KR20220075989A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20220075989A
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bus bar
flexible substrate
terminal
sensing plate
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권영환
안재필
윤철중
정백기
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 본 발명은 버스바 결합구조를 개선하여 배터리 팩의 높이를 낮춤으로써, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일례로, 일 방향으로 배열된 다수의 배터리 셀; 및 상기 다수의 배터리 셀의 상부에 결합된 버스바 조립체;를 포함하고, 상기 버스바 조립체는 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 버스바; 상기 배터리 셀의 상태 정보를 측정하는 연성기판; 및 상기 버스바와 상기 연성기판을 라미네이션하는 절연필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible powersupply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 또는 팩 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명은 버스바 결합구조를 개선하여 배터리 팩의 높이를 낮춤으로써 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명에 의한 배터리 팩은 일 방향으로 배열된 다수의 배터리 셀; 및 상기 다수의 배터리 셀의 상부에 결합된 버스바 조립체;를 포함하고, 상기 버스바 조립체는 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 버스바; 상기 배터리 셀의 상태 정보를 측정하는 연성기판; 및 상기 버스바와 상기 연성기판을 라미네이션하는 절연필름을 포함할 수 있다.
상기 절연필름은 상기 버스바 및 연성기판의 상부에 위치한 제1절연필름과, 상기 버스바 및 연성기판의 하부에 위치한 제2절연필름을 포함할 수 있다.
상기 버스바는 몸체와, 상기 몸체의 일측으로 연장되어 상기 배터리 셀의 전극단자에 결합되는 접속부를 포함하고, 상기 제1절연필름과 제2절연필름은 상기 접속부를 노출시키는 단자홀을 포함할 수 있다.
상기 연성기판은 상기 배터리 셀의 온도를 측정하는 온도 측정부와, 상기 배터리 셀의 전압을 측정하는 센싱 플레이트를 포함하고, 상기 제1절연필름과 제2절연필름은 상기 온도 측정부를 노출시키는 제1홀을 포함할 수 있다.
상기 제1절연필름은 상기 센싱 플레이트의 일부를 노출시키는 제2홀을 포함할 수 있다.
상기 제1절연필름과 상기 제2절연필름 사이에 위치하는 제3절연필름을 더 포함할 수 있다.
상기 버스바는 상기 제1절연필름과 상기 제3절연필름 사이에 위치하는 제1버스바와, 상기 제3절연필름과 상기 제2절연필름 사이에 위치하는 제2버스바를 포함할 수 있다.
상기 버스바는 몸체와, 상기 몸체의 일측으로 연장되어 상기 배터리 셀의 전극단자에 결합되는 접속부를 포함하고, 상기 제2버스바는 상기 몸체와 상기 접속부 사이에 위치한 절곡부를 더 포함할 수 있다.
상기 절곡부의 높이는 상기 제3절연필름의 두께와 대응될 수 있다.
상기 제3절연필름은 상기 제1절연필름 및 상기 제2절연필름의 면적보다 작게 형성되며, 상기 제1버스바의 몸체와 상기 제2버스바의 몸체 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1버스바의 접속부와 상기 제2버스바의 접속부는 동일평면 상에 위치할 수 있다.
상기 연성기판은 상기 배터리 셀의 전압을 측정하는 센싱 플레이트를 포함하고, 상기 센싱 플레이트는 상기 제1버스바와 전기적으로 연결된 제1센싱 플레이트와, 상기 제2버스바와 전기적으로 연결된 제2센싱 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 제3절연필름은 상기 제2센싱 플레이트의 일부를 노출시키는 관통홀을 포함할 수 있다.
상기 제2센싱 플레이트는 상기 관통홀을 통해 상기 제2버스바의 몸체에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2센싱 플레이트의 절곡부의 높이는 상기 제1센싱 플레이트의 절곡부의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 버스바와 연성기판을 절연필름으로 라미네이션한 버스바 조립체를 구비하여 배터리 팩의 높이를 낮춤으로써, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 별도의 버스바 홀더나 지지부재가 필요없는 버스바 조립체를 구비함으로써, 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 셀을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 버스바 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 조립체를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 버스바 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 버스바와 연성기판이 결합된 상태를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 5의 A부분을 도시한 확대도이다.
도 8은 도 5의 B-B선의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 배터리 셀을 도시한 단면도이다. 도 3은 도 1의 버스바 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 일 방향으로 배열된 다수의 배터리 셀(100) 및 버스바 조립체(200)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 배터리 셀(100)은 전극 조립체(110), 제1단자(120), 제2단자(130), 케이스(140) 및 캡 플레이트(150)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극판(111), 세퍼레이터(113), 제2전극판(112)의 적층체가 겹쳐서 형성될 수 있다. 이러한 형태의 전극 조립체(110)를 스택 타입이라고 부를 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극판(111)은 음극 역할을 할 수 있으며, 제2전극판(112)은 양극 역할을 할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다.
일부 예들에서, 제1전극판(111)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제1전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제1전극 활물질이 도포되어 형성되며, 제1전극 활물질이 도포되지 않는 영역인 제1전극 무지부(111a)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제2전극판(112)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제2전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제2전극 활물질이 도포되어 형성되며, 제2전극 활물질이 도포되지 않은 영역인 제2전극 무지부(112a)를 포함할 수 있다. 제1전극 무지부(111a)는 전극 조립체(110)의 일측으로 돌출되고, 제2전극 무지부(112a)는 전극 조립체(110)의 타측으로 돌출될 수 있다. 세퍼레이터(113)는 제1전극판(111)과 제2전극판(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌 또는 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름을 포함할 수 있다.
제1단자(120)는 금속으로 형성되며, 제1전극판(111)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 제1단자(120)는 제1집전판(121), 제1단자 기둥(122) 및 제1단자 플레이트(124)를 포함할 수 있다. 제1집전판(121)은 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제1전극 무지부(111a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1집전판(121)의 상부에는 단자홀이 형성되고, 상기 단자홀에는 제1단자 기둥(122)이 끼워져 리벳팅 및/또는 용접될 수 있다. 제1단자 기둥(122)은 후술되는 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출 및 연장되며, 캡 플레이트(150)의 하부에서 제1집전판(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1단자 플레이트(124)는 제1단자 기둥(122)에 결합될 수 있다.
제2단자(130)는 금속으로 형성되며, 제2전극판(112)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 제2단자(130)는 제2집전판(131), 제2단자 기둥(132) 및 제2단자 플레이트(134)를 포함할 수 있다. 제2집전판(131)은 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제2전극 무지부(112a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2집전판(131)의 상부에는 단자홀이 형성되고, 상기 단자홀에는 제2단자 기둥(132)이 끼워져 리벳팅 및/또는 용접될 수 있다. 제2단자 기둥(132)은 후술되는 캡 플레이트(150)를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출 및 연장되며, 캡 플레이트(150)의 하부에서 제2집전판(131)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2단자 플레이트(134)는 제2단자 기둥(132)에 결합될 수 있다. 제2단자 플레이트(134)는 캡 플레이트(150)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 캡 플레이트(150) 및 케이스(140)는 제2단자(130)와 같은 극성(예를 들면, 양극)을 가질 수 있다.
케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 케이스(140)의 개구부에는 캡 플레이트(150)가 결합되어 상기 케이스(140)를 밀봉할 수 있다.
캡 플레이트(150)는 케이스(140)의 개구부를 밀봉하며, 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 캡 플레이트(150)는 레이저 용접 방식으로 케이스(140)에 결합될 수 있다. 상부 결합부재(155)는 캡 플레이트(150)의 상부에서 제1단자 기둥(122) 및 제2단자 기둥(132) 각각과 캡 플레이트(151) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 상부 결합부재(155)는 캡 플레이트(150)와 밀착된다. 상부 결합부재(155)는 제1단자 기둥(122) 및 제2단자 기둥(132)과 캡 플레이트(150)를 절연시킬 수 있다. 일부 예들에서, 제2단자 기둥(132)에 형성된 상부 결합부재(155)는 제2단자 플레이트(134)와 캡 플레이트(150)를 사이를 전기적으로 연결할 수 있으며, 이에 따라 제2단자(130)는 캡 플레이트(150) 및 케이스(140)와 동일한 극성을 가질 수 있다. 하부 절연부재(156)는 제1집전판(121) 및 제2집전판(131) 각각과 캡 플레이트(150) 사이에 형성되어, 제1집전판(121)과 캡 플레이트(150) 사이의 단락, 그리고 제2집전판(131)과 캡 플레이트(150) 사이의 단락을 방지할 수 있다.
버스바 조립체(200)는 버스바(210), 연성기판(220), 제1절연필름(230), 제2절연필름(240)을 포함할 수 있다. 버스바 조립체(200)는 다수의 배터리 셀(100)의 상부에 안착될 수 있다.
버스바(210)는 다수의 배터리 셀(100)을 전기적으로 연결할 수 있다. 일부 예에서, 버스바(210)는 다수의 배터리 셀(100)을 직렬 및/또는 병렬로 연결할 수 있다. 버스바(210)는 다수의 배터리 셀(100)을 서로 전기적으로 연결하기 위해 다수개의 버스바(210)를 포함할 수 있다. 버스바(210)는 배터리 셀(100)의 제1단자(120) 및/또는 제2단자(130)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 예에서, 버스바(210)는 서로 이웃하지 않는 배터리 셀(100)을 전기적으로 연결할 수 있다. 일부 예에서, 버스바(210)는 배터리 셀(100)의 제1단자(120)와 다른 배터리 셀(100)의 제1단자(120) 또는 제2단자(130)를 전기적으로 연결할 수 있다. 버스바(210)는 배터리 셀(100)의 제1단자(120) 또는 제2단자(130)에 용접될 수 있다. 다수의 버스바(210)는 제1절연필름(230)과 제2절연필름(240)으로 코팅 또는 라미네이션 될 수 있다. 일부 예에서, 다수의 버스바(210)는 제1절연필름(230)과 제2절연필름(240) 사이에서 동일평면 상에 위치할 수 있다. 일부 예에서, 버스바(210)에는 배터리 팩(10)의 출력 전압을 인출하기 위한 출력 단자(215)가 형성될 수 있다. 출력 단자(215)는 배터리 팩(10)에서 동일한 방향으로 인출될 수 있다. 버스바(210)는 몸체(212)와, 몸체(212)의 일측으로 연장(또는 돌출)되어 배터리 셀(100)의 제1단자(120) 및/또는 제2단자(130)에 전기적으로 연결되는 접속부(211)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 접속부(211)는 2개로 형성될 수 있다. 접속부(211)는 배터리 셀(100)의 제1단자(120) 또는 제2단자(130)에 용접될 수 있다. 일부 예에서, 접속부(211)는 제1단자 플레이트(124) 또는 제2단자 플레이트(134)에 용접될 수 있다.
연성기판(220)은 다수의 배터리 셀(100)의 상부에 위치할 수 있다. 일부 예에서, 연성기판(220)은 다수의 배터리 셀(100)의 배열 방향으로 연장되며, 각각의 캡 플레이트(150)의 중심부를 지나도록 형성될 수 있다. 일부 예에서, 연성기판(220)은 FPCA(Flexible Printed Circuit Assembly) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 지칭될 수 있다. 일부 예에서, 연성기판(220)은 배터리 셀(100)의 전압 및/또는 온도 같은 배터리 셀(100)의 상태 정보를 측정할 수 있다. 연성기판(220)은 배터리 셀(100)의 온도를 측정하는 온도 측정부(221)와 배터리 셀(100)의 전압을 측정하는 센싱 플레이트(225)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 연성기판(220)은 다수의 온도 측정부(221)와 다수의 센싱 플레이트(225)를 포함하여, 다수의 배터리 셀(100)의 여러 부분의 온도 및 전압을 측정할 수 있다. 온도 측정부(221)는 배터리 셀(100)과 직접 접촉하여 배터리 셀(100)의 온도를 측정할 수 있다. 일부 예에서, 온도 측정부(221)는 써미스터와 같은 온도센서와 배터리 셀(100)에 용접되는 접속 플레이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정부(221)는 온도센서, 즉 써미스터의 저항값을 측정함으로써 배터리 셀(100)의 온도를 감지할 수 있다. 또한, 연성기판(220)의 일단에는 커넥터(227)가 결합되며, 상기 연성기판(220)은 커넥터(227)를 통해 외부 시스템과 연결될 수 있다.
제1절연필름(230)과 제2절연필름(240)은 상기 버스바(210)와 연성기판(220)을 라미네이션하여 버스바 조립체(200)를 완성할 수 있다. 제1절연필름(230)은 버스바(210) 및 연성기판(220)의 상부에서 결합되고 제2절연필름(240)은 버스바(210) 및 연성기판(220)의 하부에서 결합될 수 있다. 일부 예에서, 제1절연필름(230)과 제2절연필름(240) 사이에 버스바(210)와 연성기판(220)을 위치시킨 뒤, 제1절연필름(230)과 제2절연필름(240)을 열융착하여 버스바 조립체(200)를 형성할 수 있다. 일부 예에서, 제1절연필름(230) 및/또는 제2절연필름(240)은 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름, PI(Polyimide) 필름, PEN(Polyethylene Naphthalate) 필름 또는 PC(Polycarbonate) 필름을 포함할 수 있으나, 이것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 제1절연필름(230) 및/또는 제2절연필름(240)은 절연 물질을 포함하는 필름 또는 시트라면 어느 것이라도 사용할 수 있다.
제1절연필름(230)과 제2절연필름(240)은 상기 배터리 셀(100)의 제1단자 플레이트(124) 및 제2단자 플레이트(134)와 대응되는 위치에 형성된 단자홀(231, 241)을 각각 포함할 수 있다. 또한, 상기 단자홀(231, 241)은 제1단자 플레이트(124) 또는 제2단자 플레이트(134)에 전기적으로 연결되는 버스바(210)의 접속부(211)를 노출시킬 수 있다. 제1절연필름(230)은 온도 측정부(221)를 노출시키는 제1홀(232)과, 전압을 측정하는 센싱 플레이트(225)의 일부를 노출시키는 제2홀(233)을 포함할 수 있다. 제1절연필름(230)은 센싱 플레이트(225)에서 제2홀(233)에 의해 노출된 부분을 제외한 나머지 부분을 커버함으로써, 센싱 플레이트(225)가 부식되는 것을 방지할 수 있고 센싱 플레이트(225)와 외부 회로 사이의 단락을 방지할 수 있다. 즉, 제1절연필름(230)은 센싱 플레이트(225)의 표면을 코팅하는 것과 동일한 효과를 낼 수 있다. 또한, 제1절연필름(230)은 버스바(210)와 외부 부품 사이의 불필요한 단락을 방지할 수 있다.
제2절연필름(240)은 온도 측정부(221)를 노출시키는 제1홀(242)을 포함할 수 있다. 제1절연필름(230)의 제1홀(232)과 제2절연필름(240)의 제1홀(242)은 동일한 위치에 형성된다. 여기서, 제2절연필름(240)은 버스바(210) 및 연성기판(220)의 하부에 위치하므로 센싱 플레이트(225)를 노출시키는 제2홀을 형성할 필요가 없다. 제2절연필름(240)은 버스바(210)와 캡 플레이트(150) 사이를 절연시킬 수 있다.
이와 같이, 버스바 조립체(200)는 제1절연필름(230)과 제2절연필름(240) 사이에 버스바(210)와 연성기판(220)을 위치시키고, 제1절연필름(230)과 제2절연필름(240) 열융착하여 완성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 버스바(210)와 연성기판(220)을 고정하기 위한 별도의 홀더나 지지부재가 필요 없으므로, 그에 따른 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명에 다른 배터리 팩(10)은 버스바(210)와 연성기판(220)을 홀더나 지지부재보다 상대적으로 얇은 제1절연필름(230) 및 제2절연필름(240)을 사용하여 고정함으로써, 배터리 팩(10)의 부피, 특히, 높이를 줄일 수 있으므로 에너지 밀도(또는 단위 체적당 용량)를 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 조립체를 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4의 버스바 조립체를 도시한 분해 사시도이다. 도 6은 도 5의 버스바와 연성기판이 결합된 상태를 도시한 평면도이다. 도 7은 도 5의 A부분을 도시한 확대도이다. 도 8은 도 5의 B-B선의 단면도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 버스바 조립체(300)는 버스바(310A, 310B), 연성기판(320), 제1절연필름(330), 제2절연필름(340) 및 제3절연필름(350)을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 버스바 조립체(300)는 도 3의 버스바 조립체(200)와 비교하여, 제3절연필름(350)을 더 포함할 수 있다. 상기 제3절연필름(350)은 제1절연필름(330)과 제2절연필름(340) 사이에 위치할 수 있다.
버스바(310A, 310B)는 다수의 배터리 셀(100)을 전기적으로 연결할 수 있다. 버스바(310A, 310B)는 제1절연필름(330)과 제3절연필름(350) 사이에 위치한 제1버스바(310A)와 제2절연필름(340)과 제3절연필름(350) 사이에 위치한 제2버스바(310B)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 버스바(310A, 310B)는 제3절연필름(350) 위에 위치한 제1버스바(310A)와, 제3절연필름(350) 아래에 위치한 제2버스바(310B)를 포함할 수 있다.
제1버스바(310A)는 제1절연필름(330)과 제3절연필름(350) 사이에서 동일평면 상에 위치할 수 있다. 일부 예에서, 제1버스바(310A)는 몸체(312a)와, 몸체(312a)의 일측으로 연장되어 배터리 셀(100)의 제1단자(120) 및/또는 제2단자(130)에 전기적으로 연결되는 접속부(311a)를 포함할 수 있다. 상기 접속부(311a)는 적어도 2개 이상의 제1단자(120) 및/또는 제2단자(130)에 연결될 수 있다. 도 5에서, 제1버스바(310A)는 4개의 접속부(311a)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 제1버스바(310A)는 4개 이상의 접속부(311a)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 제1버스바(310A)의 몸체(312a)는 제2버스바(310B)의 몸체(312b)와 겹치게 적층될 수 있으나, 제3절연필름(350)이 제1버스바(310A)의 몸체(312a)와 제2버스바(310B)의 몸체(312b) 사이에 위치하여 둘 사이의 단락을 방지할 수 있다.
제2버스바(310B)는 제3절연필름(350)과 제2절연필름(340) 사이에 위치할 수 있다. 일부 예에서, 제2버스바(310B)는 배터리 셀(100)의 몸체(312b)와, 몸체(312b)의 일측으로 연장되어 배터리 셀(100)의 제1단자(120) 및/또는 제2단자(130)에 전기적으로 연결되는 접속부(311b) 및 몸체(312b)와 접속부(311b) 사이에 위치한 절곡부(313b)를 포함할 수 있다. 제2버스바(310B)는 제1버스바(310A)와 비교하여 절곡부(313b)를 더 포함할 수 있다. 몸체(312b)는 제3절연필름(350)과 제2절연필름(340) 사이에 위치하고, 접속부(311b)는 몸체(312b)보다 상대적으로 높은 위치에 위치할 수 있다. 다시 말해, 제2버스바(310B)는 몸체(312b)와 접속부(311b) 사이에 절곡부(313b)가 형성되어, 접속부(311b)와 몸체(312b)가 동일 평면상에 형성되지 않는다. 여기서, 제1버스바(310A)의 접속부(311a)와 제2버스바(310B)의 접속부(311b)는 동일 평면상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 버스바 조립체(300)가 배터리 셀(110)의 제1단자(120) 및 제2단자(130)에 안정적으로 안착될 수 있다. 또한, 절곡부(313b)의 높이는 제3절연필름(350)의 두께와 대응될 수 있다. 일부 예에서, 제2버스바(310B)에는 배터리 팩(10)의 출력 전압을 인출하기 위한 출력 단자(315)가 형성될 수 있다. 출력 단자(315)는 배터리 팩(10)에서 동일한 방향으로 인출될 수 있다.
연성기판(320)은 제1절연필름(330)과 제3절연필름(350) 사이에 위치할 수 있다. 연성기판(320)은 도 3의 연성기판(220)과 유사하게 형성될 수 있다. 연성기판(320)은 배터리 셀(100)의 온도를 측정하는 온도 측정부(321)와 배터리 셀(100)의 전압을 측정하는 센싱 플레이트(325)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 봐와 같이, 온도 측정부(321)는 써미스터와 같은 온도센서(322)와 배터리 셀(100)에 용접되는 접속 플레이트(323)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 온도센서(322)는 연성기판(320)에 솔더링을 통해 부착될 수 있고, 접속 플레이트(323)는 배터리 셀(100)의 캡 플레이트(150)에 레이저로 용접될 수 있다. 또한, 연성기판(320)의 일단에는 커넥터(327)가 결합되며, 상기 연성기판(320)은 커넥터(327)를 통해 외부 시스템과 연결될 수 있다.
센싱 플레이트는(325)는 제1버스바(310A)에 전기적으로 연결된 제1센싱 플레이트(325a)와 제2버스바(310B)에 전기적으로 연결된 제2센싱 플레이트(325b)를 포함할 수 있다.
제1센싱 플레이트(325a)의 일단은 연성기판(320)에 전기적으로 연결되고 타단은 제1버스바(310A)의 몸체(312a)에 전기적으로 연결될 수 있다. 연성기판(320)과 제1버스바(310A)는 제3절연필름(350) 상에 위치하고, 제1센싱 플레이트(325a)는 연성기판(320)과 제1버스바(310A)의 두께 차이에 따른 절곡부(C1)를 포함할 수 있다.
제2센싱 플레이트(325b)의 일단은 연성기판(320)에 전기적으로 연결되고 타단은 제2버스바(310B)의 몸체(312b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2센싱 플레이트(325b)의 타단은 제3절연필름(350)을 관통하여 제2버스바(310B)의 몸체(312b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 연성기판(320)은 제3절연필름(350)의 상부에 위치하고 제2버스바(310B)의 몸체(312a)는 제3절연필름(350)의 하부에 위치하므로, 제2센싱 플레이트(325b)는 연성기판(320)과 제2버스바(310B)의 높이 차이에 따른 절곡부(C2)를 포함할 수 있다. 또한, 연성기판(320)과 제2버스바(310B) 사이에는 제3절연필름(350)이 위치하므로, 제2센싱 플레이트(325b)의 절곡부(C2)의 높이가 제1센싱 플레이트(325a)의 절곡부(C1)의 높이보다 높을 수 있다.
제1절연필름(330)은 제3절연필름(350)의 상부에 위치한 제1버스바(310A)와 연성기판(320)을 커버할 수 있다. 제2절연필름(340)은 제3절연필름(350)의 하부에 위치한 제2버스바(310B)를 커버할 수 있다. 일부 예에서, 제1절연필름(330)과 제2절연필름(340)은 제3절연필름(350)의 상부 및 하부에 위치한 버스바(310A, 310B)와 연성기판(320)을 라미네이션하여 버스바 조립체(300)를 완성할 수 있다. 일부 예에서, 제1절연필름(330)과 제2절연필름(340) 사이에 버스바(310A, 310B)와 연성기판(320) 및 제3절연필름(350)을 위치시킨 뒤, 제1절연필름(330)과 제2절연필름(340)을 열융착하여 버스바 조립체(300)를 형성할 수 있다.
제1절연필름(330)과 제2절연필름(340)은 크기(예를 들어, 면적)가 동일하게 형성되고, 제3절연필름(350)은 제1,2절연필름(330, 340)보다 크기(예를 들어, 면적)가 작게 형성될 수 있다. 제1절연필름(330)과 제2절연필름(340)은 상기 배터리 셀(100)의 제1단자 플레이트(124) 및 제2단자 플레이트(134)와 대응되는 위치에 형성된 단자홀(331, 341)을 각각 포함할 수 있다. 제1절연필름(330)은 온도 측정부(321)를 노출시키는 제1홀(332)과, 전압을 측정하는 센싱 플레이트(325)의 일부를 노출시키는 제2홀(333)을 포함할 수 있다. 제2절연필름(340)은 온도 측정부(321)를 노출시키는 제1홀(342)을 포함할 수 있다.
제3절연필름(350)은 제1절연필름(330)과 제2절연필름(340) 사이에 위치하며, 제1버스바(310A)와 제2버스바(310B) 사이를 절연시킬 수 있다. 일부 예에서, 제3절연필름(350)은 FRB(Flame Retardant Barrier), 난연필름 또는 난연시트로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제3절연필름(350)은 난연성 물질을 포함할 수 있다. 제3절연필름(350)은 제1,2절연필름(330, 340)의 크기(예를 들어, 면적)보다 작게 형성되며, 버스바(310A, 310B)의 몸체(312a, 312b)를 커버하고 접속부(311a, 311b)를 노출시킬 수 있다. 제3절연필름(350)은 제2센싱 플레이트(325b)의 일부를 노출시키는 관통홀(353)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(353)은 제1절연필름(330)의 제2홀(333)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 배터리 팩 100: 배터리 셀
200: 버스바 조립체 210: 버스바
211: 접속부 212: 몸체
220: 연성기판 230: 제1절연필름
240: 제2절연필름

Claims (15)

  1. 일 방향으로 배열된 다수의 배터리 셀; 및
    상기 다수의 배터리 셀의 상부에 결합된 버스바 조립체;를 포함하고,
    상기 버스바 조립체는
    상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 버스바;
    상기 배터리 셀의 상태 정보를 측정하는 연성기판; 및
    상기 버스바와 상기 연성기판을 라미네이션하는 절연필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연필름은 상기 버스바 및 연성기판의 상부에 위치한 제1절연필름과, 상기 버스바 및 연성기판의 하부에 위치한 제2절연필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 버스바는 몸체와, 상기 몸체의 일측으로 연장되어 상기 배터리 셀의 전극단자에 결합되는 접속부를 포함하고,
    상기 제1절연필름과 제2절연필름은 상기 접속부를 노출시키는 단자홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 연성기판은 상기 배터리 셀의 온도를 측정하는 온도 측정부와, 상기 배터리 셀의 전압을 측정하는 센싱 플레이트를 포함하고,
    상기 제1절연필름과 제2절연필름은 상기 온도 측정부를 노출시키는 제1홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1절연필름은 상기 센싱 플레이트의 일부를 노출시키는 제2홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1절연필름과 상기 제2절연필름 사이에 위치하는 제3절연필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 버스바는 상기 제1절연필름과 상기 제3절연필름 사이에 위치하는 제1버스바와, 상기 제3절연필름과 상기 제2절연필름 사이에 위치하는 제2버스바를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 버스바는 몸체와, 상기 몸체의 일측으로 연장되어 상기 배터리 셀의 전극단자에 결합되는 접속부를 포함하고,
    상기 제2버스바는 상기 몸체와 상기 접속부 사이에 위치한 절곡부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 절곡부의 높이는 상기 제3절연필름의 두께와 대응되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제3절연필름은 상기 제1절연필름 및 상기 제2절연필름의 면적보다 작게 형성되며, 상기 제1버스바의 몸체와 상기 제2버스바의 몸체 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1버스바의 접속부와 상기 제2버스바의 접속부는 동일평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 연성기판은 상기 배터리 셀의 전압을 측정하는 센싱 플레이트를 포함하고,
    상기 센싱 플레이트는 상기 제1버스바와 전기적으로 연결된 제1센싱 플레이트와, 상기 제2버스바와 전기적으로 연결된 제2센싱 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제3절연필름은 상기 제2센싱 플레이트의 일부를 노출시키는 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2센싱 플레이트는 상기 관통홀을 통해 상기 제2버스바의 몸체에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2센싱 플레이트의 절곡부의 높이는 상기 제1센싱 플레이트의 절곡부의 높이보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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