WO2024058395A1 - 배터리 셀에 대한 이상 온도 감지 시스템 - Google Patents

배터리 셀에 대한 이상 온도 감지 시스템 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an abnormal temperature detection system for battery cells, and more specifically, to an abnormal temperature detection system that can further reduce temperature information processing for all battery cells and improve stability.
  • Batteries for electric vehicles are generally formed in a structure in which a plurality of battery cells are arranged. In order to prevent battery fires and ensure the safety of electric vehicles, it is necessary to monitor the temperature of a plurality of battery cells and detect when abnormal temperatures occur.
  • a light guide plate and a light receiving sensor are provided on one side of the battery cell to receive electromagnetic waves emitted from the battery cell and measure temperature based on this.
  • this type of temperature measuring device is composed of a plurality of light guide plates so as not to overlap with hot parts such as connectors provided in battery cells.
  • a typical multi-light guide plate structure combines an independent image sensor for each light guide plate, which increases the throughput of temperature information for all battery cells and increases the possibility of errors occurring in temperature measurement results.
  • Korean Patent Publication No. 10-2021-0052009 discloses a diagnostic device and diagnostic method for a battery temperature sensor. Specifically, an apparatus and method for diagnosing a failure of each of a plurality of battery temperature sensors arranged in a plurality of zones in a battery pack are disclosed.
  • Korean Patent Publication No. 10-2022-0073561 discloses a temperature sensor array and a battery temperature measuring device including the same. Specifically, a temperature sensor array that individually measures the temperature of two or more different points and a battery temperature measuring device including the same are disclosed.
  • this type of battery temperature measuring device measures the temperature of each point individually. That is, multiple sensors are required. Therefore, there is an instability problem due to an increase in overall temperature information processing. Furthermore, a solution to this problem is not specifically disclosed.
  • One object of the present invention is to provide an abnormal temperature detection system for battery cells, which can further improve the stability of overall battery cell operation.
  • Another object of the present invention is to provide an abnormal temperature detection system for a battery cell that can be more easily applied to a plurality of light guide plates formed in various arrangements.
  • Another object of the present invention is to provide an abnormal temperature detection system for battery cells, which can further reduce manufacturing costs and processes.
  • an abnormal temperature detection system overlaps at least a partial area of one side of a battery cell in one direction, electromagnetic waves radiated from the battery cell are incident, and the electromagnetic waves are incident.
  • a plurality of light guide plates that change the path of; an image sensor that overlaps at least a portion of each of the plurality of light guide plates in one direction, detects the electromagnetic waves reflected from the light guide plates, and outputs temperature spectrum information of one side of the battery cell based on this; and a calculation unit that determines that an abnormal temperature has been detected in the battery cell when the temperature of one side of the battery cell is outside a preset temperature range.
  • the electromagnetic wave may be infrared.
  • the plurality of light guide plates may be arranged side by side in another direction crossing the one direction.
  • a lead-out portion whose one end overlaps the image sensor in one direction may be formed on one side of at least one of the plurality of light guide plates.
  • a coating layer made of a material that shields electromagnetic waves may be formed on the outer peripheral surface of the lead-out portion.
  • the plurality of light guide plates may be arranged in a matrix structure with a plurality of rows arranged side by side in the different directions.
  • the plurality of light guide plates may be arranged side by side in one direction.
  • the plurality of light guide plates may be arranged so as not to overlap each other in one direction with a connector provided on the battery cell.
  • the calculation unit may estimate the location of the abnormal temperature based on the temperature spectrum information.
  • the present invention overlaps in one direction with at least a partial area of one side of a battery cell, electromagnetic waves radiated from the battery cell are incident, and the path of the electromagnetic wave is changed.
  • a plurality of light guide plates Overlapping at least a partial area of each of the plurality of light guide plates in another direction crossing the one direction, detecting the electromagnetic wave reflected from the light guide plate, and outputting temperature spectrum information of one side of the battery cell based on this.
  • image sensor and a calculation unit that determines that an abnormal temperature has been detected in the battery cell when the temperature of one side of the battery cell is outside a preset temperature range, wherein the plurality of light guide plates are arranged side by side in the one direction.
  • the electromagnetic wave may be infrared.
  • two adjacent light guide plates among the plurality of light guide plates may be spaced apart from each other with a filler disposed between them.
  • the plurality of light guide plates may overlap the plurality of battery cells in one direction, and one of the plurality of battery cells may be disposed between two adjacent light guide plates.
  • the plurality of light guide plates may be arranged so as not to overlap each other in one direction with a connector provided on the battery cell.
  • the calculation unit may estimate the location of the abnormal temperature based on the temperature spectrum information.
  • the abnormal temperature detection system includes a plurality of light guide plates, an image sensor, and a calculation unit.
  • Each of the plurality of light guide plates overlaps at least a portion of the battery cell in one direction.
  • the image sensor detects electromagnetic waves reflected from the light guide plate and outputs temperature spectrum information of the battery cell based on this. At this time, the image sensor overlaps with the plurality of light guide plates, each in one direction.
  • the calculation unit determines whether an abnormal temperature of the battery cell has occurred based on the output results.
  • one image sensor can receive electromagnetic waves reflected from a plurality of light guide plates. Accordingly, the amount of temperature information processed for a plurality of light guide plates can be further reduced, and the possibility of errors occurring in measurement results can also be reduced. As a result, the stability of overall battery cell operation can be further improved.
  • the image sensor may be placed in all directions: up and down, left and right, front and back, with respect to the plurality of light guide plates depending on the situation.
  • the image sensor can more easily receive electromagnetic waves reflected from a plurality of light guide plates formed in various arrangements. Therefore, the applicability and usability of the abnormal temperature detection system can be further improved.
  • an image sensor can detect abnormal temperatures for battery cells even with an area smaller than the entire light guide plate area, and only one image sensor can detect electromagnetic waves reflected from multiple light guide plates.
  • the number of image sensors can be reduced, and the overall structure can be simplified. Furthermore, manufacturing costs and processes can be further reduced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an abnormal temperature detection system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a temperature measuring unit provided in the abnormal temperature detection system of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the temperature measuring unit of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view showing the path of electromagnetic waves incident on the temperature measuring unit of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an image sensor provided in the abnormal temperature detection system of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a front cross-sectional view showing the image sensor of FIG. 5.
  • FIGS. 7 and 8 are conceptual diagrams illustrating an image sensor according to an embodiment different from that of FIG. 5 .
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the temperature distribution of the light guide plate combined with the image sensor of FIG. 5 and the temperature spectrum output from the image sensor.
  • FIGS 10 and 11 are conceptual diagrams showing an image sensor provided in an abnormal temperature detection system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing the temperature distribution of the light guide plate combined with the image sensor of FIG. 10 and the temperature spectrum output from the image sensor.
  • the abnormal temperature detection system 1 is combined with the battery cell 2 and determines whether an abnormal temperature occurs in the battery cell 2.
  • the abnormal temperature detection system 1 may be combined with a battery cell 2 for an electric vehicle. In another embodiment, the abnormal temperature detection system 1 may be combined with a lithium ion battery that can charge and discharge electrical energy.
  • the abnormal temperature detection system 1 includes a temperature measurement unit 11, an image sensor 12, and a calculation unit 14.
  • the temperature measuring unit 11 overlaps at least a partial area of one side of the battery cell 2 in one direction and measures the temperature of the battery cell 2.
  • the temperature measuring unit 11 may be arranged to overlap the top surface of the battery cell 2 in the vertical direction.
  • the temperature measuring unit 11 receives electromagnetic waves (W) having a unique wavelength according to the heat energy emitted from at least one battery cell 2, and measures the temperature based on this.
  • the electromagnetic wave (W) received by the temperature measuring unit 11 may be infrared.
  • the temperature measuring unit 11 guides the path of the electromagnetic waves (W) using the light guide plate 114. However, part of the electromagnetic wave W incident on the light guide plate 114 is guided to a pre-designed path, and the remaining part deviates from the pre-designed path and is reflected in another direction.
  • the image sensor 12 detects electromagnetic waves (W) reflected from the plurality of light guide plates 114 and outputs temperature spectrum information on one side of the battery cell 2 based on this.
  • the image sensor 12 overlaps at least a partial area of each of the plurality of light guide plates 114 in one direction. Accordingly, the electromagnetic waves (W) reflected from the plurality of light guide plates 114 can be received by one image sensor 12.
  • the amount of temperature information processed for the plurality of light guide plates 114 can be further reduced, and the possibility of errors occurring in the measurement results can also be reduced. As a result, the stability of overall battery cell 2 operation can be further improved.
  • the image sensor 12 may be disposed in all directions including up, down, left and right, and forward and backward with respect to the plurality of light guide plates 114 . Accordingly, the image sensor 12 can more easily receive the electromagnetic waves W reflected from the plurality of light guide plates 114 formed in various arrangements. Accordingly, the applicability and usability of the abnormal temperature detection system 1 can be further improved.
  • the image sensor 12 can detect an abnormal temperature of the battery cell 2 even in an area smaller than the area of the light guide plate 114. Accordingly, the overall structure of the abnormal temperature detection system 1 can be simplified. Furthermore, manufacturing costs and processes can be further reduced.
  • the temperature spectrum information output from the image sensor 12 is transmitted to the calculation unit 14.
  • the calculation unit 14 determines that an abnormal temperature has been detected in the battery cell 2.
  • the calculation unit 14 may determine that an abnormal temperature has been detected in the battery cell 2 when the temperature of one side of the battery cell 2 is 65°C or higher.
  • the calculation unit 14 can estimate the location where the abnormal temperature occurred based on temperature spectrum information. For example, when an abnormal temperature is detected, the calculation unit 14 may estimate the location of the light guide plate 114 where the abnormal temperature is detected among the plurality of light guide plates 114.
  • the temperature measuring unit 11 overlaps at least a partial area of one side of the battery cell 2 in one direction. Accordingly, electromagnetic waves (W) radiated from the battery cell 2 may be incident on the temperature measuring unit 11.
  • the battery cell 2 may include an amplifying light source 21 for amplifying electromagnetic waves (W) having a unique wavelength according to temperature generated by radiation and making them incident on the light guide plate 114.
  • the amplifying light source 21 may emit infrared light having a wavelength in the infrared region.
  • the battery cell 2 may include a layer 22 formed by applying a Zion pigment to one side facing the temperature measuring unit 11.
  • Zion pigment may be a pigment that changes color depending on temperature.
  • the layer 22 may be formed by applying a Zion pigment that changes color to a predetermined color when the battery cell 2 exceeds a preset reference temperature.
  • the temperature measuring unit 11 includes a protective film 111, a prism sheet 112, a diffusion sheet 113, a light guide plate 114, an optical pattern unit 115, a reflective member 116, and a light receiving unit. It includes a sensor 117 and a light receiving cover 118.
  • the protective film 111 may serve to protect a light collecting part such as the light guide plate 114. Additionally, the protective film 111 may serve to prevent damage caused by contact between the battery cell 2 and the temperature measuring unit 11.
  • the protective film 111 may be formed of acrylic transparent resin.
  • the protective film 111 is not limited to the above materials and may be formed of various materials capable of protecting the light collecting part.
  • the prism sheet 112 is a sheet that increases light efficiency and can change front light incident from the battery cell 2 into side light.
  • the diffusion sheet 113 may re-scatter the light incident on the light guide plate 114 so that the light may be incident evenly.
  • the light guide plate 114 may change the path of the incident electromagnetic wave (W) to the other side to emit light.
  • the light guide plate 114 may change the path of the electromagnetic wave (W) incident from the battery cell 2 in an approximately vertical direction.
  • the electromagnetic wave (W) incident on the light guide plate 114 may be infrared.
  • each of the plurality of light guide plates 114 overlaps at least a partial area of one side of the battery cell 2 in one direction.
  • the light guide plate 114 is arranged so as not to overlap the connector provided in the battery cell 2 in one direction. A detailed description of this will be provided later.
  • the light guide plate 114 may be formed of a light-transmissive material with a constant refractive index.
  • the light guide plate 114 may be combined with a Fresnel lens 114a.
  • the Fresnel lens 114a is one of the condensing lenses and serves to collect light like a convex lens.
  • the Fresnel lens 114a can focus the electromagnetic waves (W) radiated from the battery cell 2 to one location. That is, the electromagnetic waves (W) concentrated on the light guide plate 114 are allowed to enter.
  • the Fresnel lens 114a may be formed to have a length and width larger than the light guide plate 114. In the above embodiment, even when the light guide plate 114 is formed with an area smaller than the upper surface of the battery cell 2, the Fresnel lens 114a covers the upper surface of the battery cell 2 to prevent radiation from the battery cell 2. By concentrating the electromagnetic waves (W), the concentrated electromagnetic waves (W) can be incident on the light guide plate 114.
  • a reflective member 116 is coupled to one side of the light guide plate 114.
  • the reflection member 116 reflects the electromagnetic waves (W) incident on the light guide plate 114, thereby preventing the electromagnetic waves (W) incident on the light guide plate 114 from deviating from a pre-designed path and being lost.
  • the reflective member 116 may be in the form of a film, but is not limited thereto.
  • the reflective member 116 may include an optical pattern portion 115.
  • the optical pattern portion 115 may diffuse or reflect the electromagnetic wave (W) incident from the battery cell 2 so that the light is not concentrated.
  • a pattern that performs light reflection, light diffusion, light scattering, or light blocking may be formed in the optical pattern portion 115.
  • the light receiving sensor 117 receives the concentrated electromagnetic waves (W).
  • the light guide plate 114 guides the electromagnetic wave (W) incident on the light guide plate 114 toward the light receiving sensor 117.
  • the light receiving sensor 117 is disposed adjacent to the side of the light guide plate 114.
  • the light receiving sensor 117 may be an infrared sensor.
  • An infrared sensor may refer to a sensor that detects physical quantities such as temperature using infrared rays and converts them into electrical quantities capable of signal processing.
  • the side of the light receiving sensor 117 may be supported by the light receiving sensor support portion 117a.
  • a plurality of light receiving sensors 117 may be provided.
  • a plurality of light receiving sensors 117 may be disposed adjacent to one side of the light guide plate 114 at predetermined intervals. This is to sufficiently receive the electromagnetic waves (W) when the electromagnetic waves (W) radiated from the plurality of battery cells (2) are redirected to one side of the light guide plate (114) and are concentrated.
  • the light-receiving sensor 117 is arranged to be surrounded by the light-receiving cover 118.
  • the light receiving cover 118 is located radially outside the light receiving sensor 117 to prevent wavelengths other than the electromagnetic wave (W) passing through the light guide plate 114 from being incident on the light receiving sensor 117.
  • the light-receiving cover 118 is formed as a dome structure surrounding the light-receiving sensor 117.
  • the light receiving cover 118 is not limited to the structure shown, and may be formed in various structures capable of shielding electromagnetic waves (W) incident through a path other than the path via the light guide plate 114.
  • the light receiving cover 118 may be formed of a material that shields electromagnetic waves (W).
  • FIG. 4 shows the path of the electromagnetic wave (W) radiated from the battery cell 2 and incident on the temperature measuring unit 11.
  • a significant portion of the electromagnetic wave (W) incident on the light guide plate 114 is guided laterally and proceeds toward the light receiving sensor 117 (see solid arrow).
  • a portion of the electromagnetic wave W incident on the light guide plate 114 is reflected by the optical pattern portion 115 or the reflective member 116 and then proceeds toward the incident surface (see dotted arrow). That is, a portion of the electromagnetic wave (W) is not guided to the light receiving sensor 117 and travels in another direction and is lost.
  • the image sensor 12 overlaps the light guide plate 114 in one direction, and can receive the lost electromagnetic waves (W) and output temperature spectrum information based on this.
  • the plurality of light guide plates 114 each overlap at least a portion of one surface of the battery cell 2 in the vertical direction.
  • the two adjacent light guide plates 114 are arranged to be spaced apart from each other at a certain distance.
  • the plurality of light guide plates 114 are arranged in a matrix structure with a plurality of rows arranged side by side in the left-right or front-back direction.
  • the arrangement structure of the plurality of light guide plates 114 is not limited to the structure shown and may be formed in various structures.
  • the plurality of light guide plates 114 are arranged so as not to overlap the high temperature portion H in the vertical direction.
  • the high temperature section (H) is provided with cable connections (not shown) and connectors (not shown) of the battery cell 2 and always maintains a high temperature state, so it is preferable to exclude it from temperature monitoring.
  • a plurality of light guide plates 114 are provided, and two adjacent light guide plates 114 are spaced apart from each other at a predetermined distance so that each light guide plate 114 does not overlap with the high temperature portion H.
  • a lead-out portion 119 is formed on one side of the light guide plate 114.
  • the lead-out portion 119 is formed on one side of at least one of the plurality of light guide plates 114 and extends toward the image sensor 12. Additionally, one end of the draw-out portion 119 overlaps the image sensor 12 in one direction.
  • a coating layer of a material that shields electromagnetic waves (W) may be formed on the outer peripheral surface of the lead-out portion 119.
  • the plurality of light guide plates 114 are arranged side by side in the vertical direction. At this time, at least a portion of the light guide plate 114 overlaps the image sensor 12 in the vertical direction. That is, the image sensor 12 can receive electromagnetic waves (W) reflected from each of the plurality of light guide plates 114 in the vertical direction. The subsequent process is omitted as described above.
  • Figures 9(a) and 9(b) respectively show the temperature distribution of the light guide plate 114 and the temperature spectrum information output from the image sensor 12 when an abnormal temperature occurs in the battery cell 2.
  • the image sensor 12 overlaps the plurality of light guide plates 114 and the battery cell 2 in one direction.
  • the image sensor 12 When an electromagnetic wave (W) corresponding to an abnormal temperature is incident on one of the plurality of light guide plates 114, the light guide plate 114 on the upper left in the illustrated embodiment (see FIG. 9(a)), The image sensor 12 outputs a temperature spectrum indicating an abnormal temperature in an area where the light guide plate 114 and the image sensor 12 overlap (see FIG. 9(b)).
  • W electromagnetic wave
  • the manager can detect the occurrence of an abnormal temperature in the battery cell 2 through the output temperature spectrum and estimate the location of the occurrence.
  • abnormal temperature detection system 1 according to an embodiment of the present invention has been described.
  • an abnormal temperature detection system 1 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
  • the abnormal temperature detection system 1 according to this embodiment is similar in structure and function when compared to the abnormal temperature detection system 1 according to the above-described embodiment.
  • the abnormal temperature detection system 1 according to the present embodiment is as described above in that the image sensor 12 overlaps the light guide plate 114 in a direction different from the arrangement direction of the battery cell 2 and the light guide plate 114.
  • description overlapping with the abnormal temperature detection system 1 according to the above-described embodiment will be omitted, and the abnormal temperature detection system 1 according to the present embodiment will be described focusing on differences.
  • the abnormal temperature detection system 1 includes a temperature measurement unit 11, an image sensor 12, a filler 13, and a calculation unit 14.
  • the temperature measurement unit 11 and the calculation unit 14 according to the present embodiment have the same structure and function as the temperature measurement unit 11 and the calculation unit 14 according to the above-described embodiment, respectively. Accordingly, description thereof is omitted.
  • the image sensor 12 overlaps the light guide plate 114 in a direction different from the arrangement direction of the battery cell 2 and the light guide plate 114.
  • the battery cell 2 and the light guide plate 114 are arranged side by side in the vertical direction, while the image sensor 12 is arranged to overlap the light guide plate 114 in the left and right directions.
  • the image sensor 12 is the same as the image sensor 12 according to the above-described embodiment in that each of the plurality of light guide plates 114 overlaps in one direction.
  • a plurality of light guide plates 114 according to this embodiment are provided, and are arranged in a direction parallel to the arrangement direction of the battery cells 2. That is, the plurality of light guide plates 114 overlap in a direction parallel to the arrangement direction of the battery cells 2. At this time, one of the plurality of battery cells 2 is disposed between the two adjacent light guide plates 114 .
  • a filler 13 may be disposed between two adjacent light guide plates 114 (see FIG. 11).
  • the filler 13 allows the two adjacent light guide plates 114 to be spaced apart from each other. This is to improve resolution since the light guide plate 114, which is generally formed with a thin thickness, is likely to be output with low pixels when stacked in multiple layers. In other words, if an abnormal temperature is detected, the location of the abnormal temperature can be more easily identified.
  • a lead-out portion 119 is formed on one side of each light guide plate 114 facing the image sensor 12.
  • the filler 13 is disposed between two adjacent lead-out portions 119.
  • the filler 13 may be formed of an acrylic material.
  • Figures 12(a) and 12(b) respectively show the temperature distribution of the light guide plate 114 and the temperature spectrum information output from the image sensor 12 when an abnormal temperature occurs in the battery cell 2.
  • the image sensor 12 overlaps the plurality of light guide plates 114 in a direction different from the arrangement direction of the light guide plates 114.
  • the image sensor 12 When an electromagnetic wave (W) corresponding to an abnormal temperature is incident on one of the plurality of light guide plates 114, the second light guide plate 114 from the top in the illustrated embodiment (see FIG. 12(a)) , the image sensor 12 outputs a temperature spectrum indicating an abnormal temperature in an area overlapping the corresponding light guide plate 114 and the image sensor 12 (see FIG. 12(b)).
  • W electromagnetic wave
  • the manager can detect the occurrence of an abnormal temperature in the battery cell 2 through the output temperature spectrum and estimate the location of the occurrence.
  • Drawout unit 12 Image sensor

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Abstract

본 발명은, 전체 배터리 셀에 대한 온도 정보 처리량이 보다 감축되고 안정성이 보다 향상될 수 있는 이상 온도 감지 시스템에 있어서, 배터리 셀의 일 면의 적어도 일부 영역과 일 방향으로 중첩되고, 상기 배터리 셀로부터 복사되는 전자기파가 입사되며, 상기 전자기파의 경로를 변경하는 복수 개의 도광판, 상기 복수 개의 도광판 각각에 대하여 적어도 일부 영역과 상기 일 방향으로 중첩되고, 상기 도광판에서 반사되는 상기 전자기파를 감지하며, 이를 토대로 상기 배터리 셀의 일 면의 온도 스펙트럼 정보를 출력하는 이미지 센서 및 상기 배터리 셀의 일 면의 온도가 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 배터리 셀에 이상 온도가 검출된 것으로 판단하는 연산부를 포함하는, 이상 온도 감지 시스템을 개시한다.

Description

배터리 셀에 대한 이상 온도 감지 시스템
본 발명은 배터리 셀에 대한 이상 온도 감지 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 전체 배터리 셀에 대한 온도 정보 처리량이 보다 감축되고 안정성이 보다 향상될 수 있는 이상 온도 감지 시스템에 관한 것이다.
전기 자동차용 배터리는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀이 배치된 구조로 형성된다. 배터리의 화재 예방 및 전기 자동차의 안정성을 담보하기 위하여는 복수 개의 배터리 셀의 온도를 모니터링하고, 이상 온도 발생 시 이를 감지할 필요성이 있다.
이를 위하여, 배터리 셀의 일 측에 도광판 및 수광 센서가 구비되어 배터리 셀에서 방사된 전자기파를 수광하고 이를 토대로 온도를 측정할 수 있다. 다만, 이러한 유형의 온도 측정 장치는 배터리 셀에 구비되는 커넥터 등의 고열부와 중첩되지 않도록 복수 개의 도광판으로 구성된다.
일반적인 다중 도광판 구조는 각 도광판마다 독립적인 이미지 센서가 결합되는 바, 전체 배터리 셀에 대한 온도 정보 처리량이 증가되고, 온도 측정 결과에 오차가 발생될 가능성이 높다.
따라서, 전체 배터리 셀에 대한 온도 정보 처리량이 보다 감축되고, 안정성이 보다 향상될 수 있는 온도 감지 시스템의 개발이 고려될 수 있다.
한국공개특허공보 제10-2021-0052009호는 배터리 온도 센서를 위한 진단 장치 및 진단 방법을 개시한다. 구체적으로, 배터리 팩 내의 복수의 구역에 나뉘어 배치된 복수의 배터리 온도 센서 각각의 고장을 진단하는 장치 및 방법을 개시한다.
그런데, 이러한 유형의 배터리 온도 센서는, 복수 개 구비됨을 전제로 한다. 따라서, 전체 배터리에 대한 온도 정보 처리량이 증가되고, 처리 결과에 대한 오차 발생 가능성이 높다.
한국공개특허공보 제10-2022-0073561호는 온도 센서 어레이 및 이를 포함하는 배터리 온도 측정 장치를 개시한다. 구체적으로, 서로 다른 둘 이상의 지점의 온도를 개별적으로 측정하는 온도 센서 어레이 및 이를 포함하는 배터리 온도 측정 장치를 개시한다.
그런데, 이러한 유형의 배터리 온도 측정 장치는, 각 지점의 온도를 개별적으로 측정한다. 즉, 복수 개의 센서가 요구된다. 따라서, 전체 온도 정보 처리량 증가에 따른 불안정성 문제가 존재한다. 더 나아가, 이에 대한 해결 방법에 대하여 구체적으로 개시하지 않는다.
한국공개특허공보 제10-2021-0052009호 (2021.05.10.)
한국공개특허공보 제10-2022-0073561호 (2022.06.03.)
본 발명의 일 목적은, 전체 배터리 셀 운영의 안정성이 보다 향상될 수 있는, 배터리 셀에 대한 이상 온도 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 다양한 배열로 형성되는 복수 개의 도광판에 대하여 보다 용이하게 적용될 수 있는, 배터리 셀에 대한 이상 온도 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 제조 비용 및 과정이 보다 감축될 수 있는, 배터리 셀에 대한 이상 온도 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템은, 배터리 셀의 일 면의 적어도 일부 영역과 일 방향으로 중첩되고, 상기 배터리 셀로부터 복사되는 전자기파가 입사되며, 상기 전자기파의 경로를 변경하는 복수 개의 도광판; 상기 복수 개의 도광판 각각에 대하여 적어도 일부 영역과 상기 일 방향으로 중첩되고, 상기 도광판에서 반사되는 상기 전자기파를 감지하며, 이를 토대로 상기 배터리 셀의 일 면의 온도 스펙트럼 정보를 출력하는 이미지 센서; 및 상기 배터리 셀의 일 면의 온도가 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 배터리 셀에 이상 온도가 검출된 것으로 판단하는 연산부를 포함한다.
또한, 상기 전자기파는 적외선일 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 도광판은, 상기 일 방향과 교차되는 다른 방향으로 나란하게 배열될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 도광판 중 적어도 어느 하나의 일 측에는, 일 단이 상기 이미지 센서와 상기 일 방향으로 중첩되는 인출부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 인출부의 외주면은, 전자기파를 차폐하는 소재의 코팅층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 도광판은, 복수 개의 행이 상기 다른 방향으로 나란하게 배열되며 행렬(matrix) 구조로 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 도광판은, 상기 일 방향으로 나란하게 배열될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 도광판은, 각각 상기 배터리 셀에 구비되는 커넥터와 상기 일 방향으로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 배터리 셀에 이상 온도가 검출되는 경우, 상기 온도 스펙트럼 정보를 토대로 이상 온도 발생 위치를 추정할 수 있다.
또한, 본 발명은, 이상 온도 감지 시스템의 다른 일 실시 예로서, 배터리 셀의 일 면의 적어도 일부 영역과 일 방향으로 중첩되고, 상기 배터리 셀로부터 복사되는 전자기파가 입사되며, 상기 전자기파의 경로를 변경하는 복수 개의 도광판; 상기 복수 개의 도광판에 대하여 각각의 적어도 일부 영역과 상기 일 방향과 교차되는 다른 방향으로 중첩되고, 상기 도광판에서 반사되는 상기 전자기파를 감지하며, 이를 토대로 상기 배터리 셀의 일 면의 온도 스펙트럼 정보를 출력하는 이미지 센서; 및 상기 배터리 셀의 일 면의 온도가 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 배터리 셀에 이상 온도가 검출된 것으로 판단하는 연산부를 포함하고, 상기 복수 개의 도광판은, 상기 일 방향으로 나란하게 배열되는, 이상 온도 감지 시스템을 제공한다.
또한, 상기 전자기파는 적외선일 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 도광판 중 서로 이웃하는 두 개의 도광판은, 그 사이에 충진재가 배치되어 서로 이격될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 도광판은, 복수 개의 상기 배터리 셀과 상기 일 방향으로 중첩되고, 서로 이웃하는 두 개의 상기 도광판 사이에 상기 복수 개의 배터리 셀 중 어느 하나가 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 도광판은, 각각 상기 배터리 셀에 구비되는 커넥터와 상기 일 방향으로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 배터리 셀에 이상 온도가 검출되는 경우, 상기 온도 스펙트럼 정보를 토대로 이상 온도 발생 위치를 추정할 수 있다.
본 발명의 다양한 효과 중, 상술한 해결 수단을 통해 얻을 수 있는 효과는 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템은, 복수 개의 도광판, 이미지 센서 및 연산부를 포함한다. 복수 개의 도광판은 각각 배터리 셀의 적어도 일부와 일 방향으로 중첩된다. 이미지 센서는 도광판에서 반사되는 전자기파를 감지하고, 이를 토대로 배터리 셀의 온도 스펙트럼 정보를 출력한다. 이때, 이미지 센서는 복수 개의 도광판과 각각 어느 한 방향으로 중첩된다. 연산부는 출력 결과를 토대로 배터리 셀의 이상 온도 발생 여부를 판단한다.
따라서, 하나의 이미지 센서로 복수 개의 도광판에서 반사되는 전자기파를 수신할 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 도광판에 대한 온도 정보 처리량이 보다 감소될 수 있고, 측정 결과에 대한 오차 발생 가능성 또한 감소될 수 있다. 결과적으로, 전체 배터리 셀 운영의 안정성이 보다 향상될 수 있다.
또한, 이미지 센서는 상황에 따라 복수 개의 도광판에 대하여 상하, 좌우, 전후 모든 방향에 배치될 수 있다.
따라서, 이미지 센서는 다양한 배열로 형성되는 복수 개의 도광판에서 반사되는 전자기파를 보다 용이하게 수신할 수 있다. 따라서, 이상 온도 감지 시스템의 적용성 및 활용성이 보다 향상될 수 있다.
또한, 이미지 센서는 전체 도광판의 면적보다 작은 면적으로도 배터리 셀에 대한 이상 온도를 감지할 수 있고, 한 개만으로도 복수 개의 도광판에서 반사된 전자기파를 감지할 수 있다.
따라서, 이미지 센서의 수량이 보다 감소되고, 전체적인 구조가 보다 단순화될 수 있다. 더 나아가, 제조 비용 및 과정이 보다 감축될 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 이상 온도 감지 시스템에 구비되는 온도 측정부를 도시하는 측단면도이다.
도 3은 도 2의 온도 측정부를 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 온도 측정부로 입사되는 전자기파의 경로를 도시하는 측단면도이다.
도 5는 도 1의 이상 온도 감지 시스템에 구비되는 이미지 센서를 도시하는 개념도이다.
도 6은 도 5의 이미지 센서를 도시하는 정단면도이다.
도 7 내지 도 8은 도 5와 다른 실시 예에 따른 이미지 센서를 도시하는 개념도이다.
도 9는 도 5의 이미지 센서와 결합되는 도광판의 온도 분포 및 이미지 센서에서 출력되는 온도 스펙트럼을 도시하는 개념도이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템에 구비되는 이미지 센서를 도시하는 개념도이다.
도 12는 도 10의 이미지 센서와 결합되는 도광판의 온도 분포 및 이미지 센서에서 출력되는 온도 스펙트럼을 도시하는 개념도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)을 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시 예라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르기 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하에서는, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)은, 배터리 셀(2)과 결합되어 배터리 셀(2)에 대하여 이상 온도 발생 여부를 판단한다.
일 실시 예에서, 이상 온도 감지 시스템(1)은 전기 자동차용 배터리 셀(2)과 결합될 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 이상 온도 감지 시스템(1)은 전기 에너지를 충전, 방전해 사용할 수 있는 리튬 이온 배터리와 결합될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 이상 온도 감지 시스템(1)은 온도 측정부(11), 이미지 센서(12) 및 연산부(14)를 포함한다.
온도 측정부(11)는 배터리 셀(2)의 일 면의 적어도 일부 영역과 일 방향으로 중첩되어, 배터리 셀(2)의 온도를 측정한다. 일 실시 예에서, 온도 측정부(11)는 배터리 셀(2)의 상면과 상하 방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
온도 측정부(11)는 적어도 하나의 배터리 셀(2)로부터 방출되는 열에너지에 따른 고유의 파장을 갖는 전자기파(W)를 수광하고, 이를 기초로 온도를 측정한다. 일 실시 예에서, 온도 측정부(11)가 수광하는 전자기파(W)는 적외선일 수 있다.
온도 측정부(11)는 전자기파(W)를 수광하는 과정에서, 도광판(114)을 이용하여 전자기파(W)의 경로를 가이드한다. 다만, 도광판(114)으로 입사된 전자기파(W)는 그 일부가 기 설계된 경로로 가이드되고, 나머지 일부는 기 설계된 경로를 이탈해 다른 방향으로 반사된다.
이미지 센서(12)는 복수 개의 도광판(114)에서 반사된 전자기파(W)를 감지하고, 이를 토대로 배터리 셀(2)의 일 면의 온도 스펙트럼 정보를 출력한다.
이미지 센서(12)는 복수 개의 도광판(114)에 대하여 각각의 적어도 일부 영역과 어느 한 방향으로 중첩된다. 따라서, 하나의 이미지 센서(12)로 복수 개의 도광판(114)에서 반사되는 전자기파(W)를 수신할 수 있다.
이에 따라, 복수 개의 도광판(114)에 대한 온도 정보 처리량이 보다 감소될 수 있고, 측정 결과에 대한 오차 발생 가능성 또한 감소될 수 있다. 결과적으로, 전체 배터리 셀(2) 운영의 안정성이 보다 향상될 수 있다.
이미지 센서(12)는 복수 개의 도광판(114)에 대하여 상하좌우 및 전후 모든 방향에 배치될 수 있다. 따라서, 이미지 센서(12)는 다양한 배열로 형성되는 복수 개의 도광판(114)에서 반사되는 전자기파(W)를 보다 용이하게 수신할 수 있다. 따라서, 이상 온도 감지 시스템(1)의 적용성 및 활용성이 보다 향상될 수 있다.
또한, 이미지 센서(12)는 도광판(114)의 면적보다 작은 면적으로도 배터리 셀(2)에 대한 이상 온도를 감지할 수 있다. 따라서, 이상 온도 감지 시스템(1)의 전체적인 구조가 보다 단순화될 수 있다. 더 나아가, 제조 비용 및 과정이 보다 감축될 수 있다.
이미지 센서(12)에서 출력된 온도 스펙트럼 정보는 연산부(14)로 전달된다.
연산부(14)는 배터리 셀(2)의 일 면의 온도가 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 배터리 셀(2)에 이상 온도가 검출된 것으로 판단한다.
일 실시 예에서, 연산부(14)는 배터리 셀(2)의 일 면의 온도가 65℃ 이상인 경우, 배터리 셀(2)에 이상 온도가 검출된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 이상 온도가 검출된 경우, 연산부(14)는 온도 스펙트럼 정보를 토대로 이상 온도가 발생된 위치를 추정할 수 있다. 예를 들어, 연산부(14)는 이상 온도가 검출될 경우 복수 개의 도광판(114) 중 이상 온도가 검출된 도광판(114)의 위치를 추정할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 4를 참조하여 온도 측정부(11)에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
전술한 바와 같이, 온도 측정부(11)는 배터리 셀(2)의 일 면의 적어도 일부 영역과 일 방향으로 중첩된다. 이에 따라, 배터리 셀(2)로부터 복사되는 전자기파(W)가 온도 측정부(11)로 입사될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 배터리 셀(2)은 복사로 인하여 발생되는 온도에 따른 고유한 파장을 갖는 전자기파(W)를 증폭하여 도광판(114)으로 입사시키기 위한 증폭 광원(21)을 포함할 수 있다. 증폭 광원(21)은 적외선 영역의 파장을 갖는 적외선 광을 방사할 수 있다.
또한, 배터리 셀(2)은 온도 측정부(11)를 향하는 일 면에 시온 안료가 도포되어 형성되는 레이어(22)를 포함할 수 있다. 시온 안료는 온도에 따라 색상이 변하는 안료일 수 있다.
레이어(22)는 배터리 셀(2)이 기 설정된 기준 온도를 초과하는 경우 소정의 색상으로 변색하는 시온 안료가 도포되어 형성될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 온도 측정부(11)는 보호 필름(111), 프리즘 시트(112), 확산 시트(113), 도광판(114), 광학 패턴부(115), 반사 부재(116), 수광 센서(117) 및 수광 커버(118)를 포함한다.
보호 필름(111)은 도광판(114) 등의 집광부를 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 보호 필름(111)은 배터리 셀(2)과 온도 측정부(11)의 접촉에 따른 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 보호 필름(111)은 아크릴계 투명 수지로 형성될 수 있다. 다만, 보호 필름(111)은 상기 소재에 한정되지 않고 집광부를 보호할 수 있는 다양한 소재로 형성될 수 있다.
프리즘 시트(112)는 광효율을 높여주는 시트로서 배터리 셀(2)로부터 입사되는 정면광을 측광(side light)으로 바꿀 수 있다.
확산 시트(113)는 도광판(114)으로 입사되는 광을 다시 산란시켜 광이 골고루 입사될 수 있도록 할 수 있다.
도광판(114)은 적어도 하나의 배터리 셀(2)로부터 복사되는 전자기파(W)가 입사되면 입사된 전자기파(W)의 경로를 다른 측으로 변경하여 출광할 수 있다. 예를 들어, 도광판(114)은 배터리 셀(2)로부터 대략 수직 방향으로 입사되는 전자기파(W)의 경로를 변경할 수 있다. 일 실시 예에서, 도광판(114)에 입사되는 전자기파(W)는 적외선일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 도광판(114)은 복수 개 구비됨을 전제로 한다. 복수 개의 도광판(114)은 각각 배터리 셀(2)의 일 면의 적어도 일부 영역과 일 방향으로 중첩된다. 다만, 도광판(114)은 배터리 셀(2)에 구비되는 커넥터와 상기 일 방향으로 중첩되지 않도록 배치된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
일 실시 예에서, 도광판(114)은 일정한 굴절율을 갖는 광투과성 재료로 형성될 수 있다.
도광판(114)은 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)(114a)와 결합될 수 있다.
프레넬 렌즈(114a)는 집광 렌즈의 하나로서 볼록 렌즈와 같이 빛을 모아주는 역할을 한다. 프레넬 렌즈(114a)는 배터리 셀(2)로부터 방사되는 전자기파(W)를 한 곳으로 집중시킬 수 있다. 즉, 도광판(114)으로 집중된 전자기파(W)가 입사될 수 있도록 한다.
일 실시 예에서, 프레넬 렌즈(114a)는 도광판(114)보다 그 길이 및 너비가 더 크게 형성될 수 있다. 상기 실시 예에서, 도광판(114)이 배터리 셀(2)의 상면보다 작은 면적으로 형성되는 경우에도, 프레넬 렌즈(114a)가 배터리 셀(2)의 상면을 커버하여 배터리 셀(2)로부터 방사되는 전자기파(W)를 집중시켜, 집중된 전자기파(W)가 도광판(114)으로 입사되도록 할 수 있다.
또한, 도광판(114)의 일 측에는 반사 부재(116)가 결합된다.
반사 부재(116)는 도광판(114)으로 입사되는 전자기파(W)를 반사시킴으로써, 도광판(114)으로 입사된 전자기파(W)가 기 설계된 경로에서 이탈되어 손실되는 것을 방지한다.
반사 부재(116)는 필름 형태로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 반사 부재(116)는 광학 패턴부(115)를 포함할 수 있다.
광학 패턴부(115)는 광이 집중되지 않도록 배터리 셀(2)로부터 입사되는 전자기파(W)를 확산 또는 반사시킬 수 있다. 광학 패턴부(115)에는 광반사, 광확산, 광산란 또는 차광을 수행하는 패턴이 형성될 수 있다.
수광 센서(117)는 집광된 전자기파(W)를 수광한다. 도광판(114)은 도광판(114)에 입사된 전자기파(W)가 수광 센서(117)를 향하도록 가이드한다.
도시된 실시 예에서, 수광 센서(117)는 도광판(114)의 측면에 인접하게 배치된다.
일 실시 예에서, 수광 센서(117)는 적외선 센서일 수 있다. 적외선 센서는 적외선을 이용해 온도 등의 물리량을 감지하여 신호 처리가 가능한 전기량으로 변환하는 센서를 의미할 수 있다.
수광 센서(117)는 수광 센서 지지부(117a)에 의하여 측면이 지지될 수 있다.
수광 센서(117)는 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 수광 센서(117)는 도광판(114)의 일 측면에 인접하게 소정의 간격을 가지고 배치될 수 있다. 이는 복수 개의 배터리 셀(2)로부터 방사되는 전자기파(W)가 도광판(114)의 일 측으로 경로가 변경되어 집광되는 경우 전자기파(W)를 충분히 수광하기 위함이다.
도시된 실시 예에서, 수광 센서(117)는 수광 커버(118)에 의하여 둘러싸이도록 배치된다.
수광 커버(118)는 수광 센서(117)의 방사상 외측에 위치되어, 도광판(114)을 통과하는 전자기파(W) 이외의 파장이 수광 센서(117)에 입사되지 않도록 한다.
도시된 실시 예에서, 수광 커버(118)는 수광 센서(117)를 둘러싸는 돔(dome) 구조로 형성된다. 그러나, 수광 커버(118)는 도시된 구조에 한정되지 않고, 도광판(114)을 경유하는 경로 이외의 경로로 입사되는 전자기파(W)를 차폐할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 수광 커버(118)는 전자기파(W)를 차폐하는 소재로 형성될 수 있다.
도 4는 배터리 셀(2)에서 방사되어 온도 측정부(11)로 입사되는 전자기파(W)의 경로를 도시한다.
도광판(114)으로 입사된 전자기파(W)의 상당 부분은 측방으로 가이드되어 수광 센서(117)를 향하여 진행된다(실선 화살표 참조).
다만, 도광판(114)으로 입사된 전자기파(W)의 일 부분은 광학 패턴부(115) 또는 반사 부재(116)에 의하여 반사된 후 입사면을 향하여 진행된다(점선 화살표 참조). 즉, 전자기파(W)의 일 부분은 수광 센서(117)로 가이드되지 않고 다른 방향으로 진행되어 손실된다.
전술한 바와 같이 이미지 센서(12)는 도광판(114)과 어느 한 방향으로 중첩되는 바, 상기 손실된 전자기파(W)를 수광하고 이를 토대로 온도 스펙트럼 정보를 출력할 수 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서(12)에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 5 내지 도 6에 도시된 실시 예에서, 복수 개의 도광판(114)은 각각 배터리 셀(2)의 일 면의 적어도 일부 영역과 상하 방향으로 중첩된다. 다만, 서로 이웃하는 두 개의 도광판(114)은 서로 일정 간격을 두고 이격되도록 배열된다.
복수 개의 도광판(114)은 복수 개의 행이 좌우 또는 전후 방향으로 나란하게 배열되며 행렬(matrix) 구조로 배치된다. 다만, 복수 개의 도광판(114)의 배열 구조는 도시된 구조에 한정되지 않고 다양한 구조로 형성될 수 있다.
또한, 복수 개의 도광판(114)은 각각 고열부(H)와 상하 방향으로 중첩되지 않도록 배치된다. 고열부(H)는 배터리 셀(2)의 케이블 연결부(미도시), 커넥터(미도시) 등이 구비되어 항상 고열 상태를 유지하는 바, 온도 모니터링 대상에서 제외함이 바람직하다. 이를 위하여, 도광판(114)이 복수 개 구비되고, 서로 이웃하는 두 개의 도광판(114)은 각각의 도광판(114)이 고열부(H)와 중첩되지 않도록 서로 일정 간격을 두고 이격 배치된다.
도 7에 도시된 실시 예에서, 도광판(114)의 일 측에는 인출부(119)가 형성된다.
인출부(119)는 복수 개의 도광판(114) 중 적어도 어느 하나의 일 측에 형성되고, 이미지 센서(12)를 향하여 연장된다. 또한, 인출부(119)의 일 단은 이미지 센서(12)와 어느 한 방향으로 중첩된다.
일 실시 예에서, 인출부(119)의 외주면은 전자기파(W)를 차폐하는 소재의 코팅층이 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 실시 예에서, 복수 개의 도광판(114)은 상하 방향으로 나란하게 배열된다. 이때, 도광판(114)의 적어도 일부 영역은 이미지 센서(12)와 상하 방향으로 중첩된다. 즉, 이미지 센서(12)는 상하 방향으로 복수 개의 도광판(114) 각각으로부터 반사되는 전자기파(W)를 수광할 수 있다. 이후의 과정은 상술한 바 생략한다.
이하에서는, 도 9를 참조하여 배터리 셀(2)에 이상 온도 발생 시 이상 온도 감지 과정에 대하여 설명한다.
도 9(a) 및 도 9(b)는 각각 배터리 셀(2)에 이상 온도 발생 시 도광판(114)의 온도 분포 및 이미지 센서(12)에서 출력되는 온도 스펙트럼 정보를 도시한다.
전술한 바와 같이, 이미지 센서(12)는 복수 개의 도광판(114) 및 배터리 셀(2)과 일 방향으로 중첩된다.
복수 개의 도광판(114) 중 어느 하나의 도광판(114), 도시된 실시 예에서 좌측 상단의 도광판(114)에 이상 온도에 대응되는 전자기파(W)가 입사된 경우(도 9(a) 참조), 이미지 센서(12)는 해당 도광판(114)과 이미지 센서(12)가 중첩되는 영역에 이상 온도가 표시된 온도 스펙트럼을 출력한다(도 9(b) 참조).
관리자는 출력된 온도 스펙트럼을 통하여 배터리 셀(2)의 이상 온도 발생 사실을 감지할 수 있고, 그 발생 위치를 추정할 수 있다.
이상으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)에 대하여 설명한다.
본 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)은, 상술한 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)과 비교하였을 때 그 구조 및 기능이 유사하다. 다만, 본 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)은, 이미지 센서(12)가 배터리 셀(2)과 도광판(114)의 배열 방향과 다른 방향으로 도광판(114)과 중첩되는 점에서 상술한 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)과 차이가 있다. 이하에서는, 상술한 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)과 중복되는 설명을 생략하고, 차이점을 중심으로 본 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)에 대하여 설명한다.
본 실시 예에 따른 이상 온도 감지 시스템(1)은 온도 측정부(11), 이미지 센서(12), 충진재(13) 및 연산부(14)를 포함한다.
본 실시 예에 따른 온도 측정부(11) 및 연산부(14)는, 각각 상술한 실시 예에 따른 온도 측정부(11) 및 연산부(14)와 그 구조 및 기능이 동일하다. 이에 따라, 이에 대한 설명은 생략한다.
본 실시 예에 따른 이미지 센서(12)는, 배터리 셀(2) 및 도광판(114)의 배열 방향과 다른 방향으로 도광판(114)과 중첩된다. 도시된 실시 예에서, 배터리 셀(2) 및 도광판(114)은 상하 방향으로 나란하게 배열되는 데 비하여, 이미지 센서(12)는 도광판(114)과 좌우 방향으로 중첩되도록 배치된다.
다만, 이미지 센서(12)는 복수 개의 도광판(114) 각각에 대하여 일 방향으로 중첩되는 점에서 상술한 실시 예에 따른 이미지 센서(12)와 동일하다.
본 실시 예에 따른 도광판(114)은 복수 개 구비되되, 배터리 셀(2)의 배열 방향과 나란한 방향으로 배열된다. 즉, 복수 개의 도광판(114)은 배터리 셀(2)의 배열 방향과 나란한 방향으로 중첩된다. 이때, 서로 이웃하는 두 개의 도광판(114) 사이에는, 복수 개의 배터리 셀(2) 중 어느 하나가 배치된다.
일 실시 예에서, 서로 이웃하는 두 개의 도광판(114) 사이에는 충진재(13)가 배치될 수 있다(도 11 참조).
충진재(13)는 서로 이웃하는 두 개의 도광판(114)이 서로 이격될 수 있도록 한다. 이는 일반적으로 얇은 두께로 형성되는 도광판(114)이 복수 개의 층으로 적층되는 경우 저화소로 출력될 가능성이 높은 바, 해상 능력을 향상하기 위함이다. 즉, 이상 온도가 감지될 경우 이상 온도 발생 위치를 보다 용이하게 파악하기 위함이다.
도 11에 도시된 실시 예에서, 각 도광판(114)의 이미지 센서(12)를 향하는 일 측에는 인출부(119)가 형성된다. 상기 실시 예에서, 충진재(13)는 서로 이웃하는 두 개의 인출부(119) 사이에 배치된다.
일 실시 예에서, 충진재(13)는 아크릴 소재로 형성될 수 있다.
이하에서는, 도 12를 참조하여 배터리 셀(2)에 이상 온도 발생 시 이상 온도 감지 과정에 대하여 설명한다.
도 12(a) 및 도 12(b)는 각각 배터리 셀(2)에 이상 온도 발생 시 도광판(114)의 온도 분포 및 이미지 센서(12)에서 출력되는 온도 스펙트럼 정보를 도시한다.
전술한 바와 같이, 이미지 센서(12)는 도광판(114)의 배열 방향과 다른 방향으로 복수 개의 도광판(114)과 중첩된다.
복수 개의 도광판(114) 중 어느 하나의 도광판(114), 도시된 실시 예에서 상단으로부터 두 번째 도광판(114)에 이상 온도에 대응되는 전자기파(W)가 입사된 경우(도 12(a) 참조), 이미지 센서(12)는 해당 도광판(114)과 이미지 센서(12)와 중첩되는 영역에 이상 온도가 표시된 온도 스펙트럼을 출력한다(도 12(b) 참조).
관리자는 출력된 온도 스펙트럼을 통하여 배터리 셀(2)의 이상 온도 발생 사실을 감지할 수 있고, 그 발생 위치를 추정할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 설명된 실시 예들의 구성에 한정되는 것이 아니다.
또한, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
더 나아가, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
1: 이상 온도 감지 시스템 11: 온도 측정부
111: 보호 필름 112: 프리즘 시트
113: 확산 시트 114: 도광판
114a: 프레넬 렌즈(Fresnel Lens) 115: 광학 패턴부
116: 반사 부재 117: 수광 센서
117a: 수광 센서 지지부 118: 수광 커버
119: 인출부 12: 이미지 센서
13: 충진재 14: 연산부
2: 배터리 셀 21: 증폭 광원
22: 레이어 W: 전자기파
H: 고열부

Claims (15)

  1. 배터리 셀의 일 면의 적어도 일부 영역과 일 방향으로 중첩되고, 상기 배터리 셀로부터 복사되는 전자기파가 입사되며, 상기 전자기파의 경로를 변경하는 복수 개의 도광판;
    상기 복수 개의 도광판 각각에 대하여 적어도 일부 영역과 상기 일 방향으로 중첩되고, 상기 도광판에서 반사되는 상기 전자기파를 감지하며, 이를 토대로 상기 배터리 셀의 일 면의 온도 스펙트럼 정보를 출력하는 이미지 센서; 및
    상기 배터리 셀의 일 면의 온도가 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 배터리 셀에 이상 온도가 검출된 것으로 판단하는 연산부를 포함하는,
    이상 온도 감지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자기파는 적외선인,
    이상 온도 감지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 도광판은,
    상기 일 방향과 교차되는 다른 방향으로 나란하게 배열되는,
    이상 온도 감지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수 개의 도광판 중 적어도 어느 하나의 일 측에는,
    일 단이 상기 이미지 센서와 상기 일 방향으로 중첩되는 인출부가 형성되는,
    이상 온도 감지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인출부의 외주면은,
    전자기파를 차폐하는 소재의 코팅층이 형성되는,
    이상 온도 감지 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 복수 개의 도광판은,
    복수 개의 행이 상기 다른 방향으로 나란하게 배열되며 행렬(matrix) 구조로 배치되는,
    이상 온도 감지 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 도광판은,
    상기 일 방향으로 나란하게 배열되는,
    이상 온도 감지 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 도광판은,
    각각 상기 배터리 셀에 구비되는 커넥터와 상기 일 방향으로 중첩되지 않도록 배치되는,
    이상 온도 감지 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 배터리 셀에 이상 온도가 검출되는 경우, 상기 온도 스펙트럼 정보를 토대로 이상 온도 발생 위치를 추정하는,
    이상 온도 감지 시스템.
  10. 배터리 셀의 일 면의 적어도 일부 영역과 일 방향으로 중첩되고, 상기 배터리 셀로부터 복사되는 전자기파가 입사되며, 상기 전자기파의 경로를 변경하는 복수 개의 도광판;
    상기 복수 개의 도광판에 대하여 각각의 적어도 일부 영역과 상기 일 방향과 교차되는 다른 방향으로 중첩되고, 상기 도광판에서 반사되는 상기 전자기파를 감지하며, 이를 토대로 상기 배터리 셀의 일 면의 온도 스펙트럼 정보를 출력하는 이미지 센서; 및
    상기 배터리 셀의 일 면의 온도가 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 배터리 셀에 이상 온도가 검출된 것으로 판단하는 연산부를 포함하고,
    상기 복수 개의 도광판은,
    상기 일 방향으로 나란하게 배열되는,
    이상 온도 감지 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전자기파는 적외선인,
    이상 온도 감지 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 도광판 중 서로 이웃하는 두 개의 도광판은,
    그 사이에 충진재가 배치되어 서로 이격되는,
    이상 온도 감지 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 도광판은,
    복수 개의 상기 배터리 셀과 상기 일 방향으로 중첩되고, 서로 이웃하는 두 개의 상기 도광판 사이에 상기 복수 개의 배터리 셀 중 어느 하나가 배치되는,
    이상 온도 감지 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 도광판은,
    각각 상기 배터리 셀에 구비되는 커넥터와 상기 일 방향으로 중첩되지 않도록 배치되는,
    이상 온도 감지 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 배터리 셀에 이상 온도가 검출되는 경우, 상기 온도 스펙트럼 정보를 토대로 이상 온도 발생 위치를 추정하는,
    이상 온도 감지 시스템.
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