KR20230085008A - 배터리 압력 측정 센서 및 이를 포함하는 배터리 압력 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서는 기판; 상기 기판에서 배터리의 스웰링 특성을 고려한 복수의 위치에 구비되고, 각각에 가해지는 압력에 따라 저항값이 대응되는 저항 범위 내에서 변경되도록 구성된 복수의 가변 저항부; 및 상기 복수의 가변 저항부 각각에 연결되도록 구성된 복수의 센싱 라인을 포함한다.
Description
본 발명은 배터리 압력 측정 센서 및 이를 포함하는 배터리 압력 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리의 압력을 측정할 수 있는 센서와 이를 포함하는 배터리 압력 측정 장치에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
일반적으로, 복수의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 모듈로 구성하고, 하나 이상의 배터리 모듈과 기타 구성 요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 이러한 배터리 팩은 주로 전기 자동차의 에너지원으로서 사용될 수 있다.
예컨대, 배터리 모듈은 일정한 압력으로 압착된 배터리 셀을 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리 셀들의 충방전이 거듭되면 배터리 셀이 스웰링(Swelling)될 수 있다. 여기서, 스웰링이란 충방전에 의해 배터리 셀이 부풀어 오르는 것을 의미한다. 배터리 셀이 스웰링이 심해지면, 배터리 셀이 벤팅(Venting)되거나, 배터리 셀이 모듈 프레임 및/또는 배터리 팩 케이스를 밀어내서 모듈 프레임 및/또는 배터리 팩 케이스가 손상될 우려가 있다.
따라서, 배터리 셀의 스웰링이 심해지기 전에 배터리 셀의 압력을 측정하여 스웰링 상태에 대응되는 적절한 조치를 취함으로써, 배터리 셀, 배터리 모듈 및 배터리 팩의 안정성을 확보할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 셀의 스웰링 상태를 정밀하게 판단할 수 있는 배터리 압력 측정 센서 및 이를 포함하는 배터리 압력 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 압력 측정 센서는 기판; 상기 기판에서 배터리의 스웰링 특성을 고려한 복수의 위치에 구비되고, 각각에 가해지는 압력에 따라 저항값이 대응되는 저항 범위 내에서 변경되도록 구성된 복수의 가변 저항부; 및 상기 복수의 가변 저항부 각각에 연결되도록 구성된 복수의 센싱 라인을 포함할 수 있다.
상기 복수의 가변 저항부는, 상기 기판에서, 상기 배터리의 스웰링 발생 시의 미리 설정된 위험도가 상대적으로 낮은 것으로 설정된 제1 위치와 상기 미리 설정된 위험도가 상대적으로 높은 것으로 설정된 제2 위치에 구비되도록 구성될 수 있다.
상기 제1 위치는, 상기 기판의 전체 부분 중에서 미리 설정된 중앙부에 대응되는 위치로 구성될 수 있다.
상기 제2 위치는, 상기 기판의 전체 부분 중에서 상기 중앙부를 제외한 주변부에 대응되는 위치로 구성될 수 있다.
상기 복수의 가변 저항부는, 상기 압력이 가해지지 않은 경우 상기 저항값이 기준 저항값으로 설정되고, 상기 제1 위치에 구비되는 가변 저항부의 상기 압력에 따른 저항값의 저항 범위는 제1 저항 범위이며, 상기 제2 위치에 구비되는 가변 저항부의 상기 압력에 따른 저항값의 저항 범위는 제2 저항 범위로 구성될 수 있다.
상기 제1 저항 범위의 하한값은 상기 제2 저항 범위의 상한값 이상으로 설정되도록 구성될 수 있다.
상기 제1 저항 범위의 상한값은, 상기 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링 발생 상태로 판단될 수 있는 저항값일 수 있다.
상기 제1 저항 범위의 하한값 및 상기 제2 저항 범위의 상한값은, 상기 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링 경고 상태로 판단될 수 있는 저항값일 수 있다.
상기 제2 저항 범위의 하한값은, 상기 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링 위험 상태로 판단될 수 있는 저항값일 수 있다.
상기 복수의 센싱 라인은, 상기 제1 위치에 구비된 가변 저항부에 연결된 센싱 라인의 배선 길이가 상기 제2 위치에 구비된 가변 저항부에 연결된 센싱 라인의 배선 길이보다 길도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 가변 저항부는, 상기 제1 위치에 구비되는 가변 저항부의 크기가 상기 제2 위치에 구비되는 가변 저항부의 크기보다 크도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 가변 저항부는, 상기 제1 위치에 구비되는 가변 저항부의 개수가 상기 제2 위치에 구비되는 가변 저항부의 개수보다 적도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 압력 측정 장치는 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 압력 측정 센서; 상기 배터리가 개재될 수 있도록 구성된 상판 및 하판; 및 상기 상판 및 상기 하판을 고정시키도록 구성된 고정부를 포함할 수 있다.
상기 배터리 압력 측정 센서는, 상기 배터리의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 위치하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 압력 측정 장치는 상기 복수의 센싱 라인과 연결되어 상기 복수의 가변 저항부 각각의 저항값을 측정하고, 측정된 복수의 저항값에 기반하여 상기 배터리의 스웰링 상태를 판단하도록 구성된 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 측정된 복수의 저항값에 기반하여 상기 배터리에서 상기 스웰링이 발생된 위치를 검출하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 압력 측정 장치는 상기 배터리를 충전 및 방전시킬 수 있도록 구성된 충방전부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 배터리의 충방전 과정에서 상기 배터리의 상기 스웰링 상태를 판단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 압력 측정 장치는 상기 배터리 압력 측정 센서와 상기 배터리 사이에 구비되고, 상기 고정부를 통해 상기 상판 및 상기 하판과 함께 고정되도록 구성된 보호 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 압력 측정 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 가변 저항부의 저항값을 각각 측정함으로써, 배터리의 스웰링 상태를 정밀하게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 해당 배터리에서 스웰링이 발생된 부분을 구체적으로 검출할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서에 포함된 기판을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서에 포함된 가변 저항부 및 센싱 라인을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서의 제3 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서가 배터리에 부착된 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치에 포함된 상판, 하판 및 고정부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서에 포함된 기판을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서에 포함된 가변 저항부 및 센싱 라인을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서의 제3 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서가 배터리에 부착된 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치에 포함된 상판, 하판 및 고정부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 압력 측정 센서(100)는 기판(110), 가변 저항부(120) 및 센싱 라인(130)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 복수의 가변 저항부(120)와 복수의 센싱 라인(130)이 부착될 수 있는 판상의 형태로 구성된 절연 기판일 수 있다. 예컨대, 기판(110)은 회로 기판(Printed circuit)일 수 있다. 바람직하게, 기판(110)은 FPC(Flexible printed circuit)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)에 포함된 기판(110)을 개략적으로 도시한 도면이다.
예컨대, 도 2를 참조하면, 기판(110)은 배터리의 모양에 대응되는 사각형 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 기판(110)은 배터리의 스웰링 특성을 고려하여 중앙부와 주변부로 미리 구분될 수 있고, 복수의 가변 저항부(120)는 기판(110)의 중앙부 또는 주변부에 구비될 수 있다.
여기서, 배터리는 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지가 배터리로 간주될 수 있다. 또한, 배터리는 원통형 타입, 파우치형 타입 또는 각형 타입일 수 있다. 바람직하게, 배터리는 파우치형 타입일 수 있다.
복수의 가변 저항부(120)는 기판(110)에서 배터리의 스웰링 특성을 고려한 복수의 위치에 구비되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 가변 저항부(120)는 복수이고, 복수의 가변 저항부(120)는 기판(110)의 여러 위치에 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 복수의 가변 저항부(120)는, 기판(110)에서 배터리의 스웰링 발생 시의 미리 설정된 위험도가 상대적으로 낮은 것으로 설정된 제1 위치(110a)와 미리 설정된 위험도가 상대적으로 높은 것으로 설정된 제2 위치(110b)에 구비되도록 구성될 수 있다. 여기서, 제1 위치(110a)는 기판(110)의 전체 부분 중에서 미리 설정된 중앙부에 대응되는 위치로 구성될 수 있다. 그리고, 제2 위치(110b)는 기판(110)의 전체 부분 중에서 중앙부를 제외한 주변부에 대응되는 위치로 구성될 수 있다. 즉, 기판(110)과 배터리가 접촉되는 경우, 기판(110)의 제1 위치(110a)는 배터리의 중앙부에 대응될 수 있다. 그리고, 기판(110)과 배터리가 접촉되는 경우, 기판(110)의 제2 위치(110b)는 배터리의 전극 리드가 포함될 수 있는 주변부에 대응될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 기판(110)의 중앙부에 해당하는 제1 위치(110a)에 복수의 가변 저항부(120) 중 일부가 부착될 수 있다. 또한, 기판(110)의 주변부에 해당하는 제2 위치(110b)에 복수의 가변 저항부(120) 중 나머지가 부착될 수 있다.
복수의 가변 저항부(120)는 각각에 가해지는 압력에 따라 저항값이 대응되는 저항 범위 내에서 변경되도록 구성될 수 있다. 복수의 센싱 라인(130)은 복수의 가변 저항부(120) 각각에 연결되도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)에 포함된 가변 저항부(120) 및 센싱 라인(130)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 가변 저항부(120)의 일단과 타단에 센싱 라인(130)이 연결될 수 있다. 그리고, 가변 저항부(120)와 센싱 라인(130)에 흐르는 전류를 통해 가변 저항부(120)의 저항값이 가변 저항부(120)에 대응되는 저항 범위 내에서 변경될 수 있다.
구체적으로, 도 3의 실시예에서, 가변 저항부(120)의 일단에 연결된 센싱 라인(130)으로부터 인가되는 전류는 가변 저항부(120)를 통과하여 가변 저항부(120)의 타단에 연결된 센싱 라인(130)으로 출력될 수 있다. 그리고, 전류가 가변 저항부(120)를 통과할 때, 가변 저항부(120)에 압력에 따라 가변 저항부(120)의 저항값이 대응되는 저항 범위 내에서 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)는 기판(110)의 여러 위치에 부착된 가변 저항부(120) 및 센싱 라인(130)을 통해, 기판(110)에 가해지는 압력을 측정할 수 있다. 예컨대, 배터리의 스웰링에 의해 배터리에 부착된 기판(110)에 압력이 가해지는 경우, 압력이 가해지는 위치에 구비된 가변 저항부(120)의 저항값이 변경될 수 있다. 따라서, 배터리 압력 측정 센서(100)는 배터리의 스웰링 여부를 판단하는데 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 배터리의 스웰링이 발생된 위치를 검출하는 데에도 유용하게 이용될 수 있는 장점이 있다.
복수의 가변 저항부(120)는, 압력이 가해지지 않은 경우 저항값이 기준 저항값으로 설정되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 복수의 가변 저항부(120)가 부착된 기판(110)의 위치에 압력이 가해지지 않은 경우, 복수의 가변 저항부(120)의 저항값은 기판(110)에서의 위치에 관계없이 기준 저항값일 수 있다.
예컨대, 복수의 가변 저항부(120)는, 외부 압력이 가해지지 않는 경우에는 저항값이 0Ω에 가깝게 설정된 기준 저항값으로 설정될 수 있다. 바람직하게, 복수의 가변 저항부(120)는 외부 압력이 가해지지 않은 경우, 저항값이 0Ω일 수 있다. 이 경우, 기준 저항값은 0Ω으로 미리 설정될 수 있다.
또한, 기판(110)의 제1 위치(110a)에 구비되는 가변 저항부(120)의 압력에 따른 저항값의 저항 범위는 제1 저항 범위이고, 기판(110)의 제2 위치(110b)에 구비되는 가변 저항부(120)의 압력에 따른 저항값의 저항 범위는 제2 저항 범위로 구성될 수 있다.
또한, 제1 저항 범위의 하한값은 제2 저항 범위의 상한값 이상으로 설정되도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 저항 범위에 속하는 모든 저항값은 제2 저항 범위에 속하는 모든 저항값 이상일 수 있다.
예컨대, 제1 저항 범위는 50000Ω 이하 10000Ω 이상일 수 있다. 그리고, 제2 저항 범위는 10000Ω 이하 1000Ω 이상일 수 있다. 이 경우, 제1 저항 범위의 하한값(10000Ω)과 제2 저항 범위의 상한값(10000Ω)은 동일할 수 있다. 따라서, 제1 저항 범위에 속하는 모든 저항값은 제2 저항 범위에 속하는 모든 저항값 이상일 수 있다.
여기서, 기판(110) 및 가변 저항부(120)에 가해지는 압력이 클수록 가변 저항부(120)의 저항값은 작아질 수 있다. 즉, 가해지는 압력의 세기와 가변 저항부(120)의 저항값은 서로 반비례할 수 있다.
도 2를 참조하면, 배터리의 스웰링에 의해 기판(110)에 압력이 가해지는 경우, 제1 위치(110a)에 포함되는 가변 저항부(120)의 저항값은 제2 위치(110b)에 포함되는 가변 저항부(120)의 저항값보다 클 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)는 가변 저항부(120)의 저항값을 기판(110)에 부착된 위치에 따라 다르게 설정함으로써, 기판(110)과 접촉된 배터리의 스웰링 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있는 장점이 있다. 또한, 배터리의 스웰링에 의한 압력이 기판(110)에 가해지는 경우, 복수의 가변 저항부(120) 각각의 저항값이 변경될 수 있기 때문에, 배터리의 스웰링 발생 유무가 보다 정확하게 판단될 수 있다.
일반적으로, 배터리에 스웰링이 발생되는 경우, 배터리의 중앙부가 먼저 부풀고, 배터리의 전극이 포함되는 주변부는 중앙부보다 나중에 부풀 수 있다. 이러한 현상은 배터리의 중앙부에 배터리의 주변부보다 많은 양극 활물질과 음극 활물질이 밀집되어 있어서, 전기화학 반응이 더 활발하게 일어나기 때문이다. 또한, 배터리의 주변부에서 배터리의 상부 케이스와 하부 케이스가 실링되고, 배터리의 주변부에 전극 리드가 연결될 수 있다. 따라서, 배터리의 스웰링이 발생된 경우, 배터리의 중앙부는 배터리의 주변부보다 먼저 부풀 수 있다.
이러한 이유로, 배터리의 중앙부에 대응되는 기판(110)의 제1 위치(110a)에 구비된 가변 저항부(120)의 저항값이 제1 저항 범위 내에 포함되는 경우, 배터리에 스웰링이 발생되었다고 판단될 수 있다.
구체적으로, 제1 저항 범위의 상한값은 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링 발생 상태로 판단될 수 있는 저항값이다. 즉, 가변 저항부(120)의 저항값이 제1 저항 범위의 상한값과 동일한 경우, 배터리의 상태는 스웰링이 발생하였지만 미리 설정된 위험도는 낮은 상태일 수 있다. 이는, 앞서 설명한 바와 같이, 가변 저항부(120)에 가해지는 압력과 가변 저항부(120)의 저항값은 서로 반비례하기 때문이다. 즉, 기판(110)의 제1 위치(110a)에 구비된 복수의 가변 저항부(120) 중 적어도 하나의 저항값이 제1 저항 범위의 상한값과 동일한 경우, 배터리의 상태를 위험도가 상대적으로 낮은 스웰링 발생 상태로 판단될 수 있다.
다음으로, 배터리의 중앙부가 더욱 부풀거나 배터리의 주변부가 부풀면, 실링된 상부 케이스와 하부 케이스가 벤팅되어 전해액 등이 배터리 밖으로 새어나올 수 있다. 이 경우, 배터리에 화재나 폭발이 발생될 수 있기 때문에, 배터리의 스웰링 발생 시의 위험도는 스웰링 발생 상태보다 높을 수 있다.
구체적으로, 제1 저항 범위의 하한값 및 제2 저항 범위의 상한값은, 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링 경고 상태로 판단될 수 있는 저항값이다. 즉, 기판(110)의 제1 위치(110a)에 구비된 복수의 가변 저항부(120) 중 적어도 하나의 저항값이 제1 저항 범위의 하한값과 동일하거나 제2 위치(110b)에 구비된 복수의 가변 저항부(120) 중 적어도 하나의 저항값이 제2 저항 범위의 상한값과 동일한 경우, 배터리의 상태는 스웰링이 발생되었고 미리 설정된 위험도는 중간 상태일 수 있다. 즉, 배터리의 상태는 위험도가 스웰링 발생 상태의 위험도보다 높은 스웰링 경고 상태로 판단될 수 있다.
마지막으로, 제2 저항 범위의 하한값은, 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링 위험 상태로 판단될 수 있는 저항값이다. 즉, 기판(110)의 제2 위치(110b)에 구비된 복수의 가변 저항부(120) 중 적어도 하나의 저항값이 제2 저항 범위의 하한값과 동일한 경우, 배터리의 상태는 위험도가 가장 높은 상태로서 화재나 폭발의 가능성이 매우 높은 상태일 수 있다. 따라서, 배터리의 상태는 위험도가 가장 높은 스웰링 위험 상태로 판단될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)는 기판(110)에 부착되는 위치에 따라 가변 저항부(120)의 저항값이 속할 수 있는 저항 범위를 상이하게 설정함으로써, 배터리의 상태를 스웰링 발생 시의 위험도에 따라 세분화하여 판단할 수 있는 장점이 있다. 다만, 이상의 실시예에서는, 배터리의 상태를 스웰링 발생 상태, 스웰링 경고 상태 및 스웰링 위험 상태로 구분하였으나, 배터리의 상태는 더욱 세분화된 위험도에 따라 보다 다양하게 구분될 수 있음을 유의한다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여, 배터리 압력 측정 센서(100)에 대한 다양한 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
복수의 센싱 라인(130)은, 제1 위치(110a)에 구비된 가변 저항부(120)에 연결된 센싱 라인(130)의 배선 길이가 제2 위치(110b)에 구비된 가변 저항부(120)에 연결된 센싱 라인(130)의 배선 길이보다 길도록 구성될 수 있다.
도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 가변 저항부(120)의 일단에 연결된 센싱 라인(130)을 통해 가변 저항부(120)로 전류가 인가되고, 가변 저항부(120)를 통과한 전류는 가변 저항부(120)의 타단에 연결된 센싱 라인(130)을 통해 출력될 수 있다. 따라서, 센싱 라인(130)의 총 길이의 합이 커질수록 압력이 가해지는 경우의 가변 저항부(120)의 저항값이 커질 수 있다.
기판(110)의 제1 위치(110a)에 구비된 가변 저항부(120)에 연결된 센싱 라인(130)의 배선 길이는 기판(110)의 제2 위치(110b)에 구비된 가변 저항부(120)에 연결된 센싱 라인(130)의 배선 길이보다 길게 구성될 수 있다. 구체적으로, 기판(110)의 제1 위치(110a)에 구비된 가변 저항부(120)는 제2 위치(110b)에 구비된 가변 저항부(120)보다 가해지는 압력에 민감하게 반응할 수 있다. 즉, 제1 위치(110a)에 구비된 가변 저항부(120)에 작은 압력이 가해지더라도 높은 저항값을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 기판(110)에는 복수의 가변 저항부(120a 내지 120h)와 복수의 센싱 라인(130a 내지 130h)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 제1 위치(110a)에는 제3 가변 저항부(120), 제4 가변 저항부(120), 제5 가변 저항부(120) 및 제6 가변 저항부(120)가 포함될 수 있다. 그리고, 제2 위치(110b)에는 제1 가변 저항부(120), 제2 가변 저항부(120), 제7 가변 저항부(120) 및 제8 가변 저항부(120)가 포함될 수 있다.
도 4의 실시예에서, 제1 위치(110a)에 포함된 복수의 가변 저항부(120c, 120d, 120e 및 120f)에 연결된 센싱 라인(130c, 130d, 130e 및 130f)의 길이는 유의미하게 차이나지 않을 정도로 비슷하다고 가정한다. 마찬가지로, 제2 위치(110b)에 포함된 복수의 가변 저항부(120a, 120b, 120g 및 120h)에 연결된 센싱 라인(130a, 130b, 130g 및 130h)의 길이는 유의미하게 차이나지 않을 정도로 비슷하다고 가정한다. 따라서, 제1 위치(110a)에 포함된 복수의 가변 저항부(120c, 120d, 120e 및 120f)의 저항값은 제1 저항 범위(예컨대, 50000Ω 이하 10000Ω 이상)에 속할 수 있고, 제2 위치(110b)에 포함된 복수의 가변 저항부(120a, 120b, 120g 및 120h)의 저항값은 제2 저항 범위(예컨대, 10000Ω 이하 1000Ω 이상)에 속할 수 있다.
예컨대, 복수의 가변 저항부(120a 내지 120h) 중 적어도 하나의 저항값이 제1 저항 범위의 상한값(예컨대, 50000Ω)과 동일하면, 기판(110)에 접촉된 배터리의 상태가 스웰링 발생 상태라고 판단될 수 있다.
다른 예로, 복수의 가변 저항부(120a 내지 120h) 중 적어도 하나의 저항값이 제1 저항 범위의 하한값(예컨대, 10000Ω) 또는 제2 저항 범위의 상한값(예컨대, 10000Ω)과 동일하면, 기판(110)에 접촉된 배터리의 상태가 스웰링 경고 상태라고 판단될 수 있다.
또 다른 예로, 복수의 가변 저항부(120a 내지 120h) 중 적어도 하나의 저항값이 제2 저항 범위의 하한값(예컨대, 1000Ω)과 동일하면, 기판(110)에 접촉된 배터리의 상태가 스웰링 위험 상태라고 판단될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)는 기판(110)에 부착된 가변 저항부(120)의 위치에 따라 가변 저항부(120)에 연결되는 센싱 라인(130)의 배선 길이를 다르게 구성함으로써, 배터리의 스웰링 발생 여부를 민감하게 검출하고, 배터리의 스웰링 발생 위치를 구체적으로 검출할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
복수의 가변 저항부(120)는, 제1 위치(110a)에 구비되는 가변 저항부(120)의 크기가 제2 위치(110b)에 구비되는 가변 저항부(120)의 크기보다 크도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 가변 저항부(120)의 크기가 커질수록 압력이 가해지는 경우의 가변 저항부(120)의 저항값이 커질 수 있다. 이는, 가변 저항부(120)는 크기가 커질수록 가해지는 압력에 더욱 민감하게 반응할 수 있기 때문이다. 따라서, 기판(110)의 제1 위치(110a)에 포함된 가변 저항부(120)의 크기는 기판(110)의 제2 위치(110b)에 포함된 가변 저항부(120)의 크기보다 클 수 있다.
예컨대, 도 5의 실시예에서, 제1 위치(110a)에 포함된 복수의 가변 저항부(120c, 120d, 120e 및 120f)의 크기는 제2 위치(110b)에 포함된 복수의 가변 저항부(120a, 120b, 120g 및 120h)의 크기보다 클 수 있다. 따라서, 제1 위치(110a)에 포함된 복수의 가변 저항부(120c, 120d, 120e 및 120f)의 저항값은 제1 저항 범위(예컨대, 50000Ω 이하 10000Ω 이상)에 속할 수 있고, 제2 위치(110b)에 포함된 복수의 가변 저항부(120a, 120b, 120g 및 120h)의 저항값은 제2 저항 범위(예컨대, 10000Ω 이하 1000Ω 이상)에 속할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)는 기판(110)에 부착된 가변 저항부(120)의 위치에 따라 가변 저항부(120)의 크기를 다르게 구성함으로써, 배터리의 스웰링 발생 여부를 민감하게 검출하고, 배터리의 스웰링 발생 위치를 구체적으로 검출할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)의 제3 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
복수의 가변 저항부(120)는, 제1 위치(110a)에 구비되는 가변 저항부(120)의 개수가 제2 위치(110b)에 구비되는 가변 저항부(120)의 개수보다 적도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 기판(110)의 제2 위치(110b)는 배터리의 주변부에 대응될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 배터리의 전극 리드가 포함될 수 있는 배터리의 주변부가 스웰링에 의해 부풀게 되면, 배터리가 벤팅되어 화재나 폭발의 위험이 있다. 따라서, 배터리의 중앙부보다 배터리의 주변부에서 스웰링이 발생되었는지를 정밀하게 판단하는 것이 사고 예방을 위해 중요하다.
예컨대, 도 6의 실시예에서, 기판(110)의 제1 위치(110a)에는 복수의 가변 저항부(120c, 120d, 120e 및 120f)가 포함될 수 있고, 기판(110)의 제2 위치(110b)에는 복수의 가변 저항부(120a, 120b, 120g, 120h, 120i, 120j, 120k 및 120l)가 포함될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)는 기판(110)의 위치에 따라 가변 저항부(120)의 개수가 상이하게 구성함으로써, 배터리의 주변부에서 발생되는 스웰링을 보다 정밀하게 검출할 수 있는 장점이 있다.
이상에서는, 가변 저항부(120)에 연결되는 센싱 라인(130)의 배선 길이가 상이한 제1 실시예, 가변 저항부(120)의 크기가 상이한 제2 실시예 및 가변 저항부(120)의 개수가 상이한 제3 실시예를 각각 설명하였다. 다만, 제1 내지 제3 실시예는 상호 보완적으로 서로 조합될 수 있음을 유의한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치(200)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 배터리 압력 측정 장치(200)는 배터리 압력 측정 센서(100), 상판(210), 하판(220) 및 고정부(230)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 압력 측정 센서(100)는 앞서 설명하였으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
배터리 압력 측정 센서(100)는, 배터리의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 위치하도록 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)가 배터리(B)에 부착된 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
예컨대, 도 8의 실시예를 참조하면, 배터리(B)는 양극 단자(PE)와 음극 단자(NE)를 포함하는 파우치형 타입의 배터리 셀일 수 있다. 도 8의 실시예에서는 양극 단자(PE)와 음극 단자(NE)가 배터리(B)의 일단에 함께 구비되었으나, 다른 실시예에서는 양극 단자(PE) 및 음극 단자(NE)가 배터리(B)의 일단과 타단에 각각 구비될 수도 있다.
배터리 압력 측정 센서(100)는 배터리(B)의 상면에 부착될 수 있다. 구체적으로, 기판(110)의 상면에 복수의 가변 저항부(120) 및 복수의 센싱 라인(130)이 부착될 수 있다. 그리고, 배터리(B)의 상면에 기판(110)의 하면이 부착될 수 있다.
상판(210) 및 하판(220)은 배터리(B)가 개재될 수 있도록 구성될 수 있다.
예컨대, 상판(210)의 하면과 하판(220)의 상면은 서로 대면하도록 위치할 수 있다. 그리고, 상판(210)과 하판(220) 사이에 배터리(B)가 개재될 수 있다. 즉, 상판(210)은 배터리(B)의 상면 측에 위치하고, 하판(220)은 배터리(B)의 하면 측에 위치할 수 있다.
고정부(230)는 상판(210) 및 하판(220)을 고정시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로 고정부(230)는 상판(210)과 하판(220)을 관통하도록 구성되어 상판(210)과 하판(220)을 고정시킬 수 있다. 또한, 바람직하게, 고정부(230)를 따라 상판(210) 및/또는 하판(220)이 이동하여, 상판(210)과 하판(220) 사이의 간격이 조절될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치(200)에 포함된 상판(210), 하판(220) 및 고정부(230)를 개략적으로 도시한 도면이다.
예컨대, 도 9의 실시예에서, 고정부(230)는 복수 구비될 수 있다. 그리고, 고정부(230)는 상판(210)과 하판(220)을 관통하여, 상판(210)과 하판(220)을 고정시킬 수 있다. 바람직하게, 상판(210)과 하판(220)의 흔들림을 최소화하기 위해, 고정부(230)는 상판(210)과 하판(220)의 모서리 부분을 관통하도록 구성될 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치(200)의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 배터리(B)의 상면에 배터리 압력 측정 센서(100)가 부착될 수 있다. 그리고, 배터리(B)의 하부에 하판(220)이 위치하고, 배터리(B)의 상부에 상판(210)이 위치할 수 있다. 즉, 상판(210)과 하판(220) 사이에 배터리(B) 및 배터리 압력 측정 센서(100)가 개재되고, 상판(210)과 하판(220)은 고정부(230)에 의해 고정될 수 있다. 따라서, 배터리(B)의 스웰링이 발생하면 기판(110) 측으로 압력이 가해지기 때문에, 기판(110)에 부착된 가변 저항부(120)의 저항값이 대응되는 저항 범위 내에서 변경될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치(200)의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 배터리 압력 측정 장치(200)는 보호 플레이트(240)를 더 포함할 수 있다.
보호 플레이트(240)는 배터리 압력 측정 센서(100)와 배터리(B) 사이에 구비되고, 고정부(230)를 통해 상판(210) 및 하판(220)과 함께 고정되도록 구성될 수 있다.
배터리 압력 측정 센서(100)만으로 배터리(B)의 면압을 측정하는 경우에는, 배터리(B)의 본체에 배터리 압력 측정 센서(100)의 형상으로 인한 자국이 발생될 수 있다. 이렇게 발생된 자국으로 인해 배터리(B) 내부의 전해액이 불균형하게 퍼지게 되어 배터리(B)의 성능 저하가 초래될 수 있다.
따라서, 배터리 압력 측정 장치(200)는 배터리(B)와 배터리 압력 측정 센서(100) 사이에 개재되는 보호 플레이트(240)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 도 12의 실시예에서, 배터리(B)의 상면에는 보호 플레이트(240)가 위치할 수 있다. 그리고, 보호 플레이트(240)의 상면에 배터리 압력 측정 센서(100)가 위치할 수 있다. 배터리(B), 보호 플레이트(240) 및 배터리 압력 측정 센서(100)는 상판(210)과 하판(220) 사이에 개재되어 고정될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치(200)는 보호 플레이트(240)를 더 포함함으로써, 배터리 압력 측정 과정에서 배터리(B)에 손상이 가해지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치(200)의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
배터리 압력 측정 장치(200)는 제어부(250) 및 충방전부(260)를 더 포함할 수 있다.
충방전부(260)는 배터리(B)를 충전 및 방전시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 13의 실시예에서, 충방전부(260)는 배터리(B)의 양극 단자(PE) 및 음극 단자(NE)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 충방전부(260)는 제어부(250)로부터 수신한 충방전 신호에 기반하여 배터리(B)를 충방전시킬 수 있다.
제어부(250)는, 배터리(B)의 충방전 과정에서 배터리(B)의 스웰링 상태를 판단하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(250)는 복수의 센싱 라인(130)과 연결되어 복수의 가변 저항부(120) 각각의 저항값을 측정하고, 측정된 복수의 저항값에 기반하여 배터리(B)의 스웰링 상태를 판단하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 4 및 도 5의 실시예에서, 제어부(250)는 복수의 센싱 라인(130a 내지 130h)과 연결되고, 복수의 가변 저항부(120a 내지 120h) 각각의 저항값을 측정할 수 있다. 그리고, 도 6의 실시예에서, 제어부(250)는 복수의 센싱 라인(130a 내지 130l)과 연결되고, 복수의 가변 저항부(120a 내지 120l) 각각의 저항값을 측정할 수 있다.
예컨대, 도 13의 실시예에서, 제어부(250)는 배터리 압력 측정 센서(100)와 연결될 수 있다. 바람직하게, 제어부(250)는 배터리 압력 측정 센서(100)에 포함된 각각의 센싱 라인(130)과 연결될 수 있다. 그리고, 제어부(250)는 각각의 센싱 라인(130)을 이용하여 배터리(B)의 스웰링 상태를 판단할 수 있다.
구체적으로, 제어부(250)는 가변 저항부(120)의 일단에 연결된 센싱 라인(130)으로 소정의 전류를 출력하고, 가변 저항부(120)의 타단에 연결된 센싱 라인(130)으로부터 전류를 인가받을 수 있다 그리고, 제어부(250)는 센싱 라인(130)으로의 출력 전류와 센싱 라인(130)으로부터의 입력 전류를 이용하여, 가변 저항부(120)의 저항값을 산출할 수 있다. 제어부(250)는 산출한 복수의 저항값에 기반하여 배터리(B)의 스웰링 상태를 판단할 수 있다.
즉, 도 11 및 도 12의 실시예에서, 배터리(B)의 양극 단자(PE) 및 음극 단자(NE)에 충방전부(260)가 연결될 수 있다. 그리고, 배터리(B)에 부착된 배터리 압력 측정 센서(100)와 제어부(250)가 연결될 수 있다. 바람직하게, 배터리 압력 측정 센서(100)에 포함된 복수의 센싱 라인(130)과 제어부(250)가 연결될 수 있다.
예컨대, 도 13의 실시예에서, 배터리 압력 측정 센서(100)에 포함된 복수의 가변 저항부(120) 중 적어도 하나의 저항값이 제1 저항 범위의 상한값(예컨대, 50000Ω)과 동일하면, 제어부(250)는 배터리(B)의 상태가 스웰링 발생 상태라고 판단할 수 있다.
다른 예로, 도 13의 실시예에서, 배터리 압력 측정 센서(100)에 포함된 복수의 가변 저항부(120) 중 적어도 하나의 저항값이 제1 저항 범위의 하한값(예컨대, 10000Ω) 또는 제2 저항 범위의 상한값(예컨대, 10000Ω)과 동일하면, 제어부(250)는 배터리(B)의 상태가 스웰링 경고 상태라고 판단할 수 있다.
또 다른 예로, 도 13의 실시예에서, 배터리 압력 측정 센서(100)에 포함된 복수의 가변 저항부(120) 중 적어도 하나의 저항값이 제2 저항 범위의 하한값(예컨대, 1000Ω)과 동일하면, 제어부(250)는 배터리(B)의 상태가 스웰링 위험 상태라고 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압력 측정 장치(200)는 기판(110) 상의 복수의 위치에 구비된 가변 저항부(120)의 저항값을 토대로 배터리(B)의 스웰링 상태를 구체적으로 판단할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제어부(250)는 측정된 복수의 저항값에 기반하여 배터리(B)에서 스웰링이 발생된 위치를 검출하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(250)는 기판(110)에 구비된 복수의 가변 저항부(120) 각각의 저항값을 측정할 수 있다. 따라서, 제어부(250)는 배터리(B)의 스웰링 상태뿐만 아니라, 배터리(B)의 스웰링이 발생된 위치를 검출할 수도 있다.
예컨대, 도 5의 실시예에서, 제4 가변 저항부(120d) 및 제6 가변 저항부(120f)의 저항값이 제1 저항 범위의 상한값(예컨대, 50000Ω)과 동일하면, 제어부(250)는 배터리(B)의 상태를 스웰링 발생 상태로 판단하고, 스웰링 발생 위치를 제4 가변 저항부(120d) 및 제6 가변 저항부(120f)에 대응되는 위치로 결정할 수 있다.
한편, 배터리 압력 측정 장치(200)에 구비된 제어부(250)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(250)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 제어부(250)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 제어부(250) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(250)와 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 압력 측정 센서(100)는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 압력 측정 센서(100), 하나 이상의 배터리 셀 및 BMS(Battery management system)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩은, 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 배터리 압력 측정 센서(100)는 각각의 배터리 셀마다 부착될 수 있다. 그리고, 배터리 압력 측정 센서(100)가 부착된 복수의 배터리 셀이 배터리 팩에 포함될 수 있다.
BMS는 복수의 배터리 압력 측정 센서(100) 각각과 연결되어, 복수의 배터리 셀 각각의 스웰링 상태 및 스웰링 발생 위치를 검출할 수 있다.
따라서, 배터리 팩에 포함된 배터리 셀 각각의 상태가 보다 정밀하게 진단됨으로써, 배터리 팩의 화재나 폭발 등 다양한 사고가 미연에 방지될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
100: 배터리 압력 측정 센서
110: 기판
110a: 제1 위치
110b: 제2 위치
120: 가변 저항부
130: 센싱 라인
200: 배터리 압력 측정 장치
210: 상판
220: 하판
230: 고정부
240: 보호 플레이트
250: 제어부
260: 충방전부
110: 기판
110a: 제1 위치
110b: 제2 위치
120: 가변 저항부
130: 센싱 라인
200: 배터리 압력 측정 장치
210: 상판
220: 하판
230: 고정부
240: 보호 플레이트
250: 제어부
260: 충방전부
Claims (14)
- 기판;
상기 기판에서 배터리의 스웰링 특성을 고려한 복수의 위치에 구비되고, 각각에 가해지는 압력에 따라 저항값이 대응되는 저항 범위 내에서 변경되도록 구성된 복수의 가변 저항부; 및
상기 복수의 가변 저항부 각각에 연결되도록 구성된 복수의 센싱 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 가변 저항부는,
상기 기판에서, 상기 배터리의 스웰링 발생 시의 미리 설정된 위험도가 상대적으로 낮은 것으로 설정된 제1 위치와 상기 미리 설정된 위험도가 상대적으로 높은 것으로 설정된 제2 위치에 구비되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 센서.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 위치는, 상기 기판의 전체 부분 중에서 미리 설정된 중앙부에 대응되는 위치로 구성되고,
상기 제2 위치는, 상기 기판의 전체 부분 중에서 상기 중앙부를 제외한 주변부에 대응되는 위치로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 센서.
- 제2항에 있어서,
상기 복수의 가변 저항부는,
상기 압력이 가해지지 않은 경우 상기 저항값이 기준 저항값으로 설정되고, 상기 제1 위치에 구비되는 가변 저항부의 상기 압력에 따른 저항값의 저항 범위는 제1 저항 범위이며, 상기 제2 위치에 구비되는 가변 저항부의 상기 압력에 따른 저항값의 저항 범위는 제2 저항 범위로 구성되고,
상기 제1 저항 범위의 하한값은 상기 제2 저항 범위의 상한값 이상으로 설정되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 센서.
- 제4항에 있어서,
상기 제1 저항 범위의 상한값은, 상기 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링 발생 상태로 판단될 수 있는 저항값이고,
상기 제1 저항 범위의 하한값 및 상기 제2 저항 범위의 상한값은, 상기 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링 경고 상태로 판단될 수 있는 저항값이며,
상기 제2 저항 범위의 하한값은, 상기 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링 위험 상태로 판단될 수 있는 저항값인 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 센서.
- 제4항에 있어서,
상기 복수의 센싱 라인은,
상기 제1 위치에 구비된 가변 저항부에 연결된 센싱 라인의 배선 길이가 상기 제2 위치에 구비된 가변 저항부에 연결된 센싱 라인의 배선 길이보다 길도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 센서.
- 제4항에 있어서,
상기 복수의 가변 저항부는,
상기 제1 위치에 구비되는 가변 저항부의 크기가 상기 제2 위치에 구비되는 가변 저항부의 크기보다 크도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 센서.
- 제4항에 있어서,
상기 복수의 가변 저항부는,
상기 제1 위치에 구비되는 가변 저항부의 개수가 상기 제2 위치에 구비되는 가변 저항부의 개수보다 적도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 센서.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 압력 측정 센서;
상기 배터리가 개재될 수 있도록 구성된 상판 및 하판; 및
상기 상판 및 상기 하판을 고정시키도록 구성된 고정부를 포함하고,
상기 배터리 압력 측정 센서는, 상기 배터리의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 위치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 복수의 센싱 라인과 연결되어 상기 복수의 가변 저항부 각각의 저항값을 측정하고, 측정된 복수의 저항값에 기반하여 상기 배터리의 스웰링 상태를 판단하도록 구성된 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 배터리 압력 측정 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 측정된 복수의 저항값에 기반하여 상기 배터리에서 상기 스웰링이 발생된 위치를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 배터리를 충전 및 방전시킬 수 있도록 구성된 충방전부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 배터리의 충방전 과정에서 상기 배터리의 상기 스웰링 상태를 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 배터리 압력 측정 센서와 상기 배터리 사이에 구비되고, 상기 고정부를 통해 상기 상판 및 상기 하판과 함께 고정되도록 구성된 보호 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 압력 측정 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 압력 측정 센서를 포함하는 배터리 팩.
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