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KR102082903B1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 Download PDF

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KR102082903B1
KR102082903B1 KR1020160020679A KR20160020679A KR102082903B1 KR 102082903 B1 KR102082903 B1 KR 102082903B1 KR 1020160020679 A KR1020160020679 A KR 1020160020679A KR 20160020679 A KR20160020679 A KR 20160020679A KR 102082903 B1 KR102082903 B1 KR 102082903B1
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battery
ivy
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노태환
권유나
김성곤
김태혁
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 한 쌍의 전극 리드들이 일측에 돌출되며 상호 나란히 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리 및 복수 개의 배터리 셀들의 한 쌍의 전극 리드들을 전기적으로 연결할 수 있게 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하며, 마주 하는 배터리 셀들의 전극 리드들을 공동으로 통과시키는 복수 개의 리드 슬롯들을 구비하는 아이시비 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK COMPRISING THE BATTERY MODULE AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 모듈은, 일반적으로, 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리 및 복수 개의 배터리 셀들의 한 쌍의 전극 리드들을 전기적으로 연결하는 센싱 버스바들을 구비하며 배터리 셀 어셈블리의 일측에 장착되는 아이시비 어셈블리를 포함하여 구성된다.
이러한, 종래 배터리 모듈에서는 아이시비 어셈블리의 배터리 셀 어셈블리의 일측 장착 후, 아이시비 어셈블리의 리드 슬롯들을 통과한 배터리 셀들의 한 쌍의 전극 리드들과 아이시비 어셈블리의 센싱 버스바들이 레이저 용접 등으로 연결되게 된다.
여기서, 아이시비 어셈블리의 리드 슬롯들은 일반적으로 배터리 셀들의 한 쌍의 전극 리드들의 개수와 대응되게 구비되며, 각각의 리드 슬롯들을 통과한 전극 리드들은 벤딩되어 센싱 버스바들에 면접촉된 후 센싱 버스바들과 용접된다. 이때, 센싱 버스바들은 마주 하는 전극 리드들 사이에 배치되며, 마주 하는 전극 리드들은 각각 센싱 버스바를 향해 서로 마주 하는 방향으로 벤딩되어 센싱 버스바와 면접촉된 후 용접된다.
그러나, 종래 배터리 모듈에서는 아이시비 어셈블리에서 배터리 셀들의 전극 리드들의 개수만큼 리드 슬롯들이 필요한 바, 전극 리드들의 개수에 따라 리드 슬롯의 개수가 늘어나며 리드 슬롯의 폭이 좁아지게 되므로, 전극 리드들의 개수에 따라 조립 공정 효율이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 종래 배터리 모듈에서는 마주 하는 전극 리드들 사이에 배치되는 센싱 버스바와의 용접을 위한 벤딩 시, 마주 하는 전극 리드들이 센싱 버스바를 향해 서로 마주 하는 방향으로 벤딩되는 바, 둘 이상의 벤딩 방향이 요구되므로, 이 또한 조립 공정 효율을 저해하는 인자로 작용하는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 모듈에서, 배터리 셀 어셈블리에 아이시비 어셈블리 조립 시 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 셀 어셈블리에 아이시비 어셈블리 조립 시 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 한 쌍의 전극 리드들이 일측에 돌출되며 상호 나란히 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상기 한 쌍의 전극 리드들을 전기적으로 연결할 수 있게 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하며, 마주 하는 배터리 셀들의 전극 리드들을 공동으로 통과시키는 복수 개의 리드 슬롯들을 구비하는 아이시비 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 아이시비 어셈블리는, 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하며, 상기 복수 개의 리드 슬롯들을 구비하는 아이시비 프레임; 및 상기 아이시비 프레임에 구비되며, 상기 복수 개의 리드 슬롯들을 공동으로 통과한 전극 리드들과 각각 전기적으로 연결되는 복수 개의 센싱 버스바들;을 포함하며, 상기 복수 개의 리드 슬롯들은, 상기 복수 개의 센싱 버스바들 사이사이에 배치될 수 있다.
상기 각각의 리드 슬롯을 공동으로 통과한 전극 리드들은, 적어도 일 방향으로 벤딩되어 인접한 센싱 버스바들과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 아이시비 어셈블리는, 각각의 리드 슬롯과 각각의 센싱 버스바 사이에 배치되며, 상기 각각의 리드 슬롯을 공동으로 통과한 전극 리드들 사이의 단락을 방지하기 위한 복수 개의 단락 방지 리브들;을 포함할 수 있다.
상기 적어도 일 방향으로 벤딩된 전극 리드들은, 인접한 센싱 버스바들과 용접 결합될 수 있다.
상기 적어도 일 방향은, 상기 아이시비 어셈블리의 전방 또는 후방일 수 있다.
상기 복수 개의 리드 슬롯들은, 상기 마주 하는 배터리 셀들의 한 쌍의 전극 리드들 중 어느 하나의 전극 리드들을 공동으로 통과시키는 복수 개의 제1 슬롯들; 및 상기 마주 하는 배터리 셀들의 한 쌍의 전극 리드들 중 다른 하나의 전극 리드들을 공동으로 통과시키는 복수 개의 제2 슬롯들;을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 센싱 버스바들은, 상기 복수 개의 제1 슬롯들을 공동으로 통과한 전극 리드들과 각각 전기적으로 연결되는 복수 개의 제1 버스바들; 및 상기 복수 개의 제2 슬롯들을 공동으로 통과한 전극 리드들과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 복수 개의 단락 방지 리브들은, 각각의 제1 슬롯과 각각의 제1 버스바 사이에 배치되는 복수 개의 제1 절연 리브들; 및 각각의 제2 슬롯과 각각의 제2 버스바 사이에 배치되는 복수 개의 제2 절연 리브들;을 포함할 수 있다.
상기 아이시비 어셈블리는, 상기 복수 개의 제1 버스바들과 상기 복수 개의 제2 버스바들 사이에 배치될 수 있게 상기 아이시비 프레임에 구비되며, 상기 복수 개의 제1 버스바들과 상기 복수 개의 제2 버스바들과 전기적으로 연결되는 피시비 유닛;을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀 어셈블리에 아이시비 어셈블리 조립 시 조립 공정 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
따라서, 배터리 모듈의 조립 시간을 단축하여 배터리 모듈의 모듈 양산성을 증대시킴과 아울러 배터리 모듈의 제품 품질을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
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 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 배터리 모듈의 아이시비 어셈블리의 사시도이다.
도 5는 도 4의 아이시비 어셈블리의 평면도이다.
도 6 내지 도 14는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀 어셈블리와 아이시비 어셈블리의 조립을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 배터리 모듈의 아이시비 어셈블리의 사시도이며, 도 5는 도 4의 아이시비 어셈블리의 평면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀 어셈블리(100) 및 아이시비 어셈블리(200)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 어셈블리(100)는 상기 배터리 모듈(10)을 이루는 주요 구성요소들의 조립체로서, 배터리 셀(110), 셀 카트리지(130), 엔드 플레이트(150) 및 체결부재(170)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)은 서로 전기적으로 연결되며, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 전후 방향(X축 방향)을 따라 상호 적층되어 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(110)은, 각각, 파우치형 이차 전지로 구비될 수 있다. 각각의 배터리 셀(110)은 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스 및 상기 전극 조립체와 연결되며 상기 전지 케이스 밖으로 돌출되는 전극 리드(115, 116)를 포함할 수 있다.
상기 전극 리드(115, 116)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 전극 리드들(115, 116)은 상기 배터리 셀(110)로부터 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 일측, 구체적으로, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측(+Z축 방향)으로 돌출될 수 있다.
상기 셀 카트리지(130)는 적어도 하나의 배터리 셀(110)을 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 조립을 가이드 할 수 있다.
이러한 상기 셀 카트리지(130)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 조립을 가이드 할 수 있게 복수 개로 구비되어 전후 방향(X축 방향)을 따라 상호 적층될 수 있다.
상기 엔드 플레이트(150)는 상기 복수 개의 셀 카트리지들(130)의 강성을 확보함과 아울러 상기 복수 개의 셀 카트리지들(130)을 지지하기 위한 것으로서, 한 쌍으로 구비되어 상기 복수 개의 셀 카트리지들(130)의 전방(+X축 방향) 및 후방(-X축 방향)에서 상기 복수 개의 셀 카트리지들(130)을 커버할 수 있다.
상기 체결부재(170)는 상기 복수 개의 셀 카트리지들(130)과 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(150)를 결합시키기 위한 것으로서, 숄더 볼트(Shoulder Bolt) 등의 롱 볼트로 구비될 수 있다.
상기 아이시비 어셈블리(200)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 상기 한 쌍의 전극 리드(115, 116)들을 전기적으로 연결할 수 있다. 이를 위해, 상기 아이시비 어셈블리(200)는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 일측, 구체적으로, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측(+Z축 방향)을 커버할 수 있게 상기 배터리 셀 어셈블리(100)에 조립될 수 있다.
이러한 상기 아이시비 어셈블리(200)는, 아이시비 프레임(210), 피시비 유닛(230), 센싱 버스바(250), 리드 슬롯(260) 및 단락 방지 리브(290)를 포함할 수 있다.
상기 아이시비 프레임(210)은 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 일측, 구체적으로, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측(+Z축 방향)을 커버할 수 있게 상기 배터리 셀 어셈블리(100)에 조립 장착될 수 있다. 이러한 상기 아이시비 프레임(210)에는 후술하는 복수 개의 리드 슬롯들(260)이 구비될 수 있다.
상기 피시비 유닛(230)은 상기 아이시비 프레임(210)에 구비될 수 있다. 상기 피시비 유닛(230)은 후술하는 복수 개의 제1 버스바들(251)과 복수 개의 제2 버스바들(256) 사이에 배치될 수 있고, 후술하는 복수 개의 제1 버스바들(251)과 복수 개의 제2 버스바들(256)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 상기 피시비 유닛(230)은, 피시비 보드(232), 한 쌍의 터미널 버스바들(234, 236) 및 커넥터(238)를 포함할 수 있다.
상기 피시비 보드(232)는 대략 상기 아이시비 프레임(210)의 중앙에 구비되며, 상기 아이시비 프레임(210)의 전후 방향(X축 방향)을 따라 길게 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 터미널 버스바들(234, 236)은 상기 피시비 보드(232)의 상측(+Z축 방향)으로부터 돌출되며, 상기 피시비 보드(232)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 한 쌍의 터미널 버스바들(234, 236)은 외부 전원 등의 외부 기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 커넥터(238)는 상기 피시비 보드(232)의 상측(+Z축 방향)에 구비되며, 상기 한 쌍의 터미널들(234, 236) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 상기 커넥터(238)는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 전압을 센싱하기 위한 센싱 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 센싱 버스바(250)는 상기 아이시비 프레임(210)에 구비되며, 복수 개로 마련될 수 있다. 상기 복수 개의 센싱 버스바들(250)은 후술하는 복수 개의 리드 슬롯들(260)을 공동으로 통과한 상기 전극 리드들(115, 116)과 각각 전기적으로 연결될 수 있게 상기 전극 리드들(115, 116)과 면 접촉되어 레이저 용접 등으로 연결될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 센싱 버스바들(250)은, 제1 버스바(251) 및 제2 버스바(256)를 포함할 수 있다.
상기 제1 버스바(251)는 상기 피시비 유닛(230)의 좌측(-Y축 방향)에 배치되며, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 제1 버스바들(251)은 상기 아이시비 프레임(210)의 전후 방향(+X축 방향)을 따라 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 제1 버스바들(251)은 상기 마주 하는 배터리 셀들(110)의 한 쌍의 전극 리드들(115, 116) 중 후술하는 복수 개의 제1 슬롯들(261)을 공동으로 통과한 어느 하나의 전극 리드들(115)과 각각 면 접촉되어 레이저 용접 등으로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 버스바(256)는 상기 피시비 유닛(230)의 우측(+Y축 방향)에 배치되며, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 제1 버스바들(256)은 상기 아이시비 프레임(210)의 전후 방향(+X축 방향)을 따라 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 제2 버스바들(256)은 상기 마주 하는 배터리 셀들(110)의 한 쌍의 전극 리드들(115, 116) 중 후술하는 복수 개의 제2 슬롯들(266)을 공동으로 통과한 다른 하나의 전극 리드들(116)과 각각 면 접촉되어 레이저 용접 등으로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 리드 슬롯(260)은 상기 아이시비 프레임(210)에 구비되며, 복수 개로 마련될 수 있다. 상기 복수 개의 리드 슬롯들(260)은 마주 하는 배터리 셀들(110)의 전극 리드들(115, 116)을 공동으로 통과시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 복수 개의 리드 슬롯들(260)은 상기 복수 개의 센싱 버스바들(250) 사이사이에 배치될 수 있고, 상기 아이시비 어셈블리(200)의 상기 배터리 셀 어셈블리(100) 조립 장착 시, 상기 마주 하는 배터리 셀들(110)의 전극 리드들(115, 116)을 공동으로 상기 아이시비 프레임(210)의 상측(+Z축 방향)으로 통과시킬 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 리드 슬롯들(260)은 제1 슬롯(261) 및 제2 슬롯(266)을 포함할 수 있다.
상기 제1 슬롯(261)은 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 제1 슬롯들(261)은 각각 상기 복수 개의 제1 버스바(251)와 인접 배치되며, 상기 마주 하는 배터리 셀들(110)의 한 쌍의 전극 리드들(115, 116) 중 어느 하나의 전극 리드들(115)을 공동으로 통과시킬 수 있다.
상기 제2 슬롯(266)은 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 제2 슬롯들(266)은 각각 상기 복수 개의 제2 버스바(256)와 인접 배치되며, 상기 마주 하는 배터리 셀들(110)의 한 쌍의 전극 리드들(115, 116) 중 다른 하나의 전극 리드들(116)을 공동으로 통과시킬 수 있다.
상기 단락 방지 리브(290)는 상기 아이시비 프레임(210)에 구비되며, 상기 각각의 리드 슬롯(260)을 통과한 전극 리드들(115, 116) 사이의 단락을 방지할 수 있다.
상기 단락 방지 리브(290)는 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 단락 방지 리브들(290)은 각각의 리드 슬롯(260)과 각각의 센싱 버스바(250) 사이에 배치되어 각각의 리드 슬롯(260)을 통과한 인접한 전극 리드들(115, 116) 사이의 단락을 방지할 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 단락 방지 리브들(290)은, 제1 절연 리브(291) 및 제2 절연 리브(296)를 포함할 수 있다.
상기 제1 절연 리브(291)는 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 제1 절연 리브들(291)은 각각의 제1 슬롯(261)과 각각의 제1 버스바(251) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 제1 절연 리브들(291)은 각각의 제1 슬롯(261)을 통과한 인접한 전극 리드들(115) 사이의 접촉을 막아 인접한 전극 리드들(115)의 단락을 방지할 수 있다.
상기 제2 절연 리브(296)는 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 제2 절연 리브들(296)은 각각의 제2 슬롯(266)과 각각의 제2 버스바(256) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 제2 절연 리브들(296)은 각각의 제2 슬롯(266)을 통과한 인접한 전극 리드들(116) 사이의 접촉을 막아 인접한 전극 리드들(116)의 단락을 방지할 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 상기 배터리 셀 어셈블리(100)와 상기 아이시비 어셈블리(200)의 조립 공정에 대해 자세히 설명한다.
도 6 내지 도 14는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀 어셈블리와 아이시비 어셈블리의 조립을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)의 상기 배터리 셀 어셈블리(100)와 상기 아이시비 어셈블리(200)의 조립 시, 제조자 등은, 상기 아이시비 어셈블리(200)를 상기 배터리 셀들(110)의 상기 전극 리드들(115, 116)이 돌출된 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측(+Z축 방향)에 배치시킬 수 있다.
상기 제조자 등은, 먼저, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 마주 하는 배터리 셀들(110)의 마주 하는 전극 리드들(115, 116)을 서로 접합시킬 수 있다.
구체적으로, 제조자 등은 마주 하는 배터리 셀들(110)의 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 좌측(-Y축 방향)에 배치되는 마주 하는 전극 리드들(115)을 서로 접합시킬 수 있다. 이러한 상기 접합은 용접 등의 공정으로 이루어질 수 있다.
마찬가지로, 제조자 등은 마주 하는 배터리 셀들(110)의 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 우측(+Y축 방향)에 배치되는 마주 하는 전극 리드들(116)을 서로 접합시킬 수 있다. 이러한 상기 접합, 또한, 용접 등의 공정으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제조자 등은, 상기 복수 개의 리드 슬롯들(260)이 상기 서로 접합된 전극 리드들(115, 116)의 상측(+Z축 방향)에 배치될 수 있게 상기 아이시비 어셈블리(200)를 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측(+Z축 방향)에 배치시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 제조자 등은 마주 하는 배터리 셀들(110)의 서로 접합된 전극 리드들(115)의 상측(+Z축 방향)에 상기 복수 개의 제1 슬롯들(261)을 배치시킬 수 있다.
마찬가지로, 상기 제조자 등은 마주 하는 배터리 셀들(110)의 서로 접합된 전극 리드들(116)의 상측(+Z축 방향)에 상기 복수 개의 제2 슬롯들(266, 도 8 참조)을 배치시킬 수 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은 상기 아이시비 어셈블리(200)를 하방(-Z축 방향)으로 가압하여 상기 배터리 셀 어셈블리(100)에 장착시킬 수 있다.
이때, 상기 접합된 전극 리드들(115, 116)은, 각각, 상기 복수 개의 리드 슬롯들(260)을 공동으로 통과하면서 상기 아이시비 어셈블리(200)의 상측(+Z축 방향)으로 돌출될 수 있다.
구체적으로, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 좌측(-Y축 방향)에 배치되는 상기 접합된 전극 리드들(115)은, 각각, 상기 복수 개의 제1 슬롯들(261)을 공동으로 통과하면서 상기 아이시비 어셈블리(200)의 상측(+Z축 방향)으로 돌출될 수 있다.
마찬가지로, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 우측(+Y축 방향)에 배치되는 상기 접합된 전극 리드들(116)은, 각각, 상기 복수 개의 제2 슬롯들(266)을 공동으로 통과하면서 상기 아이시비 어셈블리(200)의 상측(+Z축 방향)으로 돌출될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는 상기 복수 개의 리드 슬롯들(260)이 상기 마주 하는 배터리 셀들(110)의 전극 리드들(115, 116)을 공동으로 통과시키는 바, 종래 상기 배터리 셀들(110)의 전극 리드들(115, 116)을 개별적으로 통과시킬 때 보다 상기 복수 개의 리드 슬롯들(260)의 개수가 대략 절반으로 줄어들 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는 상기 아이시비 어셈블리(200)의 상기 배터리 셀 어셈블리(100) 장착 시, 상기 복수 개의 리드 슬롯들(260)을 통과하는 전극 리드들(115, 116)의 통과 횟수를 줄일 수 있어, 조립 공정 효율이 향상될 수 있다.
아울러, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는 상기 복수 개의 리드 슬롯들(260)의 개수가 줄어든 만큼 상기 아이시비 어셈블리(200)의 전후 방향(X축 방향)에서 각각의 리드 슬롯(260)의 폭이 보다 더 확보될 수 있어, 상기 복수 개의 전극 리드들(115, 116)이 보다 더 용이하게 상기 복수 개의 리드 슬롯들(260)에 통과될 수 있다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은 각각의 리드 슬롯(260)을 공동으로 통과한 전극 리드들(115, 116)을 인접한 센싱 버스바(250)와 면 접촉될 수 있게 일 방향으로 벤딩시킬 수 있다.
여기서, 상기 일 방향에 따른 벤딩 방향은 상기 아이시비 어셈블리(200)의 전방(+X축 방향) 또는 후방(-Y축 방향)일 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 벤딩 방향이 상기 아이시비 어셈블리(200)의 전방(+X축 방향)인 것으로 한정하여 설명한다.
이후, 상기 제조자 등은 상기 일 방향(+X축 방향)으로 벤딩되어 상기 복수 개의 센싱 버스바들(250)과 면 접촉된 상기 복수 개의 전극 리드들(115, 116)을 레이저 용접 등으로 상기 복수 개의 센싱 버스바들(250)과 전기적으로 연결시킬 수 있다. 여기서, 상기 벤딩은 벤딩 툴 등의 장치를 통해 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 제조자 등은 상기 복수 개의 제1 슬롯들(261)을 통과한 상기 복수 개의 전극 리드들(115)을 상기 아이시비 어셈블리(200)의 전방(+X축 방향)으로 벤딩하여 인접한 상기 복수 개의 제1 버스바들(251)과 면 접촉시킬 수 있다.
그리고, 상기 제조자 등은 상기 복수 개의 전극 리드들(115)과 상기 복수 개의 제1 버스바들(251)을 레이저 용접 등으로 전기적으로 연결시킬 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 제1 절연 리브들(291)은 앞서 살펴 본 바와 같이 인접하는 전극 리드들(115) 사이의 접촉을 막아 전극 리드들(115)의 단락을 방지할 수 있다.
마찬가지로, 상기 제조자 등은 상기 복수 개의 제2 슬롯들(266)을 통과한 상기 복수 개의 전극 리드들(116)을 상기 아이시비 어셈블리(200)의 전방(+X축 방향)으로 벤딩하여 인접한 상기 복수 개의 제2 버스바들(256)과 면 접촉시킬 수 있다.
그리고, 상기 제조자 등은 상기 복수 개의 전극 리드들(116)과 상기 복수 개의 제2 버스바들(256)을 레이저 용접 등으로 전기적으로 연결시킬 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 제2 절연 리브들(296, 도 8 참조), 또한, 앞서 살펴 본 바와 같이 인접하는 전극 리드들(116) 사이의 접촉을 막아 전극 리드들(116)의 단락을 방지할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는 상기 전극 리드들(115, 116)의 상기 벤딩 방향이 일 방향으로 일원화될 수 있어, 상기 전극 리드들(115, 116)의 벤딩 공정이 단순화되어 조립 공정 효율이 향상될 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)에 상기 아이시비 어셈블리(200) 조립 시 조립 공정 효율이 현저히 향상될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는 상기 배터리 모듈(10)의 조립 시간이 단축되어 상기 배터리 모듈(10)의 모듈 양산성이 증대됨과 아울러 상기 배터리 모듈(10)의 제품 품질이 현저히 향상될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 배터리 팩(1)은, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하기 위한 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 적어도 하나 또는 그 이상으로 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 상기 자동차와 같은 장치나 기구 및 설비를 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 배터리 팩 10: 배터리 모듈
50: 팩 케이스 100: 배터리 셀 어셈블리
110: 배터리 셀 115, 116: 전극 리드
130: 셀 카트리지 150: 엔드 플레이트
170: 체결부재 200: 아이시비 어셈블리
210: 아이시비 프레임 230: 피시비 유닛
232: 피시비 보드 234, 236: 터미널 버스바
238: 커넥터 250: 센싱 버스바
251: 제1 버스바 256: 제2 버스바
260: 리드 슬롯 261: 제1 슬롯
266: 제2 슬롯 290: 단락 방지 리브
291: 제1 절연 리브 296: 제2 절연 리브

Claims (12)

  1. 한 쌍의 전극 리드들이 일측에 돌출되며 상호 나란히 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 상기 한 쌍의 전극 리드들을 전기적으로 연결할 수 있게 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하며, 마주 하는 배터리 셀들의 전극 리드들을 공동으로 통과시키는 복수 개의 리드 슬롯들을 구비하는 아이시비 어셈블리;를 포함하며,
    상기 각각의 리드 슬롯을 공동으로 통과한 전극 리드들은, 동일한 일 방향으로 벤딩되며,
    상기 아이시비 어셈블리는,
    상기 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하며, 상기 복수 개의 리드 슬롯들을 구비하는 아이시비 프레임; 및
    상기 아이시비 프레임에 구비되며, 상기 복수 개의 리드 슬롯들을 공동으로 통과한 전극 리드들과 각각 전기적으로 연결되는 복수 개의 센싱 버스바들;을 포함하며,
    상기 복수 개의 리드 슬롯들은,
    상기 복수 개의 센싱 버스바들 사이사이에 배치되며,
    상기 동일한 일 방향으로 벤딩된 각각의 리드 슬롯을 공동으로 통과한 전극 리드들은,
    인접한 센싱 버스바들과 전기적으로 연결되며,
    상기 동일한 일 방향은,
    상기 아이시비 어셈블리의 전방 또는 후방이며,
    상기 각각의 리드 슬롯을 공동으로 통과하여 상기 동일한 일 방향으로 벤딩된 전극 리드들은,
    상기 아이시비 프레임의 높이 방향에서, 상기 복수 개의 센싱 버스바들 상측에 배치되어 상기 복수 개의 센싱 버스바들의 상면을 커버함과 아울러 상기 복수 개의 센싱 버스바들의 상면에 면 접촉되면서 상호 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아이시비 어셈블리는,
    각각의 리드 슬롯과 각각의 센싱 버스바 사이에 배치되며, 상기 각각의 리드 슬롯을 공동으로 통과한 전극 리드들 사이의 단락을 방지하기 위한 복수 개의 단락 방지 리브들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 일 방향으로 벤딩된 전극 리드들은,
    인접한 센싱 버스바들과 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 리드 슬롯들은,
    상기 마주 하는 배터리 셀들의 한 쌍의 전극 리드들 중 어느 하나의 전극 리드들을 공동으로 통과시키는 복수 개의 제1 슬롯들; 및
    상기 마주 하는 배터리 셀들의 한 쌍의 전극 리드들 중 다른 하나의 전극 리드들을 공동으로 통과시키는 복수 개의 제2 슬롯들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 센싱 버스바들은,
    상기 복수 개의 제1 슬롯들을 공동으로 통과한 전극 리드들과 각각 전기적으로 연결되는 복수 개의 제1 버스바들; 및
    상기 복수 개의 제2 슬롯들을 공동으로 통과한 전극 리드들과 각각 전기적으로 연결되는 복수 개의 제2 버스바들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 단락 방지 리브들은,
    각각의 제1 슬롯과 각각의 제1 버스바 사이에 배치되는 복수 개의 제1 절연 리브들; 및
    각각의 제2 슬롯과 각각의 제2 버스바 사이에 배치되는 복수 개의 제2 절연 리브들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 아이시비 어셈블리는,
    상기 복수 개의 제1 버스바들과 상기 복수 개의 제2 버스바들 사이에 배치될 수 있게 상기 아이시비 프레임에 구비되며, 상기 복수 개의 제1 버스바들과 상기 복수 개의 제2 버스바들과 전기적으로 연결되는 피시비 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
KR1020160020679A 2016-02-22 2016-02-22 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 KR102082903B1 (ko)

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