KR20170066896A - 전지모듈용 전압 센싱 블록 - Google Patents

전지모듈용 전압 센싱 블록 Download PDF

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KR20170066896A
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Abstract

본 발명은, 전극리드들이 일단 또는 양단에 형성되어 있는 전지셀들을 포함하는 전지모듈에 장착되어 전지셀들을 전기적으로 연결하면서 전압을 센싱하는 전압 센싱 블록로서, 전지셀들의 전극리드들을 직렬 연결하고, 직렬 연결부위의 전압 검출을 위해 일측 단부가 하기 인쇄회로기판(PCB)에 접속되어 있는 복수의 버스 바들; 상기 버스 바들이 접속되어 있고 하기 커넥터가 일 단부에 결합되어 있는 PCB; 상기 PCB에 전기적으로 연결되어 있고, 검출 전압을 BMS(Battery Management System)로 송출하는 커넥터; 및 상기 버스 바들이 장착되어 있고, PCB의 장착을 위한 PCB 수납부가 형성되어 있는 절연성 장착 프레임;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록 및그것을 포함하는 전지모듈을 제공한다.

Description

전지모듈용 전압 센싱 블록 {Voltage Sensing Block for Battery Module}
본 발명은 전지모듈용 전압 센싱 블록에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있고, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성에 의해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈 또는 전지팩이 사용된다. 이 같은 이차전지는 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서, 다수의 전지셀들을 직렬연결 할 수 있다.
한편, 도 1에는 종래 기술의 리튬 이차전지인 판상형 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 판상형 전지셀(10)은 두 개의 전극리드(11, 12)가 서로 대향하여 전지 본체(13)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(14)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(14b)과 상단부(14a) 및 하단부(14c)를 부착시킴으로써 전지셀(10)이 만들어진다.
외장부재(14)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(14b)과 상단부 및 하단부(14a, 14c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양측면(14b)은 상하 외장부재(14)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다.
반면에, 상단부(14a)와 하단부(14c)에는 전극리드(11, 12)가 돌출되어 있으므로 전극리드(11, 12)의 두께 및 외장부재(14) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(11, 12)와의 사이에 필름상의 실링부재(16)를 개재한 상태에서 열융착시킨 구조로 구성되어 있다.
이러한, 리튬 이차전지인 판상형 전지셀은 우수한 전기적 특성을 가지고 있음에 반해 안전성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 리튬 이차전지는 과충전, 과방전, 고온에의 노출, 전기적 단락 등 비정상적인 작동 상태에서 전지 구성요소들인 활물질, 전해질 등의 분해반응이 유발되어 열과 가스가 발생하고 이로 인해 초래된 고온 고압의 조건은 상기 분해반응을 더욱 촉진하여 급기야 발화 또는 폭발을 초래하기도 한다.
더욱이, 리튬 이차전지의 안전성 문제는 멀티-셀 구조의 중대형 전지모듈 또는 전지팩에서 더욱 심각하다. 멀티-셀 구조의 전지모듈 또는 전지팩에서는 많은 개수의 전지셀들이 사용됨으로 인해 일부 전지셀에서의 작동 이상은 다른 전지셀들로 연쇄반응을 유발할 수 있고, 그로 인한 발화 및 폭발은 자칫 대형 사고를 초래할 수 있기 때문이다.
따라서, 종래의 중대형 전지모듈 또는 전지팩에는 전지셀들의 전압 및 온도를 측정할 수 있는 센싱 장치, 상기 센싱 장치와 하기 BMS(Battery Management System)를 연결하기 위한 연결부재, 측정된 값을 바탕으로 전지를 제어하는 BMS을 포함하는 안전 시스템이 구비되었다.
그러나, 상기한 안전 시스템이 적용된 중대형 전지모듈 또는 전지팩은, 에너지 밀도를 높이고 전지팩의 크기를 최소화하기 위해 안전 시스템이 차지하는 공간을 최소화할 필요가 있었다.
또한, 종래 기술에서는 전지모듈이 외부 디바이스에 전원을 공급하기 위해 외부 입출력 단자를 구비하였고, 상기 외부 입출력 단자 구성을 설치하기 위한 별도의 부재 또는 프레임을 구비하는 것이 필요하였으며, 이러한 설치 구성들이 전지모듈 내에서 차지하는 공간이 증가됨에 따라, 단위 부피당 전지 용량이 감소하는 문제가 있었다.
또한, 전극리드들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 전지셀들을 포함하고 있는 종래 기술의 전지모듈에서는 전지셀의 전압을 센싱하기 위해 전지모듈의 상단 및 하단 각각에 전압 검출부재들이 구비되어 있었다.
그러나, 이러한 구조의 전지모듈은 BMS로 센싱된 전압 신호를 전달하기 위해 전지모듈의 후단에 위치한 전압 검출부재에서 센싱된 전압 신호를 상단에 위치한 전압 검출부재로 와이어를 통해 전송해야 하는 구조로 이루어져 있었고, 이에 따라, 종래 기술의 전지모듈의 하단부를 지지 보호하기 위한 하부 케이스에는 두 전압 검출부재들을 서로 연결하기 위한 와이어를 내장 배치하기 위해 별도의 와이어 하우징 공간이 필요하였으며, 이로 인해 전지모듈의 단위 부피당 전지 용량이 감소하는 문제가 있었다.
따라서, 상기한 문제점들을 해결할 수 있는 기술이 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극리드들이 일단 또는 양단에 형성되어 있는 전지셀들을 포함하는 전지모듈에 장착되어 전지셀들을 전기적으로 연결하면서 전압을 센싱하는 전압 센싱 블록이, 전지셀들의 전극리드들을 직렬 연결하고, 직렬 연결부위의 전압 검출을 위해 일측 단부가 하기 인쇄회로기판(PCB)에 접속되어 있는 복수의 버스 바들, 상기 버스 바들이 접속되어 있고 하기 커넥터가 일 단부에 결합되어 있는 PCB, 상기 PCB에 전기적으로 연결되어 있고, 검출 전압을 BMS(Battery Management System)로 송출하는 커넥터, 및 상기 버스 바들이 장착되어 있고, PCB의 장착을 위한 PCB 수납부가 형성되어 있는 절연성 장착 프레임을 포함할 경우, 전압 센싱에 필요한 부품 수를 절감하고, 버스 바들이 PCB에 직접 연결되는 간단한 구조에 의해 안정적인 전압 센싱과, 신뢰성 높은 안전 시스템 관리가 가능해짐에 따라 전지팩의 안전성을 높이고, 궁극적으로 전지모듈이 전지팩에 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전극리드들이 일단 또는 양단에 형성되어 있는 전지셀들을 포함하는 전지모듈에 장착되어 전지셀들을 전기적으로 연결하면서 전압을 센싱하는 전압 센싱 블록은,
전지셀들의 전극리드들을 직렬 연결하고, 직렬 연결부위의 전압 검출을 위해 일측 단부가 하기 인쇄회로기판(PCB)에 접속되어 있는 복수의 버스 바들;
상기 버스 바들이 접속되어 있고 하기 커넥터가 일 단부에 결합되어 있는 PCB;
상기 PCB에 전기적으로 연결되어 있고, 검출 전압을 BMS(Battery Management System)로 송출하는 커넥터; 및
상기 버스 바들이 장착되어 있고, PCB의 장착을 위한 PCB 수납부가 형성되어 있는 절연성 장착 프레임;
을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, "버스 바(bus bar)"는 전지셀들 간의 전기적인 연결을 이루기 위한 부품으로, 막대형의 전도체로 이루어져 있는 구성을 의미한다.
따라서, 본 발명에 따른 전압 센싱 블록은, 전지셀들의 전극리드들을 직렬 연결하고, 직렬 연결부위의 전압 검출을 위해 일측 단부가 하기 인쇄회로기판(PCB)에 접속되어 있는 복수의 버스 바들, 상기 버스 바들이 접속되어 있고 하기 커넥터가 일 단부에 결합되어 있는 PCB, 상기 PCB에 전기적으로 연결되어 있고, 검출 전압을 BMS(Battery Management System)로 송출하는 커넥터, 및 상기 버스 바들이 장착되어 있고, PCB의 장착을 위한 PCB 수납부가 형성되어 있는 절연성 장착 프레임을 포함함으로써, 전압 센싱에 필요한 부품 수를 절감하고, 버스 바들이 PCB에 직접 연결되는 간단한 구조에 의해 안정적인 전압 센싱과, 신뢰성 높은 안전 시스템 관리가 가능해짐에 따라 전지팩의 안전성을 높이고, 궁극적으로 전지모듈이 전지팩에 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 효과를 발휘한다.
하나의 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전압 센싱 블록은 외부 디바이스와의 전기적 연결을 위한 제 1 외부입출력단자 및 제 2 외부입출력단자를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 외부입출력단자 및 제 2 외부입출력단자는 센싱 블록의 지면을 기준으로 상단 좌우측에 위치할 수 있고, 상기 제 1 외부입출력단자는 양극단자일 수 있으며, 상기 제 2 외부입출력단자는 음극단자일 수 있다.
또한, 상기 외부입출력단자들은 원기둥 또는 사각 바(bar)가 전지모듈의 전방을 향하여 돌출되어 있는 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 전지셀들의 적층 방향을 기준으로 각각의 최외곽 전지셀들의 전극리드들과 제 1 외부입출력단자 및 제 2 외부입출력단자 간의 전기적 연결을 이루기 위한 터미널 버스 바(terminal bus bar)를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 터미널 버스 바는 센싱 블록의 지면을 기준으로 상단 좌우측에 위치하고 있는 제 1 외부입출력단자 또는 제 2 외부입출력단자에 연결되기 위해 적어도 1회 이상의 절곡된 구조를 가질 수 있고, 절연성 장착 프레임 상에 고정 결합하기 위해 다양한 크기의 후크(hook)식 결합 구조들이 형성되어 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 버스 바들의 일측 단부에는 PCB에 대한 접속을 위한 PCB 접속부들이 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 PCB 수납부에는 PCB 접속부들이 관통 방식으로 삽입되는 개구들이 천공되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 PCB에는 버스 바들의 PCB 접속부들이 관통 삽입되는 슬릿(slit) 형상의 접속홀들이 천공되어 있는 구조일 수 있다.
상세하게는, 상기 버스 바들의 PCB 접속부는 버스 바 본체의 일측 단부가 연장 절곡된 구조로 이루어져 있을 수 있고, 더욱 상세하게는, 상기 버스 바의 평면상에서 사각 형상의 긴 변의 연장 방향을 기준으로 버스 바의 나머지 부위보다 폭이 좁은 형상일 수 있다. 또한, 상기 PCB 접속부는 절연성 장착 프레임의 개구를 관통하면서 PCB의 접속홀을 관통하고 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 버스 바의 PCB 접속부는 크림 솔더링(cream soldering), 초음파 용접, 또는 레이저 용접에 PCB에 결합되어 있을 수 있고, 더욱 상세하게는 상기 버스 바의 PCB 접속부는 크림 솔더링(cream soldering)되어 PCB에 결합되어 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 절연성 장착 프레임에는 전지셀들 각각의 전극리드들이 관통되기 위한 리드 관통구들이 형성되어 있는 구조일 수 있고, 상기 리드 관통구들은 전지셀들의 전극리드들이 형성된 위치와 대응되는 위치에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 절연성 장착 프레임의 인접한 리드 관통구들 사이에는 버스 바들을 장착하기 위한 리브(rib) 형상의 버스 바 장착부가 형성되어 있을 수 있다.
다시 말해, 상기 절연성 장착 프레임은 전지모듈에 장착되어 있을 경우, 상기 리드 관통구들이 전지셀들 각각의 전극리드들과 대응되는 위치에 형성되어 있고, 인접한 리드 관통구들 사이에는 긴 직사각형의 버스 바 장착부가 형성되어 있는 바, 버스 바 장착부는 전체적으로 리브(rib) 형상을 띄게 된다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 버스 바 장착부의 리브 형상의 일면에는 버스 바들을 결합 고정하기 위한 둘 이상의 돌기들이 형성되어 있을 수 있고, 상기 버스 바에는 버스 바 장착부의 돌기들이 삽입되는 둘 이상의 개구들이 형성되어 있을 수 있다. 상기 버스 바 장착부의 돌기들이 버스 바의 개구들에 삽입되어 있을 경우, 상기 돌기는 버스 바의 개구에 삽입된 상태에서 버스 바를 가압 고정하고 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 PCB 수납부는 지면을 기준으로 버스 바 장착부 보다 높은 절연성 장착 프레임의 상단에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 제 1 외부입출력단자는 지면을 기준으로 절연성 장착 프레임의 좌측 상단에 내입 장착되어 있고, 상기 제 2 외부입출력단자는 절연성 장착 프레임의 우측 상단에 내입 장착되어 있으며, 또한, 상기 제 1 외부입출력단자 및 상기 제 2 외부입출력단자 사이에 커넥터가 위치하고 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 커넥터는, BMS와의 전기적 연결을 이루기 위한 접속 단자가 지면에 수직인 방향을 기준으로 커넥터의 일측에 형성되어 있는 구조일 수 있고, 상기 접속 단자에는 각각에 연결핀들이 내장되어 있는 다수의 연결구들이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명에서는 또한, 상기 전지모듈용 전압 센싱 블록을 포함하는 전지모듈을 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 전지모듈은,
한 쌍의 전지모듈용 전압 센싱 블록들;
전극리드들이 양단에 각각 형성되어 있고 서로 전기적으로 연결되어 있는 판상형 전지셀들;
프레임 구조의 복수의 카트리지들이 순차적으로 적층되어 있고 상기 카트리지들 사이에 전지셀들을 수용하고 있는 카트리지 어셈블리;
상기 카트리지 어셈블리의 적층 방향을 기준으로 최외곽 양면에 장착되어 있는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및
상기 카트리지 어셈블리의 일면에 장착되어 있는 BMS(battery management system);
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 내장한 후 외주면을 실링한 구조로 이루어진 것일 수 있고, 또한, 상기 전지셀은 파우치형 케이스의 내부에는 전극조립체가 전해액과 함께 밀봉되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 라미네이트 시트는 내후성을 가진 고분자 수지로 이루어진 외부 수지층, 기체와 액체에 대해 차단성을 가진 금속층, 및 열융착성을 가진 고분자 수지로 이루어진 내부 수지층을 포함하고 있는 구조일 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다. 또한, 상기 음극 활물질은 흑연계 탄소, 코크스계 탄소 및 하드 카본으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 카트리지 어셈블리는 전지셀의 전극리드 부위를 제외하고 전지셀의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 적어도 둘 이상의 카트리지들을 포함하고 있는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 카트리지의 일 부위에는 인접한 카트리지와 결합 고정하기 위한 돌출부가 인접한 카트리지가 위치한 방향으로 돌출 연장되어 형성되어 있고, 이러한 돌출부와 대응되는 형상의 홈이 서로 맞물려 결합되면서 카트리지들이 서로 결합 고정되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀의 전극리드는 인접한 전지셀의 전극리드와 상호 연결되어 리드 연결부를 이루고 있는 구조일 수 있고, 상세하게는 상기 리드 연결부는 전극리드들이 서로 대향하는 방향으로 절곡되어 적층 구조를 이루고 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 절연성 장착 프레임은, 지면에 수직인 방향을 기준으로 양측 단부에 카트리지 어셈블리가 위치한 방향으로 돌출된 적어도 둘 이상의 체결부들이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 체결부에는 엔드 플레이트의 외측면에 형성된 체결 홈과 맞물려 고정되는 체결 돌기가 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 엔드 플레이트의 지면에 수직인 방향을 기준으로 양측 단부에는 카트리지 어셈블리의 카트리지에 형성된 고정 돌기와 관통하기 위한 개구들이 형성되어 있고, 상기 고정 돌기와 개구가 결합하면서 엔드 플레이트는 카트리지 어셈블리에 결합 고정될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 BMS는 지면을 기준으로 전지모듈의 상면에 위치하고 있는 구조일 수 있고, 상기 BMS는 와이어(wire)를 통해 전압 센싱 블록들의 각각의 커넥터들과 상호 전기적 연결을 이루고 있을 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈을 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 예를 들면, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택될 수 있다.
이러한 디바이스들의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전압 센싱 블록은, 전지셀들의 전극리드들을 직렬 연결하고, 직렬 연결부위의 전압 검출을 위해 일측 단부가 하기 인쇄회로기판(PCB)에 접속되어 있는 복수의 버스 바들, 상기 버스 바들이 접속되어 있고 하기 커넥터가 일 단부에 결합되어 있는 PCB, 상기 PCB에 전기적으로 연결되어 있고, 검출 전압을 BMS(Battery Management System)로 송출하는 커넥터, 및 상기 버스 바들이 장착되어 있고, PCB의 장착을 위한 PCB 수납부가 형성되어 있는 절연성 장착 프레임을 포함함으로써, 전압 센싱에 필요한 부품 수를 절감하고, 버스 바들이 PCB에 직접 연결되는 간단한 구조에 의해 안정적인 전압 센싱과, 신뢰성 높은 안전 시스템 관리가 가능해짐에 따라 전지팩의 안전성을 높이고, 궁극적으로 전지모듈이 전지팩에 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 종래 기술의 리튬 이차전지인 판상형 전지셀을 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 한 쌍의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 포함하는 전지모듈을 나타낸 분해 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 전단의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 나타낸 사시도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 전단의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 나타낸 정면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 전단의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 나타낸 배면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 후단의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 나타낸 사시도이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 후단의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 나타낸 정면도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 일부분을 나타낸 분해 사시도이다;
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈을 나타낸 사시도이다;
도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 다 수의 전지모듈들을 포함하고 있는 전지팩을 나타낸 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 한 쌍의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 포함하는 전지모듈을 나타낸 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 전단의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 나타낸 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 전단의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 나타낸 정면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 전단의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 나타낸 배면도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 전지모듈(400)의 전단에 위치한 전압 센싱 블록(101)은, 전극리드들(211, 212)이 양단에 형성되어 있는 전지셀들(200)을 포함하는 전지모듈(400)에 장착되고, 전지셀들(201)의 전극리드들(213, 214)에 전기적으로 연결되면서 전압을 센싱하기 위한 전지모듈(400)의 부재이다.
이러한 전압 센싱 블록(101)은,
전지셀(201)의 전극리드들(213, 214)을 직렬 연결하고, 직렬 연결부위(215)의 전압 검출을 위해 일측 단부가 인쇄회로기판(PCB, 160)에 접속되어 있는 버스 바들(110), 이러한 버스 바들(110)이 접속되어 있고 하기 커넥터(140)가 일 단부에 결합되어 있는 PCB(160); 이러한 PCB(160)에 전기적으로 연결되어 있고, 검출 전압을 BMS(Battery Management System)로 송출하는 커넥터(140) 및 버스 바들(110)이 장착되어 있고, PCB(160)의 장착을 위한 PCB 수납부(128)가 형성되어 있는 절연성 장착 프레임(120)을 포함하고 있다.
여기서 버스 바(110)는 전지셀들(201, 202) 간의 전기적인 연결을 이루기 위한 부품으로, 막대형의 전도체로 이루어져 있다.
또한, 전압 센싱 블록(101)은 외부 디바이스(도시하지 않음)와의 전기적 연결을 위한 제 1 외부입출력단자(151) 및 제 2 외부입출력단자(152)를 포함하고 있다. 이러한 제 1 외부입출력단자(151) 및 제 2 외부입출력단자(152)는 센싱 블록(101)의 지면을 기준으로 상단 좌우측에 위치하고 있고, 제 1 외부입출력단자(151)는 양극단자이며, 제 2 외부입출력단자(152)는 음극단자이다. 외부입출력단자들(151, 152)은 전체적으로 볼트 형상이고, 볼트 형상의 원기둥이 전지모듈(400)의 전방을 향하여 돌출되어 있다.
또한, 전지셀들(200, 201, 202)의 적층 방향을 기준으로 각각의 최외곽 전지셀들(200, 204)의 전극리드들(211, 216)와 제 1 외부입출력단자(151) 및 제 2 외부입출력단자(152) 간의 전기적 연결을 이루기 위한 터미널 버스 바들(131, 132)를 포함하고 있다.
여기서 터미널 버스 바들(131, 132)은 센싱 블록(101)의 지면을 기준으로 상단 좌우측에 위치하고 있는 제 1 외부입출력단자(151) 또는 제 2 외부입출력단자(152)에 연결되기 위해 절곡된 구조(133)를 가지고 있고, 절연성 장착 프레임(120) 상에 고정 결합하기 위해 다양한 크기의 후크식 결합 구조들(135, 136, 137)이 형성되어 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 버스 바들(110)의 PCB 접속부(115)는 버스 바(110) 본체의 일측 단부가 연장 절곡된 구조로 이루어져 있고, 버스 바(110)의 평면상에서 사각 형상의 긴 변의 연장 방향을 기준으로 버스 바(110)의 나머지 부위보다 폭이 좁은 형상이다.
버스 바들(110)의 일측 단부에는 PCB(160)에 대한 접속을 위한 PCB 접속부들(115)이 형성되어 있고, 또한, PCB 수납부(128)에는 PCB 접속부들(115)이 관통 방식으로 삽입되는 개구들(129)이 천공되어 있는 구조이다.
또한, 버스 바 장착부(123)의 리브 형상의 일면에는 버스 바들(110)을 결합 고정하기 위한 돌기(122)가 형성되어 있고, 버스 바(110)에는 버스 바 장착부(123)의 각각의 돌기(122)가 삽입되는 개구가(111) 형성되어 있다.
이때, 버스 바 장착부(123)의 돌기(122)가 버스 바(110)의 개구(111)에 삽입되어 있을 경우, 돌기(122)는 버스 바(110)의 개구(111)에 삽입된 상태에서 버스 바(110)를 가압 고정하고 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, PCB 수납부(128)는 지면을 기준으로 버스 바 장착부(123) 보다 높은 절연성 장착 프레임(120)의 상단에 형성되어 있는 구조이다.
또한, PCB(160)에는 버스 바들(110)의 PCB 접속부들(115)이 관통 삽입되는 슬릿(slit) 형상의 접속홀들(162)이 천공되어 있는 구조이다.
따라서, PCB 접속부(115)는 절연성 장착 프레임(120)의 개구(129)를 관통하면서 PCB(160)의 접속홀(162)을 관통하고 있는 구조이다
또한, 이러한 버스 바(110)의 PCB 접속부(129)는 크림 솔더링(cream soldering)되어 PCB(160)에 결합되어 있다.
또한, 제 1 외부입출력단자(151)는 지면을 기준으로 절연성 장착 프레임(120)의 좌측 상단에 내입 장착되어 있고, 제 2 외부입출력단자(152)는 절연성 장착 프레임(120)의 우측 상단에 내입 장착되어 있으며, 또한, 제 1 외부입출력단자(151) 및 제 2 외부입출력단자(152) 사이에 커넥터(140)가 위치하고 있는 구조이다.
다시 도 2 및 도 5를 참조하면, 절연성 장착 프레임(120)에는 전지셀들(201, 202) 각각의 전극리드들(213, 214)이 관통되기 위한 리드 관통구들(171, 172)이 형성되어 있는 구조이고, 리드 관통구들(171, 172)은 전지셀들(201, 202)의 전극리드들(213, 214)이 형성된 위치와 대응되는 위치에 형성되어 있는 구조이다.
또한, 절연성 장착 프레임(120)의 인접한 리드 관통구들(171, 172) 사이에는 버스 바(110)를 장착하기 위한 리브(rib) 형상의 버스 바 장착부(123)가 형성되어 있다.
다시 말해, 절연성 장착 프레임(120)은 전지모듈(400)에 장착되어 있을 경우, 리드 관통구들(171, 172)이 전지셀들(201, 202) 각각의 전극리드들(213, 214)과 대응되는 위치에 형성되어 있고, 인접한 리드 관통구들(171, 172) 사이에는 긴 직사각형의 버스 바 장착부(123, 적색점선)가 형성되어 있으며, 이러한 버스 바 장착부(123) 복수 개가 전체적으로 리브(rib) 형상을 띄게 된다.
도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 후단의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 후단의 전지모듈용 전압 센싱 블록을 나타낸 정면도가 도시되어 있다.
도 2, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 후단의 전지모듈용 전압 센싱 블록(102)은, 앞서 설명한 전단의 전지모듈용 전압 센싱 블록(도시하지 않음)과 같이, 인쇄회로기판(PCB, 161)에 접속되어 있는 복수의 버스 바들(110), 이러한 버스 바들(110)이 접속되어 있고, 커넥터(142)가 일 단부에 결합되어 있는 PCB(161); 이러한 PCB(161)에 전기적으로 연결되어 있으며, 검출 전압을 BMS(도시하지 않음)로 송출하는 커넥터(142) 및 버스 바들(110)이 장착되어 있고, PCB(161)의 장착을 위한 PCB 수납부(198)가 형성되어 있는 절연성 장착 프레임(190)을 포함하고 있다.
또한, 전지모듈(400)의 후단에 장착되는 전압 센싱 블록(102)의 커넥터(142)는, BMS(도시 하지 않음)와의 전기적 연결을 이루기 위한 접속 단자(145)가 지면에 수직인 방향을 기준으로 커넥터(142)의 일측에 형성되어 있는 구조이고, 접속 단자(145)에는 연결핀(도시하지 않음)이 내장되어 있는 연결구(146)가 복수 개 형성되어 있다.
즉, 후단의 전지모듈용 전압 센싱 블록(102)은, 전단의 전지모듈용 전압 센싱 블록(101)과 비교하여 외부입출력단자들이 형성되어 있지 않고, 그에 따라, 터미널 버스 바들을 포함하고 있지 않으며, 버스 바가 2개 더 포함하고 있다. 그러나, 전단의 전지모듈용 전압 센싱 블록(101)의 앞서 설명한 나머지 구성들과 대응되는 구성들을 포함하고 있다.
도 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 일부분을 나타낸 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 9에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈을 나타낸 사시도가 도시되어 있다.
다시 도 2, 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 전지모듈(400)은,
한 쌍의 전지모듈용 전압 센싱 블록들(101, 102);
전극리드들(211, 212)이 양단에 각각 형성되어 있고 서로 전기적으로 연결되어 있는 판상형 전지셀들(200);
프레임 구조의 카트리지들(327)이 순차적으로 적층되어 있고 카트리지들(327) 사이에 전지셀들(200)을 수용하고 있는 카트리지 어셈블리(300);
카트리지 어셈블리(300)의 적층 방향을 기준으로 최외곽 양면에 장착되어 있는 한 쌍의 엔드 플레이트들(321, 322); 및 카트리지 어셈블리(300)의 일면에 장착되어 있는 BMS(도시하지 않음)를 포함하고 있다.
이러한 카트리지 어셈블리(300)는 전지셀(201)의 전극리드들(213, 214) 부위를 제외하고 전지셀(201)의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 카트리지들(341, 342)로 이루어져 있는 구조이다.
또한, 카트리지(326)의 일 부위에는 인접한 카트리지(327)와 결합 고정하기 위한 돌출부(328)가 인접한 카트리지(327)가 위치한 방향으로 돌출 연장되어 형성되어 있고, 이러한 돌출부(328)와 대응되는 형상의 홈(329)이 서로 맞물려 결합되면서 카트리지들(326, 327)이 서로 결합 고정되어 있다.
또한, 전지셀(201)의 전극리드(213)는 인접한 전지셀의 전극리드(214)와 상호 연결되어 리드 연결부(215)를 이루고 있는 구조이고, 이러한 리드 연결부(215)는 전극리드들(213, 214)이 서로 대향하는 방향으로 절곡되어 적층 구조를 이루고 있다.
이러한 리드 연결부(215)는 버스바(110)와 전기적으로 연결된다.
한편, 다시 도 6 및 도 8을 참조하면, 절연성 장착 프레임(190)은, 지면에 수직인 방향을 기준으로 양측 단부에 카트리지 어셈블리(300)가 위치한 방향으로 돌출된 체결부들(126, 127, 196, 197)이 형성되어 있는 구조이다.
이때, 체결부(126)에는 엔드 플레이트(321)의 외측면에 형성된 체결 홈(도시하지 않음)과 맞물려 고정되는 체결 돌기(125)가 형성되어 있고, 체결부(127)에는 엔드 플레이트(322)의 외측면에 형성된 체결 홈(324)과 맞물려 고정되는 체결 돌기(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
또한, 엔드 플레이트(322)의 지면에 수직인 방향을 기준으로 양측 단부에는 카트리지 어셈블리(300)의 카트리지(333)으로부터 연장된 고정 돌기(331)와, 고정 돌기(331)가 관통되기 위한 개구(332)가 형성되어 있으며, 이러한 고정 돌기(331)와 개구(332)가 결합하여 엔드 플레이트(322)를 카트리지 어셈블리(300)에 결합 고정시킨다.
도 10에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 다수의 전지모듈들을 포함하고 있는 전지팩을 나타낸 사시도가 도시되어 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 전지팩(600)은 전지모듈들(401, 402, 403, 404, 405, 406)을 포함하고 있고, BMS(500)가 지면을 기준으로 전지모듈들(401, 402, 403)의 상면에 위치하고 있는 구조를 가지고 있다.
이러한 BMS(500)는 와이어들(510, 511, 512, 513)를 통해 전지모듈의 전단 및 후단에 위치하고 있는 전압 센싱 블록들(도시하지 않음)의 각각의 커넥터(140)와 상호 전기적 연결을 이루고 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지모듈은 BMS로 센싱된 전압 신호를 전달하기 위해 전지모듈의 전단 및 후단에 위치한 각각의 전압 센싱 블록들에서 센싱된 전압 신호를 상단에 위치한 BMS로 와이어를 통해 직접 전송할 수 있는 바, 종래 기술의 전지모듈의 하단부를 지지 보호하기 위한 하부 케이스에는 두개의 전압 검출부재들을 서로 연결하기 위한 와이어를 내장 배치하기 위해 별도의 와이어 하우징 공간이 불필요하며, 이에 따라 본 발명에 따른 전지모듈 및 전지팩은 단위 부피당 전지 용량이 증가시킬 수 있는 효과를 발휘한다.
앞서 도면을 참조하여 설명하였듯이, 본 발명에 따른 전압 센싱 블록은, 전지셀들의 전극리드들을 직렬 연결하고, 직렬 연결부위의 전압 검출을 위해 일측 단부가 하기 인쇄회로기판(PCB)에 접속되어 있는 복수의 버스 바들, 상기 버스 바들이 접속되어 있고 하기 커넥터가 일 단부에 결합되어 있는 PCB, 상기 PCB에 전기적으로 연결되어 있고, 검출 전압을 BMS(Battery Management System)로 송출하는 커넥터, 및 상기 버스 바들이 장착되어 있고, PCB의 장착을 위한 PCB 수납부가 형성되어 있는 절연성 장착 프레임을 포함함으로써, 전압 센싱에 필요한 부품 수를 절감하고, 버스 바들이 PCB에 직접 연결되는 간단한 구조에 의해 안정적인 전압 센싱과, 신뢰성 높은 안전 시스템 관리가 가능해짐에 따라 전지팩의 안전성을 높이고, 궁극적으로 전지모듈이 전지팩에 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 효과를 발휘한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (21)

  1. 전극리드들이 일단 또는 양단에 형성되어 있는 전지셀들을 포함하는 전지모듈에 장착되어 전지셀들을 전기적으로 연결하면서 전압을 센싱하는 전압 센싱 블록로서,
    전지셀들의 전극리드들을 직렬 연결하고, 직렬 연결부위의 전압 검출을 위해 일측 단부가 하기 인쇄회로기판(PCB)에 접속되어 있는 복수의 버스 바들;
    상기 버스 바들이 접속되어 있고 하기 커넥터가 일 단부에 결합되어 있는 PCB;
    상기 PCB에 전기적으로 연결되어 있고, 검출 전압을 BMS(Battery Management System)로 송출하는 커넥터; 및
    상기 버스 바들이 장착되어 있고, PCB의 장착을 위한 PCB 수납부가 형성되어 있는 절연성 장착 프레임;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  2. 제 1 항에 있어서, 외부 디바이스와의 전기적 연결을 위한 제 1 외부입출력단자 및 제 2 외부입출력단자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  3. 제 2 항에 있어서, 전지셀들의 적층 방향을 기준으로 각각의 최외곽 전지셀들의 전극리드들과 제 1 외부입출력단자 및 제 2 외부입출력단자 간의 전기적 연결을 이루기 위한 터미널 버스 바(terminal bus bar)를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 버스 바들의 일측 단부에는 PCB에 대한 접속을 위한 PCB 접속부들이 형성되어 있고, 상기 PCB 수납부에는 PCB 접속부들이 관통 방식으로 삽입되는 개구들이 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 PCB에는 버스 바들의 PCB 접속부들이 관통 삽입되는 슬릿(slit) 형상의 접속홀들이 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 버스 바들의 PCB 접속부는 버스 바 본체의 일측 단부가 연장 절곡된 구조로 이루어져 있고, 상기 PCB 접속부는 절연성 장착 프레임의 개구를 관통하면서 PCB의 접속홀을 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 버스 바의 PCB 접속부는 크림 솔더링(cream soldering), 초음파 용접, 또는 레이저 용접에 PCB에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 장착 프레임에는 전지셀들 각각의 전극리드들이 관통되기 위한 리드 관통구들이 형성되어 있고, 상기 리드 관통구들은 전지셀들의 전극리드들이 형성된 위치와 대응되는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 절연성 장착 프레임의 인접한 리드 관통구들 사이에는 버스 바들을 장착하기 위한 리브(rib) 형상의 버스 바 장착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 버스 바 장착부의 리브 형상의 일면에는 버스 바들을 결합 고정하기 위한 둘 이상의 돌기들이 형성되어 있고, 상기 버스 바에는 버스 바 장착부의 돌기들이 삽입되는 둘 이상의 개구들이 형성되어 있으며, 상기 돌기는 버스 바의 개구에 삽입된 상태에서 버스 바를 가압 고정하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 PCB 수납부는 지면을 기준으로 버스 바 장착부 보다 높은 절연성 장착 프레임의 상단에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 외부입출력단자는 지면을 기준으로 절연성 장착 프레임의 좌측 상단에 내입 장착되어 있고, 상기 제 2 외부입출력단자는 절연성 장착 프레임의 우측 상단에 내입 장착되어 있으며, 상기 제 1 외부입출력단자 및 상기 제 2 외부입출력단자 사이에 커넥터가 위치하는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 PCB 수납부는 지면을 기준으로 버스 바 장착부 보다 낮은 절연성 장착 프레임의 하단에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 외부입출력단자는 지면을 기준으로 절연성 장착 프레임의 좌측 하단에 내입 장착되어 있고, 상기 제 2 외부입출력단자는 절연성 장착 프레임의 우측 하단에 내입 장착되어 있으며, 상기 제 1 외부입출력단자 및 상기 제 2 외부입출력단자 사이에 커넥터가 위치하는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 커넥터는, BMS와의 전기적 연결을 이루기 위한 접속 단자가 지면에 수직인 방향을 기준으로 커넥터의 일측에 형성되어 있고, 상기 접속 단자에는 각각에 연결핀들이 내장되어 있는 다수의 연결구들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈용 전압 센싱 블록.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 하나에 따른 한 쌍의 전지모듈용 전압 센싱 블록들;
    전극리드들이 양단에 각각 형성되어 있고 서로 전기적으로 연결되어 있는 판상형 전지셀들;
    프레임 구조의 복수의 카트리지들이 순차적으로 적층되어 있고 상기 카트리지들 사이에 전지셀들을 수용하고 있는 카트리지 어셈블리;
    상기 카트리지 어셈블리의 적층 방향을 기준으로 최외곽 양면에 장착되어 있는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및
    상기 카트리지 어셈블리의 일면에 장착되어 있는 BMS(battery management system);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 카트리지 어셈블리는 전지셀의 전극리드 부위를 제외하고 전지셀의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 적어도 둘 이상의 카트리지들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 전지셀의 전극리드는 인접한 전지셀의 전극리드와 상호 연결되어 리드 연결부를 이루고 있고, 상기 리드 연결부는 전극리드들이 서로 대향하는 방향으로 절곡되어 적층 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 절연성 장착 프레임은, 지면에 수직인 방향을 기준으로 양측 단부에 카트리지 어셈블리가 위치한 방향으로 돌출된 적어도 둘 이상의 체결부들이 형성되어 있고, 상기 체결부에는 엔드 플레이트의 외측면에 형성된 체결 홈과 맞물려 고정되는 체결 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  20. 제 16 항에 따른 전지모듈을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  21. 제 20 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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