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KR102786405B1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

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

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KR102786405B1
KR102786405B1 KR1020190161963A KR20190161963A KR102786405B1 KR 102786405 B1 KR102786405 B1 KR 102786405B1 KR 1020190161963 A KR1020190161963 A KR 1020190161963A KR 20190161963 A KR20190161963 A KR 20190161963A KR 102786405 B1 KR102786405 B1 KR 102786405B1
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이윤구
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문정오
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀 및 배터리 셀의 전극 리드들을 전기적으로 연결하기 위한 버스바 어셈블리를 포함하며, 버스바 어셈블리는, 배터리 셀의 일측을 커버하는 버스바 프레임, 전극 리드들을 통과시키는 복수 개의 리드 슬롯, 전극 리드들과 연결되는 센싱 버스바 및 센싱 버스바를 탄성적으로 지지 가능하며, 버스바 프레임의 좌우 방향 및 전후 방향에서 센싱 버스바의 좌우 양측 및 후방에 배치되는 탄성 가이더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY MODULE}
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 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 ~ 4.5V이다. 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 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 모듈의 경우, 용접용 지그를 이용하여, 배터리 셀의 전극 리드와 버스바 어셈블리의 센싱 버스바를 밀착 가압하여 레이저 용접 등으로 전극 리드와 센싱 버스바를 용접하게 된다. 이러한 종래 배터리 셀의 전극 리드와 버스바 어셈블리의 센싱 버스바 용접 시, 버스바 어셈블리의 조립 공차 등에 따라, 전극 리드와 센싱 버스바 사이의 돌출 단차나 오정렬 등이 발생할 수 있다. 종래 배터리 모듈에서, 이러한 돌출 단차나 오정렬 등이 발생한 채로 용접 공정을 진행할 경우, 용접 불량이 발생할 위험이 커지는 문제가 있다.
종래 이러한 돌출 단차나 오정렬 등을 보정하기 위해, 가압 지그 등을 통해, 전극 리드와 센싱 버스바를 가압할 경우, 종래 배터리 모듈의 경우, 일반적으로, 센싱 버스바가 버스바 어셈블리의 버스바 프레임에 고정된 채로 장착되기에, 상대적으로 유동 가능한 전극 리드 측이 집중적으로 가압되어 전극 리드의 손상이 발생하는 문제가 있다.
그러므로, 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 버스바 어셈블리의 센싱 버스바와의 용접 연결 시 전극 리드의 손상을 방지하면서, 조립 공차 등에 따른 돌출 단차나 오정렬이 발생하더라도 용접 품질 저하를 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 버스바 어셈블리의 센싱 버스바와의 용접 연결 시 전극 리드의 손상을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 버스바 어셈블리의 센싱 버스바와의 용접 연결 시 조립 공차 등에 따른 돌출 단차나 오정렬이 발생하더라도 용접 품질 저하를 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 배터리 셀들의 셀 스웰링 시 전극 리드의 손상을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 적어도 일측에 전극 리드가 돌출되는 복수 개의 배터리 셀; 및 상기 복수 개의 배터리 셀의 전극 리드들을 전기적으로 연결하기 위한 버스바 어셈블리;를 포함하며, 상기 버스바 어셈블리는, 상기 복수 개의 배터리 셀의 적어도 일측을 커버하는 버스바 프레임; 상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 전극 리드들을 통과시키는 복수 개의 리드 슬롯; 상기 복수 개의 리드 슬롯 사이에 배치되며, 상기 전극 리드들과 연결되는 적어도 하나의 센싱 버스바; 및 상기 적어도 하나의 센싱 버스바를 탄성적으로 지지 가능하며, 상기 버스바 프레임의 좌우 방향 및 전후 방향에서 상기 적어도 하나의 센싱 버스바의 좌우 양측 및 후방에 배치되는 적어도 하나의 탄성 가이더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 적어도 하나의 센싱 버스바는, 상기 적어도 하나의 탄성 가이더에 탄성 접촉하면서 상기 버스바 프레임의 좌우 방향 및 전후 방향 중 적어도 일 방향을 따라 이동 가능하게 구비될 수 있다.
상기 적어도 하나의 탄성 가이더는, 상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 버스바 프레임의 좌우 방향으로 탄성 변형 가능한 상부 판 스프링; 상기 상부 판 스프링과 상기 버스바 프레임의 상하 방향에서 소정 거리 이격되게 상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 버스바 프레임의 좌우 방향으로 탄성 변형 가능한 하부 판 스프링; 및 상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 버스바 프레임의 전후 방향으로 탄성 변형 가능하게 구비되는 후방 판 스프링;을 포함할 수 있다.
상기 상부 판 스프링은, 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 상부 판 스프링은, 상기 적어도 하나의 센싱 버스바를 사이에 두고 상호 대향 배치될 수 있다.
상기 하부 판 스프링은, 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 하부 판 스프링은, 상기 적어도 하나의 센싱 버스바를 사이에 두고 상호 대향 배치될 수 있다.
상기 후방 판 스프링은, 상기 상부 판 스프링 가까이에 배치되게 상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 버스바 프레임의 전후 방향으로 탄성 변형 가능한 제1 판 스프링; 및 상기 제1 판 스프링과 소정 거리 이격되게 상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 버스바 프레임의 전후 방향으로 탄성 변형 가능한 제2 판 스프링;을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 탄성 가이더는, 상기 버스바 프레임에 일체로 형성될 수 있다.
상기 버스바 어셈블리는, 상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 적어도 하나의 센싱 버스바의 전방에서 상기 적어도 하나의 센싱 버스바의 전방으로의 이탈을 방지하는 이탈 방지 스토퍼;를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 팩을 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, 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 버스바 어셈블리의 센싱 버스바와의 용접 연결 시 전극 리드의 손상을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 버스바 어셈블리의 센싱 버스바와의 용접 연결 시 조립 공차 등에 따른 돌출 단차나 오정렬이 발생하더라도 용접 품질 저하를 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀들의 셀 스웰링 시 전극 리드의 손상을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 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 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 버스바 어셈블리의 센싱 버스바를 제외한 버스바 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀들의 전극 리드와 센싱 버스바의 용접 시 탄성 가이더를 통한 전극 리드와 센싱 버스바의 위치 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 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 주요부를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2의 버스바 어셈블리의 센싱 버스바를 제외한 버스바 프레임을 설명하기 위한 도면이며, 도 4 내지 도 6은 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀들의 전극 리드와 센싱 버스바의 용접 시 탄성 가이더를 통한 전극 리드와 센싱 버스바의 위치 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100) 및 버스바 어셈블리(200)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 이차 전지로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 배터리 셀(100)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀(100)은, 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층되며, 각각, 적어도 일측에 전극 리드(150)가 돌출될 수 있다.
상기 버스바 어셈블리(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)의 전극 리드들(150)을 전기적으로 연결하기 위한 것으로서, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)의 일측에 배치될 수 있다.
이러한 상기 버스바 어셈블리(200)는, 버스바 프레임(210), 리드 슬롯(220), 센싱 버스바(230), 탄성 가이더(240) 및 이탈 방지 스토퍼(250)를 포함할 수 있다.
상기 버스바 프레임(210)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)의 적어도 일측을 커버할 수 있다. 이를 위해, 상기 버스바 프레임(210)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)의 적어도 일측을 커버할 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있다.
상기 리드 슬롯(220)은, 상기 버스바 프레임(210)에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(100)을 통과시킬 수 있다. 이러한 상기 리드 슬롯(220)은, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 센싱 버스바(230)는, 상기 복수 개의 리드 슬롯(220) 사이에 배치되며, 상기 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)과 연결될 수 있다. 이러한 상기 센싱 버스바(230)는, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 센싱 버스바(230)가 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 센싱 버스바(230)는, 상기 리드 슬롯들(220)을 통과한 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)과 레이저 용접 등을 통한 용접 결합으로 상호 연결될 수 있다. 여기서, 상기 전극 리드들(150)은, 벤딩되지 않는 논-벤딩 방식으로 상기 센싱 버스바(230)와 용접 결합될 수 있다.
상기 복수 개의 센싱 버스바(230)는, 후술하는 탄성 가이더(240)에 탄성 접촉하면서 상기 버스바 프레임(210)의 좌우 방향 및 전후 방향 중 적어도 일 방향을 따라 이동 가능하게 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 센싱 버스바(230)에는, 적어도 하나의 가이드 홈(235)이 구비될 수 있다.
상기 적어도 하나의 가이드 홈(235)은, 상기 센싱 버스바(230)의 조립 공정 시, 장착 지그 등의 장치에 삽입되어 상기 센싱 버스바(230)의 장착을 가이드 할 수 있다.
이러한 상기 적어도 하나의 가이드 홈(235)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 가이드 홈(235)은, 상기 센싱 버스바(230)의 길이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 탄성 가이더(240)는, 상기 적어도 하나의 센싱 버스바(230)를 탄성적으로 지지 가능하며, 상기 버스바 프레임(210)의 좌우 방향 및 전후 방향에서 상기 적어도 하나의 센싱 버스바(210)의 좌우 양측 및 후방에 배치될 수 있다.
상기 탄성 가이더(240)는, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 탄성 가이더(240)는, 상기 버스바 프레임(210)에 일체로 형성될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 탄성 가이더(240)는, 상부 판 스프링(242), 하부 판 스프링(244) 및 후방 판 스프링(246)을 포함할 수 있다.
상기 상부 판 스프링(242)은, 상기 버스바 프레임(210)에 구비되며, 상기 버스바 프레임(210)의 좌우 방향으로 탄성 변형 가능하게 구비될 수 있다. 이러한 상기 상부 판 스프링(242)은, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 상부 판 스프링(242)는, 상기 적어도 하나의 센싱 버스바(230)를 사이에 두고 상호 대향 배치될 수 있다.
상기 하부 판 스프링(244)는, 상기 상부 판 스프링(242)과 상기 버스바 프레임(210)의 상하 방향에서 소정 거리 이격되게 상기 버스바 프레임(210)에 구비되며, 상기 버스바 프레임(210)의 좌우 방향으로 탄성 변형 가능하게 구비될 수 있다.
상기 하부 판 스프링(244)은, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 하부 판 스프링(244)는, 상기 적어도 하나의 센싱 버스바(230)를 사이에 두고 상호 대향 배치될 수 있다.
상기 후방 판 스프링(246)은, 상기 센싱 버스바(230)를 탄성적으로 지지 가능하며, 상기 버스바 프레임(210)의 전후 방향에서 상기 센싱 버스바(230)의 후방에 배치될 수 있다.
이러한 상기 후방 판 스프링(246)를 통해, 상기 복수 개의 센싱 버스바(230)는, 각각, 상기 후방 판 스프링(246)에 탄성 접촉하면서 상기 버스바 프레임(210)의 전후 방향을 따라 이동 가능하게 구비될 수 있다.
상기 후방 판 스프링(246)은, 제1 판 스프링(247) 및 제2 판 스프링(248)을 포함할 수 있다.
상기 제1 판 스프링(247)은, 상기 버스바 프레임(210)에 구비될 수 있다. 이러한 상기 제1 판 스프링(247)은, 상기 버스바 프레임(210)의 전후 방향으로 탄성 변형 가능하게 마련될 수 있다.
상기 제2 판 스프링(248)은, 상기 제1 판 스프링(210)과 소정 거리 이격되게 상기 버스바 프레임(210)에 구비될 수 있다. 이러한 상기 제2 판 스프링(248)은, 상기 제1 판 스프링(247)과 같이, 상기 버스바 프레임(210)의 전후 방향으로 탄성 변형 가능하게 마련될 수 있다.
상기 이탈 방지 스토퍼(250)는, 상기 버스바 프레임(210)에 구비되며, 상기 센싱 버스바(230)의 전방에서 상기 센싱 버스바(230)의 전후 이동 시, 상기 센싱 버스바(230)의 전방으로의 이탈을 방지할 수 있다.
상기 이탈 방지 스토퍼(250)는, 상기 적어도 하나의 센싱 버스바(230)의 상하측에 구비되며, 상기 적어도 하나의 센싱 버스바(230)의 전방 이동 시 소정 거리 이상에서 상기 적어도 하나의 센싱 버스바(230)의 상하단의 이동을 제한하는 한 쌍의 스토퍼 후크(250)를 포함할 수 있다.
이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서, 상기 배터리 셀들(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)의 조립 공정 시, 조립 공차 등으로 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)과 상기 버스바 어셈블리(200)의 상기 센싱 버스바(230) 사이에서 돌출 단차나 오정렬 등의 문제가 발생할 수 있다. 특히, 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150) 및 상기 버스바 어셈블리(200)의 센싱 버스바(230)의 전후 방향에서의 돌출 단차 및 좌우 방향에서 오정렬 등의 문제가 빈번히 발생할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 센싱 버스바(230)가 상기 버스바 프레임(210)에 안착 후에도 상기 탄성 가이더(240)의 상기 상부 판 스프링(242) 및 상기 하부 판 스프링(246)를 통해 가이드 되면서 좌우 방향으로 유동 가능하기에, 작업자 등은, 오정렬 상태를 보정한 이후 상기 전극 리드들(150)과 상기 센싱 버스바(230)를 용접 등으로 고정할 수 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 본 실시예의 경우, 상기 센싱 버스바(230)가 상기 탄성 가이더(240)의 상기 후방 판 스프링(246)을 통해, 상기 버스바 프레임(210)의 전후 방향으로 탄성적으로 이동 가능하기에, 작업자 등은, 전후 방향에서의 돌출 단차를 보정한 이후 상기 전극 리드들(150)과 상기 센싱 버스바(230)를 용접 등으로 고정할 수 있다.
본 실시예에서는, 이러한 상기 탄성 가이더(240)를 통한 가이드에 따른 상기 센싱 버스바(230)의 좌우 방향 및 전후 방향 중 적어도 일방향에서의 이동을 통해, 상기 전극 리드(150)와 상기 센싱 버스바(230) 사이의 돌출 단차 및 오정렬 등 발생 시에도 이를 정위치로 보정한 이후에 상기 전극 리드(150)와 상기 센싱 버스바(230)를 상호 용접 등으로 결합시킬 수 있다.
한편, 이러한 전후 및 좌우 방향에서의 이동에 따라, 상기 센싱 버스바(230)의 틸팅 이동도 가능할 수 있으며, 보다 더 정확한 위치 보정이 가능할 수 있다.
결국, 본 실시예의 경우, 상기 전극 리드(150)와 센싱 버스바(230) 사이의 오정렬 등의 문제가 발생하더라도, 좌우 및 전후 방향으로 유동 가능한 상기 센싱 버스바(230)를 정위치에 이동시킨 후에 용접 공정을 진행할 수 있어, 오정렬에 따른 용접 불량 문제를 사전에 방지할 수 있다.
아울러, 이러한 오정렬 상태 보정 시, 좌우 및 전후 방향에서 이동하는 센싱 버스바(230)를 상기 탄성 가이더(240)가 탄성적으로 지지할 수 있기에, 센싱 버스바(230)의 위치 조정 시 발생될 수 있는 전극 리드(150)의 손상 위험을 현저히 줄일 수 있다.
더불어, 본 실시예의 경우, 배터리 모듈(10)에서, 상기 배터리 셀들(100)의 과열 등에 따른 이상 상황 등에 따라, 상기 배터리 셀들(100)이 두께 방향으로 팽창될 수 있다. 즉, 상기 배터리 셀들(100)이 셀 스웰링에 따라, 좌우 방향으로 팽창될 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 상기 배터리 셀들(100)의 셀 스웰링 시, 상기 탄성 가이더(240)를 통해, 상기 센싱 버스바(230)와 상기 센싱 버스바(230)와 용접 결합된 상기 전극 리드들(150)의 단부가 좌우 및 전후 방향으로 탄성적으로 이동할 수 있다.
이러한 상기 센싱 버스바(230)와 상기 센싱 버스바(230)와 용접 결합된 상기 전극 리드들(150)의 단부의 좌우 및 전후 방향 이동에 따라, 상기 배터리 셀들(100)의 셀 스웰링에 따라 늘어나려는 상기 전극 리드들(150)의 길이를 보상할 수 있다.
그러므로, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은, 상기 배터리 셀들(100)의 셀 스웰링 시, 상기 전극 리드들(150) 측으로 가해지는 인장 스트레스를 최소화시켜, 상기 인장 스트레스에 따른 상기 전극 리드들(150)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차(V)에 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 자동차(V)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차(V) 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 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 전극 리드(150)와 버스바 어셈블리(200)의 센싱 버스바(230)와의 용접 연결 시 전극 리드(150)의 손상을 방지할 수 있는 배터리 모듈(10), 이러한 배터리 모듈(10)을 포함하는 배터리 팩(1) 및 자동차(V)를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 전극 리드(150)와 버스바 어셈블리(200)의 센싱 버스바(230)와의 용접 연결 시 조립 공차 등에 따른 돌출 단차나 오정렬이 발생하더라도 용접 품질 저하를 방지할 수 있는 배터리 모듈(10), 이러한 배터리 모듈(10)을 포함하는 배터리 팩(1) 및 자동차(V)를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀들(100)의 셀 스웰링 시 전극 리드(150)의 손상을 방지할 수 있는 배터리 모듈(10), 이러한 배터리 모듈(10)을 포함하는 배터리 팩(1) 및 자동차(V)를 제공할 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.
V: 자동차
1: 배터리 팩
10: 배터리 모듈
50: 팩 케이스
100: 배터리 셀
150: 전극 리드
200: 버스바 어셈블리
210: 버스바 프레임
220: 리드 슬롯
230: 센싱 버스바
235: 가이드 홈
240: 탄성 가이더
242: 상부 판 스프링
244: 하부 판 스프링
246: 후방 판 스프링
247: 제1 판 스프링
248: 제2 판 스프링
250: 이탈 방지 스토퍼

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    적어도 일측에 전극 리드가 돌출되는 복수 개의 배터리 셀; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀의 전극 리드들을 전기적으로 연결하기 위한 버스바 어셈블리;를 포함하며,
    상기 버스바 어셈블리는,
    상기 복수 개의 배터리 셀의 적어도 일측을 커버하는 버스바 프레임;
    상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 전극 리드들을 통과시키는 복수 개의 리드 슬롯;
    상기 복수 개의 리드 슬롯 사이에 배치되며, 상기 전극 리드들과 연결되는 적어도 하나의 센싱 버스바; 및
    상기 적어도 하나의 센싱 버스바를 탄성적으로 지지 가능하며, 상기 버스바 프레임의 좌우 방향 및 전후 방향에서 상기 적어도 하나의 센싱 버스바의 좌우 양측 및 후방에 배치되는 적어도 하나의 탄성 가이더;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 탄성 가이더는,
    상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 버스바 프레임의 좌우 방향으로 탄성 변형 가능한 상부 판 스프링;
    상기 상부 판 스프링과 상기 버스바 프레임의 상하 방향에서 소정 거리 이격되게 상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 버스바 프레임의 좌우 방향으로 탄성 변형 가능한 하부 판 스프링; 및
    상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 버스바 프레임의 전후 방향으로 탄성 변형 가능하게 구비되는 후방 판 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센싱 버스바는,
    상기 적어도 하나의 탄성 가이더에 탄성 접촉하면서 상기 버스바 프레임의 좌우 방향 및 전후 방향 중 적어도 일 방향을 따라 이동 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 판 스프링은,
    한 쌍으로 구비되며,
    상기 한 쌍의 상부 판 스프링은,
    상기 적어도 하나의 센싱 버스바를 사이에 두고 상호 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하부 판 스프링은,
    한 쌍으로 구비되며,
    상기 한 쌍의 하부 판 스프링은,
    상기 적어도 하나의 센싱 버스바를 사이에 두고 상호 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 후방 판 스프링은,
    상기 상부 판 스프링 가까이에 배치되게 상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 버스바 프레임의 전후 방향으로 탄성 변형 가능한 제1 판 스프링; 및
    상기 제1 판 스프링과 소정 거리 이격되게 상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 버스바 프레임의 전후 방향으로 탄성 변형 가능한 제2 판 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 탄성 가이더는,
    상기 버스바 프레임에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는,
    상기 버스바 프레임에 구비되며, 상기 적어도 하나의 센싱 버스바의 전방에서 상기 적어도 하나의 센싱 버스바의 전방으로의 이탈을 방지하는 이탈 방지 스토퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 팩을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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