WO2024101697A1 - 전지 안전성 평가 장치 - Google Patents

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WO2024101697A1
WO2024101697A1 PCT/KR2023/015994 KR2023015994W WO2024101697A1 WO 2024101697 A1 WO2024101697 A1 WO 2024101697A1 KR 2023015994 W KR2023015994 W KR 2023015994W WO 2024101697 A1 WO2024101697 A1 WO 2024101697A1
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WO
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battery
virtual line
temperature sensor
mounting plate
evaluation device
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PCT/KR2023/015994
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French (fr)
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황동국
최낙희
김경민
이병수
박광연
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery safety evaluation device, which is capable of quantitatively analyzing the location and temperature of gases and flames emitted from a battery over time.
  • a closed chamber is used to ensure the safety of researchers during battery experiments that have the risk of ignition and explosion, as well as to collect and analyze gases generated from the battery.
  • the composition and amount of gas generated from the battery vary in real time depending on the kinetic characteristics (SOC, battery temperature, evaluation atmospheric environmental conditions, etc.).
  • the physical properties of the gas such as temperature and density, also change.
  • Identifying the location and temperature distribution of gas and flame ejected outside the battery when excessive gas is generated inside the battery or when the battery ignites is very important in designing the battery itself and a device containing the battery.
  • thermo imaging camera was used to measure the temperature distribution of gases and flames generated and emitted from a battery.
  • the thermal imaging camera When installing a thermal imaging camera inside a chamber for battery analysis, the thermal imaging camera may be damaged by harsh conditions within the chamber, and it was difficult to operate a cooling device for the thermal imaging camera inside the chamber.
  • the chamber When a thermal imaging camera is installed outside a chamber for battery analysis, the chamber requires a window made of a material capable of transmitting infrared rays, and chambers designed to be explosion-proof, etc., have limitations in the size of the window, so there is also a limit to the scale of measurement.
  • the present invention relates to a battery safety evaluation device, and is intended to provide a battery safety evaluation device capable of quantitatively analyzing the location and temperature of gases and flames emitted from a battery over time.
  • the battery safety evaluation device of the present invention is the battery safety evaluation device of the present invention.
  • a temperature sensor unit provided in the battery accommodation space
  • It includes a temperature analysis unit that receives a temperature measurement signal at regular intervals from the temperature sensor unit,
  • the temperature sensor unit is provided in plural,
  • the plurality of temperature sensor units may be provided to be spaced a certain distance apart from each other within the battery accommodation space.
  • the battery safety evaluation device of the present invention can effectively analyze real-time temperature distribution due to gas and flame ejected from a battery located inside a chamber.
  • the battery safety evaluation device of the present invention may be capable of quantifying the location and temperature of gases and flames emitted from the inside of the battery to the outside over time.
  • the battery safety evaluation device of the present invention may maximize the reproducibility of analysis by minimizing the parts consumed for repeated measurements.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the battery safety evaluation device of the present invention.
  • Figure 2 is a plan view showing the positional relationship between the temperature sensor unit and the battery.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the chamber portion.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment in which the temperature sensor unit is coupled to the mounting plate.
  • Figure 5 is a perspective view showing an embodiment in which a battery is fixed to a mounting plate.
  • the battery safety evaluation device of the present invention is the battery safety evaluation device of the present invention.
  • a temperature sensor unit provided in the battery accommodation space
  • It includes a temperature analysis unit that receives a temperature measurement signal at regular intervals from the temperature sensor unit,
  • the temperature sensor unit is provided in plural,
  • the plurality of temperature sensor units may be provided to be spaced a certain distance apart from each other within the battery accommodation space.
  • the mounting plate of the battery safety evaluation device of the present invention may be provided in a plate shape that has a constant width in a first direction perpendicular to the vertical direction and extends in an upward direction and a second direction perpendicular to the first direction. there is.
  • the plurality of temperature sensor units are the first virtual line and the second virtual line. At least one line may be arranged on each of the first virtual line and the second virtual line.
  • the plurality of temperature sensors An intersection between a 3 virtual line and the first virtual line, an intersection between the third virtual line and the second virtual line, an intersection between the fourth virtual line and the first virtual line, and an intersection between the fourth virtual line and the second virtual line. It may be placed in the location of .
  • the plurality of temperature sensors are the first virtual lines. It may be further disposed at the intersection of the 5th virtual line and the first virtual line, and the intersection of the 5th virtual line and the second virtual line.
  • the fifth virtual line may be provided in plural numbers.
  • the temperature sensor unit may be provided in a rod shape extending in the vertical direction.
  • the temperature sensor unit includes a first measurement point and a second measurement point, the first measurement point is located at a higher position than the mounting plate, and the second measurement point is located on the mounting plate. It may be located in a lower position.
  • the temperature sensor unit further includes a third measurement point located between the first measurement point and the second measurement point, and the third measurement point is located higher than the mounting plate. It may be located in .
  • the chamber portion includes a body portion in which one end in the second direction is opened to form an opening and the battery receiving space is formed therein, and the chamber portion covers the opening and is coupled to the body portion. and a door portion, wherein one end of the mounting plate in the second direction is coupled to a surface of the door portion facing the opening, and the other end of the mounting plate in the second direction is connected to the battery receiving space through the opening. It may be inserted.
  • the upper ends of the plurality of temperature sensor units are fixed to the ceiling surface of the chamber unit, and the distance between the first virtual line and the second virtual line is the length of the mounting plate in the first direction. It may be longer than that.
  • the plurality of temperature sensor units are fixed to the mounting plate while penetrating through the mounting plate, and the distance between the first virtual line and the second virtual line is the first virtual line of the mounting plate. It may be shorter than the length in that direction and may be longer than the length of the battery in the first direction.
  • the door may be provided with a feed-through for connecting the plurality of temperature sensor units and the temperature analysis unit by wire.
  • the battery safety evaluation device of the present invention includes a lower jig whose bottom is fixed to the upper surface of the mounting plate; a first insulation layer laminated between the battery and the lower jig; a second insulating layer laminated on the upper surface of the battery; an upper jig that presses the upper surface of the battery with the second insulation layer in between; a bottom temperature measurement sensor inserted between the first insulation layer and the battery; And it may further include a top temperature measurement sensor inserted between the second insulation layer and the battery.
  • the battery safety evaluation device of the present invention includes: first fixing means for fixing the upper jig and the lower jig to each other; And it may further include a second fixing means for fixing the lower jig and the mounting plate to each other.
  • the terms “center”, “top”, “bottom”, “left”, “right”, “vertical”, “horizontal”, “inside”, “outside”, “one side” The orientation or positional relationship indicated by “, “other side,” etc. is based on the orientation or positional relationship shown in the drawings or the orientation or positional relationship normally placed when using the product of the present invention, and is for the purpose of explanation and brief explanation of the present invention. However, it does not suggest or imply that the displayed device or element must necessarily be constructed or operated in a specific orientation and should not be construed as limiting the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the battery safety evaluation device of the present invention.
  • Figure 2 is a plan view showing the positional relationship between the temperature sensor unit 100 and the battery 11.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the chamber portion 300.
  • Figure 4 is a perspective view showing an embodiment in which the temperature sensor unit 100 is coupled to the mounting plate 200.
  • Figure 5 is a perspective view showing an embodiment in which the battery 11 is fixed to the mounting plate 200.
  • the battery safety evaluation device of the present invention will be described in detail.
  • the y-axis direction may be a first direction
  • the x-axis direction may be a second direction
  • the z-axis direction may be a vertical direction.
  • the z-axis direction, up and down, may be the direction of gravity.
  • gravity may act to bring the bottom of the battery 11 into close contact with the top of the mounting plate 300 .
  • the battery safety evaluation device of the present invention As shown in Figure 1, the battery safety evaluation device of the present invention,
  • a temperature sensor unit 100 provided in the battery accommodation space 311;
  • It includes a temperature analysis unit 400 that receives a temperature measurement signal from the temperature sensor unit 100 at regular intervals,
  • the temperature sensor unit 100 is provided in plural,
  • the plurality of temperature sensor units 100 may be provided to be spaced a certain distance apart from each other within the battery accommodation space 311.
  • the battery safety evaluation device of the present invention arranges a plurality of temperature sensor units 100 around the battery 11 within the sealed chamber unit 300, and determines a period of time from the plurality of temperature sensor units 100 arranged. By collecting temperature measurement values, thermal mapping data can be calculated as time series data showing situations in which the battery 11 is damaged in situations such as explosion or leakage of the battery 11.
  • the temperature analysis unit 400 may receive the temperature measurement value output from the temperature sensor unit 100.
  • the temperature analysis unit 400 may store location information and identification codes for each of the plurality of temperature sensor units 100.
  • the temperature measurement value received from the plurality of temperature sensor units 100 may be stored by matching the identification code corresponding to each of the plurality of temperature sensor units 100.
  • the temperature analysis unit 400 may receive temperature measurement values from the temperature sensor unit 100 at regular intervals and calculate temperature analysis data as time series data.
  • the temperature analysis unit 400 may be a computing device.
  • the temperature analysis unit 400 is connected to a display device and can output temperature analysis data to the display device.
  • the temperature analysis unit 400 is located outside the chamber unit 300 and is connected to the chamber unit 300 for electrical connection with the temperature sensor unit 100, the charge/discharge cable 410, the heater, etc.
  • a feed-through 321 may be provided on the wall of 300.
  • the temperature analysis unit 400 can forcibly impose conditions such as explosion or damage on the battery 11 by controlling the charge/discharge module, heater, etc.
  • the mounting plate 200 may be provided in the shape of a plate that has a constant width in a first direction perpendicular to the vertical direction and extends in an upward direction and a second direction perpendicular to the first direction.
  • the battery 11 may be mounted on the upper surface of the mounting plate 200.
  • the battery 11 may be fixed by directly contacting the mounting plate 200, or may be fixed to the mounting plate 200 through an upper jig 220 and a lower jig 210, which will be described later.
  • the battery 11 to be analyzed may be, for example, a pouch-type battery 11. Specifically, it may be a battery 11 including flat electrodes (cathode, anode) perpendicular to the vertical direction. More specifically, the electrode may be provided in a rectangular shape with a side length in the second direction longer than that in the first direction.
  • the plurality of temperature sensor units 100 may be arranged at least one on each of the first virtual line l1 and the second virtual line l2. 2 to 10 temperature sensor units 100 may be arranged on each of the first virtual line l1 and the second virtual line l2. For example, three or seven temperature sensor units 100 may be arranged on each of the first virtual line l1 and the second virtual line l2 of the temperature sensor unit 100.
  • the number of temperature sensor units 100 arranged on each of the first virtual line l1 and the second virtual line l2 is determined by the standard, material, and structure of the battery 11 or the structure to which the battery 11 is applied and installed. It can be determined by considering conditions such as insulation and explosion proof.
  • the gap between the first virtual line l1 and the second virtual line l2 may be 110% to 150% of the length of the battery 11 in the first direction.
  • the distance between the first virtual line l1 and the second virtual line l2 may be 240 mm to 360 mm.
  • the gap between the first virtual line l1 and the second virtual line l2 may be about 300 mm.
  • the battery safety evaluation method of the present invention may be to determine the temperature around the battery 11 in real time and analyze thermal behavior in a situation where the battery 11 explodes or ignites. That is, the chamber portion 300 may be formed with an explosion-proof structure that can withstand high pressure, high heat, explosion, etc. during analysis.
  • the chamber portion 300 may be provided in a cylindrical shape extending in the second direction for an explosion-proof structure.
  • the temperature sensor unit 100 is also provided in a bar shape extending in the vertical direction, so that the battery accommodation space of the chamber unit 300 The volume of (311) may become excessively enlarged. In this case, the space in which the battery-generated gas diffuses inside the battery 11 increases, which may make it difficult to analyze the battery-generated gas.
  • the temperature sensor unit 100 if the temperature sensor unit 100 is located too close to the battery 11, the temperature sensor unit 100 may be damaged when the battery 11 explodes or ignites, or the temperature sensor unit 100 itself may be damaged by the battery 11. (11) It can affect the surrounding air currents. Accordingly, the gap between the first virtual line l1 and the second virtual line l2 may be 110% to 150% of the length of the battery 11 in the first direction.
  • the plurality of temperature sensor units 100 have an intersection point P1 between the third virtual line l3 and the first virtual line l1, and an intersection point P1 between the third virtual line l3 and the second virtual line l2. ), the intersection point P2 between the fourth virtual line l4 and the first virtual line l1, and the fourth virtual line l4 and the second virtual line l2. It may be placed at the location of the intersection (P4) with .
  • the interval between the third virtual line l3 and the fourth virtual line l4 may be 110% to 150% of the length of the battery 11 in the second direction.
  • the distance between the third virtual line l3 and the fourth virtual line l4 may be 640 mm to 960 mm.
  • the interval between the third virtual line l3 and the fourth virtual line l4 may be about 800 mm.
  • the plurality of temperature sensor units 100 are At the positions of the intersection point P5 between the fifth virtual line l5 and the first virtual line l1, and the intersection point P6 between the fifth virtual line l5 and the second virtual line l2. There may be more placement.
  • a sixth virtual line (not shown), which is a straight line extending in the second direction, may be located, and the sixth virtual line and the third virtual line l3 ), and the intersection points between the sixth virtual line and the fourth virtual line l4 may be located at each of the temperature sensor units 100.
  • the fifth imaginary line l5 may be provided in plural numbers.
  • one temperature sensor unit 100 may have three measurement points, as will be described later. Therefore, the temperature can be measured at 48 points in the battery accommodation space 311 of the battery safety evaluation device of the present invention, and temperature measurement values can be provided as time series data (temperature-time graph) for each of the 48 points. there is.
  • the temperature sensor unit 100 may be provided in a rod shape extending in the vertical direction.
  • the temperature sensor unit 100 may be a thermocouple (TC) with high heat resistance.
  • One temperature sensor unit 100 may include a plurality of temperature measurement points.
  • the temperature sensor unit 100 includes a first measurement point (t) and a second measurement point (b), and the first measurement point (t) is located at a higher position than the mounting plate 200, , the second measurement point (b) may be located at a lower position than the mounting plate 200. More specifically, the first measurement point (t) may be located higher than the top surface of the battery 11, and the second measurement point (b) may be located lower than the bottom surface of the battery 11.
  • the temperature sensor unit 100 further includes a third measurement point (m) located between the first measurement point (t) and the second measurement point (b), and the third measurement point (m) is It may be located at a higher position than the mounting plate 200. More specifically, the third measurement point (m) may be formed at a position facing the side of the battery 11.
  • each of the plurality of temperature sensor units 100 has three temperature measurement points.
  • the temperature analysis unit 400 measures a total of 18 points.
  • Temperature measurement data can be output.
  • 18 graphs of temperature over time may be output from the temperature analysis unit 400.
  • the chamber portion 300 has one end in the second direction opened to form an opening 312 and a body portion (311) in which the battery receiving space 311 is formed. 310) and a door part 320 that covers the opening 312 and is coupled to the body 310, and one end of the mounting plate 200 in the second direction is connected to the opening 312 and It may be coupled to the surface of the door part 320 facing it, and the other end of the mounting plate 200 in the second direction may be inserted into the battery receiving space 311 through the opening 312.
  • the door portion 320 may be coupled to or separated from the body portion 310 while sliding in the second direction and moving linearly.
  • the mounting plate 200 moves together with the door part 320 and can be inserted into the battery receiving space 311 through the opening part 312.
  • the mounting plate 200 may be discharged from the battery accommodation space 311 while moving together with the door portion 320.
  • the body portion 310 may be an explosion-proof chamber.
  • the body portion 310 may be provided in a cylindrical shape with an opening 312 formed at one end in the second direction and extending in the second direction.
  • the body portion 310 includes a relief valve 313 to relieve the high pressure in the battery accommodation space 311, and the gas diffused in the battery accommodation space 311 is a gas for transferring to an external gas collection pipe or gas analysis device.
  • a transmission pipe 315 may be connected.
  • the upper ends of the plurality of temperature sensor units 100 are fixed to the ceiling surface of the chamber unit 300, and the first virtual line l1 and The interval between the second virtual lines l2 may be longer than the length of the mounting plate 200 in the first direction. That is, the plurality of temperature sensor units 100 are arranged and fixed in two rows (first imaginary line (l1) and second imaginary line (l2)) on the body portion 310, and the mounting plate 200 is When inserted into the battery accommodation space 311, it may be inserted between two rows formed by the first virtual line l1 and the second virtual line l2.
  • the door portion 320 may be provided in a hemisphere or disk shape.
  • a mounting plate 200 may be fixed to the side of the door 320 (the side facing the opening 312 of the body 310).
  • a plurality of feed-throughs 321 may be provided in the door portion 320.
  • the plurality of temperature sensor units 100 are fixed to the mounting plate 200 while penetrating through the mounting plate 200, and the first virtual line ( The interval between l1) and the second virtual line l2 may be shorter than the length of the mounting plate 200 in the first direction and longer than the length of the battery 11 in the first direction. That is, the plurality of temperature sensor units 100 may move together with the door unit 320. At this time, the door unit 320 may be provided with a feed-through 321 for connecting the plurality of temperature sensor units 100 and the temperature analysis unit 400 by wire.
  • a ventilation hole 250 for air flow in the vertical direction may be formed in the mounting plate 200.
  • the ventilation hole 250 may be provided in the shape of a long hole extending in the second direction.
  • a lower jig 210 whose bottom is fixed to the upper surface of the mounting plate 200;
  • a bottom temperature measurement sensor 110 inserted between the first insulation layer 230 and the battery 11;
  • the upper jig 220 and lower jig 210 prevent the battery 11 from leaving its normal position, and the upper temperature measurement sensor 120 and the lower temperature measurement sensor 110 are in close contact with the battery 11 to maintain the battery 11. (11) It can measure its own temperature.
  • the upper jig 220 and lower jig 210 may be Al plates.
  • the top temperature measurement sensor 120 and the bottom temperature measurement sensor 110 may be rod-shaped thermocouples.
  • Temperature measurement sensor insertion grooves are formed on the top surface of the first insulation layer 230 and the bottom surface of the second insulation layer 240, so that the first insulation layer 230 and the second insulation layer 240 are connected to the top temperature measurement sensor 120 and the bottom surface.
  • the temperature measurement sensor 110 can prevent lifting from the surface of the battery 11.
  • the battery safety evaluation device of the present invention includes a first fixing means for fixing the upper jig 220 and the lower jig 210 to each other; And it may further include a second fixing means for fixing the lower jig 210 and the mounting plate 200 to each other.
  • the first fixing means and the second fixing means may be bolts, nuts, etc. for screw connection.
  • Charge/discharge cable l1...1st virtual line, l2...2nd virtual line, l3...3rd virtual line, l4...4th virtual line, l5...5th virtual line, t ...first measuring point, b...second measuring point, m...third measuring point
  • the battery safety evaluation device of the present invention can effectively analyze real-time temperature distribution due to gas and flame ejected from a battery located inside a chamber.
  • the battery safety evaluation device of the present invention may be capable of quantifying the location and temperature of gases and flames emitted from the inside of the battery to the outside over time.
  • the battery safety evaluation device of the present invention may maximize the reproducibility of analysis by minimizing the parts consumed for repeated measurements.

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Abstract

본 발명은 상면에 전지가 고정되는 거치 플레이트, 내부에 상기 거치 플레이트가 수용되기 위한 전지 수용 공간이 형성되는 챔버부, 상기 전지 수용 공간에 마련되는 온도 센서부, 상기 온도 센서부로부터 일정 시간을 주기로 온도 측정 신호를 입력받는 온도 분석부를 포함하고, 상기 온도 센서부는 복수로 마련되며, 상기 복수의 온도 센서부는 상기 전지 수용 공간 내에서 서로 일정 거리 이격되어 마련되는 것을 특징으로 하는 전지 안전성 평가장치에 관한 것이다.

Description

전지 안전성 평가 장치
본 출원은 2022.11.09. 출원된 한국특허출원 10-2022-0148296호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전지 안전 평가 장치에 관한 것으로, 전지에서 방출되는 가스, 화염의 위치 및 온도에 대해서 시간에 따른 정량화 분석이 가능한 전지 안전성 평가 장치에 관한 것이다.
발화 및 폭발 위험이 있는 전지 실험 시 연구원의 안전성 확보와 더불어 전지에서 발생하는 가스의 포집 및 분석을 위해서 밀폐형 챔버가 사용된다. 이때, 전지의 발생 가스는 키네틱(kinetics) 특성(SOC, 전지 온도, 평가 대기 환경 조건 등)에 따라 성분 및 발생량이 실시간으로 달라진다. 더하여, 가스의 성분 및 발생량이 달라지면 가스의 온도 및 밀도 등의 물리적 특성 또한 달라진다.
전지 내부에서의 과량 가스 발생 시 및 전지의 발화 시에 전지 외부로 분출되는 가스 및 화염의 위치, 온도 분포를 파악하는 것은 전지의 자체 설계 및 전지를 포함하는 장치를 설계하는 것에 있어서 매우 중요하다.
종래에는 전지에서 발생 및 분출되는 가스 및 화염의 온도 분포를 측정하기 위해서 열화상 카메라를 사용하였다.
열화상 카메라를 전지 분석을 위한 챔버 내부에 설치할 경우, 챔버 내의 가혹 조건에 의해서 열화상 카메라가 손상될 수 있으며, 열화상 카메라를 위한 냉각 장치를 챔버 내부에서 운용하는 것은 어려움이 있었다.
열화상 카메라를 전지 분석을 위한 챔버 외부에 설치할 경우, 챔버에는 적외선이 투과 가능한 소재의 윈도우가 요구되며, 방폭 등을 고려한 챔버는 윈도우의 규격에 한계가 있기 때문에 측정 규모에도 한계가 있었다.
따라서, 챔버 내부에 위치하는 전지에서 분출되는 가스 및 화염으로 인한 실시간 온도 분포를 분석할 수 있는 효과적인 기술이 필요하다.
본 발명은 전지 안전 평가 장치에 관한 것으로, 전지에서 방출되는 가스, 화염의 위치 및 온도에 대해서 시간에 따른 정량화 분석이 가능한 전지 안전성 평가 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는,
상면에 전지가 고정되는 거치 플레이트;
내부에 상기 거치 플레이트가 수용되기 위한 전지 수용 공간이 형성되는 챔버부;
상기 전지 수용 공간에 마련되는 온도 센서부; 및
상기 온도 센서부로부터 일정 시간을 주기로 온도 측정 신호를 입력받는 온도 분석부를 포함하고,
상기 온도 센서부는 복수로 마련되며,
상기 복수의 온도 센서부는 상기 전지 수용 공간 내에서 서로 일정 거리 이격되어 마련되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는 챔버 내부에 위치하는 전지에서 분출되는 가스 및 화염으로 인한 실시간 온도 분포를 효과적으로 분석 가능한 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는 시간에 따른 전지 내부에서 외부로 방출되는 가스 및 화염의 위치 및 온도 정량화가 가능한 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는 반복 측정에 대해서 소모되는 부품을 최소화하여 분석의 재현성을 극대화시킨 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 전지 안전성 평가 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 온도 센서부와 전지와의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 3은 챔버부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 온도 센서부가 거치 플레이트에 결합되는 실시 양태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 전지가 거치 플레이트에 고정되는 실시 양태를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는,
상면에 전지가 고정되는 거치 플레이트;
내부에 상기 거치 플레이트가 수용되기 위한 전지 수용 공간이 형성되는 챔버부;
상기 전지 수용 공간에 마련되는 온도 센서부; 및
상기 온도 센서부로부터 일정 시간을 주기로 온도 측정 신호를 입력받는 온도 분석부를 포함하고,
상기 온도 센서부는 복수로 마련되며,
상기 복수의 온도 센서부는 상기 전지 수용 공간 내에서 서로 일정 거리 이격되어 마련되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치의 상기 거치 플레이트는, 상하방향에 수직한 제1 방향으로 일정한 폭을 가지고, 상항 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 플레이트 형상으로 마련되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 전지를 사이에 두고 상기 제2 방향으로 연장되는 한 쌍의 가상의 직선을 제1 가상선 및 제2 가상선이라 할 때, 상기 복수의 온도 센서부는 상기 제1 가상선 및 상기 제2 가상선 각각에 적어도 하나 이상씩 배열되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 전지를 사이에 두고 상기 제1 방향으로 연장되는 한 쌍의 가상의 직선을 제3 가상선 및 제4 가상선이라 할 때, 상기 복수의 온도 센서부는 상기 제3 가상선과 상기 제1 가상선과의 교점, 상기 제3 가상선과 상기 제2 가상선과의 교점, 상기 제4 가상선과 상기 제1 가상선과의 교점, 및 상기 제4 가상선과 상기 제2 가상선과의 교점의 위치에 배치되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 전지의 일단부와 타단부 사이에 위치하고 상기 제1 방향으로 연장되는 한 쌍의 가상의 직선을 제5 가상선이라 할 때, 상기 복수의 온도 센서부는 상기 제5 가상선과 상기 제1 가상선과의 교점, 및 상기 제5 가상선과 상기 제2 가상선과의 교점의 위치에 더 배치되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 제5 가상선은 복수로 마련되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 온도 센서부는 상하방향으로 연장되는 막대 형상으로 마련되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 온도 센서부는 제1 측정 지점과 제2 측정 지점을 포함하며, 상기 제1 측정 지점은 상기 거치 플레이트보다 높은 위치에 위치하고, 상기 제2 측정 지점은 상기 거치 플레이트보다 낮은 위치에 위치하는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 온도 센서부는 상기 제1 측정 지점과 상기 제2 측정 지점 사이에 위치하는 제3 측정 지점을 더 포함하고, 상기 제3 측정 지점은 상기 거치 플레이트보다 더 높은 위치에 위치하는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 챔버부는, 상기 제2 방향 상의 일단부가 개방되어 개구부가 형성되고 내부에 상기 전지 수용 공간이 형성되는 몸통부와, 상기 개구부를 덮으며 상기 몸통부와 결합되는 도어부를 포함하고, 상기 거치 플레이트의 상기 제2 방향 상의 일단부는 상기 개구부와 대면하는 상기 도어부의 면에 결합되고, 상기 거치 플레이트의 상기 제2 방향 상의 타단부는 상기 개구부를 통해 상기 전지 수용 공간으로 삽입되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 복수의 온도 센서부는 상단부는 상기 챔버부의 천정면에 고정되고, 상기 제1 가상선과 상기 제2 가상선 간의 간격은 상기 거치 플레이트의 상기 제1 방향으로의 길이보다 더 긴 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 복수의 온도 센서부는 상기 거치 플레이트를 관통한 상태로 상기 거치 플레이트에 고정되고, 상기 제1 가상선과 상기 제2 가상선 간의 간격은 상기 거치 플레이트의 상기 제1 방향으로 길이보다 더 짧고, 상기 전지의 제1 방향으로의 길이보다 더 긴 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 상기 도어부에는 상기 복수의 온도 센서부와 상기 온도 분석부를 유선으로 연결하기 위한 피드스루가 마련되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는, 상기 거치 플레이트의 상면에서 저면이 고정되는 하부 지그; 상기 전지와 상기 하부 지그 사에 적층되는 제1 단열층; 상기 전지의 상면에 적층되는 제2 단열층; 상기 제2 단열층을 사이에 두고 상기 전지의 상면을 가압하는 상부 지그; 상기 제1 단열층과 상기 전지 사이에 삽입되는 저면 온도측정 센서; 및 상기 제2 단열층과 상기 전지 사이에 삽입되는 상면 온도측정 센서를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는, 상기 상부 지그 및 상기 하부 지그를 서로 고정하는 제1 고정 수단; 및 상기 하부 지그 및 상기 거치 플레이트를 서로 고정하는 제2 고정 수단을 더 포함하는 것일 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 발명의 설명에 있어서, 유의하여야 할 점은 용어 "중심", "상", "하" "좌", "우", "수직", "수평", "내측", "외측", “일면”, “타면” 등이 지시한 방위 또는 위치 관계는 도면에서 나타낸 방위 또는 위치 관계, 또는 평소에 본 발명 제품을 사용할 시 배치하는 방위 또는 위치관계에 기초한 것이고, 본 발명의 설명과 간략한 설명을 위한 것일 뿐, 표시된 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 가지고 특정된 방위로 구성되거나 조작되어야 하는 것을 제시 또는 암시하는 것이 아니므로 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 전지 안전성 평가 장치를 나타내는 단면도이다. 도 2는 온도 센서부(100)와 전지(11)와의 위치 관계를 나타내는 평면도이다. 도 3은 챔버부(300)를 나타내는 단면도이다. 도 4는 온도 센서부(100)가 거치 플레이트(200)에 결합되는 실시 양태를 나타내는 사시도이다. 도 5는 전지(11)가 거치 플레이트(200)에 고정되는 실시 양태를 나타내는 사시도이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 전지 안전성 평가 장치에 대해서 상세히 설명한다. 도 1 내지 도 5에서, y축 방향은 제1 방향이고, x축 방향은 제2 방향이며, z축 방향은 상하방향일 수 있다. z축 방향인 상하방향은 중력 방향일 수 있다. 예를 들어, 중력은 전지(11)의 저면이 거치 플레이트(300)의 상면에 밀착되도록 작용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전지 안전성 평가 장치는,
상면에 전지(11)가 고정되는 거치 플레이트(200);
내부에 상기 거치 플레이트(200)가 수용되기 위한 전지 수용 공간(311)이 형성되는 챔버부(300);
상기 전지 수용 공간(311)에 마련되는 온도 센서부(100); 및
상기 온도 센서부(100)로부터 일정 시간을 주기로 온도 측정 신호를 입력받는 온도 분석부(400)를 포함하고,
상기 온도 센서부(100)는 복수로 마련되며,
상기 복수의 온도 센서부(100)는 상기 전지 수용 공간(311) 내에서 서로 일정 거리 이격되어 마련되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는 밀폐형 챔버부(300) 내에서 전지(11)의 주변으로 복수의 온도 센서부(100)를 배치하고, 배치된 복수의 온도 센서부(100)로부터 일정 시간을 주기로 온도 측정 값을 수집하여, 전지(11)의 폭발, 누출 등의 상황에서 전지(11)가 파손되는 상황을 시계열 데이터로서 서멀 맵핑(thermal mapping) 데이터를 산출할 수 있다.
즉, 전지(11)의 위치 별로 열의 방출, 이동 등의 분석하여 전지(11)의 국부적인 위치에 대해서 안전성 분석이 가능한 것일 수 있다.
온도 분석부(400)는 온도 센서부(100)로부터 출력되는 온도 측정 값을 전달받을 수 있다. 온도 분석부(400)에는 복수의 온도 센서부(100) 각각에 대한 위치 정보 및 식별 코드가 저장될 수 있다. 복수의 온도 센서부(100)로부터 전달받은 온도 측정 값은 복수의 온도 센서부(100) 각각에 해당하는 식별 코드와 매칭하여 저장될 수 있다.
온도 분석부(400)는 일정 시간을 주기로 온도 센서부(100)로부터 온도 측정 값을 전달받아 시계열 데이터로 온도 분석 데이터를 산출할 수 있다.
온도 분석부(400)는 연산 장치일 수 있다. 온도 분석부(400)는 디스플레이 장치와 연결되어, 온도 분석 데이터를 디스플레이 장치로 출력할 수 있다.
온도 분석부(400)는 상기 챔버부(300)의 외부에 위치하고, 상기 챔버부(300) 내부의 온도 센서부(100)을 비롯한 충방전 케이블(410), 히터 등과의 전기적 연결을 위해서 챔버부(300)의 벽에는 피드스루(321)가 마련될 수 있다. 온도 분석부(400)는 충방전 모듈, 히터 등을 제어하여 전지(11)에 폭발, 파손 등의 조건을 강제적으로 부여할 수 있다.
상기 거치 플레이트(200)는, 상하방향에 수직한 제1 방향으로 일정한 폭을 가지고, 상항 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 플레이트 형상으로 마련되는 것일 수 있다. 거치 플레이트(200)의 상면에는 전지(11)가 거치될 수 있다. 전지(11)는 거치 플레이트(200)에 직접 접촉하여 고정될 수도 있고, 후술되는 상부 지그(220) 및 하부 지그(210)를 통해 거치 플레이트(200)에 고정될 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 분석 대상이 되는 전지(11)는 예를 들어, 파우치형 전지(11)일 수 있다. 구체적으로, 상하방향에 수직한 평면 형상의 전극(음극, 양극)을 포함하는 전지(11)일 수 있다. 더 구체적으로, 전극은 제1 방향보다 제2 방향으로의 변의 길이가 더 긴 직사각형 형상으로 마련될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전지(11)를 사이에 두고 상기 제2 방향으로 연장되는 한 쌍의 가상의 직선을 제1 가상선(l1) 및 제2 가상선(l2)이라 할 때, 상기 복수의 온도 센서부(100)는 상기 제1 가상선(l1) 및 상기 제2 가상선(l2) 각각에 적어도 하나 이상씩 배열되는 것일 수 있다. 제1 가상선(l1) 및 제2 가상선(l2) 각각에 2 내지 10개의 온도 센서부(100)가 각각 배열되는 것일 수 있다. 예를 들어, 온도 센서부(100) 제1 가상선(l1) 및 제2 가상선(l2) 각각에 3개 또는 7개의 온도 센서부(100)가 각각 배열되는 것일 수 있다. 제1 가상선(l1) 및 제2 가상선(l2)에 각각에 배열되는 온도 센서부(100)의 개수는 전지(11)의 규격, 소재, 구조 또는 전지(11)가 적용 및 설치되는 구조물의 단열, 방폭 등의 조건을 고려하여 결정될 수 있다.
제1 가상선(l1)의 제2 가상선(l2) 사이의 간격은 전지(11)의 제1 방향의 길이의 110% 내지 150%일 수 있다. 예를 들어, 제1 가상선(l1)의 제2 가상선(l2) 사이의 간격은 240 mm 내지 360 mm로 형성될 수 있다. 제1 가상선(l1)의 제2 가상선(l2) 사이의 간격은 약 300 mm로 형성될 수 있다. 본 발명의 전지 안정성 평가 방법은 전지(11)의 폭발 또는 발화 상황에서 전지(11) 주변에서 온도를 실시간으로 파악하여 열의 거동을 분석하는 것일 수 있다. 즉, 분석 시에 고압, 고열, 폭발 등을 견딜 수 있는 방폭 구조로 챔버부(300)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 챔버부(300)은 방폭 구조를 위해서 제2 방향으로 연장되는 원통 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 제1 가상선(l1)의 제2 가상선(l2) 사이가 과도하게 멀어지면 온도 센서부(100)도 상하방향으로 연장되는 막대 형상으로 마련되기 때문에 챔버부(300)의 전지 수용 공간(311)의 볼륨이 과도하게 비대해질 수 있다. 이렇게 되면 전지(11)의 내부에서 발생된 전지 발생 가스가 확산되는 공간이 커지기 때문에 전지 발생 가스의 분석에 어려움이 발생할 수 있다. 더하여, 온도 센서부(100)가 전지(11)와 너무 근접하게 위치할 경우, 전지(11)의 폭발 또는 발화 시에 온도 센서부(100)가 손상되거나, 온도 센서부(100) 자체가 전지(11) 주변의 기류에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 제1 가상선(l1)의 제2 가상선(l2) 사이의 간격은 전지(11)의 제1 방향의 길이의 110% 내지 150%일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전지(11)를 사이에 두고 상기 제1 방향으로 연장되는 한 쌍의 가상의 직선을 제3 가상선(l3) 및 제4 가상선(l4)이라 할 때, 상기 복수의 온도 센서부(100)는 상기 제3 가상선(l3)과 상기 제1 가상선(l1)과의 교점(P1), 상기 제3 가상선(l3)과 상기 제2 가상선(l2)과의 교점(P2), 상기 제4 가상선(l4)과 상기 제1 가상선(l1)과의 교점(P3), 및 상기 제4 가상선(l4)과 상기 제2 가상선(l2)과의 교점(P4)의 위치에 배치되는 것일 수 있다. 제3 가상선(l3)의 제4 가상선(l4) 사이의 간격은 전지(11)의 제2 방향의 길이의 110% 내지 150%일 수 있다. 예를 들어, 제3 가상선(l3)의 제4 가상선(l4) 사이의 간격은 640 mm 내지 960 mm로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 가상선(l3)의 제4 가상선(l4) 사이의 간격은 약 800 mm로 형성될 수 있다.
상기 전지(11)의 일단부와 타단부 사이에 위치하고 상기 제1 방향으로 연장되는 한 쌍의 가상의 직선을 제5 가상선(l5)이라 할 때, 상기 복수의 온도 센서부(100)는 상기 제5 가상선(l5)과 상기 제1 가상선(l1)과의 교점(P5), 및 상기 제5 가상선(l5)과 상기 제2 가상선(l2)과의 교점(P6)의 위치에 더 배치되는 것일 수 있다.
제1 가상선(l1)과 제2 가상선(l2)의 중앙에서는 제2 방향으로 연장되는 직선인 제6 가상선(미도시)이 위치할 수 있고, 제6 가상선과 제3 가상선(l3)과의 교점, 및 제6 가상선과 제4 가상선(l4)과의 교점 각각에 온도 센서부(100)가 위치할 수 있다.
전지(11)가 장축(제2 방향)으로 매우 길게 형성될 경우, 상기 제5 가상선(l5)은 복수로 마련되는 것일 수 있다. 예를 들어, 제5 가상선(l5)는 5개로 형성될 수 있고, 온도 센서부(100)는 총 16개로 마련될 수 있다. 본 발명의 전지 안전성 평가 장치에서, 하나의 온도 센서부(100)는 후술되는 바와 같이, 3개의 측정 지점을 가지고 있을 수 있다. 따라서, 본 발명의 전지 안전성 평가 장치의 전지 수용 공간(311)에서는 48개의 지점에서 온도가 측정될 수 있고, 48개의 지점 각각에서 대해서 시계열 데이터(온도-시간 그래프)로서 온도 측정 값을 제공할 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 온도 센서부(100)는 상하방향으로 연장되는 막대 형상으로 마련되는 것일 수 있다. 온도 센서부(100)는 고내열성의 열전대(TC)일 수 있다. 하나의 온도 센서부(100)는 복수의 온도 측정 지점을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 온도 센서부(100)는 제1 측정 지점(t)과 제2 측정 지점(b)을 포함하며, 상기 제1 측정 지점(t)은 상기 거치 플레이트(200)보다 높은 위치에 위치하고, 상기 제2 측정 지점(b)은 상기 거치 플레이트(200)보다 낮은 위치에 위치하는 것일 수 있다. 더 구체적으로, 제1 측정 지점(t)은 전지(11)의 상면보다 더 높은 위치에 위치하고, 제2 측정 지점(b)은 전지(11)의 하면보다 더 낮은 위치하는 것일 수 있다.
상기 온도 센서부(100)는 상기 제1 측정 지점(t)과 상기 제2 측정 지점(b) 사이에 위치하는 제3 측정 지점(m)을 더 포함하고, 상기 제3 측정 지점(m)은 상기 거치 플레이트(200)보다 더 높은 위치에 위치하는 것일 수 있다. 더 구체적으로, 제3 측정 지점(m)은 전지(11)의 측면과 대면하는 위치에 형성되는 것일 수 있다.
따라서, 복수의 온도 센서부(100) 각각은 3개의 온도 측정 지점을 가지고, 예를 들어, 온도 센서부(100)가 6개로 마련될 경우, 온도 분석부(400)는 총 18개의 지점에 대한 온도 측정 데이터를 출력할 수 있다. 예를 들어, 18개의 시간에 따른 온도에 대한 그래프가 온도 분석부(400)로부터 출력될 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 챔버부(300)는, 상기 제2 방향 상의 일단부가 개방되어 개구부(312)가 형성되고 내부에 상기 전지 수용 공간(311)이 형성되는 몸통부(310)와, 상기 개구부(312)를 덮으며 상기 몸통부(310)와 결합되는 도어부(320)를 포함하고, 상기 거치 플레이트(200)의 상기 제2 방향 상의 일단부는 상기 개구부(312)와 대면하는 상기 도어부(320)의 면에 결합되고, 상기 거치 플레이트(200)의 상기 제2 방향 상의 타단부는 상기 개구부(312)를 통해 상기 전지 수용 공간(311)으로 삽입되는 것일 수 있다.
도어부(320)는 제2 방향으로 슬라이딩되어 선형 이동을 하면서 몸통부(310)와 결합 또는 분리될 수 있다.
도어부(320)가 몸통부(310)에 접근하도록 슬라이딩되면, 거치 플레이트(200)는 도어부(320)와 함께 이동하여 개구부(312)를 통해 전지 수용 공간(311)으로 삽입될 수 있다. 도어부(320)가 몸통부(310)로부터 분리되도록 슬라이딩되면, 거치 플레이트(200)는 도어부(320)와 함께 이동하면서 전지 수용 공간(311)으로부터 배출될 수 있다.
몸통부(310)에는 방폭 챔버일 수 있다. 몸통부(310)는 제2 방향 상의 일단부에 개구부(312)가 형성되고, 제2 방향으로 연장되는 원통 형상으로 마련되는 것일 수 있다. 몸통부(310)에는 전지 수용 공간(311)의 고압을 해소하기 위한 릴리프 밸브(313)와, 전지 수용 공간(311)에 확산된 가스는 외부의 가스 포집관 또는 가스 분석 장치에 전달하기 위한 가스 전달관(315)이 연결될 수 있다.
일 실시 양태로서, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 온도 센서부(100)는 상단부는 상기 챔버부(300)의 천정면에 고정되고, 상기 제1 가상선(l1)과 상기 제2 가상선(l2) 간의 간격은 상기 거치 플레이트(200)의 상기 제1 방향으로의 길이보다 더 긴 것일 수 있다. 즉, 복수의 온도 센서부(100)는 몸통부(310)에 2열(제1 가상선(l1) 및 제2 가상선(l2))로 나란하게 배열되어 고정되고, 거치 플레이트(200)는 전지 수용 공간(311)에 삽입될 시 제1 가상선(l1) 및 제2 가상선(l2)이 형성하는 2열의 사이로 삽입될 수 있다.
도어부(320)는 반구 또는 디스크 형상으로 마련될 수 있다. 도어부(320)의 측면(몸통부(310)의 개구부(312)와 대면하는 면)에는 거치 플레이트(200)가 고정될 수 있다. 도어부(320)에는 복수의 피드스루(321)가 마련될 수 있다.
다른 실시 양태로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 온도 센서부(100)는 상기 거치 플레이트(200)를 관통한 상태로 상기 거치 플레이트(200)에 고정되고, 상기 제1 가상선(l1)과 상기 제2 가상선(l2) 간의 간격은 상기 거치 플레이트(200)의 상기 제1 방향으로 길이보다 더 짧고, 상기 전지(11)의 제1 방향으로의 길이보다 더 긴 것일 수 있다. 즉, 복수의 온도 센서부(100)는 도어부(320)와 함께 이동하는 것일 수 있다. 이때, 상기 도어부(320)에는 상기 복수의 온도 센서부(100)와 상기 온도 분석부(400)를 유선으로 연결하기 위한 피드스루(321)가 마련되는 것일 수 있다.
거치 플레이트(200)에는 상하방향으로의 공기 유동을 위한 통기홀(250)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 통기홀(250)은 제2 방향으로 연장되는 장홀 형상으로 마련되는 것일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전지 안전성 평가 장치는,
상기 거치 플레이트(200)의 상면에서 저면이 고정되는 하부 지그(210);
상기 전지(11)와 상기 하부 지그(210) 사에 적층되는 제1 단열층(230);
상기 전지(11)의 상면에 적층되는 제2 단열층(240);
상기 제2 단열층(240)을 사이에 두고 상기 전지(11)의 상면을 가압하는 상부 지그(220);
상기 제1 단열층(230)과 상기 전지(11) 사이에 삽입되는 저면 온도측정 센서(110); 및
상기 제2 단열층(240)과 상기 전지(11) 사이에 삽입되는 상면 온도측정 센서(120)를 더 포함하는 것일 수 있다.
상부 지그(220) 및 하부 지그(210)는 전지(11)가 정위치를 이탈하는 것을 방지하고, 상면 온도측정 센서(120) 및 저면 온도측정 센서(110)를 전지(11)에 밀착시켜 전지(11) 자체의 온도를 측정할 수 있다.
상부 지그(220) 및 하부 지그(210)는 Al 플레이트일 수 있다.
상면 온도측정 센서(120) 및 저면 온도측정 센서(110)는 막대 형상의 열전대일 수 있다.
제1 단열층(230)의 상면 및 제2 단열층(240)의 저면에는 온도측정 센서 삽입홈이 형성되어, 제1 단열층(230) 및 제2 단열층(240)이 상면 온도측정 센서(120) 및 저면 온도측정 센서(110)에 의해서 전지(11)의 표면으로부터 들뜨는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는 상기 상부 지그(220) 및 상기 하부 지그(210)를 서로 고정하는 제1 고정 수단; 및 상기 하부 지그(210) 및 상기 거치 플레이트(200)를 서로 고정하는 제2 고정 수단을 더 포함하는 것일 수 있다. 제1 고정 수단 및 제2 고정 수단은 나사 결합을 위한 볼트, 너트 등일 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
[부호의 설명] 11...전지, 100...온도 센서부, 110...저면 온도측정 센서, 120...상면 온도측정 센서, 200...거치 플레이트, 210...하부 지그, 220...상부 지그, 230...제1 단열층, 240...제2 단열층, 250...통기홀, 300...챔버부, 310...몸통부, 311...전지 수용 공간, 312...개구부, 313...릴리프 밸브, 315...가스 전달관, 320...도어부, 321...피드스루, 400...온도 분석부, 410...충방전 케이블, l1...제1 가상선, l2...제2 가상선, l3...제3 가상선, l4...제4 가상선, l5...제5 가상선, t...제1 측정 지점, b...제2 측정 지점, m...제3 측정 지점
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는 챔버 내부에 위치하는 전지에서 분출되는 가스 및 화염으로 인한 실시간 온도 분포를 효과적으로 분석 가능한 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는 시간에 따른 전지 내부에서 외부로 방출되는 가스 및 화염의 위치 및 온도 정량화가 가능한 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 평가 장치는 반복 측정에 대해서 소모되는 부품을 최소화하여 분석의 재현성을 극대화시킨 것일 수 있다.

Claims (15)

  1. 상면에 전지가 고정되는 거치 플레이트;
    내부에 상기 거치 플레이트가 수용되기 위한 전지 수용 공간이 형성되는 챔버부;
    상기 전지 수용 공간에 마련되는 온도 센서부; 및
    상기 온도 센서부로부터 일정 시간을 주기로 온도 측정 신호를 입력받는 온도 분석부를 포함하고,
    상기 온도 센서부는 복수로 마련되며,
    상기 복수의 온도 센서부는 상기 전지 수용 공간 내에서 서로 일정 거리 이격되어 마련되는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거치 플레이트는, 상하방향에 수직한 제1 방향으로 일정한 폭을 가지고, 상항 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 플레이트 형상으로 마련되는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전지를 사이에 두고 상기 제2 방향으로 연장되는 한 쌍의 가상의 직선을 제1 가상선 및 제2 가상선이라 할 때,
    상기 복수의 온도 센서부는 상기 제1 가상선 및 상기 제2 가상선 각각에 적어도 하나 이상씩 배열되는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전지를 사이에 두고 상기 제1 방향으로 연장되는 한 쌍의 가상의 직선을 제3 가상선 및 제4 가상선이라 할 때,
    상기 복수의 온도 센서부는 상기 제3 가상선과 상기 제1 가상선과의 교점, 상기 제3 가상선과 상기 제2 가상선과의 교점, 상기 제4 가상선과 상기 제1 가상선과의 교점, 및 상기 제4 가상선과 상기 제2 가상선과의 교점의 위치에 배치되는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전지의 일단부와 타단부 사이에 위치하고 상기 제1 방향으로 연장되는 한 쌍의 가상의 직선을 제5 가상선이라 할 때,
    상기 복수의 온도 센서부는 상기 제5 가상선과 상기 제1 가상선과의 교점, 및 상기 제5 가상선과 상기 제2 가상선과의 교점의 위치에 더 배치되는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제5 가상선은 복수로 마련되는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 온도 센서부는 상하방향으로 연장되는 막대 형상으로 마련되는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 센서부는 제1 측정 지점과 제2 측정 지점을 포함하며,
    상기 제1 측정 지점은 상기 거치 플레이트보다 높은 위치에 위치하고,
    상기 제2 측정 지점은 상기 거치 플레이트보다 낮은 위치에 위치하는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온도 센서부는 상기 제1 측정 지점과 상기 제2 측정 지점 사이에 위치하는 제3 측정 지점을 더 포함하고,
    상기 제3 측정 지점은 상기 거치 플레이트보다 더 높은 위치에 위치하는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 챔버부는,
    상기 제2 방향 상의 일단부가 개방되어 개구부가 형성되고 내부에 상기 전지 수용 공간이 형성되는 몸통부와,
    상기 개구부를 덮으며 상기 몸통부와 결합되는 도어부를 포함하고,
    상기 거치 플레이트의 상기 제2 방향 상의 일단부는 상기 개구부와 대면하는 상기 도어부의 면에 결합되고,
    상기 거치 플레이트의 상기 제2 방향 상의 타단부는 상기 개구부를 통해 상기 전지 수용 공간으로 삽입되는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 온도 센서부는 상단부는 상기 챔버부의 천정면에 고정되고,
    상기 제1 가상선과 상기 제2 가상선 간의 간격은 상기 거치 플레이트의 상기 제1 방향으로의 길이보다 더 긴 것인 전지 안전성 평가 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 온도 센서부는 상기 거치 플레이트를 관통한 상태로 상기 거치 플레이트에 고정되고,
    상기 제1 가상선과 상기 제2 가상선 간의 간격은 상기 거치 플레이트의 상기 제1 방향으로 길이보다 더 짧고, 상기 전지의 제1 방향으로의 길이보다 더 긴 것인 전지 안전성 평가 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 도어부에는 상기 복수의 온도 센서부와 상기 온도 분석부를 유선으로 연결하기 위한 피드스루가 마련되는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 거치 플레이트의 상면에서 저면이 고정되는 하부 지그;
    상기 전지와 상기 하부 지그 사에 적층되는 제1 단열층;
    상기 전지의 상면에 적층되는 제2 단열층;
    상기 제2 단열층을 사이에 두고 상기 전지의 상면을 가압하는 상부 지그;
    상기 제1 단열층과 상기 전지 사이에 삽입되는 저면 온도측정 센서; 및
    상기 제2 단열층과 상기 전지 사이에 삽입되는 상면 온도측정 센서를 더 포함하는 것인 전지 안전성 평가 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 상부 지그 및 상기 하부 지그를 서로 고정하는 제1 고정 수단; 및
    상기 하부 지그 및 상기 거치 플레이트를 서로 고정하는 제2 고정 수단을 더 포함하는 것인 전지 안전성 평가 장치.
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