KR102381583B1 - battery module for electric vehicle having monitoring tool - Google Patents

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Abstract

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자동차용 배터리 모듈 모니터링 장치는 자체적으로 잘 변형될 수 있는 특성을 가져 굽히거나 휨에 의해 3차원 배선이 용이한 FPCB 내에 셀 전압 모니터링 단자 및 온도 모니터링 단자를 한꺼번에 포함하도록 일체적으로 구성하고, 이러한 FPCB를 배터리 모듈의 각 배터리 셀과 연결하여 BMS와의 연결을 위한 도선의 일부로서 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 기존의 배터리 모듈 내의 설치공간을 많이 차지하던 케이블을 FPCB 내의 도선 패턴으로 대체하면서 FPCB 내에 셀전압 모니터링을 위한 단자와 셀 온도 모니터링을 위한 써미스터 등 온도 센서를 함께 포함시켜 일체형으로 제작할 수 있으므로 모듈 내의 배선을 간단하고 명확하게 할 수 있고, 부피와 무게를 줄일 수 있고 휨과 절곡이 자유로운 FPCB를 이용하며 모듈 내에서의 배선 방향을 자유롭게 설계할 수 있고 모듈의 사이즈를 소형화 할 수 있다.In order to achieve the above object, the battery module monitoring device for an electric vehicle of the present invention has a characteristic that can be easily deformed by itself, so that a cell voltage monitoring terminal and a temperature monitoring terminal are integrated in a FPCB that is easy to three-dimensional wiring by bending or bending. It is integrally configured to include, and it is characterized in that this FPCB is connected to each battery cell of the battery module and used as a part of the lead wire for connection with the BMS.
According to the present invention, it is possible to replace the cable, which occupies a large amount of installation space in the existing battery module, with a wire pattern in the FPCB, and include a terminal for cell voltage monitoring and a temperature sensor such as a thermistor for cell temperature monitoring in the FPCB as an integrated product. Therefore, the wiring in the module can be made simple and clear, the volume and weight can be reduced, and the FPCB that is free from bending and bending is used, the wiring direction within the module can be freely designed, and the size of the module can be miniaturized.

Description

모니터링 장치를 구비하는 전기자동차용 배터리 모듈{battery module for electric vehicle having monitoring tool} Battery module for electric vehicle having a monitoring device {battery module for electric vehicle having monitoring tool}

본 발명은 전기자동차 배터리에 관한 것으로 보다 상세하게는 전기자동차 배터리 팩 내의 모듈에서 셀의 전압 및 온도를 함께 확인하기에 적합한 구성을 가지는 모니터링 장치 및 이를 채용한 배터리 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to an electric vehicle battery, and more particularly, to a monitoring device having a configuration suitable for checking the voltage and temperature of cells together in a module in an electric vehicle battery pack, and a battery module employing the same.

자동차 배기가스에 대한 국제 환경규제 강화, 석유의 고갈 가능성, 고유가 지속 등으로 세계 자동차시장은 내연기관 자동차에서 전기자동차로 눈을 돌리고 있다. 특히 순수 전기자동차(EV)는 효과적인 글로벌 온실가스 감축수단이자, 지속가능한 환경을 위한 유력한 대안으로 부상하고 있다. 한편, 연료비 상승에 대한 부담으로 저가 연료 자동차에 대한 소비자들의 선호가 높아짐에 따라 전기 자동차(EV) 및 하이브리드자동차(HEV)등에 대한 판매가 대폭 증가하고 있다. 이에 따라 선진국들은 전기 자동차 보급 정책을 강력하게 추진하고 있다.Due to the strengthening of international environmental regulations on automobile exhaust gas, the possibility of oil depletion, and the continued high oil price, the global automobile market is turning its eyes from internal combustion engine vehicles to electric vehicles. In particular, pure electric vehicles (EVs) are emerging as an effective global greenhouse gas reduction means and a powerful alternative for a sustainable environment. Meanwhile, sales of electric vehicles (EVs) and hybrid vehicles (HEVs) are increasing significantly as consumers' preference for low-cost fueled vehicles increases due to the burden of rising fuel costs. As a result, advanced countries are strongly promoting electric vehicle supply policies.

따라서 전기자동차를 운영하기 위한 핵심 부품인 배터리의 용량과 효율은 전기자동차의 가장 중요한 관건이 되고, 성능에 따른 주행 가능 거리가 큰 이슈가 되고 있으며, 이로 인해 자동차 제조 회사 및 소비자의 배터리에 대한 관심이 높아지고 있다. Therefore, the capacity and efficiency of the battery, which are key components for operating an electric vehicle, are the most important factors for an electric vehicle, and the drivable distance according to the performance is a big issue. this is rising

종래 차량 전장용 배터리는 주로 납축전지가 사용되었지만 차량의 동력원으로 사용하기에 납축전지는 무게 및 부피 대비 축적 가능한 전기량, 즉 충전용량이 낮아 전기자동차용 배터리로는 무게 대비 충전용량을 높일 수 있는 리튬 계열의 배터리가 주로 사용되고 있다. Conventionally, lead-acid batteries have been mainly used for electric vehicle batteries, but since lead-acid batteries are used as a vehicle power source, the amount of electricity that can be stored compared to weight and volume, i.e., charge capacity, is low, so lithium, which can increase the charge capacity compared to weight, is a battery for electric vehicles. This series of batteries is mainly used.

배터리는 기본적으로 화학적 에너지를 전기 에너지와 호환시킬 수 있도록 이루어진 장치이며, 차량의 특성상 충전과 방전이 함께 이루어질 수 있는 이차전지의 사용이 기본적인 전제가 되고 있다. A battery is basically a device made to make chemical energy compatible with electrical energy, and the use of a secondary battery capable of charging and discharging together is a basic premise due to the characteristics of a vehicle.

그런데, 배터리 내부에서 이루어지는 화학 반응은 일반적 화학 반응과 같이 주변 환경 조건의 영향을 받으며, 특히 온도의 영향을 많이 받게 된다. 가령, 이상 반응으로 자체 안정성이 떨어지고 자체 손상이 발생할 수 있는 높은 온도 대역에서는 배터리 자체 손상이 발생하고 차량 화재 등이 유발될 수 있다.However, the chemical reaction that takes place inside the battery is affected by environmental conditions like general chemical reactions, and in particular, it is greatly affected by temperature. For example, in a high temperature range where self-stability is lowered due to an abnormal reaction and self-damage may occur, the battery itself may be damaged and a vehicle fire may occur.

한편, 배터리에서 충전시나 방전시 열이 발생하는 것은 배터리 자체의 음극, 양극, 전해액과 같은 요소를 이루는 화학물질에서의 구조 변화에 기인하는 것도 있지만 주울열과 같이 전류가 흐르면서 이루어지는 열작용에 의한 것에 의한 바가 크다. On the other hand, the generation of heat during charging or discharging in a battery is due to structural changes in the chemical substances constituting elements such as the negative electrode, positive electrode, and electrolyte of the battery itself, but it is due to the thermal action that occurs while current flows, such as Joule heat. Big.

간단히 생각할 때 셀을 같은 구조, 재료라고 보고 단순히 크기를 증가시키면 부피와 질량은 같은 비율로 증가하고, 열의 발생은 부피나 질량에 비례한다고 볼 수 있으며, 이는 외형적 크기의 세제곱에 비례하는 양상을 보인다. 한편, 발생된 열의 방출은 셀의 표면을 통해 이루어지며, 열 방출량은 표면적과 온도차 및 시간에 비례하고, 표면적은 크기의 제곱에 비례하는 양상을 보인다. 따라서, 배터리가 커지고 용량이 커지면 일반적으로 발생하는 열은 방출되는 열에 비해 많아지고, 더 높은 온도에서 열발생과 열방출의 균형이 이루어진다. In simple terms, if you think of a cell as having the same structure and material and simply increase the size, the volume and mass increase at the same rate, and the generation of heat can be viewed as proportional to the volume or mass, which is proportional to the cube of the external size. see. On the other hand, the generated heat is released through the surface of the cell, and the amount of heat released is proportional to the surface area, temperature difference, and time, and the surface area is proportional to the square of the size. Therefore, as the battery becomes larger and the capacity increases, the heat generally generated is greater than the heat emitted, and a balance between heat generation and heat dissipation is achieved at a higher temperature.

일반적으로 대용량을 요구하는 차량용 배터리에서 만약 차량의 시간당 출력 요구가 증가하고, 배터리 사이즈 및 충전 용량이 커지면, 배터리에서의 발열량과 방열량의 자연적인 균형점의 온도는 매우 높아져 배터리 자체의 내열 범위를 넘어서는 것이 될 수도 있고, 화재나 폭발을 일으키지 않는 경우라도 배터리의 과열은 셀 내부의 화학물질의 열화, 변성, 가스 발생, 회로 장치의 열화 등으로 배터리 기능 전체의 저하 및 수명 저하를 가져올 수 있다. In general, in a vehicle battery that requires a large capacity, if the hourly output demand of the vehicle increases, and the battery size and charging capacity increase, the temperature at the natural balance point of the amount of heat generated in the battery and the amount of heat dissipation becomes very high, exceeding the heat resistance range of the battery itself. Even if it does not cause a fire or explosion, overheating of the battery may lead to deterioration of the overall battery function and lifespan due to deterioration of chemical substances inside the cell, denaturation, gas generation, deterioration of circuit devices, etc.

이런 대용량 배터리에서의 문제점을 해결하기 위해 배터리에 대한 강제적 냉각을 위한 수단, 방법이 강구되며, 내연기관 엔진과 비슷한 냉각수 순환에 의한 수냉식 냉각, 바람에 의한 공냉식 냉각 수단이 채택될 수 있다. 다른 한편으로 배터리의 온도가 지나치게 높은 경우, 배터리에서의 전기에너지 공급이나 유입을 차단하거나 제한하는 회로적 방법을 사용할 수도 있다. In order to solve the problem of such a large-capacity battery, a means and method for forcible cooling of the battery are devised, and water-cooled cooling by cooling water circulation similar to that of an internal combustion engine engine, and air-cooling cooling means by wind may be adopted. On the other hand, when the temperature of the battery is too high, a circuit method for blocking or limiting the supply or inflow of electrical energy from the battery may be used.

그런데 이러한 배터리의 냉각이나 충전이나 방전 전류의 제한을 위해서는 배터리의 상태, 정확히는 배터리를 이루는 개개의 셀의 온도 상태를 정확하게 측정할 필요가 있고, 이를 위해 배터리 모듈에서는 개개의 배터리 셀의 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 구비되는 경우가 많다. However, in order to cool the battery or limit the charging or discharging current, it is necessary to accurately measure the state of the battery, precisely the temperature state of each cell constituting the battery. In many cases, a temperature sensor is provided for

그런데, 일반적으로 전기자동차용 배터리 팩에서 대용량, 고전압을 위해 다수의 배터리 셀의 전극 단자는 직렬 및 병렬로 결합되어 있고, 셀의 전극 단자에서의 전압을 확인하고 셀 주변에 설치되는 각종 센서나 조절 장치 요소를 조절하고 배터리 상태를 조절하기 위해 셀 및 주변 장치는 배터리 팩의 BMS 등과 다양한 방식으로 연결되는 경우가 많다. However, in general, in a battery pack for an electric vehicle, the electrode terminals of a plurality of battery cells are coupled in series and parallel for large capacity and high voltage, and various sensors or controls installed around the cells are checked by checking the voltage at the electrode terminals of the cells. Cells and peripherals are often connected in various ways, such as the BMS of a battery pack, in order to regulate device elements and regulate the state of the battery.

따라서, 배터리 모듈이나 배터리 팩에는 단순히 배터리 전극 단자의 결선 뿐 아니라 다양한 요소 설치와 신호 접속을 위한 액세서리 요소 설치가 많아질 수 있으며, 배터리 팩을 이루는 인클로져와 같은 한정된 공간 내에 가능하면 콤팩트하고 경량이 되도록 설치되어야 하며, 이들 요소와 결선이 복잡하게 서로 얽히면 이들 요소의 상호간의 간섭에 의해 고장 및 불량의 문제가 생기기 쉽고, 배터리의 제조와 유지 수선과 같은 보수 작업, 교체 작업을 어렵게 하는 요인이 될 수 있다. Therefore, in the battery module or battery pack, not only the wiring of the battery electrode terminals but also the installation of various elements and the installation of accessory elements for signal connection can be increased, and in a limited space such as the enclosure constituting the battery pack, it is possible to make it as compact and lightweight as possible. must be installed, and if these elements and wiring are complicatedly entangled with each other, it is easy to cause problems of failure and defects due to the mutual interference of these elements, and it can become a factor that makes maintenance work such as battery manufacturing, maintenance and repair, and replacement work difficult. there is.

보다 구체적인 예시로서, 배터리 팩에서 각 셀의 전압과 온도 상태를 모니터링하는 최소단위의 모듈은 셀을 보호하고 고정하는 하우징과 전기적인 결선을 위한 터미널, 그리고 이를 고정하는 스터드 볼트 등을 구비한 상태로, 외부 환경에 대한 보호를 제공하기 위하여 소정 체적의 인클로져 혹은 하우징 내부에 조립된다.As a more specific example, the minimum unit module that monitors the voltage and temperature state of each cell in the battery pack includes a housing that protects and fixes the cell, a terminal for electrical connection, and a stud bolt that fixes it. , assembled inside an enclosure or housing of a predetermined volume to provide protection against the external environment.

리튬 이온 배터리 모듈은 다수의 셀이 적층된 구조로서, 각 셀의 전압과 온도가 정상 상태에 있는지를 확인하기 위하여 통상적으로 셀전압 모니터링 단자 및 온도 모니터링을 위한 센서 등의 수단과 이와 관련된 배선이 모듈 외부에 설치되어 있다.A lithium ion battery module has a structure in which a plurality of cells are stacked, and in order to check whether the voltage and temperature of each cell are in a normal state, means such as a cell voltage monitoring terminal and a sensor for temperature monitoring and related wiring are usually included in the module. installed outside.

리튬 이온 배터리 모듈 모니터링 단자는 모듈 측면에 장착되어 셀의 터미널과 접촉하는 부분과, 접촉부의 견고한 조립 상태 유지를 위한 압착 바터미널과 스터드 볼트 그리고 FPCB 커넥터에 의하여 연결되는 모니터링 보드를 포함하여 구성된다.The lithium-ion battery module monitoring terminal is mounted on the side of the module and includes a part in contact with the cell terminal, and a monitoring board connected by a crimped bar terminal and stud bolts and FPCB connector to maintain a solid assembly of the contact part.

그러나, 종래의 모니터링 단자들에 있어서, 셀전압 모니터링 단자에서 외부로 연장되는 모니터링 케이블과 온도 모니터링을 위한 센서에서 나오는 신호 배선의 설치 공간이 많이 필요하고, 또한 케이블을 외부로 빼내는 배선 경로가 매우 복잡해지는 문제점이 있다.However, in the conventional monitoring terminals, a lot of space is required for a monitoring cable extending from the cell voltage monitoring terminal to the outside and a signal wiring from a sensor for temperature monitoring, and the wiring route for taking out the cable to the outside is very complicated. There is a problem with cancellation.

다시 말하자면 셀전압과 온도를 측정하기 위한 케이블은 가령 20개 이상의 신호선으로 구성되기 때문에 차지하는 공간이 크고, 또한 배선 경로에 대한 설계 자유도가 떨어져 모듈 외부에 케이블이 뒤엉킨 상태로 복잡하게 설치되어 단선 등의 위험이 존재하게 된다.In other words, since the cable for measuring cell voltage and temperature is composed of, for example, 20 or more signal lines, it occupies a large space, and the degree of freedom in designing the wiring route is low, risk exists.

또한, 모듈 외부에 고정되는 케이블의 정렬 상태가 불안정하여, 결선 상태가 양호하지 못한 단점이 있다.In addition, the alignment state of the cables fixed to the outside of the module is unstable, there is a disadvantage that the connection state is not good.

대한민국등록특허 제10-1868610호Republic of Korea Patent No. 10-1868610 대한민국등록특허 제10-1826895호Republic of Korea Patent No. 10-1826895

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존에 설치공간을 많이 차지하던 케이블 방식을 배제하고, 셀전압 모니터링을 위한 배선 방향을 자유롭게 설계할 수 있고 모듈의 사이즈를 소형화 할 수 있는 구성을 가지는 리튬 이온 배터리 모듈의 셀전압 및 온도 모니터링 장치 및 이를 구비하는 전기자동차 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is a configuration in which the cable method, which occupies a lot of installation space, is excluded, the wiring direction for cell voltage monitoring can be freely designed, and the size of the module can be miniaturized An object of the present invention is to provide an apparatus for monitoring cell voltage and temperature of a lithium ion battery module having a , and an electric vehicle battery module having the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자동차 배터리 모듈용 모니터링 장치는 자체적으로 잘 변형될 수 있는 특성을 가져 굽히거나 휨에 의해 3차원 배선이 용이한 FPCB 내에 셀 전압 모니터링 단자 및 온도 모니터링 단자를 한꺼번에 포함하도록 일체적으로 구성하고, 이러한 FPCB를 배터리 모듈의 각 배터리 셀과 연결하여 BMS와의 연결을 위한 도선의 일부로서 사용하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the monitoring device for an electric vehicle battery module of the present invention has a characteristic that can be easily deformed by itself, so that a cell voltage monitoring terminal and a temperature monitoring terminal are integrated in an FPCB that is easy to three-dimensional wiring by bending or bending. It is integrally configured to include, and it is characterized in that this FPCB is connected to each battery cell of the battery module and used as a part of the lead wire for connection with the BMS.

이때, 하나의 FPCB 내에 셀 전압 모니터링 단자와 온도 모니터링 단자 위치를 정하고 배열시키는 것은 모듈 내에서 셀을 배열하고 셀 내에서 전극 단자의 위치 및 셀 온도 측정의 위치를 정하는 방식에 따라 이루어지며, 상당 부분에서 주기적 배열의 형태를 이룰 수 있다.At this time, the positioning and arrangement of the cell voltage monitoring terminal and the temperature monitoring terminal in one FPCB is made according to the method of arranging the cells in the module and determining the position of the electrode terminal and the position of the cell temperature measurement in the cell, and a significant part can form a periodic arrangement.

보다 구체적으로 본 발명의 전기자동차 배터리 모듈용 모니터링 장치는,More specifically, the monitoring device for an electric vehicle battery module of the present invention,

물리적으로 서로 겹쳐지는 복수의 이차전지 셀과, 이차전지 셀을 고정하는 기구물(프레임)과, 셀을 전기적으로 서로 결합시키고 전력을 인출하기 위한 배선 및 전기 신호를 유통하기 위한 배선을 포함하는 회로부를 구비하여 이루어지는 전기자동차용 배터리 모듈에서 셀의 전압 및 온도를 확인하기 위한 배터리 모듈용 모니터링 장치로서,A circuit unit including a plurality of secondary battery cells physically overlapping each other, a mechanism (frame) for fixing the secondary battery cells, and wiring for electrically coupling the cells to each other and extracting power and wiring for distributing electrical signals A monitoring device for a battery module for checking the voltage and temperature of a cell in a battery module for an electric vehicle comprising:

상기 회로부의 일부를 이루면서, 셀 전압을 확인하기 위하여 셀의 단자와 연결되는 전압 측정용 단자와, 셀과 전기적으로 절연되고 열적으로 전열되도록 셀과 밀착되어 셀 온도에 따른 전기신호를 발생시키는 온도센서의 온도 측정용 단자가 함께 구비되는 연성인쇄회로기판(FPCB)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. A temperature sensor that forms a part of the circuit part and is in close contact with the cell so as to be electrically insulated from the cell and thermally transferred and generates an electrical signal according to the cell temperature, and a terminal for measuring a voltage connected to the terminal of the cell in order to check the cell voltage. It is characterized in that it comprises a flexible printed circuit board (FPCB) provided with a terminal for measuring the temperature.

이때, 온도센서로는 써미스터를 사용할 수 있다.In this case, a thermistor may be used as the temperature sensor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자동차용 배터리 모듈은,The battery module for an electric vehicle of the present invention for achieving the above object,

물리적으로 서로 겹쳐지는 복수의 이차전지 셀과, 이차전지 셀을 고정하는 기구물과, 셀을 전기적으로 서로 결합시키고 전력을 인출하기 위한 배선 및 전기 신호를 유통하기 위한 배선을 포함하는 회로부를 구비하여 이루어지는 전기자동차용 배터리 모듈로서,A plurality of secondary battery cells physically overlapping each other, a mechanism for fixing the secondary battery cells, and a circuit unit including a wiring for electrically coupling the cells to each other and extracting power and a wiring for distributing an electrical signal; As a battery module for an electric vehicle,

상기 회로부의 일부를 이루면서 개별 셀 전압을 확인하기 위한 모니터링 장치로서, 셀의 전극 단자와 연결되는 전압 측정용 전기단자와, 개별 셀과 전기적으로 절연되고 열적으로 전열되도록 셀과 밀착되어 셀 온도에 따른 전기신호를 변화시키는 온도센서가 함께 구비되는 연성인쇄회로기판(FPCB)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. As a monitoring device for checking individual cell voltage while forming a part of the circuit part, an electrical terminal for measuring voltage connected to an electrode terminal of the cell is in close contact with the cell so as to be electrically insulated from the individual cell and heat-transferred according to the cell temperature It is characterized in that it comprises a flexible printed circuit board (FPCB) provided with a temperature sensor for changing an electrical signal.

이때, 각각의 배터리 셀은 각형 혹은 파우치형 이차전지로 이루어지며, 주변이 프레임으로 고정된 상태로 대면적면이 열전도체 플레이트를 매개로 겹쳐져 쌍을 이루고, 복수의 쌍이 대면적면이 서로 겹치도록 배치되고, 상기 프레임을 이용하여 서로 고정된 상태를 이루며, At this time, each battery cell is made of a prismatic or pouch-type secondary battery, and the large-area surface is overlapped with the heat conductor plate as a medium while the periphery is fixed with a frame to form a pair, and a plurality of pairs are formed so that the large-area surface overlaps each other. arranged, using the frame to form a fixed state with each other,

적어도 한 쌍마다 베터리 셀의 전극 단자가 형성된 측면에 대응하는 프레임의 일 측에는 스터드가 설치되고, 한 쌍을 이루는 셀의 전극 단자들은 공히 스터드 주변에서 배치되고, FPCB의 스터드 대응부에는 스터드홀이 설치되고, 전압 측정용 전기 단자는 상기 스터드가 통과하는 상기 스터드홀 주변으로 배치되고,A stud is installed on one side of the frame corresponding to the side where the electrode terminal of the battery cell is formed for at least one pair, the electrode terminals of the pair of cells are both arranged around the stud, and a stud hole is installed in the stud counterpart of the FPCB and an electrical terminal for voltage measurement is disposed around the stud hole through which the stud passes,

프레임은 써미스터에 대응되는 일 부분이 제거되어 베터리 셀의 전극 단자가 형성된 측면의 일부를 노출하도록 형성되어, The frame is formed so that a portion corresponding to the thermistor is removed to expose a portion of the side where the electrode terminal of the battery cell is formed,

FPCB의 스터드홀로 스터드를 통과시키고 스터드를 고정수단으로 결속시킬 때(나사로 죌 때) 셀의 노출된 측면 일부는 FPCB의 써미스터와 접하고, FPCB의 전압 측정용 전기 단자는 한 쌍을 이루는 셀의 전극 단자들과 겹치면서 전기적으로 접속하도록 이루어질 수 있다. When passing the stud through the stud hole of the FPCB and binding the stud with a fixing means (when screwing), the exposed side part of the cell is in contact with the thermistor of the FPCB, and the electrical terminal for measuring the voltage of the FPCB is the electrode terminal of a paired cell It may be made to be electrically connected while overlapping with each other.

본 발명에 따르면 기존의 배터리 모듈 내의 설치공간을 많이 차지하던 케이블을 FPCB 내의 도선 패턴으로 대체하면서 FPCB 내에 셀전압 모니터링을 위한 단자와 셀 온도 모니터링을 위한 써미스터 등 온도 센서를 함께 포함시켜 일체형으로 제작할 수 있으므로 모듈 내의 배선을 간단하고 명확하게 할 수 있다.According to the present invention, it is possible to replace the cable, which occupies a large amount of space in the existing battery module, with a wire pattern in the FPCB, and to include a temperature sensor such as a terminal for cell voltage monitoring and a thermistor for cell temperature monitoring in the FPCB. Therefore, wiring within the module can be made simple and clear.

본 발명에 따르면 배터리 모듈 내의 배선에 케이블에 비해 부피와 무게를 줄일 수 있는 FPCB를 이용하며, FPCB 자체의 비교적 휨과 절곡이 가능한 속성을 이용할 수 있으므로, 모듈 내에서의 배선 방향을 자유롭게 설계할 수 있고 모듈의 사이즈를 소형화 할 수 있다.According to the present invention, an FPCB that can reduce volume and weight compared to cables is used for wiring in a battery module, and the relatively bending and bending properties of the FPCB itself can be used, so the wiring direction in the module can be freely designed. and the size of the module can be miniaturized.

따라서 본 발명은 리튬 이온 배터리 모듈의 셀전압 및 온도 모니터링 함에 있어서 관련 장치 및 이를 구비한 배터리 모듈을 간단하고 소형, 경량화를 할 수 있으며, 배선에 의한 혼돈과 배선 간의 간섭으로 인한 불량 가능성을 줄일 수 있다.Therefore, the present invention can simplify, miniaturize, and lighten a related device and a battery module having the same in monitoring the cell voltage and temperature of the lithium ion battery module, and reduce the possibility of defects due to chaos due to wiring and interference between wirings. there is.

도1은 본 발명의 일 실시예에서의 전압 측정용 단자 형상을 나타내는 평면도,
도2는 본 발명의 일 실시예에서의 온도 측정용 써미스터 소자와 이 소자에 연결된 배선 단자를 나타내는 평면도,
도3은 전기자동차용 배터리 모듈의 셀 전압 및 온도 모니터링 장치의 일 실시예를 나타내는 평면도 및 저면도,
도4는 전기자동차용 배터리 모듈의 셀 전압 및 온도 모니터링 장치의 다른 실시예를 나타내는 평면도 및 저면도,
도5는 본 발명의 일 실시예의 장치와 배터리 모듈의 결합 형태를 나타내는 일부 분해 사시도,
도6은 본 발명의 다른 실시예의 장치가 배터리 모듈의 결합 형태를 나타내는 일부 분해 사시도,
도7는 본 발명의 배터리 모듈이 2개 결합되어 이루어지는 배터리 서브 팩에서 본 발명 장치와 R-LEC(Remote Lithium-ion Energy Controler)의 결합 형태를 나타내는 사시도,
도8은 도7에서 본 발명 장치의 두 실시예를 한정하여 나타내되, 두 실시예의 커넥터를 복열의 1개의 커넥터로 결합시킨 상태를 나타내는 사시도이다.1 is a plan view showing the shape of a terminal for measuring voltage in an embodiment of the present invention;
2 is a plan view showing a thermistor element for temperature measurement and a wiring terminal connected to the element in an embodiment of the present invention;
3 is a plan view and a bottom view showing an embodiment of a cell voltage and temperature monitoring device of a battery module for an electric vehicle;
4 is a plan view and a bottom view showing another embodiment of a cell voltage and temperature monitoring device of a battery module for an electric vehicle;
5 is a partially exploded perspective view showing the combination of the device and the battery module according to an embodiment of the present invention;
Figure 6 is a partially exploded perspective view showing a device of another embodiment of the present invention is combined form of a battery module;
7 is a perspective view showing a combination of the device of the present invention and a Remote Lithium-ion Energy Controller (R-LEC) in a battery sub-pack in which two battery modules of the present invention are combined;
FIG. 8 is a perspective view showing two embodiments of the device of the present invention limitedly shown in FIG. 7, in which the connectors of the two embodiments are combined into one connector in a double row.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예(A타입)에 따른 셀전압 및 온도 모니터링 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도(앞면) 및 저면도(뒷면), 도4는 도3과 다른 형태의 것으로, 본 발명의 다른 실시예(B타입)에 따른 FPCB 셀전압 및 온도 모니터링 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도(앞면) 및 저면도(뒷면)이며, 3 is a plan view (front) and a bottom view (rear) schematically showing the configuration of a cell voltage and temperature monitoring device according to an embodiment (type A) of the present invention, and FIG. 4 is a different form from FIG. It is a plan view (front) and a bottom view (rear) schematically showing the configuration of an FPCB cell voltage and temperature monitoring device according to another embodiment (type B) of the invention,

도 5, 6는 각각 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 셀전압 및 온도 모니터링 장치가 리튬 이온 배터리 모듈 내에서 각 셀 부분과 접속되는 형태를 나타내는 분해사시도이다.5 and 6 are exploded perspective views each illustrating a form in which a cell voltage and temperature monitoring device according to an embodiment and another embodiment of the present invention is connected to each cell part in the lithium ion battery module.

도 3 및 도4를 참조하면, 본 실시예들에서 본 발명의 장치는 단자들과 단자들에서 인출되는 배선들을 구비하는 FPCB(503, 603)와, 이 FPCB에서 그 배선들의 단부가 모이는 접속부(암커넥터 조립부: 303, 403) 위치에 결합되는 암커넥터(504, 604)를 구비하여 이루어진다. 3 and 4, in the present embodiments, the device of the present invention includes FPCBs 503 and 603 having terminals and wires drawn out from the terminals, and a connection part ( The female connector assembly unit: 303, 403 is formed with a female connector (504, 604) coupled to the position.

FPCB는 크게 단자들이 형성되고 단자에서 배선이 인출되는 단자형성부와, 배선들만 모여서 연장되는 연결부를 구비하고, 그 연결부의 끝단(암커넥터 조립부)은 장치 외부와의 연결을 위한 암커넥터가 설치된다. The FPCB has a terminal forming part in which terminals are formed and wires are drawn out from the terminals, and a connection part extending only by gathering wires, and the end of the connection part (female connector assembly part) is equipped with a female connector for connection with the outside of the device. do.

단자들이 설치되고 배열되어 있는 단자형성부에서 다수의 FPCB 터미널, 가령 도1과 같은 전압 측정용 단자(101, 301, 401)는 FPCB 길이 방향을 따라 소정 간격으로 형성되고, 도2에 도시된 것과 같은 셀 온도 측정용 써미스터 소자(201, 302, 402)가 설치되는 FPCB 터미널도 길이 방향으로 배열되어 있다. 유효한 전압 측정용 단자(101)와 써미스터 소자(201)에서는 FPCB 내에서 도선을 이루는 도전 패턴이 수직 방향으로 인출되어 서로 모여 평행선을 이루면서 수평한 길이 방향으로 연장된다. In the terminal forming part in which terminals are installed and arranged, a plurality of FPCB terminals, for example, terminals 101, 301 and 401 for voltage measurement as shown in FIG. 1, are formed at predetermined intervals along the length direction of the FPCB, as shown in FIG. The FPCB terminals to which the thermistor elements 201, 302, and 402 for measuring cell temperature are installed are also arranged in the longitudinal direction. In the effective voltage measurement terminal 101 and the thermistor element 201, the conductive pattern forming the conducting wire in the FPCB is drawn out in the vertical direction, gathered together to form a parallel line, and extends in the horizontal longitudinal direction.

연결부는 단자형성부에서 길이 방향으로 연장되는 수평부분과, 수직방향으로 꺾여 연장되는 수직부분(304, 404)을 가지고, 수직부의 끝단에는 암커넥터가 설치됨을 볼 수 있다. 여기서 암커넥터(504, 604)는 복수 핀을 가진 신호 전달 기능을 가지는 커넥터이다.It can be seen that the connecting portion has a horizontal portion extending in the longitudinal direction from the terminal forming portion and vertical portions 304 and 404 extending by being bent in the vertical direction, and a female connector is installed at the end of the vertical portion. Here, the female connectors 504 and 604 are connectors having a signal transmission function having a plurality of pins.

단, 도3에서는 단자형성부의 중간을 지나는 수평선 위쪽의 전압 측정용 단자(101, 301, 40)에만 배선이 연결되고, 도4에서는 단자형성부의 중간을 지나는 수평선 아래쪽의 전압 측정용 단자에만 배선이 연결된 것을 볼 수 있으며, 이는 미리 전압 측정용 단자를 충분한 수로 적당한 위치에 설치하고, 필요에 따라 배선 디자인을 하여 FPCB를 만들어 사용할 수 있도록 한 것으로, 필요에 따라 배선을 바꾸어 사용할 수 있으므로 한정 조건은 아니다. However, in FIG. 3, the wiring is connected only to the voltage measurement terminals 101, 301, and 40 above the horizontal line passing through the middle of the terminal forming part, and in FIG. 4, the wiring is only connected to the voltage measuring terminal under the horizontal line passing through the middle of the terminal forming part. It can be seen that they are connected, and this is because a sufficient number of terminals for voltage measurement are installed in suitable positions in advance, and wiring is designed as needed to make and use FPCB. .

도1을 보면, 스터드 홀(102)이 결합되는 홀 주변으로 전압 측정용 단자가 설치되며, 주변과 절연된 상태로 배선과 연결된 형태와 주변과 완전히 절연되지 않은 공통 상태의 단자가 있어서 두 종류의 전극 단자와 연결이 가능한 형태를 띄고 있으며, 구성 상황에 맞게 단자를 선택하여 사용할 수 있다. 1, a terminal for voltage measurement is installed around the hole where the stud hole 102 is coupled, and there are two types of terminals in a form connected to the wiring in a state insulated from the periphery and a terminal in a common state not completely insulated from the periphery. It has a form that can be connected to an electrode terminal, and can be used by selecting a terminal according to the configuration situation.

도2와 같은 써미스터 소자는 온도에 따라 기전력을 달리하는 소자 등으로 이루어질 수 있으며, 소자의 일단에 하나의 배선이 연결되고, 다른 일단은 주변과 공통으로 연결되어 전위차가 배선과 주변 사이에서 검출될 수 있다. 이는 하나의 예시적이 것이며 구체적 구성은 기존에 알려진 써미스터 소자에 맞게 이루어질 수 있다. 써미스터 소자는 FPCB에 SMD 형태로 결합되어 본 발명 장치를 구성할 수 있고, 경우에 따라 FPCB 주변의 표면으로부터 돌출된 부분을 이루어 셀 온도 감지를 위해 셀 부분과 접촉할 때 특정 부분에 쉽게 밀착되도록 이용될 수 있다. The thermistor device as shown in FIG. 2 may be made of a device that has different electromotive force depending on the temperature, and one wire is connected to one end of the device, and the other end is connected in common to the surroundings so that the potential difference is detected between the wiring and the surroundings. can This is an example, and a specific configuration may be made according to a known thermistor element. The thermistor element is coupled to the FPCB in the form of SMD to constitute the device of the present invention. can be

이런 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 형성하면, 길이 방향으로 절곡하여 단자형성부의 길이 방향을 X축, 연결부의 수평 부분을 Y축, 연결부의 수직 부분을 Z축으로 생각하여 단독으로 3차원 배선이 가능하고, 케이블 도선에 비해 기기의 소형화 및 경량화가 가능하며, 또한 반복굴곡을 주면서 높은 내구성 및 고밀도 배선이 가능하며, 배선의 오류가 없고 조립이 양호하여 신뢰성이 높은 회로를 구성할 수 있다. When this FPCB (Flexible Printed Circuit Board) is formed, it is bent in the longitudinal direction so that the longitudinal direction of the terminal forming part is the X-axis, the horizontal part of the connection part is the Y-axis, and the vertical part of the connection part is the Z-axis. It is possible, and it is possible to reduce the size and weight of the device compared to the cable leads, and it is possible to provide high durability and high-density wiring while giving repeated bending, and it is possible to construct a highly reliable circuit without wiring errors and good assembly.

더욱이, 전압 측정용 단자와 온도 측정용의 써미스터 소자가 하나의 FPCB를 형성할 때 함께 형성되어 전압 측정용 단자를 위한 케이블과 온도 측정용 써미스터 소자를 위한 신호 케이블을 별도로 구성하여 케이블 사이의 복잡하게 얽히는 것을 방지할 수 있다.Furthermore, when the terminal for voltage measurement and the thermistor element for temperature measurement are formed together when forming one FPCB, a cable for the terminal for voltage measurement and a signal cable for the thermistor element for temperature measurement are separately configured to complicate the connection between cables. entanglement can be prevented.

FPCB의 끝단부에 형성되는 복수의 핀을 가진 신호 전 달용 암커넥터(303, 403)는 그 길이 방향을 따라 수직 방향으로 조립되고, 암커넥터(303,403)의 폭 규격은 FPCB 배선 경로를 확보하는 수준 즉, FPCB의 폭보다 다소 큰 수준이 되도록 할 수 있다(참조번호 304, 404 참조). FPCB로는 필요에 따라 단자 및 패턴이 한 면에 한정되는 단면 FPCB 또는 양 면에 함께 설치되는 양면 FPCB를 사용 할 수 있다.The female connectors 303 and 403 for signal transmission having a plurality of pins formed at the end of the FPCB are assembled in a vertical direction along the length direction, and the width of the female connectors 303 and 403 is at a level that secures the FPCB wiring path. That is, it can be made to a level somewhat larger than the width of the FPCB (refer to reference numbers 304 and 404). As an FPCB, a single-sided FPCB with terminals and patterns limited to one side or a double-sided FPCB installed on both sides together can be used as needed.

도5 및 도6을 통해 셀전압 및 온도 모니터링 FPCB 장치가 리튬 이온 배터리 모듈 내에서 설치되는 형태를 살펴보면, FPCB(503, 603)의 표면에 구비된 전압 측정용 단자(101)들은 셀의 전극 단자, 즉 셀 터미널(505, 605)들에 밀착되어 연결된다. Looking at the form in which the cell voltage and temperature monitoring FPCB device is installed in the lithium ion battery module through FIGS. 5 and 6 , the voltage measurement terminals 101 provided on the surfaces of the FPCBs 503 and 603 are the electrode terminals of the cell. That is, the cell terminals 505 and 605 are closely connected to each other.

셀의 전극 단자 설치 방식, 모듈을 이루는 셀의 숫자 등을 고려하여 하나의 모듈에 셀전압 및 온도 모니터링 장치를 한쪽 측면에만 설치하거나, 대향하는 양쪽 측면으로 설치할 수 있다.In consideration of the electrode terminal installation method of the cell, the number of cells constituting the module, etc., the cell voltage and temperature monitoring device can be installed on only one side of a module or can be installed on opposite sides of the module.

모듈의 각 측면에 본 발명의 모니터링 장치를 설치할 때, 두 개 이상의 FPCB 장치를 사용하여 모듈 측면에서 셀 터미널(505, 605)과 조립 시, 동일한 형태를 가지는 FPCB, 가령 A타입 혹은 B타입만 사용하는 경우, 조립 실수로 잘못된 위치로 삽입이 되면 전압 측정오류, 고전압 차이에 의한 R-LEC(Remote Lithium-ion Energy Controler) 손상 및 화재가 발생할 수 있다.When installing the monitoring device of the present invention on each side of the module, when assembling with the cell terminals 505 and 605 from the module side using two or more FPCB devices, only use an FPCB having the same shape, for example, type A or type B In this case, if it is inserted into the wrong position by mistake, voltage measurement error, damage to the R-LEC (Remote Lithium-ion Energy Controller) due to the high voltage difference, and fire may occur.

따라서, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 셀 어셈블리의 프레임에 있는 스터드 볼트(502, 602)가 조립되는 FPCB의 스터드 홀(102)의 배열을 다르게 형성하여, A타입 FPCB와 B타입 FPCB가 서로 매칭되지 않도록 함으로써, FPCB의 오삽입에 따른 문제을 억제하거나 예방할 수 있다.Therefore, as shown in Figs. 3 and 4, the arrangement of the stud holes 102 of the FPCB to which the stud bolts 502 and 602 in the frame of the cell assembly are assembled is formed differently, so that the A-type FPCB and B-type FPCB By not matching with each other, it is possible to suppress or prevent problems caused by erroneous insertion of the FPCB.

또한, 두 개 이상의 FPCB의 사이즈를 달리하여 오삽입을 방지하는 방법도 대체적으로 사용할 있다.In addition, a method of preventing erroneous insertion by varying the sizes of two or more FPCBs can be generally used.

온도 측정을 위한 써미스터 소자(201)와 셀 터미널(505, 605)의 직접적인 접촉상태는 써미스터 소자(201)의 불량과 발화를 유발 할 수 있으므로 소정의 간격을 가지고 있으며, 실리콘 충진재를 도포하여 단락을 방지하고 셀 온도의 확실한 전달을 보장 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. Since the direct contact state between the thermistor element 201 and the cell terminals 505 and 605 for temperature measurement may cause failure and ignition of the thermistor element 201, it has a predetermined interval, and a silicon filler is applied to prevent a short circuit. This is desirable to prevent and ensure reliable transfer of cell temperature.

도 7은 본 발명에 따른 리튬 이온 배터리 모듈 2개가 결합되어 배터리 서브팩을 이루고, 이때 모듈 내의 셀전압 및 온도 모니링 장치가 연결용 커넥터를 통하여 서브팩 상부의 R-LEC(Remote Lithium-ion Energy Controler)에 연결되는 형태를 나타내는 사시도이다.7 shows two lithium-ion battery modules according to the present invention are combined to form a battery sub-pack, and in this case, a cell voltage and temperature monitoring device in the module is connected to the R-LEC (Remote Lithium-ion Energy) (R-LEC) upper part of the sub-pack through a connector for connection. It is a perspective view showing the form connected to the controller).

이를 위해 모듈은 별도 인클로져 혹은 케이스에 수용될 수 있고, 혹은 주변 측면을 보호하는 패널이나 브라케트와 결합될 수 있다. 모듈의 위쪽을 커버하는 상부 커버 위쪽에는 모듈의 암커넥터와 결합될 수 있는 R-LEC가 위치하는 것을 볼 수 있고, 이는 BMS와 연결을 위한 중간 매개부가 될 수 있다. 두 모듈의 R-LEC는 필요한 방식으로 서로 도선으로 연결될 수 있다. To this end, the module can be housed in a separate enclosure or case, or it can be combined with a panel or bracket to protect the surrounding side. It can be seen that the R-LEC that can be combined with the female connector of the module is located above the upper cover that covers the upper part of the module, which can be an intermediate part for connection with the BMS. The R-LECs of the two modules can be wire-connected to each other in any way required.

상부 커버에는 각 모듈의 FPCB 끝단 부분과 암커넥터가 통과할 수 있는 슬릿 혹은 홀이 형성되어 있다. The upper cover has a slit or hole through which the FPCB end of each module and the female connector can pass.

도8은 도7에서 하나의 모듈과 결합된 두 모니터링 장치 및 그 것의 R-LEC와의 결합을 위한 배치 형태가 도시된다. 이런 형태는 도5 및 도6과 같이 하나의 배터리 모듈에서 연결되어 있는 두 FPCB 타입 모니터링 장치가 각각 절곡되어 3차원으로 모듈과 접하게 배치된 후 그 연결부 수직 부분에서 겹치게 배치되고 끝단 부분에서 암커넥터가 복층을 이루도록 배열되고 이 상태로 수커넥터 형태의 접속부를 가지는 R-LEC와 결합되는 예시적 형태를 보여준다. 여기서 복수개의 핀을 가진 신호 전달용 암커넥터는 복열로 조립되며, 각 열의 신호 전달용 암커넥터 사이즈는 FPCB의 배선 경로를 확보하는 수준으로 정해진다. FIG. 8 shows two monitoring devices combined with one module in FIG. 7 and an arrangement form for combining them with R-LEC. In this form, as shown in FIGS. 5 and 6, two FPCB type monitoring devices connected in one battery module are bent and placed in contact with the module in three dimensions, then overlapped in the vertical part of the connection part, and the female connector is located at the end part It shows an exemplary form that is arranged to form a double layer and combined with R-LEC having a male connector type connection in this state. Here, the female connector for signal transmission having a plurality of pins is assembled in double rows, and the size of the female connector for signal transmission in each row is determined to a level that secures the wiring path of the FPCB.

이와 같이, 리튬 이온 배터리 모듈의 셀전압 및 온도 모니터링을 위한 회로 구성을 함에 있어서 셀과 커넥터 사이의 인터페이스를 FPCB로 구성함으로써, 기존의 케이블에 비하여 단순하면서도 컴팩트한 연결 구조를 이루게 되어, 내전압 및 내트래킹성을 향상시킬 수 있고, 셀전압 측정의 정확도를 높일 수 있다. 특히, 반복굴곡이 가능하고, 높은 내구성 및 고밀도 배선이 가능하여, 배선 자유도가 우수한 FPCB를 이용함으로써, 기존에 케이블이 뒤엉킨 상태로 복잡하게 설치되어 단선 등의 위험이 존재하던 점을 방지 할 수 있다In this way, in configuring the circuit for monitoring the cell voltage and temperature of the lithium ion battery module, the interface between the cell and the connector is configured as an FPCB, thereby achieving a simple and compact connection structure compared to the conventional cable, and It is possible to improve the tracking property and increase the accuracy of cell voltage measurement. In particular, it is possible to avoid the risk of disconnection due to complicated installation of cables in a tangled state by using an FPCB with excellent wiring freedom because it is possible to repeat bending, high durability, and high-density wiring.

한편, 도5 및 도6에서 본 발명의 모니터링 장치에 결합되는 모듈의 구성을 예시적으로 좀 더 살펴보면, On the other hand, looking at the configuration of the module coupled to the monitoring device of the present invention in Figs. 5 and 6 by way of example,

배터리 모듈을 형성함에 있어서 셀은 부피나 무게 대비 용량을 높일 수 있도록 리튬을 이용한 이차전지 셀을 주로 사용하며, 여기서는 파우치 셀의 얇은 실링부 혹은 주변부를 4각틀 형태의 프레임에 결합시켜 셀 어셈블리를 만들어 사용하고 셀 어셈블리는 셀의 넓은 면을 서로 마주보게 겹치도록 설치한다. 한 쌍을 이루는 셀과 셀 사이에는 알루미늄 판 등의 열전도체 히트 싱크를 설치하여 셀 가열이나 냉각에 사용할 수 있도록 한다. In forming the battery module, secondary battery cells using lithium are mainly used to increase capacity versus volume or weight. The cell assembly is installed with the wide sides of the cell facing each other and overlapping each other. A heat conductor heat sink such as an aluminum plate is installed between the cell and the cell forming a pair so that it can be used for heating or cooling the cell.

복수 프레임을 관통하는 나사 등으로 복수 셀과 열전도체가 가령 좌우 방향으로 겹쳐진 상태로 고정이 되도록 하며, 여기서 사용하는 파우치 셀은 두 전극 단자(셀 터미널: 505, 605)가 서로 반대 측변으로 가령 파우치 셀의 전후 방향으로 설치되어 프레임 사이의 공간으로 노출된다. The plurality of cells and the heat conductor are fixed in a state of overlapping, for example, in the left and right directions with screws passing through the plurality of frames. It is installed in the front-rear direction and exposed to the space between the frames.

프레임에는 스터드 볼트(602)가 형성되고, 한 쌍을 이루는 셀의 같은 극성의 전극 단자는 스터드 볼트를 피해 프레임 위로 서로 겹치도록 절곡되어 외부로 노출된다. The stud bolts 602 are formed on the frame, and electrode terminals of the same polarity of the cells forming a pair are bent so as to overlap each other on the frame avoiding the stud bolts and exposed to the outside.

스터드 볼트(602) 위치에 홀이 형성된 제1 알미늄 플레이트가 셀 터미널 혹은 전극 단자 위로 적층되고 그 위로 전압 측정용 전기단자와 온도 측정용 센서인 써미스터가 설치된 FPCB 장치가 적층되고, 다시 그 위로 스터드 볼트 위치에 홀이 형성된 제2 플레이트 혹은 압착탭(606)이 적층된다.A first aluminum plate with a hole formed at the stud bolt 602 position is stacked on a cell terminal or electrode terminal, and an FPCB device in which an electrical terminal for voltage measurement and a thermistor, which is a sensor for temperature measurement, is installed is stacked on top of the stud bolt again A second plate or a compression tab 606 having a hole formed therein is stacked.

스터드 볼트에 너트(607)를 결합시키고 너트를 조여 스터드 볼트를 가진 프레임, 제1 알미늄 플레이트, FPCB, 제2 플레이트를 밀착시킨다.The nut 607 is coupled to the stud bolt and the nut is tightened to bring the frame having the stud bolt, the first aluminum plate, the FPCB, and the second plate into close contact.

이때 전압 측정용 단자는 홀 주변에 형성되어 스터드 볼트(602) 주변에 있는 파우치셀의 한 셀 터미널(전극 단자)과 전기적으로 접속되고, FPCB의 온도 측정용 센서(써미스터 소자:201)는 노출된 셀의 일부 표면과 밀착된다. 즉 써미스터는 제1 알미늄 플레이트에 닿지 않고, 프레임의 제거된 부분을 통해 드러난 셀 표면 일부와 접하게 된다. 단, 셀 표면 일부에는 전기적으로 부도체이고 열전도성은 뛰어난 점착물질층 혹은 점착층 테이프가 도포되어 드러난 셀 표면 일부와 안정적으로 결합되면서 셀 온도를 써미스터가 인식하도록 한다. At this time, the voltage measurement terminal is formed around the hole and is electrically connected to one cell terminal (electrode terminal) of the pouch cell around the stud bolt 602, and the temperature measurement sensor (thermistor element: 201) of the FPCB is exposed. It is in close contact with some surfaces of the cell. That is, the thermistor does not touch the first aluminum plate, but comes into contact with a part of the cell surface exposed through the removed portion of the frame. However, a part of the cell surface is electrically non-conductive and an adhesive material layer or adhesive layer tape with excellent thermal conductivity is applied to stably combine with a part of the exposed cell surface so that the thermistor recognizes the cell temperature.

써미스터는 주로 반도체의 온도에 따른 저항 변화를 이용하는 것이며 온도에 따라 써미스터와 접속된 FPCB 내의 전기 도선에서 변화하는 전기 신호를 전달하므로 온도 변화를 확인할 수 있게 된다.The thermistor mainly uses the resistance change according to the temperature of the semiconductor, and according to the temperature, the electric signal that changes in the electric conductor in the FPCB connected to the thermistor is transmitted, so that the temperature change can be confirmed.

써미스터와 연결된 배선, 즉 전기도선 및 전압 측정용 단자와 연결된 전기도선은 FPCB 일단에 형성된 암형 커넥터와 연결되어 외부로 전기 신호를 인출시킬 수 있다.A wiring connected to the thermistor, that is, an electrical conductor connected to an electrical conductor and a terminal for voltage measurement, is connected to a female connector formed at one end of the FPCB to draw an electrical signal to the outside.

암형 커넥터는 배터리 모듈의 커버 혹은 하우징 외부에 설치된 모듈 회로부 R-LEC를 통해 배터리 팩의 BMS와 연결되고 BMS에 필요한 센싱 정보를 전달하고 BMS의 제어 신호를 받을 수 있다. The female connector is connected to the BMS of the battery pack through the R-LEC of the module circuit installed outside the cover or housing of the battery module, and can transmit sensing information necessary for the BMS and receive a control signal from the BMS.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. In the above, the present invention has been described through limited examples, but these are only illustratively described to help the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these specific examples.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various changes or application examples based on the present invention, and it is natural that such modifications or application examples belong to the appended claims.

101, 301, 401 : 전압 측정용 단자
102 : 스터드 홀
201, 302, 402 : 써미스터 (써미스터 소자)
303, 403 : 암커넥터 조립부
501, 601, 701 : 배터리 모듈
502, 602 : 스터드 볼트
503, 603 : FPCB
504, 604, 801 : 암커넥터
505, 605 : 셀 터미널
506 : 압착탭
507 : 너트
606 : 압착탭
607 : 너트
702 : R-LEC(Remote Lithium-ion Energy Controler)
703 : 커버
704 : 숫커넥터101, 301, 401: Terminals for voltage measurement
102: stud hole
201, 302, 402: thermistor (thermistor element)
303, 403: female connector assembly part
501, 601, 701: battery module
502, 602: stud bolts
503, 603: FPCB
504, 604, 801: female connector
505, 605: cell terminal
506: crimping tab
507 Nut
606: crimping tab
607: Nut
702: R-LEC (Remote Lithium-ion Energy Controller)
703 : cover
704: male connector

Claims (4)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 물리적으로 서로 겹쳐지는 복수의 이차전지 셀과, 이차전지 셀을 고정하는 기구물과, 셀을 전기적으로 서로 결합시키고 전력을 인출하기 위한 배선 및 전기 신호를 유통하기 위한 배선을 포함하는 회로부를 구비하여 이루어지는 전기자동차용 배터리 모듈로서,
상기 회로부의 일부를 이루면서 개별 셀 전압을 확인하기 위한 모니터링 장치로서, 셀의 전극 단자와 연결되는 전압 측정용 전기단자와, 개별 셀과 전기적으로 절연되고 열적으로 전열되도록 셀과 밀착되어 셀 온도에 따른 전기신호를 변화시키는 온도센서가 함께 구비되는 연성인쇄회로기판(FPCB)을 포함하여 이루어지며,
각각의 베터리 셀은 각형 혹은 파우치형 이차전지로 이루어지며, 주변이 프레임으로 고정된 상태로 대면적면이 열전도체 플레이트를 매개로 겹쳐져 쌍을 이루고, 복수의 쌍이 대면적면이 서로 겹치도록 배치되고, 상기 프레임을 이용하여 서로 고정된 상태를 이루며,
적어도 한 쌍마다 베터리 셀의 전극 단자가 형성된 측면에 대응하는 프레임의 일 측에는 스터드가 설치되고, 한 쌍을 이루는 셀의 전극 단자들은 공히 스터드 주변에서 배치되고, FPCB의 스터드 대응부에는 스터드홀이 설치되고, 전압 측정용 전기 단자는 상기 스터드가 통과하는 상기 스터드홀 주변으로 배치되고,
프레임은 써미스터에 대응되는 일 부분이 제거되어 베터리 셀의 전극 단자가 형성된 측면의 일부를 노출하도록 형성되어,
FPCB의 스터드홀로 스터드를 통과시키고 스터드를 고정수단으로 결속시킬 때(나사로 죌 때) 셀의 노출된 측면 일부는 FPCB의 써미스터와 접하고, FPCB의 전압 측정용 전기 단자는 한 쌍을 이루는 셀의 전극 단자들과 겹치면서 전기적으로 접속하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 모듈.A plurality of secondary battery cells physically overlapping each other, a mechanism for fixing the secondary battery cells, and a circuit unit including a wiring for electrically coupling the cells to each other and extracting power and a wiring for distributing an electrical signal; As a battery module for an electric vehicle,
As a monitoring device for checking the voltage of individual cells while forming a part of the circuit part, an electrical terminal for voltage measurement connected to the electrode terminal of the cell is in close contact with the cell so as to be electrically insulated from the individual cell and heat-transferred according to the cell temperature It is made including a flexible printed circuit board (FPCB) provided with a temperature sensor for changing an electrical signal,
Each battery cell consists of a prismatic or pouch-type secondary battery, with the periphery fixed with a frame, the large-area surface is overlapped through the heat conductor plate as a medium to form a pair, and a plurality of pairs are arranged so that the large-area surface overlaps each other, , forming a fixed state with each other using the frame,
A stud is installed on one side of the frame corresponding to the side on which the electrode terminal of the battery cell is formed for at least one pair, the electrode terminals of the pair of cells are all arranged around the stud, and a stud hole is installed in the stud counterpart of the FPCB and an electrical terminal for voltage measurement is disposed around the stud hole through which the stud passes,
The frame is formed so that a portion corresponding to the thermistor is removed to expose a portion of the side where the electrode terminal of the battery cell is formed,
When the stud is passed through the stud hole of the FPCB and the stud is fastened with a fixing means (when screwed), the exposed side part of the cell is in contact with the thermistor of the FPCB, and the electrical terminal for measuring the voltage of the FPCB is the electrode terminal of a paired cell A battery module for an electric vehicle, characterized in that it is made to be electrically connected while overlapping with each other.
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