KR101288126B1 - 전지 팩 및 이를 포함한 전지 모듈 - Google Patents

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KR101288126B1 KR1020130046937A KR20130046937A KR101288126B1 KR 101288126 B1 KR101288126 B1 KR 101288126B1 KR 1020130046937 A KR1020130046937 A KR 1020130046937A KR 20130046937 A KR20130046937 A KR 20130046937A KR 101288126 B1 KR101288126 B1 KR 101288126B1
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Abstract

본 발명은 양극판, 세퍼레이터, 음극판을 차례대로 겹쳐 형성된 전극 조립체와, 전극 조립체를 밀봉하는 파우치와, 전극 조립체와 연결되고 일부가 상기 파우치의 외부로 노출된 리드 탭, 및 전극 조립체가 밀봉된 상기 파우치의 일면 및 리드 탭의 일면을 지지하며, 리드 탭이 안착되는 단자부를 구비하는 케이스를 포함하며, 단자부는 온도 센서가 부착되기 위한 제1 홈부와 버스 바가 결합되기 위한 제2 홈부를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.

Description

전지 팩 및 이를 포함한 전지 모듈{Battery pack and battery module comprising the same}
이차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터와 같은 모바일 전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기 자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이러한 이차전지는 팩 케이스 내에 수용되어 패키지화될 수 있으며, 전지 팩의 형태 또는 복수의 전지 팩들이 모듈화된 전지 모듈의 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 일실시예는, 정확한 온도 정보를 획득할 수 있고, 온도 센서와의 연결 및 전지들 간 전기적 접속이 용이한 전지 팩 및 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예는, 정확한 온도 정보를 획득할 수 있고, 온도 센서와의 연결 및 전지들 간 전기적 접속이 용이한 전지 팩 및 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 양극판, 세퍼레이터, 음극판을 차례대로 겹쳐 형성된 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 밀봉하는 파우치; 상기 전극 조립체와 연결되고 일부가 상기 파우치의 외부로 노출된 리드 탭; 및 상기 전극 조립체가 밀봉된 상기 파우치의 일면 및 상기 리드 탭의 일면을 지지하며, 상기 리드 탭이 안착되는 단자부를 구비하는 케이스;를 포함하며, 상기 단자부는 온도 센서가 부착되기 위한 제1 홈부와 버스 바가 결합되기 위한 제2 홈부를 포함하는 전지 팩을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 온도 센서는 상기 제1 홈부와 볼트 결합할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 온도 센서는 링 터미널을 포함하고, 상기 온도 센서와 상기 제1 홈부는 상기 링 터미널을 통과하여 상기 제1 홈부에 나사 결합되는 볼트에 의해 결합될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 홈부의 내경은 상기 볼트와 대응되는 나사산이 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 홈부는 상기 온도 센서가 매립되기 위한 매립공간을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 홈부의 내경은 볼트 결합을 위한 나사산이 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 홈부는 상기 제2 홈부를 중심으로 상기 단자부의 양측 중 적어도 어느 일측에 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 단자부는, 상기 리드 탭과 접촉하는 몸체부; 및 상기 몸체부의 일측으로부터 상기 몸체부에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 연장되며, 상기 제1 홈부를 구비하는 돌출부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 케이스는, 양쪽 가장자리가 절곡된 평평한 플레이트 형상으로서 상기 전극 조립체가 밀봉된 상기 파우치를 지지하는 제1 지지부; 및 상기 제1 지지부와 연결되며, 상기 리드 탭의 일면과 면 접촉을 이루는 상기 단자부를 구비하는 제2 지지부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 지지부는 방열을 촉진시키도록 상기 파우치와 열적으로 접촉할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 두께 방향을 따라 적층된 복수의 전지 팩들을 포함하며, 상기 전지 팩 각각은, 양극판, 세퍼레이터, 음극판을 차례대로 겹쳐 형성된 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 밀봉하는 파우치; 상기 전극 조립체와 연결되며, 일부가 상기 파우치의 외부로 노출되도록 상기 파우치의 외부를 향해 연장된 리드 탭; 상기 전극 조립체를 밀봉하는 파우치 및 상기 리드 탭을 지지하며, 상기 리드 탭과 전기적으로 연결되고 상기 리드 탭이 안착되는 단자부를 구비하는 케이스; 및 상기 전지 팩들을 전기적으로 연결하는 버스 바들;을 포함하며, 상기 단자부의 외측 면에는 온도 센서가 부착되기 위한 제1 홈부와 상기 버스 바들과 볼트 결합하기 위한 제2 홈부를 포함하는 전지 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 온도 센서는 링 터미널을 포함하고, 상기 링 터미널을 관통하여 상기 제1 홈부와 체결되는 볼트에 의해 상기 단자부 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 홈부는 상기 온도 센서가 매립되기 위한 매립공간을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 매립공간은 상기 온도 센서의 높이와 같거나 상기 온도 센서의 높이보다 깊게 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 단자부는, 상기 리드 탭들과 접촉하는 몸체부; 및 상기 몸체부의 일측으로부터 상기 몸체부에 대하여 수직 방향으로 연장되며, 외측 면에 상기 제1 홈부를 포함하는 돌출부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 홈부는 상기 버스 바를 중심으로 상기 돌출부의 양측 중 적어도 어느 일측에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 버스바들 중 적어도 일부는, 상기 전지 모듈의 밸런싱을 위해 상기 전지 팩들의 상태 정보를 획득하기 위한 밸런싱 케이블을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 케이스는, 양쪽 가장자리가 상기 두께 방향을 따라 절곡된 평평한 플레이트 형상으로서 상기 전극 조립체가 밀봉된 상기 파우치를 지지하는 제1 지지부; 및 상기 제1 지지부와 연결되며, 상기 리드 탭의 일면과 면 접촉을 이루는 상기 단자부를 구비하는 제2 지지부;를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 볼트 체결 또는 매립과 같은 기계적 결합을 통해 온도 센서를 전지 팩에 용이하게 부착시킬 수 있다.
또한, 전지 셀 중 일반적으로 가장 온도가 높은 리드 단자와 직접 접촉하는 단자부 상에 온도 센서를 부착함으로써, 정확한 온도 정보를 획득할 수 있다. 그리고, 해당 온도 센서가 측정하고자 하는 전지 팩이 아닌 다른 전지 팩, 예컨대 온도 측정 대상인 전지 팩과 인접한 다른 전지 팩들에 의한 간섭을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전지 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전지 셀을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전지 팩의 단자부와 온도 센서의 결합을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩의 단자부와 온도 센서의 결합을 나타낸다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시에에 따른 전지 모듈을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전지 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전지 셀을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전지 팩(10)은 전지 셀(100)과 전지 셀(100)이 수용되는 케이스(150)를 포함한다.
전지 셀(100)은 재충전이 가능한 이차전지로서, 예컨대, 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다. 전지 셀(100)의 일측에는 전지 셀(100)로부터 연장된 리드 탭(120)을 포함한다.
도 3을 참조하면, 전지 셀(100)은 양극판(111), 세퍼레이터(113), 및 음극판(112)을 차례대로 겹쳐 형성된 전극 조립체(110)를 포함할 수 있다. 고출력, 고용량의 전지 팩(10)을 제공하기 위하여, 복수의 양극판(111), 세퍼레이터(113), 및 음극판(112)이 적층될 수 있다. 전극 조립체(110)는 파우치(118) 내에 밀봉된다.
도시되지는 않았지만, 양극판(111)은 양극 집전체의 표면에 양극 활물질을 도포하여 형성될 수 있으며, 음극판(112)은 음극 집전체의 표면에 음극 활물질을 도포하여 형성될 수 있다.
양극판(111)과 음극판(112) 각각에는 전극 탭(115)이 전기적으로 연결될 수 있다. 양극판(111) 및 음극판(112)으로 인출되는 전극 탭들(115)은 서로 중첩되고, 서로 밀집된 전극 탭들(115)은 리드 탭(120)과 전기적으로 연결된다. 예컨대, 전극 탭(115)과 리드 탭(120)은 초음파 융착 등의 방법에 의해 결합될 수 있다.
리드 탭(120)은 전지 셀(100)의 외부와 인터커넥션을 형성하며, 전지 셀(100)로부터 외부로 전류를 유도하도록 전지 셀(100)의 일측으로부터 연장된다. 예컨대, 리드 탭(120)의 일부가 파우치(118)의 외부로 노출되며, 절연성을 확보하기 위해 파우치와의 사이에 절연부재(119)가 개재될 수 있다. 리드 탭(120)은 서로 다른 극성을 갖는 제1 리드 탭(121)과 제2 리드 탭(122)을 포함할 수 있다. 제1 리드 탭(121)은 전극 조립체(110)의 양극판(111)과 전기적으로 연결되고, 제2 리드 탭(120)은 전극 조립체(110)의 음극판(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 리드 탭(120)에는 도전성 플레이트와의 전기적 접속을 위한 체결홀(125)이 형성될 수 있다. 체결홀(125)은 리드 탭(120)의 가장자리로부터 소정의 간격 이격된 위치에 형성될 수 있다. 예컨대, 체결홀(125)은 리드 탭(120)의 양측 가장자리로부터 이격된 위치에 쌍을 이루어 형성될 수 있다.
리드 탭(120)은 도전성이 우수한 금속 소재로 형성될 수 있다. 예컨대, 니켈, 구리와 같은 금속 소재를 포함할 수 있다. 제1 리드 탭(121)과 제2 리드 탭(122)은 서로 다른 소재로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 리드 탭(121)은 니켈을 포함하고, 제2 리드 탭(122)은 구리를 포함할 수 있다.
전지 셀(100)은 리드 탭(120)을 통해 외부의 부하(미도시) 또는 외부의 전원공급장치(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 전지 셀(100)의 충전 또는 방전 전류는 리드 탭(120)을 경유하여 외부의 부하로 출력되거나 외부의 전원 공급장치로부터 입력된다.
전지 셀(100)은 케이스(150) 상에 조립되며, 케이스(150)에 의하여 지지된다. 전지 셀(100)과 케이스(150) 사이에는 절연 테이프와 같은 접착부재(미도시)가 개재되어 전지 셀(100)의 위치를 고정시켜줄 수 있다.
케이스(150)는 전지 셀(100)을 수용하고 이를 지지하기 위한 제1 지지부(151)와 전지 셀(100)로부터 인출된 리드 탭(120)을 수용하고 이를 지지하기 위한 제2 지지부(152)를 포함한다. 케이스(150)는 외부 충격으로부터 전지 셀(100)을 보호하는 기능과 함께, 전지 셀(100)의 충방전 동작에 수반되는 작동 열을 외부로 방출시키는 방열판의 기능을 겸할 수 있다.
제1 지지부(151)는 기계적 강성을 가지며 열전도성이 우수한 금속의 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 지지부(151)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 지지부(151)는 알루미늄 소재로 포함하고, 제1 지지부(151)의 표면은 애노다이징 처리와 같은 산화 공정을 통해 형성된 절연막을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 지지부(151)와 전지 셀(100)은 열적으로 접촉하여 방열을 촉진하면서, 전지 셀(100)과 전기적으로 절연을 유지할 수 있다.
제1 지지부(151)는 전체적으로 판상의 플레이트 형상이면서, 양측 가장자리에는 절곡된 형상의 리브(151b)가 형성될 수 있다. 리브(151b)의 일측에는 스페이서(171)가 구비될 수 있다. 스페이서(171)는 전지 팩(10)을 하나의 조립 단위로 하여 복수의 전지 팩들(10)이 전기적으로 결속된 전지 모듈에서, 적층 방향으로 이웃한 전지 팩들(10) 사이에 소정의 여유공간을 확보하는 기능을 수행할 수 있다.
제2 지지부(152)는 전지 셀(100)로부터 연장된 리드 탭(120)을 수용한다. 제2 지지부(152)는 단자부(160)를 포함하여 리드 탭(120)을 수용하며, 리드 탭(120)은 단자부(160) 상에 안착될 수 있다. 예컨대, 체결부재(181, 182)가 리드 탭(120) 및 단자부(160)를 관통하여 제2 지지부(152)에 체결됨으로써, 리드 탭(120), 단자부(160) 및 제2 지지부(152)가 서로에 대하여 결속될 수 있다. 이를 위해, 제2 지지부(152)에는 체결부재(181, 182)가 결합기 위한 체결홀(155)이 형성될 수 있으며, 체결 홀은 리드 탭(120) 및 단자부(160)의 체결홀(125, 165)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
제2 지지부(152)는 외부 환경으로부터 단자부(160)를 절연시키고, 전기적 단락을 방지하기 위하여 절연성 소재를 포함할 수 있다. 제2 지지부(152)는 예컨대, PPS 등의 고분자 수지 소재를 포함할 수 있다.
단자부(160)는 제2 지지부(152) 상에 조립될 수 있다. 일 예로, 단자부(160)에는 제2 지지부(152)와의 결합을 위한 고정홀(166)이 형성되어, 고정홀(166)이 제2 지지부(152)에서 돌출된 고정돌기(156)에 끼워짐으로써 단자부(160)와 제2 지지부(152)가 일체화될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 제2 지지부(152)의 사출 성형시, 사출 성형 틀(미도시) 내에 단자부(160)를 함께 배치하고 원소재 페이스트를 주입시킴으로써 원소재 페이스트가 경화되면서 단자부(160)와 일체로 형성될 수 있다.
단자부(160)는 리드 탭(120)과 전기적 접속을 이루며, 전지 팩(10)의 외부와 내부 간의 충방전 전류를 중계하는 기능을 수행한다. 제1 단자부(161)는 제1 리드 탭(121)과 전기적 접속을 이룰 수 있고, 제2 단자부(162)는 제2 리드 탭(122)과 전기적 접속을 이룰 수 있다.
단자부(160)는 리드 탭(120)과 접촉하는 몸체부(160a) 및 몸체부(160a)와 일체를 이루는 돌출부(160b)를 포함할 수 있다. 돌출부(160b)는 몸체부(160a)에 대하여 대략 "L"의 형상을 구비하도록 수직 방향으로 돌출될 수 있다.
몸체부(160a)는 리드 탭(120)과 포개어진 상태로 리드 탭(120)과 면 접촉을 이룰 수 있다. 예컨대, 리드 탭(120)의 일면은 몸체부(160a)와 면 접촉을 이루며, 체결 부재(181,182)의 체결 압력에 따라 리드 탭(120)은 단자부(160)에 대해 강제되며 서로에 대해 밀접하게 접촉된다. 이 때, 리드 탭(120)의 타면에는 홀더 케이스(130)가 배치될 수 있다. 체결 부재(181,182)는 홀더 케이스(130), 리드 탭(120)과 몸체부(160a) 및 제2 지지부(152)의 체결홀(135, 125, 165, 155)을 연속적으로 관통함으로써, 홀더 케이스(130), 리드 탭(120), 몸체부(160a) 및 제2 지지부(152)를 함께 결속시킬 수 있다.
단자부(160), 즉 단자부(160)의 몸체부(160a)와 리드 탭(120)이 밀착되어 면접촉을 이루며, 단자부(160)가 소정의 두께를 갖도록 제작되므로 충방전 동작 중 리드 탭(120)에서 발생하는 열은 열용량이 큰 단자부(160)를 통해서 방출될 수 있다.
돌출부(160b)의 외측 면에는 전지 팩(10)의 온도 정보를 획득하기 위한 온도 센서(미도시)와 전기적 연결을 위한 제1 홈부(167), 및 버스 바(미도시)와 결합되는 제2 홈부(168)가 형성될 수 있다.
온도 센서는 단자부(160) 상에 부착되며, 온도 센서의 신호는 와이어를 통해 외부의 제어 장치로 전달될 수 있다. 제어 장치는 온도 센서로부터 전달된 전지 팩(10)의 표면 온도에 따라 충방전 등의 동작을 제어할 수 있다.
온도 센서는 예컨대, 열전대(Thermalcouple)를 포함할 수 있다. 온도 센서는 전지 팩(10)의 온도 정보를 획득할 수 있으면 족하며 그 구체적 종류를 제한할 것은 아니다.
이하에서는, 도 4 내지 도 6을 참조하여 제1 홈부(167)를 이용하여 온도 센서와 단자부(160)의 결합에 대하여 구체적으로 설명하고, 도 7을 참조하여 제2 홈부(168)를 이용하여 전지 팩들(10)이 전기적으로 결합되는 실시예에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전지 팩의 단자부와 온도 센서의 결합을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단자부(160)는 몸체부(160a)와 돌출부(160b)를 포함하며, 몸체부(160a)는 리드 탭(120)과 실질적으로 동일한 면적을 갖도록 구비될 수 있다. 돌출부(160b)는 몸체부(160a)에 대하여 수직 방향(D3 방향)으로 돌출될 수 있다. 돌출부(160b)는 몸체부(160a)에 대하여 대략 수직을 이루도록 돌출된 상태이므로, 리드 탭(120)이 외부로 직접 노출되는 것을 방지할 수 있다.
온도 센서(400)는 돌출부(160b) 상에 부착될 수 있다. 예컨대, 볼트(210)를 이용한 기계적 결합을 통해 온도 센서(400)와 돌출부(160b)가 부착될 수 있다. 이를 위해, 돌출부(160b)에는 센싱 케이블(190)과의 결합을 위한 제1 홈부(167)가 형성되고 온도 센서(400)는 링 터미널(410)을 구비할 수 있다.
볼트(210)가 링 터미널(410)을 지나 제1 홈부(167)에 체결됨으로써 온도 센서(400)가 돌출부(160b) 상에 부착될 수 있다. 제1 홈부(167)는 볼트(210)와 기계적으로 결합되도록 돌출부(160b)의 내부를 향해 오목한 형상을 포함할 수 있으며, 제1 홈부(167)의 내경에는 볼트(210)의 외경과 대응되는 나사산이 형성될 수 있다.
제1 홈부(167)는 제2 홈부(168)를 중심으로 돌출부(160b)의 양측 중 적어도 어느 일측에 형성될 수 있다. 또는 제1 홈부들(167)이 제2 홈부(168)의 양측에 각각 형성될 수 있다. 제1 홈부들(167) 중 적어도 어느 하나와 온도 센서(400)가 결합될 수 있다.
제2 홈부(168)는 돌출부(160b)의 외측 면에 적어도 하나 형성될 수 있으며, 복수의 전지 팩을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바(미도시)는 돌출부(160b) 상에 볼트 결합될 수 있다. 제2 홈부(168)를 이용하여 복수의 전지 팩들이 버스 바를 통해 전기적으로 연결되는 구조는 도 7을 참조하여 해당 부분에서 자세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩의 단자부와 온도 센서의결합을 나타내고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 단자부(560)는 몸체부(560a)와 돌출부(560b)를 포함하며, 몸체부(560a)는 리드 탭(120)과 실질적으로 동일한 면적을 갖도록 구비되어 리드 탭(120)과 면접촉을 이룰 수 있다. 돌출부(560b)는 몸체부(560a)에 대하여 수직 방향(D3 방향)으로 돌출될 수 있다.
돌출부(560b)에 형성된 제1 홈부(167')에 온도 센서(500)가 매립될 수 있다. 제1 홈부(167')는 온도 센서(500)의 크기와 실질적으로 동일한 크기의 매립공간을 가질 수 있으며, 매립공간의 깊이(d1)는 온도 센서(500)의 높이(h1)보다 깊거나 동일하게 형성될 수 있으며, 돌출부(560b)의 두께(D)보다 작은 값을 가질 수 있다. 제1 홈부(167')에 매립된 온도 센서(500)에서 검출된 전지 셀(100)의 온도 정보는 신호선(520)을 통해 전지 셀의 제어 장치(미도시)로 전달될 수 있다.
본 발명의 실시예에서도 제1 홈부(167')는 제2 홈부(168')를 중심으로 돌출부(560b)의 양측 중 적어도 어느 일측에 형성될 수 있다. 또는 제1 홈부들(167')이 제2 홈부(168')의 양측에 각각 형성되어 복수의 제1 홈부들(167') 중 적어도 어느 하나의 위치에 온도 센서(500)가 매립될 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 일 실시에에 따른 전지 모듈을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 전지 모듈(1)은 두께 방향(D3)을 따라 적층된 복수의 전지 팩들(10)을 포함하며, 전지 팩들(10)은 버스 바(700)를 통해서 전기적으로 접속될 수 있다. 각각의 전지 팩들(10)은 앞서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 전지 팩(10)과 동일한 구성이며, 각각의 전지 팩(10)의 온도 정보는 도 4를 참조하여 설명한 온도 센서(400)를 통해 획득될 수 있음은 앞서 설명한 내용과 실질적으로 동일하므로 앞서 설명한 내용으로 갈음한다.
이하에서는 전지 팩(10)을 하나의 조립 단위로 하여 복수의 전지 팩들(10)이 전기적으로 결속된 전지 모듈(1)의 결속을 중심으로 설명한다.
버스 바(700)는 복수의 전지 팩들(10)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예컨대, 버스바(700)가 서로 이웃하는 전지 팩들(10)의 단자부(160)와 결속됨으로써 이웃하는 전지 팩들(10)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 버스 바(700)는 전기 전도성이 우수한 니켈, 구리, 알루미늄 등의 금속 소재를 포함할 수 있다.
버스 바(700)는 대략 사각형의 판상으로, 볼트(810)를 통해 단자부(160)와 결합할 수 있다. 예컨대, 볼트(810)가 버스 바(700)에 형성된 체결홀(705)을 관통하여 단자부(160)에 형성된 제2 홈부(168)에 체결됨으로써, 버스 바(700)와 단자부(160)가 서로에 대하여 결속될 수 있다. 제2 홈부(168)는 볼트(810)와 기계적으로 결합되도록 단자부(160)의 내부를 향해 오목한 형상을 포함할 수 있으며, 제2 홈부(168)의 내경에는 볼트(710)의 외경과 대응되는 나사산이 형성될 수 있다.
버스 바(700)와 전지 팩들(10) 간의 결속을 증가시키기 위해 제2 홈부(168)는 복수개 형성될 수 있다.
버스바들(700) 중 어느 하나는 전지 모듈(1)의 양극 단자(711)로, 다른 하나는 전지 모듈(1)의 음극 단자(712)로의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 버스 바(700)을 통해 전기적으로 연결된 복수의 전지 팩들(10)은 하나의 전지 모듈(1)을 형성하고, 하나의 전지 모듈(1)은 양극 단자(711) 및 음극 단자(712)를 구비할 수 있다.
전지 모듈(1)의 밸런싱을 정보를 획득하기 위해 밸런싱 케이블(770)이 구비될 수 있다. 예컨대, 밸런싱 케이블(770)은 버스 바(700)와 결합할 수 있다. 이를 위해, 밸런싱 케이블(770)은 링 터미널(771)을 포함할 수 있다. 볼트(810)가 버스 바(700)의 관통홀(705)을 관통하여 제2 홈부(168)에 체결될 때, 밸런싱 케이블(770)의 링 터미널(771)도 통과함으로써 밸런싱 케이블(770)이 버스바와 결합할 수 있다.
밸런싱 케이블(770)을 통해 전지 모듈(1)의 전압 밸런싱을 수행하기 위한 정보가 제어 장치(미도시)로 전달될 수 있다. 전압 밸런싱을 수행하기 위해서 예컨대, 전지 모듈(1)의 전류값이 밸런싱 케이블(770)을 통해 제어 장치로 전달될 수 있다.
전지 팩(10)에는 온도를 센싱하기 위한 온도 센서(400)가 단자부(160)의 외측 면에 부착될 수 있음은 앞서 도 4를 참조하여 설명한 바와 같다. 일반적으로 온도가 가장 높은 전지 셀의 리드 탭과 직접 접촉하고 있는 단자부(160)에 온도 센서(400)를 부착함으로써 충방전 제어에 필요한 전지 팩(10)의 정확한 온도 값을 획득할 수 있다.
온도 센서(400)는 복수의 제1 홈부들(167) 중 전지 모듈(1)의 배치상태 및 다른 부재들과의 결합 위치 등을 고려하여 적어도 어느 하나와 결합될 수 있다. 하나의 온도 센서(400)가 하나의 전지 팩(10)의 외측에 배치됨으로써, 온도 센서(400)의 부착을 용이하게 할 수 있다. 또한, 온도의 측정 대상이 아닌 다른 전지 팩(10), 예컨대 온도 측정 대상과 인접한 다른 전지 팩들(10)에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서는 전지 모듈(1)이 4개의 전지 팩들(10)을 포함하도록 도시되었으나, 전지 모듈(1)을 구성하는 전지 팩들의 개수가 이에 한정될 것은 아니다. 또한, 본 실시예에서는 온도 센서(400)가 볼트를 이용하여 단자부(160) 상에 부착된 상태를 나타내었으나, 본 발명에 따른 온도 센서는 도 5에서 설명한 방식에 의해서 단자부(160)에 부착될 수 있음은 물론이다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
1: 전지 모듈 10: 전지 팩
100: 전지 셀 120: 리드 탭
130: 홀더 케이스 150: 케이스
151: 제1 지지부 152: 제2 지지부
160: 단자부 190: 센싱 케이블
167, 167': 제1 홈부 168, 168': 제2 홈부
400, 500: 온도 센서 700: 버스 바
770: 밸런싱 케이블

Claims (18)

  1. 양극판, 세퍼레이터, 음극판을 차례대로 겹쳐 형성된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 밀봉하는 파우치;
    상기 전극 조립체와 연결되고 일부가 상기 파우치의 외부로 노출된 리드 탭; 및
    상기 전극 조립체가 밀봉된 상기 파우치의 일면 및 상기 리드 탭의 일면을 지지하며, 상기 리드 탭이 안착되는 단자부를 구비하는 케이스;를 포함하며,
    상기 단자부는 온도 센서가 부착되기 위한 제1 홈부와 버스 바가 결합되기 위한 제2 홈부를 포함하는 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 제1 홈부와 볼트 결합되는 전지 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온도 센서는 링 터미널을 포함하고,
    상기 온도 센서와 상기 제1 홈부는 상기 링 터미널을 통과하여 상기 제1 홈부에 나사 결합되는 볼트에 의해 결합되는 전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 홈부의 내경은 상기 볼트와 대응되는 나사산이 형성된 전지 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 홈부는 상기 온도 센서가 매립되기 위한 매립공간을 포함하는 전지 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 홈부의 내경은 볼트 결합을 위한 나사산이 구비된 전지 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 홈부는 상기 제2 홈부를 중심으로 상기 단자부의 양측 중 적어도 어느 일측에 구비된 전지 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단자부는,
    상기 리드 탭과 접촉하는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 일측으로부터 상기 몸체부에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 연장되며, 상기 제1 홈부를 구비하는 돌출부;를 포함하는 전지 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는,
    양쪽 가장자리가 절곡된 평평한 플레이트 형상으로서 상기 전극 조립체가 밀봉된 상기 파우치를 지지하는 제1 지지부; 및
    상기 제1 지지부와 연결되며, 상기 리드 탭의 일면과 면 접촉을 이루는 상기 단자부를 구비하는 제2 지지부;를 포함하는 전지 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 지지부는 방열을 위해 상기 파우치와 열적으로 접촉하는 전지 팩.
  11. 두께 방향을 따라 적층된 복수의 전지 팩들을 포함하며,
    상기 전지 팩 각각은,
    양극판, 세퍼레이터, 음극판을 차례대로 겹쳐 형성된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 밀봉하는 파우치;
    상기 전극 조립체와 연결되며, 일부가 상기 파우치의 외부로 노출되도록 상기 파우치의 외부를 향해 연장된 리드 탭;
    상기 전극 조립체를 밀봉하는 파우치 및 상기 리드 탭을 지지하며, 상기 리드 탭과 전기적으로 연결되고 상기 리드 탭이 안착되는 단자부를 구비하는 케이스; 및
    상기 전지 팩들을 전기적으로 연결하는 버스 바들;을 포함하며,
    상기 단자부의 외측 면에는 온도 센서가 부착되기 위한 제1 홈부와 상기 버스 바들과 볼트 결합하기 위한 제2 홈부를 포함하는 전지 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 온도 센서는 링 터미널을 포함하고, 상기 링 터미널을 관통하여 상기 제1 홈부와 체결되는 볼트에 의해 상기 단자부 상에 배치되는 전지 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 홈부는 상기 온도 센서가 매립되기 위한 매립공간을 포함하는 전지 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 매립공간은 상기 온도 센서의 높이와 같거나 상기 온도 센서의 높이보다 깊게 형성된 전지 모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 단자부는,
    상기 리드 탭들과 접촉하는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 일측으로부터 상기 몸체부에 대하여 수직 방향으로 연장되며, 외측 면에 상기 제1 홈부를 포함하는 돌출부;를 포함하는 전지 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 홈부는 상기 버스 바를 중심으로 상기 돌출부의 양측 중 적어도 어느 일측에 형성된 전지 모듈.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 버스바들 중 적어도 일부는,
    상기 전지 모듈의 밸런싱을 위해 상기 전지 팩들의 상태 정보를 획득하기 위한 밸런싱 케이블을 더 포함하는 전지 모듈.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 케이스는,
    양쪽 가장자리가 상기 두께 방향을 따라 절곡된 평평한 플레이트 형상으로서 상기 전극 조립체가 밀봉된 상기 파우치를 지지하는 제1 지지부; 및
    상기 제1 지지부와 연결되며, 상기 리드 탭의 일면과 면 접촉을 이루는 상기 단자부를 구비하는 제2 지지부;를 포함하는 전지 모듈.
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