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KR20230138303A - Battery module having a structure of detecting swelling of a battery cell, battery pack and vehicle comprising the same - Google Patents

Battery module having a structure of detecting swelling of a battery cell, battery pack and vehicle comprising the same Download PDF

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KR20230138303A
KR20230138303A KR1020220036184A KR20220036184A KR20230138303A KR 20230138303 A KR20230138303 A KR 20230138303A KR 1020220036184 A KR1020220036184 A KR 1020220036184A KR 20220036184 A KR20220036184 A KR 20220036184A KR 20230138303 A KR20230138303 A KR 20230138303A
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KR
South Korea
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battery
bms
sensor
lead
swelling
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Application number
KR1020220036184A
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Korean (ko)
Inventor
이기영
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

Provided are a battery module capable of effectively detecting a swelling phenomenon occurring in a battery cell with a simple structure, and a battery pack and a vehicle including the same. The battery module of the present invention includes: a cell stack comprising a plurality of pouch type battery cells; a busbar frame assembly coupled to at least one side of the cell stack and having a plurality of lead extraction holes through which electrode leads provided in the battery cell are extracted; and a swelling detection sensor inserted through the busbar frame assembly and positioned around a sealing portion in a direction in which the electrode lead is drawn out.

Description

스웰링 감지가 가능한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩과 자동차 {Battery module having a structure of detecting swelling of a battery cell, battery pack and vehicle comprising the same}Battery module capable of detecting swelling and battery pack and vehicle including the same {Battery module having a structure of detecting swelling of a battery cell, battery pack and vehicle comprising the same}

본 발명은 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀의 스웰링(swelling)을 감지할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차와도 관계되어 있다.The present invention relates to a battery module and a battery pack including the same, and more specifically, to a battery module capable of detecting swelling of battery cells constituting the battery module and a battery pack including the same. The invention also relates to automobiles incorporating such battery packs.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있다. 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점이 있다. 리튬 이차 전지는 이러한 장점으로 인해, 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 널리 응용되고 있다. 이러한 리튬 이차 전지는 용량 및 출력을 증가시키기 위하여, 복수의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬 연결을 통해 집합된 구조를 가진 배터리 모듈 또는 이러한 배터리 모듈을 하나 이상 포함하는 배터리 팩으로 제조하여 사용하고 있다. Currently commercialized secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among these, lithium secondary batteries have the advantage of having almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, allowing free charging and discharging, very low self-discharge rates, and high energy density. Due to these advantages, lithium secondary batteries are widely applied not only to portable devices but also to electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HVs) driven by an electrical drive source. In order to increase capacity and output, these lithium secondary batteries are manufactured and used as battery modules with a structure in which a plurality of battery cells are connected in series and/or parallel, or as battery packs containing one or more such battery modules. .

리튬 이차 전지의 배터리 셀은 일반적으로 음극에 카본계 소재가 사용되며, 양극에는 리튬계 산화물, 전해액에는 유기용매 전해질이 주로 사용되고 있다. 배터리 셀이 과충전되거나 전기적 환경에 급격한 변화 등이 발생되게 되면, 양극에서 전해액 분해 현상이 발생되고, 음극에서는 리튬 금속의 석출 현상이 발생될 수 있으며, 이러한 현상이 발생하게 되면, 리튬 이차 전지의 성능 저하가 초래될 수 있음은 물론, 화학 반응에 의한 발열에 의하여 가스가 발생될 수 있다.Battery cells of lithium secondary batteries generally use carbon-based materials for the negative electrode, lithium-based oxides for the positive electrode, and organic solvent electrolytes for the electrolyte solution. When a battery cell is overcharged or a sudden change in the electrical environment occurs, electrolyte decomposition may occur at the positive electrode and precipitation of lithium metal may occur at the negative electrode. When this phenomenon occurs, the performance of the lithium secondary battery may decrease. Not only may deterioration occur, but gas may be generated due to heat generation from a chemical reaction.

또한, 전해액에는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC) 등의 용매를 사용하게 되는데, 이러한 용매는 고온에서 분해되어 가스 등이 발생하고 이에 의한 압력 증가로 스웰링 현상이 발생할 가능성이 내재되어 있으며, 이러한 스웰링 현상은 전기적 쇼트 현상을 야기시킬 수 있음은 물론, 부푼 상태에서 외부 충격이 가해지면 스파크(spark) 등이 발생하여 발화될 수 있어 더욱 위험할 수 있다.In addition, solvents such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) are used in the electrolyte. These solvents decompose at high temperatures, generating gas, etc., and the resulting increase in pressure has the potential to cause swelling. , This swelling phenomenon can not only cause an electrical short phenomenon, but can also be more dangerous because if an external shock is applied while in a swollen state, a spark may be generated and ignite.

이와 함께, 전기차량 등 고온에서 오랜 시간 동안 구동을 유지하여야 하는 환경에서는 이러한 위험성은 더욱 높다고 할 수 있으며, 복수의 배터리 셀로 구성되는 배터리 모듈이나 배터리 팩의 오동작은 이를 사용하는 사용자에게도 치명적인 위험요소가 될 수 있다.At the same time, this risk can be said to be even higher in environments where the operation must be maintained for a long time at high temperatures, such as in electric vehicles, and malfunction of a battery module or battery pack composed of multiple battery cells poses a fatal risk to the user. It can be.

스웰링을 제대로 감지하지 못한 채 사용을 계속하게 되면 발화나 폭발로 이어져, 큰 문제가 발생할 수 있다. 스웰링이 될 것을 미리 감안하여 배터리 모듈 내에 여유공간(margin)을 확보한 설계를 적용할 수도 있으나, 여유공간의 확보는 배터리 모듈의 크기 증가를 초래하므로, 별도의 여유공간 확보가 적절한 해결방안이 될 수는 없다. 대안으로, 배터리 셀 어셈블리의 양측에 강성을 가진 엔드 플레이트를 배치하여 배터리 모듈의 팽창을 억제하는 기술이 사용될 수 있다. 하지만, 강제적으로 배터리 모듈의 팽창을 억제할 경우 배터리 셀의 수명(SOH)에 악영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 배터리 모듈이나 배터리 팩의 케이스 등 구조적인 개선을 통해 스웰링을 관리하기는 어려워, 스웰링의 감지가 특히 중요하다.If you continue to use it without properly detecting swelling, it can lead to ignition or explosion, which can cause serious problems. It is possible to apply a design that secures margin within the battery module in advance to account for swelling. However, securing margin increases the size of the battery module, so securing separate margin is an appropriate solution. It can't be. Alternatively, a technique may be used to suppress expansion of the battery module by placing rigid end plates on both sides of the battery cell assembly. However, if the expansion of the battery module is forcibly suppressed, the lifespan (SOH) of the battery cell may be adversely affected. Therefore, it is difficult to manage swelling through structural improvements such as battery modules or battery pack cases, so detection of swelling is especially important.

그런데, 복수의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하는 배터리 모듈의 경우, 배터리 셀을 보호하기 위해 금속류 케이스를 이용하여 배터리 셀을 감싸는 경우가 많다. 현재 배터리 모듈에서 이런 경우에 외부에서 내부 상황을 알 수 있는 것은 전압, 전류, 온도뿐으로, 배터리 셀이 스웰링되어 비정상 상황이 되었을 경우 알 수 있는 방법이 적다. 또한, 종래 스웰링 현상의 감지를 위하여 제시된 기술들에는 복잡한 구조와 전기 소자를 이용하고 있어 설계가 복잡해지고 이에 따른 공정 수율의 저하 및 불량률이 높아질 수 있고 제품 단가의 상승을 초래하고 있다.However, in the case of a battery module that connects a plurality of battery cells in series or parallel, the battery cells are often surrounded by a metal case to protect the battery cells. In current battery modules, the only way to know the internal situation from the outside is voltage, current, and temperature, so there are few ways to know if the battery cell is swelling and becomes abnormal. In addition, the technologies proposed to detect the swelling phenomenon in the past use complex structures and electrical devices, which makes the design complicated, which can result in lower process yields, higher defect rates, and an increase in product costs.

따라서, 배터리 셀의 스웰링 상황을 간단한 구조를 이용하여 파악할 수 있는 기술이 필요하다.Therefore, a technology that can determine the swelling status of a battery cell using a simple structure is needed.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리 셀에서 발생하는 스웰링 현상을 간단한 구조만으로도 효과적으로 감지할 수 있도록 하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a battery module that can effectively detect the swelling phenomenon occurring in a battery cell with a simple structure.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩과 자동차를 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is to provide a battery pack and a vehicle including such a battery module.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the present invention will be explained below and will be learned by practice of the present invention. Additionally, the objects and advantages of the present invention can be realized by combining the features and configurations indicated in the claims.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 배터리 모듈은 복수의 파우치 타입 배터리 셀이 적층된 셀 적층체; 상기 셀 적층체의 적어도 일 측에 결합되며 상기 배터리 셀에 구비된 전극 리드가 인출되는 복수의 리드 인출 홀을 구비하는 버스바 프레임 어셈블리(Busbar Frame Assembly); 및 상기 버스바 프레임 어셈블리를 통하여 삽입되어 상기 전극 리드가 인출되는 방향에 위치하는 실링부 주위에 위치하게 되는 스웰링 감지 센서를 포함한다.The battery module of the present invention for realizing the above object includes a cell stack in which a plurality of pouch-type battery cells are stacked; A busbar frame assembly coupled to at least one side of the cell stack and having a plurality of lead extraction holes through which electrode leads provided in the battery cells are extracted; and a swelling detection sensor that is inserted through the bus bar frame assembly and positioned around the sealing portion in the direction in which the electrode lead is pulled out.

본 발명의 배터리 모듈에 있어서, 상기 스웰링 감지 센서는 공기압 센서, 가스 센서 또는 적외선 센서일 수 있다.In the battery module of the present invention, the swelling detection sensor may be an air pressure sensor, a gas sensor, or an infrared sensor.

본 발명의 배터리 모듈에 있어서, 상기 배터리 모듈은 BMS(Battery Management System)를 더 포함할 수 있다. 그러한 경우, 상기 공기압 센서는 상기 실링부 주위의 압력을 주기적으로 측정하여, 대기압과 비교시 측정 압력이 150hpa 이상 감소할 경우 BMS로 신호를 전달하게 구성할 수 있다. 상기 적외선 센서는 상기 실링부와의 거리를 주기적으로 측정하여 측정 거리가 가까워지면 BMS로 신호를 전달하게 구성할 수 있다. 또한, 상기 가스 센서는 상기 실링부에서 벤트(vent) 발생으로 가스량 증가가 확인되면 BMS로 신호를 전달하게 구성할 수 있다. 나아가, 상기 스웰링 감지 센서와 상기 BMS간을 FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 연성 회로 기판)로 연결할 수 있다.In the battery module of the present invention, the battery module may further include a BMS (Battery Management System). In such a case, the air pressure sensor can be configured to periodically measure the pressure around the sealing part and transmit a signal to the BMS when the measured pressure decreases by more than 150 hpa compared to atmospheric pressure. The infrared sensor can be configured to periodically measure the distance to the sealing part and transmit a signal to the BMS when the measured distance approaches. Additionally, the gas sensor can be configured to transmit a signal to the BMS when an increase in the amount of gas is confirmed due to the occurrence of a vent in the sealing part. Furthermore, the swelling detection sensor and the BMS can be connected with an FPCB (Flexible Printed Circuit Board).

본 발명의 배터리 모듈에 있어서, 상기 배터리 셀은 상기 전극 리드가 양 방향으로 인출되고, 상기 버스바 프레임 어셈블리는 상기 셀 적층체의 양측에 각각 결합되며, 상기 버스바 프레임 어셈블리는, 버스바 프레임 및 상기 버스바 프레임에 고정 설치되는 복수의 버스바를 포함하고, 서로 인접한 한 쌍의 배터리 셀 각각에 구비된 전극 리드는 하나의 상기 리드 인출 홀을 통해 인출되어 동일한 상기 버스바에 결합될 수 있다.In the battery module of the present invention, the electrode leads of the battery cell are pulled out in both directions, the bus bar frame assembly is coupled to both sides of the cell stack, and the bus bar frame assembly includes a bus bar frame and It includes a plurality of bus bars fixed to the bus bar frame, and electrode leads provided in each pair of battery cells adjacent to each other may be drawn out through one of the lead draw-out holes and coupled to the same bus bar.

이 때, 상기 버스바 프레임은, 상기 리드 인출 홀의 하부에 형성되어 상기 전극 리드가 상기 리드 인출 홀의 하방으로부터 상기 리드 인출 홀을 향하는 방향으로 연장될 수 있도록 가이드하는 복수의 리드 가이드를 구비할 수 있다.At this time, the bus bar frame may be provided with a plurality of lead guides formed at the bottom of the lead out hole to guide the electrode lead to extend from below the lead out hole toward the lead out hole. .

바람직하게, 상기 스웰링 감지 센서는 상기 리드 가이드에 형성한 센서홀을 통하여 삽입되어 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 리드 가이드는 단면이 대략 삼각형 또는 사각형 구조이고, 상기 센서홀은 상기 삼각형의 꼭지점 부분 또는 상기 사각형의 저변 부분에 형성되어 있다.Preferably, the swelling detection sensor is inserted through a sensor hole formed in the lead guide. According to one embodiment, the lead guide has a substantially triangular or square cross-sectional structure, and the sensor hole is formed at the vertex of the triangle or the bottom of the square.

본 발명에서는 이러한 배터리 모듈을 복수개 포함하는 배터리 팩도 제공한다.The present invention also provides a battery pack including a plurality of such battery modules.

본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 팩 케이스; 상기 팩 케이스 내에 구비되며, 복수의 파우치 타입 배터리 셀이 적층된 셀 적층체; 상기 셀 적층체의 적어도 일 측에 결합되며 상기 배터리 셀에 구비된 전극 리드가 인출되는 복수의 리드 인출 홀을 구비하는 버스바 프레임 어셈블리; 상기 버스바 프레임 어셈블리를 통하여 삽입되어 상기 전극 리드가 인출되는 방향에 위치하는 실링부 주위에 위치하게 되는 스웰링 감지 센서; 및 상기 스웰링 감지 센서에 의한 신호를 가지고 상기 배터리 셀을 제어하며 외부 전원과 연결되는 BMS를 포함한다. A battery pack according to another aspect of the present invention includes a pack case; A cell stack provided in the pack case and comprising a plurality of pouch-type battery cells stacked together; a bus bar frame assembly coupled to at least one side of the cell stack and having a plurality of lead extraction holes through which electrode leads provided in the battery cells are extracted; a swelling detection sensor inserted through the bus bar frame assembly and positioned around the sealing portion located in the direction in which the electrode lead is pulled out; and a BMS that controls the battery cells using signals from the swelling detection sensor and is connected to an external power source.

상기 BMS는 상기 스웰링 감지 센서로부터 신호 수신시 상기 배터리 셀의 전류를 차단할 수 있다. The BMS may block the current of the battery cell when receiving a signal from the swelling detection sensor.

상기 배터리 팩은 자동차에 구비되는 배터리 팩이고, 상기 BMS는 상기 스웰링 감지 센서로부터 신호 수신시 상기 자동차의 운전자에게 알람을 제공할 수 있다.The battery pack is a battery pack provided in a car, and the BMS can provide an alarm to the driver of the car when a signal is received from the swelling detection sensor.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차도 제공된다. According to another aspect of the present invention, a vehicle including such a battery pack is also provided.

본 발명에 의한 배터리 모듈과 배터리 팩은 추가적이고 복잡한 소자 내지 소재를 필요로 하지 않고, 간단한 구조만으로도 배터리 셀의 스웰링 현상을 효과적으로 감지할 수 있다.The battery module and battery pack according to the present invention do not require additional and complicated elements or materials, and can effectively detect the swelling phenomenon of battery cells with a simple structure.

본 발명에 따르면, 스웰링 감지 구조를 포함시키더라도 배터리 모듈이나 배터리 팩의 설계를 복잡하게 하지 않는다. 따라서, 제품에 대한 불량율을 낮추고 제품 단가에 대한 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. According to the present invention, including the swelling detection structure does not complicate the design of the battery module or battery pack. Therefore, it can provide the effect of lowering the defect rate for products and securing competitiveness in product price.

본 발명에 따르면, 적절한 스웰링 감지를 통하여 배터리 셀을 제어하거나 사용자에게 위험을 알릴 수 있다. 예를 들어, 스웰링 현상에 따른 안내 메시지 등을 사용자에게 인터페이싱할 수 있어, 즉각적인 조치 및 예비적인 조치를 유도할 수 있다. According to the present invention, it is possible to control battery cells or inform users of danger through appropriate swelling detection. For example, guidance messages according to the swelling phenomenon can be interfaced to the user, leading to immediate action and preliminary action.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 정면도이다.
도 2는 도 1의 II-II' 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 내부 구조를 나타내는 단면도로서 도 2의 A 영역을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 B 영역을 확대하여 나타내는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 배터리 셀을 나타내는 사시도이다.
도 6은 비교예로서 제작한, 스웰링이 일어나 가스포켓이 부풀어 있는 상태의 배터리 모듈 단면 엑스선 사진이다.
도 7과 도 8은 도 6에 포함된 버스바 프레임 어셈블리의 사진이다.
도 9는 셀 적층체에서 스웰링 전후의 실링부 위치 변화를 도시한 엑스선 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 배터리 모듈에서 스웰링을 감지하는 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 배터리 모듈에서 센서홀이 형성되는 리드 가이드의 사진이다.
도 12는 본 발명에 따른 배터리 모듈에서 스웰링을 감지하는 작동 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 배터리 모듈에서 스웰링을 감지하는 작동 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 14는 배터리 셀에서 스웰링이 발생하여 실링부가 밀린 상태를 촬영한 사진이다.
도 15는 배터리 셀이 핀홀 벤트된 상태의 사진이다.
도 16은 본 발명에 따른 배터리 팩의 개략도이다.
도 17은 본 발명에 따른 자동차의 개략도이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later, so the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is a front view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view taken along line II-II' of Figure 1.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of a battery module according to an embodiment of the present invention, and is an enlarged view of area A of FIG. 2.
Figure 4 is an enlarged view showing area B shown in Figure 3.
Figure 5 is a perspective view showing a battery cell applied to a battery module according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional X-ray photograph of a battery module produced as a comparative example in a state in which swelling occurs and the gas pockets are swollen.
Figures 7 and 8 are photographs of the busbar frame assembly included in Figure 6.
Figure 9 is an X-ray photograph showing the change in position of the sealing part before and after swelling in the cell stack.
Figure 10 is a diagram for explaining the operating principle of detecting swelling in a battery module according to the present invention.
Figure 11 is a photograph of a lead guide in which a sensor hole is formed in a battery module according to the present invention.
Figure 12 is another diagram to explain the operating principle of detecting swelling in a battery module according to the present invention.
Figure 13 is another diagram to explain the operating principle of detecting swelling in a battery module according to the present invention.
Figure 14 is a photograph taken of a state in which swelling occurred in a battery cell and the sealing portion was pushed.
Figure 15 is a photograph of a battery cell in a pinhole-vented state.
16 is a schematic diagram of a battery pack according to the present invention.
Figure 17 is a schematic diagram of a vehicle according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing this application, various alternatives are available to replace them. It should be understood that equivalents and variations may exist.

도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다. In the drawings, the same reference numerals indicate the same components.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구조를 설명하기로 한다. First, with reference to FIGS. 1 to 4, the structure of a battery module according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 정면도이다. 도 2는 도 1의 II-II' 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 내부 구조를 나타내는 단면도로서 도 2의 A 영역을 확대하여 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 B 영역을 확대하여 나타내는 확대도이다. 1 is a front view of a battery module according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a cross-sectional view taken along line II-II' of Figure 1. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of a battery module according to an embodiment of the present invention, and is an enlarged view of area A of FIG. 2. Figure 4 is an enlarged view showing area B shown in Figure 3.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(5)은 복수의 배터리 셀(10)이 적층되어 형성되는 셀 적층체(20) 및 셀 적층체(20)의 적어도 일 측에 결합되는 버스바 프레임 어셈블리(Busbar Frame Assembly, 30)를 포함한다.1 to 4, the battery module 5 according to an embodiment of the present invention includes a cell stack 20 formed by stacking a plurality of battery cells 10 and at least the cell stack 20. It includes a busbar frame assembly (Busbar Frame Assembly, 30) coupled to one side.

상기 배터리 셀(10)로는, 파우치 타입 배터리 셀이 적용될 수 있으며, 상세한 구조는 다음에 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 이러한 파우치 타입 배터리 셀은, 제1 극성의 전극 리드와 제2 극성의 전극 리드를 포함하여 한 쌍의 전극 리드(11)가 서로 반대 방향으로 인출되는 양방향 인출형 배터리 셀일 수 있으며, 이러한 파우치 타입 배터리 셀 복수개가 대면하여 적층됨으로써 하나의 셀 적층체(20)를 형성할 수 있다. 상기 제1 극성은 음극이고 상기 제2 극성은 양극일 수 있다. 반대로 상기 제1 극성은 양극이고 상기 제2 극성은 음극일 수 있다. As the battery cell 10, a pouch-type battery cell may be applied, and the detailed structure will be described next with reference to FIG. 5. In addition, such a pouch-type battery cell may be a bidirectional draw-out type battery cell in which a pair of electrode leads 11, including an electrode lead of a first polarity and an electrode lead of a second polarity, are drawn out in opposite directions, and such a pouch One cell stack 20 can be formed by stacking a plurality of type battery cells facing each other. The first polarity may be a negative electrode and the second polarity may be an anode. Conversely, the first polarity may be an anode and the second polarity may be a cathode.

상기 셀 적층체(20)는, 각각의 배터리 셀(10)마다 구비되는 전극 리드(11)가 지면에 수직한 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 즉, 각 배터리 셀(10)은 측면이 바닥에 놓이게끔 세워져서 배치될 수 있다. The cell stack 20 may be arranged so that the electrode lead 11 provided for each battery cell 10 extends in a direction perpendicular to the ground. That is, each battery cell 10 can be arranged standing up so that its side lies on the floor.

상기 버스바 프레임 어셈블리(30)는, 셀 적층체(20)의 적어도 일 측에 결합되며, 버스바 프레임(31) 및 버스바 프레임(31)에 고정 설치되는 복수의 버스바(32)를 포함한다. The bus bar frame assembly 30 is coupled to at least one side of the cell stack 20 and includes a bus bar frame 31 and a plurality of bus bars 32 fixed to the bus bar frame 31. do.

상기 버스바 프레임(31)은, 셀 적층체(20)의 적어도 일 측에 배치되어 구비될 수 있으며, 배터리 셀(10)에 구비된 전극 리드(11)가 배터리 모듈(5)의 외부로 인출되도록 하기 위한 복수의 리드 인출 홀(31a)을 구비한다. 상기 복수의 배터리 셀(10)들은, 예를 들어 두 개씩 하나의 그룹을 형성하여 동일한 그룹에 속하는 한 쌍의 배터리 셀(10)에 구비된 전극 리드(11)들은 동일한 리드 인출 홀(31a)을 통해 외부로 인출될 수 있다. 또한, 상기 리드 인출 홀(31a)을 통해 외부로 인출된 한 쌍의 전극 리드(11)는 동일한 버스바(32)에 용접 등에 의해 부착된다. The bus bar frame 31 may be disposed on at least one side of the cell stack 20, and the electrode lead 11 provided on the battery cell 10 is led out of the battery module 5. It is provided with a plurality of lead-out holes (31a) to enable this. The plurality of battery cells 10, for example, form a group of two, and the electrode leads 11 provided in a pair of battery cells 10 belonging to the same group have the same lead-out hole 31a. It can be withdrawn externally. Additionally, a pair of electrode leads 11 drawn out through the lead withdrawal hole 31a are attached to the same bus bar 32 by welding or the like.

상기 배터리 셀(10)에서 상기 전극 리드(11)가 양 방향으로 인출되므로, 상기 버스바 프레임 어셈블리(30)는 상기 셀 적층체(20)의 양측에 각각 결합될 수 있다. 서로 인접한 한 쌍의 배터리 셀(10) 각각에 구비된 전극 리드(11)는 하나의 상기 리드 인출 홀(31a)을 통해 인출되어 동일한 버스바(32)에 결합될 수 있다. 이 경우, 동일한 그룹에 속하는 한 쌍의 전극 리드(11)는 동일한 극성을 가질 수 있다. 예를 들어 음극인 제1 극성을 가질 수 있다. 물론, 하나의 리드 인출 홀(31a)을 통해 인출되는 전극 리드(11)의 개수 및 극성은 배터리 셀(10)의 직렬 및 병렬 연결 관계에 따라 여기에 예로 든 바와 달라질 수 있다. Since the electrode leads 11 are pulled out from the battery cell 10 in both directions, the bus bar frame assembly 30 can be coupled to both sides of the cell stack 20, respectively. The electrode leads 11 provided in each pair of battery cells 10 adjacent to each other may be drawn out through one of the lead draw-out holes 31a and coupled to the same bus bar 32. In this case, a pair of electrode leads 11 belonging to the same group may have the same polarity. For example, it may have a first polarity that is negative. Of course, the number and polarity of the electrode leads 11 drawn out through one lead draw-out hole 31a may vary from the examples shown here depending on the series and parallel connection relationships of the battery cells 10.

다음은, 도 5를 참조하여, 본 발명에 적용되는 배터리 셀(10)의 구체적인 구조에 대해서 설명하기로 한다.Next, with reference to FIG. 5, the specific structure of the battery cell 10 applied to the present invention will be described.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 배터리 셀을 나타내는 사시도이다. Figure 5 is a perspective view showing a battery cell applied to a battery module according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 배터리 셀(10)은, 전극 조립체(미도시), 한 쌍의 전극 리드(11), 파우치 케이스(12) 및 리드 필름(13)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the battery cell 10 includes an electrode assembly (not shown), a pair of electrode leads 11, a pouch case 12, and a lead film 13.

상기 전극 조립체는, 양극, 분리막, 음극이 순차적으로 적어도 1회 이상 적층된 형태 또는 적층에 의해 형성된 적층체가 권취된 형태를 갖는다.The electrode assembly has a form in which an anode, a separator, and a cathode are sequentially stacked at least once or in a form in which a laminate formed by stacking is wound.

상기 한 쌍의 전극 리드(11)는, 각각 전극 조립체에 구비된 양극탭 및 음극탭에 연결되어 서로 반대방향으로 연장된다. 이 경우, 상기 양극탭과 연결된 전극 리드(11)는 제2 극성을 가지는 양극 리드(11a)로서 기능하고, 음극탭과 연결된 전극 리드(11)는 제1 극성을 가지는 음극 리드(11b)로서 기능한다. 상기 전극 리드(11)는, 실링부(12b)를 통해 파우치 케이스(12)의 외부로 인출된다.The pair of electrode leads 11 are connected to the positive electrode tab and the negative electrode tab provided in the electrode assembly, respectively, and extend in opposite directions. In this case, the electrode lead 11 connected to the positive electrode tab functions as the positive electrode lead 11a having a second polarity, and the electrode lead 11 connected to the negative electrode tab functions as the negative electrode lead 11b having the first polarity. do. The electrode lead 11 is pulled out of the pouch case 12 through the sealing portion 12b.

상기 파우치 케이스(12)는, 수지층/금속층/수지층이 순차적으로 적층된 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 전극 조립체를 수용하는 수용부(12a) 및 수용부의 둘레로부터 외측으로 연장되는 실링부(12b)를 포함한다. 상기 금속층은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 열융착 등에 의해 상기 실링부(12b)가 형성되기에 앞서 파우치 케이스(12)의 내부에는 전극 조립체와 함께 전해질, 보통은 전해액이 주입된다. 수용부(12a)에 전극 조립체와 전해액이 내장된 상태에서 수용부(12a)의 외주면을 열융착하여 밀봉함으로써 실링부(12b)를 형성한다. 수용부(12a)는 전극조립체의 내장을 위해 라미네이트 시트 일부가 만입되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다. The pouch case 12 may be made of a laminated sheet in which a resin layer/metal layer/resin layer is sequentially laminated, and includes a receiving portion 12a that accommodates the electrode assembly and a sealing portion 12b extending outward from the periphery of the receiving portion. ) includes. The metal layer may be made of aluminum. Before the sealing portion 12b is formed by heat fusion or the like, an electrolyte, usually an electrolyte solution, is injected together with an electrode assembly into the inside of the pouch case 12. With the electrode assembly and electrolyte solution built into the receiving portion 12a, the outer peripheral surface of the receiving portion 12a is heat-sealed and sealed to form a sealing portion 12b. The receiving portion 12a may have a structure in which a portion of the laminate sheet is indented to accommodate the electrode assembly.

한편, 상기 파우치 케이스(12)의 둘레에 형성되는 실링부(12b) 중에서, 전극 리드(11)가 인출되는 방향에 위치하는 실링부(12b)를 이하 테라스부(T)라 칭하기로 한다.Meanwhile, among the sealing portions 12b formed around the pouch case 12, the sealing portion 12b located in the direction in which the electrode lead 11 is drawn out will hereinafter be referred to as the terrace portion T.

상기 리드 필름(13)은, 전극 리드(11)의 일부를 감싸며, 그 일부는 전극 리드(11)와 파우치 케이스(12)의 실링부(12b) 사이에 개재되고, 나머지 일부는 파우치 케이스(12)의 실링부(12b) 외측으로 노출된다. 상기 리드 필름(13)은, 전극 리드(11)와 파우치 케이스(12) 사이의 접착력 부족으로 인해 실링부(12b)의 실링력이 약화되는 것을 방지하기 위해 적용된다.The lead film 13 surrounds a part of the electrode lead 11, a part of it is interposed between the electrode lead 11 and the sealing part 12b of the pouch case 12, and the remaining part is attached to the pouch case 12. ) is exposed to the outside of the sealing portion 12b. The lead film 13 is applied to prevent the sealing force of the sealing portion 12b from being weakened due to insufficient adhesive force between the electrode lead 11 and the pouch case 12.

다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 배터리 모듈(5)은 상기 버스바 프레임 어셈블리(30)를 통하여 삽입되어 상기 전극 리드(11)가 인출되는 방향에 위치하는 실링부(12b), 즉 테라스부(T) 주위에 위치하게 되는 스웰링 감지 센서(40)를 포함한다. Referring again to FIGS. 3 and 4, the battery module 5 is inserted through the bus bar frame assembly 30 and has a sealing portion 12b, that is, a terrace portion, located in the direction in which the electrode lead 11 is pulled out. (T) Includes a swelling detection sensor 40 located around.

상기 버스바 프레임(31)은, 리드 인출 홀(31a)의 하부에 형성되어 전극 리드(11)가 리드 인출 홀(31a)의 하방으로부터 리드 인출 홀(31a)을 향하는 방향으로 연장될 수 있도록 가이드 하는 복수의 리드 가이드(31b)를 구비할 수 있다. 바람직하게, 상기 스웰링 감지 센서(40)는 상기 리드 가이드(31b)에 형성한 센서홀(35)을 통하여 삽입되어 있다. 본 실시예에서, 상기 리드 가이드(31b)는 단면이 대략 삼각형 또는 사각형 구조이고, 상기 센서홀(35)은 상기 삼각형의 꼭지점 부분 또는 상기 사각형의 저변 부분에 형성되어 있다. 특히 상기 센서홀(35)은 상기 삼각형 중에서도 배터리 셀(10)에 인접한 꼭지점 부분 또는 상기 사각형의 저변 중에서도 배터리 셀(10)에 인접한 부분에 형성되어 있을 수 있다.The bus bar frame 31 is formed below the lead out hole 31a and guides the electrode lead 11 so that it can extend from below the lead out hole 31a toward the lead out hole 31a. A plurality of lead guides 31b may be provided. Preferably, the swelling detection sensor 40 is inserted through the sensor hole 35 formed in the lead guide 31b. In this embodiment, the lead guide 31b has a substantially triangular or square cross-sectional structure, and the sensor hole 35 is formed at the vertex of the triangle or the bottom of the square. In particular, the sensor hole 35 may be formed at the vertex of the triangle adjacent to the battery cell 10 or at the bottom of the square adjacent to the battery cell 10.

이처럼 배터리 모듈(5)은 각 배터리 셀(10)의 전극 리드(11) 부분을 연결할 수 있도록, 버스바 프레임 어셈블리(30)를 포함하며, 여기에 전극 리드(11)들을 연결하여 전압 구성을 할 수 있도록 되어 있다. 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 상기 전극 리드(11)가 인출되는 방향에 위치하는 실링부(12b), 즉 테라스부(T) 양측에는 가스 포켓 공간이 있고, 충방전시 발생하는 가스는 이 공간에 모이게 되면서 스웰링 현상이 발생한다. 이 가스가 과도하게 넘치게 되면 실링부(12b)를 점점 밀어내면서 해당 부위의 실링 접합이 떨어지게 되는데, 이 때 가스 및 전해액 누출로 인하여 발화가 발생한다. In this way, the battery module 5 includes a busbar frame assembly 30 to connect the electrode leads 11 of each battery cell 10, and the electrode leads 11 are connected to this to configure the voltage. It is possible to do so. As explained with reference to FIG. 5, there is a gas pocket space on both sides of the sealing portion 12b, that is, the terrace portion T, located in the direction in which the electrode lead 11 is pulled out, and the gas generated during charging and discharging flows into this space. As they gather together, a swelling phenomenon occurs. When this gas overflows excessively, it gradually pushes out the sealing portion 12b, causing the sealing joint at the relevant area to fall apart. At this time, ignition occurs due to leakage of gas and electrolyte.

발화가 발생하기 전에 이러한 스웰링 상황을 감지하도록 하기 위해, 본 발명에서는 각 배터리 셀(10)의 전극 리드(11) 부분을 연결하는 버스바 프레임 어셈블리(30)에 스웰링 감지 센서(40)를 삽입하도록 한 것이다.In order to detect this swelling situation before ignition occurs, in the present invention, a swelling detection sensor 40 is installed on the bus bar frame assembly 30 connecting the electrode lead 11 of each battery cell 10. It was meant to be inserted.

스웰링 감지 센서(40)는 공기압 센서, 가스 센서 또는 적외선 센서일 수 있다. 이러한 스웰링 감지 센서(40)를 통해 가스 포켓의 부푼 상태, 벤트(vent) 및 실링부(12b) 밀링 등을 감지할 수 있다. The swelling detection sensor 40 may be an air pressure sensor, a gas sensor, or an infrared sensor. Through this swelling detection sensor 40, it is possible to detect the swelling state of the gas pocket, the milling of the vent, and the sealing portion 12b.

상기 버스바 프레임 어셈블리(30)는 전극 리드(11)들을 절곡하여 버스바(32)에 용접될 수 있도록 모양을 잡아주는 용도로 사용될 수 있다. 배터리 모듈(5)을 구성하는 부품 중에서 배터리 셀(10)과 가장 가까운 부품이 버스바 프레임 어셈블리(30)인 것이다. 버스바 프레임 어셈블리(30)가 배터리 셀(10)의 테라스부(T)에 매우 인접하여 위치하므로, 만약 가스포켓이 부풀게 되면 해당 버스바 프레임 어셈블리(30) 부분을 짓누를 수 밖에 없다. 본 발명에서는 버스바 프레임 어셈블리(30), 특히 버스바 프레임(31), 그 중에서도 리드 가이드(31b) 부분에 센서홀(35)을 만들고 여기에 스웰링 감지 센서(40)를 삽입하여, 스웰링 감지 센서(40)로 하여금 테라스부(T)의 변형 또는 변위를 통한 스웰링 정도를 감지하도록 한다. The bus bar frame assembly 30 can be used to bend the electrode leads 11 and shape them so that they can be welded to the bus bar 32. Among the parts constituting the battery module 5, the part closest to the battery cell 10 is the busbar frame assembly 30. Since the bus bar frame assembly 30 is located very close to the terrace portion (T) of the battery cell 10, if the gas pocket swells, it has no choice but to press down on the corresponding portion of the bus bar frame assembly 30. In the present invention, a sensor hole 35 is made in the bus bar frame assembly 30, especially the bus bar frame 31, especially in the lead guide 31b, and a swelling detection sensor 40 is inserted into this to detect swelling. The detection sensor 40 is configured to detect the degree of swelling through deformation or displacement of the terrace portion T.

이하에서 실제 본 발명에 따른 배터리 모듈의 엑스선 사진을 이용해, 스웰링 전후 본 발명의 작동 원리에 대해 상세히 설명한다. Below, the operating principle of the present invention before and after swelling will be described in detail using X-ray photographs of the actual battery module according to the present invention.

도 6은 비교예로서 제작한, 스웰링이 일어나 가스포켓이 부풀어 있는 상태의 배터리 모듈 단면 엑스선 사진이다. 배터리 셀(10)과, 센서홀(35)을 포함하지 않는 버스바 프레임 어셈블리(30')를 나타내었다. Figure 6 is a cross-sectional X-ray photograph of a battery module produced as a comparative example in a state in which swelling occurs and the gas pockets are swollen. A bus bar frame assembly 30' that does not include a battery cell 10 and a sensor hole 35 is shown.

도 7와 도 8은 도 6에 포함된 버스바 프레임 어셈블리(30')의 사진으로서, 버스바 프레임 어셈블리(30')를 바로 놓고 촬영함으로써 도 7은 버스바 프레임 어셈블리(30')의 버스바 프레임(31')과 버스바(32')를 보여준다. 도 8은 버스바 프레임(31')을 뒤집어 놓고 촬영함으로써 리드 가이드(31b')를 보여준다. 여기에서는 센서홀(35)도 스웰링 감지 센서(40)도 없다. FIGS. 7 and 8 are photographs of the bus bar frame assembly 30' included in FIG. 6. By placing the bus bar frame assembly 30' directly on the photograph, FIG. 7 shows the bus bar of the bus bar frame assembly 30'. Shows the frame (31') and busbar (32'). Figure 8 shows the lead guide (31b') by turning the bus bar frame (31') upside down and photographing it. Here, there is neither a sensor hole 35 nor a swelling detection sensor 40.

도 9는 셀 적층체(20)에서 스웰링 전후의 실링부(12b) 위치 변화를 도시한 엑스선 사진이다. 도 3 및 도 4와 같은 구조를 가진 셀 적층체(20)에서 스웰링이 일어나면 도 9에 점선으로 표시한 바와 같이 실링부(12b) 위치 변화가 일어난다.FIG. 9 is an X-ray photograph showing a change in the position of the sealing portion 12b before and after swelling in the cell stack 20. When swelling occurs in the cell stack 20 having the structure shown in FIGS. 3 and 4, the position of the sealing portion 12b changes as indicated by a dotted line in FIG. 9.

도 10은 본 발명에 따른 배터리 모듈에서 스웰링을 감지하는 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.Figure 10 is a diagram for explaining the operating principle of detecting swelling in a battery module according to the present invention.

도 10에서는 스웰링 감지 센서(40)로서 공기압 센서를 이용하는 경우를 예로 들었다. 배터리 모듈(5)은 BMS(Battery Management System, 50)를 더 포함하고, 스웰링 감지 센서(40)와 상기 BMS(50)간은 FPCB(55)로 연결될 수 있다. FPCB(55)는 전기 신호 연결을 위한 부품이다. In Figure 10, an example of using an air pressure sensor as the swelling detection sensor 40 is given. The battery module 5 further includes a battery management system (BMS) 50, and the swelling detection sensor 40 and the BMS 50 may be connected through an FPCB 55. FPCB (55) is a component for connecting electrical signals.

공기압 센서는 가운데에 원형의 측정 입구를 가진 것일 수 있다. 보통 대기압(1000hpa) 정도 측정이 되나, 측정 입구가 막히게 되면 측정되는 공기 압력은 현저히 감소한다. The air pressure sensor may have a circular measuring inlet in the center. Usually, atmospheric pressure (1000hpa) is measured, but if the measurement inlet is blocked, the measured air pressure decreases significantly.

본 실시예에서 공기압 센서인 스웰링 감지 센서(40)는 리드 가이드(31b)에 형성한 센서홀(35)에 삽입이 되어 있다. 상기 리드 가이드(31b)는 단면이 대략 삼각형 또는 사각형 구조이고, 상기 센서홀(35)은 상기 삼각형의 꼭지점 부분 또는 상기 사각형의 저변 부분에 형성되어 있다. 상기 버스바 프레임 어셈블리(30)는 전극 리드(11)들을 절곡하여 버스바(32)에 용접될 수 있도록 모양을 잡아주는 용도로 사용될 수 있다. 배터리 셀(10)과 가장 가까운 부품이 버스바 프레임 어셈블리(30)인 것이다. 버스바 프레임 어셈블리(30)가 배터리 셀(10)의 테라스부(T)에 매우 인접하여 위치하므로, 만약 가스포켓이 부풀게 되면 해당 버스바 프레임 어셈블리(30) 부분을 짓누를 수 밖에 없다. 따라서, 버스바 프레임 어셈블리(30)에 센서홀(35)을 만들고 여기에 공기압 센서를 삽입하여 가스포켓이 센서홀(35)을 눌러 센서 압력 측정 입구를 막아가게 되면 압력 수치가 높아지므로, 스웰링 감지를 인식할 수 있다. In this embodiment, the swelling detection sensor 40, which is an air pressure sensor, is inserted into the sensor hole 35 formed in the lead guide 31b. The lead guide 31b has a roughly triangular or square cross-sectional structure, and the sensor hole 35 is formed at the vertex of the triangle or the bottom of the square. The bus bar frame assembly 30 can be used to bend the electrode leads 11 and shape them so that they can be welded to the bus bar 32. The component closest to the battery cell 10 is the busbar frame assembly 30. Since the bus bar frame assembly 30 is located very close to the terrace portion (T) of the battery cell 10, if the gas pocket swells, it has no choice but to press down on the corresponding portion of the bus bar frame assembly 30. Therefore, if a sensor hole (35) is made in the bus bar frame assembly (30) and an air pressure sensor is inserted into this, the gas pocket presses on the sensor hole (35) and blocks the sensor pressure measurement inlet, causing swelling. Sensing can be recognized.

도 11은 본 발명에 따른 배터리 모듈에서 센서홀이 형성되는 리드 가이드의 사진이다. 도 11은 버스바 프레임(31)을 뒤집어 놓고 촬영함으로써 리드 가이드(31b)를 보여준다. 센서홀(35)은 리드 가이드(31b)에 형성된다. 센서홀(35)은 리드 가이드(31b)의 가운데에 위치해도 되고, 측면에 위치해도 되나, 가운데 위치하는 것이 측정에 보다 용이할 수 있다. Figure 11 is a photograph of a lead guide in which a sensor hole is formed in a battery module according to the present invention. Figure 11 shows the lead guide (31b) by turning the bus bar frame 31 upside down and photographing it. The sensor hole 35 is formed in the lead guide 31b. The sensor hole 35 may be located in the center or on the side of the lead guide 31b, but it may be easier to measure if located in the center.

공기압 센서는 상기 실링부(12b), 특히 테라스부(T)의 주위의 압력을 주기적으로 측정한다. 상기 실링부(12b)의 가스 포켓이 부풀게 되면 공기압 센서의 측정 홀을 점점 막게 된다. 이에 따라 공기압 센서가 측정하는 압력은 대기압보다 올라가게 된다. 어느 정도까지는 스웰링을 허용하다가 기준치 이상으로 스웰링이 발생한 것으로 판단되면 신호를 발생하게 할 수 있다. 예를 들어, 대기압과 비교시 측정 압력이 150hpa 이상 감소할 경우 BMS(50)로 신호를 전달하게 구성할 수 있다. 기준치는 변화될 수 있다. 스웰링 감지 센서(40)로부터 신호를 수신한 BMS(50)는 배터리 셀(10)의 전류를 차단할 수 있다. 이로써 배터리 셀(10)의 충전이나 방전을 중지할 수 있다. 또는 위험 알람 신호를 발생시킬 수 있다.The air pressure sensor periodically measures the pressure around the sealing part 12b, especially the terrace part T. When the gas pocket of the sealing portion 12b swells, it gradually blocks the measurement hole of the air pressure sensor. Accordingly, the pressure measured by the air pressure sensor becomes higher than atmospheric pressure. Swelling can be allowed to a certain extent, and then a signal can be generated when it is determined that swelling has occurred beyond the standard value. For example, when the measured pressure decreases by more than 150 hpa compared to atmospheric pressure, a signal can be transmitted to the BMS 50. The standard may change. The BMS 50, which receives a signal from the swelling detection sensor 40, may block the current of the battery cell 10. As a result, charging or discharging of the battery cell 10 can be stopped. Alternatively, it may generate a danger alarm signal.

도 12는 본 발명에 따른 배터리 모듈에서 스웰링을 감지하는 작동 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.Figure 12 is another diagram to explain the operating principle of detecting swelling in a battery module according to the present invention.

도 12에서는 스웰링 감지 센서(40)로서 적외선 센서를 이용하는 경우를 예로 들었다. 여기에서도 배터리 모듈(5)은 BMS(50)를 더 포함하고, 스웰링 감지 센서(40)와 상기 BMS(50)간은 FPCB(55)로 연결될 수 있다. In Figure 12, the case of using an infrared sensor as the swelling detection sensor 40 is given as an example. Here too, the battery module 5 further includes a BMS 50, and the swelling detection sensor 40 and the BMS 50 may be connected through an FPCB 55.

적외선 센서는 거리 측정 센서이고 가스 포켓과의 거리를 통해 스웰링을 파악하는 것이다. The infrared sensor is a distance measurement sensor and detects swelling through the distance to the gas pocket.

본 실시예에서 적외선 센서인 스웰링 감지 센서(40)는 리드 가이드(31b)에 형성한 센서홀(35)에 삽입이 되어 있다. 예를 들어, 상기 센서홀(35)은 상기 리드 가이드(31b)의 측면 쪽에 형성이 되어 있다. In this embodiment, the swelling detection sensor 40, which is an infrared sensor, is inserted into the sensor hole 35 formed in the lead guide 31b. For example, the sensor hole 35 is formed on the side of the lead guide 31b.

적외선 센서는 상기 테라스부(T)와의 거리를 주기적으로 측정한다. 상기 실링부(12b)의 가스 포켓이 부풀게 되면 측정 거리가 점점 가까워진다. 어느 정도까지는 스웰링을 허용하다가 기준치 이상으로 스웰링이 발생한 것으로 판단되면 신호를 발생하게 할 수 있다. 예를 들어, 측정 거리가 초기 거리 대비 50% 감소할 경우 BMS(50)로 신호를 전달하게 구성할 수 있다. 기준치는 변경 가능하다. 스웰링 감지 센서(40)로부터 신호를 수신한 BMS(50)는 배터리 셀(10)의 전류를 차단할 수 있다. 또는 위험 알람 신호를 발생시킬 수 있다. The infrared sensor periodically measures the distance to the terrace part (T). As the gas pocket of the sealing portion 12b swells, the measured distance gradually becomes closer. Swelling can be allowed to a certain extent, and then a signal can be generated when it is determined that swelling has occurred beyond the standard value. For example, when the measured distance decreases by 50% compared to the initial distance, a signal can be configured to be transmitted to the BMS 50. The standard value can be changed. The BMS 50, which receives a signal from the swelling detection sensor 40, may block the current of the battery cell 10. Alternatively, it may generate a danger alarm signal.

도 13은 본 발명에 따른 배터리 모듈에서 스웰링을 감지하는 작동 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.Figure 13 is another diagram to explain the operating principle of detecting swelling in a battery module according to the present invention.

도 13에서는 스웰링 감지 센서(40)로서 가스 센서를 이용하는 경우를 예로 들었다. 여기에서도 배터리 모듈(5)은 BMS(50)를 더 포함하고, 스웰링 감지 센서(40)와 상기 BMS(50)간은 FPCB(55)로 연결될 수 있다. In Figure 13, an example of using a gas sensor as the swelling detection sensor 40 is given. Here too, the battery module 5 further includes a BMS 50, and the swelling detection sensor 40 and the BMS 50 may be connected through an FPCB 55.

가스 센서는 가스량을 측정하는 센서이다. A gas sensor is a sensor that measures the amount of gas.

본 실시예에서 가스 센서인 스웰링 감지 센서(40)는 리드 가이드(31b)에 형성한 센서홀(35)에 삽입이 되어 있다. 예를 들어, 상기 센서홀(35)은 상기 리드 가이드(31b)의 측면 쪽에 형성이 되어 있다. 센서홀(35)의 위치는 변경 가능하며, 예를 들어 도 10에 도시한 것처럼 리드 가이드(31b)의 단면이 대략 삼각형 또는 사각형 구조일 때, 상기 센서홀(35)은 상기 삼각형의 꼭지점 부분 또는 상기 사각형의 저변 부분에 형성되어 있을 수도 있다. 버스바(32) 위치에 따라서는 실링부(12b)가 가깝게 위치하는 곳이 있는데, 해당 부분에 가스 센서가 위치하게 된다면 아주 위치가 가까우므로, 가스량 측정을 빠르고 정확하게 할 수 있다. In this embodiment, the swelling detection sensor 40, which is a gas sensor, is inserted into the sensor hole 35 formed in the lead guide 31b. For example, the sensor hole 35 is formed on the side of the lead guide 31b. The position of the sensor hole 35 can be changed. For example, as shown in FIG. 10, when the cross section of the lead guide 31b has a substantially triangular or square structure, the sensor hole 35 is located at the vertex of the triangle or It may be formed at the bottom of the square. Depending on the location of the bus bar 32, there are places where the sealing portion 12b is located close to each other. If the gas sensor is located at that location, the location is very close, so the amount of gas can be measured quickly and accurately.

가스 센서는 가스량을 주기적으로 측정한다. 스웰링 발생 전에는 가스 센서가 공기에 해당하는 일반적인 값을 출력한다. 스웰링이 발생하게 되면 도 14에 나타낸 바와 같이 가스 포켓이 부풀고 실링부(12b)가 점점 밀리게 된다. 실링이 유지되지 못하고 상기 실링부(12b)에서 벤트 발생으로 가스량 증가가 확인되면 BMS(50)로 신호를 전달하게 구성할 수 있다. 스웰링 감지 센서(40)로부터 신호를 수신한 BMS(50)는 배터리 셀(10)의 전류를 차단할 수 있다. 또는 위험 알람 신호를 발생시킬 수 있다. 도 15는 배터리 셀(10)이 핀홀 벤트된 상태의 사진으로서, 점선원 부분에서 핀홀이 발생하였다. A gas sensor periodically measures the amount of gas. Before swelling occurs, the gas sensor outputs a typical value corresponding to air. When swelling occurs, the gas pocket swells and the sealing portion 12b is gradually pushed, as shown in FIG. 14. If the seal is not maintained and an increase in the amount of gas is confirmed due to the occurrence of a vent in the sealing part 12b, a signal can be transmitted to the BMS 50. The BMS 50, which receives a signal from the swelling detection sensor 40, may block the current of the battery cell 10. Alternatively, it may generate a danger alarm signal. Figure 15 is a photograph of the battery cell 10 in a state in which a pinhole was vented, and a pinhole occurred in the dotted circle area.

배터리 셀(10)이 직접적으로 실링이 벌어져서 전해액이 누수되는 위치는 전극 리드(11)가 인출되는 방향에 위치하는 실링부(12b), 즉 테라스부(T), 특히 파우치 케이스(12)와 리드 필름(13)의 경계 영역이다(도 5 참조). 본 발명에 따르면 스웰링 감지 센서(40)가 테라스부(T)에 인접하여 위치하게 스웰링에 의한 압력이나 가스 측정하는 것이 훨씬 유리해진다. The location where the seal of the battery cell 10 is directly opened and the electrolyte leaks is the sealing portion 12b located in the direction where the electrode lead 11 is drawn out, that is, the terrace portion T, especially the pouch case 12 and the lead. This is the border area of the film 13 (see Figure 5). According to the present invention, it is much more advantageous to measure pressure or gas by swelling when the swelling detection sensor 40 is located adjacent to the terrace portion T.

종래 배터리 모듈의 경우 외부에서 내부 상황을 알 수 있는 것은 전압, 전류, 온도뿐으로, 배터리 셀이 스웰링되어 비정상 상황이 되었을 경우 알 수 있는 방법이 적다. 이상 설명한 본 발명에 따르면 배터리 모듈(5)에 포함되는 버스바 프레임 어셈블리(30)에 간단히 스웰링 감지 센서(40)를 추가 장착하여 스웰링 감지를 할 수 있으므로, 배터리 모듈(5) 내부의 비정상 상황을 체크하기가 매우 용이하다. In the case of a conventional battery module, the only things that can tell the internal situation from the outside are voltage, current, and temperature, and there are few ways to know if the battery cell is swelling and becomes abnormal. According to the present invention described above, swelling can be detected by simply additionally attaching the swelling detection sensor 40 to the busbar frame assembly 30 included in the battery module 5, so that abnormalities inside the battery module 5 may occur. It is very easy to check the situation.

본 발명에서는 이러한 배터리 모듈(5)을 복수개 포함하는 배터리 팩도 제공한다. 도 16은 본 발명에 따른 배터리 팩(100)의 개략도이다. The present invention also provides a battery pack including a plurality of such battery modules 5. Figure 16 is a schematic diagram of the battery pack 100 according to the present invention.

도 16을 참조하면, 배터리 팩(100)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 배터리 모듈(5)을 복수개, 그리고 그것을 패키징하는 팩 케이스(110)를 포함할 수 있다. 배터리 모듈(5)의 셀 적층체(20)는 이러한 팩 케이스(110) 내에 구비되게 된다.Referring to FIG. 16, the battery pack 100 may include at least a plurality of battery modules 5 according to the previous embodiment, and a pack case 110 for packaging them. The cell stack 20 of the battery module 5 is provided within this pack case 110.

본 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 앞선 실시예의 배터리 모듈(5)을 포함하기에, 앞선 실시예의 배터리 모듈(5)의 장점을 모두 포함한다. 즉, 본 발명에 의한 배터리 모듈(5)과 배터리 팩(100)은 추가적이고 복잡한 소자 내지 소재를 필요로 하지 않고, 간단한 구조만으로도 배터리 셀(10)의 스웰링 현상을 효과적으로 감지할 수 있다. 본 발명에 따르면, 스웰링 감지 구조를 포함시키더라도 배터리 모듈(5)이나 배터리 팩(100)의 설계를 복잡하게 하지 않는다. 따라서, 제품에 대한 불량율을 낮추고 제품 단가에 대한 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. Since the battery pack 100 according to this embodiment includes the battery module 5 of the previous embodiment, it includes all the advantages of the battery module 5 of the previous embodiment. That is, the battery module 5 and battery pack 100 according to the present invention do not require additional and complicated elements or materials, and can effectively detect the swelling phenomenon of the battery cell 10 with a simple structure. According to the present invention, including the swelling detection structure does not complicate the design of the battery module 5 or the battery pack 100. Therefore, it can provide the effect of lowering the defect rate for products and securing competitiveness in product price.

한편, 배터리 모듈(5)이 여러 개인 경우, 배터리 모듈(5)의 BMS(50)는 여러 개의 배터리 모듈(5)을 동시에 제어할 수 있다. BMS(50)는 스웰링 감지 센서(40)에 의한 신호를 가지고 상기 배터리 셀(10)을 제어하며 외부 전원과 연결된다.Meanwhile, when there are multiple battery modules 5, the BMS 50 of the battery modules 5 can control multiple battery modules 5 simultaneously. The BMS 50 controls the battery cell 10 with a signal from the swelling detection sensor 40 and is connected to an external power source.

스웰링 감지 센서(40)로부터 신호를 수신한 BMS(50)는 해당 배터리 셀(10)의 사용이 제한되도록 제어할 수 있다. 예를 들어 전류를 차단하여 충전 또는 방전을 제한하거나, SOC(Stage Of Charge), 출력 전압 등을 기준으로 특정 기준값 이상을 넘어서지 않는 범위에서 배터리 셀(10)의 전력원으로서의 기능을 제한하는 방법, 또는 해당 배터리 셀(10)만을 선별적으로 제한 운용하는 등 당업자 수준에서 다양한 형태가 가능하다. The BMS 50, which receives a signal from the swelling detection sensor 40, can control the use of the corresponding battery cell 10 to be limited. For example, a method of limiting charging or discharging by blocking current, or limiting the function of the battery cell 10 as a power source to a range that does not exceed a certain reference value based on SOC (Stage Of Charge), output voltage, etc., Alternatively, various forms are possible at the level of those skilled in the art, such as selectively restricting operation of only the relevant battery cells 10.

또한, 배터리 팩(100)은 상기 스웰링에 대한 상태 정보를 사용자에게 알림으로써 사용자가 현재 상태에 따른 조치를 취할 수 있도록 유도가능한 구성을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이를 위하여 BMS(50)는 스웰링 감지 센서(40)로부터 신호를 수신하면 그에 해당하는 안내 정보를 인터페이스 모듈(미도시)로 출력하도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 위험 알람 신호 또는 스웰링이 발생한 배터리 셀(10)의 제한 운용 등, 이에 해당하는 안내 정보를 소정의 인터페이스 모듈을 통하여 시각(LCD 등의 화면표시수단) 또는 청각(스피커 등의 오디오수단) 등의 매개를 통하여 운전자 또는 사용자에게 제공할 수 있다. 이러한 인터페이싱을 통하여 사용자로 하여금 스웰링의 발생, 그 진행 정도 또는 위험의 정도 수위를 알게 하고, 이를 통하여 예비적인 조치 또는 즉각적인 조치가 취해질 수 있도록 유도함으로써 더욱 사용자 편의성이 구현된 환경을 제공할 수 있고, 배터리의 안전 사고 등을 미연에 방지할 수 있게 된다. In addition, it is more preferable that the battery pack 100 includes a configuration that informs the user of the swelling status information so that the user can take action according to the current status. To this end, the BMS 50 can be configured to receive a signal from the swelling detection sensor 40 and output corresponding guidance information to an interface module (not shown). For example, the corresponding guidance information, such as a danger alarm signal or limited operation of the battery cell 10 in which swelling has occurred, is provided visually (screen display means such as LCD) or audibly (audio such as speakers) through a predetermined interface module. It can be provided to the driver or user through media such as means). Through this interfacing, the user can become aware of the occurrence of swelling, its progress, or the level of risk, thereby encouraging preliminary or immediate action to be taken, thereby providing an environment with greater user convenience. , it is possible to prevent battery safety accidents in advance.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 적절한 스웰링 감지를 통하여 배터리 셀(10)을 제어하거나 위험을 알릴 수 있다. 예를 들어, 스웰링 현상에 따른 안내 메시지 등을 사용자에게 인터페이싱할 수 있어, 즉각적인 조치 및 예비적인 조치를 유도할 수 있다. In this way, according to the present invention, it is possible to control the battery cell 10 or notify of danger through appropriate swelling detection. For example, guidance messages according to the swelling phenomenon can be interfaced to the user, leading to immediate action and preliminary action.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 형태로 구현된다. 도 17은 본 발명에 따른 자동차의 개략도이다. Additionally, a vehicle according to an embodiment of the present invention is implemented as including a battery pack according to an embodiment of the present invention as described above. Figure 17 is a schematic diagram of a vehicle according to the present invention.

도 17을 참조하면, 자동차(200)는, 앞선 실시예의 배터리 팩(100)을 포함할 수 있다. 이러한 자동차(200)는, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차, 기타 배터리 팩(100)을 연료원으로 구비하는 자동차일 수 있다.Referring to FIG. 17, the automobile 200 may include the battery pack 100 of the previous embodiment. This vehicle 200 may be an electric vehicle, a hybrid vehicle, or other vehicle equipped with the battery pack 100 as a fuel source.

본 실시예에 따른 자동차(200)는, 앞선 실시예의 배터리 팩(100)을 포함하기에, 앞선 실시예의 배터리 팩(100)의 장점을 모두 포함한다. 배터리 팩(100)은 상기 자동차(200) 이외에도 상기 배터리 팩(100)을 에너지원으로 하는 전력 저장 장치나 기타 다른 장치나 기구 등에도 구비될 수도 있음은 물론이다.Since the automobile 200 according to this embodiment includes the battery pack 100 of the previous embodiment, it includes all the advantages of the battery pack 100 of the previous embodiment. Of course, the battery pack 100 may be installed in a power storage device or other device or device that uses the battery pack 100 as an energy source in addition to the vehicle 200.

바람직하게, 자동차(200)는 전기자동차일 수 있다. 배터리 팩(100)은 전기 자동차의 모터에 구동력을 제공하여 자동차(200)를 구동시키는 전기 에너지원으로 사용될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(100)은 100V 이상의 높은 공칭 전압을 가지도록 제조될 수 있다. 하이브리드 자동차용이면 270V에 맞춰져 있을 수 있다. Preferably, the vehicle 200 may be an electric vehicle. The battery pack 100 can be used as an electrical energy source to drive the vehicle 200 by providing driving force to the motor of the electric vehicle. In this case, the battery pack 100 can be manufactured to have a high nominal voltage of 100V or more. If it is for a hybrid car, it may be set to 270V.

배터리 팩(100)은 모터 및/또는 내연 기관의 구동에 따라 인버터에 의해 충전되거나 방전될 수 있다. 배터리 팩(100)은 브레이크(break)와 결합된 회생충전 장치에 의해 충전될 수 있다. 배터리 팩(100)은 인버터를 통해 자동차(200)의 모터에 전기적으로 연결될 수 있다. The battery pack 100 may be charged or discharged by an inverter depending on the driving of the motor and/or internal combustion engine. The battery pack 100 can be charged by a regenerative charging device combined with a break. The battery pack 100 may be electrically connected to the motor of the vehicle 200 through an inverter.

이러한 자동차(200)는 본 발명에 따른 배터리 팩(100)을 포함하는데, 배터리 팩(100)은 앞서 설명한 바와 같이 스웰링 감지가 용이한 배터리 모듈(5)을 포함한다. 배터리 모듈(5)은 적절한 스웰링 감지를 통하여 배터리 셀을 제어하거나 사용자에게 위험을 알릴 수 있다. 예를 들어, 스웰링 현상에 따른 안내 메시지 등을 사용자에게 인터페이싱할 수 있어, 즉각적인 조치 및 예비적인 조치를 유도할 수 있다. 따라서, 이를 포함하는 자동차(200)는 운용 및 유지 관리가 쉽고 발화나 폭발로부터 안전해 장시간 사용할 수 있다. This vehicle 200 includes a battery pack 100 according to the present invention, and the battery pack 100 includes a battery module 5 that can easily detect swelling, as described above. The battery module 5 can control battery cells or notify the user of danger through appropriate swelling detection. For example, guidance messages according to the swelling phenomenon can be interfaced to the user, leading to immediate action and preliminary action. Therefore, the vehicle 200 including this is easy to operate and maintain, is safe from ignition or explosion, and can be used for a long time.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the description below will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the claims.

5: 배터리 모듈 10: 배터리 셀
11: 전극 리드 12: 파우치 케이스
12a: 수용부 12b: 실링부
T: 테라스부 13: 리드 필름
20: 셀 적층체 30: 버스바 프레임 어셈블리
31: 버스바 프레임 31a: 리드 인출 홀
31b: 리드 가이드 32: 버스바
35: 센서홀 40: 스웰링 감지 센서
50: BMS 55: FPCB
100: 배터리 팩 110: 팩 케이스
200: 자동차5: Battery module 10: Battery cell
11: Electrode lead 12: Pouch case
12a: receiving part 12b: sealing part
T: Terrace part 13: Lead film
20: Cell stack 30: Busbar frame assembly
31: Busbar frame 31a: Lead withdrawal hole
31b: lead guide 32: bus bar
35: Sensor hole 40: Swelling detection sensor
50: BMS 55: FPCB
100: Battery pack 110: Pack case
200: car

Claims (20)

복수의 파우치 타입 배터리 셀이 적층된 셀 적층체;
상기 셀 적층체의 적어도 일 측에 결합되며 상기 배터리 셀에 구비된 전극 리드가 인출되는 복수의 리드 인출 홀을 구비하는 버스바 프레임 어셈블리(Busbar Frame Assembly); 및
상기 버스바 프레임 어셈블리를 통하여 삽입되어 상기 전극 리드가 인출되는 방향에 위치하는 실링부 주위에 위치하게 되는 스웰링 감지 센서를 포함하는 배터리 모듈. A cell stack in which a plurality of pouch-type battery cells are stacked;
A busbar frame assembly coupled to at least one side of the cell stack and having a plurality of lead extraction holes through which electrode leads provided in the battery cells are extracted; and
A battery module including a swelling detection sensor inserted through the bus bar frame assembly and positioned around a sealing portion located in a direction in which the electrode lead is extracted. 제1항에 있어서, 상기 스웰링 감지 센서는 공기압 센서, 가스 센서 또는 적외선 센서인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. The battery module of claim 1, wherein the swelling detection sensor is an air pressure sensor, a gas sensor, or an infrared sensor. 제2항에 있어서, 상기 배터리 모듈은 BMS(Battery Management System)를 더 포함하고,
상기 공기압 센서는 상기 실링부 주위의 압력을 주기적으로 측정하여, 대기압과 비교시 측정 압력이 150hpa 이상 감소할 경우 BMS로 신호를 전달하게 구성한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. The method of claim 2, wherein the battery module further includes a BMS (Battery Management System),
The air pressure sensor is configured to periodically measure the pressure around the sealing part and transmit a signal to the BMS when the measured pressure decreases by more than 150 hpa compared to atmospheric pressure. 제2항에 있어서, 상기 배터리 모듈은 BMS를 더 포함하고,
상기 적외선 센서는 상기 실링부와의 거리를 주기적으로 측정하여 측정 거리가 가까워지면 BMS로 신호를 전달하게 구성한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. The method of claim 2, wherein the battery module further includes a BMS,
The infrared sensor is configured to periodically measure the distance to the sealing part and transmit a signal to the BMS when the measured distance approaches. 제2항에 있어서, 상기 배터리 모듈은 BMS를 더 포함하고,
상기 가스 센서는 상기 실링부에서 벤트(vent) 발생으로 가스량 증가가 확인되면 BMS로 신호를 전달하게 구성한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. The method of claim 2, wherein the battery module further includes a BMS,
The gas sensor is configured to transmit a signal to the BMS when an increase in the amount of gas is confirmed due to the occurrence of a vent in the sealing part. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스웰링 감지 센서와 상기 BMS간을 FPCB로 연결한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. The battery module according to any one of claims 3 to 5, wherein the swelling detection sensor and the BMS are connected through an FPCB. 제2항에 있어서, 상기 배터리 셀은 상기 전극 리드가 양 방향으로 인출되고, 상기 버스바 프레임 어셈블리는 상기 셀 적층체의 양측에 각각 결합되며,
상기 버스바 프레임 어셈블리는, 버스바 프레임 및 상기 버스바 프레임에 고정 설치되는 복수의 버스바를 포함하고,
서로 인접한 한 쌍의 배터리 셀 각각에 구비된 전극 리드는 하나의 상기 리드 인출 홀을 통해 인출되어 동일한 상기 버스바에 결합된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. The battery cell according to claim 2, wherein the electrode leads are pulled out in both directions, and the bus bar frame assembly is coupled to both sides of the cell stack, respectively,
The bus bar frame assembly includes a bus bar frame and a plurality of bus bars fixed to the bus bar frame,
A battery module, wherein electrode leads provided in each pair of battery cells adjacent to each other are drawn out through one of the lead withdrawal holes and coupled to the same bus bar. 제7항에 있어서, 상기 버스바 프레임은, 상기 리드 인출 홀의 하부에 형성되어 상기 전극 리드가 상기 리드 인출 홀의 하방으로부터 상기 리드 인출 홀을 향하는 방향으로 연장될 수 있도록 가이드하는 복수의 리드 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 7, wherein the bus bar frame is provided with a plurality of lead guides formed at a lower portion of the lead out hole to guide the electrode leads to extend from below the lead out hole in a direction toward the lead out hole. A battery module characterized in that. 제8항에 있어서, 상기 스웰링 감지 센서는 상기 리드 가이드에 형성한 센서홀을 통하여 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The battery module according to claim 8, wherein the swelling detection sensor is inserted through a sensor hole formed in the lead guide. 제9항에 있어서, 상기 리드 가이드는 단면이 대략 삼각형 또는 사각형 구조이고, 상기 센서홀은 상기 삼각형의 꼭지점 부분 또는 상기 사각형의 저변 부분에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The battery module according to claim 9, wherein the lead guide has a substantially triangular or square cross-sectional structure, and the sensor hole is formed at a vertex of the triangle or a bottom portion of the square. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 복수개 포함하는 배터리 팩.A battery pack including a plurality of battery modules according to any one of claims 1 to 5. 팩 케이스;
상기 팩 케이스 내에 구비되며, 복수의 파우치 타입 배터리 셀이 적층된 셀 적층체;
상기 셀 적층체의 적어도 일 측에 결합되며 상기 배터리 셀에 구비된 전극 리드가 인출되는 복수의 리드 인출 홀을 구비하는 버스바 프레임 어셈블리;
상기 버스바 프레임 어셈블리를 통하여 삽입되어 상기 전극 리드가 인출되는 방향에 위치하는 실링부 주위에 위치하게 되는 스웰링 감지 센서; 및
상기 스웰링 감지 센서에 의한 신호를 가지고 상기 배터리 셀을 제어하며 외부 전원과 연결되는 BMS를 포함하는 배터리 팩.pack case;
A cell stack provided in the pack case and comprising a plurality of pouch-type battery cells stacked together;
a bus bar frame assembly coupled to at least one side of the cell stack and having a plurality of lead extraction holes through which electrode leads provided in the battery cells are extracted;
a swelling detection sensor inserted through the bus bar frame assembly and positioned around the sealing portion located in the direction in which the electrode lead is pulled out; and
A battery pack including a BMS that controls the battery cells with a signal from the swelling detection sensor and is connected to an external power source. 제12항에 있어서, 상기 스웰링 감지 센서는 공기압 센서, 가스 센서 또는 적외선 센서인 것을 특징으로 하는 배터리 팩. The battery pack according to claim 12, wherein the swelling detection sensor is an air pressure sensor, a gas sensor, or an infrared sensor. 제13항에 있어서, 상기 공기압 센서는 상기 실링부 주위의 압력을 주기적으로 측정하여, 대기압과 비교시 측정 압력이 150hpa 이상 감소할 경우 상기 BMS로 신호를 전달하게 구성한 것을 특징으로 하는 배터리 팩. The battery pack according to claim 13, wherein the air pressure sensor periodically measures the pressure around the sealing part and transmits a signal to the BMS when the measured pressure decreases by more than 150 hpa compared to atmospheric pressure. 제13항에 있어서, 상기 적외선 센서는 상기 실링부와의 거리를 주기적으로 측정하여 측정 거리가 가까워지면 BMS로 신호를 전달하게 구성한 것을 특징으로 하는 배터리 팩. The battery pack according to claim 13, wherein the infrared sensor periodically measures the distance to the sealing part and transmits a signal to the BMS when the measured distance becomes closer. 제13항에 있어서, 상기 가스 센서는 상기 실링부에서 벤트(vent) 발생으로 가스량 증가가 확인되면 BMS로 신호를 전달하게 구성한 것을 특징으로 하는 배터리 팩. The battery pack according to claim 13, wherein the gas sensor is configured to transmit a signal to the BMS when an increase in the amount of gas is confirmed due to the occurrence of a vent in the sealing part. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스웰링 감지 센서와 상기 BMS간을 FPCB로 연결한 것을 특징으로 하는 배터리 팩. The battery pack according to any one of claims 14 to 16, wherein the swelling detection sensor and the BMS are connected through an FPCB. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 BMS는 상기 스웰링 감지 센서로부터 신호 수신시 상기 배터리 셀의 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The battery pack according to any one of claims 14 to 16, wherein the BMS blocks the current of the battery cell when receiving a signal from the swelling detection sensor. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 배터리 팩은 자동차에 구비되는 배터리 팩이고, 상기 BMS는 상기 스웰링 감지 센서로부터 신호 수신시 상기 자동차의 운전자에게 알람을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method of any one of claims 14 to 16, wherein the battery pack is a battery pack provided in a vehicle, and the BMS provides an alarm to the driver of the vehicle when a signal is received from the swelling detection sensor. Battery pack. 제11항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차. A motor vehicle comprising a battery pack according to claim 11.
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