WO2019078553A1 - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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금종윤
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module and a battery pack including the battery module. More particularly, the present invention relates to a battery module including a bus bar of the same type connected to a positive terminal and a negative terminal of a plurality of battery cells, And more particularly to a battery pack in which a bus bar connection portion for connecting an electrical connection between modules via the bus bar is formed at the same side portion of a plurality of battery modules.
  • Lithium rechargeable batteries as a unit battery constituting a battery pack are relatively flexible in shape, light in weight, and excellent in safety, so that demand for portable electronic devices such as mobile phones, camcorders, and notebook computers increases and portable electronic devices Secondary batteries are widely used not only for small-sized devices but also for medium- to large-sized devices such as automobiles and electric power storage devices.
  • the shape of the secondary battery is classified according to the shape of the battery case.
  • the secondary battery is classified into a cylindrical battery and a prismatic battery, and the electrode assembly is pouch- When it is built into the case, it is classified as a pouch type battery.
  • the electrode assembly incorporated in the battery case is composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator structure inserted between the positive electrode and the negative electrode and is chargeable / dischargeable.
  • the shape of the cylindrical electrode assembly is a long sheet- , A separation membrane and a cathode are sequentially laminated and wound up.
  • the battery is divided into one battery cell and a plurality of battery cells are connected in series and / or in parallel to form one module. When a plurality of the modules are connected, the battery is formed as one battery pack.
  • the plurality of modules are electrically connected through a bus bar, which will be described in more detail with reference to FIG.
  • FIG. 1 is a structural view of a conventional battery pack.
  • the conventional battery pack is arranged such that the poles of the respective modules are alternately arranged for electrical connection between the battery modules.
  • predetermined battery modules are rotated and electrically connected so that a plurality of battery modules connected in parallel to a plurality of battery cells can be connected in series.
  • Patent Document 1 KR2015-0084661 A
  • the present invention provides a battery module and a battery pack including the battery module which are assembled quickly by increasing the efficiency of assembly.
  • a battery module includes a plurality of battery cells arranged in a direction adjacent to each other in the vertical direction and having positive and negative poles arranged in the same direction, A case, a positive terminal terminal disposed on one side of the module case and electrically connecting positive (+) poles of neighboring battery cells; And a cathode terminal extension portion extending perpendicularly from the anode terminal connection portion; And a cathode bus bar disposed on the other surface of the module case opposite to the anode bus bar and electrically connecting negative (-) poles of neighboring battery cells.
  • the negative electrode bus bar includes a negative terminal connecting portion which contacts the negative (-) terminal of the battery cell, and a negative terminal extending portion that extends from the negative terminal connecting portion.
  • the positive electrode terminal extension of the positive bus bar and the negative terminal extension of the negative bus bar extend in a predetermined area on the same side of one side of the battery module and are spaced apart from each other.
  • the module case further includes a bus bar seating groove having a predetermined depth in the direction of the body so that the positive bus bar and the negative bus bar can be seated at a predetermined position.
  • the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar are further provided with through holes at portions where the plurality of battery cells abut each other.
  • a battery pack includes a plurality of modules including a plurality of battery cells.
  • the battery pack includes a first battery module, a positive battery bus bar, and a second battery module, A cathode bus bar of the first battery module, a cathode bus bar of the first battery module, a cathode bus bar of the first battery module, and a cathode bus bar of the second battery module, And a bus bar connection portion for connecting the bus bars.
  • the positive bus bar of the first battery module and the second battery module includes a positive electrode terminal coupling portion disposed on one surface of a module case for accommodating a plurality of battery cells and electrically connecting positive (+) poles of neighboring battery cells, Wherein the cathode bus bar of the first battery module and the cathode bus bar of the second battery module are disposed on the other surface of the module case opposite to the anode bus bar, And a cathode terminal extension portion extending perpendicularly from the cathode terminal connection portion, wherein the bus bar connection portion includes a cathode terminal connection portion for electrically connecting the anode terminal of the anode bus bar, An extension portion and a cathode terminal extension portion of the cathode bus bar.
  • the anode bus bar and the cathode bus bar of the first battery module and the anode bus bar and the cathode bus bar of the second battery module are located on the side surfaces of the battery modules in the same direction.
  • the battery pack includes a lower case having an inner bottom surface formed in a plate-like shape and accommodating the first battery module and the second battery module inside, and a lower case formed in a shape corresponding to the lower case, 2) an upper case covering the upper part of the battery module.
  • the present invention provides a device including the battery pack.
  • the device may have a structure that allows only one side thereof to be opened, so that the module structure of the battery pack can be easily added / replaced.
  • the device include a notebook computer, a tablet PC, a wearable electronic device, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) ), And electric power storage devices, but the present invention is not limited thereto.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid electric vehicle
  • PHEV plug-in hybrid electric vehicle
  • the positive (+) and negative (-) pole bus bars are located on the side surface of the same surface, and a plurality of battery modules are connected to each other in one lateral direction Accordingly, since no separate module rotation is required for connection between the modules, the assembly efficiency can be increased and the battery pack assembly can be performed quickly.
  • FIG. 1 is a structural view of a conventional battery pack.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view of a module case in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a positive bus bar and a negative bus bar in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of identifying one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • first component may be referred to as a second component
  • second component may also be referred to as a first component.
  • the terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention.
  • the singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
  • the battery module according to the embodiment of the present invention includes a positive (+) pole / negative (-) pole bus bar arranged on one side so that a plurality of battery modules can be connected from the side .
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • a battery module 100 includes a plurality of battery cells 100 arranged continuously in the vertical direction and arranged in the same direction as positive (+) and negative (- A positive electrode terminal coupling portion 120 for electrically connecting positive (+) poles of the adjacent battery cells disposed on one surface of the module case 120, a battery case 110 for accommodating the plurality of battery cells 110, A positive electrode bus bar 130 having a positive electrode terminal extension portion 131 extending vertically from the positive electrode terminal coupling portion and a positive electrode terminal extension portion 132 extending perpendicularly from the positive electrode terminal coupling portion, And a cathode bus bar 140 electrically connecting the negative (-) pole of the cell.
  • the cathode bus bar 140 includes a cathode terminal coupling portion 141 which contacts the negative terminal of the battery cell similar to the cathode bus bar 130 and a cathode terminal coupling portion 141 which is perpendicular to the cathode terminal coupling portion 141. [ And a cathode terminal extension part 142 which is bent and extended.
  • the configuration of the battery module 100 will be described in more detail below.
  • the plurality of battery cells 110 are arranged adjacently to each other in the vertical direction and include positive and negative poles arranged in the same direction and include a plurality of battery cells 110 (+) Pole is formed on one side of the battery module and a negative (-) pole is formed on the other side.
  • the battery cell 110 uses a cylindrical battery cell, and can be easily changed according to use.
  • the module case 120 may be configured to accommodate the plurality of battery cells 110 on the inner side and may take the shape of the battery module by covering only the respective sides of the plurality of battery cells 110, The battery cells may be surrounded by the entire surface to expose only the electrode terminals of the battery cells.
  • the module case 120 further includes a bus bar receiving groove 121 having a predetermined depth in the direction of the body so that the anode bus bar 130 and the anode bus bar 140 can be seated in a predetermined position which will be described in more detail with reference to FIG.
  • FIG 3 is a perspective view of a module case in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the bus bar seating groove 121 may have a depth corresponding to the thickness of the bus bar so that the bus bar is disposed and the shape of the battery module is horizontal.
  • the anode bus bar 130 and the anode bus bar 140 When the anode bus bar 130 and the anode bus bar 140 are seated in the bus bar receiving groove 121, the anode bus bar 130 and the anode bus bar 140 can be easily separated from each other .
  • the positive bus bar 130 is disposed on one side of the module case 120 and includes a positive terminal connection portion 131 for electrically connecting positive (+) poles of neighboring battery cells, And the cathode bus bar 140 is disposed on the other surface of the module case opposite to the anode bus bar 130.
  • the cathode bus bar 140 is disposed on the other side of the module case opposite to the anode bus bar 130, And a negative terminal extension 142 extending from the negative terminal connection part 141.
  • the negative terminal extension part 142 extends from the negative terminal connection part 141.
  • the positive electrode terminal coupling portion 131 and the negative electrode terminal coupling portion 141 will be described in more detail with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of a positive bus bar and a negative bus bar in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the shapes of the anode bus bar and the cathode bus bar are formed in the same shape and will be described in one form.
  • the positive electrode terminal coupling portion 131, And the negative electrode terminal coupling portion 141 form a positive (+) pole and a negative (negative) pole in contact with the respective electrode terminals of the plurality of battery cells, and are formed of an electrically conductive material, .
  • anode terminal coupling portion 131 and the cathode terminal coupling portion 141 may be formed in a single plate-like shape as shown in FIG. 2 to cover the upper and lower portions of the battery module, And the through holes 150 may be formed in the portions where the battery cells are in contact with each other.
  • the through hole 150 is formed in the battery cell so that gas generated by various factors can be discharged to the outside of the battery module. This prevents the battery cell from being damaged due to the pressure of the gas accumulated in the battery module.
  • the positive electrode terminal coupling portion 131, And a cell terminal coupling portion 151 at a position where the battery terminal contacts the electrode terminals of the plurality of battery cells is provided at a corresponding position within the negative terminal coupling portion 141 so that the battery terminal can be easily connected to the terminals of the battery cells .
  • the cell terminal coupling part 151 has elasticity and the positive terminal coupling part 131 is formed of a non- Even when the module case 120 is formed in such a manner that the module case 120 covers the entire surface of the plurality of battery cells and only the electrode terminals are exposed, As shown in FIG.
  • the positive electrode terminal extension 132 and the negative electrode terminal extension 142 extend perpendicularly from the positive terminal connection 131 and the negative terminal connection 141 of the plurality of battery cells, And are formed to be spaced apart from each other on the same side.
  • the positive terminal extension 132 and the negative terminal extension 142 are electrically connected to other battery modules, so that the positive terminal extension 132 and the negative terminal extension 142 can be connected to each other in one direction.
  • the cathode terminal extension 132 and the cathode terminal extension 142 may be formed in various shapes to secure a predetermined region on one side.
  • one side of the side of the battery module is ensured, so that connection with other battery modules can be performed with a maximized width.
  • the battery pack according to an embodiment of the present invention includes a bus bar and a bus bar connection part which can be fastened at one side to a plurality of battery modules so that the battery pack can be quickly assembled from one side.
  • FIG. 5 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • a battery pack 1000 includes a plurality of modules including a plurality of battery cells, and a plurality of battery cells, each including a positive battery bus bar and a negative battery bus bar, A cathode bus bar of the first battery module, a cathode bus bar of the first battery module, a cathode bus bar of the first battery module, a cathode bus bar of the first battery module, And a bus bar connection part (300) for electrically connecting the positive bus bar of the second battery module to the bus bar connection part (300).
  • the battery pack will be described as two battery modules for easy explanation, but a plurality of battery modules can be sequentially connected in a thermal array.
  • the configuration of the battery pack 1000 will be described in more detail below.
  • the first battery module 100 and the second battery module 200 are configured such that the anode bus bar and the cathode bus bar are spaced apart from each other on one side surface, The module 100 and the second battery module 200 are formed on the same A side.
  • the A side means one side of the inside of the battery pack.
  • the first battery module 100 and the second battery module 200 have the same configuration and are continuously arranged adjacently to each other in the vertical direction with reference to FIG. 2, and positive (+) and negative A plurality of battery cells 110 arranged in the same direction, a module case 120 accommodating the plurality of battery cells 110, a plurality of battery cells 110 disposed on one side of the module case 120, And a negative bus bar 130 electrically connected to negative (-) poles of neighboring battery cells arranged on the other surface of the module case opposite to the positive bus bar 130 140).
  • the anode bus bar 130 may be disposed on one side of the module case 120 so that the amount of the battery cells adjacent to the anode bus bar 130 And a cathode terminal extension part 132 extending perpendicularly from the anode terminal connection part, wherein the cathode bus bar 140 is connected to the anode bus bar 140.
  • the anode bus connector 140 is electrically connected to the cathode bus bar 140, A negative electrode terminal coupling portion 141 disposed on the other surface of the module case opposite to the negative electrode terminal coupling portion 130 and electrically connecting negative (-) poles of neighboring battery cells, And a terminal extension portion 142.
  • the positive electrode terminal coupling portion 131, And the negative electrode terminal coupling portion 141 are in contact with electrode terminals of a plurality of battery cells forming one pole so that a positive pole is formed on one surface of the battery module and a negative pole is formed on the other surface do.
  • the positive electrode terminal extension 132 and the negative electrode terminal extension 142 extend perpendicularly from the positive terminal connection 131 and the negative terminal connection 141 of the plurality of battery cells, And are formed to be spaced apart from each other on the same side.
  • the positive terminal extension 132 and the negative terminal extension 142 are electrically connected to each other through the bus bar connection part 300 so that they are disposed on the same plane to connect the battery modules in one direction. .
  • the positive electrode terminal extension 132 and the negative electrode terminal extension 142 form a side extension 160 at a predetermined interval for connection of the bus bar connection part 300, So that it can be easily carried out on the side extension 160.
  • the bus bar connection unit 300 electrically connects the positive bus bar of the first battery module to the negative bus bar of the second battery module or the negative bus bar of the first battery module and the positive bus bar of the second battery module, More precisely, it is connected to the positive terminal extension 132 of the positive bus bar and the side of the negative terminal extension 142 of the negative bus bar.
  • the bus bar connection part 300 is connected to the anode terminal extension part 132 of the anode bus bar and the cathode terminal extension part 142 of the anode bus bar by a length of a side portion thereof and is connected to a predetermined range.
  • the bus bar connecting part 300 is made of the same material as the positive / negative bus bar so as to reduce the loss of electric current drawn from the battery module, and is connected to each other using ultrasonic welding, laser welding, or the like.
  • the present invention is not limited to this and can be connected through various material constitution and connection methods.
  • the battery pack 1000 further includes a lower case 400 and an upper case 500.
  • the lower case 400 accommodates the first battery module 100 and the second battery module 200 inside and the upper case 500 is formed in a shape corresponding to the lower case 400, 1 battery module 100 and the second battery module 200 so that one battery pack can be formed.
  • connection between the lower case 400 and the upper case 500 is not limited to bolts, and various connection forms may be used.
  • the bottom case 400 is formed in a flat plate shape so that the battery modules 100 and 200 can be disposed and the connection between the battery modules 100 and 200 is fastened at one side, There is no need for a separate electrical connection.
  • the battery pack of the present invention does not require a separate additional space and configuration for electrical connection, and the module can be easily extended from one side, so that the battery pack can be applied to various devices as well as a vehicle requiring a large capacity battery module.

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Abstract

본 발명은 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수개의 배터리 셀의 양(+)극 단자 및 음(-)극 단자에 연결되는 동일 형태의 버스바를 포함하는 배터리 모듈 및 복수개의 배터리 모듈의 동일한 측면부에서 상기 버스바를 통해 모듈 간의 전기적 연결을 체결시키는 버스바 연결부가 구성된 배터리 팩에 관한 것이다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
본 발명은 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수개의 배터리 셀의 양(+)극 단자 및 음(-)극 단자에 연결되는 동일 형태의 버스바를 포함하는 배터리 모듈 및 복수개의 배터리 모듈의 동일한 측면부에서 상기 버스바를 통해 모듈 간의 전기적 연결을 체결시키는 버스바 연결부가 구성된 배터리 팩에 관한 것이다.
배터리 팩을 구성하는 단위전지로서의 리튬 이차전지는 유연성을 가져 그 형상이 비교적 자유로우며 무게가 가볍고 안전성도 우수하여 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기 전원으로 수요가 증가하고, 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다.
한편, 상기 이차전지의 형태는 배터리 케이스의 형상에 따라 구분되는데, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 경우에는 원통형 배터리 및 각형 배터리로 분류되고, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 경우에는 파우치형 배터리로 분류된다.
또한, 배터리 케이스에 내장되는 전극 조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 삽입된 분리막 구조로 이루어져 충/방전이 가능하고, 원통형 전극 조립체의 형태는 전극 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극, 분리막 및 음극을 순차적으로 적층하여 권취한 젤리-롤형으로 형성된다.
상기와 같은 배터리는 하나의 배터리 셀로 분류하여 복수개의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 접속되어 하나의 모듈을 형성하고, 이러한 모듈이 복수개 접속되면 하나의 배터리 팩으로 형성된다.
상기의 복수개의 모듈들은 버스바를 통해 전기적으로 연결되는데, 이는 도 1을 통해 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 종래의 배터리 팩의 구조도이다.
도 1을 참고하면, 종래의 배터리 팩은 배터리 모듈 간의 전기적인 연결을 위하여 각 모듈들의 극이 교번 배열되도록 배치되었다.
즉, 복수개의 배터리 셀들이 병렬 연결된 복수개의 배터리 모듈들이 직렬 연결될 수 있도록 소정의 배터리 모듈들을 회전하여 전기적으로 연결시켰다.
그러나 이와 같은 작업은 배터리 모듈을 회전시킴에 따라 배터리 팩 조립의 효율성이 저하되고, 생산 시간이 증가하는 문제가 발생된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) KR2015-0084661 A
본 발명은 조립의 효율성을 증대시켜 빠르게 조립되는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈은 수직 방향으로 이웃하여 연속 배열되며, 양(+)극 및 음(-)극이 동일방향으로 배치되는 복수개의 배터리 셀, 상기 복수개의 배터리 셀을 수용하는 모듈케이스, 상기 모듈케이스 일면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 양(+)극을 전기적으로 연결하는 양극 단자 결합부; 와 양극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 양극 단자 연장부; 를 구비하는 양극 버스바 및 상기 양극 버스바와 대향되는 모듈케이스 타면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 음(-)극을 전기적으로 연결하는 음극 버스바를 포함하여 구성된다.
상기 음극 버스바는, 상기 배터리 셀의 음(-)극 단자와 맞닿는 음극 단자 결합부 및 상기 음극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 음극 단자 연장부를 포함하여 구성된다.
상기 양극 버스바의 양극 단자 연장부와 음극 버스바의 음극 단자 연장부는, 배터리 모듈의 일측면의 동일면으로 소정 영역 연장되고, 상호 이격하여 형성된다.
상기 모듈케이스는, 외측에 상기 양극 버스바 및 음극 버스바가 정위치에 안착될 수 있도록 몸체방향으로 소정 깊이를 갖는 버스바 안착홈이 추가로 형성된다.
상기 양극 버스바 및 음극 버스바는, 상기 복수개의 배터리 셀이 맞닿는 부분에 각각의 관통홀이 더 형성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 복수개의 배터리 셀들로 구성된 모듈이 복수개로 구성되는 배터리 팩에 있어서, 양극 버스바 및 음극 버스바가 측면 일면에 이격되어 배치된 제1 배터리 모듈, 양극 버스바 및 음극 버스바가 측면 일면에 이격되어 배치된 제2 배터리 모듈 및 제1 배터리 모듈의 양극 버스바와 제2 배터리 모듈의 음극 버스바 또는 제1 배터리 모듈의 음극 버스바와 제2 배터리 모듈의 양극 버스바를 전기적으로 연결시키는 버스바 연결부를 포함하여 구성된다.
상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 양극 버스바는, 복수개의 배터리 셀을 수용하는 모듈케이스 일면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 양(+)극을 전기적으로 연결하는 양극 단자 결합부 및 상기 양극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 양극 단자 연장부를 포함하여 구성되고, 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 음극 버스바는, 상기 양극 버스바와 대향되는 모듈케이스 타면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 음(-)극을 전기적으로 연결하는 음극 단자 결합부 및 상기 음극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 음극 단자 연장부를 포함하여 구성되며, 상기 버스바 연결부는, 상기 양극 버스바의 양극 단자 연장부 및 상기 음극 버스바의 음극 단자 연장부에 접하여 연결된다.
상기 제1 배터리 모듈의 양극 버스바 및 음극 버스바 및 제2 배터리 모듈의 양극 버스바 및 음극 버스바는, 각 배터리 모듈의 동일방향의 측면에 위치한다.
상기 배터리 팩은, 내측 바닥면이 판상형 형태로 형성되어 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈을 내측에 수용하는 하부 케이스 및 상기 하부 케이스에 대응되는 형태로 형성되어 상기 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 상부를 덮는 상부 케이스를 더 포함하여 구성된다.
본 발명은 상기 배터리 팩이 포함되는 디바이스를 제공한다.
구체적으로, 상기 디바이스는 일면만 개구가 가능한 구조로 형성되어 상기 배터리 팩의 모듈 구성을 용이하게 추가/교체할 수 있다.
상기 디바이스의 구체적인 예로는 노트북, 태블릿PC, 웨어러블 전자기기, 전기 자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차, 전력저장 장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩은 양(+)극, 음극(-)극 버스바가 동일면의 측면부에 위치하고 복수개의 배터리 모듈이 하나의 측면 방향에서 모듈 간의 연결을 체결함에 따라 모듈 간의 연결을 위한 별도의 모듈 회전이 필요하지 않으므로 조립 효율이 증대되어 빠른 배터리 팩 조립이 가능하다.
도 1은 종래의 배터리 팩의 구조도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 내 모듈 케이스의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 내 양극 버스 바 및 음극 버스 바의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 사시도.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 단지 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 식별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
<실시 예 1>
다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈은 복수개의 배터리 모듈이 측면에서 연결될 수 있도록 일면에 배치되는 형태의 양(+)극/ 음(-)극 버스 바를 포함하여 구성됨에 따라 빠르게 조립될 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈(100)은 수직 방향으로 이웃하여 연속 배열되며, 양(+)극 및 음(-)극이 동일방향으로 배치되는 복수개의 배터리 셀(110), 상기 복수개의 배터리 셀(110)을 수용하는 모듈케이스(120), 상기 모듈케이스(120) 일면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 양(+)극을 전기적으로 연결하는 양극 단자 결합부(131) 와 양극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 양극 단자 연장부(132)를 구비하는 양극 버스바(130) 및 상기 양극 버스바(130)와 대향되는 모듈케이스 타면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 음(-)극을 전기적으로 연결하는 음극 버스바(140)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 음극 버스바(140)는 상기 양극 버스바(130)와 유사하게 상기 배터리 셀의 음(-)극 단자와 맞닿는 음극 단자 결합부(141) 및 상기 음극 단자 결합부(141)로부터 수직 절곡 연장되는 음극 단자 연장부(142)를 포함하여 구성된다.
이러한 배터리 모듈(100)에 대한 구성은 하기에서 더욱 상세하게 설명한다.
상기 복수개의 배터리 셀(110)은 수직 방향으로 이웃하여 연속 배열되며, 양(+)극 및 음(-)극이 동일방향으로 배치되는 구성으로서, 복수개의 배터리 셀(110)이 포함하여 구성되는 배터리 모듈의 일면에 양(+)극이 형성되고 타면에 음(-)극이 형성될 수 있도록 한다.
이는 배터리 모듈의 전극단자가 일 방향으로 배치되어 배터리 모듈 간의 연결 체결 시 용이하게 수행될 수 있도록 한다.
또한, 상기 배터리 셀(110)은 원통형 배터리 셀을 사용하는데, 사용에 따라 용이하게 변경될 수 있다.
또한, 상기 모듈케이스(120)는 상기 복수개의 배터리 셀(110)을 내측에 수용하는 구성으로서, 상기 복수개의 배터리 셀(110)의 각 측면만을 감싸 배터리 모듈의 형상을 잡는 형태일 수도 있고, 복수개의 배터리 셀의 전체면을 감싸 각 배터리 셀의 전극단자만 노출시키는 형태일 수도 있다.
또한, 상기 모듈케이스(120)는, 외측에 상기 양극 버스바(130) 및 음극 버스바(140)가 정위치에 안착될 수 있도록 몸체방향으로 소정 깊이를 갖는 버스바 안착홈(121)을 추가로 형성하는데, 이는 도 3을 들어 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 내 모듈 케이스의 사시도이다.
도 3을 참고하면, 상기 버스바 안착홈(121)은 상기 버스바가 배치되어 배터리 모듈의 형상이 수평되게 형성되도록 버스바의 두께만큼의 깊이가 몸체방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 버스바 안착홈(121) 내에 상기 양극 버스바(130)와 음극 버스바(140)가 안착되면 별도의 수행없이 용이하게 양극 버스바(130)와 음극 버스바(140)를 이격되게 위치시킬 수 있다.
또한, 상기 양극 버스바(130)는 상기 모듈케이스(120) 일면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 양(+)극을 전기적으로 연결하는 양극 단자 결합부(131) 와 양극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 양극 단자 연장부(132)를 포함하여 구성되고, 상기 음극 버스바(140)는 상기 양극 버스바(130)와 대향되는 모듈케이스 타면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 음(-)극을 전기적으로 연결하는 음극 단자 결합부(141) 및 상기 음극 단자 결합부(141)로부터 수직 절곡 연장되는 음극 단자 연장부(142)를 포함하여 구성된다.
상기 양극 단자 결합부(131) 및 음극 단자 결합부(141)는 도4를 들어 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 내 양극 버스바 및 음극 버스바의 사시도이다.
상기 양극 버스바 및 음극 버스바의 형태는 동일한 형태로 형성됨에 따라 하나의 형태로 설명한다.
도 4를 참고하면, 상기 양극 단자 결합부(131) 및 음극 단자 결합부(141)는 복수개의 배터리 셀의 각각의 전극단자와 맞닿아 각각의 양(+)극과 음(-)극을 형성하는 구성으로서, 전기 전도성 소재로 이루어져 전기적인 연결이 가능하도록 한다.
또한, 상기 양극 단자 결합부(131) 및 음극 단자 결합부(141)의 형태는 상기 도2에서와 같이 하나의 판상형 형태로 형성되어 배터리 모듈의 상/하부를 덮을 수 있도록 하거나 상기 도4에서와 같이 배터리 셀이 맞닿는 부분에 각각의 관통홀(150)이 형성된 형태로 형성될 수 있다.
여기서 관통홀(150)은 배터리 셀 내에서 다양한 요인에 의하여 발생되는 가스가 배터리 모듈 외부로 배출될 수 있도록 형성된다. 이는 배터리 모듈 내에 가스가 쌓여 가스에 의한 압력으로 인해 배터리 셀이 손상되는 것을 방지한다.
또한, 상기 양극 단자 결합부(131) 및 음극 단자 결합부(141) 내측에는 상기 복수개의 배터리 셀의 전극단자와 맞닿는 부분에 셀 단자 결합부(151)를 해당 위치에 추가로 구비하여 각각의 배터리 셀의 단자와 용이하게 연결될 수 있도록 한다.
상기 셀 단자 결합부(151)는 탄성을 가지며 상기 양극 단자 결합부(131) 및 음극 단자 결합부(141)로부터 돌출 연장되는 형태로 형성되어 상기 모듈 케이스(120)가 복수개의 배터리 셀의 전체면을 감싸 전극단자만 노출되는 형태로 형성되는 경우에도 용이하게 각각의 배터리 셀 단자와 접촉될 수 있도록 한다.
또한, 상기 양극 단자 연장부(132) 및 음극 단자 연장부(142)는 상기 복수개의 배터리 셀의 전극단자가 접하는 양극 단자 결합부(131) 및 음극 단자 결합부(141)로부터 각각 수직 절곡 연장되는 구성으로서, 동일한 일측면에 상호 이격되어 형성된다.
이는 상기 양극 단자 연장부(132) 및 음극 단자 연장부(142)는 다른 배터리 모듈과의 전기적 연결을 수행하므로 동일면에 배치되어 일 방향에서 배터리 모듈 간의 연결이 수행될 수 있도록 한다.
또한, 상기 양극 단자 연장부(132) 및 음극 단자 연장부(142)의 형태는 일측면에 소정 영역을 확보하는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
그러나 하나의 배터리 모듈의 전류를 과부화 없이 빠르게 전송하기 위해서는 최대한 넓은 면을 확보하는 것이 효율적이다.
따라서 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈의 측면 일 측을 확보하여 최대한 넓은 면으로 다른 배터리 모듈과의 연결을 수행할 수 있도록 한다.
<실시 예 2>
다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 복수개의 배터리 모듈 간의 연결이 일 측면에서 체결될 수 있는 버스바와 버스바 연결부를 포함하여 구성됨에 따라 일면에서 빠르게 배터리 팩이 조립될 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩(1000)은 복수개의 배터리 셀들로 구성된 모듈이 복수개로 구성되고, 양극 버스바 및 음극 버스바가 측면 일면에 이격되어 배치된 제1 배터리 모듈(100), 양극 버스바 및 음극 버스바가 측면 일면에 이격되어 배치된 제2 배터리 모듈(200) 및 제1 배터리 모듈의 양극 버스바와 제2 배터리 모듈의 음극 버스바 또는 제1 배터리 모듈의 음극 버스바와 제2 배터리 모듈의 양극 버스바를 전기적으로 연결시키는 버스바 연결부(300)를 포함하여 구성된다.
여기서 배터리 팩은 용이하게 설명하기 위하여 두 개의 배터리 모듈로 설명하지만, 복수개의 배터리 모듈을 열 배열로 연달아 연결할 수 있다.
이러한 배터리 팩(1000)에 대한 구성은 하기에서 더욱 상세하게 설명한다.
또한, 상기 제1 배터리 모듈(100) 및 제2 배터리 모듈(200)은 양극 버스바 및 음극 버스바가 측면 일면에 이격되어 배치된 구성으로서, 양극 버스바 및 음극 버스바가 배치된 측면은 제1 배터리 모듈(100) 및 제2 배터리 모듈(200)이 동일한 A 면에 형성된다. 여기서 A면은 배터리 팩 내측의 일측면을 의미한다.
또한, 상기 제1 배터리 모듈(100) 및 제2 배터리 모듈(200)은 동일한 구성으로 형성되는데, 도 2를 참고하여 수직 방향으로 이웃하여 연속 배열되며, 양(+)극 및 음(-)극이 동일방향으로 배치되는 복수개의 배터리 셀(110), 상기 복수개의 배터리 셀(110)을 수용하는 모듈케이스(120), 상기 모듈케이스(120) 일면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 양(+)극을 전기적으로 연결하는 양극 버스바(130) 및 상기 양극 버스바(130)와 대향되는 모듈케이스 타면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 음(-)극을 전기적으로 연결하는 음극 버스바(140)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 양극 버스바(130) 및 음극 버스바(140)를 좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 양극 버스바(130)는 상기 모듈케이스(120) 일면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 양(+)극을 전기적으로 연결하는 양극 단자 결합부(131) 와 양극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 양극 단자 연장부(132)를 포함하여 구성되고, 상기 음극 버스바(140)는 상기 양극 버스바(130)와 대향되는 모듈케이스 타면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 음(-)극을 전기적으로 연결하는 음극 단자 결합부(141) 및 상기 음극 단자 결합부(141)로부터 수직 절곡 연장되는 음극 단자 연장부(142)를 포함하여 구성된다.
상기 양극 단자 결합부(131) 및 음극 단자 결합부(141)는 하나의 극을 형성하는 복수개의 배터리 셀들의 전극단자와 맞닿아 배터리 모듈의 일면에 양(+)극이 형성되고 타면에 음(-)극이 형성될 수 있도록 한다.
또한, 상기 양극 단자 연장부(132) 및 음극 단자 연장부(142)는 상기 복수개의 배터리 셀의 전극단자가 접하는 양극 단자 결합부(131) 및 음극 단자 결합부(141)로부터 각각 수직 절곡 연장되는 구성으로서, 동일한 일 측면에 상호 이격되어 형성된다.
이는 상기 양극 단자 연장부(132) 및 음극 단자 연장부(142)는 상기 버스바 연결부(300)를 통해 다른 배터리 모듈과의 전기적 연결을 수행하므로 동일면에 배치되어 일 방향에서 배터리 모듈 간의 연결이 수행될 수 있도록 한다.
또한, 상기 양극 단자 연장부(132) 및 음극 단자 연장부(142)는 상기 버스바 연결부(300)의 연결을 위해 소정 간격의 측면 연장부(160)를 형성하여 버스바 연결부(300)의 연결이 측면 연장부(160) 상에서 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 상기 버스바 연결부(300)는 제1 배터리 모듈의 양극 버스바와 제2 배터리 모듈의 음극 버스바 또는 제1 배터리 모듈의 음극 버스바와 제2 배터리 모듈의 양극 버스바를 전기적으로 연결시키는 구성으로서, 좀 더 엄밀히 말하면, 양극 버스바의 양극 단자 연장부(132)와 음극 버스바의 음극 단자 연장부(142)의 측면부에 연결된다.
또한, 상기 버스바 연결부(300)는 상기 양극 버스바의 양극 단자 연장부(132)와 음극 버스바의 음극 단자 연장부(142)의 측면부 길이만큼 연장되어 소정 범위에 연결된다.
또한, 상기 버스바 연결부(300)는 상기 양/음극 버스바와 동일한 소재로 이루어져 배터리 모듈에서 인출되는 전류의 손실이 감소되게 하며, 초음파 용접 및 레이저 용접 등을 이용하여 상호 연결된다. 그러나 이에 한정되지 않고 다양한 소재 구성 및 연결 방법을 통해 연결될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1000)은 하부 케이스(400) 및 상부 케이스(500)를 더 포함하여 구성된다.
상기 하부 케이스(400)는 상기 제1 배터리 모듈(100) 및 제2 배터리 모듈(200)을 내측에 수용하고, 상부 케이스(500)는 상기 하부 케이스(400)에 대응되는 형태로 형성되어 상기 제1 배터리 모듈(100) 및 제2 배터리 모듈(200)의 상부를 덮어 하나의 배터리 팩이 형성될 수 있도록 한다.
또한, 상기 하부 케이스(400) 및 상부 케이스(500) 간의 연결은 볼트뿐만 아니라 다양한 연결 형태가 적용될 수 있다.
또한, 상기 하부 케이스(400)는 내측 바닥면이 평평한 플레이트 형태로 형성되어 상기 배터리 모듈(100, 200)들을 배치할 수 있으며, 배터리 모듈(100, 200)들 간의 연결이 일측면에서 체결되므로 바닥면에는 별도의 전기적 연결을 위한 구성이 필요하지 않는다.
따라서 본원 발명의 배터리 팩은 전기적 연결을 위한 별도의 추가적인 공간 및 구성이 필요하지 않으며 일측면에서 용이하게 모듈 연장이 가능함에 따라 대용량의 배터리 모듈이 필요한 자동차뿐만 아니라 다양한 디바이스에 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 서술한 특허청구범위 기술 내에서 다양한 실시 예가 가능할 수 있을 것이다.
[부호의 설명]
100: 배터리 모듈, 제1 배터리 모듈
110: 배터리 셀
120: 모듈 케이스
121: 버스바 안착홈
130: 양극 버스바
131: 양극 단자 결합부
132: 양극 단자 연장부
140: 음극 버스바
141: 음극 단자 결합부
142: 음극 단자 연장부
150: 관통홀
151: 셀 단자 결합부
160: 측면 연장부
200: 제2 배터리 모듈
300: 버스바 연결부
400: 하부 케이스
500: 상부 케이스

Claims (10)

  1. 수직 방향으로 이웃하여 연속 배열되며, 양(+)극 및 음(-)극이 동일방향으로 배치되는 복수개의 배터리 셀;
    상기 복수개의 배터리 셀을 수용하는 모듈케이스;
    상기 모듈케이스 일면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 양(+)극을 전기적으로 연결하는 양극 단자 결합부; 와 양극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 양극 단자 연장부; 를 구비하는 양극 버스바; 및
    상기 양극 버스바와 대향되는 모듈케이스 타면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 음(-)극을 전기적으로 연결하는 음극 버스바;
    를 포함하여 구성되는 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 음극 버스바는,
    상기 배터리 셀의 음(-)극 단자와 맞닿는 음극 단자 결합부; 및
    상기 음극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 음극 단자 연장부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 양극 버스바의 양극 단자 연장부와 음극 버스바의 음극 단자 연장부는,
    배터리 모듈의 일측면의 동일면으로 소정 영역 연장되고, 상호 이격하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 모듈케이스는, 외측에 상기 양극 버스바 및 음극 버스바가 정위치에 안착될 수 있도록 몸체방향으로 소정 깊이를 갖는 버스바 안착홈; 이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 버스바 및 음극 버스바는, 상기 복수개의 배터리 셀이 맞닿는 부분에 각각의 관통홀이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈.
  6. 복수개의 배터리 셀들로 구성된 모듈이 복수개로 구성되는 배터리 팩에 있어서,
    양극 버스바 및 음극 버스바가 측면 일면에 이격되어 배치된 제1 배터리 모듈;
    양극 버스바 및 음극 버스바가 측면 일면에 이격되어 배치된 제2 배터리 모듈; 및
    제1 배터리 모듈의 양극 버스바와 제2 배터리 모듈의 음극 버스바 또는 제1 배터리 모듈의 음극 버스바와 제2 배터리 모듈의 양극 버스바를 전기적으로 연결시키는 버스바 연결부;
    를 포함하여 구성되는 배터리 팩.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 양극 버스바는,
    복수개의 배터리 셀을 수용하는 모듈케이스 일면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 양(+)극을 전기적으로 연결하는 양극 단자 결합부; 및
    상기 양극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 양극 단자 연장부; 를 포함하여 구성되고,
    상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 음극 버스바는,
    상기 양극 버스바와 대향되는 모듈케이스 타면에 배치되어 서로 이웃한 배터리 셀의 음(-)극을 전기적으로 연결하는 음극 단자 결합부; 및
    상기 음극 단자 결합부로부터 수직 절곡 연장되는 음극 단자 연장부; 를 포함하여 구성되며,
    상기 버스바 연결부는, 상기 양극 버스바의 양극 단자 연장부 및 상기 음극 버스바의 음극 단자 연장부에 접하여 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈의 양극 버스바 및 음극 버스바 및 제2 배터리 모듈의 양극 버스바 및 음극 버스바는, 각 배터리 모듈의 동일방향의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    내측 바닥면이 판상형 형태로 형성되어 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈을 내측에 수용하는 하부 케이스; 및
    상기 하부 케이스에 대응되는 형태로 형성되어 상기 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 상부를 덮는 상부 케이스;
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 청구항 6 내지 9 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 디바이스.
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