KR20200011780A - 배터리 셀 연결장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 배터리 셀이 행 및 열을 따라 배열된 제1 모듈과 제2 모듈을 연결하기 위한 배터리 셀 연결장치에 있어서, 어느 하나의 행에 배치된 상기 제1 모듈과 일단이 맞닿고, 타단이 상기 제2 모듈과 맞닿는 복수의 연결 플레이트가 적층되어 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 연결장치를 제공할 수 있다.

Description

배터리 셀 연결장치{CONNECTING APPARATUS OF BATTERY CELL}
본 발명은 배터리 셀 연결장치에 관한 것이다.
이차전지는 제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가진다. 따라서, 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀(=배터리 셀)의 작동 전압은 약 2.5V~4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 다수의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 모듈에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 모듈을 구성하기도 한다. 따라서, 배터리 모듈에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 전기적 출력 사양 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편 다수의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성할 경우, 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀들의 전기적 연결 및 기구적 연결이 안정적이고 견고하여야 한다.
도 1은 종래의 배터리 모듈을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 복수의 배터리 셀(1000)로 이루어진 제1 모듈(1001)과 제2 모듈(1002)을 전기적으로 연결하기 위해서, 도체 형태의 플레이트(1003)를 제1 모듈(1001)과 제2 모듈(1002)에 배치한다. 이러한, 플레이트(1003)를 통해 제1 모듈(1001)의 양극에서 제2 모듈(1002)의 음극으로 전류가 흐르게 된다. 일반적으로, 플레이트(1003)는 얇은 박형 형태의 니켈로 이루어진다.
이러한 경우, 얇은 박형의 플레이트(1003)를 통해서 많은 양의 전류가 흐르게 되면서, 제1 모듈(1001)과 제2 모듈(1002)이 인접한 부위에 전류가 집중되어 흐르게 되면서, 제1 모듈(1001)과 제2 모듈(1002)이 인접한 부위의 배터리 셀(1000)이 열에 의한 파손되는 문제점이 발생한다.
또한, 제1 모듈(1001)과 제2 모듈(1002)이 인접한 부위에 전류 병목 현상이 발생하게 된다.
또한, 제1 모듈(1001)과 제2 모듈(1002) 간의 인접한 셀과 먼 거리의 셀 간의 전류 불균형을 초래하기도 한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1486928호(2015.01.21.)
본 발명의 실시예들은 전류 불균일 현상 및 병목 현상을 방지하며 복수의 배터리 셀을 연결할 수 있는 배터리 셀 연결장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 배터리 셀의 파손을 방지하며 복수의 배터리 셀을 연결할 수 있는 배터리 셀 연결장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 배터리 모듈의 수명을 증가시킬 수 있는 배터리 셀 연결장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 셀이 행 및 열을 따라 배열된 제1 모듈과 제2 모듈을 연결하기 위한 배터리 셀 연결장치에 있어서, 어느 하나의 행에 배치된 상기 제1 모듈과 일단이 맞닿고, 타단이 상기 제2 모듈과 맞닿는 복수의 연결 플레이트가 적층되어 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 연결장치를 제공한다.
또한, 복수의 상기 버스바는, 서로 인접한 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈에 연결되는 제1 연결 플레이트; 및 상기 제1 연결 플레이트와 중첩되도록 적층되어, 상기 제1 연결 플레이트가 연결되지 않은 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈에 연결되는 제2 연결 플레이트; 를 포함하는 배터리 셀 연결장치를 제공할 수 있다.
또한, 중첩된 상기 제1 연결 플레이트 및 상기 제2 연결 플레이트는 서로 전기적으로 연결되어, 상기 제1 모듈에서 상기 제2 모듈로 전류가 이동 가능한 배터리 셀 연결장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 연결 플레이트 및 상기 제2 연결 플레이트를 고정하기 위해, 상기 제1 연결 플레이트 및 상기 제2 연결 플레이트가 중첩된 영역의 일 영역에 형성되는 버스바 연결부;를 더 포함하는 배터리 셀 연결장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 연결 플레이트는, 일 단이 상기 제1 모듈의 일 영역에서 용접되고, 타 단이 상기 제2 모듈의 일 영역에서 용접 되는 배터리 셀 연결장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리의 양극이 일 측으로 행 및 열을 따라 배열된 제1 모듈; 배터리의 음극이 일 측으로 행 및 열을 따라 배열된 제2 모듈; 및 어느 하나의 행에 배치된 상기 제1 모듈과 일단이 맞닿고, 타단이 상기 제2 모듈과 맞닿는 복수의 연결 플레이트가 적층된 배터리 셀 연결장치; 를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.
또한, 상기 제1 모듈의 다른 하나의 행에 배치된 복수의 상기 양극을 연결하기 위해, 복수의 양극 연결 플레이트가 적층되는 양극 버스바; 및 상기 제2 모듈의 다른 하나의 행에 배치된 복수의 상기 음극을 연결하기 위해, 복수의 음극 연결 플레이트가 적층되는 음극 버스바;를 더 포함하는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 전류 불균일 현상 및 병목 현상을 방지하며 복수의 배터리 셀을 연결할 수 있다.
또한, 배터리 셀의 파손을 방지하며 복수의 배터리 셀을 연결할 수 있다.
또한, 배터리 모듈의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래의 배터리 셀의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 연결장치가 배치된 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 배터리 모듈에 입력선 및 출력선이 연결된 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 따른 배터리 모듈의 좌측면도를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2에 따른 배터리 모듈의 우측면도를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2에 따른 정면도로서 연결 버스바를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2에 따른 정면도로서 연결 버스바를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6에 따른 배터리 셀 연결장치에 버스바 연결부를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 2에 따른 배면도이다.
도 10은 도 9에 따른 양극 버스바 및 음극 버스바의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 따른 양극 버스바 및 음극 버스바를 고정할 수 양극 플레이트 연결부 및 음극 플레이트 연결부를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 연결장치(30)가 배치된 배터리 모듈(1)을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 따른 배터리 모듈(1)에 입력선(70) 및 출력선(80)이 연결된 것을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 모듈(1)은 제1 모듈(10), 제2 모듈(20) 및 배터리 셀 연결장치(30)를 포함할 수 있다.
제1 모듈(10)은 복수의 배터리 셀(100)이 행 및 열을 따라 배열될 수 있다. 이하에서, 제1 모듈(10)은 10행 및 6열로 이루어지는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.
제1 모듈(10)의 배터리 셀(100)은 양극과 음극이 각 행마다 교차되도록 배열될 수 있다. 일 예로, 제1 모듈(10)의 제1 행에 배열된 배터리 셀(100)은 양극이 일 측으로 향하도록 배치되고, 음극이 타측으로 향하도록 배치될 수 있다. 제2 행에 배열된 배터리 셀(100)은 양극이 타 측을 향하도록 배치되고, 음극이 일 측을 향하도록 배치될 수 있다. 이와 같은 배열로 제1 행부터 제10 행까지, 각 행마다 양극이 서로 교차하며 배치될 수 있다.
본 실시예에서는, 일 측을 상측 방향으로 하고, 타 측을 하측 방향인 것으로 설명한다. 상하, 전후, 좌우 방향은 도 2에 도시된 것을 기준으로 한다.
제2 모듈(20)은 복수의 배터리 셀(100)이 행 및 열을 따라 배열되어 형성될 수 있다. 이하에서, 제2 모듈(20)은 제1 모듈(10)과 마찬가지로, 10행 및 6열로 이루어지는 것을 예로 들어 설명하도록 한다. 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)은 동일한 개수의 행 및 열로 이루어질 수 있다.
제2 모듈(20)의 배터리 셀(100)은 양극과 음극이 각 행마다 교차되도록 배열될 수 있다. 일 예로, 제2 모듈(20)의 제1 행에 배열된 배터리 셀(100)은 음극이 일 측으로 향하도록 배치되고, 양극이 타측으로 향하도록 배치될 수 있다. 제2 행에 배열된 배터리 셀(100)은 음극이 타 측을 향하도록 배치되고, 양극이 일 측을 향하도록 배치될 수 있다. 이와 같은 배열로 제1 행부터 제10 행까지, 각 행마다 음극이 서로 교차하며 배치될 수 있다.
또한, 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)의 하측에는 프레임(90)이 배치될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나, 배터리 모듈(1)은 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)의 외측면 및 상부를 차폐할 수 있는 복수개의 프레임을 포함할 수 있다.
배터리 셀 버스바(30)는 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)을 연결시킬 수 있다. 구체적으로, 배터리 셀 연결장치(30)는 제1 모듈(10)의 제10 행 및 제2 모듈(20)의 제10 행에 배치되어, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
즉, 배터리 셀 연결장치(30)는 제10 행에 배열된 제1 모듈(10)의 음극 및 제2 모듈(20)의 양극과 접촉되어, 제1 모듈(10)에서 제2 모듈(20)로 전류가 흐르도록 연결될 수 있다. 배터리 셀 연결장치(30)에 대한 구체적인 설명은 도 6에서 후술하도록 한다.
배터리 셀 연결장치(30)는 버스바, 케이블 등의 전기가 흐를 수 있는 도체로 이루어질 수 있다. 일 예로, 배터리 셀 연결장치(30)는 얇은 니켈로 이루어질 수 있다.
양극 버스바(40)는 제1 모듈(10)의 어느 하나의 행의 복수의 배터리 셀(100)을 연결할 수 있다. 일 예로, 양극 버스바(40)는 제1 행에 나란하게 배열된 복수의 배터리 셀(100)을 연결할 수 있다. 양극 버스바(40)는 외부로부터 전류를 공급받아, 복수의 배터리 셀(100)로 전류를 공급할 수 있다. 따라서, 양극 버스바(40)는 전류가 흐를 수 있는 도체의 재질로 이루어질 수 있다.
여기서 도 3을 참조하면, 양극 버스바(40)는 입력선(70)과 연결될 수 있다. 양극 버스바(40)는 입력선(70)을 통해 전류를 공급받을 수 있다. 입력선(70)을 통해 전류가 공급되면, 양극 버스바(40)와 접촉되어 있는 제1 모듈(10)의 복수의 배터리 셀(100)들에 전류가 공급될 수 있다.
음극 버스바(50)는 제2 모듈(20)의 어느 하나의 행의 복수의 배터리 셀(100)을 연결할 수 있다. 일 예로, 음극 버스바(50)는 제1 행에 나란하게 배열된 복수의 배터리 셀(100)을 연결할 수 있다. 이러한 음극 버스바(50)는 출력선(80)과 연결되어, 외부로 전류를 공급할 수 있다.
제2 모듈(20)의 복수의 배터리 셀(100)에 공급되는 전류가 음극 버스바(50)를 통해 출력선(80)으로 공급될 수 있다. 음극 버스바(50)는 전류가 흐를 수 있는 도체의 재질로 이루어질 수 있다.
통전부(60)는 복수의 배터리 셀(100)을 연결할 수 있다. 통전부(60)는 배터리 셀 연결장치(30), 양극 버스바(40) 및 음극 버스바(50)가 배치된 이외의 복수의 배터리 셀(100)에 배치될 수 있다. 또한, 통전부(60)는 동일한 전극 간에 배치될 수 있다. 구체적으로, 통전부(60)는 연결된 복수의 전극들을 전기적으로 연결할 수 있다.
일 예로, 통전부(60)가 제1 모듈(10)의 제2 행과 제3 행의 각각의 배터리 셀(100)에 모두 접촉되도록 배치됨으로써, 제2 행 및 제3 행에 배열된 복수의 배터리 셀(100)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이와 같은 통전부(60)는 제2 행 및 제3 행에 동시에 접촉될 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 일 예로, 통전부(60)는 사다리 형태로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 통전부(60)는 제2 행에 배치된 복수의 배터리 셀(100) 및 제3 행에 배치된 복수의 배터리 셀(100) 각각의 전극 모두에 접촉되도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예와 같이, 제10 행 및 제6 열로 이루어진 제1 모듈(10)과 제10 행 및 제6 열로 이루어진 제2 모듈(20)이 연결된 배터리 모듈(1)은 통상의 기술 분야에서 20행X6열의 배터리 모듈인 것으로 인식될 수 있다.
또한, 배터리 모듈(1)이 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)로 이루어진 것을 예로 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리 모듈(1)은 복수의 모듈을 포함할 수 있고, 복수의 모듈은 배터리 셀 연결장치(30)에 의해 서로 연결될 수 있다.
도 4는 도 2에 따른 배터리 모듈(1)의 좌측면도를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 2에 따른 배터리 모듈(1)의 우측면도를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 복수의 통전부(60)는 제1 모듈(10)의 일측(즉, 배터리 셀(100)의 상측) 및 타측(즉, 배터리 셀(100)의 하측)에 배치될 수 있고, 제2 모듈(20)의 일측 및 타측에 배치될 수 있다.
제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20) 각각의 일측에 배치되는 복수의 통전부(60)는 제2 행에서부터 제9 행까지 배치될 수 있다. 왜냐하면, 제1 행에는 양극 버스바(40)와 음극 버스바(50) 각각이 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20) 각각에 배치되고, 제10 행에는 상술한 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)을 연결하기 위한 배터리 셀 연결장치(30)가 배치되기 때문이다.
구체적으로, 배터리 셀(100)의 일 측에 배치되는 통전부(60)는 제1 모듈(10)의 제2 행 및 제3 행에 배치될 수 있다. 또한, 통전부(60)는 제1 모듈(10)의 제4 행 및 제5 행에 배치되고, 제6 행 및 제7 행에 동시에 접촉되도록 배치되고, 제8 행 및 제9 행에 배치될 수 있다.
마찬가지로, 배터리 셀(100)의 일 측에 배치되는 통전부(60)는 제2 모듈(20)의 제2 행 및 제3 행에 배치될 수 있다. 다음으로, 제1 모듈(10)의 제4 행 및 제5 행에 배치되고, 제6 행 및 제7 행에 동시에 접촉되도록 배치되고, 제8 행 및 제9 행에 배치될 수 있다.
또한, 복수개의 통전부(60)는 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)의 배터리 셀(100)의 타측(즉, 하측)에 배치될 수 있다.
구체적으로, 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)의 배터리 셀(100)의 타측에는 배터리 셀 연결장치(30), 양극 버스바(40) 및 음극 버스바(50)가 배치되지 않는다. 따라서, 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)의 배터리 셀(100)의 타측에 배치되는 복수개의 통전부(60)는 제1 행부터 제10 행까지 순차적으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 타측에 배치되는 통전부(60)는 제1 모듈(10)의 제1 행 및 제2 행에 동시에 접촉되어, 제1 행 및 제2 행의 배터리 셀(100)이 연결된다. 또한, 제3 행 및 제4 행에 또 하나의 통전부(60)가 배치되고, 제5 행 및 제6행에 또 하나의 통전부(60)가 배치될 수 있다. 이러한 형태로 제1 모듈(10)의 제1 행부터 제10 행까지 통전부(60)가 배치될 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 모듈(20)의 제1 행부터 제10 행까지 복수의 통전부(60)가 배치될 수 있다.
정리하면, 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)의 일측에는 배터리 셀 연결장치(30), 양극 버스바(40), 음극 버스바(50) 및 통전부(60)가 배치될 수 있다.
구체적으로, 제1 모듈(10)의 제1 행에는 양극 버스바(40)가 배치될 수 있다. 양극 버스바(40)를 통해 외부로부터 전류를 공급받을 수 있다.
또한, 제1 모듈(10)의 제2 행에서부터 제9 행까지는 두 개의 행씩 통전부(60)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제1 모듈(10)의 일측에 배치되는 통전부(60)는 제1 모듈(10) 일 측의 각 행간에 연결되도록 할 수 있다. 구체적으로, 제1 모듈(10)의 전극 배열을 보면, 제2 행에는 음극이 일 측을 향하도록 배열되어 있고, 제3 행에는 양극이 일 측을 향하도록 배열되어 있고, 제4 행에는 음극이 일 측을 향하도록 배열되어 있고, 제5 행에는 양극이 일 측을 향하도록 배열되어 있다.
이때, 통전부(60)는 제2 행과 제3 행의 배터리 셀(100)들의 전극에 맞닿도록 배치되어, 제2 행의 음극과 제3 행의 양극이 연결되도록 배치될 수 있다. 마찬가지로, 통전부(60)는 제4 행과 제5 행의 배터리 셀(100)들의 전극에 맞닿도록 배치되어, 제4 행의 음극과 제5 행의 양극이 연결되도록 배치될 수 있다.
이와 같은 방법으로, 통전부(60)는 제2 행에서부터 제9 행까지 배치되어, 제2 행에서부터 제9 행까지 연결되도록 할 수 있다.
또한, 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)의 제10 행에는 배터리 셀 연결장치(30)가 배치되어, 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)을 전기적으로 연결할 수 있다.
제2 모듈(20)의 제1 행에는 음극 버스바(50)가 배치될 수 있다. 음극 버스바(50)를 통해 외부로부터 전류를 공급할 수 있다.
또한, 제2 모듈(20)의 제2 행에서부터 제9 행까지는 두 개의 행씩 통전부(60)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제2 모듈(20)의 일측에 배치되는 통전부(60)는 제2 모듈(20) 일 측의 양극과 음극 간에 연결되도록 할 수 있다. 구체적으로, 제2 모듈(20)의 전극 배열을 보면, 제2 행에는 양극이 일 측을 향하도록 배열되어 있고, 제3 행에는 음극이 일 측을 향하도록 배열되어 있고, 제4 행에는 양극이 일 측을 향하도록 배열되어 있고, 제5 행에는 음극이 일 측을 향하도록 배열되어 있다.
이때, 통전부(60)는 제2 행과 제3 행의 배터리 셀(100)들의 전극에 맞닿도록 배치되어, 제2 행의 양극과 제3 행의 음극이 연결되도록 배치될 수 있다. 마찬가지로, 통전부(60)는 제4 행과 제5 행의 배터리 셀(100)들의 전극에 맞닿도록 배치되어, 제4 행의 양극과 제5 행의 음극이 연결되도록 배치될 수 있다.
이와 같은 방법으로, 통전부(60)는 제2 행에서부터 제9 행까지 배치되어, 제2 행에서부터 제9 행까지 연결되도록 할 수 있다.
또한, 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)의 제10 행에는 배터리 셀 연결장치(30)가 배치되어, 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이때, 제1 모듈(10)의 제10 행에는 음극이 배열될 수 있고, 제2 모듈(10)의 제10 행에는 양극이 배열될 수 있다.
여기서, 도 3을 참조하면, 양극 버스바(40)와 연결된 입력선(70)를 통해 전류가 공급되면, 양극 버스바(40)를 통해 제1 모듈(10)의 제1 행의 배터리 셀(100)의 양극으로 전류가 공급되고, 제1 행의 배터리 셀(100)들로 공급된 전류들은 이동된다. 구체적으로, 제1 행의 배터리 셀(100)의 일 측에 배치된 양극에서부터 제1 행의 배터리 셀(100)의 타 측에 배치된 음극으로 전류가 이동하고, 이동된 전류들은 타 측의 통전부(60)를 따라 이동하여, 제2 행의 배터리 셀(100)의 일 측에 배치된 음극으로 이동할 수 있다. 제2 행으로 이동한 전류는 일측의 통전부(60)를 따라 제3 행으로 이동한다. 이와 같이, 전류는 통전부(60)를 통해 이동 가능하여, 배터리 셀(100)의 상 하를 따라 지그 재그로 이동하며 제1 행에서 제10 행으로 이동할 수 있다.
제1 모듈(10)의 제10 행의 양극까지 공급된 전류는 배터리 셀 연결장치(30)에 의해 제2 모듈(20)로 공급될 수 있다.
제2 모듈(20)로 공급된 전류는 통전부(60)를 통해 제2 모듈(20)의 제10 행에서 제1 행까지 이동하여, 제1 행과 연결된 출력선(80)으로 공급될 수 있다.
도 6은 도 2에 따른 정면도로서 배터리 셀 연결장치(30)를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 2에 따른 정면도로서 배터리 셀 연결장치(30)의 배치를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 6에 따른 복수의 배터리 셀 연결장치(30)를 고정하기 위한 버스바 연결부(37)를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 배터리 셀 연결장치(30)는 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)을 연결할 수 있다. 구체적으로, 배터리 셀 연결장치(30)는 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)의 일측면에 배치되어, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)이 연결되도록 할 수 있다.
이러한 배터리 셀 연결장치(30)는 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20) 중 어느 하나의 행에 배치된 제1 모듈(10)과 일단이 맞닿고, 타단이 제2 모듈(20)과 맞닿을 수 있다. 이러한 배터리 셀 연결장치(30)는 복수의 연결 플레이트를 포함할 수 있다. 구체적으로, 전류를 공급받는 양극 버스바(40)와 전류를 외부로 공급하는 음극 버스바(50)가 배치된 제1 행과 반대측인 제1 행에 배터리 셀 연결장치(30)가 배치될 수 있다.
배터리 셀 연결장치(30)는 제1 연결 플레이트(31) 및 제2 연결 플레이트(32)를 포함할 수 있다.
제1 연결 플레이트(31)는 서로 인접한 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)에 연결될 수 있다. 제1 연결 플레이트(31)의 일 단은 제1 모듈(10)의 배터리 셀(100)과 맞닿고, 타 단은 제2 모듈(20)의 배터리 셀(100)과 맞닿을 수 있다.
제2 연결 플레이트(32)는 제1 연결 플레이트(31)와 중첩되도록 적층될 수 있다. 제2 연결 플레이트(32)는 제1 연결 플레이트(31)와 연결되지 않은 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)에 연결될 수 있다.
이와 같은 방법으로 복수의 연결 플레이트가 적층되어 배터리 셀 연결장치(30)를 형성할 수 있다.
즉, 배터리 셀 연결장치(40)는 복수의 양극과 음극을 연결하기 위해서, 복수의 플레이트를 이용한다. 예를 들어, 6개의 양극과 6개의 음극을 연결해야 할 경우, 제1 연결 플레이트(31)를 통해 1개의 양극과 1개의 음극을 연결하고, 제2 연결 플레이트(32) 또다른 1개의 양극과 또다른 1개의 음극을 연결한다. 이와 같은 방법을 반복하여, 복수의 양극과 음극을 복수의 연결 플레이트로 연결하되, 복수의 연결 플레이트가 적층됨에 따라 전류가 흐를 수 있는 통로가 증가하게 된다.
복수의 연결 플레이트를 적층하며 전극을 연결하는 방법을 통해, 전류가 어느 한 곳으로 집중되거나 그에 따라 전류 병목 현상이 발생하는 것을 예방할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 것처럼, 배터리 셀 연결장치(30)는 제1 연결 플레이트(31) 내지 제6 연결 플레이트(36)를 포함할 수 있다.
제1 모듈(10)의 제10 행에는 음극이 배열되어 있고, 제2 모듈(10)의 제10 행에는 양극이 배열되어 있는 상태일 수 있다.
먼저, 제1 연결 플레이트(31)는 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)이 가장 인접한 위치의 전극을 연결하도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 연결 플레이트(31)의 일 단은 제1 모듈(10)의 음극에 연결되고, 타 단은 제2 모듈(20)의 양극에 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 연결 플레이트(31)의 일 단은 제1 모듈(10)의 제6 열의 배터리 셀(100)과 연결되고, 타 단은 제2 모듈(20)의 제1 열의 배터리 셀(100)과 연결되도록 배치될 수 있다. 따라서, 제1 모듈(10)의 제6 열의 음극과 제2 모듈(20)의 제1 열의 양극을 연결할 수 있다.
제2 연결 플레이트(32)는 제1 연결 플레이트(31)에 적층되도록 배치되되, 일 단 및 타 단이 제1 연결 플레이트(31)가 연결된 배터리 셀(100) 외측의 배터리 셀(100)에 연결되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 연결 플레이트(32)의 일 단은 제1 모듈(10)의 제5 열과 연결되고, 타 단은 제2 모듈(20)의 제2 열과 연결되도록 배치될 수 있다. 따라서, 제1 모듈(10)의 제5 열의 음극과 제2 모듈(20)의 제2 열의 양극을 연결할 수 있다.
이와 마찬가지로, 제3 연결 플레이트(33)는 제2 연결 플레이트(32)에 적층되도록 배치되되, 일 단은 제1 모듈(10)의 제4 열과 연결되고 타 단은 제2 모듈(20)의 제3 열과 연결될 수 있다. 따라서, 제1 모듈(10)의 제4 열의 음극과 제2 모듈(20)의 제3 열의 양극을 연결할 수 있다.
제4 연결 플레이트(34)는 제3 연결 플레이트(33)에 적층되도록 배치되되, 일 단은 제1 모듈(10)의 제3 열과 연결되고 타 단은 제2 모듈(20)의 제4 열과 연결될 수 있다.
제5 연결 플레이트(35)는 제4 연결 플레이트(34)에 적층되도록 배치되되, 일 단은 제1 모듈(10)의 제2 열과 연결되고 타 단은 제2 모듈(20)의 제5 열과 연결될 수 있다.
제6 연결 플레이트(36)는 제5 연결 플레이트(35)에 적층되도록 배치되되, 일 단은 제1 모듈(10)의 제1 열과 연결되고 타 단은 제2 모듈(20)의 제6 열과 연결될 수 있다.
이와 같이, 제1 연결 플레이트(31) 내지 제6 연결 플레이트(36)는 적층되도록 배치되되, 각각의 양 단은 서로 다른 배터리 셀(100)과 연결되어, 제1 모듈(10)의 음극과 제2 모듈(20)의 양극을 연결시킬 수 있다.
이때, 적층되는 복수의 연결 플레이트(31, 32, 33, …)는 서로 접촉되어, 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 복수의 연결 플레이트(31, 32, 33, …)가 적층됨에 따라, 제1 모듈(10)에서 제2 모듈(20)로 전류가 이동할 때, 전류가 흐를 수 있는 통로가 증가하게 된다.
따라서, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)이 인접한 부위에 전류 병목 현상이 발생하지 않고, 전류가 원활하게 제1 모듈(10)에서 제2 모듈(20)로 흐를 수 있다. 이에, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)의 인접한 부위의 배터리 셀(100)에 열이 발생하는 것을 방지하고, 열에 의한 배터리 셀(100)의 파손을 방지할 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(1)의 수명이 증가할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 것처럼, 배터리 셀 연결장치(30)는 제1 연결 플레이트(31) 내지 제3 연결 플레이트(33)를 포함할 수 있다.
제1 연결 플레이트(31)는 제1 모듈(10)의 제5 열 및 제6 열과, 제2 모듈(20)의 제1 열 및 제2 열에 배치될 수 있다. 즉, 제1 연결 플레이트(31)는 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)의 배터리 셀(100)의 개수가 대칭되도록 배치될 수 있다.
또한, 제2 연결 플레이트(32)는 제1 모듈(10)의 제3 열 및 제4 열과, 제2 모듈(20)의 제3 열 및 제4 열에 배치될 수 있다. 이때, 제2 연결 플레이트(32)는 제1 연결 플레이트(31)에 적층되도록 배치된다. 이에, 제1 모듈(10)의 제5 열 및 제6 열과, 제2 모듈(20)의 제1 열 및 제2 열 부분에서 제2 연결 플레이트(32)와 제1 연결 플레이트(31)는 중첩될 수 있다.
또한, 제3 연결 플레이트(33)는 제2 연결 플레이트(32)에 적층되도록 배치된다. 제3 연결 플레이트(33)는 제1 모듈(10)의 제1 열 및 제2 열과, 제2 모듈(20)의 제5 열 및 제6 열에 배치될 수 있다. 이때, 제3 연결 플레이트(33)는 제2 연결 플레이트(32)에 적층되도록 배치된다. 이에, 제1 모듈(10)의 제3 열 내지 제6 열과, 제2 모듈(20)의 제1 열 내지 제4 열 부분에서, 제3 연결 플레이트(33)는 제2 연결 플레이트(32) 및 제1 연결 플레이트(31)와 중첩될 수 있다.
이와 같이, 복수의 연결 플레이트는 개수에 제한되지 않으며, 복수개가 적층되며 배치될 수 있다.
여기서, 도 8을 참조하면, 복수의 연결 플레이트가 적층된 배터리 셀 연결장치(30)에는 버스바 연결부(37)가 형성될 수 있다.
이러한 버스바 연결부(37)는 복수개가 적층된 연결 플레이트가 서로 고정되도록 점 용접시킬 수 있는 부분이다. 이 부분을 용접하여, 복수의 연결 플레이트를 고정시킬 수 있다. 다만, 복수의 플레이트를 고정하기 위해 용접에 한정되는 것은 아니며, 홀을 형성하여 볼트와 같은 도체 형태의 체결부재를 사용할 수도 있다.
도 9는 도 2에 따른 배면도이고, 도 10은 도 9에 따른 양극 버스바(40) 및 음극 버스바(50)의 다른 실시예를 나타낸 도면이고, 도 11은 도 10에 따른 양극 버스바(40) 및 음극 버스바(50)에 버스바 연결부(37)를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 9를 참조하면, 제1 모듈(10)의 복수의 배터리 셀(100)을 서로 연결하기 위해 양극 버스바(40)가 배치될 수 있다. 또한, 제2 모듈(20)의 복수의 배터리 셀(100)을 서로 연결하기 위해 음극 버스바(50)가 배치될 수 있다.
이러한 양극 버스바(40) 및 음극 버스바(50)는 플레이트 형태의 판 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 도 10을 참조하면, 양극 버스바(40)는 복수의 양극 연결 플레이트가 적층되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 음극 버스바(50)는 복수의 음극 연결 플레이트가 적층되는 형태로 형성될 수 있다.
즉, 양극 버스바(40) 및 음극 버스바(50)는 배터리 셀 연결장치(30)와 마찬가지로 복수개의 플레이트가 적층되는 형태로 형성될 수 있다.
구체적으로, 양극 버스바(40)는 제1 양극 연결 플레이트(41), 제2 양극 연결 플레이트(42) 및 제3 양극 연결 플레이트(43)를 포함할 수 있다.
제1 양극 연결 플레이트(41)는 제1 모듈(10)의 제3 열 및 제4 열에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 양극 연결 플레이트(41)의 일 단은 제1 모듈(10)의 제3 열과 연결되고, 타 단은 제1 모듈(10)의 제4 열과 연결될 수 있다.
제2 양극 연결 플레이트(42)는 제1 양극 연결 플레이트(41)에 적층되도록 배치되어, 제1 모듈(10)의 제2 열 및 제5 열에 연결되도록 배치될 수 있다.
제3 양극 연결 플레이트(43)는 제2 양극 연결 플레이트(42)에 적층되도록 배치되어, 제1 모듈(10)의 제1 열 및 제6 열에 연결되도록 배치될 수 있다.
음극 버스바(50)는 제1 음극 연결 플레이트(41), 제2 음극 연결 플레이트(42) 및 제3 음극 연결 플레이트(43)를 포함할 수 있다.
제1 음극 연결 플레이트(41)는 제2 모듈(20)의 제3 열 및 제4 열에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 음극 연결 플레이트(41)의 일 단은 제2 모듈(20)의 제3 열과 연결되고, 타 단은 제2 모듈(20)의 제4 열과 연결될 수 있다.
제2 음극 연결 플레이트(42)는 제1 음극 연결 플레이트(41)에 적층되도록 배치되어, 제2 모듈(20)의 제2 열 및 제5 열에 연결되도록 배치될 수 있다.
제3 음극 연결 플레이트(43)는 제2 음극 연결 플레이트(42)에 적층되도록 배치되어, 제2 모듈(20)의 제1 열 및 제6 열에 연결되도록 배치될 수 있다.
여기서, 도 11을 참조하면, 양극 버스바(40)에는 양극 고정부(44)가 형성될 수 있고, 음극 버스바(50)에는 음극 플레이트 연결부(54)가 형성될 수 있다. 이러한 양극 플레이트 연결부(44) 및 음극 플레이트 연결부(54)는 복수개가 적층된 양극 연결 플레이트가 서로 고정되도록, 양극 플레이트 연결부(44) 및 음극 플레이트 연결부(54)를 점 용접시킬 수 있는 부분이다. 이 부분을 용접하여, 복수의 플레이트를 고정시킬 수 있다. 다만, 복수의 플레이트를 고정하기 위해 용접에 한정되는 것은 아니며, 홀을 형성하여 볼트와 같은 도체 형태의 체결부재를 사용할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 배터리 모듈
10: 제1 모듈
20: 제2 모듈
30: 배터리 셀 연결장치
40: 양극 버스바
50: 음극 버스바
60: 통전부
100: 배터리 셀

Claims (7)

  1. 복수의 배터리 셀이 행 및 열을 따라 배열된 제1 모듈과 제2 모듈을 연결하기 위한 배터리 셀 연결장치에 있어서,
    어느 하나의 행에 배치된 상기 제1 모듈과 일단이 맞닿고, 타단이 상기 제2 모듈과 맞닿는 복수의 연결 플레이트가 적층되어 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 연결장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수의 상기 버스바는,
    서로 인접한 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈에 연결되는 제1 연결 플레이트; 및
    상기 제1 연결 플레이트와 중첩되도록 적층되어, 상기 제1 연결 플레이트가 연결되지 않은 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈에 연결되는 제2 연결 플레이트; 를 포함하는 배터리 셀 연결장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    중첩된 상기 제1 연결 플레이트 및 상기 제2 연결 플레이트는 서로 전기적으로 연결되어, 상기 제1 모듈에서 상기 제2 모듈로 전류가 이동 가능한 배터리 셀 연결장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 연결 플레이트 및 상기 제2 연결 플레이트를 고정하기 위해, 상기 제1 연결 플레이트 및 상기 제2 연결 플레이트가 중첩된 영역의 일 영역에 형성되는 버스바 연결부;를 더 포함하는 배터리 셀 연결장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 연결 플레이트는,
    일 단이 상기 제1 모듈의 일 영역에서 용접되고, 타 단이 상기 제2 모듈의 일 영역에서 용접 되는 배터리 셀 연결장치.
  6. 배터리의 양극이 일 측으로 행 및 열을 따라 배열된 제1 모듈;
    배터리의 음극이 일 측으로 행 및 열을 따라 배열된 제2 모듈; 및
    어느 하나의 행에 배치된 상기 제1 모듈과 일단이 맞닿고, 타단이 상기 제2 모듈과 맞닿는 복수의 연결 플레이트가 적층된 배터리 셀 연결장치; 를 포함하는 배터리 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 모듈의 다른 하나의 행에 배치된 복수의 상기 양극을 연결하기 위해, 복수의 양극 연결 플레이트가 적층되는 양극 버스바; 및
    상기 제2 모듈의 다른 하나의 행에 배치된 복수의 상기 음극을 연결하기 위해, 복수의 음극 연결 플레이트가 적층되는 음극 버스바;를 더 포함하는 배터리 모듈.
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