 배터리 팩(500)의 각 단위 배터리(510)의 측면의 적어도 일 영역에 대응하는 위치에 상기 하부 전극층(120)과 상기 상부 전극층(130)의 교차 지점이 대응되도록, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 매트릭스 구조가 형성될 수 있다. 즉, 제작되는 배터리 팩(500)의 각 배터리(510)의 세로 길이와 각 배터리(510)의 상호 간격 정보를 바탕으로 하부 전극층(120)과 상기 상부 전극층(130)의 배치 간격, 교차 지점의 위치를 정하여 온도 센서 장치(100)의 디자인을 설계한 후, 인쇄 방식으로 필름 형태의 온도 센서 장치(100)를 제작한다. 그런 다음, 제작된 온도 센서 장치(100)의 각 전극층의 교차 지점이 배터리의 측면 중 적어도 일 지점에 대응하는 지점에 위치하도록 필름 형태의 온도 센서 장치(100)를 배터리 팩(500)의 4개 측면에 부착하게 된다.
그러면, 온도 센서 장치(100)는 각 배터리 팩(500)의 배터리의 측면 온도를 측정하거나 이 부위의 급격한 온도 변화를 감지할 수 있게 된다.
한편, 도 9에 도시된 실시예에서는, 상기 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치는, 다수의 배터리가 매트릭스 구조로 배치된 배터리 팩의 각 단위 배터리의 전극 단자와 이웃하는 단위 배터리의 전극 단자의 중간 지점에 대응하는 위치에 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 교차 지점이 대응되도록, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 매트릭스 구조가 형성될 수 있다.
도 10은 도 9의 도면을 입체적으로 표현한다. 도 10을 참조하면, 필름형태의 온도 센서 장치(100)는 다수의 배터리(510)가 매트릭스 구조로 배치된 배터리 팩(500)의 각 단위 배터리(510)의 상부 전극 단자 사이의 중간 지점 또는 하부 전극 단자 사이의 중간 지점에 대응하는 위치에 상기 하부 전극층(120)과 상기 상부 전극층(130)의 교차 지점이 대응되도록, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 매트릭스 구조가 형성될 수 있다. 즉, 제작되는 배터리 팩(500)의 각 배터리(510)의 간격 정보를 바탕으로 하부 전극층(120)과 상기 상부 전극층(130)의 배치 간격, 교차 지점의 위치를 정하여 온도 센서 장치(100)의 디자인을 설계한 후, 인쇄 방식으로 필름 형태의 온도 센서 장치(100)를 제작한다. 그런 다음, 제작된 온도 센서 장치(100)의 각 전극층의 교차 지점이 배터리의 상부 전극들 사이의 중간 지점 또는 하부 전극들 사이의 중간 지점에 대응하는 지점에 위치하도록 필름 형태의 온도 센서 장치(100)를 배터리 팩(500)의 상단면 또는 하단면에 부착하게 된다.
그러면, 온도 센서 장치(100)는 각 배터리 팩(500)의 모든 배터리의 상단 전극 연결 라인 또는 하단 전극 연결 라인의 온도를 측정하거나 이 부위의 급격한 온도 변화를 감지할 수 있게 된다.
또한, 일 실시예에서 본 발명의 일 실시예에 따른 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치(100)는 상기 온도 센서가 외부 온도 변화에 의한 온도 측정 오차를 보상하기 위해 외부 기준 온도를 측정하기 위한 레퍼런스 온도 센서 및 선택된 위치에서의 대응하는 온도 센서를 선택하여 측정하기 위해 상기 하부 전극층 중 어느 하부 전극층과 상기 상부 전극층 중 어느 한 상부 전극층을 전압을 선택하여 제어하고 선택된 하부 전극층과 상부 전극층으로 연결된 회로에서 측정된 저항값을 바탕으로 온도를 산출하기 위한 제어부를 더 포함할 수도 있다. 한편 이러한 제어부는 상기 온도 측정부(150)의 일부 구성으로 포함될 수도 있을 것이다.
본 발명에 따른 매트릭스 형태의 온도 센서는 상하로 배치된 매트릭스 구조의 전극층 구조를 통해 배터리 팩 등 다양한 면적에서의 여러 위치를 동시에 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 매트릭스 형태의 온도 센서는 얇은 필름 형태로 제작되어 배터리 팩이나 좁은 공간이나 밀착 공간에 넓게 설치되어야 하는 장치 내에 부착되어 설치될 수 있는 효과가 있다.
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 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 온도 센서 장치 110: 베이스 필름
120: 하부 전극층 130: 상부 전극층
140, 온도 센서 141 : 온도 측정 영역
150: 제어단자부

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치에 있어서,
    베이스 필름;
    상기 베이스 필름의 일면에서 각각 상기 베이스 필름의 상기 일면과 평행한 면 상에서 배치되되, 다수개가 서로 평행하게 설치되는 하부 전극층;
    상기 하부 전극층의 배치 방향과 다른 방향으로 다수개가 서로 평행하게 설치되어 상기 하부 전극층과 매트릭스 구조를 형성하는 상부 전극층;
    상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층 사이에 배치되고 열에 민감하여 주변 온도의 변화에 따라 특정 온도를 기점으로 대응하는 지점의 온도가 상기 특정 온도 보다 낮으면 저항값이 높은 제1 레벨 저항 값을 유지하고 상기 특정 온도보다 높으면 저항값이 낮은 제2 레벨 저항 값을 유지하도록 저항 값이 변화하는 저항체로 형성된 베이스 필름의 상기 일면에 대응하는 면으로 형성되어 플렉시블 합성소재를 통해 인쇄 방식으로 제작 가능한 일체형의 필름이며, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 교차 라인에 전기적 신호를 순차적으로 인가하여 상기 전기적 신호가 인가되는 하부 전극층과 상부 전극층이 교차하는 저항체 주변의 온도 변화에 따른 변화된 저항 값에 의한 전압의 변화를 감지하여 대응하는 지점의 온도를 측정하기 위한 적어도 하나의 온도센서; 및
    상기 각 하부 전극층과 상기 각 상부 전극층에 연결되어 상기 온도센서를 측정하기 위한 제어단자부;
    를 포함하고,
    상기 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치는,
    다수의 배터리가 매트릭스 구조로 배치된 배터리 팩의 각 단위 배터리의 전극 단자에 대응하는 위치에 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 교차 지점이 대응되도록, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층의 매트릭스 구조가 형성되고,
    상기 하부 전극층은 서로 동일한 방향으로 평행하게 배치되며, 상기 상부 전극층은 상기 하부 전극층과 수직 방향으로 배치되되, 상부 전극층 끼리 서로 동일한 방향으로 평행하게 배치되며,
    상기 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치는
    상기 온도 센서가 외부 온도 변화에 의한 온도 측정 오차를 보상하기 위해 외부 기준 온도를 측정하기 위한 레퍼런스 온도 센서; 및
    선택된 위치에서의 대응하는 온도 센서를 선택하여 측정하기 위해 상기 하부 전극층 중 어느 하부 전극층과 상기 상부 전극층 중 어느 한 상부 전극층을 전압을 선택하여 제어하고 선택된 하부 전극층과 상부 전극층으로 연결된 회로에서 측정된 저항값을 바탕으로 온도를 산출하기 위한 제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구조의 배터리 팩용 온도 센서 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
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  6. 삭제
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  8. 삭제
  9. 삭제
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