KR101127603B1 - 버스 바 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 하나 이상의 단위 배터리를 포함하는 배터리 팩에서, 버스 바에 의한 단위 배터리들을 서로 전기적으로 연결하는 접속 작업의 능률을 향상시키고, 버스 바 접속 작업 시에 작업자의 실수를 예방할 수 있도록 버스 바를 지지하는 버스 바 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 복수의 단위 배터리들; 상기 복수의 단위 배터리들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 버스 바; 및 버스 바 홀더를 구비하고, 상기 버스 바 홀더가, 길이 방향으로 연장되는 홀더 본체, 그 위에 적어도 하나의 버스 바를 장착하고, 이를 관통하여 형성되는 적어도 하나의 접합 홀을 갖는 것으로, 상기 홀더 본체 위에 배치되는 적어도 하나의 버스 바 수납부를 구비하고, 상기 적어도 하나의 버스 바가 상기 적어도 하나의 접합 홀을 통하여 상기 전극 단자들 중의 하나와 연결되는 배터리 팩을 제공한다.

Description

버스 바 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩{Bus bar holder and battery pack comprising the same}
본 발명은 버스 바 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 복수개의 단위 배터리들을 전기적으로 상호 연결하는 버스 바를 지지하는 버스 바 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말한다. 이차 전지는 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있으며, 자동차용 전지로도 사용되고 있다.
이차 전지는 전극 조립체 및 전해액을 포함한다. 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비한다. 전해액은 리튬 이온을 포함하는 경우가 많다. 전극 조립체의 양극판과 음극판은 외부로 인출되는 전극 탭을 각각 구비할 수 있다.
전극 조립체는 케이스의 내부에 수납되고, 케이스의 외부로는 전극 단자가 노출될 수 있다. 전극 탭은 전극 조립체의 외부로 인출되어 전극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 케이스는 원통형 또는 각형이 될 수 있다.
복수개의 이차 전지가 수평 또는 수직으로 적층되어 배터리 팩이 형성될 수 있다. 배터리 팩에서 이웃하여 적층되는 이차 전지들은 전극 단자들이 전기적으로 상호 연결될 수 있다. 이때, 이웃하는 이차 전지들의 전극 단자들이 버스 바에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명은, 하나 이상의 단위 배터리를 포함하는 배터리 팩에서, 버스 바에 의한 단위 배터리들을 서로 전기적으로 연결하는 접속 작업의 능률을 향상시키고, 버스 바 접속 작업 시에 작업자의 실수를 예방할 수 있도록 버스 바를 지지하는 버스 바 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 복수의 단위 배터리들; 상기 복수의 단위 배터리들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 버스 바; 및 버스 바 홀더를 구비하고, 상기 버스 바 홀더가, 길이 방향으로 연장되는 홀더 본체, 그 위에 적어도 하나의 버스 바를 장착하고, 이를 관통하여 형성되는 적어도 하나의 접합 홀을 갖는 것으로, 상기 홀더 본체 위에 배치되는 적어도 하나의 버스 바 수납부를 구비하고, 상기 적어도 하나의 버스 바가 상기 적어도 하나의 접합 홀을 통하여 상기 전극 단자들 중의 하나와 연결되는 배터리 팩을 제공한다.
상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 적어도 하나의 버스 바를 적어도 하나의 버스 바 수납부에 결합시키고, 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 지지하는 지지 후크를 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 그 안에 적어도 하나의 버스 바의 일 부분을 수용하고, 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 지지하는 지지 홈을 구비할 수 있다.
상기 홀더 본체가, 상기 길이 방향으로 연장되는 제1부분과, 상기 길이 방향으로 연장되고 상기 제1부분과 수직인 제2부분을 구비하고, 상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 상기 제1부분 위에 위치되는 제1면과, 상기 제2부분 위에 위치되는 제2면을 구비하고, 상기 적어도 하나의 접합 홀이 상기 제1면을 관통하여 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 상기 제1면과 상기 제2면 중의 적어도 어느 하나 위에서 상기 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향으로 지지하는 지지 리브를 더 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나의 버스 바가, 상기 적어도 하나의 버스 바 수납부의 상기 제1면과 접하고, 상기 단위 배터리들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 접합부; 및 상기 접합부와 실질적으로 수직하고, 상기 버스바 수납부의 상기 제2면과 접하는 지지부를 구비할 수 있다.
상기 접합부가 상기 단위 배터리들의 상기 전극 단자들에 용접될 수 있다.
상기 적어도 하나의 버스 바가, 연결 단자와 전기적으로 연결되는 연결부를 더 구비할 수 있다.
상기 연결부가 상기 지지부에 형성되는 관통홀이 될 수 있다.
상기 연결부가 나사산이 형성된 관통홀이고, 상기 연결 단자가 상기 연결부와 나사 결합될 수 있다.
상기 연결 단자가 연결선을 통하여 별도로 구비되는 배터리 관리 시스템(BMS)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 상기 연결선을 상기 길이 방향과 수직인 제1방향으로 지지하는 제1 리브, 및 상기 연결선을 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 지지하는 제2 리브를 더 구비할 수 있다.
상기 버스 바 수납부가 상기 길이 방향으로 서로 떨어져 있는 복수의 버스 바 수납부들로 이루어지고, 상기 버스 바가 상기 복수의 버스 바 수납부들 각각 위에 장착되는 복수의 버스 바들로 이루어질 수 있다.
상기 홀더 본체가 상기 복수의 버스 바 수납부들 중에서 인접하는 버스 바 수납부들 사이에 상기 홀더 본체를 관통하는 열전달 개구부를 가지며, 상기 열전달 개구부가 이를 관통하여 열전달 매개 물질을 통과시키는 형상이 될 수 있다.
상기 버스 바 홀더가, 상기 길이 방향으로 연장되는 축에 대하여 상기 홀더 본체에 회전 가능하도록 결합되는 커버를 더 구비하고, 상기 커버가, 상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가 개방되도록 하는 열림 위치와 상기 적어도 하나의 버스 바 수납부를 덮는 닫힘 위치 사이를, 회전 가능할 수 있다.
상기 복수의 단위 배터리들의 단위 배터리들이 상기 길이 방향으로 적층되어 상기 배터리 팩을 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 버스 바 홀더는, 길이 방향으로 연장되는 제1부분과, 상기 길이 방향으로 연장되고 상기 제1부분과 수직인 제2부분을 구비하는 홀더 본체; 및 단위 배터리들을 전기적으로 연결하는 버스 바를 그 위에 장착하는 상기 홀더 본체 위에 배치되는 적어도 하나의 버스 바 수납부를 구비하고, 상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 상기 홀더 본체의 제1부분 위에 위치되는 제1면, 및 상기 홀더 본체의 상기 제2부분 위에 위치되는 제2면을 구비하고, 상기 제1면이 상기 버스 바들을 상기 단위 배터리들의 전극 단자들에 전기적으로 연결할 수 있도록 상기 제1면을 관통하여 형성되는 적어도 하나의 접합 홀을 갖는 버스 바 홀더를 제공한다.
상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 적어도 하나의 버스 바를 적어도 하나의 버스 바 수납부에 결합시키고, 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 지지하는 지지 후크를 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 그 안에 적어도 하나의 버스 바의 일 부분을 수용하고, 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 지지하는 지지 홈을 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 상기 제1면과 상기 제2면 중의 적어도 어느 하나 위에서 상기 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향으로 지지하는 지지 리브를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 버스 바 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩은, 하나 이상의 단위 배터리들을 포함하는 배터리 팩에서, 버스 바에 의한 단위 배터리들을 서로 전기적으로 연결하는 접속 작업의 능률을 향상시키고, 버스 바 접속 작업 시에 작업자의 실수를 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 바 홀더의 외형을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 버스 바 홀더에서 버스 바가 수납되는 버스 바 수납부를 자세하게 도시한 일부 사시도이다.
도 3은 도 1의 버스 바 홀더에 장착되는 버스 바의 일 실시예의 외형을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 버스 바 홀더에서 각각의 버스 바 수납부에 버스 바가 수납된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 버스 바 수납부에 버스 바가 수납되어 지지된 것을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 버스 바가 수납된 버스 바 수납부의 일 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 수평으로 적층된 단위 배터리들 위에 도 1 내지 도 6의 버스 바 홀더가 장착된 배터리 팩을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 배터리 팩의 버스 바 홀더에서 홀더 본체에 커버가 덮인 모습을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 도 7의 배터리 팩에서 단위 배터리를 분리하여 도시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 바 홀더(100)의 외형이 도시되어 있다. 도 2에는 도 1의 버스 바 홀더에서 버스 바(200)가 수납되는 부분이 자세하게 도시되어 있다. 도 3에는 도 1의 버스 바 홀더(100)에 장착되는 버스 바(200)의 일 실시예가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 버스 바 홀더(100)는 홀더 본체(110) 및 커버(120)를 구비할 수 있다. 홀더 본체(110)에는 적어도 하나 이상 바람직하게는 복수개의 버스 바(200)가 장착될 수 있다. 커버(120)는 버스 바(200)가 장착된 홀더 본체(110)를 덮는다.
버스 바 홀더(100)는, 복수개의 단위 배터리들이 적층되어 이루어지는 배터리 팩에서, 적층되는 단위 배터리들 위에 배치될 수 있다. 버스 바 홀더(100)는 복수 개의 버스 바(200)들 각각을 지지하여, 버스 바(200)들 사이의 상대 위치를 안정적이고 쉽게 고정하여 작업 부주의에 의한 안전 사고를 방지할 수 있다.
홀더 본체(110)에는 적어도 하나 이상 바람직하게는 복수 개의 버스 바(200)가 장착될 수 있다. 이를 위하여, 홀더 본체(110)에는 복수 개의 버스 바 수납부(130)가 구비될 수 있다. 각각의 버스 바 수납부(130)에는 하나의 버스 바(200)가 장착될 수 있다. 또한, 버스 바 수납부(130)는 적층되는 2개의 단위 배터리 위에 위치되도록 배치될 수 있다.
홀더 본체(110)는 일 방향 예를 들어 길이 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 홀더 본체(110)가 연장되는 방향으로 복수의 버스 바 수납부(130)들이 마련될 수 있다. 홀더 본체(110)는 단위 배터리가 적층되는 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.
홀더 본체(110)는 길이 방향으로 연장되는 제1부분(110a)과, 길이 방향으로 연장되고 제1부분(110a)과 실질적으로 수직인 제2부분(110b)을 구비할 수 있다. 또한, 버스 바 수납부(130)는 제1부분(110a) 위에 위치되는 제1면(130a)과, 제2부분(110b) 위에 위치되는 제2면(130b)을 구비할 수 있다.
이 경우, 홀더 본체(110)는 적층되는 단위 배터리들의 모서리 부분을 감싸도록 'ㄱ' 모양의 단면 형상을 가지면서 연장될 수 있다. 따라서, 버스 바 수납부(130)도 'ㄱ' 모양의 형상으로 굴절되도록 마련될 수 있다. 다만, 본 발명에서의 버스 바 수납부(130)는 이에 한정되지 아니하고 다른 다양한 형상을 가질 수 있다.
버스 바 수납부(130)는 적층되는 단위 배터리들의 상면에 대응되는 제1면(130a)과 측면에 대응되는 제2면(130b)을 구비할 수 있다. 이때, 제1면(130a)은 버스 바(200)의 접합부(210)와 접하고, 제2면(130b)은 버스 바(200)의 지지부(220)와 접할 수 있다. 버스 바 수납부(130)의 제1면(130a)과 제2면(130b)은 적층되는 단위 배터리들의 모서리를 따라 굽힘되어 연속될 수 있다.
버스 바 홀더(100)는 적층되는 단위 배터리의 외부로 노출되는 전극 단자들 위에 배치될 수 있다. 버스 바 수납부(130)는 하나의 버스 바(200)가 인접하는 단위 배터리들의 각각의 전극 단자 위에 위치될 수 있다.
적어도 하나의 버스 바 수납부(130)는 지지 리브(131), 지지 홈(132), 지지 후크(133), 접합 홀(134), 제1 리브(135), 및 제2 리브(136)를 구비할 수 있다.
지지 리브(131)는 버스 바(200)가 홀더 본체(110)가 연장되는 길이 방향으로 움직이는 것을 제한한다. 지지 홈(132)은 버스 바(200)가 다른 일 방향으로의 움직이는 것을 구속하도록 지지한다. 지지 후크(133)는 버스 바(200)가 또 다른 방향으로 움직이는 것을 구속하도록 지지한다.
접합 홀(134)은, 홀더 본체(110)가 단위 배터리들 위에 배치될 때, 전극 단자들 위에 위치되도록 형성될 수 있다. 제1 리브(135) 및 제2 리브(136)는 버스 바(200)의 연결부(230)로부터 인출되는 연결선(152)들을 지지할 수 있다.
지지 리브(131)는 제1면(130a)과 제2면(130b) 중의 적어도 어느 하나 위에서 적어도 하나의 버스 바(200)를 길이 방향으로 지지하도록 배치될 수 있다. 지지 리브(131)는 홀더 본체(110)가 연장되는 길이 방향에 수직인 방향으로 버스 바 수납부(130)의 제1면(130a)과 제2면(130b)을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 지지 리브(131)는 버스 바 수납부(130)에 설치되는 버스 바(200)가 길이 방향으로 움직이는 것을 제한할 수 있다.
지지 리브(131)는 홀더 본체(110)가 연장되는 길이 방향에 수직인 방향으로 버스 바 수납부(130)의 제1면(130a)과 제2면(130b)으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다. 지지 리브(131)는 버스 바 수납부(130)의 길이 방향의 양끝에 각각 형성될 수 있다.
지지 홈(132)은 그 안에 적어도 하나의 버스 바(200)의 일 부분을 수용하고, 적어도 하나의 버스 바(200)를 길이 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 지지할 수 있다. 지지 홈(132)은 버스 바 수납부(130)의 제2면(130b)에 형성되어 버스 바(200)의 지지부(220)를 지지할 수 있다. 지지 홈(132)은 홀더 본체(110)의 외부로 노출된 제2면(130b)에 돌출된 소재에 길이 방향으로 홈이 형성되어 이루어질 수 있다.
지지 후크(133)는 적어도 하나의 버스 바(200)를 적어도 하나의 버스 바 수납부(130)에 결합시키고, 적어도 하나의 버스 바(200)를 길이 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 지지할 수 있다.
지지 후크(133)는 버스 바 수납부(130)의 제1면(130a)에 형성되어 버스 바(200)의 접합부(210)를 지지할 수 있다. 지지 후크(133)는 홀더 본체(110)의 외부로 노출된 제1면(130a)에 후크 형상으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
버스 바(200)의 지지부(220)의 끝단부가 지지 홈(132)에 삽입된 후에, 버스 바(200)의 접합부(210)의 끝단부가 지지 후크(133)에 눌려 끼워짐으로써, 버스 바(200)가 버스 바 수납부(130)에 장착될 수 있다. 지지 홈(132)과 지지 후크(133)에 의하여 버스 바(200)가 버스 바 수납부(130)의 제1면(130a)과 제2면(130b)에 지지될 수 있다.
버스 바(200)는 양 측면이 버스 바 수납부(130)에 수납되어 지지 리브(131)에 지지되고, 버스 바(200)의 지지부(220)의 끝단부가 지지 홈(132)에 지지되고, 버스 바(200)의 접합부(210)의 끝단부가 지지 후크(133)에 의하여 지지됨으로써, 버스 바 수납부(130)에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 버스 바 홀더(100)는, 지지 홈(132)과 지지 후크(133)에 의하여 버스 바(200)가 버스 바 수납부(130)에 후크 결합에 의하여 쉽게 장착되도록 하면서도 표면으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 미리 복수 개의 버스 바(200)를 버스 바 홀더(100)에 장착하여 서브 어셈블리로 만든 후에 버스 바(200)를 단위 배터리의 전극 단자에 용접할 수 있도록 함으로써, 버스 바(200) 연결의 작업성을 향상시키고 작업 시간을 단축할 수 있게 된다.
접합 홀(134)은 버스 바 수납부(130)의 일부를 관통하여 형성되는 것으로, 각각의 버스 바 수납부(130)에 적어도 하나 이상 예를 들어 인접하는 단위 배터리들의 서로 전기적으로 연결되는 전극 단자들을 위하여 2개가 형성될 수 있다.
이 경우, 접합 홀(134)은 버스 바 수납부(130)의 제1면(130a)의 버스 바(200)의 접합부(210)가 배치되는 부분에 홀더 본체(110)를 관통하여 형성될 수 있다. 접합 홀(134)을 통하여 버스 바 수납부(130)에 수납된 버스 바(200)가 전극 단자와 접합될 수 있다.
이때, 접합 홀(134)은 버스 바(200)에 접합되는 전극 단자들의 개수만큼 형성될 수 있다. 예를 들어, 버스 바(200)가 인접하는 2개의 단위 배터리의 전극 단자들과 용접되는 경우에, 각각의 전극 단자가 오는 위치에 2개의 접합 홀(134)이 형성될 수 있다.
한편, 버스 바(200)에 구비되는 연결부(230)에는 연결 단자(151)가 접속되고, 연결 단자(151)는 연결선(152)을 통하여 외부로 인출될 수 있다. 연결선(152)은 외부 또는 내부에 배치되는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 제1 리브(135) 및 제2 리브(136)는 버스 바(200)의 연결부(230)로부터 연결 단자(151)를 통하여 인출되는 연결선(152)들을 지지할 수 있다. 제1 리브(135) 및 제2 리브(136)에 의하여, 조립된 상태에서 충격 또는 진동 등의 외력이 작용하더라도, 연결선(152)들이 안정적으로 지지될 수 있게 된다.
제1 리브(135)는 연결선(152)을 길이 방향과 실질적으로 수직인 제1방향 예를 들어 도면상의 위 방향으로 지지할 수 있다. 제2 리브(136)는 연결선(152)을 제1방향과 반대 방향인 제2방향 예를 들어 도면상의 아래 방향으로 지지할 수 있다.
즉, 제1 리브(135) 및 제2 리브(136)는 연결선(152)을 각각 아래와 위에서 지지할 수 있다. 제1 리브(135) 및 제2 리브(136) 각각에는 연결선(152)을 안정적으로 지지할 수 있도록 홀더 본체(110)의 길이 방향으로 홈이 형성될 수 있다.
도면에 도시된 실시예에서, 제1 리브(135)는 연결선(152)을 아래에서 지지하고, 제2 리브(136)는 연결선(152)을 위에서 지지할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 제1 리브(135)는 연결선(152)을 위에서 지지하고, 제2 리브(136)는 연결선(152)을 아래에서 지지할 수 있다.
한편, 버스 바 홀더(100)는 공기 통로(140)를 구비할 수 있다. 공기 통로(140)는 홀더 본체(110)가 복수의 버스 바 수납부들(130) 중에서 인접하는 버스 바 수납부들(130) 사이에 홀더 본체(110)를 관통하여 형성되는 열전달 개구부가 될 수 있다. 이때, 열전달 개구부는 이를 관통하여 열전달 매개 물질을 통과시킬 수 있는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 별도의 열전달 매개 물질에 의하여 배터리 팩의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
공기 통로(140)는 인접하는 버스 바 수납부(130)들 사이에 배치될 수 있다. 공기 통로(140)는 홀더 본체(110)를 관통하는 슬릿 형상으로 형성될 수 있다. 공기 통로(140)는 인접하는 버스 바 수납부(130)들의 지지 리브(131) 사이의 공간에 홀더 본체(110)의 길이 방향에 수직하게 배치될 수 있다.
버스 바 홀더(100)가 적층되는 단위 배터리들 위에 배치될 때, 공기 통로(140)는 인접하는 단위 배터리들의 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 인접하는 단위 배터리들 사이의 공간으로 유통되는 공기가 공기 통로(140)를 통하여 유통될 수 있다. 따라서, 단위 배터리들의 공기 유동의 의한 냉각을 용이하게 할 수 있다.
버스 바(200)는 복수개의 단위 배터리들의 전극 단자들을 전기적으로 연결할 수 있다. 하나의 버스 바(200)는 2개의 인접하여 적층되는 단위 배터리들을 전기적으로 연결할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 하나의 버스 바(200)가 3개 이상의 단위 배터리들을 전기적으로 연결할 수 있다.
버스 바(200)는 접합부(210), 지지부(220), 및 연결부(230)를 구비할 수 있다.
접합부(210)는 적어도 하나의 버스 바 수납부(130)의 제1면(130a)과 접하고, 인접하는 단위 배터리(300)들의 전극 단자들(320, 330)을 전기적으로 연결한다. 지지부(220)는 접합부(210)와 실질적으로 수직하고, 버스 바 수납부(130)의 제2면(130b)과 접한다. 연결부(230)는 연결 단자(151)와 전기적으로 연결된다.
접합부(210)는 인접하는 단위 배터리들의 전극 단자들과 용접될 수 있다. 지지부(220)는 버스 바 수납부(130)에 적어도 일 방향으로의 운동이 구속되도록 지지될 수 있다. 연결부(230)는 외부와 전기적으로 연결되어 전압 및/또는 온도 등의 측정을 위한 전기적인 연결을 위한 단자가 될 수 있다.
접합부(210)는 버스 바 수납부(130)에 수납된 상태에서 일 면이 인접하는 단위 배터리들 각각의 전극 단자 위에 접합될 수 있다. 접합부(210)는 인접하는 단위 배터리의 전극 단자들과 레이저 용접 또는 초음파 용접에 의하여 접합될 수 있다. 이때, 접합부(210)는 전극 단자들과 용접 또는 솔더링 기타 다른 다양한 방법에 의하여 접합될 수 있다.
지지부(220)는 도면에 도시된 바와 같이 접합부(210)에 대하여 'ㄱ' 형상으로 굴절되어 일체형으로 연결될 수 있다. 따라서, 접합부(210)가 버스 바 수납부(130)의 일면에 지지되고, 지지부(220)가 'ㄱ' 형상으로 굴절된 다른 일면에 지지될 수 있다. 이 경우, 버스 바(200)가 버스 바 수납부(130)의 외부로 노출된 면에 수직인 방향으로의 운동이 구속되어 고정될 수 있다.
다만, 본 발명에서의 접합부(210) 및 지지부(220)는 이에 한정되지 아니하고 바 형상을 포함한 다른 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
연결부(230)는 외부와 전기적으로 연결되어 전압 및/또는 온도 등의 측정을 위한 전기적 연결 단자가 될 수 있다. 단위 배터리들은 연결부(230)를 통하여 외부 또는 내부에 배치되는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 배터리 관리 시스템에 의하여 단위 배터리들이 제어되도록 함으로써, 단위 배터리들의 성능을 향상시킬 수 있다.
배터리 관리 시스템은 단위 배터리들 간의 전위차를 적정 수준으로 유지시키고, 과충전, 과방전, 과전류 등을 방지할 수 있는 회로를 포함할 수 있다. 배터리 관리 시스템은 별도의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에 장착되고, 인쇄회로기판은 버스 바 홀더(100)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다.
이때, 연결부(230)는 연결 단자(151)가 접속되고, 연결 단자(151)가 연결선(152)을 통하여 외부로 인출되고, 연결선(152)이 배터리 관리 시스템과 전기적으로 연결될 수 있다.
연결부(230)는 지지부(220)의 일부 영역에 관통하여 형성되는 관통홀로 이루어질 수 있다. 연결 단자(151)에는 연결부(230)의 관통홀에 끼워질 수 있는 형상의 돌출부가 구비될 수 있다. 이에 따라, 연결부(230)에 연결 단자(151)를 간단히 삽입함으로써, 연결부(230)와 연결 단자(151)가 연결될 수 있다.
다른 실시예로서, 연결부(230)의 내면에 나사산이 형성되고, 연결 단자(151)의 돌출부에 나사가 형성되어, 연결 단자(151)의 돌출부가 연결부(230)와 나사 결합에 의하여 체결될 수 있다.
이 경우, 연결 단자(151)와 연결부(230)가 적정한 전기적 연결성을 유지하면서도 용이하게 결합되거나 결합 해제될 수 있다. 이에 따라, 조립된 상태에서 충격 또는 진동 등의 외력이 작용하더라도, 연결부(230)와 연결 단자(151)가 안정적인 전기적 및 기계적 연결을 유지할 수 있게 된다.
또한, 다른 실시예로서, 연결부(230)와 연결 단자(151)는 솔더링 또는 용접 또는 기타 다른 접합 방법에 의하여 전기적으로 기계적으로 연결될 수 있다.
한편, 도 4에는 버스 바 홀더(100)에서 각각의 버스 바 수납부(130)에 버스 바(200)가 수납된 것이 개략적으로 도시되어 있다. 도 5에는 버스 바 수납부(130)에 버스 바(200)가 수납되어 지지된 것이 도시되어 있다. 도 6에는 버스 바(200)가 수납된 버스 바 수납부(130)의 일 단면이 도시되어 있다.
버스 바 홀더(100)는 길이 방향으로 연장되는 축에 대하여 홀더 본체(110)에 회전 가능하도록 결합되는 커버(120)를 더 구비할 수 있다. 이때, 커버(120)는 적어도 하나의 버스 바 수납부(130)가 개방되도록 하는 열림 위치(도 7 참조)와 적어도 하나의 버스 바 수납부(130)를 덮는 닫힘 위치(도 8 참조) 사이를, 회전 가능하도록 홀더 본체(110)에 결합될 수 있다.
커버(120)는 버스 바(200)가 장착된 홀더 본체(110)의 일 면을 덮을 수 있다. 커버(120)가 버스 바(200)를 버스 바 홀더(100) 내부에 수납하여 버스 바(200)가 외부에 노출되지 않도록 보호할 수 있다. 이에 따라, 외부로부터 도전체가 버스 바(200)에 떨어져 단락(short)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
커버(120)는 버스 바(200)가 장착된 홀더 본체(110)의 일 면을 덮도록 홀더(110)의 일 측에 결합축(160)에 대하여 회동 가능하도록 결합될 수 있다. 따라서, 커버(120)의 관리가 용이하고, 커버(120)가 홀더 본체(110)의 정확한 위치에 덮여질 수 있다.
결합축(160)은 커버(120)는 홀더 본체(110)의 일 측에 길이 방향으로 연장되어 결합되는 축이 될 수 있다. 이때, 커버(120)의 홀더 본체(110)와의 결합부가 커버(120)의 결합축(160)이 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나 이상의 단위 배터리를 포함하는 배터리 팩에서, 버스 바에 의한 단위 배터리들을 서로 전기적으로 연결하는 접속 작업의 능률을 향상시키고, 버스 바 접속 작업 시에 작업자의 실수를 예방할 수 있다.
도 7에는 수평으로 적층된 단위 배터리(300)들 위에 버스 바 홀더(100)가 장착된 배터리 팩(10)에서, 홀더 본체(110)에 커버(120)가 열려 있는 것이 도시되어 있다. 도 8에는 배터리 팩(10)의 버스 바 홀더(100)에서 홀더 본체(110)에 커버(120)가 덮인 것이 도시되어 있다. 도 9에는 배터리 팩(10)에서 단위 배터리(300)가 분리되어 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 배터리 팩(10)은 버스 바 홀더(100); 버스 바(200); 및 단위 배터리들(300)을 구비할 수 있다. 이때, 버스 바 홀더(100) 및 버스 바(200)는 도 1 내지 도 6에 도시된 것과 동일한 것으로, 이를 참조하고 자세한 설명은 생략한다.
버스 바 홀더(100)는 적어도 하나 이상의 버스 바(200)들을 지지하고, 적층되는 단위 배터리들 위에 배치될 수 있다. 버스 바(200)는 인접하여 적층되는 복수개의 단위 배터리들의 전극 단자들을 전기적으로 연결할 수 있다. 단위 배터리들(300)은 복수개가 일 방향 예를 들어 길이 방향으로 적층될 수 있다.
버스 바 홀더(100)는 복수개의 버스 바(200)들을 지지하여, 복수개의 버스 바(200)들을 일괄적으로 적층되는 단위 배터리들 위에 배치할 수 있다. 즉, 버스 바 홀더(100)는 복수개의 버스 바(200)들을 각각의 버스 바 수납부(도 1의 130)에 고정하여, 한꺼번에 단위 배터리들의 전극 단자에 위치되도록 할 수 있다.
따라서, 복수개의 버스 바(200)를 모두 전극 단자와의 용접 위치에 위치시킨 상태에서 버스 바(200)와 전극 단자들 사이의 용접 작업을 수행할 수 있다. 이때, 버스 바 홀더(100)에 의하여 버스 바(200)들 사이의 상대 위치를 안정적이고 쉽게 고정하여 작업 부주의에 의한 안전 사고를 방지할 수 있다.
또한, 미리 복수 개의 버스 바(200)를 버스 바 홀더(100)에 장착하여 서브 어셈블리로 만든 후에 버스 바(200)를 단위 배터리의 전극 단자에 용접할 수 있도록 함으로써, 버스 바(200) 연결의 작업성을 향상시키고 작업 시간을 단축할 수 있게 된다.
도면에 도시된 바와 같이 복수개의 단위 배터리들(300)이 수평 방향으로 적층되어 배터리 팩을 형성할 수 있다. 이 경우, 단위 배터리들의 전극 단자들이 일 방향 즉 도면상의 상면으로 노출되고, 버스 바 홀더(100)가 전극 단자들 위를 덮도록 배치될 수 있다.
버스 바 홀더(100)는 적층되는 단위 배터리들 위에 안정적으로 지지될 수 있도록, 적층되는 단위 배터리들의 상면의 일측 또는 양측의 모서리 부분을 감싸도록 배치될 수 있다. 즉, 버스 바 홀더(100)는 단위 배터리들이 적층되는 길이 방향으로 연장되어 적층되는 단위 배터리들의 상면의 일측 또는 양측에 배치될 수 있다.
버스 바 홀더(100)는 버스 바(200)를 지지하는 홀더 본체(110), 및 버스 바(200)가 장착된 홀더 본체(110)를 덮는 커버(120)를 구비할 수 있다.
홀더 본체(110)에는 각각 버스 바(200)가 장착되는 복수 개의 버스 바 수납부(130)가 구비될 수 있다. 버스 바 수납부(130)는 적층되는 2개의 단위 배터리 위에 위치되도록 배치되어, 버스 바(200)가 두 개의 단위 배터리의 전극 단자 위에 위치되도록 할 수 있다.
한편, 버스 바 홀더(100)는 인접하는 버스 바 수납부(130)들 사이에 배치되는 공기 통로(140)를 구비할 수 있다. 공기 통로(140)는 홀더 본체(110)를 관통하는 슬릿 형상으로 형성될 수 있다.
공기 통로(140)는 인접하는 단위 배터리들의 사이에 배치되어, 인접하는 단위 배터리들 사이의 공간으로 유통되는 공기가 공기 통로(140)를 통하여 유통될 수 있다. 따라서, 단위 배터리들의 공기 유동의 의한 냉각을 용이하게 할 수 있다.
커버(120)는 버스 바(200)가 장착된 홀더 본체(110)의 일 면을 덮도록 홀더(110)의 일 측에 결합축(160)에 대하여 회동 가능하도록 결합되도록 함으로써, 커버(120)의 관리가 용이하고, 커버(120)가 홀더 본체(110)의 정확한 위치에 덮여지도록 할 수 있다.
커버(120)가 버스 바(200)를 버스 바 홀더(100) 내부에 수납하여 버스 바(200)가 외부에 노출되지 않도록 보호할 수 있으며, 외부로부터 도전체가 버스 바(200)에 떨어져 단락(short)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
버스 바(200)는 버스 바 수납부(130)에 수납될 수 있는 형상을 형성될 수 있다. 하나의 버스 바(200)는 2개의 인접하는 단위 배터리들을 전기적으로 연결할 수 있다.
단위 배터리(300)는 복수개가 수평 방향으로 적층되어 배터리 팩을 형성할 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 통상의 각형 단위 배터리가 적용될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 원형 단위 배터리를 포함한 다양한 형상의 단위 배터리가 적용될 수 있다.
단위 배터리(300)는 통상의 이차 전지가 적용될 수 있다. 이차 전지는 전극 조립체 및 전해액을 포함할 수 있다. 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비할 수 있다. 전해액은 리튬 이온을 포함할 수 있다. 전극 조립체의 양극판과 음극판은 외부로 인출되는 전극 탭을 각각 구비할 수 있다.
전극 조립체는 케이스(310)의 내부에 수납되고, 케이스(310)의 외부로는 전극 단자(320, 330)가 노출될 수 있다. 전극 탭은 전극 조립체의 외부로 인출되어 전극 단자(320, 330)와 전기적으로 연결될 수 있다. 케이스(310)는 원통형 또는 각형이 될 수 있다.
복수개의 이차 전지가 수평 또는 수직으로 적층되어 배터리 팩이 형성될 수 있다. 배터리 팩에서 이웃하여 적층되는 이차 전지들은 전극 단자들(320, 330)이 전기적으로 상호 연결될 수 있다. 이때, 이웃하는 이차 전지들의 전극 단자들(320, 330)이 버스 바(200)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
케이스(310)의 개구부에는 캡 플레이트(340)가 결합될 수 있다. 캡 플레이트(340)는 얇은 판으로 이루어지고, 캡 플레이트(340)에는 전해액이 주입되는 전해액 주입구가 형성되며 전해액 주입구에는 밀봉마개(350)가 설치될 수 있다. 또한, 캡 플레이트(340)에는 설정된 내부 압력에 따른 파단될 수 있도록 홈이 형성된 벤트 부재(360)가 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나 이상의 단위 배터리를 포함하는 배터리 팩에서, 버스 바에 의한 단위 배터리들을 서로 전기적으로 연결하는 접속 작업의 능률을 향상시키고, 버스 바 접속 작업 시에 작업자의 실수를 예방할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 배터리 팩, 100: 버스 바 홀더,
110: 홀더 본체, 120: 커버,
130: 버스바 수납부, 200: 버스 바,
300: 단위 배터리.

Claims (20)

  1. 복수의 단위 배터리들;
    상기 복수의 단위 배터리들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 버스 바; 및
    버스 바 홀더를 구비하고,
    상기 버스 바 홀더가,
    길이 방향으로 연장되는 홀더 본체,
    그 위에 적어도 하나의 버스 바를 장착하고, 이를 관통하여 형성되는 적어도 하나의 접합 홀을 갖는 것으로, 상기 홀더 본체 위에 배치되는 적어도 하나의 버스 바 수납부를 구비하고,
    상기 적어도 하나의 버스 바가 상기 적어도 하나의 접합 홀을 통하여 상기 전극 단자들 중의 하나와 연결되는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 적어도 하나의 버스 바를 적어도 하나의 버스 바 수납부에 결합시키고, 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 지지하는 지지 후크를 구비하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 그 안에 적어도 하나의 버스 바의 일 부분을 수용하고, 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 지지하는 지지 홈을 구비하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 홀더 본체가, 상기 길이 방향으로 연장되는 제1부분과, 상기 길이 방향으로 연장되고 상기 제1부분과 수직인 제2부분을 구비하고,
    상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 상기 제1부분 위에 위치되는 제1면과, 상기 제2부분 위에 위치되는 제2면을 구비하고,
    상기 적어도 하나의 접합 홀이 상기 제1면을 관통하여 형성되는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 상기 제1면과 상기 제2면 중의 적어도 어느 하나 위에서 상기 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향으로 지지하는 지지 리브를 더 구비하는 배터리 팩.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 바가,
    상기 적어도 하나의 버스 바 수납부의 상기 제1면과 접하고, 상기 단위 배터리들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 접합부; 및
    상기 접합부와 수직하고, 상기 버스바 수납부의 상기 제2면과 접하는 지지부를 구비하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접합부가 상기 단위 배터리들의 상기 전극 단자들에 용접되는 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 바가, 연결 단자와 전기적으로 연결되는 연결부를 더 구비하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연결부가 상기 지지부에 형성되는 관통홀인 배터리 팩.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연결부가 나사산이 형성된 관통홀이고, 상기 연결 단자가 상기 연결부와 나사 결합되는 배터리 팩.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 연결 단자가 연결선을 통하여 별도로 구비되는 배터리 관리 시스템(BMS)과 전기적으로 연결되는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가,
    상기 연결선을 상기 길이 방향과 수직인 제1방향으로 지지하는 제1 리브, 및
    상기 연결선을 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 지지하는 제2 리브를 더 구비하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 버스 바 수납부가 상기 길이 방향으로 서로 떨어져 있는 복수의 버스 바 수납부들로 이루어지고,
    상기 버스 바가 상기 복수의 버스 바 수납부들 각각 위에 장착되는 복수의 버스 바들로 이루어지는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 홀더 본체가 상기 복수의 버스 바 수납부들 중에서 인접하는 버스 바 수납부들 사이에 상기 홀더 본체를 관통하는 열전달 개구부를 가지며,
    상기 열전달 개구부가 이를 관통하여 열전달 매개 물질을 통과시키는 형상인 배터리 팩.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 버스 바 홀더가, 상기 길이 방향으로 연장되는 축에 대하여 상기 홀더 본체에 회전 가능하도록 결합되는 커버를 더 구비하고,
    상기 커버가, 상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가 개방되도록 하는 열림 위치와 상기 적어도 하나의 버스 바 수납부를 덮는 닫힘 위치 사이를, 회전 가능한 배터리 팩.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 배터리들의 단위 배터리들이 상기 길이 방향으로 적층되어 상기 배터리 팩을 형성하는 배터리 팩.
  17. 길이 방향으로 연장되는 제1부분과, 상기 길이 방향으로 연장되고 상기 제1부분과 수직인 제2부분을 구비하는 홀더 본체; 및
    단위 배터리들을 전기적으로 연결하는 버스 바를 그 위에 장착하는 상기 홀더 본체 위에 배치되는 적어도 하나의 버스 바 수납부를 구비하고,
    상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 상기 홀더 본체의 제1부분 위에 위치되는 제1면, 및 상기 홀더 본체의 상기 제2부분 위에 위치되는 제2면을 구비하고,
    상기 제1면이 상기 버스 바들을 상기 단위 배터리들의 전극 단자들에 전기적으로 연결할 수 있도록 상기 제1면을 관통하여 형성되는 적어도 하나의 접합 홀을 갖는 버스 바 홀더.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 적어도 하나의 버스 바를 적어도 하나의 버스 바 수납부에 결합시키고, 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 지지하는 지지 후크를 구비하는 버스 바 홀더.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 그 안에 적어도 하나의 버스 바의 일 부분을 수용하고, 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 지지하는 지지 홈을 구비하는 버스 바 홀더.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 바 수납부가, 상기 제1면과 상기 제2면 중의 적어도 어느 하나 위에서 상기 적어도 하나의 버스 바를 상기 길이 방향으로 지지하는 지지 리브를 더 구비하는 버스 바 홀더.
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