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KR102102927B1 - 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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KR102102927B1
KR102102927B1 KR1020160129118A KR20160129118A KR102102927B1 KR 102102927 B1 KR102102927 B1 KR 102102927B1 KR 1020160129118 A KR1020160129118 A KR 1020160129118A KR 20160129118 A KR20160129118 A KR 20160129118A KR 102102927 B1 KR102102927 B1 KR 102102927B1
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문정오
이윤구
강달모
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 상호 적층되며, 배터리 모듈의 전후 방향을 따라 각각 전극 리드가 돌출되는 복수 개의 배터리 셀들 및 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드들을 통합적으로 연결하는 버스바 유닛을 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 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 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 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 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, 상호 적층되며, 전후 방향을 따라 각각 전극 리드가 돌출되는 복수 개의 배터리 셀들, 복수 개의 배터리 셀들의 전방 및 후방에 각각 장착되어 전극 리드들과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 버스바들, 한 쌍의 버스바들을 커버하는 한 쌍의 버스바 프레임들 및 한 쌍의 버스바들을 연결하는 센싱 버스바를 포함하여 구성된다.
이러한 종래 배터리 모듈을 조립 공정을 살펴 보면, 복수 개의 배터리 셀들의 적층이 완료되면, 먼저, 배터리 셀들의 전방 및 후방에서 한 쌍의 버스바들이 전후 방향으로 돌출되는 전극 리드들과 전기적으로 연결된다. 이후, 한 쌍의 버스바 프레임들은 한 쌍의 버스바들을 커버할 수 있게 장착되며, 마지막으로, 센싱 버스바가 전압 센싱을 위해 한 쌍의 버스바들을 연결하도록 장착된다.
그러나, 종래 배터리 모듈에서는, 이러한 한 쌍의 버스바들, 한 쌍의 버스바 프레임들 및 센싱 버스바가, 각각, 개별 부품으로 분리되어 개별적으로 장착되기에, 조립 공정 시간이 증가하는 문제가 있다.
아울러, 종래 배터리 모듈에서는, 이러한 개별 부품에 따른 개별적인 조립에 따라 조립 방향에 따른 오조립이 발생될 가능성이 높고, 개별 부품 마련을 위한 개별 금형 적용 및 부품 개별 포장에 따라 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.
결과적으로, 종래 배터리 모듈에서는, 이러한 버스바 연결 및 센싱을 위한 부품들이 개별적으로 분리됨에 따라 배터리 모듈의 조립 공정 효율이 저하되는 문제가 있다.
그러므로, 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 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, 상호 적층되며, 상기 배터리 모듈의 전후 방향을 따라 각각 전극 리드가 돌출되는 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드들을 통합적으로 연결하는 버스바 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 버스바 유닛은, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전방에 장착되는 제1 버스바 프레임; 상기 제1 버스바 프레임과 결합되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전방에 돌출되는 전극 리드들과 연결되는 제1 버스바; 상기 복수 개의 배터리 셀들의 후방에 장착되는 제2 버스바 프레임; 상기 제2 버스바 프레임과 결합되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 후방에 돌출되는 전극 리드들과 연결되는 제2 버스바; 및 상기 제2 버스바와 상기 제1 버스바를 전기적으로 연결하며, 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바에 각각 일체로 장착되는 센싱 버스바;를 포함할 수 있다.
상기 센싱 버스바에는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전후 방향을 따라 탄성적으로 절곡 가능한 탄성 절곡부가 구비될 수 있다.
상기 탄성 절곡부는, 상기 복수 개의 배터리 셀들로의 상기 제1 버스바 프레임 및 상기 제2 버스바 프레임의 장착 시, 적어도 2단으로 절곡될 수 있다.
상기 제1 버스바 프레임 및 상기 제2 버스바 프레임 중 어느 하나가 상기 복수 개의 배터리 셀들에 장착되면, 상기 제1 버스바 프레임 및 상기 제2 버스바 프레임 중 다른 하나는 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전후 방향을 따라 슬라이딩 장착될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 제1 버스바 프레임과 상기 제2 버스바 프레임 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 일면을 커버하는 보강 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 제1 버스바 프레임 및 상기 제2 버스바 프레임은, 각각, 상기 제1 버스바 또는 상기 제2 버스바가 장착되는 버스바 장착부; 및 상기 버스바 장착부로부터 절곡되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전후 방향에 따른 일면을 커버하는 셀 커버부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 버스바 프레임의 셀 커버부 및 상기 제2 버스바 프레임의 셀 커버부는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전후 방향에서 상호 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 버스바 프레임의 셀 커버부 및 상기 제2 버스바 프레임의 셀 커버부는, 상기 슬라이딩 장착 시 상호 블록 결합되면서 상기 복수 개의 배터리 셀들의 일면을 커버할 수 있다.
상기 센싱 버스바는, 연성 회로 기판, 연성 플랫 케이블 및 와이어 중 적어도 하나로 구비될 수 있다.
상기 센싱 버스바에는, 서미스터가 일체로 장착될 수 있다.
상기 제1 버스바 프레임, 상기 제1 버스바, 상기 제2 버스바 프레임, 상기 제2 버스바 및 상기 센싱 버스바는, 상기 복수 개의 배터리 셀들에 장착되기 전에 일체형 구조로 상호 결합될 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, 조립 공정 효율을 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 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 버스바 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 버스바 유닛의 A 부분의 확대도이다.
도 5는 도 3의 버스바 유닛의 B 부분의 확대도이다.
도 6 내지 도 11은 도 1의 배터리 모듈의 버스바 유닛의 조립을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12의 배터리 모듈의 버스바 유닛의 조립을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 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 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 배터리 모듈의 버스바 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 3의 버스바 유닛의 A 부분의 확대도이며, 도 5는 도 3의 버스바 유닛의 B 부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 버스바 유닛(200) 및 보강 플레이트(300)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀(100)은 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있게 상호 적층되어 구비될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은, 각각, 전극 조립체, 전지 케이스 및 전극 리드(150)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전극 조립체에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다. 상기 전지 케이스는 상기 전극 조립체를 패키징하기 위한 것으로서, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.
상기 전극 리드(150)는 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 전극 리드(150)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 전극 리드들의 일부는, 각각, 상기 배터리 모듈(10)의 전후 방향을 따라 돌출될 수 있다.
상기 버스바 유닛(200)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)을 전기적으로 연결하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전압을 센싱할 수 있다. 여기서, 상기 버스바 유닛(200)은 일체형으로서 조립된 단일 유닛으로 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)을 통합적으로 연결할 수 있다.
이러한 상기 버스바 유닛(200)에 대해 보다 자세히 살펴 보면, 상기 버스바 유닛(200)은, 제1 버스바 프레임(210), 제1 버스바(220), 제2 버스바 프레임(230), 제2 버스바(240), 센싱 버스바(250) 및 서미스터(260)를 포함할 수 있다.
상기 제1 버스바 프레임(210)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전방에 장착되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전방을 커버할 수 있다. 이러한 상기 제1 버스바 프레임(210)은, 버스바 장착부(212) 및 셀 커버부(216)를 포함할 수 있다.
상기 버스바 장착부(212)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전방에 배치될 수 있다. 이러한 상기 버스바 장착부(212)에는 후술하는 제1 버스바(220)가 장착될 수 있다.
상기 셀 커버부(216)는 상기 버스바 장착부(212)로부터 절곡 형성되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전후 방향에 따른 일면, 구체적으로, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상면 일부를 커버할 수 있다.
상기 제1 버스바(220)는 상기 제1 버스바 프레임(210), 구체적으로, 상기 제1 버스바 프레임(210)의 상기 버스바 장착부(212)와 결합되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전방에 돌출되는 전극 리드들(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 버스바(220)는 상기 버스바 장착부(212)와 결합 시, 상기 버스바 장착부(212)에 열 융착 등으로 고정될 수 있다.
상기 제2 버스바 프레임(230)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 후방에 장착되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 후방을 커버할 수 있다. 이러한 상기 제2 버스바 프레임(230)은, 버스바 장착부(232) 및 셀 커버부(236)를 포함할 수 있다.
상기 버스바 장착부(232)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 후방에 배치될 수 있다. 이러한 상기 버스바 장착부(232)에는 후술하는 제2 버스바(240)가 장착될 수 있다.
상기 셀 커버부(236)는 상기 버스바 장착부(232)로부터 절곡 형성되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전후 방향에 따른 일면, 구체적으로, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상면 일부를 커버할 수 있다.
상기 제2 버스바(240)는 상기 제2 버스바 프레임(230), 구체적으로, 상기 제2 버스바 프레임(230)의 상기 버스바 장착부(232)와 결합되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 후방에 돌출되는 전극 리드들(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 버스바(220)는 상기 버스바 장착부(232)와 결합 시, 상기 버스바 장착부(232)에 열 융착 등으로 고정될 수 있다.
상기 센싱 버스바(250)는 상기 제1 버스바(220)와 상기 제2 버스바(240)를 전기적으로 연결하며, 상기 제1 버스바(220)와 상기 제2 버스바(240)에 각각 일체로 장착될 수 있다.
이러한 상기 센싱 버스바(250)는 연성 회로 기판, 연성 플랫 케이블 및 와이어 중 적어도 하나로 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상측에 배치될 수 있다.
상기 센싱 버스바(250)에는 탄성 절곡부(255)가 구비될 수 있다.
상기 탄성 절곡부(255)는 상기 센싱 버스바(250)의 길이 방향에 따른 일측에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전후 방향을 따라 탄성적으로 절곡 가능하게 구비될 수 있다.
이러한 상기 탄성 절곡부(255)의 절곡에 따라, 상기 센싱 버스바(250)의 길이는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전후 방향에서 보다 더 짧아질 수 있다.
상기 탄성 절곡부(255)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)로의 상기 버스바 유닛(200)의 상기 제1 버스바 프레임(210) 및 상기 제2 버스바 프레임(230)의 장착 시, 적어도 2단으로 절곡될 수 있다.
상기 탄성 절곡부(255)에 대해 상기 센싱 버스바(250)와 관련하여 보다 자세히 살펴 보면, 상기 센싱 버스바(250)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상측에 장착되기 이전에 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전후 방향에 따른 길이보다 길게 형성될 수 있다. 이는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)로의 상기 제1 버스바 프레임(210)과 상기 제2 버스바 프레임(230)의 장착을 보다 용이하게 하기 위함이다.
이후, 상기 탄성 절곡부(255)는 상기 제1 버스바 프레임(210) 및 상기 제2 버스바 프레임(230) 중 어느 하나의 장착이 완료되면, 상기 센싱 버스바(250)의 길이가 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전후 방향에 따른 길이와 대응되도록 절곡될 수 있다. 이는 장착이 완료되지 않은 나머지 하나의 버스바 프레임의 장착을 용이하게 하기 위함이다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 하기 도 6 내지 도 11의 상기 배터리 모듈(10)의 상기 버스바 유닛(200)의 조립 설명 시 더 자세히 살펴 본다.
상기 서미스터(260)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 온도를 감지할 수 있는 온도 센서로서, 상기 센싱 버스바(250)에 일체로 장착될 수 있다. 이러한 상기 서미스터(260)는 한 쌍으로 구비되어 각각 상기 센싱 버스바(250)에 일체로 결합될 수 있다.
상기 보강 플레이트(300)는 상기 제1 버스바 프레임(210)과 상기 제2 버스바 프레임(230) 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 일면, 구체적으로, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상기 제1 버스바 프레임(210)과 상기 제2 버스바 프레임(230) 사이의 상면을 커버할 수 있다.
이러한 상기 보강 플레이트(300)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 커버되지 않은 나머지 부분을 커버하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 지지함과 아울러 충격 등으로부터 완충 역할을 수행할 수 있다.
이하, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 조립 공정 중 상기 버스바 유닛(200)의 조립 공정에 대해 보다 더 자세히 살펴 본다.
도 6 내지 도 11은 도 1의 배터리 모듈의 버스바 유닛의 조립을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 배터리 셀들(100)의 적층이 완료되면, 상기 버스바 유닛(200)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)에 장착될 수 있다. 여기서, 상기 버스바 유닛(200)의 상기 제1 버스바 프레임(210), 상기 제1 버스바(220), 상기 제2 버스바 프레임(230), 상기 제2 버스바(240), 상기 센싱 버스바(250) 및 상기 서미스터(260)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)에 장착되기 이전에 일체형 구조로서 상호 결합되어 통합형 모듈 유닛으로서 마련될 수 있다. 즉, 상기 버스바 유닛(200)은, 상기 구성요소들이 개별적으로 마련되는 것이 통합적으로 사전에 미리 모듈 형태로 제작될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 종전과 같이 상기 배터리 셀들(100)의 버스바 연결 및 센싱을 위해 개별 부품들로 분리되어 개별적으로 장착되는 구조에 비해, 조립 공정 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 버스바 유닛(200)이 통합적인 모듈 형태로서 마련되기에, 개별 부품에 따른 개별적인 조립에 따라 조립 방향에 따른 오조립이 발생될 가능성이 현저히 낮아질 수 있다. 또한, 개별 부품에 따른 개별 금형 적용 및 부품 개별 포장이 필요 없기에, 제조 비용을 현저히 낮출 수 있다.
이러한 상기 버스바 유닛(200)의 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)로의 장착을 보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 상기 버스바 유닛(200)의 상기 제1 버스바 프레임(210) 및 상기 제2 버스바 프레임(230) 중 어느 하나가 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전방이나 후방에 장착될 수 있다.
예로써, 상기 버스바 유닛(200)의 상기 제1 버스바 프레임(210)이 먼저 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전방에 장착될 수 있다. 이때, 상기 제1 버스바(220)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전방에 돌출되는 전극 리드들(150)과 연결될 수 있다. 한편, 여기서, 상기 센싱 버스바(250)의 상기 탄성 절곡부(255)는 적어도 2단으로 절곡되지 않은 상태를 유지한 채 배치될 수 있다.
이러한 상기 탄성 절곡부(255)의 배치를 통해, 상기 센싱 버스바(250)의 총 길이는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전후 방향 길이보다 길게 마련될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 버스바 프레임(230)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 후면 또는 상기 전극 리드들(150)과 간섭되지 않은 상태로 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 후방으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
따라서, 상기 제1 버스바 프레임(210)의 장착 중 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 후방에서 상기 제2 버스바 프레임(230)의 간섭 등에 따른 조립 불량 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 제1 버스바 프레임(210) 및 상기 제2 버스바 프레임(230) 중 어느 하나가 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)에 장착되면, 상기 제1 버스바 프레임(210) 및 상기 제2 버스바 프레임(230) 중 다른 하나는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전후 방향을 따라 슬라이딩 장착될 수 있다.
예로써, 상기 제1 버스바 프레임(210)이 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)에 장착되면, 상기 제2 버스바 프레임(230)이 상기 배터리 셀들(100)의 전방을 따라 슬라이딩될 수 있다.
이러한 상기 제2 버스바 프레임(230)의 슬라이딩에 따라, 상기 센싱 버스바(250)의 상기 탄성 절곡부(255)는 탄성 절곡되어 상기 배터리 셀들(100)의 전후 방향에서 상기 센싱 버스바(250)의 총 길이를 줄일 수 있다.
여기서, 상기 센싱 버스바(250)의 길이가 줄어들면, 상기 제2 버스바 프레임(230)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 후방에 밀착될 수 있으며, 상기 제2 버스바(240)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 후방에 돌출되는 전극 리드들(150)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 버스바 유닛(200)은 이러한 간단한 슬라이딩 조작에 따라 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)을 통합적으로 연결하면서 전압 센싱을 위한 연결 또한 한번에 수행할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 버스바 유닛(200)의 장착이 완료되면, 상기 보강 플레이트(300)는 상기 버스바 유닛(200)의 상기 제1 버스바 프레임(210)과 상기 제2 버스바 프레임(230) 사이에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상면을 커버할 수 있게 장착될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 일체형 모듈 유닛 형태로 마련되는 상기 버스바 유닛(200)을 통해 상기 배터리 모듈(10)의 조립 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 13은 도 12의 배터리 모듈의 버스바 유닛의 조립을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 배터리 모듈(20)은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 및 버스바 유닛(500)을 포함할 수 있다.
상기 버스바 유닛(500)은 앞선 실시예의 상기 버스바 유닛(200)과 유사하므로, 이하, 앞선 실시예의 상기 버스바 유닛(200)와의 차이점을 중심으로 설명한다.
상기 버스바 유닛(500)의 제1 버스바 프레임(510)의 셀 커버부(516) 및 제2 버스바 프레임(530)의 셀 커버부(536)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전후 방향에서 상호 대응되는 형상을 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 버스바 프레임(510)의 상기 셀 커버부(516) 및 상기 제2 버스바 프레임(530)의 상기 셀 커버부(536)는, 상기 제1 버스바 프레임(510) 및 상기 제2 버스바 프레임(530) 중 어느 하나의 슬라이딩 장착 시, 상호 블록 결합되면서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 일면, 구체적으로, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상면을 모두 커버할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(20)은, 앞선 실시예의 상기 보강 플레이트(300) 없이 상호 블록 결합되는 상기 제1 버스바 프레임(510) 및 상기 제2 버스바 프레임(530)을 통해 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상면을 모두 커버할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(20) 앞선 실시예와 같은 별도의 보강 플레이트를 필요로 하지 않기에, 상기 배터리 모듈(20)의 제조 비용을 보다 더 줄일 수 있으며, 조립 공정 효율 또한 더욱 더 상승시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10)(20) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)(20)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 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)(20)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)(20)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차 등의 장치나 기구 및 설비 등을 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
20: 배터리 모듈 50: 팩 케이스
100: 배터리 셀 150: 전극 리드
200: 버스바 유닛 210: 제1 버스바 프레임
212: 버스바 장착부 216: 셀 커버부
220: 제1 버스바 230: 제2 버스바 프레임
232: 버스바 장착부 236: 셀 커버부
240: 제2 버스바 250: 센싱 버스바
255: 탄성 절곡부 260: 서미스터
300: 보강 플레이트 500: 버스바 유닛
510: 제1 버스바 프레임 516: 셀 커버부
530: 제2 버스바 프레임 536: 셀 커버부

Claims (14)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    상호 적층되며, 상기 배터리 모듈의 전후 방향을 따라 각각 전극 리드가 돌출되는 복수 개의 배터리 셀들; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드들을 통합적으로 연결하는 버스바 유닛;을 포함하며,
    상기 버스바 유닛은,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 전방에 장착되는 제1 버스바 프레임;
    상기 제1 버스바 프레임과 결합되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전방에 돌출되는 전극 리드들과 연결되는 제1 버스바;
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 후방에 장착되는 제2 버스바 프레임;
    상기 제2 버스바 프레임과 결합되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 후방에 돌출되는 전극 리드들과 연결되는 제2 버스바; 및
    상기 제2 버스바와 상기 제1 버스바를 전기적으로 연결하며, 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바에 각각 일체로 장착되는 센싱 버스바;를 포함하며,
    상기 센싱 버스바에는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 전후 방향을 따라 탄성적으로 절곡 가능한 탄성 절곡부가 구비되며,
    상기 탄성 절곡부는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들로의 상기 제1 버스바 프레임 및 상기 제2 버스바 프레임의 장착 시, 적어도 2단으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 버스바 프레임 및 상기 제2 버스바 프레임 중 어느 하나가 상기 복수 개의 배터리 셀들에 장착되면, 상기 제1 버스바 프레임 및 상기 제2 버스바 프레임 중 다른 하나는 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전후 방향을 따라 슬라이딩 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 버스바 프레임과 상기 제2 버스바 프레임 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 일면을 커버하는 보강 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 버스바 프레임 및 상기 제2 버스바 프레임은, 각각,
    상기 제1 버스바 또는 상기 제2 버스바가 장착되는 버스바 장착부; 및
    상기 버스바 장착부로부터 절곡되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전후 방향에 따른 일면을 커버하는 셀 커버부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 버스바 프레임의 셀 커버부 및 상기 제2 버스바 프레임의 셀 커버부는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 전후 방향에서 상호 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 버스바 프레임의 셀 커버부 및 상기 제2 버스바 프레임의 셀 커버부는,
    상기 슬라이딩 장착 시 상호 블록 결합되면서 상기 복수 개의 배터리 셀들의 일면을 커버하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 버스바는,
    연성 회로 기판, 연성 플랫 케이블 및 와이어 중 적어도 하나로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 버스바에는,
    서미스터가 일체로 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 버스바 프레임, 상기 제1 버스바, 상기 제2 버스바 프레임, 상기 제2 버스바 및 상기 센싱 버스바는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들에 장착되기 전에 일체형 구조로 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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