WO2020060039A1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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battery
bus bar
battery module
beam transmission
battery cells
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김경모
문정오
박진용
지호준
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery pack including such a battery module, and an automobile including such a battery pack.
  • a secondary battery having high applicability according to the product group and having electrical characteristics such as high energy density, etc. is not only portable equipment but also electric vehicles (EV, Electric Vehicle) or hybrid vehicles (HEV, Hybrid Electric Vehicle) driven by electric driving sources. It is used universally. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency enhancement, in that they do not generate any by-products due to the use of energy, as well as a primary advantage that can dramatically reduce the use of fossil fuels.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge / discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge / discharge capacity.
  • a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series / parallel, a battery module including at least one battery cell is configured first, and other components are added using the at least one battery module.
  • the method of constructing the battery pack is common.
  • a plurality of battery cells are included, wherein the electrode leads of the plurality of battery cells are electrically connected to each other through a bus bar.
  • This electrical connection generally interconnects the busbars and electrode leads of the battery cells by laser welding.
  • a gap space of a predetermined size may be generated between the electrode lead and the bus bar due to assembly tolerances.
  • the laser beam penetrates the gap space and damages the body of the battery cell.
  • an object of the present invention a battery module that can prevent the transmission of the laser beam through the gap space according to the assembly tolerance when the laser welding of the electrode lead and the busbar of the battery cell, a battery pack including such a battery module and It is to provide a vehicle including such a battery pack.
  • the battery module a plurality of battery cells protruding the electrode lead in at least one direction; And disposed on one side of the plurality of battery cells, connected to electrode leads of the plurality of battery cells through laser welding, and beam transmission to prevent laser beam transmission in the direction of the plurality of battery cells during the laser welding. It provides a battery module comprising a; at least one bus bar having a prevention guider.
  • the electrode leads laser-welded with the at least one bus bar may be in close contact with both sides of the at least one bus bar without bending in a horizontal direction from above the at least one bus bar.
  • the beam transmission prevention guider may be provided on both sides of the at least one bus bar.
  • the at least one bus bar may cover one side of the plurality of battery cells, and a bus bar body formed to have a predetermined thickness; And guide chamfers provided on both upper sides of the bus bar body to guide the laser welding, wherein the beam transmission prevention guider extends from the guide chamfer and is formed to be inclined toward the lower side of the bus bar body.
  • the beam transmission prevention guider is provided in a pair, and the pair of beam transmission prevention guiders may extend obliquely downward from each guide chamfer.
  • the width between the pair of beam transmission prevention guiders may increase from the upper side to the lower side of the busbar body.
  • the beam transmission prevention guider may be integrally formed with the busbar body.
  • At least one end of the beam transmission prevention guider may be formed to be round.
  • the present invention as a battery pack, at least one battery module according to the above-described embodiments; It provides a battery pack comprising a; and a pack case for packaging the at least one battery module.
  • the present invention provides an automobile, comprising at least one battery pack according to the above-described embodiment.
  • a battery module capable of preventing transmission of a laser beam through a gap space according to an assembly tolerance when laser welding an electrode lead and a bus bar of a battery cell, a battery including such a battery module A pack and an automobile including such a battery pack can be provided.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a bus bar of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the bus bar of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a view for explaining another embodiment of the bus bar of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a view for explaining laser welding of electrode leads and busbars of battery cells of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a view for explaining laser welding when a gap occurs between an electrode lead and a bus bar of conventional battery cells.
  • FIG. 7 is a view for explaining laser welding when a gap occurs between an electrode lead and a bus bar of the battery cells of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view for explaining the bus bar of the battery module of Figure 1
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the bus bar of Figure 2
  • Figure 4 is a view for explaining another embodiment of the bus bar of FIG. 3.
  • the battery module 10 may include battery cells 100 and a bus bar 200.
  • the battery module 10 is not illustrated, a module case that accommodates other component parts constituting the battery module 10 and the battery cells 100, the bus bar 200, and other component parts, etc. Component parts, such as, can be further included.
  • the battery cells 100 may be provided in plural.
  • the plurality of battery cells 100 may be electrically connected to each other through a bus bar 200 to be described later.
  • Each of the plurality of battery cells 100 may be provided as a secondary battery, as a secondary battery.
  • the plurality of battery cells 100 may include an electrode assembly 110 (see FIG. 7), a battery case 130 and an electrode lead 150, respectively.
  • the electrode assembly 110 may include a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator. Since the electrode assembly 100 is well known, a detailed description thereof will be omitted below.
  • the battery case 130 may be made of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and the electrode assembly 110 may be packaged. Since the battery case 130 is well known, a detailed description thereof will be omitted below.
  • the electrode lead 150 is electrically connected to the electrode assembly 110 and may protrude outside the battery case 130 in at least one direction.
  • the electrode leads 150 are provided in a pair, and may be formed of a positive electrode lead and a negative electrode lead, respectively.
  • the electrode lead 150 may be electrically connected to the electrode lead 150 of the adjacent battery cell 110 through the bus bar 200 described below.
  • the electrical connection may be performed through laser welding.
  • the bus bar 200 is for electrical connection of the plurality of battery cells 100, and may be provided in a plurality of at least one or more.
  • the bus bar 200 is disposed on one side of the plurality of battery cells 100 and may be connected to the electrode leads 150 of the plurality of battery cells 100 through laser welding.
  • the electrode leads 150 of the battery cells 100 laser-welded with the bus bar 200 are not bent in a horizontal direction from an upper side of the bus bar 200, but both sides of the bus bar 200 It can be in close contact with, it can be electrically connected by laser welding on both sides of the bus bar 200.
  • the electrode leads 150 of the battery cells 100 connected to the bus bar 200 may be welded to the bus bar 200 without bending. Accordingly, in this embodiment, since a separate additional bending process for connecting the electrode leads 150 to the bus bar 200 may be omitted, the manufacturing process efficiency of the battery module 10 may be improved. You can.
  • bus bar 200 will be described in more detail.
  • the bus bar 200 may include a bus bar body 210, a guide chamfer 230, and a beam transmission prevention guider 250.
  • the bus bar main body 210 covers one side of the plurality of battery cells 100, in this embodiment, an upper side of the plurality of battery cells 100, and may be formed to have a predetermined thickness and a predetermined length. .
  • the guide chamfer 230 is provided on both sides of the upper portion of the bus bar body 210, it can guide the laser welding.
  • the guide chamfer 230 may be provided to be inclined downward to have a predetermined inclination angle.
  • the beam transmission prevention guider 250 is for preventing laser beam transmission in the direction of the plurality of battery cells 100 when the laser welding, both sides of the bus bar 200, specifically, the bus bar body It may be provided on both sides of the (210).
  • the beam transmission prevention guider 250 is formed integrally with the busbar body 210, extends from the guide chamfer 230, and extends obliquely to the lower side of the busbar body 210. You can.
  • the beam transmission prevention guider 250 may be extended to be inclined to have a different inclination angle from the inclination angle with the guide chamfer 230.
  • the inclination angle in the vertical direction of the beam transmission prevention guider 230 may be formed to be smaller than the entering angle of the laser beam A of the laser welding apparatus L described later.
  • the beam transmission prevention guider 250 may be provided in a pair.
  • the pair of beam transmission prevention guiders 250 may extend downwardly from each guide chamfer 230.
  • the widths W1 and W2 between the pair of beam transmission prevention guiders 250 may increase from the upper side to the lower side of the bus bar body 210. Accordingly, the lower width W1 of the pair of beam transmission prevention guiders 250 may be formed to be larger than the upper width W2 of the pair of beam transmission prevention guiders 250.
  • the pair of beam transmission prevention guider 250 at least one end, specifically, the upper end may be formed to be rounded. Accordingly, a portion in which the pair of beam transmission prevention guiders 250 and the guide chamfer 230 are in contact may be provided to be rounded, thereby risking end damage of the electrode leads 150 of the battery cells 100 and the like. Can be effectively prevented. This is because an end portion of the electrode lead 150 of the battery cells 100 may be damaged when a portion of the pair of beam transmission prevention guiders 250 and the guide chamfer 230 is in contact with each other.
  • FIG. 5 is a view for explaining laser welding of electrode leads and busbars of battery cells of the battery module of FIG. 1.
  • the electrode leads 150 of the battery cells 100 and the bus bar 200 are electrically connected, first, the electrode leads 150 of the battery cells 100 are Each of the pair of beam transmission prevention guiders 250 of the bus bar 200 may be in close contact with each other.
  • the electrode lead (150) and the beam transmission prevention guider (250) are irradiated with a laser beam (A) to irradiate the electrode lead ( 150) and the bus bar 200 may be connected through mutual welding.
  • the guide chamfer 230 may guide a more accurate irradiation of the laser beam A of the laser welding apparatus L to the contact portion.
  • FIG. 6 is a view for explaining a laser welding in the case of a gap between the electrode lead and the busbar of the conventional battery cells
  • Figure 7 is a laser welding in the case of a gap between the electrode lead and the busbar of the battery cells of Figure 1 It is a figure for illustration.
  • Gap space (G) when a situation in which the electrode lead E of the conventional battery cell C does not completely adhere to the bus bar B occurs, a predetermined relationship between the electrode lead E and the bus bar B occurs Gap space (G) may be generated.
  • the laser beam A irradiated from the laser welding apparatus L may be transmitted to the gap space G according to the assembly tolerance, thereby causing damage to the body of the battery cell C. According to the irradiation degree of the transmitted laser beam A, damage to the battery cell C or explosion of the battery cell B may occur.
  • the laser welding device through the beam transmission prevention guider 230 of the bus bar 200 ( It is possible to effectively prevent the laser beam A irradiated from L from being transmitted to the battery cell 100 side under the bus bar 200.
  • the gap space G according to the assembly tolerance is generated through the beam transmission prevention guider 230 of the bus bar 200, the bus bar of the laser beam A 200) Direct beam transmission to the battery cell 100 side of the lower side can be prevented.
  • FIG 8 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 includes at least one battery module 10 and a pack case 50 for packaging the at least one battery module 10 according to the previous embodiment. You can.
  • the battery pack 1 is a fuel source of the vehicle V and may be provided in the vehicle V.
  • the battery pack 1 may be provided in the vehicle V in other ways in which electric vehicles, hybrid vehicles, and other battery packs 1 can be used as a fuel source.
  • the battery pack 1 may be provided in other devices, apparatus, and equipment, such as an energy storage system using a secondary battery in addition to the vehicle V, of course.
  • the device, mechanism, and equipment provided with the battery pack 1 such as the battery pack 1 and the vehicle V according to the present embodiment includes the battery module 10 described above, It is possible to implement devices, apparatus and equipment such as a battery pack 1 having all the advantages due to one battery module 10 and a vehicle V having such a battery pack 1.
  • the laser beam (A) through the gap space (G) according to the assembly tolerance when laser welding the electrode lead 150 and the bus bar 200 of the battery cell 100 ) That can prevent the transmission of the battery module 10, the battery pack 1 including the battery module 10 and the vehicle V including the battery pack 1 You can.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 적어도 일 방향으로 전극 리드가 돌출되는 복수 개의 배터리 셀들 및 복수 개의 배터리 셀들의 일측에 배치되고, 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드들과 레이저 용접을 통해 연결되며, 레이저 용접 시 복수 개의 배터리 셀들 방향으로의 레이저 빔 투과를 방지하기 위한 빔 투과 방지 가이더를 구비하는 적어도 하나의 버스바를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 09월 20일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2018-0113241호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 모듈이나 배터리 팩의 경우, 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는데, 여기서, 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드들을 버스바를 통해 상호 전기적으로 연결된다. 이러한 전기적 연결은 일반적으로, 레이저 용접으로 배터리 셀들의 전극 리드들과 버스바를 상호 연결시킨다.
그러나, 배터리 모듈이나 배터리 팩의 제조 공정 시, 조립 공차 등으로 전극 리드와 버스바 사이에 소정 크기의 갭 공간이 발생될 수 있다. 이러한 갭 공간 발생 시, 전극 리드와 버스바의 상호 레이저 용접 시, 레이저 빔이 갭 공간을 투과하여 배터리 셀의 본체에 손상을 가하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 셀의 전극 리드와 버스바의 상호 레이저 용접 시 조립 공차에 따른 갭 공간을 통한 레이저 빔의 투과를 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 적어도 일 방향으로 전극 리드가 돌출되는 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들의 일측에 배치되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드들과 레이저 용접을 통해 연결되며, 상기 레이저 용접 시 상기 복수 개의 배터리 셀들 방향으로의 레이저 빔 투과를 방지하기 위한 빔 투과 방지 가이더를 구비하는 적어도 하나의 버스바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 적어도 하나의 버스바와 레이저 용접되는 전극 리드들은, 상기 적어도 하나의 버스바의 상측에서 수평 방향으로 벤딩되지 않고 상기 적어도 하나의 버스바의 양측면에 밀착될 수 있다.
상기 빔 투과 방지 가이더는, 상기 적어도 하나의 버스바의 양측면에 구비될 수 있다.
상기 적어도 하나의 버스바는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 일측을 커버하며, 소정 두께로 형성되는 버스바 본체; 및 상기 버스바 본체의 상부 양측에 구비되며, 상기 레이저 용접을 가이드하기 위한 가이드 챔퍼;를 포함하며, 상기 빔 투과 방지 가이더는, 상기 가이드 챔퍼로부터 연장되며, 상기 버스바 본체의 하측으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 빔 투과 방지 가이더는, 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더는, 각각의 가이드 챔퍼로부터 하방으로 경사지게 연장될 수 있다.
상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더 사이의 폭은, 상기 버스바 본체의 상측에서 하측으로 갈수록 커질 수 있다.
상기 빔 투과 방지 가이더는, 상기 버스바 본체에 일체로 형성될 수 있다.
상기 빔 투과 방지 가이더의 적어도 일측 단부는, 라운드지게 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀의 전극 리드와 버스바의 상호 레이저 용접 시 조립 공차에 따른 갭 공간을 통한 레이저 빔의 투과를 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 버스바를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 버스바의 단면도이다.
도 4는 도 3의 버스바의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀들의 전극 리드와 버스바의 레이저 용접을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 종래 배터리 셀들의 전극 리드와 버스바 사이의 갭 발생 상황 시 레이저 용접을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 배터리 셀들의 전극 리드와 버스바 사이의 갭 발생 상황 시 레이저 용접을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 버스바를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2의 버스바의 단면도이며, 도 4는 도 3의 버스바의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀들(100) 및 버스바(200)를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 배터리 모듈(10)은 도시되지는 않았지만 상기 배터리 모듈(10)을 구성하는 기타 구성 부품 및 상기 배터리 셀들(100), 상기 버스바(200) 및 상기 기타 구성 부품 등을 수용하는 모듈 케이스 등의 구성 부품을 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀들(100)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 후술하는 버스바(200)를 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은, 각각, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은, 각각, 전극 조립체(110, 도 7 참조), 전지 케이스(130) 및 전극 리드(150)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는, 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전극 조립체(100)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 전지 케이스(130)는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 상기 전극 조립체(110)를 패키징할 수 있다. 이러한 상기 전지 케이스(130)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 전극 리드(150)는, 상기 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결되며, 적어도 일 방향으로 상기 전지 케이스(130) 외측에 돌출될 수 있다. 이러한 상기 전극 리드(150)는, 한 쌍으로 구비되며, 각각, 양극 리드 및 음극 리드로 이루어질 수 있다.
이러한 상기 전극 리드(150)는 후술하는 버스바(200)를 통해 인접하는 배터리 셀(110)의 전극 리드(150)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 전기적 연결은 레이저 용접을 통해 수행될 수 있다.
상기 버스바(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전기적 연결을 위한 것으로서, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 마련될 수 있다. 이러한 상기 버스바(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 일측에 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)과 레이저 용접을 통해 연결될 수 있다.
여기서, 상기 버스바(200)와 레이저 용접되는 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)은 상기 버스바(200)의 상측에서 수평 방향으로 벤딩되지 않고 상기 버스바(200)의 양측면에 밀착될 수 있으며, 상기 버스바(200)의 양측면에서 레이저 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 상기 버스바(200)에 연결되는 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)이 벤딩 없이 상기 버스바(200)와 용접 결합될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 전극 리드들(150)의 상기 버스바(200)와의 연결을 위한 별도의 추가 벤딩 공정이 생략될 수 있으므로, 상기 배터리 모듈(10)의 제조 공정 효율이 향상될 수 있다.
이하, 이러한 상기 버스바(200)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
상기 버스바(200)는, 버스바 본체(210), 가이드 챔퍼(230) 및 빔 투과 방지 가이더(250)를 포함할 수 있다.
상기 버스바 본체(210)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 일측, 본 실시예의 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상측을 커버하며, 소정 두께 및 소정 길이를 갖게 형성될 수 있다.
상기 가이드 챔퍼(230)는, 상기 버스바 본체(210)의 상부 양측에 구비되며, 상기 레이저 용접을 가이드할 수 있다. 이러한 상기 가이드 챔퍼(230)는 소정의 경사각을 갖게 하방으로 경사지게 마련될 수 있다.
상기 빔 투과 방지 가이더(250)는, 상기 레이저 용접 시 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 방향으로의 레이저 빔 투과를 방지하기 위한 것으로서, 상기 버스바(200)의 양측면, 구체적으로, 상기 버스바 본체(210)의 양측면에 구비될 수 있다.
더 구체적으로, 상기 빔 투과 방지 가이더(250)는, 상기 버스바 본체(210)에 일체로 형성되고, 상기 가이드 챔퍼(230)로부터 연장되며, 상기 버스바 본체(210)의 하측으로 경사지게 연장될 수 있다.
여기서, 상기 빔 투과 방지 가이더(250)는 상기 가이드 챔퍼(230)와 경사각과 서로 다른 경사각을 갖도록 경사지게 연장될 수 있다. 또한, 상기 빔 투과 방지 가이더(230)의 수직 방향에서의 경사각은 후술하는 레이저 용접 장치(L)의 레이저 빔(A)의 진입각보다 작게 형성될 수 있다.
이러한 상기 빔 투과 방지 가이더(250)는, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더(250)는, 각각의 가이드 챔퍼(230)로부터 하방으로 경사지게 연장될 수 있다.
상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더(250) 사이의 폭(W1, W2)은 상기 버스바 본체(210)의 상측에서 하측으로 갈수록 커질 수 있다. 이에 따라, 상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더(250)의 하측 폭(W1)은 상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더(250)의 상측 폭(W2)보다 더 크게 형성될 수 있다.
한편, 상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더(250)는, 도 4에 개시된 바와 같이, 적어도 일측 단부, 구체적으로, 상측 단부가 라운드지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더(250)와 상기 가이드 챔퍼(230)가 접하는 부분이 라운드지게 마련될 수 있어, 상기 배터리 셀들(100)의 전극 리드(150)의 단부 파손 등의 위험을 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더(250)와 상기 가이드 챔퍼(230)가 접하는 부분이 뾰족할 경우, 상기 배터리 셀들(100)의 전극 리드(150)의 단부가 손상될 수 있기 때문이다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150)와 상기 버스바(200)의 레이저 용접에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀들의 전극 리드와 버스바의 레이저 용접을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)과 상기 버스바(200)의 전기적 연결 시, 먼저, 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)을 상기 버스바(200)의 상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더(250)에 각각 밀착시킬 수 있다.
그리고, 상기 버스바(200)의 상측에서 상기 레이저 용접 장치(L)로부터 상기 전극 리드(150)와 상기 빔 투과 방지 가이더(250)의 밀착 부분으로 레이저 빔(A)을 조사하여 상기 전극 리드(150)와 상기 버스바(200)를 상호 용접 결합을 통해 연결시킬 수 있다. 이때, 상기 가이드 챔퍼(230)는 상기 레이저 용접 장치(L)의 상기 레이저 빔(A)을 상기 밀착 부분으로의 보다 정확한 조사를 가이드 할 수 있다.
한편, 상기 배터리 모듈(10)의 제조 공정 시의 조립 공차 등에 따라, 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)이 상기 버스바(200)에 완전히 밀착되지 않는 상황이 발생할 수가 있다.
도 6은 종래 배터리 셀들의 전극 리드와 버스바 사이의 갭 발생 상황 시 레이저 용접을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 1의 배터리 셀들의 전극 리드와 버스바 사이의 갭 발생 상황 시 레이저 용접을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 종래 배터리 셀(C)의 전극 리드(E)가 버스바(B)에 완전히 밀착되지 않는 상황이 발생되면, 상기 전극 리드(E)와 상기 버스바(B) 사이에 소정의 갭 공간(G)이 발생될 수 있다.
이 경우, 상기 레이저 용접 장치(L)로부터 조사된 레이저 빔(A)이 상기 조립 공차에 따른 갭 공간(G)으로 투과되어 상기 배터리 셀(C) 본체에 손상을 일으킬 수 있다. 이러한 상기 투과된 레이저 빔(A)의 조사 정도에 따라 상기 배터리 셀(C)의 파손이나 나아가 상기 배터리 셀(B)의 폭발 등이 발생될 수 있었다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 경우, 이러한 상기 조립 공차에 따른 소정의 갭 공간(G)이 발생되더라도, 상기 버스바(200)의 상기 빔 투과 방지 가이더(230)를 통해 상기 레이저 용접 장치(L)로부터 조사되는 레이저 빔(A)의 상기 버스바(200) 하측의 상기 배터리 셀(100) 측으로 투과되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 버스바(200)의 상기 빔 투과 방지 가이더(230)를 통해 상기 조립 공차에 따른 상기 갭 공간(G)이 발생되더라도, 상기 레이저 빔(A)의 상기 버스바(200) 하측의 상기 배터리 셀(100) 측으로의 직접적인 빔 투과를 방지할 수 있다.
그러므로, 본 실시예에서는, 상기 버스바(200)에 형성되는 상기 빔 투과 방지 가이더(230)를 통해, 상기 배터리 셀(100)의 상기 전극 리드들(150)과 상기 버스바(200) 사이의 레이저 용접 시, 상기 레이저 용접 장치(L)의 상기 레이저 빔(A)에 의해 발생될 수 있는 상기 배터리 셀(100)의 파손이나 폭발 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차(V)의 연료원으로써, 자동차(V)에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차(V)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차(V) 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차(V)와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10) 을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 상기 배터리 셀(100)의 상기 전극 리드(150)와 상기 버스바(200)의 상호 레이저 용접 시 조립 공차에 따른 갭 공간(G)을 통한 레이저 빔(A)의 투과를 방지할 수 있는 상기 배터리 모듈(10), 이러한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 상기 배터리 팩(1) 및 이러한 상기 배터리 팩(1)을 포함하는 상기 자동차(V)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    적어도 일 방향으로 전극 리드가 돌출되는 복수 개의 배터리 셀들; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 일측에 배치되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드들과 레이저 용접을 통해 연결되며, 상기 레이저 용접 시 상기 복수 개의 배터리 셀들 방향으로의 레이저 빔 투과를 방지하기 위한 빔 투과 방지 가이더를 구비하는 적어도 하나의 버스바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스바와 레이저 용접되는 전극 리드들은,
    상기 적어도 하나의 버스바의 상측에서 수평 방향으로 벤딩되지 않고 상기 적어도 하나의 버스바의 양측면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 빔 투과 방지 가이더는,
    상기 적어도 하나의 버스바의 양측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스바는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 일측을 커버하며, 소정 두께로 형성되는 버스바 본체; 및
    상기 버스바 본체의 상부 양측에 구비되며, 상기 레이저 용접을 가이드하기 위한 가이드 챔퍼;를 포함하며,
    상기 빔 투과 방지 가이더는,
    상기 가이드 챔퍼로부터 연장되며, 상기 버스바 본체의 하측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 빔 투과 방지 가이더는,
    한 쌍으로 구비되며,
    상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더는,
    각각의 가이드 챔퍼로부터 하방으로 경사지게 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 빔 투과 방지 가이더 사이의 폭은,
    상기 버스바 본체의 상측에서 하측으로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 빔 투과 방지 가이더는,
    상기 버스바 본체에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 빔 투과 방지 가이더의 적어도 일측 단부는,
    라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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