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KR20180137293A - 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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KR20180137293A
KR20180137293A KR1020170076764A KR20170076764A KR20180137293A KR 20180137293 A KR20180137293 A KR 20180137293A KR 1020170076764 A KR1020170076764 A KR 1020170076764A KR 20170076764 A KR20170076764 A KR 20170076764A KR 20180137293 A KR20180137293 A KR 20180137293A
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김수창
문정오
유재욱
지호준
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 양측으로 전극 리드가 돌출되는 적어도 하나의 배터리 셀 및 적어도 하나의 배터리 셀의 양측 및 상측을 커버하며, 일단부가 전극 리드에 연결되며 타단부가 상측에 노출되는 한 쌍의 버스바를 구비하는 적어도 하나의 셀 케이스를 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), 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 또는 골프 카트(Golf Cart) 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 ~ 4.6V이다. 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 전기적으로 연결되는 복수 개의 배터리 셀들 및 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스를 포함하여 구성된다. 여기서, 복수 개의 배터리 셀들의 상호 전기적 연결은 용접을 통해 이루어지며, 이러한 용접은 각 배터리 셀의 전극 리드를 여러 겹으로 적층한 이후에 이루어진다. 더 구체적으로 살펴 보면, 용접을 위해 상호 적층되는 전극 리드들 중 일부는 모듈 케이스 내부에 배치되며, 나머지 부분들은 용접을 위해 모듈 케이스 밖에 노출된다. 이에 따라, 종래 배터리 모듈에서는, 모듈 케이스 내에서 용접을 위해 상호 적층되는 전극 리드들 중 일부가 배치되는 공간이 요구된다.
그러나, 이러한 전극 리드들 중 일부가 배치되는 공간은 배터리 셀들의 에너지 밀도와 무관한 데드 스페이스이기에, 전체 배터리 모듈의 용적률 저하 요소로 작용하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 셀들의 전극 리드들의 전기적 연결 시 발생할 수 있는 데드 스페이스를 최소화할 수 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 용적률을 높여 에너지 밀도를 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, 양측으로 전극 리드가 돌출되는 적어도 하나의 배터리 셀; 및 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측 및 상측을 커버하며, 일단부가 상기 전극 리드에 연결되며 타단부가 상측에 노출되는 한 쌍의 버스바를 구비하는 적어도 하나의 셀 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 적어도 하나의 배터리 셀은, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 본체와 상기 케이스 본체로부터 연장되는 케이스 테라스를 포함하는 전지 케이스; 및 상기 케이스 테라스의 양측으로 돌출되는 상기 전극 리드;를 포함하며, 상기 셀 케이스는, 상기 케이스 테라스의 양측 및 상기 전지 케이스의 상측을 커버할 수 있다.
상기 셀 케이스는, 상기 케이스 테라스의 양측을 커버하는 제1 케이스 프레임과 제2 케이스 프레임; 및 상기 전지 케이스의 상측을 커버하며, 상기 제1 케이스 프레임과 상기 제2 케이스 프레임을 연결하는 제3 케이스 프레임;을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 버스바는, 상기 제1 케이스 프레임과 상기 제3 케이스 프레임에 안착되며, 상기 전극 리드와 연결되는 제1 버스바; 및 상기 제2 케이스 프레임과 상기 제3 케이스 프레임에 안착되며, 상기 전극 리드와 연결되는 제2 버스바;를 포함할 수 있다.
상기 제1 케이스 프레임과 상기 제2 케이스 프레임에는, 각각의 버스바의 안착을 위한 버스바 안착홈;이 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 버스바는, 각각, 상기 버스바 안착홈에 안착되는 본체 플레이트; 상기 본체 플레이트의 일단부로부터 연장되며, 상기 전극 리드와 용접되는 리드 연결부; 및 상기 본체 플레이트의 타단부로부터 연장되며, 상기 제3 케이스 프레임에 안착되는 상부 노출부;를 포함할 수 있다.
상기 리드 연결부는, 상기 본체 플레이트로부터 단차지게 형성되며, 상기 본체 플레이트의 상기 버스바 안착홈으로의 안착 시 상기 전극 리드와 접촉 배치될 수 있다.
상기 배터리 셀은, 복수 개로 구비되어 상호 적층되며, 상기 셀 케이스는, 복수 개로 구비되어, 각각의 배터리 셀을 고정하면서 상호 적층될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 복수 개의 셀 케이스들을 고정하기 위해 상기 복수 개의 셀 케이스들에 관통 장착되는 적어도 하나의 고정용 빔;을 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 복수 개의 셀 케이스들의 상측을 커버하며, 복수 개의 버스바들의 타단부를 노출시키는 버스바 노출 개구가 형성되는 탑 커버;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 탑 커버로부터 노출되는 버스바들과 직렬 또는 병렬로 연결되는 적어도 하나의 버스바 커넥팅부재;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 복수 개의 셀 케이스들의 하측을 커버하며, 상기 복수 개의 셀 케이스들을 지지하는 바텀 커버;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 복수 개의 셀 케이스들과 상기 바텀 커버 사이에 구비되는 열전달부재;를 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 셀들의 전극 리드들의 전기적 연결 시 발생할 수 있는 데드 스페이스를 최소화할 수 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 용적률을 높여 에너지 밀도를 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 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 배터리 모듈의 셀 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 도 2의 배터리 모듈의 배터리 셀과 셀 케이스의 조립을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 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 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 2의 배터리 모듈의 셀 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 셀 케이스(200), 고정용 빔(300), 탑 커버(400), 바텀 커버(500), 열전달부재(600) 및 버스바 커넥팅부재(700)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀(100)은 복수 개로 구비되어 상호 적층될 수 있으며, 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은, 각각, 전극 조립체(110), 전지 케이스(130) 및 전극 리드(150)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전극 조립체(110)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 전지 케이스(130)는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 상기 전극 조립체(110)를 패키징할 수 있다. 이러한 상기 전지 케이스(130)는, 케이스 본체(132) 및 케이스 테라스(136)를 포함할 수 있다.
상기 케이스 본체(132)는 상기 전극 조립체(110)를 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 케이스 본체(132)에는 상기 전극 조립체(110)를 수용할 수 있는 수용 공간이 형성될 수 있다. 상기 케이스 테라스(136)는 상기 케이스 본체(132)로부터 연장되며, 상기 전극 조립체(110)를 패키징할 수 있게 실링 처리될 수 있다.
상기 전극 리드(150)는 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 전극 리드들(150)은 각각 양극 리드 및 음극 리드로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 한 쌍의 전극 리드들(150)은 상기 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결되며, 상기 전지 케이스(130)의 상기 케이스 테라스(136)의 적어도 일측, 구체적으로, 상기 케이스 테라스(136) 양측 밖으로 돌출될 수 있다.
상기 셀 케이스(200)는 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측 및 상측을 커버할 수 있다. 구체적으로, 상기 셀 케이스(200)는 복수 개로 구비될 수 있으며, 각각의 셀 케이스(200)는 각각의 배터리 셀(100)의 양측 및 상측을 커버할 수 있다. 구체적으로, 각각의 셀 케이스(200)는 상기 케이스 테라스(136)의 양측 및 상기 전지 케이스(130)의 상측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 셀 케이스들(200)은, 각각의 배터리 셀(100)을 고정하면서 상호 적층될 수 있다.
상기 복수 개의 셀 케이스들(200)은, 각각, 제1 케이스 프레임(210), 제2 케이스 프레임(230), 제3 케이스 프레임(250) 및 한 쌍의 버스바들(270, 280)을 포함할 수 있다.
상기 제1 케이스 프레임(210)은 상기 배터리 셀(100)의 상기 케이스 테라스(136)의 양측 중 어느 일측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 제1 케이스 프레임(210)에는 후술하는 제1 버스바(270)의 안착을 위한 버스바 안착홈(212)이 형성될 수 있다.
상기 제2 케이스 프레임(230)은 상기 배터리 셀(100)의 상기 케이스 테라스(136)의 양측 중 나머지 일측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 제2 케이스 프레임(230)에는 후술하는 제2 버스바(280)의 안착을 위한 버스바 안착홈(232)이 형성될 수 있다.
상기 제3 케이스 프레임(250)은 소정 길이로 길게 형성되고, 상기 전지 케이스(130)의 상측을 커버하며, 상기 제1 케이스 프레임(210)과 상기 제2 케이스 프레임(230)을 연결할 수 있다.
상기 한 쌍의 버스바들(270, 280)은 상기 배터리 셀(100)의 전극 리드(150)와의 전기적 연결을 위한 것으로서, 일단부(274)가 상기 전극 리드(150)에 연결되며, 타단부(276)가 상기 셀 케이스(200)의 상측에 노출될 수 있다.
구체적으로, 상기 한 쌍의 버스바들(270, 280)은, 제1 버스바(270) 및 제2 버스바(280)로 구비될 수 있다.
상기 제1 버스바(270)는 상기 제1 케이스 프레임(210)과 상기 제3 케이스 프레임(250)에 안착되며, 상기 배터리 셀(100)의 상기 케이스 테라스(136)의 양측 중 어느 일측으로 돌출된 전극 리드(150)와 연결될 수 있다.
이러한 상기 제1 버스바(270)는, 본체 플레이트(272), 리드 연결부(274, 도 7 참조) 및 상부 노출부(276)를 포함할 수 있다.
상기 본체 플레이트(272)는 금속 재질로 마련될 수 있으며, 상기 제1 케이스 프레임(210)의 상기 버스바 안착홈(212)에 안착될 수 있다.
상기 리드 연결부(274)는 상기 본체 플레이트(272)의 일단부로부터 연장되며, 상기 전극 리드(150)와 용접 등을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 리드 연결부(274)는 상기 본체 플레이트(272)로부터 단차지게 형성되며, 상기 본체 플레이트(272)의 상기 버스바 안착홈(212)으로의 안착 시 후방에 배치되는 전극 리드(150)와 접촉 배치될 수 있으며, 이후, 접촉된 전극 리드(150)와 용접 등으로 연결될 수 있다.
상기 상부 노출부(276)는 상기 본체 플레이트(272)의 타단부로부터 연장되며, 상기 제3 케이스 프레임(250)에 안착될 수 있다. 이러한 상기 상부 노출부(276)는 후술하는 버스바 커넥팅부재(700)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 버스바(280)는 상기 제2 케이스 프레임(230)과 상기 제3 케이스 프레임(250)에 안착되며, 상기 배터리 셀(100)의 상기 케이스 테라스(136)의 양측 중 나머지 일측으로 돌출된 전극 리드(150)와 연결될 수 있다.
이러한 상기 제2 버스바(280)는, 상기 제1 버스바(270)와 같이, 본체 플레이트(282), 리드 연결부(284) 및 상부 노출부(286)를 포함할 수 있다.
상기 본체 플레이트(282), 또한, 상기 제1 버스바(270)의 상기 본체 플레이트(272)와 같이 금속 재질로 마련될 수 있으며, 상기 제2 케이스 프레임(230)의 상기 버스바 안착홈(232)에 안착될 수 있다.
상기 리드 연결부(284)는 상기 본체 플레이트(282)의 일단부로부터 연장되며, 상기 전극 리드(150)와 용접 등을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 리드 연결부(284)는 상기 본체 플레이트(282)로부터 단차지게 형성되며, 상기 본체 플레이트(282)의 상기 버스바 안착홈(232)으로의 안착 시 후방에 배치되는 전극 리드(150)와 접촉 배치될 수 있으며, 이후, 접촉된 전극 리드(150)와 용접 등으로 연결될 수 있다.
상기 상부 노출부(286)는 상기 본체 플레이트(282)의 타단부로부터 연장되며, 상기 제3 케이스 프레임(250)에 안착될 수 있다. 이러한 상기 상부 노출부(286)는 후술하는 버스바 커넥팅부재(700)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 고정용 빔(300)은 상기 복수 개의 셀 케이스들(200)을 고정하기 위해 상기 복수 개의 셀 케이스들(200)에 관통 장착될 수 있다. 이러한 상기 고정용 빔(300)은 상기 복수 개의 셀 케이스들(200) 상호 간의 고정력 향상을 위해 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 탑 커버(400)는 상기 복수 개의 셀 케이스들(200)의 상측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 탑 커버(400)에는 상기 복수 개의 버스바들(270, 280)의 타단부(276, 286), 즉, 상부 노출부들(276, 286)를 노출시키는 버스바 노출 개구(420)가 형성될 수 있다.
상기 바텀 커버(500)는 상기 복수 개의 셀 케이스들(200)의 하측 및 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 하측을 커버하며, 상기 복수 개의 셀 케이스들(200) 및 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 지지할 수 있다.
상기 열전달부재(600)는 상기 복수 개의 셀 케이스들(200)과 상기 바텀 커버(500) 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 열을 상기 바텀 커버(500) 측으로 보다 빨리 전달시킬 수 있다.
상기 버스바 커넥팅부재(700)는 상기 탑 커버(400)로부터 노출되는 버스바들(270, 280)과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 버스바 커넥팅부재(700)는 병렬 연결용으로 마련될 수 있다.
이에 따라, 상기 버스바 커넥팅부재(700)는 한 쌍으로 마련되어, 어느 하나의 버스바 커넥팅부재(700)는 상기 제1 버스바들(270)을 상호 연결하며, 다른 하나의 버스바 커넥팅부재(700)는 상기 제2 버스바들(280)을 상호 연결할 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 조립 공정에 대해 보다 자세히 살펴 본다.
도 5 내지 도 8은 도 2의 배터리 모듈의 배터리 셀과 셀 케이스의 조립을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 작업자 등은, 상기 배터리 셀(100)의 전방에 상기 셀 케이스(200)을 배치시킨 후 상기 배터리 셀(100)과 상기 셀 케이스(200)를 상호 연결할 수 있다. 이때, 상기 셀 케이스(200)의 제1 케이스 프레임(210)과 제2 케이스 프레임(230)은 상기 배터리 셀(100)의 케이스 테라스(136) 양측의 전방을 커버할 수 있다.
이에 따라, 배터리 셀(100)은 상기 셀 케이스(200)와의 상호 결합을 통해 각형화를 구현할 수 있다. 즉, 상기 배터리 셀(100)이 상기 파우치형 이차 전지로 마련되더라도 상기 셀 케이스(200)와의 결합을 통해 각형 형태로 구현될 수 있기에, 복수 개의 상호 적층 시 보다 더 높은 용적률을 구현할 수 있음과 아울러 조립 공정의 자동화 및 부품 공용화 측면에서도 유리할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 이후, 작업자 등은, 상기 제1 케이스 프레임(210)에 안착된 상기 제1 버스바(270)의 상기 리드 연결부(274)와 상기 리드 연결부(274) 후방에서 상기 리드 연결부(274)에 접촉 배치되는 전극 리드(150)를 레이저 용접 등으로 용접 결합시킬 수 있다.
상기 배터리 셀(100)과 상기 셀 케이스(200)의 연결에 따라, 상기 전극 리드(150)는 자연스럽게 상기 제1 버스바(270)의 상기 리드 연결부(274) 후방에서 상기 리드 연결부(274)와 접촉되기에, 상기 용접 공정은 보다 간편히 수행될 수 있다.
상기 작업자 등은 상기 제2 케이스 프레임(230)에 안착되는 상기 제2 버스바(280)와 상기 전극 리드(150)와의 용접 결합 또한 마찬가지 방식으로 수행할 수 있다.
이후, 상기 작업자 등은 상기 배터리 셀(100)과 결합된 상기 셀 케이스들(200)을 복수 개로 적층시킨 다음 상기 셀 케이스들(200) 상측에서 상기 버스바 커넥팅부재(700)와 상기 버스바들(270, 280)의 전기적으로 연결시킬 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 셀 케이스(200)의 상측에 노출되는 상기 버스바들(270, 280)의 상기 상부 노출부들(276, 286)을 통해 상기 버스바 커넥팅부재(700)와의 전기적 연결이 상기 배터리 모듈(10)의 상측에서 보다 더 간편히 수행될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 셀 케이스(200)에 장착되는 버스바들(270, 280)의 일단부가 상기 배터리 셀(100)의 상기 케이스 테라스(136) 전방에서 상기 전극 리드(150)와 연결되고 타단부가 상기 배터리 모듈(10)의 상측으로 향하여 상기 배터리 모듈(10) 상측에서 상기 버스바 커넥팅부재(700)와 연결되기에, 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150) 상호 간의 연결을 위해 요구되던 벤딩 공간이 필요하지 않아 상기 배터리 모듈(10) 내에서의 데드 스페이스 발생이 최소화될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 상기 셀 케이스(200) 및 상기 셀 케이스(200)에 조립되어 있는 상기 버스바들(270, 280)을 통해 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)의 전기적 연결 시 발생할 수 있는 데드 스페이스를 최소화할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 상기 배터리 모듈(10)의 용적률을 보다 더 높일 수 있어, 상기 배터리 모듈(10)의 에너지 밀도를 보다 더 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하기에, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴본다.
도 9를 참조하면, 상기 배터리 모듈(20)은, 앞선 실시예와 달리 직렬로 연결될 수 있다. 이를 위해, 상기 배터리 모듈(20)은 직렬 연결을 위한 버스바 커넥팅부재(800)를 포함할 수 있다.
상기 버스바 커넥팅부재(800)는 소정 길이로 길게 형성되며, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 버스바 커넥팅부재들(800)은 직렬 연결을 위해 대응되는 제1 버스바(270)와 제2 버스바(280)를 상호 연결할 수 있다.
이처럼, 상기 배터리 모듈(20)은 앞선 실시예와 달리 직렬로도 연결 가능하며, 이러한 직렬 연결 또한 상기 복수 개의 셀 케이스들(200)을 통해 상기 복수 개의 셀 케이스들(200) 상측에서 보다 간편하게 이루어질 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 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. 아울러, 상기 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예의 적어도 하나의 배터리 모듈(20)을 포함하는 것도 가능할 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)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.
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, 20: 배터리 모듈
50: 팩 케이스 100: 배터리 셀
110: 전극 조립체 130: 전지 케이스
132: 케이스 본체 136: 케이스 테라스
150: 전극 리드 200: 셀 케이스
210: 제1 케이스 프레임 212: 버스바 안착홈
230: 제2 케이스 프레임 232: 버스바 안착홈
250: 제3 케이스 프레임 270: 제1 버스바
272: 본체 플레이트 274: 리드 연결부
276: 상부 노출부 280: 제2 버스바
282: 본체 플레이트 284: 리드 연결부
286: 상부 노출부 300: 고정용 빔
400: 탑 커버 420: 버스바 노출 개구
500: 바텀 커버 600: 열전달부재
700, 800: 버스바 커넥팅부재

Claims (15)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    양측으로 전극 리드가 돌출되는 적어도 하나의 배터리 셀; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측 및 상측을 커버하며, 일단부가 상기 전극 리드에 연결되며 타단부가 상측에 노출되는 한 쌍의 버스바를 구비하는 적어도 하나의 셀 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀은,
    전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 본체와 상기 케이스 본체로부터 연장되는 케이스 테라스를 포함하는 전지 케이스; 및
    상기 케이스 테라스의 양측으로 돌출되는 상기 전극 리드;를 포함하며,
    상기 셀 케이스는,
    상기 케이스 테라스의 양측 및 상기 전지 케이스의 상측을 커버하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 셀 케이스는,
    상기 케이스 테라스의 양측을 커버하는 제1 케이스 프레임과 제2 케이스 프레임; 및
    상기 전지 케이스의 상측을 커버하며, 상기 제1 케이스 프레임과 상기 제2 케이스 프레임을 연결하는 제3 케이스 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 버스바는,
    상기 제1 케이스 프레임과 상기 제3 케이스 프레임에 안착되며, 상기 전극 리드와 연결되는 제1 버스바; 및
    상기 제2 케이스 프레임과 상기 제3 케이스 프레임에 안착되며, 상기 전극 리드와 연결되는 제2 버스바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 케이스 프레임과 상기 제2 케이스 프레임에는,
    각각의 버스바의 안착을 위한 버스바 안착홈;이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 버스바는, 각각,
    상기 버스바 안착홈에 안착되는 본체 플레이트;
    상기 본체 플레이트의 일단부로부터 연장되며, 상기 전극 리드와 용접되는 리드 연결부; 및
    상기 본체 플레이트의 타단부로부터 연장되며, 상기 제3 케이스 프레임에 안착되는 상부 노출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 리드 연결부는,
    상기 본체 플레이트로부터 단차지게 형성되며, 상기 본체 플레이트의 상기 버스바 안착홈으로의 안착 시 상기 전극 리드와 접촉 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    복수 개로 구비되어 상호 적층되며,
    상기 셀 케이스는,
    복수 개로 구비되어, 각각의 배터리 셀을 고정하면서 상호 적층되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 셀 케이스들을 고정하기 위해 상기 복수 개의 셀 케이스들에 관통 장착되는 적어도 하나의 고정용 빔;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 셀 케이스들의 상측을 커버하며, 복수 개의 버스바들의 타단부를 노출시키는 버스바 노출 개구가 형성되는 탑 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탑 커버로부터 노출되는 버스바들과 직렬 또는 병렬로 연결되는 적어도 하나의 버스바 커넥팅부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 셀 케이스들의 하측을 커버하며, 상기 복수 개의 셀 케이스들을 지지하는 바텀 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수 개의 셀 케이스들과 상기 바텀 커버 사이에 구비되는 열전달부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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