KR20130009030A

KR20130009030A - 차량의 배터리팩 안전장치

Info

Publication number: KR20130009030A
Application number: KR1020110069811A
Authority: KR
Inventors: 임해규; 박진호; 최제훈; 전윤철; 이용진; 방준호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2013-01-23
Also published as: KR101272915B1

Abstract

본 발명은 차량에 탑재되는 배터리팩에 과충전 등에 의해 스웰링 현상이 발생하게 되면, 그 스웰링 현상의 정도를 보다 용이하고 유효 적절하게 감지 및 판단하여, 스웰링 현상의 수준에 따라 적절한 조치를 취하도록 함으로써, 차량의 안전성을 더욱 향상시키고, 불필요한 배터리팩의 교체를 방지하여 관리 유지 비용을 절감할 수 있도록 하고, 배터리팩의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

차량의 배터리팩 안전장치{SAFETY APPARATUS FOR BATTERY PACK OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 배터리팩 안전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과충전 등에 의해 배터리팩 부풀어 오르는 스웰링 현상을 감지할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

최근의 하이브리드 차량이나 전기자동차 등에는 고전압의 배터리팩이 탑재되며, 이러한 배터리팩은 과도한 충전 등이 이루어지면 배터리팩 자체가 부풀어 오르는 스웰링(SWELLING) 현상이 발생하고, 나아가 폭발이 발생할 수 있어서, 적절한 안전대책이 필요하다.

종래에 상기한 바와 같은 위험에 대비하는 다양한 기술들이 개발되고 있는 바, 하기와 같은 선행문헌들로부터 알아보면, 대체로 배터리팩의 스웰링 현상에 의해 배터리팩과 관련하여 설치되어 있는 전기적 연결부재의 단선이나 파단 등이 발생하는 것을 감지하도록 하고 있다.

KR

2009-0052802

A

KR

2006-0114549

A

본 발명은 차량에 탑재되는 배터리팩에 과충전 등에 의해 스웰링 현상이 발생하게 되면, 그 스웰링 현상의 정도를 보다 용이하고 유효 적절하게 감지 및 판단하여, 스웰링 현상의 수준에 따라 적절한 조치를 취하도록 함으로써, 차량의 안전성을 더욱 향상시키고, 불필요한 배터리팩의 교체를 방지하여 관리 유지 비용을 절감할 수 있도록 하고, 배터리팩의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 배터리팩 안전장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 배터리팩 안전장치는

중첩된 다수의 배터리셀들의 최외측에 중첩되어 상기 배터리셀들을 지지하도록 된 마운팅패널과;

상기 마운팅패널에 의해 지지되는 배터리셀의 전체 면적의 50% 이상 70% 미만이 노출되도록, 상기 마운팅패널에 형성된 검지윈도우와;

상기 검지윈도우로 노출되는 배터리셀의 표면에 장착된 변형율측정센서와;

상기 변형율측정센서의 신호를 입력 받아 변형율을 계산하는 컨트롤러;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 배터리팩 안전장치를 예시한 도면,
도 2는 도 1의 마운팅패널에 형성된 검지윈도우를 설명한 도면,
도 3과 도 4는 본 발명의 컨트롤러가 배터리셀의 스웰링 발생시 제어하는 예들을 각각 예시한 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 중첩된 다수의 배터리셀(1)들의 최외측에 중첩되어 상기 배터리셀(1)들을 지지하도록 된 마운팅패널(3)과; 상기 마운팅패널(3)에 의해 지지되는 배터리셀(1)의 전체 면적의 50% 이상 70% 미만이 노출되도록, 상기 마운팅패널(3)에 형성된 검지윈도우(5)와; 상기 검지윈도우(5)로 노출되는 배터리셀(1)의 표면에 장착된 변형율측정센서(7)와; 상기 변형율측정센서(7)의 신호를 입력 받아 변형율을 계산하는 컨트롤러(9)를 포함하여 구성된다.

즉, 다수로 중첩되어 있는 배터리셀(1)들의 외측을 감싸서 지지하는 마운팅패널(3)에 검지윈도우(5)를 형성하여, 내부의 배터리셀(1)들에 스웰링 현상이 발생하면, 상기 검지윈도우(5)를 통해 배터리셀(1)들의 스웰링된 량이 중첩되어 드러나게 하고, 이를 상기 검지윈도우(5)로 노출되는 배터리셀(1)에 직접 설치된 상기 변형율측정센서(7)로 감지하여, 배터리팩(11)을 구성하고 있는 배터리셀(1)들의 스웰링 정도를 정확하고 신속하게 파악할 수 있도록 한 것이다.

상기 마운팅패널(3)의 검지윈도우(5)는 배터리팩(11)을 구성하고 있는 배터리셀(1)들의 스웰링 현상을 즉각적이고도 중첩적으로 드러낼 수 있도록 하여, 종래의 다른 기술들에 비하여 매우 신속하고 정확하게 배터리셀(1)들의 스웰링 현상을 검출할 수 있도록 한다.

상기 마운팅패널(3)의 검지윈도우(5)는 상기 마운팅패널(3)에 의해 지지되는 배터리셀(1)의 외곽선 내측에 감싸이도록 위치하고, 상기 배터리셀(1)의 외곽선과 닮음꼴로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 배터리셀(1)이 직사각형이므로, 상기 검지윈도우(5)는 상기 배터리셀(1)이 형성하는 직사각형의 내부에 완전히 감싸이도록 위치하는 직사각형이나 정사각형 등으로 형성되도록 하는 것이다.

이는 상기 마운팅패널(3)에 의한 상기 배터리셀(1)들의 안정적인 지지 상태를 확보하면서도, 배터리셀(1)들의 스웰링 현상을 상기 검지윈도우(5)로 즉각적으로 드러나도록 하기 위한 것으로서, 배터리셀(1)의 모든 외곽은 상기 마운팅패널(3)에 의해 지지되면서도 그 외곽의 내측에 닮음꼴로 형성된 검지윈도우(5)는 배터리셀(1)의 변형을 최대한으로 외부로 드러낼 수 있도록 하기 때문이다.

그러나, 배터리셀(1)들의 외곽과 다른 형상의 검지윈도우(5)를 형성하는 것도 가능하기는 할 것이다, 예컨대 직사각형의 배터리셀(1)들에 대하여, 그 외곽선 내측에 위치하는 원형이나 타원형 및 각종 다각형의 형상 등으로 검지윈도우(5)를 형성할 수 있을 것이다.

상기 변형율측정센서(7)는 측정 대상물인 배터리셀(1)의 변형율에 따라 전기적 저항이 변화하는 스트레인게이지로 구성할 수 있다.

상기 컨트롤러(9)는 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 변형율측정센서(7)에 의해 측정된 배터리셀(1)의 변형율이 소정수준 이상이 되면, 상기 배터리팩(11)에 충전되는 전류를 차단하고, 사용자에게 그 상황을 알리도록 구성할 수 있다.

즉, 예컨대 배터리팩(11)에 과충전이 발생하여, 각 배터리셀(1)들에 스웰링이 발생되고, 이것이 상기 변형율측정센서(7)에 의해 감지되어, 상기 컨트롤러(9)가 소정수준, 예컨대 도 3과 같이 배터리셀(1)의 변형율이 5%, 이상 이라고 판단되면, 배터리팩(11)의 충전을 차단하고, 과충전 방지 경고등(13)을 점등하여 사용자에게 그 상황을 알리도록 하는 것이다.

물론, 사용자에게 알리는 수단으로는 이외에 음향이나 다른 디스플레이 장치를 사용할 수도 있을 것이며, 상기 과충전을 판단하는 소정수준의 변형율은, 시험을 통해 미리 결정되어 저장되는 값이다.

또한, 상기 컨트롤러(9)는 도 4의 예와 같이, 상기 변형율측정센서(7)에 의해 측정된 배터리셀(1)의 변형율이 소정수준의 범위 내에 있는 경우에는, 예컨대 5% > 변형율 > 2% 범위인 경우, 배터리팩(11)에 충전되는 전류량을 제한하도록 제어하고, 상기 소정수준 이상이 되면, 즉 변형율 > 5%이면, 상기 배터리팩(11)에 충전되는 전류를 차단하며, 사용자에게 그 상황을 알리도록 구성되도록 할 수도 있을 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 배터리셀
3; 마운팅패널
5; 검지윈도우
7; 변형율측정센서
9; 컨트롤러
11; 배터리팩
13; 과충전 방지 경고등

Claims

중첩된 다수의 배터리셀(1)들의 최외측에 중첩되어 상기 배터리셀(1)들을 지지하도록 된 마운팅패널(3)과;
상기 마운팅패널(3)에 의해 지지되는 배터리셀(1)의 전체 면적의 50% 이상 70% 미만이 노출되도록, 상기 마운팅패널(3)에 형성된 검지윈도우(5)와;
상기 검지윈도우(5)로 노출되는 배터리셀(1)의 표면에 장착된 변형율측정센서(7)와;
상기 변형율측정센서(7)의 신호를 입력 받아 변형율을 계산하는 컨트롤러(9);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 배터리팩 안전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 마운팅패널(3)의 검지윈도우(5)는 상기 마운팅패널(3)에 의해 지지되는 배터리셀(1)의 외곽선 내측에 감싸이도록 위치하고, 상기 배터리셀(1)의 외곽선과 닮음꼴로 형성되는 것
을 특징으로 하는 차량의 배터리팩 안전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 변형율측정센서(7)는 측정 대상물인 배터리셀(1)의 변형율에 따라 전기적 저항이 변화하는 스트레인게이지로 이루어진 것
을 특징으로 하는 차량의 배터리팩 안전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러(9)는 상기 변형율측정센서(7)에 의해 측정된 배터리셀(1)의 변형율이 소정수준 이상이 되면, 상기 배터리팩(11)에 충전되는 전류를 차단하고, 사용자에게 그 상황을 알리도록 구성된 것
을 특징으로 하는 차량의 배터리팩 안전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러(9)는 상기 변형율측정센서(7)에 의해 측정된 배터리셀(1)의 변형율이 소정수준의 범위 내에 있는 경우에는 배터리팩(11)에 충전되는 전류량을 제한하도록 제어하고, 상기 소정수준 이상이 되면, 상기 배터리팩(11)에 충전되는 전류를 차단하며, 사용자에게 그 상황을 알리도록 구성된 것
을 특징으로 하는 차량의 배터리팩 안전장치.