KR20170010665A - 전극 리드 연결 구조물, 전극 리드 연결 구조물을 포함하는 전지 모듈과 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 센싱 및 전극 버스바들을 일체로 형성하여 버스바의 조립 공정을 단순화시키고, 인쇄 회로 기판에서 버스바들의 배열을 레벨 별로 대략 수평하게 하여 조립 공정 동안에 작업자의 실수를 최소화하는데 적합한 전극 리드 연결 구조물, 전극 리드 연결 구조물을 포함하는 전지 모듈과 이를 포함하는 전지 팩을 개시한다. 본 발명에 따르는 전극 리드 연결 구조물은, 인쇄 회로 기판; 인쇄 회로 기판의 일측 가장 자리의 최 하위 레벨과 타측 가장 자리의 최 상위 레벨에 각각 위치되는 제1 및 제2 전극 일체형 센싱 버스바; 일측 가장 자리에서 제1 L자형 말단 스트립 버스바 위에 위치되는 제1 센싱 버스바 그룹; 및 타측 가장 자리에서 제2 L자형 말단 스트립 버스바 아래에 위치되는 제2 센싱 버스바 그룹을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극 리드 연결 구조물, 전극 리드 연결 구조물을 포함하는 전지 모듈과 이를 포함하는 전지 팩{Electrode-Lead Connecting Structure, Battery Module Comprising The Electrode-Lead Connecting Structure, And Battery Pack Comprising The Battery Module}
본 발명은, 구성 요소들 중 일부를 일체로 형성하여 구성 요소들의 조립 공정을 단순화시키고, 구성 요소의 배열을 레벨 별로 대략 수평하게 하여 조립 공정 동안에 작업자의 실수를 최소화하는데 적합한 전극 리드 연결 구조물, 전극 리드 연결 구조물을 포함하는 전지 모듈과 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
최근에, 차량의 배출 가스에 기인한 대기 오염을 줄이기 위해서, 차량은 내연 기관 및/ 또는 전기 모터를 이용해서 구동력을 확보하려는 연구에 바탕을 두고 제조되고 있다. 이에 따라서, 상기 차량은 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 및 전기 자동차의 순서로 진화되었다. 이 경우에, 상기 하이브리드 자동차 및 플러그인 하이브리드 자동차는 내연 기관, 전기 모터와 전지 팩을 가지며, 상기 전기 자동차는 내연 기관 없이 전기 모터와 전지 팩을 갖는다.
더불어서, 상기 전지 팩도 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 전기 자동차와 함께 진화되었다. 상기 전지 팩은 전기 자동차의 외부 및 내부에서 충전 가능하도록 구성된다. 상기 전지 팩은 전지 셀들과, 전지 셀들과 전기적으로 접속하는 아이. 시. 비(interconnect board; ICB) 조립체(이하, '전극 리드 연결 구조물'로 지칭함)를 포함하는 전지 모듈을 갖는다. 상기 전지 셀들은 일 방향을 향해 순차적으로 수직하게 적층된다. 상기 전지 셀은 일 방향으로 두 개의 전극 리드를 갖는다.
상기 전극 리드 연결 구조물은 배터리 관리 시스템(BMS)에 전기적으로 접속되며, 인쇄 회로 기판, 복수의 센싱 버스바와, 두 개의 전극 버스바를 갖는다. 상기 인쇄 회로 기판은 사각 형상으로 이루어져 각각의 전지 셀의 전압 측정 기능을 담당하는 전기 회로를 갖는다. 상기 복수의 센싱 버스바는 인쇄 회로 기판의 마주보는 일측 가장 자리와 타측 가장 자리에 동일 개수로 배열된다. 즉, 상기 복수의 센싱 버스바가 인쇄 회로 기판의 일측 가장 자리와 타측 가장 자리에 두 개씩 엇갈리게 짝지어진 쌍으로 배열된다.
상기 센싱 버스바는 인쇄회로 기판에 전기적으로 접속되어 전지 셀의 전압을 센싱한다. 상기 두 개의 전극 버스바는 복수의 센싱 버스바에서 제일 높은 전위를 인가 받는 최고 전위 센싱 버스바와, 제일 낮은 전위를 인가 받는 최저 전위 센싱 버스바에 용접을 통해 각각 접합된다. 상기 최고 전위 센싱 버스바는 인쇄회로 기판에서 일측 가장 자리의 센싱 버스바들 중 최 하단 센싱 버스바에 대응되고, 상기 최저 전위 센싱 버스바는 인쇄회로 기판에서 타측 가장 자리의 센싱 버스바들 중 최 상단 센싱 버스바에 대응된다.
상기 전극 버스바는 배터리 관리 시스템으로부터 전원을 공급받아 전극 리드 연결 구조물에 전원을 공급한다. 이 경우에, 상기 전극 리드 연결 구조물은 전지 셀들의 전극 리드들 주변에 위치되어 복수의 센싱 버스바, 두 개의 전극 버스바와, 전지 셀들의 전극 리드들의 결합을 통해 인쇄회로 기판을 이용하여 전지 셀들을 전기적으로 직렬로 연결시키도록 구성된다. 상기 복수의 센싱 버스바, 두 개의 전극 버스바와 전지 셀들의 전극 리드들의 결합은 각각의 전극 버스바에 하나의 전극 리드를, 그리고 최고 전위 센싱 버스바와 최저 전위 센싱 버스바 이외의 각각의 센싱 버스바에 두 개의 전극 리드들을 용접으로 접합시켜서 수행된다.
상기 전극 리드 연결 구조물은 인쇄회로 기판을 통해 각각의 전지 셀의 전압을 센싱하여 센싱된 전압 관련 전기 신호를 배터리 관리 시스템에 전송한다. 그러나, 상기 전극 버스바는 최고 전위 센싱 버스바 또는 최저 전위 센싱 버스바와 접합하기 위해, 그리고 전극 리드와 접합하기 위해 두 번의 용접을 적용받는다. 상기 용접의 횟수는 전지 팩의 구현을 위해 작업자의 작업 공수를 증가시킨다. 더욱이, 상기 전극 버스바는 차량의 진동으로 또는 전극 리드 연결 구조물의 주변 구조물의 충격으로 인하여 센싱 버스바 및/ 또는 전극 리드와 분리될 수 있는 확률을 용접으로 접합된 부위에서 크게 갖는다.
상기 센싱 버스바로부터 전극 버스바의 분리는 전극 버스바에 전원을 인가시키지 못하여 전극 리드 연결 구조물의 전기적 특성을 열악하게 하고, 상기 전극 버스바로부터 전극 리드의 분리는 인쇄회로 기판을 통하여 전극 버스바에 대응되어야 할 전지 셀의 전압을 측정하지 못하게 한다. 또한, 상기 복수의 센싱 버스바가 인쇄회로 기판의 일측 가장자리와 타측 가장자리에서 두 개씩 엇갈리게 짝지어진 쌍으로 배열되기 때문에, 상기 복수의 센싱 버스바 중 적어도 하나는 작업자의 실수로 인하여 전지 셀의 전극 리드와 접합하지 않고 남겨질 수 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 인쇄 회로 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 센싱 버스바에서 최고 전위 센싱 버스바와 최저 전위 센싱 버스바의 각각에 전극 버스 바를 일체화시킴으로써 작업자의 작업 공수를 줄이는데 적합한 전극 리드 연결 구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 전극 리드 연결 구조물에서 인쇄 회로 기판의 마주보는 가장자리들에 위치되는 복수의 센싱 버스바에 전지 셀들의 전극 리드들을 접합시키는 동안에 전극 리드에 접합되지 않는 센싱 버스바를 가지지 않도록 하여 작업자의 실수를 최소화하는데 적합한 전극 리드 연결 구조물을 포함하는 전지 모듈과 이를 포함하는 전지 팩을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 리드 연결 구조물은, 전기 회로 패턴을 포함하는 사각형의 인쇄 회로 기판; 상기 인쇄 회로 기판의 일측 가장 자리의 최 하위 레벨에서 상기 전기 회로 패턴에 전기적으로 접속되는 제1 L자형 말단 스트립 버스바 및 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바로부터 아래를 향해 돌출하여 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바에 대해 수직하게 절곡되어 판 형상으로 연장되는 제1 전극 버스바를 포함하는 제1 전극 일체형 센싱 버스바; 상기 인쇄 회로 기판의 타측 가장 자리의 최 상위 레벨에서 상기 전기 회로 패턴에 전기적으로 접속되는 제2 L자형 말단 스트립 버스바 및 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바로부터 위를 향해 돌출하여 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바에 대해 수직하게 절곡되어 판 형상으로 연장되는 제2 전극 버스바를 포함하는 제2 전극 일체형 센싱 버스바; 상기 일측 가장 자리에서 상기 전기 회로 패턴에 전기적으로 접속되고 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바 위에 규칙적으로 배열되는 제1 L자형 중간 스트립 버스바들을 포함하는 제1 센싱 버스바 그룹; 및 상기 타측 가장 자리에서 상기 전기 회로 패턴에 전기적으로 접속되고 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바 아래에 규칙적으로 배열되는 제2 L자형 중간 스트립 버스바들을 포함하는 제2 센싱 버스바 그룹을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라서, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바는 상기 인쇄 회로 기판에서 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바보다 더 높게 위치될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바 또는 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바는 상기 인쇄 회로 기판으로부터 연장되는 길이 방향을 따라 상기 인쇄 회로 기판에 인접되거나 상기 인쇄 회로 기판으로부터 멀리 떨어진 가장 자리의 폭보다 중앙 영역의 폭을 더 크게 가질 수 있다.
더 바람직하게, 상기 제1 중간 스트립 버스바들은 상기 인쇄 회로 기판으로부터 연장되는 길이 방향을 따라 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들과 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
일 측면에서, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바, 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바, 및 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들은 L자형으로 절곡된 단부를 통해 상기 인쇄 회로 기판에 삽입되어 상기 전기 회로 패턴과 전기적으로 접속할 수 있다.
다른 측면에서, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바 및 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들은 상기 인쇄 회로 기판에서 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바 및 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들과 동일한 길이를 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제1 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격은 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제2 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격보다 더 작은 크기를 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들 사이의 간격은 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들 사이의 간격과 동일한 크기를 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들 또는 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들 사이의 간격은, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제1 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격과 동일한 크기를 가지고, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제2 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격보다 작은 크기를 가질 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 최 하위 레벨에서 수평으로 마주하는 상기 제 1 L자형 말단 스트립 버스바와 제 2 L자형 중간 스트립 버스바는 상기 제 1 L자형 말단 스트립 버스바와 제 2 L자형 중간 스트립 버스바의 중앙 영역들에서 동일 레벨에 중심들을 각각 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 최 상위 레벨에서 수평으로 마주하는 제 1 L자형 중간 스크립 버스바와 상기 제 2 L자형 말단 스트립 버스바는 상기 제 1 L자형 중간 스크립 버스바와 상기 제 2 L자형 말단 스트립 버스바의 중앙 영역들에 비스듬하게 마주하는 중심들을 각각 가질 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 제1 전극 버스바는 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바와 일체로 형성되고, 상기 제2 전극 버스바는 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바와 일체로 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 전극 버스바는 'ㄴ' 자형으로 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바로부터 돌출하고, 상기 제2 전극 버스바는 'ㄱ' 자형으로 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바로부터 돌출할 수 있다.
일 측면에서, 상기 제1 전극 버스바와 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바는 상방으로 개구되는 그루브를 정의하고, 상기 제2 전극 버스바와 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바는 하방으로 개구되는 그루브를 정의할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 모듈은, 제1항에 따른 전극 리드 연결 구조물; 및 상기 전극 리드 연결 구조물에 결합되며 순차적으로 적층되는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 포함하고, 상기 복수의 전지 셀의 전극 리드들은 일 방향으로 향하도록 좌측에서 순차적으로 적층되는 좌측 최하단 전극 리드와 좌측 리드 적층체들을 구성하고, 우측에서 순차적으로 적층되는 우측 리드 적층체들과 우측 최상단 전극 리드를 구성하고, 상기 좌측 최하단 전극 리드는 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바에 절곡된 단부를 걸쳐서 용접되고, 상기 좌측 리드 적층체들의 각각은 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들의 각각에 두 개의 전극 리드의 절곡된 단부들을 걸쳐서 용접되고, 상기 우측 최상단 전극 리드는 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바에 절곡된 단부를 걸쳐서 용접되고, 상기 우측 리드 적층체들의 각각은 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들의 각각에 두 개의 전극 리드의 절곡된 단부들을 걸쳐서 용접되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라서, 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들 또는 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들 사이의 간격은, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제1 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격과 동일한 크기를 가지고, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제2 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격보다 작은 크기를 가질 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 제1 전극 버스바는 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바와 일체로 형성되고, 상기 제2 전극 버스바는 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바와 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 좌측 최하단 전극 리드의 상기 절곡된 단부 또는 상기 좌측 리드 적층체들의 각각의 상기 절곡된 단부들은 아래를 향해 개방된 대략 'ㄷ' 자형의 그루브로 절곡될 수 있다.
바람직하게, 상기 우측 최상단 전극 리드의 상기 절곡된 단부는 위를 향해 개방된 대략 'ㄷ' 자형의 그루브로 절곡되고, 상기 우측 리드 적층체들의 각각의 상기 절곡된 단부들은 아래를 향해 개방된 대략 'ㄷ' 자형의 그루브로 절곡될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 팩은, 제15항에 따른 전지 모듈; 및 상기 전지 모듈을 감싸는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 상기 전지 모듈 내에 상기 전극 리드 연결 구조물의 상기 제1 전극 단자와 상기 제2 전극 단자와 전기적으로 각각 접속하는 제1 및 제2 외부 전극 단자들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 외부 전극 단자들은 상기 하우징으로부터 돌출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 전극 리드 연결 구조물은, 인쇄 회로 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 센싱 버스바 중 최고 및 최저 전위 센싱 버스바의 각각에 전극 버스바를 일체화시켜 이루어진 전극 일체형 센싱 버스바를 가지므로 전극 버스바와 센싱 버스바의 반복적인 조립 공정을 없애서 작업자의 조립 공수를 줄일 수 있다.
본 발명에 따르는 전지 모듈은, 인쇄 회로 기판의 일측 가장자리와 타측 가장자리에 복수의 센싱 버스바를 동일 개수로 배열시키면서 두 개씩 동일 레벨로 짝지어진 쌍으로 배열시키므로 복수의 센싱 버스바와 전지 셀들의 전극 리드들의 접합 동안에 작업자의 실수를 최소화하여 센싱 버스바에 접합되지 않는 전극 리드를 가지지 않게 한다.
본 발명에 따르는 전지 모듈은, 인쇄 회로 기판으로부터 돌출되는 센싱 버스 바의 길이보다 전지 셀의 하나의 전극 리드의 폭을 더 작게 가지므로 센싱 버스 바에 전극 리드를 안정하게 면대면으로 접촉시켜 센싱 버스 바에 전극 리드를 용접으로 용이하게 접합시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 전지 팩은 조립 공정에서 작업자의 공수를 줄이고 작업자의 실수를 최소화하여 높은 생산성으로 제조되는 전지 모듈을 포함하므로 제조 단가를 낮출 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명에 따른 전지 팩을 보여주는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 전극 리드 연결 구조물을 보여주는 사시도이다.
도 3은, 도 1의 셀 그룹 내에 전지 셀을 보여주는 사시도이다.
도 4는, 도 1의 셀 그룹의 복수의 전지 셀에서 전극 리드들의 전기적 연결 관계를 보여주는 사시도이다.
도 5는, 도 2의 전극 리드 연결 구조물과 도 4의 셀 그룹의 결합 관계를 보여주는 개략도이다.
도 6은, 도 2의 인쇄 회로 기판의 일측 가장자리에서 도 5의 전극 리드 연결 구조물과 셀 그룹의 결합 관계를 상세하게 보여주는 부분 측면도이다.
도 7은, 도 2의 인쇄 회로 기판의 타측 가장자리에서 도 5의 전극 리드 연결 구조물과 셀 그룹의 결합 관계를 상세하게 보여주는 부분 측면도이다.
도 8은, 도 1의 전지 모듈을 상세하게 보여주는 부분 사시도이다.
도 9 및 도 10은, 도 1의 전지 모듈의 제조 방법을 설명하는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하에서 설명되는 실시 예에 있어서, 전지 셀은 리튬 이차 전지를 일컫는다. 여기서, 리튬 이차 전지라 함은 충전과 방전이 이루어지는 동안 리튬 이온이 작동 이온으로 작용하여 양극과 음극에서 전기화학적 반응을 유발하는 이차 전지를 총칭한다. 하지만 본 발명은 전지의 종류에 한정되지 않음은 자명하다.
도 1은 본 발명에 따른 전지 팩을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 전극 리드 연결 구조물을 보여주는 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1의 셀 그룹 내에 전지 셀을 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 1의 셀 그룹의 복수의 전지 셀에서 전극 리드들의 전기적 연결 관계를 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 전지 팩(200)은 전지 모듈(150)과 하우징(190)을 포함한다. 상기 전지 모듈(150)은 전지 팩(200)의 일 방향을 따라 순차적으로 배열되어 서로 전기적으로 접속하는 전극 리드 연결 구조물(110)과 셀 그룹(140)을 갖는다. 상기 전극 리드 연결 구조물(110)은 전지 팩(200)의 내부에 위치되는 배터리 관리 시스템(BMS; 도면에 미 도시)에 전기적으로 접속된다.
상기 전극 리드 연결 구조물(110)은, 대략적으로 직사각형 모양의 인쇄 회로 기판(5), 제1 및 제2 센싱 버스바 그룹(30, 80)과, 대각선 방향으로 마주하는 제1 및 제2 전극 일체형 센싱 버스바(50, 100)를 갖는다. 상기 인쇄 회로 기판(5)은 셀 그룹(140) 내에 포함된 각 전지 셀(130)의 전압 측정 기능을 담당하는 전기 회로 패턴을 갖는다.
상기 인쇄 회로 기판(5)은 일측 가장 자리에 위치되는 제1 센싱 버스바 그룹(30)과 제1 전극 일체형 센싱 버스바(50)를 그리고 타측 가장 자리에 위치되는 제2 센싱 버스바 그룹(80)과 제2 전극 일체형 센싱 버스바(100)를 갖는다. 바람직하게, 상기 제1 전극 일체형 센싱 버스바(50)는 일체로 형성된 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)와 제1 전극 버스바(40)로 이루어진다.
유사하게, 제2 전극 일체형 센싱 버스바(100)는 일체로 형성된 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)와 제2 전극 버스바(90)로 이루어진다. 여기서, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)와 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)는 최고 전위 및 최저 전위, 또는 최저 전위 및 최고 전위를 각각 가지는 제1 전극 버스바(40)와 제2 전극 버스바(90)와 연결된다.
상기 제1 및 제2 전극 일체형 센싱 버스바(50, 100)의 각각은 전지 셀(130)의 전압을 센싱하거나 충전 전류를 유입시키거나 방전 전류를 유출시키는 용도로 이용된다. 상기 제1 센싱 버스바 그룹(30)은 제1 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29)을 포함하고, 상기 제2 센싱 버스바 그룹(80)은 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(71, 72, 73, 75, 77, 79)을 포함한다.
상기 전극 리드 연결 구조물(110)의 인쇄 회로 기판(5)은 제1 및 제2 센싱 버스바 그룹(30, 80)과 제1 및 제2 전극 일체형 센싱 버스바(50, 100)를 통해 셀 그룹(140)을 구성하는 복수의 전지 셀(130)의 전극 리드(123)들과 접촉할 수 있다. 이 경우에, 도 3 및 도 4에서, 각 전지 셀(130)은 일 방향으로 돌출되는 두 개의 전극 리드(123)를 갖는다.
상기 복수의 전지 셀(130)의 전극 리드(123)들은 인쇄 회로 기판(5)에 전지 셀(130)들을 순차적으로 적층시키도록 제1 및 제2 L자형 말단 스트립 버스바들(10, 60) 그리고 제1 및 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29, 71, 72, 73, 75, 77, 79)과 접촉한다. 상기 제1 및 제2 L자형 말단 스트립 버스바들(10, 60)과 제1 및 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29, 71, 72, 73, 75, 77, 79)의 각각은 전지 셀(130)의 전압을 센싱한다.
다시 도 1로 돌아가서, 상기 하우징(190)은 전지 모듈(150)을 감싼다. 바람직하게, 상기 하우징(190)은 순차적으로 적층되어 서로로부터 탈착 가능한 하부 하우징(160)과 상부 하우징(180)으로 이루어진다. 상기 하부 하우징(160)과 상부 하우징(180)은 전지 모듈(140)을 감싸서 밀봉한다.
여기서, 상기 상부 하우징(180)은 내주 면을 통해 제1 및 제2 전극 일체형 센싱 버스바(50, 100)의 제1 및 제2 전극 버스바(40, 90)에 전기적으로 접속되고 외주 면으로부터 돌출하는 제1 및 제2 외부 전극 단자들(174, 178)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 외부 전극 단자들(174, 178)은 서로 반대의 전기 극성을 갖는다.
한편, 도 2를 참조하여 전극 리드 연결 구조물(110)의 구조를 좀 더 구체적으로 설명하면 아래와 같이 기술될 수 있다. 여기서, 상기 인쇄 회로 기판(5)의 전방은 도면에서 인쇄 회로 기판(5)으로부터 지면을 향하는 방향이고, 상기 인쇄 회로 기판(5)의 후방은 인쇄 회로 기판(5)으로부터 지면의 반대 편을 향하는 방향이다.
상기 전극 리드 연결 구조물(110)에서, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)는 인쇄 회로 기판(5)의 전방에 위치되며, L자형으로 절곡된 단부를 통해 인쇄 회로 기판(5)에 삽입되어 인쇄 회로 기판(5)의 전기 회로 패턴과 전기적으로 접속한다. 상기 제1 전극 버스바(40)는 제1 말단 L자형 스트립 버스바(10)로부터 아래를 향해 돌출하고 인쇄 회로 기판(5)의 후방을 향해 수직하게 절곡되어 판 형상의 절편으로 연장한다.
바람직하게, 상기 제1 전극 버스바(40)는 인쇄 회로 기판(5)의 일측 가장 자리에서 'ㄴ' 자형으로 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)로부터 돌출한다. 다른 측면에서, 상기 제1 전극 버스바(40)는 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)에 대해 대략적으로 직각을 이루어서 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)와 함께 상방으로 개구되는 제1 그루브(G1)를 정의한다.
유사하게, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)는 인쇄 회로 기판(5)의 전방에 위치되며, L자형으로 절곡된 단부를 통해 인쇄 회로 기판(5)에 삽입되어 인쇄 회로 기판(5)의 전기 회로 패턴과 전기적으로 접속한다. 여기서, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)는 인쇄 회로 기판(5)에서 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)보다 더 높게 위치된다.
상기 제2 전극 버스바(90)는 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)로부터 위를 향해 돌출하고 인쇄 회로 기판(5)의 후방을 향해 수직하게 절곡되어 판 형상의 절편으로 연장한다. 바람직하게, 상기 제2 전극 버스바(90)는 인쇄 회로 기판(5)의 타측 가장 자리에서 'ㄱ' 자형으로 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)로부터 돌출한다.
일 측면에서, 상기 제2 전극 버스바(90)는 제1 L자형 말단 스트립 버스바(60)에 대해 대략적으로 직각을 이루어서 제1 L자형 말단 스트립 버스바(60)와 함께 하방으로 개구되는 제2 그루브(G2)를 정의한다. 상기 제1 및 제2 전극 버스바들(40, 90)의 각각은 주변 구조물(도면에 미도시)과 결합을 용이하게 하기 위해 분지 구조로 이루어진다.
상기 제1 및 제2 센싱 버스바 그룹(30, 80)은 인쇄 회로 기판(5)의 일측 가장자리와 타측 가장 자리에 각각 위치된다. 상기 제1 센싱 버스바 그룹(30)은 인쇄 회로 기판(5)의 일측 가장자리에 제1 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29)을 포함한다. 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29)은 제 1 L자형 말단 스트립 버스바(10) 주변에서 제 1 L자형 말단 스트립 버스바(10) 위를 향해 소정의 간격을 유지하여 순차적으로 그리고 규칙적으로 배열된다.
유사하게, 상기 제2 센싱 버스바 그룹(80)은 인쇄 회로 기판(5)의 타측 가장자리에 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(71, 72, 73, 75, 77, 79)을 포함한다. 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(71, 72, 73, 75, 77, 79)은 제 2 L자형 말단 스트립 버스바(60) 주변에서 제 2 L자형 말단 스트립 버스바(60) 아래를 향해 소정의 간격을 유지하여 순차적으로 그리고 규칙적으로 배열된다. 여기서, 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바(29)는 인쇄 회로 기판(5)의 타측 가장 자리의 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)와 수평으로 마주한다.
상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바(79)는 인쇄 회로 기판(5)의 일측 가장 자리의 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)와 동일 레벨로 수평하게 마주한다. 또한, 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27)은 인쇄 회로 기판(5)의 타측 가장자리의 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(71, 72, 73, 75, 77)과 동일 레벨로 수평하게 마주한다.
상기 제1 및 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29, 71, 72, 73, 75, 77, 70)의 각각은 L자형으로 절곡된 단부를 통해 인쇄 회로 기판(5)에 삽입되어 인쇄 회로 기판(5)의 전기 회로 패턴과 전기적으로 접속한다. 바람직하게, 마주하는 제1 L자형 말단 및 제2 L자형 중간 스트립 버스바(10, 79), 제1 L자형 중간 및 제2 L자형 말단 스트립 버스바(29, 60), 그리고 제1 및 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 71, 72, 73, 75, 77)은 인쇄 회로 기판(5)으로부터 인쇄 회로 기판(5)의 전방을 향해 돌출하여 양 측부를 향해 절곡되고 서로에 대해 멀어지는 방향을 향해 연장한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 셀 그룹(140)은 복수의 전지 셀(130)을 가지며, 하나의 전지 셀(130)은 전극 조립체(121), 두 개의 전극 리드(123), 두 개의 실링 부재(125)와 파우치 외장재(127)를 포함한다. 상기 전극 조립체(121)는 전해질과 함께 파우치 외장재(127)로 둘러싸여 밀봉된다.
상기 전극 리드(123)는 일 단을 통해 파우치 외장재(127)의 내부에서 전극 조립체(121)와 전기적으로 접속하고, 타 단을 통해 파우치 외장재(127)의 외부를 향해 돌출된다. 바람직하게, 상기 두 개의 전극 리드(123)는 일 방향을 향해 파우치 외장재(127)의 외부에 노출된다.
상기 실링 부재(125)는 파우치 외장재(127)의 테두리에서 전극 리드(123)를 둘러싸서 파우치 외장재(127)와 전극 리드(123)에 밀착된다. 한편, 상기 복수의 전지 셀(130)은 도 4에서 도면의 좌측에 위치되어 적층된 전지 셀(130)들 상에 도면의 우측에 위치되어 적층된 전지 셀(130)들을 안착시켜 구성된다.
여기서, 상기 복수의 전지 셀(130)의 전극 리드(123)들도 전지 셀(130)들의 좌측 및 우측에서 순차적으로 적층된다. 상기 복수의 전지 셀(130)의 개수는 총 13 개이지만 이에 한정되지 않는다.
상기 복수의 전지 셀(130)이 상하로 적층될 때, 상기 전지 셀(123)들의 좌측에 적층되는 전극 리드(123)들은 좌측 최하단 전극 리드(A1)와, 좌측 최하단 전극 리드(A1) 위에서 한 쌍씩 결합되는 좌측 리드 적층체 그룹(A2)으로 이루어진다.
또한, 상기 전지 셀(123)들의 우측에 적층되는 전극 리드(123)들은 우측 최상단 전극 리드(B1)와, 우측 최상단 전극 리드(B1) 아래에서 한 쌍씩 결합되는 우측 리드 적층체 그룹(B2)으로 이루어진다.
좀 더 상세하게는, 총 13개의 전지 셀(130)이 상하로 적층될 때, 상기 좌측 리드 적층체 그룹(A2)은 좌측 최하단 전극 리드(A1) 상에 위치되어 좌측 최하단 전극 리드(A1) 위를 향해 순차적으로 위치되는 제1 내지 제6 좌측 리드 적층체(A21, A22, A23, A24, A25, A26)를 포함한다.
또한, 상기 우측 리드 적층체 그룹(B2)은 우측 최상단 전극 리드(B1) 아래를 향해 순차적으로 위치되는 제1 내지 제6 우측 리드 적층체(B21, B22, B23, B24, B25, B26)를 포함한다.
여기서, 상기 좌측 최하단 전극 리드(A1)와 우측 최상단 전극 리드(B1)의 각각은 하나의 전극 리드(123)를 가지며 두 개의 전극 리드(123)를 가지는 리드 적층체를 구성하지 않는다. 각 리드 적층체에서 두 개의 전극 리드(123)는 전기적으로 서로 반대의 극성을 가지며, 도 4에 도시된 일점 쇄선은 두 개의 전극 리드(123)의 조합을 의미한다.
도 5는 도 2의 전극 리드 연결 구조물과 도 4의 셀 그룹의 결합 관계를 개념적으로 보여주는 개략도이고, 도 6은 도 2의 인쇄 회로 기판의 일측 가장자리에서 도 5의 전극 리드 연결 구조물과 셀 그룹의 결합 관계를 상세하게 보여주는 부분 측면도이다.
또한, 도 7은 도 2의 인쇄 회로 기판의 타측 가장자리에서 도 5의 전극 리드 연결 구조물과 셀 그룹의 결합 관계를 상세하게 보여주는 부분 측면도이고, 도 8은 도 1의 전지 모듈을 상세하게 보여주는 부분 사시도이다.
도 5, 도 6 및 도 8을 참조하면, 총 13개의 전지 셀(130)이 상하로 적층되어 셀 그룹(140)을 구성하는데, 상기 셀 그룹(140)이 전극 리드 연결 구조물(110)에 결합될 때에, 좌측 최하단 전극 리드(A1)는 단부에서 아래를 향해 개방된 대략 'ㄷ' 자형의 그루브(G)로 절곡되어 전극 리드 연결 구조물(110)의 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)에 걸쳐져서 결합된다.
여기서, 상기 좌측 최하단 전극 리드(A1)의 그루브(G)의 내측 면은 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)의 표면과 접촉한다. 상기 좌측 최하단 전극 리드(A1)와 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)의 접촉 부위는 레이저 용접으로 융착되어 견고하게 접합된다. 또한, 상기 좌측 최하단 전극 리드(A1) 위에 총 12 개의 전극 리드(123)의 각각도 단부에서 아래를 향해 개방된 대략 'ㄷ' 자형의 그루브(G)로 절곡된다.
상기 총 12 개의 전극 리드(123)의 그루브(G)들은 두 개씩 쌍을 이루도록 포개지고, 상기 총 12 개의 전극 리드(123)는 좌측 최하단 전극 리드(A1) 위에 순차적으로 위치되는 제1 내지 제6 좌측 리드 적층체(A21, A22, A23, A24, A25, A26)를 구성한다. 상기 제1 내지 제6 좌측 리드 적층체(A21, A22, A23, A24, A25, A26)는 전극 리드 연결 구조물(110)의 제1 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29)에 각각 걸쳐져서 결합된다.
각 제1 내지 제6 좌측 리드 적층체(A21, A22, A23, A24, A25, A26)가 두 개의 전극 리드(123)를 가지고, 상기 두 개의 전극 리드(123)가 하부 및 상부의 그루브(G)를 각각 가지며, 상기 하부 그루브(G)의 내측 면은 제1 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29)의 각각의 표면과 접촉한다. 상기 제1 내지 제6 좌측 리드 적층체(A21, A22, A23, A24, A25, A26)와 제1 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29)의 접촉 부위들은 레이저 용접으로 융착되어 견고하게 접합된다.
한편, 상기 레이저 용접은 두 개의 전극 리드(123)의 용접 지점을 통해 두 개의 전극 리드(123) 중 적어도 하나를 부분적으로 융해시켜 두 개의 전극 리드(123)의 접촉 계면을 통해 두 개의 전극 리드(123)를 접합시킨다.
도 5, 도 7 및 도 8을 참조하면, 총 13개의 전지 셀(130)이 상하로 적층되어 셀 그룹(140)을 구성하는데, 상기 셀 그룹(140)이 전극 리드 연결 구조물(110)에 결합될 때에, 우측 최상단 전극 리드(B1)는 단부에서 위를 향해 개방된 대략 'ㄷ' 자형의 그루브(G)로 절곡되어 전극 리드 연결 구조물(110)의 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)에 걸쳐져서 결합된다.
여기서, 상기 우측 최상단 전극 리드(B1)의 그루브(G)의 내측 면은 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)의 표면과 접촉한다. 상기 우측 최상단 전극 리드(B1)와 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)의 접촉 부위는 레이저 용접으로 융착되어 견고하게 접합된다. 또한, 상기 우측 최상단 전극 리드(B1) 아래에 총 12 개의 전극 리드(123)의 각각도 단부에서 아래를 향해 개방된 대략 'ㄷ' 자형의 그루브(G)로 절곡된다.
상기 총 12 개의 전극 리드(123)의 그루브(G)들은 두 개씩 쌍을 이루도록 포개어지고, 상기 총 12 개의 전극 리드(123)는 우측 최상단 전극 리드(B1) 아래에 순차적으로 위치되는 제1 내지 제6 우측 리드 적층체(B21, B22, B23, B24, B25, B26)를 구성한다. 상기 제1 내지 제6 우측 리드 적층체(B21, B22, B23, B24, B25, B26)는 전극 리드 연결 구조물(110)의 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(71, 72, 73, 75, 77, 79)에 각각 걸쳐져서 결합된다.
각 제1 내지 제6 우측 리드 적층체(B21, B22, B23, B24, B25, B26)가 두 개의 전극 리드(123)를 가지고, 상기 두 개의 전극 리드(123)가 하부 및 상부의 그루브(G)를 각각 가지며, 상기 하부 그루브(G)의 내측 면은 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(71, 72, 73, 75, 77, 79)의 각각의 표면과 접촉한다. 상기 제1 내지 제6 우측 리드 적층체(B21, B22, B23, B24, B25, B26)와 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(71, 72, 73, 75, 77, 79)의 접촉 부위들은 레이저 용접으로 융착되어 견고하게 접합된다.
한편, 상기 레이저 용접은 두 개의 전극 리드(123)의 용접 지점을 통해 두 개의 전극 리드(123) 중 적어도 하나를 부분적으로 융해시켜 두 개의 전극 리드(123)의 접촉 계면을 통해 두 개의 전극 리드(123)를 접합시킨다.
다시 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈(150)은 전체적으로 볼 때에 전극 리드 연결 구조물(110)의 인쇄 회로 기판(5)의 일측 가장 자리에서 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)에 접합되는 좌측 최하단 전극 리드(A1)와 제1 L자형 중간 스트립 버스바(21, 22, 23, 25, 27, 29)에 각각 접합되는 제1 내지 제6 좌측 리드 적층체(A21, A22, A23, A24, A25, A26)를 갖는다.
또한, 상기 전지 모듈(150)은 전극 리드 연결 구조물(110)의 인쇄 회로 기판의 타측 가장 자리에서 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)에 접합되는 우측 최상단 전극 리드(B1)와 제2 L자형 중간 스트립 버스바(71, 72, 73, 75, 77, 79)에 각각 접합되는 제1 내지 제6 우측 리드 적층체(B21, B22, B23, B24, B25, B26)를 갖는다.
도 9 및 도 10은, 도 1의 전지 모듈의 제조 방법을 설명하는 개략도이다.
도 9를 참조하면, 전극 리드 연결 구조물(110)이 준비될 수 있다. 상기 전극 리드 연결 구조물(110)은 인쇄 회로 기판(5), 인쇄 회로 기판(5)의 양 측에 각각 위치되는 제1 및 제2 센싱 버스바 그룹(30, 80), 제1 센싱 버스바 그룹(30) 아래에 위치되는 제1 전극 일체형 센싱 버스바(50)과 제2 센싱 버스바 그룹(80) 위에 위치되는 제2 전극 일체형 센싱 버스바(100)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 센싱 버스바 그룹(30)은 인쇄 회로 기판(5)의 일측 가장 자리에서 소정 간격으로 배열되는 제 1 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29)을 가지고, 상기 제2 센싱 버스바 그룹(80)는 인쇄 회로 기판(5)의 타측 가장 자리에서 소정 간격으로 배열되는 제 2 L자형 중간 스트립 버스바들(71, 72, 73, 75, 77, 79)을 가질 수 있다.
상기 제1 전극 일체형 센싱 버스바(50)는 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)와 제1 전극 버스바(40)를 가지고, 상기 제2 전극 일체형 센싱 버스바(100)는 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)와 제2 전극 버스바(90)를 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 L자형 말단 스트립 버스바들(10, 60)의 각각은 인쇄 회로 기판(5)으로부터 연장되는 길이 방향을 따라 인쇄 회로 기판(5)에 인접되거나 인쇄 회로 기판(5)으로부터 멀리 떨어진 가장 자리의 폭(W1)보다 중앙 영역의 폭(W2)을 더 크게 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29, 71, 72, 73, 75, 77, 79)의 각각은 인쇄 회로 기판(5)으로부터 연장되는 길이 방향을 따라 동일한 폭(W2)을 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 L자형 말단 스트립 버스바들(10, 60)은 인쇄 회로 기판(5)에서 제1 및 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29, 71, 72, 73, 75, 77, 79)과 동일한 길이를 갖는다.
상기 인쇄 회로 기판(5)의 최 하위 레벨에서 수평으로 마주하는 제 1 L자형 말단 및 제 2 L자형 중간 스트립 버스바(10, 79)는 제 1 L자형 말단 및 제 2 L자형 중간 스트립 버스바(10, 79)의 중앙 영역들에서 동일 레벨에 중심들을 각각 가지며, 상기 인쇄 회로 기판(5)의 최 상위 레벨에서 수평으로 마주하는 제 1 L자형 중간 및 제 2 L자형 말단 스트립 버스바(29, 60)는 제 1 L자형 중간 및 제 2 L자형 말단 스트립 버스바(29, 60)의 중앙 영역에서 비스듬하게 마주하는 중심들을 각각 갖는다.
상기 인쇄 회로 기판(5)의 일측 가장 자리에서 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)와, 제1 L자형 말단 스트립 버스바(10)에 인접하는 제1 L자형 중간 스트립 버스바(21) 사이의 간격(S1)은 인쇄 회로 기판(5)의 타측 가장 자리에서 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)와, 제2 L자형 말단 스트립 버스바(60)에 인접하는 제2 L자형 중간 스트립 버스바(71) 사이의 간격(S2)보다 더 작은 크기를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29, 71, 72, 73, 75, 77, 79)은 인쇄 회로 기판(5)의 일측 가장 자리와 타측 가장 자리에서 동일한 간격(S1)으로 이격될 수 있다.
도 10을 참조하면, 복수의 전지 셀(도 4의 130)이 준비될 수 있다. 상기 복수의 전지 셀(130)은 일 방향으로 향하는 전극 리드(123)들을 가질 수 있다. 계속해서, 상기 전극 리드(123)들은 대략 ?ㄷ?자 형의 그루브(G)로 절곡될 수 있다. 다음으로, 상기 복수의 전지 셀(130)은 전극 리드(123)들을 통해 전극 리드 연결 구조물(110)과 결합할 수 있다.
여기서, 도6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전극 리드(123)들은 전극 리드 연결 구조물(110)에서 제1 및 제2 L자형 말단 스트립 버스바(10, 60)에 하나씩 결합되고, 제1 내지 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29, 71, 72, 73, 75, 77, 79)의 각각에 두 개씩 결합된다.
좀 더 상세하게는, 상기 전극 리드(123)들은 하나의 그루브(G)를 통해 제1 및 제2 L자형 말단 스트립 버스바(10, 60)의 각각에 걸쳐지고, 두 개의 그루브(G)를 통해 제1 내지 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29, 71, 72, 73, 75, 77, 79)의 각각에 걸쳐진다.
상기 전극 리드(123)들은 전극 리드 연결 구조물(110)에서 인쇄 회로 기판(5)의 일측 가장 자리에 좌측 최하단 전극 리드(A1)과 좌측 리드 적층체 그룹(A2)을 구성하고, 인쇄 회로 기판(5)의 타측 가장 자리에 우측 최상단 전극 리드(B1)과 우측 리드 적층체 그룹(B2)을 구성할 수 있다.
이어서, 상기 전극 리드 연결 구조물(110)의 인쇄 회로 기판(5)의 전방에서 레이저 용접이 수행될 수 있다. 상기 레이저 용접은 제1 및 제2 L자형 말단 스트립 버스바(10, 60)의 각각에 하나의 전극 리드(123)를 견고하게 접합시키고, 제1 내지 제2 L자형 중간 스트립 버스바들(21, 22, 23, 25, 27, 29, 71, 72, 73, 75, 77, 79)의 각각에 두 개의 전극 리드(123)를 견고하게 접합시킬 수 있다.
여기서, 상기 전극 리드 연결 구조물(110)은 복수의 전지 셀(130)과 함께 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(150)을 구성할 수 있다. 이후로, 상기 전지 모듈(150)은 도 1의 하우징(190)에 수용되어 밀봉될 있다. 상기 전지 모듈(150)의 전극 리드 연결 구조물(110)은 하우징(190)의 제1 및 제2 외부 전극 단자들(174, 178)에 전기적으로 접속될 수 있다. 이를 통해서, 상기 전지 모듈(150)은 하우징(190)과 함께 전지 팩(200)을 구성할 수 있다.
이상에서 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.
5; 인쇄 회로 기판,
10; 제1 L자형 말단 스트립 버스바,
21, 22, 23, 25, 27, 29; 제1 L자형 중간 스트립 버스바,
30; 제1 센싱 버스바 그룹,
40; 제1 전극 버스바,
50; 제1 전극 일체형 센싱 버스바,
60; 제2 L자형 말단 스트립 버스바,
71, 72, 73, 75, 77, 79; 제2 L자형 중간 스트립 버스바,
80; 제2 센싱 버스바 그룹,
90; 제2 전극 버스바,
100; 제2 전극 일체형 센싱 버스바,
110; 전극 리드 연결 구조물.

Claims (20)

  1. 전기 회로 패턴을 포함하는 사각형의 인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판의 일측 가장 자리의 최 하위 레벨에서 상기 전기 회로 패턴에 전기적으로 접속되는 제1 L자형 말단 스트립 버스바 및 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바로부터 아래를 향해 돌출하여 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바에 대해 수직하게 절곡되어 판 형상으로 연장되는 제1 전극 버스바를 포함하는 제1 전극 일체형 센싱 버스바;
    상기 인쇄 회로 기판의 타측 가장 자리의 최 상위 레벨에서 상기 전기 회로 패턴에 전기적으로 접속되는 제2 L자형 말단 스트립 버스바 및 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바로부터 위를 향해 돌출하여 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바에 대해 수직하게 절곡되어 판 형상으로 연장되는 제2 전극 버스바를 포함하는 제2 전극 일체형 센싱 버스바;
    상기 일측 가장 자리에서 상기 전기 회로 패턴에 전기적으로 접속되고 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바 위에 규칙적으로 배열되는 제1 L자형 중간 스트립 버스바들을 포함하는 제1 센싱 버스바 그룹; 및
    상기 타측 가장 자리에서 상기 전기 회로 패턴에 전기적으로 접속되고 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바 아래에 규칙적으로 배열되는 제2 L자형 중간 스트립 버스바들을 포함하는 제2 센싱 버스바 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바는 상기 인쇄 회로 기판에서 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바보다 더 높게 위치되는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바 또는 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바는 상기 인쇄 회로 기판으로부터 연장되는 길이 방향을 따라 상기 인쇄 회로 기판에 인접되거나 상기 인쇄 회로 기판으로부터 멀리 떨어진 가장 자리의 폭보다 중앙 영역의 폭을 더 크게 가지는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 중간 스트립 버스바들은 상기 인쇄 회로 기판으로부터 연장되는 길이 방향을 따라 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들과 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바, 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바, 및 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들은 L자형으로 절곡된 단부를 통해 상기 인쇄 회로 기판에 삽입되어 상기 전기 회로 패턴과 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바 및 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들은 상기 인쇄 회로 기판에서 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바 및 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들과 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제1 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격은 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제2 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격보다 더 작은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들 사이의 간격은 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들 사이의 간격과 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들 또는 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들 사이의 간격은,
    상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제1 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격과 동일한 크기를 가지고,
    상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제2 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격보다 작은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판의 상기 최 하위 레벨에서 수평으로 마주하는 상기 제 1 L자형 말단 스트립 버스바와 제 2 L자형 중간 스트립 버스바는 상기 제 1 L자형 말단 스트립 버스바와 상기 제 2 L자형 중간 스트립 버스바의 중앙 영역들에서 동일 레벨에 중심들을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판의 상기 최 상위 레벨에서 수평으로 마주하는 제 1 L자형 중간 스크립 버스바와 상기 제 2 L자형 말단 스트립 버스바는 상기 제 1 L자형 중간 스크립 버스바와 상기 제 2 L자형 말단 스트립 버스바의 중앙 영역들에 비스듬하게 마주하는 중심들을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 버스바는 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바와 일체로 형성되고, 상기 제2 전극 버스바는 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 버스바는 'ㄴ' 자형으로 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바로부터 돌출하고, 상기 제2 전극 버스바는 'ㄱ' 자형으로 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 버스바와 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바는 상방으로 개구되는 그루브를 정의하고, 상기 제2 전극 버스바와 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바는 하방으로 개구되는 그루브를 정의하는 것을 특징으로 하는 전극 리드 연결 구조물.
  15. 제1항에 따른 전극 리드 연결 구조물; 및
    상기 전극 리드 연결 구조물에 결합되며 순차적으로 적층되는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 포함하고,
    상기 복수의 전지 셀의 전극 리드들은 일 방향으로 향하도록 좌측에서 순차적으로 적층되는 좌측 최하단 전극 리드와 좌측 리드 적층체들을 구성하고, 우측에서 순차적으로 적층되는 우측 리드 적층체들과 우측 최상단 전극 리드를 구성하고,
    상기 좌측 최하단 전극 리드는 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바에 절곡된 단부를 걸쳐서 용접되고, 상기 좌측 리드 적층체들의 각각은 상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들의 각각에 두 개의 전극 리드의 절곡된 단부들을 걸쳐서 용접되고, 상기 우측 최상단 전극 리드는 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바에 절곡된 단부를 걸쳐서 용접되고, 상기 우측 리드 적층체들의 각각은 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들의 각각에 두 개의 전극 리드의 절곡된 단부들을 걸쳐서 용접되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 L자형 중간 스트립 버스바들 또는 상기 제2 L자형 중간 스트립 버스바들 사이의 간격은,
    상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제1 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격과 동일한 크기를 가지고,
    상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바와, 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바에 인접하는 제2 L자형 중간 스트립 버스바 사이의 간격보다 작은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전극 버스바는 상기 제1 L자형 말단 스트립 버스바와 일체로 형성되고, 상기 제2 전극 버스바는 상기 제2 L자형 말단 스트립 버스바와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 좌측 최하단 전극 리드의 상기 절곡된 단부 또는 상기 좌측 리드 적층체들의 각각의 상기 절곡된 단부들은 아래를 향해 개방된 대략 'ㄷ' 자형의 그루브로 절곡되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 우측 최상단 전극 리드의 상기 절곡된 단부는 위를 향해 개방된 대략 'ㄷ' 자형의 그루브로 절곡되고, 상기 우측 리드 적층체들의 각각의 상기 절곡된 단부들은 아래를 향해 개방된 대략 'ㄷ' 자형의 그루브로 절곡되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  20. 제15항에 따른 전지 모듈; 및
    상기 전지 모듈을 감싸는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징은 상기 전지 모듈 내에 상기 전극 리드 연결 구조물의 상기 제1 전극 단자와 상기 제2 전극 단자와 전기적으로 각각 접속하는 제1 및 제2 외부 전극 단자들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 외부 전극 단자들은 상기 하우징으로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
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