KR20170099589A - 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 회로기판에 장착된 복수의 온도센서에서 측정된 온도를 통해서, 배터리셀의 온도를 산출하여, 제조 원가를 절감하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 복수의 배터리셀들의 상부에 안착된 회로 기판과, 복수의 배터리셀들을 전기적으로 연결하며, 회로 기판에 전기적으로 접속된 버스바와, 회로기판에 장착되어 복수의 배터리셀들의 온도인 제1온도를 측정하는 제1온도 센서와, 제1온도 센서와 이격되도록 회로기판에 장착되며, 회로 기판의 온도인 제2온도를 측정하는 제2온도 센서 및, 회로 기판에 장착되며, 제1온도와 제2온도를 인가받아, 복수의 배터리셀의 추정 온도를 산출하는 제어부를 포함하는 배터리 모듈을 개시한다.

Description

배터리 모듈{Battery Module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
통상적으로 배터리셀은 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 다양하게 그 형태를 변화시켜 사용한다.
전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 복수개의 배터리셀을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다. 이와같은 대용량 배터리 모듈은 일정 전압의 출력을 위해 온도 변화에 따른 제어가 요구된다.
이와같은 대용량 배터리 모듈의 경우, 정확한 온도 측정을 위해서 복수의 온도 센서가 배터리셀에 직접 장착되어야 한다. 그러나 배터리셀에 온도 센서를 직접 장착하기 위해서는, 별도의 구조물이나 접착제가 요구되며, 온도 센서와 보호회로 모듈 사이의 연결을 위해서 추가적인 구조체가 요구되어, 원가 상승이 발생될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 회로기판에 장착된 복수의 온도센서에서 측정된 온도를 통해서, 배터리셀의 온도를 산출하여, 제조 원가를 절감할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 모듈은 복수의 배터리셀들의 상부에 안착된 회로 기판과, 상기 복수의 배터리셀들을 전기적으로 연결하며, 상기 회로 기판에 전기적으로 접속된 버스바와, 상기 회로기판에 장착되어 상기 복수의 배터리셀들의 온도인 제1온도를 측정하는 제1온도 센서와, 상기 제1온도 센서와 이격되도록 상기 회로기판에 장착되며, 상기 회로 기판의 온도인 제2온도를 측정하는 제2온도 센서 및, 상기 회로 기판에 장착되며, 상기 제1온도와 상기 제2온도를 인가받아, 상기 복수의 배터리셀의 추정 온도를 산출하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제1온도 센서는 상기 버스바와 인접하도록 장착되며, 상기 버스바와 상기 회로 기판에 구비된 회로 패턴을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1온도 센서는 상기 회로 기판의 상면에 장착되며, 상기 회로 기판에서 상기 제1온도 센서의 하부에는 상면과 하면 사이를 관통하는 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 제2온도 센서는 상기 버스바로부터 이격 거리가 상기 제1온도 센서에 비해서 더 멀며, 상기 제1온도 센서가 장착된 영역과 온도 변화가 유사한 곳에 장착될 수 있다.
상기 제1온도 센서의 주변 최소 5mm 이내에는, 상기 제1온도 센서와 전기적으로 연결되지 않은 상기 회로 기판의 전자 소자 및 회로 패턴이 구비되지 않을 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1온도에서, 상기 제2온도에서 상기 제1온도를 뺀 온도차에 보정계수를 곱한 값을 빼서 상기 배터리셀의 추정 온도를 산출할 수 있다.
상기 보정 계수는 상기 온도차의 크기에 따라, 룩업 테이블 형태로 상기 제어부에 저장될 수 있다.
상기 보정 계수는 상기 온도차가 음수이면 O이고, 상기 온도차가 증가할수록 설정된 온도차에서 설정된 값만큼 증가할 수 있다.
상기 제1온도 센서와, 상기 제2온도 센서는 상기 회로기판에서 상기 복수의 배터리셀들의 전압을 밸런싱 하거나, 충방전 상태를 제어할 때 열적 영향을 적게 받는 곳에 장착될 수 있다.
본 발명에 의한 배터리 모듈은 회로기판에 장착된 복수의 온도센서에서 측정된 온도를 통해서, 배터리셀의 온도를 산출하여, 제조 원가를 절감할 수 있게 된다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도와, 상부 커버가 분해된 사시도 및, 상부 커버가 분해된 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 배터리 모듈에서 회로기판의 온도 변화에 대한 시뮬레이션 결과값과, 실험 결과값이다.
도 3은 본 발명의 다른실시예에 배터리 모듈에서 상부 커버가 분해된 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 반도체 디바이스의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 반도체 디바이스가 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서 "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄한다.
도 1a를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도가 도시되어 있고, 도 1b를 참조하면 도 1a의 배터리 모듈에서 상부 커버가 분해된 사시도가 도시되어 있다. 또한 도 1c를 참조하면 상부 커버가 분해된 배터리 모듈의 평면도가 도시되어 있다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)은 복수의 배터리셀들(미도시), 이너 커버(110), 버스바(120), 회로 기판(130), 엔드 플레이트(140), 사이드 플레이트(150) 및 상부커버(160)을 포함할 수 있다.
상기 배터리셀(미도시)은 에너지를 발생하는 장치로서, 도면에 도시되지는 아니하였으나, 복수개로 구성되어 제1방향(x)으로 배열될 수 있다. 상기 배터리셀은 상면이 개구된 케이스와 케이스 내에 수납된 전극 조립체 및 전해액을 포함할 수 있다. 전극 조립체와 전해액은 전기화학적으로 반응하여 에너지를 발생시킬 수 있고, 케이스의 개구부는 캡 조립체에 의해 밀폐될 수 있다. 그리고 배터리셀의 상면인 캡조립체에는 서로 다른 극성을 전극 단자, 즉, 양극 단자와 음극 단자가 구비될 수 있다.
상기 이너 커버(110)는 복수의 배터리셀의 상부에 위치하고, 이너 커버(110)에는 복수의 배터리셀들을 서로 전기적으로 연결하기 위한 다수의 버스바(120)가 상부에 장착된다. 상기 이너 커버(110)는 복수의 배터리셀들의 상부 전체를 커버할 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 또한 이너 커버(110)는 복수의 배터리셀들의 전극 단자들을 상부로 노출시키기 위한 복수의 홀이 구비될 수 있다. 상기 이너 커버(110)는 절연물질로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 버스바(120)는 배터리셀들 중 인접하는 배터리셀간 전극 단자를 서로 연결함으로써 배터리셀들을 직렬이나 병렬로 연결한다. 상기 버스바(120)는 이너 커버(110)를 통해 상부도 노출된 복수의 배터리셀들의 전극 단자에 접촉 및 접속되며, 이너 커버(110)에 의해 지지된다. 상기 버스바(120)는 제1방향(x)으로 배열된 복수의 배터리셀들에서, 같은 열에 배열된 전극 단자 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 버스바(120)는 이너 커버(110)의 상부에서, 제1방향(x)으로 양측에 서로 이격되도록 배열될 수 있다. 상기 버스바(120)는 회로기판(130) 방향으로 돌출된 회로 기판 접속부(121)을 구비할 수 있다. 상기 회로 기판 접속부(121)는 회로기판(130)에 결합되어, 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 회로기판(130)은 이너 커버(110)의 상부에 체결되며, 복수의 배터리셀들의 충방전 상태를 제어 및 모니터링하는 전자 소자들을 구비한다. 상기 회로기판(130)은 이너 커버(110)의 상부에서, 양측으로 배열된 버스바(120)와 이격되도록 중심에 체결될 수 있다. 즉, 이너 커버(110)의 상부에는 제1방향(x) 중심에 회로기판(130)이 장착되고, 회로기판(130)을 중심으로 양측에 제1방향(x)으로 복수의 배터리셀들을 전기적으로 연결하는 다수의 버스바(120)가 장착된다. 또한 회로기판(130)은 상기 버스바(120)와 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 버스바(120)는 회로기판(130)의 하면에 구비된 입출력 단자(130I)에 전기적으로 접속될 수 있다. 즉, 버스바(120)의 회로 기판 접속부(121)는 회로기판(130)의 하면에 구비된 입출력 단자(130I)에 접속될 수 있다.
상기 회로기판(130)은 배터리셀의 온도를 정확하게 추정하기 위해 복수의 온도 센서 (131,132)를 구비한다. 또한 복수의 온도 센서 (131,132)는 회로기판(130)에 장착된 온도 추정을 위한 제어부(133)와 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 온도 센서(131,132)는 배터리셀의 온도를 측정하기 위한 제1온도 센서(131)와, 제1온도 센서(131)에서 측정된 제1온도로부터 회로기판의 온도 변화 영향을 제거하기 위한 제2온도 센서(132)를 포함한다. 즉, 제1온도 센서(131)는 배터리셀의 온도를 측정하기 위한 센서이고, 제2온도 센서(132)는 회로기판(130)의 온도를 측정하기 위한 센서일 수 있다.
상기 제1온도 센서(131)와 제2온도 센서(132)는 배터리 모듈(100)의 온도 변화에 대한 시뮬레이션 결과값의 일예가 도 2a에 도시되어 있으며, 배터리 모듈(100)의 실제 충방전시 회로기판(130)의 온도를 측정하는 실험 결과값이 도 2b에 도시되어 있다. 이와같은 시뮬레이션 결과값과, 실험 결과값을 반복 및 누적하여 확인하여, 온도 변화가 적은 영역에 제1온도 센서(131)와 제2온도 센서(132)의 위치를 설정할 수 있다. 상기 제1온도 센서(131)는 회로기판(130)의 각 전자 소자 및 회로 패턴의 온도 영향을 받지 않으며, 배터리셀의 온도 변화에 영향을 많이 받는 곳에 장착될 수 있다. 상기 제1온도 센서(131)는 회로기판(130)의 상면에 장착될 수 있다. 상기 제1온도 센서(131)의 주변 최소 5mm 이내에는 회로기판(130)의 전기 소자 및 회로 패턴이 구비되지 않음이 바람직하며, 다만 제1온도 센서(131)와 다른 전기 소자와의 전기적 연결을 위한 회로 패턴은 구비될 수 있다. 즉, 제1온도 센서(131)의 주변 5mm이내에는 제1온도 센서(131)와 제어부(133) 사이를 연결하는 회로 패턴과, 제1온도 센서(131)와 입출력 단자(130I) 사이를 전기적으로 접속하기 위한 회로 패턴 이외의 전기 소자나 회로 패턴이 구비되지 않을 수 있다.
또한 제2온도 센서(132)는 회로기판(130)이 복수의 배터리셀들의 전압을 밸런싱 하거나, 충방전 상태를 제어할 때 열적 영향을 적게 받는 곳에 장착될 수 있다. 바람직하게 제1온도 센서(131)와 제2온도 센서(132)는 회로기판(130)에서 충방전을 제어하는 전자 소자 및 회로 패턴이 구비되지 않은 영역에 장착될 수 있다.
일 예로, 제1온도 센서(131)는 버스바(120)와 인접하도록 회로기판(130)의 입출력 단자(130I)의 인근에 장착될 수 있다. 이때, 제1온도 센서(131)는 회로기판(130)의 회로 패턴을 통해 버스바(120)의 회로 기판 접속부(121)와 전기적으로 접속되어, 배터리셀의 온도 변화 영향을 더 많이 받도록 할 수 있다. 또한 제1온도 센서(131)가 장착된 회로기판(130)에는 도 3과 같이, 상면과 하면 사이를 관통하는 관통홀(130o)이 구비되어, 배터리셀의 온도 변화 영향을 더 많이 받도록 할 수 있다.
그리고 제2온도 센서(132)는 제1온도 센서(131)에 비해서 버스바(120)와 더 많이 이격되도록 장착되며, 제1온도 센서(131)가 장착된 영역과 온도 변화가 비슷하며, 복수의 배터리셀들의 전압을 밸런싱 하거나, 충방전 상태를 제어할 때 열적 영향을 적게 받는 곳에 장착될 수 있다. 상기 제1온도 센서(131)와 제2온도 센서(132)는 동일한 회로 기판이 적용된 배터리 모듈(100)의 경우, 동일한 위치에 장착될 수 있다.
이와 같이 회로기판(130)에 장착된 제1온도 센서(131)와 제2온도 센서(132)에서 각각 측정된 제1온도와 제2온도가 회로기판(130)에 장착된 제어부(133)로 인가된다. 상기 제어부(133)는 하기의 수학식 1을 통해 배터리셀의 추정 온도(Tb)를 산출할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, T1은 제1온도 센서(131)에서 측정된 배터리셀의 온도인 제1온도이고, T2는 제2온도 센서(132)에서 측정된 회로기판의 온도인 제2온도이며, A는 보정 계수 이다. 즉, 제어부(133)는 제1온도 센서(131)에서 측정된 배터리셀의 온도인 제1온도(T1)에서, 회로기판(130)의 온도 영향을 제거하여 배터리셀의 추정 온도(Tb)를 산출할 수 있다.
여기서, 보정 계수(A)는 제2온도(T2)와 제1온도(T1)의 차이값인 온도차(T21)값에 다르게 설정할 수 있다. 이와같은 온도차(T21)에 대한 보정 계수(A)는 실제 측정된 배터리셀의 온도와, 회로기판(130)에 장착된 제1온도 센서(131)와 제2온도 센서(132)를 통해 추정된 배터리셀의 추정 온도(Tb)를 비교 누적하여, 설정할 수 있다.
또한 온도차(T21)에 따른 보정 계수(A)는 회로기판(130)의 디자인에 따라 각기 다르게 설정할 수 있으며, 룩업테이블 형태로 제어부(133) 내에 저장되어 있을 수 있다. 즉, 상기 보정 계수(A)는 동일한 회로기판이 적용된 배터리 모듈(100)의 경우, 동일하게 설정할 수 있다.
일예로, 상기 보정계수(A)는 온도차(T21)가 음수일 경우 보정 계수(A)는 0으로 설정하고, 온도차(T21)가 0과 같거나 크고 3 보다 작을 경우 0.45 설정하고, 온도차(T21)가 3과 같거나 크고 5 보다 작을 경우 0.8로 설정할 수 있다. 즉, 상기 제어부(133)는 제1온도(T1)가 제2온도(T2)보다 더 높을 경우, 제1온도(T1)를 배터리셀의 추정 온도(Tb)로 출력하고, 제1온도(T1)에 비해서 제2온도(T2)가 같거나 더 높을 경우, 보정 계수(A)에 따른 온도차(T21)를 제1온도(T1)에서 빼서 배터리셀의 추정 온도(Tb)를 출력한다. 또한 보정계수(A)는 설정된 온도차(T21)값에서 설정된 수치만큼 증가할 수 있다.
이와같이 제어부(133)는 회로기판(130)에 장착된 제1온도 센서(131)와 제2온도 센서(132)에서 측정된 제1온도(T1) 및 제2온도(T2를 통해서, 배터리셀의 추정 온도(Tb)를 산출할 수 있다.
상기 엔드 플레이트(140)는 일 방향으로 배열된 다수의 배터리셀 중 대향되는 양측 끝단에 각각 위치된다. 또한 사이드 플레이트(150)는 복수의 배터리셀들의 단측면을 덮도록 한쌍의 엔드 플레이트(140)에 결합될 수 있다. 즉, 한쌍의 엔드 플레이트(140)와, 한쌍의 사이드 플레이트(150)에 의해서 구획된 공간속에, 복수의 배터리셀이 제1방향으로 배열될 수 있다.
상기 상부 커버(160)는 엔드 플레이트(140) 및 사이드 플레이트(150)에 결합되어, 버스바(120) 및 회로기판(130)을 외부 환경으로부터 보호한다. 상기 상부 커버(160)는 절연 물질로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 모듈을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 배터리 모듈 110; 이너 커버
120; 버스바 130; 회로기판
131; 제1온도 센서 132; 제2온도 센서
140; 엔드 플레이트 150; 사이드 플레이트
160; 상부커버

Claims (9)

  1. 복수의 배터리셀들의 상부에 안착된 회로 기판;
    상기 복수의 배터리셀들을 전기적으로 연결하며, 상기 회로 기판에 전기적으로 접속된 버스바;
    상기 회로기판에 장착되어 상기 복수의 배터리셀들의 온도인 제1온도를 측정하는 제1온도 센서;
    상기 제1온도 센서와 이격되도록 상기 회로기판에 장착되며, 상기 회로 기판의 온도인 제2온도를 측정하는 제2온도 센서; 및
    상기 회로 기판에 장착되며, 상기 제1온도와 상기 제2온도를 인가받아, 상기 복수의 배터리셀의 추정 온도를 산출하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1온도 센서는 상기 버스바와 인접하도록 장착되며, 상기 버스바와 상기 회로 기판에 구비된 회로 패턴을 통해 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1온도 센서는 상기 회로 기판의 상면에 장착되며,
    상기 회로 기판에서 상기 제1온도 센서의 하부에는 상면과 하면 사이를 관통하는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2온도 센서는 상기 버스바로부터 이격 거리가 상기 제1온도 센서에 비해서 더 멀며, 상기 제1온도 센서가 장착된 영역과 온도 변화가 유사한 곳에 장착된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1온도 센서의 주변 최소 5mm 이내에는, 상기 제1온도 센서와 전기적으로 연결되지 않은 상기 회로 기판의 전자 소자 및 회로 패턴이 구비되지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1온도에서, 상기 제2온도에서 상기 제1온도를 뺀 온도차에 보정계수를 곱한 값을 빼서 상기 배터리셀의 추정 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 보정 계수는 상기 온도차의 크기에 따라, 룩업 테이블 형태로 상기 제어부에 저장된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 보정 계수는 상기 온도차가 음수이면 0이고, 상기 온도차가 증가할수록 설정된 온도차에서 설정된 값만큼 증가하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1온도 센서와, 상기 제2온도 센서는 상기 회로기판에서 상기 복수의 배터리셀들의 전압을 밸런싱 하거나, 충방전 상태를 제어할 때 열적 영향을 적게 받는 곳에 장착된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019059540A1 (ko) * 2017-09-20 2019-03-28 삼성에스디아이 주식회사 배터리 보호 회로
KR20190051482A (ko) * 2017-11-07 2019-05-15 주식회사 엘지화학 배터리 온도 추정 장치 및 방법
KR20230036606A (ko) * 2021-09-07 2023-03-15 주식회사 경신홀딩스 배터리 팩의 배터리 셀 온도측정장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7052302B2 (ja) * 2017-11-09 2022-04-12 株式会社デンソー 電池パック
JP7270414B2 (ja) * 2019-02-27 2023-05-10 三洋電機株式会社 温度センサ、電池モジュールおよび電池パック
JP7476879B2 (ja) * 2019-03-19 2024-05-01 株式会社Ｇｓユアサ 推定装置及び推定方法
DE202019005342U1 (de) * 2019-03-28 2020-07-20 Gentherm Gmbh Elektronisches Steuergerät für eine Heizeinrichtung
CN110687990A (zh) * 2019-10-08 2020-01-14 展讯半导体(成都)有限公司 温度校准装置及数字货币矿机
CN112310534B (zh) * 2019-12-27 2021-10-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 隔离板组件、电池模块、电池组、装置及制造方法
EP3937337B1 (en) 2020-07-09 2022-11-09 Japan Tobacco Inc. Power supply unit for aerosol inhaler comprising a temperature sensor
US20230400361A1 (en) * 2020-11-16 2023-12-14 Meta Platforms Technologies, Llc Systems and methods for cell temperature measurement

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014026752A (ja) * 2012-07-25 2014-02-06 Denso Corp 電池温度算出装置
KR20150103415A (ko) * 2014-03-03 2015-09-11 주식회사 엘지화학 온도 센싱 부재를 포함하고 있는 보호회로 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3796213B2 (ja) 2002-11-28 2006-07-12 三洋電機株式会社 バッテリパック
JP4770149B2 (ja) * 2004-10-15 2011-09-14 日産自動車株式会社 電池温度検出装置
US7872452B2 (en) 2006-12-28 2011-01-18 Nissan Motor Co., Ltd. Battery pack capacity adjusting device and method
KR101163391B1 (ko) 2007-07-12 2012-07-12 주식회사 엘지화학 중심 부위의 분리막 상에 고상 입자가 코팅된 이차전지
CN102544616B (zh) * 2010-12-08 2014-07-30 比亚迪股份有限公司 一种电池模组
DE102011004353B4 (de) 2011-02-18 2015-08-27 Continental Automotive Gmbh Leiterplatte mit einer Überwachungselektronik zur Überwachung von Batteriezellen, sowie damit ausgestatteter elektrischer Energiespeicher

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014026752A (ja) * 2012-07-25 2014-02-06 Denso Corp 電池温度算出装置
KR20150103415A (ko) * 2014-03-03 2015-09-11 주식회사 엘지화학 온도 센싱 부재를 포함하고 있는 보호회로 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019059540A1 (ko) * 2017-09-20 2019-03-28 삼성에스디아이 주식회사 배터리 보호 회로
KR20190032882A (ko) * 2017-09-20 2019-03-28 삼성에스디아이 주식회사 배터리 보호 회로
KR20190051482A (ko) * 2017-11-07 2019-05-15 주식회사 엘지화학 배터리 온도 추정 장치 및 방법
WO2019093627A1 (ko) * 2017-11-07 2019-05-16 주식회사 엘지화학 배터리 온도 추정 장치 및 방법
CN110495046A (zh) * 2017-11-07 2019-11-22 株式会社Lg化学 用于估计电池的温度的装置和方法
JP2020510280A (ja) * 2017-11-07 2020-04-02 エルジー・ケム・リミテッド バッテリー温度推定装置及び方法
US11552343B2 (en) 2017-11-07 2023-01-10 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for estimating temperature of battery
KR20230036606A (ko) * 2021-09-07 2023-03-15 주식회사 경신홀딩스 배터리 팩의 배터리 셀 온도측정장치

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