KR20100096755A

KR20100096755A - 전지모듈

Info

Publication number: KR20100096755A
Application number: KR1020090015794A
Authority: KR
Inventors: 김용삼
Original assignee: 에스비리모티브 주식회사
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-09-02
Also published as: US20100216009A1; US8501340B2

Abstract

본 발명은 복수의 이차전지의 전극단자의 연결시에 양극단자와 음극단자를 혼동하여 조립됨을 방지하도록 하는 단자 연결구조를 갖는 전지모듈에 관한 것이다.

본 발명은, 복수개의 이차전지들의 양극단자에 장착되는 제1 지지부재와, 복수개의 이차전지들의 음극단자에 장착되며 제1 지지부재와 다른 높이를 갖는 제2 지지부재와, 제1 지지부재와 제2 지지부재에 각각 지지되어 양극단자와 음극단자를 전기적으로 연결하는 버스바를 제공한다.

전지모듈, 이차전지, 전극단자, 버스바, 절곡

Description

전지모듈{BATTERY MODULE}

본 발명은 전지모듈에 관한 것으로, 복수의 이차전지의 전극단자의 연결시에 양극단자와 음극단자를 혼동하여 조립됨을 방지하도록 하는 전지모듈에 관한 것이다.

이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.

최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지로 구성된다.

또한, 하나의 대용량 전지모듈은 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지로 이루어지며, 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다. 전지모듈의 양극단자 및 음극단자는 버스바를 통해 서로간에 전기적으로 연결되어 전력을 공급 한다. 이러한 이차전지들은 수작업 또는 기계장치에 의한 자동화로 조립이 이루어진다.

그러나, 버스바는 양극단자에 연결되는 높이와 음극단자에 연결되는 높이가 동일하고, 버스바의 양측 연결위치의 형상도 대칭적으로 동일한 형상을 갖는다. 따라서, 전지모듈의 이차전지들의 위치가 바뀔 경우에도 버스바가 조립 오류 상태로 조립이 가능한 문제점이 있다.

전지모듈의 이차전지들의 단자 위치가 바뀌면, 양극단자와 음극단자 간을 연결하는 버스바가 조립되지 않도록 하여, 조립오류를 방지할 수 있는 이차전지 및 전지모듈을 제공한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈은, 복수개의 이차전지들의 제1 단자에 장착되는 제1 지지부재와, 복수개의 이차전지들의 제2 단자에 장착되며 제1 지지부재와 다른 높이를 갖는 제2 지지부재, 및 버스바를 포함하며, 버스바는 제1 지지부재에 지지되는 제1 연결부, 제2 지지부재에 지지되는 제2 연결부, 및 제1 연결부와 제2 연결부에 대해 각도를 형성하며 연결하여 제1 단자와 제2 단자를 전기적으로 연결하는 제3 연결부를 포함한다.

버스바에서, 제3 연결부는 제1 연결부 및 제2 연결부와 각각 직각을 이루도록 형성될 수 있으며, 둔각을 이루도록 형성할 수도 있다.

상기 제1 연결부와 제2 연결부는 서로 평행하게 형성될 수 있다.

제1 지지부재는, 제1 단자의 직경보다 큰 직경으로 제1 단자의 하단부에 장착될 수 있다.

제2 지지부재는, 제2 단자의 직경보다 큰 직경으로 제2 단자의 하단부에 장착될 수 있다.

제1 지지부재는 너트 형상을 갖고, 제1 단자는 제1 지지부재가 결합되는 나사산이 형성될 수 있다.

제2 지지부재는 너트 형상을 갖고, 제2 단자는 제2 지지부재가 결합되는 나사산이 형성될 수 있다.

전지모듈의 전극단자 간을 연결하는 버스바를 절곡 형성하고 버스바의 양측에서 전극단자의 연결 높이를 다르게 함으로써, 이차전지의 조립 위치가 변경되면 버스바의 연결이 불가능하도록 하여 이차전지의 조립 오류를 방지한다.

이하 본 발명의 실시예들에 따른 전지모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈을 개략적으로 도시한 도면이 고, 도 2는 도 1의 전지모듈에서 양극단자와 음극단자 간을 버스바(bus bar)로 연결된 상태를 도시한 측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전지모듈(100)은, 복수개의 이차전지(11)들의 제1 단자(13)에 장착되는 제1 지지부재(10)와, 복수개의 이차전지(11)들의 제2 단자(15)에 장착되며 제1 지지부재(10)와 다른 높이를 갖는 제2 지지부재(20)와, 제1 지지부재(10)와 제2 지지부재(20)에 각각 지지되어 제1 단자(13)와 제2 단자(15)를 전기적으로 연결하는 버스바(30)를 포함한다. 이 때, 상기 제1 단자(13)와 제2 단자(15)는 서로 다른 극성을 가지며, 일례로 제1 단자(13)는 양극단자로서 기능하고, 제2 단자(15)는 음극단자로서 기능한다. 이하에서는 제1 단자(13)는 양극단자로 설정하고, 제2 단자(15)는 음극단자로 설정하여 설명한다.

도 3은 도 1의 버스바를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 버스바의 측면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 지지부재(10)는 복수개의 이차전지(11)들에 있어서, 양극단자(13)의 하단에 각각 장착된다. 제1 지지부재(10)는 양극단자(13)의 직경보다 큰 직경으로 형성될 수 있다. 이는 버스바(30)의 일측이 용이하게 안착되도록 하기 위함이다. 제1 및 제2 지지부재(10, 20)는 본 실시예에서 원통형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 모서리를 갖는 다각형으로 형성될 수 있다.

전술한 제1 지지부재(10)와 제2 지지부재(20)는 서로간에 높이를 달리하여 장착된다. 여기서, 제1 지지부재가 제2 지지부재 보다 높을 수 있고, 반대로 제2 지지부재가 제1 지지부재 보다 높을 수 있다. 본 실시예에서는 제1 지지부재(10)가 제2 지지부재(20) 보다 높은 경우를 예시한다. 이러한 제1 지지부재(10)와 제2 지지부재(20) 간의 높이를 다르게 함은, 양극단자(13)와 음극단자(15) 간을 혼동하여 조립되지 않도록 하기 위함이다. 이에 대해서는, 이하에서 버스바(30)를 설명하면서 보다 구체적으로 설명한다.

제1 지지부재(10)와 제2 지지부재(20)는 너트 형태로 형성되어 양극단자(13) 또는 음극단자(15)에 결합될 수 있다. 물론, 양극단자(13) 또는 음극단자(15)에는 제1 지지부재(10)와 제2 지지부재(20)가 결합될 수 있도록 외주면을 따라 나사산이 형성 가능하다. 본 실시예에서 제1 지지부재(10)와 제2 지지부재(20)가 너트 형태로 형성됨을 예시하였지만, 이에 한정되지 않고 와셔 등으로도 장착될 수 있다.

제1 지지부재(10)와 제2 지지부재(20) 간에는 버스바(30)가 장착되어, 양극단자(13)와 음극단자(15)를 전기적으로 연결한다.

버스바(30)는 양극단자(13)와 음극단자(15)를 연결하여 연료 전지모듈을 구성하여 전력을 구동체(미도시)에 공급하도록 한다.

이러한 버스바(30)는 제1 지지부재(10)에 지지되어 전기적으로 연결되는 제1 연결부(31)와, 제2 지지부재(20)에 지지되어 전기적으로 연결되는 제2 연결부(33)와, 제1 연결부(31) 및 제2 연결부(33)를 연결하는 제3 연결부(35)를 포함한다. 이 때, 상기 제3 연결부(35)는 제1 연결부(31) 및 제2 연결부(33) 각각과 직각을 이루며 연결되고, 제1 연결부(31)와 제2 연결부(33)는 서로 평행하게 형성된다. 제3 연 결부가 제1 연결부 및 제2 연결부 각각과 이루는 각도는 180도 보다 작은 각도에서 선택될 수 있으며, 예각 또는 둔각을 이루는 것도 가능하다. 둔각을 형성한 예는 제2 실시예에서 설명한다.

제1 연결부(31)는 양극단자(13)에 삽입되어 제1 지지부재(10)의 상측에 안착된다. 이를 위해 제1 연결부(31)에는 관통공(37)이 형성되어 양극단자(13)에 삽입된다.

제2 연결부(33)는 음극단자(15)에 삽입되어 제2 지지부재(20)의 상측에 안착된다. 이를 위해 제2 연결부(33)에는 관통공(37)이 형성되어 음극단자(15)에 삽입된다.

제1 연결부(31)와 제2 연결부(33)에는 너트부재(39)가 장착되어 제1 연결부(31)와 제2 연결부(33)의 결합 상태의 고정이 가능하다.

제3 연결부(35)는 제1 연결부(31)와 제2 연결부(33)를 전기적으로 연결한다. 여기서 제3 연결부(35)는 제1 지지부재(10)와 제2 지지부재(20) 간의 높이차에 대응하도록 길이 방향의 일 위치가 절곡된다. 제3 연결부(35)의 절곡 위치는 본 실시예에서 길이 방향의 중앙 위치가 절곡됨을 예시하였지만, 제1 연결부(31)에 근접된 위치가 절곡되거나 제2 연결부(33)에 근접된 위치가 절곡될 수 있다.

제1, 제2, 및 제3 연결부(31, 33, 35)를 포함하는 버스바(30)는 도전체로 이루어져 양극단자(13)와 음극단자(15)를 전기적으로 연결한다. 제1, 제2, 및 제3 연결부(31, 33, 35)는 각각 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다.

전술한 구성에 따라, 복수개의 이차전지(11)들이 버스바(30)를 통한 연결 과 정에서, 이차전지(11)의 장착 오류로 인해 양극단자(13)와 음극단자(15)의 순서가 바르지 못할 경우, 버스바(30)가 전극단자에 장착되지 못하게 된다. 즉, 이차전지(11)의 양극단자(13) 및 음극단자(15)의 순서가 바르지 못하면, 버스바(30)는 제1 및 제2 지지부(10, 20)에 어느 일측이 바르게 결합되지 못하게 되어 버스바(30)의 결합이 불가능하게 된다. 따라서, 이차전지(11)의 양극단자(13) 및 음극단자(15)의 순서가 바르지 못함을 용이하게 확인할 수 있게 되어, 이차전지(11)의 바른 장착이 신속하게 가능하게 된다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 4와 동일 참조번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 도 1 내지 도 4와 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명은 생략한다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전지모듈(200)은, 제1 지지부재(10)와 제2 지지부재(20)를 연결하는 버스바(130)를 포함한다. 버스바(130)는 제1 연결부(131)와, 제2 연결부(133) 및 제3 연결부(135)를 포함한다.

제3 연결부(135)는 일측은 제1 연결부(131)에 연결되고 타측은 제2 연결부(133)에 연결되며, 제1 연결부(131)와 제2 연결부(133) 간을 경사지게 연결한다.

이러한 제3 연결부(135)는 제1 연결부(131)와 제2 연결부(133) 간의 높이 차이에 대응하는 경사각 및 길이를 갖도록 장착된다. 이에 따라, 이차전지(11)들 간의 조립 순서의 오류가 발생되면, 버스바(30)가 양극단자(13) 및 음극단자(15) 간에 장착되지 못하게 됨으로써, 이차전지(11) 간의 전극 연결의 오류를 방지할 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나,본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 전지모듈에서 양극단자와 음극단자 간을 버스바로 연결된 상태를 도시한 측면도이다.

도 3은 도 1의 버스바를 도시한 사시도이다.

도 4는 도 3의 버스바의 측면도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈을 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 6은 도 5의 버스바를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 7은 도 6의 버스바의 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...제1 지지부재 11...이차전지

13...양극단자 15...음극단자

20...제2 지지부재 30...버스바

31...제1 연결부 33...제2 연결부

35...제3 연결부

Claims

복수개의 이차전지들의 제1 단자에 장착되는 제1 지지부재;

복수개의 이차전지들의 제2 단자에 장착되며 상기 제1 지지부재와 다른 높이를 갖는 제2 지지부재; 및

상기 제1 단자와 상기 제2 단자를 전기적으로 연결하는 버스바

를 포함하고

상기 버스바는 상기 제1 지지부재에 지지되는 제1 연결부, 상기 제2 지지부재에 지지되는 제2 연결부, 및 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부에 대해 각도를 형성하며 연결하여 상기 제1 단자와 상기 제2 단자를 전기적으로 연결하는 제3 연결부

를 포함하는 전지모듈.
제1항에 있어서,

상기 버스바에서,

상기 제3 연결부는 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부와 각각 직각을 이루도록 형성되는 전지모듈.
제1항에 있어서,

상기 버스바에서,

상기 제3 연결부는, 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부와 각각 둔각을 이루도록 형성되는 전지모듈.
제1항에 있어서,

상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 서로 평행한 전지모듈.
제1항에 있어서,

상기 제1 지지부재는,

상기 제1 단자의 직경보다 큰 직경으로 상기 제1 단자의 하단부에 장착되는 전지모듈.
제1항에 있어서,

상기 제2 지지부재는,

상기 제2 단자의 직경보다 큰 직경으로 상기 제2 단자의 하단부에 장착되는 전지모듈.
제1항에 있어서,

상기 제1 지지부재는 너트 형상을 갖고,

상기 제1 단자는 상기 제1 지지부재가 결합되는 나사산이 형성되는 전지모듈.
제1항에 있어서,

상기 제2 지지부재는 너트 형상을 갖고,

상기 제2 단자는 상기 제2 지지부재가 결합되는 나사산이 형성되는 전지모듈.