KR101269755B1 - 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

전지 모듈(100)은, 복수의 소전지(10)가 격자 형상으로 배열되며, 행방향으로 배열된 소전지(10)는 제 1 접속체(20)에 의해 병렬 접속되고, 열방향으로 배열된 소전지(10)는, 열방향으로 인접하는 소전지(10) 사이가 제 2 접속체(30)에 의해 각각 직렬 접속된다. 소전지(10)에 내부단락이 발생했을 때, 내부단락이 발생한 소전지(10)에 접속된 제 1 접속체(20)는, 내부단락이 발생하지 않은 다른 소전지(10)로부터, 제 1 접속체(20)를 개재하여, 내부단락이 발생한 소전지(10)로 흐르는 단락전류에 의한 줄 열에 의해 용단된다.

Description

전지 모듈{BATTERY MODULE}
본 발명은 복수의 전지가 매트릭스 형상으로 배열된 전지 모듈에 관한 것이다.
복수의 전지를 케이스에 수용하고 소정의 전압 및 전류를 출력할 수 있도록 구성한 전지 팩은, 각종 기기, 차량 등의 전원으로서 널리 사용되고 있다. 그 중에서도 범용 전지(예를 들어 노트북 PC 등에 탑재되는 원통형 이차전지)를 병렬·직렬 접속하고 소정의 전압 및 전류를 출력하는 조전지를 모듈화하여, 이 전지 모듈을 여러 가지로 조합함으로써 다양한 용도에 대응 가능하게 하는 기술이 채용되기 시작하였다. 이 모듈화 기술은, 전지 모듈에 수용할 전지를 고 성능화함으로써 전지 모듈 자체의 소형·경량화가 이루어지므로, 전지 팩을 조립할 시의 작업성이 향상됨과 더불어, 차량 등의 한정된 공간에 탑재할 시의 자유도가 향상되는 등, 다양한 이점을 갖는다.
그런데, 전지 모듈을 구성하는 전지가 과충전이나 과방전, 또는 내부단락이나 외부단락으로 인해 전지 내에서 고온가스가 발생되고, 안전밸브가 작동하여 고온가스가 전지 밖으로 방출된 경우, 주변의 전지가 고온가스에 노출되면 정상인 전지에까지 영향을 미치며, 연쇄적인 열화를 일으킬 우려가 있다. 또 복수의 전지를 병렬로 접속한 전지 모듈에서는, 전지 모듈을 구성하는 전지가 내부단락 등으로 인해 전지로서의 기능을 수행하지 못하게 되면, 이 전지가 저항체가 되어, 전지 모듈 전체의 성능을 크게 저하시켜 버릴 우려가 있다.
이와 같은 문제에 대하여 특허문헌 1에는, 도 20에 나타내는 바와 같이 복수의 전지(200)가 접속체(210, 230)를 개재하여 병렬로 접속된 집합전지에 있어서, 각 전지의 양극 및 음극이 각각 퓨즈링크(220, 240)에 의해 접속체(210, 230)에 접속된 구성이 기재되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 하나의 전지에 내부단락 등이 발생한 경우, 이 전지에 접속된 퓨즈가 과전류에 의해 용단됨으로써, 내부단락 등이 발생한 전지를 다른 전지로부터 전기적으로 분리할 수 있다. 마찬가지의 구성이 특허문헌 2, 3 등에도 기재되어 있다.
그런데 범용 전지를 다수 배열하여 전지 모듈을 구성하는 경우, 소정의 전압 및 전류를 출력하기 위하여 복수의 전지를 병렬로 접속하여 조전지를 구성하고, 이 조전지를 복수 개 직렬로 접속하는 구성이 취해진다.
예를 들어 조전지를 특허문헌 1에 기재된 구성으로 한 경우, 조전지를 복수 개 직렬로 접속하여 구성한 전지 모듈은, 도 21에 나타내는 바와 같은 등가회로도가 된다.
즉, 격자 형상으로 배열된 복수의 전지(200)에서, 전지(200)별로 퓨즈링크(220)(240)가 직렬로 접속되며, 행방향(X방향)으로 배열된 전지(200)는 접속체(210)(230)에 의해 병렬 접속됨과 동시에, 열방향(Y방향)으로 배열된 전지(200)는 접속체(250)에 의해 직렬 접속된 구성이 된다.
이 경우, 예를 들어 하나의 전지(200A)에 내부단락 등이 발생하고, 과전류에 의해 퓨즈링크(220A)가 용단됨으로써, 내부단락 등이 발생한 전지(200A)를 다른 전지로부터 완전히 분리시킬 수 있다. 이로써, 전지 모듈을 구성하는 전지에 이상이 발생하여도 다른 전지에 영향을 미치는 일은 없으며, 또 전지 모듈 전체의 성능을 저하시켜 버리는 일도 없다.
그러나 이상이 발생한 전지를 완전히 분리하기 위해서는, 도 21에 나타내는 바와 같이 퓨즈링크(200)를 전지(200)별로 배치할 필요가 있으므로, 부품 수가 대폭으로 증가하여, 전지 모듈의 원가 상승을 초래해 버린다는 문제가 발생한다.
또 열방향으로 배열한 전지(200)는, 접속체(250)보다 저항이 큰 퓨즈링크(220)를 개재하여 직렬 접속되므로, 퓨즈링크(220)에서 발열되거나, 고전류 출력이 얻어지지 못하게 된다는 문제가 발생한다.
이와 같은 문제에 대하여, 특허문헌 4에는, 도 22에 나타내는 바와 같이, 복수의 전지(300)가 직렬 접속된 유닛(310)이 복수 병렬로 접속된 조전지에서, 유닛(310)의 전지(300) 사이를 직렬 접속하는 각 라인(320) 사이를 저항체(330)에 의해 접속한 구성이 기재되어 있다. 이와 같은 구성에서, 예를 들어 전지(300A)에 내부단락이 발생한 경우, 인접하는 전지(300)로부터 저항체(330A, 330B)를 통하여 전지(300A)로 전류가 흘러드나, 저항체(330A, 330B)의 저항값을 크게 설정함으로써, 커다란 단락전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 또 각 전지(300)에 퓨즈링크가 직렬로 접속되지 않으므로, 조전지의 저항을 낮게 억제할 수 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌1 :미국특허 제 7671565호 명세서
특허문헌2 :일본 특허 공표 2001-511635호 공보
특허문헌3 :일본 특허 공개 평성 6-223815호 공보
특허문헌4 :일본 특허 공개 2004-31268호 공보
특허문헌 4에 기재된 구성의 조전지는, 조전지의 저항을 낮게 억제하면서, 전지에 내부단락이 발생한 경우에 커다란 단락전류가 흐르는 것을 확실하게 방지할 수 있지만, 내부단락이 발생한 전지는 저항체로서 기능하므로, 정상인 전지는 외부단락이 발생한 상태로 된다. 때문에 외부단락 전류로 인한 줄 열의 발생에 의해, 정상인 전지의 온도가 상승해 버릴 우려가 있다. 또 내부단락 전류의 크기를 억제하기 위해서는, 저항체(330)의 저항값을 크게 설정할 필요가 있으므로, 통상동작 시에, 각 전지(300)간의 전위차에 의해 저항체(330)를 통하여 전지(300)로 전류가 흘러든 경우, 저항체(330)의 줄 열로 인한 손실이 커질 우려가 있다.
본 발명은 이러한 과제에 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 목적은 간단한 구성에 의해, 전지 모듈을 구성하는 전지에 이상이 발생하여도, 다른 전지에 영향을 미치는 일없이, 또 전지 모듈 전체의 성능을 저하시키지 않는 저가이며 안전성이 높은 전지 모듈을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 복수의 소전지가 격자 형상으로 배열된 전지 모듈에 있어서, 행방향으로 배열된 소전지를 제 1 접속체에 의해 병렬 접속하고, 열방향으로 배열된 소전지를, 열방향으로 인접하는 소전지 사이를 제 2 접속체에 의해 각각 직렬 접속하며, 소전지에 내부단락이 발생했을 때, 내부단락이 발생한 소전지에 접속된 제 1 접속체를, 내부단락이 발생하지 않은 다른 소전지로부터, 제 1 접속체를 개재하여, 내부단락이 발생한 소전지로 흐르는 단락전류로 인한 줄 열에 의해 용단하도록 한 구성을 채용한다.
이와 같은 구성에 의해, 전지 모듈을 구성하는 소전지에 내부단락이 발생한 경우, 내부단락이 발생한 소전지에 접속된 제 1 접속체를 줄 열에 의해 용단함으로써, 내부단락이 발생한 전지를 다른 전지와 전기적으로 분리할 수 있다. 이로써, 퓨즈링크 등의 부품을 설치하는 일없이 간단한 구성으로, 전지 모듈을 구성하는 전지에 이상이 발생하여도, 다른 전지에 영향을 미치는 일없이, 또 전지 모듈 전체의 성능을 저하시키지 않는, 저가이며 안전성이 높은 전지 모듈을 실현할 수 있다.
여기서 제 1 접속체는 균일한 단면적을 갖는 금속 부재로 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 1 접속체의 단면적은, 제 1 접속체의 온도가, 내부단락이 발생한 소전지로 단락전류가 흐름으로 인한 줄 열의 발생에 의해, 제 1 접속체의 융점 이상이 되는 크기로 설정된다. 이로써, 제 1 접속체의 구성이 간단해짐과 더불어, 제 1 접속체를, 열방향으로 인접하는 소전지 사이를 접속하는 각 제 2 접속체에 용이하게 접속할 수 있다.
본 발명에 의하면, 간단한 구성에 의해, 전지 모듈을 구성하는 전지에 이상이 발생하여도, 다른 전지에 영향을 미치는 일없이, 또 전지 모듈 전체의 성능을 저하시키지 않는, 저가이며 안전성이 높은 전지 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 있어서 전지 모듈의 구성을 나타낸 등가회로도이다.
도 2는, 본 발명의 한 실시형태에 있어서 전지 모듈의 사시도이다.
도 3은, 도 2에 나타낸 전지 모듈의 부분 확대도이다.
도 4(a)는, 본 발명의 한 실시형태에 있어서 전지 모듈의 일부를 하방에서 본 사시도이며, (b)는, 본 발명의 한 실시형태에 있어서 전지 모듈의 일부를 상방에서 본 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 한 실시형태에 있어서 전지 모듈을 열방향에서 본 측면도이다.
도 6은, 도 5에 나타낸 전지 모듈의 부분 확대도이다.
도 7은, 내부단락이 발생한 소전지로 단락전류가 흘러드는 상태를 설명한 도이다.
도 8은, 본 발명의 한 실시형태의 전지 모듈에 있어서, 소전지에 내부단락이 발생했을 때의 제 1 접속체의 퓨즈 기능을 설명한 등가회로도이다.
도 9는, 본 발명의 한 실시형태의 전지 모듈에 있어서, 소전지에 내부단락이 발생했을 때의 제 1 접속체의 퓨즈 기능의 다른 형태를 설명한 등가회로도이다.
도 10은, 본 발명의 한 실시형태의 전지 모듈에 있어서, 내부단락이 발생한 소전지와, 이에 인접한 소전지의 온도의 시간변화를 측정한 결과를 플롯한 그래프이다.
도 11은, 종래의 조전지에 있어서, 내부단락이 발생한 소전지와, 이에 인접한 소전지의 온도의 시간 변화를 측정한 결과를 플롯한 그래프이다.
도 12는, 본 발명의 다른 실시형태의 전지 모듈의 사시도이다.
도 13은, 도 12에 나타낸 전지 모듈의 부분 확대도이다.
도 14(a)는, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서 전지 모듈의 일부를 하방에서 본 사시도이며, (b)는, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서 전지 모듈의 일부를 상방에서 본 사시도이다.
도 15는, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서 전지 모듈을 열방향에서 본 측면도이다.
도 16은, 도 15에 나타낸 전지 모듈의 부분 확대도이다.
도 17은, 도 1에 나타낸 전지 모듈에 있어서, 외부단락이 발생했을 때의 전류차단소자의 기능을 설명한 등가회로도이다.
도 18은, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 전지 모듈의 구성을 나타내는 등가회로도이다.
도 19는, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 전지 모듈의 구성을 나타내는 등가회로도이다.
도 20은, 종래의 퓨즈링크를 구비한 집합전지의 구성을 나타내는 부분 확대도이다.
도 21은, 종래의 전지 모듈 구성을 나타내는 등가회로도이다.
도 22는, 종래의 조전지 구성을 나타내는 등가회로도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 그리고 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또 본 발명의 효과를 발휘하는 범위를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하다. 또한 다른 실시형태와의 조합도 가능하다.
도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 있어서 전지 모듈(100)의 구성을 나타낸 등가회로도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서 전지 모듈(100)은 복수의 소전지(10)가 격자 형상으로 배열된다. 여기서, 본 발명의 전지 모듈(100)을 구성하는 전지(이하, 단지 "소전지"라 함)(10)는 충방전 가능한 이차전지라면 특별히 그 종류는 제한되지 않으며, 예를 들어 리튬이온 이차전지, 니켈수소전지 등을 사용할 수 있다. 또 이차전지는 노트북 PC 등의 휴대용 전자기기 전원으로서 단일체로 사용할 수 있는 전지라도 된다. 이 경우, 고성능의 범용 전지를 전지 모듈의 소전지로서 사용할 수 있으므로, 전지 모듈의 고성능화, 저 원가화를 보다 용이하게 도모할 수 있다.
본 실시형태의 전지 모듈(100)에 있어서, 행방향(X방향)으로 배열된 소전지(10)는 제 1 접속체(20)에 의해 병렬 접속되며, 열방향(Y방향)으로 배열된 소전지(10)는, 열방향으로 인접하는 소전지(10) 사이가 제 2 접속체(30)에 의해 각각 직렬 접속된다. 또 열방향으로 배열된 소전지(10)의 양 끝에 있는 소전지(10)는 각각 양극 출력단자(50), 음극 출력단자(51)에 접속된다. 또한 소전지(10)와 양극 출력단자(50) 사이에는, 후술하는 전류차단소자(예를 들어 전류 퓨즈)(40)가 삽입된다. 여기서 행방향 및 열방향은, 소전지(10)가 병렬 접속된 방향, 및 소전지(10)가 직렬 접속된 방향을 편의적으로 정한 것으로, 그 이외의 의미를 갖는 것은 아니다.
다음에 도 2∼도 6을 참조하면서 본 실시형태의 전지 모듈(100)의 구체적인 구성을 설명한다. 여기서 도 2는 본 실시형태에 있어서 전지 모듈(100)의 사시도, 도 3은 도 2에 나타내는 전지 모듈의 부분 확대도, 도 4(a)는 전지 모듈(100)의 일부를 하방에서 본 사시도, 도 4(b)는 전지 모듈(100)의 일부를 상방에서 본 사시도, 도 5는 전지 모듈(100)을 열방향에서 본 측면도, 도 6은 도 5에 나타내는 전지 모듈의 부분 확대도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 전지 모듈(100)은 복수의 소전지(10)가 격자 형상으로 배열된다. 여기서, 본 실시형태에서는 소전지(10)가 행방향으로 20개, 열방향으로 7개 배열된 예를 나타내나, 물론 격자 형상으로 배열되는 소전지(10)의 수는 제한되지 않는다.
열방향으로 인접하는 소전지(10) 사이를 직렬 접속하는 제 2 접속체(30)는, 도 4(a), (b), 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 소전지(10)의 바닥면에 있는 음극 단자(예를 들어 전지 케이스의 바닥면)에 접속된 부위(30a)와, 그곳으로부터 소전지(10)의 측면을 따라 소전지(10)의 상면까지 연장된 부위(30b)와, 그곳으로부터 인접하는 소전지(10)의 상면까지 연장되고, 인접하는 소전지(10)의 양극 단자(예를 들어 전지 케이스의 밀봉판에 형성된 돌출부)에 접속된 부위(30c)로 구성된다.
한편, 행방향으로 배열된 소전지(10)를 병렬 접속하는 제 1 접속체(20)는, 도 1, 도 2, 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 열방향으로 인접하는 소전지(10) 사이를 접속하는 각 제 2 접속체(30)의 부위(30c)에 각각 접속된다.
여기서 제 1 접속체(20)는, 바람직하게는 금속세선 또는 금속리본으로 구성되며, 제 1 접속체(20)는, 예를 들어 와이어본딩 또는 레이저용접, 저항용접 등에 의해, 열방향으로 인접하는 소전지(10) 사이를 접속하는 각 제 2 접속체(30)에 각각 접속된다.
또 도 2에 나타내는 바와 같이, 열방향으로 배열된 소전지(10)의 양 끝에 있는 소전지(10)는, 각각 양극 출력단자(예를 들어 양극 버스바)(50), 음극 출력단자(예를 들어 음극 버스바)(51)에 접속된다. 또한 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 양극 출력단자(50) 쪽에 배열된 소전지(10) 상에는 회로기판(60)이 배치되며, 이 회로기판(60) 상에는 소전지(10)와 양극 출력단자(50) 사이로 삽입되는 퓨즈(40)가 탑재된다. 여기서 회로기판(60)에는 퓨즈(40) 이외에, 예를 들어 전지 모듈(100)의 충방전이나 소전지(10)의 전압, 온도 등을 검출하여 제어하는 제어회로 등이 탑재되어도 된다.
본원 발명자들은, 도 1에 나타낸 등가회로도로 구성된 전지 모듈(100)에서, 행방향으로 배열된 소전지(10)를 병렬 접속하는 제 1 접속체(20)에 대한 고찰을 더하여, 이하와 같은 식견을 얻었다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 전지 모듈(10)의 방전 시에, 전지(10)가 병렬 접속된 행방향으로 흐르는 전류(I2)의 크기는, 통상적으로, 인접하는 소전지(10) 사이의 전위차가 작기 때문에 매우 작으며, 전형적으로, 복수의 소전지(10)가 직렬 접속된 열방향으로 흐르는 전류(I1)의 크기에 비해 1/10 이하이다. 예를 들어 리튬이온 전지의 경우, 전형적으로, 열방향으로 흐르는 전류(I1)가 1A에서 15A인데 반해, 행방향으로 흐르는 전류(I2)는 0.1A 이하이다.
또 전지 모듈(100)의 충전 시에도, 복수의 소전지(10)가 병렬 접속된 행방향으로는, 인접하는 소전지(10) 사이의 전위차를 해소할 정도의 작은 전류밖에 흐르지 않는다. 그리고 이와 같은 전류가 흐르는 결과, 인접하는 소전지(10) 사이의 전위차는 보다 작아지고, 이로써 방전 시에 행방향으로 흐르는 전류(I2)의 크기는 더욱 작아진다.
한편, 도 7에 나타내는 바와 같이, 행방향으로 병렬 접속된 소전지(10) 중 1개의 소전지(10A)에 내부단락이 발생한 경우, 1개 소전지의 단락전류를 IS로 하면, 내부 단락이 발생한 소전지(10A)로는 나머지 (n－1)개의 소전지(10)로부터 (n－1)IS의 단락전류가 흐른다. 예를 들어 리튬이온 전지의 경우, 내부저항을 50mΩ로 하면, 단락전류(IS)는 50A에서 100A 정도가 된다.
이와 같이, 복수의 소전지(10)가 병렬 접속된 행방향으로 흐르는 전류(I2)의 크기는, 통상동작 시에는 매우 작은 데 반해, 내부단락 시에는 매우 크다는 현저한 특성을 갖는다. 따라서 행방향으로 배열된 소전지(10)를 병렬 접속하는 제 1 접속체(20)로서, 열방향으로 배열된 소전지(10)를 직렬 접속하는 제 2 접속체(30)보다 저항이 큰 것을 이용하여도, 통상동작 시에는 전지 모듈의 특성에 거의 영향을 미치지 않는다고 말할 수 있다. 또 내부단락이 발생했을 때, 내부단락이 발생한 소전지(10)에 접속된 제 1 접속체(20)가 단락전류로 인한 줄 열에 의해 용단되면, 제 1 접속체(20)에 퓨즈로서의 기증을 부여할 수 있다고 말할 수 있다.
그래서 본원 발명자들은, 융점이 낮은 금속 재료에 착안하여, 이를 제 1 접속체(20)로서 이용한 경우에 퓨즈로서의 기능을 발휘할 수 있는지의 여부에 대하여 다시 검토하였다.
제 1 접속체(20)가 균일한 단면적(A)을 갖는 금속 부재로 구성되어 있는 경우, 제 1 접속체(20)로 전류(I)가 흘렀을 때의 시간(t) 후의 줄 열(E)에 의한 온도상승(ΔT)은 이하의 식(1)으로부터 산출된다.
Figure 112012009086314-pct00001
여기서 Cp는 비 열용량, M은 질량, R은 저항, ρ는 밀도, L은 길이, r은 전기 저항률이다.
식(1)으로부터, 물성적으로는 비 열용량(Cp)과 밀도(ρ)가 작으며, 전기 저항률(r)이 큰 재료일수록, 또 형상적으로 단면적(A)이 작을수록 온도상승(ΔT)이 커진다. 그리고 방열이 무시할 수 있을 정도로 작으면, 온도상승(ΔT)은 제 1 접속체(20)의 길이(L)에 의존하지 않음을 알 수 있다.
그래서 융점이 비교적 낮은 알루미늄을 제 1 접속체(20)로서 이용한 경우에, 내부단락 시에 상정되는 온도상승(ΔT)을 식(1)을 사용하여 산출하였다.
표 1은 그 결과를 나타낸 표이다. 여기서, 소전지(10)의 행방향 피치를 19.2㎜로 하며, 인접하는 소전지(10) 사이를 접속하는 제 1 접속체(20)의 길이(L)를 20㎜로 하였다. 또 통상동작 시를 상정한 전류(I)를 0.1A로 하며, 내부단락 시를 상정한 전류(I)를 100A로 하였다.
[표 1]
Figure 112012009086314-pct00002
표 1에 나타내는 바와 같이, 단면적(A)이 0.007㎟(직경 약 0.1㎜)인 경우, 통상동작 시를 상정한 전류(I＝0.1A)에서 100초 후(t＝100sec)의 온도상승(ΔT)은, 알루미늄의 융점(660℃)보다 낮은 223℃이며, 내부단락 시를 상정한 전류(I＝100A)에서 0.1초 후(t＝0.1sec)의 온도상승(ΔT)은, 알루미늄의 융점(660℃)을 초과하는 222,558℃가 되었다. 즉, 이와 같은 단면적을 갖는 제 1 접속체(20)는 내부단락이 발생하면 순시(瞬時)에 용단되는 것으로 생각된다. 따라서 이와 같은 단면적을 갖는 알루미늄을 제 1 접속체(20)로서 이용함으로써, 통상동작 시에는, 행방향으로 배열된 소전지(10)를 병렬 접속하는 기능을 유지시키면서, 내부단락 시에는, 퓨즈로서의 기능을 부여할 수 있다.
그리고 제 1 접속체(20)의 저항(R)은 단면적(A)이 0.007㎟인 경우라도 76mΩ로, 전술한 바와 같이 방전 시에 행방향으로 흐르는 전류(I2)는 0.1A 이하로 작으며, 제 1 접속체(20)로 전류(I2)가 흐름에 의한 전압 하강은 고작 8㎷ 정도로 매우 작으므로, 전지 모듈의 특성에는 거의 영향을 미치지 않는다.
또 단면적(A)이 0.03㎟(직경 약 0.2㎜)인 경우, 통상동작 시를 상정한 전류(I＝0.1A)에서 100초 후(t＝100sec)의 온도상승(ΔT)은 12℃이며, 내부단락 시를 상정한 전류(I＝100A)에서 0.1초 후(t＝0.1sec)의 온도상승(ΔT)은 12,117℃가 되었다. 즉, 이와 같은 단면적을 갖는 알루미늄을 제 1 접속체(20)로서 이용한 경우라도, 내부단락이 발생하면 순시에 용단되는 것으로 생각된다. 따라서 이와 같은 단면적을 갖는 알루미늄을 제 1 접속체(20)로서 이용함으로써, 통상동작 시에는, 행방향으로 배열된 소전지(10)를 병렬 접속하는 기능을 유지시키면서, 내부단락 시에는, 퓨즈로서의 기능을 부여할 수 있다.
또한 단면적(A)이 0.12㎟(직경 약 0.4㎜)인 경우, 통상동작 시를 상정한 전류(I＝0.1A)에서 100초 후(t＝100sec)의 온도상승(ΔT)은 1℃이며, 내부단락 시를 상정한 전류(I＝100A)에서 0.1초 후(t＝0.1sec)의 온도상승(ΔT)은 757℃가 되었다. 내부단락 시를 상정했을 때의 온도상승(ΔT)은 알루미늄의 융점(660℃)보다 높아지지만, 방열을 고려한 경우, 제 1 접속체(20)가 용단되지 않을 가능성도 있다. 그러나 내부단락 시를 상정한 전류(I＝100A)에서 1초 후(t＝1sec)의 온도상승(ΔT)은 7,573℃가 되므로, 이와 같은 단면적을 갖는 알루미늄을 제 1 접속체(20)로서 이용한 경우라도, 내부단락이 발생하면 단시간(약 1초 이내)에 용단되는 것으로 생각된다. 따라서 이와 같은 단면적을 갖는 알루미늄을 제 1 접속체(20)로서 이용함으로써, 통상동작 시에는, 행방향으로 배열된 소전지(10)를 병렬 접속하는 기능을 유지시키면서, 내부단락 시에는, 퓨즈로서의 기능을 부여할 수 있다.
또 단면적(A)이 0.3㎟(직경 0.6㎜)인 경우, 통상동작 시를 상정한 전류(I＝0.1A)에서 100초 후(t＝100sec)의 온도상승(ΔT)은 1℃ 이하이며, 내부단락 시를 상정한 전류(I＝100A)에서 0.1초 후(t＝0.1sec)의 온도상승(ΔT)은 121℃가 되었다. 내부단락 시를 상정했을 때의 온도상승(ΔT)(t＝0.1sec)은 알루미늄의 융점(660℃)에 이르지 않지만, 1초 후(t＝1sec)의 온도상승(ΔT)은 1,212℃가 되므로, 이와 같은 단면적을 갖는 알루미늄을 제 1 접속체(20)로서 이용한 경우라도, 내부단락이 발생하면 단시간(약 1초 이내)에 용단되는 것으로 생각된다. 따라서 이와 같은 단면적을 갖는 알루미늄을 제 1 접속체(20)로서 이용함으로써, 통상동작 시에는, 행방향으로 배열된 소전지(10)를 병렬 접속하는 기능을 유지시키면서, 내부단락 시에는, 퓨즈로서의 기능을 부여할 수 있다.
이상의 검토로부터, 본 실시형태의 전지 모듈(100)에 있어서, 행방향으로 배열된 소전지(10)를 병렬 접속하는 제 1 접속체(20)를, 소전지(10)에 내부단락이 발생했을 때, 내부단락이 발생한 소전지(10)에 접속된 제 1 접속체(20)를, 내부단락이 발생하지 않은 다른 소전지(10)로부터, 제 1 접속체(20)를 개재하여, 내부단락이 발생한 소전지(10)로 흐르는 단락전류로 인한 줄 열에 의해 용단시키는 구성으로 함으로써, 내부단락이 발생한 소전지(10)를 다른 소전지(10)와 전기적으로 분리할 수 있다. 이로써, 퓨즈링크 등의 부품을 설치하는 일없이 단단한 구성에 의해, 전지 모듈(100)을 구성하는 소전지(10)에 이상이 발생하여도 다른 소전지(10)에 영향을 미치는 일없이, 또 전지 모듈(100) 전체의 성능을 저하시키지 않는 저가이며 안전성이 높은 전지 모듈(100)을 실현할 수 있다.
그리고, 표 1에 나타낸 온도상승(ΔT) 값은 제 1 접속체(20)로부터의 방열을 무시한 값이므로, 실제로 채용하는 제 1 접속체(20)의 단면적(직경)은 제 1 접속체(20)로부터의 방열을 고려하여 정하는 것이 바람직하다. 또 제조상 취급 용이성을 고려하면, 제 1 접속체(20)의 직경은 0.1㎜ 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 제 1 접속체(20)는, 저가의 소재로 구성하기 위해서는, 균일한 단면적을 갖는 금속 부재로 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 1 접속체(20)의 단면적을, 제 1 접속체(20)의 온도가, 내부단락이 발생한 소전지(10)로 단락전류가 흐름으로 인한 줄 열의 발생에 의해 제 1 접속체(20)의 융점 이상이 되는 크기로 설정하면 된다.
또 제 1 접속체(20)는, 저가의 소재로 구성하기 위해서는, 이종금속의 합금이나 클래드 부재가 아닌, 1종류의 금속으로 구성하는 것이 바람직하다. 1종류의 금속으로는, 예를 들어 알루미늄 부재가 바람직하며, 이 경우 제 1 접속체(20)의 단면적은 0.3㎟ 이하, 보다 바람직하게는 0.007㎟∼0.12㎟ 범위이다.
여기서, 도 1에 나타낸 전지 모듈(100)의 등가회로도에서, 행방향으로 배열된 소전지(10)를 병렬 접속하는 제 1 접속체(20)로서, 인접하는 소전지(10) 사이에 퓨즈 소자(20i)가 삽입된 듯이 표시했으나, 이는 제 1 접속체(20)가 퓨즈로서의 기능을 갖는 것을 등가회로적으로 나타낸 것으로, 부품으로서의 퓨즈 소자가 삽입된 것은 아니다.
도 8은, 도 1에 나타낸 전지 모듈(100)에서 소전지(10A)에 내부단락이 발생했을 때의 제 1 접속체(20)의 퓨즈 기능을 설명한 등가회로도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이 소전지(10A)에 내부단락이 발생하면, 내부단락이 발생한 소전지(10A)에 접속된 제 1 접속체(20)로 단락전류(i)가 흐른다. 그리고 순시에 제 1 접속체(20)의 온도가, 제 1 접속체(20)에 발생한 줄 열에 의해 제 1 접속체(20)의 융점 이상에 이른다. 그 결과, 내부단락이 발생한 소전지(10A)에 인접한 좌우 소전지(10)와의 사이에 있는 제 1 접속체(20) 부위(20B, 20B)가 용단된다. 이로써, 내부단락이 발생한 소전지(10A)는, 그 병렬 접속된 다른 소전지(10)와 전기적으로 완전히 분리되므로, 다른 소전지(10)로부터 단락전류가 흘러드는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 도 7에 나타낸 바와 같이 제 1 접속체(20)로 흐르는 단락전류는, 내부단락이 발생한 소전지(10A)에 가까운 부위(20B) 쪽으로, 내부단락이 발생한 소전지(10A)에서 떨어진 부위(20A)보다 커다란 전류가 흐르므로, 통상, 내부단락이 발생한 소전지(10A)에 인접한 소전지(10)와의 사이의 제 1 접속체(20) 부위(20B, 20B)가 용단된다.
그러나, 전술한 바와 같이 제 1 접속체(20)의 줄 열에 의한 온도상승은, 방열을 제외하면, 제 1 접속체(20)의 길이(L)에 의존하지 않으므로, 제 1 접속체(20) 전체의 온도가 순시에 융점 이상에 이르는 것으로 생각된다. 이 때문에, 도 9에 나타내는 바와 같이, 내부단락이 발생한 소전지(10A)에서 떨어진 부위(20C)가 용단되는 경우도 일어날 수 있다. 그러나 이 경우라도, 내부단락이 발생한 소전지(10A)에 접속되고, 아직 용단되지 않은 부위로는 단락전류가 계속 흐르므로, 결국에는 내부단락이 발생한 소전지(10A)에 인접한 좌우 소전지(10)와의 사이의 제 1 접속체(20) 부위(20B, 20B)도 용단되게 된다.
이와 같이 본 발명의 전지 모듈(100)은, 소전지(10)에 내부단락이 발생한 경우, 내부단락이 발생한 소전지(10)를 다른 전지(10)와 전기적으로 분리할 수 있으므로, 다른 전지(10)에 미치는 영향을 억제할 수 있으나, 특히 이 효과는 소전지(10)가 근접 배치되는 경우에 발휘된다.
이하, 도 10 및 도 11를 참조하면서, 내부단락이 발생한 전지(10)가, 인접하는 전지(10)에 미치는 영향에 대하여 설명한다. 여기서 도 10 및 도 11은, 내부단락이 발생한 소전지(10A)와, 그것에 인접한 소전지(10B) 온도의 시간변화를 측정한 결과를 각각 폴롯한 그래프이며, 도 10은 본 발명의 전지 모듈(100)의 경우이고, 도 11은 특허문헌 4에 나타내진 구성을 갖는 조전지의 경우를 각각 나타낸다.
측정은 18650 크기(직경 18㎜×길이 65㎜)의 원통형 리튬이온 전지(용량 2.9Ah)를 19.2㎜ 간격으로 20개 배열하고, 그 중 하나의 소전지(10A)에 대하여 못박기 시험을 실시하여, 소전지(10A), 및 이에 인접하는 소전지(10B)의 표면온도를 측정하였다. 여기서, 본 발명의 전지 모듈(100)에서는 제 1 접속체(20)로서 직경 0.2㎜, 단면적 0.03㎟, 길이 20㎜의 알루미늄 세선(저항값 18mΩ)을 사용하며, 특허문헌 4에 나타내진 구성의 조전지에서는 저항체(330)로서 산화금속 피막저항(저항값 1Ω)을 이용하였다.
도 10에 나타내는 바와 같이 본 발명의 전지 모듈(100)의 경우, 내부단락이 발생한 소전지(10A)의 온도는 약 760도까지 상승하나, 내부단락이 발생하고 나서 1초 후에는 제 1 접속체(20)가 내부단락 전류로 인한 줄 열에 의해 용단되므로, 소전지(10A)의 온도는 자신의 방열에 의해 150초 후에는 200℃ 이하까지 저하된다. 또 인접하는 소전지(10B)의 온도는, 소전지(10A)로부터의 방열의 영향에 의해 일단 200℃ 가까이까지 상승하나, 그 후 소전지(10A)의 방열량 저하와 함께 150초 후에는 100℃ 이하까지 저하된다.
한편, 도 11에 나타내는 바와 같이 특허문헌 4에 나타낸 구성의 조전지의 경우, 내부단락이 발생한 소전지(10A)의 온도는 약 760도까지 상승하나, 그 후 저항체(330)에 의한 내부단락 전류 억제에 의해 서서히 저하된다. 그러나 내부단락 전류가 억제되었다 해도, 계속해서 소전지(10A)로 내부단락 전류가 흐르고 줄 열이 발생하므로, 소전지(10A)의 온도저하는 도 10에 나타낸 경우에 비해 둔해지며, 150초 후에도 300℃ 이상이다. 또 인접하는 소전지(10B)의 온도는 소전지(10A)로부터의 방열의 영향에 의해 200℃ 이상까지 상승하고, 그 후 완만하게 저하되기는 하되, 150초 후에는 다시 700℃ 이상까지 급상승한다. 이는, 정상인 소전지(10B)가 이하와 같은 이유로 내부단락을 일으켜 발열된 것으로 생각된다.
즉, 내부단락이 발생한 소전지(10A)는 저항체로서 기능하므로, 정상인 소전지(10B)는 외부단락이 발생한 상태로 되며, 이에 따라, 외부단락 전류로 인한 줄 열의 발생에 의해 온도가 상승한다. 또 내부단락이 발생한 소전지(10A)는 300℃ 이상의 높은 온도를 유지한 상태이므로, 소전지(10A)로부터의 방열의 영향도 더해져, 소전지(10B)의 온도가 더욱 상승한다. 그 결과, 정상인 소전지(10B)에서도 150℃를 초과하는 온도가 100초 이상 계속되므로, 세퍼레이터가 용융되어 내부단락에 이른 것으로 생각된다.
이와 같이 복수의 소전지(10)가 근접 배열된 전지 모듈(100)에서, 내부단락이 발생한 소전지(10)의 영향을 다른 소전지(10)로 미치지 않게 하기 위해서는, 내부단락이 발생한 전지(10)를 다른 전지(10)로부터 신속하게 전기적으로 분리하는 것이 중요하다.
여기서 본 발명에서 제 1 접속체(20)로서 이용할 금속 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 알루미늄 이외에도, 융점이 낮은 마그네슘(융점:651℃), 아연(419℃), 주석(232℃) 등도 이용할 수 있다.
표 2는 상기와 같은 재료를 이용한 경우의 제 1 접속체(20)의 온도상승을, 표 1에 나타낸 것과 마찬가지로 식(1)으로부터 산출한 결과를 나타낸 표이다.
[표 2]
Figure 112012009086314-pct00003
표 2에 나타내는 바와 같이, 마그네슘 및 아연의 경우에는, 단면적(A)이 0.007㎟, 0.12㎟의 어느 경우에 대해서도, 통상동작 시에 상정되는 전류(0.1A)에서는 융점 이상의 온도상승(ΔT)이 없는 한편, 내부단락 시에 상정되는 단락전류(100A)에서는 순시(t＝0.1sec)에 융점 이상의 온도상승(ΔT)이 된다. 또 주석의 경우에도, 단면적(A)이 0.03㎟, 0.12㎟의 어느 경우에 대해서도, 통상동작 시에 상정되는 전류(0.1A)에서는 융점 이상의 온도상승(ΔT)이 없는 한편, 내부단락 시에 상정되는 단락전류(100A)에서는 순시(t＝0.1sec)에 융점 이상의 온도상승(ΔT)이 된다. 이로부터, 마그네슘, 아연, 주석도 제 1 접속체(20)로서 이용할 수 있다고 말할 수 있다.
여기서 주석은 마그네슘이나 아연보다 융점이 낮은 데다가, 비 열용량(Cp)도 작으므로, 단면적이 너무 작으면 온도상승(ΔT)이 지나치게 커진다. 따라서, 통상동작 시에 소전지(10)를 병렬 접속하는 기능을 유지시키기 위해서는 단면적을 0.03㎟ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 표 3은, 융점이 높은 구리(융점:1083℃), 니켈(1455℃)을 이용한 경우의 제 1 접속체의 온도상승(ΔT)을, 표 1에 나타낸 것과 마찬가지로 식(1)으로부터 산출한 결과를 나타낸 표이다.
[표 3]
Figure 112012009086314-pct00004
표 3에 나타내는 바와 같이, 단면적(A)을 0.03㎟ 정도로 하면, 융점이 높은 구리, 니켈을 이용한 경우라도, 내부단락 시에 상정되는 단락전류(100A)에서 순시에 융점 이상의 온도상승이 얻어지므로, 퓨즈로서의 기능을 부여할 수 있다. 단, 용단되기까지의 온도상승이 1000℃ 이상이 되므로, 다른 소전지(10)로의 열적 영향을 고려하면, 표 1, 2에 나타낸 융점 700℃ 이하의 저융점 금속 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 모듈(100)은 도 1에 나타낸 등가회로도의 구성을 구비하며, 그 구체적인 구성은 도 2에 예시한 바와 같은 구성을 취할 수 있으나, 반드시 그 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 제 2 접속체(30)의 구성은 도 2에 나타낸 구성에 한정되지 않으며, 다양한 구성을 취할 수 있다.
이하, 도 12∼도 16을 참조하면서 본 발명의 다른 실시형태의 전지 모듈(100) 구성을 설명한다. 여기서 도 12는 본 실시형태의 전지 모듈(100)의 사시도, 도 13은 도 12에 나타낸 전지 모듈의 부분 확대도, 도 14(a)는 전지 모듈(100)의 일부를 하방에서 본 사시도, 도 14(b)는 전지 모듈(100)의 일부를 상방에서 본 사시도, 도 15는 전지 모듈(100)을 열방향에서 본 측면도, 도 16은 도 15에 나타낸 전지 모듈의 부분 확대도이다. 그리고 본 실시형태의 전지 모듈(100)은, 도 2∼도 6에 나타낸 전지 모듈(100)과는 제 2 접속체(30)의 구성이 다를 뿐이므로, 이하에서는 제 2 접속체(30)의 구성에 대하여 설명하고, 다른 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 12에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 전지 모듈(100)은, 도 2와 마찬가지로 복수의 소전지(10)가 격자 형상으로 배열된다. 또 본 실시형태에서 소전지(10)의 전지 케이스 바깥둘레는 절연되지 않으며, 소전지(10)의 음극단자는, 양극단자와 마찬가지로 동일 소전지(10)의 상면으로부터 취할 수 있다.
열방향으로 인접하는 소전지(10) 사이를 직렬 접속하는 제 2 접속체(30)는, 도 13, 도 14(a), (b), 도 15, 도 16에 나타내는 바와 같이, 소전지(10) 상면에 있는 음극단자에 접속된 부위(30a)와, 그곳으로부터 인접하는 소전지(10)의 상면까지 연장된 부위(30b)와, 인접하는 소전지(10)의 양극단자에 접속된 부위(30c)로 구성된다. 여기서 음극단자에 접속된 부위(30a)는, 도 13, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이 소전지(10) 상면의 바깥둘레를 따라 링 형상으로 형성된다. 또 행방향으로 배열된 소전지(10)를 병렬 접속하는 제 1 접속체(20)는 도 12, 도 13, 도 15, 도 16에 나타내는 바와 같이, 열방향으로 인접하는 소전지(10) 사이를 접속하는 각 제 2 접속체(30)의 부위(30b)에 각각 접속된다.
그런데, 본 발명의 전지 모듈(100)은, 전지 모듈(100)을 구성하는 소전지(10)에 내부단락이 발생한 경우에, 내부단락이 발생한 소전지(10)에 접속된 제 1 접속체(20)를 줄 열에 의해 용단함으로써, 다른 소전지(10)에 영향을 미치지 않고 전지 모듈(100) 전체의 성능을 저하시키지 않는 효과를 발휘하는 것이지만, 외부단락이 발생한 경우, 출력단자(50)로부터, 열방향으로 직렬 접속된 소전지(10)로 단락전류가 흘러드는 것은 방지할 수 없다.
그래서 외부단락이 발생한 경우에, 열방향으로 직렬 접속된 소전지(10)로 단락전류가 흘러드는 것은 방지하기 위하여, 도 1에 나타낸 바와 같이, 양극 출력단자(50)와, 열방향으로 배열된 소전지(10)의 단부에 있는 소전지(10)이며, 행방향으로 배열된 각 소전지(10)와의 사이에 전류차단소자(예를 들어 퓨즈 등)(40)를 삽입하는 것이 바람직하다. 여기서 전류차단소자(40)는 음극 출력단자(51)와, 열방향으로 배열된 소전지(10)의 단부에 있는 소전지(10)와의 사이로 삽입해도 된다. 또 전류차단소자 대신, 전류제한소자(예를 들어 PTC소자 등)를 이용해도 된다.
이와 같이 출력단자(50)와, 열방향으로 배열된 소전지(10) 단부에 있는 소전자(10)와의 사이에 전류차단소자(40)를 삽입함으로써, 외부단락이 발생한 경우라도, 전류차단소자(40)에 의해, 열방향으로 직렬 접속된 소전지(10)로 단락전류가 흘러드는 것을 방지할 수 있다.
도 17은, 도 1에 나타낸 전지 모듈(100)에서 외부단락이 발생했을 때의 전류차단소자(40)의 기능을 설명한 등가회로도이다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 외부단락이 발생했을 때, 양극 출력단자(50)로부터, 열별로 삽입된 각 전류차단소자(40)로 단락전류가 흘러드나, 도 17은, 이 단락전류에 의해 전류차단소자(40A, 40B, 40C)가 작동되어 전류를 차단한 상태를 나타낸다. 또 소전지(10A, 10B, 10C, 10D, 10E)가, 단락전류로 인한 소전지 내부의 전해액 온도상승에 의해 내압이 높아지고, 전류차단밸브가 작동하여 전류를 차단한 것을 나타낸다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 설명했으나, 이러한 기재는 한정사항이 아니며, 물론 여러 가지 개변이 가능하다. 예를 들어 상기 실시형태에서는, 행방향으로 배열된 소전지(10)를 제 1 접속체(20)에 의해 병렬 접속했으나, 도 18에 나타낸 전지 모듈(110)과 같이, 행방향으로 인접하는 소전지(10) 사이를 전류차단소자(예를 들어 전류 퓨즈)(21)를 개재하여 제 1 접속체(20)에 의해 병렬 접속하도록 해도 된다. 이 경우, 소전지(10)에 내부단락이 발생했을 때, 내부단락이 발생한 소전지(10)에 접속된 전류차단소자(21)는, 내부단락이 발생하지 않은 다른 소전지로부터, 전류차단소자(21)를 개재하여, 내부단락이 발생한 소전지(10)로 흐르는 단락전류로 인한 줄 열에 의해 용단되므로, 내부단락이 발생한 소전지로 단락전류가 흘러드는 것을 방지할 수 있다.
또 상기 실시형태에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 양극 출력단자(50)와, 행방향으로 배열된 각 소전지(10)와의 사이에 전류차단소자(40)를 삽입했으나, 도 19에 나타낸 전지 모듈(100)과 같이, 전류차단소자(40)를 양극 출력단자(50)가 있는 부위에 하나로 정리하여 배치해도 된다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명은 자동차, 전동 바이크 또는 전동 놀이기구 등의 구동용 전원으로서 유용하다.
10, 10A : 소전지 20 : 제 1 접속체
20A, 20B : 제 1 접속체의 부위 21, 40 : 전류차단소자
30a, 30b, 30c : 제 2 접속체의 부위 50 : 양극 출력단자
51 : 음극 출력단자 60 : 회로기판
100, 110 : 전지 모듈

Claims (11)

  1. 복수의 소전지가 격자 형상으로 배열된 전지 모듈에 있어서,
    행방향으로 배열된 상기 소전지는 제 1 접속체에 의해 병렬 접속되며,
    열방향으로 배열된 상기 소전지는, 열방향으로 인접하는 소전지 사이가 제 2 접속체에 의해 각각 직렬 접속되고,
    상기 복수의 소전지를 상기 제 2 접속체를 개재하여 충방전할 때, 상기 제 1 접속체에는, 행방향으로 배열된 상기 소전지의 전위차를 해소하는 전류가 흐르며,
    상기 소전지에 내부단락이 발생했을 때, 내부단락이 발생한 소전지에 접속된 상기 제 1 접속체는, 내부단락이 발생하지 않은 다른 소전지로부터, 상기 제 1 접속체를 개재하여, 내부단락이 발생한 소전지로 흐르는 단락전류로 인한 줄 열에 의해 용단되는
    전지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 접속체는, 균일한 단면적을 갖는 금속 부재로 구성되며,
    상기 제 1 접속체의 단면적은, 이 제 1 접속체의 온도가, 내부단락이 발생한 소전지로 단락전류가 흐름으로 인한 줄 열의 발생에 의해, 상기 제 1 접속체의 융점 이상이 되는 크기로 설정되는
    전지 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소전지에 내부단락이 발생했을 때, 상기 제 1 접속체는, 내부단락이 발생한 소전지와, 이 소전지에 인접한 소전지와의 사이의 부위에서, 줄 열의 발생에 의해 용단되는 전지 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 접속체는, 열방향으로 인접하는 상기 소전지 사이를 접속하는 각 제 2 접속체에 각각 접속되는 전지 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 접속체는 금속세선 또는 금속리본으로 구성되며, 상기 제 1 접속체는 와이어 본딩, 레이저용접 또는 저항용접에 의해, 열방향으로 인접하는 상기 소전지 사이를 접속하는 각 제 2 접속체에 각각 접속되는 전지 모듈.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 접속체는 알루미늄 부재로 구성되며, 상기 제 1 접속체의 단면적은 0.3㎟ 이하인 전지 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 접속체는 알루미늄 부재로 구성되며, 상기 제 1 접속체의 단면적은 0.007㎟∼0.12㎟ 범위인 전지 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 접속체의 행방향으로 인접하는 소전지 사이의 저항값은, 상기 제 1 접속체의 인접하는 소전지 사이의 저항값보다 작은 전지 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    열방향으로 배열된 상기 소전지의 단부에 있는 소전지에는, 상기 전지 모듈의 출력단자가 접속되며,
    상기 출력단자와, 상기 열방향으로 배열된 상기 소전지의 단부에 있는 소전지이며, 행방향으로 배열된 각 소전지와의 사이에, 전류를 차단 또는 제한하는 소자가 삽입되는
    전지 모듈.
  10. 복수의 소전지가 격자 형상으로 배열된 전지 모듈에 있어서,
    행방향으로 배열된 상기 소전지는, 행방향으로 인접하는 소전지 사이가 전류차단소자를 개재하여 제 1 접속체에 의해 병렬 접속되며,
    열방향으로 배열된 상기 소전지는, 열방향으로 인접하는 소전지 사이가 제 2 접속체에 의해 각각 직렬 접속되고,
    상기 복수의 소전지를 상기 제 2 접속체를 개재하여 충방전할 때, 상기 제 1 접속체에는, 행방향으로 배열된 상기 소전지의 전위차를 해소하는 전류가 흐르며,
    상기 소전지에 내부단락이 발생했을 때, 내부단락이 발생한 소전지에 접속된 상기 전류차단소자는, 내부단락이 발생하지 않은 다른 소전지로부터, 상기 전류차단소자를 개재하여, 내부단락이 발생한 소전지로 흐르는 단락전류로 인한 줄 열에 의해 용단되는
    전지 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전류차단소자는 전류 퓨즈로 구성되는 전지 모듈.
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