KR20150070522A - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR20150070522A
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battery cell
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신정민
우석균
권태호
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 인접하는 배터리 셀 간의 저항을 동일하게 제어하여 배터리 셀의 수명이 연장된 배터리 모듈에 관한 것으로, 일측면에 단자부가 구비되며, 일 방향으로 정렬되어 각각 제1 저항값 또는 상기 제1 저항값과 상이한 제2 저항값을 갖는 복수개의 배터리 셀; 및 상기 복수개의 배터리 셀의 단자부를 연결하는 버스바;를 포함하되, 상기 버스바는 제1 버스바 및 상기 제1 버스바와 재질 또는 두께가 상이한 제2 버스바를 포함하고, 상기 제1 버스바는 상기 제1 저항값을 갖는 배터리 셀의 단자부와 연결되며, 상기 제2 버스바는 상기 제2 저항값을 갖는 배터리 셀의 단자부와 연결되는 구성을 마련한다.
상기와 같은 배터리 모듈은 배터리 셀의 저항에 따라 재질 또는 두께가 다른 버스바를 적용함으로 배터리 셀간의 저항을 제어할 수 있어 배터리 모듈의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

배터리 모듈 {Battery Module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 상세하게는 인접하는 배터리 셀 간의 저항을 동일하게 제어하여 배터리 셀의 수명이 연장된 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근 수년간 전자, 통신 등의 산업이 급속히 성장하면서, 캠코더, 셀룰러폰, 노트북 PC 등의 휴대형 전자 기기의 보급이 증가하고 있다. 이에 이차 전지의 사용량도 증가하고 있다. 상기 이차 전지는 휴대형 전자 기기뿐만 아니라 고출력 및 고 전력을 필요로 하는 전동 공구, 자동차, 보트, 우주 운송 수단, 모토바이크, 스쿠터, 항공 운송 수단 등의 중대형 장치에도 사용될 수 있다. 상기와 같은 중대형 장치에 이용되는 이차 전지는 복수의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 구성한다.
상기와 같이 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하는데, 이때, 배터리 셀의 서로 다른 저항으로 인해 인가되는 전류로부터 받는 손상이 각각 다르고, 이에 배터리 셀의 수명이 서로 다른 문제점이 있었다. 이에 배터리 셀 간의 저항을 동일하게 제어하여 인가되는 전류로부터 받는 손상을 동일하게 하기 위한 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 인접하는 배터리 셀 간의 저항을 동일하게 제어하는 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 배터리 셀의 저항에 따라 재질이 다른 버스바를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리 셀의 저항에 따라 두께가 다른 버스바재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리 셀의 저항에 따라 재질 및 두께가 다른 버스바를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배터리 모듈은 일측면에 단자부가 구비되며, 일 방향으로 정렬되어 각각 제1 저항값 또는 상기 제1 저항값과 상이한 제2 저항값을 갖는 복수개의 배터리 셀; 및 상기 복수개의 배터리 셀의 단자부를 연결하는 버스바;를 포함하되, 상기 버스바는 제1 버스바 및 상기 제1 버스바와 재질 또는 두께가 상이한 제2 버스바를 포함하고, 상기 제1 버스바는 상기 제1 저항값을 갖는 배터리 셀의 단자부와 연결되며, 상기 제2 버스바는 상기 제2 저항값을 갖는 배터리 셀의 단자부와 연결된다.
여기서, 상기 재질은 금, 은, 철, 알루미늄, 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 재질의 저항은 배터리 셀의 저항과 반비례하여 적용될 수 있다.
한편, 상기 버스바의 재질은 구리로 형성되되, 상기 배터리 셀의 저항값에 따라 금, 은, 철 또는 알루미늄 중 적어도 어느 하나로 코팅될 수 있다.
여기서 상기 버스바의 두께는 배터리 셀의 저항에 비례하여 증가될 수 있다.
또 상기 버스바에는 상기 복수개의 배터리 셀의 단자부와 대응되는 위치에 각각 홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 홀은 단자부의 형상과 대응되게 형성될 수 있다.
한편, 상기 배터리 셀의 넓은 면과 대면하는 한 쌍의 엔드플레이트, 상기 배터리 셀의 측면을 지지하고, 상기 한 쌍의 엔드플레이트를 연결하는 사이드플레이트, 및 상기 배터리 셀의 바닥면을 지지하는 바텀플레이트를 포함할 수 있다.
또 상기 한 쌍의 엔드플레이트, 사이드플레이트 및 바텀플레이트는 체결부재에 의해 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 모듈에 의하면, 버스바를 배터리 셀 각각의 저항 및 특성을 고려하여 적용함으로 배터리 모듈의 품질이 향상되는 이점이 있다.
또, 본 발명에 따른 배터리 모듈에 의하면, 배터리 셀의 저항을 고려하여 각각 다른 재질의 버스바를 적용함으로써 배터리 셀간의 저항을 동일하게 제어할 수 있으므로 배터리 셀의 손상이 방지되어 배터리 셀의 사용수명이 연장되는 이점이 있다.
또, 본 발명에 따른 배터리 모듈에 의하면, 배터리 셀의 저항을 고려하여 각각 다른 두께의 버스바를 적용시킴으로써 배터리 셀간의 저항을 동일하게 제어할 수 있으므로 배터리 셀의 손상이 방지되어 배터리 셀의 사용수명이 연장되는 이점이 있다.
또 본 발명에 따른 배터리 모듈에 의하면, 버스바의 재질 및 두께로 배터리 셀의 저항을 제어함으로 작업의 효율성이 향상될 뿐만 아니라 배터리 모듈의 성능이 향상되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도,
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 사시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 사시도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 사시도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 사시도.
이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시 예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 발명이 도시된 실시 예만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 (100)은 일측면에 단자부(11a, 11b, 11c, 11d, 12a, 12b, 12c, 12d)를 구비하고, 일방향으로 정렬되어 각각 제1 저항값 또는 상기 제1 저항값과 상이한 제2 저항값을 갖는 복수 개의 배터리 셀(10), 상기 복수 개의 배터리 셀(10)의 단자부(11a, 11b, 11c, 11d, 12a, 12b, 12c, 12d)를 전기적으로 연결하는 버스바(150), 및 상기 복수 개의 배터리 셀(10)을 수납하는 하우징(110, 120, 130, 140)을 포함하고, 상기 버스바(150)는 제1 버스바 및 상기 제1 버스바와 재질 또는 두께가 상이한 제2 버스바를 포함한다.
배터리 셀(10)은 일측면을 포함하는 전지 케이스와 상기 전지 케이스 내에 수납된 전극 조립체 및 전해액으로 이루어질 수 있다. 상기 전극 조립체와 전해액이 전기화학적으로 반응하면 에너지가 발생된다. 상기 일측면에는 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 단자부(11a, 11b, 11c, 11d, 12a, 12b, 12c, 12d)와, 내부에서 발생하는 기체의 배출통로인 벤트(13)가 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 단자부(11a, 11b, 11c, 11d, 12a, 12b, 12c, 12d)는 서로 다른 극성을 갖는 양극단자(11a, 11b, 11c, 11d) 및 음극단자(12a, 12b, 12c, 12d)일 수 있으며, 서로 이웃하는 배터리 셀(10)의 단자부(11a, 11b, 11c, 11d, 12a, 12b, 12c, 12d)는 버스바(150)에 의하여 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀(10)의 일측면 상에는 전기적인 절연물질로 이루어지는 가스켓(15)이 구비될 수 있다. 상기 단자부(11a, 11b, 11c, 11d, 12a, 12b, 12c, 12d)는 상기 가스켓(15)의 외측으로 돌출되며, 상기 가스켓(15) 상에서 버스바(150)에 의하여 연결될 수 있다.
복수 개의 배터리 셀(10)은 상기 배터리 셀(10)의 넓은 면이 서로 대면하도록 일방향으로 정렬될 수 있고, 정렬된 복수 개의 배터리 셀(10)은 하우징(110, 120, 130, 140)에 의하여 고정될 수 있다. 상기 하우징(110, 120, 130, 140)은 상기 배터리 셀(10)의 넓은 면과 대면하는 한 쌍의 엔드플레이트(110, 120)와, 상기 한 쌍의 엔드플레이트(110, 120)를 연결하는 사이드플레이트(130) 및 바텀플레이트(140)를 포함할 수 있다. 상기 사이드플레이트(130)는 배터리 셀(10)의 측면을 지지하며, 상기 바텀플레이트(140)는 배터리 셀(10)의 바닥면을 지지할 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 엔드플레이트(110, 120)와, 사이드 플레이트(130) 및 바텀플레이트(140)는 볼트 등과 같은 체결부재(20)에 의하여 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바(150)의 일측에는 상기 단자부(11a, 11b, 11c, 11d, 12a, 12b, 12c, 12d)가 삽입가능하도록 단자부(11a, 11b, 11c, 11d, 12a, 12b, 12c, 12d)의 형상과 대응되는 홀(152)이 형성될 수 있다. 이때, 서로 이격되어 나란하게 구비되는 제1 내지 제4 배터리 셀(10a, 10b, 10c, 10d)의 단자부(11a, 11b, 11c, 11d)는 각각 상기 홀(152)에 삽입되어 버스바(150)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 버스바(150)는 제1 저항값 또는 제1 저항값과 상이한 제2 저항값을 갖는 제1 내지 제4 배터리 셀(10a, 10b, 10c, 10d)의 단자부(11a, 11b, 11c, 11d)를 연결하되, 상기 버스바(150)는 제1 버스바(150a) 및 상기 제1 버스바(150a)와 재질 또는 두께가 상이한 제2 버스바(150b, 150c, 150d)로 형성되어 상기 제1 버스바(150a)는 제1 저항값을 갖는 배터리 셀의 단자부와 연결되고, 제2 버스바(150b, 150c, 150d)는 상기 제2 저항값을 갖는 배터리 셀의 단자부와 연결될 수 있다. 도 3에서는 병렬구조를 도시하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 직렬구조에도 적용가능하다.
상기 단자부(11a, 11b, 11c, 11d, 12a, 12b, 12c, 12d)는 알루미늄 또는 구리 등으로 이루어질 수 있고, 상기 버스바(150)는 구리로 이루어질 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 제1 내지 제4 배터리 셀(10a, 10b, 10c, 10d)은 서로 다른 저항 및 특성을 가질 수 있으므로 버스바(150)는 배터리 셀(10) 각각의 특성을 반영하는 구성으로 마련될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 버스바(250)는 연결되는 배터리 셀(10)의 저항에 따라 각각 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.
서로 이웃하는 배터리 셀(10) 중 하나를 제1 배터리 셀(10a)이라 하고, 다른 세개를 제2 내지 제4 배터리 셀(10b, 10c, 10d)이라고 할 때, 상기 제1 내지 제4 배터리 셀(10a, 10b, 10c, 10d)은 0.3㏁, 0.5㏁, 0.4㏁, 0.2㏁으로 각각 서로 다른 저항을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제4 배터리 셀(10a, 10b, 10c, 10d)에 구비된 단자(11a, 11b, 11c,11d)에 제1 및 제2 버스바(250a, 250b, 250c, 250d)가 각각 연결되고, 상기 제1 버스바 및 제2 버스바(250a, 250b, 250c, 250d)는 일체 또는 각각 형성되어, 용접 또는 볼팅에 의해 연결될 수 있다.
이때, 상기 버스바(250)는 금, 은, 철, 알루미늄, 또는 구리 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 연결되는 배터리 셀(10)의 저항이 클수록 저항이 작은 재질이 적용될 수 있다. 즉, 상기 제1 배터리 셀(10a)에는 금, 제2 배터리 셀(10b)에는 은, 제3 배터리 셀(10c)에는 구리, 제4 배터리 셀(10d)에는 알루미늄의 재질로 형성된 버스바(250)가 적용될 수 있다.
한편, 상기 버스바(250)는 구리로 이루어질 수 있는데, 여기서 버스바(250)가 연결되는 배터리 셀(10)의 저항에 따라 버스바(250)를 금, 은, 철, 알루미늄 또는 구리 중 적어도 어느 하나로 코팅할 수 있다.
전술한 바와 같이, 배터리 셀(10)의 저항을 고려하여 각각 서로 다른 재질로 형성된 버스바(250)를 적용함으로 인해 배터리 모듈(100)에 수납된 복수 개의 배터리 셀(10)의 저항을 동일하게 제어할 수 있으므로 충방전시 배터리 모듈(100)로 인가되는 전류로부터의 손상을 최소화할 수 있어 배터리 셀(10)의 용량 열화 등의 성능 저하를 미연에 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 단자연결부재(350)는 연결되는 배터리 셀(10)의 저항에 따라 각각 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.
서로 이웃하는 배터리 셀(10) 중 하나를 제1 배터리 셀(10a)이라 하고, 다른 세개를 제2 내지 제4 배터리 셀(10b, 10c, 10d)이라고 할 때, 상기 제1 내지 제4 배터리 셀(10a, 10b, 10c, 10d)은 0.3㏁, 0.5㏁, 0.4㏁, 0.2㏁으로 각각 서로 다른 저항을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제4 배터리 셀(10a, 10b, 10c, 10d)에 구비된 단자(11a, 12a, 11b, 12b)에 제1 및 제2 버스바(350a, 350b, 350c, 350d)가 연결되고, 상기 제1 및 제2 버스바(350)는 일체 또는 각각 형성되어, 용접 또는 볼팅에 의해 연결될 수 있다.
이때, 상기 단자부(11a, 11b, 11c, 11d)는 알루미늄 또는 구리 등으로 이루어질 수 있고, 상기 버스바(350)는 구리로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 버스바(350)의 두께는 연결되는 배터리 셀(10)의 저항에 비례함으로 배터리 셀(10)의 저항이 커질수록 버스바(350)의 두께는 두껍게 적용된다. 저항이 제일 작은 제4 배터리 셀(10d)에 연결되는 버스바의 영역(350d), 제1 배터리 셀(10a)에 연결되는 버스바의 영역(350a), 제3 배터리 셀(10c)에 연결되는 버스바의 영역(350c), 제2 배터리 셀(10b)에 연결되는 버스바의 영역(350b) 순으로 버스바(350)의 두께는 순차적으로 두꺼워질 수 있다.
전술한 바와 같이, 배터리 셀(10)의 저항을 고려하여 버스바(350)의 두께를 각각 다르게 적용함으로 인해 배터리 모듈(100)에 수납된 복수 개의 배터리 셀(10)의 저항을 동일하게 제어할 수 있으므로 충방전시 배터리 모듈(100)로 인가되는 전류로부터의 손상을 최소화할 수 있어 배터리 셀(10)의 용량 열화 등의 성능 저하를 미연에 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 버스바(450)는 연결되는 배터리 셀(10)의 저항에 따라 각각 서로 다른 재질 및 크기로 형성될 수 있다.
서로 이웃하는 배터리 셀(10) 중 하나를 제1 배터리 셀(10a)이라 하고, 다른 세개를 제2 내지 제4 배터리 셀(10b, 10c, 10d)이라고 할 때, 상기 제1 내지 제4 배터리 셀(10a, 10b, 10c, 10d)은 0.3㏁, 0.5㏁, 0.4㏁, 0.2㏁으로 각각 서로 다른 저항을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제4 배터리 셀(10a, 10b, 10c, 10d)에 구비된 단자(11a, 11b, 11c, 11d)에 제1 및 제2 버스바(450a, 450b, 450c, 450d)가 연결될 수 있다.
이때, 상기 단자부(11a, 11b, 11c, 11d)는 알루미늄 또는 구리 등으로 이루어질 수 있고, 상기 버스바(450)의 재질은 연결되는 배터리 셀(10)의 저항에 따라 금, 은, 철, 알루미늄, 또는 구리 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 두께는 배터리 셀(10)의 저항에 비례하게 적용될 수 있다.
여기서, 상기 버스바(450)의 재질 및 두께로 배터리 셀(10)의 저항을 제어함으로 보다 정확하게 저항을 맞출 수 있어 배터리 모듈의 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 안전성을 확보할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
10 : 배터리 셀 11,12 : 단자부
100 : 배터리 모듈 110, 120, 130, 140 : 하우징
150, 250, 350, 450 : 버스바

Claims (9)

  1. 일측면에 단자부가 구비되며, 일 방향으로 정렬되어 각각 제1 저항값 또는 상기 제1 저항값과 상이한 제2 저항값을 갖는 복수개의 배터리 셀; 및
    상기 복수개의 배터리 셀의 단자부를 연결하는 버스바;를 포함하되,
    상기 버스바는 제1 버스바 및 상기 제1 버스바와 재질 또는 두께가 상이한 제2 버스바를 포함하고,
    상기 제1 버스바는 상기 제1 저항값을 갖는 배터리 셀의 단자부와 연결되며, 상기 제2 버스바는 상기 제2 저항값을 갖는 배터리 셀의 단자부와 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재질은 금, 은, 철, 알루미늄, 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 재질의 저항은 배터리 셀의 저항과 반비례하여 적용되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버스바의 재질은 구리로 형성되되,
    상기 배터리 셀의 저항값에 따라 금, 은, 철 또는 알루미늄 중 적어도 어느 하나로 코팅되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버스바의 두께는 배터리 셀의 저항에 비례하여 증가하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버스바에는 상기 복수개의 배터리 셀의 단자부와 대응되는 위치에 각각 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 홀은 단자부의 형상과 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 넓은 면과 대면하는 한 쌍의 엔드플레이트,
    상기 배터리 셀의 측면을 지지하고, 상기 한 쌍의 엔드플레이트를 연결하는 사이드플레이트, 및
    상기 배터리 셀의 바닥면을 지지하는 바텀플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 엔드플레이트, 사이드플레이트 및 바텀플레이트는 체결부재에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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