CN114902469A - 具有改进的膨胀测量准确度的电池组 - Google Patents

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Abstract

公开了一种能够根据情况准确地检测电池单元的膨胀的电池组。根据本发明的一个方面的电池组，该电池组包括：电池单元，其具有电极组件、电解液、电池壳体和电极端子；形变测量单元，其至少一部分附接至电池单元的电池壳体的外表面，并且被构造为测量电池壳体是否形变；阻抗测量单元，其连接至电池单元的电极端子并且被构造为测量电池单元内部的阻抗；以及控制单元，其被构造为通过用借助于形变测量单元的形变测量结果和借助于阻抗测量单元的阻抗测量结果来确定电池单元是否已经膨胀。

Description

具有改进的膨胀测量准确度的电池组
技术领域
本申请要求于2020年7月14日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2020-0087035的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。
本公开涉及一种电池技术，并且更具体地说，涉及一种能够更准确地检测电池组中包括的电池单元的膨胀情况的技术。
背景技术
目前市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等。其中，与镍基二次电池相比，锂二次电池几乎没有记忆效应以确保自由充放电，并且锂二次电池由于非常低的放电率和高能量密度而备受关注。
锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，其中分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板设置为隔膜置于它们之间；以及外部、或电池壳体，其用于将电极组件与电解液一起密封地容纳。
一般而言，锂二次电池可以依据外部的形状分为具有包含在金属罐中的电极组件的罐型二次电池和具有包含在铝层压片的袋中的电极组件的袋型二次电池。
关于这样的二次电池(即，电池)，安全性是最重要的事项之一。具体而言，随着在使用期间产生气体等使得二次电池胀大，在二次电池中可能发生膨胀现象。这种膨胀现象可以主要发生在异常情况下。如果没有正确地检测到膨胀现象，可能导致二次电池着火或爆炸，这可能导致重大问题。
尽管迄今为止已经提出了检测这种膨胀的若干技术，但是很难认为已经完全确保快速且准确的膨胀检测技术。具体而言，在一些膨胀检测构造的情况下，由于故障或接触不良，可能无法准确地检测到电池膨胀。
发明内容
技术问题
本公开旨在解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种电池组以及包括该电池组的车辆，该电池组可以根据情况准确地检测其内所包含的电池单元的膨胀。
本公开的这些和其他目的和优点可以从以下详细描述中理解，并且将从本公开的示例性实施方式中变得更加全面清楚。此外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求及其组合中所示的手段来实现。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了一种电池组，电池组包括：电池单元，其具有电极组件、电解液、电池壳体和电极端子；形变测量单元，其至少部分附接至电池单元的电池壳体的外表面并且被构造为测量电池壳体是否形变；阻抗测量单元，其连接至电池单元的电极端子并且被构造为测量电池单元内部的阻抗；以及控制单元，其被构造为通过使用形变测量单元的形变测量结果和阻抗测量单元的阻抗测量结果来确定电池单元是否膨胀。
这里，控制单元可以被构造为当由阻抗测量单元测量到的阻抗小于参考阻抗时，即使由形变测量单元测量到的形变量等于或大于参考形变量，也确定电池单元没有膨胀。
另外，控制单元可以被构造为当由阻抗测量单元测量到的阻抗小于参考阻抗时，确定阻抗是否增加。
另外，控制单元可以被构造为当由形变测量单元测量到的形变量等于或大于参考形变量时，向阻抗测量单元发送阻抗测量开始信号。
另外，电池组可以还包括温度测量单元，该温度测量单元位于电池单元周围并且被构造为测量电池单元的温度，并且控制单元可以被构造为通过进一步考虑温度测量单元的温度测量结果来确定电池单元是否膨胀。
另外，控制单元可以被构造为仅当由形变测量单元测量到的形变量等于或大于参考形变量，由阻抗测量单元测量到的阻抗等于或大于参考阻抗，并且由温度测量单元测量到的温度等于或大于参考温度时，确定电池单元膨胀。
另外，电池单元可以是袋型电池，电池单元包括容纳电极组件和电解液的容纳部分以及设置在容纳部分周围的密封部分，形变测量单元可以至少部分附接至容纳部分，并且阻抗测量单元可以被构造为至少部分地放置在密封部分上。
另外，电池单元可以被构造为使得密封部分至少部分地朝向容纳部分折叠，并且阻抗测量单元可以被构造为至少部分地置于电池单元的容纳部分和所折叠的密封部分之间。
另外，形变测量单元可以在一个方向上伸长以部分地弯曲，使得形变测量单元的一端附接至印刷电路板上，并且形变测量单元的另一端附接至电池单元的容纳部分。
在本公开的另一方面中，还提供了一种车辆，其包括根据本公开的电池组。
技术效果
根据本公开，可以准确地检测设置在电池组内部的电池单元的膨胀情况。
具体而言，根据本公开的一方面，由于一起测量形变和阻抗，因此可以更准确地确定电池单元是否膨胀。
此外，根据本公开的一个方面，即使在诸如应变计之类的形变测量构造中出现故障，也可以借助于阻抗测量单元来验证是否出现故障。
另外，根据本公开的实施方式，通过在测量阻抗时减少磁场的影响，可以更准确地测量阻抗。因此，可以进一步提高检测电池单元膨胀的构造的准确性。
此外，根据本公开的实施方式，由于阻抗和温度一起测量并且测量结果彼此比较，因此可以进一步提高检测电池单元的膨胀的性能。
另外，可以实现根据本公开的各种实施方式的效果，并且稍后将在每个实施方式中描述一些其他效果。
附图说明
附图例示了本公开的优选实施方式，并与前述的发明一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不应被解释为对附图的限制。
图1是示意性地示出了根据本公开的实施方式的电池组的功能构造的框图。
图2是示意性地示出了根据本公开的实施方式的电池组的连接构造的图。
图3是示意性地示出根据本公开的实施方式的阻抗测量单元的电路图。
图4是示意性地示出根据本公开的实施方式的电池组的构造的立体图。
图5是示意性地示出了根据本公开的另一实施方式的电池组的构造的立体图。
图6是沿图5的线A1-A1′截取的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应该理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是在允许发明人为了获得最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，本文提出的描述仅是优选示例，仅用于例示的目的，并非旨在限制本公开的范围，因此应该理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行其它等同和修改。
图1是示意性地示出了根据本公开的实施方式的电池组的功能构造的框图。此外，图2是示意性地示出了根据本公开的实施方式的电池组的连接构造的图。
参照图1和2，根据本公开的电池组可以包括电池单元100、形变测量单元200、阻抗测量单元300和控制单元400。
电池单元100是连接到电池组的充放电路径C并且可以通过反复地执行充电和放电来保持和释放电能的部件，并且可以是指单个二次电池。电池单元100可以包括电极组件、电解液、电池壳体和电极端子。这里，电极组件是电极和隔膜的组件，并且可以被构造为使得至少一个正极板和至少一个负极板设置为隔膜置于它们之间。另外，该电极组件可以与电解液一起容纳在电池壳体内部。此外，电极端子可以暴露于电池壳体的外部，并且电极端子的内端可以电连接到容纳于电池壳体中的电极组件。在电池组中可以设置至少一个电池单元100。
形变测量单元200可以被构造为测量电池单元100是否形变。具体而言，形变测量单元200可以被构造为测量电池单元100的电池壳体的外观是否改变。为此，形变测量单元200可以被构造为测量电池单元100的特定点或特定部的位移。
例如，形变测量单元200可以被构造为能够测量电池单元100的电池壳体是否至少部分形变以向外凸出或凹入，或者是否形变以长度扩张或收缩，或是否形变以改变其位置。为此，形变测量单元200可以被构造为至少部分地附接至电池单元100的电池壳体的外表面。
形变测量单元200可以包括应变计传感器或者可以被构造为应变计传感器。应变计传感器是用于测量相对于外力的形变的传感器。如果应变计传感器附接在电池壳体的外表面，则它可以测量电池壳体外观的变化。应变计传感器可以实现为各种形式，如通过使用应变计的电阻变化来测量形变率的电应变计传感器，以及通过机械地测量两点之间的距离变化来测量形变率的机械应变计传感器。在本公开中，可以采用在提交本申请时已知的各种类型的应变计传感器作为形变测量单元200。
阻抗测量单元300可以被构造为测量电池单元100内部的阻抗。为此，阻抗测量单元300可以连接到电池单元100的电极端子的两侧并且被构造为测量电池单元100两端的电压。此时，阻抗测量单元300可以包括电压传感器。另外，阻抗测量单元300可以包括电流传感器以直接测量在电池单元100中流动的电流。另选地，不直接具有电流传感器的情况下，阻抗测量单元300可以被构造为从设置于电池组的另一电流传感器等接收关于电池单元100中流动的电流的信息。另外，可以基于如上所述地测量或接收的电压和电流信息，来测量电池单元100的内部阻抗。这里，作为电池单元100的阻抗，阻抗测量单元300可以被构造为仅测量作为实部的电阻，或者测量电阻和电抗两者。
图3是示意性地示出了根据本公开的实施方式的阻抗测量单元300的电路图。
参照图3，阻抗测量单元300可以包括连接到电池单元100的两端的电阻元件310。另外，开关元件320可以设置在电阻元件310和电池单元100之间的连接路径上。此外，阻抗测量单元300可以包括阻抗控制器330并且被构造为接通和关断开关元件320。通过开关元件320的接通/关断，电池单元100的电力可以供应给电阻元件310或者被阻断。另外，阻抗控制器330可以被构造为感测电阻元件310两端的电压。另外，阻抗控制器330可以通过感测电阻元件310两端的电压，来确定流过电阻元件310的电流的幅度。此时，电阻元件310的电阻值可以预先存储在阻抗控制器330或存储单元500中。另外，以此方式确定的电流的幅度可以被认为与流过电池单元100的电流的幅度相同。此外，阻抗控制器330可以被构造为在开关元件320接通使得电流流向电阻元件310时测量电池单元100两端的电压。另外，可以使用以此方式测量的电池单元100两端的电压和所确定的电池单元100的电流，来测量电池单元100的内部阻抗。
在本实施方式中，阻抗控制器330可以被构造为在保持开关元件320处于接通状态的状态下，测量电阻元件310两端的电压和流过电池单元100的电流。在这种情况下，阻抗测量单元300可以被认为被构造为测量电阻作为在DC电流流过电池单元100的状态下电池单元100的阻抗。
另外，在本实施方式中，阻抗控制器330可以被构造为在反复接通和关断开关元件320的同时测量电池单元100中流动的电流和两端的电压。在这种情况下，阻抗测量单元300可以被认为被构造为测量电阻和电抗作为在AC电流在电池单元100中流动的状态下电池单元100的阻抗。
根据本实施方式，不需要单独的电源单元来测量电池单元100的阻抗，并且可以使用电池单元100本身的电位来测量阻抗。此外，可以仅利用开关元件320和电阻元件310的简单元件构造，来测量电池单元100的阻抗。另外，在本实施方式中，可以针对DC情况和AC情况两者来测量电池单元100的阻抗。
另外，阻抗测量单元300可以被构造为在充电或放电电流在电池单元100的充放电路径C中流动的情况下测量电池单元100的阻抗，或者通过向电池单元100分别提供AC或DC电力来测量电池单元100的阻抗。另外，根据本公开的阻抗测量单元300可以采用在提交本申请时已知的各种阻抗测量方法，例如4端子对阻抗测量方法。
控制单元400可以从形变测量单元200接收形变测量结果。另外，控制单元400可以从阻抗测量单元300接收阻抗测量结果。为此，控制单元400可以连接至形变测量单元200和阻抗测量单元300并且被构造为与它们发送和接收信号。另外，控制单元400可以被构造为通过使用以此方式接收的形变测量结果和阻抗测量结果来确定电池单元100是否膨胀。也就是说，控制单元400不根据形变测量单元200的形变测量结果和阻抗测量单元300的阻抗测量结果中的任何一个来确定电池单元100是否膨胀，而是可以通过一起考虑电池单元100的形变测量结果和阻抗测量结果来确定电池单元100是否膨胀。
根据本公开的该实施方式构造，可以更准确地检测电池单元100是否膨胀。例如，当通过诸如应变计传感器之类的形变测量单元200检测到电池单元100膨胀时，可以验证膨胀实际上是由电池单元100的膨胀或形变引起还是由应变计传感器等的故障、误动作、接触不良或连接不良等引起的。具体而言，当电池组安装在诸如车辆之类的装置时，振动或冲击可能频繁地施加到应变计传感器，因此可能发生诸如应变计传感器的误动作或接触不良之类的问题。然而，根据本公开的构造，由于不仅通过诸如应变计传感器之类的形变测量单元200而且通过阻抗测量单元300来验证电池单元100的膨胀，因此可以提高准确度。
同时，诸如控制单元400或阻抗控制器330之类的控制元件在本领域中是公知的，用于执行在本公开中执行的各种控制逻辑，并且可以可选地包括处理器、专用集成电路(ASIC)、芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器、数据处理装置等。此外，当控制逻辑以软件实现时，控制单元400可以实现为一组程序模块。在这种情况下，程序模块可以存储在存储器中并由处理器执行。存储器可以设置在处理器内部或外部，并且可以通过各种众所周知方式连接到处理器。此外，电池组通常包括被称为诸如MCU(微控制器单元)或BMS(电池管理系统)之类的术语的控制模块。控制单元400可以至少部分地由通常包括在传统电池组中的诸如MCU或BMS之类的部件来实现。
具体而言，控制单元400可以被构造为将由形变测量单元200测量到的形变量与参考形变量进行比较。这里，参考形变量可以是用作确定电池单元100是否形变的标准的形变值，或者是区分指示电池单元100形变多少的每个步骤的形变值。例如，参考形变量可以是可以确定电池单元100膨胀的形变量的最小值。在这种情况下，参考形变量可以表示为应变计的变化率或形变率的形式。具体而言，在电应变计传感器的情况下，参考形变量可以表示为Wheatstone(惠斯通)电桥的电阻值的变化率。另选地，在电应变式传感器中，参考形变量可以由电阻值本身来表示。
另外，控制单元400可以被构造为将阻抗测量单元300测量到的阻抗与参考阻抗进行比较。这里，参考阻抗可以是用作确定电池单元100是否膨胀的内部阻抗的标准的值。参考阻抗可以是一个特定阈值，或者也可以是具有不同值的若干阈值的形式。具体而言，在若干阈值类型的情况下，参考阻抗可以是分别用于指示电池单元100膨胀多少的多个步骤的阈值。也就是说，参考阻抗可以是用于确定电池单元100是否膨胀或电池单元100膨胀多少的最小值或最大值。例如，参考阻抗可以是基于电池单元100在正常状态下的阻抗具有预定差的阻抗值，诸如电池单元100的BOL(寿命尽头Bottom Of Life)时间点或电池组的制造时间点。
同时，可以预先存储要与测量到的形变量和阻抗测量值进行比较的参考形变量和参考阻抗。具体而言，根据本公开的电池组可以包括如图1所示的存储单元500。在这种情况下，参考形变量和参考阻抗可以预先存储在存储单元500中。
另外，除了参考形变量和参考阻抗之外，存储单元500可以存储电池组的至少一些部件(例如，控制单元400)执行它们的功能所需的程序。存储单元500的类型没有特别限制，只要它是能够写入、擦除、更新和读取数据的已知信息存储装置即可。例如，存储单元500可以实现为诸如RAM(随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、闪存、硬盘、ROM(只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程序只读存储器)、寄存器、SSD(固态磁盘)、SDD(硅磁盘驱动器)和微型多媒体卡之类的信息存储装置，或者可以被构造为包括它们当中的至少一种。
优选地，控制单元400可以被构造为确定由形变测量单元200测量到的形变量是否等于或大于参考形变量。这里，由形变测量单元200测量到的形变量可以表示与任何一个时间点(例如，电池单元100没有劣化的初始状态(BOL)或制造电池组的时间点)相比的形变程度。另外，控制单元400可以被构造为确定由阻抗测量单元300测量到的阻抗是否大于或等于参考阻抗。此外，控制单元400可以被构造为通过考虑由形变测量单元200测量到的形变量与参考形变量之间的比较结果以及由阻抗测量单元300测量到的阻抗与参考阻抗之间的比较结果二者，来确定电池单元100是否膨胀。
此外，当形变测量单元200测量到的形变量等于或大于参考形变量并且阻抗测量单元300测量到的阻抗等于或大于参考阻抗时，控制单元400可以确定电池单元100膨胀。同时，当阻抗测量单元300测量到的阻抗小于参考阻抗时，即使形变测量单元200测量到的形变量大于或等于参考形变量，控制单元400也可以确定电池单元100没有膨胀。
例如，当参考形变量为1.3并且参考阻抗为1.0mΩ时，如果形变测量单元200测量到的形变量为1.4并且阻抗测量单元300测量到的阻抗变化量为2.0mΩ，则控制单元400可以确定电池单元100膨胀。同时，在参考形变量和参考阻抗与本实施方式相同的情况下，如果形变测量单元200测量到的形变量为1.4但是阻抗测量单元300测量到的阻抗变化量为0.5mΩ，则控制单元400可以确定电池单元100没有膨胀。
根据本公开的这种构造，在由形变测量单元200检测到电池单元100膨胀的情况下，由阻抗测量单元300再次验证电池单元100的膨胀，从而进一步提高对电池单元100膨胀的检测准确度。具体而言，在诸如应变计传感器的形变测量单元200中，在检测到外观变化等的同时由于故障或接触不良而发生错误的可能性高。然而，根据本实施方式，可以更准确地确定形变测量单元200的膨胀是由于错误而被检测到的还是由于电池单元100的膨胀而被正常检测到的。
另外，根据该构造，即使在形变测量单元200中没有发生错误，也可以更清楚地检测电池单元100严重膨胀的情况。与此相关，更具体地，在电池单元100严重膨胀的情况下，设置在电池单元100内部的电连接结构可能会破裂。
例如，电池单元100可以包括设置于多个电极板的多个电极接头和连接到多个电极接头的电极引线。如果电池单元100严重膨胀，则在电池单元100内部可以切断一个或更多个电极接头和电极引线之间的连接。另选地，在包括多个双单元的电池单元100的情况下，将双单元彼此连接的双单元可能破裂。另外，如果电极接头和电极引线之间的一些连接或者电极接头之间的一些连接破裂，则电池单元内部的阻抗可以增加。这可以被认为类似于在并联连接的多个电阻器当中的一些电阻器的连接被切断的情况。因此，当该阻抗增加到足以超过参考阻抗时，可以预测在电池单元100内部切断了至少一些电极接头的连接。因此，控制单元400可以通过考虑阻抗变化和物理位移变化二者，来确定电池单元100是否膨胀。
此外，控制单元400可以被构造为确定阻抗是否增加。为此，控制单元400可以被构造为将当前测量的阻抗与先前测量的阻抗进行比较。具体而言，控制单元400可以被构造为确定当前测量的阻抗与先前测量的阻抗相比是否已经增加。此外，控制单元400可以被构造为确定阻抗变化趋势，即阻抗是增加、减小还是保持恒定状态。
例如，如果当前测量的阻抗为0.8mΩ并且先前测量的阻抗为0.6mΩ，则控制单元400可以确定阻抗趋于增加。同时，如果先前测量的阻抗为0.8mΩ，则控制单元400可以确定阻抗保持恒定。此外，控制单元400可以基于在不同时间点测量到的三个或更多个阻抗测量结果，来估计阻抗的增加/减少趋势。
具体而言，如果确定阻抗正在增加，则控制单元400可以确定电池单元100的膨胀正在逐渐进行。这可以推测是是在电池单元100内部破裂的电极接头的数量逐渐增加的结果。
此外，如果阻抗测量单元300测量到的阻抗小于参考阻抗，则控制单元400可以被构造为确定阻抗是否正在增加。在这种情况下，即使由于阻抗小于参考阻抗而未确定电池单元100膨胀或由于电池单元100膨胀而出现危险情况，也可以预测电池单元100的膨胀在未来将达到严重情况。因此，根据本实施方式，通过提前预测电池单元100的膨胀情况，控制单元400可以采取措施防止电池单元100的膨胀变得更加严重，或者执行针对电池单元100的膨胀的初步准备。例如，如果预测到电池单元100的膨胀情况将到来，则控制单元400可以被构造为停止或减少电池单元100的使用，或者通过显示单元向诸如车辆驾驶员之类的用户发出警告。
同时，当阻抗与先前测量的值相比降低到一定水平或更多时，控制单元400可以确定这是阻抗测量单元300的临时错误。
另外，当阻抗测量单元300测量的阻抗增加时，控制单元400可以被构造为缩短阻抗测量单元300和/或形变测量单元200的测量周期。具体而言，在由阻抗测量单元300测量到的阻抗小于参考阻抗的情况下，如果由阻抗测量单元300测量到的阻抗趋于增加，则控制单元400可以允许更频繁地测量阻抗和/或形变。
例如，如果参考阻抗为1.0mΩ并且测量到的阻抗正在逐渐增加，如0.6mΩ、0.7mΩ、0.8mΩ，则虽然当前阻抗仍然小于参考阻抗，但是控制单元400可以构造为控制阻抗测量单元300和/或形变测量单元200，以将阻抗测量周期和/或形变测量单元200的测量周期从30分钟缩短到20分钟。
根据本公开的这种构造，在电池单元100的膨胀即将发生或正在逐渐进行的情况下，在确定最终膨胀状态之前，可以更频繁地测量阻抗或物理形变，从而确保更精确的膨胀检测。具体而言，在本实施方式中，当电池单元100中发生膨胀情况时，可以立即检测到膨胀情况，从而能够采取更快的措施。
另外，控制单元400可以被构造为基于由阻抗测量单元300测量到的阻抗，确定电池单元100内的电极接头是否破裂或多少电极接头破裂。为此，控制单元400或存储单元500可以包括指示对应于多个阻抗值的破裂的电极接头数量的信息。
例如，控制单元400等可以存储分别对应于1.2mΩ、1.4mΩ、1.6mΩ、……的阻抗变化的、作为破裂的电极接头数量的1、2、3、……的信息。另外，控制单元400可以通过将以此方式存储的信息与阻抗测量单元300测量到的阻抗值进行对应，来确定当前电池单元100中当前破裂了多少电极接头。
此外，控制单元400可以被构造为基于破裂的电极接头的数量，来确定电池单元100的膨胀是否变得更加严重。例如，当确定破裂的电极接头的数量正逐渐增加到2、3、4时，控制单元400可以估计电池单元100的膨胀变得更加严重。另外，控制单元400可以被构造为根据电池单元100的膨胀程度来不同地控制电池单元100的充电和放电。例如，当确定一个电极接头破裂时，控制单元400可以保持电池单元100的充电和放电并且向用户发送警告信息。同时，当确定两个电极接头破裂时，控制单元400可以关断充放电开关，以阻断电池单元100的充电和放电。
此外，当由形变测量单元200测量到的形变量等于或大于参考形变量时，控制单元400可以被构造为向阻抗测量单元300发送阻抗测量开始信号。也就是说，控制单元400可以控制阻抗测量单元300，以在电池单元100的形变量超过一定水平(例如，参考形变量)时测量阻抗。
例如，在参考形变量为1.2的情况下，如果测量到的形变量为1.1，则阻抗测量单元300可以不测量阻抗。然而，如果测量到的形变量大于或等于参考形变量，例如为1.3，则控制单元400可以控制阻抗测量单元300测量电池单元100的阻抗。另外，如果由阻抗测量单元300测量到的阻抗测量值超过参考阻抗，则可以确定电池单元100膨胀。
根据本公开的这种构造，可以通过阻抗测量单元300的测量操作来防止资源消耗。例如，根据该构造，通过减少阻抗测量单元300的不必要的阻抗测量操作，可以减少或省略为阻抗测量提供的电力消耗或为阻抗测量执行的处理操作。
另外，根据本公开的电池组还可以包括温度测量单元600，如图1和图2所示。
温度测量单元600可以被构造为测量电池单元100的温度。为此，温度测量单元600可以被构造为位于电池组内部，尤其是电池单元100周围。例如，温度测量单元600可以附接至或位于电池单元100的电极端子或电池壳体周围。温度测量单元600可以被构造为具有温度传感器，例如诸如热敏电阻的已知温度测量元件。另外，在提交本申请时已知的各种温度测量元件可以用作本公开的温度测量单元600的一部分或全部。
在本实施方式中，控制单元400可以被构造为在确定电池单元100是否膨胀时进一步考虑温度测量单元600的温度测量结果。也就是说，控制单元400可以被构造为通过一起考虑由形变测量单元200测量到的形变量、由阻抗测量单元300测量到的阻抗以及由温度测量测量单元600的温度，来确定电池单元100是否膨胀。
具体而言，控制单元400可以被构造为将形变量测量值、阻抗测量值和温度测量值分别与参考值进行比较。也就是说，控制单元400可以被构造为将由形变测量单元200测量到的形变量与参考形变量进行比较，将由阻抗测量单元300测量到的阻抗与参考阻抗进行比较，并且将由温度测量单元600测量到的温度与参考温度进行比较。
这里，参考温度可以是偏离在正常电池单元100中可以测量到的温度范围一定水平以上的值。例如，参考温度可以是从在电池单元100的BOL时间点处的温度测量值偏离一定水平以上的值，并且可以表示可以确定电池单元100膨胀的温度值。例如，当电池单元100的温度在电池组的正常操作条件下为20℃至45℃时，参考温度可以设置为该范围之外的值(例如50℃)。
此外，控制单元400可以被构造为仅当由形变测量单元200测量到的形变量大于或等于参考形变量，由阻抗测量单元300测量到的阻抗大于或等于参考阻抗，并且由温度测量单元600测量到的温度等于或大于参考温度时，确定电池单元100膨胀。也就是说，控制单元400可以仅在测量到的形变量、测量到的阻抗和测量到的温度全部等于或大于参考值时确定电池单元100膨胀，并且如果这些值中的任何一个小于参考值，则可以确定电池单元100没有膨胀。
例如，在参考形变量为1.2、参考阻抗为2.0mΩ、并且参考温度为50℃的状态下，即使测量到的形变量为例如比参考形变量大的1.3且测量到的阻抗为例如比参考阻抗大的3.0mΩ，如果测量到的温度为比参考温度小的40℃，则控制单元400可以被构造为确定电池单元100没有膨胀。同时，在本实施方式中，如果测量到的形变量为1.3，测量到的阻抗为3.0mΩ，并且测量到的温度为55℃，因此这些值全部超过了参考值，则控制单元400可以被构造为最终确定电池单元100膨胀。
根据本公开的这种构造，由于考虑电池单元100的温度变化程度以及形变程度和阻抗变化程度来确定电池单元100是否膨胀，所以它可以更准确地确定电池单元100是否膨胀。具体而言，如上所述，当电池单元100膨胀时，电池单元100内部的多个电极接头当中的一些电极接头可能会破裂。另外，当如上所述电极接头破裂时，不仅电池单元100的内部阻抗而且电池单元100的温度可以升高。根据本公开的该实施方式，通过测量电池单元100的温度是否随着阻抗变化而变化，可以更准确且更容易地识别电池单元100的膨胀现象的程度。
另外，控制单元400可以被构造为基于形变量、阻抗和温度分阶段确定电池单元100的膨胀情况。
例如，如果形变量、阻抗和温度中没有一个超过参考值，则控制单元400可以确定这是第一阶段情况(正常情况)。接下来，如果形变量、阻抗和温度中的任何一个超过参考值，则控制单元400可以确定这是与第一阶段不同的第二阶段情况(警告情况)。另外，如果形变量、阻抗和温度当中的两个因子超过参考值，则控制单元400可以确定这是高于第二阶段的第三阶段情况(进展情况)。另外，如果形变量、阻抗和温度当中的三个因子超过参考值，则控制单元400可以确定这是高于第三阶段的第四阶段情况(危险情况)。
根据本公开的该实施方式，可以根据膨胀的进展情况检测并预测更详细的膨胀。因此，可以根据每个膨胀的程度，采取更合适的措施。
在根据本公开的电池组中，电池单元100可以被构造为袋型二次电池。另外，形变测量单元200和阻抗测量单元300可以被构造为附接至袋型二次电池的一部分。这将参照图4更详细地描述。
图4是示意性地示出了根据本公开的实施方式的电池组的构造的立体图。
参照图4，电池单元100可以被构造为袋型二次电池的形式。这样的袋型二次电池是其中诸如铝之类的金属层置于聚合物层之间的层压片形式的电池，并且在本申请提交时是公知的。因此，在此不再详细描述袋型电池的具体构造。
在这种袋型电池的情况下，电池单元100可以包括容纳部分110和密封部分120。这里，容纳部分110内具有空的空间并且可以被构造为向外凸出地突出。另外，在容纳部分110的内部空间中，可以容纳电极组件和电解液。此外，密封部分120可以围绕容纳部分110布置以围绕容纳部分110。具体而言，在袋型电池单元100中，容纳部分110可以形成在上袋和/或下袋的中心部分，并且可以在电极组件和电解液容纳于容纳部分110中的状态下，通过热熔等密封袋的边缘部分来形成密封部分120。此外，密封部分120可以完全形成在围绕容纳部分110的区域中，但可以不形成在其一部分中。例如，密封部分120可以形成在围绕容纳部分110的四个侧面中的三个侧面，而密封部分120可以不形成在剩余的一个侧面。同时，在袋型电池单元100中，用作电极端子130的电极引线可以置于袋状壳体材料之间并暴露于至少一侧。根据本公开的电池组可以采用在提交本申请时已知的各种类型的袋型电池作为电池单元100。
同时，虽然在图4中仅例示了一个电池单元100，但是根据本公开的电池组可以包括多个电池单元100。在这种情况下，形变测量单元200和阻抗测量单元300中的至少一个可以设置于每个电池单元100，以便测量每个电池单元100的形变量和阻抗。例如，如果电池组中包括十个电池单元100，则可以包括十个形变测量单元200和十个阻抗测量单元300，以针对十个电池单元100中的每一个分别测量相应电池单100的形变量和阻抗。在这种情况下，可以准确地测量多个电池单元100中的每一个的形变量和阻抗。
此外，如图4所示，形变测量单元200可以至少部分地附接至容纳部分110，以测量电池单元100的物理形变。当由于电池单元100内部的气体产生而出现膨胀现象时，容纳部分110可以在密封部分120之前或大于密封部分120物理地形变。例如，形变测量单元200可以被构造为片材的形式，如图4所示，并且可以至少部分地附接至容纳部分110以测量容纳部分110的物理形变。另外，形变测量单元200的其它部分可以连接到另一电气部件，诸如印刷电路或布线，以向控制单元400发送由形变测量单元200测量到的形变量测量信息。
另外，阻抗测量单元300可以被构造为至少部分地放置在密封部分120上。具体而言，阻抗测量单元300可以设置在印刷电路板上，如附图中的P所示，或者可以使用印刷电路板P来实现。例如，如图4所示，阻抗测量单元300可以包括印刷电路板，并且可以被构造为使得通过形成在印刷电路板P上的导体图案来实现用于阻抗测量的路径。另外，诸如在图3的实施方式中描述的开关元件320、电阻元件310和阻抗控制器330之类的部件可以被构造为安装在印刷电路板上的形式。另外，用于实现阻抗测量单元300的印刷电路板可以被构造为延伸到电池单元100的电极端子130(电极引线)，即正极引线和负极引线，以测量正极引线和负极引线之间的两端的电压。另外，形成阻抗测量单元300的印刷电路板P可以放置在密封部分120上。具体而言，阻抗测量单元300的印刷电路板P可以附接至密封部分120。
根据本公开的这种构造，由于阻抗测量单元300被构造为放置在电池单元100的密封部分120上，因此可以减小用于阻抗测量单元300的空间。因此，根据本公开的构造，即使包括阻抗测量单元300，也可以防止电池组的体积大幅增加。此外，当电池组中包括多个二次电池时，多个二次电池通常层叠为使得其容纳部分110彼此面对。即使在这种构造中，也可以防止电池组的体积由于阻抗测量单元300等的构造而增加。
另外，根据该构造，由于阻抗测量单元300位于电池单元100附近，因此可以减少阻抗测量的准确性由于电流引起的磁场而降低的现象。也就是说，当测量阻抗时，由于在电池单元100中流动的电流和在阻抗测量路径(图3中的电阻元件310侧的路径)中流动的电流，可以形成磁场。根据本实施方式，流过电池单元100的电流与阻抗测量路径之间的距离可以很小。因此，通过在电池单元100中流动的电流和在阻抗测量路径中流动的电流形成的磁场可以彼此抵消，从而提高阻抗测量的准确性。具体而言，在图3的实施方式中，阻抗测量路径可以形成为穿过开关元件320和电阻元件310，并且流过电阻元件310的电流的方向可以与流过电池单元100的电流的方向相反。另外，当电阻元件310与电池单元100之间的距离减小时，由于电流相反方向流动，磁场抵消效应可以进一步增加。
同时，当如上述实施方式中，阻抗测量单元300被构造为包括或使用印刷电路板P时，如图4所示，控制单元400也可以被构造为安装在印刷电路板P上。根据本公开的这种构造，可以防止电池组的体积由于控制单元400而大大增加，并且还可以减少阻抗测量单元300和控制单元400之间的信号传输长度。因此，可以进一步提高阻抗测量的准确性。
另外，在本实施方式中，如图4所示，形变测量单元200的一部分可以连接到印刷电路板P。此外，形变测量单元200的测量信息可以通过设置于印刷电路板P上的导体图案发送给控制单元400另外，在本实施方式中，温度测量单元600也可以安装在印刷电路板P上。具体而言，温度测量单元600可以位于印刷电路板P的与电极端子130接触的部分上。电池单元100的温度可以在电极端子130侧大大增加，并且可以最小化外部温度的影响。在这种情况下，能够进一步提高温度测量准确度。此外，根据本实施方式，可以减小控制单元400与诸如形变测量单元200或温度测量单元600之类的其它部件之间的距离。因此，有利于电池组的小型化，并且信号传输期间可以减少噪声的影响。
图5是示意性地示出了根据本公开的另一实施方式的电池组的构造的立体图，而图6是沿图5的线A1-A1′截取的截面图。然而，在图6的截面图中，为了便于说明，没有绘出诸如电极组件之类的电池内部构造。
参照图5和图6，电池单元100是袋型二次电池，并且可以被构造为使得密封部分120至少部分朝向容纳部分110折叠。例如，如附图中所示，在位于容纳部分110周围的四个密封部分120当中，没有电极引线位于其的两侧的密封部分120可以朝向容纳部分110折叠。在这种构造中，阻抗测量单元300可以被构造为至少部分地置于电池单元100的容纳部分110和折叠的密封部分120之间。具体而言，当阻抗测量单元300被构造为使用印刷电路板的形式时，印刷电路板可以被构造为直立在电池单元100的容纳部分110与密封部分120之间。
根据本公开的这种构造，可以进一步减小电池组的体积，并且在测量阻抗时可以进一步减小磁场的影响。也就是说，根据该构造，阻抗测量单元300，尤其是阻抗测量路径，可以更靠近电池单元100的容纳部分110。因此，增加了抵消磁场的效果，因此它可以更有效地防止阻抗测量受到磁场的干扰。另外，根据该构造，由于阻抗测量单元300位于电池单元100的折叠的密封部分120的内部，因此借助于折叠的密封部分120，可以减少由电池单元100形成的磁场对阻抗测量单元300的影响。
同时，形变测量单元200可以被构造为在一个方向上伸长的片状的形式。在这种情况下，形变测量单元200可以被构造为使得其其中心部分的任何部位弯曲。也就是说，参照图6，形变测量单元200可以包括在左右方向(x轴方向)上延伸的水平部分和在垂直方向(z轴方向)上延伸的垂直部分。另外，垂直部分可以至少部分附接至印刷电路板P，以连接到印刷电路板P上的导体图案。另外，水平部分可以至少部分地附接至电池单元100的容纳部分110，以检测电池单元100的形变，尤其是电池单元100的膨胀。具体而言，当形变测量单元200被构造为电应变计传感器的形式时，大部分电阻线可以位于在水平部分上。
根据本公开的该实施方式，可以最小化体积增加，同时稳定地确保由形变测量单元200检测电池单元100的膨胀的性能。另外，在这种情况下，可以使形变测量单元200的信号传输路径最小化。
另外，当如在本实施方式中，阻抗测量单元300被构造为使用印刷电路板P的形式时，印刷电路板可以是柔性印刷电路板(FPCB)。根据该构造，由于印刷电路板P可以根据电池单元100的形状容易地弯曲，诸如阻抗测量单元300之类的部件可以更容易地安装在电池单元100上。具体而言，如图5所示，阻抗测量单元300大部分被构造为直立在容纳部分110和密封部分120之间的形式，并且其余部分期望被构造为在水平方向上平躺，以便接触电池单元100的电极引线。因此，优选地使用容易弯曲的FPCB制成形成阻抗测量单元300的印刷电路板，使得阻抗测量单元300的一部分处于直立形式而其它部分处于平躺形式。
除了上述部件之外，根据本公开的电池组还可以包括通常包括于电池组中的各种部件。例如，根据本公开的电池组不仅可以包括电池组壳体，而且可以包括在电池组的充放电路径上的各种电子部件(诸如汇流条、电流传感器、继电器和熔丝)。另外，根据本公开的电池组可以包括单独用于作为整体控制电池组的充放电操作的BMS等。
根据本公开的电池组可以应用于诸如电动车辆或混合动力车辆之类的车辆。也就是说，根据本公开的车辆可以包括根据本公开的电池组。除了上述根据本公开的电池组之外，根据本公开的车辆可以包括安装至车辆的公知部件，例如，诸如电动机之类的驱动装置、诸如收音机或导航仪之类的电子部件、车身、以及诸如ECU(电子控制单元)之外的控制装置等。
已经详细描述了本公开。然而，应该理解，详细描述和具体示例虽然表示本公开的优选实施方式，但仅以示例的方式给出，因为根据该详细描述，本公开范围内的各种变型和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
[附图标记]
100：电池单元
110：容纳部分，120：密封部分，130：电极端子
200：形变测量单元
300：阻抗测量单元
310：电阻元件，320：开关元件，330：阻抗控制器
400：控制单元
500：存储单元
600：温度测量单元

Claims (10)

1.一种电池组，该电池组包括：
电池单元，该电池单元具有电极组件、电解液、电池壳体和电极端子；
形变测量单元，该形变测量单元至少部分附接至所述电池单元的所述电池壳体的外表面并且被构造为测量所述电池壳体是否形变；
阻抗测量单元，该阻抗测量单元连接至所述电池单元的所述电极端子并且被构造为测量所述电池单元内部的阻抗；以及
控制单元，该控制单元被构造为通过使用所述形变测量单元的形变测量结果和所述阻抗测量单元的阻抗测量结果，来确定所述电池单元是否膨胀。
2.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述控制单元被构造为：当由所述阻抗测量单元测量到的阻抗小于参考阻抗时，即使由所述形变测量单元测量到的形变量等于或大于参考形变量，也确定所述电池单元没有膨胀。
3.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述控制单元被构造为：当由所述阻抗测量单元测量到的阻抗小于参考阻抗时，确定所述阻抗是否增加。
4.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述控制单元被构造为：当由所述形变测量单元测量到的形变量等于或大于参考形变量时，向所述阻抗测量单元发送阻抗测量开始信号。
5.根据权利要求1所述的电池组，该电池组还包括：
温度测量单元，该温度测量单元位于所述电池单元周围并且被构造为测量所述电池单元的温度，
其中，所述控制单元被构造为通过进一步考虑所述温度测量单元的温度测量结果来确定所述电池单元是否膨胀。
6.根据权利要求5所述的电池组，
其中，所述控制单元被构造为：仅当由所述形变测量单元测量到的形变量等于或大于参考形变量，由所述阻抗测量单元测量到的阻抗等于或大于参考阻抗，并且由所述温度测量单元测量到的温度等于或大于参考温度时，确定所述电池单元膨胀。
7.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述电池单元是袋型电池，所述电池单元包括容纳部分和密封部分，在所述容纳部分中容纳所述电极组件和所述电解液，所述密封部分设置在所述容纳部分周围，
所述形变测量单元至少部分附接至所述容纳部分，并且
所述阻抗测量单元被构造为至少部分地放置在所述密封部分上。
8.根据权利要求7所述的电池组，
其中，所述电池单元被构造为使得所述密封部分至少部分地朝向所述容纳部分折叠，并且
所述阻抗测量单元被构造为至少部分地置于所述电池单元的所述容纳部分和所折叠的密封部分之间。
9.根据权利要求8所述的电池组，
其中，所述形变测量单元在一个方向上伸长以部分地弯曲，使得所述形变测量单元的一端附接至印刷电路板上，并且所述形变测量单元的另一端附接至所述电池单元的所述容纳部分上。
10.一种车辆，该车辆包括根据权利要求1至9中的任一项所述的电池组。
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