KR101729253B1 - 절연지그에 의해 조립되는 배터리 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이스의 내측에 복수의 배터리 유닛이 내장되고, 상기 배터리 유닛에서 노출되는 셀탭을 연결토록 케이스의 상부에 탭바텀이 설치되며, 서로 이웃한 복수의 배터리 유닛들에서 인출된 셀탭이 절곡되어 탭바텀의 상부에 연결토록 탭톱이 연결되고, 상기 탭바텀에 적층되는 셀탭에는 홀이 형성되어 탭바텀에 일체로 연결되는 볼트가 삽입된 후 너트로서 결합되는 절연지그에 의해 조립되는 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

절연지그에 의해 조립되는 배터리 모듈{Insulating Jig and Battery Module Assembly using the Insulating Jig}

본 발명은 케이스의 내측에 복수의 배터리 유닛이 내장되고, 상기 배터리 유닛에서 노출되는 셀탭을 연결토록 케이스의 상부에 탭바텀이 설치되며, 서로 이웃한 복수의 배터리 유닛들에서 인출된 셀탭이 절곡되어 탭바텀의 상부에 연결토록 탭톱이 연결되고, 상기 탭바텀에 적층되는 셀탭에는 홀이 형성되어 탭바텀에 일체로 연결되는 볼트가 삽입된 후 너트로서 결합되는 절연지그에 의해 조립되는 배터리 모듈에 관한 것이다.

최근에는 공해 발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발이 활발히 이루어지고 있는 추세이며, 상기 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 동력원으로는 전지가 사용된다.

그리고, 상기 전기 자동차의 모터 구동 등과 같은 큰 전력을 필요로 하는 기기에는 다수개의 전지 셀을 직렬로 연결하여 모듈로 구성되는 고전압의 배터리 모듈이 사용된다.

또한, 상기와 같은 배터리 모듈은 통상적으로 직렬로 연결되는 다수개의 전지 셀을 포함하여 이루어지며, 상기 전지 셀들은 전기적으로 연결되어 케이스의 외측으로 전극 단자가 노출되도록 형성되는데, 이때 상기 전극 단자는 케이스와의 전기적으로 절연이 확보되어야 한다.

이와같은 기술과 관련되어 종래의 공개특허 제2013-23059호에 배터리 팩이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이 서로 이웃한 배터리 유닛들에서 인출된 제2 리드 탭(122)과 제1 리드 탭(121)이 제2 리브(131b)의 양측에 각각 구비된 개구(OP1, OP2)를 관통하여 외부로 노출되며, 외부로 노출된 리드 탭들(122, 121)은 제2 리브(131b) 상에서 서로를 향해 절곡되고, 절곡된 제1,2 리드 탭(121, 122)은 제1 리브(131, 예컨대 131b, 131c, 131d, 131e) 상에서 서로 포개어지면서 서로 인접한 배터리 유닛들을 직렬 접속한다.

이 후, 각 버스 바(161, 162, 163)의 셀 밸런싱부(161c, 162c, 163c)는 제1리브 (131b)상에 안착되며. 각 버스 바(161, 162, 163)에 형성된 홀(161ah,162ah, 163ah)은 리드 탭(121,122)에 형성된 홀들(121h, 122h) 및 제1 리브(131)에 형성된 홀(131h)과 동일 선상에 배치되고, 제2 버스 바(162)와 제 제3 버스 바(163)의 대전류부들(162d, 163d)은 각각 제1 단자 부재(135)와 제2 단자 부재(136)와 결합되는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기 배터리 모듈은, 노출되는 리드 탭들 및 상기 리드 탭들이 연결되는 버스 바들(160) 역시 노출되어 버스 바들(160) 간의 쇼트 및 리드 탭들(121, 122) 간의 불필요한 쇼트가 발생되는 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 노출되는 셀탭들 및 상기 셀탭들이 연결되는 탭바텀들 간의 쇼트발생을 방지할수 있도록 하고, 셀탭의 연결시 안전사고의 발생을 억제할 수 있도록 하며, 볼트를 내장하는 구성으로 볼트 조립에 따른 쇼트의 문제점을 원천적으로 해소토록 하는 절연지그에 의해 조립되는 배터리 모듈을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 케이스의 내측에 복수의 배터리 유닛이 내장되고, 상기 배터리 유닛에서 노출되는 셀탭을 연결토록 케이스의 상부에 탭바텀이 설치되며, 서로 이웃한 복수의 배터리 유닛들에서 인출된 셀탭이 절곡되어 탭바텀의 상부에 연결토록 탭톱이 연결되고, 상기 탭바텀에 적층되는 셀탭에는 홀이 형성되어 탭바텀에 일체로 연결되는 볼트가 삽입된 후 너트로서 결합되는 절연지그에 의해 조립되는 배터리 모듈을 제공한다.

그리고, 본 발명은 탭바텀의 상부에는 탭톱의 일측에 센싱터미널이 분리되어 각각 연결되고, 상기 탭바텀에는 볼트가 일체로 형성되어 셀탭 및 센싱터미널에 형성되는 홀에 삽입된 후 너트로서 결합되는 절연지그에 의해 조립되는 배터리 모듈을 제공한다.

한편, 배터리 모듈에 놓여질 때 상부에서 각각의 탭바텀이 노출토록 하며서 상기 탭바텀에 결합되는 볼트가 상부에서 노출되지 않도록 복수의 장착공간이 부도성의 몸체에 분리되어 형성되어 탭바텀과 인접하는 탭바텀 사이에서 전도성을 갖는 부재가 동시에 접촉되지 않도록 설치되는 절연지그를 제공한다.

더하여, 본 발명의 절연지그는, 케이스의 상부에 올려질 때 각각 서로 이웃한 복수의 배터리 유닛들을 연결하는 탭바텀을 분리토록 각 탭바텀에 대응되는 분리공간이 형성되고, 상기 분리공간에는 탭바텀까지 연장되는 절연판이 하향돌출되는 절연지그를 제공한다.

또한, 본 발명의 절연지그는, 배터리 모듈의 전원인입부 및 인출부에 해당되는 부분에는 절연판이 구비되지 않으면서 볼트가 분리공간의 내측에 수납토록 설치되는 절연지그를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 노출되는 셀탭들 및 상기 셀탭들이 연결되는 탭바텀들 간의 쇼트발생을 방지하고, 셀탭의 연결시 안전사고의 발생을 억제하며, 볼트를 내장하는 구성으로 볼트 조립에 따른 쇼트의 문제점을 원천적으로 해소하는 효과가 있는 것이다.

도1은 종래의 배터리 팩을 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 절연지그 및 절연지그에 의해 조립된 배터리 모듈을 도시한 사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 절연지그의 적용상태를 도시한 사시도이다.
도4는 본 발명에 따른 절연지그에 의한 배터리 모듈의 조립상태도이다.
도5는 본 발명에 따른 배터리 모듈을 도시한 요부 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 절연지그 및 절연지그에 의해 조립된 배터리 모듈을 도시한 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 절연지그의 적용상태를 도시한 사시도이며, 도4는 본 발명에 따른 절연지그에 의한 배터리 모듈의 조립상태도이고, 도5는 본 발명에 따른 배터리 모듈을 도시한 요부 측단면도이다.

본 발명의 배터리 모듈(M)은, 케이스(10)의 내측에 복수의 배터리 유닛(30)이 내장된다.

이때, 상기 배터리 유닛(30)에 지지되는 전지셀(50)에서 노출되는 셀탭(51)을 연결토록 케이스(10)의 상부에 탭바텀(70)이 고정된다.

그리고, 상기 탭바텀(70)은, 서로 이웃한 복수의 배터리 유닛(30)들에서 인출된 셀탭(51)이 절곡되어 탭바텀의 상부에 연결토록 설치된다.

또한, 상기 탭바텀(70)에는 복수의 볼트(71)가 일체로 형성된다.

그리고, 상기 탭바텀(70)에 적층되는 셀탭(51)에는 홀(미도시)이 형성되어 탭바텀에 올려져 삽입된 후 너트(73)로서 결합된다.

이때, 상기 탭바텀(70)의 상부에는 센싱터미널(91)을 역활을 수행하는 탭톱(90) 또는 센싱터미널(91)이 분리설치되는 탭톱(90)이 설치된다.

더하여, 상기 탭톱(90) 및 센싱터미널(91)에는 홀이 형성되어 너트로서 탬바텀(70)에 각각 결합된다.

이때, 상기 센싱터미널(91)은, PCB(20)에 각각 접속되며, 상기 PCB의 내부에 형성된 배선을 통해 커넥터(25)로 집결된다.

한편, 상기 배터리 모듈(M)의 상부에는 절연지그(500)가 놓여져 너트(73)의 조립공정을 수행토록 설치된다.

이때, 상기 절연지그(500)는, 상기 배터리 모듈(M)에 놓여질 때 상부에서 각각의 탭바텀(70)이 노출토록 하며서 상기 탭바텀(70)에 결합되는 볼트(71)가 상부에서 노출되지 않도록 복수의 장착공간(510)이 전기가 통하지 않는 부도성의 몸체(530)에 분리되어 각각 형성된다.

이때, 상기 탭바텀(70)과 인접하는 탭바텀(70) 사이에서 전도성을 갖는 부재가 동시에 접촉되지 않도록 절연판(570)이 일체로 형성된다.

더하여, 상기 절연지그(500)는, 상기 분리공간(510)에는 몸체(530)의 상부에서 탭바텀(70)의 하부까지 연장되는 절연판(570)이 일체로 하향 돌출된다.

이때, 상기 절연지그(500)는, 배터리 모듈의 전원인입부(M1) 및 인출부(M2)에 해당되는 부분에는 절연판이 구비되지 않도록 설치된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도5에서 도시한 바와같이 본 발명의 배터리 모듈(M)은, 케이스(10)의 내측에 복수의 배터리 유닛(30)이 내장되고, 상기 배터리 유닛(30)에 의해 지지되는 전지셀(50)에서 노출되는 셀탭(51)을 연결토록 케이스(10)의 상부에 탭바텀(70)이 고정된다.

이때, 상기 탭바텀(70)에는 볼트(71)가 일체로 설치되어 너트로서 전지셀(50)을 고정하는 구성으로 기존의 볼트에 의해 전지셀(50)을 탭바텀(70)에 고정할 때의 문제점인 일정길이를 갖는 볼트(71)에 의해 인접하는 다른 배터리 유닛의 전지셀(50)들이 서로 연결되어 숏트가 발생되는 문제점을 근본적으로 해소토록 한다.

그리고, 상기 탭바텀(70)은, 서로 이웃한 복수의 배터리 유닛(30)들에서 인출된 셀탭(51)이 절곡되어 탭바텀의 상부에 연결토록함으로써 각각의 배터리 유닛(30)이 서로 직렬 연결되어 원하는 용량의 전압을 갖는 배터리 모듈의 제공이 가능토록 된다.

더하여, 상기 탭바텀(70)에 절곡된 상태로 지지되는 전지셀(50)의 연결을 위하여 적층되는 탭톱(90) 및 센싱터미널(91)은, 홀(미도시)이 각각 형성되어 탭바텀에 올려져 삽입된 후 너트(73)로서 결합된다.

이때, 상기 탭톱(90)을 서로 이웃하는 배터리 유닛(30)의 전지셀(50)등을 균일한 압력으로 가압한 상태로 연결토록 하여 전기적인 접속의 신뢰성을 제공토록 한다.

이때, 상기 탭바텀(70)의 상부에는 센싱터미널(91)을 역활을 수행하는 탭톱(90)이 하나의 설치되는 구성 또는 센싱터미널(91)이 탭톱(90)에서 별도로 분리설치되는 구성중에서 선택되어 사용하여도 좋다.

더하여, 상기 센싱터미널(91)은, 양측이 센서가 구비되는 PCB(20)에 접속되면서 전지셀(50)에 접촉토록 되어 각 전지셀(50)에 흐르는 전압을 측정토록 하고, 상기 PCB는 내부에 형성된 배선을 통해 커넥터(25)로 집결되어 서로 연결되는 각 전지셀(50)에 흐르는 전압을 정확하게 측정토록 한다.

한편, 상기 배터리 모듈(M)의 전지셀(50)은 배터리 모듈(M)의 상부에 놓여지는 절연지그(500)를 통하여 너트(73)의 조립공정을 수행토록 한다.

그리고, 상기 절연지그(500)는 볼트에 의한 결합이 필요없는 배터리 모듈의 전지셀 결합시 다른 도전성 물질에 의한 전지셀 연결로 발생되는 문제까지도 제거토록 한다.

이때, 상기 절연지그(500)는, 상기 배터리 모듈(M)에 놓여질 때 상부에서 각각의 탭바텀(70)이 노출토록 하며서 상기 탭바텀(70)에 결합되는 볼트(71)가 상부에서 노출되지 않도록 복수의 장착공간(510)이 부도성의 몸체(530)에 분리되어 형성되는 구성으로 너트의 조립은 가능하면서 전지셀 간의 전기적인 연결은 방지토록 한다.

이때, 상기 탭바텀(70)과 인접하는 탭바텀(70) 사이에서 전도성을 갖는 부재가 동시에 접촉되지 않도록 절연판(570)이 일체로 형성되어 절연지그 하부에서의 전기적인 연결도 방지토록 한다.

즉, 상기 절연지그(500)는, 상기 분리공간(510)에는 몸체(530)의 상부에서 탭바텀(70)의 하부까지 연장되는 절연판(570)이 일체로 하향 돌출되어 상기 절연지그(500)를 놓으면 배터리 모듈(M)에서 서로 연결되는 전지셀 사이가 완전 절연토록 된다.

이때, 상기 절연지그(500)는, 배터리 모듈의 전원인입부(M1) 및 인출부(M2)에 해당되는 부분에는 절연판이 구비되지 않도록 되어 케이스와 장착시 간섭이 방지토록 되는 것이다.

10...케이스 30...배터리유닛
50...전지셀 51...셀탭
70...탭바텀 71...볼트
73...너트 91...센싱터미널
500...절연지그 570...절연판

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 케이스의 내측에 복수의 배터리 유닛이 내장되고,
   상기 배터리 유닛의 전지셀에서 노출되는 셀탭을 연결토록 케이스의 상부에 탭바텀이 설치되며,
   상기 탭바텀은, 서로 이웃한 복수의 배터리 유닛들에서 인출된 셀탭이 절곡되어 탭바텀의 상부에 연결토록 탭톱이 연결되고, 상기 탭바텀은 상부에 복수의 볼트가 일체로 구비되는 구성으로 홀이 형성되는 탭톱이 적층된 후 그 상측에 홀이 형성되는 탭톱 및 센싱터미널이 분리된 상태로 각각 삽입되며, 상기 탭바텀에 일체로 구비되는 볼트에 셀탭과 탭톱 및 센싱터미널이 각각 삽입되어 너트로서 결합되고,
   상기 탭바텀이 상부에서만 노출토록 절연지그가 구비되어 케이스에 너트로 결합되고,
   상기 절연지그는, 배터리 모듈의 케이스 상부에 올려질 때 각각 서로 이웃한 복수의 배터리 유닛들을 연결하는 탭바텀을 전기적으로 분리토록 각 탭바텀에 대응되는 분리공간이 부도체로 이루어진 몸체에 분리되어 각각 형성되면서 상기 분리공간에는 탭바텀의 하부까지 연장되는 절연판이 일체로 하향 돌출되는 구성으로 배터리 모듈에 놓여질 때 상부에서 각각의 탭바텀이 노출토록 하면서 상기 탭바텀에 일체로 구비되는 볼트가 상부면에서 노출되지 않도록 설치되며,
   상가 절연지그는, 전원인입부 및 인출부에 해당하는 부분에는 절연판이 구비되지 않는 구성으로 이루어진 절연지그에 의해 조립되는 배터리 모듈.
4. 삭제

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