[go: up one dir, main page]

KR101276186B1 - 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈 - Google Patents

전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101276186B1
KR101276186B1 KR1020110045010A KR20110045010A KR101276186B1 KR 101276186 B1 KR101276186 B1 KR 101276186B1 KR 1020110045010 A KR1020110045010 A KR 1020110045010A KR 20110045010 A KR20110045010 A KR 20110045010A KR 101276186 B1 KR101276186 B1 KR 101276186B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage sensing
bus bar
battery module
battery
wires
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020110045010A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120126893A (ko
Inventor
이범현
윤종문
양재훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020110045010A priority Critical patent/KR101276186B1/ko
Priority to CN201280018898.4A priority patent/CN103492892B/zh
Priority to JP2014505092A priority patent/JP5912171B2/ja
Priority to EP12785388.5A priority patent/EP2672284B1/en
Priority to PCT/KR2012/003145 priority patent/WO2012157856A2/ko
Publication of KR20120126893A publication Critical patent/KR20120126893A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101276186B1 publication Critical patent/KR101276186B1/ko
Priority to US13/969,843 priority patent/US9097771B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/364—Battery terminal connectors with integrated measuring arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/298—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the wiring of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 전지모듈에 장착된 상태에서, 전극단자들이 상단 또는 하단 중 일측에 함께 형성되어 있는 전지셀들의 전압을 센싱하기 위한 부재로서, (a) 전기절연성의 소재로 이루어져 있고, 전지셀들의 전극단자 연결부들 사이의 공간에 수평방향으로 전지모듈의 전면 또는 후면 상에 장착되는 블록 케이스; (b) 상기 전지셀들의 전극단자 연결부와 전기적 접속되어 있는 버스 바의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있는 전압 센싱용 단자에 각각 접속되는 와이어들; 및 (c) 상기 와이어들의 검출 전압을 제어부로 송부하는 커넥터; 를 포함하고 있고, 상기 블록 케이스는 와이어들을 안정적으로 고정하기 위해 전면 방향으로 돌출되어 있는 체결구를 포함하고 있으며, 상기 와이어들이 블록 케이스의 체결구에 장착된 상태에서 버스 바의 전압 센싱용 단자와 접속되는 구조로 이루어진 전압 센싱 어셈블리를 제공한다.

Description

전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈 {Voltage Sensing Assembly and Battery Module Employed with the Same}
본 발명은, 전지모듈에 장착된 상태에서, 전극단자들이 상단 또는 하단 중 일측에 함께 형성되어 있는 전지셀들의 전압을 센싱하기 위한 부재로서, 전기절연성의 소재로 이루어져 있고 전지셀들의 전극단자 연결부들 사이의 공간에 수평방향으로 전지모듈의 전면 또는 후면 상에 장착되는 블록 케이스, 버스 바의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있는 전압 센싱용 단자에 각각 접속되는 와이어들, 및 와이어들의 검출 전압을 제어부로 송부하는 커넥터를 포함하고 있고, 블록 케이스는 와이어들을 안정적으로 고정하기 위해 전면 방향으로 돌출되어 있는 체결구를 포함하고 있으며, 와이어들이 블록 케이스의 체결구에 장착된 상태에서 버스 바의 전압 센싱용 단자와 접속되는 구조로 이루어진 전압 센싱 어셈블리에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV)의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈이 사용된다.
전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
또한, 전지모듈은 다수의 전지셀들이 조합된 구조로 이루어져 있으므로 일부 전지셀들이 과전압, 과전류 또는 과발열 되는 경우에는 전지모듈의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이들을 검출하여 제어하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 전압센서 등을 전지셀들에 연결하여 실시간 또는 일정한 시간 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있는 바, 이러한 검출수단의 장착 내지 연결은 전지모듈의 조립과정을 매우 번잡하게 하고 이를 위한 다수의 배선으로 인해 단락의 위험성도 존재한다. 또한 이차전지의 활용 범위의 확대로 자동차 등의 동력원으로 사용됨에 따라 강한 충격이나 진동이 가해지는 경우에도 상기 검출수단이 안정적인 접촉 상태를 유지할 수 있도록 하는 체결수단이 필요하다.
이와는 별도로, 다수의 전지셀들을 사용하여 전지모듈을 구성하거나 또는 소정 단위의 전지셀들로 이루어진 셀 모듈 다수 개를 사용하여 전지모듈을 구성하는 경우, 이들의 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 일반적으로 많은 부재들이 필요하므로, 이러한 부재들을 조립하는 과정은 매우 복잡하다.
더욱이, 기계적 체결 및 전기적 접속을 위한 다수의 부재들의 결합, 용접, 솔더링 등을 위한 공간이 요구되며, 그로 인해 전지 시스템 전체의 크기는 커지게 된다. 이러한 크기 증가는 앞서 설명한 바와 같은 측면에서 바람직하지 않다.
또한, 리셉터클 단자와 같은 별도의 조립 부품을 사용하는 경우, 조립 부품의 접촉부에서 발생하는 접촉 저항에 의해 정확한 전압 센싱이 용이하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결하고, 보다 콤팩트하고 전압 센싱의 신뢰도가 향상된 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 버스 바와 리셉터클 단자의 연결방식 같은 별도의 조립 구조물 없이 버스 바에 와이어가 직접 조립되도록 함으로써 센싱 구조의 신뢰성을 확보한 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 다수의 부재들을 사용하지 않고도 간단한 조립방법에 의해 제조할 수 있는 전압 센싱 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 기타 목적은 별도의 독립적인 어셈블리로 구성되어 있어서, 전지모듈의 제조시 생산성 및 유지 보수성이 향상된 전압 센싱 어셈블리를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압 센싱 어셈블리는,
전지모듈에 장착된 상태에서, 전극단자들이 상단 또는 하단 중 일측에 함께 형성되어 있는 전지셀들의 전압을 센싱하기 위한 부재로서,
(a) 전기절연성의 소재로 이루어져 있고, 전지셀들의 전극단자 연결부들 사이의 공간에 수평방향으로 전지모듈의 전면 또는 후면 상에 장착되는 블록 케이스;
(b) 상기 전지셀들의 전극단자 연결부와 전기적 접속되어 있는 버스 바의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있는 전압 센싱용 단자에 각각 접속되는 와이어들; 및
(c) 상기 와이어들의 검출 전압을 제어부로 송부하는 커넥터;
를 포함하고 있고,
상기 블록 케이스는 와이어들을 안정적으로 고정하기 위해 전면 방향으로 돌출되어 있는 체결구를 포함하고 있으며,
상기 와이어들이 블록 케이스의 체결구에 장착된 상태에서 버스 바의 전압 센싱용 단자와 접속되는 구조로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전압 센싱 어셈블리는 와이어들이 블록 케이스의 체결구에 장착된 상태에서 버스 바의 전압 센싱용 단자에 접속되는 구조로 구성되어 있어서, 전체적으로 조립 과정이 간소하며 콤팩트하고 안정적으로 전압 검출이 가능한 구조를 가질 수 있다.
또한, 와이어들이 리셉터클 단자와 같은 별도의 조립 부품 없이 버스 바의 전압 센싱용 단자에 접속되므로 부품수를 감소시켜 원가를 절감하고, 조립 부품의 접촉 저항이 발생하지 않으므로 전압 센싱의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 전지셀들의 전압을 센싱하기 위한 부재가 하나의 모듈화된 어셈블리 구조로 이루어져 있으므로, 전압 센싱 어셈블리를 전지모듈의 전면 또는 후면에 용이하게 장착할 수 있다.
게다가, 상기와 같이 별도의 독립적인 파트로 구성된 어셈블리 구조는 외주 생산을 가능하게 하므로, 전지모듈의 제조 생산성을 크게 향상시키고, 전압 센싱 어셈블리를 구성하는 부품들의 이상 발생시, 종래의 전지모듈 구조와 비교하여 전지모듈 내부를 분해하지 않고 전지모듈의 전면 또는 후면에 장착된 전압 센싱 어셈블리만 교체하면 되므로, 유지 보수성 또한 크게 향상된다.
상기 제어부는 예를 들어 전지관리 시스템인 BMS(Battery Management System)일 수 있다.
상기 블록 케이스의 상단부와 하단부에는 바람직하게는 버스 바의 전압 센싱용 단자가 삽입될 수 있도록 전압 센싱용 단자에 대응하는 위치에 개구들이 각각 형성되어 있어서, 전압 센싱용 단자가 블록 케이스의 전면으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 전압 센싱용 단자는 와이어와 용이하게 결합되는 구조이면 특별한 제한은 없으나, 예를 들어 와이어가 삽입되어 끼워지는 클램핑(clamping) 구조로 이루어져 있어서 와이어와 전압 센싱용 단자의 결합을 단순한 조작에 의해 용이하게 달성할 수 있다.
상기 와이어들은 바람직하게는 외부와의 절연을 위해 절연 테이프로 감싸여 있거나 절연성 관상부재에 내장되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 상기 절연성 관상부재는, 예를 들어, 중공형의 절연성 파이프일 수 있다.
상기 체결구는 와이어를 용이하게 장착할 수 있는 형상이면 특별한 제한은 없으나, 예를 들어, 집게 형상으로 이루어져 있어서, 와이어의 장착이 용이하고 장착된 와이어가 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 버스 바는, 전지셀의 전극단자 결합부와 전기적 접속되도록 양측 단부가 수직으로 절곡되어 있는 판상형 본체, 및 상기 판상형 본체의 상단부 또는 하단부에 형성되어 있는 전압 센싱용 단자를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 버스 바 중 양극 또는 음극용 외부 입출력 단자에 연결되는 버스 바는, 상기 판상형 본체의 하단부 일측면으로부터 대각선 방향으로 하향 연장되어 있는 외부 입출력 단자 접속부를 더 포함하는 구조일 수 있다.
상기 구조에서, 외부 입출력 단자 접속부에는 외부 입출력 단자와 결합될 수 있는 체결용 홈이 천공되어 있어서, 외부 입출력 단자 접속부의 체결용 홈에 외부 입출력 단자가 삽입되어 버스 바와 외부 입출력 단자의 전기적 접속이 달성된다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 버스 바 중 양극 또는 음극용 외부 입출력 단자에 연결되는 버스 바의 전압 센싱용 단자는 전지모듈의 전방으로 수직 절곡되어 있는 버스 바의 하단부에 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 블록 케이스의 상단면과 하단면에는 바람직하게는 수분에 의한 통전을 방지하기 위한 격벽들이 형성되어 있어서, 수분에 의한 통전을 방지할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전압 센싱 어셈블리를 포함하는 것으로 구성된 전지모듈을 제공한다.
이러한 전지모듈의 바람직한 예로는,
하나 이상의 전지셀이 셀 커버에 내장된 상태에서 카트리지에 장착되어 있는 구조의 단위모듈 둘 이상이 측면으로 배열한 구조의 단위모듈 적층체; 및
상기 단위모듈 적층체의 네 모서리에 장착되는 커버 부재;
를 포함하고 있는 구조를 들 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 카트리지는,
전지셀이 장착될 수 있도록 상기 전지셀에 대응하는 장방형 구조로서 방열하기 위한 관통구가 중앙 부위에 형성되어 있고;
단위모듈 적층체를 고정하기 위한 체결부재가 삽입되는 체결구가 4 모서리에 형성되어 있으며;
상기 카트리지의 전면에는, 전압 센싱 어셈블리가 버스 바에 안정적으로 접속될 수 있도록, 상기 센싱 어셈블리 및 버스 바의 장착을 위한 장착용 절연부재가 조립 방식으로 체결될 수 있는 구조의 결합부가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 버스 바는 장착용 절연부재의 사출물에 열융착되어 있는 구조일 수 있다.
상기 장착용 절연부재는 단위모듈 적층체의 전면에 대응하는 크기를 가진 직육면체 구조로 이루어져 있고, 후면에는 카트리지의 전면 단부가 삽입되어 결합될 수 있는 카트리지 결합홈이 형성되어 있으며, 전면에는 전지셀의 전극단자 연결부가 후방으로부터 도입되어 노출될 수 있도록 전극단자 관통홈들이 양 측면에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 예에서, 상기 장착용 절연부재의 전면에는 버스 바의 외부 입출력 단자 접속부를 안정적으로 탑재하기 위한 외부 입출력 단자 접속부용 안착부가 양측 단부에 형성되어 있고, 블록 케이스를 안정적으로 탑재하기 위한 블록 케이스용 안착부가 중앙 부위에 형성되어 있으며, 버스 바를 장착하기 위한 버스 바용 안착부들이 버스 바에 대응하는 크기로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 외부 입출력 단자 접속부용 안착부에는 체결용 돌출부가 형성되어 있어서, 버스 바의 외부 입출력 단자 접속부는 체결용 돌출부에 용이하게 삽입될 수 있다.
상기 전극단자 관통홈을 통해 전면으로 노출된 전지셀의 전극단자 연결부는 전극단자 관통홈에 장착되어 있는 버스 바의 양 측면과 전기적 접속되어 있는 구조일 수 있다.
상기 버스 바는 바람직하게는 버스 바용 안착부와 열융착에 의해 결합되어 있어서, 버스 바와 장착용 절연부재는 일체형으로 형성된 구조일 수 있다.
한편, 상기 장착용 절연부재의 상단면과 하단면에는 수분에 의한 통전을 방지하기 위한 격벽들이 형성되어 있어서, 수분에 의한 통전을 방지할 수 있다.
상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스가 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀일 수 있다.
본 발명에 따른 전지모듈은 전체적으로 콤팩트한 구조를 가지며, 많은 수의 부재들을 사용하지 않고도 구조적으로 안정한 기계적 체결과 전기적 접속을 이룰 수 있다. 또한, 소정의 단위들, 예를 들어, 4개, 6개, 8개, 10개 등의 전지셀들 또는 셀 모듈들로 전지모듈을 구성함으로써, 전지모듈을 필요한 수만큼 한정된 공간내에 효과적으로 장착할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 전지모듈을 단위체로 사용하여 제조되는 고출력 대용량의 전지팩을 제공한다.
본 발명에 따른 전지팩은 소망하는 출력 및 용량에 따라 전지모듈들을 조합하여 제조될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같은 장착 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력 저장 장치 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, 또 다른 구조의 전압 센싱 어셈블리를 제공한다.
상기 전압 센싱 어셈블리는, 구체적으로, 전지모듈에 장착된 상태에서, 전극단자들이 상단 또는 하단 중 일측에 함께 형성되어 있는 전지셀들의 전압을 센싱하기 위한 부재로서, (a) 상기 전지셀들의 전극단자 연결부와 전기적 접속되어 있는 버스 바들; (b) 상기 버스 바의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있는 전압 센싱용 단자에 각각 접속되는 와이어들; 및 (c) 상기 와이어들의 검출 전압을 제어부로 송부하는 커넥터;를 포함하고 있고, 상기 전압 센싱용 단자는 와이어가 삽입되어 끼워지는 클램핑 구조로 이루어진 전압 센싱 어셈블리를 제공한다.
따라서, 상기 전압 센싱 어셈블리는 버스 바의 상단부 또는 하단부에 형성된 전압 센싱용 단자가 와이어를 고정할 수 있도록 클램핑 구조를 가지고 버스 바와 일체형으로 형성되어 있으므로, 별도의 리셉터클 단자 없이도 전지모듈의 전압 센싱을 신뢰성 있게 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전압 센싱 어셈블리는 버스 바와 리셉터클 단자의 연결방식 같은 별도의 조립 구조물 없이 버스 바에 와이어가 직접 조립되므로 센싱 구조의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전압 센싱 어셈블리는 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 다수의 부재들을 사용하지 않고 간단한 조립방법에 의해 제조함으로써 전반적인 제조비용을 낮추고, 외부로부터 강한 충격이나 진동이 가해질 경우에도 안정적인 전압검출이 가능하다.
더욱이, 본 발명에 따른 전압 센싱 어셈블리는 별도의 독립적인 어셈블리로 구성되어 있어서, 전지모듈의 제조시 생산성 및 유지 보수성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 전지모듈에 장착되는 전지셀의 사시도이다;
도 2는 도 1의 분해 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전압 센싱 어셈블리가 장착된 전지모듈의 사시도이다;
도 4는 도 3의 전지모듈의 A 부위를 확대한 사시도이다;
도 5는 도 4의 B 부위를 확대한 사시도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위모듈의 분해도이다;
도 7은 도 6의 단위모듈이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다;
도 8은 도 3의 전지모듈의 전면에 커버가 부착된 것을 나타내는 사시도이다;
도 9는 도 8의 커버의 사시도이다;
도 10은 도 3의 전지모듈의 전면을 나타내는 부분 확대도이다;
도 11은 도 3의 전지모듈에서 장착용 절연부재의 사시도이다;
도 12는 도 11의 C 부위를 확대한 부분 모식도이다;
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 센싱 어셈블리의 사시도이다;
도 14는 도 13의 D 부위를 확대한 부분 모식도이다;
도 15는 도 13의 E 부위를 확대한 부분 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 단위모듈에 장착되는 하나의 예시적인 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 분해 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 파우치형 전지셀(200)은, 파우치형 전지케이스(100) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체가 그것의 양극 및 음극 탭들(220, 230)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극단자(222, 232)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(100)는 전극조립체(210)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(142)를 포함하는 케이스 본체(140)와 그러한 본체(140)에 일체로서 연결되어 있는 커버(150)로 이루어져 있다.
스택형 또는 스택/폴딩형의 구조를 가진 전극조립체(210)는 다수의 양극 탭들(220)과 다수의 음극 탭들(230)이 각각 융착되어 전극단자(222, 232)에 함께 결합되어 있다. 그러나, 전극조립체(210)은 상기와 같은 스택/폴딩형 구조 이외에, 스택형 구조, 폴딩형 구조 등을 가질 수 있음은 물론이다.
또한, 케이스 본체(140)의 잉여부(144)와 커버(150)가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극단자(222, 232) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극단자(222, 232)와 전지케이스(100)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극단자(222, 232)의 상하면에 절연필름(240)이 부착된다.
케이스 본체(140)와 커버(150)는 외측 수지층(110), 차단성 금속층(120) 및 내측 수지층(130)으로 구성되어 있고, 내측 수지층(130)은 케이스 본체(140)의 외면과 커버(150)의 외면에 가해지는 열융착기(도시하지 않음)로부터의 열과 압력에 의해 밀착 고정될 수 있게 된다.
전해액이 함침된 전극조립체(210)를 수납부(142)에 안착한 상태에서 케이스 본체(140)의 잉여부(144)와 커버(150)의 접촉부위를 열융착시키면 실링부가 형성된다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전압 센싱 어셈블리가 장착된 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 전지모듈의 A 부위를 확대한 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 5에는 도 4의 B 부위를 확대한 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전압 센싱 어셈블리(300)는 전기절연성의 소재로 이루어져 있는 블록 케이스(310), 전압 센싱용 단자에 각각 접속되는 와이어들(320), 와이어들(320)의 검출 전압을 제어부(도시하지 않음)로 송부하는 커넥터(330)를 포함하고 있다.
블록 케이스(310)는 전지셀들의 전극단자 연결부들 사이의 공간에 수평방향으로 전지모듈(800)의 전면 상에 장착되어 있고, 전압 센싱용 단자들(342, 346)은 전지셀들의 전극단자 연결부와 전기적 접속되어 있는 버스 바들(340)의 하단부 또는 상단부에 형성되어 있다.
집게 형상의 체결구(312)는 와이어들(320)을 안정적으로 고정하기 위해 블록 케이스(310)의 전면 방향으로 돌출되어 있고, 와이어들(320)은 블록 케이스(310)의 체결구(312)에 장착된 상태에서 버스 바(340)의 전압 센싱용 단자(346)와 접속되어 있다.
또한, 블록 케이스(310)의 상단부와 하단부에는 버스 바(340)의 전압 센싱용 단자(342)가 삽입될 수 있도록 전압 센싱용 단자(342)에 대응하는 위치에 개구들(314)이 각각 형성되어 있고, 전압 센싱용 단자(342)는 와이어(320)가 삽입되어 끼워지는 클램핑 구조로 이루어져 있다.
와이어들(320)은 외부와의 절연을 위해 절연성 판상부재(322)에 내장되어 있고, 버스 바(340)는 판상형 본체(344)와 전압 센싱용 단자(342)로 구성되어 있다.
판상형 본체(344)는 전지셀의 전극단자 결합부와 전기적 접속되도록 양측 단부가 수직으로 절곡되어 있고, 전압 센싱용 단자(342)는 판상형 본체의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있다.
또한, 양극용 외부 입출력 단자(402)와 음극용 외부 입출력 단자(404)에 연결되는 버스 바는, 판상형 본체(344)의 하단부 일측면으로부터 대각선 방향으로 하향 연장되어 있는 외부 입출력 단자 접속부(348)를 포함하고 있다.
체결용 홈(349)은 외부 입출력 단자 접속부(348)에 천공되어 있으므로, 외부 입출력 단자(404)가 체결용 홈(349)에 삽입되어 버스 바와 외부 입출력 단자(404)의 전기적 연결이 달성된다.
또한, 양극용 외부 입출력 단자(402)와 음극용 외부 입출력 단자(404)에 연결되는 버스 바의 전압 센싱용 단자(346)는 전지모듈(800)의 전방으로 수직 절곡되어 있는 버스 바의 하단부에 형성되어 있다. 격벽들(316)은 블록 케이스(310)의 상단면과 하단면에 형성되어 있어서 수분에 의한 통전을 방지하게 된다.
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위모듈의 분해도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 단위모듈이 결합된 상태를 나타내는 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
또한, 도 8에는 도 3의 전지모듈의 전면에 커버가 부착된 것을 나타내는 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 커버의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1 및 도 4와 함께 참조하면, 전지모듈(900)은 전압 센싱 어셈블리(300), 2개의 단위모듈 적층체(500), 단위모듈 적층체(500)의 네 모서리에 장착되는 커버 부재(600), 및 전지모듈의 전면에 장착되는 커버(610)를 포함하고 있다.
단위모듈 적층체(500)는 3개의 전지셀(512, 514, 516)이 2개의 셀 커버(520, 522)에 내장된 상태에서 2개의 카트리지(530, 532)에 장착되어 있는 구조의 단위모듈(510) 4 개가 측면으로 배열되어 있다.
카트리지(530)는, 전지셀이 장착될 수 있도록 전지셀에 대응하는 장방형 구조로서 방열하기 위한 관통구(534)가 중앙 부위에 형성되어 있고, 단위모듈들(510)을 고정하기 위한 체결부재(도시하지 않음)가 삽입되는 체결구(536)가 4 모서리에 형성되어 있다.
또한, 카트리지(530)의 전면에는, 전압 센싱 어셈블리(300)가 버스 바에 안정적으로 접속될 수 있도록, 전압 센싱 어셈블리(300) 및 버스 바의 장착을 위한 장착용 절연부재(700)가 조립 방식으로 체결될 수 있는 구조의 결합부(538)가 형성되어 있다.
커버(610)는 전지모듈(900)의 전면에 대응하는 크기로서 플라스틱 사출물로 이루어져 있고, 커버(610)의 양 측면에는 외부 입출력 단자인 양극단자(402)와 음극단자(404)의 극성을 표시하기 위한 마크들(612, 614)이 각각 각인되어 있다.
도 10에는 도 3의 전지모듈의 전면을 나타내는 부분 확대도가 도시되어 있고, 도 11에는 도 3의 전지모듈에서 장착용 절연부재의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
또한, 도 12에는 도 11의 C 부위를 확대한 부분 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 4 내지 도 7과 함께 참조하면, 장착용 절연부재(700)는 단위모듈 적층체(500)의 전면에 대응하는 크기를 가진 직육면체 구조로 이루어져 있고, 후면에는 카트리지의 전면 단부가 삽입되어 결합될 수 있는 카트리지 결합홈(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 전면에는 전지셀의 전극단자 연결부(524)가 후방으로부터 도입되어 노출될 수 있도록 전극단자 관통홈들(710)이 형성되어 있다.
또한, 외부 입출력 단자 접속부용 안착부(720)가 버스 바(340)의 외부 입출력 단자 접속부(348)를 안정적으로 탑재하기 위해 장착용 절연부재(700)의 전면의 양측 단부에 형성되어 있고, 블록 케이스용 안착부(730)는 블록 케이스(310)를 안정적으로 탑재하기 위해 장착용 절연부재(700)의 전면 중앙 부위에 형성되어 있다.
버스 바용 안착부들(740)은 버스 바(340)를 장착하기 위해 장착용 절연부재(700)의 전면에 버스 바(340)에 대응하는 크기로 형성되어 있다.
체결용 돌출부(722)는 외부 입출력 단자 접속부용 안착부(720)에 형성되어 있고, 전극단자 관통홈(710)을 통해 전면으로 노출된 전지셀의 전극단자 연결부(524)는 전극단자 관통홈(710)에 장착되어 있는 버스 바(340)의 양 측면과 전기적 접속되어 있다.
또한, 버스 바용 안착부(740)에는 버스 바를 고정하기 위한 돌기들(742)이 돌출되어 있어서 버스 바(340)와 열융착에 의해 결합되고, 격벽들(750, 752)이 장착용 절연부재(700)의 상단면과 하단면에 형성되어 있어서, 수분에 의한 통전 및 결로에 의한 단락을 방지한다.
도 13에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 센싱 어셈블리의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 14에는 도 13의 D 부위를 확대한 부분 모식도가 도시되어 있다.
또한, 도 15에는 도 13의 E 부위를 확대한 부분 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전압 센싱 어셈블리(300a)는 전지셀들의 전극단자 연결부와 전기적 접속되어 있는 버스 바들(340), 버스 바들(340)의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있는 전압 센싱용 단자(342)에 각각 접속되는 와이어들(320), 및 와이어들(320)의 검출 전압을 제어부로 송부하는 커넥터(330)로 구성되어 있다.
또한, 전압 센싱용 단자(342)는 와이어가 삽입되어 끼워지는 클램핑 구조(F)로 이루어져 있어서, 와이어들(320)은 전압 센싱용 단자에 안정적으로 고정된다.
한편, 외부 입출력 단자의 전압을 검출하기 위한 와이어(324)는 외부 입출력 단자와 연결되는 버스 바(341)와 리벳 구조(D)로 결합되어 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (22)

  1. 전지모듈에 장착된 상태에서, 전극단자들이 상단 또는 하단 중 일측에 함께 형성되어 있는 전지셀들의 전압을 센싱하기 위한 부재로서,
    (a) 전기절연성의 소재로 이루어져 있고, 전지셀들의 전극단자 연결부들 사이의 공간에 수평방향으로 전지모듈의 전면 또는 후면 상에 장착되는 블록 케이스;
    (b) 상기 전지셀들의 전극단자 연결부와 전기적 접속되어 있는 버스 바의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있는 전압 센싱용 단자에 각각 접속되는 와이어들; 및
    (c) 상기 와이어들의 검출 전압을 제어부로 송부하는 커넥터;
    를 포함하고 있고,
    상기 블록 케이스는 와이어들을 안정적으로 고정하기 위해 전면 방향으로 돌출되어 있는 체결구를 포함하고 있으며,
    상기 와이어들이 블록 케이스의 체결구에 장착된 상태에서 버스 바의 전압 센싱용 단자와 접속되는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블록 케이스의 상단부와 하단부에는 버스 바의 전압 센싱용 단자가 삽입될 수 있도록 전압 센싱용 단자에 대응하는 위치에 개구들이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전압 센싱용 단자는 와이어가 삽입되어 끼워지는 클램핑(clamping) 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 와이어들은 외부와의 절연을 위해 절연 테이프로 감싸여 있거나 절연성 관상부재에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 체결구는 집게 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 버스 바는 전지셀의 전극단자 결합부와 전기적 접속되도록 양측 단부가 수직으로 절곡되어 있는 판상형 본체, 및 상기 판상형 본체의 상단부 또는 하단부에 형성되어 있는 전압 센싱용 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 버스 바 중 양극 또는 음극용 외부 입출력 단자에 연결되는 버스 바는, 상기 판상형 본체의 하단부 일측면으로부터 대각선 방향으로 하향 연장되어 있는 외부 입출력 단자 접속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자 접속부에는 외부 입출력 단자와 결합될 수 있는 체결용 홈이 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 버스 바 중 양극 또는 음극용 외부 입출력 단자에 연결되는 버스 바의 전압 센싱용 단자는 전지모듈의 전방으로 수직 절곡되어 있는 버스 바의 하단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 블록 케이스의 상단면과 하단면에는 수분에 의한 통전을 방지하기 위한 격벽들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
  11. 제 1 항에 따른 전압 센싱 어셈블리;
    하나 이상의 전지셀이 셀 커버에 내장된 상태에서 카트리지에 장착되어 있는 구조의 단위모듈 둘 이상이 측면으로 배열한 구조의 단위모듈 적층체; 및
    상기 단위모듈 적층체의 네 모서리에 장착되는 커버 부재;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 카트리지는,
    전지셀이 장착될 수 있도록 상기 전지셀에 대응하는 장방형 구조로서 방열하기 위한 관통구가 중앙 부위에 형성되어 있고;
    단위모듈 적층체를 고정하기 위한 체결부재가 삽입되는 체결구가 4 모서리에 형성되어 있으며;
    상기 카트리지의 전면에는, 전압 센싱 어셈블리가 버스 바에 안정적으로 접속될 수 있도록, 상기 전압 센싱 어셈블리 및 버스 바의 장착을 위한 장착용 절연부재가 조립 방식으로 체결될 수 있는 구조의 결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 장착용 절연부재는 단위모듈 적층체의 전면에 대응하는 크기를 가진 직육면체 구조로 이루어져 있고, 후면에는 카트리지의 전면 단부가 삽입되어 결합될 수 있는 카트리지 결합홈이 형성되어 있으며, 전면에는 전지셀의 전극단자 연결부가 후방으로부터 도입되어 노출될 수 있도록 전극단자 관통홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 장착용 절연부재의 전면에는.
    버스 바의 외부 입출력 단자 접속부를 안정적으로 탑재하기 위한 외부 입출력 단자 접속부용 안착부가 양측 단부에 형성되어 있고;
    블록 케이스를 안정적으로 탑재하기 위한 블록 케이스용 안착부가 중앙 부위에 형성되어 있으며;
    버스 바를 장착하기 위한 버스 바용 안착부들이 버스 바에 대응하는 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자 접속부용 안착부에는 체결용 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 전극단자 관통홈을 통해 전면으로 노출된 전지셀의 전극단자 연결부는 전극단자 관통홈에 장착되어 있는 버스 바의 양 측면과 전기적 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 버스 바는 버스 바용 안착부와 열융착에 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 장착용 절연부재의 상단면과 하단면에는 수분에 의한 통전을 방지하기 위한 격벽들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스가 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  20. 제 11 항에 따른 전지모듈을 단위체로 사용하여 제조되는 고출력 대용량의 전지팩.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 전지팩은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력 저장장치의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  22. 전지모듈에 장착된 상태에서, 전극단자들이 상단 또는 하단 중 일측에 함께 형성되어 있는 전지셀들의 전압을 센싱하기 위한 부재로서,
    (a) 상기 전지셀들의 전극단자 연결부와 전기적 접속되어 있는 버스 바들;
    (b) 상기 버스 바의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있는 전압 센싱용 단자에 각각 접속되는 와이어들; 및
    (c) 상기 와이어들의 검출 전압을 제어부로 송부하는 커넥터;
    를 포함하고 있고,
    상기 전압 센싱용 단자는 와이어가 삽입되어 끼워지는 클램핑 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전압 센싱 어셈블리.
KR1020110045010A 2011-05-13 2011-05-13 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈 Active KR101276186B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110045010A KR101276186B1 (ko) 2011-05-13 2011-05-13 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
CN201280018898.4A CN103492892B (zh) 2011-05-13 2012-04-24 电压感测组件和包括电压感测组件的电池模块
JP2014505092A JP5912171B2 (ja) 2011-05-13 2012-04-24 電圧センシングアセンブリー及びこれを備えた電池モジュール
EP12785388.5A EP2672284B1 (en) 2011-05-13 2012-04-24 Voltage sensing assembly and battery module having same
PCT/KR2012/003145 WO2012157856A2 (ko) 2011-05-13 2012-04-24 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
US13/969,843 US9097771B2 (en) 2011-05-13 2013-08-19 Voltage sensing assembly and battery module including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110045010A KR101276186B1 (ko) 2011-05-13 2011-05-13 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120126893A KR20120126893A (ko) 2012-11-21
KR101276186B1 true KR101276186B1 (ko) 2013-06-18

Family

ID=47177421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110045010A Active KR101276186B1 (ko) 2011-05-13 2011-05-13 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9097771B2 (ko)
EP (1) EP2672284B1 (ko)
JP (1) JP5912171B2 (ko)
KR (1) KR101276186B1 (ko)
CN (1) CN103492892B (ko)
WO (1) WO2012157856A2 (ko)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013207357A1 (de) 2013-04-23 2014-10-23 Elringklinger Ag Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung
KR101636380B1 (ko) * 2013-09-26 2016-07-05 주식회사 엘지화학 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
KR102046125B1 (ko) * 2013-11-13 2019-11-18 에스케이이노베이션 주식회사 착탈식 전압센싱모듈 및 이를 구비한 배터리장치
KR101699865B1 (ko) * 2013-12-17 2017-01-25 주식회사 엘지화학 직접 연결 방식의 전압 센싱부를 포함하는 전지모듈
KR101807115B1 (ko) 2014-04-03 2017-12-08 주식회사 엘지화학 언더 베이스 바를 포함하는 배터리 모듈 어레이
KR20150115250A (ko) 2014-04-03 2015-10-14 주식회사 엘지화학 내부 텐션-바를 포함하는 배터리 팩
EP3002803B1 (en) * 2014-04-03 2019-07-03 LG Chem, Ltd. Battery module array
JP6252464B2 (ja) * 2014-12-22 2017-12-27 株式会社オートネットワーク技術研究所 蓄電パック
CN112103585B (zh) * 2015-01-05 2024-09-06 Cps科技控股有限公司 用于电池模块的偏置特征
FR3041436B1 (fr) * 2015-09-17 2017-10-20 Schneider Electric Ind Sas Dispositif de mesure pour cellule d'appareillage haute tension
KR102473767B1 (ko) * 2015-10-08 2022-12-02 현대모비스 주식회사 고전압 배터리 서브모듈
KR102080284B1 (ko) * 2015-10-22 2020-02-21 주식회사 엘지화학 복수의 전극 탭들이 형성되어 있는 단위 전극을 포함하는 파우치형 전지셀
KR102018719B1 (ko) * 2016-02-12 2019-09-04 주식회사 엘지화학 배터리 셀 냉각용 버스바 및 이를 이용한 배터리 모듈
DE102016104173A1 (de) 2016-03-08 2017-09-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriemodul, entsprechende Traktionsbatterie sowie Vorrichtung und Verfahren zum Montieren einer solchen
DE112018001368T5 (de) * 2017-03-15 2019-11-28 Gs Yuasa International Ltd. Energiespeicherapparatur
WO2018168802A1 (ja) 2017-03-15 2018-09-20 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置
KR102169632B1 (ko) * 2017-07-28 2020-10-23 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 전력 저장 장치
JP6299918B1 (ja) * 2017-08-17 2018-03-28 株式会社オートネットワーク技術研究所 配線モジュール
KR102378539B1 (ko) * 2017-12-06 2022-03-23 주식회사 엘지에너지솔루션 셀 에지 직접 냉각 방식의 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2019240443A1 (ko) * 2018-06-11 2019-12-19 주식회사 엘지화학 다수의 이차전지 셀파우치 동시 검사 장치
US10631429B2 (en) * 2018-07-13 2020-04-21 Ford Global Technologies, Llc Vehicle power module assembly
JP7087959B2 (ja) * 2018-11-27 2022-06-21 トヨタ自動車株式会社 組電池
KR102317639B1 (ko) * 2018-12-07 2021-10-25 주식회사 엘지에너지솔루션 인서트 사출된 버스바 조립체를 포함하는 전지 모듈
CN113767519B (zh) * 2019-04-24 2023-10-24 三洋电机株式会社 电压检测线组件
CN113093028B (zh) * 2019-12-23 2022-07-29 未势能源科技有限公司 用于燃料电池极片检测的连接装置、连接器、检测装置
KR20210104491A (ko) * 2020-02-17 2021-08-25 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20210156089A (ko) * 2020-06-17 2021-12-24 주식회사 엘지에너지솔루션 버스바와 전압 센싱부재의 연결구조로서 비용접 방식 구조가 적용된 배터리 모듈
KR20220018706A (ko) * 2020-08-07 2022-02-15 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
JP7588108B2 (ja) 2022-02-17 2024-11-21 株式会社Ａｅｓｃジャパン 電圧検出装置及び電池モジュール

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060116678A (ko) * 2005-05-10 2006-11-15 주식회사 엘지화학 전압 레벨링에 의한 전지모듈 성능의 향상 방법 및 이를위한 병렬 접속장치
KR20070110565A (ko) * 2006-05-15 2007-11-20 주식회사 엘지화학 중대형 전지모듈
KR20080038467A (ko) * 2006-10-30 2008-05-07 주식회사 엘지화학 완충 부재를 포함하고 있는 전지모듈
KR20100081942A (ko) * 2009-01-06 2010-07-15 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0519134B8 (pt) 2004-12-24 2023-01-10 Lg Chemical Ltd Elemento de conexão, método de fabricar um módulo de bateria secundária, módulo de bateria secundária, método de melhorar o desempenho de módulo de bateria através de nivelamento da tensão e aparelho de conexão em paralelo para executar nivelamento de tensão
KR100948002B1 (ko) * 2006-03-06 2010-03-18 주식회사 엘지화학 중대형 전지모듈
US7883793B2 (en) * 2008-06-30 2011-02-08 Lg Chem, Ltd. Battery module having battery cell assemblies with alignment-coupling features
US8163412B2 (en) * 2008-06-30 2012-04-24 Lg Chem, Ltd. Battery cell interconnect and voltage sensing assembly and method for coupling a battery cell assembly thereto
JP5308841B2 (ja) * 2009-01-23 2013-10-09 矢崎総業株式会社 バスバモジュール、及び、バスバモジュールの組み立て方法
JP5634691B2 (ja) * 2009-08-18 2014-12-03 矢崎総業株式会社 バスバ
EP2469626B1 (en) * 2009-08-18 2018-01-10 Yazaki Corporation Power-supply device and battery connector
JP5813302B2 (ja) * 2009-09-07 2015-11-17 矢崎総業株式会社 バスバモジュール、及び、このバスバモジュールを備えた電源装置
JP5457115B2 (ja) * 2009-09-15 2014-04-02 矢崎総業株式会社 電池集合体取付体
US8580423B2 (en) * 2009-10-22 2013-11-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Bus bar holder and battery pack including the same
KR101403930B1 (ko) * 2010-08-16 2014-07-01 주식회사 엘지화학 콤팩트한 구조의 전지팩
US9005794B2 (en) * 2011-10-21 2015-04-14 Tyco Electronics Corporation Battery connector system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060116678A (ko) * 2005-05-10 2006-11-15 주식회사 엘지화학 전압 레벨링에 의한 전지모듈 성능의 향상 방법 및 이를위한 병렬 접속장치
KR20070110565A (ko) * 2006-05-15 2007-11-20 주식회사 엘지화학 중대형 전지모듈
KR20080038467A (ko) * 2006-10-30 2008-05-07 주식회사 엘지화학 완충 부재를 포함하고 있는 전지모듈
KR20100081942A (ko) * 2009-01-06 2010-07-15 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩

Also Published As

Publication number Publication date
US20130330584A1 (en) 2013-12-12
KR20120126893A (ko) 2012-11-21
EP2672284A2 (en) 2013-12-11
CN103492892B (zh) 2015-10-07
JP5912171B2 (ja) 2016-04-27
CN103492892A (zh) 2014-01-01
JP2014516457A (ja) 2014-07-10
US9097771B2 (en) 2015-08-04
EP2672284A4 (en) 2014-09-24
WO2012157856A2 (ko) 2012-11-22
EP2672284B1 (en) 2018-08-08
WO2012157856A3 (ko) 2013-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101276186B1 (ko) 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
KR101217564B1 (ko) 전압 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
KR101152635B1 (ko) 전지모듈용 전압 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
CN104704649B (zh) 具有汇流条组件的电池模块和包括该电池模块的电池组
KR101305224B1 (ko) 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR101271567B1 (ko) 고정부재가 플레이트들의 관통구에 삽입되어 있는 구조의 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
JP5344932B2 (ja) 中型または大型電池モジュール
JP5784136B2 (ja) 新規構造を有するバスバーアセンブリ
KR100891079B1 (ko) 전지 모듈용 전지 카트리지 연결 시스템
KR101281811B1 (ko) 구조적 안정성이 향상된 전지팩
KR101326182B1 (ko) 외장부재와 카트리지를 포함하는 단위모듈에 기반한 전지모듈
KR20120016353A (ko) 콤팩트한 구조의 전지팩
CN101490871A (zh) 中型或大型电池组模块
KR101305229B1 (ko) 외장부재와 방열부재를 포함하는 단위모듈 및 이를 포함하는 전지모듈
KR101859684B1 (ko) 버스 바 어셈블리를 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR101136807B1 (ko) 중대형 전지모듈용 카트리지

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20110513

A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20120514

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20110513

Comment text: Patent Application

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20130612

PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20130612

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20130612

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160601

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160601

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170328

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180418

Start annual number: 6

End annual number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190401

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200421

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210518

Start annual number: 9

End annual number: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220502

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240319

Start annual number: 12

End annual number: 12