KR20240027401A - Lithium-ion battery pack for AGV - Google Patents

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조정현
김용학
서석훈
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에스지솔루션(주)
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Abstract

본 발명은 배터리 관리 시스템(BMS)의 고장 시에 부가적으로 부하 진단이 가능한AGV용 리튬이온 배터리 팩에 관한 것이다.
배터리 모듈, 셀 전압 측정부, 셀 밸런싱부, 배터리 모듈 온도 측정부, 및 BMS부를 포함하는 BMS; 배터리 모듈 전류 측정부; 배터리 모듈의 충전 또는 방전 전압 감지부; 충전 또는 방전되는 전류를 통제하는 전류 통제부를 포함한다. BMS부는 각 측정부의 측정값에 따라 과충전 또는 과방전 판단, 과전류 판단, 과열 판단을 수행하고 전류 통제부가 충방전 전류를 차단하도록 제어한다.
그리고 BMS부로부터 데이터 전송 신호가 없으면 BMS 고장으로 인식한 후, 전류 측정부와 전압 감지부의 측정값을 수신하여 과전류 판단, 과충전 또는 과방전 판단을 수행하고, 전류 통제부의 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 의하면, BMS의 고장 시에 제어부를 통해 배터리 모듈을 관리할 수 있어 배터리의 손상을 이중 예방할 수 있다.
The present invention relates to a lithium-ion battery pack for AGV that is capable of additional load diagnosis in the event of a battery management system (BMS) failure.
BMS including a battery module, a cell voltage measurement unit, a cell balancing unit, a battery module temperature measurement unit, and a BMS unit; Battery module current measuring unit; A charging or discharging voltage detection unit of the battery module; It includes a current control unit that controls the charging or discharging current. The BMS unit performs overcharge or overdischarge judgment, overcurrent judgment, and overheat judgment according to the measured values of each measurement unit, and controls the current control unit to block the charge/discharge current.
In addition, if there is no data transmission signal from the BMS unit, it is recognized as a BMS failure, and then it receives the measured values of the current measurement unit and the voltage detection unit to determine overcurrent, overcharge or overdischarge, and includes a control unit that controls the current control unit. do.
According to the present invention, when the BMS fails, the battery module can be managed through the control unit, thereby preventing damage to the battery.

Description

AGV용 리튬이온 배터리 팩{Lithium-ion battery pack for AGV}Lithium-ion battery pack for AGV}

본 발명은 AGV용 리튬이온 배터리 팩에 관한 것으로, 상세하게는 배터리 관리 시스템(BMS)의 고장 시에 부가적으로 부하 진단이 가능함과 더불어 배터리 홀더의 결합을 간편하게 개선한 배터리 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a lithium-ion battery pack for AGV, and more specifically, to a battery module that enables additional load diagnosis in the event of a battery management system (BMS) failure and improves the ease of coupling of the battery holder.

일반적으로 전기 에너지를 이용하는 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid electric Vehicle) 및 전기자동차(EV: Electric Vehicle)는 충방전이 가능한 다수의 이차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주 동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.In general, hybrid vehicles (HEV: Hybrid electric vehicle) and electric vehicles (EV: Electric vehicle) that use electrical energy use a battery composed of a number of rechargeable secondary cells in one pack as the main power source. Because it is used, it has the advantage of producing no exhaust gases and making very little noise.

이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 뿐만 아니라, 각 전지 셀을 센싱하는 셀 센싱 IC의 상태를 모니터링하여 해당 셀의 안정적인 컨트롤이 가능한 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)이 필수로 요구된다. In this way, in vehicles that use electrical energy, the performance of the battery directly affects the performance of the vehicle, so not only is the charging and discharging of each battery cell efficiently managed by measuring the voltage of each battery cell and the voltage and current of the entire battery. In addition, a battery management system (BMS) that monitors the status of the cell sensing IC that senses each battery cell and enables stable control of the cell is essential.

그런데 종래의 배터리 시스템은 배터리를 제어하는 BMS에 고장이 발생하면 고장의 인지 및 해결 시점까지 배터리의 관리가 불가능해진다. 따라서 BMS의 고장 시에는 배터리의 손상을 예방할 수 없는 문제점이 있으며, 이중 보호를 위해 BMS를 추가로 설치하는 방안은 회로의 연결이 복잡해져 오히려 오 작동을 일으킬 수 있으며 비용적인 측면에서도 비효율적이라 고려될 수 없었다. However, in the conventional battery system, if a failure occurs in the BMS that controls the battery, battery management becomes impossible until the failure is recognized and resolved. Therefore, there is a problem in that damage to the battery cannot be prevented in the event of a BMS failure, and installing additional BMS for double protection may cause malfunction due to complicated circuit connections and may be considered inefficient from a cost perspective. There wasn't.

그리고 배터리 모듈의 구조에 있어서는, 종래의 배터리 홀더는 사전에 설계한 배터리 모듈의 규격에 맞게 제작된 것을 사용하므로 배터리 모듈의 규격별로 홀더를 별도 제작하는 과정이 필요했으며, 이에 배터리 모듈의 규격을 자유롭게 변경하는 것에 어려움이 있었다. In terms of the structure of the battery module, the conventional battery holder uses one manufactured to meet the specifications of the pre-designed battery module, so a separate process of manufacturing a holder for each battery module standard was necessary, and thus the specifications of the battery module could be freely adjusted. There was difficulty in making changes.

또한, 복수의 셀을 전기적으로 연결하는 버스바(Bus bar)가 셀의 정렬 상태나 부피 변화 등에 의하여 단자와의 접촉 접점이 줄어들 수 있어 저항이 높아짐에 따라 에너지 손실이 발생하면서 충방전 효율이 저하되거나 오작동이 발생할 수 있는 문제점이 있었다. In addition, the bus bar that electrically connects multiple cells may have fewer contact points with the terminal due to changes in cell alignment or volume, resulting in increased resistance, resulting in energy loss, and lower charging and discharging efficiency. There was a problem that could cause malfunction or malfunction.

대한민국 등록특허공보 제10-2408066호(2022.06.08.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2408066 (2022.06.08.) 대한민국 등록특허공보 제10-1359710호(2014.01.29.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1359710 (2014.01.29.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, BMS의 고장 시에는 제어부를 통해 배터리 모듈을 관리할 수 있게 함으로써 배터리 모듈의 손상을 이중으로 예방할 수 있는 AGV용 리튬이온 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention aims to provide a lithium-ion battery pack for AGV that can double prevent damage to the battery module by allowing the battery module to be managed through a control unit in the event of a BMS failure. .

또한, 홀더의 형상 및 결합 구조의 개선을 통해 배터리 모듈의 조립 및 규격 변경이 간편한 AGV용 리튬이온 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the purpose is to provide a lithium-ion battery pack for AGV that is easy to assemble and change the specifications of the battery module by improving the shape and coupling structure of the holder.

또한, 버스바가 자체 탄성을 가지는 형상을 통해 셀 단자들과의 접촉력을 향상함으로써 충방전 효율을 극대화할 수 있는 AGV용 리튬이온 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the purpose is to provide a lithium-ion battery pack for AGV that can maximize charging and discharging efficiency by improving the contact force with cell terminals through the shape of the bus bar having its own elasticity.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 AGV용 리튬이온 배터리 팩은, 복수의 셀을 포함하는 배터리 모듈, 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하는 셀 전압 측정부, 상기 셀 전압 측정부의 측정값을 기반으로 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱부, 상기 배터리 모듈의 온도를 측정하는 온도 측정부, 및 BMS부를 포함하는 BMS; 상기 배터리 모듈의 전류를 측정하는 전류 측정부; 상기 배터리 모듈에 대해서 충전 또는 방전되는 입출력 전류를 통제하는 전류 통제부를 포함하며; 상기 BMS부는 상기 셀 전압 측정부의 측정값에 따라 과충전 또는 과방전 판단, 상기 전류 측정부의 측정값에 따라 과전류 판단, 상기 온도 측정부의 측정값에 따라 과열 판단을 수행하고, 상기 전류 통제부가 충전 또는 방전되는 입출력 전류를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다. A lithium-ion battery pack for AGV according to an embodiment of the present invention for achieving the above-described object includes a battery module including a plurality of cells, a cell voltage measurement unit that measures the voltage of each of the plurality of cells, and A BMS including a cell balancing unit that performs cell balancing based on the measured value of the cell voltage measuring unit, a temperature measuring unit that measures the temperature of the battery module, and a BMS unit; A current measuring unit that measures the current of the battery module; It includes a current control unit that controls input and output current to be charged or discharged for the battery module; The BMS unit determines overcharge or overdischarge according to the measured value of the cell voltage measurement unit, determines overcurrent according to the measured value of the current measuring unit, and determines overheating according to the measured value of the temperature measuring unit, and the current control unit performs charging or discharging. It is characterized by controlling to block the input/output current.

그리고 상기 BMS가 고장인 경우에 이를 인식하고, 배터리 모듈의 부하 관리를 수행하는 제어부; 및 상기 배터리 모듈에 대해서 충전 또는 방전되는 입출력 전압을 감지하는 전압 감지부를 더 포함하며; 상기 제어부는 상기 BMS부로부터 데이터 전송 신호가 없으면 상기 BMS가 고장난 것으로 인식한 후, 상기 전류 측정부의 측정값 및 상기 전압 감지부의 측정값을 수신하여 상기 전류 측정부의 측정값에 따라 과전류 판단, 상기 전압 감지부의 측정값에 따라 과충전 또는 과방전 판단을 수행하고, 상기 전류 통제부가 충전 또는 방전되는 입출력 전류를 차단하도록 직접 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다. And a control unit that recognizes when the BMS is malfunctioning and performs load management of the battery module; and a voltage detection unit that detects an input/output voltage being charged or discharged for the battery module; If there is no data transmission signal from the BMS unit, the control unit recognizes that the BMS is broken, receives the measured value of the current measuring unit and the measured value of the voltage sensing unit, determines overcurrent according to the measured value of the current measuring unit, and determines the voltage. Overcharge or overdischarge is determined according to the measurement value of the detection unit, and the current control unit directly controls the charging or discharging input/output current to block.

그리고 상기 배터리 모듈은 복수의 셀, 상기 복수의 셀을 일정 단위로 고정하는 홀더, 및 상기 복수의 셀들을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하며; 상기 홀더는, 셀의 일단이 수용되는 수용홀이 하나 이상 구비되는 복수의 블록, 상기 복수의 블록들을 일체로 연결하는 것으로, 제1 방향으로 서로 이웃한 블록들의 측에 일체로 이어서 형성되며 쉽게 절곡 및 절단 가능한 게이트, 및 상기 블록의 제2 방향에 있는 양 측면에 각각 형성되는 결합홈과 결합돌기를 포함하며 제2 방향으로 서로 이웃하는 일 측 블록의 상기 결합홈에 타 측 블록의 결합돌기가 끼워맞춤으로 결합하도록 구비되는 결합부재를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. And the battery module includes a plurality of cells, a holder that fixes the plurality of cells in a predetermined unit, and a bus bar that electrically connects the plurality of cells; The holder includes a plurality of blocks having one or more receiving holes in which one end of a cell is received, and the plurality of blocks are integrally connected. The holder is formed integrally with the sides of blocks adjacent to each other in a first direction and is easily bent. and a cutable gate, and a coupling groove and a coupling protrusion formed on both sides of the block in the second direction, wherein the coupling groove of one side of the block adjacent to each other in the second direction has a coupling protrusion of the other block. It is characterized by comprising a coupling member provided to be coupled by fitting.

또한, 상기 버스바는 2배수로 정렬되는 셀들의 단자 사이에 배치되되 상기 단자로부터 이격되는 버스몸체, 상기 버스몸체로부터 완만하게 절곡되는 이음단을 통해 연결되어 상기 버스몸체와 단차를 가지며 상기 단자에 접촉하는 셀접촉단, 상기 셀접촉단으로부터 C자형 또는 U자형으로 굽혀져 형성되며 곡률반지름이 상기 버스몸체와 셀접촉단의 단차보다 더 크게 형성되는 탄성편을 포함하며; 상기 셀접촉단 및 상기 탄성편은 상기 버스몸체에 2배수로 서로 대칭되게 구비됨을 특징으로 한다. In addition, the bus bar is disposed between terminals of cells arranged in multiples of 2, and is connected to a bus body spaced apart from the terminals and a joint that is gently bent from the bus body, has a step with the bus body, and is in contact with the terminal. a cell contact end, including an elastic piece that is bent from the cell contact end into a C-shape or U-shape and has a radius of curvature larger than the step between the bus body and the cell contact end; The cell contact end and the elastic piece are characterized in that they are provided symmetrically to each other in two multiples on the bus body.

이에 더해, 상기 제1 방향으로 연속된 상기 블록에는 상기 수용홀과 동일 방향으로 관통된 리벳홀 또는 상기 수용홀 보다 돌출되는 유격유지부재가 교차로 구비되며, 상기 버스몸체에는 상기 리벳홀에 대응되는 고정홀과 상기 유격유지부재에 대응되는 안착홀이 상기 버스몸체의 길이 방향을 따라 교차로 구비되고, 상기 버스바는 상기 안착홀을 통해 상기 블록의 리벳홀에 억지끼움되는 푸시리벳을 통해 상기 홀더에 고정됨을 특징으로 한다. In addition, the blocks continuous in the first direction are provided with rivet holes penetrating in the same direction as the receiving holes or clearance holding members protruding from the receiving holes at intersections, and the bus body is provided with fixings corresponding to the rivet holes. A hole and a seating hole corresponding to the clearance holding member are provided at intersections along the longitudinal direction of the bus body, and the bus bar is fixed to the holder through a push rivet that is press-fitted into a rivet hole of the block through the seating hole. It is characterized by .

본 발명의 AGV용 리튬이온 배터리 팩에 의하면, 배터리 모듈의 상태를 모니터링하고 관리하는 BMS의 고장 시에는 제어부가 이를 인지하고 배터리 모듈의 전류와 충전 및 방전시 입출력되는 전압을 모니터링하여 기본적인 부하 관리를 수행할 수 있다. According to the lithium-ion battery pack for AGV of the present invention, when the BMS that monitors and manages the status of the battery module fails, the control unit recognizes this and monitors the current of the battery module and the input and output voltage during charging and discharging to perform basic load management. It can be done.

따라서 BMS의 고장 시에도 배터리 모듈의 부하 관리에 공백 시간이 발생하지 않게되고, 배터리의 손실을 이중으로 예방하는 현저한 효과가 있다. Therefore, even in the event of a BMS failure, there is no blank time in the load management of the battery module, and there is a significant effect of doubly preventing battery loss.

그리고 배터리 모듈의 홀더는 다수의 블록이 게이트를 통해 일체화로 이루어지면서도, 상기 게이트를 쉽게 파단 시키거나 구부릴 수 있다. 이에 원하는 위치에서 게이트를 파단 시켜 홀더의 배열을 자유롭게 구성할 수 있다. And although the battery module holder is made up of multiple blocks integrated through a gate, the gate can be easily broken or bent. Accordingly, the arrangement of the holder can be freely configured by breaking the gate at the desired location.

따라서 복수로 일체화된 블록이 분리 및 조립이 간편한 동시에, 블록들이 서로 개별 분리된 것이 아니라서 홀더의 구조 형성작업 시 취급이 쉬워져 구조 변경이 매우 간편한 효과가 있다. 게다가 이웃한 블록 간의 결합이 끼움맞춤으로 이루어지므로 조립이 간편해 작업 시간을 단축할 수 있는 현저한 효과가 있다. Therefore, the multiple integrated blocks are easy to separate and assemble, and at the same time, since the blocks are not individually separated from each other, they are easy to handle when forming the structure of the holder, which makes it very easy to change the structure. In addition, since the connection between neighboring blocks is made by fitting, assembly is easy, which has the significant effect of reducing work time.

또한, 버스바는 셀의 단자와 접촉하는 셀접촉단이 버스몸체로부터 절곡된 형태로 이루어져 그 형상으로 자체 탄성을 가진다. 그리고 푸시리벳을 통해 가압력을 받으면서 홀더에 고정된다. In addition, the bus bar has its own elasticity as the cell contact end in contact with the cell terminal is bent from the bus body. It is then fixed to the holder while receiving pressure through a push rivet.

따라서 버스바의 셀접촉단이 셀의 단자에 견고하게 밀착됨에 따라 접촉 저항이 줄어들어 배터리의 충방전 효율을 최대로 발휘할 수 있는 현저한 효과가 있다. 게다가 푸시리벳의 끼움맞춤을 통해 버스바를 고정할 수 있어 배터리 모듈의 조립 작업이 더욱 간편해 진다. Therefore, as the cell contact end of the bus bar is firmly adhered to the cell terminal, the contact resistance is reduced, which has the remarkable effect of maximizing the charging and discharging efficiency of the battery. In addition, the bus bar can be fixed through the fit of push rivets, making battery module assembly simpler.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 AGV용 리튬이온 배터리 팩의 구성을 보여주는 블록도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예를 구성하는 배터리 모듈의 조립 구조를 보여주는 분해 사시도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예를 구성하는 홀더의 구성을 보여주는 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예를 구성하는 홀더의 조립 예를 보여주는 평면도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 구성하는 버스바의 구성을 보여주는 사시도
도 6은 도 5의 A-A 단면도
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 구성하는 버스바의 구성을 보여주는 사시도
도 8은 도 7의 B-B 단면도
도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 구성하는 버스바의 설치 구조를 보여주는 단면도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예를 구성하는 버스바의 구성을 보여주는 사시도
도 11은 도 10의 C-C 단면도
1 is a block diagram showing the configuration of a lithium-ion battery pack for AGV according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view showing the assembly structure of a battery module constituting a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view showing the configuration of a holder constituting a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 is a plan view showing an example of assembly of a holder constituting a preferred embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing the configuration of a bus bar constituting a preferred embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view taken along AA of Figure 5
Figure 7 is a perspective view showing the configuration of a bus bar constituting another embodiment of the present invention.
Figure 8 is a cross-sectional view taken along line BB of Figure 7
Figure 9 is a cross-sectional view showing the installation structure of a bus bar constituting another embodiment of the present invention.
Figure 10 is a perspective view showing the configuration of a bus bar constituting another embodiment of the present invention.
Figure 11 is a cross-sectional view CC of Figure 10

이하 본 발명에 의한 AGV용 리튬이온 배터리 팩의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of a lithium-ion battery pack for AGV according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 AGV용 리튬이온 배터리 팩의 구성을 보여주는 블록도이다.Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a lithium-ion battery pack for AGV according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 AGV용 리튬이온 배터리 팩은, 크게 배터리 모듈(10), BMS(20), 전류 측정부(30) 및 전류 통제부(40)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the lithium-ion battery pack for AGV of the present invention largely includes a battery module 10, a BMS 20, a current measurement unit 30, and a current control unit 40.

배터리 모듈(10)은 반복적으로 충전 및 방전할 수 있는 복수의 이차전지 셀(C, 도2 참고)을 포함하여 구성되는 것으로, 복수의 상기 셀(C)들이 일정한 배열을 이루어 결합된 구조를 가진다. The battery module 10 is composed of a plurality of secondary battery cells (C, see Figure 2) that can be repeatedly charged and discharged, and has a structure in which a plurality of the cells (C) are combined in a certain arrangement. .

BMS(20)는 배터리 모듈(10)의 작동 상태 및 작동 환경 관리를 위한 것으로, 셀 전압 측정부(21), 셀 밸런싱부(22), 온도 측정부(23) 및 BMS부(25)를 포함한다. The BMS 20 is for managing the operating status and operating environment of the battery module 10, and includes a cell voltage measurement unit 21, a cell balancing unit 22, a temperature measurement unit 23, and a BMS unit 25. do.

상기 셀 전압 측정부(21)는 상기 복수의 셀(C) 각각의 전압을 실시간으로 측정한다. The cell voltage measurement unit 21 measures the voltage of each of the plurality of cells C in real time.

그리고 상기 셀 밸런싱부(22)는 상기 셀 전압 측정부(21)의 측정값을 기반으로 셀 밸런싱을 수행한다. 셀 밸런싱(Cell Balancing)은 상기 각 셀(C)의 충전 속도를 맞추기 위한 것으로, 수동(Passive) 방식을 통해 상대적으로 과충전된 셀의 전류를 소모시킴으로써 각 셀들의 전압을 동일한 수준으로 유지시킬 수 있다. And the cell balancing unit 22 performs cell balancing based on the measured value of the cell voltage measuring unit 21. Cell Balancing is intended to match the charging speed of each cell (C), and can maintain the voltage of each cell at the same level by consuming the current of relatively overcharged cells through a passive method. .

본 발명에서는 수동(Passive) 방식을 일 실시 예로써 제시하였으나, 여기에 한정되는 것은 아니다. 즉, 능동(Active) 방식을 적용함으로써 각 셀의 충전 속도뿐만 아니라 방전 속도를 맞추기 위한 셀 밸런싱을 수행할 수도 있다. In the present invention, the passive method is presented as an example, but it is not limited thereto. In other words, by applying the active method, cell balancing can be performed to match not only the charging rate but also the discharging rate of each cell.

상기 온도 측정부(23)는 상기 배터리 모듈(10)의 온도를 실시간으로 측정한다. 여기서 상기 온도 측정부(23)는 상기 배터리 모듈(10)의 표면, 즉 배터리 모듈(10)의 보호 케이스(70, 도 2참고)의 일면에 부착되는 NTC 서미스터(NTC-thermistor, Negative Temperature Coefficient-thermic resistor)로 구성될 수 있다. The temperature measuring unit 23 measures the temperature of the battery module 10 in real time. Here, the temperature measuring unit 23 is an NTC thermistor (NTC-thermistor, Negative Temperature Coefficient-) attached to the surface of the battery module 10, that is, one surface of the protective case 70 (see FIG. 2) of the battery module 10. It can be composed of a thermic resistor).

한편, 상기 전류 측정부(30)는 상기 배터리 모듈(10)의 전류를 실시간으로 측정한다. Meanwhile, the current measuring unit 30 measures the current of the battery module 10 in real time.

그리고 상기 전류 통제부(40)는 상기 배터리 모듈(10)에 대해서 충전 또는 방전되는 입출력 전류를 제어하는 역할을 한다. 여기서 상기 전류 통제부(40)는 FET(Field Effective Transister)로 구성될 수 있다. And the current control unit 40 serves to control the input/output current that is charged or discharged for the battery module 10. Here, the current control unit 40 may be composed of a Field Effective Transistor (FET).

즉, 상기 전류 통제부(40)는 온/오프 작동됨으로써 상기 배터리 모듈(10)에 대해서 충전 또는 방전되는 전류를 스위칭하는 역할을 한다. 여기서 상기 전류 통제부(40)의 온/오프 작동은 상기 BMS(20)의 BMS부(25)에 의해 제어된다. That is, the current control unit 40 functions to switch the charging or discharging current for the battery module 10 by being turned on/off. Here, the on/off operation of the current control unit 40 is controlled by the BMS unit 25 of the BMS 20.

이러한 전류 통제부(40)는 충전전류 차단수단 및 방전전류 차단수단을 포함하여 구성될 수 있다. This current control unit 40 may be configured to include a charging current blocking means and a discharging current blocking means.

그리고 상기 BMS(20)에는 상기 배터리 모듈(10)의 충전 상태 또는 방전 상태를 판단하기 위해서 충방전 검출부(24)가 더 구비될 수 있다. 상기 충방전 검출부(24)는 충전 또는 방전 전압을 감지하기 위한 복수의 감지단자를 포함하며, 상기 BMS부(25)는 상기 충방전 검출부(24)의 감지단자 별 전압차를 인지하여 충전 또는 방전 상태를 판정할 수 있다. In addition, the BMS 20 may be further equipped with a charge/discharge detection unit 24 to determine the charge or discharge state of the battery module 10. The charge/discharge detection unit 24 includes a plurality of detection terminals for detecting charge or discharge voltage, and the BMS unit 25 recognizes the voltage difference between the detection terminals of the charge/discharge detection unit 24 to charge or discharge. Status can be determined.

또한, 상기 BMS부(25)는 상기 셀 전압 측정부(21), 온도 측정부(23) 및 전류 측정부(30)의 실시간 측정값을 기반으로 상기 전류 통제부(40)의 온/오프를 제어한다. In addition, the BMS unit 25 turns on/off the current control unit 40 based on real-time measured values of the cell voltage measurement unit 21, temperature measurement unit 23, and current measurement unit 30. Control.

먼저, 상기 BMS부(25)는 상기 셀 전압 측정부(21)의 측정값이 기준 셀 전압 값 범위를 벗어나는 경우를 감지하여 상기 전류 통제부(40)의 작동을 차단한다. 즉, 상기 복수의 셀들 중 상기 기준 셀 전압 값 범위를 벗어나는 셀이 하나라도 있는 경우에 상기 전류 통제부(40)의 작동을 차단할 수 있다. First, the BMS unit 25 detects when the measured value of the cell voltage measurement unit 21 is outside the reference cell voltage value range and blocks the operation of the current control unit 40. That is, if at least one cell among the plurality of cells is outside the reference cell voltage value range, the operation of the current control unit 40 may be blocked.

예를 들어 상기 기준 셀 전압 값 범위를 19V ~ 29.5V로 설정하였을 때, 상기 BMS부(25)는 상기 셀 전압 측정부(21)의 동시 측정값 중 최저값이 19V 미만이 되면 상기 방전전류 차단수단을 오프시켜 과방전을 방지한다. 그리고 상기 셀 전압 측정부(21)의 동시 측정값 중 최고값이 29.5V를 초과하면 상기 충전전류 차단수단을 오프시켜 과충전을 방지한다. For example, when the reference cell voltage value range is set to 19V to 29.5V, the BMS unit 25 operates the discharge current blocking means when the lowest value among the simultaneously measured values of the cell voltage measurement unit 21 is less than 19V. Turn off to prevent overdischarge. And, when the highest value among the simultaneously measured values of the cell voltage measuring unit 21 exceeds 29.5V, the charging current blocking means is turned off to prevent overcharging.

이때 상기 BMS부(25)는 상기 전류 통제부(40)의 보다 정확한 제어를 위해 상기 충방전 검출부(24)의 측정값을 기반으로 충전 또는 방전 상태를 판정한 결과를 반영할 수 있다. At this time, the BMS unit 25 may reflect the result of determining the charging or discharging state based on the measured value of the charging/discharging detection unit 24 for more accurate control of the current control unit 40.

이에 더해, 상기 BMS부(25)는 상기 전류 측정부(30)의 측정값이 기준 전류 값을 벗어나는 경우를 감지하여 상기 전류 통제부(40)의 작동을 차단한다. In addition, the BMS unit 25 detects when the measured value of the current measurement unit 30 deviates from the reference current value and blocks the operation of the current control unit 40.

예를 들어 상기 기준 전류 값을 10A로 설정하였을 때, 상기 BMS부(25)는 상기 전류 측정부(30)의 측정값이 10A를 초과하면 상기 전류 통제부(40)를 오프시켜 과전류 발생을 차단한다. For example, when the reference current value is set to 10A, the BMS unit 25 turns off the current control unit 40 when the measured value of the current measurement unit 30 exceeds 10A to block overcurrent generation. do.

그리고 상기 BMS부(25)는 상기 온도 측정부(23)의 측정값이 기준 온도 값을 벗어나는 경우를 감지하여 상기 전류 통제부(40)의 작동을 차단한다. And the BMS unit 25 detects when the measured value of the temperature measuring unit 23 deviates from the standard temperature value and blocks the operation of the current control unit 40.

예를 들어 상기 배터리 모듈(10)의 과열 상태 판정을 위해 상기 기준 온도 값을 65℃로 설정하였을 때, 상기 온도 측정부(23)의 측정값이 상기 기준 온도인 65℃를 초과하면 전류 통제부(40)를 오프시켜 과열을 방지한다. For example, when the reference temperature value is set to 65°C to determine the overheating state of the battery module 10, if the measured value of the temperature measurement unit 23 exceeds the reference temperature of 65°C, the current control unit Turn off (40) to prevent overheating.

이때, 상기 BMS부(25)는 상기 충전전류 차단수단과 방전전류 차단수단 모두를 오프시킬 수도 있지만, 상기 배터리 모듈(10)이 충전 상태인지 또는 방전 상태인지의 판단을 통해 상기 충전전류 차단수단과 방전전류 차단수단 중 어느 하나를 선택적으로 오프시킬 수 있다. At this time, the BMS unit 25 may turn off both the charging current blocking means and the discharging current blocking means, but the charging current blocking means and Any one of the discharge current blocking means can be selectively turned off.

또한, 상기 배터리 모듈(10)의 과냉각 상태 판정을 위한 하한 기준 온도 값을 추가로 설정할 수 있다. 예를 들어 상기 하한 기준 온도 값을 0℃로 설정하였을 때, 상기 온도 측정부(23)의 측정값이 상기 기준 온도인 0℃ 미만이 되는 경우 상기 전류 통제부(40)를 오프시켜 과냉각 상태에서의 급속 충전 및 방전을 방지한다. Additionally, a lower limit reference temperature value for determining the overcooling state of the battery module 10 may be additionally set. For example, when the lower limit reference temperature value is set to 0°C, if the measured value of the temperature measuring unit 23 is less than the reference temperature of 0°C, the current control unit 40 is turned off to maintain the temperature in the supercooled state. Prevent rapid charging and discharging.

한편, 본 발명에서는 상기 BMS(20)가 고장인 경우에는 제어부(50)에서 상기 배터리 모듈(10)의 부하 관리를 수행하도록 구성된다. Meanwhile, in the present invention, when the BMS 20 is broken, the control unit 50 is configured to perform load management of the battery module 10.

상기 제어부(50)는 배터리 팩이 차량 장치와 데이터를 송수신할 수 있도록 통신을 수행하는 역할을 하는 것으로, 본 발명에서는 상기 BMS(20)의 고장에 대체하여 상기 배터리 모듈(10)의 손실 방지를 위한 모니터링 및 제어를 더 수행할 수 있게 구성된다. The control unit 50 serves to perform communication so that the battery pack can transmit and receive data with the vehicle device. In the present invention, it prevents loss of the battery module 10 by replacing the failure of the BMS 20. It is configured to further monitor and control for

상기 제어부(50)에서 상기 배터리 모듈(10)의 부하 관리를 수행할 수 있도록, 본 발명에서는 상기 배터리 모듈(10)에 대해서 충전 또는 방전되는 입출력 전압을 감지하는 전압 감지부(32)가 더 구비된다. In order for the control unit 50 to manage the load of the battery module 10, the present invention further includes a voltage detection unit 32 that detects the input/output voltage being charged or discharged for the battery module 10. do.

먼저, 상기 제어부(50)는 상기 BMS부(25)로부터 데이터의 전송 신호가 감지되지 않으면 상기 BMS부(25)를 포함한 BMS(20)가 고장난 것으로 인식한다. First, the control unit 50 recognizes that the BMS 20 including the BMS unit 25 is broken when a data transmission signal is not detected from the BMS unit 25.

이어서 상기 제어부(50)는 상기 BMS(20)의 고장 상황을 알림부(60)를 통해 경고음 출력, 경고등 점등, 디스플레이 영상 출력 등의 방법으로 외부에 알린다. Subsequently, the control unit 50 notifies the outside world of the failure status of the BMS 20 through the notification unit 60 by outputting a warning sound, turning on a warning light, or outputting a display image.

이와 동시에 상기 제어부(50)는 상기 전류 측정부(30)의 측정값 및 상기 전압 감지부(32)의 측정값을 수신하고, 상기 배터리 모듈(10)의 상태를 모니터링 한다. At the same time, the control unit 50 receives the measured value of the current measuring unit 30 and the measured value of the voltage sensing unit 32, and monitors the state of the battery module 10.

그리고 상기 제어부(50)는 상기 전류 측정부(30)의 측정값이 기준 전류 값을 벗어나는 경우를 감지하여 과전류로 판단될 때 상기 전류 통제부(40)가 충전 또는 방전되는 입출력 전류를 차단하도록 직접 제어를 수행한다. In addition, the control unit 50 detects when the measured value of the current measurement unit 30 deviates from the reference current value, and when it is judged to be overcurrent, the current control unit 40 directly blocks the input/output current being charged or discharged. Perform control.

또한, 상기 제어부(50)는 상기 전압 감지부(32)의 측정값이 기준 전압 값을 벗어나는 경우를 감지하여 과충전 또는 과방전으로 판단될 때 상기 전류 통제부(40)가 충전 또는 방전되는 입출력 전류를 차단하도록 직접 제어를 수행한다. In addition, the control unit 50 detects when the measured value of the voltage detection unit 32 deviates from the reference voltage value, and when it is determined to be overcharge or overdischarge, the current control unit 40 detects the input/output current to be charged or discharged. Perform direct control to block.

이하에서는 본 발명의 AGV용 리튬이온 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈의 상세한 구성에 대해 도면들을 참조하여 설명한다. Hereinafter, the detailed configuration of the battery module constituting the lithium-ion battery pack for AGV of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예를 구성하는 배터리 모듈의 조립 구조를 보여주는 분해 사시도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예를 구성하는 홀더의 구성을 보여주는 사시도, 도 4는 홀더의 조립 예를 보여주는 평면도이다. Figure 2 is an exploded perspective view showing the assembly structure of a battery module constituting a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing the structure of a holder constituting a preferred embodiment of the present invention, and Figure 4 shows an example of assembly of the holder. It is a floor plan.

도 2를 및 도 3을 참고하면, 배터리 모듈(10)은 복수의 셀(C), 상기 복수의 셀(C)을 일정 단위로 고정하는 홀더(100), 및 상기 복수의 셀(C)들을 전기적으로 연결하는 버스바(200)를 포함한다. Referring to FIGS. 2 and 3, the battery module 10 includes a plurality of cells (C), a holder 100 that fixes the plurality of cells (C) in a predetermined unit, and the plurality of cells (C). It includes a bus bar 200 that is electrically connected.

그리고 상기 배터리 모듈(10), 상기 배터리 모듈(10)을 수용하는 케이스(70), 및 상기 배터리 모듈(10)과 전기적으로 연결되는 각종 부품 및 상기BMS(20)가 탑재되는 장착덮개(80)의 결합으로 배터리 팩(1)이 구성된다. And the battery module 10, a case 70 for accommodating the battery module 10, and various components electrically connected to the battery module 10 and a mounting cover 80 on which the BMS 20 is mounted. The battery pack 1 is formed by combining.

홀더(100)는 상기 복수의 셀(C)을 일정한 배열로 고정함으로써 배터리 모듈(10)을 구성할 수 있게 지지하는 것이다. The holder 100 supports the battery module 10 by fixing the plurality of cells C in a certain arrangement.

구체적으로 상기 홀더(100)는, 셀(C)의 일단이 수용되는 복수의 블록(110)으로 이루어지며, 상기 블록(110)을 복수로 일체 연결하는 게이트(120), 이웃한 블록(110)을 결합하기 위한 결합부재(130)를 포함한다. Specifically, the holder 100 is composed of a plurality of blocks 110 in which one end of the cell C is accommodated, a gate 120 integrally connecting the plurality of blocks 110, and a neighboring block 110. It includes a coupling member 130 for coupling.

상기 블록(110)은 상기 복수의 셀(C)들의 종횡 배치를 쉽게 하기 위해서 대략 직육면체 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 셀(C)들의 배치를 다양하게 적용하기 위해 다각 기둥 형상이나 원 기둥 형상일 수도 있다. The block 110 is preferably formed in a substantially rectangular parallelepiped shape to facilitate vertical and horizontal arrangement of the plurality of cells C. However, it is not limited to this, and the cells C may have a polygonal pillar shape or a circular pillar shape in order to apply various arrangements.

상기 블록(110)에는 상기 셀(C)의 일단이 수용되는 수용홀(112)이 하나 이상 구비된다. The block 110 is provided with one or more receiving holes 112 in which one end of the cell C is accommodated.

상기 수용홀(112)은 상기 셀(C)의 단자 부위를 수용하기 위한 것으로, 상기 블록(110)에 관통 형성된다. 이에 상기 블록(110)에 셀(C)을 수용시켜 고정하면 상기 셀(C)의 단자가 상기 블록(110)의 외측으로 노출된다. The receiving hole 112 is for receiving the terminal portion of the cell C and is formed through the block 110. Accordingly, when the cell C is accommodated and fixed in the block 110, the terminal of the cell C is exposed to the outside of the block 110.

여기서, 상기 셀(C)이 상기 수용홀(112)에 정확한 위치에 고정될 수 있게 하기 위해 상기 수용홀(112) 내로 수용되는 셀(C)의 단부와 상기 수용홀(112) 내부에는 각각 서로 형합하는 인입림부(114)와 돌출림부(116)가 각 둘레를 따라 형성될 수 있다. Here, in order to allow the cell (C) to be fixed in the correct position in the receiving hole (112), the end of the cell (C) received in the receiving hole (112) and the inside of the receiving hole (112) are each other. An incoming rim 114 and a protruding rim 116 that fit together may be formed along each circumference.

한편, 상기 홀더(100)는 복수로 연결된 상기 블록(110)으로 이루어지는데, 상기 블록(110)들은 일체로 형성되는 게이트(120)를 통해 연결된다. Meanwhile, the holder 100 is made up of a plurality of connected blocks 110, and the blocks 110 are connected through a gate 120 formed integrally.

도 3에 도시된 실시 예를 참고하면, 상기 블록(110)은 상기 셀(C)을 2×2의 배열로 4개의 단위로 고정할 수 있으며, 이러한 상기 블록(110)들이 상기 게이트(120)를 통해 제1 방향으로 일렬로 일체 연결된 구조로 상기 홀더(100)를 구성한다. Referring to the embodiment shown in FIG. 3, the block 110 can fix the cells C in four units in a 2×2 array, and these blocks 110 can be used to form the gate 120. The holder 100 is configured to be integrally connected in a row in a first direction.

구체적으로, 상기 게이트(120)는 가느다란 밴드의 형상으로 이루어지며, 제1 방향으로 서로 이웃한 블록들의 측면(111a,111c)에 일체로 이어서 형성된다. Specifically, the gate 120 is formed in the shape of a thin band, and is formed integrally with the side surfaces 111a and 111c of blocks adjacent to each other in the first direction.

상기 게이트(120)는 상기 홀더(100)의 사출 성형시에 함께 형성될 수 있다. 즉, 상기 게이트(120)는 사출을 통한 수지제 밴드로써 형성된 것으로 쉽게 절곡 및 절단이 가능하다. The gate 120 may be formed together during injection molding of the holder 100. That is, the gate 120 is formed as a resin band through injection and can be easily bent and cut.

따라서, 이웃한 블록(110)들 간에 연결된 게이트(120)를 모두 절단함으로써 블록(110)들을 쉽게 분리할 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 일측의 게이트(120a)만을 절단하고 타측 게이트(120b)를 절곡함으로써 블록(110b,110c)들 간의 연결을 완전히 끊지 않으면서도 일부 블록(110a,110b)의 배치 방향을 쉽게 변경할 수 있다. Therefore, the blocks 110 can be easily separated by cutting all the gates 120 connected between neighboring blocks 110. As shown in FIG. 4, only the gate 120a on one side is cut and the gate 120b on the other side is cut. ) By bending the blocks (110b, 110c), the arrangement direction of some blocks (110a, 110b) can be easily changed without completely disconnecting the blocks (110b, 110c).

게다가, 상기 블록(110)에는 제2 방향에 있는 양 측면(111a,111c)에 각각 결합홈(132)과 결합돌기(134)가 구비된다. 여기서 제2 방향은 상기한 제1 방향과 평면상에서 수직을 이루는 방향으로, 상기 제1 방향을 가로라고 했을때 상기 제2 방향은 세로가 된다. In addition, the block 110 is provided with engaging grooves 132 and engaging protrusions 134 on both sides 111a and 111c in the second direction, respectively. Here, the second direction is a direction perpendicular to the first direction on a plane, and when the first direction is horizontal, the second direction is vertical.

상기 결합홈(132)은 하나의 블록(110)에서 일 측면(111a 또는 111c)에서 인입되어 형성되며, 상기 결합돌기(134)는 상기 결합홈(132)이 형성된 면의 타 측면(111c 또는 111a)에서 돌출되어 형성된다. The coupling groove 132 is formed by entering from one side (111a or 111c) of one block 110, and the coupling protrusion 134 is formed on the other side (111c or 111a) of the surface on which the coupling groove 132 is formed. ) is formed by protruding from the

그리고 상기 결합홈(132)과 결합돌기(134)는 제2 방향으로 서로 이웃하는 일 측 블록의 상기 결합홈(132)에 타 측 블록의 결합돌기(134)가 끼워맞춤으로 결합될 수 있게 대략 형합하는 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 결합홈(132)과 상기 결합돌기(134)는 슬라이딩으로 결합하는 것이 아니라 서로를 맞대고 가압하여 끼워맞춤으로 결합하는 것이 바람직하다. And the coupling groove 132 and the coupling protrusion 134 are approximately so that the coupling protrusion 134 of the other block can be fitted into the coupling groove 132 of one block adjacent to each other in the second direction. It can be done in a combined form. That is, it is preferable that the coupling groove 132 and the coupling protrusion 134 are not coupled by sliding, but by pressing against each other and fitting.

또한, 상기 결합홈(132)과 결합돌기(134)는 도 4와 같이 제1 방향으로 서로 이웃한 블록들(110a,110b,110c,110d) 중 일 측 블록(110a,110b)의 방향을 변경하였을 때, 타 측 블록(110d,110c)과 제2 방향에서 결합할 수 있도록 연속된 상기 블록들(110a,110b,110c,110d) 마다 교대하여 구비된다. In addition, the coupling groove 132 and the coupling protrusion 134 change the direction of one block (110a, 110b) among the blocks (110a, 110b, 110c, and 110d) adjacent to each other in the first direction as shown in FIG. When doing so, the consecutive blocks 110a, 110b, 110c, and 110d are provided alternately so that they can be combined with the other blocks 110d and 110c in the second direction.

즉, 예를 들어 복수로 서로 연결된 블록들(110a,110b,110c,110d) 중에서 홀수 번째에 해당하는 블록들(110a,110c)에는 상기 결합홈(132a,132c)이 일 측면(111a)에, 결합돌기(134a,134c)가 타 측면(111c)에 구비되면, 짝수 번째에 해당하는 블록들(110b,110d)에는 상기 결합홈(132b,132d)이 타 측면(111c)에, 결합돌기(134b,134d)가 일 측면(111a)에 구비된다. That is, for example, among the plurality of interconnected blocks (110a, 110b, 110c, 110d), the odd-numbered blocks (110a, 110c) have the coupling grooves (132a, 132c) on one side (111a), When the coupling protrusions (134a, 134c) are provided on the other side (111c), the coupling grooves (132b, 132d) are provided on the other side (111c) in the even-numbered blocks (110b, 110d), and the coupling protrusions (134b) are provided on the other side (111c). , 134d) is provided on one side (111a).

상기 블록(110)의 다른 측면들(111b,111d)에는 중앙부가 함몰된 형상으로 방열홈(113)이 형성된다. 상기 방열홈(113)은 서로 연결된 블록들(110a,110b,110c,110d) 사이에서 홀을 형성함으로써 방열이 이루어지도록 안내한다. Heat dissipation grooves 113 are formed on other sides 111b and 111d of the block 110 in a depressed shape at the center. The heat dissipation groove 113 guides heat dissipation by forming holes between the blocks 110a, 110b, 110c, and 110d connected to each other.

그리고 상기 블록(110)에는 상기 수용홀(112)과 동일 방향으로 관통된 리벳홀(114) 또는 상기 수용홀(112) 보다 돌출되는 유격유지부재(116)가 구비된다. In addition, the block 110 is provided with a rivet hole 114 penetrating in the same direction as the receiving hole 112 or a clearance holding member 116 protruding from the receiving hole 112.

상기 리벳홀(114)은 아래에서 설명할 버스바(200)를 상기 홀더(100)에 푸시리벳(118)을 통해 결합하기 위해서 구비된다. 도 3을 참고하면, 상기 리벳홀(114)은 상기 블록(110) 상면에 정 중앙부에 위치한다. The rivet hole 114 is provided to couple the bus bar 200, which will be described below, to the holder 100 through a push rivet 118. Referring to FIG. 3, the rivet hole 114 is located at the very center of the upper surface of the block 110.

상기 유격유지부재(116)는 상기 케이스(70)에 상기 배터리 모듈(10)이 장착될 때에 셀(C)과 버스바(200)가 상기 케이스(70)에 접촉하는 것을 방지하기 위해서 구비된다. 상기 유격유지부재(116) 역시 상기 블록(110) 상면 정 중앙부(도 3 참고)에 위치한다. The gap holding member 116 is provided to prevent the cell C and the bus bar 200 from contacting the case 70 when the battery module 10 is mounted on the case 70. The gap holding member 116 is also located at the very center of the upper surface of the block 110 (see FIG. 3).

상기 유격유지부재(116)는 상기 블록(110)의 상면으로부터 돌출되어있어 상기 블록(110)의 상면과 케이스(70) 사이에 공간이 형성된다. The gap holding member 116 protrudes from the upper surface of the block 110 to form a space between the upper surface of the block 110 and the case 70.

상기 리벳홀(114)과 유격유지부재(116)는 상기 제1 방향으로 연속된 상기 블록들(110a,110b,110c,110d) 마다 교대하여 구비된다. The rivet holes 114 and clearance holding members 116 are alternately provided for each of the blocks 110a, 110b, 110c, and 110d consecutive in the first direction.

한편, 상기 홀더(100)의 일측에는 버스바(200)가 결합된다. 도 2를 참고하면, 상기 홀더(100)는 상기 셀(C)의 상단부와 하단부에 대칭으로 구비되며, 상기 버스바(200)는 상부 홀더(100)의 상면과 하부 홀더(100)의 하면에 결합된다. Meanwhile, a bus bar 200 is coupled to one side of the holder 100. Referring to FIG. 2, the holder 100 is symmetrically provided at the upper and lower ends of the cell C, and the bus bar 200 is located on the upper surface of the upper holder 100 and the lower surface of the lower holder 100. are combined.

상기 버스바는 상기 복수의 셀(C)들을 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 즉, 상기 버스바(200)는 상기 복수의 셀(C)들의 단자들 모두에 접촉함으로써 상기 셀(C)들의 전류를 통합하여 전달할 수 있다. The bus bar serves to electrically connect the plurality of cells (C). That is, the bus bar 200 can integrate and transmit the current of the cells C by contacting all terminals of the plurality of cells C.

상기 버스바(200)는 도전성 재료로써 구성됨이 당연하며, 알루미늄으로 구성될 수 있다. The bus bar 200 is naturally made of a conductive material and may be made of aluminum.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 구성하는 버스바의 상세한 구성에 대해 도면들을 참조하여 설명한다. Hereinafter, the detailed configuration of the bus bar constituting the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 구성하는 버스바의 구성을 보여주는 사시도이며, 도 6은 도 5의 A-A 단면도이다.Figure 5 is a perspective view showing the configuration of a bus bar constituting a preferred embodiment of the present invention, and Figure 6 is a cross-sectional view taken along line A-A of Figure 5.

도 5 및 도 6을 참고하면, 버스바(200)는 일자형의 버스몸체(210) 및 상기 버스몸체(210)의 길이 방향으로 형성되는 셀접촉단(220)을 포함한다. Referring to Figures 5 and 6, the bus bar 200 includes a straight bus body 210 and a cell contact end 220 formed in the longitudinal direction of the bus body 210.

상기 버스몸체(210)는 2배수로 정렬되는 셀(C)들의 단자 사이에 배치된다. 즉, 2열로 정렬된 셀(C)들의 단자 사이에 위치하며, 상기 셀(C)들의 단자로부터 이격된다. The bus body 210 is disposed between terminals of cells C arranged in multiples of two. That is, it is located between the terminals of cells C arranged in two rows, and is spaced apart from the terminals of the cells C.

상기 버스몸체(210)의 양단에는 상기 단자에 접촉하는 셀접촉단(220)이 이어진다. 여기서, 상기 버스몸체(210) 상기 단자와 이격되어있어 상기 셀접촉단(220)과 단차를 가지므로, 상기 셀접촉단(220)은 상기 버스몸체(210)로부터 상기 단자 측을 향해 완만하게 절곡되는 이음단(222)을 통해 연결된다. Cell contact ends 220 in contact with the terminal are connected to both ends of the bus body 210. Here, since the bus body 210 is spaced apart from the terminal and has a step difference from the cell contact end 220, the cell contact end 220 is gently bent from the bus body 210 toward the terminal. It is connected through the joint end (222).

따라서, 상기 버스바(200)는 상기 이음단(222)의 절곡 형상으로 인해 탄성을 가지게 된다. 이에 상기 버스몸체(210)를 가압하면 상기 셀접촉단(220)이 상기 단자에 밀착된다. 즉, 상기 단자와 상기 버스몸체(210) 사이의 유격만큼 상기 버스몸체(210)를 가압할 수 있어, 더불어 상기 셀접촉단(220)도 가압된다. Accordingly, the bus bar 200 has elasticity due to the bent shape of the joint end 222. Accordingly, when the bus body 210 is pressed, the cell contact end 220 is brought into close contact with the terminal. That is, the bus body 210 can be pressed by the gap between the terminal and the bus body 210, and the cell contact end 220 is also pressed.

그리고 상기 버스몸체(210)에는 고정홀(214)과 안착홀(216)이 상기 버스몸체(210)의 길이 방향을 따라 교대로 구비된다. And the bus body 210 is provided with fixing holes 214 and seating holes 216 alternately along the longitudinal direction of the bus body 210.

고정홀(214)은 상기 홀더(100)의 리벳홀(114)에 대응되는 것이며, 상기 안착홀(216)은 상기 홀더(100)의 유격유지부재(116)에 대응되는 것이다. 즉, 고정홀(214)과 안착홀(216)은 상기 리벳홀(114)과 유격유지부재(116)에 대응하여 상기 제1 방향을 따라 교대하여 구비된다. The fixing hole 214 corresponds to the rivet hole 114 of the holder 100, and the seating hole 216 corresponds to the clearance holding member 116 of the holder 100. That is, the fixing holes 214 and seating holes 216 are provided alternately along the first direction to correspond to the rivet holes 114 and the gap holding member 116.

따라서, 상기 홀더(100)에 버스바(200)를 결합할 때에 상기 안착홀(216)을 상기 유격유지부재(116)에 걺으로써 버스바(200)의 안착 위치가 안내되고, 상기 고정홀(214)은 상기 리벳홀(114)과 동축에 위치한다. Therefore, when coupling the bus bar 200 to the holder 100, the seating position of the bus bar 200 is guided by pressing the seating hole 216 to the clearance holding member 116, and the fixing hole ( 214) is located coaxially with the rivet hole 114.

이에 상기 버스바(200)는 리벳홀(114)에 끼워맞춤으로 결합되는 푸시리벳(118)을 통해 상기 홀더(100)에 쉽게 고정할 수 있다. Accordingly, the bus bar 200 can be easily fixed to the holder 100 through a push rivet 118 that is fitted into the rivet hole 114.

도 7 내지 도 9에는 버스바의 다른 실시 예가 도시되어 있다. 7 to 9 show another example of a bus bar.

구체적으로, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 구성하는 버스바의 구성을 보여주는 사시도, 도 8은 도 7의 B-B 단면도, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 구성하는 버스바의 설치 구조를 보여주는 단면도이다. Specifically, Figure 7 is a perspective view showing the configuration of a bus bar constituting another embodiment of the present invention, Figure 8 is a cross-sectional view B-B of Figure 7, and Figure 9 is an installation structure of a bus bar constituting another embodiment of the present invention. This is a cross-sectional view showing.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 버스바(200)의 셀접촉단(220) 가장자리에는 탄성편(230)이 더 구비된다. As shown in FIGS. 7 and 8, an elastic piece 230 is further provided at the edge of the cell contact end 220 of the bus bar 200.

상기 탄성편(230)은 상기 셀접촉단(220)으로부터 C자형 또는 U자형으로 굽혀져 형성된다. 여기서, 상기 탄성편(230)은 곡률반지름이 상기 버스몸체(210) 셀접촉단(220)의 단차보다 더 크게 형성된다. 즉, 상기 탄성편(230)의 높이가 상기 버스몸체(210)의 높이보다 높다. The elastic piece 230 is formed by bending from the cell contact end 220 into a C-shape or U-shape. Here, the elastic piece 230 has a radius of curvature larger than the step of the cell contact end 220 of the bus body 210. That is, the height of the elastic piece 230 is higher than the height of the bus body 210.

도 9를 참고로, 상기 탄성편(230)은 배터리 모듈(10)을 케이스(70)에 장착했을 때 상기 케이스(70)에 의해 가압됨으로써 상기 셀접촉단(220)에 가압력을 부가할 수 있다. 더불어, 배터리 모듈(10)에 충격이 가해지지 않도록 완충 역할을 한다. Referring to FIG. 9, the elastic piece 230 is pressed by the case 70 when the battery module 10 is mounted on the case 70, thereby adding a pressing force to the cell contact end 220. . In addition, it serves as a buffer to prevent shock from being applied to the battery module 10.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 케이스(70)와 탄성편(230)의 접촉부위는 절연 처리되는 것이 당연하다. Although not shown in the drawing, it is natural that the contact area between the case 70 and the elastic piece 230 is insulated.

또한, 상기 셀접촉단(220) 및 상기 탄성편(230)은 상기 버스몸체(210)에 2배수로 서로 대칭되게 구비되는 것이 가장 바람직하다. In addition, it is most preferable that the cell contact end 220 and the elastic piece 230 are provided symmetrically to each other in a multiple of 2 on the bus body 210.

도 10 및 도 11에는 버스바의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 10 and 11 show another embodiment of a bus bar.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예를 구성하는 버스바의 구성을 보여주는 사시도이며, 도 11은 도 10의 C-C 단면도이다. Figure 10 is a perspective view showing the configuration of a bus bar constituting another embodiment of the present invention, and Figure 11 is a cross-sectional view taken along line C-C of Figure 10.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 버스바(200)는 4열의 셀(C)과 접촉할 수 있게 구성될 수 있다. As shown in FIGS. 10 and 11 , the bus bar 200 may be configured to contact four rows of cells C.

이를 위해 상기 버스몸체(210)에는 서로 대칭되는 한 쌍의 셀접촉단(220)이 두 쌍 구비되어 상기 4열의 셀(C) 단자들에 1열씩 접촉할 수 있으며, 상기 탄성편(230)은 상기 버스바(200)의 양단 가장자리에 구비됨으로써 케이스(70)의 충격 전달에 대해 완충 역할을 할 수 있다. For this purpose, the bus body 210 is provided with two pairs of cell contact ends 220 that are symmetrical to each other so that they can contact the four rows of cell (C) terminals in each row, and the elastic piece 230 is By being provided at both edges of the bus bar 200, it can serve as a buffer against shock transmission to the case 70.

여기서는, 안착홀(216')이 버스몸체(210) 중앙에 형성되며, 고정홀(214')은 대칭되는 한 쌍의 셀접촉단(220) 사이의 버스몸체(210)에 형성된다. Here, the seating hole 216' is formed in the center of the bus body 210, and the fixing hole 214' is formed in the bus body 210 between a pair of symmetrical cell contact ends 220.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 셀 단자와 버스바 사이에는 단자들과의 접촉 접점을 최대화하고, 전기 전도율을 향상시키기 위해 니켈 스트립이 더 구비될 수 있다. Meanwhile, although not shown in the drawing, a nickel strip may be further provided between the cell terminal and the bus bar to maximize the contact point between the terminals and improve electrical conductivity.

상술한 실시 예들에 따른 본 발명의 AGV용 리튬이온 배터리 팩에 의하면, 배터리 모듈(10)의 상태를 모니터링하는 BMS(20)의 고장 시에는 제어부(50)가 이를 인지하고, 배터리 모듈(10)의 전류를 측정하는 전류 측정부(30) 및 충전 및 방전시 입출력되는 전압 감지부(32)의 측정값을 기반으로 배터리 모듈(10)의 기본적인 부하 관리를 수행함으로써 셀(C)의 포함한 배터리 모듈(10)의 손상을 이중으로 예방할 수 있다. According to the lithium-ion battery pack for AGV of the present invention according to the above-described embodiments, when the BMS 20, which monitors the state of the battery module 10, fails, the control unit 50 recognizes this, and the battery module 10 By performing basic load management of the battery module 10 based on the measured values of the current measurement unit 30, which measures the current, and the voltage detection unit 32, which is input and output during charging and discharging, the battery module including the cell C Damage in (10) can be doubly prevented.

그리고 홀더(100)는 다수의 블록(110)이 게이트(120)를 통해 일체화로 이루어지면서도, 상기 게이트(120)를 쉽게 파단 시키거나 구부릴 수 있다. 따라서, 원하는 위치에서 게이트(120)를 파단시켜 홀더(100)의 배열을 자유자재로 구성할 수 있다. And although the holder 100 is made up of a plurality of blocks 110 integrated through the gate 120, the gate 120 can be easily broken or bent. Therefore, the arrangement of the holder 100 can be freely configured by breaking the gate 120 at a desired location.

또한, 서로 이웃한 블록(110)들 간에 연결된 두 개의 게이트(120)들 중 하나의 게이트(120)만 절단하고 다른 하나의 게이트(120)를 절곡해 블록(110)들의 배열 방향을 쉽게 변경할 수 있다. 따라서 홀더(100)의 블록(110)들이 서로 개별 분리되는 것이 아니라 취급이 매우 쉬워진다. In addition, the arrangement direction of the blocks 110 can be easily changed by cutting only one gate 120 of the two gates 120 connected between neighboring blocks 110 and bending the other gate 120. there is. Therefore, the blocks 110 of the holder 100 are not individually separated from each other, and handling becomes very easy.

게다가, 버스바(200)는 버스몸체(210)로부터 셀접촉단(220)이 절곡된 형태로 이루어져, 푸시리벳(118)을 통해 상기 버스몸체(210)를 가압하면 셀접촉단(220)이 셀(C)의 단자에 견고하게 밀착된다. 따라서, 접촉 저항이 줄어들어 배터리의 충방전 효율을 최대로 발휘할 수 있다. In addition, the bus bar 200 has a cell contact end 220 bent from the bus body 210, and when the bus body 210 is pressed through the push rivet 118, the cell contact end 220 is bent. It is firmly attached to the terminal of the cell (C). Accordingly, the contact resistance is reduced and the charging and discharging efficiency of the battery can be maximized.

또한, 상기 푸시리벳(118)을 끼움맞춤으로 결합하므로 버스바(200)의 설치가 매우 간편해진다. In addition, since the push rivets 118 are fitted together, installation of the bus bar 200 becomes very simple.

나아가 상기 셀(C)들의 높이 정렬이 상기 버스바(200)의 탄성 가압을 통해 수평으로 나란하게 정렬될 수 있어, 셀(C)들의 고정력이 향상된다. Furthermore, the height of the cells (C) can be aligned horizontally side by side through the elastic pressure of the bus bar 200, thereby improving the fixing force of the cells (C).

추가로, 상기 버스바(200)의 탄성편(230)이 완충 역할을 해 케이스(70)에 가해지는 충격으로부터 배터리 모듈(10)을 보호할 수 있음과 더불어 상기 케이스(70)와 배터리 모듈(10) 사이에 유격이 있어 방열 성능이 우수해 진다. In addition, the elastic piece 230 of the bus bar 200 acts as a buffer to protect the battery module 10 from impact applied to the case 70, and the case 70 and the battery module ( 10) There is a gap between them, which improves heat dissipation performance.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these examples. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of the present invention.

1 : 배터리 팩 10 : 배터리 모듈
20 : BMS 21 : 셀 전압 측정부
22 : 셀 밸런싱부 23 : 온도 측정부
24 : 충방전 검출부 25 : BMS부
30 : 전류 측정부 32 : 전압 감지부
40 : 전류 통제부 50 : 제어부
60 : 알림부 70 : 케이스
80 : 장착덮개 100 : 홀더
110 : 블록 112 : 수용홀
113 : 방열홈 114 : 리벳홀
116 : 유격유지부재 118 : 푸시리벳
120 : 게이트 130 : 결합부재
132 : 결합홈 134 : 결합돌기
142 : 인입림부 144 : 돌출림부
200 : 버스바 210 : 버스몸체
214 : 고정홀 216 : 안착홀
220 : 셀접촉단 222 : 이음단
230 : 탄성편 300 : 케이스
400 : 장착덮개 C : 셀
1: Battery pack 10: Battery module
20: BMS 21: Cell voltage measurement unit
22: cell balancing unit 23: temperature measuring unit
24: charge/discharge detection unit 25: BMS unit
30: current measurement unit 32: voltage detection unit
40: current control unit 50: control unit
60: Notification unit 70: Case
80: Mounting cover 100: Holder
110: block 112: receiving hall
113: Heat dissipation groove 114: Rivet hole
116: Gap holding member 118: Push rivet
120: gate 130: coupling member
132: coupling groove 134: coupling protrusion
142: inlet part 144: protruding part
200: bus bar 210: bus body
214: fixing hole 216: seating hole
220: Cell contact end 222: Joint end
230: elastic piece 300: case
400: Mounting cover C: Cell

Claims (5)

복수의 셀을 포함하는 배터리 모듈, 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하는 셀 전압 측정부, 상기 셀 전압 측정부의 측정값을 기반으로 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱부, 상기 배터리 모듈의 온도를 측정하는 온도 측정부, 및 BMS부를 포함하는 BMS;
상기 배터리 모듈의 전류를 측정하는 전류 측정부;
상기 배터리 모듈에 대해서 충전 또는 방전되는 입출력 전류를 통제하는 전류 통제부를 포함하며;
상기 BMS부는 상기 셀 전압 측정부의 측정값에 따라 과충전 또는 과방전 판단, 상기 전류 측정부의 측정값에 따라 과전류 판단, 상기 온도 측정부의 측정값에 따라 과열 판단을 수행하고, 상기 전류 통제부가 충전 또는 방전되는 입출력 전류를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 AGV용 리튬이온 배터리 팩.
A battery module including a plurality of cells, a cell voltage measuring unit that measures the voltage of each of the plurality of cells, a cell balancing unit that performs cell balancing based on the measured value of the cell voltage measuring unit, and measuring the temperature of the battery module. a BMS including a temperature measuring unit and a BMS unit;
A current measuring unit that measures the current of the battery module;
It includes a current control unit that controls input and output current to be charged or discharged for the battery module;
The BMS unit determines overcharge or overdischarge according to the measured value of the cell voltage measurement unit, determines overcurrent according to the measured value of the current measuring unit, and determines overheating according to the measured value of the temperature measuring unit, and the current control unit performs charging or discharging. A lithium-ion battery pack for AGV that is controlled to block the input/output current.
제 1 항에 있어서,
상기 BMS가 고장인 경우에 이를 인식하고, 배터리 모듈의 부하 관리를 수행하는 제어부; 및
상기 배터리 모듈에 대해서 충전 또는 방전되는 입출력 전압을 감지하는 전압 감지부를 더 포함하며;
상기 제어부는 상기 BMS부로부터 데이터 전송 신호가 없으면 상기 BMS가 고장난 것으로 인식한 후, 상기 전류 측정부의 측정값 및 상기 전압 감지부의 측정값을 수신하여 상기 전류 측정부의 측정값에 따라 과전류 판단, 상기 전압 감지부의 측정값에 따라 과충전 또는 과방전 판단을 수행하고, 상기 전류 통제부가 충전 또는 방전되는 입출력 전류를 차단하도록 직접 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 AGV용 리튬이온 배터리 팩.
According to claim 1,
A control unit that recognizes when the BMS is malfunctioning and performs load management of the battery module; and
It further includes a voltage detection unit that detects an input/output voltage being charged or discharged for the battery module;
If there is no data transmission signal from the BMS unit, the control unit recognizes that the BMS is broken, receives the measured value of the current measuring unit and the measured value of the voltage sensing unit, determines overcurrent according to the measured value of the current measuring unit, and determines the voltage. A lithium-ion battery pack for AGV, characterized in that overcharge or overdischarge is determined according to the measurement value of the detection unit, and the current control unit performs direct control to block the input/output current being charged or discharged.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 배터리 모듈은 복수의 셀, 상기 복수의 셀을 일정 단위로 고정하는 홀더, 및 상기 복수의 셀들을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하며;
상기 홀더는,
셀의 일단이 수용되는 수용홀이 하나 이상 구비되는 복수의 블록,
상기 복수의 블록들을 일체로 연결하는 것으로, 제1 방향으로 서로 이웃한 블록들의 측면에 일체로 이어서 형성되며 쉽게 절곡 및 절단 가능한 게이트, 및
상기 블록의 제2 방향에 있는 양 측면에 각각 형성되는 결합홈과 결합돌기를 포함하며, 제2 방향으로 서로 이웃하는 일 측 블록의 상기 결합홈에 타 측 블록의 결합돌기가 끼워맞춤으로 결합하도록 구비되는 결합부재를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 AGV용 리튬이온 배터리 팩.
The method of claim 1 or 2,
The battery module includes a plurality of cells, a holder that fixes the plurality of cells in a predetermined unit, and a bus bar that electrically connects the plurality of cells;
The holder is,
A plurality of blocks provided with one or more receiving holes in which one end of the cell is accommodated,
A gate that integrally connects the plurality of blocks, is formed integrally on the sides of blocks adjacent to each other in a first direction, and can be easily bent and cut, and
It includes a coupling groove and a coupling protrusion formed on both sides of the block in the second direction, and the coupling protrusion of the other block is fitted into the coupling groove of one block adjacent to the other block in the second direction. A lithium-ion battery pack for AGV, characterized in that it includes a coupling member.
제 3 항에 있어서, 상기 버스바는,
2배수로 정렬되는 셀들의 단자 사이에 배치되되 상기 단자로부터 이격되는 버스몸체,
상기 버스몸체로부터 완만하게 절곡되는 이음단을 통해 연결되어 상기 버스몸체와 단차를 가지며, 상기 단자에 접촉하는 셀접촉단,
상기 셀접촉단으로부터 C자형 또는 U자형으로 굽혀져 형성되며, 곡률반지름이 상기 버스몸체와 셀접촉단의 단차보다 더 크게 형성되는 탄성편을 포함하며;
상기 셀접촉단 및 상기 탄성편은 상기 버스몸체에 2배수로 서로 대칭되게 구비됨을 특징으로 하는 AGV용 리튬이온 배터리 팩.
The method of claim 3, wherein the bus bar is:
A bus body disposed between terminals of cells arranged in multiples of two and spaced apart from the terminals,
A cell contact end connected to the bus body through a joint end that is gently bent, has a step with the bus body, and contacts the terminal,
An elastic piece is formed by bending from the cell contact end into a C-shape or U-shape and has a radius of curvature larger than the step between the bus body and the cell contact end;
A lithium-ion battery pack for AGV, characterized in that the cell contact end and the elastic piece are provided symmetrically to each other in a multiple of 2 on the bus body.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 방향으로 연속된 상기 블록에는 상기 수용홀과 동일 방향으로 관통된 리벳홀 또는 상기 수용홀 보다 돌출되는 유격유지부재가 교대로 구비되며,
상기 버스몸체에는 상기 리벳홀에 대응되는 고정홀과 상기 유격유지부재에 대응되는 안착홀이 상기 버스몸체의 길이 방향을 따라 교대로 구비되고,
상기 버스바는 상기 안착홀을 통해 상기 블록의 리벳홀에 끼워맞춤으로 결합하는 푸시리벳을 통해 상기 홀더에 고정됨을 특징으로 하는 AGV용 리튬이온 배터리 팩.
According to claim 4,
The blocks continuous in the first direction are alternately provided with rivet holes penetrating in the same direction as the receiving holes or clearance holding members protruding from the receiving holes,
In the bus body, fixing holes corresponding to the rivet holes and seating holes corresponding to the clearance holding members are provided alternately along the longitudinal direction of the bus body,
The bus bar is fixed to the holder through a push rivet that is fitted into a rivet hole of the block through the seating hole.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101359710B1 (en) 2012-07-10 2014-02-24 인셀(주) Rechargeable battery case and rechargeable battery assembly
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