KR20210071552A

KR20210071552A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Info

Publication number: KR20210071552A
Application number: KR1020190161861A
Authority: KR
Inventors: 김수열; 성준엽; 정우승; 이영호; 고영균; 박준규
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2039-12-06
Also published as: KR102809001B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 전면 및 후면에 각각 형성되는 버스바 프레임; 상기 버스바 프레임을 연결하는 연결부; 및 상기 연결부와 결합되고 상기 버스바 프레임에 장착되는 연결부 커넥터를 포함하고, 상기 연결부는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성되어 상기 전지셀 적층체 상측면에 위치하며, 상기 연결부 커넥터는 상기 버스바 프레임에 수직방향으로 장착된다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}

본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개선된 센싱 연결부를 구비한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.

이차 전지는 모바일 기기 및 전기 자동차 등의 다양한 제품군에서 에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존 제품의 사용을 대체할 수 있는 유력한 에너지 자원으로서, 에너지 사용에 따른 부산물이 발생하지 않아 친환경 에너지원으로서 각광받고 있다.

최근 이차 전지의 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 이차 전지 구조에 대한 필요성이 높아지면서, 다수의 이차 전지가 직렬/병렬로 연결된 전지 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 전지팩에 대한 수요가 증가하고 있다.

한편, 복수개의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지셀로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지팩을 구성하는 방법이 일반적이다.

이러한 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 전지셀 적층체의 양단에 각각 형성되는 버스바 프레임, 양단의 버스바 프레임을 연결하는 연결부를 포함하여 구성된다.

도 1은 종래의 전지 모듈(10)에 대한 분해 사시도이다.

도 1을 참고하면, 종래의 전지 모듈(10)은 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체(20), 전지셀 적층체(20)를 수납하는 모노 프레임(70), 모노 프레임의 개방된 전, 후면을 덮는 엔드 플레이트(80)를 포함한다.

전지셀 적층체(20)와 엔드 플레이트(80) 사이에는 버스바 프레임(32, 33), 버스바(40), 절연 부재(60)가 차례로 위치한다.

전지셀 적층체(20)의 상부면에는 전지셀의 전압 센싱 및 온도 센싱 등을 위한 연성회로기판(50; FPC, Flexible printed circuit)이 위치할 수 있다.

종래에는 양단의 버스바 프레임(32, 33)을 연성회로기판(50)을 통해 연결하고, 연성회로기판(50)의 상단에 커버 플레이트(31)를 설치하여, 모노 프레임(70)에 수납될 때 발생할 수 있는 연성회로기판(50)의 손상을 막고자 하였다.

그러나, 도 1에 개시된 바와 같이, 연성회로기판(50) 상에 배치된 커버 플레이트(31)로 인해 그 두께만큼 전지 모듈의 높이 또한 증가하며, 모듈의 무게가 증가하는 문제점이 있다.

이와 같이 전지 모듈의 크기가 증가할 경우, 전지 모듈의 설치시 설치 공간이 더 많이 필요하고, 차량에 전지 모듈을 설치할 경우 차량의 주행 성능을 감소시키는 문제점이 있다.

또한 전지 모듈의 무게가 증가할 경우, 전지 모듈의 활용성이 전반적으로 감소하고, 마찬가지로 차량에 무게가 나가는 전지 모듈을 설치할 경우 차량의 주행 성능이 하락하고 연비가 감소하는 문제점이 있다.

도 2는 도 1의 연성회로기판(50)을 확대하여 나타낸 사시도이다.

도 2를 참고하면, 연성회로기판(50)은 본체부(51) 및 본체부의 양단(52, 53) 중 하나와 연결된 커넥터(54)를 포함한다. 커넥터(54)는 복수의 전지셀을 제어하기 위해 외부의 제어 장치와 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다.

이 때, 종래에는 커넥터(54)를 수평 방향으로 조립되도록 설계하여, 커넥터(54)와 연결되는 본체부(51)의 일단부(52)가 2번 이상 구부러질 필요가 있었다. 이를 위해 추가적인 공간이 필요하여 공간 활용도가 저하되고, 고정되어있는 커넥터(54)에 외력을 가해지는 구조적인 취약점이 발생할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 연성평판케이블로 형성된 연결부의 자동 조립이 가능하고 공간 활용도가 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 전면 및 후면에 각각 형성되는 버스바 프레임; 상기 버스바 프레임을 연결하는 연결부; 및 상기 연결부와 결합되고 상기 버스바 프레임에 장착되는 연결부 커넥터를 포함하고, 상기 연결부는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성되어 상기 전지셀 적층체 상측면에 위치하며, 상기 연결부 커넥터는 상기 버스바 프레임에 수직방향으로 장착된다.

상기 연결부는 양단이 상기 연결부 커넥터를 향해 수직 방향으로 구부러질 수 있다.

상기 연결부는, 상기 전지셀 적층체의 상측면에 위치하는 연결본체; 및 상기 연결본체의 양단에서 수직 방향으로 구부러져 상기 연결부 커넥터와 연결된 연결 케이블을 포함할 수 있다.

상기 연결부 커넥터는 상기 연결부가 삽입되는 삽입부를 포함하고, 상기 삽입부의 개방 방향이 상부를 향할 수 있다.

상기 연결부는 연성의 평평한 형태로 형성될 수 있다.

상기 연결부 양측에는 두 줄로 형성된 가이드 라인이 형성되고, 상기 버스바 프레임은 상기 두 줄의 가이드 라인 사이에 위치할 수 있다.

상기 연결부는 상기 복수의 전지셀 중 하나의 전지셀의 길이 방향과 평행하도록 형성될 수 있다.

상기 연결부는 상기 복수의 전지셀 중 일측의 최외곽 전지셀을 기준으로 16번째 전지셀에 대응되는 위치에서 상기 전지셀의 길이 방향과 평행하도록 형성될 수 있다.

상기 연결부는 가이드 지그에 형성된 개구부를 통해 상기 버스바 프레임에 결합될 수 있다.

상기 연결부에는 연결부 고정부가 형성되고, 상기 연결부는 상기 연결부 고정부를 통해 상기 전지셀 적층체에 부착될 수 있다.

상기 연결부 고정부는 상기 연결부의 양측 하단에 위치하여 상기 연결부가 상기 전지셀 적층체에 부착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은, 커버 플레이트의 제거로 인해 전지 모듈의 높이가 축소 됨으로써, 전지 모듈 자체의 에너지 밀도를 증가시키고 전지 모듈의 설치 공간을 확보할 수 있다. 이러한 전지 모듈 또는 전지팩을 차량에 설치시 주행 성능을 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩은, 커버 플레이트의 제거로 인해 전지 모듈의 무게가 감소함으로써, 전지 모듈의 활용성을 강화할 수 있고 차량에 전지 모듈 설치시 연비를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 연성평판케이블로 형성된 연결부와 연결부 커넥터가 수직 방향으로 장착됨으로써, 자동 조립에 유리하고, 제조 공정성이 향상되며, 공간 활용도가 증가하고, 원가 절감이 가능하다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 연성회로기판을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 연결부와 버스바 프레임이 결합한 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 전지셀 적층체 상에 위치한 연결부를 위에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 5의 "A"부분을 확대한 부분 도면이다.
도 7은 도 6의 연결부 및 연결부 커넥터를 위에서 바라본 평면도이다.
도 8은 도 7의 연결부 및 연결부 커넥터를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 9는 연결부 커넥터가 커넥터 장착부에 장착된 모습을 확대하여 나타낸 정면도이다.
도 10은 도 9의 연결부 커넥터 및 커넥터 장착부를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 지그의 모습을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 연결부와 버스바 프레임이 결합한 모습을 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀(100)이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 전지셀 적층체의 전면 및 후면에 각각 형성되는 버스바 프레임(300), 버스바 프레임(300)을 연결하는 연결부(400) 및 연결부(400)와 결합되고 버스바 프레임(300)에 장착되는 연결부 커넥터(430)를 포함를 포함한다. 연결부(400)는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성되어 전지셀 적층체 상측면에 위치하며, 연결부 커넥터(430)는 버스바 프레임(300)에 수직방향으로 장착된다.

본 실시예에서의 전지 모듈은, 바닥면 및 양측면의 U자형 구조로 형성되어 전지셀 적층체의 하부면 및 양측면을 커버하는 하부 프레임(210) 및 전지셀 적층체의 상부면을 커버하는 상부 프레임(220)을 더 포함할 수 있다.

전지셀(100)은 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 구성될 수 있다. 이러한 전지셀(100)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지셀(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 상호 적층되어 전지셀 적층체를 형성할 수 있다. 이러한 구체적으로 도시하지 않았으나, 복수의 전지셀은 각각 전극 조립체, 전지 케이스 및 전극 조립체로부터 돌출된 전극 리드를 포함할 수 있다. 한편, 도 3에서 도시한 바와 같이, 복수의 전지셀(100)은 하부 프레임(210)의 양측면과 평행하게 배치되어 y축 방향을 따라 차례로 적층될 수 있다.

전지셀 적층체는, 하부면 및 양측면을 커버하는 하부 프레임(210) 및 상부면을 커버하는 상부 프레임(220)으로 둘러싸여 형성된다. 이때 하부 프레임(210) 상에 전지셀 적층체가 삽입 되고, 그 후 상부 프레임을 통해 전지셀 적층체의 상측면을 커버하는 방법으로 전지셀 적층체가 프레임 내부에 장착될 수 있다.

하부 프레임(210) 및 상부 프레임(220)은 서로 결합되어 프레임 내부에 위치한 전지셀 적층체를 수용한다. 이때 두 프레임은 용접을 통해 접합될 수 있으며, 다만 프레임의 접합 방식은 이에 한정되지 않고, 다양한 실시예를 통해 구현될 수 있다.

전지셀 적층체의 전후면에는 각각 버스바 프레임(300)이 형성된다. 버스바 프레임(300)은 버스바 및 셀 연결 보드를 포함하며, 버스바 프레임(300)에 장착된 버스바를 통해 복수의 전지셀(100)의 전극 리드들을 전기적으로 연결할 수 있다. 구체적으로는, 전지셀(100)의 전극리드들이 버스바 프레임(300)에 형성된 슬릿을 통과한 후 구부러져 버스바와 연결될 수 있다.

버스바 프레임(300)은, 전지셀 적층체의 일측면에 형성된 제1 버스바 프레임(310), 전지셀 적층체의 타측면에 형성된 제2 버스바 프레임(320)으로 형성되어, 전지셀 적층체 양측의 전극 리드들을 각각 전기적으로 연결할 수 있다.

결합된 하부 프레임(210) 및 상부 프레임(220)의 개방된 전, 후면에 엔드 플레이트(311, 312)가 결합될 수 있다. 즉, 제1,2 버스바 프레임(310, 320)을 엔드 플레이트(311, 312)가 덮을 수 있다.

엔드 플레이트(311, 312)는 외부의 충격으로부터 제1,2 버스바 프레임(310, 320)에 구비된 여러 전장품을 보호하고, 동시에 제1,2 버스바 프레임(310, 320)과 외부 전원 간의 전기적 연결을 안내할 수 있다. 엔드 플레이트(311, 312)와 제1,2 버스바 프레임(310, 320) 사이에는 절연 부재(미도시)가 삽입되어, 버스바 프레임(310, 320)과 엔드 플레이트(311, 312)와의 불필요한 전기적 연결을 차단할 수 있다.

연결부(400)는 제1,2 버스바 프레임(310, 320) 사이에 구비되어 두 버스바 프레임을 전기적으로 연결한다. 종래에는 버스바 프레임 사이에 연성회로기판(FPC: Flexible printed circuit)이 구비되어, 두 버스바 프레임이 상기 연성회로기판을 통해 연결되며, 연성회로기판의 상단에는 연성회로기판의 손상을 방지하도록 커버 플레이트가 설치되었다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연성회로기판을 보호 및 지지하던 커버 플레이트를 제거하고, 연성회로기판 대신 커버 플레이트 등의 보호 부재를 필요로 하지 않는 편평한 케이블로 형성된 연성평판케이블(FFC: Flexible Flat Cable)을 사용하여 두 버스바 프레임을 연결한다.

이렇게 FFC를 통한 두 버스바 프레임의 연결을 통해, 전지 모듈 높이가 축소되어 배터리 자체의 에너지 밀도를 증가시키고, 전지 모듈의 설치 공간 확보가 가능하며, 자동차에 전지 모듈 설치시 주행 성능 및 연비를 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 FFC로 형성된 연결부(400)는 상부 프레임(220)과 전지셀(100) 적층체 사이에 위치한다. 보다 상세하게는, 전지셀(100) 적층체의 상측면에는 절연 부재(미도시)가 형성되고, 연결부(400)는 절연 부재(미도시)와 상부 프레임(220) 사이에 위치한다.

연결부(400)는 복수의 전지셀(100) 중 하나의 전지셀의 길이 방향(x축 방향)과 평행하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부(400)는 복수의 전지셀(100) 중 일측의 최외곽 전지셀을 기준으로 16번째 전지셀에 대응되는 위치에서 상기 전지셀의 길이 방향과 평행하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 연결부의 위치를 전지셀 중 하나와 대응시킴으로서, 연결부(400)의 조립이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.

도 5는 도 3의 전지셀 적층체 상에 위치한 연결부(400)를 위에서 바라본 도면이다. 도 6은 도 5의 A부분을 확대한 부분 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참고하면, 상술한 바와 같이 본 실시예에서의 전지 모듈은 연결부(400)와 결합되고 버스바 프레임(300)에 장착되는 연결부 커넥터(430)를 포함하고, 연결부 커넥터(430)는 버스바 프레임(300)에 수직방향으로 장착된다.

따라서, 연결부 커넥터(430)와 연결되기 위해 연결부(400)는 양단이 연결부 커넥터(430)를 향해 수직 방향으로 구부러질 수 있다.

도 7은 도 6의 연결부(400) 및 연결부 커넥터(430)를 위에서 바라본 평면도이고, 도 8은 도 7의 연결부(400) 및 연결부 커넥터(430)를 측면에서 바라본 측면도이다.

도 7 및 도 8을 참고하면, 연결부(400)는 전지셀 적층체의 상측면에 위치하는 연결본체(410), 연결본체(410)의 양단에서 수직 방향으로 구부러져 연결부 커넥터(430)와 연결된 연결 케이블(420)을 포함할 수 있다.

상술한 바 대로 연결부(400)는 양단이 연결부 커넥터(430)를 향해 수직 방향으로 구부러지는데, 구체적으로는 연결부(400)의 연결 케이블(420)이 수직 방향, 특히 하향하는 방향(z축 반대 방향)으로 구부러져 연결부 커넥터(430)와 연결될 수 있다.

연결부 커넥터(430)에는 연결 케이블(420)이 삽입되는 삽입부(431)가 형성될 수 있으며, 연결 케이블(420)의 구부러지는 방향에 따라 이러한 삽입부(431)는 개방 방향이 상부(z축 방향)를 향할 수 있다.

종래의 전지 모듈의 경우, 연성회로기판 또는 연성평판케이블 등과 연결되는 커넥터가 버스바 프레임에 수평 방향으로 장착되도록 설계되어, 연성회로기판이나 연성평판케이블이 2회 이상 구부러졌고, 그 구부러짐이 y축 방향과 그 반대 방향을 각각 향하도록 2번 이루어져 기판이나 케이블의 과도한 꺽임이 발생하였다. 즉, 종래에는 기판이나 케이블의 길이가 늘어날 수 밖에 없었고, 조립을 위한 추가 공간도 필요하였으며, 조립 과정에서 연성회로기판이나 연성평판케이블의 손상의 우려가 있었다.

그러나 본 발명의 일 실시예에서는, 연결부 커넥터(430)가 버스바 프레임에 수직 방향으로 장착되고, 이에 따라 연결 케이블(420)이 수직 방향, 특히 하항하는 방향으로만 구부러져도 충분하다. 따라서, 전지 모듈 내에서 연결부(400)와 연결부 커넥터(430)의 결합을 위한 공간을 줄일 수 있고, 연성평판케이블의 연결부(400)의 길이를 단축할 수 있어 원가 절감이 가능하다.

또한, 연결부 커넥터(430)와 같은 FFC 커넥터는 소형 소자로써, 조립이 까다롭다. 따라서 수작업으로 조립이 이루어질 경우 택 타임(takt time)이 길어지고 조립 완성도가 좋지 않아 수율에 치명적이기 때문에 자동화 공정이 필수적이다. 본 발명에서의 연결부 커넥터(430)는 버스바 프레임에 수직방향으로 장착되도록 설계되었기 때문에 자동화 공정으로 구현하기 보다 용이하고, 공정 시간을 크게 단축할 수 있다. 즉, 수율 및 조립 완성도의 향상이 가능하다.

또한, 연결 케이블(420)이 구부러지는 횟수가 줄고, 과도한 꺽임이나 뒤틀림이 필요하지 않기 때문에 연결부(400)에 미치는 응력의 크기를 줄일 수 있다.

한편, 도 5 및 도 6을 다시 참고하면, 연결부(400)는 복수의 전지셀(100)의 길이 방향(x축 방향)과 평행하도록 형성될 수 있다. 이를 통해 연결부(400)의 길이를 최소화 할 수 있으며, 연결부 제작에 드는 원가를 절감할 수 있고, 버스바 프레임(300)과의 연결 시 수직 방향으로 용이하게 연결할 수 있다.

연결부(400)에는 연결부 고정부(411)가 형성될 수 있다. 연결부 고정부(411)는 연결부(400)의 양측 하단에 위치하여 전지셀 적층체에 부착됨으로써, 연결부(400)를 전지셀 적층체에 고정되도록 할 수 있다.

한편, 연결부(400)의 양측에는 두 줄로 형성된 가이드 라인(L)이 형성될 수 있다. 연결부(400)를 전지셀(100) 적층체 양단에 구비되어 있는 제1,2 버스바 프레임(310, 320)과 오차범위 내의 위치로 연결하기 위해, 전지 모듈을 상측에서 하측으로 바라볼 시, 제1,2 버스바 프레임(310, 320)이 연결부(400) 양측에 각각 형성된 두 줄의 가이드 라인(L) 사이에 위치하도록 결합할 수 있다. 가이드 라인(L)을 통해 연결부(400)를 버스바 프레임(300)에 결합시킴으로서, 보다 정확하고 안정적인 연결부(400)의 장착이 가능하다.

특히, 본 발명에서의 연결부(400) 및 그와 연결된 연결부 커넥터(430)는 각각 전지셀 적층체의 상부면 및 버스바 프레임에 수직 방향으로 장착되므로, 이러한 가이드 라인(L)은 연결부(400) 및 연결부 커넥터(430) 각각의 조립 시간 단축과 조립 완성도 향상에 보다 큰 도움이 될 수 있다.

연결부(400)는 연성평판케이블, 즉 연질의 케이블로 형성되어 휘어질 수 있으며, 버스바 프레임 간의 전기적 연결을 위한 회로는 케이블 내부에 삽입되어 있으므로, 외부의 충격에 대처하기 용이하다.

또한 연결부(400)는 연성의 평평한 형태, 즉 플랫(plat)한 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 구부러짐에 대한 반력이 심한 와이어 타입의 센싱 회로의 경우에 비해 유연하게 구부러질 수 있어 자동 조립 시 일정한 위치를 설정하기 용이하다. 또한 와이어 타입의 경우 와이어를 보호하는 추가 구조물이 필요하고 바로 전지 모듈에 적용하는 것이 아닌 별도의 조립 과정이 필요하나, 연성평판케이블은 별도의 보호 구조물 없이 바로 전지 모듈 조립에 적용이 가능하다.

도 9는 연결부 커넥터(430)가 커넥터 장착부(440)에 장착된 모습을 확대하여 나타낸 정면도이고, 도 10은 도 9의 연결부 커넥터(430) 및 커넥터 장착부(440)를 측면에서 바라본 측면도이다.

도 9 및 도 10을 참고하면, 상술한 바 대로 연결부 커넥터(430)는 제1 버스바 프레임(310)에 수직 방향(z축 반대 방향)으로 장착되는데, 제1 버스바 프레임(310)에 형성된 커넥터 장착부(440)에 수직 방향(z축 반대 방향)으로 장착될 수 있다.

이러한 커넥터 장착부(440)는, 연결부 커넥터(430)의 삽입부(431)와 마찬가지로, 연결부 커넥터(430)가 삽입되는 개구가 상부(z축 방향)를 향할 수 있다.

한편, 도 9에서 확인할 수 있듯이, 연결부 커넥터(430)가 제1 버스바 프레임(310)에 수직 방향(z축 반대 방향)으로 장착되므로, 조립 과정에서 필요한 수평 방향의 공간을 크게 줄일 수 있다

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 지그(450)의 모습을 나타낸 도면이다.

도 11을 참고하면, 연결부(400)를 버스바 프레임에 결합시, 가이드 지그(450)를 이용하여 결합할 수 있다. 연결부(400)의 결합시, 가이드 지그(450)는 전지셀 적층체의 상측 부분에 기 설정된 위치에 자리잡으며, 가이드 지그(450)에 형성된 개구부(450a)는 연결부(400)와 연결부 커넥터(430)의 결합 위치 및 형태와 대응되는 위치와 크기로 형성될 수 있다.

따라서 연결부(400)의 결합시, 연결부(400)를 가이드 지그(450)의 개구부(450a)로 내로 삽입하여 버스바 프레임(300)에 결합할 수 있다. 가이드 지그(450)를 이용하여, 연결부(400)의 결합 위치를 용이하게 파악할 수 있으며, 연결부(400)의 정밀하고 신속한 결합이 가능할 수 있다.

특히, 본 발명에서의 연결부(400) 및 그와 연결된 연결부 커넥터(430)는 각각 전지셀 적층체의 상부면 및 버스바 프레임에 수직 방향으로 장착되므로, 이러한 가이드 지그(450)는 연결부(400) 및 연결부 커넥터(430) 각각의 조립 시간 단축과 조립 완성도 향상에 보다 큰 도움이 될 수 있다.

앞에서 설명한 본 실시예에 따른 하나 또는 그 이상의 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.

상기 전지 모듈이나 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 전지셀
210: 하부 프레임
220: 상부 프레임
300: 버스바 프레임
310: 제1 버스바 프레임
320: 제2 버스바 프레임
311, 312: 엔드 플레이트
400: 연결부
410: 연결본체
411: 연결부 고정부
420: 연결 케이블
430: 연결부 커넥터
440: 커넥터 장착부
450: 가이드 지그
450a: 개구부

Claims

복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체;
상기 전지셀 적층체의 전면 및 후면에 각각 형성되는 버스바 프레임;
상기 버스바 프레임을 연결하는 연결부; 및
상기 연결부와 결합되고 상기 버스바 프레임에 장착되는 연결부 커넥터를 포함하고,
상기 연결부는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성되어 상기 전지셀 적층체 상측면에 위치하며,
상기 연결부 커넥터는 상기 버스바 프레임에 수직방향으로 장착된 전지 모듈.
제1항에서,
상기 연결부는 양단이 상기 연결부 커넥터를 향해 수직 방향으로 구부러진 전지 모듈.
제1항에서,
상기 연결부는,
상기 전지셀 적층체의 상측면에 위치하는 연결본체; 및
상기 연결본체의 양단에서 수직 방향으로 구부러져 상기 연결부 커넥터와 연결된 연결 케이블을 포함하는 전지 모듈.
제1항에서,
상기 연결부 커넥터는 상기 연결부가 삽입되는 삽입부를 포함하고,
상기 삽입부의 개방 방향이 상부를 향하는 전지 모듈.
제1항에서,
상기 연결부는 연성의 평평한 형태로 형성되는 전지 모듈.
제1항에서,
상기 연결부 양측에는 두 줄로 형성된 가이드 라인이 형성되고,
상기 버스바 프레임은 상기 두 줄의 가이드 라인 사이에 위치하는 전지 모듈.
제1항에서,
상기 연결부는 상기 복수의 전지셀 중 하나의 전지셀의 길이 방향과 평행하도록 형성된 전지 모듈.
제7항에서,
상기 연결부는 상기 복수의 전지셀 중 일측의 최외곽 전지셀을 기준으로 16번째 전지셀에 대응되는 위치에서 상기 전지셀의 길이 방향과 평행하도록 형성된 전지 모듈.
제1항에서,
상기 연결부는 가이드 지그에 형성된 개구부를 통해 상기 버스바 프레임에 결합되는 전지 모듈.
제1항에서,
상기 연결부에는 연결부 고정부가 형성되고, 상기 연결부는 상기 연결부 고정부를 통해 상기 전지셀 적층체에 부착되는 전지 모듈.
제10항에서,
상기 연결부 고정부는 상기 연결부의 양측 하단에 위치하여 상기 연결부가 상기 전지셀 적층체에 부착되도록 하는 전지 모듈.
제1항에 따른 전지 모듈을 하나 이상 포함하는 전지 팩.