KR20200058218A - 온도센서유닛 및 이를 포함하는 배터리모듈 - Google Patents

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KR20200058218A
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김영기
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이승훈
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Abstract

본 발명은 적어도 1개의 배터리셀이 포함된 2개의 대향부재의 사이에 삽입되어 배터리셀이 온도를 측정하는 온도센서유닛이고, 배터리셀과 접촉되어 온도를 측정하는 온도측정수단; 및, 2개의 대향부재 방향으로 각각 탄성력을 제공하여 상기 온도측정수단을 배터리셀에 밀착시키는 탄성접촉수단;을 포함하는 온도센서유닛을 제공한다.

Description

온도센서유닛 및 이를 포함하는 배터리모듈{TEMPERATURE SENSOR UNIT AND BATTERY MODULE COMPRISING TEMPERATURE SENSOR UNIT}
본 발명은 배터리셀의 온도를 측정하는 온도센서유닛 및 이를 포함하는 배터리닛에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.
배터리셀은 주위 온도 환경에 따라서 성능 및 수명에 큰 영향을 받는다.
따라서, 배터리셀의 온도를 정확하게 모니터링하고, 환경온도를 관리할 필요성이 있다.
배터리셀의 온도 측정에 있어서, 배터리셀의 온도측정 위치는 온도측정을 위한 설비의 온도측정이 효과적인 위치가(도 1의 'B' 지점, 'C' 지점) 있고, 온도측정을 위한 설비의 설치가 용이한 위치(도 1의 'A' 지점)가 있다.
하지만, 종래의 경우는, 배터리모듈 구성에 있어서는 정확한 온도측정이 가능한 위치보다는 온도측정을 위한 설비의 설치가 용이한 위치가 선택되기가 쉬운 문제점이 있었다.
도 1의 'A' 지점과 같이, 배터리셀(20)의 측면지점(23)에서 배터리셀(20)의 온도가 측정되는 경우는, 온도측정을 위한 설비의 설치는 용이하나 온도측정의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
도 1의 'B' 지점 및 'C' 지점과 같이, 배터리셀(20)의 본방면지점(21)에서 배터리셀의 온도가 측정되는 경우, 배터리셀(20)의 정확한 온도측정은 가능하나 온도측정을 위한 설비의 설치가 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 인접한 배터리셀(20) 사이의 공간에 설치 가능하게 하여 정확한 온도측정이 가능하면서도, 온도측정을 위한 설비의 설치가 용이해질 수 있는 온도측정설비의 개발이 절실해지고 있는 실정이다.
본 발명은 일 측면으로서, 대향부재에 설치가 용이하면서도 정확한 온도측정이 가능한 온도센서유닛을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 적어도 1개의 배터리셀이 포함된 2개의 대향부재의 사이에 삽입되어 배터리셀이 온도를 측정하는 온도센서유닛이고, 배터리셀과 접촉되어 온도를 측정하는 온도측정수단; 및, 2개의 대향부재 방향으로 각각 탄성력을 제공하여 상기 온도측정수단을 배터리셀에 밀착시키는 탄성접촉수단;을 포함하는 온도센서유닛을 제공한다.
바람직하게, 탄성접촉수단은, 제1 대향부재와 접촉되는 탄성접촉본체; 및, 상기 탄성접촉본체와 함께 탄성지지구조를 형성하고, 상기 온도측정수단을 상기 제1 대향부재와 대향되는 제2 대향부재인 배터리셀로 밀착시키는 탄성지지부재;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 온도센서유닛이 상기 제1 대향부재와 상기 제2 대향부재의 사이에 삽입된 상태에서, 상기 탄성지지부재의 적어도 일부는 상기 탄성접촉본체와 평행하게 이격 배치될 수 있다.
바람직하게, 탄성지지부재는, 상기 탄성접촉본체에서 상기 제2 대향부재 방향으로 절곡 형성되는 경사판; 및, 상기 경사판에서 절곡 형성되어 상기 탄성접촉본체와 대향되게 배치되는 평면판;을 구비할 수 있다.
바람직하게, 탄성접촉본체는, 상기 탄성지지부재의 대향되는 부분이 절개되어 상기 탄성지지부재가 수용 가능한 지지부재홈;이 형성될 수 있다.
바람직하게, 지지부재홈은, 상기 탄성지지부재의 탄성지지구조가 완전히 펼쳐진 상태에서, 상기 탄성지지부재와 상기 탄성접촉본체의 사이에서 이격영역이 형성될 수 있다.
바람직하게, 온도측정수단은, 상기 탄성지지부재에 설치되고, 배터리셀에 밀착되는 열전도부재; 및, 상기 열전도부재에 설치되어, 배터리셀에서 상기 열전도부재로 전달되는 온도를 측정하는 센서부재;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 탄성지지부재는 상기 센서부재가 수용되는 센서수용홈;을 구비할 수 있다.
바람직하게, 센서부재는, 상기 센서수용홈의 두께와 동등하거나 상대적으로 작은 두께를 가지고, 상기 센서수용홈의 두께 범위내에 배치 가능할 수 있다.
바람직하게, 온도측정수단은, 상기 탄성지지부재의 센서수용홈에 배치되고, 배터리셀에 밀착되어 배터리셀의 온도를 측정하는 센서부재; 및, 상기 탄성지지부재에 설치되어, 상기 센서부재를 지지토록 제공되는 센서지지부재;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 센서지지부재는, 상기 탄성지지부재의 경사판에 형성된 관통홀을 관통하고, 적어도 일부가 상기 탄성지지부재의 평면판의 내면방향에 배치될 수 있다.
바람직하게, 센서부재는, 상기 탄성지지부재의 센서수용홈에 배치된 상태에서 상기 제2 대향부재인 배터리셀 방향으로 노출될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면으로서, 본 발명은 복수 개의 배터리셀; 및, 적어도 1개의 배터리셀이 포함된 2개의 대향부재의 사이에 삽입되어 상기 배터리셀의 온도를 측정하는 온도센서유닛;을 포함하고, 상기 온도센서유닛은, 배터리셀과 접촉되어 온도를 측정하는 온도측정수단; 및, 2개의 대향부재 방향으로 각각 탄성력을 제공하여 상기 온도측정수단을 배터리셀에 밀착시키는 탄성접촉수단;을 포함하는 배터리모듈을 제공한다.
바람직하게, 탄성접촉수단은, 제1 대향부재와 접촉되는 탄성접촉본체; 및, 상기 탄성접촉본체와 함께 탄성지지구조를 형성하고, 상기 온도측정수단을 상기 제1 대향부재와 대향되는 제2 대향부재인 배터리셀로 밀착시키는 탄성지지부재;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 탄성지지부재는, 상기 탄성접촉본체에서 상기 제2 대향부재 방향으로 절곡 형성되는 경사판; 및, 상기 경사판에서 절곡 형성되어 상기 탄성접촉본체와 대향되게 배치되는 평면판;을 구비할 수 있다.
바람직하게, 온도측정수단은, 상기 탄성지지부재에 설치되고, 배터리셀에 밀착되는 열전도부재; 및, 상기 열전도부재에 설치되어, 배터리셀에서 상기 열전도부재로 전달되는 온도를 측정하는 센서부재;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 상기 탄성지지부재는 상기 센서부재가 수용되는 센서수용홈;을 구비할 수 있다.
바람직하게, 온도측정수단은, 상기 탄성지지부재의 센서수용홈에 배치되고, 배터리셀에 밀착되어 배터리셀의 온도를 측정하는 센서부재; 및, 상기 탄성지지부재에 설치되어, 상기 센서부재를 지지토록 제공되는 센서지지부재;를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 대향부재에 설치가 용이하면서도 정확한 온도측정이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 온도센서유닛이 배터리셀의 온도를 측정하는 측정위치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2의 온도센서유닛의 측면도이다.
도 4는 도 2의 온도센서유닛이 팽창된 배터리셀에 의해 가압된 후를 도시한사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도센서유닛의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도센서유닛의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도센서유닛의 사시도이다.
도 8은 도 7의 온도센서유닛의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도센서유닛의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서유닛(30)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서유닛(30)은 탄성접촉수단(100) 및, 온도측정수단(200)을 포함할 수 있다.
도 1 및, 도 2를 참조하면, 본 발명은 적어도 1개의 배터리셀(20)이 포함된 2개의 대향부재의 사이에 삽입되어 배터리셀(20)이 온도를 측정하는 온도센서유닛(30)이고, 상기 온도센서유닛(30)은, 배터리셀(20)과 접촉되어 온도를 측정하는 온도측정수단(200) 및, 2개의 대향부재 방향으로 각각 탄성력을 제공하여 상기 온도측정수단(200)을 배터리셀(20)에 밀착시키는 탄성접촉수단(100)을 포함할 수 있다.
본 발명의 온도센서유닛(30)은 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 복수 개의 배터리셀(20)을 포함하여 구성된 배터리모듈(1)에 포함된 배터리셀(20)의 온도를 측정하기 위한 온도센서유닛(30)이다.
배터리모듈(1)은 복수 개의 배터리셀(20)을 포함할 수 있고, 배터리모듈(1)은 배터리하우징(10)에 수용될 수 있다.
일례로, 도 1의 'B' 지점에서, 온도센서유닛(30)은 2개의 대향부재인 2개의 배터리셀(20)의 사이에 삽입될 수 있다.
즉, 온도센서유닛(30)은 2개의 인접한 배터리셀(20)의 사이에 삽입되어 2개의 배터리셀(20) 중 일측의 배터리셀(20)의 본방면지점(21)의 온도를 측정할 수 있다.
물론, 삽입방향을 변경할 경우, 온도센서유닛(30)은 2개의 배터리셀(20) 중 타측의 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
다른 일례로, 도 1의 'C'지점에서, 온도센서유닛(30)은 제1 대향부재(S1)인 배터리하우징(10)과 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)의 사이에 설치되어 배터리셀(20)의 본방면지점(23)의 온도를 측정할 수 있다.
즉, 온도센서유닛(30)은 복수 개가 배터리셀(20) 중 단부영역에 배치된 배터리셀(20)과, 복수 개의 배터리셀(20)이 수용되는 삽입대상물인 배터리하우징(10)의 사이에 삽입되어 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
도 3을 참조하면, 탄성접촉수단(100)은 배터리셀(20)의 표면으로 온도측정수단(200)을 밀착시키는 탄성력을 제공한다.
탄성접촉수단(100)은 대향되도록 설치되는 2개의 대향부재 방향으로 각각 가압력을 제공할 수 있다.
탄성접촉수단(100)은 2개의 대향부재 방향으로 각각 탄성력을 제공할 수 있다면 금속 재질 또는 플라스틱재질 모두 가능할 수 있다.
즉, 탄성접촉수단(100)은 제1 대향부재(S1)와 제2 대향부재(S2) 방향으로 각각 탄성력을 제공하여, 온도측정수단(200)을 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)에 밀착시킬 수 있다.
일례로, 제1 대향부재(S1)는 배터리하우징(10)일 수 있고 제2 대향부재(S2)는 배터리셀(20)일 수 있다. 이때, 온도측정수단(200)은 탄성접촉수단(100)에 설치되어 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 접촉되면서 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
다른 일례로, 제1 대향부재(S1)와 제2 대향부재(S2)는 배터리셀(20)일 수 있고, 온도측정수단(200)은 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 접촉되면서 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
도 3을 참조하면, 온도측정수단(200)은 배터리셀(20)에 접촉되어 온도를 측정하는 구성요소이다.
온도측정수단(200)은 탄성접촉수단(100)에서 제공된 탄성력을 매개로 2개 대향부재 중 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 밀착되면서 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
도 2 및, 도 3을 참조하면, 탄성접촉수단(100)은, 제1 대향부재(S1)와 접촉되는 탄성접촉본체(110) 및, 상기 탄성접촉본체(110)와 함께 탄성지지구조를 형성하고, 상기 온도측정수단(200)을 상기 제1 대향부재(S1)와 대향되는 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 접촉시키는 탄성지지부재(150)를 구비할 수 있다.
도 3을 참조하면, 탄성지지부재(150)는 탄성접촉본체(110)와의 연결부분이 경사지게 절곡되면서 탄성지지구조를 형성할 수 있다.
탄성지지부재(150)에는 제2 대향부재(S2) 방향으로 온도측정수단(200)이 설치될 수 있다.
탄성접촉수단(100)은 탄성접촉본체(110)와 탄성지지부재(150)가 함께 절곡된 탄성지지구조를 형성함으로써, 탄성접촉본체(110)는 제1 대향부재(S1)와 접촉되고, 온도측정수단(200)은 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 접촉되도록 제1 대향부재(S1) 및 제2 대향부재(S2) 방향으로 각각 가압력을 제공할 수 있다.
일례로, 탄성접촉수단(100)의 탄성력을 매개로 탄성접촉본체(110)가 제1 대향부재(S1) 방향으로 가압되면서 제1 대향부재(S1)인 배터리셀(20)과 접촉되고, 탄성지지부재(150)가 제2 대향부재(S2) 방향으로 가압되면서 탄성지지부재(150)에 설치된 온도측정수단(200)이 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 접촉될 수 있다.
온도센서유닛(30)이 상기 제1 대향부재(S1)와 상기 제2 대향부재(S2)의 사이에 삽입된 상태에서, 탄성지지부재(150)의 일부인 평면판(153)은 상기 탄성접촉본체(110)와 대향되게 배치될 수 있다.
도 2 및, 도 3을 참조하면, 탄성지지부재(150)에는 제2 대향부재(S2) 방향으로 온도측정수단(200)이 설치될 수 있다.
일례로, 탄성지지부재(150)의 평면판(153)은 제2 대향부재(S2)와 평행하게 배치되어 제2 대향부재(S2) 방향으로 설치된 온도측정수단(200)을 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)에 밀착되도록 지지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 온도센서유닛(30)이 상기 제1 대향부재(S1)와 상기 제2 대향부재(S2)의 사이에 삽입된 상태에서, 상기 탄성지지부재(150)의 적어도 일부는 상기 탄성접촉본체(110)와 평행하게 이격 배치될 수 있다.
일례로, 도 3을 참조하면, 탄성지지부재(150)의 평면판(153)은 탄성접촉본체(110)와 평행하게 배치될 수 있다.
일례로, 탄성지지부재(150)의 평면판(153)은 제2 대향부재(S2)와 평행하게 배치되고, 평면판(153)에 설치된 온도측정수단(200) 부분이 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 평행하게 배치된 상태에서 밀착될 수 있다.
도 3을 참조하면, 탄성지지부재(150)는, 상기 탄성접촉본체(110)에서 상기 제2 대향부재(S2) 방향으로 절곡 형성되는 경사판(151) 및, 상기 경사판(151)에서 절곡 형성되어 상기 탄성접촉본체(110)와 대향되게 배치되는 평면판(153)을 구비할 수 있다.
도 3을 참조하면, 탄성지지부재(150)는 탄성접촉본체(110)와의 연결부분에서 경사판(151)이 경사지게 절곡되고, 경사판(151)에서 평면판(153)이 절곡되면서 탄성지지구조를 형성할 수 있다.
탄성지지부재(150)는 직사각형 형상의 평판부재가 경사판(151)과 평면판(153)을 경계로 절곡된 형상으로 구성될 수 있다.
일례로, 탄성접촉수단(100)은, 탄성접촉본체(110)에서 탄성지지부재(150)에 대응되는 부분이 절개되고, 절개된 탄성지지부재(150)가 탄성접촉본체(110)에서 절곡되면서 경사판(151)이 형성되고, 경사판(151)에서 평면판(153)이 절곡되어 형성될 수 있다.
경사판은 탄성접촉본체(110)에서 상기 제2 대향부재(S2) 방향으로 경사지게 절곡되어 탄성지지부재(150)와 상기 탄성접촉본체(110) 사이의 이격거리를 설정하는 역할을 할 수 있다.
평면판(153)은 경사판(151)에서 절곡 형성되고 탄성접촉본체(110)와 이격된 상태로 대향되게 배치될 수 있다.
일례로, 온도센서유닛(30)이 2개의 대향부재의 사이에 삽입된 상태에서 평면판(153)은 제2 대향부재(S2) 및, 탄성접촉본체(110)와 각각 평행하게 배치될 수 있다.
온도센서유닛(30)이 상기 제1 대향부재(S1)와 상기 제2 대향부재(S2)의 사이에 삽입된 상태에서, 평면판(153) 부분에 설치된 열전도부재(210)는 제2 대향부재(S2)와 평행하게 배치될 수 있다.
이에 따라, 평면판(153) 부분에 설치된 열전도부재(210)는 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 안정적으로 접촉되면서 열전도부재(210)로 열전달이 용이해질 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 온도측정수단(200)은 탄성지지부재(150)와 탄성접촉본체(110)에 걸쳐서 설치될 수 있다.
특히, 열전도부재(210)는 탄성지지부재(150) 및, 탄성접촉본체(110) 표면에 접하게 설치될 수 있다.
도 5를 참조하면, 온도측정수단(200)은 탄성지지부재(150)에 설치될 수 있다.
특히, 열전도부재(210)는 탄성지지부재(150)의 평면판(153)에 설치되고, 경사판(151)의 반대방향으로 연장 형성될 수 있다.
이때, 열전도부재(210)는 평판형의 FPCB(Flexible Printed Circuit board)로 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 탄성접촉본체(110)는, 상기 탄성지지부재(150)의 대향되는 부분이 절개되어 상기 탄성지지부재(150)가 수용 가능한 지지부재홈(111)이 형성될 수 있다.
탄성지지부재(150)는 탄성접촉본체(110)의 지지부재홈(111)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 탄성접촉본체(110)는 지지부재홈(111)이 절개된 형태로 배치되는 판형의 평판부재로 구성되고, 탄성지지부재(150)는 탄성접촉본체(110)의 지지부재홈(111)에 대향되는 위치에 설치될 수 있다.
일례로, 탄성접촉본체(110)는 직사각형 형상의 지지부재홈(111)이 절개된 평판부재로 구성될 수 있다. 이때, 절개된 부분이 탄성접촉본체(110)의 일측에서 절곡되면서 탄성지지부재(150)를 형성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 탄성지지부재(150)는 경사판(151)과 평면판(153)이 완전히 펼쳐진 상태에서 직사각형의 형상으로 구성될 수 있다.
탄성접촉수단(100)은 평판부재로 구성된 탄성접촉본체(110)를 절개하여 지지부재홈(111)을 형성할 수 있고, 탄성접촉본체(110)에서 절개된 부분을 절곡하여 탄성지지부재(150)의 경사판(151)과 평면판(153)을 형성할 수 있다.
일례로, 사각형 형상의 평판부재로 구성된 탄성접촉본체(110)에서 탄성지지부재(150)에 대응되는 부분이 절개되고, 절개된 탄성지지부재(150)가 탄성접촉본체(110)에서 절곡되면서 경사판(151)이 형성되고, 경사판(151)에서 평면판(153)이 절곡되면서 탄성접촉본체(110)에는 사각형 형상의 지지부재홈(111)이 형성될 수 있다.
본 발명의 온도센서유닛(30)의 측정대상물인 배터리셀(20)은 충전과 방전을 반복하게 되면, 배터리셀(20)의 두께가 두꺼워지는 현상이 발생한다.
이와 같이, 배터리셀(20)의 두께가 두꺼워질 경우, 인접한 2개의 배터리셀(20)의 사이에 간격이 좁아지면서, 탄성지지부재(150)의 절곡된 탄성지지구조가 완전히 펼쳐질 수 있다.
또한, 탄성지지부재(150)의 절곡된 탄성지지구조가 완전히 펼쳐진 상태에서, 탄성지지부재(150)는 탄성접촉본체(110)의 지지부재홈(111)과 이격영역(113)을 형성하면서 지지부재홈(111)에 안정적으로 수용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 탄성접촉본체(110)는 제1 대향부재(S1)와 접촉되는 판상의 평판부재로 구성되고, 평판부재의 중앙영역에는 탄성지지부재(150)가 수용 가능한 지지부재홈(111)이 형성될 수 있다.
2개의 대향부재 중 배터리셀(20)이 부풀어 오르는 팽창현상으로 2개의 대향부재의 간격이 좁아질 경우, 절곡된 탄성지지구조를 가지는 탄성지지부재(150)가 평평하게 변형되면서 지지부재홈(111)으로 수용될 수 있다.
구체적으로, 탄성접촉본체(110)와 탄성지지부재(150)의 경사판(151) 사이의 절곡부분 및, 탄성지지부재(150)의 경사판(151)과 탄성지지부재(150)의 평면판(153) 사이의 절곡부분이 펼쳐지면서 지지부재홈(111)에 수용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 탄성접촉본체(110)는 지지부재홈(111)이 형성되지 않은 제1 대향부재(S1)와 접촉되는 판상의 평판부재로 구성될 수 있다.
다만, 이 경우는, 도 2에 도시된 실시예와는 달리, 탄성접촉본체(110)에서 절곡형성된 탄성지지부재(150)가 지지부재홈(111)에 수용될 수 없어 배터리셀(20)이 부풀어 오르는 팽창현상이 발생으로 2개의 대향부재의 간격이 좁아질 경우 온도센서유닛(30)을 2개의 대향부재의 사이로 삽입할 수 없는 경우가 발생할 수 있는 단점이 있다.
도 2는 탄성접촉본체(110)에 지지부재홈(111)이 형성된 온도센서유닛(30)을 도시한 사시도이고, 도 6은 탄성접촉본체(110)에 지지부재홈(111)이 형성되지 않은 온도센서유닛(30)을 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 6에 도시된 온도센서유닛(30)들을 서로 비교하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 실시예는, 배터리셀(20)의 두께가 두꺼워지면서 2개의 대향부재 사이의 간격이 좁아질 경우에도, 탄성지지부재(150)가 지지부재홈(111)에 수용될 수 있어 탄성접촉본체(110)와 탄성지지부재(150)의 두께의 중첩이 없어 온도센서유닛(30)의 진입이 용이해지면서 배터리셀(20)의 온도측정이 용이해질 수 있다.
하지만, 도 6에 도시된 실시예는, 배터리셀(20)의 두께가 두꺼워지면서 2개의 대향부재 사이의 간격이 좁아질 경우에도, 탄성지지부재(150)가 지지부재홈(111)에 수용될 수 없어 탄성접촉본체(110)와 탄성지지부재(150)의 두께의 중첩이 발생하여 온도센서유닛(30)의 진입이 어려워져 측정자체가 불가능해질 수도 있는 문제점이 있다.
구체적으로, 탄성접촉본체(110)와 탄성지지부재(150)가 동일한 두께(일례로: 0.5 mm)를 가질 경우, 도 2에 도시된 실시예는, 2개의 대향부재 사이의 간격이 0.5 mm 보다 미세하게 큰 경우부터 배터리셀(20)의 온도측정이 가능해 질 수 있다.
반면에, 도 6에 도시된 실시예는, 탄성접촉본체(110)와 탄성지지부재(150)의 두께의 중첩이 발생하면서 2개의 대향부재 사이의 간격이 1 mm 보다 미세하게 큰 경우부터 배터리셀(20)의 온도측정이 가능해질 수 있다.
도 4를 참조하면, 지지부재홈(111)은, 상기 탄성지지부재(150)의 절곡된 형상의 탄성지지구조가 완전히 펼쳐진 상태에서, 상기 탄성지지부재(150)와 상기 탄성접촉본체(110)의 사이에서 이격영역(113)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 탄성지지부재(150)의 경사판(151)과 평면판(153)이 완전히 펼쳐진 상태에서 탄성접촉본체(110)는 탄성지지부재(150)의 경사판(151) 및 평면판(153)과 각각 이격영역(113)을 형성할 수 있다.
즉, 지지부재홈(111)은 경사판(151)의 양측면과 이격영역(113)을 형성하고, 지지부재홈(111)은 평면판(153)의 양측면 및 단부면과 각각 이격영역(113)을 형성할 수 있다.
온도측정수단(200)은 탄성접촉수단(100)에서 제공된 탄성력을 매개로 배터리셀(20)과 밀착되면서 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
도 2 및, 도 3을 참조하면, 온도측정수단(200)은, 상기 탄성지지부재(150)에 설치되고, 배터리셀(20)에 밀착되는 열전도부재(210) 및, 상기 열전도부재(210)에 설치되어, 배터리셀(20)에서 상기 열전도부재(210)로 전달되는 온도를 측정하는 센서부재(250)를 구비할 수 있다.
열전도부재(210)는 탄성지지부재(150)에 설치되되, 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20) 방향으로 설치될 수 있다.
열전도부재(210)는 열전도성이 높은 금속 재질 또는 플라스틱재질로 형성될 수 있다.
열전도부재(210)는 회로가 인쇄되어 있고, 절곡 가능한 FPCB로 구성될 수 있다.
열전도부재(210)는 탄성접촉수단(100)에서 제공된 탄성력을 매개로 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 접촉될 수 있다.
센서부재(250)는 열전도부재(210)가 제2 대향부재(S2)와 접촉되는 반대방향의 면에 설치되고, 열전도부재(210)로부터 전달되는 열을 측정하여 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
일례로, 센서부재(250)는 열전도부재(210)에 접촉되어 온도를 측정하는 반도체칩으로 구성될 수 있다.
열전도부재(210)의 일측단부에는 센서부재(250)가 설치되고, 열전도부재(210)의 타측단부는 센서부재(250)에서 측정된 배터리셀(20)의 온도정보를 처리하는 정보처리부(미도시)와 연결되는 연결단자(미도시)가 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 탄성지지부재(150)는 상기 센서부재(250)가 수용되는 센서수용홈(155)을 구비할 수 있다.
센서수용홈(155)은 탄성지지부재(150)의 일부가 절개된 형상으로 형성되고, 센서수용홈(155)에는 센서부재(250)가 수용될 수 있다.
일례로, 센서수용홈(155)은 탄성지지부재(150)의 평면판(153)의 일부가 절개된 형상으로 형성될 수 있다.
센서부재(250)는 열전도부재(210)에 설치된 상태로 센서수용홈(155)에 수용될 수 있다.
열전도부재(210)의 내면과, 탄성지지부재(150)의 외면이 접촉되면서 탄성지지부재(150)와 열전도부재(210)는 결합될 수 있다.
이때, 열전도부재(210)의 내면에 결합된 센서부재(250)는 탄성지지부재(150)의 센서수용홈(155)에 배치될 수 있다.
본 발명의 온도센서유닛(30)의 측정대상물인 배터리셀(20)은 충전과 방전을 반복하게 되면, 배터리셀(20)의 두께가 두꺼워지는 현상이 발생한다.
이와 같이, 배터리셀(20)의 두께가 두꺼워질 경우, 인접한 2개의 배터리셀(20)의 사이에 간격이 좁아지면서, 2개의 배터리셀(20)의 사이에 배치되는 온도센서유닛(30) 등이 가압되면서 파손될 우려가 있다.
도 3을 참조하면, 센서부재(250)는, 상기 센서수용홈(155)의 두께와 동등하거나 상대적으로 작은 두께를 가지고, 상기 센서수용홈(155)의 두께 범위내에 배치 가능할 수 있다.
일례로, 센서부재(250)는, 센서수용홈(155)의 두께보다 상대적으로 작은 두께를 가질 수 있다.
대향부재의 가압에 의해 탄성접촉본체(110)와 탄성지지부재(150)가 겹쳐진 상태에도 센서부재(250)는 센서수용홈(155)의 두께범위 내에 배치될 수 있다.
이에 따라, 센서부재(250)가 센서수용홈(155)의 두께범위 이내에 배치됨으로써, 배터리셀(20)이 팽창하면서 탄성지지부재(150)가 가압되어 탄성지지부재(150)와 탄성접촉본체(110)가 겹쳐진다고 하더라도 센서부재(250)는 센서수용홈(155)의 두께 내에 배치되어 파손되지 않을 수 있다.
일례로, 센서수용홈(155)이 형성된 탄성지지부재(150)의 경사판(151)은 0.5 mm 의 두께를 가지는 소재로 구성되고, 센서부재(250)는 0.4 mm의 두께를 가지는 소재로 구성될 수 있다.
이와는 반대로, 센서부재(250)의 두께가 센서수용홈(155)의 두께보다 상대적으로 두꺼울 경우, 배터리셀(20)이 팽창하면서 탄성지지부재(150)가 가압되어 탄성지지부재(150)와 탄성접촉본체(110)가 겹쳐질 경우 센서부재(250)는 탄성지지부재(150)와 탄성접촉본체(110)의 가압에 의해 파손될 수 있다.
도 7 및, 도 8을 참조하면, 온도측정수단(200)은, 탄성지지부재(150)의 센서수용홈(155)에 배치되고, 배터리셀(20)에 밀착되어 배터리셀(20)의 온도를 측정하는 센서부재(250) 및, 상기 탄성지지부재(150)에 설치되어, 상기 센서부재(250)를 지지토록 제공되는 센서지지부재(230)를 구비할 수 있다.
센서지지부재(230)는 탄성지지부재(150)에 결합되어, 센서부재(250)의 후방을 지지할 수 있다.
센서지지부재(230)에는 센서부재(250)가 설치되고, 센서지지부재(230)의 일부분은 탄성지지부재(150)의 평면판(153)을 사이에 두고 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 대향되게 배치될 수 있다.
도 7 및, 도 8을 참조하면, 센서부재(250)는 센서지지부재(230)에 설치되고, 센서지지부재(230)와 결합된 탄성접촉수단(100)에서 제공된 탄성력을 매개로 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 접촉될 수 있다.
센서부재는(250) 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 직접 접촉되면서 보다 정확하게 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
도 8을 참조하면, 센서부재(250)가 배터리셀(20)과 접촉되는 영역에서, 배터리셀(20), 센서부재(250), 센서지지부재(230)가 순차적으로 배치될 수 있다.
도 7 및, 도 8을 참조하면, 센서지지부재(230)는, 상기 탄성지지부재(150)의 경사판(151)에 형성된 관통홀(170)을 관통하고, 적어도 일부가 상기 탄성지지부재(150)의 평면판(153)의 내면방향에 배치될 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 센서부재(250)는, 상기 탄성지지부재(150)의 센서수용홈(155)에 배치된 상태에서 상기 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20) 방향으로 노출될 수 있다.
도 7 및, 도 8을 참조하면, 센서부재(250)는 탄성지지부재(150)의 센서수용홈(155)에 수용된 상태에서 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20) 방향으로 노출될 수 있다.
센서부재(250)의 일면은 탄성지지부재(150)의 평면판(153)의 일면과 대응되는 높이에 배치될 수 있고, 평면판(153)이 배터리셀(20)과 접촉시 센서부재(250)도 배터리셀(20)과 접촉될 수 있다.
센서수용홈(155)이 형성된 탄성지지부재(150)의 경사판(151)과 센서부재(250)는 동일한 두께를 가질 수 있다.
일례로, 센서수용홈(155)이 형성된 탄성지지부재(150)의 경사판(151)은 0.5 mm 의 두께를 가지는 소재로 구성되고, 센서부재(250)는 0.5 mm의 두께를 가지는 소재로 구성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 온도측정수단(200)은 탄성지지부재(150)에 설치될 수 있다.
센서지지부재(230)는 탄성지지부재(150)의 평면판(153)에 설치되고, 경사판(151)의 반대방향으로 연장 형성될 수 있다.
이때, 센서지지부재(230)는 평판형의 FPCB(Flexible Printed Circuit board)로 구성될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈(1)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈(1)은 복수 개의 배터리모듈(1) 및 온도센서유닛(30)을 포함할 수 있다.
본 발명의 배터리모듈(1)은 복수 개의 배터리셀(20) 및, 적어도 1개의 배터리셀이(20) 포함된 2개의 대향부재의 사이에 삽입되어 상기 배터리셀(20)의 온도를 측정하는 온도센서유닛(30)을 포함하고, 상기 온도센서유닛(30)은, 배터리셀(20)과 접촉되어 온도를 측정하는 온도측정수단(200) 및, 2개의 대향부재 방향으로 각각 탄성력을 제공하여 상기 온도측정수단(200)을 배터리셀(20)에 밀착시키는 탄성접촉수단(100)을 포함할 수 있다.
배터리모듈(1)은 복수 개의 배터리셀(20)을 포함할 수 있고, 배터리모듈(1)은 배터리하우징(10)에 수용될 수 있다.
온도센서유닛(30)은 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
구체적으로, 온도센서유닛(30)은 복수 개의 배터리셀(20)을 포함하여 구성된 배터리모듈(1)에 포함된 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
일례로, 도 1의 'B' 지점에서, 온도센서유닛(30)은 2개의 대향부재인 2개의 배터리셀(20)의 사이에 삽입될 수 있다.
즉, 온도센서유닛(30)은 2개의 인접한 배터리셀(20)의 사이에 삽입되어 2개의 배터리셀(20) 중 제2 대향부재(S2)인 일측의 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
물론, 삽입방향을 변경할 경우, 온도센서유닛(30)은 2개의 배터리셀(20) 중 타측의 배터리셀(20)의 온도를 측정할 수 있다.
다른 일례로, 도 1의 'C'지점에서, 온도센서유닛(30)은 제1 대향부재(S1)인 배터리하우징(10)과 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)의 사이에 설치될 수 있다.
인접한 배터리셀(20)의 사이에는 패드(40)가 설치되어 배터리셀(20)의 충전과 방전의 반복으로 인한 팽창현상을 완충할 수 있다.
도 2 및, 도 3을 참조하면, 탄성접촉수단(100)은, 제1 대향부재(S1)와 접촉되는 탄성접촉본체(110) 및, 상기 탄성접촉본체(110)와 함께 탄성지지구조를 형성하고, 상기 온도측정수단(200)을 상기 제1 대향부재(S1)와 대향되는 제2 대향부재(S2)인 배터리셀(20)과 밀착시키는 탄성지지부재(150)를 구비할 수 있다.
도 3을 참조하면, 탄성지지부재(150)는, 상기 탄성접촉본체(110)에서 상기 제2 대향부재(S2) 방향으로 절곡 형성되는 경사판(151) 및, 상기 경사판(151)에서 절곡 형성되어 상기 탄성접촉본체(110)와 대향되게 배치되는 평면판(153)을 구비할 수 있다.
도 2 및, 도 3을 참조하면, 온도측정수단(200)은, 상기 탄성지지부재(150)에 설치되고, 배터리셀(20)에 밀착되는 열전도부재(210) 및, 상기 열전도부재(210)에 설치되어, 배터리셀(20)에서 상기 열전도부재(210)로 전달되는 온도를 측정하는 센서부재(250)를 구비할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 탄성지지부재(150)는 상기 센서부재(250)가 수용되는 센서수용홈(155)을 구비할 수 있다.
도 3을 참조하면, 센서부재(250)는, 상기 센서수용홈(155)의 두께와 동등하거나 상대적으로 작은 두께를 가지고, 상기 센서수용홈(155)의 두께 범위내에 배치 가능할 수 있다.
도 7 및, 도 8을 참조하면, 온도측정수단(200)은, 탄성지지부재(150)의 센서수용홈(155)에 배치되고, 배터리셀(20)에 밀착되어 배터리셀(20)의 온도를 측정하는 센서부재(250) 및, 상기 탄성지지부재(150)에 설치되어, 상기 센서부재(250)를 지지토록 제공되는 센서지지부재(230)를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 배터리모듈(1)에는 앞서 설명한바 있는 다양한 실시형태를 가지는 온도센서유닛(30)의 다양한 실시형태가 적용될 수 있음은 물론이다.
따라서, 배터리모듈(1)에서 활용되는 온도센서유닛(30)의 탄성접촉수단(100) 및, 온도측정수단(200)의 구성은 이미 설명한 바와 같이 온도센서유닛(30)의 구성과 동일한바 이에 대한 자세한 설명은 중복을 피하기 위해 생략한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1: 배터리모듈 10: 배터리하우징
20: 배터리셀 21: 본방면지점
23: 측면지점 30: 온도센서유닛
40: 패드
100: 탄성접촉수단 110: 탄성접촉본체
111: 지지부재홈 113: 이격영역
150: 탄성지지부재 151: 경사판
153: 평면판 155: 센서수용홈
170: 관통홀
200: 온도측정수단 210: 열전도부재
230: 센서지지부재
250: 센서부재 S1: 제1 대향부재
S2: 제2 대향부재

Claims (18)

  1. 적어도 1개의 배터리셀이 포함된 2개의 대향부재의 사이에 삽입되어 배터리셀이 온도를 측정하는 온도센서유닛이고,
    배터리셀과 접촉되어 온도를 측정하는 온도측정수단; 및,
    2개의 대향부재 방향으로 각각 탄성력을 제공하여 상기 온도측정수단을 배터리셀에 밀착시키는 탄성접촉수단;을 포함하는 온도센서유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄성접촉수단은,
    제1 대향부재와 접촉되는 탄성접촉본체; 및,
    상기 탄성접촉본체와 함께 탄성지지구조를 형성하고, 상기 온도측정수단을 상기 제1 대향부재와 대향되는 제2 대향부재인 배터리셀로 밀착시키는 탄성지지부재;를 구비하는 온도센서유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온도센서유닛이 상기 제1 대향부재와 상기 제2 대향부재의 사이에 삽입된 상태에서, 상기 탄성지지부재의 적어도 일부는 상기 탄성접촉본체와 평행하게 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 온도센서유닛.
  4. 제2항에 있어서, 상기 탄성지지부재는,
    상기 탄성접촉본체에서 상기 제2 대향부재 방향으로 절곡 형성되는 경사판; 및,
    상기 경사판에서 절곡 형성되어 상기 탄성접촉본체와 대향되게 배치되는 평면판;을 구비하는 온도센서유닛.
  5. 제2항에 있어서, 상기 탄성접촉본체는,
    상기 탄성지지부재의 대향되는 부분이 절개되어 상기 탄성지지부재가 수용 가능한 지지부재홈;이 형성되는 것을 특징으로 하는 온도센서유닛.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지부재홈은,
    상기 탄성지지부재의 탄성지지구조가 완전히 펼쳐진 상태에서, 상기 탄성지지부재와 상기 탄성접촉본체의 사이에서 이격영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 온도센서유닛.
  7. 제2항에 있어서, 상기 온도측정수단은,
    상기 탄성지지부재에 설치되고, 배터리셀에 밀착되는 열전도부재; 및,
    상기 열전도부재에 설치되어, 배터리셀에서 상기 열전도부재로 전달되는 온도를 측정하는 센서부재;를 구비하는 온도센서유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄성지지부재는 상기 센서부재가 수용되는 센서수용홈;을 구비하는 온도센서유닛.
  9. 제8항에 있어서, 상기 센서부재는,
    상기 센서수용홈의 두께와 동등하거나 상대적으로 작은 두께를 가지고, 상기 센서수용홈의 두께 범위내에 배치 가능한 것을 특징으로 하는 온도센서유닛.
  10. 제2항에 있어서, 상기 온도측정수단은,
    상기 탄성지지부재의 센서수용홈에 배치되고, 배터리셀에 밀착되어 배터리셀의 온도를 측정하는 센서부재; 및,
    상기 탄성지지부재에 설치되어, 상기 센서부재를 지지토록 제공되는 센서지지부재;를 구비하는 온도센서유닛.
  11. 제10항에 있어서, 상기 센서지지부재는,
    상기 탄성지지부재의 경사판에 형성된 관통홀을 관통하고, 적어도 일부가 상기 탄성지지부재의 평면판의 내면방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 온도센서유닛.
  12. 제10항에서, 상기 센서부재는,
    상기 탄성지지부재의 센서수용홈에 배치된 상태에서 상기 제2 대향부재인 배터리셀 방향으로 노출되는 것을 특징으로 하는 온도센서유닛.
  13. 복수 개의 배터리셀; 및,
    적어도 1개의 배터리셀이 포함된 2개의 대향부재의 사이에 삽입되어 상기 배터리셀의 온도를 측정하는 온도센서유닛;을 포함하고,
    상기 온도센서유닛은,
    배터리셀과 접촉되어 온도를 측정하는 온도측정수단; 및,
    2개의 대향부재 방향으로 각각 탄성력을 제공하여 상기 온도측정수단을 배터리셀에 밀착시키는 탄성접촉수단;을 포함하는 배터리모듈.

  14. 제13항에 있어서, 상기 탄성접촉수단은,
    제1 대향부재와 접촉되는 탄성접촉본체; 및,
    상기 탄성접촉본체와 함께 탄성지지구조를 형성하고, 상기 온도측정수단을 상기 제1 대향부재와 대향되는 제2 대향부재인 배터리셀로 밀착시키는 탄성지지부재;를 구비하는 배터리모듈.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 탄성지지부재는,
    상기 탄성접촉본체에서 상기 제2 대향부재 방향으로 절곡 형성되는 경사판; 및,
    상기 경사판에서 절곡 형성되어 상기 탄성접촉본체와 대향되게 배치되는 평면판;을 구비하는 배터리모듈.
  16. 제14항에 있어서, 상기 온도측정수단은,
    상기 탄성지지부재에 설치되고, 배터리셀에 밀착되는 열전도부재; 및,
    상기 열전도부재에 설치되어, 배터리셀에서 상기 열전도부재로 전달되는 온도를 측정하는 센서부재;를 구비하는 배터리모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 탄성지지부재는 상기 센서부재가 수용되는 센서수용홈;을 구비하는 배터리모듈.
  18. 제14항에 있어서, 상기 온도측정수단은,
    상기 탄성지지부재의 센서수용홈에 배치되고, 배터리셀에 밀착되어 배터리셀의 온도를 측정하는 센서부재; 및,
    상기 탄성지지부재에 설치되어, 상기 센서부재를 지지토록 제공되는 센서지지부재;를 구비하는 배터리모듈.
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KR102634703B1 (ko) 2023-07-24 2024-02-08 (주)빅트론 패드형 온도/가스 감지 장치

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