KR101486927B1 - 배터리 모듈 및 이에 적용되는 단자 어셈블리 - Google Patents

배터리 모듈 및 이에 적용되는 단자 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 모듈은, 적어도 하나의 단위 셀, 상기 단위 셀을 수용하는 하우징, 및 상기 하우징의 외측에 설치되어 상기 단위 셀과 외부 디바이스의 커넥터 사이를 전기적으로 연결하는 한 쌍의 단자 어셈블리를 포함하는 것으로서, 상기 한 쌍의 단자 어셈블리 중 적어도 어느 하나는, 상기 단위 셀과 연결되는 단자 플레이트 및 상기 단자 플레이트와 상기 커넥터 사이에 개재되어 상기 단자 플레이트와 상기 외부 디바이스의 커넥터 사이에 흐르는 전류의 양을 조절하는 PTC 소자를 포함한다.

Description

배터리 모듈 및 이에 적용되는 단자 어셈블리{Battery module and terminal assembly applied for the same}
본 발명은 배터리 모듈 및 이에 적용되는 단자 어셈블리에 관한 것으로서, 구체적으로는 비정상적인 온도 상승에 대해 높은 안전성을 갖는 배터리 모듈 및 이에 적용되는 단자 어셈블리에 관한 것이다.
비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 전기 제품 사용이 활성화됨에 따라 그 구동 전원으로서 주로 사용되는 이차전지에 대한 중요성이 증가되고 있다.
통상적으로 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 랩탑 컴퓨터, 파워 툴, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 대용량 전력 저장 장치 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행 중이다.
특히, 리튬 이차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연전지 등 다른 이차전지와 비교하여 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하므로 사용의 증가가 활발하게 진행되고 있다.
리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 다수의 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 고출력의 전기자동차, 하이브리드 자동차, 파워툴, 전기 자전거, 전력저장장치, UPS 등에 사용된다.
리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.
리튬 이차전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지와 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다. 그리고, 리튬 이온 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지와 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다.
액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지의 경우 대개 원통이나 각형의 금속 캔을 용기로 하여 용접 밀봉시킨 형태로 사용된다. 이런 금속 캔을 용기로 사용하는 캔형 이차전지는 형태가 고정되므로 이를 전원으로 사용하는 전기 제품의 디자인을 제약하는 단점이 있고, 부피를 줄이는 데 어려움이 있다. 따라서, 전극 조립체와 전해질을 필름으로 만든 파우치 포장재에 넣고 밀봉하여 사용하는 파우치형 이차전지가 개발되어 사용되고 있다.
그런데, 리튬 이차전지는 과열이 될 경우 폭발 위험성이 있어서 안전성을 확보하는 것이 중요한 과제 중의 하나이다. 리튬 이차전지의 과열은 여러 가지 원인에서 발생되는데, 그 중 하나가 리튬 이차전지를 통해 한계 이상의 과전류가 흐르는 경우를 들 수 있다. 과전류가 흐르면 리튬 이차전지가 주울열에 의해 발열을 하므로 전지의 내부 온도가 급속하게 상승한다. 또한 온도의 급속한 상승은 전해액의 분해 반응을 야기하여 열폭주 현상(thermal runaway)을 일으킴으로써 결국에는 전지의 폭발까지 이어지게 된다. 과전류는 뾰족한 금속 물체가 리튬 이차전지를 관통하거나 양극과 음극 사이에 개재된 분리막의 수축에 의해 양극과 음극 사이의 절연이 파괴되거나 외부에 연결된 충전 회로나 부하의 이상으로 인해 돌입전류(rush current)가 전지에 인가되는 등의 경우에 발생된다.
따라서 리튬 이차전지는 과전류의 발생과 같은 이상 상황으로부터 전지를 보호하기 위해 보호회로와 결합되어 사용되며, 상기 보호회로에는 과전류가 발생되었을 때 충전 또는 방전전류가 흐르는 선로를 비가역적으로 단선시키는 퓨즈 소자가 포함되는 것이 일반적이다.
도 1은 리튬 이차전지를 포함하는 배터리 팩과 결합되는 보호회로의 구성 중 퓨즈 소자의 배치 구조와 동작 메커니즘을 설명하기 위한 회로도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 보호회로는 과전류 발생 시 배터리 팩을 보호하기 위해 퓨즈 소자(1), 과전류 센싱을 위한 센스 저항(2), 과전류 발생을 모니터하여 과전류 발생 시 퓨즈 소자(1)를 동작시키는 마이크로 컨트롤러(3) 및 상기 퓨즈 소자(1)에 동작 전류의 유입을 스위칭하는 스위치(4)를 포함한다.
퓨즈 소자(1)는 배터리 팩의 최 외측 단자에 연결된 주 선로에 설치된다. 주 선로는 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 배선을 말한다. 도면에는, 퓨즈 소자(1)가 고전위 선로(Pack+)에 설치된 것으로 도시되어 있다.
퓨즈 소자(1)는 3단자 소자 부품으로 2개의 단자는 충전 또는 방전 전류가 흐르는 주 선로에, 1개의 단자는 스위치(4)와 접속된다. 그리고 내부에는 주 선로와 직렬 연결되며 특정 온도에서 융단이 이루어지는 퓨즈(1a)와, 상기 퓨즈(1a)에 열을 인가하는 저항(1b)이 포함되어 있다.
상기 마이크로 컨트롤러(3)는 센스 저항(2) 양단의 전압을 주기적으로 검출하여 과전류 발생 여부를 모니터하며, 과전류가 발생된 것으로 판단되면 스위치(4)를 턴 온 시킨다. 그러면 주 선로에 흐르는 전류가 퓨즈 소자(1) 측으로 바이패스되어 저항(1b)에 인가된다. 이에 따라, 저항(1b)에서 발생된 주울열이 퓨즈(1a)에 전도되어 퓨즈(1a)의 온도를 상승시키며, 퓨즈(1a)의 온도가 융단 온도까지 오르게 되면 퓨즈(1a)가 융단 됨으로써 주 선로가 비가역적으로 단선된다. 주 선로가 단선되면 과전류가 더 이상 흐르지 않게 되므로 과전류로부터 비롯되는 문제를 해소할 수 있다.
그런데, 위와 같은 종래 기술은 여러 가지 문제점을 안고 있다. 즉, 마이크로 컨트롤러(3)에서 고장이 생기면 과전류가 발생된 상황에서도 스위치(4)가 턴 온 되지 않는다. 이런 경우 퓨즈 소자(1)의 저항(1b)으로 전류가 유입되지 않으므로 퓨즈 소자(1)가 동작을 하지 않는 문제가 있다. 또한 보호회로 내에 퓨즈 소자(1)의 배치를 위한 공간이 별도로 필요하고 퓨즈 소자(1)의 동작 제어를 위한 프로그램 알고리즘이 마이크로 컨트롤러(3)에 반드시 적재되어야 한다. 따라서 보호회로의 공간 효율성이 저하되고 마이크로 컨트롤러(3)의 부하를 증가시키는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 개선된 기술에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 별도의 보호 회로 없이 배터리 모듈 자체에서 온도 상승을 방지할 수 있는 구조를 가짐으로써 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있는 배터리 모듈 및 이에 적용되는 단자 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 적어도 하나의 단위 셀, 상기 단위 셀을 수용하는 하우징, 및 상기 하우징의 외측에 설치되어 상기 단위 셀과 외부 디바이스의 커넥터 사이를 전기적으로 연결하는 한 쌍의 단자 어셈블리를 포함하는 것으로서, 상기 한 쌍의 단자 어셈블리 중 적어도 어느 하나는, 상기 단위 셀과 연결되는 단자 플레이트; 및 상기 단자 플레이트와 상기 커넥터 사이에 개재되어 상기 단자 플레이트와 상기 외부 디바이스의 커넥터 사이에 흐르는 전류의 양을 조절하는 PTC 소자를 포함한다.
상기 PTC 소자를 포함하는 단자 어셈블리는, 상기 하우징 또는 상기 단자 플레이트로부터 상기 하우징의 외측 방향으로 연장되는 체결 볼트를 더 포함할 수 있다.
상기 체결 볼트는, 상기 단자 플레이트 및 상기 커넥터 중 적어도 어느 하나와의 사이에서 절연 상태를 유지할 수 있다.
상기 PTC 소자는, 상기 체결 볼트에 체결되는 PTC 와셔일 수 있다.
상기 PTC 소자를 포함하는 단자 어셈블리는, 상기 커넥터의 상부로부터 상기 체결 볼트에 체결되어 상기 커넥터가 고정되도록 하는 고정 너트를 더 포함할 수 있다.
상기 체결 볼트는, 표면에 형성되는 절연 층을 구비할 수 있다.
상기 체결 볼트는, 상기 하우징으로부터 상기 배터리 모듈의 외측 방향으로 연장되고, 상기 단자 플레이트와 접촉하지 않을 수 있다.
상기 체결 볼트는, 상기 단자 플레이트를 관통할 수 있다.
상기 단자 플레이트는, 상기 체결 볼트가 통과되는 관통 홀 또는 노치를 구비할 수 있다.
상기 단자 어셈블리는, 상기 단자 플레이트와 체결 볼트 사이에 개재되는 절연 가스켓을 더 포함할 수 있다.
상기 PTC 소자는, 상기 한 쌍의 단자 어셈블리 중 어느 한쪽에만 구비될 수 있다.
상기 PTC 소자는, 양극 단자 어셈블리에 구비될 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 단자 어셈블리는, 배터리 모듈의 외측에 구비되어 외부 디바이스의 커넥터와 연결됨으로써 상기 배터리 모듈과 상기 외부 디바이스 사이를 전기적으로 연결하는 것으로서, 상기 단위 셀과 전기적으로 연결되는 단자 플레이트; 및 상기 상기 단자 플레이트와 상기 커넥터 사이에 개재되어 상기 단자 플레이트와 상기 커넥터 사이에 흐르는 전류의 양을 조절하는 PTC 소자를 포함한다.
상기 단자 어셈블리는, 상기 하우징 또는 상기 단자 플레이트로부터 상기 하우징의 외측 방향으로 연장되는 체결 볼트를 더 포함할 수 있다.
상기 체결 볼트는, 상기 단자 플레이트 및 상기 커넥터 중 적어도 어느 하나와의 사이에서 절연 상태를 유지할 수 있다.
상기 PTC 소자는, 상기 체결 볼트에 체결되는 PTC 와셔일 수 있다.
상기 단자 어셈블리는, 상기 커넥터의 상부로부터 상기 체결 볼트에 체결되어 상기 커넥터가 고정도록 하는 고정 너트를 더 포함할 수 있다.
상기 체결 볼트는, 표면에 형성되는 절연 층을 구비할 수 있다.
상기 체결 볼트는, 상기 하우징으로부터 상기 배터리 모듈의 외측 방향으로 연장되고, 상기 단자 플레이트와 접촉하지 않을 수 있다.
상기 체결 볼트는, 상기 단자 플레이트를 관통할 수 있다.
상기 단자 플레이트는, 상기 체결 볼트가 통과되는 관통 홀 또는 노치를 구비할 수 있다.
상기 단자 어셈블리는, 상기 단자 플레이트와 상기 체결 볼트 사이에 개재되는 절연 가스켓을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 별도의 보호 회로를 설치하지 않더라도 배터리 모듈의 온도 상승에 대한 안전성 확보가 가능하게 된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 배터리 모듈에 PTC소자를 설치하는 작업이 용이해짐으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 배터리 모듈과 결합되는 보호회로의 구성 중 퓨즈 소자의 배치 구조와 동작 메커니즘을 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 단자 어셈블리의 일 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 단자 어셈블리를 나타내는 결합 단면도이다.
도 4a는 도 2에 도시된 단자 어셈블리의 다른 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4b 및 도 4c는 도 4a에 도시된 단자 어셈블리를 나타내는 결합 단면도이다.
도 5a는 도 2에 도시된 단자 어셈블리의 또 다른 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5b 및 도 5c는 도 5a에 도시된 단자 어셈블리를 나타내는 결합 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈(100)을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 적어도 하나의 단위 셀(10), 상기 단위 셀을 수용하는 하우징(20) 및 상기 하우징(20)의 외측에 설치되는 한 쌍의 단자 어셈블리(30)를 포함한다.
상기 단위 셀(10)은 전극조립체(미도시) 및 전극조립체로부터 연장되는 한 쌍의 전극 리드(미도시)를 구비하는 것으로서, 하우징(20) 내에 복수개가 구비될 수 있다. 상기 단위 셀(10)이 복수개인 경우 단위 셀(10) 상호간은 전극 리드간의 결합에 의해 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다.
상기 단자 어셈블리(30)는 단위 셀(10)과 전기적으로 연결된 상태로 하우징(20)의 외측에 설치되며, 외부 디바이스의 커넥터(C)가 고정될 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 상기 단자 어셈블리(30)는 외부 디바이스의 커넥터(C)와 연결됨으로써 단위 셀(10)과 외부 디바이스 사이가 전기적으로 연결되도록 한다.
한편, 상기 한 쌍의 단자 어셈블리(30) 중 적어도 어느 하나는 PTC 소자가 적용된 구조를 가짐으로써 단자 어셈블리(30)의 온도가 일정 값 이상으로 상승하는 경우 더 이상 통전되지 않는 특성을 갖는데, PTC 소자가 적용된 이러한 단자 어셈블리(30)의 다양한 실시 형태에 대해서는 도 3a 내지 도 5c를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
다음은, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 어셈블리(30)를 설명하기로 한다.
도 3a는 도 2에 도시된 단자 어셈블리의 일 실시예를 나타내는 분해 사시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 단자 어셈블리를 나타내는 결합 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 어셈블리(30)는 단자 플레이트(31), 체결 볼트(32), PTC 와셔(33) 및 고정 너트(34)를 포함할 수 있다.
상기 단자 플레이트(31)는 단위 셀(10)의 전극 리드와 직접 연결되거나 커넥팅 바 등의 접속 부재를 통해 간접적으로 연결된 상태로 하우징(20)의 외측 면에 설치된다.
상기 체결 볼트(32)는 단자 플레이트(31)로부터 배터리 모듈(100)의 외측 방향으로 연장되며, 단자 플레이트(31)와 일체로 형성되거나 용접 등에 의해 단자 플레이트(31)에 고정될 수 있다. 상기 체결 볼트(32)는 강성 확보의 관점에서 금속 재질로 이루어질 수 있는데, 이 경우 체결 볼트(32)의 표면에는 절연성 물질로 이루어지는 절연 층(32a)이 형성된다. 이는 상기 체결 볼트(32)를 통해 외부 디바이스의 커넥터(C)와 단자 플레이트(31) 사이가 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위함이다. 상기 절연 층(32a)은 체결 볼트(32)에 고무 커버 또는 플라스틱 커버 등을 덧씌우거나, 체결 볼트(32)의 표면을 스프레이 등에 의해 절연 코팅처리 함으로써 형성될 수 있다.
상기 PTC 와셔(positive temperature coefficient washer, 33)는 PTC 소자를 이용하여 제조된 와셔로서, 체결 볼트(32)에 체결될 수 있는 형태를 갖는다. 상기 PTC 와셔(33)는 외부 디바이스의 커넥터(C)가 체결 볼트(32)에 체결되었을 때, 단자 플레이트(31)와 커넥터(C) 사이에 개재된 상태로 단자 플레이트(31) 및 커넥터(C) 모두와 접촉하게 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 체결 볼트(31)의 표면은 비전도성을 가지므로 배터리 모듈(100)과 외부 디바이스 사이에 흐르는 전류의 양은 PTC 와셔(33)가 갖는 저항 값에 의존하게 되며, 이에 따라 배터리 모듈(100)에 이상이 발생하여 PTC 와셔(33)가 과열되는 경우 회로 상에 대전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
상기 PTC 와셔(33)를 이루는 물질로는 BaTiO3계, Ⅴ2O3계 ,Cr2O3계, 불소수지-카본복합계, Al2O3- MoSi2계 물질 등을 들 수 있는데, 이러한 구성 물질을 달리하거나 이에 첨가되는 첨가 물질을 달리함으로써 PTC 와셔(33)의 저항 값이 급격히 증가하는 온도, 즉 큐리(curie) 온도를 조절할 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(100)의 사용 용도 및 허용 가능한 최대 전류 값 등을 고려하여 PTC 와셔(33)가 적절한 큐리 온도를 갖도록 조절하는 것이 가능하다.
한편, 상기 PTC 와셔(33)는 회로 전체의 저항을 최소화한다는 측면에서 배터리 모듈(100)에 구비되는 한 쌍의 단자 어셈블리 중 어느 한 쪽에만 설치될 수 있으며, 이 경우 발열량이 많은 양극 단자 어셈블리 쪽에 설치되는 것이 더 유리하다.
상기 고정 너트(34)는 커넥터(C)의 상부로부터 체결 볼트(32)에 체결되는 것으로서, 커넥터(C)가 PTC 와셔(33)에 밀착된 상태로 PTC 와셔(33) 및 고정 너트(34) 사이에 고정될 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 어셈블리(30)는 단자 플레이트(31)와 커넥터(C) 사이에 개재되는 PTC 와셔(33)를 구비하되 커넥터(C)와 체결 볼트(32) 사이가 절연된 구조를 갖는다. 이러한 구조에 따르면, 배터리 모듈(100) 이상으로 인해 온도가 급격히 상승하는 경우 PTC 와셔(33)를 통해 흐르는 전류가 차단됨으로써 배터리 모듈(100) 사용상의 안전성을 확보할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 어셈블리(30)는 기존의 단자 어셈블리 구조에 대한 변경 없이 PTC 와셔(33)를 고정 볼트(32)에 끼워 넣는 작업만으로 설치가 가능하므로 안전성이 우수한 배터리 모듈(100)을 용이하게 제조할 수 있도록 한다.
다음은, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 단자 어셈블리(40)를 설명하기로 한다.
도 4a는 도 4a는 도 2에 도시된 단자 어셈블리의 다른 실시예를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4b 및 도 4c는 도 4a에 도시된 단자 어셈블리를 나타내는 결합 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단자 어셈블리(40)는 단자 플레이트(41), 체결 볼트(42), PTC 와셔(43), 고정 너트(44) 및 절연 가스켓(45)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 단자 어셈블리(40)는 앞선 실시예에 따른 단자 어셈블리(30)와 비교할 때, 단자 플레이트(41) 및 체결 볼트(42)의 구조에 있어서 차이가 있을 뿐 다른 구성요소들은 동일하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단자 어셈블리(40)를 설명함에 있어서 앞선 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 단자 플레이트(41) 및 체결 볼트(42)에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
상기 단자 플레이트(41)는 체결 볼트(42)가 관통될 수 있도록 형성된 관통 홀(H)을 구비한다. 즉, 상기 체결 볼트(42)는 앞선 실시예의 체결 볼트(32)와 달리 하우징(20)에 고정되거나 하우징(20)과 일체로 형성되며, 단자 플레이트(41)에 형성된 관통 홀(H)을 통과하여 배터리 모듈(100)의 외측 방향으로 연장된다. 여기서, 상기 체결 볼트(42)는 관통 홀(H)의 내측 면과 접촉되지 않도록 이격되어 위치함으로써 단자 플레이트(41)와 체결 볼트(42) 사이는 절연 상태를 유지할 수 있다.
상기 절연 가스켓(45, 도 4c 참조)은 단자 플레이트(41)에 형성된 관통 홀(H)의 내측 면과 체결 볼트(42) 사이에 개재됨으로써 단자 플레이트(41)와 체결 볼트(42) 사이가 좀 더 확실히 절연 되도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단자 어셈블리(40)는 단자 플레이트(41)와 커넥터(C) 사이에 개재되는 PTC 와셔(43)를 구비하되 단자 플레이트(41)와 체결 볼트(42) 사이가 절연된 구조를 갖는다. 이러한 구조에 따르면, 배터리 모듈(100) 이상으로 인해 온도가 급격히 상승하는 경우 PTC 와셔(33)를 통해 흐르는 전류가 차단됨으로써 배터리 모듈(100) 사용상의 안전성을 확보할 수 있다.
다음은, 도 5a 내지 5c를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자 어셈블리(50)를 설명하기로 한다.
도 5a는 도 2에 도시된 단자 어셈블리의 또 다른 실시예를 나타내는 분해 사시도이고, 도 5b 및 도 5c는 도 5a에 도시된 단자 어셈블리를 나타내는 결합 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자 어셈블리(50)는 단자 플레이트(51), 체결 볼트(52), PTC 와셔(53), 고정 너트(54) 및 절연 가스켓(55)을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자 어셈블리(50)는 앞선 실시예에 따른 단자 어셈블리(50)와 비교할 때, 단자 플레이트(51)의 구조에 있어서 차이가 있을 뿐 다른 구성요소들은 동일하다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자 어셈블리를 설명함에 있어서 앞선 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 단자 플레이트(51)에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
상기 단자 플레이트(51)는 체결 볼트(52)가 관통될 수 있도록 형성된 노치(N)를 구비한다. 여기서, 상기 체결 볼트(52)는 노치(N)의 내측 면과 접촉되지 않도록 이격되어 위치함으로써 단자 플레이트(51)와 체결 볼트(52) 사이의 절연 상태를 유지할 수 있다.
이러한 구조에 따르면, 단자 플레이트(51)와 체결 볼트(52)를 상호간에 접촉되지 않도록 설치하고자 하는 경우, 노치(N)의 깊이만큼의 공차가 허용되므로 배터리 모듈(100)의 생산성이 향상될 뿐만 아니라 단자 플레이트(51)와 체결 볼트(52)가 상호 접촉됨에 따른 불량 발생을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 단자 어셈블리(50)가 배터리 모듈(100)의 이상 시에 대전류의 흐름을 차단함으로써 배터리 모듈(100) 사용상의 안전성을 확보할 수 있음은 앞선 실시예의 경우와 동일하다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 배터리 모듈 10: 단위 셀
20: 하우징 30,40,50: 단자 어셈블리
31,41,51: 단자 플레이트 31a: 절연 층
32,42,52: 체결 볼트 33,43,53: PTC 와셔
C: 커넥터 34,44,54: 고정 너트
45,55: 절연 가스켓 H: 관통 홀
N: 노치

Claims (22)

  1. 적어도 하나의 단위 셀, 상기 단위 셀을 수용하는 하우징, 및 상기 하우징의 외측에 설치되어 상기 단위 셀과 외부 디바이스의 커넥터 사이를 전기적으로 연결하는 한 쌍의 단자 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈로서,
    상기 한 쌍의 단자 어셈블리 중 적어도 어느 하나는,
    상기 단위 셀과 연결되는 단자 플레이트; 및
    상기 단자 플레이트와 상기 커넥터 사이에 개재되어 상기 단자 플레이트와 상기 외부 디바이스의 커넥터 사이에 흐르는 전류의 양을 조절하는 PTC 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PTC 소자를 포함하는 단자 어셈블리는,
    상기 하우징 또는 상기 단자 플레이트로부터 상기 하우징의 외측 방향으로 연장되는 체결 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 체결 볼트는,
    상기 단자 플레이트 및 상기 커넥터 중 적어도 어느 하나와의 사이에서 절연 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 PTC 소자는,
    상기 체결 볼트에 체결되는 PTC 와셔인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 PTC 소자를 포함하는 단자 어셈블리는,
    상기 커넥터의 상부로부터 상기 체결 볼트에 체결되어 상기 커넥터가 고정되도록 하는 고정 너트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 체결 볼트는,
    표면에 형성되는 절연 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 체결 볼트는,
    상기 하우징으로부터 상기 배터리 모듈의 외측 방향으로 연장되고,
    상기 단자 플레이트와 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 체결 볼트는,
    상기 단자 플레이트를 관통하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단자 플레이트는,
    상기 체결 볼트가 통과되는 관통 홀 또는 노치를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 단자 어셈블리는,
    상기 단자 플레이트와 체결 볼트 사이에 개재되는 절연 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 PTC 소자는,
    상기 한 쌍의 단자 어셈블리 중 어느 한쪽에만 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 PTC 소자는,
    양극 단자 어셈블리에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 적어도 하나의 단위 셀 및 상기 단위 셀을 수용하는 하우징을 포함하는 배터리 모듈의 외측에 구비되어 외부 디바이스의 커넥터와 연결됨으로써 상기 배터리 모듈과 상기 외부 디바이스 사이를 전기적으로 연결하는 단자 어셈블리로서,
    상기 단위 셀과 전기적으로 연결되는 단자 플레이트; 및
    상기 단자 플레이트와 상기 커넥터 사이에 개재되어 상기 단자 플레이트와 상기 커넥터 사이에 흐르는 전류의 양을 조절하는 PTC 소자를 포함하는 단자 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 단자 어셈블리는,
    상기 하우징 또는 상기 단자 플레이트로부터 상기 하우징의 외측 방향으로 연장되는 체결 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단자 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 체결 볼트는,
    상기 단자 플레이트 및 상기 커넥터 중 적어도 어느 하나와의 사이에서 절연 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 단자 어셈블리.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 PTC 소자는,
    상기 체결 볼트에 체결되는 PTC 와셔인 것을 특징으로 하는 단자 어셈블리.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 단자 어셈블리는,
    상기 커넥터의 상부로부터 상기 체결 볼트에 체결되어 상기 커넥터가 고정되도록 하는 고정 너트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단자 어셈블리.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 체결 볼트는,
    표면에 형성되는 절연 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 단자 어셈블리.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 체결 볼트는,
    상기 하우징으로부터 상기 배터리 모듈의 외측 방향으로 연장되고,
    상기 단자 플레이트와 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 단자 어셈블리.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 체결 볼트는,
    상기 단자 플레이트를 관통하는 것을 특징으로 하는 단자 어셈블리.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 단자 플레이트는,
    상기 체결 볼트가 통과되는 관통 홀 또는 노치를 구비하는 것을 특징으로 하는 단자 어셈블리.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 단자 플레이트와 상기 체결 볼트 사이에 개재되는 절연 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단자 어셈블리.
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