KR101478704B1 - 신규한 구조의 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 둘 이상의 전지셀들이 상호 병렬로 연결된 상태로 셀 커버에 장착되고 전지셀들의 전극단자 연결부가 수직 절곡된 상태로 셀 커버 외부로 돌출되어 있는 단위모듈이, 둘 이상의 개수로 적층되어 있는 단위모듈 적층체; 상기 단위모듈 적층체의 단위모듈들이 상호 직렬 연결을 위한 배열로 장착되어 있고 단위모듈들의 전극단자 부위가 개방되어 있는 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스에서 단위모듈들의 전극단자 부위에 장착되고, 단위모듈들의 직렬 연결을 위한 하나 이상의 버스 바가 외부로부터 용접을 수행할 수 있도록 노출된 상태로 장착되어 있는 버스 바 어셈블리; 및 상기 버스 바 어셈블리를 감싸는 전기절연성의 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈을 제공한다.

Description

신규한 구조의 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩 {Battery Module of Novel Structure and Battery Pack Comprising the Same}

본 발명은 구조적 안정성이 우수한 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 둘 이상의 전지셀들이 상호 병렬로 연결된 상태로 셀 커버에 장착되고 전지셀들의 전극단자 연결부가 수직 절곡된 상태로 셀 커버 외부로 돌출되어 있는 단위모듈이, 둘 이상의 개수로 적층되어 있는 단위모듈 적층체와, 상기 단위모듈 적층체의 단위모듈들이 상호 직렬 연결을 위한 배열로 장착되어 있고 단위모듈들의 전극단자 부위가 개방되어 있는 모듈 케이스와, 상기 모듈 케이스에서 단위모듈들의 전극단자 부위에 장착되고, 단위모듈들의 직렬 연결을 위한 하나 이상의 버스 바가 외부로부터 용접을 수행할 수 있도록 노출된 상태로 장착되어 있는 버스 바 어셈블리 및 상기 버스 바 어셈블리를 감싸는 전기절연성의 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.

중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.

그러나, 상기 외장부재 자체는 기계적 강성이 우수하지 못하므로, 안정한 구조의 전지모듈을 제조하기 위하여, 일반적으로 전지셀들(단위전지들)을 카트리지 등의 팩 케이스에 장착하여 전지모듈을 제조하고 있다. 그러나, 중대형 전지모듈이 장착되는 장치 또는 차량 등에는 일반적으로 장착공간이 한정적이므로, 카트리지와 같은 팩 케이스의 사용으로 인해 전지모듈의 크기가 커지는 경우에는 낮은 공간 활용도의 문제점이 초래된다. 또한, 전지셀의 낮은 기계적 강성은 충방전시 전지셀의 반복적인 팽창 및 수축으로 나타나고, 그로 인해 열융착 부위가 분리되는 경우도 초래된다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 한국 특허출원 제2006-45444호에서, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있고 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버로 구성된 전지모듈을 제시한 바 있다.

상기 기술에 따르면, 전지모듈을 조립하는 과정에서, 두 개의 파우치형 전지셀들을 그것의 전극단자들이 연속적으로 상호 인접하도록 길이방향으로 직렬 배열한 상태에서 상기 전극단자들을 초음파 용접을 통해서 상호 결합시킨다. 그런 다음, 전극단자들이 결합된 두 개의 전지셀을 서로 마주보도록 중첩되게 접어서 전지셀 적층체를 형성한 후 셀 커버를 장착하여 단위 전지모듈을 제조하고 전극단자들을 접속시켜 중대형 전지모듈을 제조한다.

그러나, 앞에서 설명한 바와 같이, 단위 전지모듈간의 전극단자 및 전극단자 또는 전극단자와 전극탭을 연결하는 과정에서, 전지모듈을 팩 하우징에 장착하기 전에 일반적으로 초음파 용접으로 전극단자와 전극탭의 용접을 수행하고 전극단자들을 연결한 후에 팩 하우징에 장착하게 된다. 따라서, 조립 과정이 복잡할 뿐만 아니라, 조립 과정에서 발생되는 충격이 전극단자 등에 전해져 내부 단락이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 전지모듈의 양극 전극단자와 음극 전극단자는 서로 다른 소재로 이루어져 있으므로, 그것들을 상호 용접할 때 단자간의 용접 결합력이 떨어지는 경향이 있고, 이렇게 제조된 중대형 전지모듈은 진동 및 충격 등의 외력의 인가시에 용접 부위가 분리되어 단락이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점들을 해결하면서 중대형 전지팩의 조립이 용이하고, 용접 신뢰성을 향상시켜 안전성을 근본적으로 담보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 고용량을 위해 병렬로 연결된 전지셀들을 특정한 구조와 배열로 전지모듈을 구성하고 특정한 버스 바 어셈블리를 사용하여 직렬 연결함으로써, 전체적으로 콤팩트하고 안정적이며, 조립이 용이할 뿐만 아니라, 제조 과정에서 필요에 따라 다양한 전지셀들을 선택하여 구성할 수 있는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은,

둘 이상의 전지셀들이 상호 병렬로 연결된 상태로 셀 커버에 장착되고 전지셀들의 전극단자 연결부가 수직 절곡된 상태로 셀 커버 외부로 돌출되어 있는 단위모듈이, 둘 이상의 개수로 적층되어 있는 단위모듈 적층체;

상기 단위모듈 적층체의 단위모듈들이 상호 직렬 연결을 위한 배열로 장착되어 있고 단위모듈들의 전극단자 부위가 개방되어 있는 모듈 케이스;

상기 모듈 케이스에서 단위모듈들의 전극단자 부위에 장착되고, 단위모듈들의 직렬 연결을 위한 하나 이상의 버스 바가 외부로부터 용접을 수행할 수 있도록 노출된 상태로 장착되어 있는 버스 바 어셈블리; 및

상기 버스 바 어셈블리를 감싸는 전기절연성의 커버;

를 포함하는 구조로 구성되어 있다.

따라서, 본 발명에 따른 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩은 앞서 설명한 바와 같은 특정한 구성에 의해, 전체적으로 콤팩트하고 안정적인 구조와 함께, 조립이 용이하고, 제조 과정에서 필요에 따라 다양한 전지셀들을 선택하여 구성할 수 있는 효과가 있다. 또한, 전지셀들 간의 병렬 연결에 동일 소재간의 용접이 이루어지므로, 향상된 용접 신뢰성을 제공한다.

상기 전지셀은 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공할 수 있도록 바람직하게는 판상형 전지셀이며, 예를 들어, 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.

구체적으로는, 전지셀은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 파우치형 이차전지로서, 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 대략 직육면체 구조인 판상형으로 이루어져 있다. 이러한 파우치형 이차전지는 일반적으로 파우치형의 전지케이스로 이루어져 있으며, 상기 전지케이스는 내구성이 우수한 고분자 수지로 이루어진 외부 피복층; 수분, 공기 등에 대해 차단성을 발휘하는 금속 소재로 이루어진 차단층; 및 열융착될 수 있는 고분자 수지로 이루어진 내부 실란트층이 순차적으로 적층되어 있는 라미네이트 시트 구조로 구성되어 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 단위모듈의 전지셀들은 전극단자들이 직접 결합된 상태로 병렬 연결되어 있고, 전극단자 연결부는 버스 바 어셈블리의 버스 바에 접촉하는 용접면을 제공하도록 수직 절곡되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.

상기 전지셀은, 바람직하게는, 양극 단자와 음극 단자가 일측 단부에 함께 형성되어 있는 구조로 이루어져 있고, 상기 단위모듈들은 상호 인접한 단위모듈들 사이에서 양극 단자와 음극 단자가 인접하도록 교번 배열된 상태로 적층되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.

이와 같은 교번 배열은 단위모듈들 상호 간의 직렬 연결을 위해 긴 길이의 접속부재의 사용을 필요로 하지 않으므로, 매우 바람직하다.

상기 모듈 케이스는 다양할 수 있으며, 바람직하게는, 단위모듈 적층체의 외주면을 감싸는 프레임 구조로 이루어질 수 있다.

상기 구조에서, 모듈 케이스의 외면에는 디바이스 또는 팩 케이스에 전지모듈의 장착을 위한 하나 이상의 결합부가 형성되는 구조일 수 있다.

바람직하게는, 상기 결합부는 상하 방향으로 모듈 케이스의 외면으로부터 돌출되어 있고 상하 중심축을 따라 만입형 그루브가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 상기 그루브의 모양 및 수는 특별히 제한되지 않음은 물론이다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 버스 바 어셈블리는, 모듈 케이스에 장착되고 전기절연성 소재로 이루어진 장방형의 어셈블리 본체; 상기 장방형 본체에 전면과 후면이 개방된 상태로 장착되어 있는 하나 이상의 버스 바;를 포함하는 구조일 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 버스 바 어셈블리는 다수의 버스 바들을 포함하고 있고, 상기 버스 바는 양측 단부가 어셈블리 본체에 결합되는 금속 판재로 이루어질 수 있으며, 상기 버스 바의 일측 단부에는 전압 검출을 위한 검출용 단자가 추가적으로 포함되어 있는 구조일 수 있다.

이러한 구조에서, 상기 버스 바들 중에 외부 입출력 단자를 구성하는 버스 바들은, 일측 단부가 연장된 상태로 어셈블리 본체 상에 결합되어 있는 외부 입출력 단자부를 포함하는 구조일 수 있다.

상기 외부 입출력 단자부는, 예를 들어, 볼트에 의해 어셈블리 본체 상에 결합되는 구조일 수 있지만, 특별히 제한되지 없음은 물론이다.

경우에 따라서는, 상기 볼트가 어셈블리 본체를 경유하여, 예를 들어, 어셈블리 본체의 관통구를 경유하여, 모듈 케이스에도 결합되는 구조일 수 있다.

한편, 상기 전극단자 연결부에 대한 버스 바의 전기적 연결은 버스 바의 외면에 대해 용접을 수행하여 달성될 수 있다.

상기 용접은, 바람직하게는, 버스 바의 외면에 레이저를 조사하여 달성되는 방식일 수 있다.

모듈 케이스에 대한 버스 바 어셈블리의 장착 방식은 다양할 수 있으며, 예를 들어, 버스 바 어셈블리의 양측 단부에 체결구가 돌출되어 있고, 상기 모듈 케이스에는 상기 체결구에 대응하는 체결홈이 형성되어 있는 구조일 수 있다.

마찬가지로, 버스 바 어셈블리에 대한 커버의 장착 방식 역시 다양할 수 있는 바, 예를 들어, 커버의 양측 단부에 체결구가 돌출되어 있고, 상기 버스 바 어셈블리에는 상기 체결구에 대응하는 체결홈이 형성되어 있는 구조일 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 전지모듈 둘 이상이 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩과, 상기 전지모듈 또는 전지팩을 전원으로 사용하는 디바이스를 제공한다.

본 발명에 따른 전지팩이 사용될 수 있는 디바이스의 바람직한 예로는, 한정된 장착 공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장장치 등을 들 수 있다.

자동차의 전원으로 사용되는 전지팩은 소망하는 출력 및 용량에 따라 조합하여 제조될 수 있음은 물론이다.

전지팩을 전원으로 사용하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 병렬로 연결된 전지셀들을 특정한 구조와 배열로 전지모듈을 구성하고 특정한 버스 바 어셈블리를 사용하여 직렬 연결함으로써, 전체적으로 콤팩트하고 안정적이며, 조립이 용이할 뿐만 아니라, 제조 과정에서 필요에 따라 다양한 전지셀들을 선택하여 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도이다;
도 3은 본 발명에 따른 전지모듈이 장착된 전지팩의 사시도이다;
도 4는 단위모듈에 장착되는 전지셀의 사시도이다;
도 5는 도 4의 분해 모식도이다;
도 6은 본 발명에 따른 2개의 전지셀이 내장된 단위모듈의 사시도이다;
도 7은 본 발명에 따른 2개의 단위모듈이 적층된 단위모듈 적층체의 사시도이다;
도 8은 본 발명에 따른 전지모듈의 평면도이다;
도 9는 도7의 'A' 부분의 확대도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩의 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명에 따른 전지모듈이 장착된 전지팩의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 전지팩(200)은 전지모듈들(300), 베이스 플레이트(110), 전면 지지부재(120)와 후면 지지부재(130), 측면 지지부재(140) 및 다수의 스트랩 부재들(150)을 포함하고 있다.

전지모듈들(300)은 베이스 플레이트(110)의 상면에 탑재되고, 전면 지지부재(120)와 후면 지지부재(130)는 전지모듈들(300)의 전면과 후면에 각각 장착되어 있다.

측면 지지부재(140)는 전지팩(200)의 외면을 형성하는 전지모듈들(300)의 일측면과 전지팩(200)의 전후면 일부를 감싸는 구조로 베이스 플레이트(110) 상에 결합되어 있다.

다수의 스트랩 부재들(150)은 전지모듈들(300)의 위치 고정 내지 장착을 위해 전지모듈들(300)의 상면과 양측면을 감싸면서 베이스 플레이트(110)에 결합되어 있다.

베이스 플레이트(110)에서 스트랩 부재(150)에 대응하는 위치에는 전지모듈(300)을 고정하기 위한 체결용 나사(205)가 삽입되는 관통구(115)가 형성되어 있다.

전지모듈(300)은 단위모듈 적층체(600), 모듈 케이스(360), 버스 바 어셈블리(350) 및 전기 절연성의 커버(310)를 포함하고 있다.

전지모듈(300)은 다수의 전지셀들(10)을 포함하는 단위모듈들(500)이 상하로 적층된 구조로 이루어져 있고, 이러한 단위모듈(500)은 전기적으로 연결된 다수의 전지셀들(10)의 외면이 셀 커버(510)에 의해 감싸인 구조로 이루어져 있다. 전지셀(10)은 셀 커버(510)에 의해 감싸여 있어 외부로 노출되지 않으므로, 도면에는 점선의 지시선으로 표현하였다.

이러한 전지셀(10)의 구조에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

전지모듈(300)의 더욱 구체적인 내용을 설명하면, 단위모듈 적층체(600)는 둘 이상의 전지셀들(10)이 상호 병렬로 연결된 상태에서 셀 커버(510)에 장착되고, 전극단자들(도시하지 않음)이 수직 절곡된 상태에서 셀 커버(150)의 외부로 돌출되어 있는 단위모듈들(500)이 차례로 적층되어 형성되어 있다.

모듈 케이스(360)는 단위모듈 적층체(600)의 용이한 장착과, 단위모듈들(500)의 전극단자(도시하지 않음)가 돌출된 상태로 장착될 수 있도록 상면과 전면이 개방된 프레임 구조로 이루어져 있다.

또한, 모듈 케이스(360)에는 버스 바 어셈블리(350)의 결합을 위해 볼트 삽입부(365) 및 체결홈(362)이 형성되어 있고, 모듈 케이스(360) 외측부위에는 베이스 플레이트(110)에 대한 장착을 위한 2개의 결합부(363)가 형성되어 있다.

구체적으로, 결합부(363)는 상하 방향으로 모듈 케이스(360)의 외면으로부터 돌출되어 있고, 상하 중심축을 따라 만입형 그루브(361)가 형성되어 있어서, 그러한 만입형 그루브(361)에 스트랩 부재(150)가 삽입되어 베이스 플레이트(110)에 장착된다. 만입형 그루브(361)의 측면으로는 결합부(363)을 지시하는 다수의 리브들(366)이 형성되어 있다.

버스 바 어셈블리(350)는 모듈 케이스(360)의 일면에 장착되고, 단위모듈들(500)의 전극단자들을 직렬로 연결하기 위한 버스 바들(351)이 장착되어 있다.

버스 바들(351)에는 일측 단부로부터 길이 방향으로 전압 검출을 위한 검출용 단자(352)가 형성되어 있고, 버스 바들(351) 중에서 외부 입출력 단자를 구성하는 버스 바는 일측 단부가 길이 방향으로 연장된 상태에서 버스 바 어셈블리(350)의 본체 상에 장착되는 외부 입출력 단자부(353)를 포함하고 있다.

또한, 버스 바 어셈블리(351)에는 전기절연성 커버(310)와 결합을 위해 체결홈(355)이 형성되고, 모듈 케이스(360)와 결합을 위해 체결구(354)가 형성되어 있다.

이와 같이, 모듈 케이스(360)의 전면에 버스 바 어셈블리(351)를 장착하면, 버스 바(351)은 단위모듈들(500)의 전극단자에 접촉하게 되므로, 버스 바 어셈블리(351)의 전면으로부터 버스 바(351)에 레이저를 조사하여 용접을 용이하게 수행할 수 있다.

전기절연성 커버(310)는 버스 바 어셈블리(350)의 버스 바(351)가 형성된 부위를 감싸도록 장착된다.

또한, 커버(310)는 내부 부품과 외부와의 절연을 위해 플라스틱 소재로 형성되고, 버스 바 어셈블리(351)와 결합을 위해 다수개의 체결구(311)가 형성되어 있다.

이러한 전지모듈(300)의 모듈 케이스(360), 버스 바 어셈블리(350) 및 커버(310)는 커버(310)에 형성된 체결구(311)가 버스 바 어셈블리(350)에 형성된 체결홈(355)에 삽입되고, 버스 바 어셈블리(350)에 형성된 체결구(354)는 모듈 케이스(360)에 형성된 체결홈(362)에 삽입되면서 상호간에 체결이 용이하게 이루어진다.

또한, 외부 입출력 단자(353)는 볼트에 의해 모듈 케이스(360)에 형성된 볼트 삽입부(365)에 삽입되어 결합이 완성된다.

도 4에는 본 발명의 단위모듈에 장착되는 하나의 예시적인 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 분해 모식도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 판상형 전지셀(10)은, 파우치형 전지케이스(20) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체가 그것의 양극 및 음극 탭들(220, 230)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극단자(222, 232)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.

전지케이스(100)는 전극조립체(210)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(14)를 포함하는 케이스 본체(15)와 그러한 본체(15)에 일체로서 연결되어 있는 덮개(13)로 이루어져 있다.

스택형 또는 스택/폴딩형의 구조를 가진 전극조립체(210)는 다수의 양극 탭들(220)과 다수의 음극 탭들(230)이 각각 융착되어 전극단자(11, 12)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(15)의 잉여부(144)와 덮개 (13)가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극단자(222, 232) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극단자(222, 232)와 전지케이스(20)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극단자(222, 232)의 상하면에 절연필름(240)이 부착된다.

케이스 본체(15)와 덮개(13)는 외측 수지층(16), 차단성 금속층(17) 및 내측 수지층(18)으로 구성되어 있고, 내측 수지층(18)은 케이스 본체(15)의 외면과 덮개(13)의 외면에 가해지는 열융착기(도시하지 않음)로부터의 열과 압력에 의해 밀착 고정될 수 있게 된다.

전해액이 함침된 전극조립체(210)를 수납부(12)에 안착한 상태에서 케이스 본체(15)의 잉여부(144)와 덮개(13)의 접촉부위를 열융착시키면 실링부가 형성된다.

도 6에는 본 발명에 따른 2개의 전지셀이 내장된 단위모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명에 따른 2개의 단위모듈이 적층된 단위모듈 적층체의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 8은 본 발명에 따른 전지모듈의 평면도가 도시되어 있으며, 도 9는 도7의 'A' 부분의 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 단위모듈(500)은 2개의 적층된 전지셀들(10)과, 외측면 전체를 감싸는 구조의 셀 커버(510)를 포함하고 있다.

전지모듈(300)은 다수 개의 단위모듈들(500)이 적층된 단위모듈 적층체(600)를 포함하고 있고, 단위모듈들(500)은 내장된 전지셀(10)의 전극단자들(222,232)이 외부로 노출된 상태로 상호간에 직렬 연결된다.

단위모듈들(500)의 전극단자들(222,232)은 서로 병렬 연결되도록 수직 절곡되어 수직 단면상으로 'ㄷ' 자 모양의 전극단자 연결부(550)가 각각 형성되고, 동일한 극성을 가진 전극단자들이 동일한 수직선 상에 위치하여 서로 병렬 연결된다.

전극단자 연결부들(550)은 버스 바 어셈블리(350)의 버스 바(351)에 접촉하는 용접면이 제공되도록 수직 절곡되어 있다. 이러한 용접면은, 버스 바(351)의 외측 부위에서 상호 접촉된 상태로 레이저를 조사하는 레이저 용접에 의해 전기적으로 연결되므로, 전극단자 연결부들(550)을 모듈 케이스(360)에 고정시킨 후에 레이저 용접이 수행됨으로써, 전지모듈의 조립이 용이하게 이루어진다.

단위모듈들(500)은 버스 바(351)에 의해 상호 연결 연결되어 최종적으로 외부 입출력단자(353)에 전기적으로 연결된다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (21)

1. 둘 이상의 전지셀들이 상호 병렬로 연결된 상태로 셀 커버에 장착되고 전지셀들의 전극단자 연결부가 수직 절곡된 상태로 셀 커버 외부로 돌출되어 있는 단위모듈이, 둘 이상의 개수로 적층되어 있는 단위모듈 적층체;
   상기 단위모듈 적층체의 단위모듈들이 상호 직렬 연결을 위한 배열로 장착되어 있고 단위모듈들의 전극단자 부위가 개방되어 있는 모듈 케이스;
   상기 모듈 케이스에서 단위모듈들의 전극단자 부위에 장착되고, 단위모듈들의 직렬 연결을 위한 하나 이상의 버스 바가 외부로부터 용접을 수행할 수 있도록 노출된 상태로 장착되어 있는 버스 바 어셈블리; 및 상기 버스 바 어셈블리를 감싸는 전기절연성의 커버;
   를 포함하며,
   상기 버스 바 어셈블리는, 모듈 케이스에 장착되고 전기절연성으로 이루어진 장방형의 어셈블리 본체; 상기 장방형 본체에 전면과 후면이 개방된 상태로 장착되어 있는 하나 이상의 버스 바;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전지셀은 라미네이트 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 단위모듈의 전지셀들은 전극단자들이 직접 결합된 상태로 병렬 연결되어 있고, 전극단자 연결부는 버스 바 어셈블리의 버스 바에 접촉하는 용접면을 제공하도록 수직 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 양극 단자와 음극 단자가 일측 단부에 함께 형성되어 있는 구조로 이루어져 있고, 상기 단위모듈들은 상호 인접한 단위모듈들 사이에서 양극 단자와 음극 단자가 인접하도록 교번 배열된 상태로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈 케이스는 단위모듈 적층체의 외주면을 감싸는 프레임 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈 케이스의 외면에는 디바이스 또는 팩 케이스에 전지모듈의 장착을 위한 하나 이상의 결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 결합부는 상하 방향으로 모듈 케이스의 외면으로부터 돌출되어 있고 상하 중심축을 따라 만입형 그루브가 형성되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
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10. 제 1 항에 있어서, 상기 버스 바 어셈블리는 다수의 버스 바들을 포함하고 있고, 상기 버스 바는 양측 단부가 어셈블리 본체에 결합되는 금속 판재인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 버스 바의 일측 단부에는 전압 검출을 위한 검출용 단자가 추가되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 버스 바들 중 외부 입출력 단자를 구성하는 버스 바들은, 일측 단부가 연장된 상태로 어셈블리 본체 상에 결합되어 있는 외부 입출력 단자부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자부는 볼트에 의해 어셈블리 본체 상에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 볼트는 모듈 케이스에도 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 전극단자 연결부에 대한 버스 바의 전기적 연결은 버스 바의 외면에 대해 용접을 수행하여 달성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 용접은 버스 바의 외면에 레이저를 조사하여 달성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 버스 바 어셈블리의 양측 단부에 체결구가 돌출되어 있고, 상기 모듈 케이스에는 상기 체결구에 대응하는 체결홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
18. 제 1 항에 있어서, 상기 커버의 양측 단부에 체결구가 돌출되어 있고, 상기 버스 바 어셈블리에는 상기 체결구에 대응하는 체결홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
19. 제 1 항에 따른 전지모듈 둘 이상이 팩 케이스에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
20. 제 1 항에 따른 전지모듈 또는 제 19 항에 따른 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
    

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