JP2023503584A - スウェリング測定正確度が向上したバッテリーパック - Google Patents

スウェリング測定正確度が向上したバッテリーパック Download PDF

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Abstract

本発明は、バッテリーセルのスウェリングを状況に応じて正確に感知可能なバッテリーパックを開示する。本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、電極組立体、電解質、電池ケース及び電極端子を備えるバッテリーセルと、少なくとも一部分が前記バッテリーセルの電池ケースの外面に取り付けられて前記電池ケースの変形を測定するように構成された変形測定ユニットと、前記バッテリーセルの電極端子に接続されて前記バッテリーセル内部のインピーダンスを測定するように構成されたインピーダンス測定ユニットと、前記変形測定ユニットによる変形測定結果及び前記インピーダンス測定ユニットによるインピーダンス測定結果を用いて前記バッテリーセルのスウェリングを判断するように構成された制御ユニットと、を含む。

Description

本発明は、バッテリー技術に関し、より詳しくは、バッテリーパックの内部に備えられたバッテリーセルのスウェリング状況をより正確に検出できる技術に関する。
本出願は、２０２０年７月１４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００８７０３５号に基づく優先権を主張し、当該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。
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しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系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。
このようなリチウム二次電池は、主に、リチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質が塗布された正極板と負極活物質が塗布された負極板とがセパレータを介在して配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、例えば電池ケースを備える。
一般にリチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに収納されているパウチ型二次電池とに分類され得る。
このような二次電池、すなわちバッテリーにおいて、最も重要な事項のうち一つが安全性であると言える。特に、二次電池は、使用中にガスなどが発生して膨れ上がるスウェリング現象が発生することがある。このようなスウェリング現象は、非正常な状況で主に発生し得るが、スウェリング現象を正確に感知できないと、二次電池の発火や爆発につながって大きい問題を引き起こすおそれがある。
このようなスウェリング現象を感知するための多様な技術が提案されているが、迅速且つ正確なスウェリング感知技術が完全に確立されたとは言えない。特に、一部スウェリング感知構成の場合、誤作動や接触不良などによって電池のスウェリングが正確に感知できないという問題が発生し得る。
本発明は、上記の問題点を解決するために創案されたものであって、内部に含まれたバッテリーセルのスウェリングを状況に応じて正確に感知可能なバッテリーパック及びそれを含む自動車など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。
上記の目的を達成するため、本発明の一態様によるバッテリーパックは、電極組立体、電解質、電池ケース及び電極端子を備えるバッテリーセルと、少なくとも一部分が前記バッテリーセルの電池ケースの外面に取り付けられて前記電池ケースの変形を測定するように構成された変形測定ユニットと、前記バッテリーセルの電極端子に接続されて前記バッテリーセル内部のインピーダンスを測定するように構成されたインピーダンス測定ユニットと、前記変形測定ユニットによる変形測定結果及び前記インピーダンス測定ユニットによるインピーダンス測定結果を用いて前記バッテリーセルのスウェリングを判断するように構成された制御ユニットと、を含む。
ここで、前記制御ユニットは、前記変形測定ユニットによって測定された変形量が基準変形量以上である場合にも、前記インピーダンス測定ユニットによって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス未満であると、前記バッテリーセルのスウェリングが発生していないと判断するように構成され得る。
また、前記制御ユニットは、前記インピーダンス測定ユニットによって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス未満である場合、インピーダンスの増加を判断するように構成され得る。
また、前記制御ユニットは、前記変形測定ユニットによって測定された変形量が基準変形量以上である場合、前記インピーダンス測定ユニットにインピーダンス測定開始信号を伝送するように構成され得る。
また、前記バッテリーセルの周辺に位置して前記バッテリーセルの温度を測定するように構成された温度測定ユニットをさらに含み、前記制御ユニットは、前記温度測定ユニットによる温度測定結果をさらに考慮して前記バッテリーセルのスウェリングを判断するように構成され得る。
また、前記制御ユニットは、前記変形測定ユニットによって測定された変形量が基準変形量以上であり、前記インピーダンス測定ユニットによって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス以上であり、且つ、前記温度測定ユニットによって測定された温度が基準温度以上である場合のみに、前記バッテリーセルにスウェリングが発生したと判断するように構成され得る。
また、前記バッテリーセルは、パウチ型電池であって、前記電極組立体、前記電解質が収納された収納部及び前記収納部の周囲に配置されるシーリング部を備え、前記変形測定ユニットは、少なくとも一部分が前記収納部に取り付けられ、前記インピーダンス測定ユニットは、少なくとも一部分が前記シーリング部に載置されるように構成され得る。
また、前記バッテリーセルは、前記シーリング部の少なくとも一部分が前記収納部側に折り曲げられた形態で構成され、前記インピーダンス測定ユニットは、少なくとも一部分が前記バッテリーセルの収納部と折り曲げられたシーリング部との間に介在された形態で構成され得る。
また、前記変形測定ユニットは、一方向に長く延びて一部が折り曲げられた形態で構成され、一端が前記印刷回路基板上に取り付けられ、他端が前記バッテリーセルの収納部上に取り付けられ得る。
また、上記の目的を達成するため、本発明の他の一態様による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含む。
本発明によれば、バッテリーパックの内部に備えられたバッテリーセルのスウェリング状況を正確に感知することができる。
特に、本発明の一態様によれば、変形測定及びインピーダンス測定がともに行われて、バッテリーセルのスウェリングをより正確に判断することができる。
さらに、本発明の一態様によれば、ストレインゲージ（ｓｔｒａｉｎ ｇａｕｇｅ）のような変形測定構成が誤動作しても、インピーダンス測定ユニットによって誤動作を検証することができる。
また、本発明の一態様によれば、インピーダンスを測定するときの磁場の影響を減少させることで、より正確にインピーダンスを測定することができる。これにより、バッテリーセルのスウェリング感知構成の正確度をより向上させることができる。
さらに、本発明の一態様によれば、インピーダンス測定及び温度測定がともに行われ、その測定結果が相互に比較されることで、バッテリーセルのスウェリング感知性能が一層向上できる。
外にも本発明による多様な実施構成の効果が達成でき、それについては実施形態を挙げて後述する。
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ものであるため、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パックの機能的構成を概略的に示したブロック図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックの接続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インピーダンス測定ユニットの構成を概略的に示した回路図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した斜視図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した斜視図である。 図５のＡ１－Ａ１'線に沿った断面図である。
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。
図１は本発明の一実施形態によるバッテリーパックの機能的構成を概略的に示したブロック図であり、図２は本発明の一実施形態によるバッテリーパックの接続構成を概略的に示した図である。
図１及び図２を参照すると、本発明によるバッテリーパックは、バッテリーセル１００、変形測定ユニット２００、インピーダンス測定ユニット３００及び制御ユニット４００を含み得る。
前記バッテリーセル１００は、バッテリーパックの充放電経路Ｃに接続されて充電及び放電を繰り返して行い、電気的エネルギーを貯蔵及び放出可能な構成要素であって、一つの二次電池を意味し得る。前記バッテリーセル１００は、電極組立体、電解質、電池ケース及び電極端子を備え得る。ここで、電極組立体は、電極と分離膜との組立体であって、一つ以上の正極板と一つ以上の負極板とが分離膜を介在して配置された形態で構成され得る。そして、このような電極組立体は、電解質とともに電池ケースの内部に収納され得る。また、電池ケースの外側には電極端子が露出し得、このような電極端子の内側端部は電池ケースの内部に収納された電極組立体に電気的に接続され得る。このようなバッテリーセル１００は、バッテリーパックに一つ以上備えられ得る。
前記変形測定ユニット２００は、バッテリーセル１００の変形を測定するように構成され得る。特に、前記変形測定ユニット２００は、バッテリーセル１００の電池ケースの外形が変化したか否かを測定するように構成され得る。そのため、前記変形測定ユニット２００は、バッテリーセル１００の特定の地点又は部分の変位を測定するように構成され得る。
例えば、前記変形測定ユニット２００は、バッテリーセル１００の電池ケースの少なくとも一部分に外側に突出するか又は凹む変形が生じたか否か、長さが膨張するか又は縮まる変形が生じたか否か、若しくは、位置が変化する変形が生じたか否かなどを測定可能に構成され得る。そのため、前記変形測定ユニット２００は、少なくとも一部分がバッテリーセル１００の電池ケースの外面に取り付けられるように構成され得る。
前記変形測定ユニット２００は、ストレインゲージセンサを備えるか又はストレインゲージセンサで構成され得る。ストレインゲージセンサは、外力に対して変形を測定するセンサであって、電池ケースの外面に取り付けられる場合、電池ケースの外形の変化を測定できる。ストレインゲージセンサは、ストレインゲージの電気的抵抗の変化を通じて変形率を測定する電気式ストレインゲージセンサ、及び二点間の距離変化を機械的に測定して構造体の変形率を測定する機械式ストレインゲージセンサなどの多様な形態で具現され得る。本発明は、変形測定ユニット２００として、本発明の出願時点で公知の多様な種類のストレインゲージセンサを採用し得る。
前記インピーダンス測定ユニット３００は、バッテリーセル１００内部のインピーダンスを測定するように構成され得る。そのため、前記インピーダンス測定ユニット３００は、バッテリーセル１００の電極端子の両側に接続されてバッテリーセル１００の両端電圧を測定するように構成され得る。このとき、前記インピーダンス測定ユニット３００は、電圧センサを備え得る。そして、前記インピーダンス測定ユニット３００は、電流センサを備えてバッテリーセル１００に流れる電流を直接測定するように構成され得る。または、前記インピーダンス測定ユニット３００は、電流センサを直接備えず、バッテリーパック内に備えられた他の電流センサなどからバッテリーセル１００に流れる電流についての情報を受信するように構成されてもよい。そして、このように測定または受信した電圧及び電流情報に基づいてバッテリーセル１００の内部インピーダンスを測定し得る。ここで、インピーダンス測定ユニット３００は、バッテリーセル１００のインピーダンスとして実数部分である抵抗のみを測定するか又は抵抗とリアクタンスをすべて測定するように構成され得る。
図３は、本発明の一実施形態によるインピーダンス測定ユニット３００の構成を概略的に示した回路図である。
図３を参照すると、前記インピーダンス測定ユニット３００は、バッテリーセル１００の両端に接続された抵抗素子３１０を備え得る。そして、このような抵抗素子３１０とバッテリーセル１００との間の接続経路にスイッチング素子３２０を備え得る。また、前記インピーダンス測定ユニット３００は、インピーダンスコントローラ３３０を備え、スイッチング素子３２０をターンオン／ターンオフさせるように構成され得る。このようなスイッチング素子３２０のターンオン／ターンオフによって、抵抗素子３１０にバッテリーセル１００の電源が供給されるか又は遮断され得る。また、インピーダンスコントローラ３３０は、抵抗素子３１０の両端電圧をセンシングするように構成され得る。そして、インピーダンスコントローラ３３０は、このような抵抗素子３１０の両端電圧のセンシングを通じて、抵抗素子３１０に流れる電流の大きさを決定し得る。このとき、抵抗素子３１０の抵抗値は、インピーダンスコントローラ３３０や保存ユニット５００などに予め保存され得る。そして、このように決定された電流の大きさは、バッテリーセル１００に流れる電流の大きさと同一であると言える。また、インピーダンスコントローラ３３０は、スイッチング素子３２０がターンオンされて抵抗素子３１０に電流が流れるとき、バッテリーセル１００の両端電圧を測定するように構成され得る。そして、このように測定されたバッテリーセル１００の両端電圧と決定されたバッテリーセル１００の電流とを用いてバッテリーセル１００の内部インピーダンスを測定し得る。
上記のような実施構成において、インピーダンスコントローラ３３０は、スイッチング素子３２０のターンオン状態を維持した状態で、抵抗素子３１０の両端電圧及びバッテリーセル１００に流れる電流を測定するように構成され得る。この場合、インピーダンス測定ユニット３００は、バッテリーセル１００に直流電流が流れる状態で、バッテリーセル１００のインピーダンスとして抵抗を測定するように構成されると言える。
また、上記のような実施構成において、インピーダンスコントローラ３３０は、スイッチング素子３２０を繰り返してターンオン／ターンオフさせながら、バッテリーセル１００に流れる電流及び両端電圧を測定するように構成され得る。この場合、インピーダンス測定ユニット３００は、バッテリーセル１００に交流電流が流れる状態で、バッテリーセル１００のインピーダンスとして抵抗及びリアクタンスを測定するように構成されると言える。
上記のような実施構成によれば、バッテリーセル１００のインピーダンスを測定するために別途の電源供給ユニットを必要とせず、バッテリーセル１００自体の電位を用いてインピーダンスが測定可能である。さらに、スイッチング素子３２０及び抵抗素子３１０という簡単な素子構成だけでも、バッテリーセル１００のインピーダンスが測定可能である。また、上記のような実施構成の場合、直流状況と交流状況の両方に対してバッテリーセル１００のインピーダンスを測定することができる。
外にも、前記インピーダンス測定ユニット３００は、バッテリーセル１００の充放電経路Ｃに充電電流または放電電流が流れる状況でバッテリーセル１００のインピーダンスを測定するか、又は、別途に交流電源または直流電源をバッテリーセル１００で供給することでバッテリーセル１００のインピーダンスを測定するように構成され得る。また、本発明によるインピーダンス測定ユニット３００は、四端子対インピーダンス測定方式など、本願発明の出願時点で公知の多様なインピーダンス測定方式を採用してもよい。
前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００から変形測定結果を受信し得る。また、前記制御ユニット４００は、インピーダンス測定ユニット３００からインピーダンス測定結果を受信し得る。そのため、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００及びインピーダンス測定ユニット３００と接続されてこれらと信号を送受信するように構成され得る。そして、前記制御ユニット４００は、このように受信された変形測定結果及びインピーダンス測定結果を用いてバッテリーセル１００のスウェリングを判断するように構成され得る。すなわち、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００による変形測定結果及びインピーダンス測定ユニット３００によるインピーダンス測定結果のうちいずれか一つのみからバッテリーセル１００のスウェリングを判断するのではなく、バッテリーセル１００の変形測定結果及びインピーダンス測定結果をともに考慮してバッテリーセル１００のスウェリングを判断し得る。
本発明のこのような実施構成によれば、バッテリーセル１００のスウェリング有無がより正確に感知できる。例えば、ストレインゲージセンサのような変形測定ユニット２００によってバッテリーセル１００のスウェリングが感知された場合、このようなスウェリング感知がバッテリーセル１００の実際の膨張や変形によるものであるか、それとも、ストレインゲージセンサなどの故障や誤作動、接触や連結不良などによるものであるかが疑われ得る。特に、バッテリーパックが自動車などの装置に取り付けられる場合、ストレインゲージセンサなどには振動や衝撃などが加えられる場合が多く、この過程でストレインゲージセンサが誤作動するか又は接触不良になるなどの問題が生じるおそれがある。しかし、上記のような本発明の構成による場合、ストレインゲージセンサなどの変形測定ユニット２００だけでなく、インピーダンス測定ユニット３００によってもバッテリーセル１００のスウェリングが一緒に検証されることで、その正確性が向上できる。
一方、前記制御ユニット４００やインピーダンスコントローラ３３０のような制御素子は、本発明で実行される多様な制御ロジックを実行する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、データ処理装置などを選択的に含み得る。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、前記制御ユニット４００など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に保存され、プロセッサによって実行され得る。前記メモリはプロセッサの内部または外部に備えられ得、周知の多様な手段でプロセッサと接続され得る。さらに、バッテリーパックには、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）またはＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）のような用語で称される制御モジュールが含まれる場合が多い。前記制御ユニット４００などは、このような従来のバッテリーパックに備えられたＭＣＵやＢＭＳなどの構成要素によって少なくとも一部分が具現されてもよい。
特に、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００によって測定された変形量と基準変形量とを比較するように構成され得る。ここで、基準変形量は、バッテリーセル１００の変形有無を決定する基準になる変形値であるか、または、バッテリーセル１００の変更程度を示す各段階を区分する変形値であり得る。例えば、基準変形量は、バッテリーセル１００にスウェリングが発生したと判断する変形量の最小値であり得る。このとき、基準変形量は、ストレインゲージの変形率または変化率の形態で示され得る。特に、基準変形量は、電気式ストレインゲージセンサの場合、ホイートストンブリッジ（Ｗｈｅａｔｓｔｏｎｅ ｂｒｉｄｇｅ）の抵抗値の変化率などで示され得る。または、電気式ストレインゲージセンサにおいて、基準変形量は抵抗値自体で示され得る。
また、前記制御ユニット４００は、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスと基準インピーダンスとを比較するように構成され得る。ここで、基準インピーダンスは、バッテリーセル１００のスウェリング状況を決定可能な内部インピーダンスの基準になる値であり得る。このような基準インピーダンスは、一つの特定臨界値であってもよく、相異なる数値の複数の臨界値形態であってもよい。特に、複数の臨界値形態である場合、それぞれの基準インピーダンスは、バッテリーセル１００のスウェリング状況の進行程度を示す複数の段階に対する境界値であり得る。すなわち、基準インピーダンスは、バッテリーセル１００のスウェリング有無やスウェリング程度を判断可能な最小値または最大値であり得る。例えば、基準インピーダンスは、バッテリーセル１００のＢＯＬ（Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｆｅ）時点やバッテリーパックの製造時点など、バッテリーセル１００の正常状態でのインピーダンスを基準にして所定の差を有するインピーダンス値であり得る。
一方、このような測定変形量及びインピーダンス測定値と比較するための基準変形量及び基準インピーダンスは、予め保存され得る。特に、本発明によるバッテリーパックは、図１に示されたように、保存ユニット５００を含み得る。この場合、基準変形量及び基準インピーダンスは、保存ユニット５００に予め保存され得る。
また、このような保存ユニット５００には、基準変形量及び基準インピーダンスの他に、バッテリーパックの少なくとも一部の構成要素、例えば制御ユニット４００がその機能を実行するために必要なプログラムなどを保存し得る。前記保存ユニット５００は、データを記録、消去、更新及び読出できると知られた公知の情報記録手段であれば、その種類に特に制限がない。例えば、保存ユニット５００は、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、フラッシュ（登録商標）メモリ、ハードディスク、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、レジスタ、ＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｋ）、ＳＤＤ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）、マルチメディアカードマイクロなどの情報記録手段で具現されるか又はこれらのうち少なくとも一つを含む形態で構成され得る。
望ましくは、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００によって測定された変形量が基準変形量以上であるか否かを判断するように構成され得る。ここで、変形測定ユニット２００によって測定された変形量とは、ある一つの時点、例えばバッテリーセル１００が退化していない初期状態（ＢＯＬ）やバッテリーパックの製造時点に対比して変形された程度を示し得る。また、前記制御ユニット４００は、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス以上であるか否かを判断するように構成され得る。そして、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００によって測定された変形量と基準変形量との比較結果及びインピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスと基準インピーダンスとの比較結果をともに考慮してバッテリーセル１００のスウェリングを判断するように構成され得る。
さらに、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００によって測定された変形量が基準変形量以上であり、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス以上である場合、バッテリーセル１００のスウェリングが発生したと判断し得る。一方、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００によって測定された変形量が基準変形量以上であっても、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス未満である場合、バッテリーセル１００のスウェリングが発生していないと判断し得る。
例えば、基準変形量が１．３であって基準インピーダンスが１．０ｍΩであるとき、変形測定ユニット２００によって測定された変形量が１．４であって、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンス変化量が２．０ｍΩである場合、制御ユニット４００は、バッテリーセル１００のスウェリングが発生したと判断し得る。一方、基準変形量と基準インピーダンスが上記と同じ状況で、変形測定ユニット２００によって測定された変形量が１．４であって、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンス変化量が０．５ｍΩである場合、制御ユニット４００は、バッテリーセル１００のスウェリングが発生していないと判断し得る。
本発明のこのような構成によれば、変形測定ユニット２００によってバッテリーセル１００のスウェリングが感知された状況で、インピーダンス測定ユニット３００によってバッテリーセル１００のスウェリングがもう一度検証されることで、バッテリーセル１００のスウェリング検出に対する正確性が一層向上できる。特に、ストレインゲージセンサのような変形測定ユニット２００の場合、外形の変化などを感知する過程で、誤作動や接触不良などによる誤謬などが発生する可能性が高い。しかし、上記のような実施構成によれば、変形測定ユニット２００のスウェリング感知が、誤謬によるものであるか、それとも、バッテリーセル１００のスウェリングによる正常な感知であるかがより正確に判断できる。
また、上記の構成によれば、変形測定ユニット２００に誤謬が発生していない状況であっても、バッテリーセル１００のスウェリングが酷く発生する状況をより明確に検出できる。より具体的には、バッテリーセル１００のスウェリングが酷く発生する状況では、バッテリーセル１００の内部に備えられた電気的接続構成が切断されることがある。
例えば、バッテリーセル１００の内部には、複数の電極板に備えられた複数の電極タブ、及びこのような複数の電極タブに接続された電極リードが備えられ得る。バッテリーセル１００のスウェリング発生が深刻な状況では、バッテリーセル１００の内部で、一つまたはそれ以上の電極タブと電極リードとの間の接続が切れる状況が発生し得る。または、複数のバイセルが含まれたバッテリーセル１００の場合、バイセル同士の間を接続する電極タブが切れる状況も発生し得る。そして、このような電極タブと電極リードとの間の一部接続または電極タブ同士の間の一部接続が切れる場合、バッテリーセル内部のインピーダンスが増加する。これは、並列で接続された複数の抵抗のうち一部抵抗の接続が切れる状況に類似すると言える。したがって、インピーダンスが基準インピーダンスを超えるほど増加した場合、バッテリーセル１００の内部で少なくとも一部電極タブの接続が切れた状況であると予測可能である。したがって、前記制御ユニット４００は、このようなインピーダンス変化及び物理的変位の変化を一緒に考慮することで、バッテリーセル１００のスウェリングを判断できる。
さらに、前記制御ユニット４００は、インピーダンスの増加を判断するように構成され得る。そのため、前記制御ユニット４００は、現在測定されたインピーダンスと以前に測定されたインピーダンスとを比較するように構成され得る。特に、前記制御ユニット４００は、現在測定されたインピーダンスが以前に測定されたインピーダンスに比べて増加したか否かを判断するように構成され得る。さらに、前記制御ユニット４００は、インピーダンスの変化傾向、すなわち、インピーダンスが増加しているのか、減少しているか、それとも、一定状態を維持しているかなどを判断するように構成され得る。
例えば、現在測定されたインピーダンスが０．８ｍΩであって、以前に測定されたインピーダンスが０．６ｍΩである場合、前記制御ユニット４００は、インピーダンスが増加傾向にあると判断し得る。一方、以前に測定されたインピーダンスが０．８ｍΩである場合、前記制御ユニット４００はインピーダンスが一定に維持されていると判断し得る。さらに、前記制御ユニット４００は、相異なる時点で測定された３回以上のインピーダンス測定結果に基づいて、インピーダンスの増減傾向を推定し得る。
特に、前記制御ユニット４００は、インピーダンスが増加している状況であると判断される場合、バッテリーセル１００のスウェリングが次第に進行している状況であると判断し得る。これは、バッテリーセル１００の内部で切断された電極タブの個数が徐々に増える結果であると推定可能である。
さらに、前記制御ユニット４００は、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス未満である場合、インピーダンスの増加如何を判断するように構成され得る。この場合、インピーダンスが基準インピーダンス未満であるため、バッテリーセル１００のスウェリング状況またはバッテリーセル１００のスウェリングによる危険状況であるとは判断しなくても、今後バッテリーセル１００のスウェリングが深刻な状況に到達するはずであると予測可能である。したがって、上記のような実施構成によれば、このようなバッテリーセル１００のスウェリング状況を予め予測することで、制御ユニット４００によってバッテリーセル１００のスウェリングが深刻にならないように措置を講ずるか又はバッテリーセル１００のスウェリングに対して事前に備えることができる。例えば、バッテリーセル１００のスウェリング状況の到来が予測された場合、前記制御ユニット４００は、該当バッテリーセル１００の使用を中止または減少させるか、又は、ディスプレイユニットなどを通じてユーザ、例えば自動車の運転者などに警告するように構成され得る。
一方、インピーダンスが以前に測定された値に比べて一定水準以上に減少した場合、前記制御ユニット４００は、インピーダンス測定ユニット３００の一時的な誤謬と判断してもよい。
また、前記制御ユニット４００は、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスが増加している状況である場合、インピーダンス測定ユニット３００及び／または変形測定ユニット２００の測定周期を短縮させるように構成され得る。特に、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス未満である状況で、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスが増加する趨勢であれば、前記制御ユニット４００は、より頻繁にインピーダンス及び／または変形が測定されるようにし得る。
例えば、基準インピーダンスが１．０ｍΩであって、測定インピーダンスが０．６ｍΩ、０．７ｍΩ、０．８ｍΩと徐々に増加している場合、現在のインピーダンスがまだ基準インピーダンス未満ではあるが、前記制御ユニット４００は、インピーダンス測定周期及び／または変形測定周期を３０分から２０分に短縮させるように、インピーダンス測定ユニット３００及び／または変形測定ユニット２００を制御するように構成され得る。
本発明のこのような実施構成によれば、バッテリーセル１００のスウェリングが迫っているか又は徐々に進行している状況で、スウェリング状態と最終的に判断される前に、インピーダンスや物理的変形の測定がより頻繁に行われるようにすることで、さらに精密にスウェリングを感知することができる。特に、上記のような実施構成の場合、バッテリーセル１００のスウェリング状況が発生したとき、即刻な検出が可能であるため、より迅速な措置を講ずることができる。
また、前記制御ユニット４００は、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスに基づいて、バッテリーセル１００内部の電極タブの切れ有無または程度を判断するように構成され得る。そのため、前記制御ユニット４００や保存ユニット５００などには、複数のインピーダンス値に対応する切断された電極タブの個数を示す情報を含み得る。
例えば、前記制御ユニット４００などは、１．２ｍΩ、１．４ｍΩ、１．６ｍΩ、…のインピーダンス変化量にそれぞれ対応する切断された電極タブの個数として１個、２個、３個、…という情報を保存し得る。そして、前記制御ユニット４００は、保存された情報とインピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンス値とを対応させて、現在バッテリーセル１００で切断された電極タブの個数を判断し得る。
さらに、前記制御ユニット４００は、切断された電極タブの個数に基づいてバッテリーセル１００のスウェリングが酷くなっているか否かなどを判断するように構成され得る。例えば、前記制御ユニット４００は、切断された電極タブの個数が２個、３個、４個と徐々に増加すると判断される場合、バッテリーセル１００のスウェリングが徐々に酷くなっていると推定し得る。そして、制御ユニット４００は、このようなバッテリーセル１００のスウェリング程度に応じてバッテリーセル１００の充放電などを差等制御するように構成され得る。例えば、前記制御ユニット４００は、１個の電極タブが切断されたと判断される場合、バッテリーセル１００の充放電は維持し、ユーザに警告情報などを伝送し得る。一方、前記制御ユニット４００は、２個の電極タブが切断されたと判断される場合、充放電スイッチをターンオフさせてバッテリーセル１００の充放電を遮断し得る。
また、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００によって測定された変形量が基準変形量以上である場合、インピーダンス測定ユニット３００にインピーダンス測定開始信号を伝送するように構成され得る。すなわち、前記制御ユニット４００は、インピーダンス測定ユニット３００を制御することで、バッテリーセル１００の変形量が一定水準以上、例えば基準変形量を超える場合にインピーダンスを測定させ得る。
例えば、基準変形量が１．２である状況で、測定された変形量が１．１である場合、インピーダンス測定ユニット３００はインピーダンスを測定しなくてもよい。しかし、測定変形量が基準変形量以上、例えば１．３である場合、前記制御ユニット４００は、インピーダンス測定ユニット３００にバッテリーセル１００のインピーダンスを測定させ得る。そして、このようなインピーダンス測定ユニット３００によるインピーダンス測定値が基準インピーダンスを超える場合、バッテリーセル１００にスウェリングが発生したと判断できる。
本発明のこのような構成によれば、インピーダンス測定ユニット３００の測定動作による資源消耗を防止することができる。例えば、上記の構成によれば、インピーダンス測定ユニット３００の不要なインピーダンス測定動作を減らすことで、インピーダンス測定のために供給される電源の消耗やインピーダンス測定のために行われるプロセシング動作を減少または省略することができる。
また、本発明によるバッテリーパックは、図１及び図２に示されたように、温度測定ユニット６００をさらに含み得る。
前記温度測定ユニット６００は、バッテリーセル１００の温度を測定するように構成され得る。そのため、前記温度測定ユニット６００は、バッテリーパックの内部、特にバッテリーセル１００の周辺に位置するように構成され得る。例えば、前記温度測定ユニット６００は、バッテリーセル１００の電極端子や電池ケースに取り付けられるか又はその周辺に位置するように構成され得る。このような温度測定ユニット６００は、温度センサ、例えばサーミスタのような公知の温度測定素子を備える形態で構成され得る。また、本発明の出願時点で公知の多様な温度測定素子が本発明の温度測定ユニット６００の一部または全部として採用され得る。
このような実施構成において、前記制御ユニット４００は、バッテリーセル１００のスウェリングを判断するとき、温度測定ユニット６００による温度測定結果をさらに考慮するように構成され得る。すなわち、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００によって測定された変形量、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンス、及び温度測定ユニット６００によって測定された温度を一緒に考慮して、バッテリーセル１００のスウェリングを判断するように構成され得る。
特に、前記制御ユニット４００は、変形量測定値、インピーダンス測定値及び温度測定値を、それぞれの基準値と比較するように構成され得る。すなわち、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００によって測定された変形量を基準変形量と比較し、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスを基準インピーダンスと比較し、温度測定ユニット６００によって測定された温度を基準温度と比較するように構成され得る。
ここで、基準温度は、正常なバッテリーセル１００で測定される温度範囲から一定水準以上外れた値であり得る。例えば、基準温度は、バッテリーセル１００のＢＯＬ時点の温度測定値から一定水準以上外れた値であって、バッテリーセル１００のスウェリングが発生したと判断可能な程度の温度値を示し得る。例えば、バッテリーパックの正常作動下のバッテリーセル１００の温度が２０～４５℃である場合、基準温度はこのような範囲を超える値、例えば５０℃に設定され得る。
さらに、前記制御ユニット４００は、変形測定ユニット２００によって測定された変形量が基準変形量以上であり、インピーダンス測定ユニット３００によって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス以上であり、温度測定ユニット６００によって測定された温度が基準温度以上である場合のみに、バッテリーセル１００にスウェリングが発生したと判断するように構成され得る。すなわち、前記制御ユニット４００は、測定された変形量、測定されたインピーダンス及び測定された温度がすべて基準値以上である場合のみにバッテリーセル１００にスウェリングが発生したと判断し、このような値のうちいずれか一つでも基準値を超えない場合は、バッテリーセル１００にスウェリングが発生していないと判断し得る。
例えば、基準変形量が１．２、基準インピーダンスが２．０ｍΩ、基準温度が５０℃である状態で、測定変形量が１．３、測定インピーダンスが３．０ｍΩと基準変形量及び基準インピーダンスを超えたとしても、測定温度が４０℃と基準温度未満である場合、前記制御ユニット４００は、バッテリーセル１００のスウェリングが発生していないと判断するように構成され得る。一方、上記の例示において、測定変形量が１．３、測定インピーダンスが３．０ｍΩ、測定温度が５５℃と、これら値がすべて基準値を超える場合、制御ユニット４００はバッテリーセル１００のスウェリングが発生したと最終的に判断するように構成され得る。
本発明のこのような構成によれば、バッテリーセル１００変形の程度及びインピーダンス変化の程度とともに、温度変化の程度まで考慮してバッテリーセル１００のスウェリングを判断することで、バッテリーセル１００のスウェリングをより正確に判断することができる。特に、上述したように、バッテリーセル１００のスウェリング状況が発生する場合、バッテリーセル１００の内部で複数の電極タブのうち一部の電極タブが切断される現象が発生し得る。そして、このように電極タブが切断される状況が発生する場合、バッテリーセル１００の内部インピーダンスのみならず、バッテリーセル１００の温度も増加し得る。本発明の上記の実施構成によれば、このようなバッテリーセル１００の温度変化如何がインピーダンス変化如何とともに測定されることで、バッテリーセル１００のスウェリング現象の程度をより正確且つ容易に把握することができる。
また、前記制御ユニット４００は、変形量、インピーダンス及び温度に基づいて、バッテリーセル１００のスウェリング状況を段階的に判断するように構成され得る。
例えば、前記制御ユニット４００は、変形量、インピーダンス及び温度のいずれも基準値を超えない場合、１段階状況（正常状況）と判断し得る。次に、前記制御ユニット４００は、変形量、インピーダンス及び温度のうち一つの要素が基準値を超える場合、１段階と区分される２段階状況（警告状況）と判断し得る。また、前記制御ユニット４００は、変形量、インピーダンス及び温度のうち二つの要素が基準値を超える場合、２段階よりも高い３段階状況（進行状況）と判断し得る。そして、前記制御ユニット４００は、変形量、インピーダンス及び温度の三つの要素すべてが基準値を超える場合、３段階よりも高い４段階状況（危険状況）と判断し得る。
本発明のこのような実施構成によれば、スウェリングの進行状況に応じてより細密にスウェリングを感知及び予測することができる。したがって、各スウェリング程度に応じてより適した対処が可能になる。
本発明によるバッテリーパックにおいて、前記バッテリーセル１００はパウチ型二次電池で構成され得る。そして、変形測定ユニット２００とインピーダンス測定ユニット３００は、このようなパウチ型二次電池の一部に取り付けられるように構成され得る。これについては、図４を参照してより具体的に説明する。
図４は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した斜視図である。
図４を参照すると、前記バッテリーセル１００は、パウチ型二次電池形態で構成され得る。このようなパウチ型二次電池は、電池ケースがアルミニウムのような金属層がポリマー層の間に介在されたラミネートシートから構成された形態の電池であって、本発明の出願時点で周知であるため、パウチ型電池の具体的な構成については詳細な説明を省略する。
このようなパウチ型電池の場合、バッテリーセル１００は収納部１１０及びシーリング部１２０を備え得る。ここで、収納部１１０は、内部に空いた空間を備え、外側で凸状に突出した形態で構成され得る。そして、このような収納部１１０の内部空間には、電極組立体及び電解質が収納され得る。また、シーリング部１２０は、収納部１１０の周囲を囲む形態で、収納部１１０の周囲に配置され得る。特に、パウチ型バッテリーセル１００は、上部パウチ及び／または下部パウチの中央部分に収納部１１０が形成され、収納部１１０に電極組立体及び電解液が収納された状態で周縁部分が熱融着などの方式でシーリングされることでシーリング部１２０が形成され得る。さらに、シーリング部１２０は、収納部１１０を囲む部分に全体的に形成され得るが、一部には形成されなくてもよい。例えば、収納部１１０を囲む四つの側面のうち三つの側面にシーリング部１２０が存在し、残りの一つの側面にはシーリング部１２０が存在しなくてもよい。一方、このようなパウチ型バッテリーセル１００には、電極端子１３０としての電極リードがパウチ外装材の間に介在されて少なくとも一側に露出し得る。本発明によるバッテリーパックは、本発明の出願時点で公知の多様なパウチ型電池をバッテリーセル１００として採用し得る。
一方、図４には一つのバッテリーセル１００のみが示されているが、本発明によるバッテリーパックには複数のバッテリーセル１００が含まれ得る。この場合、変形測定ユニット２００及びインピーダンス測定ユニット３００の少なくとも一つは、各バッテリーセル１００の変形量及びインピーダンスを測定するため、バッテリーセル１００毎に備えられ得る。例えば、バッテリーパックに１０個のバッテリーセル１００が含まれた場合、１０個の変形測定ユニット２００及び１０個のインピーダンス測定ユニット３００が含まれ、１０個のバッテリーセル１００に対して対応するバッテリーセル１００の変形量及びインピーダンスをそれぞれ独立的に測定するように構成され得る。この場合、複数のバッテリーセル１００それぞれの変形量及びインピーダンスが正確に測定できる。
さらに、前記変形測定ユニット２００は、バッテリーセル１００の物理的変形を測定するため、図４に示されたように、少なくとも一部分が収納部１１０に取り付けられ得る。バッテリーセル１００の内部でガスが発生してスウェリング現象が起きる場合、収納部１１０は、シーリング部１２０よりも先に、または、より多く物理的に変形し得る。例えば、変形測定ユニット２００は、図４に示されたように、シート形態で構成され得、少なくとも一部が収納部１１０に取り付けられて収納部１１０の物理的変形を測定するように構成され得る。そして、変形測定ユニット２００の他の一部は、変形測定ユニット２００によって測定された変形量測定情報を制御ユニット４００に伝送するため、他の電気的部品、例えば印刷回路基板やワイヤなどに接続され得る。
そして、前記インピーダンス測定ユニット３００は、少なくとも一部分がシーリング部１２０に載置されるように構成され得る。特に、インピーダンス測定ユニット３００は、図面に参照符号Ｐで示されたような印刷回路基板上に備えられるか、又は、印刷回路基板Ｐを用いて具現され得る。例えば、図４に示されたように、インピーダンス測定ユニット３００は、印刷回路基板を備え、該印刷回路基板Ｐに形成された導体パターンを通じてインピーダンス測定のための経路が具現されるように構成され得る。そして、図３の実施形態で説明したスイッチング素子３２０や抵抗素子３１０、インピーダンスコントローラ３３０などの構成要素は、このような印刷回路基板上に取り付けられた形態で構成され得る。また、このようなインピーダンス測定ユニット３００を具現するための印刷回路基板は、バッテリーセル１００の電極端子１３０（電極リード）、すなわち正極リード及び負極リードまで延びた形態で構成され、正極リードと負極リードとの間の両端電圧を測定し得る。そして、このようなインピーダンス測定ユニット３００を形成する印刷回路基板Ｐは、シーリング部１２０上に載置され得る。特に、このようなインピーダンス測定ユニット３００の印刷回路基板Ｐは、シーリング部１２０に取り付けられ得る。
本発明のこのような構成によれば、インピーダンス測定ユニット３００がバッテリーセル１００のシーリング部１２０上に載置された形態で構成され、インピーダンス測定ユニット３００を設けるための空間を減らすことができる。したがって、本発明のこのような構成によれば、インピーダンス測定ユニット３００を備えながらも、バッテリーパックの体積増加を防止することができる。さらに、バッテリーパックに複数の二次電池が含まれる場合、複数の二次電池は収納部１１０同士が対面する形態で積層されることが多いが、このような構成においても、インピーダンス測定ユニット３００などの構成によるバッテリーパックの体積増加を防止することができる。
また、上記の構成によれば、インピーダンス測定ユニット３００がバッテリーセル１００に隣接して位置するため、電流による磁場によってインピーダンス測定の正確度が低下することを減少させることができる。すなわち、インピーダンスを測定するとき、バッテリーセル１００に流れる電流とインピーダンス測定経路（図３の抵抗素子３１０側経路）に流れる電流によって磁場が形成され得るが、上記のような実施構成によれば、バッテリーセル１００に流れる電流とインピーダンス測定経路との距離が近くなり得る。したがって、バッテリーセル１００に流れる電流とインピーダンス測定経路に流れる電流による磁場が相殺され、インピーダンス測定の正確度が向上する。特に、図３の実施構成において、スイッチング素子３２０及び抵抗素子３１０を経由する形態でインピーダンス測定経路が形成され得るが、抵抗素子３１０を流れる電流の方向はバッテリーセル１００を流れる電流の方向と反対になり得る。そして、このような抵抗素子３１０とバッテリーセル１００との間が近くなる場合、互いに反対方向に流れる電流によって磁場相殺効果が一層増加する。
一方、上記の実施形態のように、インピーダンス測定ユニット３００が印刷回路基板Ｐを備えるか又はそれを用いる形態で構成された場合、図４に示されたように、制御ユニット４００もこのような印刷回路基板Ｐ上に取り付けられる形態で構成され得る。本発明のこのような構成によれば、制御ユニット４００によるバッテリーパックの体積増加を防止でき、インピーダンス測定ユニット３００と制御ユニット４００との間の信号伝送長も減少する。したがって、インピーダンス測定の正確度がより向上できる。
また、このような実施構成において、図４に示されたように、変形測定ユニット２００の一部は印刷回路基板Ｐに接続され得る。そして、印刷回路基板Ｐに備えられた導体パターンを通じて変形測定ユニット２００の測定情報が制御ユニット４００に伝送され得る。そして、上記のような実施構成において、温度測定ユニット６００も印刷回路基板Ｐ上に取り付けられ得る。特に、温度測定ユニット６００は、印刷回路基板Ｐのうち電極端子１３０に接触した部分に位置し得る。バッテリーセル１００の温度は、電極端子１３０側で大幅に増加し、外部温度による影響を最小化可能であるため、この場合、温度測定の正確度がより向上できる。また、上記のような実施構成によれば、変形測定ユニット２００や温度測定ユニット６００のように他の構成要素と制御ユニット４００との間の距離も低減できる。したがって、バッテリーパックの小型化に有利であるだけでなく、信号伝送時のノイズによる影響も減少する。
図５は本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した斜視図であり、図６は図５のＡ１－Ａ１'線に沿った断面図である。ただし、図６の断面図には、説明の便宜上、電極組立体などの電池内部の構成は省略した。
図５及び図６を参照すると、前記バッテリーセル１００は、パウチ型二次電池であって、シーリング部１２０の少なくとも一部分が収納部１１０側に折り曲げられた形態で構成され得る。例えば、図示されたように、収納部１１０を中心にして周辺に位置した４個のシーリング部１２０のうち、電極リードが位置していない２個の側面のシーリング部１２０が収納部１１０側に折り曲げられ得る。このような構成において、インピーダンス測定ユニット３００は、少なくとも一部分がバッテリーセル１００の収納部１１０と折り曲げられたシーリング部１２０との間に介在された形態で構成され得る。特に、インピーダンス測定ユニット３００が印刷回路基板を用いた形態で構成された場合、印刷回路基板は、バッテリーセル１００の収納部１１０とシーリング部１２０との間で立設された形態で構成され得る。
本発明のこのような構成によれば、バッテリーパックの体積を一層減らすことは勿論、インピーダンスを測定するとき、磁場による影響をさらに減少できる。すなわち、上記の構成によれば、インピーダンス測定ユニット３００、特にインピーダンス測定経路がバッテリーセル１００の収納部１１０にさらに近くなる。したがって、磁場の相殺効果が増大し、磁場によるインピーダンス測定妨害をより効果的に防止することができる。さらに、上記の構成によれば、バッテリーセル１００の折り曲げられたシーリング部１２０の内側にインピーダンス測定ユニット３００が位置するため、バッテリーセル１００の外部で形成された磁場がインピーダンス測定ユニット３００に影響を及ぼすことを折り曲げられたシーリング部１２０によって低減させることができる。
一方、変形測定ユニット２００は、一方向に長く延びたシート形態で構成され得る。このとき、変形測定ユニット２００は、中央部分のうちの一部分が折り曲げられた形態で構成され得る。すなわち、図６を参照すると、変形測定ユニット２００は、左右方向（Ｘ軸方向）に延びた水平部、及び上下方向（Ｚ軸方向）に延びた垂直部を備え得る。そして、垂直部の少なくとも一部は印刷回路基板Ｐ上に取り付けられ、印刷回路基板Ｐ上の導体パターンに接続され得る。また、水平部の少なくとも一部はバッテリーセル１００の収納部１１０上に取り付けられ、バッテリーセル１００の変形、特にバッテリーセル１００のスウェリングを感知し得る。特に、電気式ストレインゲージセンサの形態で変形測定ユニット２００が構成された場合、抵抗線は殆ど水平部側に位置し得る。
本発明のこのような実施構成によれば、変形測定ユニット２００によるバッテリーセル１００のスウェリング感知性能を安定的に確保しながらも体積増加を最小化することができる。また、この場合、変形測定ユニット２００の信号伝達経路を最小化することができる。
また、上記の実施構成のように、インピーダンス測定ユニット３００が印刷回路基板Ｐを用いる形態で構成された場合、印刷回路基板はフレキシブル印刷回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＦＰＣＢ）であり得る。このような構成によれば、バッテリーセル１００の形態に応じて印刷回路基板Ｐを折り曲げ易いため、インピーダンス測定ユニット３００などの構成要素をバッテリーセル１００上により容易に取り付けることができる。特に、図５に示されたように、インピーダンス測定ユニット３００は、殆どが収納部１１０とシーリング部１２０との間に立てられた形態で構成されるが、バッテリーセル１００の電極リードと接触するためには水平方向に横たわった形態で構成されることがよい。したがって、インピーダンス測定ユニット３００の一部は立てられた形態で、他の一部は横たわった形態で構成されるように、インピーダンス測定ユニット３００を形成する印刷回路基板は折り曲げ易いＦＰＣＢで構成されることが望ましい。
本発明によるバッテリーパックは、上述した構成要素の他に、バッテリーパックに通常含まれる多くの構成要素をさらに含み得る。例えば、本発明によるバッテリーパックは、パックケースは勿論、バッテリーパックの充放電経路上にバスバーや電流センサ、リレー、ヒューズなどの多様な電装部品などをさらに含み得る。また、本発明によるバッテリーパックは、バッテリーパックの充放電動作を全般的に制御するＢＭＳなどを別に含み得る。
本発明によるバッテリーパックは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用され得る。すなわち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含み得る。このような本発明による自動車には、上述した本発明によるバッテリーパックの他に、自動車に搭載される公知の部品、例えばモータのような駆動装置、ラジオやナビゲーションのような電装部品、車体、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）のような制御装置などを含み得る。
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。
１００：バッテリーセル
１１０：収納部
１２０：シーリング部
１３０：電極端子
２００：変形測定ユニット
３００：インピーダンス測定ユニット
３１０：抵抗素子
３２０：スイッチング素子
３３０：インピーダンスコントローラ
４００：制御ユニット
５００：保存ユニット
６００：温度測定ユニット

Claims (10)

  1. 電極組立体、電解質、電池ケース及び電極端子を備えるバッテリーセルと、
    少なくとも一部分が前記バッテリーセルの電池ケースの外面に取り付けられて前記電池ケースの変形を測定するように構成された変形測定ユニットと、
    前記バッテリーセルの電極端子に接続されて前記バッテリーセル内部のインピーダンスを測定するように構成されたインピーダンス測定ユニットと、
    前記変形測定ユニットによる変形測定結果及び前記インピーダンス測定ユニットによるインピーダンス測定結果を用いて前記バッテリーセルのスウェリングを判断するように構成された制御ユニットと、
    を含む、バッテリーパック。
  2. 前記制御ユニットは、前記変形測定ユニットによって測定された変形量が基準変形量以上である場合にも、前記インピーダンス測定ユニットによって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス未満であると、前記バッテリーセルのスウェリングが発生していないと判断する、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記制御ユニットは、前記インピーダンス測定ユニットによって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス未満である場合、インピーダンスの増加を判断するように構成された、請求項１または２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記制御ユニットは、前記変形測定ユニットによって測定された変形量が基準変形量以上である場合、前記インピーダンス測定ユニットにインピーダンス測定開始信号を伝送するように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  5. 前記バッテリーセルの周辺に位置して前記バッテリーセルの温度を測定するように構成された温度測定ユニットをさらに含み、
    前記制御ユニットは、前記温度測定ユニットによる温度測定結果をさらに考慮して前記バッテリーセルのスウェリングを判断するように構成された、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  6. 前記制御ユニットは、前記変形測定ユニットによって測定された変形量が基準変形量以上であり、前記インピーダンス測定ユニットによって測定されたインピーダンスが基準インピーダンス以上であり、且つ、前記温度測定ユニットによって測定された温度が基準温度以上である場合のみに、前記バッテリーセルにスウェリングが発生したと判断するように構成された、請求項５に記載のバッテリーパック。
  7. 前記バッテリーセルは、パウチ型電池であって、前記電極組立体、前記電解質が収納された収納部及び前記収納部の周囲に配置されるシーリング部を備え、
    前記変形測定ユニットは、少なくとも一部分が前記収納部に取り付けられ、
    前記インピーダンス測定ユニットは、少なくとも一部分が前記シーリング部に載置されるように構成された、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  8. 前記バッテリーセルは、前記シーリング部の少なくとも一部分が前記収納部側に折り曲げられた形態で構成され、
    前記インピーダンス測定ユニットは、少なくとも一部分が前記バッテリーセルの収納部と折り曲げられたシーリング部との間に介在された形態で構成された、請求項７に記載のバッテリーパック。
  9. 前記変形測定ユニットは、一方向に長く延びて一部が折り曲げられた形態で構成され、一端が印刷回路基板上に取り付けられ、他端が前記バッテリーセルの収納部上に取り付けられた、請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリーパックを含む、自動車。
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