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KR101233509B1 - 배터리 팩 및 배터리 팩 모듈 - Google Patents

배터리 팩 및 배터리 팩 모듈 Download PDF

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KR101233509B1
KR101233509B1 KR1020110003604A KR20110003604A KR101233509B1 KR 101233509 B1 KR101233509 B1 KR 101233509B1 KR 1020110003604 A KR1020110003604 A KR 1020110003604A KR 20110003604 A KR20110003604 A KR 20110003604A KR 101233509 B1 KR101233509 B1 KR 101233509B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 배터리 팩 및 배터리 팩 모듈에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 전극 탭 또는 버스 바의 두께를 달리하여 제조 비용을 줄이고 제조 수율을 향상시키고자 하는 데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는, 각각 제1 도전성 단자와 제2 도전성 단자를 포함하고, 제1 방향에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 배열되어 병렬로 연결되는 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀의 제1 도전성 단자들을 전기적으로 연결하여 제1 방향으로 인출되는 제1 도전성 탭; 및 상기 복수의 배터리 셀의 제2 도전성 단자들을 전기적으로 연결하여 제2 방향으로 인출되는 제2 도전성 탭;을 포함하고, 상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭이 각각 인출되는 상기 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 일 방향의 단부에서의 상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭의 두께가 서로 상이한 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩 및 배터리 팩 모듈{Battery pack and battery pack module}
본 발명은 배터리 팩 및 배터리 팩 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 노트북, PDA(Personal Digital Assistants) 및 캠코더 등과 같은 휴대용 외부 전자기기에 사용되는 배터리 팩은 배터리 셀이 갖는 용량의 한계 때문에 여러 개의 배터리 셀을 하나로 묶어서 제조하고 있다. 그리고, 전기자동차나 무정전전원장치(UPS) 등과 같이 휴대용 전자기기보다 큰 용량을 필요로 하는 경우, 상기 배터리 팩은 복수가 재차 전기적으로 연결되어 스택된 상태로 사용되고 있다.
그런데, 종래의 배터리 팩은 내부에 전기적으로 서로 병렬 연결되는 복수의 배터리 셀을 수용하는 경우, 일측의 배터리 셀에서 양극과 음극을 모두 인출하여, 외부기기에 전기적으로 연결되는 구조를 하고 있었다. 마찬가지로, 종래의 배터리 팩 모듈은 전기적으로 서로 병렬 연결되는 복수의 배터리 팩을 포함하는 경우, 일측의 배터리 팩에서 양극과 음극을 모두 인출하여, 외부기기와 연결되는 구조를 하고 있었다.
하지만, 이러한 종래의 배터리 팩 또는 배터리 팩 모듈은 외부기기와 연결되어 충방전시, 양극과 음극이 모두 인출된 쪽의 배터리 셀 또는 배터리 팩이 반대편의 배터리 셀 또는 배터리 팩들에 비하여 충방전이 빨리 이루어진다. 그래서, 상대적으로 양극과 음극이 모두 인출된 쪽의 배터리 셀 또는 배터리 팩이 반대편의 배터리 셀에 비하여, 상대적으로 발열이 많이 일어난다. 이러한 상태가 계속되면, 양극과 음극이 모두 인출된 쪽의 배터리 셀 또는 배터리 팩은 충방전을 거듭할수록 열화의 정도가 심하게 된다. 따라서, 배터리 셀 또는 배터리 팩은 상호간에 수명의 차이가 나타나는 문제도 발생하였다.
본 발명의 일 실시예는 전극 탭 또는 버스 바의 두께를 달리하여 제조 비용을 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 팩은, 각각 제1 도전성 단자와 제2 도전성 단자를 포함하고, 제1 방향에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 배열되어 각각 병렬로 연결되는 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀의 제1 도전성 단자들을 전기적으로 연결하여 제1 방향으로 인출되는 제1 도전성 탭; 및 상기 복수의 배터리 셀의 제2 도전성 단자들을 전기적으로 연결하여 제2 방향으로 인출되는 제2 도전성 탭;을 포함하고, 상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭이 각각 인출되는 상기 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 일 방향의 단부에서의 상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭의 두께가 서로 상이하다.
상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 그 상면 또는 하면의 단면이 계단형으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 그 상면 또는 하면의 단면이 사선형으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 상기 복수의 배터리 셀의 상면과 하면에 각각 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 상기 복수의 배터리 셀의 상면 또는 하면에 서로 이격되도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 복수의 배터리 셀 중 각각의 배터리 셀에 형성된 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭의 두께의 합은 일정하게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 그 등가물 중 어느 하나 혹은 그 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 도전성 탭의 제1 방향에 전기적으로 연결되며, 외부기기와 전기적으로 연결될 수 있는 제1 도전성 외부단자; 및 상기 제2 도전성 탭의 제2 방향에 전기적으로 연결되며, 외부기기와 전기적으로 연결될 수 있는 제2 도전성 외부단자를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전성 탭과 상기 제1 도전성 외부단자는 제1 도전성 와이어에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 제2 도전성 탭과 상기 제2 도전성 외부단자는 제2 도전성 와이어에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 복수의 배터리 셀을 내부에 수용하고, 상기 제1 도전성 외부단자와 제2 도전성 외부단자를 고정하기 위한 배터리 케이스를 포함할 수 있다. 한편, 상기 배터리 셀은 원통형의 이차 전지일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 모듈은, 각각 제1 도전성 외부단자와 제2 도전성 외부단자를 포함하고, 제1 방향에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 배열되어 각각 병렬로 연결되는 복수의 배터리 팩; 상기 복수의 배터리 팩의 제1 도전성 외부단자들을 전기적으로 연결하여 제1 방향으로 인출되는 제1 도전성 버스 바; 및 상기 복수의 배터리 팩의 제2 도전성 외부단자들을 전기적으로 연결하여 제2 방향으로 인출되는 제2 도전성 버스 바;를 포함하고, 상기 제1 도전성 버스 바와 제2 도전성 버스 바가 각각 인출되는 상기 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 일 방향의 단부에서의 상기 제1 도전성 버스 바와 제2 도전성 버스 바의 두께가 서로 상이하다.
상기 제1 도전성 버스 바와 제2 도전성 버스 바는 그 상면의 단면이 계단형으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전성 버스 바와 제2 도전성 버스 바는 그 상면의 단면이 사선형으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 배터리 팩 중 각각의 배터리 팩에 형성된 제1 도전성 버스 바와 제2 도전성 버스 바의 두께의 합은 일정하게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 배터리 팩은, 각각 제1 도전성 단자와 제2 도전성 단자를 포함하고, 서로 전기적으로 병렬 연결되는 복수의 배터리 셀; 및 상기 복수의 배터리 셀을 내부에 수용하고, 상기 제1 도전성 외부단자와 제2 도전성 외부단자를 고정하기 위한 배터리 케이스를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 배터리 셀은 제3 방향에서 상기 제3 방향과 반대인 제4 방향으로 배열되고, 상기 복수의 배터리 셀의 제1 도전성 단자들을 전기적으로 연결하여 제3 방향으로 인출되는 제1 도전성 탭; 및 상기 복수의 배터리 셀의 제2 도전성 단자들을 전기적으로 연결하여 제4 방향으로 인출되는 제2 도전성 탭;을 포함하며, 상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 각각 인출되는 제3 방향 또는 제4 방향으로 갈수록 두껍게 형성될 수 있다.
본 발명에서는, 복수의 배터리 셀 또는 배터리 팩을 연결하는 전극 탭 또는 버스 바 중 외부기기 방향으로 인출되는 측의 전극 탭 또는 버스 바의 두께를 달리 형성하여, 전극 탭 또는 버스 바의 제조 비용을 줄일 수 있고, 나아가 배터리 팩 및 배터리 팩 모듈의 제조 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 셀과 전극 탭이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 모듈의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 모듈의 구조를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 셀과 전극 탭이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 복수의 배터리 셀(110), 제1 도전성 탭(121), 제2 도전성 탭(122), 배터리 케이스(130), 제1 도전성 외부 단자(141), 제2 도전성 외부 단자(142), 제1 도전성 와이어(151) 및 제2 도전성 와이어(152)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은 제1 도전성 단자(111) 및 제2 도전성 단자(112)를 포함하고, 제1 방향에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 배열되어 각각 병렬로 연결될 수 있다. 그리고, 상기 배터리 셀(110)은 원통형으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀(110)은 충전 및 방전이 가능한 이차 전지(Secondary battery)가 사용될 수 있다. 특히, 작동전압이 3.6V 이상으로 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높은 원통형 리튬 이차 전지가 사용될 수 있다. 상기 배터리 셀(110)은 도 1 및 도 2에서는 10개로 나타냈지만, 그 개수를 한정하는 것은 아니다. 복수의 배터리 셀(110)은 제1 배터리 셀 내지 제10 배터리 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h, 110i, 110j)로 구분하였다. 상기 복수의 배터리 셀(110)은 제1 방향에서 제2 방향으로 나란히 배열될 수 있다.
상기 제1 도전성 단자(111)는 배터리 셀(110)의 상부에 형성될 수 있다. 또한, 제1 도전성 단자(111)는 배터리 셀(110) 내 전극 조립체(미도시)의 양극과 전기적으로 연결되어, 양극을 띨 수 있다.
상기 제2 도전성 단자(112)는 배터리 셀(110)의 하부에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 도전성 단자(112)는 배터리 셀(110) 내 전극 조립체(미도시)의 음극과 전기적으로 연결되어, 음극을 띨 수 있다.
상기 제1 도전성 탭(121)은 상기 제1 배터리 셀 내지 제10 배터리 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h, 110i, 110j) 각각의 제1 도전성 단자들(111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f, 111g, 111h, 111i, 111j)을 전기적으로 연결하여 제1 방향으로 인출되도록 형성된다. 즉, 상기 제1 도전성 탭(121)은 상기 제1 도전성 단자들(111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f, 111g, 111h, 111i, 111j)의 상부에 형성될 수 있다. 여기서, 제1 도전성 탭(121)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 그 등가물 중 어느 하나 혹은 그 조합으로 이루어질 수 있다. 다만, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제1 도전성 탭(121)은 그 상면의 단면이 인출되는 제1 방향으로 갈수록 두꺼워지는 계단형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 도전성 탭(121)은 인출되는 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로부터 제1 방향으로 갈수록 두꺼워지도록 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 상기 제1 도전성 탭(121)은 각각의 제1 도전성 단자들(111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f, 111g, 111h, 111i, 111j) 상에 연결된 복수의 탭으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 각각의 제1 도전성 단자들(111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f, 111g, 111h, 111i, 111j)을 연결하는 각각의 판상의 도전성 탭들이 적층되어 계단형으로 형성될 수도 있다.
상기 제2 도전성 탭(122)은 상기 제1 배터리 셀 내지 제10 배터리 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h, 110i, 110j) 각각의 제2 도전성 단자들(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i, 112j)을 전기적으로 연결하여 제2 방향으로 인출되도록 형성된다. 즉, 상기 제2 도전성 탭(122)은 제2 도전성 단자들(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i, 112j)의 하부에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 도전성 탭(122)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 그 등가물 중 어느 하나 혹은 그 조합으로 이루어질 수 있다. 다만, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제2 도전성 탭(122)은 그 하면의 단면이 인출되는 제2 방향으로 갈수록 두꺼워지는 계단형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 도전성 탭(122)은 인출되는 제2 방향과 반대방향인 제1 방향으로부터 제2 방향으로 갈수록 두꺼워지도록 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 상기 제2 도전성 탭(122)은 각각의 제2 도전성 단자들(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i, 112j) 상에 연결된 복수의 탭으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 각각의 제2 도전성 단자들(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i, 112j)을 연결하는 각각의 판상의 도전성 탭들이 적층되어 계단형으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 상기 제1 도전성 탭(121)과 제2 도전성 탭(122)이 각각 인출되는 상기 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 일 방향의 단부에서의 상기 제1 도전성 탭(121)과 제2 도전성 탭(122)의 두께는 서로 상이하게 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전성 탭(121)과 제2 도전성 탭(122)은 상기 복수의 배터리 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h, 110i, 110j)의 상면과 하면에 각각 형성될 수도 있고, 또는 상면 또는 하면에 서로 이격되도록 함께 형성될 수도 있다. 또한, 상기 복수의 배터리 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h, 110i, 110j)중 각각의 배터리 셀에 형성된 제1 도전성 탭(121)과 제2 도전성 탭(122)의 두께의 합은 일정하게 형성될 수 있다. 즉, 아래의 수학식 1에서와 같이, 상기 제1 도전성 탭의 두께(S1)와 제2 도전성 탭의 두께(S2)의 총합(S)은 항상 일정하다.
[수학식 1]
S = S1 + S2
상기 배터리 케이스(130)는 내부에 공간이 형성된 박스 형태일 수 있다. 이러한 배터리 케이스(130)는 배터리 셀(110), 제1 도전성 탭(121) 및 제2 도전성 탭(122)을 내부 공간에 수용하도록 형성될 수 있다. 그리고, 후술하는 제1 도전성 외부 단자(141) 및 제2 도전성 외부 단자(142)를 고정하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 배터리 케이스(130)는 절연성 수지 등으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 배터리 케이스(130)는 내부에 수용되는 배터리 셀(110) 등을 충격 및 먼지 등의 외부 환경으로부터 보호한다.
상기 제1 도전성 외부 단자(141)는 복수의 배터리 셀(110) 중 제1 도전성 탭(121)의 인출되는 측과 가까운 곳에 위치하는 타측의 배터리 셀(110j)과 가까운 배터리 케이스(130)의 일 측면(130a)에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 도전성 외부 단자(141)는 제1 도전성 탭(121)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전성 외부 단자(141)는 다른 배터리 팩 혹은 전자기기와 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 배터리 케이스(130)의 외측으로 노출되어 형성될 수 있다.
상기 제2 도전성 외부 단자(142)는 상기 제1 도전성 외부 단자(141)가 형성된 배터리 케이스(130)의 일 측면(130a)에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 도전성 외부 단자(142)는 상기 제2 도전성 탭(122)의 인출되는 측과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 도전성 외부 단자(142)는 다른 배터리 팩 혹은 전자기기와 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 배터리 케이스(130)의 외측으로 노출되어 형성될 수 있다.
상기 제1 도전성 외부 단자(141)와 제2 도전성 외부 단자(142)가 상기 배터리 케이스(130)의 일 측면(130a)에 형성됨에 따라, 복수의 상기 배터리 팩(100)을 상부로 쌓아 올리는 배터리 팩 스택 구조를 가지는 배터리 팩 모듈을 형성할 수 있다.
상기 제1 도전성 와이어(151)는 상기 제1 도전성 탭(121)의 인출되는 측과 제1 도전성 외부 단자(141)를 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전성 와이어(151)는 상기 제1 도전성 탭(121)의 인출되는 측과 가까운 배터리 케이스(130)의 일 측면(130a)에 형성되어 상대적으로 길이가 짧게 형성된다. 또한, 상기 제1 도전성 와이어(151)는 내부에 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 그 등가물 중 어느 하나 혹은 그 조합으로 이루어진 금속을 포함하고, 그 외부를 절연성 수지로 피복한 도선일 수 있다. 다만, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제2 도전성 와이어(152)는 상기 제2 도전성 탭(122)의 인출되는 측과 상기 제2 도전성 외부 단자(142)를 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 도전성 와이어(152)는 상기 제2 도전성 탭(122)의 인출되는 측과 먼 배터리 케이스(130)의 일 측면(130a)에 형성되어 상대적으로 길이가 길게 형성된다. 또한, 상기 제2 도전성 와이어(152)는 내부에 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 그 등가물 중 어느 하나 혹은 그 조합으로 이루어진 금속을 포함하고, 그 외부를 절연성 수지로 피복한 도선일 수 있다. 다만, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)은, 복수의 배터리 셀(210), 제1 도전성 탭(221), 제2 도전성 탭(222), 배터리 케이스(230), 제1 도전성 외부 단자(241), 제2 도전성 외부 단자(242), 제1 도전성 와이어(251) 및 제2 도전성 와이어(252)를 포함할 수 있다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)과 도 1 및 도 2의 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 동일한 구성인 복수의 배터리 셀, 배터리 케이스, 제1 도전성 외부 단자, 제2 도전성 외부 단자, 제1 도전성 와이어 및 제2 도전성 와이어에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 도전성 탭(221)은 상기 제1 배터리 셀 내지 제10 배터리 셀(210a, 210b, 210c, 210d, 210e, 210f, 210g, 210h, 210i, 210j) 각각의 제1 도전성 단자들(211a, 211b, 211c, 211d, 211e, 211f, 211g, 211h, 211i, 211j)을 전기적으로 연결하여 제1 방향으로 인출되도록 형성된다. 즉, 상기 제1 도전성 탭(221)은 상기 제1 도전성 단자들(211a, 211b, 211c, 211d, 211e, 211f, 211g, 211h, 211i, 211j)의 상부에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전성 탭(221)은 그 상면의 단면이 인출되는 제1 방향으로 갈수록 두꺼워지는 사선형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 도전성 탭(221)은 인출되는 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로부터 제1 방향으로 갈수록 두꺼워지도록 형성될 수 있다.
상기 제2 도전성 탭(222)은 상기 제1 배터리 셀 내지 제10 배터리 셀(210a, 210b, 210c, 210d, 210e, 210f, 210g, 210h, 210i, 210j) 각각의 제2 도전성 단자들(212a, 212b, 212c, 212d, 212e, 212f, 212g, 212h, 212i, 212j)을 전기적으로 연결하여 제2 방향으로 인출되도록 형성된다. 즉, 상기 제2 도전성 탭(222)은 제2 도전성 단자들(212a, 212b, 212c, 212d, 212e, 212f, 212g, 212h, 212i, 212j)의 하부에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 도전성 탭(222)은 그 하면의 단면이 인출되는 제2 방향으로 갈수록 두꺼워지는 사선형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 도전성 탭(222)은 인출되는 제2 방향과 반대방향인 제1 방향으로부터 제2 방향으로 갈수록 두꺼워지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 배터리 셀(210a, 210b, 210c, 210d, 210e, 210f, 210g, 210h, 210i, 210j)중 각각의 배터리 셀에 형성된 제1 도전성 탭(221)과 제2 도전성 탭(222)의 두께의 합은 일정하게 형성될 수 있다. 즉, 아래의 수학식 2에서와 같이, 상기 제1 도전성 탭의 두께(S1')와 제2 도전성 탭의 두께(S2')의 총합(S')은 항상 일정하다.
[수학식 2]
S' = S1' + S2'
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 상기와 같은 구조에 의하여 배터리 셀을 하나씩 거칠 때마다 도전성 탭에 흐르는 전류를 감소시킬 수 있고, 이에 대응되도록 도전성 탭의 두께를 형성함으로써, 도전성 탭의 제조 비용을 줄일 수 있고, 나아가 배터리 팩의 제조 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 모듈의 구성을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 모듈의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 모듈(300)은 복수의 배터리 팩(310), 제1 도전성 외부 단자(321), 제2 도전성 외부 단자(322), 제1 도전성 버스 바(331) 및 제2 도전성 버스 바(332)를 포함하여 형성될 수 있다. 이하에서는, 상기 복수의 배터리 팩(310)을 형성하는 복수의 배터리 셀, 제1 도전성 와이어 및 제2 도전성 와이어에 대하여, 앞선 실시예에서 설명되어 있는 배터리 팩과 동일하게 형성된 것으로 하고, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 배터리 팩(310)은 복수의 배터리 셀(미도시), 배터리 케이스(311), 제1 도전성 외부 단자(321), 제2 도전성 외부 단자(322), 제1 도전성 와이어(미도시), 제2 도전성 와이어(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 배터리 팩(310)은 도 7에서 6개로 나타냈지만, 그 개수를 한정하는 것은 아니다. 상기 복수의 배터리 팩(310)은 제1 내지 제6 배터리 팩(310a, 310b, 310c, 310d, 310e, 310f)으로 구분하였다. 상기 제1 내지 제6 배터리 팩(310a, 310b, 310c, 310d, 310e, 310f)은 제1 방향에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 나란히 배열될 수 있다.
상기 배터리 케이스(311)는 내부에 공간이 형성된 박스 형태일 수 있다. 상기 배터리 케이스(311)는 복수의 배터리 셀을 내부 공간에 수용하도록 형성될 수 있다. 그리고, 후술하는 제1 도전성 외부 단자(321) 및 제2 도전성 외부 단자(322)를 고정하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 배터리 케이스(311)는 절연성 수지 등으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 배터리 케이스(311)는 내부에 수용되는 배터리 셀 등을 충격 및 먼지 등의 외부 환경으로부터 보호한다.
상기 제1 도전성 외부 단자(321)는 상기 배터리 케이스(311)의 일 측면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전성 외부 단자(321)는 내부에 수용된 배터리 셀의 도전성 단자와 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제1 도전성 외부 단자(321)는 다른 배터리 팩 혹은 전자기기와 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 배터리 케이스(311)의 외측으로 노출되어 형성될 수 있다. 물론, 상기 제1 도전성 외부 단자(321)는 내부의 도전성 단자와 도전성 와이어를 통하여 전기적으로 연결되어 있다.
상기 제2 도전성 외부 단자(322)는 상기 배터리 케이스(311)의 일 측면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전성 외부 단자(322)는 내부에 수용된 배터리 셀의 도전성 단자와 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제2 도전성 외부 단자(322)는 다른 배터리 팩 혹은 전자기기와 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 배터리 케이스(311)의 외측으로 노출되어 형성될 수 있다. 물론, 상기 제2 도전성 외부 단자(322)는 내부의 도전성 단자와 도전성 와이어를 통하여 전기적으로 연결되어 있다.
상기 제1 도전성 버스 바(331)는 제1 내지 제6 배터리 팩(310a, 310b, 310c, 310d, 310e, 310f)의 제1 도전성 외부 단자(321a, 321b, 321c, 321d, 321e, 321f)가 전기적으로 연결되도록 형성된다. 또한, 상기 제1 도전성 버스 바(331)의 일단에는 제1 도선(11)을 통하여, 외부기기(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전성 버스 바(331)는 그 상면의 단면이 인출되는 제1 방향으로 갈수록 두꺼워지는 계단형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 도전성 버스 바(331)는 인출되는 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로부터 제1 방향으로 갈수록 두꺼워지도록 형성될 수 있다. 도 4에서는 상기 제1 도전성 버스 바(331)는 각각의 제1 도전성 외부 단자(321a, 321b, 321c, 321d, 321e, 321f) 상에 연결된 복수의 버스 바로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 각각의 제1 도전성 외부 단자(321a, 321b, 321c, 321d, 321e, 321f)를 연결하는 각각의 판상의 도전성 버스 바들이 적층되어 계단형으로 형성될 수도 있다.
상기 제2 도전성 버스 바(332)는 제1 내지 제6 배터리 팩(310a, 310b, 310c, 310d, 310e, 310f)의 제2 도전성 외부 단자(322a, 322b, 322c, 322d, 322e, 322f)가 전기적으로 연결되도록 형성된다. 또한, 제2 도전성 버스 바(332)의 일단에는 제2 도선(12)을 통하여, 외부기기(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 도전성 버스 바(332)는 그 상면의 단면이 인출되는 제2 방향으로 갈수록 두꺼워지는 계단형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 도전성 버스 바(332)는 인출되는 제2 방향과 반대방향인 제1 방향으로부터 제2 방향으로 갈수록 두꺼워지도록 형성될 수 있다. 도 4에서는 상기 제2 도전성 버스 바(332)는 각각의 제2 도전성 외부 단자(322a, 322b, 322c, 322d, 322e, 322f) 상에 연결된 복수의 버스 바로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 각각의 제2 도전성 외부 단자(322a, 322b, 322c, 322d, 322e, 322f)를 연결하는 각각의 판상의 도전성 버스 바들이 적층되어 계단형으로 형성될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 상기 제1 도전성 버스 바(331)와 제2 도전성 버스 바(332)가 각각 인출되는 상기 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 일 방향의 단부에서의 상기 제1 도전성 버스 바(331)와 제2 도전성 버스 바(332)의 두께는 서로 상이하게 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전성 버스 바(331)와 제2 도전성 버스 바(332)는 상기 복수의 배터리 팩(310a, 310b, 310c, 310d, 310e, 310f)의 측면에 서로 이격되도록 함께 형성될 수도 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기 제1 도전성 버스 바(331)와 제2 도전성 버스 바(332)가 형성되는 위치에 관하여는 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 복수의 배터리 팩(310a, 310b, 310c, 310d, 310e, 310f)중 각각의 배터리 셀에 형성된 제1 도전성 버스 바(331)와 제2 도전성 버스 바(332)의 두께의 합은 일정하게 형성될 수 있다. 즉, 아래의 수학식 3에서와 같이, 상기 제1 도전성 버스 바의 두께(W1)와 제2 도전성 버스 바의 두께(W2)의 총합(W)은 항상 일정하다.
[수학식 3]
W = W1 + W2
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 모듈의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 모듈(400)은 복수의 배터리 팩(410), 제1 도전성 외부 단자(421), 제2 도전성 외부 단자(422), 제1 도전성 버스 바(431), 및 제2 도전성 버스 바(432)를 포함하여 형성될 수 있다. 따라서, 이하에서 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 모듈(400)과 도 4의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 모듈(300)의 동일한 구성인 복수의 배터리 팩, 제1 도전성 외부 단자 및 제2 도전성 외부 단자에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 도전성 버스 바(431)는 제1 내지 제6 배터리 팩(410a, 410b, 410c, 410d, 410e, 410f)의 제1 도전성 외부 단자(421a, 421b, 421c, 421d, 421e, 421f)가 전기적으로 연결되도록 형성된다. 또한, 상기 제1 도전성 버스 바(431)의 일단에는 제1 도선(11)을 통하여, 외부기기(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전성 버스 바(431)는 그 상면의 단면이 인출되는 제1 방향으로 갈수록 두꺼워지는 사선형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 도전성 버스 바(431)는 인출되는 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로부터 제1 방향으로 갈수록 두꺼워지도록 형성될 수 있다.
상기 제2 도전성 버스 바(432)는 제1 내지 제6 배터리 팩(410a, 410b, 410c, 410d, 410e, 410f)의 제2 도전성 외부 단자(422a, 422b, 422c, 422d, 422e, 422f)가 전기적으로 연결되도록 형성된다. 또한, 제2 도전성 버스 바(432)의 일단에는 제2 도선(12)을 통하여, 외부기기(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 도전성 버스 바(432)는 그 상면의 단면이 인출되는 제2 방향으로 갈수록 두꺼워지는 사선형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 도전성 버스 바(432)는 인출되는 제2 방향과 반대방향인 제1 방향으로부터 제2 방향으로 갈수록 두꺼워지도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전성 버스 바(431)와 제2 도전성 버스 바(432)는 상기 복수의 배터리 팩(410a, 410b, 410c, 410d, 410e, 410f)의 측면에 서로 이격되도록 함께 형성될 수도 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기 제1 도전성 버스 바(431)와 제2 도전성 버스 바(432)가 형성되는 위치에 관하여는 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 복수의 배터리 팩(410a, 410b, 410c, 410d, 410e, 410f)중 각각의 배터리 셀에 형성된 제1 도전성 버스 바(431)와 제2 도전성 버스 바(432)의 두께의 합은 일정하게 형성될 수 있다. 즉, 아래의 수학식 4에서와 같이, 상기 제1 도전성 버스 바의 두께(W1')와 제2 도전성 버스 바의 두께(W2')의 총합(W')은 항상 일정하다.
[수학식 1]
W' = W1' + W2'
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 모듈은 상기와 같은 구조에 의하여 배터리 팩을 하나씩 거칠 때마다 버스 바에 흐르는 전류를 감소시킬 수 있고, 이에 대응되도록 버스 바의 두께를 형성함으로써, 버스 바의 제조 비용을 줄일 수 있고, 나아가 배터리 팩 모듈의 제조 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 팩 및 배터리 팩 모듈를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200: 배터리 팩 110, 210: 배터리 셀
121, 131: 제1 도전성 탭 122, 132: 제2 도전성 탭
130, 230: 배터리 케이스 141, 241: 제1 도전성 외부 단자
142, 242: 제2 도전성 외부 단자 151, 251: 제1 도전성 와이어
152, 252: 제2 도전성 와이어 310, 410: 복수의 배터리 팩
321, 421: 제1 도전성 외부 단자 322, 422: 제2 도전성 외부 단자
331, 431: 제1 도전성 버스 바 332, 432: 제2 도전성 버스 바

Claims (17)

  1. 각각 제1 도전성 단자와 제2 도전성 단자를 포함하고, 제1 방향에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 배열되어 각각 병렬로 연결되는 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀의 제1 도전성 단자들을 전기적으로 연결하여 제1 방향으로 인출되는 제1 도전성 탭; 및
    상기 복수의 배터리 셀의 제2 도전성 단자들을 전기적으로 연결하여 제2 방향으로 인출되는 제2 도전성 탭;을 포함하고,
    상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭이 각각 인출되는 상기 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 일 방향의 단부에서의 상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭의 두께가 서로 상이하며,
    상기 제1 도전성 탭의 제1 방향에 전기적으로 연결되며, 외부기기와 전기적으로 연결될 수 있는 제1 도전성 외부단자; 및
    상기 제2 도전성 탭의 제2 방향에 전기적으로 연결되며, 외부기기와 전기적으로 연결될 수 있는 제2 도전성 외부단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 그 상면 또는 하면의 단면이 계단형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 그 상면 또는 하면의 단면이 사선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 상기 복수의 배터리 셀의 상면과 하면에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 상기 복수의 배터리 셀의 상면 또는 하면에 서로 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀 중 각각의 배터리 셀에 형성된 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭의 두께의 합은 일정하게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 그 등가물 중 어느 하나 혹은 그 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전성 탭과 상기 제1 도전성 외부단자는 제1 도전성 와이어에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 제2 도전성 탭과 상기 제2 도전성 외부단자는 제2 도전성 와이어에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀을 내부에 수용하고, 상기 제1 도전성 외부단자와 제2 도전성 외부단자를 고정하기 위한 배터리 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 원통형의 이차 전지인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 각각 제1 도전성 외부단자와 제2 도전성 외부단자를 포함하고, 제1 방향에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 배열되어 각각 병렬로 연결되는 복수의 배터리 팩;
    상기 복수의 배터리 팩의 제1 도전성 외부단자들을 전기적으로 연결하여 제1 방향으로 인출되는 제1 도전성 버스 바; 및
    상기 복수의 배터리 팩의 제2 도전성 외부단자들을 전기적으로 연결하여 제2 방향으로 인출되는 제2 도전성 버스 바;를 포함하고,
    상기 제1 도전성 버스 바와 제2 도전성 버스 바가 각각 인출되는 상기 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 일 방향의 단부에서의 상기 제1 도전성 버스 바와 제2 도전성 버스 바의 두께가 서로 상이하며,
    상기 배터리 팩은,
    각각 제1 도전성 단자와 제2 도전성 단자를 포함하고, 서로 전기적으로 병렬 연결되는 복수의 배터리 셀; 및
    상기 복수의 배터리 셀을 내부에 수용하고, 상기 제1 도전성 외부단자와 제2 도전성 외부단자를 고정하기 위한 배터리 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 도전성 버스 바와 제2 도전성 버스 바는 그 상면의 단면이 계단형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 도전성 버스 바와 제2 도전성 버스 바는 그 상면의 단면이 사선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 모듈.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 팩 중 각각의 배터리 팩에 형성된 제1 도전성 버스 바와 제2 도전성 버스 바의 두께의 합은 일정하게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 모듈.
  16. 삭제
  17. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀은 제3 방향에서 상기 제3 방향과 반대인 제4 방향으로 배열되고,
    상기 복수의 배터리 셀의 제1 도전성 단자들을 전기적으로 연결하여 제3 방향으로 인출되는 제1 도전성 탭; 및
    상기 복수의 배터리 셀의 제2 도전성 단자들을 전기적으로 연결하여 제4 방향으로 인출되는 제2 도전성 탭;을 포함하며,
    상기 제1 도전성 탭과 제2 도전성 탭은 각각 인출되는 제3 방향 또는 제4 방향으로 갈수록 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 모듈.
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