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KR102198848B1 - 센싱 어셈블리 및 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

센싱 어셈블리 및 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈 Download PDF

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KR102198848B1
KR102198848B1 KR1020170152984A KR20170152984A KR102198848B1 KR 102198848 B1 KR102198848 B1 KR 102198848B1 KR 1020170152984 A KR1020170152984 A KR 1020170152984A KR 20170152984 A KR20170152984 A KR 20170152984A KR 102198848 B1 KR102198848 B1 KR 102198848B1
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sensing
connection
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busbar
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진희준
서성원
이윤구
주은아
지호준
문정오
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 복수의 전지셀과 버스바 어셈블리 및 센싱 어셈블리와의 전기적 연결이 용이하여 제조성을 향상시킨 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 양극 리드 및 음극 리드와 함께 센싱용 음극 리드 및 센싱용 양극 리드 중 적어도 하나 이상이 구비된 복수의 전지셀이 상호 적층되어 형성된 셀 적층체; 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드 중 어느 하나에 전기적으로 접속되는 복수의 접속 버스바, 상기 복수의 전지셀 각각에 구비된 센싱용 음극 리드 또는 센싱용 양극 리드에 전기적으로 접속되는 복수의 센싱 버스바, 및 상기 접속 버스바가 안착되는 접속 수용부 및 상기 센싱 버스바가 안착되는 센싱 수용부를 구비한 복수의 버스바 프레임을 구비하는 버스바 어셈블리; 및 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바와 전기적으로 접속된 회로기판, 및 상기 버스바 어셈블리의 전면에 장착되며 상기 회로기판을 내부에 수용하는 기판 내장부가 형성된 센싱 프레임을 구비하는 센싱 어셈블리를 포함한다.

Description

센싱 어셈블리 및 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈 {Battery Module Having Sensing Assembly and Busbar Assembly}
본 발명은 센싱 어셈블리 및 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 전지셀과 버스바 어셈블리 및 센싱 어셈블리와의 전기적 연결이 용이하여 제조성을 향상시킨 배터리 모듈에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는, 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체, 및 이러한 전극 조립체와 전해액을 함께 밀봉 수납하는 외장재, 예를 들면, 전지 파우치 외장재를 구비한다.
일반적으로, 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는, 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치 뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.
배터리 모듈 내부에서 이차 전지가 전기적으로 연결되기 위해서는, 전극 리드가 상호 연결되고, 그러한 연결 상태를 유지하기 위해 연결 부분이 용접될 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈은 이차 전지들 간의 병렬 및/또는 직렬의 전기적 연결을 가질 수 있는데, 이를 위해 전극 리드의 일단부는 각 이차 전지들 간의 전기적 연결을 위한 버스바에 용접 등의 방식으로 접촉 고정될 수 있다.
이때, 이차 전지 사이의 전기적 연결은 전극 리드를 버스바에 접합 시키는 방식으로 구성되는 경우가 많다. 즉, 복수의 이차 전지를 병렬로 전기적으로 연결시키기 위해서는 동일 극성의 전극 리드를 서로 연결 접합 시키고, 직렬로 전기적으로 연결시키기 위해서는 다른 극성의 전극 리드를 서로 연결 접합 시킨다.
종래 기술의 경우, 복수의 전지셀에 각각 구비된 전극 리드들을 벤딩하여 버스바의 일면에 접촉시킨 후 용접을 통해 결합하였다. 그러나, 이 경우 전극 리드들의 벤딩 형상을 유지하기 위해 작업자에 의한 다수의 수작업이 요구되고, 금속 재질의 전극 리드들의 탄성 회복력에 의해 전극 리드들과 버스바가 밀착되지 않으며, 또한 복수의 전극 리드들이 버스바의 하나의 지점에서 겹쳐진 상태를 유지하기 어려워 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 종래기술의 중대형 배터리 팩은, 팩 케이스 내에 다수의 이차 전지들을 수납하고 전기적으로 연결한 구성을 가진다. 일반적으로, 이차 전지의 전압과 전류는, 이차 전지의 전극 리드에 버스바를 전기적으로 접촉 연결하여 BMS(Battery Management System) 등의 회로부에서 검출 및 제어하게 한다. 그런데 이러한 방식의 검출장치는, 이차 전지의 전극 리드에 버스바를 연결하는 구조를 가지므로 전압 등의 검출을 위해 많은 배선이 요구되며, 그에 따라 배터리 모듈의 조립 과정이 복잡하고 불량의 가능성이 높아진다는 문제를 가지고 있었다.
따라서, 앞서 설명한 종래 기술의 문제를 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 복수의 전지셀과 버스바 어셈블리 및 센싱 어셈블리와의 전기적 연결이 용이하여 제조성을 향상시킨 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
양극 리드 및 음극 리드와 함께 센싱용 음극 리드 및 센싱용 양극 리드 중 적어도 하나 이상이 구비된 복수의 전지셀이 상호 적층되어 형성된 셀 적층체; 상기 복수의 전지셀 각각에 구비된 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드 중 어느 하나에 전기적으로 접속되는 복수의 접속 버스바, 상기 복수의 전지셀 각각에 구비된 센싱용 음극 리드 또는 센싱용 양극 리드에 전기적으로 접속되는 복수의 센싱 버스바, 및 상기 접속 버스바가 안착되는 접속 수용부 및 상기 센싱 버스바가 안착되는 센싱 수용부를 구비한 복수의 버스바 프레임을 구비하는 버스바 어셈블리; 및 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바와 전기적으로 접속된 회로기판, 및 상기 버스바 어셈블리의 전면에 장착되며 상기 회로기판을 내부에 수용하는 기판 내장부가 형성된 센싱 프레임을 구비하는 센싱 어셈블리를 포함할 수 있다.
또한, 상기 양극 리드는 상기 전지셀의 중심을 기준으로 일단부에 구비되고, 상기 음극 리드는 전지셀의 중심을 기준으로 타단부에 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 센싱용 음극 리드는 상기 양극 리드와 소정의 거리로 이격되어 일단부에 구비될 수 있다.
그리고, 상기 센싱용 양극 리드는 상기 음극 리드와 소정의 거리로 이격되어 타단부에 구비될 수 있다.
나아가, 상기 접속 수용부 및 상기 센싱 수용부는 상기 버스바 프레임의 일측면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 접속 수용부는, 상기 접속 버스바가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 만입된 구조로 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 수용부는, 상기 센싱 버스바가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 만입된 구조로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 접속 수용부와 상기 센싱 수용부를 구획하도록 상기 접속 수용부와 상기 센싱 수용부 사이에는 격벽이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 버스바 프레임의 일측면의 적어도 일부는, 상기 전지셀의 테라스부 상에 안착될 수 있다.
또한, 상기 복수의 버스바 프레임은, 상기 복수의 전지셀의 적층 방향으로 서로 적층 되도록 배치될 수 있다.
더욱이, 상기 복수의 접속 버스바의 전면에는, 상기 복수의 접속 버스바가 서로 전기적으로 연결되도록 구성된 접속 플레이트가 결합 고정될 수 있다.
그리고, 상기 센싱 프레임은, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바 각각의 적어도 일부를 삽입하도록 구성된 삽입홈이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 센싱 어셈블리는, 상기 삽입홈에 위치하고, 일단이 상기 회로기판과 전기적으로 연결되고 타단이 상기 접속 버스바 또는 상기 센싱 버스바와 전기적으로 접속된 센싱 단자를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 센싱 단자는 상기 회로기판으로부터 내측 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 단자의 연장된 방향의 단부에는, 탄성을 갖도록 변형된 굴곡부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 센싱 프레임에는, 상기 센싱 단자를 수평 방향으로 지지하도록 내측으로 돌출 연장된 접속 돌출부가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 버스바 프레임에는 상기 접속 돌출부가 후방으로 삽입되도록 삽입부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 접속 수용부는, 상기 접속 버스바의 전단부가 상기 접속 수용부의 외부로 돌출되어 위치하도록 상기 접속 버스바의 후방측을 가압하는 접속 가압부가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 수용부는, 상기 센싱 버스바의 전단부가 상기 센싱 수용부의 외부로 돌출되어 위치하도록 상기 센싱 버스바의 후방측을 가압하는 센싱 가압부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 접속 가압부는, 상기 접속 수용부의 코너에서 경사가 형성되도록 길게 연장된 지지대가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 지지대의 연장된 방향의 단부는 상기 접속 버스바의 후방측을 탄력적으로 가압할 수 있다.
또한, 상기 센싱 가압부는, 상기 센싱 수용부의 코너에서 경사가 형성되도록 길게 연장된 지지대가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 지지대의 연장된 방향의 단부는 상기 센싱 버스바의 후방측을 탄력적으로 가압할 수 있다.
그리고, 상기 접속 수용부에는, 상기 접속 버스바의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 센싱 수용부에는, 상기 센싱 버스바의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱이 형성될 수 있다.
또한, 상기 접속 수용부에는, 상기 접속 버스바가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 수용부에는, 상기 센싱 버스바가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈은, 종래기술과 달리, 버스바와의 전기적 접속을 위해 전극 리드를 절곡 시킬 필요가 없어, 벤딩 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 전극 리드의 절곡에 따른 스프링 백 현상이 없어, 전극 리드와 버스바가 접촉 상태를 쉽게 유지할 수 있으므로, 용접성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 본 발명은, 종래 기술과 달리, 전극 리드와 버스바 간의 접촉 연결을 위해 벤딩 공정 및 용접 등을 통한 접합 공정을 수행할 필요가 없어, 제조 공정을 간소화하고 제조 비용을 절감할 수 있다. 나아가, 불량 발생시 버스바 어셈블리를 전극 리드의 커다란 손상없이 배터리 모듈로부터 분리할 수 있어, 재작업이 용이하고, 손상으로 인한 부품 낭비를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 버스바 프레임의 우측에 상기 접속 수용부 및 상기 센싱 수용부를 형성시킴으로써, 상기 버스바 프레임을 상기 전지셀의 테라스부에 안착 시키는 것만으로, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바를 전극 리드 및 센싱용 전극 리드에 접촉 연결 시킬 수 있어, 배터리 모듈의 공간 활용률을 높이고 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 굴곡부가 형성된 센싱 단자를 사용하여 회로기판과 접속 버스바 또는 센싱 버스바 간의 전기적 연결을 이룸으로써, 상기 회로기판과 상기 접속 버스바 또는 상기 센싱 버스바 간의 전기적 연결 신뢰성을 높일 수 있어, 접지 불량에 의한 불량률을 줄일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 센싱 프레임에 형성된 삽입홈 및 접속 돌출부, 및 버스바 프레임의 삽입부 구조들은, 상기 센싱 어셈블리를 상기 버스바 어셈블리 전면에 손쉽게 탑재할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바와 회로기판 간의 전기적 접속을 손쉽게 이룰 수 있는 구조임으로, 본 발명의 제조 효율을 높일 수 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 접속 수용부에 형성된 접속 가압부 및 걸림턱과 센싱 수용부에 형성된 센싱 가압부 및 걸림턱은, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바를 상기 버스바 프레임에 탑재하는 작업을 손쉽게 만들 뿐만 아니라, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바의 전단부가 수용부의 외부로 돌출되어 위치시킬 수 있어, 상기 버스바가 상기 센싱 프레임에 적절하게 삽입되도록 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 조립 공정의 효율성을 높이고, 조립 과정 중 발생할 수 있는 부품 손상을 줄이며, 버스바 어셈블리와 센싱 어셈블리 간의 전기적 연결의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 전지셀을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 버스바 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 센싱 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은, 도 1의 A-A'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 전지셀을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 셀 적층체(210), 버스바 어셈블리(220), 및 센싱 어셈블리(230)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 셀 적층체(210)는, 상호 적층되어 형성된 복수의 전지셀(100)을 포함할 수 있다.
여기서, 전지셀(100)은, 파우치형 전지셀(100)일 수 있다. 특히, 이러한 파우치형 전지셀(100)은, 전극 조립체, 전해액 및 파우치(120)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 파우치(120)는, 오목한 형태의 수납부(115)가 형성되어 있는 좌측 파우치와 우측 파우치의 2개의 파우치로 구성될 수 있다. 또한, 상기 수납부(115)에 전극 조립체 및 전해액이 수납될 수 있다. 그리고, 각각의 파우치는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하며, 파우치(120)의 테두리 부위에는 내부 접착층이 서로 유착됨으로써, 실링부가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 파우치(120)의 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)가 형성된 양단부 각각에 테라스부(S)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극 조립체는, 전극과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전극 조립체의 양극판에는 양극 탭이 구비되며, 하나 이상의 양극 탭이 양극 리드(111)와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 양극 리드(111)는, 일단이 상기 양극 탭에 연결되고 타단이 파우치(120)의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 전지셀(100)의 전극 단자, 예를 들면, 전지셀(100)의 양극 단자로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 음극판에는 음극 탭이 구비되며, 하나 이상의 음극 탭이 음극 리드(112)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 음극 리드(112)는, 일단이 상기 음극 탭에 연결되고 타단이 파우치의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 전지셀(100)의 전극 단자, 예를 들면 전지셀(100)의 음극 단자로서 기능할 수 있다.
더욱이, 상기 양극 리드(111)와 상기 음극 리드(112)는, 전지셀(100)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향에 구비될 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(111)는 상기 전지셀(100)의 중심을 기준으로 일단부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 음극 리드(112)는 전지셀(100)의 중심을 기준으로 타단부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각 전지셀(100)은 양극 리드(111)와 음극 리드(112)가 전방과 후방으로 돌출되게 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 전지셀(100)에서, 양극 리드(111)와 음극 리드(112) 간의 간섭이 없게 되어, 전극 리드(110)의 면적을 넓힐 수 있다.
또한, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112)는, 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112)는, 넓은 면이 좌측과 우측을 향하도록 세워진 상태로 수평 방향으로 돌출될 수 있다.
그리고, 상기 전지셀(100)은, 배터리 모듈(200)에 복수개 포함되어, 적어도 일 방향으로 적층 되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 파우치형 전지셀(100)이 좌우 방향으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다.
이때, 각각의 파우치형 전지셀(100)은, F 방향(도 1에 도시함)으로 바라봤을 때, 2개의 넓은 면이 좌우 측에 각각 위치하고, 상부와 하부, 전방 및 후방에는 실링부가 위치하도록 대략 지면에 수직하게 세워지는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 전지셀(100)은, 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상하전후좌우 방향에 대하여, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
한편, 본 발명에 적용되는 전지셀(100)은, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112) 외에 전압 센싱을 위한 센싱용 전극 리드(113)를 더 구비할 수 있다. 이러한 센싱용 전극 리드(113)의 극성은 양극일 수도 있고, 음극일 수도 있다. 즉, 상기 전지셀(100)은, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112)와 함께 센싱용 음극 리드 및 센싱용 양극 리드(113) 중 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱용 양극 리드(113)는, 상기 음극 리드(112)와 인접하여 위치될 수 있고, 상기 센싱용 음극 리드는, 양극 리드(111)와 인접하여 위치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 센싱용 음극 리드는 상기 양극 리드(111)와 소정의 거리로 이격되어 일단부에 구비될 수 있고, 상기 센싱용 양극 리드(113)는 상기 음극 리드(112)와 소정의 거리로 이격되어 타단부에 구비될 수 있다.
예를 들면, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 센싱용 양극 리드(113)는, 상기 음극 리드(112)가 인출된 방향에 위치하는 실링부 상에 위치될 수 있다. 반대로, 상기 센싱용 음극 리드는, 상기 양극 리드(111)가 인출된 타단부에서 상기 양극 리드(111)와 소정의 거리로 이격되어 형성될 수 있다.
나아가, 상기 센싱용 양극 리드(113)는, 상기 양극 탭과 별도로 상기 양극판에서 연장되어 형성된 제2 양극 탭과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 센싱용 음극 리드는, 상기 음극 탭과 별도로 상기 음극판에서 연장되어 형성된 제2 음극 탭과 전기적으로 연결될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 전지셀(100)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전지셀(100)이 채용될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 버스바 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(220)는, 복수의 접속 버스바(221), 복수의 센싱 버스바(223), 및 복수의 버스바 프레임(225)을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 접속 버스바(221)는, 상기 복수의 전지셀(100) 각각에 구비된 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112) 중 어느 하나에 전기적으로 접속되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 접속 버스바(221)의 일측면(221c)은, 상기 전지셀(100)의 구비된 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112) 중 어느 하나의 타측면과 접촉되도록 구성될 수 있다. 이때, 레이저 용접 등의 방법을 이용하여, 상기 접속 버스바(221)의 일측면(221c)에 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112) 중 어느 하나를 접합할 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 6개의 버스바 프레임(225) 각각에 탑재된 6개의 접속 버스바(221), 및 상기 6개의 접속 버스바(221) 각각과 전기적으로 연결된 6개의 전지셀(100)이 구비될 수 있다. 이때, 6개의 접속 버스바(221) 각각의 일측면에 6개의 전지셀(100) 각각의 음극 리드(112)의 타측면이 접촉 내지 접합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 종래기술과 달리, 버스바와의 전기적 접속을 위해 전극 리드(110)를 절곡 시킬 필요가 없어, 벤딩 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 전극 리드(110)의 절곡에 따른 스프링 백 현상이 없어, 전극 리드(110)와 버스바가 접촉 상태를 쉽게 유지할 수 있으므로, 용접성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 센싱 버스바(223)는, 상기 복수의 전지셀(100) 각각에 구비된 센싱용 음극 리드 또는 센싱용 양극 리드(113)에 전기적으로 접속되도록 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱 버스바(223)의 일측면(223c)은, 상기 전지셀(100)의 구비된 상기 센싱용 양극 리드(113) 및 상기 센싱용 음극 리드 중 어느 하나의 타측면과 접촉되도록 구성될 수 있다. 이때, 레이저 용접 등의 방법을 이용하여, 상기 센싱 버스바(223)의 일측면에 상기 센싱용 양극 리드(113) 및 상기 센싱용 음극 리드 중 어느 하나를 접합할 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 6개의 전지셀(100)의 6개의 센싱용 양극 리드(223)와 접촉하고 있는 6개의 센싱 버스바(223)가 구비될 수 있다. 이때, 6개의 센싱 버스바(223) 각각의 일측면(223c)에 6개의 전지셀(100) 각각의 센싱용 양극 리드(113)의 타측면이 접촉 내지 접합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 종래기술과 달리, 버스바와의 전기적 접속을 위해 센싱용 전극 리드(113)를 절곡 시킬 필요가 없어, 벤딩 공정을 생략할 수 있고, 센싱용 전극 리드(113)의 절곡에 따른 스프링 백 현상이 없어, 센싱용 전극 리드(113)와 버스바가 접촉 상태를 쉽게 유지할 수 있으므로, 용접성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 버스바 프레임(225)은, 상기 접속 버스바(221)가 안착되는 상기 접속 수용부(227)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 접속 수용부(227)는, 상기 접속 버스바(221)가 상기 버스바 프레임(225)의 좌우 방향의 일측에 수용되고 탑재될 수 있도록 수용 공간이 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 접속 수용부(227)는 상기 접속 버스바(221)와 상기 센싱 버스바(223)와의 접촉을 절연할 수 있도록 격벽(228)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 버스바 프레임(225)의 좌우 방향의 측부에는 상기 접속 버스바(221)가 수용되어 있는 접속 수용부(227)가 형성되어 있다. 이때, 상기 접속 수용부(227)의 상부에 격벽(228)이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 버스바 프레임(225)은, 상기 센싱 버스바(223)가 안착되는 센싱 수용부(229)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 센싱 수용부(229)는, 상기 센싱 버스바(223)가 상기 버스바 프레임(225)에 수용되고 탑재될 수 있도록 수용 공간이 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 센싱 수용부(229)는 상기 접속 버스바(221)와의 절연을 위해 격벽(228)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 버스바 프레임(225)의 좌우 방향의 측면에는 상기 센싱 버스바(223)가 수용되어 있는 센싱 수용부(229)가 형성되어 있다. 이때, 상기 센싱 수용부(229)의 하부에는 상기 센싱 버스바(223)와 상기 접속 버스바(221) 간의 접촉을 방지하도록 격벽(228)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)는 상기 버스바 프레임(225)의 우측에 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 접속 수용부(227)는 상기 센싱 수용부(229)의 하부에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 접속 수용부(227)는, 상기 접속 버스바(221)가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 좌 방향으로 만입된 구조로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 접속 수용부(227)의 만입된 깊이는 상기 접속 버스바(221)의 좌우 방향의 두께 이상일 수 있다.
또한, 상기 센싱 수용부(229)는 상기 버스바 프레임(225)의 좌측에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 센싱 수용부(229)는 상기 접속 수용부(227)의 상부에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 센싱 수용부(229)는, 상기 센싱 버스바(223)가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 만입된 구조로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 센싱 수용부(229)의 상기 센싱 버스바(223)의 좌우 방향의 두께 이상일 수 있다.
또한, 상기 접속 수용부(227)와 상기 센싱 수용부(229)를 구획하도록 상기 접속 수용부(227)와 상기 센싱 수용부(229) 사이에는 격벽(228)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 프레임(225)의 우측에 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)를 형성시킴으로써, 상기 버스바 프레임(225)을 상기 전지셀(100)의 테라스부(S)에 안착 시키는 것만으로, 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223)를 전극 리드(110) 및 센싱용 전극 리드(113)에 접촉 연결 시킬 수 있어, 배터리 모듈(200)의 공간 활용률을 높이고 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 버스바 프레임(225)은, 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)를 구획하는 격벽(228)을 형성시킴으로써, 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223) 간의 단락이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 도 2와 함께 도 4를 참조하면, 상기 버스바 프레임(225)의 일측면의 적어도 일부는, 상기 전지셀(100)의 테라스부(S) 상에 안착될 수 있다. 이때, 상기 접속 버스바(221)가 상기 양극 리드(111) 또는 상기 음극 리드(112)에 접속될 수 있다. 또한, 상기 센싱 버스바(223)는, 상기 접속 버스바(221)가 접속한 전극 리드(110)와 반대 극성을 가진 상기 센싱용 음극 리드 및 상기 센싱용 양극 리드(113) 중 어느 하나에 접속될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(225)의 일측면의 적어도 일부가 상기 전지셀(100)의 테라스부(도 2의 S) 상에 안착됨으로써, 상기 접속 버스바(221)의 일측면이 상기 전지셀(100)의 음극 리드(112)와 접촉될 수 있고, 상기 센싱 버스바(223)의 일측면이 상기 전지셀(100)의 센싱용 양극 리드(113)와 접촉될 수 있다.
또한, 상기 복수의 버스바 프레임(225)은, 상기 복수의 전지셀(100)의 적층 방향으로 서로 적층 되도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 복수의 버스바 프레임(225)이 서로 체결 고정될 수 있도록 상기 버스바 프레임(225)에는 체결 부재가 별도 구비될 수 있다. 또한, 상기 체결 부재는, 상기 복수의 버스바 프레임(225)을 관통하는 체결 볼트를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복수의 버스바 프레임(225)이 서로 체결 고정될 수 있도록 상기 버스바 프레임(225)에 체결 구조가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 체결 구조는, 삽입 돌기 및 상기 삽입 돌기가 수용되는 수용홈이 상기 버스바 프레임(225)의 적층 방향의 측면에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 버스바 어셈블리(220)는 상기 복수의 접속 버스바(221)가 서로 전기적으로 연결되도록 구성된 접속 플레이트(222)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 접속 플레이트(222)는, 상기 복수의 접속 버스바(221)의 전면에 결합 고정될 수 있다. 즉, 상기 접속 플레이트(222)는, 상기 복수의 접속 버스바(221) 각각의 전면부와 접합될 수 있다.
또한, 상기 접속 플레이트(222)의 상단에는 하부 방향으로 내입된 끼움홈(222a) 복수개가 일정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 끼움홈(222a)은 사각 구조의 요철 형태로 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 프레임(225)의 전면에는, 상기 접속 플레이트(222)의 상단에 형성된 끼움홈(222a)에 삽입되는 결합 돌기(228a)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 결합 돌기(228a)는 상기 사각 구조의 끼움홈(222a)에 삽입될 수 있도록 직육면체의 형태를 가질 수 있다.
그리고, 상기 접속 플레이트(222)의 하단에는 상부 방향으로 내입된 끼움홈(222b) 복수개가 일정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 끼움홈(222b)은 사각 구조의 요철 형태로 형성될 수 있다.
나아가, 상기 버스바 프레임(225)의 전면에는, 상기 접속 플레이트(222)의 하단에 형성된 끼움홈(222b)에 삽입되는 결합 돌기(228b)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 결합 돌기(228b)는 상기 사각 구조의 끼움홈(222b)에 삽입될 수 있도록 직육면체의 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 접속 플레이트(222)는, 상기 복수의 접속 버스바(221)의 전면과 접촉될 수 있도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 접속 플레이트(222)의 상부에 중심 방향으로 내입된 끼움홈(222a)이 6개씩 형성되고, 하부에 상부에 중심 방향으로 내입된 끼움홈(222b)이 형성될 수 있다.
그리고, 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(225)에는 상기 접속 플레이트(222)의 상부에 형성된 끼움홈(222a)에 삽입될 수 있는 결합 돌기(228a)가 상기 접속 버스바(221)의 상부에 6개씩 형성될 수 있다. 나아가, 상기 버스바 프레임(225)에는 상기 접속 플레이트(222)의 하부에 형성된 끼움홈(222b)에 삽입될 수 있는 결합 돌기(228b)가 상기 접속 버스바(221)의 하부에 6개씩 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 플레이트(222)는, 상기 버스바 프레임(225) 전면에 탑재하는 것만으로, 상기 복수의 접속 버스바(221)를 전기적으로 연결시킬 수 있어, 제조 공정이 간단하여 제조 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 접속 플레이트(222)에 형성된 끼움홈(222a) 및 상기 버스바 프레임(225)에 형성된 결합 돌기(228b)의 결합 구조는, 상기 접속 플레이트(222)가 상기 버스바 프레임(225) 전면에 안정적으로 탑재 시킬 수 있어, 상기 접속 플레이트(222)와 상기 복수의 접속 버스바(221) 간의 용접 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 센싱 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 센싱 어셈블리(230)는, 회로기판(231) 및 센싱 프레임(233)을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 회로기판(231)은, 측정된 전지셀(100)의 전류, 전압, 온도 등을 BMS에 신호로 전달하기 위한 회로가 인쇄된 기판일 수 있다. 따라서, 상기 회로기판(231)은, 센싱된 전지셀(100)의 전압을 인쇄회로 및 출력핀을 경유하여 외부의 다른 구성요소, 이를 테면 BMS에 전달할 수 있다. 또는, 상기 회로기판(231)은, 복수의 전지셀(100)의 과방전, 과충전, 과열 등을 보호할 수 있도록 구성된 내부 회로를 구비할 수 있다. 예를 들면, 이러한 내부 회로의 패턴이 인쇄된 인쇄회로기판(231) 형태로 구현될 수 있다.
그리고, 상기 센싱 어셈블리(230)는, 상기 회로기판(231)이 상기 전지셀(100)의 전압을 측정할 수 있도록 상기 접속 버스바(221) 또는 상기 센싱 버스바(223)와의 전기적으로 접속할 수 있는 접속 부재를 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 센싱 프레임(233)은 상기 버스바 어셈블리(220)의 전면에 장착될 수 있다. 더욱이, 상기 센싱 프레임(233)은, 상기 버스바 프레임(225)에 장착된 접속 버스바(221) 및 센싱 버스바(223)와 전면과 대면하도록 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱 프레임(233)은 상기 버스바 어셈블리(220)의 전면에 위치됨으로써, 상기 버스바 어셈블리(220)의 접속 버스바(221) 및 센싱 버스바(223)와의 전기적 연결 구간을 최소화하여, 전기적 연결을 위한 부재들의 숫자나 크기를 줄여, 제조 비용을 감소시키고, 보다 콤팩트한 배터리 모듈(200)의 제조가 가능하다.
도 7은, 도 1의 A-A'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 6과 함께 도 7을 참조하면, 상기 센싱 프레임(233)은, 상기 회로기판(231)을 내부에 수용하는 기판 내장부(234)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 기판 내장부(234)는, 상기 회로기판(231)이 적어도 일부가 삽입되도록 상기 센싱 프레임(233) 내부 공간을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 회로기판(231)을 상기 센싱 프레임(233) 내부에 삽입하기 위한 방법으로, 인서트 사출 방법을 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 회로기판(231)이 내부에 삽입된 센싱 프레임(233)을 제조하는 방법은, (a) 준비된 회로기판(231)을 금형 내부에 장착 고정하는 과정; 및 (b) 상기 회로기판(231) 적어도 일부와 결합되도록 금형에 용융된 절연성 재료를 주입하고, 상기 용융된 재료를 고화시켜 상기 센싱 프레임(233)의 외관을 형성시키는 과정을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 회로기판(231)을 상기 센싱 프레임(233) 내부에 삽입함으로써, 별도의 접착부재의 사용없이, 안정적으로, 상기 회로기판(231)을 상기 센싱 프레임(233)에 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 회로기판(231)이 차지하는 전후 방향의 부피를 크게 줄일 수 있어, 궁극적으로 센싱 어셈블리(230)의 크기를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
나아가, 상기 센싱 프레임(233)에는 상기 회로기판(231)의 일부가 노출되도록 노출부(H3)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 회로기판(231)의 외주변부는 상기 센싱 프레임(233) 내부에 삽입될 수 있고, 상기 센싱 프레임(233)은 상기 회로기판(231)의 중앙 부위가 외부로 노출될 수 있도록 개방된 형태로 노출부(H3)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 노출부(H3)를 통해, 상기 회로기판(231)의 노출된 부위의 부품들을 교체 내지 복구하거나, 새로이 부품을 장착하는 작업을 용이하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
다시 도 6과 함께 도 7을 참조하면, 상기 센싱 프레임(233)은, 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223) 각각의 적어도 일부를 삽입하도록 구성된 삽입홈(H1)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱 프레임(233)의 후면에는 전방으로 내입된 삽입홈(H1)이 일정한 간격으로 서로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 센싱 프레임(233)의 후면 상단에는 좌우 방향으로 배열된 복수의 삽입홈(H1)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 센싱 프레임(233)의 상단에 형성된 삽입홈(H1a)은 상기 버스바 어셈블리(220)의 센싱 버스바(223)의 일부가 삽입되도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 삽입홈(H1a)에는 상기 센싱 버스바(223)의 상단부의 일부가 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 센싱 프레임(233)의 후면 하단에는 좌우 방향으로 배열된 복수의 삽입홈(H1b)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 센싱 프레임(233)의 하단에 형성된 삽입홈(H1b)은 상기 버스바 어셈블리(220)의 접속 버스바(221)의 일부가 삽입되도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 삽입홈(H1b)에는 상기 접속 버스바(221)의 하단부의 일부가 삽입될 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 상기 센싱 어셈블리(230)는, 상기 회로기판(231)과 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223) 간의 전기적 접속을 이루도록 센싱 단자(236)를 더 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱 단자(236)는 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1)에 삽입되어 위치될 수 있다. 즉, 상기 센싱 단자(236)는, 상기 삽입홈(H1)에 삽입되어 위치됨으로써, 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1)에 삽입된 상기 접속 버스바(221) 또는 상기 센싱 버스바(223)의 일부위와 접속하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 센싱 단자(236)는, 일단이 상기 회로기판(231)과 전기적으로 연결되고 타단이 상기 접속 버스바(221)와 전기적으로 접속될 수 있다. 즉, 상기 센싱 단자(236)가 상기 센싱 프레임(233)의 하단에 형성된 삽입홈(H1b)에 삽입되어 위치될 경우, 상기 센싱 단자(236)의 타단이 상기 접속 버스바(221)와 접촉 연결될 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 단자(236)는, 일단이 상기 회로기판(231)과 전기적으로 연결되고 타단이 상기 센싱 버스바(223)와 전기적으로 접속될 수 있다. 즉, 상기 센싱 단자(236)가 상기 센싱 프레임(233)의 상단에 형성된 삽입홈(H1a)에 삽입되어 위치될 경우, 상기 센싱 단자(236)의 타단이 상기 센싱 버스바(223)와 접촉 연결될 수 있다.
그리고, 상기 센싱 단자(236)는, 상기 회로기판(231)으로부터 내측 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 구비할 수 있다. 즉, 상기 센싱 단자(236)는 상기 접속 버스바(221) 또는 상기 센싱 버스바(223)의 좌우 방향의 일측면과 면접촉될 수 있도록, 상하 방향으로 세워지고 좌우 방향으로 넓은 측면을 가진 플레이트 형상을 구비할 수 있다.
나아가, 상기 센싱 단자(236)의 연장된 방향의 단부에는, 탄성을 갖도록 변형된 굴곡부(236e)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 센싱 단자(236)의 굴곡부(236e)는, 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1)에 삽입된 상기 접속 버스바(221) 또는 상기 센싱 버스바(223)와 밀착되어 탄력적으로 변형될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱 단자(236)의 굴곡부(236e)는 탄력적으로 상기 접속 버스바(221) 또는 상기 센싱 버스바(223)와 밀착됨으로써, 상기 센싱 단자(236)와 상기 접속 버스바(221) 또는 상기 센싱 버스바(223)와 전기적 연결 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 상기 센싱 프레임(233)에는, 상기 센싱 단자(236)를 수평 방향으로 지지하도록 내측으로 돌출 연장된 접속 돌출부(238)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 접속 돌출부(238)는, 상기 센싱 단자(236)가 삽입된 상기 삽입홈(H1)의 내벽으로부터 연장된 형태로 형성될 수 있다.
다시 말해, 상기 접속 돌출부(238)는 그것의 내측면과 상기 삽입홈(H1)의 내면이 서로 이어지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 센싱 단자(236)의 일단이 상기 회로기판(231)에 연결되고 상기 삽입홈(H1)으로부터 후방으로 연장되어 돌출되며, 상기 센싱 단자(236)의 연장된 타단을 상기 접속 돌출부(238)가 수평 방향으로 지지할 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 센싱 단자(236)는, 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1)에 삽입되어 있고, 상기 센싱 단자(236)의 일단부는 상기 회로기판(231)과 연결되어 있으며, 상기 센싱 단자(236)의 타단부는 상기 접속 돌출부(238)의 일측면까지 연장되어 있다.
또한, 상기 접속 버스바(221)가 상기 삽입홈(H1)에 삽입된 상태에서, 상기 접속 버스바(221)에 의해 상기 굴곡부(236e)가 탄력적으로 변형되어, 상기 센싱 단자(236)가 상기 접속 버스바(221)의 일측면과 밀착될 수 있다.
그리고, 상기 버스바 프레임(225)에는 상기 접속 돌출부(238)가 후방으로 삽입되도록 삽입부(H2)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 접속 돌출부(238)가 상기 버스바 프레임(225)에 형성된 삽입부(H2)에 삽입됨으로써, 상기 센싱 단자(236)가 상기 접속 버스바(221)와 상기 접속 돌출부(238) 사이 또는, 상기 센싱 버스바(223)와 상기 접속 돌출부(238) 사이에 개재될 수 있다.
나아가, 상기 삽입부(H2)는, 상기 접속 수용부(227)가 형성된 일측면의 반대편인 타측면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 삽입부(H2)는, 상기 센싱 수용부(229)가 형성된 일측면의 반대편인 타측면에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 삽입부(H2)는, 상기 버스바 프레임(225)의 전면에서 상부와 하부 각각에 형성될 수 있다.
즉, 상기 삽입부(H2)는 상기 센싱 프레임(233)에 형성된 접속 돌출부(238)와 대응되는 위치인 상기 버스바 프레임(225)의 전면에서 상부 및 하부 각각에 형성될 수 있다.
더욱이, 하나의 버스바 프레임(225)에 형성된 삽입부(H2)는 인접한 다른 하나의 버스바 프레임(225)의 접속 수용부(227) 또는 센싱 수용부(229)와 마주보도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 하나의 버스바 프레임(225)의 접속 버스바(221) 또는 센싱 버스바(223)의 측면과 대면하도록 형성된 접속 돌출부(238)는 인접한 다른 하나의 버스바 프레임(225)에 형성된 삽입부(H2)에 삽입될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(225)의 전면에서 상부 및 하부 각각에 6개씩 삽입부(H2)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱 프레임(233)에 형성된 삽입홈(H1)에 버스바 어셈블리(220)에 형성된 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223)의 일부위를 삽입하고, 상기 센싱 프레임(233)에 형성된 접속 돌출부(238)를 상기 버스바 프레임(225)의 삽입부(H2)에 삽입하는 것만으로, 상기 센싱 어셈블리(230)를 상기 버스바 어셈블리(220) 전면에 탑재할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223)와 회로기판(231) 간의 전기적 접속을 손쉽게 이룰 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 접속 수용부(227)는, 상기 접속 버스바(221)의 후방측(221b)을 가압하는 접속 가압부(226A)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 접속 가압부(226A)는, 상기 접속 버스바(221)의 전단부가 상기 접속 수용부(227)의 외부로 돌출되어 위치하도록, 상기 접속 버스바(221)를 가압하는 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 접속 가압부(226A)는, 일방향으로 길게 연장된 지지대(226a)가 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 지지대(226a)는, 상기 접속 수용부(227)의 후방측 코너에서 경사가 형성되도록 전방으로 길게 연장된 형태일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 지지대(226a)는 상기 접속 수용부(227)의 후방측 양 코너 각각에서 상기 접속 버스바(221)의 중앙을 향하도록 길게 연장되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 지지대(226a)의 연장된 방향의 단부는 상기 접속 버스바(221)의 후방측(221b)을 탄력적으로 가압할 수 있다. 또한, 상기 지지대(226a)의 연장된 방향의 단부는 후방으로 둥글게 굽어진 구조(P)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 후방으로 둥글게 굽어진 구조(P)는, 둥글게 굽어지면서 형성된 부드러운 곡면으로 상기 접속 버스바(221)의 후방측(221b)을 가압할 수 있으므로, 상기 접속 버스바(221)의 손상을 발생시키지 않고, 상기 지지대(226a)가 상기 접속 버스바(221)를 부드럽게 가압할 수 있는 구조이다.
또한, 상기 센싱 수용부(229)는, 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 가압하는 센싱 가압부(226B)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 센싱 가압부(226B)는, 상기 센싱 버스바(223)의 전단부가 상기 센싱 수용부(229)의 외부로 돌출되어 위치하도록, 상기 센싱 버스바(223)를 가압하는 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱 가압부(226B)는, 일방향으로 길게 연장된 지지대(226b)가 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 지지대(226b)는, 상기 센싱 수용부(229)의 후방측 코너에서 경사가 형성되도록 전방으로 길게 연장된 형태일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 지지대(226b)는 상기 센싱 수용부(229)의 후방측 양 코너 각각에서 상기 센싱 버스바(223)의 중앙을 향하도록 길게 연장되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 지지대(226b)의 연장된 방향의 단부는 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 탄력적으로 가압할 수 있다. 또한, 상기 지지대(226b)의 연장된 방향의 단부는 후방으로 둥글게 굽어진 구조(P)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 후방으로 둥글게 굽어진 구조(P)는, 둥글게 굽어지면서 형성된 부드러운 곡면으로 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 가압할 수 있으므로, 상기 센싱 버스바(223)의 손상을 발생시키지 않고, 상기 지지대(226b)가 상기 센싱 버스바(223)를 부드럽게 가압할 수 있는 구조이다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 수용부(227)에 형성된 접속 가압부(226A)와 및 상기 센싱 수용부(229)에 형성된 센싱 가압부(226B)는, 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223)가 상기 센싱 프레임(233)의 삽입부(H2)에 삽입될 시 발생되는 충격을 탄력적으로 흡수할 수 있는 바, 버스바 삽입에 따른 센싱 프레임(233), 센싱 단자(236), 회로기판(231) 등의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 접속 수용부(227)에는, 상기 접속 버스바(221)의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱(224a)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 접속 수용부(227)에서 상기 접속 버스바(221)의 전단부가 상기 접속 수용부(227)의 외부로 돌출되어 위치되도록, 상기 접속 가압부(226A)가 상기 접속 버스바(221)의 후방측을 가압하는 동시에, 상기 접속 버스바(221)가 일정 부위 이상 외부로 돌출되지 않도록 저지하는 걸림턱(224a)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 버스바 프레임(225)에 형성된 접속 수용부(227)에는 상기 접속 버스바(221)의 후방측을 가압하는 2개의 지지대(226b)가 형성되고, 2개의 걸림턱(224a)이 상기 접속 버스바(221)의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하도록 형성되어 있다.
즉, 상기 접속 버스바(221)를 상기 접속 수용부(227)에 가압 삽입하면서 일시적으로 상기 접속 가압부(226A)를 후방으로 밀어내고, 이후 가압 삽입이 끝나면 상기 접속 가압부(226A)가 상기 접속 버스바(221)의 후방측을 가압하여, 상기 접속 버스바(221)의 전단이 소정 거리로 상기 접속 수용부(227) 외부로 돌출되도록 위치시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 수용부(227)에 형성된 접속 가압부(226A) 및 걸림턱(224a)은 상기 접속 버스바(221)를 상기 접속 수용부(227)에 설치하는 작업을 손쉽게 만들 뿐만 아니라, 상기 접속 버스바(221)가 상기 센싱 프레임(233)의 삽입부(H2)에 적절하게 삽입될 수 있도록 상기 접속 버스바(221)의 전단부가 상기 접속 수용부(227)의 외부로 돌출되어 위치시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 배터리 모듈(200)의 조립 공정의 효율성을 높이고, 조립 과정 중 발생할 수 있는 부품 손상을 줄일 뿐만 아니라, 버스바 어셈블리(220)와 센싱 어셈블리(230) 간의 전기적 연결의 신뢰성을 높일 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 수용부(229)에는, 상기 센싱 버스바(223)의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱(224b)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 센싱 수용부(229)에서 상기 센싱 버스바(223)의 전단부가 상기 센싱 수용부(229)의 외부로 돌출되어 위치되도록, 상기 센싱 가압부(226B)가 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 가압하는 동시에, 상기 센싱 버스바(223)가 일정 부위 이상 외부로 돌출되지 않도록 저지하는 걸림턱(224b)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(225)에 형성된 센싱 수용부(229)에는 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 가압하는 2개의 지지대(226b)가 형성되고, 2개의 걸림턱(224b)이 상기 센싱 버스바(223)의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하도록 형성되어 있다.
즉, 상기 센싱 버스바(223)를 상기 센싱 수용부(229)에 가압 삽입하면서 일시적으로 상기 센싱 가압부(226B)를 후방으로 밀어내고, 이후 가압 삽입이 끝나면 상기 센싱 가압부(226B)가 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 가압하여, 상기 센싱 버스바(223)의 전단이 소정 거리로 상기 센싱 수용부(229) 외부로 돌출되도록 위치시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱 수용부(229)에 형성된 센싱 가압부(226B) 및 걸림턱(224b)은 상기 센싱 버스바(223)를 상기 센싱 수용부(229)에 설치하는 작업을 손쉽게 만들 뿐만 아니라, 상기 센싱 버스바(223)가 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1)에 적절하게 삽입될 수 있도록 상기 센싱 버스바(223)의 전단부가 상기 센싱 수용부(229)의 외부로 돌출되어 위치시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 배터리 모듈(200)의 조립 공정의 효율성을 높이고, 조립 과정 중 발생할 수 있는 부품 손상을 줄일 뿐만 아니라, 버스바 어셈블리(220)와 센싱 어셈블리(230) 간의 전기적 연결의 신뢰성을 높일 수 있다.
나아가, 상기 접속 수용부(227)에는, 상기 접속 버스바(221)가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱(228c)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 방지턱(228c)은 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)를 구획하는 격벽(228)으로부터 상기 접속 버스바(221)와 대면하도록 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 센싱 수용부(229)에는, 상기 센싱 버스바(223)가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱(228c)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 방지턱(228c)은 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)를 구획하는 격벽(228)으로부터 상기 센싱 버스바(223)와 대면하도록 연장되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 버스바 프레임(225)의 하단부에 상기 접속 버스바(221)의 하단과 대면하도록 방지턱(228c)이 추가로 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(225)에는 상기 접속 수용부(227)에 탑재된 상기 접속 버스바(221)의 상하 방향의 양단부가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 2개의 방지턱(228c)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 2개의 방지턱(228c) 중 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)를 구획하는 격벽(228)에 형성된 방지턱(228c)은, 상기 센싱 버스바(223)의 하단 및 상기 접속 버스바(221)의 상단과 대면하도록 형성됨으로써, 상기 센싱 버스바(223) 및 상기 접속 버스바(221)의 수평 방향으로 이탈을 방지하고 있다.
나머지 버스바 프레임(225)의 하부에 형성된 방지턱(228c)은, 상기 접속 버스바(221)의 하단과 대면하도록 형성됨으로써, 상기 접속 버스바(221)의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
200: 배터리 모듈 226A: 접속 가압부
210: 셀 적층체 226B: 센싱 가압부
100: 전지셀 226a, 226b: 지지대
111: 양극 리드 224: 걸림턱
112: 음극 리드 228c: 방지턱
113: 센싱용 전극 리드 230: 센싱 어셈블리
220: 버스바 어셈블리 233: 센싱 프레임
221: 접속 버스바 234: 기판 내장부
223: 센싱 버스바 H1: 삽입홈
222: 접속 플레이트 236: 센싱 단자
225: 버스바 프레임 236e: 굴곡부
227: 접속 수용부 238: 접속 돌출부
229: 센싱 수용부 231: 회로기판

Claims (15)

  1. 양극 리드 및 음극 리드와 함께 센싱용 음극 리드 및 센싱용 양극 리드 중 적어도 하나 이상이 구비된 복수의 전지셀이 상호 적층되어 형성된 셀 적층체;
    상기 복수의 전지셀 각각에 구비된 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드 중 어느 하나에 전기적으로 접속되는 복수의 접속 버스바, 상기 복수의 전지셀 각각에 구비된 센싱용 음극 리드 또는 센싱용 양극 리드에 전기적으로 접속되는 복수의 센싱 버스바, 및 상기 접속 버스바가 안착되는 접속 수용부 및 상기 센싱 버스바가 안착되는 센싱 수용부를 구비한 복수의 버스바 프레임을 구비하는 버스바 어셈블리; 및
    상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바와 전기적으로 접속된 회로기판, 및 상기 버스바 어셈블리의 전면에 장착되며 상기 회로기판을 내부에 수용하는 기판 내장부가 형성된 센싱 프레임을 구비하는 센싱 어셈블리를 포함하고,
    상기 접속 수용부 및 상기 센싱 수용부는 상기 버스바 프레임의 일측면에 형성되고,
    상기 접속 수용부는, 상기 접속 버스바가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 만입된 구조로 형성되고, 상기 센싱 수용부는, 상기 센싱 버스바가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 만입된 구조로 형성되며,
    상기 접속 수용부와 상기 센싱 수용부를 구획하도록 상기 접속 수용부와 상기 센싱 수용부 사이에는 격벽이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극 리드는 상기 전지셀의 중심을 기준으로 일단부에 구비되고, 상기 음극 리드는 전지셀의 중심을 기준으로 타단부에 구비되며,
    상기 센싱용 음극 리드는 상기 양극 리드와 소정의 거리로 이격되어 일단부에 구비되고, 상기 센싱용 양극 리드는 상기 음극 리드와 소정의 거리로 이격되어 타단부에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 프레임의 일측면의 적어도 일부는, 상기 전지셀의 테라스부 상에 안착된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 버스바 프레임은, 상기 복수의 전지셀의 적층 방향으로 서로 적층 되도록 배치되고,
    상기 복수의 접속 버스바의 전면에는, 상기 복수의 접속 버스바가 서로 전기적으로 연결되도록 구성된 접속 플레이트가 결합 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 프레임은, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바 각각의 적어도 일부를 삽입하도록 구성된 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센싱 어셈블리는, 상기 삽입홈에 위치하고, 일단이 상기 회로기판과 전기적으로 연결되고 타단이 상기 접속 버스바 또는 상기 센싱 버스바와 전기적으로 접속된 센싱 단자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센싱 단자는 상기 회로기판으로부터 내측 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 구비하고,
    상기 센싱 단자의 연장된 방향의 단부에는, 탄성을 갖도록 변형된 굴곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 센싱 프레임에는, 상기 센싱 단자를 수평 방향으로 지지하도록 내측으로 돌출 연장된 접속 돌출부가 형성되고,
    상기 버스바 프레임에는 상기 접속 돌출부가 후방으로 삽입되도록 삽입부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 접속 수용부는, 상기 접속 버스바의 전단부가 상기 접속 수용부의 외부로 돌출되어 위치하도록 상기 접속 버스바의 후방측을 가압하는 접속 가압부가 형성되고,
    상기 센싱 수용부는, 상기 센싱 버스바의 전단부가 상기 센싱 수용부의 외부로 돌출되어 위치하도록 상기 센싱 버스바의 후방측을 가압하는 센싱 가압부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 접속 가압부는, 상기 접속 수용부의 코너에서 경사가 형성되도록 길게 연장된 지지대가 구비되고, 상기 지지대의 연장된 방향의 단부는 상기 접속 버스바의 후방측을 탄력적으로 가압하며,
    상기 센싱 가압부는, 상기 센싱 수용부의 코너에서 경사가 형성되도록 길게 연장된 지지대가 구비되고, 상기 지지대의 연장된 방향의 단부는 상기 센싱 버스바의 후방측을 탄력적으로 가압하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 접속 수용부에는, 상기 접속 버스바의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱이 형성되고,
    상기 센싱 수용부에는, 상기 센싱 버스바의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 접속 수용부에는, 상기 접속 버스바가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱이 형성되고,
    상기 센싱 수용부에는, 상기 센싱 버스바가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제1항, 제2항, 및 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈 적어도 하나 이상을 포함하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 따른 배터리 팩을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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