KR102108648B1 - Battery pack for energy storage system haveing terminal retainer - Google Patents

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신흥에스이씨주식회사
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Abstract

본 발명에 따르는 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩에 관한 것으로, 은 복수의 배터리셀과, 상기 배터리셀들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 전도도가 높고 발열특성이 향상된 Al소재의 터미널 및 버스플레이트, 배터리탭이 일체화된 일체형 버스 플레이트를 직렬과 병렬로 배열(array)된 다수개의 배터리셀에 직접 레이저용접을 통하여 접점을 포함하는 일체형 버스바와, 상기 버스바에서 연장된 터미날블럭과 체결되는 터미날 리테이너와 BMS홀더를 포함하는 것을 특징으로 하며, 배터리 팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 배터리 팩의 내진동성 및 작동안정성을 보장할 수 있는 효과가 있다. A battery pack for energy storage with a terminal retainer according to the present invention, wherein the battery pack includes a plurality of battery cells and a bus bar that electrically connects the electrode terminals of the battery cells, and has high conductivity and heat generation characteristics. An integrated bus bar including a contact through a laser welding directly to a plurality of battery cells arranged in series and in parallel with the improved bus terminal, bus plate and battery tab of the Al material, and in the bus bar Characterized in that it includes a terminal retainer and a BMS holder that are fastened with an extended terminal block, and secures the expandability of the battery pack and packages the battery pack module with various bonding, bolting, inserting, etc. Fundamentally prevents electrical contact resistance, which occurs inevitably, and is non-uniform There is an effect to ensure the vibration resistance and operation stability of the battery pack by solving the problem that the charge / discharge efficiency is lowered and the durability is reduced due to a balance damage or hot spot caused by one contact resistance.

Description

터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩{Battery pack for energy storage system haveing terminal retainer}Battery pack for energy storage system haveing terminal retainer with terminal retainer

본 발명은 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 내구성과 작동안정성을 보장하는 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack for energy storage with a terminal retainer, more specifically to secure the expandability of the battery pack and packaging the battery pack module by various bonding, bolting, inserting, etc. It is a terminal retainer that fundamentally prevents the electrical contact resistance that inevitably occurs at the connection point and solves the problem of low charge / discharge efficiency and reduced durability due to balance damage or hot spots caused by non-uniform contact resistance, thereby ensuring durability and operational stability. It relates to a battery pack for energy storage having a.

통상적으로 충전 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.Unlike primary batteries that cannot be charged, secondary batteries that can be charged and discharged are actively researched through the development of high-tech fields such as digital cameras, cellular phones, laptop computers, power tools, electric bicycles, electric vehicles, hybrid vehicles, and large-capacity power storage devices. Is in progress.

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.In particular, lithium secondary batteries have high energy density per unit weight and can be rapidly charged compared to other secondary batteries such as lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and nickel-zinc batteries. Is going on.

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.Lithium secondary batteries have a working voltage of 3.6V or higher and are used as power sources for portable electronic devices, or by connecting multiple batteries in series or in parallel, high power electric vehicles, hybrid vehicles, power tools, electric bicycles, power storage devices, UPS, etc. Is used.

여기서, 원통형 이차 전지는 전극 조립체 및 전해액을 포함하는데, 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비하고, 전해액은 리튬 이온을 포함하는 경우가 많으며, 전극 조립체의 양극판과 음극판은 외부로 인출되는 전극탭을 각각 구비할 수 있다.Here, the cylindrical secondary battery includes an electrode assembly and an electrolyte, and the electrode assembly includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator, and the electrolyte solution often includes lithium ions, and the positive electrode plate and negative electrode plate of the electrode assembly are electrode tabs that are drawn out. Each may be provided.

전극 조립체는 케이싱의 내부에 수납되고, 케이싱의 외부로는 전극 단자가 노출될 수 있다. 전극 탭은 전극 조립체의 외부로 인출되어 전극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.The electrode assembly is accommodated inside the casing, and an electrode terminal may be exposed outside the casing. The electrode tab may be drawn out of the electrode assembly and electrically connected to the electrode terminal.

이러한 이차전지를 복수개 수평 또는 수직으로 적층되어 배터리 팩이 형성될 수 있는데, 배터리 팩에서 이웃하여 적층되는 이차 전지들은 전극 단자들이 전기적으로 상호 연결될 수 있고, 이웃하는 이차 전지들의 전극 단자들이 버스바, 부스플레이트에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.A plurality of such secondary cells may be stacked horizontally or vertically to form a battery pack. In the battery pack, secondary cells stacked adjacent to each other may be electrically connected to electrode terminals, and electrode terminals of neighboring secondary cells may be connected to a bus bar, It can be electrically connected by a booth plate.

이러한 배터리팩의 예로서 대한민국 공개특허공보 제2016-111457호을 들어 보면, 도 5에서 볼 수 있듯이, 에너지 저장 시스템은, 여기에서 2개의 전지들이 나타나 있는 에너지 저장 요소들의 상호 연결된 어레이를 포함하며, 전지들은, 한쌍의 대향하는 크램셸(상단 크램셸(104) 및 하단 크램셸(106))에 의해 (예를들면, 특정 토크 값으로) 제자리에 물리적으로 고정 및 유지된다. 예를 들면, 크램셸들은 각 전지의 각각의 단부를 노출시키는 개구부를 갖는다. 다른 실시예에서, 전지들은, 전지들간에 인터리브되는 구조 등의 다른 기술에 의해 고정될 수 있다.As an example of such a battery pack, for example, Republic of Korea Patent Publication No. 2016-111457, as can be seen in Figure 5, the energy storage system, includes an interconnected array of energy storage elements in which two cells are represented, the battery They are physically held and held in place (eg, with a specific torque value) by a pair of opposing clamshells (top clamshell 104 and bottom clamshell 106). For example, cramshells have openings that expose each end of each cell. In other embodiments, the cells can be secured by other techniques, such as a structure interleaved between cells.

여기에서, 플렉시블 인쇄 회로(108)는, 전지(102)의 전기 단자들을 그 위에 가로 놓여 연결한다. 이 실시예에서, 플렉시블 인쇄 회로는, 플렉시블 하단 절연층(112)과 플렉시블 상단 절연층(112) 사이에 플렉시블 전도층(110)이 개재되게 되는 3개의 층을 포함한다. 전도층은, 구리 등의 균일한 금속층일 수 있고, 절연층은 균일한 폴리이미드층(예를 들면, Kapton(등록상표) 재료)일 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 다른 재료가 상술한 재료 대신에 또는 그와 조합되어 사용될 수 있다.Here, the flexible printed circuit 108 horizontally connects the electrical terminals of the battery 102 thereon. In this embodiment, the flexible printed circuit includes three layers through which the flexible conductive layer 110 is interposed between the flexible lower insulating layer 112 and the flexible upper insulating layer 112. The conductive layer may be a uniform metal layer such as copper, and the insulating layer may be a uniform polyimide layer (for example, Kapton (registered trademark) material). In other embodiments, one or more other materials may be used in place of or in combination with the materials described above.

여기에서, 전지(102)는 일 단부에 단자들을 갖는 평탄한 상단을 갖는 재충전 가능한 배터리 전지의 일종이다. 특히, 각 전지는 중앙의 양극 단자(116) 및 둘레의 환상(環狀)의 음극 단자(118)를 갖는다. 예를 들면, 환상의 음극단자는, 전지의 길이를 따라 연장되고 전지의 다른 단부(즉, 이 예에서는 하단 단부)를 형성하는 전지의 메인 하우징(예를 들면, 전지 캔)의 일부이거나, 그 위에 장착될 수 있다.Here, the cell 102 is a type of rechargeable battery cell having a flat top with terminals at one end. In particular, each battery has a central positive terminal 116 and a circumferential annular negative terminal 118. For example, the annular negative terminal is part of the main housing of the battery (eg, battery can) that extends along the length of the battery and forms the other end of the battery (ie, the lower end in this example), or It can be mounted on.

플렉시블 인쇄 회로(108)의 패터닝은 하단 절연층(112)에 다이 컷영역(120)을 형성해서, 전도층(110)의 노출된 부분들을 전기 접촉 가능하게, 예를들면 전지(들)의 단자들에의 선택적 연결을 가능하게 하다. 여기에서, 상단 절연층(114)의 다이 컷 영역(122)은, 전도층(110)의 노출된 부분이, 장치와 상호 작용하는 전도층의 부분과 접합될 하지층(예를 들면, 전지(102)의 단자) 사이의 전기 기계적 연결을 형성하는 장치를 수용하게 할 수 있다. 전기적 접합을 만드는 데에는, 복수의 여러 유형의 장치 및 기술의 어느 것이 사용될 수 있다. 예를 들면, 여기에서 스폿 용접(124)으로, 개개의 전지의 각 단자에 전도층(110)의 부분들을 접합한다.The patterning of the flexible printed circuit 108 forms a die cut region 120 in the lower insulating layer 112 so that exposed portions of the conductive layer 110 can be electrically contacted, for example, terminals of the battery (s) Enable selective connection to the field. Here, the die cut region 122 of the upper insulating layer 114, the exposed portion of the conductive layer 110, the base layer to be bonded to the portion of the conductive layer that interacts with the device (for example, the battery ( 102) terminal). In making electrical junctions, any of a number of different types of devices and techniques can be used. For example, here by spot welding 124, portions of the conductive layer 110 are bonded to each terminal of each cell.

이러한 에너지 저장 시스템은, 단순히 하나의 예를 들면, 전기 자동차에서 추진 에너지원으로서 구현될 수 있다. 즉, 에너지 저장 시스템에서 다수의 전지들이 상호 연결되어 차량을 작동시키는 어레이(예를 들면, 배터리 팩)를 형성할 수 있다.Such an energy storage system can be implemented simply as, for example, a propulsive energy source in an electric vehicle. That is, in the energy storage system, a plurality of cells may be interconnected to form an array (eg, a battery pack) that operates a vehicle.

그러나, 이러한 구조의 배터리 팩은 일체형 모듈로서 신뢰성을 확보에는 도움이 될 수 있으나, 플렉시블 본딩처리, 부스플레이트 본딩, 배터리 셀 고정본딩 등 다수의 연결점을 구비하고 있는 관계로 팩 자체의 강성이 증가하게 되어서 모듈내 확장성이 부족한 문제가 있었다.However, the battery pack of this structure is an integrated module and may help secure reliability, but it has a number of connection points, such as flexible bonding, booth plate bonding, and fixed bonding of battery cells, so that the rigidity of the pack itself increases. As a result, there was a problem of insufficient scalability in the module.

대한민국 공개특허공보 제2016-111457호Republic of Korea Patent Publication No. 2016-111457

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 배터리팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 내진동성 및 작동안정성을 보장하는 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩을 제공하는 데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention secures the expandability of the battery pack and packages the battery pack module with various bonding, bolting, inserting, etc. to fundamentally address the electrical contact resistance that inevitably occurs at a plurality of connection points generated thereby. Provides a battery pack for energy storage equipped with a terminal retainer that ensures vibration resistance and operational stability by solving the problem of low charge / discharge efficiency and reduced durability due to damage to balance or hot spot caused by non-uniform contact resistance. There is a purpose.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로, The present invention is a means for solving the above-described technical problems,

복수의 배터리셀과, 상기 배터리셀들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 전도도가 높고 발열특성이 향상된 Al소재의 터미널 및 버스플레이트, 배터리탭이 일체화된 일체형 버스 플레이트를 직렬과 병렬로 배열(array)된 다수개의 배터리셀에 직접 레이저용접을 통하여 접점을 포함하는 일체형 버스바와, 상기 버스바에서 연장된 터미날블럭과 체결되는 터미날 리테이너와 BMS홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩을 제공한다.In a battery pack including a plurality of battery cells and a bus bar for electrically connecting the electrode terminals of the battery cells, an integrated bus plate in which a terminal and a bus plate and a battery tab of an Al material having high conductivity and high heat generation characteristics are integrated. It characterized in that it comprises an integrated bus bar including a contact through a laser welding directly to a plurality of battery cells arranged in series and parallel (array), and a terminal retainer and a BMS holder engaged with a terminal block extending from the bus bar. Provided is a battery pack for energy storage having a terminal retainer.

본 발명의 일시예 의하면, 상기 터미날리테이너는, 체결홀이 구비된 터미날블럭과 체결되어 배터리 모듈에서 설계된 전기용량에 따라 확장할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the terminal retainer is fastened with a terminal block provided with a fastening hole, and is characterized in that it can be expanded according to the electric capacity designed in the battery module.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 BMS홀더는, 너트부가 형성되어 배터리관리시스템(BMS)이 착탈 가능하게 설치되어 배터리 모듈에서 설계된 전기용량에 따라 자유로운 확장이 용이한 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, the BMS holder is characterized in that the nut part is formed so that the battery management system (BMS) is detachably installed and freely expandable according to the electric capacity designed in the battery module.

본 발명에 따르는 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩에 의하면, 배터리 팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 배터리 팩의 내진동성 및 작동안정성을 보장하는 효과가 있다.According to the battery pack for energy storage provided with a terminal retainer according to the present invention, it secures the expandability of the battery pack and packages the battery pack module with various bonding, bolting, inserting, etc., inevitably at a number of connection points generated thereby It prevents the electrical contact resistance from occurring and solves the problem of low charge / discharge efficiency and reduced durability due to balance damage or hot spot caused by non-uniform contact resistance, thereby ensuring the vibration resistance and operational stability of the battery pack. have.

도 1은 본 발명에 따르는 배터리 팩의 내부에 배치된 셀홀더, 배터리셀, 일체형 버스바를 사시적으로 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 버스바에 따르는 일 실시예를 제1,2 버스바를 분리하여 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 리테이너와 BMS홀더에 구비된 체결홀과 너트홀을 평면적으로 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 배터리 팩을 분리하여 구성요소별로 노출시킨 사시도이고,
도 5는 종래의 패터리팩의 측면 일부를 나타낸 도면이다.1 is a perspective view showing a cell holder, a battery cell, and an integrated bus bar disposed inside the battery pack according to the present invention;
2 is a view showing the first and second busbars separately according to an embodiment according to the busbar of the present invention,
3 is a plan view showing a fastening hole and a nut hole provided in the retainer and the BMS holder of the present invention,
Figure 4 is a perspective view of the battery pack according to the present invention exposed by each component,
5 is a view showing a part of a side of a conventional battery pack.

이하, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.Hereinafter, it should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention, and the technical terms used in the present invention have different meanings in the present invention. Unless defined, the present invention should be interpreted as meanings generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains, and should not be interpreted as an excessively comprehensive meaning or an excessively reduced meaning.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.In addition, when the technical term used in the present invention is a wrong technical term that does not accurately represent the spirit of the present invention, it should be understood as being replaced by a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or in context before and after, and should not be interpreted as an excessively reduced meaning.

아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the singular expression used in the present invention includes a plurality of expressions unless the context clearly indicates otherwise, for example, the terms "consisting of" or "comprising" include various components described in the present invention, or It should not be construed as including all of the various steps, and some of the components or some steps may not be included, or it may be interpreted as further including additional components or steps.

이하, 본 발명에 의한 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a battery pack for energy storage having a terminal retainer according to the present invention will be described in detail through the accompanying drawings.

본 발명에 의한 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩은 복수의 배터리셀(100)과, 상기 배터리셀(100)들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바(300)를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 전도도가 높고 발열특성이 향상된 Al소재의 터미널블럭(212)이 일체로 형성된 제2버스바(210), 단위통전부(220')가 일체화된 일체형 제1버스바(220)를 직렬과 병렬로 배열(array)된 다수개의 배터리셀(100)에 직접 레이저용접을 통하여 접점을 포함하는 일체형 버스바(200)와, 상기 버스바(200)에서 연장된 터미날블럭(212)과 체결되는 터미날 리테이너(213)와 BMS홀더(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The battery pack for energy storage having a terminal retainer according to the present invention is in a battery pack including a plurality of battery cells 100 and a bus bar 300 electrically connecting electrode terminals of the battery cells 100. , A second bus bar 210 integrally formed with a terminal block 212 of Al material having high conductivity and high heat generation characteristics, and a unitary first bus bar 220 in which the unit conduction unit 220 'is integrated in series and parallel Integral bus bar 200 including contacts through laser welding directly to a plurality of battery cells 100 arranged in a row, and a terminal retainer engaged with a terminal block 212 extending from the bus bar 200 It characterized in that it comprises a (213) and the BMS holder (500).

상기와 같은 특징으로 이루어지는 본 발명에 의한 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩을 도 1 내지 4를 참조하여 상세하게 설명한다.An energy storage battery pack having a terminal retainer according to the present invention having the above features will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

도 1은 본 발명에 따르는 배터리 팩의 내부에 배치된 셀홀더, 배터리셀, 일체형 버스바를 사시적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 버스바에 따르는 일 실시예를 제1,2 버스바를 분리하여 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 리테이너와 BMS홀더에 구비된 체결홀과 너트홀을 평면적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 배터리 팩을 분리하여 구성요소별로 노출시킨 사시도이다.1 is a perspective view showing a cell holder, a battery cell, and an integrated bus bar disposed inside a battery pack according to the present invention, and FIG. 2 is a first and second busbars according to an embodiment of the present invention. 3 is a plan view showing a fastening hole and a nut hole provided in the retainer and BMS holder of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of the battery pack according to the present invention and exposed by each component.

도 1 내지 4를 참조하여 상세하세 설명하면, 본 발명에 의한 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩은 복수의 배터리셀(100), 배터리셀(100)이 결합되어 통전되는 셀홀더(300), 복수의 셀홀더(300)의 상부에 설치되어 배터리셀(100)의 통전되게 하는 버스바(200)를 포함한다.When described in detail with reference to Figures 1 to 4, the battery pack for energy storage having a terminal retainer according to the present invention is a plurality of battery cells 100, a cell holder 300 through which the battery cells 100 are coupled and energized , It is installed on the upper portion of the plurality of cell holders 300 includes a bus bar 200 to energize the battery cell 100.

또한, 상기 버스바(200)는 전극 단자에 대향되어 접합되는 접합부(221)를 구비하고, 상기 접합부(221)는 버스바(200)로부터 이격되어, 완충다리(222)로 연결되는 단위통전부(220')를 복수개 구비하는 제1버스바(210) 및 상기 제1버스바(210)의 상부에 구비되되 제1버스바(210)와 부분적으로 접촉되며 진동에 의한 오픈방지성을 구비하도록 형상을 이루는 제2버스바(220)를 포함한다.In addition, the bus bar 200 is provided with a bonding portion 221 that is opposite to the electrode terminal to be joined, the bonding portion 221 is spaced apart from the bus bar 200, the unit energizing portion connected to the buffer leg 222 The first bus bar 210 having a plurality of (220 ') and the upper portion of the first bus bar 210, but is partially in contact with the first bus bar 210, so as to provide an anti-opening property by vibration It includes a second bus bar 220 forming a shape.

상기 제1버스바(220)는 배터리셀(100)과 접촉되어 고출력의 전류가 통하도록 이루어지는 것은 물론 열을 방출시킬 수 있도록 히트싱크(heat sink) 작용을 한다.The first bus bar 220 is in contact with the battery cell 100 is made of a high output current to pass through, as well as a heat sink (heat sink) acts to dissipate heat.

또한, 상기 제1버스바(220)는 Al 소재(알루미늄)로 이루어져 0.3mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 한정하는 것은 아니며, 제2버스바(210)의 두께와 같거나 또는 얇게 형성될 수 있다.In addition, the first bus bar 220 is preferably made of Al material (aluminum) to a thickness of 0.3mm, and is not limited thereto, and is formed equal to or thinner than the thickness of the second bus bar 210 Can be.

상기 제1버스바(220)는 소정 간격이 이격되어 배터리셀(100)로 통전이 이루어지도록 단위통전부(220')가 형성되고, 상기 단위통전부(220')는 접합부(221)와 복수의 완충다리(222)로 이루어진다. The first bus bar 220 is spaced apart a predetermined distance is formed so that the unit is energized to the battery cell 100, the unit conduction unit 220 'is formed, the unit conduction unit 220' is a plurality of junctions 221 It consists of a buffer leg (222).

상기 접합부(221)는 배터리셀(100)의 전극단자가 접합되어 통전이 이루어지도록 제1버스바(220)에서 이격되게 구비되고, 상기 복수의 완충다리(222)는 접합부(221)와 제1버스바(220)가 연결되게 한다. The junction portion 221 is provided to be spaced apart from the first bus bar 220 so that the electrode terminals of the battery cell 100 are connected to conduct electricity, and the plurality of buffer legs 222 are the junction portion 221 and the first The bus bar 220 is connected.

상기 접합부(221)는 배터리셀의 음극단자 두께 이하로 형성되는 것이 바람직하다.The junction 221 is preferably formed to a thickness less than or equal to the negative terminal of the battery cell.

즉, 상기 접합부(221)는 전극단자와 맞닿게 배치되고, 그 부분을 용접하여 전기적 통전이 가능하도록 할 수 있는데, 통상 양극단자는 캡업(cap up)이 전극인 돌기와 통기공을 구비하고 있어 레이저용접시 고에너지에 의하여 관통되어도 이차배터리 내부에 손상의 우려가 덜 하나, 음극 단자인 배터리셀(100)의 바닥면은 배터리셀(100) 소재에 있어서 손상 발생시 이차전지의 불량이 즉시 발생될 우려가 있다. That is, the bonding portion 221 is disposed in contact with the electrode terminal, it is possible to weld the portion to enable electrical conduction, usually, the positive electrode terminal has a cap up (cap up) electrode protrusions and vent holes for laser welding. Even though it is penetrated by high energy, there is less risk of damage to the inside of the secondary battery, but the bottom surface of the battery cell 100, which is the negative terminal, has a concern that a defect in the secondary battery may occur immediately when damage occurs in the battery cell 100 material. have.

상기 접합부(221)는 저항용접을 수행하여 용접으로 인한 불량 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 이 경우 저항용접이 가능한 소재로 알루미늄이나 구리를 사용할 수 있음은 물론, 니켈이나 주석이 코팅된 구리를 사용할 수 있다. The joining portion 221 can prevent occurrence of defects due to welding by performing resistance welding. In this case, aluminum or copper can be used as a material capable of resistance welding, as well as copper coated with nickel or tin. Can be used.

더 나아가 니켈, 니켈합금, 구리, 양백, 철 또는 SPCE를 판재(plate)나 스트립(strip) 형태로 채용하여 프레스 가공을 통하여 접합부(221), 완충다리(222)를 성형할 수 있어 가공성이 우수하며, 경시적으로 발생할 수 있는 접촉저항 증가도 예방할 수 있다. Furthermore, by adopting nickel, nickel alloy, copper, nickel silver, iron, or SPCE in the form of a plate or a strip, it is possible to form a joint 221 and a buffer leg 222 through press processing, thereby providing excellent workability. In addition, it is possible to prevent an increase in contact resistance that may occur over time.

특히 배터리 양극단자와 음극단자를 포함하는 전극단자를 구성하는 금속은 니켈이나 니켈합금의 경우가 많아 니켈이나 그 합금으로 접합부를 구성하면 용접이 효율성이 증가할 수 있다.In particular, the metal constituting the electrode terminal including the battery positive electrode terminal and the negative electrode terminal is often nickel or a nickel alloy, and if the junction is formed of nickel or an alloy thereof, welding efficiency may increase.

그리고 상기 완충다리(222)와 완충다리(222) 사이에는 가스홀(223)이 형성되고, 상기 가스홀(223)은 배터리셀(100)의 벤트 시 가스가 배출될 수 있도록 한다. In addition, a gas hole 223 is formed between the buffer leg 222 and the buffer leg 222, and the gas hole 223 allows gas to be discharged when the battery cell 100 is vented.

상기 제1버스바(220)의 일측에는 터미널블럭(212)이 더 구성되고, 상기 터미널블럭(212)은 터니널리테이너(213)가 결합될 수 있도록 볼트공(미부호)이 형성된다. A terminal block 212 is further formed on one side of the first bus bar 220, and the terminal block 212 is formed with a bolt hole (unsigned) so that the terminal retainer 213 can be coupled.

상기 제2버스바(210)는 제1버스바(220)의 일측에 부분적으로 접촉되게 밀착된 상태로 레이저 접합 될 수 있도록 소정 간격을 두고 진입홀(211)이 다수개가 형성되며, 진동에 의한 오픈방지성을 구비하도록 이루어지고, Al 소재로 0.5mm에서 1mm의 두께로 구성된다. The second bus bar 210 has a plurality of entry holes 211 are formed at predetermined intervals so as to be laser-bonded in a state of being in close contact with one side of the first bus bar 220, due to vibration. It is made to have anti-opening properties and is made of Al material with a thickness of 0.5mm to 1mm.

여기서, 오픈방지성은 차량의 운행중 발생하는 다양한 진동에 의하여 전극 단자와 접합부간에 전기적으로 발생될 수 있는 오픈(open)을 방지한다는 것으로, 전극 단자와 접합부(221)간 내구성이 확보된 결합이나 고정에 의하여 담보될 수 있다.Here, the anti-opening property is to prevent an open that may be generated electrically between the electrode terminal and the junction due to various vibrations occurring during the operation of the vehicle, and to secure or secure the durability between the electrode terminal and the junction 221. Can be secured by

상기 제2버스바(210)의 일측에는 절곡된 형태로 형성된 터미널블럭(212)의 체결홀에는 배터리 모듈에서 설계된 전기용량에 따라 자유로운 확장이 가능하도록 터미널리테이너(213)가 결합된다. A terminal retainer 213 is coupled to a fastening hole of the terminal block 212 formed in a bent shape on one side of the second bus bar 210 to enable free expansion according to the electric capacity designed in the battery module.

상기 터미날리테이너(213)의 일측에는 볼트(미부호)가 구비되어 터미날블럭(212)에 체결된다. 상기 터미날리테이너(213)는 도면에 도시된 바와 같이 볼트가 복수로 구비되어 냉각시스템 등의 각종 제어장치의 탑재가 용이한다.One side of the terminal retainer 213 is provided with a bolt (unsigned) to be fastened to the terminal block 212. The terminal retainer 213 is provided with a plurality of bolts, as shown in the drawing, so it is easy to mount various control devices such as a cooling system.

상기 터미널리테이너(213)는 도면에 도시된 바와 전체 형상이 'J'자 형상에 국한되는 것은 아니며, 배터리 모듈의 설계에 따라 'T'자, 역'Y'자, 'C'자 등과 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다. The terminal retainer 213 is not limited to the shape of a 'J' shape as shown in the drawing, and may vary in shape such as a 'T' shape, a reverse 'Y' shape, a 'C' shape, etc. according to the design of the battery module. It can be formed in the form.

또한, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 인접되는 버스바(200)의 상부에 서브버스바(미부호)를 설치하여 전류가 통하도록 연결할 수 있는 것은 물론 전극 단자와 접합부간 내구성이 확보된 상태로 결합이 이루어져 고정될 수 있도록 한다.In addition, the present invention, as shown in Figure 1 by installing a sub-bus bar (unsigned) on the top of the adjacent bus bar 200 can be connected to pass current, as well as the durability between the electrode terminal and the junction is secured It is combined so that it can be fixed.

상기 서브버스바는 도 1에 도시된 바와 같이 배터리셀(100)의 상방향 쪽에만 설치되는 것은 아니면 하방향 쪽에도 설치될 수 있다. As illustrated in FIG. 1, the sub-bus bar may be installed only on the upper side of the battery cell 100 or on the lower side.

상기 배터리 팩은 배터리셀(100)을 설계된 전압이나 전류값을 출력하도록 복수개로 배열하여 상부홀더(310)와 하부홀더(320)의 사이에 개재시켜 고정하게 되는데, 상/하부홀더(310. 320)는 배열된 배터리는 고정할 수 있는 한 특별하게 재질을 한정할 것은 아니나, 단락이나 누전의 우려를 예방하기 위하여 플라스틱재로 사출하여 배터리셀이 배열되어 사용중에 틀어지거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다.The battery packs are arranged in a plurality to arrange the battery cells 100 to output the designed voltage or current values, and are fixed by interposing between the upper holder 310 and the lower holder 320. Upper / lower holders 310 and 320 ) Does not specifically limit the material of the arranged battery as long as it can be fixed, but it is possible to prevent the battery cell from being displaced or dislodged during use by injecting it with a plastic material to prevent a short circuit or a short circuit. .

또한, 상기 배터리셀(100)의 일단부 측면에 밀착되는 삽입홀(330)을 구비한 셀홀더(300)에 정렬될 수 있으며, 상기 셀홀더(300)는 배터리셀의 상부와 하부에 각각 상/하부홀더(310, 320)로 구비될 수 있고, 배터리셀(100)이 삽입되어 고정될 수 있게 배터리셀(100)의 외형에 대응하는 형상으로 구비된 삽입홀(330)을 구비하여 배터리를 삽입해 고정할 수 있다. In addition, it can be arranged in the cell holder 300 having an insertion hole 330 that is in close contact with one end side of the battery cell 100, and the cell holder 300 is placed on the upper and lower portions of the battery cell, respectively. / It may be provided as a lower holder (310, 320), the battery cell 100 is provided with an insertion hole 330 provided in a shape corresponding to the outer shape of the battery cell 100 so that it can be fixed by inserting the battery Can be inserted and fixed.

그리고 셀홀더(300)의 측면에는 돌기와 홈이 각각 형성되는 래치부(미부호)를 구비하여 삽입이나 고정의 효율을 높일 수 있도록 한다. 즉, 셀홀더(300)의 개수를 늘려 연장되도록 한다. In addition, the side of the cell holder 300 is provided with a latch portion (unsigned) in which protrusions and grooves are respectively formed to increase the efficiency of insertion or fixing. That is, the number of cell holders 300 is increased to be extended.

또한, 상기 상부홀더(310)로 개구된 노출홀에는 배터리셀(100)의 전극단자가 노출되며, 상기 전극단자에는 버스바(100)의 버스홀(미부호) 내면에서 연장된 연장부에 의해 전극단자에 대향되어 접합되는 접합부(221)가 용접으로 고정되어 통전상태를 이루고 있다.In addition, an electrode terminal of the battery cell 100 is exposed in the exposed hole opened by the upper holder 310, and the electrode terminal is provided by an extension portion extending from the inner surface of a bus hole (not signed) of the bus bar 100. The joining portion 221, which is opposed to the electrode terminal and is joined, is fixed by welding to form an energized state.

아울러, 상기 셀홀더(300)는 복수개로 배터리셀(100)의 배열에 따라 배향되도록 하여 배터리모듈을 이루는 설계된 전압의 단자로서 일체로 구비된 버스바(300)의 크기에 따라 셀홀더(300)에 수용되는 배터리셀(100)의 갯수에 맞게 구비하여 배터리팩의 확장성을 담보할 수 있다.In addition, the cell holder 300 is a plurality of the cell holder 300 according to the size of the bus bar 300 which is integrally provided as a terminal of a designed voltage constituting a battery module by being oriented according to the arrangement of the battery cells 100 It can be provided according to the number of the battery cells 100 accommodated in can ensure the expandability of the battery pack.

바람직하게는, 배터리 모듈에서 사용될 수 있는 셀홀더(300)의 배터리 삽입홀(330)의 16 내지 20개을 구비하여 표준화를 정할 수 있다.Preferably, 16 to 20 of the battery insertion hole 330 of the cell holder 300 that can be used in the battery module can be provided to standardize.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩의 외장을 감싸며 보호하는 케이스부재(400)가 케이스본체(410)와 케이스덮개(420)를 포함하여 볼트, 너트와 같은 체결수단으로 조립되거나 분리될 수 있도록 구성된다. The case member 400 that surrounds and protects the exterior of the battery pack for energy storage having a terminal retainer according to the present invention configured as described above includes a case body 410 and a case cover 420 such as bolts and nuts. It is configured to be assembled or separated by a fastening means.

그리고 상기 케이스부재(400)의 내측에 일정한 공간을 가지면서 상부가 개방되게 형성되며 둘레에 복수의 통공이 형성되는 케이스본체(410)와, 상기 케이스본체(410) 상부에 설치되는 케이스덮개(420)와, 케이스본체(410)와 배터리셀(100) 사이에 설치되는 복수의 스페이서 및 BMS(Battery Management System)와 연결되어 배터리셀의 전류를 충전 또는 방전할 수 있도록 배터리셀(100)에 설치되는 복수의 연결단자를 포함하여 구성할 수 있다.In addition, the case body 400 has a certain space inside and is formed to be open to the top and a plurality of through holes are formed in the case body 410, and the case body 410 is installed on the upper case cover (420) ), Is connected to a plurality of spacers and a BMS (Battery Management System) installed between the case body 410 and the battery cell 100 and installed in the battery cell 100 to charge or discharge the current of the battery cell. It can be configured to include a plurality of connection terminals.

상기 케이스부재(400)는 Al소재 즉, 알루미늄 소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 이러한 알루미늄 소재는 열 방출이 용이하기 때문에 배터리의 효율성을 극대화할 수 있는 적정온도로 유지가 용이하다. The case member 400 is preferably made of an Al material, that is, an aluminum material, and it is easy to maintain the aluminum material at an appropriate temperature to maximize efficiency of the battery because heat is easily released.

상기와 같이 케이스부재(400)에 의해 배터리 모듈을 팩화하므로 외부충격과 열, 진동 등을 보호할 수 있는 것은 물론 배터리관리시스템(BMS), 냉각시스템 등의 각종 제어장치의 탑재가 용이하고, 추후 교체 및 유지보수가 용이한 이점을 가진다.Since the battery module is packed by the case member 400 as described above, it is possible to protect external shocks, heat, vibration, etc., as well as to easily install various control devices such as a battery management system (BMS) and a cooling system, and later. It has the advantage of easy replacement and maintenance.

그리고 상기 BMS홀더(500)에는 너트부(510)가 형성되고, 상기 너트부(510)에 배터리관리시스템(BMS)이 착탈 가능하게 설치되어 배터리 모듈에서 설계된 전기용량에 따라 자유로운 확장이 가능하다. 즉, BMS홀더(500)에 의해 배터리의 용량에 따른 배터리관리시스템(BMS)의 교환이 자유롭다.In addition, a nut part 510 is formed in the BMS holder 500, and a battery management system (BMS) is detachably installed in the nut part 510 to freely expand according to the electric capacity designed in the battery module. That is, the BMS holder 500 is free to exchange the battery management system (BMS) according to the capacity of the battery.

또한, 상기 BMS홀더(500)에 형성된 너트부(510)는 도 3에 되시된 바와 같이 하나만 국한되게 형성되는 것은 아니며, 배터리 모듈의 설계에 따라 그 개수는 더 추가하여 구성될 수 있다. In addition, the nut part 510 formed in the BMS holder 500 is not formed to be limited to one as shown in FIG. 3, and the number may be further configured according to the design of the battery module.

더 나아가 상기 BMS홀더(500)는 고정부재를 포함할 수 있으며, 이러한 고정부재는 각종 센서 또는 전류계 등과 같은 전자부품의 설치를 용이하게 하기 위함이다. 상기 고정부재는 너트, 볼트, 짚게, 벨크로부재 등과 같이 다양한 형태로 구성할 수 있다. Furthermore, the BMS holder 500 may include a fixing member, which is to facilitate installation of electronic components such as various sensors or ammeters. The fixing member may be configured in various forms such as a nut, bolt, straw, velcro member, and the like.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩은 배터리 팩의 확장성을 확보하고, 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지한다. As described above, the battery pack for energy storage according to the present invention secures expandability of a battery pack and inevitably occurs at a plurality of connection points generated by packaging the battery pack module with various bonding, bolting, and inserting. Fundamentally prevents electrical contact resistance.

또한, 불균일한 접촉저항으로 인한 밸런스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 배터리 팩의 내진동성 및 작동안정성을 보장한다.In addition, it solves the problem of reduced charge and discharge efficiency and reduced durability due to damage to the balance due to non-uniform contact resistance or generation of hot spots, thereby guaranteeing vibration resistance and operational stability of the battery pack.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, the protection scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art will not depart from the spirit and scope of the present invention. It will be understood that various modifications and changes may be made to the present invention within the scope.

100: 배터리셀 200: 버스바
210: 제2버스바 211: 진입홀
212: 터미널블럭 213: 터미널리테이너
220: 제1버스바 220': 단위통전부
221: 접합부 222: 완충다리
223: 가스홀 300: 셀홀더
310: 상부홀더 320: 하부홀더
330: 삽입홀 400: 케이스부재
410: 케이스본체 420: 케이스덮개
500: BMS홀더 510: 너트홀100: battery cell 200: bus bar
210: 2nd bus bar 211: Entrance hall
212: Terminal block 213: Terminal retainer
220: 1st bus bar 220 ': Unit energization
221: joint 222: buffer leg
223: gas hole 300: cell holder
310: upper holder 320: lower holder
330: insertion hole 400: case member
410: case body 420: case cover
500: BMS holder 510: nut hole

Claims (3)

복수의 배터리셀과, 상기 배터리셀들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하는 배터리 팩에 있어서,
전도도가 높고 발열특성이 향상된 Al소재의 터미널블럭(212)이 일체로 형성된 제2버스바(210), 단위통전부(220')가 일체화된 일체형 제1버스바(220)를 직렬과 병렬로 배열(array)된 다수개의 배터리셀(100)에 직접 레이저용접을 통하여 접점을 포함하는 일체형 버스바(200)와;
상기 버스바(200)에서 연장된 터미날블럭(212)과 체결되는 터미날 리테이너(213)와;
배터리관리시스템(BMS)이 착탈 가능하게 설치되어 배터리 모듈에서 설계된 전기용량에 따라 자유로운 확장을 용이하게 할 수 있도록 너트부(510)가 형성되는 BMS홀더(500);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩.In the battery pack including a plurality of battery cells, and a bus bar for electrically connecting the electrode terminals of the battery cells,
The second bus bar 210 in which the terminal block 212 of Al material having high conductivity and high heat generation property is integrally formed, and the unitary first bus bar 220 in which the unit conduction part 220 'is integrated in series and parallel. An integrated bus bar 200 including contacts through laser welding directly on the arrayed plurality of battery cells 100;
A terminal retainer 213 engaged with a terminal block 212 extending from the bus bar 200;
A BMS holder 500 in which a nut part 510 is formed so that a battery management system (BMS) is detachably installed to facilitate free expansion according to the electric capacity designed in the battery module;
A battery pack for energy storage having a terminal retainer comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 터미날리테이너(213)는,
체결홀이 구비된 터미날블럭(212)과 체결되어 배터리 모듈에서 설계된 전기용량에 따라 확장할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩.
According to claim 1,
The terminal retainer 213,
A battery pack for energy storage with a terminal retainer characterized in that the terminal block 212 provided with a fastening hole can be extended according to the electric capacity designed in the battery module.
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