KR102308633B1 - 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 전지 모듈이 제공된다. 상기 전지 모듈은, 적어도 하나의 전지 셀과, 전지 셀의 충, 방전 전류를 측정하기 위한 것으로, 상기 전지 셀의 안전 벤트 상에 형성된 션트 저항과, 션트 저항을 충 방전 전류 패스에 접속하기 위한 것으로, 상기 안전 벤트로부터 방출되는 고온의 가스에 의해 용융될 수 있는 가용 도전재;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 전지 모듈을 구성하는 전지 셀의 가스 방출을 포착하고, 이에 대응하여 전지 모듈의 충, 방전 전류를 차단함으로써 미연에 안전 사고의 발생을 예방할 수 있는 안전성이 향상된 안전 모듈이 제공된다.

Description

전지 모듈{Battery module}
본 발명은 전지 모듈에 관한 것이다.
이차전지 내부에는 활물질, 전해질과의 반응에 의해 CO2, H2 와 같은 가스가 생성된다. 이들 가스에 의해 전지 내부에 공간이 생기게 되면, 활물질의 기능을 상실하는 영역이 생기거나 전해질 내에서 Li 이온의 이동이 방해를 받게 되어 전지의 수명을 단축하게 된다. 또한, 생성된 가스가 축적되면, 전지가 부풀어 전지 내부 압력이 높아지게 되며 폭발의 위험이 있게 된다. 따라서, 수명 향상과 안정성을 위해서 생성된 가스를 외부로 방출시켜서 활물질이 기능을 상실하게 되는 것을 막고, 전해질 내에 생긴 기포를 제거하는 것이 필요하다.
중, 대형 전지에서는 전기적으로 연결된 다수의 전지 셀들을 모듈화시켜 고용량 고출력의 전지 모듈을 제공할 수 있다. 이렇게 다수의 전지 셀들이 인접하게 배열된 전지 모듈에서, 어느 일 전지 셀의 열화, 가스 방출 등의 이벤트에 따라 이웃한 전지 셀들이 순차적으로 열화되거나 열폭주 등의 현상에 따라 안정성이 급격하게 떨어지고, 안전 사고의 위험이 증가하게 된다.
본 발명의 일 실시형태는 전지 모듈을 구성하는 전지 셀의 가스 방출을 포착하고, 이에 대응하여 전지 모듈의 충, 방전 전류를 차단함으로써 미연에 안전 사고의 발생을 예방할 수 있는 안전성이 향상된 안전 모듈을 제공한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 전지 모듈은,
적어도 하나의 전지 셀;
상기 전지 셀의 충, 방전 전류를 측정하기 위한 것으로, 상기 전지 셀의 안전 벤트 상에 형성된 션트 저항; 및
상기 션트 저항을 충 방전 전류 패스에 접속하기 위한 것으로, 상기 안전 벤트로부터 방출되는 고온의 가스에 의해 용융될 수 있는 가용 도전재;를 포함한다.
예를 들어, 상기 전지 모듈은, 상기 전지 셀과 션트 저항 사이에 개재되는 보호 회로를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 보호 회로에는 충 방전 전류 패스를 형성하는 도전 패턴이 형성되고,
상기 가용 도전재는 상기 션트 저항을 상기 도전 패턴에 대해 접속시킨다.
예를 들어, 상기 보호 회로는 회로 기판을 포함하고,
상기 회로 기판에는 상기 션트 저항과 안전 벤트가 서로 직접적으로 대면하도록 오프닝이 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 가용 도전재는 상기 오프닝 주변에 형성된다.
예를 들어, 상기 전지 셀은, 서로 반대 극성을 갖는 제1, 제2 출력 단자를 포함하는 제1, 제2 전지 셀을 포함하고,
상기 회로 기판에는 상기 제1 출력 단자 또는 제2 출력 단자로부터의 충, 방전 전류를 도통하기 위한 연결 배선이 접속되어 있다.
예를 들어, 상기 연결 배선은 제1 출력 단자 또는 제2 출력 단자로부터 회로 기판을 향하여 일체적으로 돌출된 돌출 편으로 형성된다.
예를 들어, 상기 회로 기판에는 상기 전지 셀로부터의 전압 측정 신호를 취합하기 위한 측정 배선이 접속되어 있다.
예를 들어, 상기 측정 배선은, 다수의 전지 셀들을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바로부터 연장된다.
예를 들어, 상기 측정 배선은 버스 바로부터 회로 기판을 향하여 일체적으로 돌출된 돌출 편으로 형성된다.
예를 들어, 상기 가용 도전재는 납땜을 포함한다.
본 발명에 의하면, 전지 셀 내부에 축적된 가스의 방출이라는 이벤트에 대응하여, 누락 없이 가스의 방출에 대응하여, 전지 모듈의 충, 방전 전류의 패스가 차단됨으로써 미연에 안전 사고의 발생을 막을 수 있는 안전성이 향상된 전지 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서는 가스의 방출을 포착하고 충 방전의 전류 패스를 차단시키는 안전기구를, 전류 측정을 위한 션트 저항을 이용하여 구현함으로써, 안전 기구를 구현하기 위한 추가적인 구조 변경이나 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부에 대한 도면이다.
도 3은 도 2의 일부에 대한 도면이다.
도 4는 도 3의 측면을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 전지 모듈에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전지 모듈의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2 및 도 3은 도 1의 일부에 대한 도면들이다. 그리고, 도 4는 도 3의 측면을 도시한 도면이다.
도면들을 참조하면, 상기 전지 모듈은 일 방향을 따라 열을 이루어 배열된 다수의 전지 셀(10)들과, 상기 전지 셀(10)들과 전기적으로 연결된 보호 회로(150, 회로 기판)를 포함한다. 그리고, 상기 전지 모듈(10)은, 전지 셀(10)들 상에 배치되어 진지 셀(10)과 보호 회로(150, 회로 기판) 간의 전기적인 연결을 매개하는 배선(31,32)들을 포함할 수 있다.
상기 전지 셀(10)로는 리튬 이온 전지와 같은 이차 전지가 적용될 수 있으며, 원통형 이차 전지나 각형 이차 전지, 또는 폴리머 이차 전지 등 다양한 형태의 이차 전지가 적용될 수 있고, 어느 하나의 형태에 한정될 필요는 없다.
예를 들어, 각 전지 셀(10)은, 케이스(10b)와, 상기 케이스(10b) 내에 수용된 전극 조립체(미도시)와 전극 조립체와 전기적으로 연결되어 케이스(10b) 외부로 인출되는 전극 단자(10a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(10a)는 전지 셀(10)의 상부를 형성할 수 있으며, 케이스(10b) 상으로 노출될 수 있다. 도시되어 있지 않지만, 상기 전극 조립체는 양극판, 세퍼레이터, 음극판을 포함하며, 권취형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 상기 케이스(10b)는 그 내부에 전극 조립체를 수용하며, 전극 조립체와 외부회로 간의 전기 접속을 위해 케이스(10b) 외부로는 전극 단자(10a)가 형성된다.
예를 들어, 이웃한 전지 셀(10)들은 전극 단자(10a)의 접속을 통하여 서로 전기적으로 연결되며, 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있는데, 버스 바(15)를 통하여 이웃한 전극 단자(10a)들이 서로 연결될 수 있다.
상기 케이스(10b)에는 안전 벤트(10`)가 형성될 수 있다. 상기 안전 벤트(10`)는 상대적으로 약한 강도로 설계되며, 케이스(10b) 내에 사전에 설정해둔 임계 포인트 이상의 내압이 걸리면 파단되면서 내부 가스를 분출시키는 기능을 한다.
이웃한 전지 셀(10)들 사이에는 스페이서(50)가 개재될 수 있다. 상기 스페이서(50)는 이웃한 전지 셀(10)들을 전기적으로 절연시켜줄 수 있다. 예를 들어, 상기 케이스(10b)는 전기적으로 극성을 띨 수 있는데, 절연성 소재로 형성된 스페이서(50)를 개재하여 이웃한 전지 셀(10)들 간의 전기적인 간섭을 차단할 수 있다. 또한, 상기 스페이서(50)는 전지 셀(10)들 사이에 적정의 공간을 확보하여 방열 통로를 제공할 수 있으며, 이를 위해, 상기 스페이서에는 방열 공(50`)이 형성될 수 있다.
상기 스페이서(50)는 전지 셀(10)들 사이에 개재되어 전지 셀(10)의 열적 팽창, 즉, 스웰링(swelling)을 억제할 수 있다. 상기 전지 셀(10)의 케이스(10b)는 변형이 가능한 금속 소재로 형성될 수 있는데, 고분자 소재와 같이 변형이 적은 소재를 이용하여 스페이서(50)를 형성함으로써, 전지 셀(10)의 스웰링을 억제할 수 있다.
상기 배선(31,32)들은 전압, 온도와 같은 전지 셀의 상태 정보를 취합하기 위한 측정 배선(31)과, 충, 방전 전류 패스를 형성하기 위한 연결 배선(32)을 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 연결 배선(32)을 경유한 충, 방전 전류는 션트 저항(180)을 통하여 측정될 수 있다.
이렇게 배선(31,32)들을 통하여 취합되는 전지 셀(10)의 상태정보는, 보호 회로(150, 회로 기판)로 전달되어, 전지 셀(10)의 과열, 과충전, 과방전과 같은 오동작 여부를 확인하거나, 만충과 같이 충, 방전 정도를 파악하기 위한 데이터로 사용될 수 있다.
상기 측정 배선(31,32)은 전지 셀(10)의 전압 측정 신호를 취합하기 위해, 전지 셀(10)의 전극 단자(10a), 또는 전극 단자(10a)와 연결된 버스 바(15)로부터 연장될 수 있다. 도면에 도시된 일 실시형태에서, 상기 측정 배선(31)은 버스 바(15)로부터 보호 회로(150, 회로 기판)를 향하여 돌출되는 돌출 편으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 측정 배선(31)은 버스 바(15)로부터 일체적으로 연장되는 연장부(31a)와 보호 회로(150, 회로 기판)의 접속 패턴에 접속된 단자부(31b)를 포함하는 돌출 편으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 측정 배선(31)은, 버스 바(15)로부터 연장되는 연장부(31a)와, 상기 연장부(31a)로부터 보호 회로(150, 회로 기판)를 향하여 상방으로 돌출된 단자부(31b)를 포함할 수 있다. 상기 단자부(31b)는 보호 회로(150, 회로 기판)의 접속 패턴(도 2의 점선 표시)에 접속될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 측정 배선(31)은 버스 바(15)에 접속된 일단의 커넥터(미도시)와, 보호 회로(150, 회로 기판)에 접속된 타단의 커넥터(미도시)를 갖는 유연한 배선으로 형성될 수도 있다.
상기 측정 배선(31)은 서로 다른 전위를 갖는 복수 개의 개소에 대한 전압 측정을 위해 복수 개 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 측정 배선(31)은 한 쌍의 전지 셀(10)들에 대해 하나 씩 할당될 수 있으며, 이웃한 한 쌍의 전지 셀(10)들을 서로 전기적으로 연결하는 버스 바(15)에 대해 각각 접속될 수 있다.
상기 측정 배선(31)은 보호 회로(150, 회로 기판)에 접속되며, 측정 배선(31)을 통하여 취합된 전압 측정 신호에 근거하여 상기 보호 회로(150, 회로 기판)는 전지 셀(10)의 충, 방전 동작을 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 전지 셀(10)들 상에는 온도 측정 신호를 생성하기 위한 서미스터(190)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 서미스터(190)는 전지 셀(10)과 보호 회로(150, 회로 기판) 사이에 배치될 수 있고, 보호 회로(150, 회로 기판)에 의해 전지 셀(10)에 대해 밀착되도록 압박될 수 있다. 예를 들어, 상기 서미스터(190)는 인접한 한 쌍의 전지 셀(10)에 대해 각각 하나 씩 할당될 수 있다. 각각의 전지 셀(10)에 대해 독립적인 온도 측정을 위해서는 과도하게 많은 서미스터(190)가 필요하다는 점을 고려한 것이다. 상기 서미스터(190)는 이웃한 한 쌍의 전지 셀들에 걸쳐서 배치되며, 전지 셀(10)들과 보호 회로(150, 회로 기판) 사이의 위치에 개재될 수 있다.
상기 서미스터(190)를 통하여 생성된 온도 측정 신호는 보호 회로(150, 회로 기판)로 전달된다. 예를 들어, 상기 서미스터(190)는 보호 회로(150, 회로 기판)를 형성하는 회로 기판에 대해 직접 접속될 수 있다. 예를 들어, 상기 서미스터(190)는 보호 회로(150, 회로 기판)의 접속 패턴에 결합된 상태에서 보호 회로(150, 회로 기판)와 함께 전지 셀(10)들 상에 장착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서 상기 서미스터(190)는 별도의 측정 배선(미돋시)을 통하여 보호 회로(150, 회로 기판)로 연결될 수도 있다. 이 경우, 온도 측정 신호를 전달하기 위한 측정 배선(미도시)은, 서미스터(190)에 접속된 일단과 보호 회로(150)의 접속 패턴에 접속된 타단을 갖는 배선으로 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 배선(31,32)은 충, 방전 전류 패스를 형성하기 위해 전지 모듈의 출력 단자(81)와 보호 회로(150, 회로 기판) 간의 전기적인 연결을 매개하는 연결 배선(32)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 연결 배선(32)은 제1 출력 단자(81) 또는 제2 출력 단자(82)로부터 일체적으로 연장되는 돌출 편으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 배선(32)은, 제1 출력 단자(81)로부터 연장되는 연장부(32a)와, 상기 연장부(32a)로부터 보호 회로(150, 회로 기판)을 향하여 상방으로 돌출되는 단자부(32b)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서 상기 연결 배선(32)은 출력 단자(81)와 연결된 링 터미널(미도시)과 보호 회로(150, 회로 기판)에 접속된 커넥터(미도시)를 양단으로 하는 유연한 배선으로 형성될 수 있다.
상기 연결 배선(32)은 충 방전의 대전류가 흐르는 대전류 라인을 형성하며, 상기 측정 배선(31)은 측정 신호를 전달하기 위한 소전류 라인을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 연결 배선(32)은 상대적으로 낮은 저항을 갖도록 넓은 단면적을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 상기 연결 배선(32)은 서로 반대 극성을 갖는 두 개의 제1, 제2 출력 단자(81,82) 중에서 어느 하나의 출력 단자에 대해 형성될 수 있다.
상기 연결 배선(32)은 충 방전 전류 패스를 형성하고, 충 방전 전류 패스 상에는 션트 저항(180)이 배치되어 있다. 예를 들어, 상기 션트 저항(180)은, 보호 회로(150, 회로 기판) 상에 배치될 수 있다. 상기 션트 저항(180)의 위치에 대해서는 후에 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 션트 저항(180)은 충 방전 전류 패스 상에 형성되어 충 방전 전류를 측정하기 위한 것으로, 전류 측정 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 션트 저항(180)은 제1 출력 단자(81) 또는 제2 출력 단자(82)와 연결된 전류 패스 상에 형성될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 보호 회로(150, 회로 기판) 상에는 충, 방전 전류의 소통을 위한 도전 패턴(151, 충 방전 전류 패스에 해당)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 도전 패턴(151) 상에 션트 저항(150)이 접속될 수 있다.
예를 들어, 상기 션트 저항(150) 양단의 전압을 검출함으로써, 충 방전 전류를 측정할 수 있고, 필요에 따라 션트 저항(150) 양단의 전압 신호는 증폭 회로(미도시)를 거쳐서 증폭될 수도 있다.
예를 들어, 충, 방전 전류 패스는 제1 출력 단자(81)에 접속된 연결 배선(32)을 경유하여 보호 회로(150, 회로 기판)의 도전 패턴(151)으로 연결되고, 션트 저항(180)을 경유하여 제1 외부 단자(91)로 출력된다. 한편, 제2 출력 단자(82)는 직접 또는 도시되지 않은 회로 소자들을 경유하여 제2 외부 단자(92)로 연결된다. 상기 제1, 제2 출력 단자(81,82)는, 제1, 제2 전지 셀(10)의 전극 단자(10a)에 해당될 수 있고, 상기 제1, 제2 출력 단자(81,82)는 케이스(미도시) 외부에 형성된 제1, 제2 외부 단자(91,92)와 전기적으로 연결된다.
상기 제1, 제2 출력 단자(81,82) 중에서 선택된 일 출력 단자(81), 예를 들어, 제1 출력 단자(81)는 션트 저항(180)을 경유하여 제1 외부 단자(91)로 연결되며, 나머지 다른 출력 단자(82), 예를 들어, 제2 출력 단자(82)는 션트 저항(180)을 거치지 않고 제2 외부 단자(92)로 연결된다. 그리고, 상기 제1, 제2 외부 단자(91,92) 사이에 부하(미도시)가 연결된다.
상기 보호 회로(150, 회로 기판)는 측정 배선(32)을 통하여 취합된 전압 측정 신호, 서미스터(190)를 통하여 측정된 온도 측정 신호 및 션트 저항(180)으로부터 입수된 전류 측정 신호에 근거하여 전지 셀(10)의 충, 방전 상태, 즉, 잔량(충전량)이나 과충전/과방전 상태를 모니터링할 수 있고, 이에 근거하여 전지 셀(10)의 충, 방전 동작을 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 션트 저항(150)은 보호 회로(150, 회로 기판) 상에 가용 도전재(185)를 통하여 접속되어 있다. 예를 들어, 상기 션트 저항(150)은 고온의 가스에 의해 용융될 수 있으면서도 전기 전도성을 갖는 가용 도전재(185)를 이용하여 회로 기판상에 접속되어 있다. 본 발명의 일 실시형태에서 상기 가용 도전재(185)로서 납땜이 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 션트 저항(180)은 가용 도전재(185)를 개재하여 보호 회로(150, 회로 기판)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 션트 저항(180)과 보호 회로(150, 회로 기판)의 도전 패턴(151, 충 방전 전류 패스) 사이에 개재된 가용 도전재(185)를 고온으로 용융시켜서 션트 저항(180)을 보호 회로(150, 회로 기판) 상에 접속한다. 이때, 상기 가용 도전재(185)는, 전지 셀(10)로부터 방출되는 고온의 가스에 의해 가열 용융될 수 있고, 전지 셀(10)의 가스 방출(디가스, degas)이라는 이벤트에 대응하여, 충 방전 전류 패스를 형성하는 가용 도전재(185)가 용융됨으로써 충 방전 전류 패스가 차단될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 전지 셀(10)의 내부에 축적된 가스가 설정된 임계 포인트 이상의 내압이 걸리면, 전지 셀(10)의 안전 벤트(10`)가 파단되면서 전지 셀(10)의 내부에 축적된 가스가 외부로 방출된다. 도 2에서 도면 번호 g는 가스의 배기를 나타낸다.
전지 셀(10) 내부에 가스가 축적되면, 전지 셀(10)이 부풀어 폭발과 같은 안전 사고의 위험이 커지게 되므로, 사전에 설정된 임계 포인트 이상의 내압이 걸리면, 안전 벤트(10`)를 파단시켜서 전지 셀(10) 내부에 축적된 가스를 외부로 방출시키는 것이다.
전지 셀(10)의 가스 방출(디가스, degas)이라는 이벤트에 따라, 충 방전 전류 패스를 차단하는 것은, 전지 셀(10)의 내압이 높은 상황에서 충, 방전으로 인한 안전 사고를 사전에 차단하기 위한 것이다. 또한 사용자로서는 충, 방전이 중지된 전지 모듈에 대한 확인 작업을 통하여, 안전 벤트(10`)가 파단된 전지 셀(10)을 교체할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 션트 저항(180)은 안전 벤트(10`) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 션트 저항(180)은 안전 벤트(10`)로부터 방출되는 가스의 열기를 전달받을 수 있는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이것은, 션트 저항(180)을 접속하는 가용 도전재(185)가 방출 가스의 열기에 의해 용융되도록 유도하기 위한 것이다. 도 3 및 4에서 도면 번호 g는 가스의 배출을 나타낸다.
예를 들어, 가용 도전재(185)가 반드시 용융 상태에 도달할 필요는 없으며, 션트 저항(180)과 보호 회로(150, 회로 기판) 간의 통전 상태를 끊기에 충분할 정도의 반 용융 상태에 이르러도 안전 벤트(10`)의 파단에 따라 충, 방전 전류 패스를 차단하는 본 발명의 목적은 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 션트 저항(180)은 안전 벤트(10`)의 직 상방에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 션트 저항(180)은 보호 회로(150, 회로 기판)의 오프닝(150)을 통하여 안전 벤트와 마주하는 위치에 형성될 수 있다. 상기 보호 회로(150, 회로 기판)에는 오프닝(150`)이 형성되고, 상기 오프닝(150`)의 주변으로 가용 도전재(185)가 배치되며, 상기 오프닝(150`)을 덮도록 상기 가용 도전재(185) 상으로 션트 저항(180)이 배치될 수 있다.
상기 가용 도전재(185)는 상기 션트 저항(180)을 충 방전 전류 패스(도전 패턴 151) 상에 접속하므로, 상기 가용 도전재(185)의 용융에 따라 션트 저항(180)의 접속 부분이 개방되어 충 방전 전류 패스가 차단되는 것이다.
도 1을 참조하면, 상기 전지 모듈은 일 방향을 따라 배열된 다수의 전지 셀(10)들을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 션트 저항(180)은 전지 모듈의 가운데 위치한 전지 셀(10) 상에 배치될 수 있다. 이는, 전지 모듈을 구성하는 다수의 전지 셀(10)들 중에서 가스 방출의 위험성이 상대적으로 높은 전지 셀(10) 위에 션트 저항(180)을 배치함으로써, 전지 셀(10)의 가스 방출에 대응하여 충 방전 전류 패스를 안전하게 차단시키기 위한 것이다.
보다 구체적으로 가운데 전지 셀(10)에 선택적으로 션트 저항(180)을 배치한 것은, 상대적으로 전지 모듈의 가운데에 위치한 전지 셀(10)에서 열 축적이 발생될 위험이 높기 때문이다. 예를 들어, 전지 모듈의 양 끝단에 배치된 전지 셀(10)은 상대적으로 저온의 외기와 접촉할 가능성이 크거나, 배열 방향을 따라 한 편으로만 이웃한 전지 셀(10)을 갖기 때문에 열 폭주나 열 전달에 따른 가스 방출의 개연성이 상대적으로 적다. 이에, 상대적으로 열 축적 및 이에 따른 가스 방출의 개연성이 상대적으로 높은 가운데 위치의 전지 셀(10) 위에 션트 저항(180)을 배치하면, 가스 방출을 정확하게 포착하고 충 방전 전류 패스를 차단할 수 있다. 즉, 누락 없이, 가스 방출이라는 이벤트를 포착하고, 충 방전 전류 패스를 차단하기 위해, 가스 방출의 위험이 상대적으로 높은 가운데 전지 셀(10) 위에 션트 저항(180)을 배치하는 것이다.
도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 전지 셀(10)의 안전 벤트(10`) 상으로 션트 저항(180)이 배치되고, 상기 션트 저항(180)은 가용 도전재(185)를 개재하여 보호 회로(150, 회로 기판)에 대해 접속된다. 이때, 필요에 따라 상기 션트 저항(180)은 보호 회로(150, 회로 기판)의 오프닝(150`)을 통하여 안전 벤트(10`)와 직접 대면하게 배치될 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시형태에서 상기 보호 회로(150, 회로 기판)의 오프닝은 생략될 수도 있다. 이 경우에도 전지 셀(10)의 안전 벤트(10`)를 통하여 방출된 가스가 보호 회로(150, 회로 기판)를 통하여 보호 회로(150, 회로 기판) 상의 가용 도전재(185)를 녹일 수 있고, 가용 도전재(185)의 용융에 따라 충 방전 전류 패스가 차단될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 전지 셀 10a : 전극 단자
10b : 전지 셀의 케이스 10` : 안전 벤트
15 : 버스 바 31 : 측정 배선
31a : 연장부 31b : 단자부
32 : 연결 배선 32a ; 연장부
32b : 단자부 50 : 스페이서
50` : 방열공 81 : 제1 출력 단자
82 : 제2 출력 단자 91 : 제1 외부 단자
92 : 제2 외부 단자 150 : 보호 회로
150` : 보호 회로의 오프닝 180 : 션트 저항
181 : 도전 패턴 185 : 가용 도전재
190 : 서미스터 g ; 가스의 방출

Claims (11)

  1. 적어도 하나의 전지 셀;
    상기 전지 셀의 충, 방전 전류를 측정하기 위한 것으로, 상기 전지 셀의 안전 벤트 상에 형성된 션트 저항; 및
    상기 션트 저항을 충 방전 전류 패스에 접속하기 위한 것으로, 상기 안전 벤트로부터 방출되는 고온의 가스에 의해 용융될 수 있는 가용 도전재;를 포함하며,
    상기 션트 저항은 보호 회로의 오프닝을 통하여 안전 벤트와 마주하는 위치에 형성된 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 회로는 상기 전지 셀과 션트 저항 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보호 회로에는 충 방전 전류 패스를 형성하는 도전 패턴이 형성되고,
    상기 가용 도전재는 상기 션트 저항을 상기 도전 패턴에 대해 접속시키는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보호 회로는 회로 기판을 포함하고,
    상기 회로 기판에는 상기 션트 저항과 안전 벤트가 서로 직접적으로 대면하도록 상기 오프닝이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가용 도전재는 상기 오프닝 주변에 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전지 셀은, 서로 반대 극성을 갖는 제1, 제2 출력 단자를 포함하는 제1, 제2 전지 셀을 포함하고,
    상기 보호 회로에는 상기 제1 출력 단자 또는 제2 출력 단자로부터의 충, 방전 전류를 도통하기 위한 연결 배선이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결 배선은 제1 출력 단자 또는 제2 출력 단자로부터 보호 회로를 향하여 일체적으로 돌출된 돌출 편으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호 회로에는 상기 전지 셀로부터의 전압 측정 신호를 취합하기 위한 측정 배선이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 측정 배선은, 다수의 전지 셀들을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측정 배선은 상기 버스 바로부터 보호 회로를 향하여 일체적으로 돌출된 돌출 편으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가용 도전재는 납땜을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3316348B1 (en) 2016-10-26 2019-02-20 Samsung SDI Co., Ltd. Busbar for a battery system and battery system
HUE046303T2 (hu) * 2016-11-30 2020-02-28 Yuyang Dnu Co Ltd Összeállítás töltés/kisütés ciklusolóhoz
WO2018155158A1 (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池モジュール
KR102294491B1 (ko) * 2017-07-05 2021-08-27 엘에스엠트론 주식회사 울트라 캐패시터 모듈 및 그에 사용되는 인쇄회로기판 모듈
KR102096983B1 (ko) * 2017-09-08 2020-04-03 주식회사 엘지화학 벤팅 가스를 이용하여 커넥터를 파단시키는 구조를 갖는 배터리 모듈
DE102018209541A1 (de) * 2018-05-29 2019-12-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Verbinden von elektrochemischen Zellen, Batteriemodul und System zum Herstellen eines Batteriemoduls
DE102019108541A1 (de) * 2019-04-02 2020-10-08 Eberspächer Controls Landau Gmbh & Co. Kg Strommessbaugruppe
CN110967643B (zh) * 2019-04-30 2021-01-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 热失控检测电路及方法
US11303136B2 (en) * 2019-05-13 2022-04-12 GM Global Technology Operations LLC Cell-mounted application specific integrated circuits for battery sensing
HUE058203T2 (hu) * 2019-12-20 2022-07-28 Samsung Sdi Co Ltd Termikus megfutás kimutatási rendszer, és akkumulátor rendszer
CN112310566B (zh) * 2020-01-13 2022-06-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种采样部件、电池模块、电池组及装置
KR102204432B1 (ko) * 2020-08-20 2021-01-18 주식회사 엠디엠 배터리 감지기 및 이를 활용한 배터리 감지 시스템
KR20220094518A (ko) * 2020-12-29 2022-07-06 에스케이온 주식회사 배터리모듈
US11949121B2 (en) 2021-12-29 2024-04-02 Beta Air, Llc Systems and methods for a venting seal for battery modules in an electric aircraft

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012212659A (ja) * 2011-03-30 2012-11-01 Tesla Motors Inc バッテリパックガス排出システム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7609031B2 (en) 2005-12-02 2009-10-27 Southwest Electronic Energy Corporation Method for balancing lithium secondary cells and modules
US8557416B2 (en) * 2009-04-22 2013-10-15 Tesla Motors, Inc. Battery pack directed venting system
WO2011105095A1 (ja) 2010-02-24 2011-09-01 三洋電機株式会社 バッテリモジュール、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置、電源装置および電気機器
KR101822879B1 (ko) 2011-08-24 2018-01-30 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지모듈
KR101473397B1 (ko) * 2012-06-07 2014-12-16 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 전류센서 이상 진단 장치 및 방법
KR101384636B1 (ko) 2012-08-27 2014-04-14 인지컨트롤스 주식회사 이차전지용 센싱모듈

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012212659A (ja) * 2011-03-30 2012-11-01 Tesla Motors Inc バッテリパックガス排出システム

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Publication number Publication date
KR20160046372A (ko) 2016-04-29
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