KR20170104764A - The Mounting Structure of Battery Sensor can be inserted Lead Acid Battery for Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 센서가 내장된 자동차 시동으로 적용되고 있는 연축전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 연축전지 음극 포스트와 셀 사이에 마련된 공간과, 셀과 극주를 전기적으로 연결하기 위한 션트저항과, 션트저항과 연결되어 배터리의 전압과 전류를 연산하여 엔진 ECU로 송부하기 위한 센서부와, 센서부에서 외부 커넥터로의 데이터 통신을 위한 커넥터부와, 션트저항/센서부/커넥터를 배터리 내부의 황산분위기를 피하기 위한 보호부로 구성되어 기존의 포스트에 클램프를 통해 연결 되있는 배터리 센서를 대체하기 위한 시동용 배터리 어셈블리에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a lead-acid battery which is applied to a vehicle starter having a battery sensor, and more particularly to a lead-acid battery having a space provided between a lead-acid battery cathode post and a cell, a shunt resistor for electrically connecting the cell and the pole, A connector portion for data communication from the sensor portion to an external connector, and a shunt resistor / sensor portion / connector connected to the shunt resistor to calculate the voltage and current of the battery and send the calculated voltage and current to the engine ECU, And more particularly to a starter battery assembly for replacing a battery sensor connected to a conventional post via a clamp.
일반적으로, 연축전지(Lead Acid Battery)는 2차 전지의 하나로, 활물질은 납을 주소재를 쓰고 및 전해액으로는 비중 2.7 수준의 묽은 황산용액을 사용하고, 재생이 가능하며, 저렴하고, 특유의 안정성과 저온시동능력을 보유한 보편화 된 에너지 저장장치이다. Generally, a lead acid battery is one of the secondary batteries, the active material is lead, and the electrolyte is a dilute sulfuric acid solution having a specific gravity of 2.7 and can be regenerated, inexpensive, It is a universal energy storage device with stability and low temperature starting capability.
연축전지는 자동차 시동용/보조용 배터리, ESS용, 산업용, 전기운송수단 등에서 널리 이용되고 있다.Lead-acid batteries are widely used in automotive starter / auxiliary batteries, ESS, industrial, and electric vehicles.
연축전지의 충방전 매커니즘은 양극 활물질인 과산화연(PbO2)과, 음극 활물질인 해면상납(Pb), 그리고 전해질인 묽은황산(H2SO)과의 화학반응을 통해 충방전이 발생하게 되는데 이는 완충상태로, 방전시 양극에서는 과산화납에서 4가의 납 양이온과 2가의 산소 음으로 분해되어 음극으로부터 부하를 거쳐 양극으로 전자가 이동하면 4가의 납 양이온으로부터 2가의 납 양이온이 생성되고, 2가의 납 양이온은 전해액에서 해리된 2가의 황산 음이온과 반응하여 황산납이 된다. 그리고 양극판으로부터 자유롭게 분리된 2가의 산소 음이온은 전해액에서 해리된 1가의 수소 양이온과 반응하여 물을 생성하는데, 방전이 진행될수록 묽은 황산의 비중이 낮아진다. Charging and discharging mechanism of lead-acid battery is caused by the chemical reaction between PbO 2 which is a cathode active material, Pb which is an anode active material, and dilute sulfuric acid (H 2 SO) which is an electrolyte. In the cushioning state, when the cathode is decomposed into lead tetravalent cations and bivalent oxygen cations at the cathode at the time of discharging and electrons move from the cathode to the anode through the load, bivalent lead cations are generated from the tetravalent lead cations, The cation reacts with the divalent sulfate anion dissociated from the electrolytic solution to become lead sulfate. The bivalent oxygen anion separated freely from the bipolar plate reacts with the monovalent hydrogen cations dissociated from the electrolyte to form water. As the discharge progresses, the specific gravity of the dilute sulfuric acid decreases.
자동차용 12V 연축전지의 방전 종지전압은 일반적으로 10.5V로 정의하며, 자동차 제너레이터를 통한 상시 부동 충전전압은 14.4V이며, 공칭접압은 12V이다.The discharge end voltage of a 12V battery for automobiles is generally defined as 10.5V, the constant floating charge voltage through a vehicle generator is 14.4V, and the nominal voltage is 12V.
현재 출고중인 자동차의 대부분은 인텔리전트 배터리 센서라는 전장부품이 음극 포스트에 클램프로 일체화 되어 장착되어 나오는데, 배터리 센서는 배터리의 충전상태, 건강상태, 시동능력 등을 판단하여 엔진 ECU에 전달해주는 역할을 한다. 그 원리는 클램프와 연결되는 센서 하우징 양끝단에 결합된 션트저항에서 수시로 변하는 전압 및 전류값을 제조사만의 알고리즘이 적용된 연산을 통해 배터리의 상태를 추정하는 것이다. 추정되는 배터리 상태의 오차는 외기온도, 션트저항 전압감지 정확도, 알고리즘의 정확도, 케이블 및 센서부품의 저항 및 감도, 연축전지 충방전 케미스트리의 비선형성 등에 의해 큰 차이가 있으며, 현재도 배터리 상태 추정 알고리즘은 완벽하지 못한 상태이다.Most of the vehicles currently on the market are equipped with intelligent battery sensors, which are integrated into the cathode posts with clamps. The battery sensor determines the state of charge, health, and starting capability of the battery and transmits it to the engine ECU . The principle is to estimate the state of the battery by computing the voltage and current values that vary from time to time in the shunt resistor connected to both ends of the sensor housing connected to the clamp. Estimated battery condition errors are largely different depending on ambient temperature, shunt resistance voltage detection accuracy, algorithm accuracy, resistance and sensitivity of cable and sensor components, nonlinearity of charge / discharge charge / discharge chemistry, Is not perfect.
상기 연축전지와 배터리 센서의 조합은 전장부품의 증가와 함께 ISG 적용, 발전제어 등에 의해 연비향상 목적으로 탄생했으며, 배터리 센서가 배터리 바깥쪽에 장착되어 있어서 데이터의 외기온에 의한 왜곡과, 외력에 의한 센서 손상, 그리고 배터리 제조사/용량 변경시 센서 오차 확대 등의 문제가 발생하고 있는 상태이다.The combination of the lead storage battery and the battery sensor is intended to improve fuel efficiency by application of ISG and power generation control along with an increase in electrical components. The battery sensor is mounted on the outside of the battery, and distortion due to external temperature, Damage to the battery, and an increase in sensor error when the battery manufacturer / capacity is changed.
상기와 같은 연축전지 상태 예측에 관련된 선행문헌으로는 소멸특허 제1001099510000, 등록특허 제10-0849114, 공개특허 제10-2014-0066361 등이 게시되어 있다.As prior arts related to predicting the state of the fuels-accumulating battery as described above, Annihilation Patent No. 1001099510000, Registration No. 10-0849114, and Publication No. 10-2014-0066361 are published.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연축전지 음극 포스트와 셀 사이에 마련된 공간과, 셀과 극주 사이에 전압을 측정하기 위해 전기적으로 연결된 션트저항과, 션트저항과 연결되어 배터리의 전압과 전류를 연산하여 엔진 ECU로 송부하기 위한 센서부와, 센서부에서 외부 커넥터로의 데이터 통신을 위한 커넥터부와, 션트저항/센서부/커넥터를 배터리 내부의 황산 분위기에 의한 부품의 부식을 피하기 위한 보호부로 구성된 것으로, 배터리를 교체하는데 있어서 배터리 상태 추정 오차를 우려하지 않아도 되며, 외력에 의한 전장부품의 파손 가능성이 적은 것을 특징으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a battery having a space provided between a battery and a cathode, a shunt resistor electrically connected to measure a voltage between the cell and the capacitor, A connector section for data communication from the sensor section to an external connector, and a shunt resistor / sensor section / connector for connecting the shunt resistor / sensor section / connector to the engine ECU by calculating the voltage and current of the battery, And a protecting part for avoiding corrosion, and it is not necessary to worry about a battery state estimation error when replacing a battery, and there is little possibility of electric component breakage due to an external force.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 센서가 내장된 자동차 시동용 연축전지는, 연축전지 음극 포스트와 셀 사이에 마련된 공간과, 셀과 극주 사이의 전압을 측정하기 위해 전기적으로 연결된 선트저항과, 션트저항과 연결되어 배터리의 전압과 전류를 연산하여 엔진 ECU로 송부하기 위한 센서부와, 센서부에서 외부 커넥터로의 데이터 통신을 위한 커넥터부와, 션트저항/센서부/커넥터를 배터리 내부의 황산 분위기에 의한 부품의 부식을 피하기 위한 소재로된 보호부로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, according to the present invention, there is provided a rechargeable battery for a vehicle starting with a battery sensor, the rechargeable battery including a space provided between a lead storage battery cathode and a cell, a jack resistance electrically connected to measure a voltage between the cell and the capacitor, A sensor for connecting the shunt resistor to the engine ECU to calculate the voltage and current of the battery, and a connector for data communication from the sensor to the external connector, and a shunt resistor / sensor / And a protective portion made of a material for avoiding corrosion of the parts due to the sulfuric acid atmosphere.
상기 연축전지 음극 포스트와 셀 사이에 마련된 공간은 배터리 센서 및 션트저항이 삽입될 수 있을 정도의 공간이 구비되어 있어야 하며, 묽은 황산으로부터 가급적이면 직접적인 접촉 가능성이 없는 공간이어야 함을 특징으로 한다.The space provided between the lead storage battery cathode post and the cell should have a space enough to allow the battery sensor and the shunt resistor to be inserted therein and should be a space free from direct contact from dilute sulfuric acid.
상기 션트저항은 극주부분과 일치되는 형상으로 극주부분에 물리적으로 조립되는 형상이 되어야 하며, 센서부는 션트저항과 일체형 사출을 통해 외부 통신 가능 커넥터를 포함한 형상을 갖춰야 함을 특징으로 한다.The shunt resistor has a shape corresponding to the pole portion and has a shape physically assembled to the pole portion. The sensor portion has a shape including an external communicable connector through a shunt resistor and integral injection.
션트저항, 센서부, 커넥터는 배터리 내부의 묽은 황산에 의한 부식을 방지하기 위한 소재로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.The shunt resistor, the sensor unit, and the connector are made of a material for preventing corrosion caused by diluted sulfuric acid in the battery.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 센서 내장 자동차용 배터리에 의하면, 연축전지 음극 포스트와 셀 사이에 마련된 공간과, 셀과 극주 사이에 전압을 측정하기 위해 전기적으로 연결된 션트저항과, 션트저항과 연결되어 배터리의 전압과 전류를 연산하여 엔진 ECU로 송부하기 위한 센서부와, 센서부에서 외부 커넥터로의 데이터 통신을 위한 커넥터부와, 션트저항/센서부/커넥터를 배터리 내부의 황산 분위기에 의한 부품의 부식을 피하기 위한 보호부로 구성된 것으로, 배터리를 교체하는데 있어서 배터리 상태 추정 오차를 우려하지 않아도 되며, 외력에 의한 전장부품의 파손 가능성이 적어 배터리 상태에 대한 신뢰성이 향상되고 전장부품의 내구성을 확보할 수 있게 된다.As described above, according to the battery for an automobile with a built-in battery sensor according to the present invention, the battery includes a space provided between the storage battery cathode post and the cell, a shunt resistor electrically connected to measure a voltage between the cell and the polarizer, A connector portion for data communication from the sensor portion to the external connector, and a shunt resistor / sensor portion / connector connected to the sensor in a sulfuric acid atmosphere inside the battery This is because it is not necessary to worry about the estimation error of the battery condition when replacing the battery. It is possible to reduce the possibility of damage of the electric parts due to the external force, thereby improving the reliability of the battery condition and improving the durability .
도 1은 본 발명에 필요한 연축전지 1셀의 음극부분 입체도이다.
도 2는 본 발명에 따른 션트저항 입체도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 센서 입체도이다.
도 4는 본 발명에 따른 연축전지 1셀 과 센서의 조립 입체도이다.
도 5는 본 발명에 따른 션트저항 및 극주부분의 접촉단면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a negative electrode portion of a cell of a lead-acid battery according to the present invention. FIG.
Fig. 2 is a shunt resistance stereogram according to the present invention. Fig.
3 is a perspective view of a battery sensor according to the present invention.
4 is an assembled perspective view of a cell 1 of a lead-acid battery and a sensor according to the present invention.
5 is a contact sectional view of a shunt resistor and a polarized portion according to the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 하는 바 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 당업자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고, 만약, 본 명세서에 사용된 용어가 당해 용어의 일반적 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따르며, 본 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. Is the same as the general meaning of the term as understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains and if the terms used herein conflict with the general meaning of the term, , And the same reference numerals used throughout the specification represent the same elements.
또한 본 명세서에 게재되는 배터리 센서 내장 자동차용 배터리의 구성은 다양한 실시예로 구현될 수 있는 바, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않음을 첨언한다.It should be noted that the configuration of the battery for a vehicle with a built-in battery sensor described in this specification can be implemented by various embodiments and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 본 발명에 필요한 연축전지 1셀의 음극부분을 도시한 입체도이고, 도 2는 본 발명에 따른 션트저항을 도시한 입체도이며, 도 3은 본 발명에 따른 배터리 센서를 도시한 입체도이고, 도 4는 본 발명에 따른 연축전지 1셀과 센서의 조립을 도시한 입체도이며, 도 5는 본 발명에 따른 션트저항 및 극주부분의 접촉단면도이다.FIG. 2 is a perspective view of a shunt resistor according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view of a three-dimensional view of a battery cell according to the present invention. FIG. 4 is a three-dimensional view showing assembly of a cell 1 and a sensor according to the present invention, and FIG. 5 is a contact sectional view of a shunt resistor and a polarized portion according to the present invention.
본 발명에 따른 배터리 센서 내장 자동차용 배터리에 의하면, 배터리 센서와 배터리 센서를 전기적으로 연결해주어 전압 정보를 확인할 수 있는 션트저항과, 배터리 센서 어셈블리를 장착할 수 있는 배터리 셀 음극 어셈블리 및 배터리 커버를 포함하여 구성된다.The automobile battery with a built-in battery sensor according to the present invention includes a shunt resistor that electrically connects a battery sensor and a battery sensor to verify voltage information, a battery cell cathode assembly capable of mounting a battery sensor assembly, and a battery cover .
배터리 센서의 하우징은 배터리 내부의 황산 분위기에 내식성이 확보된 소재가 쓰이면 되는데, 예를 들면, 배터리 전조와 커버 소재로 쓰이는 PS, PP 외 PE, PBT, PA, PTFE, PC 등의 무극성 폴리머 계열을 적용할 수 있다.The housing of the battery sensor can be made of a material having a corrosion resistance in the sulfuric acid atmosphere inside the battery. For example, a non-polar polymer series such as PS, PP, PE, PBT, PA, PTFE, Can be applied.
배터리 센서에 적용되는 션트저항은 일반적으로 인텔리전트 배터리 센서에 적용되는 소재로서 망가닌(CuMn12Ni)이라 불리우는 소재일 수 있고, 이 외 션트저항도 모두 적용 가능하며, 션트 저항 외 전류를 검출할 수 있는 다른 센서도 가능한데 예를 들면, 홀 센서를 적용할 수도 있다.The shunt resistor applied to the battery sensor is generally applied to an intelligent battery sensor. It can be called a material called manganin (CuMn12Ni). It can be applied to all other shunt resistors as well as other sensors For example, a hall sensor may be applied.
배터리 센서가 배터리 내부에 장착되어 배터리 센서의 기능을 제대로 수행하기 위해서는 배터리 센서의 전류 센싱 부분이 배터리의 전류를 감지하기 위해서 배터리 극주나 배터리 셀 등에 직접적으로 접촉이 되어 있어야 하는데, 대표적으로는 배터리 센서의 션트저항이 배터리의 극주의 일부분에 장착되는 구조이다. 이를 위해서 션트저항의 하단부는 접착성을 확보하기 위해 평면보다는 일정 모양의 요철이 적용된 형상을 가지고 있으며, 배터리 극주의 일부분도 그 상대 형상을 가지고 있다. In order for the battery sensor to be installed inside the battery and perform the functions of the battery sensor properly, the current sensing portion of the battery sensor must be in direct contact with the battery pole or the battery cell in order to sense the current of the battery. Typically, Of the shunt resistor is mounted on a part of the pole of the battery. For this purpose, the lower end of the shunt resistor has a shape that is more uniform than the flat surface in order to secure the adhesive property, and a portion of the battery pole has its relative shape.
배터리 센서의 데이터를 엔진 ECU로 보내기 위한 방법은 12V 용도는 기존 2구의 Connector를 사용할 수 있으며, 24V 용도는 기존 6구의 Connector를 사용할 수 있고, 통신방법은 자동차 통신 규약을 따르나 대표적으로는 CAN을 사용하며, 커넥터를 없애기 위한 방법으로 무선네트워크를 사용할 수 있는데, TPMS에서 적용하고 있는 UWB와 Zigbee를 동일하게 적용할 수 있다.The method of sending the data of the battery sensor to the engine ECU can use the existing two connectors for 12V, and the existing six connectors can be used for the 24V use, and the communication method follows the automobile communication protocol. In order to eliminate a connector, a wireless network can be used. UWB and Zigbee applied in the TPMS can be equally applied.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 당업자에게 자명한 범위는 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에 속하는 것으로 해석하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, As shown in FIG.
100 : 연축전지 극주
110 : 연축전지 스트랍
120 : 연축전지 그리드(극판)
200 : 저항 측정부 (망가닌(CuMn12Ni))
300 : 션트저항
310 : 배터리 센서 하우징
320 : 배터리 센서 통신단자
330 : 홀센서 마그네틱
340 : 홀센서 하우징
350 : 홀센서 통신단자
400a : 배터리 극주에 장착된 배터리 센서
400b : 배터리 극주에 장착된 홀 센서
500 : 배터리 센서의 션트저항과 극주의 접촉 단면100: Permanent storage battery
110: Lead storage battery
120: Lead-acid battery grid (plate)
200: resistance measuring unit (manganin (CuMn12Ni))
300: Shunt resistance
310: Battery sensor housing
320: Battery sensor communication terminal
330: Hall sensor magnetic
340: Hall sensor housing
350: Hall sensor communication terminal
400a: Battery sensor mounted on battery pole
400b: Hall sensor mounted on battery pole
500: Shunt resistance of the battery sensor and pole-contact section
Claims (6)
상기 배터리 내부에 배터리 전압/전류를 감지하기 위해 장착된 배터리 센서;
상기 배터리 센서에서 배터리 전압/전류의 감지 수단;
상기 배터리 센서를 장착하기 위해 준비된 음극 셀과 극주 어셈블리.
Battery integrated with battery sensor;
A battery sensor mounted inside the battery to sense a battery voltage / current;
Means for detecting battery voltage / current in the battery sensor;
A cathode cell and a polar assembly assembled to mount the battery sensor.
엔진 ECU와의 유선통신을 위한 배터리 센서는 12V 적용시 2~4핀이며, 24V 적
용시 4~6핀으로 CAN을 사용하는 형상;
상기 유선통신을 위한 통신 칩을 탑재.
The method according to claim 1,
The battery sensor for wire communication with engine ECU is 2 ~ 4 pin when 12V is applied,
Shape using CAN with 4-6 pins;
And a communication chip for wired communication is mounted.
엔진 ECU와의 무선통신을 위한 배터리 센서는 UWB, Zigbee를 위한 형상;
상기 무선통신을 위한 통신 칩을 탑재.
The method according to claim 1,
The battery sensor for wireless communication with the engine ECU is designed for UWB, Zigbee;
And a communication chip for the wireless communication is mounted.
배터리 전압/전류를 감지하기 위한 수단은 전류를 검출하는데 널리 쓰이고
있는 고정밀 Shunt Resistor, Hall Sensor, MR Type Sensor;
The method of claim 1, wherein
The means for sensing the battery voltage / current is widely used for detecting current
High Precision Shunt Resistor, Hall Sensor, MR Type Sensor;
션트저항의 소재는 구리를 기반으로 한 합금이며, 온도-저항 민감도가 낮으
며, 저항값이 낮은 소재.
The method of claim 4, wherein
The material of the shunt resistor is a copper-based alloy and has low temperature-resistance sensitivity
And a material having a low resistance value.
션트저항의 형상은 조립시 배터리 극주 형상과 구조적으로 일치를 이루며
전기적으로 저항발생이 적은 형상;
션트저항의 단면은 조립시 배터리 극주와 구조적으로 일치를 이루며, 전기
적으로 저항발생이 적은 형상으로 균일하거나 불균일한 단면형상이 동시에
또는 별도로 적용될 수 있음.The method of claim 4, wherein
The shape of the shunt resistor is structurally consistent with the shape of the battery pole during assembly
A shape having a small electric resistance;
The cross section of the shunt resistor is structurally consistent with the battery polarity during assembly,
Uniform or non-uniform cross-sectional shape at the same time
Or may be applied separately.
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| KR1020160027557A KR102184936B1 (en) | 2016-03-08 | 2016-03-08 | The Mounting Structure of Battery Sensor can be inserted Lead Acid Battery for Vehicle |
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Citations (5)
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| JP2008047571A (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Shunt resistor and current measuring device using the same |
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-
2016
- 2016-03-08 KR KR1020160027557A patent/KR102184936B1/en active IP Right Grant
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