KR20170130902A - 액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈 - Google Patents

액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20170130902A
KR20170130902A KR1020160061821A KR20160061821A KR20170130902A KR 20170130902 A KR20170130902 A KR 20170130902A KR 1020160061821 A KR1020160061821 A KR 1020160061821A KR 20160061821 A KR20160061821 A KR 20160061821A KR 20170130902 A KR20170130902 A KR 20170130902A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery module
sensor
conductor
refrigerant
bms
Prior art date
Application number
KR1020160061821A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102123673B1 (ko
Inventor
홍순창
안형준
윤현기
김보현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020160061821A priority Critical patent/KR102123673B1/ko
Publication of KR20170130902A publication Critical patent/KR20170130902A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102123673B1 publication Critical patent/KR102123673B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4228Leak testing of cells or batteries
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002Monitoring or fail-safe circuits
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2/1083
    • H01M2/1094
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • Y02E60/122
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y02T10/7011

Abstract

충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들을 포함하고, 상기 전지셀들로부터 발생된 열을 제거하기 위한 냉각 장치를 구비하고 있는 전지모듈로서, 전지모듈의 내부 또는 외부에 장착되어 있고, 냉매의 누액(leakage) 여부를 감지하기 위한 센서; 전지모듈의 작동을 제어하고, 상기 센서로부터의 신호를 수신하는 BMS(Battery Management System); 및 BMS의 제어 신호에 의해 전지모듈의 전류를 통전 또는 단전시키는 PRA(Power Relay Assembly); 를 포함하고 있고, 상기 센서는 누액된 냉매에 의해 전기적 단전 상태가 통전 상태로 전환되면서 냉매의 누액 사실을 통전 전류에 의한 신호로 BMS로 송신하고, BMS는 센서로부터 수신된 신호에 의해 PRA를 단전 상태로 전환시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈을 제공한다.

Description

액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈 {Battery Module Comprising Device for Detecting Leakage of Liquid Coolant}
본 발명은 액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈에 관한 것이다.
가솔린, 경유 등의 화석 연료를 사용하는 차량의 가장 큰 문제점 중의 하나는 대기오염을 유발한다는 점이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 차량의 동력원을 충방전이 가능한 이차전지로 사용하는 기술이 점차 관심을 끌고 있다. 따라서, 배터리 만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등이 개발되었고, 일부는 상용화되어 있다.
EV, HEV 등의 동력원으로서의 이차전지는 주로 니켈 금속수소(Ni-MH) 이차전지 또는 리튬 이차전지 등이 사용되고 있다. 이러한 이차전지가 EV, HEV 등의 동력원으로 사용되기 위해서는 고출력 대용량이 요구되는 바, 이를 위하여 다수의 소형 이차전지(단위전지)들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전지모듈을 형성하고, 이러한 전지모듈을 다수 개 병렬 또는 직렬로 연결하여 하나의 전지팩을 형성하여 사용하고 있다.
그러나, 이와 같은 고출력 대용량의 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시키는 바, 충방전 과정에서 발생한 단위전지의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 단위전지의 열화를 초래하여 전지의 수명이 저하될 뿐만 아니라 안전성이 크게 훼손될 수 있다.
따라서, 중대형 전지모듈 다수 개를 포함하고 고출력 대용량의 전지인 차량용 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀 또는 전지모듈들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.
이와 관련하여, 단시간에 전지셀 또는 전지모듈을 냉각할 수 있도록 액상 냉매를 이용한 냉각 기술이 주목받고 있으며, 이를 적용한 차량용 전지팩의 수요가 증가하는 추세에 있다.
그러나, 액상 냉매를 이용하는 냉각 기술이 적용된 전지팩에서는, 팩 케이스 내부의 적층된 전지셀들 또는 전지모듈들 사이로 냉매 유로가 배치되거나, 팩 케이스 내부에 배치된 별도의 열전도 부재에 접촉하는 구조로 이루어져 있어서, 유로를 연결하는 각종 이음부 및 연결부재의 존재가 필수적이며, 장기간 지속적인 진동의 영향을 받는 차량용 전지팩의 경우, 액상 냉매가 전지팩 내부 공간에 형성된 유로를 지나는 도중에 각종 이음부에서 냉매 유로의 파손 등으로 냉매가 유출될 가능성이 존재한다.
이 경우, 유출된 액상 냉매가 전지팩 내부 공간에 위치한 버스바, 와이어 및 커넥터 등에 접촉하게 되면, 절연 파괴 및 단락 등이 유발되어 차량 화재 등의 원인이 될 수 있다.
그러나, 현재로서는 이러한 상황을 감지하여 전지모듈에 인가되는 전기를 차단시키거나 사람에게 알릴 수 있는 시스템이 없으며, 냉매의 누수가 발생한 경우, 전지모듈 또는 전지팩 내부에 다공성의 흡습제를 부착하여 누액된 냉매를 제거하고 있는 실정이다.
따라서, 냉매의 유출을 감지하고, 전지모듈에 공급되는 전류를 차단하여 안전성을 높일 수 있는 장치에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 액상 냉각 시스템을 구비한 적어도 하나 이상의 전지모듈을 포함하는 전지팩에서, 그것의 내부로 누액되는 냉매를 감지하여 전지모듈로 인가되는 전류를 차단하고, 또한, 이러한 상황을 사람에게 인지시킬 수 있는 센서를 구비한 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은,
충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들을 포함하고, 상기 전지셀들로부터 발생된 열을 제거하기 위한 냉각 장치를 구비하고 있는 전지모듈로서,
전지모듈의 내부 또는 외부에 장착되어 있고, 냉매의 누액(leakage) 여부를 감지하기 위한 센서;
전지모듈의 작동을 제어하고, 상기 센서로부터의 신호를 수신하는 BMS(Battery Management System); 및
BMS의 제어 신호에 의해 전지모듈의 전류를 통전 또는 단전시키는 PRA(Power Relay Assembly);
를 포함하고 있고,
상기 센서는 누액된 냉매에 의해 전기적 단전 상태가 통전 상태로 전환되면서 냉매의 누액 사실을 통전 전류에 의한 신호로 BMS로 송신하고, BMS는 센서로부터 수신된 신호에 의해 PRA를 단전 상태로 전환시키도록 구성되어 있다.
본 발명에 따른 전지모듈은, 전지모듈의 내/외부 공간에 액상 냉매가 누출되는 경우, 누액된 냉매는 전기적 단전(斷電) 상태를 이루고 있는 센서에 매개체로 작용하여 상기 센서를 통전(通電) 상태로 전환시키게 되고, 이 과정에서 발생하게 되는 통전 전류에 의한 신호는 냉매의 누액 사실을 BMS로 송신하며, 누액 사실을 확인한 BMS는 제어 신호를 통해 PRA에 의해 전지모듈에 인가되는 전류를 차단시킴으로써, 절연파괴 및 전기적 단락을 방지하여 오작동이 제거되고 안전성이 향상된 전지모듈을 제공할 수 있다.
여기서, 냉매는 센서를 통전 상태로 전환시키는 매개체로 사용되는데, 이는 냉매로 쓰이는 냉각수에 탄산칼슘과 같은 결석을 유발하는 전해질을 제외한 소량의 전해질이 포함되어 있어 통전성을 가지는 있는 것으로 이해할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 센서는, 일측 단부들이 각각 BMS에 전기적으로 연결되어 있는 제 1 도선과 제 2 도선; 및 상기 제 1 도선과 제 2 도선이 단전 상태를 이루도록 제 1 도선과 제 2 도선의 타측 단부들이 이격된 상태로 장착되어 있고, 상기 타측 단부들이 외부로 개방되는 개구가 형성되어 있는 전기절연성의 센서 케이스;를 포함하는 구조일 수 있다.
즉, 제 1 도선과 제 2 도선은 상호 이격된 상태로 장착되어 있으므로 냉매가 누출되지 않는 경우에는, 전기적 단전 상태가 유지되어 전지모듈은 정상적으로 작동하게 되고, 상기 센서 케이스는, 전기 절연성의 소재로 이루어져 있으므로, 도선들 간의 전기적 절연을 이루기 위한 별도의 부재를 필요로 하지 않으며, 또한, 전지모듈에 장착되기 위한 별도의 절연성 부재를 부착할 필요가 없다.
또한, 상기 개구는 센서 케이스의 중앙을 관통하는 구조로 형성되어 있을 수 있으나, 센서 케이스에 장착된 각 도선의 단부들이 외부에 노출될 수 있는 구조라면 상기의 구조에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 센서 케이스는 육면체 형상으로 이루어질 수 있으며, 보다 상세하게는, 제 1 면과 상기 제 1 면의 대향면인 제 2 면을 관통하는 개구가 천공되어 있을 수 있고, 제 1 면과 제 2 면에 각각 수직으로 인접한 제 3 면 및 제 4 면을 통해 제 1 도선과 제 2 도선이 개구로 도입되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 센서 케이스는 상측에서 바라봤을 때, 센서 케이스 상부면은 장방형의 형태로 이루어질 수 있고, 상기 상부면 또는 상부면에 대향하는 하부면의 외주변의 길이는 적어도 센서 케이스의 높이보다 긴 구조로 형성되어 센서는 전지모듈에 안정적으로 장착될 수 있을 뿐만 아니라 센서로 인해 초래되는 사공간(dead space)을 최소화할 수 있어 콤팩트한 구조의 전지모듈을 제공할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 제 1 도선의 단부와 제 2 도선의 단부는 개구 내에서 상호 대면하는 구조로 장착되어 있을 수 있다. 구체적으로, 제 1 도선이 관통되어 있는 센서 케이스의 일측면을 제 3 면이라 할 때, 상기 제 3 면의 대향면인 제 4 면에는 제 2 도선이 관통되어 있을 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1 도선 및 제 2 도선의 단부들은 일직선 상에서 상호 대면하는 구조로 이루어질 수 있다.
또 다른 예로서, 제 1 도선이 관통되어 있는 센서 케이스의 일측면을 제 3 면이라 할 때, 상기 제 3 면에 인접한 제 4 면에는 제 2 도선이 관통되어 있을 수 있고, 이에 따라 제 1 도선 및 제 2 도선의 단부들의 연장선은 수직 관계를 이룰 수 있다.
즉, 제 1 도선 및 제 2 도선이 센서 케이스에 관통되어 장착되는 위치는 각 도선의 일측 단부들이 BMS에 연결되는 방식, 및 전지팩 내부에서 전지모듈들이 배열되는 구조 등을 고려하여 결정할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 개구의 내부로 냉매가 유입되어 제 1 도선의 단부와 제 2 도선의 단부가 전기적으로 연결되면서 제 1 도선과 제 2 도선이 통전되는 구조일 수 있다.
경우에 따라서, 상기 센서는 장착 위치를 고려하여 개구가 지면에 대해 평행한 방향으로 전지모듈에 장착될 수 있으나, 이러한 구조로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기와 같이 개구가 지면에 대해 평행한 경우, 개구의 내부로 유입된 냉매는 센서 내부에 고이게 되어 제 1 도선 및 제 2 도선의 각 단부들을 전기적으로 연결시킬 수 있게 된다.
상기 개구에는 누액된 냉매를 보다 효과적으로 포집하기 위한 다공성 부재가 채워져 있을 수 있고, 상기 다공성 부재는, 그물망 구조로 이루어져 있을 수 있으며, 폴리 올레핀계 수지, 불소계 수지, 폴리에스테르계 수지, 엔지니어링 플라스틱, 수퍼-엔지니어링 플라스틱, 흡수성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 제 1 도선과 제 2 도선의 양단에 인가된 단자전압은 12V 내지 15V 일 수 있다. 상기 단자전압은, 누액된 냉매에 의해 제 1 도선과 제 2 도선이 통전되어 BMS로 신호를 송신할 수 있을 정도의 전압을 의미하므로, 상기 범위 내에 한정되는 것은 아니다.
상기 센서는, 냉매의 누액 사실을 초기에 감지할 수 있도록 전지모듈 내부의 하단 부위에 장착되어 있을 수 있다.
예를 들어, 냉매 유로가 팩 케이스 내부에 배치된 별도의 열전도 부재에 접촉하는 구조로 이루어진 경우, 이러한 냉매 유로에서 누액된 냉매는 우선적으로 하단 부위에 고이게 되므로, 초기에 누액 사실을 감지할 수 있다. 다만, 이러한 센서의 장착 위치는 냉각 구조, 전지모듈들의 배열 구조 및 장착 방식, 및 외부 충격으로 인해 냉매의 유출이 우려되는 유로의 위치 등을 고려하여 달라질 수 있음은 물론이다.
상기 PRA(Power Relay Assembly)는 릴레이(relay), 저항(resistance), 및 전류센서(current sensor)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 릴레이는, 냉매의 누액으로 인한 비정상적 작동 상태에서 BMS로부터 수신된 작동 신호에 의해, 릴레이 오프(off)를 발생시켜 전지모듈로 인가되는 전류를 차단하는 구조일 수 있다.
한편, 상기 BMS는, 센서로부터 수신된 신호에 의해 냉매의 누액을 확인하였을 때, 시각 및/또는 청각 신호를 발생시켜 비정상적인 작동 상태를 사람에게 인지시킬 수 있으므로, 전지모듈의 오작동으로 인한 사고 등을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈을 포함하고 있는 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in HEV), 전력저장 장치, 비상용 전원장치, 전산실 전원장치, 휴대용 전원장치, 의료설비 전원장치, 소화설비 전원장치, 경보설비 전원장치 또는 피난설비 전원장치 등이 포함될 수 있다.
상기 다양한 디바이스들은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은, 일정량의 냉매가 누출되어 센서를 단전 상태에서 통전 상태로 전환시키면서 발생된 신호에 의해 BMS 및 PRA를 제어하여 전지모듈에 인가되는 전류를 차단시킴으로써, 절연파괴 및 전기적 단락을 방지하여 오작동이 제거되고 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 냉매 누출 감지 장치를 포함하는 전지모듈의 제어 블록도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 냉매 누출 감지 및 차단에 이르는 과정에 대한 흐름도이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 센서의 사시도이다;
도 4 a 및 도 4 b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서들의 사시도들이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서의 사시도이다; 및
도 6은 누액된 냉매에 의해 통전 상태로 전환되는 센서의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 냉매 누출 감지 장치를 포함하는 전지모듈의 제어 블록도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 냉매 누출 감지 및 차단에 이르는 과정에 대한 흐름도가 도시되어 있다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전지모듈에 적용되는 냉매 누액 감지 시스템은, 센서(10), BMS(20), PRA(30), 전지모듈(40) 순으로 진행된다.
도 1 과 도 2를 함께 참조하면, 과정(S0, S10)에서 전지모듈의 내부 또는 외부에 장착되어 있는 센서(10)는 단전상태를 유지하고 있고, 누액된 냉매량이 센서를 통전 상태로 전환시킬 수 있을 정도로 충분치 않은 경우, 전지모듈에는 계속적으로 전류가 인가되어 정상적인 작동 상태를 유지하게 된다.
이와 반대로, 과정(S10, S11, S20)에서는, 누액된 냉매량이 일정 수준에 도달하여 센서가 통전 상태로 전환되는 경우, 통전 상태로 전환되는 과정에서 센서에 흐르게 되는 통전 전류에 의한 신호는 냉매의 누액 사실을 BMS에 송신하게 되고, BMS는 냉매의 누액 사실을 확인하게 된다.
이때, BMS는 냉각 시스템을 상호 보완적인 두가지 측면에서 제어할 수 있는데, 과정(S20, S30)에서 BMS는 PRA에 릴레이를 오프(off) 시키도록 신호를 송신하여 전지모듈에 인가되는 전류를 차단시키거나, 또는 과정(S20, S40)에서 냉매의 누액 사실을 사람에게 인지시킬 수 있도록 시각 및/또는 청각 신호를 발생시킴으로써, 전지모듈의 작동을 중지(S50)시킨다.
도 3 및 도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 센서들의 사시도가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 센서(200)는 제 1 도선(201), 제 2 도선(202), 및 센서 케이스(210)를 포함하고 있다.
이때, 센서 케이스(210)는 지면에 평행한 방향으로 전지모듈(도시하지 않음)의 내부 또는 외부에 장착된 상태로, 육면체 형상으로 이루어져 있으며, 상부면에 형성되어 있는 개구(211)는 상부면의 대향면인 하부면을 관통하는 구조로 천공되어 있다.
또한, 제 1 도선(201) 및 제 2 도선(202) 각각의 일측 단부들은 BMS(도시하지 않음)에 전기적으로 연결되어 있고, 타측 단부들(201a, 202a)은 센서 케이스(210)에 장착되어 있다.
구체적으로, 센서 케이스(210)의 상부면을 제 1 면(210a), 그 대향면인 하부면을 제 2 면(210b)이라 할 때, 상기 제 1 면(210a)과 제 2 면(210b)에 각각 수직으로 인접한 면들(210c, 210d, 210e, 210f)이 위치한다.
하나의 예로서, 도 3을 참조하면, 제 1 도선(201)이 센서 케이스(210)의 일측면을 관통하여 그 단부(201a)가 센서 케이스(210)의 개구(211)로 도입되는 경우, 이때 관통되는 일측면을 제 3 면(210c), 그 대향면을 제 4 면(210d)이라 하고, 제 2 도선(202)은 상기 제 4 면(210d)을 관통하여 단부(202a)가 개구(211)로 도입되며, 개구(211)로 도입된 각 도선(201, 202)의 단부들(201a, 202a)은 개구(211)를 통해 외부로 노출된 상태로, 상호 대면하는 구조로 센서 케이스(210)에 장착되어 있다.
또 다른 예로서, 도 4 a를 참조하면, 상기와 같이 제 1 도선(201)이 관통하는 센서 케이스(210)의 일측면을 제 3 면(210c)이라 할 때, 제 3 면에 측면 방향으로 인접한 제 4 면(210e)을 통해 제 2 도선(202)이 개구(211)로 도입되어 있으며, 제 1 도선(201) 및 제 2 도선(202)의 단부들의 연장선은 수직 관계를 이루게 된다. 도 4 b에는 도 4 a 대향측에서 바라본 사시도가 도시되어 있다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서의 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5의 센서가 누액된 냉매에 의해 통전 상태로 전환되는 과정을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 도 3과 함께 참조하면, 센서(300)가 제 1 도선(301), 제 2 도선(302), 및 센서 케이스(310)를 포함하고, 육면체 형상으로 이루어진 점에서는 동일하나, 도 3과 달리, 개구(311)가 센서 케이스(310)의 측부면에 형성되어 있는 점에서 차이가 있다.
구체적으로, 개구(311)가 형성된 센서 케이스(310)의 측부면을 제 1 면(310a), 그 대향면을 제 2 면(310b)이라 할 때, 상기 제 1 면(310a)과 제 2 면(310b)에 각각 수직으로 인접한 상태로 제 1 도선(301)이 관통되는 일측면을 제 3 면(310c), 상기 제 3 면(310c)의 대향면을 제 4 면(310d)이라 하고, 제 1 도선(301)과 제 2 도선(302)은 각각 제 3 면(310c)과 제 4 면(310d)를 관통하여 단부들(301a, 302a)이 개구(311)로 도입된다.
도 6을 도 5와 함께 참조하면, 도 5의 센서(300)를 개구(311)가 형성되어 있는 측면에서 바라봤을 때, 누액된 일정량의 냉매(100)의 일부가 개구(311)로 유입된 상태이고, 상기 냉매(100)의 일부는 저전압이 인가되어 있던 제 1 도선(301) 및 제 2 도선(302) 사이에 매개체로 작용하게 되므로 양 도선(301, 302) 사이에서는 일측 방향(X)으로 전류가 흐르게 된다.
따라서 제 1 도선(301)과 제 2 도선(302) 각각의 일측 단부들이 전기적으로 연결되어 있는 BMS(도시하지 않음)는 냉매(100)의 누액 사실을 통전 전류에 의한 신호를 통해 송신받게 되고, 이렇게 수신된 신호에 따라 BMS는 PRA(도시하지 않음)가 릴레이 오프 신호를 발생시켜 전지모듈(도시하지 않음)로 인가되는 전류를 차단시킨다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들을 포함하고, 상기 전지셀들로부터 발생된 열을 제거하기 위한 냉각 장치를 구비하고 있는 전지모듈로서,
    전지모듈의 내부 또는 외부에 장착되어 있고, 냉매의 누액(leakage) 여부를 감지하기 위한 센서;
    전지모듈의 작동을 제어하고, 상기 센서로부터의 신호를 수신하는 BMS(Battery Management System); 및
    BMS의 제어 신호에 의해 전지모듈의 전류를 통전 또는 단전시키는 PRA(Power Relay Assembly);
    를 포함하고 있고,
    상기 센서는 누액된 냉매에 의해 전기적 단전 상태가 통전 상태로 전환되면서 냉매의 누액 사실을 통전 전류에 의한 신호로 BMS에 송신하고, BMS는 센서로부터 수신된 신호에 의해 PRA를 단전 상태로 전환시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서는,
    일측 단부들이 각각 BMS에 전기적으로 연결되어 있는 제 1 도선과 제 2 도선; 및
    상기 제 1 도선과 제 2 도선이 단전 상태를 이루도록 제 1 도선과 제 2 도선의 타측 단부들이 이격된 상태로 장착되어 있고, 상기 타측 단부들이 외부로 개방되는 개구가 형성되어 있는 전기절연성의 센서 케이스;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 개구는 센서 케이스의 중앙을 관통하는 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 센서 케이스는 육면체 형상으로 이루어져 있고, 제 1 면과 상기 제 1 면의 대향면인 제 2 면을 관통하는 개구가 천공되어 있으며, 제 1 면과 제 2 면에 각각 수직으로 인접한 제 3 면 및 제 4 면을 통해 제 1 도선과 제 2 도선이 개구로 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 도선의 단부와 제 2 도선의 단부는 개구 내에서 상호 대면하는 구조로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 개구의 내부로 냉매가 유입되어 제 1 도선의 단부와 제 2 도선의 단부가 전기적으로 연결되면서 제 1 도선과 제 2 도선이 통전되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 센서는 개구가 지면에 대해 평행한 방향으로 전지모듈에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 개구에는 누액된 냉매를 포집하기 위한 다공성 부재가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 도선과 제 2 도선의 양단에 인가된 단자전압은 12V 내지 15V 인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 센서는 전지모듈 내부의 하단 부위에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 PRA는 릴레이(relay), 저항(resistance), 및 전류센서(current sensor)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 릴레이는, 냉매의 누액으로 인한 비정상적 작동 상태에서 BMS로부터 수신된 작동 신호에 의해, 릴레이 오프(off)를 발생시켜 전지모듈의 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 BMS는, 센서로부터 수신된 신호에 의해 냉매의 누액을 확인하였을 때, 시각 및/또는 청각 신호를 발생시켜 비정상적인 작동 상태를 사람에게 인지시키는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전지모듈을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 14 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020160061821A 2016-05-20 2016-05-20 액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈 KR102123673B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160061821A KR102123673B1 (ko) 2016-05-20 2016-05-20 액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160061821A KR102123673B1 (ko) 2016-05-20 2016-05-20 액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170130902A true KR20170130902A (ko) 2017-11-29
KR102123673B1 KR102123673B1 (ko) 2020-06-16

Family

ID=60811545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160061821A KR102123673B1 (ko) 2016-05-20 2016-05-20 액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102123673B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102090405B1 (ko) * 2018-11-21 2020-03-18 (주)알씨디에이치 누액감지 모니터링 기능을 갖는 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템
WO2021215837A1 (ko) * 2020-04-22 2021-10-28 주식회사 엘지에너지솔루션 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090052520A (ko) * 2007-11-21 2009-05-26 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 중대형 전지팩
KR20130035192A (ko) * 2011-09-29 2013-04-08 주식회사 엘지화학 신규한 냉각구조를 가진 전지팩
KR20150051496A (ko) * 2013-11-04 2015-05-13 주식회사 엘지화학 작업자의 안전을 위한 식별부재를 포함하는 전지팩
KR101583679B1 (ko) * 2010-08-13 2016-01-08 주식회사 엘지화학 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090052520A (ko) * 2007-11-21 2009-05-26 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 중대형 전지팩
KR101583679B1 (ko) * 2010-08-13 2016-01-08 주식회사 엘지화학 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치
KR20130035192A (ko) * 2011-09-29 2013-04-08 주식회사 엘지화학 신규한 냉각구조를 가진 전지팩
KR20150051496A (ko) * 2013-11-04 2015-05-13 주식회사 엘지화학 작업자의 안전을 위한 식별부재를 포함하는 전지팩

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102090405B1 (ko) * 2018-11-21 2020-03-18 (주)알씨디에이치 누액감지 모니터링 기능을 갖는 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템
WO2021215837A1 (ko) * 2020-04-22 2021-10-28 주식회사 엘지에너지솔루션 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스

Also Published As

Publication number Publication date
KR102123673B1 (ko) 2020-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5073733B2 (ja) 蓄電池の強制放電機構及び安全スイッチ装置
US10116009B2 (en) Battery pack including inserted type BMS assembly
CN103703606B (zh) 被改善稳定性的电池模块
JP5101750B2 (ja) 電気自動車用バッテリの短絡保護
KR101336064B1 (ko) 안전성이 향상된 전지팩
KR101950463B1 (ko) 전지셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지모듈
US9327601B2 (en) High-voltage interlock loop (“HVIL”) switch having a reed relay
KR101601379B1 (ko) 배터리 과충전 안전 장치
KR20160104867A (ko) 압력 센서가 구비된 전지팩을 포함하고 있는 차량
KR20170130902A (ko) 액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈
US10992013B2 (en) Battery system for a vehicle and method for detecting an overheat situation of the battery system
EP3633754B1 (en) Battery system for a vehicle and method for detecting an overheat situation of the battery system
CN208443986U (zh) 动力电池监控装置及包含该监控装置的动力电池系统
KR20130051205A (ko) 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치
KR101822612B1 (ko) 전원차단이 용이한 배터리 모듈
KR20150081128A (ko) 플러그인 커넥터를 구비한 전력 저장 장치
CN102998508A (zh) 用于测量hv电池的装置和方法
EP2833435A1 (en) Safety device for battery pack having inserted-typed disconnect member
KR20120136826A (ko) 배터리 과충전 방지 장치
CN111682134A (zh) 防盗电池、电池模组及机柜
US9673487B2 (en) Battery with a monitoring circuit and for use in a motor vehicle
KR20130022145A (ko) 수냉식 에너지 저장 모듈의 수분 감지 장치 및 그 방법
KR20160113888A (ko) 배터리 팩
CN108001233A (zh) 电动汽车及其停车漏电保护装置
JP2007059279A (ja) 電池筐体および組電池

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant