WO2019098588A1 - 센싱 어셈블리 및 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

센싱 어셈블리 및 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈 Download PDF

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진희준
서성원
이윤구
주은아
지호준
문정오
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module including a sensing assembly and a bus bar assembly. More particularly, the present invention relates to a battery module having improved productivity by facilitating electrical connection between a plurality of battery cells, a bus bar assembly and a sensing assembly.
  • the secondary rechargeable batteries are nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel- It is very popular because of its low self-discharge rate and high energy density.
  • Such a lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an outer case for sealingly storing the electrode assembly and the electrolyte together, for example, And an exterior material.
  • a lithium secondary battery can be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can, and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the casing.
  • secondary batteries have been widely used not only in small-sized devices such as portable electronic devices, but also in medium- and large-sized devices such as automobiles and power storage devices.
  • a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • pouch-type secondary batteries are widely used because they are easy to laminate in such a middle- or large-sized apparatus.
  • the electrode leads are interconnected and the connecting portion can be welded to maintain such connection.
  • the battery module may have a parallel and / or series electrical connection between the secondary batteries.
  • one end of the electrode lead may be fixed to the bus bar for electrical connection between the secondary batteries by welding or the like .
  • the electrical connection between the secondary batteries is made by bonding the electrode leads to the bus bars. That is, in order to electrically connect a plurality of secondary batteries in parallel, the electrode leads of the same polarity are connected and bonded to each other, and the electrode leads of the other polarity are connected and bonded to each other in order to electrically connect in series.
  • the electrode leads provided in each of the plurality of battery cells are bent and contacted to one surface of the bus bar, and then joined by welding.
  • a large number of manual operations by the operator are required to maintain the bending shape of the electrode leads, and it is difficult for the electrode leads and the bus bar to be kept in close contact with each other due to the elastic recovery force of the metal electrode leads,
  • the weldability is deteriorated because it is difficult to keep the leads overlapping at one point of the bus bar.
  • the conventional middle- or large-sized battery pack has a configuration in which a plurality of secondary batteries are accommodated in a pack case and electrically connected.
  • voltage and current of a secondary battery are detected and controlled by a circuit section such as a battery management system (BMS) by electrically connecting a bus bar to an electrode lead of a secondary battery.
  • BMS battery management system
  • the detection device of this type has a structure in which a bus bar is connected to an electrode lead of a secondary battery, a lot of wires are required for detecting a voltage and the like, thereby complicating the assembling process of the battery module and increasing the possibility of failure I had a problem.
  • a battery module including:
  • a bus bar assembly having a plurality of sensing bus bars connected to the plurality of bus bar frames, and a plurality of bus bar frames having a connection accommodating portion on which the connection bus bars are mounted and a sensing accommodating portion on which the sensing bus bars are mounted;
  • a sensing assembly having a circuit board electrically connected to the connection bus bar and the sensing bus bar, and a sensing frame mounted on a front surface of the bus bar assembly and having a substrate built-in
  • the positive electrode lead may be provided at one end with respect to the center of the battery cell, and the negative electrode lead may be provided at the other end with respect to the center of the battery cell.
  • the sensing negative electrode lead may be provided at one end of the positive electrode lead at a predetermined distance.
  • the sensing cathode lead may be spaced apart from the cathode lead by a predetermined distance and provided at the other end.
  • connection accommodating portion and the sensing accommodating portion may be formed on one side of the bus bar frame.
  • connection accommodating portion may be formed so as to be recessed so that the connection bus bar can be seated and inserted therein.
  • the sensing receptacle may be formed so that the sensing bus bar is seated and inserted into the sensing bar.
  • a partition may be formed between the connection accommodating portion and the sensing accommodating portion so as to partition the connection accommodating portion and the sensing accommodating portion.
  • bus bar frame may be seated on the terrace portion of the battery cell.
  • the plurality of bus bar frames may be arranged to be stacked on each other in a stacking direction of the plurality of battery cells.
  • connection plate configured to electrically connect the plurality of connection bus bars to each other may be coupled and fixed to a front surface of the plurality of connection bus bars.
  • the sensing frame may be formed with an insertion groove configured to insert at least a portion of each of the connection bus bar and the sensing bus bar.
  • the sensing assembly may further include a sensing terminal located in the insertion groove, one end of which is electrically connected to the circuit board, and the other end of which is electrically connected to the connection bus bar or the sensing bus bar.
  • the sensing terminal may have a plate shape elongated in the inward direction from the circuit board.
  • a bent portion deformed to have elasticity may be formed at an end of the sensing terminal in the extended direction.
  • the sensing frame may include a connection protrusion extending inwardly to support the sensing terminal in a horizontal direction.
  • bus bar frame may be formed with an insertion portion such that the connection projection is inserted rearward.
  • connection accommodating portion may be formed with a connection pressing portion for pressing the rear side of the connection bus bar so that the front end portion of the connection bus bar is protruded to the outside of the connection accommodating portion.
  • the sensing receptacle may be formed with a sensing pressure portion for pressing the rear side of the sensing bus bar such that the front end of the sensing bus bar protrudes outside the sensing receptacle.
  • connection pressing portion may be provided with a support extending long to form a slope at a corner of the connection accommodating portion.
  • an end portion of the support bar in the extended direction can elastically press the rear side of the connection bus bar.
  • the sensing pressure unit may include a support extending long to form a slope at a corner of the sensing receiver.
  • an end portion of the support bar in the extended direction can elastically press the rear side of the sensing bus bar.
  • a latching jaw may be formed to prevent both ends of the connection bus bar in the vertical direction from moving forward.
  • the sensing receiving portion may be formed with a latching jaw that prevents both ends of the sensing bus bar from moving forward in the vertical direction.
  • connection accommodating portion may be formed in the connection accommodating portion to prevent the connection bus bar from being displaced in the horizontal direction.
  • the sensing receiving portion may be formed with a bump to prevent the sensing bus bar from deviating in the horizontal direction.
  • the battery pack according to the present invention may include at least one battery module.
  • the automobile according to the present invention may include the battery pack.
  • the battery module is not required to bend the electrode lead for electrical connection to the bus bar, so that the bending process can be omitted, There is no back phenomenon and the electrode lead and the bus bar can be easily maintained in contact with each other, so that deterioration in weldability can be prevented.
  • the bus bar assembly can be separated from the battery module without damaging the electrode lead, thereby facilitating rework and minimizing parts waste due to damage.
  • the bus bar frame by merely placing the bus bar frame on the terrace portion of the battery cell by forming the connection accommodating portion and the sensing accommodating portion on the right side of the bus bar frame, It is possible to connect the sensing bus bar to the electrode lead and the sensing electrode lead, thereby increasing the space utilization of the battery module and simplifying the manufacturing process.
  • the electrical connection between the circuit board and the connection bus bar or the sensing bus bar Connection reliability can be improved, and the defect rate due to the ground fault can be reduced.
  • the insertion grooves and the connection protrusions formed in the sensing frame and the insertion part structures of the bus bar frame can easily mount the sensing assembly on the front surface of the bus bar assembly, Since the electrical connection between the bus bar and the sensing bus bar and the circuit board can be easily achieved, the manufacturing efficiency of the present invention can be enhanced.
  • the sensing pressing portion and the latching jaw formed in the connection pressing portion, the latching jaw and the sensing accommodating portion formed in the connection accommodating portion mount the connecting bus bar and the sensing bus bar on the bus bar frame
  • the front end of the connection bus bar and the sensing bus bar can be protruded to the outside of the accommodating portion so that the bus bar can be properly inserted into the sensing frame. Accordingly, efficiency of assembling the battery module can be improved, parts damage that may occur during the assembling process can be reduced, and reliability of electrical connection between the bus bar assembly and the sensing assembly can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view schematically illustrating a battery cell, which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a partial perspective view schematically showing separate configurations for a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial perspective view schematically showing some separated configurations for a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a side view schematically illustrating the configurations of a separate bus bar assembly for a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating the configurations of a separate sensing assembly for a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along a line A-A 'in FIG.
  • 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a side view schematically showing a battery cell, which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • a battery module 200 may include a cell stack 210, a bus bar assembly 220, and a sensing assembly 230.
  • the cell stack 210 may include a plurality of battery cells 100 stacked one upon the other.
  • the battery cell 100 may be a pouch-shaped battery cell 100.
  • the pouch-shaped battery cell 100 may include an electrode assembly (not shown), an electrolyte (not shown), and a pouch 120.
  • the pouch 120 may be composed of two pouches, a left pouch and a right pouch, each having a concave shaped housing part 115 formed therein.
  • the electrode assembly and the electrolyte may be accommodated in the housing part 115.
  • Each of the pouches includes an outer insulating layer, a metal layer, and an inner adhesive layer, and the inner adhesive layer is adhered to the edge of the pouch 120 to form a sealing portion.
  • a terrace portion S may be formed at each of both ends of the pouch 120 where the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 are formed.
  • the electrode assembly may be an assembly of an electrode and a separator, in which at least one positive electrode plate and at least one negative electrode plate are disposed with a separator interposed therebetween.
  • the positive electrode plate of the electrode assembly is provided with a positive electrode tab, and one or more positive electrode tabs may be connected to the positive electrode lead 111.
  • the positive electrode lead 111 has one end connected to the positive electrode tab and the other end exposed to the outside of the pouch 120. The exposed portion is connected to an electrode terminal of the battery cell 100, And functions as a positive terminal of the cell 100.
  • the negative electrode plate of the electrode assembly is provided with a negative electrode tab, and one or more negative electrode tabs may be connected to the negative electrode lead 112.
  • One end of the negative electrode lead 112 is connected to the negative electrode tab and the other end is exposed to the outside of the pouch.
  • the exposed portion of the negative electrode lead 112 is connected to the electrode terminal of the battery cell 100, As shown in Fig.
  • the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 may be provided opposite to each other with respect to the center of the battery cell 100. That is, the positive electrode lead 111 may be provided at one end with respect to the center of the battery cell 100. In addition, the negative electrode lead 112 may be provided at the other end with respect to the center of the battery cell 100. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, each battery cell 100 may be configured such that the cathode lead 111 and the cathode lead 112 protrude forward and backward.
  • the cathode lead 111 and the cathode lead 112 may be formed in a plate shape.
  • the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 may protrude in the horizontal direction with the wide side thereof being erected so as to face the left side and the right side.
  • the plurality of battery cells 100 may be stacked in at least one direction.
  • a plurality of pouch-shaped battery cells 100 may be stacked in parallel in the left-right direction.
  • each of the pouch-shaped battery cells 100 has the two large surfaces located on the left and right sides, respectively, when viewed in the direction F (shown in Fig. 1), and the sealing portions are located on the upper and lower sides, And may be disposed in a state of standing upright on the ground.
  • each of the battery cells 100 may be configured to be erected in the vertical direction.
  • the battery cell 100 may further include a sensing electrode lead 113 for voltage sensing in addition to the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112.
  • a sensing electrode lead 113 for voltage sensing in addition to the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112.
  • the sensing electrode lead 113 When the sensing electrode lead 113 is electrically connected to the positive electrode plate of the electrode assembly, its polarity may be the positive electrode.
  • the sensing electrode lead 113 when the sensing electrode lead 113 is electrically connected to the negative electrode plate of the electrode assembly, the sensing electrode lead 113 may be a negative electrode. That is, the battery cell 100 may be provided with at least one or more of a sensing electrode lead (not shown) and a sensing electrode lead 113 together with the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 have.
  • the sensing cathode lead 113 may be positioned adjacent to the cathode lead 112, and the sensing cathode lead may be positioned adjacent to the cathode lead 111. More specifically, the sensing cathode lead may be spaced a predetermined distance from the cathode lead 111 and may be provided at one end, and the sensing cathode lead 113 may be spaced apart from the cathode lead 112 by a predetermined distance And can be provided at the other end.
  • the sensing positive electrode lead 113 may be positioned on a sealing portion located in a direction in which the negative electrode lead 112 is drawn out. Conversely, the sensing negative electrode lead may be spaced a predetermined distance from the positive electrode lead 111 at the other end where the positive electrode lead 111 is drawn.
  • the sensing cathode lead 113 may be electrically connected to a second positive electrode tab extending from the positive electrode plate separately from the positive electrode tab.
  • the sensing electrode lead may be electrically connected to the second negative electrode tab extending from the negative electrode plate separately from the negative electrode tab.
  • the battery module 200 according to the present invention is not limited to the pouch-shaped battery cell 100 described above, but various battery cells 100 known at the time of filing of the present invention may be employed.
  • 3 is a partial perspective view schematically showing separate configurations for a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a partial perspective view schematically showing some separated configurations for a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a side view schematically showing the configurations of a separate bus bar assembly for a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the bus bar assembly 220 may include a plurality of connection bus bars 221, a plurality of sensing bus bars 223, and a plurality of bus bar frames 225 .
  • the bus bar assembly 220 may be configured to be electrically connected to any one of the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 of the plurality of battery cells 100 of the cell stack 210. [ And may be located on the front side or the rear side of the cell laminate body 210.
  • the battery module 200 may include a bus bar assembly (not shown) having a different configuration from the bus bar assembly 220.
  • a bus bar assembly (not shown) having a different configuration from the bus bar assembly 220.
  • FIG. 1 when the bus bar assembly 220 is provided on the front side of the cell stack 210, An assembly may be provided. That is, the bus bar assembly having the above-described configuration may include a plurality of connection bus bars (not shown) for electrically connecting the cathode leads 111 of the cell stack body 210. Furthermore, unlike the bus bar assembly 220, the bus bar assembly having the above-described configuration may not include the sensing bus bar 223.
  • connection bus bar 221 may be electrically connected to any one of the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 provided in each of the plurality of battery cells 100.
  • the connection bus bar 221 may include at least one electrically conductive material.
  • the electrically conductive material may be a highly conductive metal, for example, copper, aluminum, nickel, gold, or an alloy thereof.
  • one side surface 221c of the connection bus bar 221 is configured to be in contact with the other side surface of any one of the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 provided in the battery cell 100 .
  • any one of the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 may be bonded to one side surface 221c of the connection bus bar 221 by a laser welding method or the like.
  • the battery module 200 of the present invention includes six connection bus bars 221 mounted on each of the six bus bar frames 225, Six battery cells 100 electrically connected to each of the battery cells 221 may be provided. At this time, the other side of the negative electrode lead 112 of each of the six battery cells 100 may be contacted or bonded to one side of each of the six connecting bus bars 221.
  • the sensing bus bar 223 may be electrically connected to a sensing electrode lead or a sensing electrode lead 113 provided in each of the plurality of battery cells 100.
  • the sensing bus bar 223 may include at least one electrically conductive material.
  • the electrically conductive material may be a highly conductive metal, for example, copper, aluminum, nickel, gold, or an alloy thereof.
  • one side surface 223c of the sensing bus bar 223 is formed so as to be in contact with the other side surface of the sensing positive electrode lead 113 and the sensing negative electrode lead provided in the battery cell 100 Lt; / RTI > At this time, one of the sensing positive electrode lead 113 and the sensing negative electrode lead may be bonded to one side of the sensing bus bar 223 using laser welding or the like.
  • the battery module 200 of the present invention includes six sensing bus bars 223 (not shown) in contact with six sensing cathode leads 113 of six battery cells 100, May be provided. At this time, the other side of the sensing cathode lead 113 of each of the six battery cells 100 may be contacted or bonded to one side surface 223c of each of the six sensing bus bars 223.
  • the sensing electrode lead 113 for electrical connection to the bus bar, so that the bending process can be omitted, and the sensing electrode lead 113 So that the contact state between the sensing electrode lead 113 and the bus bar can be easily maintained. As a result, the weldability can be prevented from being lowered.
  • the bus bar frame 225 may be provided with the connection accommodating portion 227 on which the connection bus bar 221 is mounted.
  • the connection accommodating portion 227 may be formed with a receiving space so that the connection bus bar 221 can be received and mounted on one side of the bus bar frame 225 in the left-right direction.
  • the connection accommodating portion 227 may be formed with a partition wall 228 to insulate the contact between the connection bus bar 221 and the sensing bus bar 223.
  • the bus bar frame 225 may include an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material may be polyvinyl chloride plastic.
  • one side of the one bus bar frame 225 in the left- A portion 227 can be formed.
  • a partition wall 228 may be formed on the connection accommodating portion 227.
  • the bus bar frame 225 may include a sensing receiver 229 on which the sensing bus bar 223 is mounted.
  • the sensing receiver 229 may include a sensing space so that the sensing bus bar 223 can be received and mounted on the bus bar frame 225.
  • the sensing receptacle 229 may be formed with a partition wall 228 for insulation with the connection bus bar 221.
  • a sensing accommodating portion 229 in which the sensing bus bar 223 is accommodated is formed on the lateral side of one bus bar frame 225.
  • a partition wall 228 may be formed below the sensing accommodating portion 229 to prevent the sensing bus bar 223 from contacting the connection bus bar 221.
  • connection accommodating portion 227 and the sensing accommodating portion 229 may be formed on the right side of the bus bar frame 225. Specifically, the connection accommodating portion 227 may be formed below the sensing accommodating portion 229. Furthermore, the connection accommodating portion 227 may be formed in a leftwardly recessed configuration so that the connection bus bar 221 can be seated and inserted therein. The recessed depth of the connection accommodating portion 227 may be equal to or greater than the thickness of the connection bus bar 221 in the lateral direction.
  • the sensing receptacle 229 may be formed on the left side of the bus bar frame 225. Furthermore, the sensing accommodating portion 229 may be formed on the connection accommodating portion 227. The sensing receptacle 229 may be recessed so that the sensing bus bar 223 is seated and inserted therein. Further, the recessed depth of the sensing accommodating portion 229 may be equal to or greater than the thickness of the sensing bus bar 223 in the left and right direction.
  • connection accommodating portion 227 and the sensing accommodating portion 229 on the right side of the bus bar frame 225,
  • connection bus bar 221 and the sensing bus bar 223 can be brought into contact with the electrode leads 110 and the sensing electrode leads 113 merely by placing them on the terrace portion S of the sensing electrode assembly 100 ,
  • the space utilization of the battery module 200 can be increased and the manufacturing process can be simplified.
  • the bus bar frame 225 of the present invention is formed by forming the partition 228 partitioning the connection accommodating portion 227 and the sensing accommodating portion 229, It is possible to effectively prevent short-circuiting between the bars 223.
  • connection bus bar 221 may be connected to the positive electrode lead 111 or the negative electrode lead 112.
  • the sensing bus bar 223 is connected to either the sensing cathode lead having the opposite polarity to the electrode lead 110 connected to the connection bus bar 221 and the sensing cathode lead 113 .
  • the bus bar frame 225 For example, as shown in FIG. 4, at least a part of one side (right side) of the bus bar frame 225 is seated on the terrace portion (S in FIG. 2) of the battery cell 100, One side (right side) of the connecting bus bar 221 can be in contact with the negative electrode lead 112 of the battery cell 100 and one side (right side) of the sensing bus bar 223 can contact the battery cell 100.
  • One side (right side) of the connecting bus bar 221 can be in contact with the negative electrode lead 112 of the battery cell 100 and one side (right side) of the sensing bus bar 223 can contact the battery cell 100
  • the plurality of bus bar frames 225 may be stacked on each other in the stacking direction (lateral direction) of the plurality of battery cells 100.
  • the bus bar frame 225 may be provided with a fastening member (not shown) so that the plurality of bus bar frames 225 can be fastened and fixed to each other.
  • the fastening member may include fastening bolts passing through the plurality of bus bar frames 225.
  • a fastening structure (not shown) may be formed on the bus bar frame 225 so that the plurality of bus bar frames 225 can be fastened together.
  • the fastening structure may include an insertion protrusion protruding leftward on the left side surface of the bus bar frame 225 and a receiving groove for receiving the insertion protrusion on the right side surface of the frame 225. That is, the fastening structure may be a male-female fastening structure.
  • the bus bar assembly 220 may include a connection plate 222 configured to electrically connect the plurality of connection bus bars 221 to each other.
  • the connection plate 222 may be fixedly coupled to the front surface of the plurality of connection bus bars 221. That is, the connection plate 222 can be joined to the front portion of each of the plurality of connection bus bars 221.
  • a plurality of fitting grooves 222a which are downwardly inserted into the connecting plate 222, may be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the fitting groove 222a may be formed as a concave-convex shape of a square structure.
  • a coupling protrusion 228a may be formed on the front surface of the bus bar frame 225 to be inserted into the fitting groove 222a formed at the upper end of the connecting plate 222.
  • the coupling protrusion 228a may have a rectangular parallelepiped shape so as to be inserted into the fitting groove 222a of the square structure.
  • the engaging projection 228a may have a shape protruding downward in a downward direction.
  • a plurality of fitting grooves 222b which are upwardly inserted into the connecting plate 222 may be spaced apart from each other at a predetermined interval.
  • the fitting groove 222b may be formed as a concave-convex shape of a square structure.
  • a coupling protrusion 228b inserted into the fitting groove 222b formed at the lower end of the connection plate 222 may be formed on the front surface of the bus bar frame 225.
  • the coupling protrusion 228b may have a rectangular parallelepiped shape so as to be inserted into the fitting groove 222b of the square structure.
  • connection plate 222 may be formed to be in contact with the front surface of the plurality of connection bus bars 221.
  • six fitting grooves 222a are formed in the upper portion of the connecting plate 222 in the center direction
  • six fitting grooves 222b are formed in the lower portion of the connecting plate 222 in the center.
  • a coupling protrusion 228a which can be inserted into the fitting groove 222a formed in the upper portion of the connection plate 222, is formed in the bus bar frame 225, And six bus bars 221 may be formed on the upper portion of the bus bar 221.
  • the bus bar frame 225 is formed with six coupling protrusions 228b below the connection bus bar 221 to be inserted into the fitting groove 222b formed at the lower portion of the connection plate 222 .
  • connection plate 222 can be electrically connected to the plurality of connection bus bars 221 only by being mounted on the front surface of the bus bar frame 225, The process is simple and the manufacturing efficiency can be improved.
  • connection structure of the fitting groove 222a formed in the connection plate 222 and the coupling protrusion 228b formed in the bus bar frame 225 is such that the connection plate 222 is formed on the front surface of the bus bar frame 225 So that the welding operation between the connection plate 222 and the plurality of connection bus bars 221 can be easily performed.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating the configurations of a separate sensing assembly for a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the sensing assembly 230 may include a circuit board 231 and a sensing frame 233.
  • the circuit board 231 may be a substrate on which a circuit for transmitting the measured current, voltage, temperature, etc. of the battery cell 100 to the BMS as a signal is printed. Accordingly, the circuit board 231 can transmit the voltage of the sensed battery cell 100 to other external components, such as the BMS, via the print circuit and the output pin.
  • the circuit board 231 may include an internal circuit configured to protect the battery cells 100 from overdischarge, overcharge, overheating, and the like. For example, a pattern of such an internal circuit can be implemented in the form of a printed circuit board 231 printed.
  • the sensing frame 233 may be mounted on the front surface of the bus bar assembly 220 located on the front side of the cell stack 210.
  • the sensing frame 233 may be positioned to face the front surface of the connecting bus bar 221 and the sensing bus bar 223 mounted on the bus bar frame 225.
  • the sensing frame 233 may be mounted on the rear side of the bus bar assembly 220 located on the rear side of the cell stack 210.
  • the sensing frame 233 may be positioned to face the rear side of the connection bus bar 221 and the sensing bus bar 223 mounted on the bus bar frame 225.
  • the sensing frame 233 may include an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material may be polyvinyl chloride plastic.
  • the sensing frame 233 is positioned on the front surface of the bus bar assembly 220 so that the connection bus bar 221 and the sensing bus bar 223 of the bus bar assembly 220.
  • the number and size of the members for electrical connection can be reduced, manufacturing cost can be reduced, and a more compact battery module 200 can be manufactured.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along a line A-A 'in FIG.
  • the sensing frame 233 may include a board built-in portion 234 for receiving the circuit board 231 therein.
  • the board built-in portion 234 may have an internal space of the sensing frame 233 so that at least a part of the circuit board 231 is inserted.
  • an insert injection method can be used as a method for inserting the circuit board 231 into the sensing frame 233.
  • a method of manufacturing the sensing frame 233 having the circuit board 231 inserted therein includes the steps of: (a) mounting and fixing the prepared circuit board 231 inside the mold; And (b) injecting a molten insulative material into the mold so as to be coupled with at least a part of the circuit board 231, and solidifying the molten material to form an appearance of the sensing frame 233.
  • the circuit board 231 can be stably placed in the sensing frame 233 without using a separate adhesive member 233, as well as the volume of the circuit board 231 in the longitudinal direction can be greatly reduced, which ultimately has the advantage that the size of the sensing assembly 230 can be minimized.
  • the sensing frame 233 may be formed with an exposed portion H3 such that a part of the circuit board 231 is exposed. 6, the outer peripheral portion of the circuit board 231 may be inserted into the sensing frame 233, and the sensing frame 233 may be inserted into the central portion of the circuit board 231
  • the exposed portion H3 may be formed in an open form so as to be exposed to the outside.
  • the sensing frame 233 is formed with an insertion groove H1 configured to insert at least a part of each of the connection bus bar 221 and the sensing bus bar 223 .
  • the inserting grooves H1 which are forwardly inserted into the sensing frame 233, may be spaced apart from each other at regular intervals.
  • a plurality of insertion grooves H1a arranged in the left and right direction may be formed on the upper surface of the rear surface of the sensing frame 233.
  • the insertion groove H1a formed at the upper end of the sensing frame 233 may be configured such that a part of the sensing bus bar 223 of the bus bar assembly 220 is inserted. More specifically, a part of the upper end of the sensing bus bar 223 may be inserted into the insertion groove H1a.
  • a plurality of insertion grooves H1b arranged in the left and right direction may be formed on the lower surface of the rear surface of the sensing frame 233.
  • the insertion groove H1b formed at the lower end of the sensing frame 233 may be configured such that a part of the connection bus bar 221 of the bus bar assembly 220 is inserted. More specifically, a part of the lower end of the connection bus bar 221 may be inserted into the insertion groove H1b.
  • the sensing assembly 230 may further include a sensing terminal 236 to electrically connect the circuit board 231 to the connection bus bar 221 and the sensing bus bar 223.
  • the sensing terminal 236 may be inserted into the insertion groove H1b of the sensing frame 233 and positioned. That is, the sensing terminal 236 is inserted into the insertion groove H1b to be connected to a portion of the connection bus bar 221 inserted into the insertion groove H1b of the sensing frame 233 .
  • One end of the sensing terminal 236 may be electrically connected to the circuit board 231 and the other end may be electrically connected to the connection bus bar 221. That is, when the sensing terminal 236 is inserted into the insertion groove H1b formed at the lower end of the sensing frame 233, the other end of the sensing terminal 236 is connected to the connection bus bar 221 .
  • the sensing terminal 236 may be inserted into the insertion groove H1a formed at the upper end of the sensing frame 233. That is, the sensing terminal 236 is inserted into the insertion groove H1a to be connected to a portion of the sensing bus bar 223 inserted into the insertion groove H1a of the sensing frame 233 .
  • One end of the sensing terminal 236 may be electrically connected to the circuit board 231 and the other end may be electrically connected to the sensing bus bar 223. 7, when the sensing terminal 236 is inserted into the insertion groove H1a formed at the upper end of the sensing frame 233, the other end of the sensing terminal 236 is connected to the Sensing bus bar 223.
  • the sensing terminal 236 may have a plate shape elongated in the inward direction from the circuit board 231. That is, the sensing terminal 236 is a plate which is raised in the vertical direction so as to be in surface contact with one side surface in the left-right direction of the connection bus bar 221 or the sensing bus bar 223, Shape.
  • a bent portion 236e deformed to have elasticity may be formed at an end of the sensing terminal 236 in the extended direction.
  • the bending portion 236e of the sensing terminal 236 is in close contact with the connection bus bar 221 or the sensing bus bar 223 inserted into the insertion groove H1 of the sensing frame 233, Lt; / RTI >
  • the sensing terminal 236 inserted in the insertion groove H1b may have the same shape as the sensing terminal 236 described in FIG.
  • the bent portion 236e of the sensing terminal 236 is elastically contacted with the connection bus bar 221 or the sensing bus bar 223, The reliability of electrical connection with the connection bus bar 221 or the sensing bus bar 223 can be improved.
  • the sensing frame 233 may be provided with a connection protrusion 238 protruding inwardly to support the sensing terminal 236 in the horizontal direction. That is, the connection protrusion 238 may be formed to extend from the inner wall of the insertion groove H1 into which the sensing terminal 236 is inserted.
  • connection protrusion 238 may be formed so that the inner surface of the connection protrusion 238 and the inner surface of the insertion groove H1 are connected to each other.
  • One end of the sensing terminal 236 is connected to the circuit board 231 and extends from the insertion groove H1 to extend backward and the other end extending to the rear of the sensing terminal 236 is connected to the connection
  • the projecting portion 238 can be supported in the horizontal direction (left-right direction).
  • the sensing terminal 236 is inserted into the insertion groove H1 of the sensing frame 233, and one end of the sensing terminal 236 is connected to the circuit board (not shown) 231 and the other end of the sensing terminal 236 extends to one side (left side) of the connection protrusion 238.
  • the bending portion 236e is elastically deformed by the sensing bus bar 223, and the sensing terminal 236 is deformed (Right side) of the sensing bus bar 223.
  • connection bus bar 221 is inserted into the insertion groove H1 in the same manner as the sensing terminal 236 connected to the sensing bus bar 223,
  • the bending portion 236e is elastically deformed by the bus bar 221 so that the sensing terminal 236 can be brought into close contact with one side (right side) of the connection bus bar 221.
  • the insertion portion H2 may be formed in the bus bar frame 225 such that the connection protrusion 238 is inserted rearward. That is, by inserting the connection protrusion 238 into the insertion portion H2 formed in the bus bar frame 225, the sensing terminal 236 can be inserted between the connection bus bar 221 and the connection protrusion 238 And may be interposed between the sensing bus bar 223 and the connection protrusion 238.
  • the insertion portion H2 may be formed on the other side (left side) opposite to the one side on which the connection accommodating portion 227 is formed.
  • the inserting portion H2 may be formed on the other side (left side) opposite to the one side where the sensing accommodating portion 229 is formed.
  • the insertion portion H2 may be formed at the upper portion and the lower portion of the front surface of the bus bar frame 225, respectively.
  • the inserting portion H2 may be formed at each of the upper portion and the lower portion of the front surface of the bus bar frame 225 corresponding to the connection protrusion 238 formed in the sensing frame 233.
  • the insertion portion H2 formed in one bus bar frame 225 may be formed to face the connection accommodating portion 227 or the sensing accommodating portion 229 of the adjacent bus bar frame 225.
  • the connection protrusion 238 formed to face the side surface of the connection bus bar 221 or the sensing bus bar 223 of one bus bar frame 225 is inserted into the other insertion bus bar frame 225 Can be inserted into the portion H2.
  • six inserts H2 may be formed in the upper and lower portions of the front surface of the bus bar frame 225, respectively.
  • connection bus bar 221 formed on the bus bar assembly 220 and a part of the sensing bus bar 223 may be formed on the insertion groove H1 formed in the sensing frame 233. [ And inserting the sensing protrusion 238 formed in the sensing frame 233 into the inserting portion H2 of the bus bar frame 225 to connect the sensing assembly 230 to the bus bar assembly 220
  • the electrical connection between the connection bus bar 221 and the sensing bus bar 223 and the circuit board 231 can easily be achieved.
  • connection accommodating portion 227 may be formed with a connection pressing portion 226A for pressing the rear side 221b of the connection bus bar 221.
  • the connection pressing portion 226A is formed to have a structure for pressing the connection bus bar 221 so that the front end portion of the connection bus bar 221 protrudes out of the connection accommodating portion 227 .
  • connection pressing portion 226A may be provided with a support base 226a extending in one direction. Further, the support base 226a may be extended forwardly so as to form a slope at the rear side corner of the connection accommodating portion 227. [ More specifically, the support base 226a may be configured to extend in a long direction toward the center of the connection bus bar 221 at each of the rear-side corners of the connection accommodating portion 227.
  • An end portion of the support base 226a in the extending direction can elastically press the rear side 221b of the connection bus bar 221.
  • an end portion of the support base 226a in the extended direction may include a rearwardly curved structure P.
  • the rearwardly curved structure P can press the rear side 221b of the connecting bus bar 221 with a smooth curved surface formed by bending the round, so that the connection bus bar 221 can be damaged So that the support base 226a can press the connection bus bar 221 smoothly.
  • the sensing receiving portion 229 may include a sensing pressing portion 226B for pressing the rear side 223b of the sensing bus bar 223.
  • the sensing pressure portion 226B is configured to press the sensing bus bar 223 such that the front end of the sensing bus bar 223 protrudes out of the sensing accommodating portion 229 .
  • the sensing pressure unit 226B may include a support base 226b extending in one direction. Further, the support base 226b may be elongated forwardly so as to form a slope at a rear corner of the sensing receiver 229. [ More specifically, the support base 226b may be elongated so as to extend toward the central portion of the sensing bus bar 223 in the vertical direction at both of the rear-side corners of the sensing accommodating portion 229.
  • the end of the supporting base 226b in the extending direction can elastically press the rear side 223b of the sensing bus bar 223.
  • an end portion of the support base 226b in the extended direction may include a rearwardly curved structure P.
  • the rearwardly curved structure P can press the rear side 223b of the sensing bus bar 223 with a smooth curved surface formed by bending the curved shape, so that the damage of the sensing bus bar 223 And the support base 226b smoothly presses the sensing bus bar 223 without generating the sensing bus bar 223.
  • connection pressing portion 226A formed in the connection accommodating portion 227 and the sensing pressing portion 226B formed in the sensing accommodating portion 229 are connected to the connection bus bar 221, And the sensing bus bar 223 can be elastically absorbed when the sensing bar 233 is inserted into the insertion groove H1 of the sensing frame 233 of FIG.
  • the sensing terminal 236, the circuit board 231, and the like can be effectively prevented from being damaged.
  • connection accommodating portion 227 may be formed with a latching protrusion 224a for preventing forward and backward movement of both ends of the connection bus bar 221 in the vertical direction. That is, the connection pressing portion 226A is disposed on the connection bus bar 221 so that the front end portion of the connection bus bar 221 protrudes from the connection accommodating portion 227 to the outside of the connection accommodating portion 227, And a latching protrusion 224a for preventing the connection bus bar 221 from protruding beyond a predetermined position can be formed.
  • connection accommodating portion 227 formed in the bus bar frame 225 two support bases 226b for pressing the rear side of the connection bus bar 221 are formed in the connection accommodating portion 227 formed in the bus bar frame 225, Two latching jaws 224a are formed to prevent the upper and lower ends of the connecting bus bar 221 from moving forward.
  • connection pressing portion 226A is temporarily pushed backward while the connection bus bar 221 is pressed inwardly into the connection accommodating portion 227, and after the press insertion is completed, the connection pressing portion 226A,
  • the front end of the connection bus bar 221 can be positioned so as to protrude to the outside of the connection accommodating portion 227 at a predetermined distance by pushing the rear side of the connection bus bar 221 outward.
  • connection pressing portion 226A and the latching jaw 224a formed in the connection accommodating portion 227 are provided in the connection accommodating portion 227 in such a manner that the connection bus bar 221 is provided in the connection accommodating portion 227
  • the front end of the connection bus bar 221 is connected to the connection accommodating portion 227 so that the connection bus bar 221 can be inserted into the insertion groove H1 of the sensing frame 233, As shown in Fig.
  • the present invention improves the efficiency of the assembly process of the battery module 200, reduces the damage of parts that may occur during the assembly process, and improves the reliability of the electrical connection between the bus bar assembly 220 and the sensing assembly 230 .
  • the sensing receiving portion 229 may be provided with a latching protrusion 224b for preventing the both ends of the sensing bus bar 223 in the vertical direction from moving forward. That is, the sensing pressure portion 226B is positioned at the sensing bus bar 223 such that the front end of the sensing bus bar 223 is protruded from the sensing accommodating portion 229 to the outside of the sensing accommodating portion 229, A latching protrusion 224b may be formed to press the rear side 223b of the sensing bus bar 223 and prevent the sensing bus bar 223 from protruding beyond a predetermined position.
  • two sensing rods 226b for pressing the rear side 223b of the sensing bus bar 223 are formed in the sensing accommodating portion 229 formed on the bus bar frame 225.
  • two latching jaws 224b are formed to prevent the upper and lower ends of the sensing bus bar 223 from moving forward.
  • the sensing pushing portion 226B is temporarily pushed backward. Thereafter, when the press insertion is completed, the sensing pushing portion 226B It is possible to press the rear side 223b of the sensing bus bar 223 so that the front end of the sensing bus bar 223 protrudes outside the sensing accommodating part 229 at a predetermined distance.
  • the sensing pressure portion 226B and the latching jaw 224b formed in the sensing accommodating portion 229 are provided in the sensing accommodating portion 229 with the sensing bus bar 223
  • the front end of the sensing bus bar 223 is connected to the sensing receiving portion 229 so that the sensing bus bar 223 can be inserted into the insertion groove H1 of the sensing frame 233, As shown in Fig.
  • the present invention improves the efficiency of the assembly process of the battery module 200, reduces the damage of parts that may occur during the assembly process, and improves the reliability of the electrical connection between the bus bar assembly 220 and the sensing assembly 230 .
  • connection accommodating portion 227 may be formed with a protrusion 228c to prevent the connection bus bar 221 from being displaced in the horizontal direction.
  • the bump 228c may extend from the partition 228 defining the connection accommodating portion 227 and the sensing accommodating portion 229 to face the connection bus bar 221.
  • the sensing receiver 229 may include a bump 228c to prevent the sensing bus bar 223 from being displaced in the horizontal direction.
  • the protrusion 228c may extend from the partition 228 defining the connection accommodating portion 227 and the sensing accommodating portion 229 to face the sensing bus bar 223.
  • a bump 228c may be further formed on the lower end of the bus bar frame 225 to face the lower end of the connection bus bar 221.
  • the bus bar frame 225 is provided with a connection bus bar 221 which prevents both vertically opposite ends of the connection bus bar 221 mounted on the connection accommodating portion 227 from being displaced in the horizontal direction
  • Two bumps 228c may be formed.
  • the protrusion 228c formed on the partition 228 partitioning the connection accommodating portion 227 and the sensing accommodating portion 229 among the two protrusions 228c may be formed on the lower end of the sensing bus bar 223,
  • the sensing bus bar 223 and the connection bus bar 221 are prevented from deviating in the horizontal direction by being formed to face the upper end of the connection bus bar 221.
  • the restricting tab 228c formed at the lower portion of the remaining bus bar frame 225 is formed to face the lower end of the connecting bus bar 221 so that the disconnection of the connecting bus bar 221 can be effectively prevented.
  • a battery pack (not shown) according to an embodiment of the present invention may include at least one or more of the battery modules 200.
  • the battery pack may have a configuration (a bus bar for a pack) in which at least one battery module is received in the pack case and the battery module is electrically connected.
  • the battery module of the present invention includes a battery management system (BMS) and the like to perform voltage and current detection and battery control of the battery module.
  • BMS battery management system
  • the present invention can provide an automobile having the battery pack.
  • the automobile may include a receiving portion (not shown) capable of receiving the battery pack therein.
  • sensing electrode lead 230 sensing assembly
  • bus bar assembly 233 sensing frame
  • connection bus bar 234 board built-in part
  • sensing bus bar H1 insertion groove
  • connection plate 236 sensing terminal
  • bus bar frame 236e bend
  • connection accommodating portion 238 connection protrusion
  • the present invention relates to a battery module having a bus bar assembly and a sensing assembly. Further, the present invention is applicable to a battery pack having a plurality of battery modules and electric parts of the present invention, an electronic device having the battery pack, an energy storage system, or an industry related to the automobile.

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Abstract

본 발명의 배터리 모듈은, 양극 리드 및 음극 리드와 함께 센싱용 음극 리드 및 센싱용 양극 리드 중 적어도 하나 이상이 구비된 복수의 전지셀이 형성된 셀 적층체; 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드 중 어느 하나에 접속되는 복수의 접속 버스바, 상기 센싱용 음극 리드 또는 상기 센싱용 양극 리드에 전기적으로 접속되는 복수의 센싱 버스바, 및 상기 접속 버스바가 안착되는 접속 수용부 및 상기 센싱 버스바가 안착되는 센싱 수용부를 구비한 복수의 버스바 프레임을 구비하는 버스바 어셈블리; 및 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바와 전기적으로 접속된 회로기판, 및 상기 버스바 어셈블리의 전면에 장착되며 상기 회로기판을 내부에 수용하는 기판 내장부가 형성된 센싱 프레임을 구비하는 센싱 어셈블리를 포함한다.

Description

센싱 어셈블리 및 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈
본 발명은 센싱 어셈블리 및 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 전지셀과 버스바 어셈블리 및 센싱 어셈블리와의 전기적 연결이 용이하여 제조성을 향상시킨 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 11월 16일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2017-0152984호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는, 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체, 및 이러한 전극 조립체와 전해액을 함께 밀봉 수납하는 외장재, 예를 들면, 전지 파우치 외장재를 구비한다.
일반적으로, 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는, 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치 뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.
배터리 모듈 내부에서 이차 전지가 전기적으로 연결되기 위해서는, 전극 리드가 상호 연결되고, 그러한 연결 상태를 유지하기 위해 연결 부분이 용접될 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈은 이차 전지들 간의 병렬 및/또는 직렬의 전기적 연결을 가질 수 있는데, 이를 위해 전극 리드의 일단부는 각 이차 전지들 간의 전기적 연결을 위한 버스바에 용접 등의 방식으로 접촉 고정될 수 있다.
이때, 이차 전지 사이의 전기적 연결은 전극 리드를 버스바에 접합 시키는 방식으로 구성되는 경우가 많다. 즉, 복수의 이차 전지를 병렬로 전기적으로 연결시키기 위해서는 동일 극성의 전극 리드를 서로 연결 접합 시키고, 직렬로 전기적으로 연결시키기 위해서는 다른 극성의 전극 리드를 서로 연결 접합 시킨다.
종래 기술의 경우, 복수의 전지셀에 각각 구비된 전극 리드들을 벤딩하여 버스바의 일면에 접촉시킨 후 용접을 통해 결합하였다. 그러나, 이 경우 전극 리드들의 벤딩 형상을 유지하기 위해 작업자에 의한 다수의 수작업이 요구되고, 금속 재질의 전극 리드들의 탄성 회복력에 의해 전극 리드들과 버스바가 밀착상태가 유지 되기 어렵고, 더욱이 복수의 전극 리드들이 버스바의 하나의 지점에서 겹쳐진 상태를 유지하기 어려워 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 종래기술의 중대형 배터리 팩은, 팩 케이스 내에 다수의 이차 전지들을 수납하고 전기적으로 연결한 구성을 가진다. 일반적으로, 이차 전지의 전압과 전류는, 이차 전지의 전극 리드에 버스바를 전기적으로 접촉 연결하여 BMS(Battery Management System) 등의 회로부에서 검출 및 제어하게 한다. 그런데 이러한 방식의 검출장치는, 이차 전지의 전극 리드에 버스바를 연결하는 구조를 가지므로 전압 등의 검출을 위해 많은 배선이 요구되며, 그에 따라 배터리 모듈의 조립 과정이 복잡하고 불량의 가능성이 높아진다는 문제를 가지고 있었다.
따라서, 앞서 설명한 종래 기술의 문제를 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 복수의 전지셀과 버스바 어셈블리 및 센싱 어셈블리와의 전기적 연결이 용이하여 제조성을 향상시킨 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
양극 리드 및 음극 리드와 함께 센싱용 음극 리드 및 센싱용 양극 리드 중 적어도 하나 이상이 구비된 복수의 전지셀이 상호 적층되어 형성된 셀 적층체; 상기 복수의 전지셀 각각에 구비된 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드 중 어느 하나에 전기적으로 접속되는 복수의 접속 버스바, 상기 복수의 전지셀 각각에 구비된 센싱용 음극 리드 또는 센싱용 양극 리드에 전기적으로 접속되는 복수의 센싱 버스바, 및 상기 접속 버스바가 안착되는 접속 수용부 및 상기 센싱 버스바가 안착되는 센싱 수용부를 구비한 복수의 버스바 프레임을 구비하는 버스바 어셈블리; 및 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바와 전기적으로 접속된 회로기판, 및 상기 버스바 어셈블리의 전면에 장착되며 상기 회로기판을 내부에 수용하는 기판 내장부가 형성된 센싱 프레임을 구비하는 센싱 어셈블리를 포함할 수 있다.
또한, 상기 양극 리드는 상기 전지셀의 중심을 기준으로 일단부에 구비되고, 상기 음극 리드는 전지셀의 중심을 기준으로 타단부에 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 센싱용 음극 리드는 상기 양극 리드와 소정의 거리로 이격되어 일단부에 구비될 수 있다.
그리고, 상기 센싱용 양극 리드는 상기 음극 리드와 소정의 거리로 이격되어 타단부에 구비될 수 있다.
나아가, 상기 접속 수용부 및 상기 센싱 수용부는 상기 버스바 프레임의 일측면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 접속 수용부는, 상기 접속 버스바가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 만입된 구조로 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 수용부는, 상기 센싱 버스바가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 만입된 구조로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 접속 수용부와 상기 센싱 수용부를 구획하도록 상기 접속 수용부와 상기 센싱 수용부 사이에는 격벽이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 버스바 프레임의 일측면의 적어도 일부는, 상기 전지셀의 테라스부 상에 안착될 수 있다.
또한, 상기 복수의 버스바 프레임은, 상기 복수의 전지셀의 적층 방향으로 서로 적층 되도록 배치될 수 있다.
더욱이, 상기 복수의 접속 버스바의 전면에는, 상기 복수의 접속 버스바가 서로 전기적으로 연결되도록 구성된 접속 플레이트가 결합 고정될 수 있다.
그리고, 상기 센싱 프레임은, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바 각각의 적어도 일부를 삽입하도록 구성된 삽입홈이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 센싱 어셈블리는, 상기 삽입홈에 위치하고, 일단이 상기 회로기판과 전기적으로 연결되고 타단이 상기 접속 버스바 또는 상기 센싱 버스바와 전기적으로 접속된 센싱 단자를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 센싱 단자는 상기 회로기판으로부터 내측 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 단자의 연장된 방향의 단부에는, 탄성을 갖도록 변형된 굴곡부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 센싱 프레임에는, 상기 센싱 단자를 수평 방향으로 지지하도록 내측으로 돌출 연장된 접속 돌출부가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 버스바 프레임에는 상기 접속 돌출부가 후방으로 삽입되도록 삽입부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 접속 수용부는, 상기 접속 버스바의 전단부가 상기 접속 수용부의 외부로 돌출되어 위치하도록 상기 접속 버스바의 후방측을 가압하는 접속 가압부가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 수용부는, 상기 센싱 버스바의 전단부가 상기 센싱 수용부의 외부로 돌출되어 위치하도록 상기 센싱 버스바의 후방측을 가압하는 센싱 가압부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 접속 가압부는, 상기 접속 수용부의 코너에서 경사가 형성되도록 길게 연장된 지지대가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 지지대의 연장된 방향의 단부는 상기 접속 버스바의 후방측을 탄력적으로 가압할 수 있다.
또한, 상기 센싱 가압부는, 상기 센싱 수용부의 코너에서 경사가 형성되도록 길게 연장된 지지대가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 지지대의 연장된 방향의 단부는 상기 센싱 버스바의 후방측을 탄력적으로 가압할 수 있다.
그리고, 상기 접속 수용부에는, 상기 접속 버스바의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 센싱 수용부에는, 상기 센싱 버스바의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱이 형성될 수 있다.
또한, 상기 접속 수용부에는, 상기 접속 버스바가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 수용부에는, 상기 센싱 버스바가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱이 형성될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
나아가, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈은, 종래기술과 달리, 버스바와의 전기적 접속을 위해 전극 리드를 절곡 시킬 필요가 없어, 벤딩 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 전극 리드의 절곡에 따른 스프링 백 현상이 없어, 전극 리드와 버스바가 접촉 상태를 쉽게 유지할 수 있으므로, 용접성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 본 발명은, 종래 기술과 달리, 전극 리드와 버스바 간의 접촉 연결을 위해 벤딩 공정 및 용접 등을 통한 접합 공정을 수행할 필요가 없어, 제조 공정을 간소화하고 제조 비용을 절감할 수 있다. 나아가, 불량 발생시 버스바 어셈블리를 전극 리드의 커다란 손상없이 배터리 모듈로부터 분리할 수 있어, 재작업이 용이하고, 손상으로 인한 부품 낭비를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 버스바 프레임의 우측에 상기 접속 수용부 및 상기 센싱 수용부를 형성시킴으로써, 상기 버스바 프레임을 상기 전지셀의 테라스부에 안착 시키는 것만으로, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바를 전극 리드 및 센싱용 전극 리드에 접촉 연결 시킬 수 있어, 배터리 모듈의 공간 활용률을 높이고 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 굴곡부가 형성된 센싱 단자를 사용하여 회로기판과 접속 버스바 또는 센싱 버스바 간의 전기적 연결을 이룸으로써, 상기 회로기판과 상기 접속 버스바 또는 상기 센싱 버스바 간의 전기적 연결 신뢰성을 높일 수 있어, 접지 불량에 의한 불량률을 줄일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 센싱 프레임에 형성된 삽입홈 및 접속 돌출부, 및 버스바 프레임의 삽입부 구조들은, 상기 센싱 어셈블리를 상기 버스바 어셈블리 전면에 손쉽게 탑재할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바와 회로기판 간의 전기적 접속을 손쉽게 이룰 수 있는 구조임으로, 본 발명의 제조 효율을 높일 수 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 접속 수용부에 형성된 접속 가압부 및 걸림턱과 센싱 수용부에 형성된 센싱 가압부 및 걸림턱은, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바를 상기 버스바 프레임에 탑재하는 작업을 손쉽게 만들 뿐만 아니라, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바의 전단부가 수용부의 외부로 돌출되어 위치시킬 수 있어, 상기 버스바가 상기 센싱 프레임에 적절하게 삽입되도록 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 조립 공정의 효율성을 높이고, 조립 과정 중 발생할 수 있는 부품 손상을 줄이며, 버스바 어셈블리와 센싱 어셈블리 간의 전기적 연결의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 전지셀을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 구성들을 개략적으로 나타낸 일부 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 일부 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 버스바 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 센싱 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은, 도 1의 A-A'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 전지셀을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 셀 적층체(210), 버스바 어셈블리(220), 및 센싱 어셈블리(230)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 셀 적층체(210)는, 상호 적층되어 형성된 복수의 전지셀(100)을 포함할 수 있다.
여기서, 전지셀(100)은, 파우치형 전지셀(100)일 수 있다. 특히, 이러한 파우치형 전지셀(100)은, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해액(도시하지 않음) 및 파우치(120)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 파우치(120)는, 오목한 형태의 수납부(115)가 형성되어 있는 좌측 파우치와 우측 파우치의 2개의 파우치로 구성될 수 있다. 또한, 상기 수납부(115)에 전극 조립체 및 전해액이 수납될 수 있다. 그리고, 각각의 파우치는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하며, 파우치(120)의 테두리 부위에는 내부 접착층이 서로 유착됨으로써, 실링부가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 파우치(120)의 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)가 형성된 양단부 각각에 테라스부(S)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극 조립체는, 전극과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전극 조립체의 양극판에는 양극 탭이 구비되며, 하나 이상의 양극 탭이 양극 리드(111)와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 양극 리드(111)는, 일단이 상기 양극 탭에 연결되고 타단이 파우치(120)의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 전지셀(100)의 전극 단자, 예를 들면, 전지셀(100)의 양극 단자로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 음극판에는 음극 탭이 구비되며, 하나 이상의 음극 탭이 음극 리드(112)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 음극 리드(112)는, 일단이 상기 음극 탭에 연결되고 타단이 파우치의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 전지셀(100)의 전극 단자, 예를 들면 전지셀(100)의 음극 단자로서 기능할 수 있다.
더욱이, 상기 양극 리드(111)와 상기 음극 리드(112)는, 전지셀(100)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향에 구비될 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(111)는 상기 전지셀(100)의 중심을 기준으로 일단부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 음극 리드(112)는 전지셀(100)의 중심을 기준으로 타단부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각 전지셀(100)은 양극 리드(111)와 음극 리드(112)가 전방과 후방으로 돌출되게 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 전지셀(100)에서, 양극 리드(111)와 음극 리드(112) 간의 간섭이 없게 되어, 전극 리드(110)의 면적을 넓힐 수 있다.
또한, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112)는, 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112)는, 넓은 면이 좌측과 우측을 향하도록 세워진 상태로 수평 방향으로 돌출될 수 있다.
그리고, 상기 전지셀(100)은, 배터리 모듈(200)에 복수개 포함되어, 적어도 일 방향으로 적층 되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 파우치형 전지셀(100)이 좌우 방향으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다.
이때, 각각의 파우치형 전지셀(100)은, F 방향(도 1에 도시함)으로 바라봤을 때, 2개의 넓은 면이 좌우 측에 각각 위치하고, 상부와 하부, 전방 및 후방에는 실링부가 위치하도록 대략 지면에 수직하게 세워지는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 전지셀(100)은, 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상하전후좌우 방향에 대하여, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
한편, 본 발명에 적용되는 전지셀(100)은, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112) 외에 전압 센싱을 위한 센싱용 전극 리드(113)를 더 구비할 수 있다. 이러한 센싱용 전극 리드(113)는, 전극 조립체의 양극판과 전기적으로 연결될 경우, 그 극성이 양극일 수도 있다. 또는, 상기 센싱용 전극 리드(113)는, 전극 조립체의 음극판과 전기적으로 연결될 경우, 그 극성이 음극일 수도 있다. 즉, 상기 전지셀(100)은, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112)와 함께 센싱용 음극 리드(도시하지 않음) 및 센싱용 양극 리드(113) 중 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱용 양극 리드(113)는, 상기 음극 리드(112)와 인접하여 위치될 수 있고, 상기 센싱용 음극 리드는, 양극 리드(111)와 인접하여 위치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 센싱용 음극 리드는 상기 양극 리드(111)와 소정의 거리로 이격되어 일단부에 구비될 수 있고, 상기 센싱용 양극 리드(113)는 상기 음극 리드(112)와 소정의 거리로 이격되어 타단부에 구비될 수 있다.
예를 들면, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 센싱용 양극 리드(113)는, 상기 음극 리드(112)가 인출된 방향에 위치하는 실링부 상에 위치될 수 있다. 반대로, 상기 센싱용 음극 리드는, 상기 양극 리드(111)가 인출된 타단부에서 상기 양극 리드(111)와 소정의 거리로 이격되어 형성될 수 있다.
나아가, 상기 센싱용 양극 리드(113)는, 상기 양극 탭과 별도로 상기 양극판에서 연장되어 형성된 제2 양극 탭과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 센싱용 음극 리드는, 상기 음극 탭과 별도로 상기 음극판에서 연장되어 형성된 제2 음극 탭과 전기적으로 연결될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 전지셀(100)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전지셀(100)이 채용될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 구성들을 개략적으로 나타낸 일부 사시도이다. 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 일부 사시도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 버스바 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(220)는, 복수의 접속 버스바(221), 복수의 센싱 버스바(223), 및 복수의 버스바 프레임(225)을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 버스바 어셈블리(220)는, 상기 셀 적층체(210)의 복수의 전지셀(100)의 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112) 중 어느 하나에 전기적으로 접속되도록 구성되도록 상기 셀 적층체(210)의 전방측 또는 후방측에 위치될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈(200)은, 상기 버스바 어셈블리(220)와 다른 구성을 가진 버스바 어셈블리(도시하지 않음)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 셀 적층체(210)의 전방측에 버스바 어셈블리(220)가 구비될 경우, 상기 셀 적층체(210)의 후방측에는 다른 구성을 가진 버스바 어셈블리가 구비될 수 있다. 즉, 상기 다른 구성을 가진 버스바 어셈블리는, 상기 셀 적층체(210)의 양극 리드(111)의 전기적 연결을 위해 복수의 접속 버스바(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 다른 구성을 가진 버스바 어셈블리는, 상기 버스바 어셈블리(220)와 달리 센싱 버스바(223)를 구비하지 않을 수 있다.
여기서, 상기 접속 버스바(221)는, 상기 복수의 전지셀(100) 각각에 구비된 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112) 중 어느 하나에 전기적으로 접속되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 접속 버스바(221)는, 전기 전도성의 소재를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 전도성의 소재는 전도성이 높은 금속일 수 있고, 예를 들면, 구리, 알루미늄, 니켈, 금, 이들의 합금일 수 있다.
구체적으로, 상기 접속 버스바(221)의 일측면(221c)은, 상기 전지셀(100)의 구비된 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112) 중 어느 하나의 타측면과 접촉되도록 구성될 수 있다. 이때, 레이저 용접 등의 방법을 이용하여, 상기 접속 버스바(221)의 일측면(221c)에 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112) 중 어느 하나를 접합할 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 6개의 버스바 프레임(225) 각각에 탑재된 6개의 접속 버스바(221), 및 상기 6개의 접속 버스바(221) 각각과 전기적으로 연결된 6개의 전지셀(100)이 구비될 수 있다. 이때, 6개의 접속 버스바(221) 각각의 일측면에 6개의 전지셀(100) 각각의 음극 리드(112)의 타측면이 접촉 내지 접합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 종래기술과 달리, 버스바와의 전기적 접속을 위해 전극 리드(110)를 절곡 시킬 필요가 없어, 벤딩 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 전극 리드(110)의 절곡에 따른 스프링 백 현상이 없어, 전극 리드(110)와 버스바가 접촉 상태를 쉽게 유지할 수 있으므로, 용접성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 센싱 버스바(223)는, 상기 복수의 전지셀(100) 각각에 구비된 센싱용 음극 리드 또는 센싱용 양극 리드(113)에 전기적으로 접속되도록 구비될 수 있다. 상기 센싱 버스바(223)는, 전기 전도성의 소재를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 전도성의 소재는 전도성이 높은 금속일 수 있고, 예를 들면, 구리, 알루미늄, 니켈, 금, 이들의 합금일 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱 버스바(223)의 일측면(223c)은, 상기 전지셀(100)의 구비된 상기 센싱용 양극 리드(113) 및 상기 센싱용 음극 리드 중 어느 하나의 타측면과 접촉되도록 구성될 수 있다. 이때, 레이저 용접 등의 방법을 이용하여, 상기 센싱 버스바(223)의 일측면에 상기 센싱용 양극 리드(113) 및 상기 센싱용 음극 리드 중 어느 하나를 접합할 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 6개의 전지셀(100)의 6개의 센싱용 양극 리드(113)와 접촉하고 있는 6개의 센싱 버스바(223)가 구비될 수 있다. 이때, 6개의 센싱 버스바(223) 각각의 일측면(223c)에 6개의 전지셀(100) 각각의 센싱용 양극 리드(113)의 타측면이 접촉 내지 접합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 종래기술과 달리, 버스바와의 전기적 접속을 위해 센싱용 전극 리드(113)를 절곡 시킬 필요가 없어, 벤딩 공정을 생략할 수 있고, 센싱용 전극 리드(113)의 절곡에 따른 스프링 백 현상이 없어, 센싱용 전극 리드(113)와 버스바가 접촉 상태를 쉽게 유지할 수 있으므로, 용접성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 버스바 프레임(225)은, 상기 접속 버스바(221)가 안착되는 상기 접속 수용부(227)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 접속 수용부(227)는, 상기 접속 버스바(221)가 상기 버스바 프레임(225)의 좌우 방향의 일측에 수용되고 탑재될 수 있도록 수용 공간이 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 접속 수용부(227)는 상기 접속 버스바(221)와 상기 센싱 버스바(223)와의 접촉을 절연할 수 있도록 격벽(228)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 버스바 프레임(225)은, 전기 절연성의 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 폴리염화비닐 플라스틱일 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 도 1의 F 방향에서 바라 볼 경우, 하나의 버스바 프레임(225)의 좌우 방향의 일측부에는 상기 접속 버스바(221)가 수용되어 있는 접속 수용부(227)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 접속 수용부(227)의 상부에 격벽(228)이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 버스바 프레임(225)은, 상기 센싱 버스바(223)가 안착되는 센싱 수용부(229)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 센싱 수용부(229)는, 상기 센싱 버스바(223)가 상기 버스바 프레임(225)에 수용되고 탑재될 수 있도록 수용 공간이 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 센싱 수용부(229)는 상기 접속 버스바(221)와의 절연을 위해 격벽(228)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 버스바 프레임(225)의 좌우 방향의 측면에는 상기 센싱 버스바(223)가 수용되어 있는 센싱 수용부(229)가 형성되어 있다. 이때, 상기 센싱 수용부(229)의 하부에는 상기 센싱 버스바(223)와 상기 접속 버스바(221) 간의 접촉을 방지하도록 격벽(228)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)는 상기 버스바 프레임(225)의 우측에 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 접속 수용부(227)는 상기 센싱 수용부(229)의 하부에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 접속 수용부(227)는, 상기 접속 버스바(221)가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 좌 방향으로 만입된 구조로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 접속 수용부(227)의 만입된 깊이는 상기 접속 버스바(221)의 좌우 방향의 두께 이상일 수 있다.
또한, 상기 센싱 수용부(229)는 상기 버스바 프레임(225)의 좌측에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 센싱 수용부(229)는 상기 접속 수용부(227)의 상부에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 센싱 수용부(229)는, 상기 센싱 버스바(223)가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 만입된 구조로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 센싱 수용부(229)의 만입된 깊이는, 상기 센싱 버스바(223)의 좌우 방향의 두께 이상일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 프레임(225)의 우측에 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)를 형성시킴으로써, 상기 버스바 프레임(225)을 상기 전지셀(100)의 테라스부(S)에 안착 시키는 것만으로, 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223)를 전극 리드(110) 및 센싱용 전극 리드(113)에 접촉 연결 시킬 수 있어, 배터리 모듈(200)의 공간 활용률을 높이고 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 버스바 프레임(225)은, 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)를 구획하는 격벽(228)을 형성시킴으로써, 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223) 간의 단락이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 도 2와 함께 도 4를 참조하면, 상기 버스바 프레임(225)의 일측면의 적어도 일부는, 상기 전지셀(100)의 테라스부(S) 상에 안착될 수 있다. 이때, 상기 접속 버스바(221)가 상기 양극 리드(111) 또는 상기 음극 리드(112)에 접속될 수 있다. 또한, 상기 센싱 버스바(223)는, 상기 접속 버스바(221)가 접속한 전극 리드(110)와 반대 극성을 가진 상기 센싱용 음극 리드 및 상기 센싱용 양극 리드(113) 중 어느 하나에 접속될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(225)의 일측면(우측면)의 적어도 일부가 상기 전지셀(100)의 테라스부(도 2의 S) 상에 안착됨으로써, 상기 접속 버스바(221)의 일측면(우측면)이 상기 전지셀(100)의 음극 리드(112)와 접촉될 수 있고, 상기 센싱 버스바(223)의 일측면(우측면)이 상기 전지셀(100)의 센싱용 양극 리드(113)와 접촉될 수 있다.
또한, 상기 복수의 버스바 프레임(225)은, 상기 복수의 전지셀(100)의 적층 방향(좌우 방향)으로 서로 적층 되도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 복수의 버스바 프레임(225)이 서로 체결 고정될 수 있도록 상기 버스바 프레임(225)에는 체결 부재(도시하지 않음)가 별도 구비될 수 있다. 또한, 예를 들면, 상기 체결 부재는, 상기 복수의 버스바 프레임(225)을 관통하는 체결 볼트를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복수의 버스바 프레임(225)이 서로 체결 고정될 수 있도록 상기 버스바 프레임(225)에 체결 구조(도시하지 않음)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 체결 구조는, 상기 버스바 프레임(225)의 좌측면에 좌 방향으로 돌출된 삽입 돌기 및 프레임(225)의 우측면에 상기 삽입 돌기가 수용되는 수용홈이 형성될 수 있다. 즉, 상기 체결 구조는, 암수 체결 구조일 수 있다.
그리고, 상기 버스바 어셈블리(220)는 상기 복수의 접속 버스바(221)가 서로 전기적으로 연결되도록 구성된 접속 플레이트(222)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 접속 플레이트(222)는, 상기 복수의 접속 버스바(221)의 전면에 결합 고정될 수 있다. 즉, 상기 접속 플레이트(222)는, 상기 복수의 접속 버스바(221) 각각의 전면부와 접합될 수 있다.
또한, 상기 접속 플레이트(222)의 상단에는 하부 방향으로 내입된 끼움홈(222a) 복수개가 일정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 끼움홈(222a)은 사각 구조의 요철 형태로 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 프레임(225)의 전면에는, 상기 접속 플레이트(222)의 상단에 형성된 끼움홈(222a)에 삽입되는 결합 돌기(228a)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 결합 돌기(228a)는 상기 사각 구조의 끼움홈(222a)에 삽입될 수 있도록 직육면체의 형태를 가질 수 있다. 나아가, 상기 결합 돌기(228a)는 하부 방향으로 돌출 연장된 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 접속 플레이트(222)의 하단에는 상부 방향으로 내입된 끼움홈(222b) 복수개가 일정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 끼움홈(222b)은 사각 구조의 요철 형태로 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 프레임(225)의 전면에는, 상기 접속 플레이트(222)의 하단에 형성된 끼움홈(222b)에 삽입되는 결합 돌기(228b)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 결합 돌기(228b)는 상기 사각 구조의 끼움홈(222b)에 삽입될 수 있도록 직육면체의 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 접속 플레이트(222)는, 상기 복수의 접속 버스바(221)의 전면과 접촉될 수 있도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 접속 플레이트(222)의 상부에 중심 방향으로 내입된 끼움홈(222a)이 6개씩 형성되고, 하부에 상부에 중심 방향으로 내입된 끼움홈(222b)이 6개 형성될 수 있다.
그리고, 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(225)에는 상기 접속 플레이트(222)의 상부에 형성된 끼움홈(222a)에 삽입될 수 있는 결합 돌기(228a)가 상기 접속 버스바(221)의 상부에 6개씩 형성될 수 있다. 나아가, 상기 버스바 프레임(225)에는 상기 접속 플레이트(222)의 하부에 형성된 끼움홈(222b)에 삽입될 수 있는 결합 돌기(228b)가 상기 접속 버스바(221)의 하부에 6개씩 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 플레이트(222)는, 상기 버스바 프레임(225) 전면에 탑재하는 것만으로, 상기 복수의 접속 버스바(221)를 전기적으로 연결시킬 수 있어, 제조 공정이 간단하여 제조 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 접속 플레이트(222)에 형성된 끼움홈(222a) 및 상기 버스바 프레임(225)에 형성된 결합 돌기(228b)의 결합 구조는, 상기 접속 플레이트(222)가 상기 버스바 프레임(225) 전면에 안정적으로 탑재 시킬 수 있어, 상기 접속 플레이트(222)와 상기 복수의 접속 버스바(221) 간의 용접 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 센싱 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1과 함께 도 6을 참조하면, 상기 센싱 어셈블리(230)는, 회로기판(231) 및 센싱 프레임(233)을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 회로기판(231)은, 측정된 전지셀(100)의 전류, 전압, 온도 등을 BMS에 신호로 전달하기 위한 회로가 인쇄된 기판일 수 있다. 따라서, 상기 회로기판(231)은, 센싱된 전지셀(100)의 전압을 인쇄회로 및 출력핀을 경유하여 외부의 다른 구성요소, 이를 테면 BMS에 전달할 수 있다. 또는, 상기 회로기판(231)은, 복수의 전지셀(100)의 과방전, 과충전, 과열 등을 보호할 수 있도록 구성된 내부 회로를 구비할 수 있다. 예를 들면, 이러한 내부 회로의 패턴이 인쇄된 인쇄회로기판(231) 형태로 구현될 수 있다.
나아가, 상기 센싱 프레임(233)은, 상기 셀 적층체(210)의 전방측에 위치한 버스바 어셈블리(220)의 전면에 장착될 수 있다. 더욱이, 상기 센싱 프레임(233)은, 상기 버스바 프레임(225)에 장착된 접속 버스바(221) 및 센싱 버스바(223)의 전면과 대면하도록 위치될 수 있다.
또한, 상기 센싱 프레임(233)은, 상기 셀 적층체(210)의 후방측에 위치한 버스바 어셈블리(220)의 후면에 장착될 수 있다. 더욱이, 상기 센싱 프레임(233)은, 상기 버스바 프레임(225)에 장착된 접속 버스바(221) 및 센싱 버스바(223)의 후면과 대면하도록 위치될 수 있다.
그리고, 상기 센싱 프레임(233)은, 전기 절연성의 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 폴리염화비닐 플라스틱일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱 프레임(233)은 상기 버스바 어셈블리(220)의 전면에 위치됨으로써, 상기 버스바 어셈블리(220)의 접속 버스바(221) 및 센싱 버스바(223)와의 전기적 연결 구간을 최소화하여, 전기적 연결을 위한 부재들의 숫자나 크기를 줄여, 제조 비용을 감소시키고, 보다 콤팩트한 배터리 모듈(200)의 제조가 가능하다.
도 7은, 도 1의 A-A'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 6과 함께 도 7을 참조하면, 상기 센싱 프레임(233)은, 상기 회로기판(231)을 내부에 수용하는 기판 내장부(234)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 기판 내장부(234)는, 상기 회로기판(231)이 적어도 일부가 삽입되도록 상기 센싱 프레임(233) 내부 공간을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 회로기판(231)을 상기 센싱 프레임(233) 내부에 삽입하기 위한 방법으로, 인서트 사출 방법을 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 회로기판(231)이 내부에 삽입된 센싱 프레임(233)을 제조하는 방법은, (a) 준비된 회로기판(231)을 금형 내부에 장착 고정하는 과정; 및 (b) 상기 회로기판(231) 적어도 일부와 결합되도록 금형에 용융된 절연성 재료를 주입하고, 상기 용융된 재료를 고화시켜 상기 센싱 프레임(233)의 외관을 형성시키는 과정을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 회로기판(231)을 상기 센싱 프레임(233) 내부에 삽입함으로써, 별도의 접착부재의 사용없이, 안정적으로, 상기 회로기판(231)을 상기 센싱 프레임(233)에 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 회로기판(231)이 차지하는 전후 방향의 부피를 크게 줄일 수 있어, 궁극적으로 센싱 어셈블리(230)의 크기를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
나아가, 상기 센싱 프레임(233)에는 상기 회로기판(231)의 일부가 노출되도록 노출부(H3)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 회로기판(231)의 외주변부는 상기 센싱 프레임(233) 내부에 삽입될 수 있고, 상기 센싱 프레임(233)은 상기 회로기판(231)의 중앙 부위가 외부로 노출될 수 있도록 개방된 형태로 노출부(H3)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 노출부(H3)를 통해, 상기 회로기판(231)의 노출된 부위의 부품들을 교체 내지 복구하거나, 새로이 부품을 장착하는 작업을 용이하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
다시 도 6과 함께 도 7을 참조하면, 상기 센싱 프레임(233)은, 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223) 각각의 적어도 일부를 삽입하도록 구성된 삽입홈(H1)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱 프레임(233)의 후면에는 전방으로 내입된 삽입홈(H1)이 일정한 간격으로 서로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 센싱 프레임(233)의 후면 상단에는 좌우 방향으로 배열된 복수의 삽입홈(H1a)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 센싱 프레임(233)의 상단에 형성된 삽입홈(H1a)은 상기 버스바 어셈블리(220)의 센싱 버스바(223)의 일부가 삽입되도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 삽입홈(H1a)에는 상기 센싱 버스바(223)의 상단부의 일부가 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 센싱 프레임(233)의 후면 하단에는 좌우 방향으로 배열된 복수의 삽입홈(H1b)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 센싱 프레임(233)의 하단에 형성된 삽입홈(H1b)은 상기 버스바 어셈블리(220)의 접속 버스바(221)의 일부가 삽입되도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 삽입홈(H1b)에는 상기 접속 버스바(221)의 하단부의 일부가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 센싱 어셈블리(230)는, 상기 회로기판(231)과 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223) 간의 전기적 접속을 이루도록 센싱 단자(236)를 더 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱 단자(236)는 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1b)에 삽입되어 위치될 수 있다. 즉, 상기 센싱 단자(236)는, 상기 삽입홈(H1b)에 삽입되어 위치됨으로써, 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1b)에 삽입된 상기 접속 버스바(221)의 일부위와 접속하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 센싱 단자(236)는, 일단이 상기 회로기판(231)과 전기적으로 연결되고 타단이 상기 접속 버스바(221)와 전기적으로 접속될 수 있다. 즉, 상기 센싱 단자(236)가 상기 센싱 프레임(233)의 하단에 형성된 삽입홈(H1b)에 삽입되어 위치될 경우, 상기 센싱 단자(236)의 타단이 상기 접속 버스바(221)와 접촉 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱 단자(236)는 상기 센싱 프레임(233)의 후면 상단에 형성된 삽입홈(H1a)에 삽입되어 위치될 수 있다. 즉, 상기 센싱 단자(236)는, 상기 삽입홈(H1a)에 삽입되어 위치됨으로써, 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1a)에 삽입된 상기 센싱 버스바(223)의 일부위와 접속하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 단자(236)는, 일단이 상기 회로기판(231)과 전기적으로 연결되고 타단이 상기 센싱 버스바(223)와 전기적으로 접속될 수 있다. 예를 들면 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 센싱 단자(236)가 상기 센싱 프레임(233)의 상단에 형성된 삽입홈(H1a)에 삽입되어 위치될 경우, 상기 센싱 단자(236)의 타단이 상기 센싱 버스바(223)와 접촉 연결될 수 있다.
그리고, 상기 센싱 단자(236)는, 상기 회로기판(231)으로부터 내측 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 구비할 수 있다. 즉, 상기 센싱 단자(236)는 상기 접속 버스바(221) 또는 상기 센싱 버스바(223)의 좌우 방향의 일측면과 면접촉될 수 있도록, 상하 방향으로 세워지고 좌우 방향으로 넓은 측면을 가진 플레이트 형상을 구비할 수 있다.
나아가, 상기 센싱 단자(236)의 연장된 방향의 단부에는, 탄성을 갖도록 변형된 굴곡부(236e)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 센싱 단자(236)의 굴곡부(236e)는, 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1)에 삽입된 상기 접속 버스바(221) 또는 상기 센싱 버스바(223)와 밀착되어 탄력적으로 변형될 수 있다.
물론, 상기 삽입홈(H1b)에 삽입된 상기 센싱 단자(236) 또한 도 7에 도면 설명에 서술한 상기 센싱 단자(236)와 동일한 형상을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱 단자(236)의 굴곡부(236e)는 탄력적으로 상기 접속 버스바(221) 또는 상기 센싱 버스바(223)와 밀착됨으로써, 상기 센싱 단자(236)와 상기 접속 버스바(221) 또는 상기 센싱 버스바(223)와 전기적 연결 신뢰성을 높일 수 있다.
한편, 다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 센싱 프레임(233)에는, 상기 센싱 단자(236)를 수평 방향으로 지지하도록 내측으로 돌출 연장된 접속 돌출부(238)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 접속 돌출부(238)는, 상기 센싱 단자(236)가 삽입된 상기 삽입홈(H1)의 내벽으로부터 연장된 형태로 형성될 수 있다.
다시 말해, 상기 접속 돌출부(238)는 그것의 내측면과 상기 삽입홈(H1)의 내면이 서로 이어지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 센싱 단자(236)의 일단이 상기 회로기판(231)에 연결되고 상기 삽입홈(H1)으로부터 후방으로 연장되어 돌출되며, 상기 센싱 단자(236)의 후방으로 연장된 타단을 상기 접속 돌출부(238)가 수평 방향(좌우 방향)으로 지지할 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 센싱 단자(236)는, 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1)에 삽입되어 있고, 상기 센싱 단자(236)의 일단부는 상기 회로기판(231)과 연결되어 있으며, 상기 센싱 단자(236)의 타단부는 상기 접속 돌출부(238)의 일측면(좌측면)까지 연장되어 있다.
나아가, 상기 센싱 버스바(223)가 상기 삽입홈(H1)에 삽입된 상태에서, 상기 센싱 버스바(223)에 의해 상기 굴곡부(236e)가 탄력적으로 변형되어, 상기 센싱 단자(236)가 상기 센싱 버스바(223)의 일측면(우측면)과 밀착될 수 있다.
또한, 별도로 도면으로 도시하지 않았으나, 앞서 상기 센싱 버스바(223)와 접속하는 센싱 단자(236)와 마찬가지로, 상기 접속 버스바(221)가 상기 삽입홈(H1)에 삽입된 상태에서, 상기 접속 버스바(221)에 의해 상기 굴곡부(236e)가 탄력적으로 변형되어, 상기 센싱 단자(236)가 상기 접속 버스바(221)의 일측면(우측면)과 밀착될 수 있다.
그리고, 상기 버스바 프레임(225)에는 상기 접속 돌출부(238)가 후방으로 삽입되도록 삽입부(H2)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 접속 돌출부(238)가 상기 버스바 프레임(225)에 형성된 삽입부(H2)에 삽입됨으로써, 상기 센싱 단자(236)가 상기 접속 버스바(221)와 상기 접속 돌출부(238) 사이 또는, 상기 센싱 버스바(223)와 상기 접속 돌출부(238) 사이에 개재될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 삽입부(H2)는, 상기 접속 수용부(227)가 형성된 일측면의 반대편인 타측면(좌측면)에 형성될 수 있다. 또한, 상기 삽입부(H2)는, 상기 센싱 수용부(229)가 형성된 일측면의 반대편인 타측면(좌측면)에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 삽입부(H2)는, 상기 버스바 프레임(225)의 전면에서 상부와 하부 각각에 형성될 수 있다.
즉, 상기 삽입부(H2)는, 상기 센싱 프레임(233)에 형성된 접속 돌출부(238)와 대응되는 위치인 상기 버스바 프레임(225)의 전면에서 상부 및 하부 각각에 형성될 수 있다.
더욱이, 하나의 버스바 프레임(225)에 형성된 삽입부(H2)는 인접한 다른 하나의 버스바 프레임(225)의 접속 수용부(227) 또는 센싱 수용부(229)와 마주보도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 하나의 버스바 프레임(225)의 접속 버스바(221) 또는 센싱 버스바(223)의 측면과 대면하도록 형성된 접속 돌출부(238)는 인접한 다른 하나의 버스바 프레임(225)에 형성된 삽입부(H2)에 삽입될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(225)의 전면에서 상부 및 하부 각각에 6개씩 삽입부(H2)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱 프레임(233)에 형성된 삽입홈(H1)에 버스바 어셈블리(220)에 형성된 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223)의 일부위를 삽입하고, 상기 센싱 프레임(233)에 형성된 접속 돌출부(238)를 상기 버스바 프레임(225)의 삽입부(H2)에 삽입하는 것만으로, 상기 센싱 어셈블리(230)를 상기 버스바 어셈블리(220) 전면에 탑재할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223)와 회로기판(231) 간의 전기적 접속을 손쉽게 이룰 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 접속 수용부(227)는, 상기 접속 버스바(221)의 후방측(221b)을 가압하는 접속 가압부(226A)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 접속 가압부(226A)는, 상기 접속 버스바(221)의 전단부가 상기 접속 수용부(227)의 외부로 돌출되어 위치하도록, 상기 접속 버스바(221)를 가압하는 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 접속 가압부(226A)는, 일방향으로 길게 연장된 지지대(226a)가 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 지지대(226a)는, 상기 접속 수용부(227)의 후방측 코너에서 경사가 형성되도록 전방으로 길게 연장된 형태일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 지지대(226a)는 상기 접속 수용부(227)의 후방측 양 코너 각각에서 상기 접속 버스바(221)의 중앙을 향하도록 길게 연장되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 지지대(226a)의 연장된 방향의 단부는 상기 접속 버스바(221)의 후방측(221b)을 탄력적으로 가압할 수 있다. 또한, 상기 지지대(226a)의 연장된 방향의 단부는 후방으로 둥글게 굽어진 구조(P)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 후방으로 둥글게 굽어진 구조(P)는, 둥글게 굽어지면서 형성된 부드러운 곡면으로 상기 접속 버스바(221)의 후방측(221b)을 가압할 수 있으므로, 상기 접속 버스바(221)의 손상을 발생시키지 않고, 상기 지지대(226a)가 상기 접속 버스바(221)를 부드럽게 가압할 수 있는 구조이다.
또한, 상기 센싱 수용부(229)는, 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 가압하는 센싱 가압부(226B)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 센싱 가압부(226B)는, 상기 센싱 버스바(223)의 전단부가 상기 센싱 수용부(229)의 외부로 돌출되어 위치하도록, 상기 센싱 버스바(223)를 가압하는 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱 가압부(226B)는, 일방향으로 길게 연장된 지지대(226b)가 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 지지대(226b)는, 상기 센싱 수용부(229)의 후방측 코너에서 경사가 형성되도록 전방으로 길게 연장된 형태일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 지지대(226b)는 상기 센싱 수용부(229)의 후방측 양 코너 각각에서 상기 센싱 버스바(223)의 상하 방향의 중앙 부위를 향하도록 길게 연장되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 지지대(226b)의 연장된 방향의 단부는 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 탄력적으로 가압할 수 있다. 또한, 상기 지지대(226b)의 연장된 방향의 단부는 후방으로 둥글게 굽어진 구조(P)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 후방으로 둥글게 굽어진 구조(P)는, 둥글게 굽어지면서 형성된 부드러운 곡면으로 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 가압할 수 있으므로, 상기 센싱 버스바(223)의 손상을 발생시키지 않고, 상기 지지대(226b)가 상기 센싱 버스바(223)를 부드럽게 가압할 수 있는 구조이다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 수용부(227)에 형성된 접속 가압부(226A) 및 상기 센싱 수용부(229)에 형성된 센싱 가압부(226B)는, 상기 접속 버스바(221) 및 상기 센싱 버스바(223)가 도 6의 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1)에 삽입될 시 발생되는 충격을 탄력적으로 흡수할 수 있는 바, 버스바 삽입에 따른 센싱 프레임(233), 센싱 단자(236), 회로기판(231) 등의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 다시 도 5를 참조하면, 상기 접속 수용부(227)에는, 상기 접속 버스바(221)의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱(224a)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 접속 수용부(227)에서 상기 접속 버스바(221)의 전단부가 상기 접속 수용부(227)의 외부로 돌출되어 위치되도록, 상기 접속 가압부(226A)가 상기 접속 버스바(221)의 후방측을 가압하는 동시에, 상기 접속 버스바(221)가 일정 부위 이상 외부로 돌출되지 않도록 저지하는 걸림턱(224a)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 버스바 프레임(225)에 형성된 접속 수용부(227)에는 상기 접속 버스바(221)의 후방측을 가압하는 2개의 지지대(226b)가 형성되고, 2개의 걸림턱(224a)이 상기 접속 버스바(221)의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하도록 형성되어 있다.
즉, 상기 접속 버스바(221)를 상기 접속 수용부(227)에 내측으로 가압 삽입되면서 일시적으로 상기 접속 가압부(226A)를 후방으로 밀어내고, 이후 가압 삽입이 끝나면 상기 접속 가압부(226A)가 상기 접속 버스바(221)의 후방측을 외측 방향으로 가압하여, 상기 접속 버스바(221)의 전단이 소정 거리로 상기 접속 수용부(227) 외부로 돌출되도록 위치시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 수용부(227)에 형성된 접속 가압부(226A) 및 걸림턱(224a)은 상기 접속 버스바(221)를 상기 접속 수용부(227)에 설치하는 작업을 손쉽게 만들 뿐만 아니라, 상기 접속 버스바(221)가 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1)에 적절하게 삽입될 수 있도록 상기 접속 버스바(221)의 전단부가 상기 접속 수용부(227)의 외부로 돌출되어 위치시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 배터리 모듈(200)의 조립 공정의 효율성을 높이고, 조립 과정 중 발생할 수 있는 부품 손상을 줄일 뿐만 아니라, 버스바 어셈블리(220)와 센싱 어셈블리(230) 간의 전기적 연결의 신뢰성을 높일 수 있다.
더욱이, 상기 센싱 수용부(229)에는, 상기 센싱 버스바(223)의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱(224b)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 센싱 수용부(229)에서 상기 센싱 버스바(223)의 전단부가 상기 센싱 수용부(229)의 외부로 돌출되어 위치되도록, 상기 센싱 가압부(226B)가 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 가압하는 동시에, 상기 센싱 버스바(223)가 일정 부위 이상 외부로 돌출되지 않도록 저지하는 걸림턱(224b)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(225)에 형성된 센싱 수용부(229)에는 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 가압하는 2개의 지지대(226b)가 형성되고, 2개의 걸림턱(224b)이 상기 센싱 버스바(223)의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하도록 형성되어 있다.
즉, 상기 센싱 버스바(223)를 상기 센싱 수용부(229)에 가압 삽입하면서 일시적으로 상기 센싱 가압부(226B)를 후방으로 밀어내고, 이후 가압 삽입이 끝나면 상기 센싱 가압부(226B)가 상기 센싱 버스바(223)의 후방측(223b)을 가압하여, 상기 센싱 버스바(223)의 전단이 소정 거리로 상기 센싱 수용부(229) 외부로 돌출되도록 위치시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱 수용부(229)에 형성된 센싱 가압부(226B) 및 걸림턱(224b)은 상기 센싱 버스바(223)를 상기 센싱 수용부(229)에 설치하는 작업을 손쉽게 만들 뿐만 아니라, 상기 센싱 버스바(223)가 상기 센싱 프레임(233)의 삽입홈(H1)에 적절하게 삽입될 수 있도록 상기 센싱 버스바(223)의 전단부가 상기 센싱 수용부(229)의 외부로 돌출되어 위치시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 배터리 모듈(200)의 조립 공정의 효율성을 높이고, 조립 과정 중 발생할 수 있는 부품 손상을 줄일 뿐만 아니라, 버스바 어셈블리(220)와 센싱 어셈블리(230) 간의 전기적 연결의 신뢰성을 높일 수 있다.
나아가, 상기 접속 수용부(227)에는, 상기 접속 버스바(221)가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱(228c)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 방지턱(228c)은 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)를 구획하는 격벽(228)으로부터 상기 접속 버스바(221)와 대면하도록 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 센싱 수용부(229)에는, 상기 센싱 버스바(223)가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱(228c)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 방지턱(228c)은 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)를 구획하는 격벽(228)으로부터 상기 센싱 버스바(223)와 대면하도록 연장되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 버스바 프레임(225)의 하단부에 상기 접속 버스바(221)의 하단과 대면하도록 방지턱(228c)이 추가로 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(225)에는 상기 접속 수용부(227)에 탑재된 상기 접속 버스바(221)의 상하 방향의 양단부가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 2개의 방지턱(228c)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 2개의 방지턱(228c) 중 상기 접속 수용부(227) 및 상기 센싱 수용부(229)를 구획하는 격벽(228)에 형성된 방지턱(228c)은, 상기 센싱 버스바(223)의 하단 및 상기 접속 버스바(221)의 상단과 대면하도록 형성됨으로써, 상기 센싱 버스바(223) 및 상기 접속 버스바(221)의 수평 방향으로 이탈을 방지하고 있다.
나머지 버스바 프레임(225)의 하부에 형성된 방지턱(228c)은, 상기 접속 버스바(221)의 하단과 대면하도록 형성됨으로써, 상기 접속 버스바(221)의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(도시하지 않음)은, 상기 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
구체적으로, 배터리 팩은, 팩 케이스 내에 적어도 하나 이상의 배터리 모듈을 수납하고, 상기 배터리 모듈을 전기적으로 연결한 구성(팩용 버스바)을 구비할 수 있다. 또한, 사익 배터리 팩은, BMS(Battery Management System) 등을 구비하여, 배터리 모듈의 전압 내지 전류 검출 및 배터리 제어를 수행할 수 있다.
나아가, 본 발명은, 상기 배터리 팩을 구비하는 자동차를 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 자동차는, 상기 배터리 팩을 내부에 수용할 수 있는 수용부(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
200: 배터리 모듈 226A: 접속 가압부
210: 셀 적층체 226B: 센싱 가압부
100: 전지셀 226a, 226b: 지지대
111: 양극 리드 224a, 224b: 걸림턱
112: 음극 리드 228c: 방지턱
113: 센싱용 전극 리드 230: 센싱 어셈블리
220: 버스바 어셈블리 233: 센싱 프레임
221: 접속 버스바 234: 기판 내장부
223: 센싱 버스바 H1: 삽입홈
222: 접속 플레이트 236: 센싱 단자
225: 버스바 프레임 236e: 굴곡부
227: 접속 수용부 238: 접속 돌출부
본 발명은 버스바 어셈블리 및 센싱 어셈블리를 구비한 배터리 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 복수의 배터리 모듈 및 전장 부품을 구비한 배터리 팩, 및 상기 배터리 팩을 구비한 전자 디바이스, 또는 에너지 저장 시스템, 또는 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (15)

  1. 양극 리드 및 음극 리드와 함께 센싱용 음극 리드 및 센싱용 양극 리드 중 적어도 하나 이상이 구비된 복수의 전지셀이 상호 적층되어 형성된 셀 적층체;
    상기 복수의 전지셀 각각에 구비된 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드 중 어느 하나에 전기적으로 접속되는 복수의 접속 버스바, 상기 복수의 전지셀 각각에 구비된 센싱용 음극 리드 또는 센싱용 양극 리드에 전기적으로 접속되는 복수의 센싱 버스바, 및 상기 접속 버스바가 안착되는 접속 수용부 및 상기 센싱 버스바가 안착되는 센싱 수용부를 구비한 복수의 버스바 프레임을 구비하는 버스바 어셈블리; 및
    상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바와 전기적으로 접속된 회로기판, 및 상기 버스바 어셈블리의 전면에 장착되며 상기 회로기판을 내부에 수용하는 기판 내장부가 형성된 센싱 프레임을 구비하는 센싱 어셈블리를 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극 리드는 상기 전지셀의 중심을 기준으로 일단부에 구비되고, 상기 음극 리드는 전지셀의 중심을 기준으로 타단부에 구비되며,
    상기 센싱용 음극 리드는 상기 양극 리드와 소정의 거리로 이격되어 일단부에 구비되고, 상기 센싱용 양극 리드는 상기 음극 리드와 소정의 거리로 이격되어 타단부에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접속 수용부 및 상기 센싱 수용부는 상기 버스바 프레임의 일측면에 형성되고,
    상기 접속 수용부는, 상기 접속 버스바가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 만입된 구조로 형성되고, 상기 센싱 수용부는, 상기 센싱 버스바가 안착되어 내부에 삽입될 수 있도록 만입된 구조로 형성되며,
    상기 접속 수용부와 상기 센싱 수용부를 구획하도록 상기 접속 수용부와 상기 센싱 수용부 사이에는 격벽이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버스바 프레임의 일측면의 적어도 일부는, 상기 전지셀의 테라스부 상에 안착된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 버스바 프레임은, 상기 복수의 전지셀의 적층 방향으로 서로 적층 되도록 배치되고,
    상기 복수의 접속 버스바의 전면에는, 상기 복수의 접속 버스바가 서로 전기적으로 연결되도록 구성된 접속 플레이트가 결합 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 프레임은, 상기 접속 버스바 및 상기 센싱 버스바 각각의 적어도 일부를 삽입하도록 구성된 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센싱 어셈블리는, 상기 삽입홈에 위치하고, 일단이 상기 회로기판과 전기적으로 연결되고 타단이 상기 접속 버스바 또는 상기 센싱 버스바와 전기적으로 접속된 센싱 단자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센싱 단자는 상기 회로기판으로부터 내측 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 구비하고,
    상기 센싱 단자의 연장된 방향의 단부에는, 탄성을 갖도록 변형된 굴곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 센싱 프레임에는, 상기 센싱 단자를 수평 방향으로 지지하도록 내측으로 돌출 연장된 접속 돌출부가 형성되고,
    상기 버스바 프레임에는 상기 접속 돌출부가 후방으로 삽입되도록 삽입부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 접속 수용부는, 상기 접속 버스바의 전단부가 상기 접속 수용부의 외부로 돌출되어 위치하도록 상기 접속 버스바의 후방측을 가압하는 접속 가압부가 형성되고,
    상기 센싱 수용부는, 상기 센싱 버스바의 전단부가 상기 센싱 수용부의 외부로 돌출되어 위치하도록 상기 센싱 버스바의 후방측을 가압하는 센싱 가압부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 접속 가압부는, 상기 접속 수용부의 코너에서 경사가 형성되도록 길게 연장된 지지대가 구비되고, 상기 지지대의 연장된 방향의 단부는 상기 접속 버스바의 후방측을 탄력적으로 가압하며,
    상기 센싱 가압부는, 상기 센싱 수용부의 코너에서 경사가 형성되도록 길게 연장된 지지대가 구비되고, 상기 지지대의 연장된 방향의 단부는 상기 센싱 버스바의 후방측을 탄력적으로 가압하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 접속 수용부에는, 상기 접속 버스바의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱이 형성되고,
    상기 센싱 수용부에는, 상기 센싱 버스바의 상하 방향의 양단부가 전방으로 이동하는 것을 저지하는 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 접속 수용부에는, 상기 접속 버스바가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱이 형성되고,
    상기 센싱 수용부에는, 상기 센싱 버스바가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 방지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈 적어도 하나 이상을 포함하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 따른 배터리 팩을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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