JP2018508107A - 電池セルの膨張を感知するためのプローブを含んでいる電池モジュール - Google Patents
電池セルの膨張を感知するためのプローブを含んでいる電池モジュール Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018508107A JP2018508107A JP2017547532A JP2017547532A JP2018508107A JP 2018508107 A JP2018508107 A JP 2018508107A JP 2017547532 A JP2017547532 A JP 2017547532A JP 2017547532 A JP2017547532 A JP 2017547532A JP 2018508107 A JP2018508107 A JP 2018508107A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- battery module
- electrode assembly
- module according
- case
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 12
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- 238000005034 decoration Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- 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
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- 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
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/105—Pouches or flexible bags
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
- H01M50/578—Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
- H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
本発明は、電池セルの膨張を感知するためのプローブを含んでいる電池モジュールであって、充放電可能な二つ以上の電池セルを含んでいる電池モジュールであって、前記電池セルのうちの少なくとも一つの電池セルの外面に設置されて、電池セルの局部的な体積膨張変化を感知して信号を送信するセンシングプローブ；および前記センシングプローブから信号を受信し、受信された信号から電池セルの内部圧力を推定して、これが臨界圧力値以上である時に電池モジュールの安全性確保のための警告信号を生成する制御部；を含んでいることを特徴とする電池モジュールを提供する。
Description
[関連出願の相互参照]
本出願は、２０１５年１０月０６日付の韓国特許出願第１０−２０１５−０１４０１８２号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本出願は、２０１５年１０月０６日付の韓国特許出願第１０−２０１５−０１４０１８２号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、電池セルの膨張を感知するためのプローブを含んでいる電池モジュールに関するものである。
最近、充放電可能な２次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広範囲に使用されている。また、２次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車両、ディーゼル車両などの大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのエネルギー源としても注目されている。したがって、２次電池を使用するアプリケーションの種類は２次電池の長所により非常に多様化されており、今後には今よりも多くの分野と製品に２次電池が適用されるものと予想される。
このような２次電池は、電極と電解液の構成によってリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムポリマー電池などに分類されたりもし、そのうち、電解液の漏液可能性が少なく、製造が容易なリチウムイオンポリマー電池の使用量が増えている。一般に、２次電池は電池ケースの形状により、電極組立体が円筒型または角型の金属缶に内装されている円筒型電池および角型電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内装されているパウチ型電池とに分類される。
このうち、電池の高容量化によってケースの大面積化および薄い素材への加工が多くの関心を集めており、そのために、スタック型またはスタック／フォールディング型電極組立体をアルミニウムラミネートシートのパウチ型電池ケースに内蔵した構造のパウチ型電池が、低い製造コスト、少ない重量、容易な形状変形などを理由で、使用量が次第に増加している。
図１には、従来のパウチ型電池の模式図が示されている。
図１を参照すれば、パウチ型２次電池１０は、パウチ型電池ケース２０の内部に、正極、負極およびこれらの間に配置される分離膜からなる電極組立体３０が、その正極および負極タブ３１、３２と電気的に連結される二つの電極リード４０、４１が外部に露出するように密封されている構造となっている。
電池ケース２０は、電極組立体３０を安着できる凹形状の収納部２３を含むケース本体２１と、そのような本体２１に一体に連結されているカバー２２とからなっている。
スタック型電極組立体３０は、多数の正極タブ３１および多数の負極タブ３２がそれぞれ融着されて電極リード４０、４１に共に結合されている。また、ケース本体２１の上端部２４とカバー２２の上端部には電極リード４０、４１が位置し、短絡発生を防止するために絶縁フィルム５０が付着している。
このようなパウチ型２次電池は、各種モバイル機器はもちろん、多様な電子製品のエネルギー源として幅広く使用されているが、充放電過程において内部でガスが発生する場合に電池ケースが破断されて有害ガスが流出し、これは使用者の健康上安全に脅威となることができ、追加的な電池の誤作動で予想できない発熱、爆発などの危険性がある。
２次電池およびこれを含む中大型電池モジュールには過充電、過放電、過電流時に電流を遮断する保護回路、ヒューズなどの安全装置が備えられているが、電池内部のガス発生量をリアルタイムで検出できなく、そのために電池ケースの破断時点を判断できなくて安全性が大きく低下して、所望する効果を発揮しにくいという問題点がある。
本発明は、このような従来技術の問題点および過去から要請されてきた技術的課題を解決するのを目的とする。
具体的に、本発明の目的は、２次電池の内部圧力を検出して電池ケースが破断される前に警告信号を伝送して事故を事前に予防するためであり、電池モジュールを構成している２次電池の電池セルの外面に設置されて、電池セルの局部的な体積膨張変化を感知して信号を送信し、信号による内部圧力が臨界圧力値以上である時に電池モジュールの安全性確保のための警告信号を生成する電池モジュールを提供することにある。
このような目的を達成するための本発明による電池セルの膨張を感知するためのプローブを含んでいる電池モジュールは、
充放電可能な二つ以上の電池セルを含んでいる電池モジュールであって、
前記電池セルのうちの少なくとも一つの電池セルの外面に設置されて、電池セルの局部的な体積変化を感知して信号を送信するセンシングプローブ；および
前記センシングプローブから信号を受信し、受信された信号から推定された電池セルの内部圧力が臨界圧力値以上である時に電池モジュールの安全性確保のための警告信号を生成する制御部；を含んでいる構造から構成されている。
充放電可能な二つ以上の電池セルを含んでいる電池モジュールであって、
前記電池セルのうちの少なくとも一つの電池セルの外面に設置されて、電池セルの局部的な体積変化を感知して信号を送信するセンシングプローブ；および
前記センシングプローブから信号を受信し、受信された信号から推定された電池セルの内部圧力が臨界圧力値以上である時に電池モジュールの安全性確保のための警告信号を生成する制御部；を含んでいる構造から構成されている。
つまり、本発明による電池セルの膨張を感知するためのプローブを含んでいる電池モジュールは、電池セルの内部圧力を推定して電池ケースが破断される前に警告信号を伝送して内部圧力が臨界圧力値以上である時に電池モジュールの安全性確保のための警告信号を生成して事故を事前に予防するので、電池モジュールの寿命および安全性を増加させることができる。
一つの具体的な例で、前記電池セルの電池ケースは樹脂層と金属層とを含むラミネートシートのパウチ型電池ケースであり、電極組立体の収納部に電極組立体と電解液が内蔵された状態で電極組立体の収納部の外周面を熱融着して密封した構造であってもよい。
この場合に、前記電極組立体の収納部は、電極組立体の内装のためにパウチ型ケースの一部が湾入されている構造であってもよい。
このような構造で、前記電極組立体は、上下両面が相対的に大きいサイズの六面体構造からなり、前記電極組立体の収納部は、電極組立体の高さに対応する深さに湾入されており、電極組立体の収納部の底面と熱融着のための外周面の間に電極組立体の収納部の深さを提供する側面が位置することができる。
例えば、前記電極組立体の収納部の側面は底面を基準として４５度乃至８５度に傾いている構造であってもよい。
また、前記電極組立体の収納部の側面の外側面に接するようにセンシングプローブを設置してもよい。
このとき、前記センシングプローブは、電極組立体の収納部の側面のうち、電池セルの電極端子が位置する側面の外側面に接するように設置してもよい。
一つの具体的な例で、前記センシングプローブは少なくとも二つ以上の電池セルに設置してもよい。
本発明によれば、前記電池セルが六面体形状のモジュールケースに内蔵されており、前記モジュールケースの内部にはセンシングプローブの外形に対応する形状のプローブ装着部を形成してもよい。
一つの具体的な例で、前記臨界圧力値は、電池ケースの密封部位が破裂する電池セルの内部圧力より低い範囲で設定してもよい。
この場合に、前記臨界圧力値は１．５ａｔｍ乃至３ａｔｍ範囲で設定してもよい。
また、前記臨界圧力値は２．５ａｔｍ乃至３ａｔｍ範囲で設定してもよい。
本発明によれば、前記制御部は電池モジュールの作動をモニタリングおよび制御するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。
一つの具体的な例で、前記警告信号は、電池モジュールの安全性確保のために、電池モジュールの作動を中断させる作動制御信号であってもよい。
また、前記警告信号は、電池モジュールの安全性確保のために、電池モジュールが装着されたデバイスの使用者または整備士に危険性を視覚的または聴覚的に認知させる認知信号であってもよい。
本発明によれば、前記デバイスは自動車であり、前記使用者は運転者であってもよい。
本発明は、電池モジュールを単位モジュールで一つ以上含む電池パックを提供する。
また、本発明は、前記電池パックを電源として含むデバイスを提供してもよい。
前記デバイスは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電気二輪車、または電気ゴルフカートなどから選択されてもよい。
このようなデバイスの構造および製作方法は当業界では公知であるので、本明細書ではこれについての詳しい説明は省略する。
以下、本発明の実施形態による図面を参照して説明するが、これは本発明のより容易な理解のためのものであって、それによって本発明の範疇が限定されるものではない。
図２には本発明の一実施形態による電池モジュールを構成している電池セルの模式図が示されている。
図２を参照すれば、電池セル１０１の電池ケース１２０は樹脂層と金属層とを含むラミネートシートのパウチ型ケースからなり、第１ケース１２１および第２ケース１２２で構成されている。
電池ケース１２０はラミネートシートからなり、最外角をなす外側樹脂層１２０Ａ、物質の貫通を防止する遮断性金属層１２０Ｂ、および密封のための内側樹脂層１２０Ｃで構成されている。
電池ケース１２０は、電極組立体の収納部１２３に電極組立体１３０と電解液が内蔵された状態で電極組立体の収納部１２３の外周面を熱融着して密封した構造からなる。
第１ケース１２１の湾入されている部分に電極組立体の収納部１２３が形成されており、第２ケース１２２は第１ケース１２１の一側端部から延長されている。第２ケース１２２は矢印方向に折り曲げられた状態で第１ケース１２１の収納部１２３を密閉する。
電極組立体１３０は、上下両面が高さより相対的に大きいサイズの六面体構造からなる。
電極組立体の収納部１２３は、電極組立体１３０の内装のために第１ケース１２１の一部が湾入されている構造である。つまり、電極組立体の収納部１２３は電極組立体１３０の高さに対応する深さに湾入されており、電極組立体の収納部１２３の底面と熱融着のための外周面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄの間に電極組立体の収納部１２３の深さを提供する側面が位置する。
電極組立体の収納部１２３の密封のために収納部１２３の外周部位に沿って熱融着外周部１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄが形成されている。つまり、第１ケース１２１と第２ケース１２２は、電極組立体１３０の収納部１２３の外周部１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄを密封する構造からなる。
電極組立体１３０に結合されている陽極端子および負極端子１４１、１４２は、第１ケース１２１と第２ケース１２２が連結されている部位に対向する第１熱融着外周部１２１ａに位置する。
陽極端子および負極端子１４１、１４２の上下面には絶縁のための絶縁フィルム１５０がそれぞれ付着している。
第１熱融着外周部１２１ａの両側端部に隣接して第２熱融着外周部１２１ｂと第３熱融着外周部１２１ｃがそれぞれ位置し、第２熱融着外周部１２１ｂと第３熱融着外周部１２１ｃは互いに対向して位置する。
図３には、内圧が増加された電池セルの状態および電池セルの膨張を感知するためのプローブを含んでいる電池モジュールの一部模式図が示されている。
図３を参照すれば、電池モジュール１００は、電池セル１０１の内部圧力変化を感知して信号を送信するセンシングプローブ１１０およびセンシングプローブ１１０から信号を受信し電池モジュール１００の安全性確保のための警告信号を生成する制御部１９０を含んで構成されている。
電極組立体の収納部１２３の側面１２３ａは底面を基準として７５度傾いており、センシングプローブ１１０は、電池セル１０１の電極端子（図２の１４１、１４２）が位置する側面１２３ａの外側面１２３ａ’’に接するように設置されている。
電極組立体の収納部１２３の側面１２３ａは、電極組立体１３０と接する内側面１２３ａ’とセンシングプローブ１１０と接する外側面１２３ａ’’の中で、センシングプローブ１１０が電極組立体の収納部１２３の側面１２３ａと向き合う外側面１２３ａ’’に設置されて電池セル１０１の充放電過程で内圧が増加することによって電極組立体の収納部１２３の 外側面１２３ａ’’と接するようになる。
モジュールケース１７０は電池セル１０１を内部に収納しており、その内部にはセンシングプローブ１１０の外形に対応する形状のプローブ装着部１７１が形成されている。
図４には、図３の電池セルで内圧が増加された状態を示す電池モジュールの一部模式図が示されており、図５には、図４の電池セルで内圧がさらに増加された状態を示す電池モジュールの一部模式図が示されている。
図４および図５を参照すれば、センシングプローブ１１０がモジュールケース１７０の内部にセンシングプローブ１１０の外形に対応する形状のプローブ装着部１７１に固定されている。
電極組立体の収納部１２３の内部圧力が増加すれば電極組立体の収納部１２３の側面１２３ａが膨張し、センシングプローブ１１０が電池セル１０１の圧力を検出して制御部１９０に伝送する。
電極組立体の収納部１２３の側面１２３ａが内部圧力が増加して体積が増加する点を除いて、図３の構造と同じであるので重複する説明は省略する。
図６には、本発明の他の実施形態による電池モジュールの一部模式図が示されている。
図６を参照すれば、電池モジュール２００は、モジュールケース２７０内に充放電可能な多数の電池セル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５を含んでいる。電池セル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５は地面を基準として垂直方向に積層されている。
センシングプローブ２１０、２１１は、電池セル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の厚さにより傾斜が調整されて装着されている。センシングプローブ２１０、２１１が多数の電池セル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５のうちの一部の電池セル２０１、２０５の側面に設置されており、それぞれの電池セル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の側面に装着されることもできる。
センシングプローブ２１０、２１１は検出した信号を制御部２９０に伝送し、制御部２９０は内部圧力が臨界圧力値以上である時に警告信号を生成するかどうかを判断する。
センシングプローブ２１０、２１１が多数の電池セル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５に設置されている点を除いて、構造が同じであるので重複する説明は省略する。
本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、前記の内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用および変形を行うことが可能である。
以上で説明したように、本発明による電池セルの膨張を感知するためのプローブを含んでいる電池モジュールは、電池セルの局部的な体積膨張から内部圧力を推定して電池ケースが破断される前に警告信号を伝送して内部圧力が臨界圧力値以上である時に電池モジュールの安全性確保のための警告信号を生成して事故を防止することができる。
したがって、電池モジュールの寿命延長および安全性を向上させることができる効果を提供する。
１０ パウチ型２次電池
２０ 電池ケース、パウチ型電池ケース
２１ 本体、ケース本体
２２ カバー
２３ 収納部
２４ 上端部
３０ 電極組立体、スタック型電極組立体
３１ 正極タブ
３２ 負極タブ
４０ 電極リード
４１ 電極リード
５０ 絶縁フィルム
１００ 電池モジュール
１０１ 電池セル
１１０ センシングプローブ
１２０ 電池ケース
１２０Ａ 外側樹脂層
１２０Ｂ 遮断性金属層
１２０Ｃ 内側樹脂層
１２１ａ 第１熱融着外周部
１２１ｂ 第２熱融着外周部
１２１ｃ 第３熱融着外周部
１２１ 第１ケース
１２３ 外側面
１２３ 収納部
１２３ａ 側面
１２３ａ’ 内側面
１２２ａ’’ 第２ケース
１３０ 電極組立体
１４１ 負極端子
１４２ 負極端子
１５０ 絶縁フィルム
１７０ モジュールケース
１７１ プローブ装着部
１９０ 制御部
２００ 電池モジュール
２０１ 電池セル
２０２ 電池セル
２０３ 電池セル
２０４ 電池セル
２０５ 電池セル
２１０ センシングプローブ
２１１ センシングプローブ
２７０ モジュールケース
２９０ 制御部
２０ 電池ケース、パウチ型電池ケース
２１ 本体、ケース本体
２２ カバー
２３ 収納部
２４ 上端部
３０ 電極組立体、スタック型電極組立体
３１ 正極タブ
３２ 負極タブ
４０ 電極リード
４１ 電極リード
５０ 絶縁フィルム
１００ 電池モジュール
１０１ 電池セル
１１０ センシングプローブ
１２０ 電池ケース
１２０Ａ 外側樹脂層
１２０Ｂ 遮断性金属層
１２０Ｃ 内側樹脂層
１２１ａ 第１熱融着外周部
１２１ｂ 第２熱融着外周部
１２１ｃ 第３熱融着外周部
１２１ 第１ケース
１２３ 外側面
１２３ 収納部
１２３ａ 側面
１２３ａ’ 内側面
１２２ａ’’ 第２ケース
１３０ 電極組立体
１４１ 負極端子
１４２ 負極端子
１５０ 絶縁フィルム
１７０ モジュールケース
１７１ プローブ装着部
１９０ 制御部
２００ 電池モジュール
２０１ 電池セル
２０２ 電池セル
２０３ 電池セル
２０４ 電池セル
２０５ 電池セル
２１０ センシングプローブ
２１１ センシングプローブ
２７０ モジュールケース
２９０ 制御部
Claims (18)
- 充放電可能な二つ以上の電池セルを含んでいる電池モジュールであって、
前記電池セルのうちの少なくとも一つの電池セルの外面に設置されて、電池セルの局部的な体積膨張変化を感知して信号を送信するセンシングプローブ；および
前記センシングプローブから信号を受信し、受信された信号から電池セルの内部圧力を推定して臨界圧力値以上である時に電池モジュールの安全性確保のための警告信号を生成する制御部；
を含んでいることを特徴とする電池モジュール。 - 前記電池セルの電池ケースは樹脂層と金属層とを含むラミネートシートのパウチ型電池ケースであり、電極組立体の収納部に電極組立体と電解液が内蔵された状態で電極組立体の収納部の外周面を熱融着して密封した構造からなることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
- 前記電極組立体の収納部は、電極組立体の内装のためにパウチ型ケースの一部が湾入されている構造からなることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
- 前記電極組立体は上下両面が相対的に大きいサイズの六面体構造からなり、前記電極組立体の収納部は電極組立体の高さに対応する深さに湾入されており、電極組立体の収納部の底面と熱融着のための外周面の間に電極組立体の収納部の深さを提供する側面が位置することを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
- 前記電極組立体の収納部の側面は底面を基準として４５度乃至８５度に傾いていることを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。
- 前記電極組立体の収納部の側面の外側面に接するようにセンシングプローブが設置されていることを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。
- 前記センシングプローブは、電極組立体の収納部の側面のうち、電池セルの電極端子が位置する側面の外側面に接するように設置されていることを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。
- 前記センシングプローブは、少なくとも二つ以上の電池セルに設置されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
- 前記電池セルが六面体形状のモジュールケースに内蔵されており、前記モジュールケースの内部にはセンシングプローブの外形に対応する形状のプローブ装着部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
- 前記臨界圧力値は、電池ケースの密封部位が破裂する電池セルの内部圧力より低い範囲で設定されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
- 前記臨界圧力値は１．５ａｔｍ乃至３ａｔｍ範囲で設定されることを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュール。
- 前記臨界圧力値は２．５ａｔｍ乃至３ａｔｍ範囲で設定されることを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュール。
- 前記制御部は、電池モジュールの作動をモニタリングおよび制御するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
- 前記警告信号は、電池モジュールの安全性確保のために、電池モジュールの作動を中断させる作動制御信号であることを特徴とする請求項１３に記載の電池モジュール。
- 前記警告信号は、電池モジュールの安全性確保のために、電池モジュールが装着されたデバイスの使用者または整備士に危険性を視覚的または聴覚的に認知させる認知信号であることを特徴とする請求項１３に記載の電池モジュール。
- 前記デバイスは自動車であり、前記使用者は運転者であることを特徴とする請求項１５に記載の電池モジュール。
- 請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の電池モジュールを単位モジュールで一つ以上含むことを特徴とする電池パック。
- 請求項１７に記載の電池パックを電源として含むことを特徴とするデバイス。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2015-0140182 | 2015-10-06 | ||
| KR1020150140182A KR101950463B1 (ko) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | 전지셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지모듈 |
| PCT/KR2016/010900 WO2017061728A1 (ko) | 2015-10-06 | 2016-09-29 | 전지셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지모듈 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018508107A true JP2018508107A (ja) | 2018-03-22 |
| JP6442074B2 JP6442074B2 (ja) | 2018-12-19 |
Family
ID=58487935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017547532A Active JP6442074B2 (ja) | 2015-10-06 | 2016-09-29 | 電池セルの膨張を感知するためのプローブを含んでいる電池モジュール |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10476068B2 (ja) |
| EP (1) | EP3255720B1 (ja) |
| JP (1) | JP6442074B2 (ja) |
| KR (1) | KR101950463B1 (ja) |
| CN (1) | CN107534191B (ja) |
| PL (1) | PL3255720T3 (ja) |
| WO (1) | WO2017061728A1 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150276636A1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | Intel Corporation | Device to detect battery expansion |
| US10714795B2 (en) * | 2017-05-01 | 2020-07-14 | Infineon Technologies Ag | Monitoring battery cell internal pressure |
| CN109643830A (zh) * | 2017-06-21 | 2019-04-16 | 深圳市柔宇科技有限公司 | 移动终端及电池鼓包检测装置 |
| KR102278469B1 (ko) | 2018-09-28 | 2021-07-20 | 한국철도기술연구원 | 살균공기정화기 |
| JP7211246B2 (ja) * | 2019-04-22 | 2023-01-24 | トヨタ自動車株式会社 | 電池の製造方法および電池 |
| KR102446570B1 (ko) | 2019-05-03 | 2022-09-23 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 위험감지 전지 셀 |
| KR102238736B1 (ko) | 2019-08-14 | 2021-04-13 | 한국철도기술연구원 | 살균필터 |
| WO2021101168A1 (ko) * | 2019-11-20 | 2021-05-27 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 모듈의 스웰링 감지 장치 및 방법 |
| US11215519B2 (en) * | 2020-02-20 | 2022-01-04 | Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. | Device component swelling detection |
| KR20210128196A (ko) * | 2020-04-16 | 2021-10-26 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 스웰링 감지가 가능한 배터리 팩 |
| KR20210143603A (ko) | 2020-05-20 | 2021-11-29 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 내부 압력을 측정하는 압력 감지장치를 포함하는 파우치형 이차전지 |
| KR20220009009A (ko) | 2020-07-15 | 2022-01-24 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 안전성이 향상된 파우치형 이차전지 및 이를 포함하는 배터리 모듈 |
| KR20220056445A (ko) | 2020-10-28 | 2022-05-06 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 센서부재를 포함하는 전지팩 |
| CN112886082B (zh) * | 2021-01-12 | 2022-04-15 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 动力电池热失控预警方法、装置、电子设备及介质 |
| CN113267299B (zh) * | 2021-05-17 | 2023-02-17 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电池箱体泄漏检测装置及检测方法 |
| KR102623713B1 (ko) * | 2021-10-13 | 2024-01-12 | 주식회사 성우하이텍 | 전기차 배터리 관리 시스템 및 그 방법 |
| KR20230128820A (ko) * | 2022-02-28 | 2023-09-05 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 파우치 셀의 벤팅 검출 장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000077043A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | シート電池およびその製造方法 |
| JP2008535174A (ja) * | 2005-04-20 | 2008-08-28 | エルジー・ケム・リミテッド | 圧電センサーを有する二次バッテリーモジュール |
| JP2009245879A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | ラミネート式電池及びそのラミネート式電池を備えた電池モジュール |
| JP2011198511A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電池システム |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000051638A (ko) | 1999-01-25 | 2000-08-16 | 김순택 | 이차전지 |
| WO2002099922A1 (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-12 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Storage battery device and power source apparatus comprising it |
| KR100579377B1 (ko) * | 2004-10-28 | 2006-05-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
| KR100764618B1 (ko) | 2005-09-07 | 2007-10-08 | 주식회사 엘지화학 | 안전장치를 구비하고 있는 이차전지 |
| KR20070075927A (ko) | 2006-01-17 | 2007-07-24 | 주식회사 엘지화학 | 안전성이 향상된 소형 전지팩 |
| KR100899284B1 (ko) * | 2006-03-13 | 2009-05-27 | 주식회사 엘지화학 | 간단한 구조의 안전수단을 구비한 전지모듈 |
| KR101072955B1 (ko) | 2009-08-14 | 2011-10-12 | 에스비리모티브 주식회사 | 전지 모듈 |
| KR101093928B1 (ko) * | 2009-11-26 | 2011-12-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 셀의 고온 스웰링을 방지할 수 있는 배터리 팩 및 그 방법 |
| KR101351427B1 (ko) | 2010-02-12 | 2014-01-14 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 스웰링 감지 제어장치 |
| CN103098256B (zh) * | 2010-03-19 | 2016-01-20 | 株式会社Lg化学 | 袋式壳体和包括该袋式壳体的电池组 |
| KR101152662B1 (ko) | 2010-09-03 | 2012-06-15 | (주)열린기술 | 이차전지 폭발방지장치 |
| US8986866B2 (en) * | 2010-11-29 | 2015-03-24 | Apple Inc. | Fault detection and monitoring in batteries |
| CN103229347B (zh) * | 2010-11-30 | 2015-11-25 | 住友理工株式会社 | 蓄电装置 |
| KR101965447B1 (ko) * | 2011-10-07 | 2019-04-03 | 현대모비스 주식회사 | 배터리팩과 이를 적용한 배터리 모듈 |
| KR20130040575A (ko) * | 2011-10-14 | 2013-04-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리의 고장 검출 장치 및 방법 |
| KR101383167B1 (ko) * | 2011-10-20 | 2014-04-10 | 주식회사 엘지화학 | 안전성이 향상된 전지팩 |
| KR101402719B1 (ko) * | 2012-06-08 | 2014-06-03 | (주)고려진공안전 | 교통 표시판 |
| TW201407179A (zh) * | 2012-08-12 | 2014-02-16 | Compal Electronics Inc | 電子裝置及其偵測電池變形的方法 |
| KR101944837B1 (ko) | 2012-09-28 | 2019-02-07 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 이차 전지용 배터리 셀의 과충전 방지장치 |
| KR101449306B1 (ko) * | 2013-06-28 | 2014-10-08 | 현대자동차주식회사 | 배터리 과충전 보호장치 |
| KR101558694B1 (ko) * | 2013-12-18 | 2015-10-07 | 현대자동차주식회사 | 차량의 고전압배터리 |
| KR20150071571A (ko) * | 2013-12-18 | 2015-06-26 | 현대자동차주식회사 | 차량 배터리 과충전 방지장치 |
-
2015
- 2015-10-06 KR KR1020150140182A patent/KR101950463B1/ko active IP Right Grant
-
2016
- 2016-09-29 WO PCT/KR2016/010900 patent/WO2017061728A1/ko active Application Filing
- 2016-09-29 US US15/555,858 patent/US10476068B2/en active Active
- 2016-09-29 EP EP16853844.5A patent/EP3255720B1/en active Active
- 2016-09-29 PL PL16853844T patent/PL3255720T3/pl unknown
- 2016-09-29 JP JP2017547532A patent/JP6442074B2/ja active Active
- 2016-09-29 CN CN201680022625.5A patent/CN107534191B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000077043A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | シート電池およびその製造方法 |
| JP2008535174A (ja) * | 2005-04-20 | 2008-08-28 | エルジー・ケム・リミテッド | 圧電センサーを有する二次バッテリーモジュール |
| JP2009245879A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | ラミネート式電池及びそのラミネート式電池を備えた電池モジュール |
| JP2011198511A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107534191B (zh) | 2020-07-14 |
| PL3255720T3 (pl) | 2021-05-17 |
| KR101950463B1 (ko) | 2019-02-20 |
| US10476068B2 (en) | 2019-11-12 |
| CN107534191A (zh) | 2018-01-02 |
| JP6442074B2 (ja) | 2018-12-19 |
| US20180047972A1 (en) | 2018-02-15 |
| EP3255720A4 (en) | 2018-07-25 |
| KR20170040919A (ko) | 2017-04-14 |
| WO2017061728A1 (ko) | 2017-04-13 |
| EP3255720A1 (en) | 2017-12-13 |
| EP3255720B1 (en) | 2020-11-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6442074B2 (ja) | 電池セルの膨張を感知するためのプローブを含んでいる電池モジュール | |
| JP6714686B2 (ja) | テーピングを利用するベンティング構造の電池セル | |
| JP5883944B2 (ja) | 安全性の向上した電池モジュール及びこれを含む電池パック | |
| KR102065104B1 (ko) | 배터리 모듈 | |
| KR101577387B1 (ko) | 이차전지, 이를 포함하는 이차전지 모듈 및 이차전지 팩 | |
| KR102555751B1 (ko) | 가스 배출이 가능한 이차전지용 파우치형 케이스 | |
| KR20170094759A (ko) | 배터리 모듈 | |
| KR20190042215A (ko) | 가스 배출구를 포함하는 이차전지용 파우치형 케이스 | |
| KR102080903B1 (ko) | 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지 | |
| US20220115717A1 (en) | Apparatus for detecting thermal runaway of battery for electric vehicle | |
| KR20140091222A (ko) | 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 | |
| KR20130113145A (ko) | 안전성이 향상된 단위모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈 | |
| US20130209845A1 (en) | Electrochemical cell having at least one pressure relief means | |
| KR20190032019A (ko) | 벤팅부를 포함하는 파우치형 이차전지 | |
| KR102104966B1 (ko) | 전극단자들 사이에 열융착 돌출부를 포함하고 있는 전지셀 | |
| KR20200084403A (ko) | 전기자동차용 배터리 모듈 및 이의 제어방법 | |
| US20240186641A1 (en) | Battery module with reinforced safety | |
| KR20230138303A (ko) | 스웰링 감지가 가능한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩과 자동차 | |
| KR101735805B1 (ko) | 열융착 부위가 절곡되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀 | |
| KR20220092100A (ko) | 이차전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR101211217B1 (ko) | 전극리드 간 단락을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170908 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180731 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180806 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181010 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181029 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181122 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6442074 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |