KR102117371B1

KR102117371B1 - 버스바

Info

Publication number: KR102117371B1
Application number: KR1020140033922A
Authority: KR
Inventors: 조규진
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2020-06-01
Also published as: KR20150110078A

Abstract

본 발명은 버스바에 관한 것으로서, 구체적으로는 적층 형태로 배열된 셀을 포함하는 배터리 모듈의 셀 탭 간을 연결하기 위한 버스바를 제공한다.

Description

버스바 {BUSBAR}

본 발명은 버스바에 관한 것으로서, 구체적으로는 적층 형태로 배열된 셀을 포함하는 배터리 모듈의 셀 탭 간을 연결하기 위한 버스바에 관한 것이다.

일반적으로, 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드카와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다. 그리고 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.

그리고 이차전지는 고출력 대용량의 필요성으로 인해 다수개의 배터리 셀을 적층시킨 후 전기적으로 병렬 또는 직렬로 연결하여 모듈 형태로 제작된다.

또한, 리튬 이차전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있으며, 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다.

이러한 이차 전지는 고출력 대용량의 필요성으로 인해 다수개의 단위 셀을 적층시킨 전지모듈 또는 전지팩의 형태로 구성된다.

이와 같이 다수개의 단위 셀들이 전기적으로 직렬, 병렬 및 직병렬 혼합구조로 연결되도록 구성되어야 하므로, 전지모듈의 구조가 복잡해지는 문제점이 있으며, 일반적으로 전극탭들의 연결을 용접하여 제조함으로 제조 공정이 복잡한 문제점이 있다.

한국공개특허[10-2012-0058965]에서는 동일 부재로 이루어지는 셀 탭 연결 구조를 가지는 배터리가 개시되어 있다.

한국공개특허[10-2012-0058965]

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 적층 형태로 배열된 셀을 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 셀 탭 간을 연결을 용이하게 하기 위한 버스바에 관한 것으로 셀 텝 간의 병렬연결 및 직렬연결이 자유로워 모듈 제작 공정이 감소되고 용접 및 접합이 용이한 버스바를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바는 배터리 셀 탭과의 전기적 연결을 위한 버스바에 관한 것으로, 절연재질로 형성되며, 길이 방향으로 나란하게 형성된 복수개의 다리부 및 각각의 상기 다리부의 일측과 연결된 몸체부를 포함하는 몸체; 및 배터리 셀 탭과 전기적 연결을 위해 도전재질로 형성되며, 상기 몸체의 형상에 대응한 형상으로 형성되고, 상기 몸체의 상부에 형성되어 배터리 셀 탭과 전기적으로 접촉하는 도전부;를 포함하여 형성된다.

또한, 상기 다리부(110)는 타측에 결합홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 다리부(110)는 타측 하부에 단차 또는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체부(120)는 상면에 길이방향으로 나란하게 고정돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 몸체부(120)는 하면에 길이방향으로 나란하게 회피홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체부(120)는 하면 일부가 내측으로 함몰 형성된 잡이부를 포함한다.

또, 상기 몸체부(120)는 일측이 돌출되게 형성되는 돌출부를 포함한다.

또한, 상기 돌출부(125)는 상기 다리부측이 함몰 형성된 몸체함몰부를 포함 한다.

아울러, 상기 몸체(100)는 상기 도전부(200)와 접촉되는 부분이 함몰되게 형성되어 상기 도전부의 일부가 매립되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 버스바에 의하면, 적층 형태로 배열된 셀을 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 셀 탭 간의 연결을 버스바를 이용하여 연결하는 기술에 관한 것으로, ㄱ자로 마주보게 꺽인 탭 아래에 버스바를 삽입하고 도전체와 접촉된 탭을 용접하게 되면 용접의 신뢰성 및 편의성을 높이는 효과가 있으며, 셀 탭 연결의 높이를 낮추게 되므로 배터리 모듈 전체 부피를 감소시키는 효과가 있다.

또한, 배터리 모듈로 삽입되는 다리부의 끝부분에 형성된 결합홈과 대응되는 배터리 모듈의 위치에 돌기를 형성하여, 결합홈과 돌기가 결합함으로써 버스바를 배터리 모듈에 더욱 견고하게 고정시는 효과가 있다.

또, 배터리 모듈로 삽입되는 다리부의 끝부분 하부를 단차 또는 경사지게 형성함으로써, 배터리 모듈로 삽입되는 다리부의 끝단이 지정된 위치로 향하는 것을 도와주어 버스바의 조립을 용이하게 도와주는 효과가 있다.

또한, 고정돌기는 배터리 모듈에서 버스바가 삽입되는 입구의 상부와 밀착 결합되는 구조로 버스바를 배터리 모듈에 더욱 견고하게 고정시키는 효과가 있다.

또, 회피홈은 버스바를 배터리 모듈에 조립 시 버스바의 몸체 하부가 베터리

셀에 닿는 것을 방지하여 버스바의 조립과정에서 버스바로 인한 셀의 파손을 방지하는 효과가 있다.

또한, 잡이부는 몸체부의 하면에 함몰되게 형성되어 버스바를 잡기 용이한 구성으로 버스바를 놓치는 것을 방지할 수 있으며, 버스바의 조립에도 편리성이 있으며, 버스바를 분해할 경우에도 편리함을 제공하는 효과가 있다.

또, 몸체부에 돌출 형성된 돌출부는 작업자 또는 작업기계가 버스바를 집어 작업을 하게 될 경우 전기가 흐를 수 있는 도전부(200)와의 접촉을 방지하여 사고를 방지하는 효과가 있다.

또한, 몸체함몰부는 돌출부로 인해 도전부의 굵기가 얇아 지는 문제를 해결하여 안전성 및 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

또, 몸체의 함몰된 영역에 도전부가 결합되어 몸체(100)와 도전부(200)의 결합력을 더욱 높일 수 있으며, 작업자 또는 작업기계가 버스바를 집어 작업을 하게 될 경우 전기가 흐를 수 있는 도전부(200)와의 접촉을 방지하여 안전성을 더욱 높이는 효과가 있다.

또한, 배터리 셀 탭과 연결되는 부분을 제외한 다른 부분을 절연재로 감싸는 형태로 안전성을 더욱 높이는 효과가 있다.

아울러, 셀 텝 간의 직렬 또는 병렬연결이 자유로워 모듈 제작 공정이 감소되고, 제작이 용이하며 제작 단가를 낮추는 효과가 더욱 뛰어나다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바가 배터리 모듈에 결합되는 예를 보여주는 사시도.
도 5는 도 4의 단면도.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바는 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 탭 연결 장치를 이용한 도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바가 배터리 모듈에 결합되는 예를 보여주는 사시도이며, 도 5는 도 4의 단면도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바(1000)는 몸체(100) 및 도전부(200)를 포함하여 구성된다.

몸체(100)는 다리부(110) 및 몸체부(120)를 포함하여 구성되며, 절연재질로 형성된다. 다시 말해, 다리부(110)와 몸체부(120)를 포함하는 몸체(100)는 절연재질로 형성된다.

다리부(110)는 길이 방향으로 나란하게 형성되며, 복수개로 이루어진다. 다리부(110) 하나는 적측형태로 배열된 배터리 셀의 셀 탭 한 쌍을 연결하기 위한 구성으로 ㄱ자로 마주보게 꺽인 탭 아래로 들어가게 되며, 셀 탭의 용접 또는 접합 작업 시 버스바(1000)를 지지해 주는 역할을 한다.(도 4 참조)

다시 말해, ㄱ자로 마주보게 꺽인 탭 아래에 버스바를 삽입하고 도전체와 접촉된 탭을 용접 또는 접합하게 되면 셀 탭을 꺽지 않고 작업하는 경우에 비해 셀 탭과 닿는 부분의 공차가 상대적으로 크기 때문에 작업의 편의성을 높일 수 있으며, 이로 인해 작업의 신뢰성도 높일 수 있다. 또한, 셀 탭을 꺽지 않고 작업하는 경우에 비해 셀 탭 연결의 높이를 낮추게 되므로(ㄱ자로 꺽어진 높이만큼) 배터리 모듈 전체 부피를 감소시키는 효과가 있다.

또한, 다리부(110)는 병렬연결 되는 배터리 셀의 수에 따라 복수개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 직병렬 혼합 구조의 배터리 셀에서 두 개의 셀을 병렬로 연결하고 이렇게 병렬로 연결된 셀들을 직렬로 연결할 경우 도 1에 도시된 버스바를 이용하여 직병렬 혼합 구조를 만들 수 있다. 다른 예로, 세 개의 셀을 병렬로 연결하고 이렇게 병렬로 연결된 셀들을 직렬로 연결할 경우 도 2에 도시된 버스바를 이용하여 직병렬 혼합 구조를 만들 수 있다.

직병렬 혼합 구조의 배터리 모듈은 병렬 연결할 배터리 셀 탭을 먼저 연결한 후 병렬 연결된 배터리 셀 탭을 직렬로 연결하여야 하기 때문에 배터리 모듈의 구조 및 작업공정이 복잡해 지는 문제가 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바(1000)는, 셀 텝을 ㄱ자로 마주보게 꺽고 그 아래 버스바(1000)를 삽입한 후 용접 또는 접합하는 공정에 의해 배터리 모듈의 구조가 단순화되므로 직렬 또는 병렬연결이 자유로워 모듈 제작 공정이 감소되고, 제작이 용이하며 제작 단가를 낮출 수 있다.

몸체부(120)는 각각의 다리부(110)의 일측과 연결된다. 배터리 모듈에 결합 시 다리부(110)의 한쪽 끝이 셀 탭의 한쪽 끝을 지나 고정되고, 다른 한쪽 끝에 몸체부(120)가 고정되어 몸체(100)를 고정한다.(도 4 참조)

도전부(200)는 몸체(100)의 상부에 상기 몸체(100)의 형상으로 형성된다. 도전부(200)는 셀 탭의 길이보다 길게 형성되고, 몸체(100)의 상부 면적보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 도전부(200)가 한 쌍의 셀 탭을 용접 또는 접합시키기 위한 구성이기 때문에, 도전부(200)의 길이가 너무 짧으면 셀 탭의 용접 또는 접합이 용이하지 않고 결합 부분의 결합력이 약해질 수 있으며, 도전부(200)의 길이가 너무 길면 재료비가 많이 들고 외부와의 접촉으로 인해 안전사고 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 다리부(110)는 타측에 결합홈이 형성될 수 있다. 배터리 모듈로 삽입되는 다리부의 끝부분에 형성된 결합홈과 대응되는 배터리 모듈의 위치에 돌기를 형성하고, 결합홈과 돌기가 결합되게 함으로써 한번 결합된 버스바(1000)가 쉽게 이탈되는 것을 막을 수 있어 버스바(1000)를 배터리 모듈에 더욱 견고하게 고정시킬 수 있고, 버스바(1000)가 정상적으로 조립이 되었는지 확인할 수 있다. 또한, 작업자가 수작업을 할 경우 결합홈과 돌기가 결합되는 소리(딸깍) 등으로 결합이 정상적으로 이루어 진 것을 확인할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 다리부(110)는 타측 하부에 단차 또는 경사면이 형성될 수 있다. 다리부(110)의 타측에 형성된 단차 또는 경사사면은 배터리 모듈로 삽입되는 다리부(110)의 끝부분 하부를 단차 또는 경사지게 형성함으로써, 배터리 모듈로 삽입되는 다리부의 끝단이 지정된 위치로 향하는 것을 도와주어 버스바의 조립을 용이하게 도와주는 효과가 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(120)는 상면에 길이방향으로 나란하게 고정돌기가 형성될 수 있다. 몸체부(120) 상면에 형성된 돌기는 배터리 모듈과의 결합력을 높이기 위한 구성으로 유선형의 형상으로 형성될 수 있으며 다리부(100) 방향에서 몸체부(200) 방향으로 갈수록 점점 두꺼워지는 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 구성은 배터리 모듈에 결합되는 몸체부(120)가 앞부분 삽입 시에는 유격이 있어 밀어넣기 용이하고, 몸체부(120) 뒷부분까지 밀어넣어질 때 고정돌기가 버스바가 삽입되는 입구의 상부와 밀착 결합되는 구조로 버스바를 배터리 모듈에 더욱 견고하게 고정시킬 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(120)는 하면에 길이방향으로 나란하게 회피홈이 형성될 수 있다. 몸체부(120) 하면에 형성된 홈은 배터리 모듈에 결합 시 배터리와 겹쳐지는 것을 피하기 위한 구성으로 버스바를 배터리 모듈에 조립 시 버스바의 몸체 하부가 배터리 셀에 닿는 것을 방지하여 버스바의 조립과정에서 버스바로 인한 셀의 파손을 방지할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 몸체부(120)는 하면 일부가 내측으로 함몰 형성된 잡이부(123)를 포함할 수 있다.

또한, 잡이부는 몸체부의 하면에 함몰되게 형성되어 버스바를 잡기 용이한 구성으로 버스바를 놓치는 것을 방지할 수 있으며, 버스바의 조립에도 편리성이 있으며, 버스바를 분해할 경우에도 편리함을 제공하고 작업 능률을 올릴 수 있다. 예를 들어, 작업자가 수작업을 할 경우 몸체부(120) 하부에 형성된 공간(잡이부(123))으로 손가락이 들어가 버스바(1000)를 집어 작업하는데 편리함을 제공한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(120)는 일측이 돌출되게 형성되는 돌출부(125)를 포함할 수 있다. 몸체부(120)에 돌출 형성된 돌출부(125)는 작업자 또는 작업기계가 버스바를 집어 작업을 하게 될 경우 전기가 흐를 수 있는 도전부(200)와의 접촉을 방지하여 사고를 방지할 수 있다. 다시 말해, 몸체부(120)의 하부는 절연물질로 형성되어 감전의 위험이 없고, 몸체부(120)의 상부는 돌출 형성된 돌출부(125)로 인하여 도전부(200)와의 높이 차이로 몸체부(120)를 집는 과정 중에 도전부(200)에 닿는 것을 방지할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 돌출부(125)는 다리부(110)측이 함몰 형성된 몸체함몰부(126)가 형성될 수 있다. 도전부(200)의 일부가 삽입되게 내측에 공간(몸체함몰부(126))이 형성되며 돌출되게 형성된 몸체부(120)는 도전부(200)를 감싸는 형태로 몸체(100)와 도전부(200)의 결합력을 높일 수 있으며, 작업자 또는 작업기계가 버스바를 집어 작업을 하게 될 경우 전기가 흐를 수 있는 도전부(200)와의 접촉을 방지하여 사고를 방지할 수 있다. 이때, 돌출부(125)는 몸체부(120)상면을 전부 덮는 형태로 형성될 수 있다.

또한, 몸체함몰부(126)는 돌출부로 인해 도전부의 굵기가 얇아 지는 문제를 해결하여 안전성 및 신뢰성을 높일 수 있다. 다시 말해, 돌출부(125)를 피해 도전부(200)가 형성되고, 도전부의 굵기가 동일 하다면 몸체부(120)의 크기가 커지게 되고, 몸체부(120)의 크기를 키우지 않으려면 몸체부측 도전부의 굵기를 얇게 형성해야 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 몸체(100)는 도전부(200)와 접촉되는 부분이 함몰되게 형성되어 상기 도전부의 일부가 매립될 수 있다. 다시 말해, 도전부(200)와 접촉되는 몸체(100)부분이 함몰 형성되고, 함몰 형성된 공간에 도전부(200)가 밀착 고정되어 몸체(100)와 도전부(200)의 결합력을 더욱 높일 수 있으며, 작업자 또는 작업기계가 버스바를 집어 작업을 하게 될 경우 전기가 흐를 수 있는 도전부(200)와의 접촉을 방지하여 사고를 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바는 도전부(200)를 먼저 제작한 후, 도전부(200)에 절연재질을 사출하여 몸체(100)를 형성하는 제조공정 등을 이용하여 다양한 모양의 버스바(1000) 제작이 용이하다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100: 몸체
110: 다리부
111: 결합홈
120: 몸체부
121: 고정돌기
122: 회피홈
123: 잡이부
125: 돌출부
126: 몸체함몰부
200: 도전부

Claims

배터리 셀 탭과의 전기적 연결을 위한 버스바에 있어서,
상기 버스바는,
절연재질로 형성되며, 길이 방향으로 나란하게 형성된 복수개의 다리부 및 각각의 상기 다리부의 일측과 연결된 몸체부를 포함하는 몸체; 및
배터리 셀 탭과 전기적 연결을 위해 도전재질로 형성되며, 상기 몸체의 형상에 대응한 형상으로 형성되고, 상기 몸체의 상부에 형성되어 배터리 셀 탭과 전기적으로 접촉하는 도전부;를 포함하는 버스바.
제1항에 있어서,
상기 다리부는,
타측에 결합홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 버스바.
제1항에 있어서,
상기 다리부는,
타측 하부에 단차 또는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 버스바.
제1항에 있어서,
상기 몸체부는,
상면에 길이방향으로 나란하게 고정돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 버스바.
제1항에 있어서,
상기 몸체부는,
하면에 길이방향으로 나란하게 회피홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 버스바.
제1항에 있어서,
상기 몸체부는,
하면 일부가 내측으로 함몰 형성된 잡이부를 포함하는 버스바.
제1항에 있어서,
상기 몸체부는,
일측이 돌출되게 형성되는 돌출부를 포함하는 버스바.
제7항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 다리부측이 함몰 형성된 몸체함몰부를 포함하는 버스바.
제1항에 있어서,
상기 몸체는,
상기 도전부와 접촉되는 부분이 함몰되게 형성되어 상기 도전부의 일부가 매립되는 것을 특징으로 하는 버스바.