KR20180030763A - 트랙션 배터리 및 그 배터리를 갖는 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기 특징을 갖는 트랙션 배터리(10)를 제공한다: 트랙션 배터리(10)는 전기 에너지를 저장하는 셀 모듈(11)을 포함하고, 트랙션 배터리(10)는 셀 모듈(11)을 수용하는 하우징을 포함하고, 트랙션 배터리(10)는 셀 모듈(11)의 기계적 하중을 측정하는 목적을 갖는 센서(12)를 포함하는 특징을 갖는 트랙션 배터리(10)를 제공한다. 본 발명은 또한 대응하는 차량을 이용 가능하게 한다.

Description

트랙션 배터리 및 그 배터리를 갖는 차량{TRACTION BATTERY AND VEHICLE HAVING SUCH A BATTERY}

본 발명은 트랙션 배터리에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상응하는 차량에 관한 것이다.

전기차를 구동시키는 데에 사용되는 것과 같은 매우 다양한 트랙션 배터리가 충분히 알려져 있다. 동일한 일반적인 타입의 트랙션 배터리는 보통 차량의 바닥 아래에서 통상의 배터리 하우징 내에 배치되는 복수의 배터리 모듈로 구성된다. 안전을 이유로, 충격 사고와 같은 외부 하중으로 인한 손상에 대해 배터리 또는 배터리 모듈을 감시할 필요가 있다.

DE 10 2012 207 999 A1은 갈바닉 요소용 래핑 필름에 관한 것이다. 래핑 필름은 래핑 필름의 연장 상태를 검출하는 적어도 하나의 힘 센서를 갖는다.

DE 10 2012 017 184 A1은 제1 극성을 갖는 적어도 하나의 제1 전극 및 제2 극성을 갖는 적어도 하나의 제2 전극을 갖는 전극 조립체와, 전극 조립체를 적어도 부분적으로 둘러싸는 필름 형상의 인클로저를 포함하는 전기 화학 에너지 저장 셀을 개시한다. 안전을 증대하기 위해, 인클로저는 적어도 부분적으로 전기적으로 전도성인 디자인을 가지며 전극 조립체의 적어도 하나의 제1 전극과 전기 전도성 방식으로 연결되는 적어도 하나의 제1 기능층과, 에너지 저장 셀의 정상적인 작동 상태에서 인클로저의 제1 기능층을 전극 조립체로부터 인클로저의 층 방향으로 분리시키는 적어도 하나의 전기 절연층을 포함한다.

마지막으로, DE 10 2014 223 359 A1은, 파라미터가 배터리 셀의 질량, 체적, 치수 또는 두께를 포함하는 경우, 배터리 셀의 파라미터의 제1 측정값을 검출하고 소정 기간 이후에 배터리 셀의 파라미터의 제2 측정값을 검출하기 위한 검출 장치; 제2 측정값을 제1 측정값과 비교하기 위한 비교 장치; 및 기 설정 역치 값을 초과하여 제2 측정값 및 제1 측정값이 상이한 경우 배터리 셀이 긴밀하지 않다고 판단하거나 기 설정 역치 값 미만으로 제2 측정값 및 제1 측정값이 상이한 경우 배터리 셀이 긴밀하다고 판단하는 판단 장치를 갖는 배터리 셀의 긴밀성을 확인하기 위한 장치, 방법, 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 프로그램 제품, 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리, 배터리 시스템 및 차량에 관한 것이다.

본 발명은 독립 청구항에 따른 트랙션 배터리 및 대응하는 차량을 제공한다.

여기에서 본 발명에 따른 접근법은 종래 기술에 따라 차량의 사고 후 에어백 시스템이 점화하는 경우 그 차량의 고전압 시스템이 꺼지고 배터리가 그 상태와 무관하게 폐기된다는 인식을 기반으로 한다. 여기에서 배터리 상태의 선행 평가가 광학-센서 기준이 아닌 기능성-전기적 기준 또는 열적 기준 측면 정도로만 고려된다.

이에 따라, 이러한 관례는 에어백 또는 시트 벨트를 발동시키는 것을 수반하는 사고 이후에 트랙션 배터리 모두가 만족스럽지 못하게 교체되도록 한다. 그러나, 이러한 교체, 특히, 현대의 리튬-이온 배터리의 교체는 차주 또는 그 보험사에게 고 비용을 수반한다. 본 발명은 이와 관련하여 적합한 센서 시스템이 배터리 교체 필요성에 대한 보다 유용한 정보를 줄 수 있다는 것을 인식하지만; 종래에는 대응하는 해결 수단이 알려지지 않았다.

따라서, 본 발명의 일 실시예는 배터리(모듈)의 하중을 측정하기 위해 배터리 하우징으로 일체화되는 다양한 센서를 제공한다. 이러한 센서는 배터리 하우징 내에, 특히, 바닥 아래 및 측벽에 평평하게 설치될 수 있다. 센서는, 예를 들면, 통상의 필름 상에 배치될 수 있다. 여기에서, "측정"이라는 용어는 주로 - 예를 들면, 2 kN의 힘 또는 스트레인 게이지에 의한 정밀한 형상 변화의 - 정량화를 지칭하지 않고 오히려 예를 들어 배터리 하우징의 외면을 통한 외부 접촉력의 위상의 정성적 검출을 지칭하는 넓은 의미로 해석된다.

이러한 해결 수단의 이점은 적합한 하드웨어 및 소프트웨어를 사용하여 임의의 시간에서 배터리 셀 모듈의 하중으로부터 얻어지는 지식에 있다. 이는 결국 불필요한 수리 조치, 교체 조치 또는 폐기 조치 대신에 사고 이후에 배터리의 재사용을 허용하여, 절약에 대한 높은 잠재력을 제공한다. 이러한 방식에서, 배터리의 효율적 구성을 위한 강력한 개발 도구가 동시에 제공된다.

본 발명의 추가적인 유리한 개선점은 종속 청구항에 명시된다. 따라서, 개별 배터리 모듈의 하중을 검출하기 위해 개별 배터리 모듈에 부착되는 이러한 센서 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예가 도면에 도시되고 아래에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리의 종단면을 도시한다.
도 2는 셀 모듈을 갖춘 개방된 배터리 하우징의 평면도를 도시한다.
도 3은 센서를 구비하는 셀 모듈의 사시도를 도시한다.
도 4는 격리 상태의 센서의 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 차량의 부분 투시 사시도를 도시한다.
도 6은 손상되지 않은 차량의 종단면을 도시한다.
도 7은 사고 후 차량의 종단면을 도시한다.
도 8은 본 발명의 제1 변형예의 분해도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 제2 변형예의 분해도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 제3 변형예의 부분 단면을 도시한다.

도 1 및 도 2는 함께 본 발명에 따른 트랙션 배터리(10)의 기본적인 디자인을 도시한다. 여기에서 도 2에 따른 평면도는, 도 3에 도시된 바와 같이, 일체형 필름 센서(12)를 갖춘 개별 셀 모듈(11)을 도시한다. 도 4에 도시된 센서(12)는 서로 평행하게 배치된 도체 트랙이 인쇄된 2개의 매우 얇은 유연성 폴리에스테르 필름으로 구성된다. 전기적으로 반 전도성 방식으로 내측에 코팅되는 2개의 필름은 그 도체 트랙이 교차점에서 서로 접촉하고 이에 따라 그대로 개별 측정 지점의 매트릭스를 정의하도록 서로에 대항하여 지지한다. 여기에서, 매트릭스의 각 점은 무부하 상태에서 가장 큰 가변 저항을 갖는다.

도 5는 차량(30) 내의 트랙션 배터리(20)의 제공된 설치 위치에서 촉각 필름을 도시한다. 여기에서, 하우징의 바닥 아래 및 측벽에 일체로 되는 센서(12)는 지지하는 셀 모듈(11)의 기계적 하중 또는 변형을 검출하는 기능을 한다. 이를 위하여, 전자 멀티플렉서가 각 교차점이 전기 전압에 연결되도록 구성되어, 각각의 교차점에서의 결과적인 전류 강도는 이에 따라 이 점에 작용하는 기계적 압력에 좌우된다.

차량(30)이 손상되지 않으면, 도 6에 도시된 바와 같이, 필름 센서(12)의 전체 매트릭스에 걸쳐 실질적으로 균일한 압력 분포가 이에 따라 생성된다. 이 상황은 도 7에 도시된 충돌 테스트(crash test) 이후에 달라지며: 차량(30)의 후방에 대한 이동식 충돌 방벽(crash barrier)(40)의 충격의 결과로서, 충돌 방벽(40)은 이 경우 차량의 전기 모터(21)를 이동시켜 트랙션 배터리(20)가 상당한 기계적 하중을 받게 된다. 이는 결국 정상적인 상태와 상당히 다르며 트랙션 배터리(20)의 상태 평가의 기초로서 사용될 수 있는 불균일 압력 분포로 반영된다. 이를 위하여, 차량(30)은, 예를 들면, 에어백에 의해, 공급된 추가적인 영향 변수와 연동하는 센서 데이터의 지능형 모니터링을 허용하는 로직 회로(도면에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

여기에서, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 센서는, 매우 다양한 방식으로, 예를 들면, 배터리 하우징(17)의 전방 패널(13), 벽(14), 베이스(15) 또는 적합한 코너 지점(16)에서, 셀 모듈(11)로부터 국부적으로 분리될 수 있는 것이 명백하다. 이는, 고려 가능하게 보이는 도시된 구성의 변형예의 폭 넓은 선택으로, 도 8, 도 9 및 도 10의 예에 의해 명확해진다.

Claims (10)

1. 트랙션 배터리(10, 20)에 있어서,
   - 상기 트랙션 배터리(10, 20)는 전기 에너지를 저장하는 셀 모듈(11)을 포함하고,
   - 상기 트랙션 배터리(10, 20)는 셀 모듈(11)을 수용하는 하우징(17)을 포함하고,
   - 상기 트랙션 배터리(10, 20)는 상기 셀 모듈(11)로부터 국부적으로 분리되며 상기 셀 모듈(11)의 기계적 하중을 측정하는 목적을 갖는 센서(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙션 배터리(10, 20).
2. 제1항에 있어서,
   - 상기 센서(12)는 상기 셀 모듈(11)의 변형에 의해 하중을 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트랙션 배터리(10, 20).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   - 상기 센서(12)는 상기 하우징(17)에 일체로 되며, 특히, 상기 하우징(17)의 바닥 아래(15) 또는 측벽(14)에 일체로 되는 것을 특징으로 하는 트랙션 배터리(10, 20).
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   - 상기 센서(12)는 상기 셀 모듈(11) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 트랙션 배터리(10, 20).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 센서(12)는 필름 센서(12)인 것을 특징으로 하는 트랙션 배터리(10, 20).
6. 제5항에 있어서,
   - 상기 필름 센서(12)는 각각 2개의 필름, 특히 폴리에스테르 필름을 포함하며,
   - 상기 필름은 각각 일측에 도체 트랙을 갖는 것을 특징으로 하는 트랙션 배터리(10, 20).
7. 제6항에 있어서,
   - 상기 필름의 각각의 상기 도체 트랙들은 서로 평행하게 배치되며,
   - 상기 필름은 상기 도체 트랙들이 교차점에서 서로 접촉하도록 서로에 대항하여 배치되는 것을 특징으로 하는 트랙션 배터리(10, 20).
8. 제7항에 있어서,
   - 상기 필름은 적어도 교차점에서 내측에 전기적으로 반 전도성 방식으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 트랙션 배터리(10, 20).
9. 제8항에 있어서,
   - 상기 필름 센서(12)는 전자 멀티플렉서를 더 포함하며,
   - 상기 멀티플렉서는 각 교차점이 전기 전압에 연결되도록 구성되며, 그에 따라, 각각의 교차점에서 전압에 의하여 얻어진 전류 강도가 상기 교차점에 작용하는 기계적 압력에 좌우되는 것을 특징으로 하는 트랙션 배터리(10, 20).
10. 차량(30)에 있어서,
    - 상기 차량(30)은 상기 차량(30)을 구동하는 전기 모터(21)를 포함하고,
    - 상기 차량(30)은, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항과 같이, 상기 전기 모터(21)에 전기적으로 연결되는 트랙션 배터리(10, 20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량(30).

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