WO2019124876A1 - 버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈 - Google Patents

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문정오
박진용
이정훈
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module having a bus bar assembly, and more particularly, to a battery module that reduces heat generation in a current path of a module bus bar mounted on a bus bar assembly.
  • the secondary rechargeable batteries are nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel- It is very popular because of its low self-discharge rate and high energy density.
  • the lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an outer cover material, that is, a battery pouch outer cover material, which encapsulates the electrode assembly together with the electrolyte solution.
  • a lithium secondary battery can be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can, and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the casing.
  • secondary batteries are widely used not only in small-sized devices such as portable electronic devices, but also in medium to large-sized devices such as automobiles and electric power storage devices.
  • a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • pouch-type secondary batteries are widely used because they are easy to laminate in such a middle- or large-sized apparatus.
  • the electrode leads are interconnected and the connecting portion can be welded to maintain such a connection state.
  • the battery module may have a parallel and / or series electrical connection between the secondary batteries.
  • one end of the electrode lead may be fixed to the bus bar for electrical connection between the secondary batteries by welding or the like .
  • the electrical connection between the secondary batteries is made by bonding the electrode leads to the bus bars.
  • the electrode leads of the same polarity are connected and bonded to each other, and the electrode leads of the other polarity are connected and bonded to each other to electrically connect in series.
  • a plate-shaped bus bar is used to electrically connect a plurality of secondary batteries of a battery module.
  • a battery module including:
  • a cell assembly including a plurality of secondary cells each having a plurality of electrode leads and arranged to be stacked in at least one direction;
  • a module terminal having a connection terminal configured to make an electrical connection with an external device
  • a module bus bar having a connection extension part for electrically connecting the upper plate part and the lower plate part to each other, a bending connection part for bending outwardly from the upper end of the upper plate part, And a pressurizing bus bar for pressing the electrode lead so that an end of the electrode lead is in intimate contact with the lower plate portion.
  • the bus bar assembly may further include a bus bar frame on which the module bus bar is mounted on the outer side and through holes are formed through which at least one electrode lead penetrates.
  • the plurality of electrode leads protrude in the front-rear direction from the secondary battery, and the end portions of the plurality of electrode leads penetrate through the through-holes of the bus bar frame.
  • a recessed structure in which the leads are in contact with each other can be formed.
  • a lead contact structure may be formed on a part of the indentation structure so as to bend and protrude in the outward direction in which the electrode lead is contacted.
  • the bus bar frame may further include a spring configured to press the pressing bus bar in a direction in which the end of the electrode lead is located.
  • barrier ribs protruding outwardly are formed on the outer side of the bus bar frame, and the barrier ribs may be formed with an insertion groove into which the end of the connection expander is inserted.
  • bus bar frame may be formed with a bus bar seating portion whose outer side is recessed inwardly to receive the module bus bar therein.
  • the bus bar seating part is provided with a hook structure protruding outward to fix the lower plate part or the press bus bar; And a lower portion of the lower plate portion is protruded upwardly to prevent the lower end portion from being detached outwardly; And a guide structure configured to guide movement of the pressurized bus bar in the pressing direction.
  • connection expanding portion may be inclined inwardly from the upper plate portion and the lower plate portion.
  • bus bar frame may be formed with an auxiliary receiving portion which is recessed inward to receive the connection expanding portion.
  • a cell assembly having a plurality of secondary cells each having a plurality of electrode leads and arranged to be laminated in at least one direction;
  • a module terminal having a connection terminal configured to make an electrical connection with an external device;
  • an upper plate portion and a lower plate portion electrically connected between the plurality of secondary batteries and the module terminals and separated from each other on at least a part of the upper plate portion and the lower plate portion,
  • a module bus bar having a connection extension member electrically connected to the upper plate portion and having a bent connection portion bent outwardly from the upper end of the upper plate portion and projectingly extended and a portion of which is coupled to the module terminal,
  • a bus bar assembly having a bus bar frame on which the module bus bar is mounted on an outer side surface and in which at least one electrode lead penetrates and protrudes so as to protrude therefrom;
  • An end plate coupled to an outer surface of the bus bar assembly;
  • a plurality of side plates configured to surround respective side surfaces in the left-right direction of the cell assembly.
  • the battery pack according to the present invention may include at least one battery module.
  • the automobile according to the present invention may include the battery pack.
  • connection extension portion provided on the module bus bar can expand the area of the current path of the module bus bar, the battery module can prevent a high temperature So that the shape of the bus bar can be deformed and the internal structures of the battery module can be prevented from being damaged, and the use stability can be improved.
  • the lead contact structure of the lower plate portion is bent outward in the outward direction, it is possible to have a wide contact area with the left and right sides of the electrode lead protruding in the front- have. Accordingly, it is possible to prevent a large resistance from being generated at the contact connection portion between the electrode lead and the module bus bar, thereby increasing the service life of the battery module and enhancing the stability.
  • the module bus bar and the pressurizing bus bar can be stably fixed to the outside of the bus bar frame by the hook structure formed in the bus bar frame, It is possible to increase the efficiency of the welding process and enhance the durability of the finished product.
  • the detachment prevention structure formed on the bus bar frame of the present invention is configured to prevent the module bus bar from being released to the outside, whereby the module bus bar is stably fixed to the bus bar frame.
  • the module bus bar of the present invention is characterized in that not only the connecting extension portion can be inserted into and fixed to the fitting groove formed in the partition wall of the bus bar frame, It is possible to guide the bar to be fixed at the correct position, which has the advantage of shortening the manufacturing time.
  • a module bus bar and a pressure bus bar wherein the end of the electrode lead is interposed between the module bus bar and the pressure bus bar,
  • the junction area between the pressure bus bars can be effectively increased, and the reliability of the electrical connection can be further improved.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing some configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing some configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial front view schematically showing a region of a region C 'of the battery module of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a part of a module bus bar and a pressurized bus bar, which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial side view schematically showing aspects of some configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a partial front view schematically illustrating another portion of some configurations of the battery module of Figure 3;
  • FIG. 8 is a partial front view schematically showing a part of some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a partial perspective view schematically showing a part of some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partial perspective view schematically showing a part of some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a plan view schematically showing some configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a perspective view schematically showing some configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • a battery module 200 includes a cell assembly 100, a module terminal 250, a bus bar assembly 240, an end plate 220, And a side plate 210.
  • the cell assembly 100 may include a plurality of secondary cells 110 arranged in a stacked manner in at least one direction, and each of the plurality of secondary cells 110 includes a plurality of electrode leads 111 can do.
  • the secondary battery 110 may be a pouch type secondary battery 110.
  • the pouch type secondary battery 110 may include an electrode assembly (not shown), an electrolyte (not shown), and a pouch.
  • the pouch may be formed with a concave-shaped storage portion 115.
  • the pouch includes an outer insulating layer, a metal layer, and an inner adhesive layer, and the inner adhesive layer is fusion-bonded to the edge of the pouch to form a sealing portion.
  • the electrode assembly and the electrolytic solution can be hermetically sealed in the housing part 115.
  • the secondary battery 110 may be disposed so as to be erected in the cell assembly 100 such that the receiving part 115 faces both sides in the left and right direction.
  • the electrode assembly may be an assembly of an electrode and a separator, in which at least one positive electrode plate and at least one negative electrode plate are disposed with a separator interposed therebetween.
  • the first electrode plate of the electrode assembly may include a first electrode tab, and at least one first electrode tab may be connected to the first electrode lead 111.
  • the first electrode lead 111 has one end connected to the first electrode tab and the other end exposed to the outside of the pouch, and the exposed portion is connected to the electrode terminal of the secondary battery 110, for example, And can function as a positive terminal of the secondary battery 110.
  • the second electrode plate of the electrode assembly may have a second electrode tab, and one or more second electrode tabs may be connected to the second electrode lead 111B.
  • the second electrode lead 111B has one end connected to the second electrode tab and the other end exposed to the outside of the pouch.
  • the exposed portion of the second electrode lead 111B is electrically connected to the electrode terminal of the secondary battery 110, And can function as a negative terminal of the battery 110.
  • the first electrode tab and the second electrode tab included in the secondary battery 110 may be a positive electrode tab or a negative electrode tab
  • the first electrode lead 111A and the second electrode lead 111B may be a positive electrode tab, Lead or negative electrode lead.
  • the first electrode lead 111A and the second electrode lead 111B may be electrode leads 111 having polarities different from each other.
  • the first electrode lead 111A may be a positive electrode lead
  • the second electrode lead 111B may be a negative electrode lead.
  • each of the secondary batteries 110 may have a first electrode lead 111A and a second electrode lead 111B protruding forward and backward.
  • the area of the electrode lead 111 can be widened, The welding process and the welding process between the electrode lead 111 and the bus bars 241 and 242 can be performed more easily.
  • the first electrode lead 111A and the second electrode lead 111B may be formed in a plate shape.
  • the first electrode lead 111A and the second electrode lead 111B may protrude in the front-rear direction in a state where the wide surface faces the left and right sides.
  • the plurality of secondary batteries 110 are included in the battery module 200 and arranged in one direction.
  • a plurality of pouch-shaped secondary batteries 110 may be stacked in a horizontal direction.
  • each of the pouch-shaped secondary batteries 110 has two large surfaces located on both sides of the left and right sides, respectively, as viewed in the direction F (shown in FIG. 1) And may be disposed in a state of standing upright on the ground.
  • the secondary battery 110 may be configured to be erected in the vertical direction so that the storage portion 115 is located on the side portion.
  • F direction as shown in Fig. 1
  • the configuration of the pouch-type secondary battery 110 described above is obvious to those skilled in the art to which the present invention belongs, so that a detailed description thereof will be omitted.
  • Various secondary batteries known at the time of filing of the present invention can be employed in the battery module 200 according to the present invention.
  • the module terminal 250 may include a connection terminal configured to make an electrical connection with an external device.
  • the connection terminal may be a terminal bolt.
  • the module terminal 250 may include a positive electrode module terminal 250A and a negative electrode module terminal 250B as terminals provided in the battery module 200. [ The module terminal 250 may be exposed to the outside of the end plate 220 to connect the plurality of secondary batteries 110 of the battery module 200 to an external device (not shown).
  • the battery module 200 may further include a sensing circuit board 260 for sensing a voltage of a bus bar 242 electrically connected to the electrode lead 111.
  • FIG. 4 is a partial front view schematically showing a region of a region C 'of the battery module of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a part of a module bus bar and a pressurized bus bar, which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a partial side view schematically showing aspects of some configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the bus bar assembly 240 may include a module bus bar 241 and a pressurized bus bar 246.
  • the module bus bar 241 may be configured to electrically connect the plurality of secondary batteries 110 and the module terminal 250. That is, the module bus bar 241 may be formed of an electrically conductive metal material having a relatively high electrical conductivity.
  • the module bus bar 241 may include one or more electrically conductive materials selected from nickel, copper, aluminum, lead, or tin.
  • the module bus bar 241 needs to be welded to the electrode lead 111 or the module terminal 250, and thus it is difficult to manufacture the module bus 250 by extrusion molding or casting in which air can be generated. Accordingly, the bus bar of the present invention can be manufactured through processing such as rolling, punching, and bending.
  • the module bus bar 241 includes a connection extension part 241C for electrically connecting the upper plate part 241A, the lower plate part 241B, the upper plate part 241A and the lower plate part 241B And a bending connection portion 241D formed on the upper portion of the upper plate portion 241A.
  • the upper plate portion 241A may be positioned on the upper portion of the lower plate portion 241B, and at least a portion of the upper plate portion 241A may be separated from the lower plate portion 241B. Furthermore, the upper plate portion 241A may have the bent connection portion 241D formed thereon. The lower plate portion 241B may be connected to the electrode lead 111 directly.
  • connection extension portion 241C may be formed in the upper plate portion 241A and the lower plate portion 241B to electrically connect the upper plate portion 241A and the lower plate portion 241B to each other. And may extend to one side end.
  • connection extension part 241C may extend in the left-right direction from one side of the upper plate part 241A and the lower plate part 241B. Furthermore, the protruding shape of the connection extension portion 241C may be, for example, a plate shape.
  • the bending connection portion 241D may be formed to be bent and protruded outward from the upper end of the upper plate portion 241A.
  • the bending connection portion 241D may be configured such that at least a portion of the bending connection portion 241D is coupled with the module terminal 250.
  • the bending connection portion 241D may be formed with an insertion hole H2 for inserting a connection terminal of the module terminal 250.
  • a round bar of the terminal bolt is inserted into the insertion hole H2 of the bending connection portion 241D, and the terminal bolt The round bar may be additionally inserted into the through hole of the nut located at the lower portion of the bending connection portion 241D.
  • the nut may be overlaid with an insulating cover 252 to prevent short-circuiting with the external conductive material.
  • the pressure bus bar 246 may be formed of an electrically conductive metal material having a relatively high electrical conductivity.
  • the pressurized bus bar 246 may comprise one or more electrically conductive materials selected from nickel, copper, aluminum, lead, or tin.
  • the pressing bus bar 246 may be configured to press the electrode lead 111 such that an end of the electrode lead 111 comes into close contact with the lower plate portion 241B.
  • the pressure bus bar 246 may have one side surface corresponding to the left and right side surfaces of the end portion of the electrode lead 111.
  • the pressurized bus bar 246 may be in the form of a bar extending in the vertical direction and having at least a hexahedron shape.
  • the pressurized bus bar 246 may be positioned to face the lower plate portion 241B of the module bus bar 241.
  • the pressure bus bar 246 and the lower plate portion 241B of the module bus bar 241 may be positioned at both sides of the end portion of the electrode lead 111 in the lateral direction.
  • an end portion of the electrode lead 111 may be interposed between the pressurizing bus bar 246 and the lower plate portion 241B.
  • the narrower lower plate portion 241B can be a bottleneck section in which the current path of the module bus bar 241, which is electrically connected to the module terminal 250, becomes narrow, So that problems such as heat generation may occur.
  • connection extension portion 241C can expand the area of the current path of the module bus bar 241
  • the connection extension portion 241C can expand the area of the current path of the module bus bar 241
  • Figure 7 is a partial front view schematically illustrating another portion of some configurations of the battery module of Figure 3;
  • the bus bar assembly 240 may include at least one connection bus bar 242.
  • the connection bus bar 242 may include an upper plate portion 242A and a lower plate portion 242B.
  • the upper plate portion 242A may be positioned at an upper portion of the lower plate portion 242B.
  • the upper plate portion 242A is configured to be in contact with a sensing lead 261 including a conductive material so as to perform voltage sensing of the secondary battery 110 electrically connected to the connection bus bar 242 There is.
  • the lower plate portion 242B may be connected to at least one electrode lead 111.
  • the connecting bus bar 242 may comprise a conductive metal material.
  • the bus bar assembly 240 may be provided with three connecting bus bars 242. 7, the ends of the three electrode leads 111 may be connected to each other on both sides of the connection bus bar 242 in an overlapping manner. Furthermore, the connection bus bar 242 and the ends of the three electrode leads 111 may be connected in a welded manner by laser welding or the like.
  • the bus bar assembly 240 includes a bus bar 242 configured to mount the module bus bar 241, the pressurizing bus bar 246, and the connecting bus bar 242,
  • a frame 247 may be further provided.
  • the bus bar frame 247 may include an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material may be plastic.
  • the bus bar frame 247 can mount the module bus bar 241 on the outer side.
  • the module bus bar 241 may be mounted and fixed to the bus bar frame 247.
  • the module bus bar 241 may be positioned on both sides of the bus bar frame 247 in the lateral direction. Further, the module bus bar 241 located on the left side of the bus bar frame 247 and the module bus bar 241 located on the right side of the bus bar frame 247 may have different electrical polarities.
  • the bus bar frame 247 may be formed with a through-hole H1 so that at least one electrode lead 111 may protrude therethrough.
  • the end portions of the plurality of electrode leads 111 may be configured so as to pass through the through holes H1 of the bus bar frame 247 in such a manner as to protrude from the secondary battery 110 in the forward and backward directions.
  • the through hole H1 may be formed at a position facing the side of the lower plate portion 241B of the module bus bar 241. [ That is, the through-hole H1 may be formed adjacent to one side of the module bus bar 241 in the left-right direction.
  • the end of the electrode lead 111 inserted into the bus bar frame 247 is connected to the side of the lower plate portion 241B of the module bus bar 241 And can be formed in an easy position and size.
  • the through holes H1 may be formed adjacent to the left and right sides of the connecting bus bar 242, respectively.
  • the through hole H1 is formed such that the end of the electrode lead 111 inserted into the through hole H1 is in contact with each of both side portions of the lower plate portion 241B of the connecting bus bar 242 Two of them may be formed.
  • the lower plate portion 241B of the module bus bar 241 is inserted into the lower plate portion 241B in a direction in which the electrode leads 111 are brought into contact with the end portions of the plurality of electrode leads 111
  • the indentation structure 241S may be formed. That is, the indentation structure 241S of the lower plate portion 241B may be a structure in which the end of the electrode lead 111 is recessed to be received therein.
  • a lead contact structure 241E configured to increase the contact area with the electrode lead 111 may be formed on a part of the indentation structure 241S.
  • the lead contact structure 241E may be bent and protruded in the outward direction where the electrode lead 111 protrudes. Accordingly, the left and right side surfaces of the end portion of the electrode lead 111 can be attached to the projected left and right side surfaces of the protruded lead contact structure 241E.
  • the left side of the lead contact structure 241E of the module bus bar 241 may be connected to the right side of one of the three electrode leads 111.
  • the lead contact structure 241E has a shape that bends outwardly so as to have a wide contact area with the left and right sides of the electrode lead 111 protruding in the front- have. Accordingly, it is possible to prevent a large resistance from occurring at the contact connection portion between the electrode lead 111 and the module bus bar 241, thereby increasing the service life of the battery module 200 and enhancing the stability.
  • the pressing bus bar 246 may press the end portion of the electrode lead 111 by pressing a tool such as a welding jig only when performing the welding operation between the lower plate portion 241B and the electrode lead 111, can do. That is, the pressing bus bar 246 is fixed to the module bus bar 241 by a welding jig or the like so that the end of the electrode lead 111 comes into close contact with the lead contact structure 241E of the lower plate portion 241B. The lower plate portion 241B of the lower plate 241 can be pressed.
  • laser welding can be performed by the pressurized bus bar 246 in a state in which the end of the electrode lead 111 is in close contact with the surface of the module bus bar 241 , A bonding process with high reliability can be performed.
  • the end of the electrode lead 111 may be connected to the side of the pressure bus bar 246 and / or the module bus bar 241 in a form welded by laser welding or the like.
  • FIG. 8 is a partial front view schematically showing a part of some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the bus bar frame 247B may further include a spring 244 configured to press the pressure bus bar 246 in a direction in which the end of the electrode lead 111 is located . That is, the pressurized bus bar 246 can be pressed in the direction in which the lower plate portion 241B of the module bus bar 241 is positioned by using the elastic force of the spring 244. To this end, the spring 244 may be mounted on the partition wall 247T protruding outside the bus bar frame 247B.
  • a partition wall 247T capable of supporting one side of the spring 244 may be formed on the outer surface of the bus bar frame 247B accommodating the pressurized bus bar 246.
  • the spring 244 may be connected to the partition 247T on one side and to one side of the pressure bus bar 246 on the other side.
  • the spring 244 may press the electrode lead 111 in a direction in which the press contact bus bar 246 positions the lead contact structure 241E of the lower plate portion 241B.
  • FIG. 9 is a partial perspective view schematically showing a part of some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of barrier ribs 247T may be formed on the outer surface of the bus bar frame 247 so as to protrude outwardly.
  • the barrier rib 247T may be formed to protrude forward when the bus bar frame 247 is formed in front of the battery module 200.
  • the barrier rib 247T may protrude rearward when the bus bar frame 247 is formed at the rear of the battery module 200.
  • the bus bar frame 247 may be formed with a bus bar seating portion 248 whose outer side is recessed inward to receive the module bus bar 241 therein. Furthermore, the bus bar seating portion 248 may be formed to be indented inwardly corresponding to at least a part of the outer shape of the module bus bar 241.
  • the bus bar seating part 248 may be formed with a hook structure 248C protruding outward to fix the lower plate part 241B or the pressurizing bus bar 246.
  • the hook structure 248C may be configured to press the outer side of the lower plate portion 241B or the pressurizing bus bar 246 inward.
  • the hook structure 248C may be configured to press one end portion of the lower plate portion 241B inward. Further, another type of hook structure 248C may be formed to press the upper end of the pressure bus bar 246. [
  • the module bus bar 241 and the pressurizing bus bar 246 can be stably fixed to the outside of the bus bar frame 247 by the hook structure 248C,
  • the efficiency of the welding process between the electrode lead 111 and the module bus bar 241 can be improved and the durability of the finished product can be increased.
  • the bus bar seating portion 248 may be formed with an escape preventing structure 248A protruding upward in order to prevent the lower end of the lower plate portion 241B from being detached outwardly.
  • the release preventing structure 248A may be formed at a position corresponding to at least a part of the lower end of the lower plate portion 241B.
  • the departure prevention structure 248A is configured to prevent the module bus bar 241 from being deviated to the outside, so that the module bus bar 241 can stably contact the bus bar
  • the module bus bar 241 can be fixed to the frame 247 and the frequent flow of the module bus bar 241 is prevented from occurring so that the connection structure between the electrode lead 111 and the module bus bar 241 is damaged Can be effectively prevented.
  • a guide structure 248G configured to guide movement of the pressurizing bus bar 246 in the pressing direction may be formed.
  • the guide structure 248G may be formed with a guide wall extending in a direction in which the pressurizing bus bar 246 presses the electrode lead 111 in a pressing direction.
  • the module bus bar 241 is seated in a bus bar seat part 248 which is inserted inward of the bus bar frame 247.
  • the bus bar seating portion 248 is provided with a release preventing structure 248A for preventing the lower portion of the lower plate portion 241B from being separated from the lower portion of the bus bar 248.
  • a guide structure 248G configured to guide the movement of the guide member 248A is formed.
  • connection extension portion 241C may extend inwardly from the upper plate portion 241A and the lower plate portion 241B inwardly. That is, the connection extension part 241C may be bent obliquely along the outer surface of the bus bar frame 247.
  • the bus bar frame 247 may be formed with an auxiliary receiving portion 249 inclined inward to receive the connection expanding portion 241C.
  • connection extension portion 241C of the module bus bar 241 extends in the right direction and is inclined inwardly along the outer surface of the bus bar frame 247 Bending can be extended.
  • connection extension part 241C may have a structure bent inward.
  • bus bar frame 247 may be formed with an auxiliary receiving portion 249 inclined inward to receive the connection expanding portion 241C therein.
  • connection expansion portion 241C is bent and extended inwardly so that the connection extension portion 241C of the module bus bar 241 contacts with an external object or interference occurs And the bus bar module can be manufactured more compactly.
  • the end plate 220 may be coupled to the outside of the bus bar assembly 240 located at the front or rear of the battery module 200, respectively.
  • the side plate 210 may include a plurality of side plates 210 so as to surround the side surfaces of the cell assembly 100 in the left-right direction.
  • the battery module 200 may further include an upper cover 230A and a lower cover 230B to cover the upper portion and the lower portion.
  • FIG. 10 is a partial perspective view schematically showing a part of some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the barrier rib 247T formed on the bus bar frame 247C protrudes to surround the outer surface of the bus bar so as to protect the module bus bar 243 mounted on the bus bar frame 247C from the outside .
  • the partition 247T may be formed with a fitting groove 247G in which a part of the module bus bar 243 is inserted. Specifically, the end of the connection extension portion 243C of the module bus bar 243 may be inserted into the fitting groove 247G.
  • the module bus bar 243 can be securely fixed to the fitting groove 247G by inserting the connecting extension 243C into the fitting groove 247G, It is possible to guide the module bus bar 243 to be fixed at the correct position, which is advantageous in shortening the manufacturing time.
  • a part of the pressurizing bus bar 246F may be joined to the end of the electrode lead 111.
  • the pressurizing bus bar 246F may be in the form of a bar extending in the vertical direction.
  • One side of the pressurized bus bar 246F may be joined to an end of the electrode lead 111.
  • a portion of the pressure bus bar 246F may be joined to the module bus bar 243.
  • the upper and lower ends of the pressure bus bar 246F may be joined to a portion of the lower plate portion 243B of the module bus bar 243.
  • one side of the end of the electrode lead 111 is bonded to the indentation structure 243S formed in the lower plate portion 243B, And the other side of the end portion may be joined to one side of the pressure bus bar 246F.
  • Both ends of the pressurizing bus bar 246F in the up and down direction may be joined to the upper portion 243S1 and the lower portion 243S2 of the recessed structure 243S of the lower plate portion 243B.
  • the end of the electrode lead 111 is interposed between the module bus bar 243 and the press bus bar 246F, and the module bus bar 243, Both ends of the pressurized bus bar 246F can be joined to the upper and lower portions of the recessed structure 243S of the lower plate portion 243B,
  • the high resistance that can be generated in the connection structure between the electrode lead 111 and the module bus bar 243 can be effectively reduced by effectively increasing the bonding area between the electrode bus bar 241 and the pressure bus bar 246F, The reliability can be further increased.
  • the battery pack according to the present invention may include at least one battery module 200 according to the present invention.
  • the battery pack according to the present invention may include a pack case for storing the battery module 200, various devices for controlling the charging and discharging of the battery module 200, such as a BMS Management System), a current sensor, a fuse, and the like.
  • the battery pack according to the present invention can be applied to an automobile such as an electric vehicle. That is, the automobile according to the present invention may include the battery pack according to the present invention.
  • electrode lead 250 module terminal
  • bus bar assembly 242 connection bus bar
  • module bus bar 241A upper plate portion
  • bus bar frame H1 through hole
  • the present invention relates to a battery module and a battery pack including the battery module. Further, the present invention is applicable to an electronic device having the battery module or an industry related to the automobile.

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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 형성된 연결 확장부, 상기 상부 플레이트부의 상단에 위치된 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
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.
본 출원은 2017년 12월 19일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2017-0175191호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
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, 본 발명은, 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, 본 발명은, 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, 본 발명은, 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, 본 발명의 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, 본 발명의 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, 본 발명은, 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 평면도이다.
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 또 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 평면도이다. 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(도시하지 않음), 전해액(도시하지 않음) 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 도시함)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 삽입홀(H2)에 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(111)의 단부가 전후 방향으로 돌출된 상태에서 상기 모듈 버스바(241)와 접촉되는 구조에서는, 상기 하부 플레이트부(241B)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 또 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.
[부호의 설명]
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
본 발명은 배터리 모듈 및 그것을 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 배터리 모듈이 구비된 전자 디바이스 또는 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.

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 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는, 상기 모듈 버스바가 외측면에 탑재되고 적어도 하나 이상의 전극 리드가 관통되어 돌출되도록 관통구가 형성된 버스바 프레임을 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 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. 제2항에 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. 제6항에 있어서,
    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.
  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 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항 내지 제8항 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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