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KR102270828B1 - 버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈 - Google Patents

버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈 Download PDF

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KR102270828B1
KR102270828B1 KR1020170175191A KR20170175191A KR102270828B1 KR 102270828 B1 KR102270828 B1 KR 102270828B1 KR 1020170175191 A KR1020170175191 A KR 1020170175191A KR 20170175191 A KR20170175191 A KR 20170175191A KR 102270828 B1 KR102270828 B1 KR 102270828B1
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이정훈
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Abstract

본 발명은, 버스바 어셈블리에 탑재되는 모듈 버스바의 전류 경로의 발열 현상을 줄인 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 각각이 복수의 전극 리드를 구비하고, 적어도 일 방향으로 적층되게 배열된 복수의 이차 전지를 구비한 셀 어셈블리; 및 상기 복수의 이차 전지와 모듈 단자 사이를 전기적으로 연결하고, 적어도 일부위가 서로 분리된 상부 플레이트부 및 하부 플레이트부와, 상기 상부 플레이트부 및 상기 하부 플레이트부 각각의 일 측단부로 연장 형성되어 상기 상부 플레이트부와 상기 하부 플레이트부를 서로 전기적으로 연결하는 연결 확장부, 상기 상부 플레이트부의 상단에서 외측 방향으로 절곡되어 돌출 연장되고 일부위가 모듈 단자와 결합되는 절곡 접속부를 가진 모듈 버스바, 및 상기 전극 리드의 단부가 상기 하부 플레이트부와 밀착 접촉하도록 상기 전극 리드를 가압하는 가압 버스바를 구비한 버스바 어셈블리를 포함한다.

Description

버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈 {Battery Module Having Bus-Bar Assembly}
본 발명은 버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 버스바 어셈블리에 탑재되는 모듈 버스바의 전류 경로의 발열 현상을 줄인 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. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 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 장치뿐 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.
또한, 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.
그리고, 이차 전지 사이의 전기적 연결은 전극 리드를 버스바에 접합 시키는 방식으로 구성되는 경우가 많다. 이때, 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 기술에서는, 배터리 모듈의 복수의 이차 전지를 전기적으로 연결하도록 플레이트 형상의 버스바를 사용하였다.
그러나, 배터리 모듈의 모듈 단자가 형성되는 터미널 버스바의 전류 경로의 단면적이 협소하게 구성할 경우, 배터리 모듈의 고출력 환경에서 고전류가 인가시, 버스바의 발열로 인해 버스바의 변형 내지 버스바와 접속된 구성들의 손상이 발생될 수 있었다.
또한, 상기 버스바의 전류 경로의 단면적을 넓히기 부재의 두께를 두껍게 설정하거나, 별도의 연결 부재를 덧대는 방식으로 결합하는 것은, 제조 비용의 큰 상승을 불러 일으켜 적합하지 않았다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 버스바 어셈블리에 탑재되는 모듈 버스바의 전류 경로의 발열 현상을 줄인 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,
각각이 복수의 전극 리드를 구비하고, 적어도 일 방향으로 적층되게 배열된 복수의 이차 전지를 구비한 셀 어셈블리;
외부 기기와 전기적 접속을 이루도록 구성된 접속 단자를 구비한 모듈 단자; 및
상기 복수의 이차 전지와 상기 모듈 단자 사이를 전기적으로 연결하고, 적어도 일부위가 서로 분리된 상부 플레이트부 및 하부 플레이트부와, 상기 상부 플레이트부 및 상기 하부 플레이트부 각각의 일 측단부로 연장 형성되어 상기 상부 플레이트부와 상기 하부 플레이트부를 서로 전기적으로 연결하는 연결 확장부, 상기 상부 플레이트부의 상단에서 외측 방향으로 절곡되어 돌출 연장되고 일부위가 모듈 단자와 결합되는 절곡 접속부를 가진 모듈 버스바, 및 상기 전극 리드의 단부가 상기 하부 플레이트부와 밀착 접촉하도록 상기 전극 리드를 가압하는 가압 버스바를 구비한 버스바 어셈블리를 포함할 수 있다.
또한, 상기 버스바 어셈블리는, 상기 모듈 버스바가 외측면에 탑재되고 적어도 하나 이상의 전극 리드가 관통되어 돌출되도록 관통구가 형성된 버스바 프레임을 더 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 복수의 전극 리드는 상기 이차 전지로부터 전후 방향으로 돌출된 형태로 단부가 상기 버스바 프레임의 관통구를 관통하고, 상기 하부 플레이트부에는 상기 복수의 전극 리드의 단부를 수용 접촉하도록 상기 전극 리드가 접촉되는 방향으로 내입된 만입 구조가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 만입 구조의 일부위에는 상기 전극 리드가 접촉되는 외측 방향으로 절곡 돌출된 리드 접촉 구조가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 버스바 프레임은, 상기 가압 버스바를 상기 전극 리드의 단부가 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 스프링을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 버스바 프레임의 외측면에는 외측 방향으로 돌출 연장된 복수의 격벽이 형성되고, 상기 격벽에는 상기 연결 확장부의 단부가 삽입되도록 내입된 끼움홈이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 프레임은, 상기 모듈 버스바를 내부에 수용하도록 외측면이 내부 방향으로 만입된 버스바 안착부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 버스바 안착부에는, 상기 하부 플레이트부 또는 상기 가압 버스바를 고정하도록 외측 방향으로 돌출 형성된 후크 구조; 상기 하부 플레이트부의 하단부를 외측 방향으로 이탈되는 것을 저지하도록 상부 방향으로 돌출 형성된 이탈 방지 구조; 및 상기 가압 버스바의 가압 방향으로의 이동을 가이드 하도록 구성된 가이드 구조가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 연결 확장부는 상기 상부 플레이트부 및 상기 하부 플레이트부로부터 내부 방향으로 경사지게 연장될 수 있다.
또한, 상기 버스바 프레임은, 상기 연결 확장부를 수용하도록 내측 방향으로 만입된 보조 수용부가 형성될 수 있다.
더욱이, 각각이 복수의 전극 리드를 구비하고, 적어도 일 방향으로 적층되게 배열된 복수의 이차 전지를 구비한 셀 어셈블리; 외부 기기와 전기적 접속을 이루도록 구성된 접속 단자를 구비한 모듈 단자; 및 상기 복수의 이차 전지와 상기 모듈 단자 사이를 전기적으로 연결하고, 적어도 일부위가 서로 분리된 상부 플레이트부 및 하부 플레이트부와, 상기 상부 플레이트부 및 상기 하부 플레이트부 각각의 적어도 일부위와 결합되어 서로 전기적으로 연결하는 연결 확장부재, 및 상기 상부 플레이트부의 상단에서 외측 방향으로 절곡되어 돌출 연장되고 일부위가 모듈 단자와 결합되는 절곡 접속부를 가진 모듈 버스바, 상기 전극 리드의 단부가 상기 하부 플레이트부와 밀착 접촉하도록 상기 전극 리드를 가압하는 가압 버스바, 및 상기 모듈 버스바가 외측면에 탑재되고 적어도 하나 이상의 전극 리드가 관통되어 돌출되도록 관통구가 형성된 버스바 프레임을 구비한 버스바 어셈블리; 상기 버스바 어셈블리의 외측면에 결합되는 엔드 플레이트; 및 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향의 양측면 각각을 감싸도록 구성된 복수의 사이드 플레이트를 포함될 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 배터리 팩을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈은, 모듈 버스바에 구비된 연결 확장부가 모듈 버스바의 전류 경로의 면적을 확장 시킬 수 있으므로, 모듈 버스바의 높은 전기 저항에 의해 배터리 모듈의 작동 중에 고열이 발생되어, 버스바의 형태가 변형되고, 배터리 모듈의 내부 구성들이 손상되는 것을 방지할 수 있어, 사용 안정성을 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 하부 플레이트부의 리드 접촉 구조는, 외측 방향으로 절곡 돌출된 형태를 가짐으로써, 전후 방향으로 돌출된 전극 리드의 좌우 측면과 넓은 접촉 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 전극 리드와 상기 모듈 버스바 간의 접촉 연결 부위에서 큰 저항이 발생되는 것을 방지할 수 있어, 상기 배터리 모듈의 수명을 늘리고, 안정성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 버스바 어셈블리에 구비된 가압 버스바에 의해, 전극 리드의 단부가 모듈 버스바의 표면에 밀착된 상태에서 레이저 용접을 수행할 수 있으므로, 높은 신뢰성의 접합 공정을 수행할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 버스바 프레임에 형성된 후크 구조에 의해, 모듈 버스바 및 가압 버스바가 상기 버스바 프레임 외측에 안정적으로 고정될 수 있어, 전극 리드와 모듈 버스바 간의 용접 공정의 효율을 높이고, 완성된 제품의 내구성을 높일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 버스바 프레임에 형성된 이탈 방지 구조는, 상기 모듈 버스바가 외부로 이탈되는 것을 저지하도록 구성됨으로써, 상기 모듈 버스바가 안정적으로 상기 버스바 프레임에 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 모듈 버스바의 잦은 유동이 발생되는 것을 방지하여, 전극 리드와 모듈 버스바 간의 연결 구조가 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 모듈 버스바는, 상기 버스바 프레임의 격벽에 형성된 끼움홈에 연결 확장부가 삽입되어 단단히 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 끼움홈이 상기 모듈 버스바가 정확한 위치에 고정되는 것을 가이드할 수 있어, 제조 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 전극 리드의 단부가, 모듈 버스바와 가압 버스바 사이에 개재되어, 상기 모듈 버스바와 상기 가압 버스바 모두에 접합됨으로써, 상기 모듈 버스바와 상기 가압 버스바 간의 접합 면적을 효과적으로 증가시킬 수 있고, 전기 연결성의 신뢰성을 보다 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 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는, 도 3의 배터리 모듈의 C'의 영역 부위를 개략적으로 나타낸 일부 정면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 모듈 바스바 및 가압 버스바의 일부위를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타낸 일부 측면도이다.
도 7은, 도 3의 배터리 모듈의 일부 구성들의 다른 일부위를 개략적으로 나타낸 일부 정면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들의 일부위를 개략적으로 나타낸 일부 정면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들의 일부위를 개략적으로 나타낸 일부 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들의 일부위를 개략적으로 나타낸 일부 사시도이다.
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 해석되어야만 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. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 셀 어셈블리(100), 모듈 단자(250), 버스바 어셈블리(240), 엔드 플레이트(220), 및 사이드 플레이트(210)를 포함하고 있다.
여기서, 상기 셀 어셈블리(100)는, 적어도 일 방향으로 적층되게 배열된 복수의 이차 전지(110)를 구비할 수 있고, 상기 복수의 이차 전지(110) 각각이 복수의 전극 리드(111)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 이차 전지(110)는, 파우치형 이차 전지(110)일 수 있다. 특히, 이러한 파우치형 이차 전지(110)는, 전극 조립체, 전해액 및 파우치를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 파우치는, 오목한 형태의 수납부(115)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 파우치는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하며, 파우치의 테두리 부위에는 내부 접착층이 서로 융착됨으로써 실링부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 수납부(115)에 전극 조립체 및 전해액을 밀봉 수납할 수 있다. 나아가, 상기 이차 전지(110)는, 셀 어셈블리(100)에서 상기 수납부(115)가 좌우 방향의 양측에 향하도록 세워진 형태로 배치될 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 제1 전극판에는 제1 전극 탭이 구비되며, 하나 이상의 제1 전극 탭이 제1 전극 리드(111)와 연결될 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극 리드(111)는, 일단이 상기 제1 전극 탭에 연결되고 타단이 파우치의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차 전지(110)의 전극 단자, 예를 들면, 이차 전지(110)의 양극 단자로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 제2 전극판에는 제2 전극 탭이 구비되며, 하나 이상의 제2 전극 탭이 제2 전극 리드(111B)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극 리드(111B)는, 일단이 상기 제2 전극 탭에 연결되고 타단이 파우치의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차 전지(110)의 전극 단자, 예를 들면 이차 전지(110)의 음극 단자로서 기능할 수 있다.
이때, 상기 이차 전지(110)가 구비하고 있는 제1 전극 탭 및 제2 전극 탭은, 양극 탭 또는 음극 탭일 수 있고, 또한, 제1 전극 리드(111A) 및 제2 전극 리드(111B)는 양극 리드 또는 음극 리드일 수 있다. 더욱이, 상기 제1 전극 리드(111A)와 상기 제2 전극 리드(111B)는, 서로 다른 극성의 전극 리드(111)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극 리드(111A)는 양극 리드이고, 상기 제2 전극 리드(111B)는 음극 리드일 수 있다.
더욱이, 상기 양극 리드와 음극 리드는, 상기 이차 전지(110)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 이차 전지(110)는 제1 전극 리드(111A)와 제2 전극 리드(111B)가 전방과 후방으로 돌출되게 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 이차 전지(110)에서, 양극 리드와 음극 리드 사이의 간섭이 없게 되어, 전극 리드(111)의 면적을 넓힐 수 있고, 전극 리드(111) 사이의 용접 공정 및 전극 리드(111)와 버스바들(241, 242) 사이의 용접 공정 등이 보다 용이하게 수행될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극 리드(111A) 및 상기 제2 전극 리드(111B)는, 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 제1 전극 리드(111A) 및 상기 제2 전극 리드(111B)는, 넓은 면이 좌측과 우측을 향하도록 세워진 상태로 전후 방향으로 돌출될 수 있다.
또한, 상기 복수의 이차 전지(110)는, 배터리 모듈(200)에 복수 포함되어, 일 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 파우치형 이차 전지(110)가 수평 방향으로 나란하게 적층된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 각각의 파우치형 이차 전지(110)는, F 방향(도 1에 도시함)으로 바라봤을 때, 2개의 넓은 면이 좌우 양측에 각각 위치하고, 상부와 하부, 전방 및 후방에는 실링부가 위치하도록 대략 지면에 수직하게 세워지는 형태로 배치될 수 있다.
다시 말해, 상기 이차 전지(110)는, 수납부(115)가 측부에 위치하도록 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상하전후좌우 방향에 대하여, F 방향(도 1에 도시)으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
앞서 설명한 파우치형 이차 전지(110)의 구성에 대해서는, 본원발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이므로, 보다 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지가 채용될 수 있다.
여기서, 상기 모듈 단자(250)는, 외부 기기와 전기적 접속을 이루도록 구성된 접속 단자를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 접속 단자는 단자 볼트일 수 있다. 또한, 상기 모듈 단자(250)는, 상기 배터리 모듈(200)에 구비된 단자로서 양극 모듈 단자(250A)와 음극 모듈 단자(250B)를 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 모듈 단자(250)는, 배터리 모듈(200)의 복수의 이차 전지(110)들과 외부 디바이스(미도시)와의 연결을 이루도록 엔드 플레이트(220)의 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈(200)은 전극 리드(111)와 전기적으로 연결된 버스바(242)의 전압 센싱 등을 수행하기 위한 센싱 회로기판(260)을 더 구비할 수 있다.
도 4는, 도 3의 배터리 모듈의 C'의 영역 부위를 개략적으로 나타낸 일부 정면도이다. 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 모듈 버스바 및 가압 버스바의 일부위를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타낸 일부 측면도이다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 상기 버스바 어셈블리(240)는, 모듈 버스바(241) 및 가압 버스바(246)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 모듈 버스바(241)는, 상기 복수의 이차 전지(110)와 상기 모듈 단자(250) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 모듈 버스바(241)는, 전기 전도율이 비교적 높은 전기 전도성 금속 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 모듈 버스바(241)는, 니켈, 구리, 알루미늄, 납, 또는 주석에서 선택되는 하나 이상의 전기 전도성 소재를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 버스바(241)는, 전극 리드(111) 또는 모듈 단자(250) 등과 용접 결합될 필요가 있어, 내부에 공기가 생성될 수 있는 압출 성형 또는 주조로 제조하기 힘든 상황이다. 이에 따라, 본 발명의 상기 버스바는 압연, 펀칭, 벤딩 등의 가공을 통해 제조될 수 있다.
또한, 상기 모듈 버스바(241)는, 상부 플레이트부(241A), 하부 플레이트부(241B), 상기 상부 플레이트부(241A) 및 상기 하부 플레이트부(241B)를 전기적으로 연결하는 연결 확장부(241C), 및 상기 상부 플레이트부(241A)의 상부에 형성된 절곡 접속부(241D)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 상부 플레이트부(241A)는, 상기 하부 플레이트부(241B)의 상위에 위치되며, 적어도 일부위가 상기 하부 플레이트부(241B)와 서로 분리된 형태일 수 있다. 더욱이, 상기 상부 플레이트부(241A)는, 상부에는 상기 절곡 접속부(241D)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 하부 플레이트부(241B)는, 상기 전극 리드(111)와 직접 접촉 연결될 수 있다.
더욱이, 상기 연결 확장부(241C)는, 상기 상부 플레이트부(241A)와 상기 하부 플레이트부(241B)를 서로 전기적으로 연결하도록, 상기 상부 플레이트부(241A) 및 상기 하부 플레이트부(241B) 각각의 일 측단부로 연장 형성될 수 있다.
그리고, 상기 연결 확장부(241C)는, 상기 상부 플레이트부(241A) 및 상기 하부 플레이트부(241B)의 일측으로부터 좌우 방향으로 연장되어 돌출된 형태일 수 있다. 더욱이, 상기 연결 확장부(241C)의 돌출된 형태는 예를 들면 플레이트 형상일 수 있다.
나아가, 상기 절곡 접속부(241D)는, 상기 상부 플레이트부(241A)의 상단에서 외측 방향으로 절곡되어 돌출되도록 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 절곡 접속부(241D)는, 적어도 일부위가 상기 모듈 단자(250)와 결합되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 절곡 접속부(241D)는, 상기 모듈 단자(250)의 접속 단자를 삽입하기 위한 삽입홀(H2)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 접속 단자가 단자 볼트 및 너트를 구비할 경우, 상기 단자 볼트의 둥근봉이 상기 절곡 접속부(241D)의 삽입홀(H2)에 삽입되고, 상기 삽입홀에 관통된 상기 단자 볼트의 둥근봉이 추가적으로 절곡 접속부(241D)의 하부에 위치한 너트의 관통홀에 삽입 체결될 수 있다. 나아가, 상기 너트에는 외부 전도성 물질과 합선되는 것을 방지하기 위해 절연 커버(252)가 덧씌워질 수 있다.
한편, 상기 가압 버스바(246)는, 전기 전도율이 비교적 높은 전기 전도성 금속 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 가압 버스바(246)는, 니켈, 구리, 알루미늄, 납, 또는 주석에서 선택되는 하나 이상의 전기 전도성 소재를 구비할 수 있다.
또한, 상기 가압 버스바(246)는, 상기 전극 리드(111)의 단부가 상기 하부 플레이트부(241B)와 밀착 접촉하도록 상기 전극 리드(111)를 가압하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 가압 버스바(246)는, 상기 전극 리드(111)의 단부의 좌우 측면과 대응되는 형상의 일측면을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 가압 버스바(246)는, 상하 방향으로 길게 연장되고, 적어도 6면체 이상을 가진 바(bar) 형태일 수 있다. 더욱이, 상기 가압 버스바(246)는, 상기 모듈 버스바(241)의 하부 플레이트부(241B)와 마주하도록 위치될 수 있다.
즉, 상기 전극 리드(111)의 단부는 좌우 방향의 양측에 상기 모듈 버스바(241)의 상기 가압 버스바(246) 및 상기 하부 플레이트부(241B) 각각이 위치될 수 있다. 달리 말해, 상기 전극 리드(111)의 단부는 상기 가압 버스바(246)와 상기 하부 플레이트부(241B) 사이에 개재될 수 있다.
이때, 상기 전극 리드(110)의 단부가 전후 방향으로 돌출된 상태에서 상기 모듈 버스바(241)와 접촉되는 구조에서는, 상기 하부 플레이트부(241)의 좌우 폭의 길이를 좁게 형성시킬 필요가 있었다. 이에 따라, 상기 폭이 좁은 하부 플레이트부(241B)는 상기 모듈 단자(250)와 전기적으로 연결되는 모듈 버스바(241)의 전류 경로가 협소해지는 병목 구간이 될 수 있어, 버스바의 전기 저항을 높이게 되어 발열 현상이 일어나는 등의 문제가 발생될 수 있었다.
따라서, 본 발명에 이러한 구성에 의하면, 상기 연결 확장부(241C)는, 모듈 버스바(241)의 전류 경로의 면적을 확장 시킬 수 있으므로, 상기 하부 플레이트부(241B)의 협소한 전류 경로를 갖는 구조에 의한 높은 전기 저항에 따른 고열 발생을 방지할 수 있어, 배터리 모듈(200)의 작동 중에 배터리 모듈(200)의 내부 구성들이 손상되거나, 화재가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은, 도 3의 배터리 모듈의 일부 구성들의 다른 일부위를 개략적으로 나타낸 일부 정면도이다.
도 3과 함께 도 7을 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(240)에는 적어도 하나 이상의 연결 버스바(242)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 연결 버스바(242)는, 상부 플레이트부(242A) 및 하부 플레이트부(242B)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 상부 플레이트부(242A)는 상대적으로 상기 하부 플레이트부(242B)의 상부에 위치할 수 있다. 더욱이, 상기 상부 플레이트부(242A)는, 상기 연결 버스바(242)에 전기적으로 연결된 이차 전지(110)의 전압 센싱을 수행할 수 있도록 전도성 소재를 포함하고 있는 센싱 리드(261)와 접촉되도록 구성될 있다. 그리고, 상기 하부 플레이트부(242B)는, 적어도 하나 이상의 전극 리드(111)와 접촉 연결될 수 있다. 나아가, 상기 연결 버스바(242)는 전도성 금속 소재를 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 어셈블리(240)는 3개의 연결 버스바(242)가 구비될 수 있다. 또한, 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 연결 버스바(242)의 양측면 각각에는 3개의 전극 리드(111)의 단부가 겹쳐진 형태로 접촉 연결될 수 있다. 더욱이, 상기 연결 버스바(242)와 상기 3개의 전극 리드(111)의 단부는 레이저 용접 등으로 용접된 형태로 접촉 연결될 수 있다.
다시 도 3과 함께 도 4을 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(240)는, 상기 모듈 버스바(241), 상기 가압 버스바(246), 및 상기 연결 버스바(242)를 탑재하도록 구성된 버스바 프레임(247)을 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 버스바 프레임(247)은, 전기 절연성의 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 플라스틱일 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 프레임(247)은, 상기 모듈 버스바(241)를 외측면에 탑재할 수 있다. 구체적으로, 상기 모듈 버스바(241)는, 상기 버스바 프레임(247)에 장착 고정될 수 있다. 그리고, 상기 모듈 버스바(241)는, 상기 버스바 프레임(247)의 외측면에서 좌우 방향의 양측부에 위치될 수 있다. 나아가, 상기 버스바 프레임(247)의 외측면에서 좌측에 위치한 모듈 버스바(241)와 우측에 위치한 모듈 버스바(241)는 전기적 극성이 서로 다를 수 있다.
그리고, 상기 버스바 프레임(247)에는 적어도 하나 이상의 전극 리드(111)가 관통되어 돌출되도록 관통구(H1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 전극 리드(111)의 단부는, 상기 이차 전지(110)로부터 전후 방향으로 돌출된 형태로 상기 버스바 프레임(247)의 관통구(H1)를 관통하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 관통구(H1)는, 상기 모듈 버스바(241)의 하부 플레이트부(241B)의 측부와 대면하는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 관통구(H1)는, 상기 모듈 버스바(241)의 좌우 방향의 일측부에 인접하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 관통구(H1)는, 상기 버스바 프레임(247)에 삽입 관통된 전극 리드(111)의 단부가 상기 모듈 버스바(241)의 하부 플레이트부(241B)의 측부에 접촉 연결되기 용이한 위치와 크기로 형성될 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 상기 관통구(H1)는, 상기 연결 버스바(242)의 좌우 방향의 양측부 각각에 인접하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 관통구(H1)는, 상기 관통구(H1)에 삽입 관통된 전극 리드(111)의 단부가 상기 연결 버스바(242)의 하부 플레이트부(241B)의 양측부 각각에 접촉 연결되기 용이하도록 2개 형성될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 모듈 버스바(241)의 상기 하부 플레이트부(241B)에는 상기 복수의 전극 리드(111)의 단부를 수용 접촉하도록 상기 전극 리드(111)가 접촉되는 방향으로 내입된 만입 구조(241S)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 하부 플레이트부(241B)의 만입 구조(241S)는, 상기 전극 리드(111)의 단부가 내부로 수용되도록 만입된 구조일 수 있다.
또한, 상기 만입 구조(241S)의 일부위에는 전극 리드(111)와의 접촉 면적을 늘리도록 구성된 리드 접촉 구조(241E)가 형성될 수 있습니다.
구체적으로, 상기 리드 접촉 구조(241E)는, 상기 전극 리드(111)가 돌출되는 외측 방향으로 절곡 돌출된 형태일 수 있다. 이에 따라, 상기 전극 리드(111)의 단부의 좌우 측면은 상기 돌출된 리드 접촉 구조(241E)의 돌출된 좌우 측면에 부착될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 버스바(241)의 리드 접촉 구조(241E)의 좌측면에는, 3개의 전극 리드(111) 중 하나의 우측면과 접촉 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 리드 접촉 구조(241E)는, 외측 방향으로 절곡 돌출된 형태를 가짐으로써, 전후 방향으로 돌출된 전극 리드(111)의 좌우 측면과 넓은 접촉 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 전극 리드(111)와 상기 모듈 버스바(241) 간의 접촉 연결 부위에서 큰 저항이 발생되는 것을 방지할 수 있어, 상기 배터리 모듈(200)의 수명을 늘리고, 안정성을 높일 수 있다.
나아가, 상기 가압 버스바(246)는, 상기 하부 플레이트부(241B)와 상기 전극 리드(111)의 용접 작업을 수행할 때만, 용접 지그 등의 도구를 이용해, 전극 리드(111)의 단부를 가압할 수 있다. 즉, 상기 가압 버스바(246)는, 용접 지그 등에 의해 상기 전극 리드(111)의 단부가 상기 하부 플레이트부(241B)의 리드 접촉 구조(241E)에 밀착 접촉하도록, 상기 모듈 버스바(241)의 하부 플레이트부(241B)가 위치한 방향으로 가압될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 가압 버스바(246)에 의해, 상기 전극 리드(111)의 단부가 상기 모듈 버스바(241)의 표면에 밀착된 상태에서 레이저 용접을 수행할 수 있으므로, 높은 신뢰성의 접합 공정을 수행할 수 있다.
즉, 상기 전극 리드(111)의 단부는 레이저 용접 등으로 용접된 형태로 상기 가압 버스바(246) 및/또는 상기 모듈 버스바(241)의 측부에 접촉 연결될 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들의 일부위를 개략적으로 나타낸 일부 정면도이다.
도 5와 함께 도 8을 참조하면, 상기 버스바 프레임(247B)은, 상기 가압 버스바(246)를 상기 전극 리드(111)의 단부가 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 스프링(244)을 더 구비할 수 있다. 즉, 상기 가압 버스바(246)는, 스프링(244)의 탄성력을 이용해 상기 모듈 버스바(241)의 하부 플레이트부(241B)가 위치한 방향으로 가압될 수 있다. 이를 위해, 상기 버스바 프레임(247B)의 외측으로 돌출 형성된 격벽(247T)에는 상기 스프링(244)이 탑재될 수 있다.
예를 들면, 상기 가압 버스바(246)가 수용된 버스바 프레임(247B)의 외측면에는 상기 스프링(244)의 일측을 지지할 수 있는 격벽(247T)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 스프링(244)은, 일측이 상기 격벽(247T)과 연결되고 타측이 상기 가압 버스바(246)의 일측면을 가압할 수 있다. 더욱이, 상기 스프링(244)은, 상기 가압 버스바(246)가 상기 하부 플레이트부(241B)의 리드 접촉 구조(241E)가 위치한 방향으로 상기 전극 리드(111)를 가압할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들의 일부위를 개략적으로 나타낸 일부 사시도이다.
도 9를 참조하면, 상기 버스바 프레임(247)의 외측면에는 외측 방향으로 돌출 연장된 복수의 격벽(247T)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 격벽(247T)은, 상기 배터리 모듈(200)의 전방에 형성된 버스바 프레임(247)인 경우, 전방으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 격벽(247T)은, 상기 배터리 모듈(200)의 후방에 형성된 버스바 프레임(247)인 경우, 후방으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 상기 버스바 프레임(247)은, 상기 모듈 버스바(241)를 내부에 수용하도록 외측면이 내부 방향으로 만입된 버스바 안착부(248)가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 버스바 안착부(248)는, 상기 모듈 버스바(241)의 외형의 적어도 일부위에 대응되는 만큼 내부 방향으로 만입되어 형성될 수 있다.
그리고, 상기 버스바 안착부(248)에는 상기 하부 플레이트부(241B) 또는 상기 가압 버스바(246)를 고정하도록 외측 방향으로 돌출 형성된 후크 구조(248C)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 후크 구조(248C)는, 상기 하부 플레이트부(241B) 또는 상기 가압 버스바(246)의 외측부를 내부 방향으로 가압하는 구조일 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 후크 구조(248C)는 상기 하부 플레이트부(241B)의 일측단부를 내부 방향으로 가압하는 구조로 형성될 수 있다. 또한, 또 다른 형태의 후크 구조(248C)는 상기 가압 버스바(246)의 상단부를 가압하는 구조로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 후크 구조(248C)에 의해 상기 모듈 버스바(241) 및 상기 가압 버스바(246)가 상기 버스바 프레임(247) 외측에 안정적으로 고정될 수 있어, 상기 전극 리드(111)와 상기 모듈 버스바(241) 간의 용접 공정의 효율을 높이고, 완성된 제품의 내구성을 높일 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 안착부(248)에는, 상기 하부 플레이트부(241B)의 하단부를 외측 방향으로 이탈되는 것을 저지하도록, 상부 방향으로 돌출 형성된 이탈 방지 구조(248A)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 이탈 방지 구조(248A)는, 상기 하부 플레이트부(241B)의 하단부의 적어도 일부위와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 이탈 방지 구조(248A)는, 상기 모듈 버스바(241)가 외부로 이탈되는 것을 저지하도록 구성됨으로써, 상기 모듈 버스바(241)가 안정적으로 상기 버스바 프레임(247)에 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 모듈 버스바(241)의 잦은 유동이 발생되는 것을 방지하여, 상기 전극 리드(111)와 상기 모듈 버스바(241) 간의 연결 구조가 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 상기 가압 버스바(246)의 가압 방향의 이동을 가이드 하도록 구성된 가이드 구조(248G)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드 구조(248G)는, 상기 가압 버스바(246)가 상기 전극 리드(111)를 가압하는 가압 방향으로 연장된 가이드 벽이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 버스바(241)는, 상기 버스바 프레임(247)의 내부 방향으로 내입된 버스바 안착부(248)에 안착되어 있다. 또한, 상기 버스바 안착부(248)에는, 상기 하부 플레이트부(241B)의 하부의 이탈을 방지하는 이탈 방지 구조(248A)가 형성되어 있고, 더욱이, 상기 가압 버스바(246)의 가압 방향으로의 이동을 가이드 하도록 구성된 가이드 구조(248G)가 형성되어 있다.
나아가, 상기 연결 확장부(241C)는 상기 상부 플레이트부(241A) 및 상기 하부 플레이트부(241B)로부터 내부 방향으로 경사지게 연장될 수 있다. 즉, 상기 연결 확장부(241C)는, 상기 버스바 프레임(247)의 외측면을 따라 경사지게 절곡될 수 있다. 그리고, 상기 버스바 프레임(247)은, 상기 연결 확장부(241C)를 수용하도록 내측 방향으로 경사지게 만입된 보조 수용부(249)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 버스바(241)의 연결 확장부(241C)는, 우 방향으로 연장되고, 상기 버스바 프레임(247)의 외측면을 따라 내측 방향으로 경사지게 절곡 연장될 수 있다.
또한, 상기 연결 확장부(241C)의 플레이트 형상의 일부위에는 내부 방향으로 굴곡진 구조를 가질 수 있다. 그리고, 상기 버스바 프레임(247)에는 상기 연결 확장부(241C)를 내부에 수용하도록 내측 방향으로 경사지게 만입된 보조 수용부(249)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 연결 확장부(241C)는 내측 방향으로 경사지게 절곡 연장됨으로써, 상기 모듈 버스바(241)의 연결 확장부(241C)가 외부 물체와 접촉되거나 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 상기 버스바 모듈이 보다 콤팩트하게 제조될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 엔드 플레이트(220)는, 상기 배터리 모듈(200)의 전방 또는 후방 각각에 위치한 상기 버스바 어셈블리(240)의 외측에 결합될 수 있다.
또한, 상기 사이드 플레이트(210)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향의 양측면 각각을 감싸도록 복수개 구성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 모듈(200)은, 상부와 하부를 커버하도록 상부 커버(230A) 및 하부 커버(230B)를 더 포함할 수 있다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들의 일부위를 개략적으로 나타낸 일부 사시도이다.
도 10을 참조하면, 상기 버스바 프레임(247C)에 형성된 격벽(247T)은, 상기 버스바 프레임(247C)에 탑재되는 모듈 버스바(243)를 외부로부터 보호하도록 버스바의 외면을 감싸도록 돌출되어 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 격벽(247T)에는, 상기 모듈 버스바(243)의 일부가 삽입되도록 내입된 끼움홈(247G)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 끼움홈(247G)은, 상기 모듈 버스바(243)의 연결 확장부(243C)의 단부가 삽입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 버스바(243)는, 상기 끼움홈(247G)에 연결 확장부(243C)가 삽입되어 단단히 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 끼움홈(247G)이 상기 모듈 버스바(243)가 정확한 위치에 고정되는 것을 가이드할 수 있어, 제조 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 가압 버스바(246F)의 일부는, 상기 전극 리드(111)의 단부와 접합될 수 있다. 구체적으로, 상기 가압 버스바(246F)는, 상하 방향으로 연장된 바 형태일 수 있다. 그리고, 상기 가압 버스바(246F)의 일측면은 상기 전극 리드(111)의 단부와 접합될 수 있다.
더욱이, 상기 가압 버스바(246F)의 일부위는, 상기 모듈 버스바(243)와 접합될 수 있다. 그리고, 상기 가압 버스바(246F)의 상단부 및 하단부는 상기 모듈 버스바(243)의 하부 플레이트부(243B)의 일부위와 접합될 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 하부 플레이트부(243B)에 형성된 만입 구조(243S)에는 상기 전극 리드(111)의 단부의 일측면이 접합되어 있고, 상기 전극 리드(111)의 단부의 타측면은 상기 가압 버스바(246F)의 일측면과 접합될 수 있다. 또한, 상기 가압 버스바(246F)의 상하 방향의 양단부는 상기 하부 플레이트부(243B)의 만입 구조(243S)의 상부(243S1) 및 하부(243S2)에 접합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 전극 리드(111)의 단부는, 상기 모듈 버스바(243)와 상기 가압 버스바(246F) 사이에 개재되어, 상기 모듈 버스바(243)와 상기 가압 버스바(246F) 모두에 접합되며, 상기 가압 버스바(246F)의 양단부는 상기 하부 플레이트부(243B)의 만입 구조(243S)의 상부 및 하부에 접합될 수 있으므로, 상기 모듈 버스바(243)와 상기 가압 버스바(246F) 간의 접합 면적을 효과적으로 증가시킴으로써, 상기 전극 리드(111)와 상기 모듈 버스바(243) 간의 연결 구조에서 발생될 수 있는 높은 저항을 효과적을 줄일 수 있고, 전기 연결성의 신뢰성을 보다 높일 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈(200) 이외에, 이러한 배터리 모듈(200)을 수납하기 위한 팩 케이스, 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 전기 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 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.
한편, 본 명세서에서는 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 100: 셀 어셈블리
110: 이차 전지 115: 수납부
111: 전극 리드 250: 모듈 단자
240: 버스바 어셈블리 242: 연결 버스바
241: 모듈 버스바 241A: 상부 플레이트부
241B: 하부 플레이트부 241C: 연결 확장부
241D: 절곡 접속부 246: 가압 버스바
241S: 만입 구조 241E: 리드 접촉 구조
247: 버스바 프레임 H1: 관통구
244: 스프링 247T: 격벽
247G: 끼움홈 248: 버스바 안착부
248C: 후크 구조 248A: 이탈 방지 구조
248G: 가이드 구조 249: 보조 수용부
220: 엔드 플레이트 210: 사이드 플레이트

Claims (11)

  1. 각각이 복수의 전극 리드를 구비하고, 적어도 일 방향으로 적층되게 배열된 복수의 이차 전지를 구비한 셀 어셈블리;
    외부 기기와 전기적 접속을 이루도록 구성된 접속 단자를 구비한 모듈 단자; 및
    상기 복수의 이차 전지와 상기 모듈 단자 사이를 전기적으로 연결하고, 적어도 일부위가 서로 분리된 상부 플레이트부 및 하부 플레이트부와, 상기 상부 플레이트부 및 상기 하부 플레이트부 각각의 일 측단부로 연장 형성되어 상기 상부 플레이트부와 상기 하부 플레이트부를 서로 전기적으로 연결하는 연결 확장부, 상기 상부 플레이트부의 상단에서 외측 방향으로 절곡되어 돌출 연장되고 일부위가 모듈 단자와 결합되는 절곡 접속부를 가진 모듈 버스바, 및 상기 전극 리드의 단부가 상기 하부 플레이트부와 밀착 접촉하도록 상기 전극 리드를 가압하는 가압 버스바를 구비한 버스바 어셈블리를 포함하고,
    상기 버스바 어셈블리는, 상기 모듈 버스바가 외측면에 탑재되고 적어도 하나 이상의 전극 리드가 관통되어 돌출되도록 관통구가 형성된 버스바 프레임을 더 구비하며,
    상기 연결 확장부는 상기 상부 플레이트부 및 상기 하부 플레이트부로부터 내부 방향으로 경사지게 연장되고,
    상기 버스바 프레임은, 상기 연결 확장부를 수용하도록 내측 방향으로 만입된 보조 수용부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극 리드는 상기 이차 전지로부터 전후 방향으로 돌출된 형태로 단부가 상기 버스바 프레임의 관통구를 관통하고,
    상기 하부 플레이트부에는 상기 복수의 전극 리드의 단부를 수용 접촉하도록 상기 전극 리드가 접촉되는 방향으로 내입된 만입 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 만입 구조의 일부위에는 상기 전극 리드가 접촉되는 외측 방향으로 절곡 돌출된 리드 접촉 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 버스바 프레임은, 상기 가압 버스바를 상기 전극 리드의 단부가 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 스프링을 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 프레임의 외측면에는 외측 방향으로 돌출 연장된 복수의 격벽이 형성되고,
    상기 격벽에는 상기 연결 확장부의 단부가 삽입되도록 내입된 끼움홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 버스바 프레임은, 상기 모듈 버스바를 내부에 수용하도록 외측면이 내부 방향으로 만입된 버스바 안착부가 형성되고,
    상기 버스바 안착부에는,
    상기 하부 플레이트부 또는 상기 가압 버스바를 고정하도록 외측 방향으로 돌출 형성된 후크 구조;
    상기 하부 플레이트부의 하단부를 외측 방향으로 이탈되는 것을 저지하도록 상부 방향으로 돌출 형성된 이탈 방지 구조; 및
    상기 가압 버스바의 가압 방향으로의 이동을 가이드 하도록 구성된 가이드 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 삭제
  9. 각각이 복수의 전극 리드를 구비하고, 적어도 일 방향으로 적층되게 배열된 복수의 이차 전지를 구비한 셀 어셈블리;
    외부 기기와 전기적 접속을 이루도록 구성된 접속 단자를 구비한 모듈 단자; 및
    상기 복수의 이차 전지와 상기 모듈 단자 사이를 전기적으로 연결하고, 적어도 일부위가 서로 분리된 상부 플레이트부 및 하부 플레이트부와, 상기 상부 플레이트부 및 상기 하부 플레이트부 각각의 적어도 일부위와 결합되어 서로 전기적으로 연결하는 연결 확장부재, 및 상기 상부 플레이트부의 상단에서 외측 방향으로 절곡되어 돌출 연장되고 일부위가 모듈 단자와 결합되는 절곡 접속부를 가진 모듈 버스바, 상기 전극 리드의 단부가 상기 하부 플레이트부와 밀착 접촉하도록 상기 전극 리드를 가압하는 가압 버스바, 및 상기 모듈 버스바가 외측면에 탑재되고 적어도 하나 이상의 전극 리드가 관통되어 돌출되도록 관통구가 형성된 버스바 프레임을 구비한 버스바 어셈블리;
    상기 버스바 어셈블리의 외측면에 결합되는 엔드 플레이트; 및
    상기 셀 어셈블리의 좌우 방향의 양측면 각각을 감싸도록 구성된 복수의 사이드 플레이트를 포함하고,
    상기 연결 확장부는 상기 상부 플레이트부 및 상기 하부 플레이트부로부터 내부 방향으로 경사지게 연장되고,
    상기 버스바 프레임은, 상기 연결 확장부를 수용하도록 내측 방향으로 만입된 보조 수용부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항, 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 따른 배터리 팩을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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