KR20130037863A - Battery pack and battery pack type battery module - Google Patents

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KR20130037863A KR1020110102360A KR20110102360A KR20130037863A KR 20130037863 A KR20130037863 A KR 20130037863A KR 1020110102360 A KR1020110102360 A KR 1020110102360A KR 20110102360 A KR20110102360 A KR 20110102360A KR 20130037863 A KR20130037863 A KR 20130037863A
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Abstract

PURPOSE: A battery pack is provided to prevent a cell cover(pouch) from being torn, thereby fundamentally preventing electrolyte leakage and explosion of a battery pack. CONSTITUTION: A battery pack comprises a cell cover(11) which surrounds liquid electrolyte with a plurality of cells(1a-1n) and is expanded by swelling due to heat; sensing terminals(12,13) which generate BSM(Battery Management System)(2) by the cell cover while being in contact with one or more cells; and at least one or more thermocouple(15) which is located among the cells, senses the temperature of the cells, and transfers the inner temperature to the BSM. [Reference numerals] (AA,BB) BMS connection;

Description

배터리팩과 이를 적용한 배터리 모듈{Battery Pack and Battery Pack type Battery Module} [0001] The present invention relates to a battery pack and a battery module using the same,

본 발명은 배터리에 관한 것으로, 특히 배터리 셀의 스웰링(Swelling)을 조기에 신속히 감지함으로써 스웰링에 따른 배터리 팩의 열화를 차단할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery, and more particularly, to a battery module capable of preventing deterioration of a battery pack due to swelling by promptly and quickly detecting swelling of the battery cell.

일반적으로 엔진과 모터를 동력으로 이용하는 하이브리드차량과 모터만으로 구동하는 전기자동차는 높은 전압과 전류를 필요로 하고, 이를 이해 다수의 셀이 인접되게 적층된 배터리 모듈을 사용한다.In general, a hybrid vehicle that uses an engine and a motor as a power source and an electric vehicle that is driven by a motor alone require a high voltage and current, and a battery module in which a plurality of cells are stacked adjacent to each other is used.

상기와 같은 배터리 모듈은 셀적층구조에 따라 다양한 타입이 있으며, 이중 셀적층구조를 이루는 셀사이에 파우치(Pouch)를 삽입한 배터리팩(Pack)방식이 있다.The battery module may be of various types according to the cell stacking structure, and a battery pack method in which a pouch is inserted between the cells constituting the dual cell stacking structure.

통상, 배터리는 충전시 상대적으로 높은 전류가 입력되고 방전시 상대적으로 높은 전류가 출력될 수밖에 없고, 이로 인해 각각의 배터리 셀에서는 다량의 열을 발생시키게 된다. Generally, a relatively high current is input at the time of charging and a relatively high current is output at the time of discharging, so that a large amount of heat is generated in each battery cell.

그러므로, 셀사이에 파우치를 삽입한 배터리팩에서도 충전 또는 방전시 입력되거나 출력되는 상대적으로 높은 전류로 인해 다량의 열을 발생하게 되고, 이러한 열은 배터리 셀의 내부 부피를 팽창시킴으로써 필연적으로 스웰링(Swelling)을 가져올 수밖에 없게 된다.Therefore, even in a battery pack in which a pouch is inserted between cells, a relatively large amount of heat is generated due to a relatively high current inputted or outputted at the time of charging or discharging, and this heat expands the internal volume of the battery cell, Swelling.

상기와 같은 스웰링심화는 배터리셀의 전극 조립체를 이루는 양극판과 음극판의 이격 거리를 초기 상태보다 더 벌려 줌으로써 저항증가를 가져오고, 이로 인해 배터리 팩의 열화를 가져와 전기적 성능을 저하시키게 된다.Such swelling deepening expands the distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate of the electrode assembly of the battery cell more than the initial state, thereby increasing the resistance and deteriorating the battery pack, thereby deteriorating the electrical performance.

그러므로, 상기와 같은 파우치를 적용한 배터리 팩으로 이루어진 배터리 모듈에는 스웰링(Swelling)의 감지를 위한 단서를 제공하는 셀감지기가 더 적용되고, 배터리모듈도 셀감지기와 연계되어 구성하게 된다.Therefore, a cell sensor that provides a clue for sensing swelling is further applied to a battery module including a battery pack to which the pouch is applied, and the battery module is also configured in association with the cell sensor.

도 4는 종래에 따른 스웰링(Swelling) 감지를 가능케 하는 배터리팩 타입 배터리모듈의 구성을 나타낸다.Fig. 4 shows a configuration of a battery pack type battery module that enables swelling detection according to the related art.

도시된 바와 같이, 배터리모듈은 다수가 직렬로 연결되도록 적층된 셀(1a,...,1n)들로 배터리팩을 구성한 CMA(1,Cell Module Assembly)와, 상기 셀(1a,...,1n)의 사이로 위치되어 스웰링을 가져오는 온도상승을 감지하는 셀감지기(100)와, 셀감지기(100)의 신호를 받도록 상기 CMA(1)와 전기적으로 연결된 BMS(2,Battery Management System)와, 상기 BMS(2)에 전기적으로 연결된 HCU(3,Hybrid Control Unit)와, 상기 HCU(3)에 전기적으로 연결된 MCU(4,Motor Control Unit)로 구성된다.As shown in the figure, the battery module includes a cell module assembly (CMA) 1, in which a battery pack is constituted by stacked cells 1a, ..., 1n so that a plurality of battery modules are connected in series. And a battery management system (BMS) 2 electrically connected to the CMA 1 to receive a signal of the cell sensor 100. The BMS 2 is connected to the CMS 1, A Hybrid Control Unit (HCU) 3 electrically connected to the BMS 2, and an MCU 4 electrically connected to the HCU 3.

여기서, 상기 CMA(1)는 셀 모듈 어셈블리로서 충전 또는 방전을 통해 필요한 전류를 입력받아 출력하고, 배터리팩은 전극에 이어진 배선 라인으로 외부 모듈과 전기적으로 연결된다.Here, the CMA 1 is a cell module assembly for receiving and outputting a required current through charging or discharging, and the battery pack is electrically connected to an external module through a wiring line connected to the electrode.

그리고, 상기 BMS(2)는 배터리 제어기로서 배터리 상태를 감시하고 관리하며, 상기 HCU(3)는 차량 제어기로서 차량의 전반적인 구동을 제어하고, 상기 MCU(4)는 모터 제어기로서 구동모터의 작동 전반을 제어한다.The BMS 2 monitors and manages the state of the battery as a battery controller. The HCU 3 controls the overall driving of the vehicle as a vehicle controller. The MCU 4 controls the overall operation of the driving motor .

상기 셀감지기(100)는 셀(1a)과 인접된 다른 셀(1b)사이로 위치되어 조립응력을 형성해주는 셀커버(110)와, 셀(1a,...,1n)의 중심부위 위치에서 셀과 이에 인접된 또 다른 셀사이의 공간으로 위치되어 측정된 셀(1a,...,1n)의 내부온도를 BMS(2)로 전송하는 서모커플(120)로 구성된다.The cell sensor 100 includes a cell cover 110 positioned between the cell 1a and another adjacent cell 1b to form an assembly stress, And a thermocouple 120 located in a space between adjacent cells and transmitting the internal temperatures of the measured cells 1a, ..., 1n to the BMS 2.

상기 셀커버(110)는 파우치를 의미하며, 셀(1a,...,1n)에 충진된 전해액을 담아 외부로 누출되는 현상을 방지하게 된다.The cell cover 110 means a pouch, and prevents leakage of the electrolyte solution filled in the cells 1a, ..., 1n to the outside.

상기와 같이 셀감지기(100)가 셀(1a,...,1n)로 이루어진 배터리팩의 내부로 설치되어 BMS(2)와 회로를 구성함으로써, BMS(2)는 셀(1a,...,1n)의 내부온도를 감지하는 서모커플(120)을 통해 CMA(1)의 온도를 제어할 수 있게 된다.
As described above, the cell detector 100 is installed inside the battery pack made up of the cells 1a, ..., 1n to constitute a circuit with the BMS 2 so that the BMS 2 can detect the cells 1a, ..., The temperature of the CMA 1 can be controlled through the thermocouple 120 which senses the internal temperature of the CMA 1, 1n.

국내특허공개 10-2010-0037965(2010.04.12)은 셀 모듈 어셈블리의 전압 센싱을 위한 접촉 패드 및 셀 모듈 조립체에 관한 것이며, 이는 도 3내지 도 5및 4쪽 식별번호24내지 5쪽 식별번호36 참조.Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0037965 (Apr. 4, 2010) relates to a contact pad and a cell module assembly for voltage sensing of a cell module assembly, which is shown in FIGS. 3 to 5 and 4, Reference.

하지만, 상기와 같은 셀감지기(100)는 반복적인 충전과 방전에 따른 열로 인한 스웰링(Swelling)현상에 대해 취약한 측면을 가질 수밖에 없다.However, the cell detector 100 as described above is vulnerable to swelling caused by repeated charging and discharging.

가장 근본적인 취약점은 셀(1a,...,1n)에 대한 셀커버(110)의 강한 조립응력에 따른 것인데, 이는 셀(1a,...,1n)의 내부온도상승에 따른 스웰링으로 셀커버(110)가 인접된 셀(1b)부위로 접촉(W)될 정도로 팽창됨에도 이를 전혀 감지할 수 없고, 특히 셀커버(110)의 팽창력이 더욱 증대하더라도 셀커버(110)의 강한 조립응력이 이를 견디게 함으로써 결국 셀커버(110)의 찢김으로 나타날 수밖에 없음에 기인된다.The most fundamental weakness is due to the strong assembly stress of the cell cover 110 relative to the cells 1a, ..., 1n, which is due to the swelling of the cells 1a, ..., Even though the cover 110 is swollen enough to touch the adjacent cell 1b, it can not be detected at all. In particular, even if the expansion force of the cell cover 110 is further increased, This is due to the fact that the cell cover 110 can not be seen as a result of tearing.

또 다른 취약점은 온도 측정의 정확성 결여에 따른 것으로, 이는 서모커플(120)이 셀(1a,...,1n)의 중심부위 위치되어 중심부에 대한 온도만을 측정함으로써 실제적인 내부 온도에 비해 측정되는 온도가 낮은 경향을 가짐에 기인된다.Another weakness is due to the lack of accuracy of the temperature measurement because the thermocouple 120 is located at the center of the cells 1a, ..., 1n and measured relative to the actual internal temperature by measuring only the temperature at the center And the temperature is low.

특히, 서모커플(120)이 셀(1a,...,1n)사이에서 셀과 셀의 공간으로 위치됨으로써 실제적인 내부 온도에 비해 측정되는 온도가 더욱 낮을 수밖에 없게 된다.In particular, since the thermocouple 120 is located in the cell and cell space between the cells 1a, ..., 1n, the measured temperature is lower than the actual internal temperature.

이로 인해, 배터리팩 내부에선 측정 온도에 비해 스웰링이 더욱 가중됨으로써 셀커버(110)의 찢김을 더욱 촉진하는 한 원인으로 작용된다.Therefore, swelling is further increased in the battery pack compared to the measured temperature, thereby contributing to further promoting tearing of the cell cover 110.

상기와 같은 취약점으로 인해 셀커버(110)의 찢김이 가속되고 특히 찢김 발생후 이를 감지함으로써, 셀(1a,...,1n)사이에 충진된 전해액의 누출발생을 사전에 차단할 수 없는 한계가 있게 된다. Due to such a weak point, the tearing of the cell cover 110 is accelerated, and particularly after the tearing is detected, there is a limitation that the leakage of the electrolyte filled between the cells 1a, ..., 1n can not be prevented in advance .

이러한 현상은 극단적인 경우 배터리팩의 폭발로 이어질 수 있는 위험성을 내포할 수밖에 없다.
This phenomenon can only lead to a risk of explosion of the battery pack in extreme cases.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 반복적인 충전 또는 방전에 따른 배터리팩의 내부 온도 상승이 가져오는 스웰링(Swelling)에 의한 셀커버(파우치)의 팽창을 찢김 전 미리 감지하고, 특히 스웰링심화에 영향을 끼치는 셀내부 온도의 정확성을 크게 높여줌으로써, 스웰링 가중화로 인한 셀커버(파우치)의 찢김을 미리 차단하여 충진된 전해액 누출의 근본적인 방지는 물론 배터리팩의 폭발현상을 원천적으로 차단할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는데 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a battery pack in which the swelling of a cell cover (pouch) caused by repeated internal charging or discharging, In particular, by greatly increasing the accuracy of the internal temperature of the cell that affects the swelling depth, the cell cover (pouch) is prevented from being torn due to the weighting of the swellings in advance to fundamentally prevent leakage of the electrolyte, And a battery module that can block the battery module.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리팩은 서로 이격되어 직렬로 적층된 다수의 셀들을 전해액과 함께 감싸고, 상기 셀의 반복적인 충전과 방전에 따른 열로 인한 스웰링(Swelling)으로 팽창되는 셀커버와;In order to accomplish the above object, the battery pack of the present invention includes a plurality of cells stacked in series, which are stacked in series and are surrounded together with an electrolytic solution, and swelled by swelling due to repeated charging and discharging of the cells. A cell cover;

팽창되는 상기 셀커버가 상기 셀들중 하나의 셀에 접촉되기전 먼저 접촉되고, 접촉상태에서 상기 셀커버에 의해 가해지는 압력으로 BSM(Battery Management System)으로 전송되는 전기신호가 발생되는 센싱단자와;A sensing terminal to which the cell cover to be inflated comes into contact first before being contacted with one of the cells and to generate an electric signal transmitted to a battery management system (BSM) at a pressure applied by the cell cover in a contact state;

상기 셀들사이로 위치되어 상기 BSM으로 상기 셀들 내부의 온도를 검출해 전송하는 적어도 1개 이상의 서모커플;At least one thermocouple positioned between the cells to detect and transmit the temperature inside the cells to the BSM;

을 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.And a control unit.

상기 셀커버는 상기 셀들중 1개의 셀과 이에 인접된 다른 셀사이로 위치되어 스웰링으로 벌어지면서 팽창되는 한쌍의 제1ㅇ2셀커버로 구성되고; 상기 센싱단자는 상기 제1셀커버와 이에 인접된 셀사이로 위치된 제1센상단자와, 상기 제2셀커버와 이에 인접된 다른 셀사이로 위치된 제2센상단자로 구성되며; 상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀에 밀착되도록 부착된다.The cell cover is constituted by a pair of first two-cell covers which are located between one of the cells and another adjacent cell and expand by swelling; Wherein the sensing terminal comprises a first sen top positioned between the first cell cover and a cell adjacent thereto, and a second sen upper positioned between the second cell cover and another cell adjacent thereto; The thermocouple is attached so that the cell cover of the cells is in close contact with the cell where the cell cover is not positioned.

상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀과 이에 인접된 다른 셀사이의 공간으로 위치된다. The thermocouple is located in a space between a cell in which the cell cover is not located and another cell adjacent to the cell cover.

상기 제1센싱단자는 한쪽부위를 상기 제1셀커버에 부착하고 다른쪽 부위를 팽창시 상기 제1셀커버가 접촉되는 셀에 부착하여 구성되고, 상기 제2센싱단자는 한쪽부위를 상기 제2셀커버에 부착하고 다른쪽 부위를 팽창시 상기 제2셀커버가 접촉되는 셀에 부착하여 구성된다. Wherein the first sensing terminal is constituted by attaching one side portion to the first cell cover and attaching the other side portion to a cell to which the first cell cover contacts when inflated, And the second cell cover is attached to a cell to which the second cell cover contacts when the other part is inflated.

상기 제1센싱단자와 상기 제2센싱단자는 압전소자가 적용된다. A piezoelectric element is applied to the first sensing terminal and the second sensing terminal.

상기 셀커버는 상기 셀들중 1개의 셀과 이에 인접된 다른 셀사이로 위치되어 스웰링에 의한 팽창시 한쪽 셀부위로 만 접촉되도록 구성되며; 상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀에 밀착되도록 부착된다.
Wherein the cell cover is positioned between one of the cells and another adjacent cell, and is configured to contact only one cell portion when inflated by swelling; The thermocouple is attached so that the cell cover of the cells is in close contact with the cell where the cell cover is not positioned.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 모듈은 서로 이격되어 직렬로 적층된 다수의 셀들을 전해액과 함께 감싸 상기 셀에서 발생된 열에 의한 스웰링(Swelling)으로 팽창되는 제1커버와 제2커버로 이루어진 셀커버와, 팽창되는 상기 제1커버와 제2커버가 각각에 인접된 셀에 접촉되기전 먼저 접촉되어 압력을 받음으로써 전기신호가 발생되는 제1센싱단자와 제2센싱단자로 이루어진 센싱단자와, 상기 셀들사이로 위치되어 그 내부의 온도를 검출하는 적어도 1개 이상의 서모커플로 이루어진 배터리팩이 다수로 구비된 CMA(Cell Module Assembly)와;According to another aspect of the present invention, there is provided a battery module including a first cover which is surrounded by a plurality of cells stacked in series and is surrounded by an electrolytic solution to be swelled by heat generated in the cell, A first sensing terminal for generating an electric signal by being first contacted with and pressed by a cell cover formed by a second cover before the first cover and the second cover are brought into contact with the adjacent cell, A CMA (Cell Module Assembly) having a plurality of battery packs each including a sensing terminal and at least one thermocouple positioned between the cells and detecting a temperature inside the CMA;

상기 센싱단자와 상기 서모커플의 신호를 입력받아 시각이나 청각으로 상기 배터리팩의 스웰링 상태를 알려주도록 상기 CMA에 전기적으로 연결된 BMS(Battery Management System)와;A BMS (Battery Management System) electrically connected to the CMA to inform the sensing terminal and the thermocouple signal of the swelling state of the battery pack by visual or audible input;

차량의 전반적인 구동을 제어하며, 상기 BMS에서 부하제어를 위해 충방전 전류를 끊어주기 위한 신호를 중계하도록 전기적으로 연결된 HCU(Hybrid Control Unit)와;An HCU (Hybrid Control Unit) electrically connected to control the overall driving of the vehicle and to relay a signal for breaking charge / discharge current for controlling the load in the BMS;

구동모터의 작동 전반을 제어하고, 전기적으로 연결된 상기 HCU에서 전송된 충방전 전류를 끊어주기 위한 신호를 입력받아 상기 CMA와 연결을 차단하는 MCU(Motor Control Unit);An MCU (Motor Control Unit) for controlling the overall operation of the driving motor and receiving a signal for disconnecting the charging / discharging current transmitted from the HCU electrically connected and disconnecting the CMA from the CMA;

를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.And a control unit.

상기 제1센싱단자와 상기 제2센싱단자는 상기 제1커버와 상기 제2커버로부터 가해지는 압력으로 전기신호를 발생하는 압전소자이고, 상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀에 밀착되도록 부착된다.Wherein the first sensing terminal and the second sensing terminal are piezoelectric elements that generate an electric signal at a pressure applied from the first cover and the second cover, and the thermocouple is a cell in which the cell cover is not located As shown in Fig.

상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀과 이에 인접된 다른 셀사이의 공간으로 위치된다.
The thermocouple is located in a space between a cell in which the cell cover is not located and another cell adjacent to the cell cover.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 모듈은 서로 이격되어 직렬로 적층된 다수의 셀들을 전해액과 함께 감싸 상기 셀에서 발생된 열에 의한 스웰링(Swelling)으로 팽창되어져 인접된 셀부위로 만 접촉되는 셀커버와, 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀에 밀착되도록 부착되어 그 내부의 온도를 검출하는 적어도 1개 이상의 서모커플로 이루어진 배터리팩이 다수로 구비된 CMA(Cell Module Assembly)와;According to another aspect of the present invention, there is provided a battery module including a plurality of cells stacked in series and surrounded by an electrolytic solution and expanded by swelling caused by heat generated in the cell, (CMA) module having a plurality of battery packs, each of which is composed of at least one or more thermocouples which are attached to the cells in a manner such that they are closely contacted with cells not occupied by the cell cover, Assembly;

상기 센싱단자와 상기 서모커플의 신호를 입력받아 시각이나 청각으로 상기 배터리팩의 스웰링 상태를 알려주도록 상기 CMA에 전기적으로 연결된 BMS(Battery Management System)와;A BMS (Battery Management System) electrically connected to the CMA to inform the sensing terminal and the thermocouple signal of the swelling state of the battery pack by visual or audible input;

차량의 전반적인 구동을 제어하며, 상기 BMS에서 부하제어를 위해 충방전 전류를 끊어주기 위한 신호를 중계하도록 전기적으로 연결된 HCU(Hybrid Control Unit)와;An HCU (Hybrid Control Unit) electrically connected to control the overall driving of the vehicle and to relay a signal for breaking charge / discharge current for controlling the load in the BMS;

구동모터의 작동 전반을 제어하고, 전기적으로 연결된 상기 HCU에서 전송된 충방전 전류를 끊어주기 위한 신호를 입력받아 상기 CMA와 연결을 차단하는 MCU(Motor Control Unit);An MCU (Motor Control Unit) for controlling the overall operation of the driving motor and receiving a signal for disconnecting the charging / discharging current transmitted from the HCU electrically connected and disconnecting the CMA from the CMA;

를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.And a control unit.

상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀에 밀착되도록 부착된다.
The thermocouple is attached so that the cell cover of the cells is in close contact with the cell where the cell cover is not positioned.

이러한 본 발명은 배터리팩의 반복적인 충전 또는 방전에 따른 내부 온도 상승을 정확하게 검출하여 셀내부의 온도에 대한 신뢰성을 크게 높여주고, 특히 스웰링(Swelling)에 의한 셀커버(파우치)의 팽창을 찢김 전 미리 감지하여 셀커버(파우치)의 찢김에 의한 충진된 전해액 누출을 근본적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.The present invention can accurately detect an internal temperature rise due to repetitive charging or discharging of a battery pack, thereby greatly increasing the reliability with respect to the temperature inside the cell, and more particularly, by tearing the expansion of a cell cover (pouch) It is possible to fundamentally block leakage of the filled electrolyte due to tearing of the cell cover (pouch).

또한, 본 발명은 배터리팩의 충진된 전해액 누출을 일으키는 온도상승을 미리 정확하게 검출함으로써 배터리팩의 폭발로 이어지는 내부 열 상승도 근본적으로 방지하여 안정성을 크게 강화할 수 있는 효과도 있다.In addition, the present invention can accurately detect the temperature rise that causes leakage of the electrolyte solution filled in the battery pack, thereby substantially preventing the internal heat rise leading to the explosion of the battery pack, thereby greatly enhancing the stability.

또한, 본 발명은 배터리팩의 셀커버(파우치)의 팽창상태를 찢김 전 미리 감지하여 교체여부를 결정함으로써 배터리모듈의 성능을 최적으로 구현할 수 있는 효과도 있다.
In addition, the present invention can optimize the performance of the battery module by determining whether the cell cover (pouch) of the battery pack is in an expanded state before tearing and determining whether to replace it.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스웰링 조기 감지를 가능케 하는 배터리팩 타입 배터리 모듈의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 스웰링 조기 감지를 가능케 하는 배터리팩 타입 배터리 모듈의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 스웰링 조기 감지를 가능케 하는 배터리팩 타입 배터리 모듈의 구성도이고, 도 4는 종래에 따른 배터리팩 타입 배터리모듈의 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a battery pack type battery module that enables early detection of swelling according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view illustrating a battery pack type battery module according to a second embodiment of the present invention, 3 is a configuration diagram of a battery pack type battery module capable of early detection of swelling according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view showing a configuration of a conventional battery pack type battery module .

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention. The present invention is not limited to these embodiments.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스웰링 조기 감지를 가능케 하는 배터리팩 타입 배터리 모듈의 구성을 나타낸다.1 is a block diagram of a battery pack type battery module according to a first embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 배터리모듈은 다수가 직렬로 연결되도록 적층된 셀(1a,...,1n)들로 배터리팩을 구성한 CMA(1,Cell Module Assembly)와, 상기 셀(1a,...,1n)의 사이로 위치되어 스웰링을 가져오는 온도상승을 검출하고 동시에 스웰링의 진행정도를 알려주는 셀감지기(10)와, 셀감지기(10)의 신호를 받도록 상기 CMA(1)와 전기적으로 연결된 BMS(2,Battery Management System)와, 상기 BMS(2)에 전기적으로 연결된 HCU(3,Hybrid Control Unit)와, 상기 HCU(3)에 전기적으로 연결된 MCU(4,Motor Control Unit)로 구성된다.As shown in the figure, the battery module includes a cell module assembly (CMA) 1, in which a battery pack is constituted by stacked cells 1a, ..., 1n so that a plurality of battery modules are connected in series. A cell sensor 10 positioned between the CMA 1 and 1n to detect the temperature rise leading to swelling and at the same time to indicate the progress of swelling; A Hybrid Control Unit (HCU) 3 electrically connected to the BMS 2, and a MCU 4 (Motor Control Unit) electrically connected to the HCU 3 .

여기서, 상기 CMA(1)는 셀 모듈 어셈블리로서 충전 또는 방전을 통해 필요한 전류를 입력받아 출력하고, 배터리팩은 전극에 이어진 배선 라인으로 외부 모듈과 전기적으로 연결되며, 특히 셀감지기(10)는 BMS(2)와 전기적으로 연결된다.The CMA 1 is a cell module assembly for receiving and outputting a current required for charging or discharging, and the battery pack is electrically connected to an external module through a wiring line connected to the electrode. Particularly, the cell sensor 10 includes a BMS (Not shown).

그리고, 상기 BMS(2)는 배터리 제어기로서 배터리 상태를 감시하고 관리하며, 특히 셀감지기(10)에서 전송되는 CMA(1)의 배터리팩의 온도와 더불어 배터리팩 내부의 스웰링 상태를 운전자가 인식할 수 있도록 청각이나 시각적으로 표시하기 위한 신호를 발생하여 준다.The BMS 2 monitors and manages the state of the battery as a battery controller. In particular, the BMS 2 senses the temperature of the battery pack of the CMA 1 transmitted from the cell sensor 10, And generates a signal for audible or visual display so that the user can visually recognize the user.

이를 위해, 본 실시예에선 경고음을 위한 부저나 육안식별을 위한 점멸기등이 더 부가되며, 이는 통상적인 구성에 따른다.To this end, in the present embodiment, a buzzer for warning sound or a flasher for visual recognition is further added, which is in accordance with a conventional configuration.

또한, 상기 HCU(3)는 차량 제어기로서 차량의 전반적인 구동을 제어하며, 특히 BMS(2)에서 부하제어를 위해 충방전 전류를 끊어주기 위한 신호를 중계하여 준다.In addition, the HCU 3 controls the overall drive of the vehicle as a vehicle controller, and particularly relays a signal for disconnecting the charging / discharging current for controlling the load in the BMS 2.

상기 MCU(4)는 모터 제어기로서 구동모터의 작동 전반을 제어하고 HCU(3)에 연계되어 회생제동을 중지시키며, 특히 HCU(3)에서 전송된 충방전 전류를 끊어주기 위한 신호를 입력받아 CMA(1)와 연결을 차단함으로써 더 이상 배터리 방전을 방지하여 준다.The MCU 4 is a motor controller that controls the overall operation of the drive motor and stops the regenerative braking in connection with the HCU 3. More specifically, the MCU 4 receives a signal for cutting off the charge / discharge current transmitted from the HCU 3, (1), thereby preventing battery discharge.

한편, 상기 셀감지기(10)는 셀(1a)과 인접된 다른 셀(1b)사이로 위치되어 조립응력을 형성해주는 셀커버(11)와, 스웰링에 의한 상기 셀커버(11)의 팽창시 접촉신호를 발생하도록 셀(1a)과 인접된 다른 셀(1b)사이로 위치된 한쌍의 제1ㅇ2센싱단자(12,13)와, 상기 셀(1a,...,1n)의 사이로 위치되어 상승된 내부의 온도를 검출해 BMS(2)로 전송하는 서모커플(15)로 구성된다.The cell sensor 10 includes a cell cover 11 positioned between the cell 1a and another adjacent cell 1b to form an assembly stress, A pair of first sensing terminals 12 and 13 positioned between the cells 1a and 1b adjacent to each other to generate a signal and a pair of first sensing terminals 12 and 13 positioned between the cells 1a, And a thermocouple 15 for detecting the temperature inside the BMS 2 and transmitting it to the BMS 2.

상기 셀커버(11)는 셀(1a,...,1n)에 충진된 전해액을 담아 외부로 누출되는 현상을 방지하는 파우치를 의미하며, 본 실시예에서는 좌우양쪽으로 부풀려져 팽창되도록 서로 포개진 한쌍의 제1ㅇ2셀커버(11a,11b)로 구성된다.The cell cover 11 refers to a pouch for preventing leakage of the electrolyte solution filled in the cells 1a to 1n to the outside. In the present embodiment, Cell cover 11a, 11b of the first cell cover 11a.

상기 셀커버(11)는 파우치를 의미하며, 셀(1a,...,1n)에 충진된 전해액을 담아 외부로 누출되는 현상을 방지하게 된다.The cell cover 11 refers to a pouch, and prevents leakage of the electrolytic solution filled in the cells 1a, ..., 1n to the outside.

또한, 상기 한쌍의 제1ㅇ2센싱단자(12,13)는 한쪽부위는 각각의 셀(1a,1b)에 부착되고 다른쪽 부위는 각각의 제1ㅇ2셀커버(11a,11b)에 부착되어진다.The pair of first sensing terminals 12 and 13 is attached to one of the cells 1a and 1b and the other is attached to each of the first two cell covers 11a and 11b .

이로써 스웰링의 진행으로 제1ㅇ2셀커버(11a,11b)가 부풀려져 팽창되는 경우, 셀(1b)에 부착된 제1센싱단자(12)의 한쪽부위가 제2셀커버(11b)에 부착된 다른쪽 부위에 접촉되어 전기신호를 발생해 BMS(2)로 송출하고, 또 다른 셀(1a)에 부착된 제2센싱단자(13)의 한쪽부위가 제1셀커버(11a)에 부착된 다른쪽 부위에 접촉되어 전기신호를 발생해 BMS(20로 송출하게 된다. When one of the first sensing terminals 12 attached to the cell 1b is attached to the second cell cover 11b in the case where the first o two cell covers 11a and 11b are inflated and expanded by the progress of the swelling, And one of the second sensing terminals 13 attached to another cell 1a is attached to the first cell cover 11a so as to be attached to the first cell cover 11a And the electric signal is generated and transmitted to the BMS 20.

상기 제1센싱단자(12)와 제2센싱단자(13)는 다양한 방식으로 전기신호를 발생할 수 있지만, 제1실시예에선 서로 접촉된 상태에서 가해지는 소정의 압력으로 전기신호를 발생시켜주는 압전효과소자가 적용된다.The first sensing terminal 12 and the second sensing terminal 13 may generate an electric signal in various manners. In the first embodiment, however, the piezoelectric sensing element 12 generates electric signals at a predetermined pressure, Effect device is applied.

상기 서모커플(15)은 셀(1a,...,1n)의 사이로 위치되되, 셀과 이에 인접된 다른 셀사이의 공간으로 위치되지 않고 한쪽 셀에 접촉되도록 부착된 상태로 설치되며, 셀(1a,...,1n)에 적어도 1개 이상으로 설치되어진다.The thermocouple 15 is positioned between the cells 1a, ..., 1n and is mounted so as to be in contact with one cell without being located in a space between the cells and other cells adjacent thereto, 1a, ..., 1n.

그러므로, 제1실시예에 따른 셀감지기(10)는 정확한 온도와 더불어 배터리팩내부의 스웰링진행에 맞는 조기 대응으로 CMA(1)의 안전성을 크게 강화할 수 있는데, 이는 셀커버(11)와 연계되어 작동되는 한쌍의 제1ㅇ2센싱단자(12,13)의 작용에 기인된다.Therefore, the cell sensor 10 according to the first embodiment can greatly enhance the safety of the CMA 1 with an accurate temperature and early correspondence with the progress of swelling in the battery pack, 2 sensing terminals 12, 13 that are operated by a pair of first sensing terminals 12, 13.

일례로 배터리팩내부에서 스웰링이 진행되면, 이에 대한 반응으로서 제일 먼저 셀커버(110)가 팽창됨으로써 셀커버(110)를 구성하는 한쌍의 제1ㅇ2셀커버(11a,11b)의 부풀림이 일어나게 된다.For example, when the swelling in the battery pack proceeds, the cell cover 110 is firstly inflated as a response to the swelling, so that the swelling of the pair of first two-cell covers 11a and 11b constituting the cell cover 110 It happens.

이에 따라 팽창의 균일화를 가정할 때, 상기 제1ㅇ2셀커버(11a,11b)중 제1셀커버(11a)는 인접된 셀(1b)쪽으로 다가가고 제2셀커버(11b)는 인접된 다른 셀(1a)쪽으로 다가가는 움직임을 형성하게 된다.The first cell cover 11a of the first two-cell covers 11a and 11b approaches the adjacent cell 1b and the second cell cover 11b is adjacent to the adjacent cell 1b, So that a movement toward the other cell 1a is formed.

상기와 같은 제1ㅇ2셀커버(11a,11b)의 팽창움직임은 셀(1a,1b)에 접촉된 후에도 계속 진행되어 최종적으로 셀커버(11)의 강한 조립응력을 초과함으로써, 결국 스웰링의 진행이 셀커버(11)의 찢김으로 발전될 수밖에 없게 된다.The expansion movement of the first o two cell cover 11a and 11b continues even after the contact with the cells 1a and 1b and finally exceeds the strong assembly stress of the cell cover 11, So that the progression is forced to be generated by the tearing of the cell cover 11.

하지만, 제1실시예에 따른 셀감지기(10)는 제1ㅇ2셀커버(11a,11b)와 셀(1a,1b)사이에 접촉이 발생되기 전 한쌍의 센싱단자(12,13)와 먼저 접촉(A)될 수밖에 없고, 이는 한쌍의 센싱단자(12,13)의 작동이 일어남을 의미한다.However, the cell sensor 10 according to the first embodiment has a pair of sensing terminals 12 and 13 before being contacted with the first and second cell covers 11a and 11b and the cells 1a and 1b, (A), which means that the operation of the pair of sensing terminals 12, 13 occurs.

즉, 상기 한쌍의 센싱단자(12,13)중 제1셀커버(11a)와 이에 인접한 셀(1b)사이로 위치된 제1센싱단자(12)는 제1셀커버(11a)에 부착된 부위와 셀(1b)에 부착된 부위를 통해 제1셀커버(11a)와 셀(1b)의 접촉 전 먼저 접촉(A)되고, 이러한 접촉(A)상태에서 상기 제1센싱단자(12)는 지속적으로 부풀려지는 제1셀커버(11a)가 가하는 압력을 받게됨으로써 압전효과로 인한 전기신호를 BSM(2)으로 송출하여 준다.That is, the first sensing terminal 12 positioned between the first cell cover 11a and the neighboring cell 1b of the pair of sensing terminals 12 and 13 has a portion attached to the first cell cover 11a, The first cell cover 11a is first brought into contact with the cell 1b through contact with the cell 1b before the cell 1b contacts the cell 1b and the first sensing terminal 12 is continuously The first cell cover 11a is inflated to receive the pressure applied by the first cell cover 11a, thereby transmitting an electric signal due to the piezoelectric effect to the BSM 2. [

이때, 상기 제1센싱단자(12)에서 발생되는 전기신호크기는 제1셀커버(11a)가 가하는 압력크기에 따라 변화되고, 이러한 특성은 셀커버(11)의 팽창정도에 대한 척도로 작용하므로 결국 배터리팩 내부의 스웰링상태에 대한 위험정도를 판단하는 인자(Factor)로 작용할 수 있게 된다.At this time, the magnitude of the electric signal generated at the first sensing terminal 12 changes according to the pressure magnitude applied by the first cell cover 11a, and this characteristic acts as a measure for the degree of expansion of the cell cover 11 It can act as a factor for determining the degree of risk of the swelling state inside the battery pack.

상기와 같이 제1센싱단자(12)로부터 송출된 전기신호를 받은 BSM(2)은 전기신호크기로 배터리팩 내부의 스웰링정도를 파악하고, 이를 운전자에게 시각이나 청각으로 알려줌으로써 운전자는 CMA(1)의 현재 상태를 정확히 파악할 수 있게 된다. As described above, the BSM 2 receiving the electric signal transmitted from the first sensing terminal 12 grasps the degree of swelling inside the battery pack with the electric signal size and notifies the driver thereof by visual or auditory sense, 1) can be accurately grasped.

이때, BSM(2)은 전기신호크기에 따라 경고와 위험 및 중단과 같은 등급으로 분류하여 배터리팩 내부의 스웰링정도를 알려줄 수 있고, 이를 표시하거나 알려주기 위한 통상적인 전기회로를 더 구성할 수 있다.At this time, the BSM 2 can classify the battery pack into classes such as warning, danger, and interruption depending on the size of the electric signal, and can inform the degree of swelling inside the battery pack. Further, a conventional electric circuit have.

한편, 상기와 같은 기능은 상기 한쌍의 센싱단자(12,13)중 제2셀커버(11b)와 이에 인접한 셀(1a)사이로 위치된 제2센싱단자(13)를 통해서도 동일하게 구현될 수 있는데, 이는 전술된 제1센싱단자(12)의 경우와 동일하므로 상세설명은 생략한다.The same function can be realized through the second sensing terminal 13 located between the second cell cover 11b and the adjacent cell 1a among the pair of sensing terminals 12 and 13 , Which are the same as those of the above-described first sensing terminal 12, and thus the detailed description thereof will be omitted.

상기와 같이 제1실시예에 따른 셀감지기(10)는 한쌍의 제1ㅇ2센싱단자(12,13)를 이용해 스웰링으로 부풀려지는 셀커버(11)의 과도한 팽창을 조기에 감지함으로써 셀커버(11)의 찢김을 예방하고, 또한 셀(1a,...,1n)사이에 적어도 1개 이상으로 설치된 서모커플(15)을 이용해 셀에 직접 접촉된 상태로 온도가 측정됨으로써 셀(1a,...,1n)의 내부온도가 실제적인 온도에 일치되는 온도값을 얻을 수 있게 된다.As described above, the cell sensor 10 according to the first embodiment detects the excessive expansion of the cell cover 11 inflated by the swelling by using a pair of the first o two sensing terminals 12 and 13, The temperature is measured in a state of being in direct contact with the cell by using the thermocouple 15 provided at least one between the cells 1a, ..., 1n to prevent tearing of the cell 11, ..., 1n can be obtained at a temperature that matches the actual temperature.

이에 따라, 제1실시예에 따른 셀감지기(10)를 적용한 CMA(1)에서는 스웰링으로 인한 배터리팩의 폭발과 같은 위험상황을 전혀 발생하지 않음으로써, CMA(1)는 물론 이를 적용한 배터리모듈에 대한 안정성과 신뢰성을 크게 강화시킬 수 있게 된다.Accordingly, in the CMA 1 to which the cell sensor 10 according to the first embodiment is applied, no dangerous situation such as explosion of the battery pack due to swelling is generated at all, so that not only the CMA 1 but also the battery module It is possible to greatly enhance the stability and reliability of the apparatus.

한편, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 스웰링 조기 감지를 가능케 하는 배터리팩 타입 배터리 모듈의 구성을 나타낸다.2 is a block diagram of a battery pack type battery module according to a second embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 배터리모듈은 제1실시예와 동일한 구성요소로 이루어지지만, CMA(1)의 배터리팩에 대한 스웰링을 가져오는 온도상승을 검출하고 동시에 스웰링의 진행정도를 알려주는 셀감지기(20)의 구성에서 다소 차이가 있음을 알 수 있다.As shown in the figure, the battery module is composed of the same components as the first embodiment, but includes a cell detector (not shown) for detecting the temperature rise that causes swelling of the battery pack of the CMA 1 and at the same time, It can be seen that there is a slight difference in the configuration of the second embodiment.

이는, 제2실시예에 따른 셀감지기(20)에서는 셀(1a,...,1n)의 내부온도의 정확성에 비해 스웰링에 의한 셀커버(21)의 손상차단을 위해 셀커버(21)에 더 중점을 둠을 의미한다.This is because in the cell sensor 20 according to the second embodiment of the present invention, the cell cover 21 is provided for preventing damage to the cell cover 21 by swelling compared to the accuracy of the internal temperatures of the cells 1a, Which means that more emphasis is placed on.

구체적으로, 제2실시예에 따른 셀감지기(20)도 제1실시예에 따른 셀감지기(10)와 동일하게 좌우양쪽으로 부풀려져 팽창되도록 서로 포개진 한쌍의 제1ㅇ2셀커버(21a,21b)로 이루어진 셀커버(21)와 함께 셀커버(21)의 팽창에 따른 전기신호를 발생하는 한쌍의 센싱단자(22,23)를 갖추고, 또한 셀(1a,...,1n)의 사이로 위치되어 상승된 내부의 온도를 검출해 BMS(2)로 전송하는 서모커플(25)도 함께 갖춘다.In detail, the cell sensor 20 according to the second embodiment also includes a pair of first two-cell covers 21a and 21b (not shown) A pair of sensing terminals 22 and 23 for generating an electric signal in accordance with the expansion of the cell cover 21 and a pair of sensing terminals 22 and 23 disposed between the cells 1a to 1n, And a thermocouple 25 for detecting the temperature of the inside of the engine and transmitting the detected temperature to the BMS 2.

상기 셀커버(21)는 파우치를 의미하며, 셀(1a,...,1n)에 충진된 전해액을 담아 외부로 누출되는 현상을 방지하게 된다.The cell cover 21 means a pouch, and prevents leakage of the electrolyte solution filled in the cells 1a, ..., 1n to the outside.

다만, 상기 서모커플(25)의 경우 제1실시예에선 셀(1a,...,1n)중 위치된 셀에 접촉되도록 부착된 상태였던 것과 달리, 셀과 이에 인접된 다른 셀사이의 공간으로 위치되도록 설치된 점에서 만 차이가 있게 된다.However, in the case of the thermocouple 25, in the first embodiment, unlike in the state where the thermocouple 25 is attached to be in contact with a cell located in one of the cells 1a to 1n, There is a difference only in the point where it is located.

이로 인해, 제2실시예에 따른 서모커플(25)에서 측정되는 셀(1a,...,1n)의 내부온도가 제1실시예에 따른 서모커플(15)의 정확성에 비해 다소 떨어지게 된다.Therefore, the internal temperatures of the cells 1a, ..., 1n measured by the thermocouple 25 according to the second embodiment are somewhat inferior to those of the thermocouple 15 according to the first embodiment.

하지만, 제1실시예와 제2실시예를 통해 구현되는 CMA(1)의 강화된 안정성에는 서모커플로 인한 측정온도차가 거의 영향을 끼치지 못하게 된다.However, the enhanced stability of the CMA 1 implemented through the first and second embodiments has little effect on the measured temperature difference due to the thermocouple.

이는, 제2실시예에 따른 셀감지기(20)도 제1실시예에 따른 셀감지기(10)와 마찬가지로 한쌍의 센싱단자(22,23)를 통하여 셀커버(21)의 팽창에 따른 위험이 조기에 감지함으로써 CMA(1)의 안정성을 강화할 수 있음에 기인되어진다.This is because the cell sensor 20 according to the second embodiment has a risk that the cell cover 21 expands through the pair of sensing terminals 22 and 23 as early as the cell sensor 10 according to the first embodiment, The stability of the CMA 1 can be enhanced.

그러므로, 제1실시예에 따른 셀감지기(10)를 적용한 CMA(1)와 마찬가지로 제2실시예에 따른 셀감지기(20)를 적용한 CMA(1)에서도 스웰링으로 인한 배터리팩의 폭발과 같은 위험상황을 전혀 발생하지 않음으로써, CMA(1)는 물론 이를 적용한 배터리모듈에 대한 안정성과 신뢰성을 크게 강화시킬 수 있게 된다.Therefore, in the CMA 1 to which the cell sensor 20 according to the second embodiment is applied, as in the case of the CMA 1 to which the cell sensor 10 according to the first embodiment is applied, the danger such as explosion of the battery pack due to swelling It is possible to greatly enhance the stability and reliability of the CMA 1 as well as the battery module to which the CMA 1 is applied.

한편, 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 스웰링 조기 감지를 가능케 하는 배터리팩 타입 배터리 모듈의 구성을 나타낸다.3 is a block diagram of a battery pack type battery module according to a third embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 배터리모듈은 제1실시예 및 제2실시예와 동일한 구성요소로 이루어지지만, CMA(1)의 배터리팩에 대한 스웰링을 가져오는 온도상승을 검출하고 동시에 스웰링의 진행정도를 알려주는 셀감지기(30)의 구성에서 다소 차이가 있음을 알 수 있다.As shown, the battery module is composed of the same components as those of the first and second embodiments, but detects the temperature rise that causes swelling of the battery pack of the CMA 1 and at the same time detects the progress of the swelling It can be seen that there is some difference in the configuration of the cell detector 30 that informs the user.

이는, 제3실시예에 따른 셀감지기(30)에서는 셀커버(31)의 손상차단을 위해 셀커버(31)에 더 중점을 두기 보단 셀(1a,...,1n)의 내부온도를 실제온도에 맞는 정확성을 이용함으로써 스웰링현상을 조기에 예방하는데 더 중점을 둠을 의미한다.This is because in the cell sensor 30 according to the third embodiment, the internal temperature of the cells 1a, ..., 1n is set to be lower than the center of the cell cover 31, By using the temperature-specific accuracy, it means to focus on early prevention of the swelling phenomenon.

구체적으로, 제3실시예에 따른 셀감지기(30)는 제1실시예 및 제2실시예에 따른 셀감지기(10,20)와 달리 셀(1a)과 이에 인접된 다른 셀(1b)사이로 위치되어 조립응력을 형성해주는 셀커버(31)를 갖추고, 하나의 셀과 이에 인접된 다른 셀사이의 공간으로 위치되지 않고 한쪽 셀에 접촉되도록 부착된 상태로 설치되어진 적어도 1개 이상의 서모커플(35)로 구성된다.Specifically, the cell detector 30 according to the third embodiment differs from the cell detectors 10 and 20 according to the first and second embodiments in that it is located between the cell 1a and another cell 1b adjacent thereto, At least one thermocouple 35 installed in a state of being attached to one cell so as not to be located in a space between one cell and another cell adjacent thereto, .

상기 셀커버(31)는 파우치를 의미하며, 셀(1a,...,1n)에 충진된 전해액을 담아 외부로 누출되는 현상을 방지하게 된다.The cell cover 31 refers to a pouch, and prevents leakage of the electrolytic solution filled in the cells 1a, ..., 1n to the outside.

상기와 같이 제3실시예에 따른 셀감지기(30)에서는 셀(1a,...,1n)의 내부온도상승에 따른 스웰링으로 셀커버(31)가 인접된 셀(1b)부위로 접촉(W)될 정도로 팽창됨에도 이를 전혀 감지할 수 없고, 이로 인해 셀커버(31)의 팽창력이 더욱 증대하더라도 셀커버(31)의 강한 조립응력이 이를 견디게 함으로써 결국 셀커버(31)의 찢김을 가져올 수 있는 위험성이 있을 수밖에 없다.As described above, in the cell sensor 30 according to the third embodiment, the cell cover 31 contacts the adjacent cell 1b by swelling due to an increase in the internal temperature of the cells 1a, ..., W of the cell cover 31 can not be detected at all, and even if the expansion force of the cell cover 31 is further increased, the strong assembly stress of the cell cover 31 can withstand it, resulting in tearing of the cell cover 31 There is a danger that there is.

하지만, 제3실시예에 따른 셀감지기(30)는 서모커플(35)을 통해 실제적인 셀(1a,...,1n)의 내부온도를 거의 정확하게 검출하고, 검출된 온도의 정확성을 이용해 배터리팩의 내부에서 발생된 스웰링의 진행상태를 정확히 예측 및 판단함으로써 셀커버(31)의 찢김을 가져오는 위험상황이 방지될 수 있게 된다.However, the cell sensor 30 according to the third embodiment almost accurately detects the internal temperatures of the actual cells 1a, ..., 1n via the thermocouple 35, It is possible to prevent the risk of bringing the cell cover 31 into tear by accurately estimating and judging the progress of the swelling generated inside the pack.

그러므로, 제1실시예와 제2실시예에 따른 셀감지기(10,20)를 적용한 CMA(1)와 마찬가지로 제3실시예에 따른 셀감지기(30)를 적용한 CMA(1)에서도 스웰링으로 인한 배터리팩의 폭발과 같은 위험상황을 전혀 발생하지 않음으로써, CMA(1)는 물론 이를 적용한 배터리모듈에 대한 안정성과 신뢰성을 크게 강화시킬 수 있게 된다.
Therefore, in the CMA 1 to which the cell sensor 30 according to the third embodiment is applied as well as the CMA 1 to which the cell detectors 10 and 20 according to the first and second embodiments are applied, It is possible to greatly enhance the stability and reliability of the CMA 1 as well as the battery module to which the CMA 1 is applied.

1 : CMA(Cell Module Assembly) 1a,...,1n : 셀
2 : BMS(Battery Management System))
3 : HCU(Hybrid Control Unit) 4 : MCU(Motor Control Unit)
10,20,30 : 셀감지기 11,21,31 : 셀커버
11a,11b,21a,21b,31a,31b : 제1ㅇ2셀커버
12,13,22,23,32,33 : 제1ㅇ2센싱단자
15,25,35 : 서모커플
A,B : 접촉신호 W : 접촉1: CMA (Cell Module Assembly) 1a, ..., 1n: cell
2: Battery Management System (BMS)
3: HCU (Hybrid Control Unit) 4: MCU (Motor Control Unit)
10, 20, 30: cell detectors 11, 21, 31: cell cover
11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b:
12, 13, 22, 23, 32, 33: 1st o 2 sensing terminal
15, 25, 35: thermocouple
A, B: Contact signal W: Contact

Claims (11)

서로 이격되어 직렬로 적층된 다수의 셀들을 전해액과 함께 감싸고, 상기 셀의 반복적인 충전과 방전에 따른 열로 인한 스웰링(Swelling)으로 팽창되는 셀커버와;
팽창되는 상기 셀커버가 상기 셀들중 하나의 셀에 접촉되기전 먼저 접촉되고, 접촉상태에서 상기 셀커버에 의해 가해지는 압력으로 BSM(Battery Management System)으로 전송되는 전기신호가 발생되는 센싱단자와;
상기 셀들사이로 위치되어 상기 BSM으로 상기 셀들 내부의 온도를 검출해 전송하는 적어도 1개 이상의 서모커플;
을 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
A cell cover which surrounds a plurality of cells stacked in series and which are stacked in series together with an electrolytic solution and expanded by swelling due to heat due to repetitive charging and discharging of the cell;
A sensing terminal to which the cell cover to be inflated comes into contact first before being contacted with one of the cells and to generate an electric signal transmitted to a battery management system (BSM) at a pressure applied by the cell cover in a contact state;
At least one thermocouple positioned between the cells to detect and transmit the temperature inside the cells to the BSM;
And the battery pack (10).
청구항 1에 있어서, 상기 셀커버는 상기 셀들중 1개의 셀과 이에 인접된 다른 셀사이로 위치되어 스웰링으로 벌어지면서 팽창되는 한쌍의 제1ㅇ2셀커버로 구성되고;
상기 센싱단자는 상기 제1셀커버와 이에 인접된 셀사이로 위치된 제1센상단자와, 상기 제2셀커버와 이에 인접된 다른 셀사이로 위치된 제2센상단자로 구성되며;
상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀에 밀착되도록 부착된; 것을 특징으로 하는 배터리팩.
2. The battery pack of claim 1, wherein the cell cover comprises a pair of first two-cell covers positioned between one of the cells and another adjacent cell and expanding by swelling;
Wherein the sensing terminal comprises a first sen top positioned between the first cell cover and a cell adjacent thereto, and a second sen upper positioned between the second cell cover and another cell adjacent thereto;
Wherein the thermocouple is attached to one of the cells in close contact with a cell in which the cell cover is not located; And a battery pack.
청구항 2에 있어서, 상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀과 이에 인접된 다른 셀사이의 공간으로 위치된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
The battery pack according to claim 2, wherein the thermocouple is located in a space between a cell in which the cell cover is not located and another cell adjacent thereto.
청구항 2에 있어서, 상기 제1센싱단자는 한쪽부위를 상기 제1셀커버에 부착하고 다른쪽 부위를 팽창시 상기 제1셀커버가 접촉되는 셀에 부착하여 구성되고,
상기 제2센싱단자는 한쪽부위를 상기 제2셀커버에 부착하고 다른쪽 부위를 팽창시 상기 제2셀커버가 접촉되는 셀에 부착하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
[3] The apparatus according to claim 2, wherein the first sensing terminal is configured by attaching one side to the first cell cover and attaching the other side to a cell to which the first cell cover contacts when inflated,
Wherein the second sensing terminal is formed by attaching one side portion to the second cell cover and attaching the other side portion to a cell in contact with the second cell cover when inflated.
청구항 4에 있어서, 상기 제1센싱단자와 상기 제2센싱단자는 압전소자인 것을 특징으로 하는 배터리팩.
The battery pack according to claim 4, wherein the first sensing terminal and the second sensing terminal are piezoelectric elements.
청구항 1에 있어서, 상기 셀커버는 상기 셀들중 1개의 셀과 이에 인접된 다른 셀사이로 위치되어 스웰링에 의한 팽창시 한쪽 셀부위로 만 접촉되도록 구성되며;
상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀에 밀착되도록 부착된; 것을 특징으로 하는 배터리팩.
[3] The apparatus of claim 1, wherein the cell cover is positioned between one of the cells and another adjacent cell, and is configured to contact only one cell portion when inflated by swelling;
Wherein the thermocouple is attached to one of the cells in close contact with a cell in which the cell cover is not located; And a battery pack.
서로 이격되어 직렬로 적층된 다수의 셀들을 전해액과 함께 감싸 상기 셀에서 발생된 열에 의한 스웰링(Swelling)으로 팽창되는 제1커버와 제2커버로 이루어진 셀커버와, 팽창되는 상기 제1커버와 제2커버가 각각에 인접된 셀에 접촉되기전 먼저 접촉되어 압력을 받음으로써 전기신호가 발생되는 제1센싱단자와 제2센싱단자로 이루어진 센싱단자와, 상기 셀들사이로 위치되어 그 내부의 온도를 검출하는 적어도 1개 이상의 서모커플로 이루어진 배터리팩이 다수로 구비된 CMA(Cell Module Assembly)와;
상기 센싱단자와 상기 서모커플의 신호를 입력받아 시각이나 청각으로 상기 배터리팩의 스웰링 상태를 알려주도록 상기 CMA에 전기적으로 연결된 BMS(Battery Management System)와;
차량의 전반적인 구동을 제어하며, 상기 BMS에서 부하제어를 위해 충방전 전류를 끊어주기 위한 신호를 중계하도록 전기적으로 연결된 HCU(Hybrid Control Unit)와;
구동모터의 작동 전반을 제어하고, 전기적으로 연결된 상기 HCU에서 전송된 충방전 전류를 끊어주기 위한 신호를 입력받아 상기 CMA와 연결을 차단하는 MCU(Motor Control Unit);
를 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
A cell cover including a first cover and a second cover which are swelled by heat generated in the cell by surrounding a plurality of cells stacked in series and stacked together with an electrolyte solution; A sensing terminal formed of a first sensing terminal and a second sensing terminal for generating an electric signal by being contacted and pressurized before the second cover is contacted with each adjacent cell, A CMA (Cell Module Assembly) having a plurality of battery packs each comprising at least one or more thermocouples for detecting the thermocouples;
A BMS (Battery Management System) electrically connected to the CMA to inform the sensing terminal and the thermocouple signal of the swelling state of the battery pack by visual or audible input;
An HCU (Hybrid Control Unit) electrically connected to control the overall driving of the vehicle and to relay a signal for breaking charge / discharge current for controlling the load in the BMS;
An MCU (Motor Control Unit) for controlling the overall operation of the driving motor and receiving a signal for disconnecting the charging / discharging current transmitted from the HCU electrically connected and disconnecting the CMA from the CMA;
The battery module comprising:
청구항 7에 있어서, 상기 제1센싱단자와 상기 제2센싱단자는 상기 제1커버와 상기 제2커버로부터 가해지는 압력으로 전기신호를 발생하는 압전소자이고,
상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀에 밀착되도록 부착된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
[7] The apparatus of claim 7, wherein the first sensing terminal and the second sensing terminal are piezoelectric elements that generate an electrical signal at a pressure applied from the first cover and the second cover,
Wherein the thermocouple is attached so that the thermocouple is in close contact with a cell in which the cell cover is not disposed.
청구항 8에 있어서, 상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀과 이에 인접된 다른 셀사이의 공간으로 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
The battery module of claim 8, wherein the thermocouple is located in a space between a cell in which the cell cover is not located and another cell adjacent thereto.
서로 이격되어 직렬로 적층된 다수의 셀들을 전해액과 함께 감싸 상기 셀에서 발생된 열에 의한 스웰링(Swelling)으로 팽창되어져 인접된 셀부위로 만 접촉되는 셀커버와, 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀에 밀착되도록 부착되어 그 내부의 온도를 검출하는 적어도 1개 이상의 서모커플로 이루어진 배터리팩이 다수로 구비된 CMA(Cell Module Assembly)와;
상기 센싱단자와 상기 서모커플의 신호를 입력받아 시각이나 청각으로 상기 배터리팩의 스웰링 상태를 알려주도록 상기 CMA에 전기적으로 연결된 BMS(Battery Management System)와;
차량의 전반적인 구동을 제어하며, 상기 BMS에서 부하제어를 위해 충방전 전류를 끊어주기 위한 신호를 중계하도록 전기적으로 연결된 HCU(Hybrid Control Unit)와;
구동모터의 작동 전반을 제어하고, 전기적으로 연결된 상기 HCU에서 전송된 충방전 전류를 끊어주기 위한 신호를 입력받아 상기 CMA와 연결을 차단하는 MCU(Motor Control Unit);
를 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
A cell cover which is surrounded by a plurality of cells stacked in series and which is surrounded by the electrolytic solution and expanded by swelling caused by heat generated in the cell, A CMA (Cell Module Assembly) having a plurality of battery packs including at least one or more thermocouples attached to the cells that are not in contact with each other and detect the temperature inside the CMA;
A BMS (Battery Management System) electrically connected to the CMA to inform the sensing terminal and the thermocouple signal of the swelling state of the battery pack by visual or audible input;
An HCU (Hybrid Control Unit) electrically connected to control the overall driving of the vehicle and to relay a signal for breaking charge / discharge current for controlling the load in the BMS;
An MCU (Motor Control Unit) for controlling the overall operation of the driving motor and receiving a signal for disconnecting the charging / discharging current transmitted from the HCU electrically connected and disconnecting the CMA from the CMA;
The battery module comprising:
청구항 10에 있어서, 상기 서모커플은 상기 셀들중 상기 셀커버가 위치되지 않은 셀에 밀착되도록 부착된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
11. The battery module of claim 10, wherein the thermocouple is attached to the cells of the cells so that the cell covers are not in contact with the cells.
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