KR101913786B1 - 단자 플레이트 및 bms가 직접 연결된 구조의 전지모듈 - Google Patents

단자 플레이트 및 bms가 직접 연결된 구조의 전지모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 전지셀들이 측면이 상호 인접한 상태로 배열되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 양측 단부들에 장착되어 있는 한 쌍의 셀 프레임들; 상기 전지셀들의 전극단자들을 전기적으로 연결하는 단자 플레이트들; 및 상기 전지셀 적층체의 일 측면에 장착되어 있고, 상기 단자 플레이트들에 직접 연결되어 있는 BMS(Battery Management System);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈을 제공한다.

Description

단자 플레이트 및 BMS가 직접 연결된 구조의 전지모듈 {Battery Module for Direct Connection Structure Between Terminal Plate and Battery Management System}
본 발명은 단자 플레이트 및 BMS가 직접 연결된 구조의 전지모듈에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다.
일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
이러한 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있지만, 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있다.
과충전, 과방전, 과전류시 전류를 차단하는 보호회로, 온도 상승시 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient Element), 가스 발생에 따른 압력 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 안전벤트 등의 안전 시스템이 구비되어 있고, 다수의 전지모듈들이 조합된 구조로 이루어진 멀티-셀 구조의 중대형 전지팩에는 과방전, 과충전, 과전류 등으로부터 전지셀을 보호하기 위한 퓨즈, 바이메탈, BMS (Battery Management System) 등의 안전 시스템이 구비되어 있다.
상기와 같은 안전 시스템 중 BMS는 전지셀들 또는 단위모듈들의 전압을 검출하기 위해 전압 센싱 단자들이 와이어에 의해 전지셀들 또는 단위모듈들에 연결되어 있다.
도 1에는 종래의 전압 센싱 단자를 와이어에 의해 BMS와 연결하고 있는 전지모듈의 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지모듈(10)은 복수의 전지셀(11)들이 측면이 상호 인접한 상태로 배열되어 있고, 전지셀(11)들의 양단에 프레임(12)들이 장착되며, 전지셀(11)들의 일측 상단에는 BMS(13)가 위치하는 구조로 이루어져 있다.
BMS(13)는 전압 센싱 단자(14)와 와이어(15)에 의해 연결되어 있다. 전지셀(11)들은 직렬 연결 구조로서, 각각의 전지셀(11)의 전압을 BMS(13)가 모니터링 해야하기 때문에, 전지셀(11)의 개수에 대응하는 수의 전압 센싱 단자(14)와 와이어(15)가 필요하다. 그러나, 이 같은 구조에서는 각각의 전압 센싱 단자와 와이어를 수동으로 솔더링 해야하므로, 공정 소요가 증가하고 와이어들이 복잡하게 구성되어 전지모듈의 구조를 복잡하게 하는 문제점이 있다.
따라서, 상기의 문제점을 해결할 수 있는 전지모듈이 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 다수의 전압 센싱 단자 및 와이어들을 전지셀들에 연결하기 위해 솔더링 하는 경우에 발생되는 외관 문제, 비용 증가 및 공정의 불균일 문제들을 해결하기 위한 것으로, 와이어를 배제하여 BMS 및 전지셀이 직접 연결된 구조의 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은,
복수의 전지셀들이 측면이 상호 인접한 상태로 배열되어 있는 전지셀 적층체;
상기 전지셀 적층체의 양측 단부들에 장착되어 있는 한 쌍의 셀 프레임들;
상기 전지셀들의 전극단자들을 전기적으로 연결하는 단자 플레이트들; 및
상기 전지셀 적층체의 일 측면에 장착되어 있고, 상기 단자 플레이트들에 직접 연결되어 있는 BMS(Battery Management System);
를 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지모듈은, 와이어 구조를 배제하여 단자 플레이트들에 직접 연결되는 구조의 BMS를 포함함으로써, 단자 플레이트들을 BMS에 연결하기 위해 솔더링 하는 경우에 발생되는 외관 문제, 비용 증가 및 공정의 불균일 문제들을 해결할 수 있다.
구체적으로, 상기 전지셀은 원통형 전지셀일 수 있다. 원통형 전지셀은 양극 시트, 음극 시트 및 상기 양극 시트와 음극 시트 사이에 개재된 분리막 시트를 권취하여 형성된 젤리-롤형 전극조립체가 원통형의 금속 캔에 전해액과 함께 수납되고, 상기 원통형 캔의 상단에 캡 어셈블리가 장착되는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
또한, 상기 전지셀 적층체는 세로 방향 크기 대비 가로 방향 크기가 상대적으로 큰 구조로 적층 및 배열되어 있을 수 있다. 상기 세로 방향은 지면으로부터의 높이 방향을 의미하고, 상기 가로 방향은 상기 전지셀의 전극단자 형성 방향에 직교되는 방향을 의미한다.
반대로, 상기 전지셀 적층체는 가로 방향 크기 대비 세로 방향 크기가 상대적으로 큰 구조로 적층 및 배열되어 있을 수 있다. 이 같은 전지셀 적층체의 구조에 따라 상기 전지셀들의 전극단자들을 전기적으로 연결하는 단자 플레이트의 형상이 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 셀 프레임들은, 전지셀 적층체의 일측 단부가 장착되는 제 1 셀 프레임과, 타측 단부가 장착되는 제 2 셀 프레임으로 이루어져 있을 수 있고, 상기 제 1 셀 프레임과 제 2 셀 프레임은 체결부재에 의해 상호 결합되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 셀 프레임과 제 2 셀 프레임의 모서리에는 체결구들이 형성되어 있을 수 있고, 상기 체결구들에 체결 부재가 삽입되어 제 1 셀 프레임과 제 2 셀 프레임이 결합되는 구조일 수 있다.
상기 제 1 셀 프레임과 제 2 셀 프레임 각각은 전지셀들의 일측 단부 및 타측 단부 각각에 대응하는 형상의 수납부가 내측에 형성되어 있을 수 있고, 상기 전지셀들의 전극단자가 노출되기 위한 개구들이 외면에 천공되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 전지셀들은 원통형 전지셀 일 수 있으며, 그에 따라, 상기 수납부의 형상은 원기둥 형상으로 홈이 형성된 구조일 수 있다. 상기 개구들은 상기 전지셀의 전극단자의 형상에 대응하여 원형으로 천공되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제 1 셀 프레임 및 제 2 셀 프레임 각각의 수납부들 사이에는 냉매가 유동할 수 있는 관통로가 형성되어 있을 수 있고, 상기 단자 플레이트에는 상기 셀 프레임들의 관통로에 대응하는 형상의 관통구가 천공되어 있을 수 있다. 그에 따라, 상기 관통로 및 관통구는 상호 연통되어 있을 수 있으며, 일면의 단자 플레이트의 관통구로부터 유입된 냉매가 제 1 셀 프레임의 관통로 및 제 2 셀 프레임의 관통구를 통과하여 타면의 단자 플레이트의 관통구로 배출되어 전지셀들을 냉각하는 구조일 수 있다. 상기 냉매의 유입 및 배출 방향은 반대로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 단자 플레이트들은, 전지셀들의 전극단자들에 접속된 상태로, 셀 프레임들의 외면에 장착되어 있을 수 있다. 상기 단자 플레이트는 전지셀들의 전극단자에 솔더링 됨으로써, 셀 프레임의 외면에 장착되어 있을 수도 있지만, 별도의 결합 구조를 형성하여 슬 프레임과의 결합력을 보다 공고히 할 수 있다. 구체적으로, 셀 프레임의 외면으로부터 돌출된 후크부를 형성하고, 상기 후크부에 대응하는 체결홈을 단자 플레이트에 형성할 수 있으며, 상기 후크부 및 상기 체결홈을 결합하여 상기 단자 플레이트를 상기 셀 프레임에 장착할 수 있다.
상기 단자 플레이트들은 적어도 둘 이상의 상기 전지셀들을 직렬, 또는 직렬 및 병렬로 연결하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 전지셀들은 2P-13S 구조로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 단자 플레이트는,
상기 전지셀들의 전극단자에 접촉되고 장방형 형상으로 이루어져 있는 단자 연결부; 및
상기 단자 연결부의 일변으로부터 연장되어 형성되고, 셀 프레임의 상단에서 BMS 방향으로 수직 절곡된 상태로 BMS에 연결되는 BMS 연결부;
로 이루어져 있을 수 있다.
상기 단자 연결부는 전지셀들의 연결 구조에 따라 그 형상이 변경될 수 있음은 물론이다. 구체적으로, 병렬로 연결된 전지셀들의 수가 증가할수록 상기 단자 플레이트의 전극단자들과의 접촉면적은 확장될 수 있다.
또한, 상기 셀 프레임의 상단에는, BMS 연결부의 절곡을 가이드 하고 고정할 수 있도록, BMS 연결부에 대응하는 형상의 만입홈이 형성되어 있을 수 있다. 이와 같은 구조에 따라, 전지모듈 제조 과정에서 단자 플레이트를 BMS에 연결하는 공정 중 발생할 수 있는 유동에 의한 공정 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 작업자가 용이하게 단자 플레이트를 절곡하고 BMS에 연결할 수 있다.
또한, 상기 단자 연결부에서, 전지셀들의 전극단자들에 대응하는 각각의 부위에는, 단자 연결부와 전극단자들의 용접을 위한 슬릿들(slits)이 형성되어 있을 수 있다. 상기 슬릿은 상기 단자 연결부와 상기 전극단자 간의 솔더링 또는 용접 공정을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 BMS는,
상기 전지셀 적층체의 상면에 장착되고, 상기 전지셀 적층체의 가로 방향 크기에 대응하여 장방형 형상으로 이루어져 있는 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board);
상기 PCB 상에 형성되어 있고 하기 전압 센싱 연결부에 전기적으로 연결되어 있으며, 전지셀의 전압을 측정하여 전지의 작동을 제어하는 IC(Integrated Circuit; 집적 회로); 및
상기 단자 플레이트들에 연결될 수 있도록, PCB의 외주면을 따라 이격되어 형성되어 있는 전압 센싱 연결부들;
을 포함하고 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 전압 센싱 연결부는 평면 상 직사각형 형상으로 이루어져 있을 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 전압 센싱 연결부는 폭 방향 길이 대비 가로 방향 길이가 큰 구조로 이루어져 있을 수 있다. 상기 폭 방향은 상기 전지셀의 길이 방향을 의미한다.
구체적인 실시예에서, 상기 전압 센싱 연결부는,
상기 단자 플레이트와 접촉하는 제 1 접촉부; 및
상기 제 1 접촉부에 전기적으로 단절된 상태로 상기 IC에 전기적으로 연결되어 있는 제 2 접촉부;
로 이루어져 있을 수 있고,
상기 제 1 접촉부 및 제 2 접촉부는 단자 플레이트에 함께 솔더링(soldering) 되어, 상기 단자 플레이트가 IC에 전기적으로 연결되는 구조일 수 있다.
상기 단자 플레이트와 전압 센싱 연결부를 연결하는 공정에서, 유동에 의해 상기 단자 플레이트와 상기 전압 센싱 연결부 간의 임의 접촉이 반본적으로 발생될 수 있다. 그에 따라, 상기 IC가 반복적인 임의 접촉에 의해 회로가 손상될 수 있는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 상기 구체적인 실시예와 같이, 상기 전압 센싱 연결부는 상호 단절된 제 1 접촉부 및 제 2 접촉부로 이루어져 있을 수 있고, 솔더링에 의해 제 1 접촉부 및 제 2 접촉부와 단자 플레이트를 연결함으로써, 임의 접촉에 의한 IC의 회로 손상을 방지할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈을 포함하는 구조의 전지팩을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 전기 자전거, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은, 와이어 구조를 배제하여 단자 플레이트들에 직접 연결되는 구조의 BMS를 포함함으로써, 단자 플레이트들을 BMS에 연결하기 위해 솔더링 하는 경우에 발생되는 외관 문제, 비용 증가 및 공정의 불균일 문제들을 해결할 수 있다.
도 1은 종래의 전압 센싱 단자를 와이어에 의해 BMS와 연결하고 있는 전지모듈의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 분해도이다;
도 3은 도 2의 전지모듈의 단자 플레이트의 확대도이다;
도 4는 도 2의 전지모듈의 BMS의 확대도이다;
도 5는 도 2의 전지모듈의 전압 센싱 연결부의 확대도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 분해도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 전지모듈의 단자 플레이트의 확대도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 4에는 도 2의 전지모듈의 BMS의 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 전지모듈(100)은 전지셀 적층체(110), 제 1 셀 프레임(120), 제 2 셀 프레임(130), 단자 플레이트(140) 및 BMS(150)로 이루어져 있다.
전지셀 적층체(110)는 원통형의 전지셀(111)들이 측면이 상호 인접한 상태로 배열되어 있는 구조로 이루어져 있다. 전지셀 적층체(110)는 세로 방향 크기 대비 가로 방향 크기가 상대적으로 큰 구조로 적층 및 배열되어 있으며, 전지셀(111)들은 2P-13S 구조로 연결될 수 있도록, 이 단위의 전지셀(111)들이 상호 전극 단자의 방향이 대향하도록 배열되어 있다.
제 1 셀 프레임(120) 및 제 2 셀 프레임(130)은 전지셀 적층체(110)의 양단에 각각 장착되며, 체결부재(도시하지 않음)에 의해 상호 결합될 수 있다.
제 1 셀 프레임(120)과 제 2 셀 프레임(130) 각각은 전지셀(111)들의 일측 단부 및 타측 단부 각각에 대응하는 원기둥 형상의 수납부(121, 131)가 내측에 형성되어 있고, 전지셀(111)들의 전극단자가 노출되기 위한 개구(122)들이 원형으로 외면에 천공되어 있다.
전지셀 적층체(110)의 상단면에는 BMS(150)가 위치고, 단자 플레이트(140)는 전지셀(111)들의 전극단자에 접속된 상태로, 제 1 셀 프레임(120) 및 제 2 셀 프레임(130)의 외면에 장착된다.
또한, 상기 제 1 셀 프레임(120) 및 제 2 셀 프레임(130)의 각각의 수납부들(121, 131) 사이에는 냉매가 유동할 수 있는 관통로(124, 134)들이 형성되어 있고, 단자 플레이트(140)에는 관통로(124, 134)들에 대응하는 형상의 관통구(149)가 형성되어 있다.
관통로(124, 134) 및 관통구(149)는 상호 연통되어 있으며, 전면 단자 플레이트(140)의 관통구(149)로부터 유입된 냉매가 제 1 셀 프레임(120)의 관통로(124) 및 제 2 셀 프레임(130)의 관통로(134)를 통과하고 후면 단자 플레이트(140)의 관통구(149)로 배출되어 전지셀(111)들을 냉각하는 구조로 이루어져 있다.
단자 플레이트(140)는 단자 연결부(141)와 BMS 연결부(142)로 이루어져 있다. 단자 연결부(141)는 전지셀(111)들의 전극단자에 접촉되고, 장방형 형상으로 이루어져 있고, BMS 연결부(142)는 단자 연결부(141)의 상변으로부터 연장되어 형성되고, 셀 프레임(120, 130)들의 상단에서 BMS(150) 방향으로 수직 절곡된 구조로 이루어져 있다.
셀 프레임(120, 130)들의 상단에는, BMS 연결부(142)의 절곡을 가이드 하고 고정할 수 있도록, BMS 연결부(142)에 대응하는 형상의 만입홈(129, 139)들이 형성되어 있다.
단자 연결부(141)의 전지셀(111)들의 전극단자에 대응하는 각각의 부위에는, 단자 연결부(141)와 전극단자들의 솔더링 또는 용접을 용이하게 하기 위한 슬릿(143)들이 형성되어 있다.
BMS(150)는 PCB(151), IC(152) 및 센싱 연결부(153)로 이루어져 있다.
PCB(151)는 전지셀 적층체(110)의 상면에 장착되고, 전지셀 적층체(110)의 가로 방향 크기에 대응하여 장방형 형상으로 이루어져 있다.
IC(152)는 PCB(151) 상에 형성되어 있고, 전압 센싱 연결부(153)에 전기적으로 연결되어 있으며, 전지셀(111)의 전압을 측정하여 전지의 작동을 제어한다.
전압 센싱 연결부(153)들은 단자 플레이트(140)에 연결될 수 있도록, PCB(151)의 외주면을 따라, 이격되어 형성되어 있다.
도 5에는 도 2의 전지모듈의 전압 센싱 연결부의 평면상 확대도가 도시되어 있다.
도 5를 도 2와 함께 참조하면, 전압 센싱 연결부(153)는 제 1 접촉부(154) 및 제 2 접촉부(155)로 이루어져 있다.
제 1 접촉부(154)는 단자 플레이트(140)와 접촉되고, 제 2 접촉부(155)는 제 1 접촉부(154)에 전기적으로 단절된 상태로 IC(152)에 전기적으로 연결되어 있다.
제 1 접촉부(154) 및 제 2 접촉부(155)는 단자 플레이트(140)에 함께 솔더링(soldering) 되어, 단자 플레이트(140)가 IC(152)에 전기적으로 연결된다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 복수의 전지셀들이 측면이 상호 인접한 상태로 배열되어 있는 전지셀 적층체;
    상기 전지셀 적층체의 양측 단부들에 장착되어 있는 한 쌍의 셀 프레임들;
    상기 전지셀들의 전극단자들을 전기적으로 연결하는 단자 플레이트들; 및
    상기 전지셀 적층체의 일 측면에 장착되어 있고, 상기 단자 플레이트들에 직접 연결되어 있는 BMS(Battery Management System);
    를 포함하고 있고,
    상기 단자 플레이트들은, 전지셀들의 전극단자들에 접속된 상태로, 셀 프레임들의 외면에 장착되어 있고, 적어도 둘 이상의 상기 전지셀들을 직렬 및 병렬로 연결하고 있으며,
    상기 단자 플레이트는,
    상기 전지셀들의 전극단자에 접촉되고 장방형 형상으로 이루어져 있는 단자 연결부; 및
    상기 단자 연결부의 일변으로부터 연장되어 형성되고, 셀 프레임의 상단에서 BMS 방향으로 수직 절곡된 상태로 BMS에 연결되는 BMS 연결부;
    로 이루어져 있고,
    상기 셀 프레임의 상단에는, 상기 BMS 연결부의 절곡을 가이드 하고 고정할 수 있도록, 상기 BMS 연결부에 대응하는 형상의 만입홈이 형성되어 있으며,
    상기 셀 프레임들은, 전지셀 적층체의 일측 단부가 장착되는 제 1 셀 프레임과, 타측 단부가 장착되는 제 2 셀 프레임으로 이루어져 있고, 상기 제 1 셀 프레임과 제 2 셀 프레임은 체결부재에 의해 상호 결합되어 있고,
    상기 제 1 셀 프레임과 제 2 셀 프레임 각각은 전지셀들의 일측 단부 및 타측 단부 각각에 대응하는 형상의 수납부가 내측에 형성되어 있고, 상기 전지셀들의 전극단자가 노출되기 위한 개구들이 외면에 천공되어 있으며,
    상기 제 1 셀 프레임 및 제 2 셀 프레임 각각의 수납부들 사이에는 냉매가 유동할 수 있는 관통로가 형성되어 있고,
    상기 단자 플레이트에는 셀 프레임의 관통로에 대응하는 형상의 관통구가 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 원통형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 적층체는 세로 방향 크기 대비 가로 방향 크기가 상대적으로 큰 구조로 적층 및 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들은 2P-13S 구조로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 단자 연결부에서, 전지셀들의 전극단자들에 대응하는 각각의 부위에는, 단자 연결부와 전극단자들의 용접을 위한 슬릿들(slits)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 BMS는,
    상기 전지셀 적층체의 상면에 장착되고, 상기 전지셀 적층체의 가로 방향 크기에 대응하여 장방형 형상으로 이루어져 있는 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board);
    상기 PCB 상에 형성되어 있고 하기 전압 센싱 연결부에 전기적으로 연결되어 있으며, 전지셀의 전압을 측정하여 전지의 작동을 제어하는 IC(Integrated Circuit; 집적 회로); 및
    상기 단자 플레이트들에 연결될 수 있도록, PCB의 외주면을 따라 이격되어 형성되어 있는 전압 센싱 연결부들;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전압 센싱 연결부는 평면 상 직사각형 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 전압 센싱 연결부는,
    상기 단자 플레이트와 접촉하는 제 1 접촉부; 및
    상기 제 1 접촉부에 전기적으로 단절된 상태로 상기 IC에 전기적으로 연결되어 있는 제 2 접촉부;
    로 이루어져 있고,
    상기 제 1 접촉부 및 제 2 접촉부는 단자 플레이트에 함께 솔더링(soldering) 되어, 상기 단자 플레이트가 IC에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  17. 제 1 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 17 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기 자전거, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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HUE16827953A HUE061659T2 (hu) 2015-07-21 2016-07-05 Akkumulátormodul, olyan szerkezeti kialakítással, amelyben egy akkumulátor felügyeleti rendszer közvetlenül a kivezetéslemezekhez van csatlakoztatva
US15/307,317 US10608292B2 (en) 2015-07-21 2016-07-05 Battery module having structure in which battery management system is directly connected to terminal plates
ES16827953T ES2945710T3 (es) 2015-07-21 2016-07-05 Módulo de batería que tiene una estructura en la que placas de terminales y BMS están conectados directamente
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CN201680039573.2A CN107851749B (zh) 2015-07-21 2016-07-05 具有其中电池管理***直接连接至端子板的结构的电池模块
JP2018519669A JP6789580B2 (ja) 2015-07-21 2016-07-05 端子プレートおよびｂｍｓが直接連結された構造の電池モジュール
EP16827953.7A EP3306701B1 (en) 2015-07-21 2016-07-05 Battery module having structure wherein terminal plates and bms are directly connected
PL16827953.7T PL3306701T3 (pl) 2015-07-21 2016-07-05 Moduł akumulatorowy mający konstrukcję, w której płyty zaciskowe i bms są bezpośrednio połączone

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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102436223B1 (ko) * 2017-12-18 2022-08-25 삼성전기주식회사 적층형 전자 부품
KR102263763B1 (ko) * 2018-01-17 2021-06-09 주식회사 엘지에너지솔루션 방열 및 연쇄발화 방지 구조를 구비한 멀티 레이어 원통형 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
CN207719292U (zh) * 2018-01-19 2018-08-10 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池监控单元用安装支架、电池包及汽车
DE102018103713A1 (de) * 2018-02-20 2019-08-22 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Mechanisches und thermisches System für eine modulare Batterie mit Leistungselektronikkomponenten
KR20210069384A (ko) 2019-12-03 2021-06-11 삼성전자주식회사 배터리 시스템
KR102369105B1 (ko) * 2019-12-30 2022-03-02 제주대학교 산학협력단 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치
FR3112900B1 (fr) * 2020-07-27 2022-07-29 Limatech Bloc modulaire série (B l M o S e )
GB2612273B (en) * 2020-07-27 2024-02-07 Nabrawind Tech Sl System for protection against lightning strikes for a modular blade and method of forming a stack
US11936007B2 (en) 2020-09-28 2024-03-19 Hamilton Sundstrand Corporation Battery system with optical connections
US11916211B2 (en) 2020-09-28 2024-02-27 Hamilton Sundstrand Corporation Extinguishing battery thermal runaway
US11804630B2 (en) 2020-09-28 2023-10-31 Hamilton Sundstrand Corporation (HSC) Battery system with thermal control loop
US11936014B2 (en) 2020-09-28 2024-03-19 Hamilton Sundstrand Corporation Battery cell with sensors
DE102021105833B4 (de) * 2021-03-10 2022-09-29 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriemodul
KR102574922B1 (ko) * 2021-04-30 2023-09-06 넥스콘테크놀러지 주식회사 배터리 팩 및 이의 제조방법
KR102431550B1 (ko) * 2022-01-10 2022-08-12 주식회사 아이윈 복수의 배터리 셀과 배터리 관리 시스템의 접속 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001266825A (ja) * 2000-03-15 2001-09-28 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 組電池
US20080213652A1 (en) * 2007-02-08 2008-09-04 Karl Frederick Scheucher Battery pack safety and thermal management apparatus and method

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100934466B1 (ko) * 2006-09-25 2009-12-30 주식회사 엘지화학 전지셀들의 전기적 연결을 위한 접속부재
JP2008097942A (ja) 2006-10-10 2008-04-24 Sanyo Electric Co Ltd 組電池
JP4946742B2 (ja) * 2007-09-05 2012-06-06 ソニー株式会社 基板、回路基板および電池パック
KR101016596B1 (ko) * 2009-01-29 2011-02-22 강정욱 셀 상호간 복합연결망으로 구성된 셀 카트리지
JP5449861B2 (ja) 2009-05-27 2014-03-19 三洋電機株式会社 パック電池
CN102110795B (zh) 2009-12-24 2015-03-04 三洋电机株式会社 电池组
JP5496746B2 (ja) 2010-03-31 2014-05-21 三洋電機株式会社 バッテリパック
US9548476B2 (en) * 2010-12-20 2017-01-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Multi-cell battery module with integral cooling and assembly aids
JP6022348B2 (ja) * 2012-12-27 2016-11-09 三洋電機株式会社 電池パック
KR101609212B1 (ko) * 2013-08-28 2016-04-05 주식회사 엘지화학 냉매 및 배기 가스의 혼합을 방지하는 구조를 포함하는 전지모듈
KR101636380B1 (ko) 2013-09-26 2016-07-05 주식회사 엘지화학 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
KR20150048501A (ko) * 2013-10-28 2015-05-07 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR101586668B1 (ko) * 2013-12-27 2016-01-19 주식회사 엘지화학 서브 모듈들이 내부에 장착되어 있는 전지모듈 어셈블리

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001266825A (ja) * 2000-03-15 2001-09-28 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 組電池
US20080213652A1 (en) * 2007-02-08 2008-09-04 Karl Frederick Scheucher Battery pack safety and thermal management apparatus and method

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Publication number Publication date
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