KR102065100B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 팩의 과충전 등의 상황에서 전류의 흐름을 신속하게 차단하여 안전성이 향상될 수 있는 배터리 모듈을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 제1 배터리 그룹; 상기 제1 배터리 그룹에 속하지 않은 이차 전지를 하나 이상 구비하는 제2 배터리 그룹; 상기 제1 배터리 그룹에 속한 이차 전지의 전극 리드가 접촉 결합된 제1 버스바; 상기 제1 버스바와 이격되게 위치하며, 상기 제2 배터리 그룹에 속한 이차 전지의 전극 리드가 접촉 결합된 제2 버스바; 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바 사이에 개재되어 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바 사이를 전기적으로 연결하며, 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바에 각각 솔더링되어 접합된 서브 버스바; 및 일부가 상기 서브 버스바에 결합 고정되어, 상기 서브 버스바가 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바에서 분리되도록 복원력을 갖는 형태로 구성된 탄성 부재를 포함한다.

Description

배터리 모듈{Battery module}

본 발명은 다수의 이차 전지를 포함하는 배터리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개선된 버스바 어셈블리 구조로 안전성이 향상된 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.

근래에 들어서, 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 자동차, 로봇, 위성 등의 사용 및 개발이 확대됨에 따라, 이에 사용되는 배터리 팩에 대한 관심이 집중되고 그 연구 또한 활발히 진행되고 있다.

배터리 팩에는, 셀이라고도 불리는 이차 전지가 통상적으로 하나 이상 포함된다. 그리고, 현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있다. 그 중, 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높다는 등의 장점으로 인해 더욱 각광을 받고 있다.

배터리 팩의 적용 영역이 더욱 확장됨에 따라, 이러한 배터리 팩에 대한 안전성이 매우 중요한 이슈로 부각되고 있다. 더욱이, 최근에는 EV, HEV, PHEV와 같이 배터리 팩으로부터 구동 전원을 공급받는 전기 자동차에 대한 상용화가 본격적으로 이루어지고 있다. 이러한 전기 자동차에 사용되는 배터리 팩의 경우, 중대형 배터리 팩으로서, 휴대용 전자 기기 등에 사용되는 소형 배터리 팩에 비해 훨씬 많은 수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 상태로 포함된다. 또한, 이러한 중대형 배터리 팩은, 충방전 전압 및 전류가 매우 높을 수 있다.

이러한 상황에서, 배터리 팩이 과충전되면, 배터리 팩이 손상될 수 있다. 전기 자동차 등에 사용되는 배터리 팩의 경우, 높은 출력이 요구되기 때문에, 일부 이차 전지에 대하여 과충전이 발생하면 배터리 팩이 제대로 출력을 내지 못해 전기 자동차를 원활하게 구동시키지 못할 수 있다. 또한, 심한 경우, 배터리 팩의 과충전으로 인해, 배터리 팩이 폭발하거나 발화되는 위험한 상황이 발생할 수도 있다.

비록, 배터리 팩이 장착되는 자동차 측 또는 배터리 팩 자체적으로 이러한 과충전을 방지하기 위한 여러 제어 장치들이 구비될 수 있다. 하지만, 배터리 팩이 충전은 통상적으로 자동차의 시동이 꺼진 상황에서 이루어지므로, 자동차나 배터리 팩에 구비된 제어 장치들의 제어를 제대로 받지 못할 수 있다. 또한, 이러한 제어 장치의 경우, 프로그래밍 등의 오류로 인해 과충전 상황에 적절하게 대처하지 못할 수도 있고, 과충전 상황을 제대로 인지하지 못할 수도 있다. 뿐만 아니라, 과충전 등의 상황에 대해서는 하나의 보호 수단이 아닌, 가급적 여러 보호 수단에 의해 다중으로 보호되는 것이 배터리 팩의 안전성 측면에서 바람직하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 팩의 과충전 등의 상황에서 전류의 흐름을 신속하게 차단하여 안전성이 향상될 수 있는 배터리 모듈 및 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 제1 배터리 그룹; 상기 제1 배터리 그룹에 속하지 않은 이차 전지를 하나 이상 구비하는 제2 배터리 그룹; 상기 제1 배터리 그룹에 속한 이차 전지의 전극 리드가 접촉 결합된 제1 버스바; 상기 제1 버스바와 이격되게 위치하며, 상기 제2 배터리 그룹에 속한 이차 전지의 전극 리드가 접촉 결합된 제2 버스바; 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바 사이에 개재되어 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바 사이를 전기적으로 연결하며, 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바에 각각 솔더링되어 접합된 서브 버스바; 및 일부가 상기 서브 버스바에 결합 고정되어, 상기 서브 버스바가 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바에서 분리되도록 복원력을 갖는 형태로 구성된 탄성 부재를 포함한다.

여기서, 상기 탄성 부재는, 스프링을 구비할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바가 안착하여 고정되고, 상기 탄성 부재의 다른 일부가 결합 고정된 프레임 부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 탄성 부재는, 상기 프레임 부재의 상부와 상기 서브 버스바의 하부에 각각 양단이 결합 고정되어 상부 방향으로 복원력이 형성되도록 압축된 상태로 보유될 수 있다.

또한, 상기 프레임 부재는, 상기 서브 버스바의 적어도 일부분이 삽입되어 상기 서브 버스바의 이탈 방향 움직임을 가이드하는 가이드 리브를 구비할 수 있다.

또한, 상기 가이드 리브는, 상기 서브 버스바의 양단에 각각 구비될 수 있다.

또한, 상기 서브 버스바는, 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바의 배열 방향에 직교하는 방향으로 길게 연장된 형태로 구성되고, 길이 방향을 따라 양 측면이 솔더링될 수 있다.

또한, 상기 탄성 부재는, 상기 서브 버스바의 길이 방향을 따라 복수 개 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바 중 적어도 하나는, 상기 서브 버스바와 접촉되는 부분에 하부 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성되어, 상기 홈에 솔더링재가 삽입될 수 있다.

또한, 상기 서브 버스바는, 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바 중 적어도 하나와 접촉하는 측면에 하부 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성되어, 상기 홈에 솔더링재가 삽입될 수 있다.

또한, 상기 제1 버스바에 접촉 결합된 전극 리드와 상기 제2 버스바에 접촉 결합된 전극 리드는, 서로 다른 극성을 갖도록 구성될 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.

본 발명에 따르면, 배터리 모듈의 안전성이 향상될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩에 과충전 상황이 발생하는 경우, 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 그룹 간 전기적 연결이 신속하게 차단될 수 있다.

따라서, 과충전 상황이 신속하게 해제될 수 있도록 하는 한편, 이러한 과충전이나 과전류 등으로 인해 배터리 모듈의 손상 및 발화를 방지할 수 있다.

더욱이, 전기 자동차용 배터리 모듈의 경우, 충전 시 고전압 및 고전류가 인가되어 과충전 시 그 피해가 커질 수 있는데, 본 발명에 의할 경우, 전기적 연결이 원천적으로 차단됨으로써, 이러한 피해가 발생하지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 자동차나 배터리 팩 측에 구비되어 과충전을 방지하기 위한 각종 제어 장치 등이 제대로 동작하지 못하는 상황에서도 충전 전류를 물리적으로 차단함으로써, 배터리 팩의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에서, 제1 버스바, 제2 버스바 및 서브 버스바만을 나타낸 상면도이다.
도 3은, 도 1의 구성에서 일부 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 4는, 도 3의 구성에서 프레임 부재만을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 부재 및 서브 버스바에 대한 탄성 부재의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 도 5의 구성에서, 탄성 부재의 복원력에 의해 서브 버스바가 제1 버스바 및 제2 버스바로부터 분리된 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 부재의 가이드 리브와 서브 버스바의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 도 7의 구성에서, 가이드 리브에 의해 서브 버스바가 기울어지는 것이 방지되는 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 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 아니되며, 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 제1 배터리 그룹(100), 제2 배터리 그룹(200), 제1 버스바(300), 제2 버스바(400) 및 서브 버스바(500)를 포함할 수 있다.

상기 제1 배터리 그룹(100)은, 하나 이상의 이차 전지(110)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1 배터리 그룹(100)은, 3개의 이차 전지(110)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제2 배터리 그룹(200)은, 다른 하나 이상의 이차 전지(210)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 제2 배터리 그룹(200)은, 제1 배터리 그룹(100)에 속하지 않은 이차 전지를 하나 이상 구비할 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제2 배터리 그룹(200) 역시, 3개의 이차 전지(210)를 구비할 수 있다. 만일 배터리 모듈이, 제1 배터리 그룹(100)과 제2 배터리 그룹(200)으로만 구성된 경우, 배터리 모듈은 총 6개의 이차 전지를 구비할 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해, 제1 배터리 그룹(100)에 속한 이차 전지(110)는 제1 이차 전지, 제2 배터리 그룹(200)에 속한 이차 전지(210)는 제2 이차 전지로 지칭하도록 한다.

여기서, 상기 제1 이차 전지(110)와 제2 이차 전지(210)는, 파우치형 이차 전지일 수 있다. 즉, 상기 이차 전지는, 금속층이 폴리머층 사이에 개재된 형태, 이를테면 알루미늄 라미네이트 구조를 갖는 파우치 외장재에 대하여, 그 내부 공간에 전극 조립체와 전해액이 수납된 형태로 구성될 수 있다.

이처럼 다수의 파우치형 이차 전지가 제1 배터리 그룹(100)과 제2 배터리 그룹(200)에 구비된 경우, 각 이차 전지(110, 210)는 일 방향으로 적층되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 이차 전지(110)와 제2 이차 전지(210)는, 상하 방향(Z축 방향)으로 세워진 형태로 전후 방향(Y)으로 적층되게 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 이차 전지(110, 210)는, 넓은 면이 상호 대면되는 형태로 배치될 수 있다. 즉, 상기 이차 전지는, 전극 조립체가 수납된 부분인 넓은 2개의 표면이 전후 방향(Y축 방향)에 위치하도록 구성될 수 있다.

상기와 같이 상하 방향으로 세워진 형태로 구성된 이차 전지(110, 210)에 있어서, 각 이차 전지의 전극 리드는, 상부 및/또는 하부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 각 이차 전지는, 1개의 전극 리드(111, 211)가 상부에 위치하여 상부 방향으로 돌출되고, 다른 1개의 전극 리드(미도시)가 하부에 위치하여 하부 방향으로 돌출되는 형태로 구성될 수 있다.

도 2는, 도 1의 구성에서, 제1 버스바(300), 제2 버스바(400) 및 서브 버스바(500)만을 나타낸 상면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1 버스바(300)는, 제1 이차 전지(110), 즉 제1 배터리 그룹(100)에 속한 이차 전지의 전극 리드(111)가 접촉 결합된 형태로 구성될 수 있다.

예를 들어, 제1 이차 전지(110)의 전극 리드(111)는, 제1 버스바(300)의 하부에서 상부 방향(Z 방향)으로 관통한 후 대략 직각으로 절곡되어 제1 버스바(300)의 상부 표면에 접촉되는 형태로 제1 버스바(300)에 접촉될 수 있다. 이 경우, 제1 버스바(300)는, 도 2에서 H1으로 표시된 바와 같이 관통홀이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 관통홀(H1)에 제1 이차 전지의 전극 리드(111)가 삽입될 수 있다.

상기 제2 버스바(400)는, 제2 이차 전지(210), 즉 제2 배터리 그룹(200)에 속한 이차 전지의 전극 리드(211)가 접촉 결합된 형태로 구성될 수 있다.

예를 들어, 제2 이차 전지(210)의 전극 리드(211)는, 제2 버스바(400)의 하부에서 상부 방향(Z 방향)으로 관통한 후 절곡되어 제2 버스바(400)의 상부 표면에 접촉되는 형태로 제2 버스바(400)에 접촉될 수 있다. 이 경우, 제2 버스바(400)는, 도 2에서 H2로 표시된 바와 같이 관통홀이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 관통홀(H2)에 제2 이차 전지의 전극 리드(211)가 삽입될 수 있다.

그리고, 제1 이차 전지의 전극 리드(111)와 제2 이차 전지의 전극 리드(211)는, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)와 각각 고정력을 확보하기 위해 제1 버스바(300) 또는 제2 버스바(400)에 용접될 수 있다.

상기 제1 버스바(300)와 상기 제2 버스바(400)는, 전극 리드 사이를 전기적으로 연결하는 구성요소이기 때문에, 전기적 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 버스바(300) 및 상기 제2 버스바(400)는, 구리, 알루미늄, 스틸과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.

상기 제2 버스바(400)는, 제1 버스바(300)와 소정 거리 이격되게 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 버스바(400)는, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 버스바(300)와 Y축 방향으로 소정 거리 이격된 형태로 구성될 수 있다.

상기 서브 버스바(500)는, 제1 버스바(300)와 제2 버스바(400) 사이에 개재된다. 그리고, 상기 서브 버스바(500)는, 상기 제1 버스바(300)와 상기 제2 버스바(400) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.

또한, 상기 서브 버스바(500)는, 이러한 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)와의 전기적 연결에 대한 안정성을 제공하기 위해, 일부분이 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)에 각각 접합되어 있다. 특히, 상기 서브 버스바(500)는, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)와 솔더링 방식으로 접합될 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 서브 버스바(500)는, 좌측과 우측에 각각 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)가 위치할 수 있다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 서브 버스바(500)는 좌측과 우측에 각각 솔더링부(S)를 구비할 수 있다. 이처럼, 서브 버스바(500)의 좌측부는 제1 버스바(300)와 솔더링되고, 서브 버스바(500)의 우측부는 제2 버스바(400)와 솔더링됨으로써, 서브 버스바(500)와 제1 버스바(300), 그리고 서브 버스바(500)와 제2 버스바(400) 사이는 상호 결합 고정될 수 있다.

한편, 서브 버스바(500)에서, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)와 접합되는 부분은, 서브 버스바(500)의 측면일 수도 있고, 서브 버스바(500)의 하면일 수도 있다.

상기 서브 버스바(500)는, 제1 버스바(300)와 제2 버스바(400) 사이에서 전기적 경로를 형성하기 위한 구성요소이기 때문에, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)와 마찬가지로 전기적 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 서브 버스바(500)는, 구리, 알루미늄, 스틸과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.

또한, 상기 서브 버스바(500)는, 제1 버스바(300)와 솔더링된 부분(제1 솔더링부, S1) 및 제2 버스바(400)와 솔더링된 부분(제2 솔더링부, S2)을 통해 상호 간 전류가 흐를 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에서, 상기 서브 버스바(500)는, 좌측의 제1 솔더링부(S1)를 통해 제1 버스바(300)와 접합 및 전기적 연결을 이룰 수 있다. 그리고, 상기 서브 버스바(500)는, 우측의 제2 솔더링부(S2)를 통해 제2 버스바(400)와 접합 및 전기적 연결을 이룰 수 있다. 이때, 서브 버스바(500)와 제1 버스바(300) 사이, 그리고 서브 버스바(500)와 제2 버스바(400) 사이는, 이러한 솔더링부를 통해서만 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 솔더링부가 용융되어 흘러내림으로써 서브 버스바(500)와 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400) 사이의 전기적 연결은 차단될 수 있다. 다만, 서브 버스바(500)와 제1 버스바(300) 사이, 그리고 서브 버스바(500)와 제2 버스바(400) 사이는, 이러한 솔더링부 이외의 부분을 통해서도 서로 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 솔더링부는, 소정 온도 범위에서 용융점을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 솔더링부는, 100℃ 내지 300℃의 용융점을 갖도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 솔더링부는, 120℃ 내지 180℃의 용융점을 가질 수 있다. 이러한 솔더링부는, 정상적인 상태에서의 전류의 크기, 과충전 상황 시 특성 등 배터리 모듈의 구체적인 사양에 따라 적합한 용융점을 갖도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 솔더링부는, 하나 또는 그 이상의 금속을 포함할 수 있다. 이러한 솔더링부를 형성하는 재료로서는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 솔더링 재료가 채용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 탄성 부재를 포함할 수 있다.

도 3은, 도 1의 구성에서 일부 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 제1 버스바(300), 제2 버스바(400) 및 서브 버스바(500) 이외에 탄성 부재(600)를 더 포함할 수 있다.

상기 탄성 부재(600)는, 탄성을 갖는 구성요소로서 일부가 서브 버스바(500)에 결합 고정될 수 있다. 그리고, 상기 탄성 부재(600)는, 서브 버스바(500)가 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)에서 분리되도록 복원력을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 즉, 서브 버스바(500)는 솔더링 접합 부분을 통해 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)와 고정되어 있는데, 이러한 솔더링 접합 부분의 접합력이 해제되거나 약해져서 탄성 부재(600)의 탄성력보다 낮아지면, 탄성 부재(600)는 서브 버스바(500)를 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)로부터 물리적으로 분리시킬 수 있다.

특히, 과충전 등의 상황이 발생하면, 서브 버스바(500)와 제1 버스바(300) 사이의 솔더링부 및 서브 버스바(500)와 제2 버스바(400) 사이의 솔더링부에, 정상적인 상황보다 높은 열이 인가될 수 있다. 예를 들어, 과충전 등의 상황에서, 제1 버스바(300), 서브 버스바(500) 및 제2 버스바(400)를 경유하는 전기적 경로에 정상시보다 높은 크기의 전류가 흐름으로써, 솔더링부에 정상시보다 높은 열이 인가될 수 있다. 만일 이 경우, 솔더링부의 온도가 용융점 이상으로 올라가면, 솔더링부는 전체적으로 또는 부분적으로 용융될 수 있다. 그리고, 이러한 솔더링부의 용융으로 인해, 솔더링 접합 부분의 접합력은 약해지거나 해제될 수 있다. 따라서, 솔더링부에 의해 결합 고정되었던 서브 버스바(500)와 제1 버스바(300) 사이 및/또는 서브 버스바(500)와 제2 버스바(400) 사이는, 서로 분리 가능한 상태에 놓일 수 있다. 이때, 변형된 상태로 탄성 에너지를 보유하고 있던 탄성 부재(600)는 복원력을 발현하여 원래 형태로 돌아감으로써, 서브 버스바(500)와 제1 버스바(300) 사이, 그리고 서브 버스바(500)와 제2 버스바(400) 사이는 서로 분리될 수 있다. 그러므로, 제1 버스바(300)와 제2 버스바(400) 사이는 상호 간의 전기적 연결이 차단될 수 있다.

바람직하게는, 상기 탄성 부재(600)는, 스프링을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 부재(600)는, 코일 스프링 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 코일 스프링의 일단은 서브 버스바(500)에 결합될 수 있다.

정상적인 상태에서 코일 스프링, 즉 탄성 부재(600)는, 탄성 에너지를 보유한 상태로 배터리 모듈에 구비될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(600)로서 코일 스프링은, 정상적인 상태에서는 원래 형태보다 압축된 상태 또는 늘어난 형태로 배터리 모듈에 구비되어 있을 수 있다. 그리고, 솔더링부의 용융으로 서브 버스바(500)와 다른 버스바(제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)) 사이의 결합력이 약해지면, 탄성 부재(600)가 원래 형태로 돌아오면서, 일단에 결합된 서브 버스바(500)의 위치를 이동시킬 수 있다. 그리고, 이러한 위치 이동으로 인해, 서브 버스바(500)는 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)로부터 이탈될 수 있다.

상기 탄성 부재(600)는, 탄성을 보유할 수 있는 다양한 형태 또는 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 부재(600)는 철과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 탄성 부재(600)는, 앞서 언급한 바와 같이 코일 스프링 형태로 구성되거나, 판 스프링 형태로도 구성될 수 있다.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 프레임 부재(700)를 더 포함할 수 있다. 이러한 프레임 부재(700)에 대해서는, 추가로 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

도 4는, 도 3의 구성에서 프레임 부재(700)만을 분리하여 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 상기 프레임 부재(700)는, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)가 안착될 수 있다. 그리고, 제1 버스바(300)와 제2 버스바(400)와 프레임 부재(700)의 결합 상태를 안정적으로 유지하기 위해, 상기 프레임 부재(700)는, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)를 고정할 수 있다.

예를 들어, 상기 프레임 부재(700)는, 도 3 및 도 4에서 W1으로 표시된 바와 같이, 상부면에 상부 방향으로 세워진 형태로 구성된 격벽을 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 격벽(W1)은, 프레임 부재(700)의 상부면을 따라 일 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 구성에서, 격벽(W1)은, 대략 XY 평면을 따라 형성된 프레임 부재(700)의 상부면에서, Z축 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 격벽은, 프레임 부재(700)의 상부에서 Y축 방향을 따라 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다.

상기 프레임 부재(700)는, 이러한 격벽을 다수 구비할 수 있다. 이를테면, 상기 프레임 부재(700)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 4개의 격벽을 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 격벽들은 2개가 한 쌍이 되어 제1 버스바(300) 또는 제2 버스바(400)가 안착될 수 있는 안착부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구성에서, X축 방향으로 소정 거리 이격된 형태의 2개의 격벽이 한 쌍이 되어, M1으로 표시된 부분과 안착부를 형성함으로써, 제1 버스바(300) 또는 제2 버스바(400)가 안착되도록 할 수 있다.

한편, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)는, 프레임 부재(700)와 결합 고정될 수 있다.

예를 들어, 프레임 부재(700)는, 도 3 및 도 4에서 P1으로 표시된 바와 같이, 제1 버스바(300) 내지 제2 버스바(400)를 향하여 수평 방향으로 돌출된 형태의 돌기를 구비할 수 있다. 특히, 이러한 돌기(P1)는, 격벽(W1)의 내측면, 즉 제1 버스바(300) 또는 제2 버스바(400)가 안착되는 측면에서 내측 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 프레임 부재(700)의 격벽 사이에 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)가 안착되는 경우, 이러한 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)의 상부에 돌기(P1)가 위치함으로써, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)와 프레임 부재(700) 사이의 고정력을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 이러한 돌기(P1)는, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)가 프레임 부재(700)로부터 상부 방향으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 프레임 부재(700)는, 탄성 부재(600)의 다른 일부가 결합 고정될 수 있다. 즉, 탄성 부재(600)는, 앞서 설명한 바와 같이, 일부가 서브 버스바(500)에 결합되도록 구성될 수 있는데, 서브 버스바(500)에 결합된 부분이 아닌 다른 부분이 프레임 부재(700)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 부재(600)는, 상단부가 서브 버스바(500)에 결합 고정될 수 있다. 그리고, 상기 탄성 부재(600)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부가 프레임 부재(700)에 결합 고정될 수 있다.

상기 프레임 부재(700)는, 대략 판상으로 구성되어, 배터리 모듈에 포함된 각 이차 전지에 대하여 전극 리드가 돌출된 측면에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 프레임 부재(700)는, 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 상부 측(Z 방향 상단 측)에 장착될 수 잇다.

상기 프레임 부재(700)는, 전극 리드 및 버스바(제1 버스바(300), 제2 버스바(400), 서브 버스바(500))와의 전기적 절연성을 확보하기 위해, 전기적 절연 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 부재(700)는, 폴리머 재질, 이를테면 플라스틱 재질로 구성될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 프레임 부재(700)는, 상부 및/또는 하부에 요철부가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 프레임 부재(700)는, 도 4에서 G1으로 표시된 바와 같이, 하부면에 상부 방향으로 오목하게 형성된 형태로 홈이 형성될 수 있다. 특히, 이러한 하부 홈(G1)은 이차 전지의 실링부의 적어도 일부분이 삽입될 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 즉, 배터리 모듈에 포함된 이차 전지는, 적어도 전극 리드가 돌출되는 측면에, 파우치 외장재 간 융착된 실링부를 구비할 수 있는데, 이러한 실링부의 적어도 일부는, 상기 프레임 부재(700)의 하부 홈(G1)에 삽입될 수 있다.

더욱이, 상기 프레임 부재(700)는, 제1 이차 전지(110)와 제2 이차 전지(210) 모두의 실링부가 삽입되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈에 제1 이차 전지와 제2 이차 전지를 합하여 총 6개의 이차 전지가 포함되는 경우, 상기 프레임 부재(700)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 6개의 하부 홈(G1)이 형성되도록 구성될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈에 포함된 제1 이차 전지와 제2 이차 전지의 상부 실링부는, 이러한 프레임 부재(700)의 하부 홈에 모두 삽입될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 배터리 그룹(100) 및 제2 배터리 그룹(200)에 포함된 이차 전지와 프레임 부재(700) 사이의 결합성을 향상시킬 수 있다. 즉, 이차 전지의 실링부가 프레임 부재(700)의 하부 홈에 삽입됨으로써, 이차 전지의 유동 및 프레임 부재(700)의 유동을 제한할 수 있다. 또한, 이 경우, 이차 전지가 프레임 부재(700)를 향하여 보다 밀착되도록 함으로써, 배터리 모듈의 부피를 줄이거나 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 프레임 부재(700)는, 도 4에서 G2로 표시된 바와 같이, 상부면에 하부 방향으로 오목하게 형성된 형태로 홈이 형성될 수 있다. 특히, 이러한 상부 홈(G2)은, 하부에 하부 홈(G1)이 형성된 부분 이외의 부분에 형성될 수 있다. 즉, 도 4에서 Y축 방향으로 볼 때, 상부 홈(G2)과 하부 홈(G1)은 교호적으로 배치될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프레임 부재(700)의 강성을 향상시키고 무게를 줄일 수 있다.

한편, 이와 같이 프레임 부재(700)의 상부면에 상부 홈(G2)이 형성된 경우, 프레임 부재(700)의 격벽(W1)은, 상부 홈(G2)을 완전히 차단하는 형태로 구성될 수 있다. 즉, 상기 격벽(W1)은, 도 4에 A1으로 표시된 부분과 같이, 상부 홈(G2)의 상단에서부터 하단까지 전체를 막는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 격벽(W1)을 기준으로, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)가 안착된 부분(M1)과 외측 부분 사이의 공기 흐름이 차단될 수 있다. 특히, 격벽(W1)의 내측 부분, 즉 안착부(M1)에 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)가 안착된 경우, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)의 하부에 위치한 공기 및 열이, 격벽에 의해 외측 방향으로 이동하는 것이 차단될 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전극 리드, 제1 버스바(300) 또는 제2 버스바(400) 측에서 많은 열이 발생하는 경우, 격벽에 의해 열의 배출이 차단되어, 서브 버스바(500)의 솔더링부를 보다 신속하게 용용시킬 수 있다. 그러므로, 이 경우, 제1 버스바(300)와 제2 버스바(400) 사이의 전기적 연결이 신속하게 차단될 수 있다.

이와 같이, 배터리 모듈에 프레임 부재(700)가 포함된 구성에 있어서, 상기 탄성 부재(600)는, 프레임 부재(700)와 서브 버스바(500)에 양단이 결합 고정될 수 있다.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 부재(700) 및 서브 버스바(500)에 대한 탄성 부재(600)의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 상기 탄성 부재(600)는, 프레임 부재(700)의 상부와 서브 버스바(500)의 하부에 위치하여, 하단이 프레임 부재(700)의 상부에 결합 고정되고, 상단이 서브 버스바(500)의 하부에 결합 고정될 수 있다.

여기서, 탄성 부재(600)와 프레임 부재(700) 사이, 그리고 탄성 부재(600)와 서브 버스바(500) 사이는 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 부재(600)는, 서브 버스바(500) 및/또는 프레임 부재(700)에 삽입되는 방식으로 서브 버스바(500) 및/또는 프레임 부재(700)에 결합될 수 있다. 또는, 상기 탄성 부재(600)는, 용접이나 볼트 체결 등의 방식으로 서브 버스바(500) 및/또는 프레임 부재(700)에 결합될 수 있다.

한편, 서브 버스바(500)는, 제1 솔더링부(S1)에 의해 좌측이 제1 버스바(300)에 접합되고, 제2 솔더링부(S2)에 의해 우측이 제2 버스바(400)에 접합될 수 있다. 그리고, 이러한 솔더링 접합에 의해, 제1 버스바(300), 서브 버스바(500) 및 제2 버스바(400)를 경유하는 전기적 경로는 유지될 수 있다.

이와 같이 제1 버스바(300), 서브 버스바(500) 및 제2 버스바(400)가 솔더링부에 의해 서로 접촉하여 연결된 구성에서, 탄성 부재(600)는 압축된 상태로 보유될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 부재(600)가 코일 형태로 구성된 경우, 이러한 코일은 압축되어 원래 상태보다 양단 길이가 짧게 형성되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 탄성 부재(600)는, 상부 방향으로 복원력이 형성되도록 탄성 에너지를 갖는다고 할 수 있다.

도 6은, 도 5의 구성에서, 탄성 부재(600)의 복원력에 의해 서브 버스바(500)가 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)로부터 분리된 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

과충전 상황 등이 발생하여 제1 솔더링부(S1)와 제2 솔더링부(2)의 온도가 높아지는 경우, 제1 솔더링부(S1) 및/또는 제2 솔더링부(S2)의 접합력이, 상부 방향으로 향하고자 하는 탄성부재(스프링)의 복원력보다 약해질 수 있다. 이 경우, 탄성 부재(600)는, 복원력에 의해, 도 5에 도시된 바와 같은 압축된 형태에서, 도 6에 도시된 바와 같은 원래 형태로 돌아갈 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 압축된 형태의 스프링은, 솔더링부(S)의 용융으로 인해, 도 6에 도시된 바와 같이 상단과 하단 사이가 멀어지는 원래 형태로 복원될 수 있다.

따라서, 스프링의 상단에 결합된 서브 버스바(500)는, 도 6에서 A2로 표시된 바와 같이 상부 방향으로 이동하게 되고, 이로 인해 서브 버스바(500)는 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)로부터 이탈되어 상호 연결 상태가 해제될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 프레임 부재(700)는, 도 3 및 도 4에서 R로 표시된 바와 같이, 가이드 리브를 구비할 수 있다.

상기 가이드 리브(R)는, 서브 버스바(500)의 적어도 일부분이 삽입되어 서브 버스바(500)의 이탈 방향 움직임을 가이드할 수 있다. 즉, 솔더링부의 약화로 인해 서브 버스바(500)가 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)로부터 분리될 때, 상기 가이드 리브(R)는 서브 버스바(500)의 분리 방향을 가이드할 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 과충전 등의 상황에서 솔더링부의 접합력이 약해질 때, 서브 버스바(500)가 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)로부터 안정적으로 분리될 수 있도록 한다. 따라서, 과충전 등으로 인해 솔더링부의 접합력이 약화되었음에도 서브 버스바(500)가 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)로부터 완전히 분리되지 못하고, 연결 상태를 유지하는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 상기 가이드 리브(R)는, 서브 버스바(500)의 양단에 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 리브(R)는, 도 3에 도시된 바와 같이, X축 방향으로 서브 버스바(500)의 양단에 위치할 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 탄성 부재(600)의 탄성력에 의해 서브 버스바(500)가 이동하는 경우, 가이드 리브(R)가 서브 버스바(500)의 양단을 모두 가이드함으로써, 서브 버스바(500)가 전체적으로 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)로부터 완전히 이탈되도록 할 수 있다. 그리고, 일단이라도 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 가이드 리브(R)는, 수평 방향으로 홈이 형성된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 가이드 리브(R)는, 서브 버스바(500)의 양단을 감싸는 형태로 오목하게 형성될 수 있다. 즉, 서브 버스바(500)는, 양단이 가이드 리브의 홈에 삽입되는 형태로 구성될 수 있다.

예를 들어, 상기 가이드 리브(R)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 서브 버스바(500)가 위치하는 내측에서 외측 방향으로 오목한 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 3 및 도 4의 구성에서 X축 방향을 좌우 방향이라 할 때, 2개의 가이드 리브가 좌우 방향으로 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 이러한 2개의 가이드 리브 사이에 서브 버스바(500)가 개재될 수 있다. 이 경우, 좌측 가이드 리브는 외측 방향, 즉 좌측 방향으로 오목하게 형성된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 우측 가이드 리브는 외측 방향, 즉 우측 방향으로 오목하게 형성된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 가이드 리브의 형태는, XY 평면 상에서 대략 Y축 방향으로 연장되다가 양단이 X축 방향으로 절곡된 형태로 구성된다고 할 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 가이드 리브에 의해 서브 버스바(500)의 수평 방향 움직임이 제한되어, 서브 버스바(500)의 이탈 방향이 확실하게 가이드될 수 있다. 즉, 도 3의 구성에서 가이드 리브의 Y축 방향으로 연장된 부분을 통해, 서브 버스바(500)는 X축 방향으로 움직이는 것이 제한될 수 있다. 또한, 도 3의 구성에서 가이드 리브의 X축 방향으로 절곡된 부분을 통해, 서브 버스바(500)는 Y축 방향으로 움직이는 것이 제한될 수 있다. 그러므로, 서브 버스바(500)의 X축 방향 및 Y축 방향 움직임이 모두 제한될 수 있고, 서브 버스바(500)의 Z축 방향, 즉 이탈 방향으로의 움직임만이 허용되어 서브 버스바(500)의 이탈이 정해진 방향으로 원활하게 유도될 수 있다.

또한, 상기 가이드 리브는, 서브 버스바(500)와 대향하는 면이 상하 방향으로 평평하게 형성될 수 있다.

도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 부재(700)의 가이드 리브와 서브 버스바(500)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 7을 참조하면, A3로 표시된 부분과 같이, 서브 버스바(500)와 대향하는 가이드 리브의 내측면(도면에서 가이드 리브의 우측면)이, 지면 또는 프레임 부재(700)의 평면(XY평면)에 대하여 수직으로 세워진 형태, 즉 Z축 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이때 가이드 리브의 내측면(A3)은 평평한 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 이러한 가이드 리브의 내측면과 대향하는 서브 버스바(500)의 단부 표면(A4로 표시된 표면) 역시, 가이드 리브의 내측면(A3)과 대응되는 형태로 상하 방향으로 평평하게 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 가이드 리브 내에서 서브 버스바(500)의 상하 방향 움직임이 원활하게 보장되도록 함으로써, 솔더링부의 용융 시 서브 버스바(500)의 이탈이 잘 일어나도록 할 수 있다.

특히, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 솔더링부의 용융 시 서브 버스바(500)가 제대로 이탈되지 못하고 상하 방향으로 기울어지는 것을 방지할 수 있다.

도 8은, 도 7의 구성에서, 가이드 리브에 의해 서브 버스바(500)가 기울어지는 것이 방지되는 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 8을 참조하면, 솔더링부의 용융이나 탄성 부재(600)의 복원력 등이 불균일하게 형성됨으로 인해 서브 버스바(500)가 수평을 유지하지 못하고 기울어지려고 할 수 있다. 하지만, 상기 구성에 의하면, B1으로 표시된 부분과 같이, 서브 버스바(500)의 좌측 단부 상단이 가이드 리브의 내측면에 접촉함으로써 서브 버스바(500)가 더 기울어지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 서브 버스바(500)의 불완전한 이탈로 인해 제1 버스바(300)와 제2 버스바(400) 사이의 전기적 연결이 제대로 차단되지 못하는 문제를 방지할 수 있다.

상기 서브 버스바(500)는, 일 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 이를 테면, 상기 서브 버스바(500)는, 수평 방향으로 길게 연장된 막대 형태로 구성될 수 있다.

특히, 상기 서브 버스바(500)는, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)의 배열 방향에 직교하는 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성을 참조하면, 제1 버스바(300)와 제2 버스바(400)가 Y축 방향으로 소정 거리 이격되게 배열될 때, 상기 서브 버스바(500)는, 이러한 배열 방향에 직교하는 수평 방향, 즉 X축 방향으로 길게 연장되는 형태로 구성될 수 있다.

이와 같이 일 방향으로 길게 연장된 구성에서, 서브 버스바(500)는 길이 방향을 따라 양 측면이 솔더링될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에서 서브 버스바(500)가 X축 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 때, S1 및 S2로 표시된 서브 버스바(500)의 좌우 측면 부분은 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)와 솔더링 접합될 수 있다. 이 경우, 솔더링 부분은, 서브 버스바(500)의 길이 방향을 따라 길게 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 서브 버스바(500)의 솔더링 부분은 X축 방향을 따라 길게 연장되는 형태로 구성될 수 있다.

이와 같이 서브 버스바(500)의 형태 및 서브 버스바(500)의 솔더링 형태가 제1 버스바(300)와 제2 버스바(400)의 배열 방향에 직교하는 방향으로 길게 연장된 형태로 형성된 구성에 의하면, 정상적인 상태에서 서브 버스바(500) 및 솔더링 부분에 의한 제1 버스바(300)와 제2 버스바(400) 사이의 전기적 연결이 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 이 경우, 솔더링 부분에 의한 서브 버스바(500)와 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400) 사이의 접합 성능이 안정적으로 확보될 수 있다. 뿐만 아니라, 이 경우, 서브 버스바(500)의 크기가 지나치게 커지는 것을 방지함으로써, 과충전 등의 상황 발생 시 서브 버스바(500)의 이탈 동작이 신속하게 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 이 경우, 서브 버스바(500)의 이탈을 위한 공간을 많이 확보할 필요가 없다.

또한 바람직하게는, 상기 탄성 부재(600)는, 서브 버스바(500)의 길이 방향을 따라 복수 개 배치된 형태로 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바를 참조하면, 서브 버스바(500)는 X축 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 2개의 탄성 부재(600), 이를테면 2개의 코일 스프링은, X축 방향을 따라 소정 거리 이격된 형태로 프레임 부재(700)의 상부와 서브 버스바(500)의 하부 사이에 배치될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 복수의 탄성 부재(600)에 의한 탄성력이 서브 버스바(500)에 대해 전체적으로 균일하게 일어나도록 함으로써, 과충전 등의 상황에서 서브 버스바(500)가 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)로부터 완전하고 원활하게 분리되도록 할 수 있다.

또한 바람직하게는, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400) 중 적어도 하나는, 서브 버스바(500)와 접촉하는 부분에 오목한 형태의 홈이 형성될 수 있다. 그리고 이 경우, 이러한 홈에 솔더링부가 형성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 9를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 9에서는, 설명의 편의를 위해, 이차 전지는 도시되지 않도록 한다. 또한, 본 실시예에서는 앞선 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.

도 9를 참조하면, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)는, 서브 버스바(500)와 솔더링 접합될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 버스바(300)의 우측부는 서브 버스바(500)의 좌측단과 솔더링 접합되고, 제2 버스바(400)의 좌측부는 서브 버스바(500)의 우측단과 솔더링 접합될 수 있다. 이때, 제1 버스바(300)는, G3로 표시된 바와 같이, 서브 버스바(500)와 접촉하는 우측부에 하부 방향으로 오목하게 형성된 형태의 홈(솔더링 홈)이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 솔더링 홈(G3)에 솔더링재가 삽입됨으로써, 이 부분에 제1 버스바(300)와 서브 버스바(500) 사이의 솔더링부(S1)가 형성될 수 있다. 또한, 제2 버스바(400)는, G4로 표시된 바와 같이, 서브 버스바(500)와 접촉하는 좌측부에 하부 방향으로 오목하게 형성된 형태의 솔더링 홈이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 솔더링 홈(G4)에 솔더링재가 삽입됨으로써, 이 부분에 제2 버스바(400)와 서브 버스바(500) 사이의 솔더링부(S2)가 형성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 버스바(300) 및/또는 제2 버스바(400)와 서브 버스바(500) 사이의 솔더링 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있다. 이를테면, 제1 버스바(300) 및/또는 제2 버스바(400)에 형성된 솔더링 홈을 따라 솔더링을 위한 물질이 삽입된 후 가열됨으로써 솔더링 접합이 이루어질 수 있다. 또한, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)의 솔더링 홈을 따라 솔더링부가 형성되기 때문에, 솔더링부의 위치가 가이드될 수 있다. 따라서, 이 경우, 솔더링 작업이 원활하게 이루어질 수 있다.

또한 바람직하게는, 서브 버스바(500)는, 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400) 중 적어도 하나와 접촉하는 측면에 하부 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성될 수 있다. 그리고, 이 경우, 이러한 홈에 솔더링부가 형성될 수 있다.

도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 10에서도, 설명의 편의를 위해, 이차 전지는 도시되지 않도록 한다.

도 10을 참조하면, 상기 서브 버스바(500)는, G5로 표시된 바와 같이, 제1 버스바(300)와 접촉하는 좌측부 및 제2 버스바(400)와 접촉하는 우측부에 각각 하부 방향으로 오목하게 형성된 형태의 홈(솔더링 홈)이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 솔더링 홈에 솔더링재가 삽입됨으로써, 이 부분에 서브 버스바(500)와 다른 버스바(제1 버스바(300), 제2 버스바(400)) 사이에 솔더링부(S)가 형성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 서브 버스바(500)와 제1 버스바(300) 및/또는 제2 버스바(400) 사이의 솔더링 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있다. 예를 들어, 서브 버스바(500)의 양 측면에 형성된 솔더링 홈(G5)을 따라 솔더링을 위한 물질이 삽입된 후 가열됨으로써 솔더링부가 형성될 수 있다. 따라서, 서브 버스바(500)의 솔더링 홈에 의해 솔더링부의 위치가 가이드될 수 있으므로, 솔더링 공정이 보다 원활하게 수행될 수 있다.

도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 11을 참조하면, 서브 버스바(500), 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400) 모두에 하부 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성될 수 있다. 특히, 이러한 홈은 상호 접촉된 형태로 구성될 수 있다.

예를 들어, C1으로 표시된 부분과 같이, 서브 버스바(500)의 좌측에 형성된 홈은, 제1 버스바(300)의 우측에 형성된 홈과 서로 접촉된 형태로 구성되어, 하나의 솔더링 홈을 구성할 수 있다. 즉, 서브 버스바(500)에 형성된 홈과 제1 버스바(300)에 형성된 홈은 서로 연결되어 하나의 솔더링 홈을 구성할 수 있다. 그리고, 이러한 솔더링 홈에 솔더링재가 삽입됨으로써 서브 버스바(500)와 제1 버스바(300) 사이에 솔더링 접합이 이루어질 수 있다.

또한, C2로 표시된 부분과 같이, 서브 버스바(500)의 우측에 형성된 홈은, 제2 버스바(400)의 좌측에 형성된 홈과 서로 접촉된 형태로 구성되어, 하나의 솔더링 홈을 구성할 수 있다. 즉, 서브 버스바(500)에 형성된 홈과 제2 버스바(400)에 형성된 홈은 서로 연결되어 하나의 솔더링 홈을 구성할 수 있다. 그리고, 이러한 솔더링 홈에 솔더링재가 삽입됨으로써 서브 버스바(500)와 제2 버스바(400) 사이에 솔더링 접합이 이루어질 수 있다.

더욱이, 이러한 구성에 있어서, 솔더링 홈은, 적어도 일부분이 상부 방향으로 갈수록 크기가 커지는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 11의 구성에서 C1 부분을 참조하면, 제1 버스바(300)의 우측 단부 상단의 홈은 우측으로 갈수록 높이가 낮아지는 형태, 즉 모따기된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이와 함께 솔더링부를 구성하는 서브 버스바(500)의 좌측 단부 상단의 홈은 좌측으로 갈수록 높이가 낮아지는 형태, 즉 모따기된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 도 11의 구성에서 C2 부분을 참조하면, 제2 버스바(400)의 좌측 단부 상단의 홈은 좌측으로 갈수록 높이가 낮아지는 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이와 함께 솔더링부를 구성하는 서브 버스바(500)의 우측 단부 상단의 홈은 우측으로 갈수록 높이가 낮아지는 형태, 즉 모따기된 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 과충전 등의 상황에서 서브 버스바(500)가 제1 버스바(300) 및 제2 버스바(400)로부터 보다 신속하고 원활하게 분리될 수 있다. 즉, 서브 버스바(500)가 상부 방향으로 움직일 때, 솔더링부의 솔더링재가 보다 쉽게 상부 방향으로 이탈될 수 있으므로, 서브 버스바(500)의 이탈이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 이 경우, 솔더링 홈에 삽입되는 솔더링재의 양을 줄임으로써 솔더링 공정을 보다 원활하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 모듈에 있어서, 제1 버스바(300)에 접촉 결합된 전극 리드와 제2 버스바(400)에 접촉 결합된 전극 리드는, 서로 다른 극성을 갖도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 구성을 참조하면, 제1 버스바(300)에는 제1 이차 전지(110)의 전극 리드가 접촉 결합되고, 제2 버스바(400)에는 제2 이차 전지의 전극 리드가 접촉 결합될 수 있다. 이때, 제1 버스바(300)에 접촉된 제1 이차 전지의 전극 리드는 음극 리드일 수 있고, 제2 버스바(400)에 접촉된 제2 이차 전지의 전극 리드는 양극 리드일 수 있다.

이 경우, 제1 배터리 모듈 내의 이차 전지 사이는 서로 병렬로 연결된다고 할 수 있다. 그리고, 제2 배터리 모듈 내의 이차 전지 사이도 서로 병렬로 연결된다고 할 수 있다. 반면, 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈은, 서로 직렬로 연결된다고 할 수 있다. 그리고, 서브 버스바(500)는, 제1 버스바(300)와 제2 버스바(400) 사이를 직렬 연결하는 구성이라고 할 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 서브 버스바(500)가 제1 버스바(300) 및/또는 제2 버스바(400)와 이탈 시, 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈 사이의 전류 흐름을 차단할 수 있다. 따라서, 서브 버스바(500)가 이탈되는 경우, 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈 사이의 직렬 연결은 완전히 끊어질 수 있다.

그러므로, 이 경우, 배터리 모듈의 전체적인 전류 흐름이 차단되어, 배터리 모듈의 충전 동작 등은 정지되고, 과충전이 방지되어 배터리 모듈의 안전성이 확보될 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에, 이러한 배터리 모듈을 수납하기 위한 팩 케이스, 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 특히, 전기 자동차와 같이 배터리로부터 구동력을 얻는 자동차의 경우, 배터리 모듈의 냉각 성능은 매우 중요하다. 따라서, 이러한 자동차에 본 발명에 따른 배터리 모듈이 적용되는 경우, 효과적인 냉각 성능으로 안정적이고 안전한 배터리 모듈이 제공될 수 있다.

이상과 같이, 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: 제1 배터리 그룹
200: 제2 배터리 그룹
300: 제1 버스바
400: 제2 버스바
500: 서브 버스바
600: 탄성 부재
700: 프레임 부재

Claims (12)

1. 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 제1 배터리 그룹;
   상기 제1 배터리 그룹에 속하지 않은 이차 전지를 하나 이상 구비하는 제2 배터리 그룹;
   상기 제1 배터리 그룹에 속한 이차 전지의 전극 리드가 접촉 결합된 제1 버스바;
   상기 제1 버스바와 이격되게 위치하며, 상기 제2 배터리 그룹에 속한 이차 전지의 전극 리드가 접촉 결합된 제2 버스바;
   상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바 사이에 개재되어 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바 사이를 전기적으로 연결하며, 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바에 각각 솔더링되어 형성된 솔더링부를 구비하여, 상기 솔더링부에 의해 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바에 접합 고정된 서브 버스바; 및
   일부가 상기 서브 버스바에 결합 고정되고, 상기 서브 버스바가 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바에서 분리되도록 복원력을 갖는 형태로 탄성 에너지를 보유하여, 상기 서브 버스바의 솔더링부가 전체적 또는 부분적으로 용융되는 경우, 상기 서브 버스바를 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바로부터 물리적으로 분리시키도록 구성된 탄성 부재
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성 부재는, 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바가 안착하여 고정되고, 상기 탄성 부재의 다른 일부가 결합 고정된 프레임 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 탄성 부재는, 상기 프레임 부재의 상부와 상기 서브 버스바의 하부에 각각 양단이 결합 고정되어 상부 방향으로 복원력이 형성되도록 압축된 상태로 보유되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
5. 제3항에 있어서,
   상기 프레임 부재는, 상기 서브 버스바의 적어도 일부분이 삽입되어 상기 서브 버스바의 이탈 방향 움직임을 가이드하는 가이드 리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
6. 제5항에 있어서,
   상기 가이드 리브는, 상기 서브 버스바의 양단에 각각 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
7. 제1항에 있어서,
   상기 서브 버스바는, 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바의 배열 방향에 직교하는 방향으로 길게 연장된 형태로 구성되고, 길이 방향을 따라 양 측면이 솔더링된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
8. 제7항에 있어서,
   상기 탄성 부재는, 상기 서브 버스바의 길이 방향을 따라 복수 개 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바 중 적어도 하나는, 상기 서브 버스바와 접촉되는 부분에 하부 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성되어, 상기 홈에 솔더링재가 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
10. 제1항에 있어서,
    상기 서브 버스바는, 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바 중 적어도 하나와 접촉하는 측면에 하부 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성되어, 상기 홈에 솔더링재가 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 버스바에 접촉 결합된 전극 리드와 상기 제2 버스바에 접촉 결합된 전극 리드는, 서로 다른 극성을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.

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