KR20220135373A - 배터리의 전해액 누액 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기차 배터리를 수용하는 검사 챔버를 통해 전해액의 누액을 쉽고 빠르게 판단할 수 있도록 된 배터리의 전해액 누액 검출장치에 관한 것이다.
이를 위해 배터리의 전해액 누액 검출장치는 배터리를 수용하는 공간이 구비되고, 상기 배터리의 수용 및 인출을 위한 도어가 설치되어 상기 도어를 통해 외부 공기와 상기 배터리와의 접촉을 차단하는 검사 챔버, 상기 검사 챔버의 내부에 설치되어 상기 배터리에서 누액되는 휘발성 유기 용매를 감지하는 누액 검출 센서, 상기 누액 검출 센서의 신호를 받아 상기 배터리의 전해액의 누액 여부와 전기적 안정성을 검사 및 판단하는 전기흐름 검사기, 상기 검사 챔버의 일측 하단부에 설치되어 흡기팬을 이용하여 외부 공기를 상기 검사 챔버의 내부로 흡입하는 흡기부, 및 상기 검사 챔버의 상부 중앙 또는 일측 상단부에 설치되어 각각의 배기팬을 이용하여 상기 검사 챔버의 내부 공기를 외부로 배출하는 배기부를 포함한다.

Description

배터리의 전해액 누액 검출장치{LIQUID LEAKAGE DETECTOR FOR ELECTROLYTE OF BATTERY}

본 발명은 배터리의 전해액 누액 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말한다.

일 예로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대용 단말기, 노트북, 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 주로 사용되고 있다. 또 다른 예로서, 대전력을 필요로 하는 기기, 예컨대 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원의 경우에는 다수 개의 전지 셀이 직렬 또는 병렬로 연결된 대용량의 이차 전지가 사용되고 있다.

이와 같은 이차 전지는 다양한 형태로 제조가 가능한데, 대표적인 예로서, 파우치형, 원통형, 각형 등의 형태로 제조되고 있다. 그 중에서, 파우치형의 그 형상이 비교적 자유롭고 무게가 가벼워서 최근 슬림화 및 경량화가 요구되는 휴대용 전자기기에 많이 사용되고 있으며, 이 외에도 전기자동차 등에도 사용되고 있다.

상기 이차 전지의 내측 수용공간에는 전해액이 채워지게 된다. 만일, 이차 전지의 내부에 채워진 전해액이 누액되는 경우 문제가 유발될 수 있다.

특히, 리튬이차전지의 경우 휘발성 유기용매를 사용하므로 누액 및 흡입 시 인체에 유해하며 화재를 유발하는 등의 안전사고의 원인이 될 수 있다.

예컨대, 전해액의 누액이 국소 부위에서 발생될 경우, 공기가 서서히 투입됨에 따라 부식이 일어날 수 있다. 이는 이차전지 및 이를 포함하는 시스템 디바이스 각 파트에 손상을 주게 된다. 하지만, 시스템적으로 전해액의 누액을 인식하기 위해서는 많은 시간이 소요된다.

특히, 차량용 이차전지에서 전해액의 누액은 절연을 파괴시키고 접촉된 부품들의 부식을 초래하여 차량 제어 계통에 심각한 오류를 야기시킬 수 있다. 그 결과, 차량 손상 등의 문제가 발생될 경우 인적 재해 등 안전상에도 심각한 문제를 초래할 수 있다. 그럼에도 불구하고 차량 승차자가 육안을 통해 직접 전해액의 누액을 판단하기에는 어려움이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0095257호(발명의 명칭: 전기 자동차 배터리 팩 및 전기 자동차 배터리 팩의 냉각수 누액 검출 방법, 2018. 08. 27. 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1220485호(발명의 명칭: 배터리의 전해액 누출 차단 장치, 2012. 02. 22. 공개)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 전기차 배터리를 수용하는 검사 챔버를 통해 전해액의 누액을 쉽고 빠르게 판단할 수 있도록 된 배터리의 전해액 누액 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 배터리의 전해액 누액 검출장치는 배터리를 수용하는 공간이 구비되고, 상기 배터리의 수용 및 인출을 위한 도어가 설치되어 상기 도어를 통해 외부 공기와 상기 배터리와의 접촉을 차단하는 검사 챔버, 상기 검사 챔버의 내부에 설치되어 상기 배터리에서 누액되는 휘발성 유기 용매를 감지하는 누액 검출 센서, 상기 누액 검출 센서의 신호를 받아 상기 배터리의 전해액의 누액 여부와 전기적 안정성을 검사 및 판단하는 전기흐름 검사기, 상기 검사 챔버의 일측 하단부에 설치되어 흡기팬을 이용하여 외부 공기를 상기 검사 챔버의 내부로 흡입하는 흡기부, 및 상기 검사 챔버의 상부 중앙 또는 일측 상단부에 설치되어 각각의 배기팬을 이용하여 상기 검사 챔버의 내부 공기를 외부로 배출하는 배기부를 포함할 수 있다.

상기 검사 챔버는 전방 하단부에 설치되어 상기 배터리의 입고를 가이드하는 경사 발판을 포함할 수 있다.

상기 도어는 접혀져 개방되거나 펼쳐져 닫혀짐으로써 상기 검사 챔버를 개폐할 수 있다.

상기 누액 검출 센서는 상기 검사 챔버의 외측부 상단에 설치되어 전해액 누액 상태를 기록하는 레퍼런스 센서, 및 상기 검사 챔버의 내측부 상부 중앙에 설치되어 전해액 누액 상태를 모니터링하는 모니터링 센서를 포함할 수 있다.

상기 전기흐름 검사기는 상기 누액 검출 센서와 연동하여 전해액의 누액 여부와 전기적 안전성을 검사 및 판단의 기준을 설정하고 제어할 수 있다.

상기 흡기부는 상기 흡기팬이 연결되는 흡입 송풍기를 포함하고, 상기 흡입 송풍기는 흡입되는 공기를 상기 검사 챔버의 내부에 확산시키는 디퓨저를 포함할 수 있다.

상기 배기부는 모니터링용 배기팬, 및 건물 외부 환기구와 연결되는 환기용 배기팬을 포함하고, 상기 모니터링용 배기팬 및 상기 환기용 배기팬은 각각 디퓨저가 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 배터리의 전해액 누액 검출장치에 따르면, 전기차 배터리를 수용하는 검사 챔버를 통해 전해액의 누액을 쉽고 빠르게 판단함으로써 배터리의 전해액 누액으로 인한 경제적 손실을 방지할 수 있다.

또한, 전기차의 각종 디바이스에 탑재된 이차전지로부터 전해액이 미세하게 누액되었을 때 신속하게 발견해 냄으로써 대량으로 누액되어 문제가 발생할 수 있는 가능성을 미연에 방지하고, 이를 통해 디바이스의 손상을 방지함과 아울러 전기차의 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 전해액 누액 검출장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 전해액 누액 검출장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 누액 검출장치를 이용하여 배터리를 검사하는 순서를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리의 전해액 누액 검출장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 전해액 누액 검출장치를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 전해액 누액 검출장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리의 전해액 누액 검출장치(1)는 검사 챔버(10), 누액 검출 센서(20), 전기흐름 검사기(30), 흡기부(40), 및 배기부(50)를 포함하고, 상기 전해액 누액 검출장치(1)의 검사 챔버(10)에 배터리 팩 또는 배터리 모듈(이하 배터리라 함)을 넣어 배터리(2)의 전해액 누액 상태를 검사할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 전해액 누액 검출장치(1)의 검사 챔버(10)는 배터리(2)를 수용하는 공간이 구비되고, 상기 배터리(2)의 수용 및 인출을 위한 도어(11)가 전방에 설치되어 도어(11)를 통해 외부 공기와 배터리(2)와의 접촉을 차단하는 것으로, 전기차에 사용된 배터리(2)의 전해액 누액을 검출하기 위해 상기 검사 챔버(10)에 배터리(2)를 넣은 후, 상기 도어(11)를 닫아 외부의 공기와 차단하게 된다. 상기 검사 챔버(10)는 분체 도장을 수행하게 된다.

상기 누액 검출 센서(20)는 검사 챔버(10)의 내부에 설치되어 상기 배터리(2)에서 누액되는 휘발성 유기 용매(Volatile Organic Compounds)를 감지하는 것으로, 상기 누액 검출 센서(20)는 전해액의 주요 성분인 카보네이트(Carbonate) 계열의 유기용매를 검출할 수 있다. 상기 휘발성 유기 용매의 검출 범위는 0 ~ 32,000ppb이고, 이산화탄소의 검출 범위는 400 ~ 29,000 이다.

상기 전기흐름 검사기(30)는 누액 검출 센서(20)의 신호를 받아 상기 배터리(2)의 전해액의 누액 여부와 전기적 안전성을 검사 및 판단하는 것으로, 상기 전기흐름 검사기(30)는 제어부(도시되지 않음)와 연결되어 제어부를 통해 배터리 전해액의 누액 입고 적합성을 판단할 수 있다.

또한, 상기 흡기부(40)는 검사 챔버(10)의 일측 하단부에 설치되어 흡기팬(41)을 이용하여 외부 공기를 상기 검사 챔버(10)의 내부로 흡입하고, 상기 배기부(50)는 검사 챔버(10)의 상부 중앙 또는 일측 상단부에 설치되어 각각의 배기팬(51)을 이용하여 검사 챔버(10)의 내부 공기를 외부로 배출할 수 있다.

즉, 상기 전해액 누액 검출장치(1)는 검사 챔버(10)의 내부에 배터리(2)를 수용한 상태에서 배터리(2)에서 누액되는 전해액을 검출하는 것으로, 상기 검사 챔버(10)에 배터리(2)를 입고한 후, 도어(11)를 닫아 외기의 유입을 차단하고, 이 상태에서 상기 흡기부(40)의 흡기팬(41)으로 외부 공기를 상기 검사 챔버(10) 내부에 유입시키며, 상기 배기부(50)의 배기팬(51)으로 검사 챔버(10) 내부의 공기를 외부로 유출시키면서 전해액 누액 검사를 진행하게 된다.

본 실시예에서, 상기 검사 챔버(10)는 전방 하단부에 설치되어 상기 배터리(2)의 입고를 가이드하는 경사 발판(12)을 포함하는 것으로, 상기 경사 발판(12)은 최소 40mm의 높이를 가지면서 상기 검사 챔버(10)가 갖는 턱을 해소하고, 이를 통해 보다 효과적으로 배터리(2)를 검사 챔버(10)에 입고할 수 있다.

또한, 상기 도어(11)는 접철식으로 이루어져 양 사이드에 설치된 유압실린더(13)를 통해 이동하면서 접혀져 개방되거나 펼쳐져 닫혀짐으로써 상기 검사 챔버(10)를 개폐할 수 있다.

또한, 상기 누액 검출 센서(20)는 상기 검사 챔버(10)의 외측부 상단에 설치되어 전해액 누액 상태를 기록하는 레퍼런스 센서(21), 및 상기 검사 챔버(10)의 내측 상부 중앙에 설치되어 전해액 누액 상태를 모니터링하는 모니터링 센서(22)를 포함할 수 있다.

상기 레퍼런스 센서(21)와 모니터링 센서(22)의 신호를 상기 전기흐름 검사기(30)에 전달하여 서로 연동함으로써 배터리(2)의 전해액 누액에 따른 여러 상황을 저장하고 판단하며 제어할 수 있다.

즉, 상기 전기흐름 검사기(30)는 상기 누액 검출 센서(20)와 연동하여 전해액의 누액 여부와 전기적 안정성을 검사 및 판단의 기준을 설정하고 제어할 수 있다. 상기 전기흐름 검사기(30)는 제어부와 연결되어 전해액 누액의 검사 결과를 저장하고 관리할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 전해액 누액 검출장치(1)의 흡기부(40)는 흡기팬(41)이 연결되는 흡입 송풍기(42)를 포함하고, 상기 흡입 송풍기(42)는 흡입되는 공기를 상기 검사 챔버(10)의 내부에 확산시키는 디퓨저(43)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배기부(50)는 모니터링용 배기팬(51a), 및 건물 외부 환기구와 연결되는 환기용 배기팬(51b)을 포함하고, 상기 모니터링용 배기팬(51) 및 상기 환기용 배기팬(51)은 각각 디퓨저(53)가 설치될 수 있다.

상기 흡기부(40)와 배기부(50)에는 흡입 송풍기(42)와 배출 송풍기(52)가 설치되고, 상기 흡입 송풍기(42)와 배출 송풍기(52)에는 각각 디퓨저(43, 53)가 설치되어 공기의 흐름을 저속 및 고압으로 변환함으로써 공기를 확산시킬 수 있다.

또한, 상기 전해액 누액 검출장치(1)는 비전 또는 카메라를 이용하여 전해액 누액 흔적을 찾는 것으로, 상기 검사 챔버(10)의 내부 또는 외부에 상기 비전이나 카메라를 설치하여 전해액 누액 흔적을 찾을 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 누액 검출장치를 이용하여 배터리를 검사하는 순서를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 상기 전해액 누액 검출장치(1)를 이용하여 배터리(2)의 전해액 누액을 검사하는 과정은 우선 검사 챔버(10)의 도어(11)를 작동시켜 검사 챔버(10)를 오픈하고, 이 상태에서 상기 검사 챔버(10) 내부에 검사할 배터리(2)를 입고하며, 상기 도어(11)가 작동되어 검사 챔버(10)를 닫은 상태에서 상기 전기흐름 검사기(30)를 이용하여 전해액 누액 검사를 실행하게 된다.

상기 배기부(50)의 모니터링용 배기팬(51)을 대략 30초 정도 동작시키면서 상기 전기흐름 검사기(30)를 통해 누액 측정 후, 전해액 누액 입고의 적합성을 판단하고, 그 결과를 저장하게 된다.

상기의 전해액 누액 검사가 완료되면 상기 검사 챔버(10)를 오픈하고, 상기 배터리(2)를 검사 챔버(10)에서 인출한 후, 상기 검사 챔버(10)를 닫아 주며, 이 상태에서 환기용 배기팬(51)을 대략 1분 정도 동작시켜 검사 챔버(10) 내부를 환기하게 된다.

따라서, 상기 전해액 누액 검출장치(1)는 전기차 배터리(2)를 수용하는 상기 검사 챔버(10)를 통해 전해액의 누액을 쉽고 빠르게 판단함으로써 배터리(2)의 전해액 누액으로 인한 경제적 손실을 방지할 수 있다.

또한, 전기차의 각종 디바이스에 탑재된 이차전지로부터 전해액이 미세하게 누액되었을 때 신속하게 발견해 냄으로써 대량으로 누액되어 문제가 발생할 수 있는 가능성을 미연에 방지하고, 이를 통해 디바이스의 손상을 방지함과 아울러 전기차의 안전성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1: 전해액 누액 검출장치 2: 배터리
10: 검사 챔버 11: 도어
12: 경사 발판 13: 유압실린더
20: 누액 검출 센서 21: 레퍼런스 센서
22: 모니터링 센서 30: 전기흐름 검사기
40: 흡기부 41: 흡기팬
42: 흡입 송풍기 43: 디퓨저
50: 배기부 51: 배기팬
51a: 모니터링용 배기팬 51b: 환기용 배기팬
52: 배출 송풍기 53: 디퓨저

Claims (8)

1. 배터리를 수용하는 공간이 구비되고, 상기 배터리의 수용 및 인출을 위한 도어가 설치되어 상기 도어를 통해 외부 공기와 상기 배터리와의 접촉을 차단하는 검사 챔버;
   상기 검사 챔버의 내부에 설치되어 상기 배터리에서 누액되는 휘발성 유기 용매를 감지하는 누액 검출 센서;
   상기 누액 검출 센서의 신호를 받아 상기 배터리의 전해액의 누액 여부와 전기적 안정성을 검사 및 판단하는 전기흐름 검사기;
   상기 검사 챔버의 일측 하단부에 설치되어 흡기팬을 이용하여 외부 공기를 상기 검사 챔버의 내부로 흡입하는 흡기부; 및
   상기 검사 챔버의 상부 중앙 또는 일측 상단부에 설치되어 각각의 배기팬을 이용하여 상기 검사 챔버의 내부 공기를 외부로 배출하는 배기부;를 포함하는 배터리의 전해액 누액 검출장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 검사 챔버는 전방 하단부에 설치되어 상기 배터리의 입고를 가이드하는 경사 발판을 포함하는 배터리의 전해액 누액 검출장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 도어는 접혀져 개방되거나 펼쳐져 닫혀짐으로써 상기 검사 챔버를 개폐하는 것을 특징으로 하는 배터리의 전해액 누액 검출장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 누액 검출 센서는 상기 검사 챔버의 외측부 상단에 설치되어 전해액 누액 상태를 기록하는 레퍼런스 센서, 및 상기 검사 챔버의 내측부 상부 중앙에 설치되어 전해액 누액 상태를 모니터링하는 모니터링 센서를 포함하는 배터리의 전해액 누액 검출장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 전기흐름 검사기는 상기 누액 검출 센서와 연동하여 전해액의 누액 여부와 전기적 안전성을 검사 및 판단의 기준을 설정하고 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 전해액 누액 검출장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 흡기부는 상기 흡기팬이 연결되는 흡입 송풍기를 포함하고, 상기 흡입 송풍기는 흡입되는 공기를 상기 검사 챔버의 내부에 확산시키는 디퓨저를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 전해액 누액 검출장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 배기부는 모니터링용 배기팬, 및 건물 외부 환기구와 연결되는 환기용 배기팬을 포함하고, 상기 모니터링용 배기팬 및 상기 환기용 배기팬은 각각 디퓨저가 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리의 전해액 누액 검출장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   비전 또는 카메라를 이용하여 전해액 누액 흔적을 찾는 것을 특징으로 하는 배터리의 전해액 누액 검출장치.

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