JP2023533550A - コネクタの効率的なレイアウトのためのバスバーフレームを備えたバッテリモジュール及びそれを含むバッテリパック - Google Patents

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Abstract

本発明によるバッテリモジュールは、複数個のバッテリセルが積層されて形成されたセル積層体、バッテリセルの電極リードと予め決められたパターンで連結されるバスバー、バッテリセルの電圧をセンシングするために、各バスバーに連結されるセンシングユニット、センシングユニットの一側に実装されるコネクタ、及びセル積層体の側部をカバーし、バスバーを前面に付着できるように設けられたフレーム本体と、コネクタを装着できるように設けられたコネクタ据置部と、を備えるバスバーフレーム、を含み、コネクタ据置部は、コネクタがバスバーの前側に配置されるように、フレーム本体の上端で回転自在に設けられうる。

Description

本発明は、バッテリモジュールに係り、より詳細には、バッテリモジュールでバッテリセルの電圧センシングのためのコネクタの空間効率的なレイアウトのためのバッテリモジュールのコネクタの配置構造に関する。
本願は、2021年2月9日付の大韓民国特許出願番号第10-2021-0018519号に対する優先権主張出願であって、当該出願の明細書及び図面に開示されたあらゆる内容は、引用によって本出願に援用される。
電気エネルギーを化学エネルギーの形態に転換し、充電・放電の反復が可能な半永久的な電池を、一回使用した後に再使用が不可能な一次電池と区分して二次電池と称する。
二次電池としては、リチウム二次電池、ニッケルカドミウム(Ni-Cd)電池、鉛蓄電池、ニッケル水素(Ni-MH)電池、空気亜鉛電池、アルカリマンガン電池などが存在する。これらのうち、鉛蓄電池とリチウム二次電池とが最も活発に商用化された二次電池であると言える。
特に、リチウム二次電池は、エネルギー貯蔵密度が高く、軽量化と小型化とが可能であり、優れた安全性、低い放電率、長寿命のような長所を有しており、最近、電気自動車バッテリとして活用が活発である。参考までに、リチウム二次電池は、製造形態によって、一般的に、円筒状、角型、パウチ型に分類され、使用用途も、電気自動車バッテリ以外にも、ESSバッテリ、その他の電気装置などに亙っている。
現在、リチウム二次電池1個(セル)では、電気自動車を駆動することができるほどの十分な出力が得られない。電気自動車のエネルギー源として二次電池を適用するためには、複数個のリチウムイオン電池セルを直列及び/または並列連結したバッテリモジュールを構成する。
一例として、図1に示したように、パウチ型二次電池セルでバッテリモジュールを構成する場合、パウチ型二次電池セルの電極リード1a、1bをバスバー3に溶接する。前記バスバー3は、バッテリモジュールの前面部または前面部と背面部とに位置し、このようなバスバー3の1つ当たり複数個の電極リード1a、1bが溶接されることにより、二次電池セルが直列及び並列連結される。
バッテリモジュール内の二次電池セルの電圧情報は、各バスバー3に連結されたセンシングユニット5と前記センシングユニット5に連結されたコネクタ2とを通じてBMS(図示せず)に伝達され、BMSは、前記電圧情報に基づいて、各二次電池セルの状態をモニタして二次電池セルの充放電を制御する。従来のバッテリモジュールの場合、一般的に、前記センシングユニット5は、FFC(Flat Flexible Cable)またはFPCB(Flexible Printed Circuit Board)として具現され、前記コネクタ2は、二次電池セルの電極リード1a、1bの上側にあるバスバーフレーム4の上部領域に配置されている。
ところで、最近、急速充電に対する消費者の要求事項が大きくなるにつれて、電極リードの幅を広げる方案が検討されているが、電極リード1a、1bとバスバー3との幅を(バッテリモジュールの高さ方向に)広げれば、バスバーフレーム4の上部領域がほとんど残らず、コネクタ2を図1のように配置することができなくなる。しかし、コネクタ2の位置を既存と全く異なる所に配置すれば、コネクタ2と関連した他の構成部品のレイアウトまで再配置しなければならないか、最初から構造を変更しなければならないという問題が生じる。
本発明は、前述した問題点を解決するために創案されたものであって、バスバーフレームを再設計してコネクタと広幅の電極リードとを1つのバスバーフレームに互いに干渉されず、空間効率的に設置することができるバッテリモジュールを提供することを一つの目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解され、本発明の実施例によってより明らかになるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に表わした手段及びその組み合わせによって実現可能であるということを容易に理解されるであろう。
本発明によれば、複数個のバッテリセルが積層されて形成されたセル積層体、前記バッテリセルの電極リードと予め決められたパターンで連結されるバスバー、前記バッテリセルの電圧をセンシングするために、各前記バスバーに連結されるセンシングユニット、前記センシングユニットの一側に実装されるコネクタ、及び前記セル積層体の側部をカバーし、前記バスバーを前面に付着できるように設けられたフレーム本体と、前記コネクタを装着できるように設けられたコネクタ据置部と、を備えるバスバーフレーム、を含み、前記コネクタ据置部は、前記コネクタが前記バスバーの前側に配置されるように、前記フレーム本体の上端で回転自在に設けられたバッテリモジュールが提供されうる。
前記コネクタは、前記コネクタ据置部に固着されて、前記フレーム本体の前側で前記セル積層体の最上端よりも下に配置される。
前記コネクタ据置部は、前記フレーム本体の最上端から水平方向に延びた第1支持板、及び前記第1支持板の先端にヒンジ結合された第2支持板、を含みうる。
前記フレーム本体は、前記第1支持板の下部に位置し、前記第1支持板と平行に前面から突設された水平板を備え、前記バスバーは、前記水平板の下側に前記バッテリセルの配列方向に沿って配列される。
前記水平板は、前記センシングユニットから分岐されるセンシング端子を垂直方向に通過させるスリットを備えることができる。
前記水平板は、前記第2支持板が前記バスバーに接触しないように、前記第2支持板の一面を支持することができる長さだけ突設される。
前記水平板は、先端部にボール状の嵌挿部を備え、前記第2支持板は、前記第1支持板に対して90°の角度で前記嵌挿部に締まりばめされる溝部を備えることができる。
前記バッテリセルは、パウチ型バッテリセルであり、前記バッテリセルの電極リードは、幅が前記セル積層体の高さに比べて、70~90%の比率を有するように形成されうる。
本発明の他の様態によれば、前述したバッテリモジュールを1つ以上含むバッテリパックが提供されうる。
本発明のさらに他の様態によれば、前記バッテリパックを含む自動車が提供されうる。
本発明の一側面によれば、セル積層体の一側部に電極リードと干渉されないようにコネクタを設置することができるバッテリモジュールが提供されうる。
幅が従来よりも大きな電極リードとコネクタとがバスバーフレームに互いに干渉されないように設けられ、コネクタがセル積層体の上端上に突出しないように配置される。例えば、コネクタがセル積層体の上端上に突出していれば、セル積層体をモジュールケースに収納する時に、前記コネクタのためにモジュールケースの入口または内壁に干渉される。しかし、本発明のコネクタとバスバーフレームの構成によれば、前記のようにコネクタとモジュールケースとの干渉問題が解消される。
本発明の効果が、前述した効果に限定されるものではなく、言及されていない効果は、本明細書及び添付図面から当業者に明確に理解されるであろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、後述する発明の詳細な説明と共に本発明の技術思想をさらに理解させる役割を行うものなので、本発明は、そのような図面に記載の事項のみに限定されて解釈されてはならない。
従来技術による電圧センシングのためのコネクタの配置構造を説明するバッテリモジュールの一部を示す図面である。 本発明の一実施例によるバッテリモジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 図2の分解斜視図である。 図3のバスバーフレームの部分拡大図である。 本発明の一実施例によるバッテリモジュールのコネクタの配置構造を示す部分拡大図である。 本発明の一実施例によるバスバーフレームのコネクタ据置部のバンディング前を示す図面である。 本発明の一実施例によるバスバーフレームのコネクタ据置部のバンディング後を示す図面である。 図7に対応する図面でコネクタ据置部の変形例を示す図面である。
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立って、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常の、または辞書的な意味として限定して解釈されてはならず、発明者は、自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義できるという原則を踏まえて、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されなければならない。したがって、本明細書に記載の実施例と図面とに示された構成は、本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想をいずれも代弁するものではないので、本願の出願時点において、これらを代替しうる多様な均等物及び変形例があるということを理解しなければならない。
本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものなのであり、図面での構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張または省略されるか、または概略的に示される。したがって、各構成要素の大きさや比率は、実際的な大きさや比率を全面的に反映するものではない。
図2は、本発明の一実施例によるバッテリモジュールの構成を概略的に示す斜視図であり、図3は、図2の分解斜視図である。
図2ないし図3に示したように、本発明の一実施例によるバッテリモジュールは、セル積層体10、バスバー20、センシングユニット30、コネクタ40及びバスバーフレーム50を含む。
セル積層体10は、バッテリセル11からなる集合体であると言える。例えば、バッテリセル11は、それぞれ上下方向に立てられた形態で左右方向(±Y軸方向)に積層されてセル積層体10を形成しうる。前記バッテリセル11は、正極リードと負極リードとが互いに逆方向に位置したパウチ型バッテリセル11である。
前記パウチ型バッテリセル11は、電極組立体、電解液、そして、これらをパッケージングするためのパウチ外装材で構成される。前記電極組立体は、正極板/分離膜/負極板スタック構造であり、正極板と負極板には、電極タブが備えられ、1つ以上の前記電極タブは、電極リード12と連結される。前記電極リード12は、パウチ外装材の内部から外部に延びており、バッテリセル11の電極端子として機能することができる。ここで、電極リード12は、正極リードと負極リードとを総称したものである。
前記パウチ外装材は、電極組立体と電解液など内部構成要素を保護し、電極組立体と電解液とによる電気化学的性質に対する補完及び放熱性などを高めるために、金属薄膜、例えば、アルミニウム薄膜が含まれた形態で構成することができる。前記アルミニウム薄膜は、電気絶縁性の確保のために、絶縁物質で形成された絶縁層と内部接着層との間に介在される。
本実施例によるパウチ型バッテリセル11は、図3に示したように、一般的なバッテリセルよりも電極リード12の幅(W)が大きく形成される。例えば、本実施例のパウチ型バッテリセル11は、電極リード12の幅(W)がセル積層体10の高さを基準に70~90%の比率で形成されうる。このように、電極リード12の幅を広げれば、バッテリセルを急速充電した時の発熱を減少させるのに効果的である。
前記電極リード12を予め決められたパターンで対応するバスバー20に連結すれば、バッテリセル11が互いに直列または直列及び並列連結される。ここで、バスバー20は、バッテリセル11の電気的な連結を可能にする棒状の伝導体を意味する。
前記バスバー20は、複数個であり、バッテリセル11の積層方向と一致する方向に沿ってバスバーフレーム50に付着される。各バッテリセル11の電極リード12は、バスバーフレーム50の開口51aを通過してバスバーフレームの前側に引き出され、前記引き出された電極リード12部分は、ベンディング後、バスバー20の一面にレーザ溶接される。
例えば、バッテリセル11の積層方向に沿って何れか1つのバッテリセル11をN番セルとし、その次が順次にN+1、N+2・・・番セルとすれば、前記N、N+1、N+2・・・番セルは、極性が交互に配置される。セル積層体10の前面部に位置した前記N番セルの正極リードとN+1番セルの負極リードとを1つのバスバー20に重ねて溶接し、セル積層体10の背面部に位置した前記N+1番セルの正極リードとN+2番セルの負極リードとを他の1つのバスバー20に重ねて溶接する。このようなパターンであらゆるバッテリセル11の電極リード12をバスバー20に溶接すれば、バッテリセル11が直列連結される。
他の例として、連続した2~3個のバッテリセル11を1つのバンドルにして、同じバンドルどうしは、極性が同じ方向に置かれるように配置し、前記1つのバンドルの正極リードと他の1つのバンドルの負極リードとを一体に1つのバスバー20に溶接するパターンでバッテリセルの電極リード12をバスバー20に連結すれば、前記バッテリセル11を直列と並列とで連結することができる。
センシングユニット30は、直列連結されたバッテリセル11のノード電圧をセンシングし、各バッテリセル11の電圧情報をBMS(図示せず、Battery Management System)に伝送する役割を行う構成要素である。前記BMSは、前記センシングユニット30を通じてバッテリセル11の状態をモニタし、バッテリセル11の充電・放電を制御する。
センシングユニット30は、FPCBまたはFFCのようなフィルムケーブルとして具現可能である。FPCBは、ベースフィルム上に銅箔積層板を配置し、ドライフィルムをラミネーティングして、露光、現像及びエッチング工程を経て一定間隔を有する導体線を形成し、その後、カバーレイフィルムを接着する方式で製作される。そして、FFCは、ベースフィルム上に各導体線を一定間隔で配列し、その上にカバーレイをラミネーティングする方式で製作される。
このようなフィルムケーブル形態のセンシングユニット30は、導体線の導電性能に優れながら導体線間の絶縁が1つの絶縁フィルムで完壁に確保されるので、最小の体積で多量の信号処理が可能である。
再び図3を参照すれば、本実施例によるセンシングユニット30は、前記セル積層体10の上部から前記セル積層体10の長手方向(±X軸)に延設される第1パート31と第1パート31の両端部から前記セル積層体10の幅方向(±Y軸)に延びる第2パート32、そして、第2パート32で各バスバー20に接触できるように分岐されるセンシング端子33を含む。
コネクタ40は、図面に示したように、センシングユニット30の一側端部に実装され、前記コネクタ40に他のケーブルコネクタ60を接続させて信号をBMS(図示せず)に伝送しうる。
前記セル積層体10は、四角管状のモジュールケース(図示せず)内に収納される。通常、前記モジュールケース(図示せず)は、前記セル積層体10の体積にほとんど対応する内部空間を有する。このために、コネクタ40が前記セル積層体10の上端よりも高い所にあれば、セル積層体10をモジュールケースに入れる時、コネクタ40がモジュールケースの入口または内壁に引っ掛ってセル積層体を挿入することができない。
しかし、本実施例によるバスバーフレーム50及びコネクタ40の構成によれば、コネクタ40が、図2のようにセル積層体10の上端よりも低い所に安定して配置されて、前述したような問題(セル積層体10をモジュールケース(図示せず)内に押し込む時、コネクタ部位がモジュールケースの入口に干渉される問題)が生じない。
以下、このようなバスバーフレーム50の構成について、図3及び図4ないし図8を参照して説明する。
前記バスバーフレーム50は、フレーム本体51とコネクタ据置部54とを含む。
図3のように、フレーム本体51は、バッテリセル11の電極リード12が位置するセル積層体10の側部をカバーすることができるサイズを有する板状体の形態で製作した射出構造物である。前記フレーム本体51の前面にバスバー20が付着され、各バスバー20を基準に前記各バスバー20の両横に電極リード12を抜き取ることができる開口51aがフレーム本体51に備えられうる。
前記フレーム本体51は、セル積層体10の側部全体をカバーさせうる。したがって、フレーム本体51の高さがほとんどセル積層体10の高さと同じに設けられ、コネクタ据置部54は、このようなフレーム本体51の上端に設けられうる。図5のように、前記コネクタ据置部54は、コネクタ40を支持するための構成なので、コネクタ40を載置させることができるサイズであれば、十分である。本実施例は、コネクタ据置部54がフレーム本体51の上端中央に備えられているが、必要に応じて上端中央ではない他の所に備えられるように設計変更されうる。
前記コネクタ据置部54の下側空間は、完全にバスバー20と電極リード12とを配置するための空間として活用されうる。すなわち、前記フレーム本体51のほとんどの面積は、電極リード12の幅を十分に大きく拡大し、これに合うサイズのバスバー20を配置するための空間として活用されうる。
コネクタ据置部54は、コネクタ40を固設するための部分であって、前記コネクタ40を装着した状態で前記フレーム本体51の上端から下部方向に回転させるように構成することができる。
例えば、前記コネクタ据置部54は、図4に示したように、前記フレーム本体51の最上端から水平方向に延びた第1支持板55と、前記第1支持板55の先端にヒンジ結合された第2支持板56と、で構成することができる。
前記第2支持板56にコネクタ40を装着し、前記第2支持板56を第1支持板55の先端に対して90°で角度回転させることにより、図5に示したように、前記コネクタ40がフレーム本体51の前側でセル積層体10の最上端よりも下に配置されるようにすることができる。この場合、前記バスバー20及び広幅の電極リード12だけではなく、コネクタ40までセル積層体10の側部に空間効率的に配置され、前述したように、セル積層体10をモジュールケース内に挿入する時、コネクタ40がモジュールケースの内壁に衝突することが起こる恐れがない。
本実施例によるバスバーフレーム50は、フレーム本体51に水平板52をさらに備える。前記水平板52は、前記第1支持板55の下部に位置し、前記第1支持板55と平行にフレーム本体51の前面から突設される。バスバー20は、前記水平板52の下側にバッテリセル11の配列方向に沿って配列される。
このような水平板52は、第2支持板56の回転時に、第2支持板56がバスバー20に接触しないように、前記第2支持板56の一面を支持することができる長さだけ突設される。望ましくは、前記水平板52は、第2支持板56が第1支持板55に対して90°を成す時、前記第2支持板56と接触するように構成することができる。
また、前記水平板52は、センシングユニット30から分岐されるセンシング端子33を垂直方向に通過させるスリット(O)を備える。前記スリット(O)は、センシング端子33をタイトに挟み込むことができるサイズに形成される。この場合、センシング端子33は、スリット(O)を通じて水平板52の上から下に配置され、フレーム本体51の板面に対して浮き上がらずに密着される。そして、前記センシング端子33は、それぞれ対応するバスバー20の上端部に、例えば、レーザ溶接、ボンディングなどの方式で固定される。
引き続き、図6ないし図7を参照して、本実施例によるコネクタ据置部54の使用例を説明する。
バスバー20に電極リード12及びセンシング端子33を溶接する時、コネクタ40がバスバー20の前側にあれば、組み立て作業に妨害になる。したがって、まず、図6のように、第2支持板56を第1支持板55に対して水平な状態で固定させて置き、バスバー20に電極リード12とセンシング端子33とを連結する作業を行う。この際、角度調節可能なヒンジを使用すれば、前記第2支持板56を第1支持板55に対して水平に固定させることができる。
次いで、前記バスバー20に電極リード12とセンシング端子33とを連結する作業を行った後、図7のように、コネクタ40がセル積層体10の最上端よりも下に位置するように第2支持板56を回転させれば良い。本実施例は、前記第2支持板56が90°の角度で水平板52の先端と接触するように構成されており、第2支持板56がバッテリセル11の電極リード12と衝突しないように防ぐことができる。
一方、前記構成の変形例として、図8に示したように、前記水平板52は、先端部にボール状の嵌挿部52aを備え、前記第2支持板56は、前記第1支持板55に対して90°の角度で前記嵌挿部52aに締まりばめされる溝部56aを備えるように構成することができる。
前記変形例による構成によれば、第2支持板56が水平板52に固定されることにより、衝撃や振動にも第2支持板56の流動が抑制される。したがって、本変形例によれば、バッテリモジュールが衝撃や振動が持続的に加えられる条件内に使われても、前述した実施例よりもコネクタ40の固定が安定的である。
以上、説明した本発明のバッテリモジュールの構成によれば、大きな幅の電極リード12及びバスバー20だけではなく、電圧センシングのためのコネクタ40を互いに干渉されないようにバスバーフレーム50の前側領域に空間効率的に配置することができる。
本発明によるバッテリパックは、本発明によるバッテリモジュールを1つ以上含みうる。また、本発明によるバッテリパックは、このようなバッテリモジュール以外に、このようなバッテリモジュールを収納するためのパックケース、各バッテリモジュールの充放電を制御するための各種の装置、例えば、マスターBMS、電流センサー、ヒューズなどをさらに含みうる。
本発明によるバッテリモジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用可能である。すなわち、前記自動車は、本発明によるバッテリモジュールを含みうる。
以上、本発明は、たとえ限定された実施例と図面とによって説明されたとしても、本発明は、これによって限定されず、当業者によって本発明の技術思想と下記に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということはいうまでもない。
一方、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使われた場合、このような用語は、相対的な位置を示すものであって、説明の便宜のためのものであり、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わりうるということは、本発明の当業者に自明である。
1a 電極リード
1b 電極リード
2 コネクタ
3 バスバー
4 バスバーフレーム
5 センシングユニット
10 セル積層体
11 バッテリセル
12 電極リード
20 バスバー
30 センシングユニット
31 第1パート
32 第2パート
33 センシング端子
40 コネクタ
50 バスバーフレーム
51 フレーム本体
51a 開口
52 水平板
52a 嵌挿部
54 コネクタ据置部
55 第1支持板
56 第2支持板
56a 溝部
60 ケーブルコネクタ

Claims (10)

  1. 複数個のバッテリセルが積層されて形成されたセル積層体と、
    前記バッテリセルの電極リードと予め決められたパターンで連結されるバスバーと、
    前記バッテリセルの電圧をセンシングするために、各前記バスバーに連結されるセンシングユニットと、
    前記センシングユニットの一側に実装されるコネクタと、
    前記セル積層体の側部をカバーし、前記バスバーを前面に付着できるように設けられたフレーム本体、及び前記コネクタを装着できるように設けられたコネクタ据置部を備えるバスバーフレームと、を含み、
    前記コネクタ据置部は、前記コネクタが前記バスバーの前側に配置されるように、前記フレーム本体の上端で回転自在に設けられたことを特徴とする、バッテリモジュール。
  2. 前記コネクタは、前記コネクタ据置部に固着されて、前記フレーム本体の前側で前記セル積層体の最上端よりも下に配置されることを特徴とする、請求項1に記載のバッテリモジュール。
  3. 前記コネクタ据置部は、
    前記フレーム本体の最上端から水平方向に延びた第1支持板と、
    前記第1支持板の先端にヒンジ結合された第2支持板と、
    を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のバッテリモジュール。
  4. 前記フレーム本体は、前記第1支持板の下部に位置し、前記第1支持板と平行に前面から突設された水平板を備え、
    前記バスバーは、前記水平板の下側に前記バッテリセルの配列方向に沿って配列されることを特徴とする、請求項3に記載のバッテリモジュール。
  5. 前記水平板は、前記センシングユニットから分岐されるセンシング端子を垂直方向に通過させるスリットを備えることを特徴とする、請求項4に記載のバッテリモジュール。
  6. 前記水平板は、前記第2支持板が前記バスバーに接触しないように、前記第2支持板の一面を支持することができる長さだけ突設されたことを特徴とする、請求項4又は5に記載のバッテリモジュール。
  7. 前記水平板は、先端部にボール状の嵌挿部を備え、前記第2支持板は、前記第1支持板に対して90°の角度で前記嵌挿部に締まりばめされる溝部を備えることを特徴とする、請求項4から請求項6のうち何れか一項に記載のバッテリモジュール。
  8. 前記バッテリセルは、パウチ型バッテリセルであり、
    前記バッテリセルの電極リードは、幅が前記セル積層体の高さに比べて、70~90%の比率を有するように形成されたことを特徴とする、請求項1から請求項7のうち何れか一項に記載のバッテリモジュール。
  9. 請求項1から請求項8のうち何れか一項に記載のバッテリモジュールを1つ以上含む、バッテリパック。
  10. 請求項9に記載のバッテリパックを含む、自動車。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5537409B2 (ja) 2010-12-27 2014-07-02 株式会社オートネットワーク技術研究所 電池モジュールの製造方法
KR101469518B1 (ko) 2011-08-01 2014-12-05 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지모듈
JP6168986B2 (ja) * 2013-12-25 2017-07-26 株式会社東芝 電池モジュール
US11376969B2 (en) 2016-12-27 2022-07-05 Yura Corporation Co., Ltd. Bus bar assembly and frame assembly
KR102032999B1 (ko) * 2017-02-28 2019-10-17 주식회사 유라코퍼레이션 프레임 조립체 및 이를 제조하기 위한 방법
US10418765B2 (en) * 2017-01-16 2019-09-17 Te Connectivity Multi-wire planar cable for a monitoring system of a battery module
KR101944111B1 (ko) * 2018-04-24 2019-01-30 주식회사 경신 차량용 배터리 셀의 전압 측정장치
US11275300B2 (en) 2018-07-06 2022-03-15 Applied Materials Inc. Extreme ultraviolet mask blank defect reduction
KR102317639B1 (ko) * 2018-12-07 2021-10-25 주식회사 엘지에너지솔루션 인서트 사출된 버스바 조립체를 포함하는 전지 모듈
KR102395683B1 (ko) 2018-12-26 2022-05-06 주식회사 엘지에너지솔루션 Fpcb에 실장된 커넥터를 구비하는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
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