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JP6923238B2 - バッテリー温度測定装置及び方法 - Google Patents

バッテリー温度測定装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、バッテリー温度測定装置及び方法に関し、詳しくは、バッテリーの温度を測定する過程で、効果的に二次電池の温度を測定可能なバッテリー温度測定装置及び方法に関する。
本出願は、2018年6月14日出願の韓国特許出願第10−2018−0068220号に基づく優先権を主張し、上記出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などの二次電池が商用化されているが、なかでもリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であって、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
バッテリーは多様な分野で用いられるが、電気駆動車両またはスマートグリッドシステムのような近年バッテリーが多く活用される分野では、高容量を要する場合が多い。バッテリーパックの容量を増加させるためには、二次電池、すなわちバッテリーセル自体の容量を増加させる方法があるが、容量増大の効果が大きくなく、二次電池の大きさを拡張させるには物理的制限があって管理が不便であるという短所を有する。したがって、通常、多数のバッテリーモジュールが直列及び並列で連結されたバッテリーパックが広く用いられる。
このようなバッテリーパックには、バッテリーモジュールを管理するバッテリー管理システム(BMS:Battery Management System)が含まれる場合が多い。さらに、BMSは、バッテリーモジュールの温度、電圧及び電流などをモニタリングし、モニタリングしたバッテリーモジュールの状態に基づいてバッテリーパックのバランシング動作、冷却動作、充電動作または放電動作などを制御することができる。
バッテリーモジュールの温度、すなわち、二次電池の温度はバッテリーパックの性能に重要な影響を及ぼす要素である。一般に、バッテリーパックは二次電池の温度が適正範囲に分布するとき効率的に作動することができる。例えば、二次電池の温度が高過ぎる場合、二次電池の負極結晶格子の安全性減少などによってバッテリーパックの性能が低下し得る。一方、二次電池の温度が低過ぎる場合は、二次電池の内部抵抗及び分極電圧の増加による充放電容量の減少などによってバッテリーパックの性能が低下し得る。
したがって、バッテリーパックのバランシング動作、冷却動作、充電動作または放電動作などは、二次電池の温度に応じて適切に制御される必要がある。そして、そのためには二次電池の温度を正確に測定し、測定した二次電池の温度をBMSのMCU(Micro Controller Unit)などに伝達しなければならない。
このような二次電池の温度を正確に測定するためには、温度センサが二次電池の電極リードに最大限に近く配置されることが重要である。従来、集積回路基板上に取り付けられた温度センサを用いる場合、正確な二次電池の温度を得るために温度センサが二次電池に近接した位置に取り付けられる形態で構成されることもある。しかし、この場合、温度センサがBMSから動作電圧の提供を受けて動作する特性上、温度センサは二次電池の電極リードに直接接触することができなかった。
本発明は、上記のような従来技術の背景の下でなされたものであり、バッテリーの温度を測定する過程で効果的に二次電池の温度を測定可能な改善されたバッテリー温度測定装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
本発明の一態様によるバッテリー温度測定装置は、集積回路基板上に取り付けられ、電極リードが連結されるように構成されたリードコネクタと、集積回路基板上に取り付けられ、備えられた複数の端子のうち一端に備えられた第1端子がリードコネクタに直接接触して二次電池から動作電源の供給を受けるように構成された温度センサと、温度センサと電気的に連結され、温度センサによって測定された電気的信号に基づいて二次電池の温度を測定するように構成された演算部と、を含むことができる。
本発明の他の一態様によるバッテリー温度測定装置は、集積回路基板上に取り付けられ、集積回路基板の外部に備えられたBMSと電気的に連結され、温度センサの他端に備えられた第2端子と電気的に連結されるように構成されたBMSコネクタをさらに含み得る。
集積回路基板は、第2端子とBMSコネクタとの間を電気的に直接連結するように構成された信号ラインをさらに含み得る。
信号ラインは、集積回路基板上に取り付けられた温度センサの個数だけ集積回路基板に備えられ得る。
集積回路基板は、接地端子を備え、第2端子と接地端子との間を電気的に連結する接地ラインをさらに含み得る。
接地ラインは、第2端子と直接連結された信号ラインから分岐した回路パターンラインであり得る。
温度センサの動作電位は、リードコネクタと接地端子との間に印加される電位であり得る。
本発明の他の一態様によるバッテリー温度測定装置は、集積回路基板が取り付けられ、二次電池の電極リードと連結されるセンシングバスバーが備えられ、センシングバスバーを通じてリードコネクタと二次電池の電極リードとの間を電気的に連結させるセンシングアセンブリをさらに含み得る。
温度センサは、第1端子がリードコネクタの内部に挿入されてリードコネクタと直接接触し得る。
第1端子は、リードコネクタの内部を貫通してリードコネクタの外部に突出し、電極リードと直接接触し得る。
リードコネクタは、内部に温度センサの第1端子及びセンシングバスバーが全て挿入され得る。
本発明の他の態様によるバッテリーパックは、本発明の一態様によるバッテリー温度測定装置を含むことができる。
本発明のさらに他の態様による集積回路基板は、二次電池の電極リードと接触するように構成された集積回路基板であって、集積回路基板上に取り付けられ、電極リードが連結されるように構成されたリードコネクタと、集積回路基板上に取り付けられ、2個の端子のうち一端に位置した一つの端子がリードコネクタに直接接触し、二次電池の電位を動作電位とするように構成された温度センサと、集積回路基板上の基準電位を示し、温度センサの他端と電気的に連結されるように構成された接地端子と、を含むことができる。
本発明のさらに他の態様によるバッテリー温度測定方法は、二次電池の電極リードと接触するように構成された集積回路基板で二次電池の温度を測定する方法であって、二次電池の電位を動作電位として供給して集積回路基板上に取り付けられた温度センサから電気的信号を受信する段階と、温度センサから受信した電気的信号に基づいて二次電池の温度を測定する段階と、を含むことができる。
本発明の一態様によれば、リードコネクタと直接接触する温度センサを用いることで、二次電池の電極リード、リードコネクタ及び温度センサの直接接触による熱伝導を用いて二次電池の温度を正確に測定することができる。
また、本発明の他の態様によれば、二次電池の電位を温度センサの動作電位として用いることで、温度センサとBMSとの間を連結する線路の本数及びコネクタの大きさを減縮可能な改善された集積回路基板を提供することができる。
外にも本発明は他の多様な効果を有し得、このような本発明の他の効果は後述する詳細な説明によって理解でき、本発明の実施形態からより明らかに分かるであろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置の機能的構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置の一部構成が集積回路基板上に取り付けられた構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による集積回路基板が二次電池の電極リードと連結される構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置において、温度センサとリードコネクタとが接触した第1例を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置において、温度センサとリードコネクタとが接触した第2例を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置において、温度センサとリードコネクタとが接触した第3例を概略的に示した図である。 図6の第3例を他の方向から示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置において、温度センサとリードコネクタとが接触した第4例を概略的に示した図である。 図8の第4例を他の方向から示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定方法を概略的に示したフロー図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載された「演算部」のような用語は少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現され得る。
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結」されるとするとき、これは「直接的な連結」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結」も含む。
本明細書において、二次電池とは、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したセルを意味する。一例として、パウチ型リチウムポリマーセル一つを二次電池として見なし得る。
本発明によるバッテリー温度測定装置は、バッテリーの温度を測定する装置である。ここで、バッテリーには一つ以上の二次電池が備えられ得る。本発明によるバッテリー温度測定装置は、バッテリーパックに備えられる二次電池のうち少なくとも一つの二次電池に対する温度を測定することができる。特に、本発明によるバッテリー温度測定装置は、一つ以上のリチウム二次電池を含むバッテリーに適用できる。ここで、バッテリーはバッテリーモジュールやバッテリーパックを含む概念であり得る。
本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置は、集積回路基板上に取り付けられた温度センサを用いて二次電池の温度を測定することができる。ここで、集積回路基板は、二次電池の電極リードと接触するように構成される。例えば、集積回路基板は、二次電池の電極リードと直接接触する。この場合、集積回路基板は、二次電池の電極リードと直接接触するように構成されたコネクタを備え、コネクタを通じて二次電池の電極リードと接触し得る。
または、集積回路基板は、二次電池の電極リードと間接的に接触してもよい。この場合、集積回路基板は、二次電池の電極リードと集積回路基板との間を連結するセンシングバスバーと直接接触するように構成されたコネクタを備え、センシングバスバーを通じて二次電池の電極リードと接触し得る。
図1は、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置の機能的構成を概略的に示した図である。図2は、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置の一部構成が集積回路基板上に取り付けられた構成を概略的に示した図である。図3は、本発明の一実施形態による集積回路基板が二次電池の電極リードと連結される構成を概略的に示した図である。
図2及び図3は、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置の概略的な構成を例示的に示した図である。例えば、BMSコネクタ400の端子は、集積回路基板Iに備えられたリードコネクタ100及び温度センサ200の個数に応じて増加または減少し得る。また、センシングラインL、信号ラインL1及び/または接地ラインL2の本数も集積回路基板Iに備えられたリードコネクタ100及び温度センサ200の個数に応じて増加または減少し得る。図2では、説明の便宜上、センシングラインを一本のみ示している。
図1及び図2を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置は、リードコネクタ100、温度センサ200、演算部300を含む。
リードコネクタ100は、集積回路基板I上に取り付けられ得る。ここで、集積回路基板Iは、バッテリーパックPまたはバッテリーモジュールに備えられた少なくとも一つの二次電池10と連結され、二次電池10とBMSとの間で情報を伝達する少なくとも一つの素子が備えられている基板である。例えば、集積回路基板Iは、ICB(Interconnect Circuit Board)であり得る。ここで、ICBはバッテリーパックPに備えられたセンシングアセンブリSに取り付けられ得る。例えば、図3の実施形態において、集積回路基板Iは、二次電池10の電極リード13からセンシングした情報、例えば電圧情報をBMSに伝達する集積回路基板Iであり得る。このような集積回路基板Iは、絶縁性物質からなるプレートに薄い銅箔を被覆し、回路図に従って不要な銅箔を引き剥がすことで回路パターンを形成した形態であり得る。
また、リードコネクタ100には、二次電池10の電極リード13が連結されるように構成され得る。特に、リードコネクタ100は、集積回路基板I上に取り付けられ、二次電池10の電極リード13と集積回路基板Iとの間を電気的に連結することができる。すなわち、リードコネクタ100は、電気伝導性及び熱伝導性物質から形成されて集積回路基板I上に取り付けられる。例えば、リードコネクタ100は、集積回路基板I上に半田付けによって取り付けられ得る。
望ましくは、リードコネクタ100の一端は、二次電池10の電極リード13と直接接触する方式で結合され、この場合、二次電池10の電極リード13とリードコネクタ100とは溶接によって結合固定される。すなわち、リードコネクタ100は、二次電池10の正極リードまたは負極リードと溶接などの多様な結合方式によって直接接触して連結固定され得る。ただし、このような二次電池10の電極リード13とリードコネクタ100との間に他の連結部材などが介在されて相互連結される構成で具現されてもよい。例えば、図3に示されたように、二次電池10の電極リード13とリードコネクタ100との間にセンシングバスバー15のような部材が備えられてもよい。
二次電池10の電極リード13は多様な形態でリードコネクタに連結される。例えば、電極リード13は、リードコネクタ100に向かう終端が曲げられた形態で、隣接する他のリードと対を成し得る。この場合、対を成す二つのリードの終端は互いに電気的に連結される。そして、対を成す二つのリードの終端同士は直接接触してもよく、直接接触しなくてもよい。図3の実施形態において、電極リード13のうち13aの終端は13bに向かって曲げられ、13bの終端は13aに向かって曲げられて、13aと13bとが対を成し得る。同様に、電極リード13のうち13cの終端は13dに向かって曲げられ、13dの終端は13cに向かって曲げられて、13cと13dとが対を成し得る。13eは、集積回路基板Iとの連結形状に応じて、曲げられることも曲げられないこともあり得る。例えば、13eは対を成す電極リードがないため、曲げられなくてもよい。
温度センサ200は、集積回路基板I上に取り付けられ得る。特に、温度センサ200は、集積回路基板I上に付着され得る。例えば、温度センサ200は、集積回路基板I上に半田付けによって取り付けられ得る。
また、温度センサ200は、複数の端子を備えることができる。そして、温度センサ200は、備えられた複数の端子のうち一端に位置した第1端子210がリードコネクタ100に直接接触し得る。ここで、第1端子210は、温度センサ200に備えられた複数の端子のうちリードコネクタ100に直接接触する接触端子であり得る。
例えば、温度センサ200は、両端にそれぞれ1個ずつ2個の端子を備え得る。温度センサ200に備えられた2個の端子のうち一端に位置した一つの端子が第1端子210であって、リードコネクタ100に直接接触し得る。
温度センサ200は、第1端子及びリードコネクタ100を通じて電極リード13から動作電圧の印加を受けることができる。一実施形態によれば、二次電池10の出力電圧は2.5V〜4.5Vであり得る。この場合、二次電池10の出力電圧を温度センサ200の駆動電圧水準に変換するコンバータなどの別途の装置がなくても、温度センサ200は、リードコネクタ100を通じて電極リード13から動作電圧の印加を受けることができる。
特に、温度センサ200は、リードコネクタ100に溶接で結合固定され得る。例えば、温度センサ200の第1端子210は本体から外側に突出した金属板の形態で構成され、リードコネクタ100と溶接によって直接接触し得る。このような構成によって、温度センサ200は、リードコネクタ100の温度を近接距離で正確且つ容易に測定することができる。すなわち、温度センサ200は、リードコネクタ100を通じて熱伝導によって伝達される二次電池10の温度を測定することができる。
また、温度センサ200は、二次電池10の電位を動作電位にするように構成され得る。より具体的には、温度センサ200は、リードコネクタ100に直接接触して、リードコネクタ100を通じて二次電池10の電位の伝達を受けることができる。望ましくは、温度センサ200は、リードコネクタ100と接地端子Gとの間に印加される電圧を動作電圧にするように構成され得る。このような構成によって、温度センサ200は、二次電池10から動作電力の供給を受けることができる。
このような構成によって本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置または集積回路基板Iは、接触による熱伝導によって二次電池10の温度を測定することで温度測定の正確度を向上させることができる。
演算部300は、温度センサ200と電気的に連結され得る。より具体的には、演算部300は、温度センサ200と電気的信号を送受信できるように、電気的経路を通じて互いに連結され得る。例えば、演算部300は、集積回路基板I上に回路パターンで形成された電気的経路を通じて温度センサ200と連結され得る。また、演算部300は、集積回路基板IとBMSとを連結する線路を通じて電気的に温度センサ200と連結され得る。この場合、演算部300と温度センサ200との間には、集積回路基板IとBMSとを連結する他の素子が備えられてもよい。また、演算部300は、温度センサ200によって測定された電気的信号に基づいて二次電池10の温度を測定することができる。
望ましくは、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置は、図1及び図2に示されたように、BMSコネクタ400をさらに含むことができる。
BMSコネクタ400は、集積回路基板I上に取り付けられ得る。すなわち、BMSコネクタ400は集積回路基板I上に付着され得る。例えば、BMSコネクタ400は、集積回路基板I上に半田付けによって取り付けられ得る。また、BMSコネクタ400は、集積回路基板Iの外部に備えられたBMSと電気的に連結され得る。例えば、図2に示されたように、BMSコネクタ400は、複数の連結ピンを備え、それぞれの連結ピンを通じて連結される電気的経路をBMSにそれぞれ連結することができる。また、BMSコネクタ400は、温度センサ200の他端とパターンを通じて電気的に連結され得る。例えば、図2に示されたように、BMSコネクタ400は、集積回路基板I上に形成された回路パターンを通じて温度センサ200と電気的に連結され得る。この場合、図2に示されたように、温度センサ200の他端に形成された端子と回路パターンとが電気的に連結され得る。
望ましくは、図2に示されたように、本発明の一実施形態によるBMSコネクタ400は、センシング経路Lを通じてリードコネクタ100と互いに電気的に連結され得る。
すなわち、集積回路基板Iは、リードコネクタ100とBMSコネクタ400との間に電気的に連結され、電池の電圧センシング情報のようなセンシング信号が流れるセンシング経路Lを含むことができる。センシング経路Lは、リードコネクタ100とBMSコネクタ400との間を連結する経路であって、集積回路基板I上に銅箔による回路パターン形態で形成され得る。また、センシング経路Lは、集積回路基板I上に露出するように形成されてもよいが、集積回路基板I上に露出しないように形成されてもよい。センシング経路L及びBMSコネクタ400を通じて、二次電池10に対するセンシング信号を演算部300に送信することができる。
より望ましくは、本発明の一実施形態による集積回路基板Iは、図1及び図2に示されたように、信号ラインL1をさらに含むことができる。
信号ラインL1は、温度センサによって測定されたセンシング情報を伝達する経路であって、図1及び図2に示されたように、温度センサ200の他端に備えられた端子とBMSコネクタ400との間を電気的に直接連結するように構成され得る。例えば、信号ラインL1は、集積回路基板I上に銅箔による回路パターンラインの形態で具現され得る。また、信号ラインL1は、BMSコネクタ400と演算部300との間を電気的に連結することができる。この場合、信号ラインL1は、集積回路基板IとBMSとの間を電気的に連結する線路として具現され得る。
より望ましくは、本発明の一実施形態による集積回路基板Iは、図1及び図2に示されたように、接地端子Gをさらに含むことができる。
接地端子Gは、図2に示されたように、集積回路基板I上に取り付けられる。また、接地端子Gは、接地と連結されて集積回路基板I上の基準電位を示すことができる。
また、望ましくは、本発明の一実施形態による集積回路基板Iは、図1及び図2に示されたように、接地ラインL2をさらに含むことができる。
接地ラインL2は、図1及び図2に示されたように、温度センサ200の他端に備えられた端子と接地端子Gとの間を電気的に連結するように構成され得る。この場合、接地ラインL2には、充放電電流が接地ラインL2に流れないように抵抗Rが備えられ得る。
また、温度センサ200の一端に連結された回路パターンラインは、分岐点BPを基準にして信号ラインL1と接地ラインL2とに分岐し得る。この場合、接地ラインL2は、信号ラインL1と別途のラインに区別される。すなわち、接地ラインL2は、集積回路基板I上で信号ラインL1と区別された回路パターンラインとして形成され得る。
本発明の一実施形態による信号ラインL1と接地ラインL2とは、温度センサ200の他端と直接連結された回路パターンラインから分岐したそれぞれの回路パターンラインであり得る。信号ラインL1上に備えられた分岐点BPから接地ラインL2が分岐し得る。すなわち、接地ラインL2は、温度センサ200の他端と直接連結された共通ノードNと連結され、温度センサ200の他端と連結され得る。
例えば、図1及び図2に示されたように、接地ラインL2は、信号ラインL1上の分岐点BPから分岐したラインであり得る。したがって、接地ラインL2は、温度センサ200の他端と直接連結された信号ラインL1上の共通ノードNと連結され得る。
集積回路基板I上に複数の温度センサ200が取り付けられる場合、信号ラインL1は、集積回路基板I上に取り付けられた温度センサ200の個数だけ集積回路基板I上に備えられ得る。すなわち、集積回路基板I上には取り付けられたそれぞれの温度センサ200毎に一本の信号ラインL1が備えられ得る。
ここで、信号ラインL1は、温度センサ200とBMSコネクタ400との間を電気的に連結し、温度センサ200からBMSコネクタ400へと電気的信号を伝達することができる。すなわち、温度センサ200の一端に備えられた第1端子210がリードコネクタ100に直接接触することで、温度センサ200は二次電池10から動作電力の供給を受けることができる。したがって、集積回路基板I上に温度センサ200に動作電力を供給するための別途の回路パターンラインを形成しなくてもよい。
例えば、図2及び図3は、集積回路基板I上に一つの温度センサ200が備えられた例を示した図である。図1及び図2の実施形態のように、集積回路基板Iに温度センサが1個のみ備えられた場合、信号ラインL1は温度センサ200とBMSコネクタ400との間に一本のラインで具現され得る。
このような構成によって本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置または集積回路基板Iは、集積回路基板I上に形成される回路パターンラインの本数を減らすことでコストを節減し、空間活用度を向上させることができる。
本発明の一実施形態による集積回路基板Iは、リードコネクタ100、温度センサ200及び接地端子Gを含む。リードコネクタ100、温度センサ200及び接地端子Gについての詳細は上述したので、省略することにする。
一方、演算部300は、上述したような動作を行うため、当業界に知られたプロセッサ、ASIC(Application−Specific Integrated Circuit)、他のチップセット、論理回路、レジスタ、通信モデム及び/またはデータ処理装置などを選択的に含む形態で具現され得る。
望ましくは、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置は、メモリ部500をさらに含むことができる。
メモリ部500には、温度センサ200から受信した電気的信号に基づいて二次電池10の温度を測定するための演算数式が書き込まれ得る。また、メモリ部500は、電気的信号を送受信できるように、演算部300と電気的に連結され得る。
一方、メモリ部500は、情報を記録して消去可能な記録媒体であれば、その種類に特に制限がない。例えば、メモリ部500は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、レジスタ、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体であり得る。また、メモリ部500は、演算部300によってそれぞれアクセスできるように、例えばデータバスなどを通じて演算部300とそれぞれ電気的に連結され得る。また、メモリ部500は、演算部300で実行される各種の制御ロジックを含むプログラム及び/または制御ロジックの実行時に発生するデータを、保存及び/または更新及び/または消去及び/または伝送し得る。
図3を参照すれば、本発明の一実施形態による集積回路基板Iは、少なくとも一つの二次電池10を備えたバッテリーパックPに備えられ得る。
本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置は、集積回路基板Iが取り付けられるセンシングアセンブリSをさらに含むことができる。例えば、図3に示されたように、集積回路基板Iは、センシングアセンブリSに取り付けられ得る。
センシングアセンブリSには、二次電池10の電極リード13と連結されるセンシングバスバー15が備えられ得る。したがって、センシングアセンブリSは、センシングバスバー15を通じてリードコネクタ100と二次電池10の電極リード13とを電気的に連結させることができる。すなわち、集積回路基板Iは、センシングアセンブリSに備えられたセンシングバスバー15を通じて二次電池10の電極リード13と連結され得る。より具体的には、センシングバスバー15は、リードコネクタ100と二次電池10の電極リード13との間を電気的に連結することができる。
このような構成によって本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置は、二次電池10の電極リード13、センシングバスバー15、リードコネクタ100及び温度センサ200の接触による熱伝導によって二次電池10の温度を測定することで、二次電池10の温度測定に対する正確度を向上させることができる。
本発明によるバッテリー温度測定装置は、BMSを含むことができる。すなわち、本発明によるBMSは、上述した本発明によるバッテリー温度測定装置に含まれ得る。このような構成において、本発明によるバッテリー温度測定装置の各構成要素のうち少なくとも一部は、従来のBMSに含まれた構成の機能を補完または追加することで具現され得る。例えば、本発明によるバッテリー温度測定装置の演算部300及びメモリ部500は、BMSの構成要素として具現され得る。
以下、図4〜図9を参照して、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置において、温度センサ200とリードコネクタ100との接触構成の多様な実施形態を説明する。ここで、第1端子210は、温度センサ200に備えられてリードコネクタ100に連結されるための端子であって、図示されたようにプレート状に構成され得る。この場合、第1端子とリードコネクタとの間の連結構成をより容易に具現でき、結合状態をより安定的に維持することができる。ただし、本発明が必ずしもこのような端子の形状に制限されることはない。
図4は、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置において、温度センサ200とリードコネクタ100とが接触した第1例を概略的に示した図である。具体的に、図4は、第1例における温度センサ200とリードコネクタ100との間の接触関係を示した切開断面図である。
図4に示された第1例を参照すれば、温度センサ200の一端に備えられた第1端子210はリードコネクタ100に直接接触し得る。リードコネクタ100は金属のような電気伝導性及び熱伝導性物質から形成されているため、温度センサ200はリードコネクタ100の一面に接触した第1端子210を通じて電極リード13と熱的及び電気的に連結できる。
例えば、温度センサ200の第1端子210は、図4に示されたように金属板の形態であり得る。したがって、第1端子210の一面は温度センサ200に付着し、他面はリードコネクタ100の扁平な一面に接触し得る。
他の例として、温度センサ200の第1端子210は、温度センサ200の本体から外側に突出した金属板が曲げられた形状であり得る。この場合、第1端子210は、温度センサ200とリードコネクタ100との間に介在され得る。すなわち、第1端子210の一面は温度センサ200に付着し、他面はリードコネクタ100の扁平な一面に接触し得る。
したがって、温度センサ200は、リードコネクタ100の一面に接触した第1端子210を通じて、二次電池の電位を動作電位として受け取って動作することができる。そして、熱伝導現象によって、温度センサ200は電極リード13の温度をセンシングすることができる。
以上、図4を参照して温度センサ200の一端とリードコネクタ100の外面の一部とが直接接触した例を説明した。しかし、図4は、温度センサ200の一端とリードコネクタ100とが直接接触した一例に過ぎないため、温度センサ200とリードコネクタ100との接触関係が図4によって制限されることはない。
図5は、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置において、温度センサ200とリードコネクタ100とが接触した第2例を概略的に示した図である。具体的に、図5は、第2例における温度センサ200とリードコネクタ100との間の接触関係を示した切開断面図である。
図5に示された第2例を参照すれば、温度センサ200の一端に備えられた第1端子210はリードコネクタ100の内部に挿入され、リードコネクタ100と直接接触し得る。例えば、図示されたように、第1端子210は板状で構成されて温度センサ200からリードコネクタ100側に突出し、リードコネクタ100には第1端子210に対応する形態の挿入溝が形成される。第1端子210はリードコネクタ100の挿入溝に挿入され、リードコネクタ100と接触することができる。
上述したように、リードコネクタ100は、電気伝導性及び熱伝導性特性を共に有する物質から形成されたため、温度センサ200は、リードコネクタ100の内部に挿入された第1端子210を通じて電極リード13と熱的及び電気的に連結できる。
温度センサ200は、リードコネクタ100の内部に挿入された第1端子210を通じて二次電池から動作電源の供給を受けることができる。そして、温度センサ200は、電極リード13の温度をセンシングすることができる。この場合、温度センサ200の第1端子210がリードコネクタ100の内部に挿入されているため、図5の実施形態による温度センサ200は、リードコネクタ100側により近く位置することができる。
一般に、温度測定対象と温度センサ200との距離が遠くなるほど熱損失によって温度測定が不正確になり得る。したがって、図5のように、第1端子210がリードコネクタ100の内部に挿入された温度センサ200は、電極リード13からリードコネクタ100に伝導された熱をより正確に測定することができる。
また、温度センサ200の第1端子210がリードコネクタ100の内部に挿入されて固定されるため、温度センサ200とリードコネクタ100との接触安定性がより向上する。すなわち、第1端子210がリードコネクタ100の内部に挿入された場合、第1端子210とリードコネクタ100との間の接触面が多くなるため、第1端子210とリードコネクタ100との接触安定性を向上させることができる。また、第1端子210とリードコネクタ100との間の接触面積が広くなるため、リードコネクタ100と第1端子210との間の熱伝達効率をより向上させることもできる。
以上、図5を参照して温度センサ200の第1端子210がリードコネクタ100の内部に挿入された例を説明した。しかし、図5は、温度センサ200の第1端子210がリードコネクタ100の内部に挿入された一例に過ぎないため、温度センサ200とリードコネクタ100との接触関係が図5によって制限されることはない。
図6は、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置において、温度センサ200とリードコネクタ100とが接触した第3例を概略的に示した図である。図7は、図6の第3例を他の方向から示した図である。具体的に、図6は第3例における第1端子210とリードコネクタ100との間の接触関係を示した切開断面図であり、図7は第3例の断面図である。
図6及び図7を参照すれば、温度センサ200の一端に備えられた第1端子210は、リードコネクタ100の内部を貫通してリードコネクタ100の外部へと突出する。第1端子210はリードコネクタ100の外部に突出して、リードコネクタ100の外部で電極リード13と直接接触することができる。この場合、第1端子210は板状であって、リードコネクタ100に挿入され、リードコネクタ100の内部または外部で曲げられる。そして、第1端子210の曲げられた部分の終端がリードコネクタ100の外部に突出し得る。
望ましくは、図6及び図7の実施形態による温度センサ200の第1端子210は、リードコネクタ100及び集積回路基板Iを貫通して、集積回路基板Iの外部に突出することができる。集積回路基板Iの外部に突出した第1端子210は電極リード13と直接接触することができる。
一般に、熱伝導性物質から形成された熱伝導性物体であっても、熱が通過する過程で熱抵抗による熱損失が発生し得る。すなわち、熱源に直接接触して熱源の温度を測定することと、熱伝導性物体を通じて熱源の温度を測定することとには、温度測定の正確度の面から差異がある。
したがって、図6及び図7の実施形態による温度センサ200の第1端子210は、熱源である電極リード13に直接接触できるため、温度センサ200は電極リード13の温度をより正確に測定することができる。
以上、図6及び図7を参照して温度センサ200の第1端子210がリードコネクタ100の内部を貫通して電極リード13に直接接触した例を説明した。しかし、図6及び図7は、温度センサ200の第1端子210がリードコネクタ100の内部を貫通した一例に過ぎないため、温度センサ200とリードコネクタ100との接触関係が図6及び図7によって制限されることはない。例えば、図6及び図7には、第1端子210がリードコネクタ100の内部で曲げられてリードコネクタ100の外部に突出する形態が示されたが、他の実施形態では第1端子210が曲げられずにリードコネクタ100の外部に突出してもよい。
図8は、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定装置において、温度センサ200とリードコネクタ100とが接触した第4例を概略的に示した図である。図9は、図8の第4例を他の方向から示した図である。具体的に、図8は第4例における第1端子210とリードコネクタ100との間の接触関係を示した切開断面図であり、図9は第4例に対する断面図である。
図8及び図9に示された第4例を参照すれば、リードコネクタ100の内部に温度センサ200の第1端子210及びセンシングバスバー15が全て挿入される。例えば、リードコネクタ100に備えられた第1挿入溝を通って温度センサ200の第1端子210が挿入され、第2挿入溝を通ってセンシングバスバー15が挿入され得る。この場合、センシングバスバー15は、センシングアセンブリS及び集積回路基板Iを貫通してリードコネクタ100の第2挿入溝に挿入され得る。
リードコネクタ100の内部にセンシングバスバー15が挿入される場合、センシングバスバー15がリードコネクタ100によって囲まれるため、リードコネクタ100とセンシングバスバー15との接触面積が広くなる。したがって、リードコネクタ100の内部にセンシングバスバー15が挿入される場合、リードコネクタ100とセンシングバスバー15との間の熱伝導効率が向上するため、温度センサ200は電極リード13の温度をより正確に測定することができる。
望ましくは、リードコネクタ100の内部に挿入された温度センサ200の第1端子210とセンシングバスバー15とは互いに接触し得る。この場合、第1端子210にはセンシングバスバー15を通じて電極リード13の熱が直接伝達されるため、熱伝達による熱損失を最小化することができる。したがって、第1端子210とセンシングバスバー15とが直接接触した場合、温度センサ200は、第1端子210とセンシングバスバー15とが互いに離隔した場合よりも、電極リード13の温度をさらに正確に測定することができる。
以上、図8及び図9を参照して温度センサ200の第1端子210及びセンシングバスバー15がリードコネクタ100の内部に挿入された例を説明した。しかし、図8及び図9は、温度センサ200の第1端子210及びセンシングバスバー15がリードコネクタ100の内部に挿入された一例に過ぎないため、温度センサ200とセンシングバスバー15とリードコネクタ100との間の接触関係が図8及び図9によって制限されることはない。
また、本発明によるバッテリー温度測定装置は、バッテリーパックPに備えられ得る。すなわち、本発明によるバッテリーパックPは、上述した本発明によるバッテリー温度測定装置を含むことができる。ここで、バッテリーパックPは、一つ以上の二次電池、バッテリー温度測定装置、電装品(BMSやリレー、ヒューズなどを備える)及びケースなどを含むことができる。
図10は、本発明の一実施形態によるバッテリー温度測定方法を概略的に示したフロー図である。図10において、各段階の実行主体は、上述した本発明によるバッテリー温度測定装置の各構成要素であると言える。
図10に示されたように、本発明によるバッテリー温度測定方法は、信号受信段階S100及び温度測定段階S110を含む。
信号受信段階S100において、温度センサ200は、二次電池の電位を動作電位にして二次電池の温度に基づいて電気的信号を生成することができる。そして、演算部300は、温度センサ200から電気的信号を受信することができる。例えば、図1を参照すれば、演算部300は、信号ラインL1及びBMSコネクタ400を通じて温度センサ200から生成された電気的信号を受信することができる。
次いで、温度測定段階S110において、演算部300は、受信した電気的信号に基づいて二次電池の温度を測定することができる。すなわち、演算部300は、受信した電気的信号に基づいて二次電池の温度を算出することができる。
また、制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、演算部300はプログラムモジュールの集合として具現され得る。このとき、プログラムモジュールはメモリ装置に保存されてプロセッサによって実行され得る。
また、演算部300の多様な制御ロジックは少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジックはコンピュータ可読のコード体系で作成されてコンピュータ可読でアクセス可能なものであれば、その種類に特に制限がない。一例として、記録媒体はROM、RAM、レジスタ、CD−ROM、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群から選択された少なくとも一つ以上を含む。また、コード体系は、ネットワークで連結されたコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、組み合わせられた制御ロジックを具現するための機能的なプログラム、コード及びセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマによって容易に推論できる。
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
一方、本明細書において、「演算部」及び「メモリ部」などのように「部」という用語が使われたが、これは論理的な構成単位を示したものであって、必ず物理的に分離可能であるかまたは物理的に分離されるべき構成要素を示したものではないという点は当業者にとって自明である。
10:二次電池
13:電極リード
15:センシングバスバー
100:リードコネクタ
200:温度センサ
210:第1端子
300:演算部
400:BMSコネクタ
500:メモリ部
G:接地端子
I:集積回路基板
L:センシング経路
L1:信号ライン
L2:接地ライン
N:ノード
P:バッテリーパック
S:センシングアセンブリ

Claims (14)

  1. 二次電池の電極リードと接触するように構成された集積回路基板で前記二次電池の温度を測定するバッテリー温度測定装置であって、
    前記集積回路基板上に直接取り付けられ、前記電極リードが連結されるように構成されたリードコネクタと、
    前記集積回路基板上に取り付けられ、備えられた複数の端子のうち一端に備えられた第1端子が前記リードコネクタに直接接触して前記二次電池から動作電源の供給を受けるように構成された温度センサと、
    前記温度センサと電気的に連結され、前記温度センサによって測定された電気的信号に基づいて前記二次電池の温度を測定するように構成された演算部と、を含む、バッテリー温度測定装置。
  2. 前記集積回路基板上に取り付けられ、前記集積回路基板の外部に備えられたBMSと電気的に連結され、前記温度センサの他端に備えられた第2端子と電気的に連結されるように構成されたBMSコネクタをさらに含む、請求項1に記載のバッテリー温度測定装置。
  3. 前記集積回路基板は、前記第2端子と前記BMSコネクタとの間を電気的に直接連結するように構成された信号ラインをさらに含む、請求項2に記載のバッテリー温度測定装置。
  4. 前記信号ラインは、前記集積回路基板上に取り付けられた前記温度センサの個数だけ前記集積回路基板に備えられる、請求項3に記載のバッテリー温度測定装置。
  5. 前記集積回路基板は、接地端子を備え、
    前記第2端子と前記接地端子との間を電気的に連結するように構成された接地ラインをさらに含む、請求項3または4に記載のバッテリー温度測定装置。
  6. 前記接地ラインは、前記第2端子と直接連結された前記信号ラインから分岐した回路パターンラインである、請求項5に記載のバッテリー温度測定装置。
  7. 前記温度センサの動作電位は、前記リードコネクタと前記接地端子との間に印加される電位である、請求項5または6に記載のバッテリー温度測定装置。
  8. 前記集積回路基板が取り付けられ、前記二次電池の前記電極リードと連結されるセンシングバスバーが備えられ、前記センシングバスバーを通じて前記リードコネクタと前記二次電池の前記電極リードとの間を電気的に連結させるセンシングアセンブリをさらに含む、請求項1から7のいずれか一項に記載のバッテリー温度測定装置。
  9. 前記温度センサは、前記第1端子が前記リードコネクタの内部に挿入されて前記リードコネクタと直接接触する、請求項1から8のいずれか一項に記載のバッテリー温度測定装置。
  10. 前記第1端子は、前記リードコネクタの内部を貫通して前記リードコネクタの外部に突出し、前記電極リードと直接接触する、請求項9に記載のバッテリー温度測定装置。
  11. 前記リードコネクタの内部に前記温度センサの第1端子及び前記センシングバスバーが全て挿入される、請求項8に記載のバッテリー温度測定装置。
  12. 請求項1から11のうちいずれか一項に記載のバッテリー温度測定装置を含む、バッテリーパック。
  13. 二次電池の電極リードと接触するように構成された集積回路基板であって、
    前記集積回路基板上に直接取り付けられ、前記電極リードが連結されるように構成されたリードコネクタと、
    前記集積回路基板上に取り付けられ、2個の端子のうち一端に位置した一つの端子が前記リードコネクタに直接接触し、前記二次電池の電位を動作電位とするように構成された温度センサと、
    前記集積回路基板上の基準電位を示し、前記温度センサの他端と電気的に連結されるように構成された接地端子と、を含む、集積回路基板。
  14. 二次電池の電極リードと接触するように構成された集積回路基板で前記二次電池の温度を測定するバッテリー温度測定方法であって、
    前記集積回路基板上に直接取り付けられ、前記電極リードが連結されるように構成されたリードコネクタを介し、前記二次電池の電位を動作電位として供給して前記集積回路基板上に取り付けられた温度センサから電気的信号を受信する段階と、
    前記温度センサから受信した電気的信号に基づいて前記二次電池の温度を測定する段階と、を含む、バッテリー温度測定方法。
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