WO2019182253A1 - 냉각수 누설 검출 장치 - Google Patents

냉각수 누설 검출 장치 Download PDF

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battery pack
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고동완
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a coolant leak detection apparatus, and more particularly, to a coolant leak detection apparatus capable of accurately detecting a coolant leak height in a process of detecting a coolant leak state when coolant leaks inside a battery pack.
  • втори ⁇ ески ⁇ в ⁇ ол ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ ество ⁇ оло ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ е ⁇ елов batteries lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, and thus are free of charge and discharge. It is attracting much attention because of its low self discharge rate and high energy density.
  • nickel cadmium batteries nickel hydride batteries
  • nickel zinc batteries nickel zinc batteries
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, and thus are free of charge and discharge. It is attracting much attention because of its low self discharge rate and high energy density.
  • Batteries are used in various fields. In recent years, battery-intensive fields such as electric powered vehicles or smart grid systems often require large capacity. In order to increase the capacity of the battery pack, there may be a method of increasing the capacity of the secondary battery, that is, the battery cell itself. However, in this case, the capacity increase effect is not great, and there are physical limitations on the size expansion of the secondary battery and inconvenience of management. Has Thus, battery packs are typically widely used in which a plurality of battery modules are connected in series and in parallel.
  • Such battery packs often include a battery management system (BMS) that manages battery modules.
  • BMS battery management system
  • the BMS may monitor the temperature, voltage, and current of the battery module, and control the balancing operation, the cooling operation, the charging operation, or the discharge operation of the battery pack based on the monitored battery module state.
  • the temperature of the battery module that is, the temperature of the secondary battery
  • the battery pack can operate efficiently when the temperature of the secondary battery is distributed at an appropriate temperature. For example, when the temperature of the secondary battery is too high, the performance of the battery pack may be degraded due to a decrease in the safety of the negative crystal lattice of the secondary battery. Therefore, the temperature of the secondary battery needs to be properly controlled.
  • the battery pack in order to maintain the temperature of the secondary battery properly, the battery pack is configured in such a manner that the cooling water is provided inside the battery pack, and the cooling water flows around the secondary battery.
  • the amount of coolant circulated decreases, which may cause a problem that the temperature of the secondary battery cannot be maintained.
  • a problem may occur that may cause an electrical accident in which components inside the battery pack are damaged due to leakage of the coolant.
  • the present invention has been made under the background of the prior art, and relates to an improved coolant leak detection apparatus capable of detecting coolant leak and coolant leak height effectively in the process of detecting a coolant leak condition.
  • Cooling water leak detection apparatus for achieving the above object, as a device for detecting the leakage of the cooling water flowing around the battery, provided in the battery pack and having a resistance and the lower end of the battery pack A detection resistor located from the height of the resistor toward the top of the battery pack, the resistor being configured to be in contact with the cooling water; A power supply configured to supply power to the detection resistor; And a detection unit connected to the detection resistor unit and configured to detect whether the coolant leaks and the coolant leakage height based on the electrical signal received from the detection resistor unit.
  • the detection resistor unit may be configured such that one end of the resistor and the other end of the resistor have different heights, but the resistance is inclined with the bottom surface of the battery pack.
  • the detection resistor unit may include a plurality of resistors connected in parallel to each other, and two or more resistors among the plurality of resistors may be configured to have different heights from each other.
  • two or more of the plurality of resistors may be configured to be inclined with the bottom surface of the battery pack, while varying height from each other.
  • the detection resistor unit may be configured to be mounted on a lower end of a secondary battery provided in the battery pack.
  • the detection unit may be configured to determine that the coolant leaks inside the battery pack when the resistance value of the detection resistor unit is changed based on the electrical signal received from the detection resistor unit.
  • the detector may be configured to detect a height of the cooling water according to a change in the resistance of the detection resistor.
  • the detection unit may store in advance whether or not the coolant leaks and the coolant leak height corresponding to the resistance value, and calculates the resistance value based on an electrical signal received from the detection resistor unit, and calculates the coolant based on the resistance value. It may be configured to detect the leakage and the coolant leakage height.
  • the battery pack according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a coolant leakage detection apparatus according to the present invention.
  • the coolant leak detection apparatus determines whether or not the coolant leaks inside the battery pack. Then, the coolant leakage height may be detected step by step based on the change in the resistance value of the detection resistor unit. Therefore, when using the coolant leak detection apparatus according to the present invention, there is an effect that the cost is reduced and the configuration is simple compared to the case of using a separate coolant leak detection sensor.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the functional configuration of a coolant leak detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration in which a detection resistor unit is provided in a battery pack according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating leak detection data according to a resistance value referred to by a detector according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a detection resistor unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a connection configuration of a coolant leak detection apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 6 and 7 are diagrams schematically showing the configuration of the detection resistor unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a detection resistor unit according to still another embodiment of the present invention.
  • 9 to 11 are diagrams showing an example of the leakage height of the coolant detected by the detection resistor unit according to the embodiment of the present invention.
  • the term 'detector' described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • the coolant leak detection apparatus is a device for detecting whether or not the coolant leaks.
  • the coolant leak detection apparatus may detect whether the coolant leaks inside the battery pack.
  • the coolant leak detection apparatus may be a device for detecting whether the coolant flows around the secondary battery provided inside the battery pack.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the functional configuration of the coolant leak detection apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic view showing a configuration in which the detection resistor unit is provided inside the battery pack according to an embodiment of the present invention It is a figure shown by.
  • the cooling water leak detection apparatus includes a detection resistor unit 100, a power supply unit 200, and a detection unit 300.
  • the detection resistor unit 100 may be provided inside the battery pack 50.
  • the detection resistor unit 100 may be provided inside the battery pack 50 mounted in the vehicle.
  • the detection resistor unit 100 according to an embodiment of the present invention may be mounted on an inner surface of the battery pack 50. More specifically, the detection resistor unit 100 may be mounted to the lower end of the battery pack 50 so that the coolant may contact the coolant when the coolant leaks inside the battery pack 50.
  • the detection resistor unit 100 may be mounted on an outer surface of the secondary battery 10 provided in the battery pack 50.
  • the detection resistor unit 100 is mounted on an outer surface of the secondary battery 10 to contact the coolant when coolant leaks inside the battery pack 50. Can be.
  • the detection resistor unit 100 may be mounted on the lower end of the secondary battery 10 provided in the battery pack 50.
  • the detection resistor unit 100 when the secondary battery 10 is mounted in the battery pack 50 in the up-down direction (+ z-axis direction) of the battery pack 50, the detection resistor unit 100. ) May be mounted in a vertical direction (+ z-axis direction) of the battery pack 50 at the lower end of the outer surface of the secondary battery 10.
  • the detection resistor unit 100 may include a resistor.
  • the detection resistor unit 100 may include at least one resistor.
  • the detection resistor unit 100 may include one resistor.
  • the detection resistor unit 100 may include a plurality of resistors connected in series or in parallel with each other.
  • the one resistor may be implemented as a variable resistor whose resistance value is changed by contact of the coolant.
  • the detection resistor unit 100 may include one resistor 110.
  • one resistor 110 may be divided into three equal parts according to the length of the resistor 110, and may be divided into a first unit resistor R1, a second unit resistor R2, and a third unit resistor R3, respectively.
  • the reference height h0 may be a reference line representing the lowest end of the detection resistor unit 100.
  • the reference height h0 may be a reference line representing the bottom surface of the battery pack 50.
  • the first height h1 may be a vertical height from the reference height h0 to a position where one end of the first unit resistor R1 is located.
  • the second height h2 may be a vertical height from the reference height h0 to a position where one end of the second unit resistor R2 is located.
  • the third height h3 may be a vertical height from the reference height h0 to a position where one end of the third unit resistor R3 is located.
  • the resistor 110 may be positioned at different heights from the lower end of the battery pack 50 toward the upper end of the battery pack 50.
  • the resistor 110 may be configured such that the height of one end of the resistor 110 is different from the height of the other end of the resistor 110. More specifically, in the embodiment of Figure 2, the resistor 110, one end of the first unit resistance (R1) direction is located at the lower end of the battery pack 50, the other end of the third unit resistance (R3) direction of the battery It may be provided at the upper end of the pack 50.
  • the resistor 110 may be configured such that one end of the resistor 110 and the other end of the resistor 110 have different heights but are inclined with the bottom surface of the battery pack 50. Can be.
  • the resistor 110 may be configured to be inclined with the bottom surface of the battery pack 50.
  • the resistor 110 may be configured to contact the coolant leaked inside the battery pack 50.
  • the resistor 110 may be mounted on an inner wall of the battery pack 50.
  • the resistor 110 may be mounted on an outer surface of the secondary battery 10.
  • the power supply unit 200 may be configured to supply power to the detection resistor unit 100.
  • the power supply unit 200 may be implemented as a voltage source configured to apply a predetermined voltage to the detection resistor unit 100.
  • the power supply unit 200 may be implemented as a current source configured to supply a predetermined current to the detection resistor unit 100.
  • the detection unit 300 may be connected to the detection resistor unit 100.
  • the detection unit 300 may be electrically connected directly to both ends of the detection resistance unit 100.
  • the detector 300 may be electrically connected directly to one end of the detection resistor unit 100.
  • the detector 300 may be configured to detect whether the coolant leaks and the coolant leak height based on the electrical signal received from the detection resistor unit 100.
  • the detection unit 300 may be electrically connected directly to both ends of the detection resistor unit 100 to receive a voltage value applied to the detection resistor unit 100 from the detection resistor unit 100.
  • the detection unit 300 may be electrically connected directly to one end of the detection resistor unit 100 to receive a current value flowing through the detection resistor unit 100 from the detection resistor unit 100.
  • the detection unit 300 may detect whether the coolant leaks and the coolant leak height based on the voltage value or the current value received from the detection resistor unit 100.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating leak detection data according to a resistance value referred to by a detector according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the detector 300 may be configured to determine a leak height of the coolant according to a change in the resistance value of the detection resistor unit 100. In addition, the detector 300 may determine whether the coolant leaks according to the change in the resistance value of the detection resistor unit 100.
  • the detector 300 may store the reference table illustrated in FIG. 3 in advance. More specifically, the detection unit 300 may store in advance whether or not the coolant leaks and the coolant leak height corresponding to the resistance value of the detection resistor unit 100. That is, the detector 300 calculates a resistance value of the detection resistor unit 100 based on the electrical signal received from the detection resistor unit 100, and determines whether the coolant leaks and the coolant leak height is based on the calculated resistance value. Can be detected.
  • the resistance value of the resistor 110 illustrated in the configuration of FIG. 2 is 3R
  • the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor The magnitudes of the resistance values of R3 may be reference tables when R is the same.
  • the detector 300 may store the first table 310. 2, when the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor R3 are not in contact with the coolant, the detector 300 does not leak the coolant. You can judge that it is not. More specifically, the detection unit 300 may determine that the coolant is not leaked when the resistance value of 3R is detected from the detection resistor unit 100.
  • the detector 300 may store the second table 320.
  • the detector 300 when the first unit resistor R1 is in contact with the coolant and the second unit resistor R2 and the third unit resistor R3 are not in contact with the coolant, the detector 300 is not in contact with the coolant.
  • the coolant may be determined to leak by the first height h1. More specifically, when the resistance value of 2R is detected from the detection resistor unit 100, the detector 300 may determine that the first unit resistor R1 is in contact with the cooling water and short-circuited.
  • the detector 300 may store the third table 330.
  • the detector 300 determines that the first unit resistor R1 and the second unit resistor R2 are in contact with the coolant and are short-circuited when the resistance value of 1R is detected from the detection resistor unit 100. can do.
  • the detector 300 may store the fourth table 340.
  • the detector 300 may have a third height. It can be judged that (h3) has leaked. More specifically, the detector 300 detects that the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor R3 are detected when a zero resistance value is detected from the detection resistor unit 100. It may be determined that the short circuit is caused by contact with the cooling water.
  • the detector 300 may determine that the coolant is leaked inside the battery pack 50. have.
  • the detector 300 may determine the resistance value of the detection resistor unit 100 based on the detection voltage value or the detection current value received from the detection resistor unit 100.
  • the detector 300 may store a plurality of detection voltage values according to the coolant leakage height in advance. In this case, when the voltage value measured by the detection resistor unit 100 corresponds to one of the plurality of detection voltage values, the detection unit 300 may determine the coolant leakage height corresponding to the one voltage value. have.
  • the detector 300 may store a plurality of detection current values according to the coolant leakage height in advance. In this case, when the current value measured by the detection resistor unit 100 corresponds to one current value among the plurality of detection current values, the detection unit 300 may determine the coolant leakage height corresponding to the one current value. have.
  • the detector 300 may include a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, a communication modem, and / or a data known in the art to perform the above-described operation. It may be implemented in a form that optionally includes a device or the like.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the detector 300 may include at least one memory unit. That is, at least one memory unit may be built in the detector 300. In the memory unit, programs and data related to various operations performed by the coolant leakage detection apparatus may be stored in advance.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a detection resistor unit according to an embodiment of the present invention.
  • the detection resistor unit 100 may include a plurality of resistors 110. More specifically, the detection resistor unit 100 may include a plurality of resistors 110 connected in parallel with each other. For example, as illustrated in the configuration of FIG. 4, the detection resistor unit 100 includes a first unit resistor R1, a second unit resistor R2, and a third unit resistor R3 connected in parallel with each other. can do.
  • the plurality of resistors 110 may be configured such that one end of each resistor and the other end of each resistor have a different height, but each resistor is inclined with the bottom surface of the battery pack 50. That is, each of the plurality of resistors 110 may be configured to be inclined with the bottom surface of the battery pack 50 while varying heights of one end and the other end.
  • one end of the first unit resistor R1 faces the lower end of the detection resistor unit 100 in the longitudinal direction of the first unit resistor R1, and the first unit The other end in the longitudinal direction of the resistor R1 may be provided to face the upper end of the detection resistor unit 100.
  • the first unit resistor R1 may be provided to be inclined with the bottom surface of the battery pack 50. That is, the first unit resistor R1 may be provided to be inclined with the bottom surface of the detection resistor unit 100.
  • the plurality of resistors 110 may be provided to be inclined with the bottom surface of the battery pack 50 while varying heights from each other. That is, each of the plurality of resistors 110 may have different heights mounted on the detection resistor unit 100.
  • the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor R3 include the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor ( R3) may be provided in h0 ⁇ h1, h1 ⁇ h2 and h2 ⁇ h3 sequentially by varying the height. That is, the plurality of resistors 110 may be provided in the detection resistor unit 100 such that portions except for both ends thereof do not overlap each other at the same height.
  • the other end of the first unit resistor R1 and one end of the second unit resistor R2 are positioned at the height h1, and the other end of the second unit resistor R2 and one end of the third unit resistor R3 are positioned at the height h2.
  • the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor R3 may be inclined with the bottom surface of the battery pack 50, respectively. That is, the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor R3 may be inclined with the bottom surface of the detection resistor unit 100.
  • the cooling water leak detection apparatus can reduce the detection error of the cooling water leakage height. More specifically, as shown in the configuration of FIG. 4, the leak height of h1 + x existing between the leak heights h1 and h2 can be detected. In particular, the coolant leak detection apparatus according to an embodiment of the present invention can accurately detect the increase or decrease of the leak height when the coolant leak height is increased or decreased.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a connection configuration of a coolant leak detection apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the coolant leak detection apparatus may further include a voltage divider resistor R4.
  • the voltage division resistor R4 may be connected in series with the detection resistor unit 100.
  • the voltage divider resistor R4 may be electrically connected in series with the detection resistor unit 100.
  • the power supply unit 200 may supply predetermined power to the voltage division resistor R4 and the detection resistor unit 100.
  • the detector 300 may measure a voltage value applied to both ends of the detection resistor unit 100 according to a voltage division principle. For example, as described above, when the resistance value of the detection resistor unit 100 decreases, the voltage value applied to the voltage divider resistor R4 increases, and the voltage value applied to the detection resistor unit 100 decreases. do. In this case, the detector 300 may detect a change in the resistance value of the detection resistor unit 100 based on the change in the voltage value applied to both ends of the detection resistor unit 100.
  • the coolant leak detection apparatus has an advantage of detecting whether the coolant leaks and the coolant leak height by using a simple and inexpensive resistance circuit.
  • 6 and 7 are diagrams schematically showing the configuration of the detection resistor unit according to another embodiment of the present invention.
  • the detection resistor unit according to the present invention may include a plurality of resistors connected in parallel.
  • the detection resistor unit 100 may include a first unit resistor R1, a second unit resistor R2, and a third unit resistor R3 connected in parallel with each other. It can be provided.
  • the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor R3 may be configured to be parallel to the bottom surface of the battery pack 50 with different heights.
  • the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor R3 are parallel to the bottom surface of the detection resistor unit 100. It may be provided to achieve.
  • the detection resistor unit 100 may include a plurality of resistors 110 connected in parallel to each other.
  • some of the plurality of resistors 110 may be configured to be parallel to the bottom surface of the battery pack 50.
  • the remaining resistors of the plurality of resistors 110 may be configured to be inclined with the bottom surface of the battery pack 50.
  • the fourth unit resistor R4 may be parallel to the bottom surface of the battery pack 50.
  • the remaining one resistor may be configured to be inclined with the bottom surface of the battery pack 50.
  • the coolant leak detection apparatus has an effect of stably mounting a plurality of resistors connected in parallel.
  • the coolant leak detection apparatus according to the present invention can effectively detect the coolant leak height corresponding to the change in the resistance value step by step.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a detection resistor unit according to still another embodiment of the present invention.
  • the cooling water leak detection apparatus may further include a fixing part.
  • the fixing unit may fix the detection resistor unit 100 to the battery pack 50 or the secondary battery 10. More specifically, the fixing unit may fix the mounting position of the detection resistor unit 100 mounted in the battery pack 50.
  • the fixing part may include a first fixing part 410.
  • the first fixing part 410 may be mounted on both sides of the detection resistor part 100. That is, the first fixing part 410 may be mounted on the left and right sides of the detection resistor part 100. More specifically, the first fixing part 410 may be mounted on both sides of the detection resistor unit 100 with one or more resistors provided in the detection resistor unit 100 interposed therebetween. For example, as shown in the configuration of FIG. 8, the first fixing part 410 may be mounted on both sides (left and right, x-axis direction based on FIG. 8) of the detection resistor unit 100.
  • the first fixing part 410 may be provided at both sides of the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor R3. More specifically, as shown in the configuration of FIG. 8, the first fixing part 410 is implemented to have a long rod shape in the height direction (up and down direction, y-axis direction based on FIG. 8) from the bottom surface of the battery pack. Can be.
  • the first fixing part 410 may include a plurality of holes a. More specifically, the plurality of holes a may be configured such that a line connected to both ends of the resistor is fixed. That is, the line connected to both ends of the resistor may be fixed to the plurality of holes (a).
  • the first fixing part 410 may include two holes a at both sides of each resistor.
  • the first fixing part 410 may have a predetermined interval so that a plurality of resistors provided in the detection resistor part 100 may be mounted at different heights from the bottom surface of the battery pack. Multiple resistors can be fixed.
  • the fixing portion may include a second fixing portion 420.
  • the second fixing part 420 may be provided with one resistor therein. That is, the resistance may be fixed to the mounting position by the second fixing part 420.
  • the second fixing part 420 may include a flow path to allow the coolant to flow therein.
  • the second fixing part 420 may be inclined with the bottom surface of the battery pack 50. In addition, both ends of the second fixing part 420 may be mounted in the holes a of the first fixing part 410.
  • the second fixing unit 420 can stably fix the plurality of resistors such that the plurality of resistors provided in the detection resistor unit 100 are inclined with the bottom surface of the battery pack. have.
  • the first fixing part 410 and the second fixing part 420 may fix the measurement line.
  • the measuring line may electrically connect a plurality of resistors connected in parallel with each other.
  • the measurement line may be a line for directly connecting the plurality of resistors 110, the detector 300, and the power supply unit 200 to each other.
  • the fixing unit prevents the detection resistor unit 100 from being shaken by vibration or shock so that the height of the plurality of resistors 110 provided in the detection resistor unit 100 is not changed. ) Can be fixed.
  • the coolant leak detection apparatus according to the present invention may be provided in the battery pack itself. That is, the battery pack according to the present invention may include the cooling water leak detection apparatus according to the present invention described above.
  • the battery pack may include a plurality of secondary batteries, the coolant leakage detection device, electrical appliances (BMS, relays, fuses, etc.), cases, and the like.
  • 9 to 11 are diagrams showing examples of leak heights of the coolant detected by the detection resistor unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the apparatus for detecting coolant leak may detect that the coolant is leaked by the first height h1 inside the battery pack. More specifically, the coolant leak detection apparatus may detect a state in which the first unit resistor R1 is immersed in the coolant and detect that the coolant is leaked by the first height h1. For example, when the first unit resistor R1 is immersed in the coolant, the coolant leak detection apparatus may detect that the coolant has leaked by the first height h1 based on the change in the resistance value of the detection resistor unit 100. Can be.
  • the apparatus for detecting coolant leak may detect that the coolant is leaked by the second height h2 inside the battery pack. More specifically, the coolant leak detection apparatus may detect a state in which the first unit resistor R1 and the second unit resistor R2 are immersed in the coolant and detect that the coolant is leaked by the second height h2. For example, in the case of the coolant leak detecting apparatus, when the first unit resistor R1 and the second unit resistor R2 are immersed in the coolant, the coolant has a second height based on the change in the resistance value of the detection resistor unit 100. It can be detected that the leakage by (h2).
  • the coolant leak detection apparatus may detect that coolant is leaked by a third height h3 inside the battery pack. More specifically, the coolant leak detecting apparatus detects a state in which the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor R3 are immersed in the coolant so that the coolant is flushed by the third height h3. A leak can be detected. For example, the coolant leak detection apparatus changes the resistance of the detection resistor unit 100 when the first unit resistor R1, the second unit resistor R2, and the third unit resistor R3 are immersed in the coolant. It can be detected that the cooling water leaked by the third height (h3) based on the.
  • the detector 300 may be implemented as a set of program modules.
  • the program module may be stored in the memory device and executed by the processor.
  • At least one of various control logics of the detector 300 may be combined, and the combined control logics may be written in a computer readable code system and stored in a recording medium.
  • the recording medium is not particularly limited as long as it can be accessed by a computer.
  • the recording medium includes at least one selected from the group consisting of a ROM, a RAM, a register, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, and an optical data recording device.
  • the code system may be distributed and stored and executed in a networked computer.
  • functional programs, code, and segments for implementing the combined control logics can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.
  • 'unit' such as 'detector' and 'memory unit' is used in this specification, but it refers to a logical structural unit, which means a component that must be physically separated or physically separated. It will be apparent to those skilled in the art that no.

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Abstract

본 발명은 배터리 팩 내부에 냉각수가 누설되는 경우 냉각수 누설 상태를 검출하는 과정에서 냉각수 누설 높이를 정확하게 검출할 수 있는 냉각수 누설 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 배터리 주변을 흐르는 냉각수의 누설을 검출하는 장치로서, 배터리 팩 내부에 구비되고 저항을 구비하며 상기 배터리 팩의 하단부로부터 상기 배터리 팩의 상단부 방향으로 상기 저항이 높이를 달리하여 위치하고 상기 저항이 상기 냉각수에 접촉할 수 있도록 구성된 검출 저항부; 상기 검출 저항부로 전원을 공급하도록 구성된 전원 공급부; 및 상기 검출 저항부와 연결되어, 상기 검출 저항부로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 검출하도록 구성된 검출부를 포함한다.

Description

냉각수 누설 검출 장치
본 출원은 2018년 03월 21일자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2018-0032652호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 냉각수 누설 검출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 팩 내부에 냉각수가 누설되는 경우 냉각수 누설 상태를 검출하는 과정에서 냉각수 누설 높이를 정확하게 검출할 수 있는 냉각수 누설 검출 장치에 관한 것이다.
근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 및 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높다는 등의 장점으로 인해 많은 각광을 받고 있다.
배터리는 다양한 분야에서 이용되는데, 전기 구동 차량 또는 스마트 그리드 시스템과 같이 최근에 배터리가 많이 활용되는 분야는 큰 용량을 필요로 하는 경우가 많다. 배터리 팩의 용량을 증가하기 위해서는 이차 전지, 즉 배터리 셀 자체의 용량을 증가시키는 방법이 있을 수 있겠지만, 이 경우 용량 증대 효과가 크지 않고, 이차 전지의 크기 확장에 물리적 제한이 있으며 관리가 불편하다는 단점을 갖는다. 따라서, 통상적으로는 다수의 배터리 모듈이 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 팩이 널리 이용된다.
이러한 배터리 팩은 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 포함하는 경우가 많다. 더욱이, BMS는 배터리 모듈의 온도, 전압 및 전류 등을 모니터링하고, 모니터링 된 배터리 모듈의 상태를 기초로 배터리 팩의 밸런싱 동작, 냉각 동작, 충전 동작 또는 방전 동작 등을 제어할 수 있다.
배터리 모듈의 온도 즉, 이차 전지의 온도는 배터리 팩의 성능에 중요한 영향을 미치는 요소이다. 일반적으로, 배터리 팩은 이차 전지의 온도가 적정 온도에서 분포할 때 효율적으로 작동할 수 있다. 예를 들어, 이차 전지의 온도가 너무 높은 경우, 이차 전지의 음극 결정 격자의 안전성이 감소하는 등으로 인해 배터리 팩의 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 온도는 적절하게 제어될 필요가 있다.
일반적으로, 이차 전지의 온도를 적절하게 유지하기 위해 배터리 팩 내부에 냉각수를 구비하고, 냉각수가 이차 전지 주위를 흐르는 형태로 배터리 팩이 구성되기도 한다. 그러나, 이와 같은 냉각수가 누설되는 경우 순환되는 냉각수의 양이 줄어들어 이차 전지의 온도가 유지되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 냉각수의 유출로 인하여 배터리 팩 내부의 구성 요소가 손상되는 전기적 사고를 일으킬 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 냉각수 누설 상태를 검출하는 과정에서 효과적으로 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 검출할 수 있는 개선된 냉각수 누설 검출 장치에 관한 것이다.
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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 배터리 주변을 흐르는 냉각수의 누설을 검출하는 장치로서, 배터리 팩 내부에 구비되고 저항을 구비하며 상기 배터리 팩의 하단부로부터 상기 배터리 팩의 상단부 방향으로 상기 저항이 높이를 달리하여 위치하고 상기 저항이 상기 냉각수에 접촉할 수 있도록 구성된 검출 저항부; 상기 검출 저항부로 전원을 공급하도록 구성된 전원 공급부; 및 상기 검출 저항부와 연결되어, 상기 검출 저항부로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 검출하도록 구성된 검출부를 포함한다.
또한, 상기 검출 저항부는, 상기 저항의 일단과 상기 저항의 타단이 높이를 달리하되 상기 저항이 상기 배터리 팩의 바닥면과 경사를 이루도록 구성될 수 있다
또한, 상기 검출 저항부는, 서로 병렬 연결되는 복수의 저항을 구비하고, 상기 복수의 저항 중 2개 이상의 저항은, 서로 높이를 달리하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 저항 중 2개 이상의 저항은, 서로 높이를 달리하되 상기 배터리 팩의 바닥면과 경사를 이루도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 검출 저항부는, 상기 배터리 팩 내부에 구비된 이차 전지의 하단부에 장착되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 검출부는, 상기 검출 저항부로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 상기 검출 저항부의 저항값이 변경되는 경우, 상기 배터리 팩 내부에 냉각수가 누설 되었다고 판단하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 검출부는, 상기 검출 저항부의 저항값의 변화에 따른 냉각수의 높이를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 검출부는, 상기 저항값에 대응하는 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 미리 저장하며, 상기 검출 저항부로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 상기 저항값을 연산하고, 상기 저항값을 기초로 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 검출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치를 포함한다.
본 발명에 따르면, 배터리 팩 내부의 냉각수 누설 여부가 검출될 수 있다. 그리고, 검출 저항부의 저항값 변화를 기초로 냉각수 누설 높이가 단계적으로 검출될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치를 이용할 경우, 별도의 냉각수 누설 검출 센서를 이용하는 경우에 비해 비용이 절감되고 구성이 간단해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 냉각수 누설 높이의 검출 오차가 줄어들 수 있는 장점이 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 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 냉각수 누설 검출 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 저항부가 배터리 팩 내부에 구비된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부가 참조하는 저항값에 따른 누설 검출 데이터를 도시한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 저항부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 검출 저항부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검출 저항부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 저항부에 의해 검출되는 냉각수의 누설 높이의 예시를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 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 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 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 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
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. 또한, 명세서에 기재된 '검출부'와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
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.
본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 냉각수의 누설 여부를 검출하는 장치이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 냉각수 누설 검출 장치가 차량의 배터리 팩 내부에 장착되는 경우, 배터리 팩 내부의 냉각수 누설 여부를 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 배터리 팩 내부에 구비된 이차 전지의 주변을 흐르는 냉각수의 누설 여부를 검출하는 장치일 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 저항부가 배터리 팩 내부에 구비된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 검출 저항부(100), 전원 공급부(200) 및 검출부(300)를 포함한다.
상기 검출 저항부(100)는, 배터리 팩(50) 내부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 검출 저항부(100)는, 차량에 장착된 배터리 팩(50)의 내부에 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 저항부(100)는, 배터리 팩(50)의 내부 면에 장착될 수 있다. 보다 구체적으로, 검출 저항부(100)는, 배터리 팩(50) 내부에 냉각수가 누설되는 경우 냉각수에 접촉될 수 있도록 배터리 팩(50)의 하단부에 장착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 검출 저항부(100)는, 배터리 팩(50)에 구비된 이차 전지(10)의 외부 면에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 검출 저항부(100)는, 이차 전지(10)의 외부 면에 장착되어, 배터리 팩(50) 내부에 냉각수가 누설되는 경우 냉각수에 접촉될 수 있다. 또한, 바람직하게는, 검출 저항부(100)는, 배터리 팩(50) 내부에 구비된 이차 전지(10)의 하단부에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(50)에 이차 전지(10)가 배터리 팩(50)의 상하 방향(+z축 방향)으로 장착되는 경우, 검출 저항부(100)는, 이차 전지(10)의 외부 면 하단부에 배터리 팩(50)의 상하 방향(+z축 방향)으로 장착될 수 있다.
또한, 검출 저항부(100)는, 저항을 구비할 수 있다. 예를 들어, 검출 저항부(100)는, 적어도 하나 이상의 저항을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 검출 저항부(100)는, 하나의 저항을 구비할 수 있다. 또는, 검출 저항부(100)는, 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 저항을 구비할 수 있다. 특히, 검출 저항부(100)가 하나의 저항을 구비하는 경우, 상기 하나의 저항은, 냉각수의 접촉에 의해 저항값이 변하는 가변 저항으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 검출 저항부(100)는, 하나의 저항(110)을 구비할 수 있다. 여기서, 하나의 저항(110)은, 저항(110)의 길이에 따라 3등분하여 각각 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)으로 구분될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 기준 높이(h0)는, 검출 저항부(100)의 최하단부를 나타내는 기준선일 수 있다. 또는, 기준 높이(h0)는, 배터리 팩(50)의 바닥면을 나타내는 기준선일 수 있다. 그리고, 제1 높이(h1)는, 기준 높이(h0)로부터 제1 단위 저항(R1)의 일단이 위치한 곳까지의 수직 높이일 수 있다. 그리고, 제2 높이(h2)는, 기준 높이(h0)로부터 제2 단위 저항(R2)의 일단이 위치한 곳까지의 수직 높이일 수 있다. 그리고, 제3 높이(h3)는, 기준 높이(h0)로부터 제3 단위 저항(R3)의 일단이 위치한 곳까지의 수직 높이일 수 있다.
또한, 저항(110)은, 배터리 팩(50)의 하단부로부터 배터리 팩(50)의 상단부 방향으로 높이를 달리하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 저항(110)은, 저항(110)의 일단의 높이와 저항(110)의 타단의 높이가 다르도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2의 실시예에서, 저항(110)은, 제1 단위 저항(R1) 방향의 일단이 배터리 팩(50)의 하단부에 위치하고, 제3 단위 저항(R3) 방향의 타단이 배터리 팩(50)의 상단부에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 저항(110)은, 저항(110)의 일단과 저항(110)의 타단이 높이를 달리하되 배터리 팩(50)의 바닥면과 경사를 이루도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 저항(110)은, 배터리 팩(50)의 바닥면과 경사를 이루도록 구성될 수 있다.
또한, 저항(110)은, 배터리 팩(50) 내부에 누설된 냉각수에 접촉할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 저항(110)은, 배터리 팩(50)의 내벽에 장착될 수 있다. 또는, 저항(110)은, 이차 전지(10)의 외부 면에 장착될 수 있다.
상기 전원 공급부(200)는, 검출 저항부(100)로 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(200)는, 검출 저항부(100)에 소정의 전압이 인가되도록 구성된 전압원으로 구현될 수 있다. 또는, 전원 공급부(200)는, 검출 저항부(100)로 소정의 전류를 공급하도록 구성된 전류원으로 구현될 수도 있다.
상기 검출부(300)는, 검출 저항부(100)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)의 양단과 전기적으로 직접 연결될 수 있다. 또는, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)의 일단과 전기적으로 직접 연결될 수 있다.
또한, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)의 양단과 전기적으로 직접 연결되어, 검출 저항부(100)로부터 검출 저항부(100)에 인가된 전압값을 수신할 수 있다. 또는, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)의 일단과 전기적으로 직접 연결되어, 검출 저항부(100)로부터 검출 저항부(100)를 흐르는 전류값을 수신할 수 있다. 그리고, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 수신한 전압값 또는 전류값을 기초로 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 검출할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부가 참조하는 저항값에 따른 누설 검출 데이터를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부(300)는, 검출 저항부(100)의 저항값의 변화에 따른 냉각수의 누설 높이를 판별할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)의 저항값의 변화에 따른 냉각수 누설 여부를 판별할 수 있다.
예를 들어, 검출부(300)는, 도 3에 도시된 참조 테이블을 미리 저장할 수 있다. 보다 구체적으로, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)의 저항값에 대응하는 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 미리 저장할 수 있다. 즉, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 검출 저항부(100)의 저항값을 연산하고, 연산된 저항값을 기초로 냉각수 누설 여부와 냉각수 누설 높이를 검출할 수 있다. 여기서, 도 3에 도시된 참조 테이블은, 도 2의 구성에 도시된 저항(110)의 저항값이 3R이고, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)의 저항값의 크기는 각각 R로 동일한 경우의 참조 테이블일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 3의 테이블에 도시된 바와 같이, 검출부(300)는, 제1 테이블(310)을 저장할 수 있다. 여기서, 도 2를 함께 참조하면, 검출부(300)는, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)이 냉각수에 접촉되지 않은 경우, 냉각수가 누설되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 3R의 저항값이 검출되는 경우, 냉각수가 누설되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
유사하게, 검출부(300)는, 제2 테이블(320)을 저장할 수 있다. 여기서, 도 2를 함께 참조하면, 검출부(300)는, 제1 단위 저항(R1)이 냉각수에 접촉되고, 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)이 냉각수에 접촉되지 않은 경우, 냉각수가 제1 높이(h1)만큼 누설된 것으로 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 2R의 저항값이 검출되는 경우, 제1 단위 저항(R1)이 냉각수에 접촉되어 단락된 것으로 판단할 수 있다.
유사하게, 검출부(300)는, 제3 테이블(330)을 저장할 수 있다. 여기서, 도 2를 함께 참조하면, 검출부(300)는, 제1 단위 저항(R1) 및 제2 단위 저항(R2)이 냉각수에 접촉되고, 제3 단위 저항(R3)이 냉각수에 접촉되지 않은 경우, 냉각수가 제2 높이(h2)만큼 누설된 것으로 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 1R의 저항값이 검출되는 경우, 제1 단위 저항(R1) 및 제2 단위 저항(R2)이 냉각수에 접촉되어 단락된 것으로 판단할 수 있다.
유사하게, 검출부(300)는, 제4 테이블(340)을 저장할 수 있다. 여기서, 도 2를 함께 참조하면, 검출부(300)는, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)이 냉각수에 접촉된 경우, 냉각수가 제3 높이(h3)만큼 누설된 것으로 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 0의 저항값이 검출되는 경우, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)이 냉각수에 접촉되어 단락된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 검출 저항부(100)의 저항값이 변경되는 경우, 배터리 팩(50) 내부에 냉각수가 누설되었다고 판단할 수 있다.
바람직하게는, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 수신되는 검출 전압값 또는 검출 전류값을 기초로 검출 저항부(100)의 저항값을 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 검출부(300)는, 냉각수 누설 높이에 따른 복수의 검출 전압값을 미리 저장할 수 있다. 이때, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 측정된 전압값이 복수의 검출 전압값 중 하나의 전압값에 해당하는 경우, 상기 하나의 전압값에 대응되는 냉각수 누설 높이를 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 검출부(300)는, 냉각수 누설 높이에 따른 복수의 검출 전류값을 미리 저장할 수 있다. 이때, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)로부터 측정된 전류값이 복수의 검출 전류값 중 하나의 전류값에 해당하는 경우, 상기 하나의 전류값에 대응되는 냉각수 누설 높이를 판단할 수 있다.
예를 들어, 검출부(300)는, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
바람직하게는, 검출부(300)는, 적어도 하나의 메모리부를 구비할 수 있다. 즉, 검출부(300)에는 적어도 하나의 메모리부가 내장될 수 있다. 메모리부에는 냉각수 누설 검출 장치에 의해 수행되는 다양한 동작과 관련된 프로그램과 데이터가 미리 저장될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 저항부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 저항부(100)는, 복수의 저항(110)을 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 검출 저항부(100)는, 서로 병렬 연결된 복수의 저항(110)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 검출 저항부(100)는, 서로 병렬 연결된 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)을 구비할 수 있다.
특히, 복수의 저항(110)은, 각 저항의 일단과 각 저항의 타단이 높이를 달리하되 각각의 저항이 배터리 팩(50)의 바닥면과 경사를 이루도록 구성될 수 있다. 즉, 복수의 저항(110) 각각은, 일단과 타단의 높이를 달리하며 배터리 팩(50)의 바닥면과 경사를 이루도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 단위 저항(R1)은, 제1 단위 저항(R1)의 길이 방향으로 일단이 검출 저항부(100)의 하단부를 향하고, 제1 단위 저항(R1)의 길이 방향으로 타단이 검출 저항부(100)의 상단부를 향하도록 구비될 수 있다. 또한, 제1 단위 저항(R1)은, 배터리 팩(50)의 바닥면과 경사를 이루도록 구비될 수 있다. 즉, 제1 단위 저항(R1)은, 검출 저항부(100)의 바닥면과 경사를 이루도록 구비될 수 있다.
또한, 복수의 저항(110)은, 서로 높이를 달리하되 배터리 팩(50)의 바닥면과 경사를 이루도록 구비될 수 있다. 즉, 복수의 저항(110) 각각은 검출 저항부(100)에 장착된 높이가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)은, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)이 서로 높이를 달리하여 순차적으로 h0~h1, h1~h2 및 h2~h3에 구비될 수 있다. 즉, 복수의 저항(110)은, 양 끝단을 제외한 부분이 동일한 높이에서 서로 중복되지 않도록, 검출 저항부(100)에 구비될 수 있다. 예컨대, 제1 단위 저항(R1)의 타단과 제2 단위 저항(R2)의 일단이 h1 높이에 위치하고, 제2 단위 저항(R2)의 타단과 제3 단위 저항(R3)의 일단이 h2 높이에 위치할 수 있다. 또한, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)은, 각각 배터리 팩(50)의 바닥면과 경사를 이루도록 구비될 수 있다. 즉, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)은, 검출 저항부(100)의 바닥면과 경사를 이루도록 구비될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 냉각수 누설 높이의 검출 오차를 줄일 수 있다. 보다 구체적으로, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 누설 높이 h1과 h2 사이에 존재하는 h1+x의 누설 높이를 검출할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 냉각수 누설 높이가 증감하는 경우, 누설 높이의 증감을 정확하게 검출할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 전압 분배 저항(R4)을 더 포함할 수 있다.
상기 전압 분배 저항(R4)은, 검출 저항부(100)와 직렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에 도시된 바와 같이, 전압 분배 저항(R4)은, 검출 저항부(100)와 전기적으로 직접 직렬 연결될 수 있다. 여기서, 전원 공급부(200)는, 전압 분배 저항(R4) 및 검출 저항부(100)에 소정의 전원을 공급할 수 있다.
또한, 검출부(300)는, 전압 분배 원칙에 따라 검출 저항부(100)의 양단에 인가되는 전압값을 측정할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 검출 저항부(100)의 저항값이 감소하는 경우, 전압 분배 저항(R4)에 인가되는 전압값이 증가되고, 검출 저항부(100)에 인가되는 전압값은 감소된다. 이때, 검출부(300)는, 검출 저항부(100)의 양단에 인가되는 전압값의 변화를 기초로 검출 저항부(100)의 저항값 변화를 검출할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 구현이 간편하고 저렴한 저항 회로를 이용하여, 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 검출할 수 있는 장점이 있다.
도 6 및 도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 검출 저항부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 검출 저항부는, 병렬 연결된 복수의 저항을 구비할 수 있다.
예를 들어, 도 6의 구성에 도시된 바와 같이, 검출 저항부(100)는, 서로 병렬 연결되는 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)을 구비할 수 있다. 그리고, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)은, 높이를 달리하되 배터리 팩(50)의 바닥면과 평행을 이루도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)은, 검출 저항부(100)의 바닥면과 평행을 이루도록 구비될 수 있다.
또한, 도 7의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 저항부(100)는, 서로 병렬 연결되는 복수의 저항(110)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 저항(110) 중 일부 저항은, 배터리 팩(50)의 바닥면과 평행을 이루도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 저항(110) 중 나머지 저항은, 배터리 팩(50)의 바닥면과 경사를 이루도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 구성에 도시된 바와 같이, 검출 저항부(100)에 2개의 저항이 구비되는 경우, 제4 단위 저항(R4)은, 배터리 팩(50)의 바닥면과 평행을 이루도록 구성되고, 나머지 1개의 저항은, 배터리 팩(50)의 바닥면과 경사를 이루도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 복수의 저항이 병렬 연결되어 안정적으로 장착될 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 저항값의 변화에 대응되는 냉각수 누설 높이를 단계별로 효과적으로 검출할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검출 저항부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 고정부를 더 포함할 수 있다.
상기 고정부는, 검출 저항부(100)를 배터리 팩(50) 또는 이차 전지(10)에 고정시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 고정부는, 배터리 팩(50) 내부에 장착된 검출 저항부(100)의 장착 위치를 고정시킬 수 있다.
바람직하게는, 고정부는, 제1 고정부(410)를 구비할 수 있다. 제1 고정부(410)는, 검출 저항부(100)의 양측에 장착될 수 있다. 즉, 제1 고정부(410)는, 검출 저항부(100)의 좌우에 장착될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 고정부(410)는, 검출 저항부(100)에 구비된 하나 이상의 저항을 사이에 두고 검출 저항부(100)의 양측에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 8의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 고정부(410)는, 검출 저항부(100)의 양측(도 8을 기준으로 좌우, x축 방향)에 장착될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 고정부(410)는, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)의 양측에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 8의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 고정부(410)는, 배터리 팩의 바닥면으로부터 높이 방향(도 8을 기준으로 상하 방향, y축 방향)으로 긴 막대 형상으로 구현될 수 있다.
또한, 제1 고정부(410)는, 복수의 홀(a)을 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 홀(a)은, 저항의 양단과 연결된 선로가 고정되도록 구성될 수 있다. 즉, 저항의 양단과 연결된 선로는 복수의 홀(a)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 8의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 고정부(410)는, 각 저항의 양측에 2개의 홀(a)을 구비할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 제1 고정부(410)는, 검출 저항부(100)에 구비된 복수의 저항이 배터리 팩의 바닥면으로부터 높이를 달리하여 장착될 수 있도록 소정의 간격을 두고 복수의 저항을 고정시킬 수 있다.
더욱 바람직하게는, 고정부는, 제2 고정부(420)를 구비할 수 있다. 제2 고정부(420)는, 내부에 하나의 저항이 구비될 수 있다. 즉, 저항은, 제2 고정부(420)에 의해 장착 위치가 고정될 수 있다. 이때, 제2 고정부(420)는, 냉각수가 유입될 수 있도록 유로를 구비할 수 있다.
또한, 제2 고정부(420)는, 배터리 팩(50)의 바닥면과 경사를 이룰 수 있다. 또한, 제2 고정부(420)는, 양단이 제1 고정부(410)의 홀(a)에 장착될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 제2 고정부(420)는, 검출 저항부(100)에 구비된 복수의 저항이 배터리 팩의 바닥면과 경사를 이루도록 복수의 저항을 안정적으로 고정시킬 수 있다.
바람직하게는, 제1 고정부(410) 및 제2 고정부(420)는, 측정 선로를 고정시킬 수 있다. 상기 측정 선로는, 서로 병렬 연결된 복수의 저항을 전기적으로 직접 연결할 수 있다. 또한, 측정 선로는, 복수의 저항(110)과 검출부(300) 및 전원 공급부(200)를 전기적으로 직접 연결하는 선로일 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 고정부는, 검출 저항부(100)가 진동 또는 충격에 의하여 흔들리지 않도록 하여 검출 저항부(100)에 구비된 복수의 저항(110)의 높이가 변경되지 않도록 검출 저항부(100)를 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 배터리 팩에 자체적으로 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 냉각수 누설 검출 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 다수의 이차 전지, 상기 냉각수 누설 검출 장치, 전장품(BMS, 릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 포함할 수 있다.
도 9 내지 도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 저항부에 의해 검출되는 냉각수의 누설 높이를 의 예시를 도시한 도면이다.
먼저, 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 배터리 팩 내부에 냉각수가 제1 높이(h1)만큼 누설되었음을 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 냉각수 누설 검출 장치는, 제1 단위 저항(R1)이 냉각수에 잠긴 상태를 검출하여 냉각수가 제1 높이(h1)만큼 누설되었음을 검출할 수 있다. 예를 들어, 냉각수 누설 검출 장치는, 제1 단위 저항(R1)이 냉각수에 잠긴 경우, 검출 저항부(100)의 저항값의 변화를 기초로 냉각수가 제1 높이(h1)만큼 누설되었음을 검출할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 배터리 팩 내부에 냉각수가 제2 높이(h2)만큼 누설되었음을 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 냉각수 누설 검출 장치는, 제1 단위 저항(R1) 및 제2 단위 저항(R2)이 냉각수에 잠긴 상태를 검출하여 냉각수가 제2 높이(h2)만큼 누설되었음을 검출할 수 있다. 예를 들어, 냉각수 누설 검출 장치는, 제1 단위 저항(R1) 및 제2 단위 저항(R2)이 냉각수에 잠긴 경우, 검출 저항부(100)의 저항값의 변화를 기초로 냉각수가 제2 높이(h2)만큼 누설되었음을 검출할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검출 장치는, 배터리 팩 내부에 냉각수가 제3 높이(h3)만큼 누설되었음을 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 냉각수 누설 검출 장치는, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)이 냉각수에 잠긴 상태를 검출하여 냉각수가 제3 높이(h3)만큼 누설되었음을 검출할 수 있다. 예를 들어, 냉각수 누설 검출 장치는, 제1 단위 저항(R1), 제2 단위 저항(R2) 및 제3 단위 저항(R3)이 냉각수에 잠긴 경우, 검출 저항부(100)의 저항값의 변화를 기초로 냉각수가 제3 높이(h3)만큼 누설되었음을 검출할 수 있다.
또한, 검출부(300)의 다양한 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 검출부(300)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
또한, 검출부(300)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 기록 매체는 컴퓨터가 읽을 수 있도록 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 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.
한편, 본 명세서에서 '검출부' 및 '메모리부' 등과 같이 '부'라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것은 아니라는 점은 당업자에게 자명하다.
(부호의 설명)
10: 이차 전지
50: 배터리 팩
100: 검출 저항부
110: 저항
200: 전원 공급부
300: 검출부
410: 제1 고정부
420: 제2 고정부
a: 홀

Claims (9)

  1. 배터리 주변을 흐르는 냉각수의 누설을 검출하는 장치에 있어서,
    배터리 팩 내부에 구비되고 저항을 구비하며 상기 배터리 팩의 하단부로부터 상기 배터리 팩의 상단부 방향으로 상기 저항이 높이를 달리하여 위치하고 상기 저항이 상기 냉각수에 접촉할 수 있도록 구성된 검출 저항부;
    상기 검출 저항부로 전원을 공급하도록 구성된 전원 공급부; 및
    상기 검출 저항부와 연결되어, 상기 검출 저항부로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 검출하도록 구성된 검출부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출 저항부는, 상기 저항의 일단과 상기 저항의 타단이 높이를 달리하되 상기 저항이 상기 배터리 팩의 바닥면과 경사를 이루도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출 저항부는, 서로 병렬 연결되는 복수의 저항을 구비하고, 상기 복수의 저항 중 2개 이상의 저항은, 서로 높이를 달리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 저항 중 2개 이상의 저항은, 서로 높이를 달리하되 상기 배터리 팩의 바닥면과 경사를 이루도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 검출 저항부는, 상기 배터리 팩 내부에 구비된 이차 전지의 하단부에 장착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 검출 저항부로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 상기 검출 저항부의 저항값이 변경되는 경우, 상기 배터리 팩 내부에 냉각수가 누설 되었다고 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 검출 저항부의 저항값의 변화에 따른 냉각수의 높이를 검출할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 저항값에 대응하는 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 미리 저장하며, 상기 검출 저항부로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 상기 저항값을 연산하고, 상기 저항값을 기초로 냉각수 누설 여부 및 냉각수 누설 높이를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검출 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 냉각수 누설 검출 장치를 포함하는 배터리 팩.
PCT/KR2019/002078 2018-03-21 2019-02-20 냉각수 누설 검출 장치 WO2019182253A1 (ko)

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CN201990000271.3U CN211576483U (zh) 2018-03-21 2019-02-20 用于检测冷却剂泄漏的装置和电池组
US16/635,288 US11860062B2 (en) 2018-03-21 2019-02-20 Apparatus for detecting coolant leakage

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KR10-2018-0032652 2018-03-21
KR1020180032652A KR102381655B1 (ko) 2018-03-21 2018-03-21 냉각수 누설 검출 장치

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