KR102117848B1

KR102117848B1 - 배터리 모듈 및 이를 제작하는 방법

Info

Publication number: KR102117848B1
Application number: KR1020130137350A
Authority: KR
Inventors: 김덕수; 신병헌; 김경민; 차현기; 황재일; 박성철
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2020-06-02
Also published as: KR20150055255A

Abstract

본 발명의 배터리 모듈은 버스바를 측면에서 삽입하여 버스바의 조립이 용이하고, 탭부를 ㄱ자형태로 절곡하여 하부에 버스바를 위치시켜 맞대기 용접을 실시하여 탭부와 인접한 탭부를 전기적으로 연결되어 탭부과 버스바의 용접을 손쉽게 할 수 있으며, 버스바가 탭부의 하부에 위치하여 배터리 모듈의 크기를 콤팩트하게 제작할 수 있는 장점이 있다.

Description

배터리 모듈 및 이를 제작하는 방법 {Battery Module and Manufacturing the Same}

본 발명은 복수개의 배터리셀이 적층되어 있는 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 있는 복수개의 배터리셀이 적층되고, 배터리셀을 전기적으로 연결하기 위해서 탭과 탭을 버스바를 이용하여 손쉽게 연결하고, 버스바가 차지하는 부분을 최소화하여 소량화할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 제작하는 방법에 관한 것이다.

통상적으로 2차 전지는 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 것으로 대표적인 것으로 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온전지 등이 있다. 이중에서 상기 리튬이온전지는 장 수명, 고용량 등 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로 주목받고 있다. 이 중에서, 리튬 2차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용이 증가되고 있는 추세이다.

상기 리튬 2차 전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치 형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.

상기 리튬 2차 전지는 배터리 셀을 다수 개를 적층하여 직렬 또는 병렬로 연결하는 배터리 팩 형태로 구현될 수 있다. 상기 배터리 셀은 전지부와, 상기 전지부가 수용되는 공간을 제공하는 케이스를 포함하며, 다수 개를 병렬 또는 직렬로 연결하기 위해 케이스 외부로 노출되는 양극탭과 음극탭을 구비하고, 상기 양극탭과 음극탭은 버스바를 통해 연결된다.

버스바를 양극탭과 음극탭에 연결하기 위해서, 일반적으로 버스바를 양극탭과 음극탭의 상부에 위치시키고 용접하여 전기적으로 연결하는 방법을 사용하였다.

하지만, 종래의 배터리 모듈은 버스바가 탭의 상부에 위치하여 배터리 팩의 전체적인 크기가 커지고, 양극탭과 음극탭을 용접한 후 탭을 일부를 절단하거나 용접된 부분의 상부에 버스바를 위치시켜 용접하여 용접과정이 복잡하고 어려운 문제점이 있었다.

US 2012-0301747 A1 (2012.11.29)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 버스바의 조립이 용이하고, 탭부와 버스바의 용접을 손쉽게 할 수 있으며, 배터리 모듈의 크기를 컴팩트하게 제작할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈은 양극탭 및 음극탭이 노출되는 복수개의 배터리 셀이 적층되며, 상기 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭을 이웃하는 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭과 직렬 또는 병렬로 연결되는 배터리 모듈에 있어서, 적어도 하나의 배터리 셀과 배터리 셀의 외주면에 밀착되어 위치하는 알루미늄 패널를 포함하는 서브모듈; 상기 서브모듈의 하부가 안착되기 위해 복수개의 하부안착홈이 형성되는 하부케이스; 상부가 개방되며, 상기 서브모듈의 상부가 안착되기 위해 복수개의 상부안착홈과 상부 중앙부에 형성되는 PCB고정부를 포함하는 상부케이스; 상기 배터리셀과 인접한 배터리셀을 전기적으로 연결하는 버스바; 상기 배터리 셀들의 전류를 외부로 전송하기 위해 배티리 셀의 탭부에 접촉되는 HV(High Voltage) 버스바; 상기 버스바에 접촉되어 각각의 배터리셀의 전압을 측정하기 위한 PCB(Printed Circuit Board); 및 상기 상부케이스의 상부에 위치하여 상부를 덮는 상부커버;를 포함하되, 상기 버스바는 복수개의 다리부와 상기 다리부의 일측에 위치하는 몸체부를 포함하는 몸체;와 상기 몸체의 상부에 위치하여, 상기 배터리 셀에 용접되고, 일측이 상기 PCB에 연결되는 도전부;를 포함하고, 상기 버스바가 상기 하부케이스의 양측면 상부에 형성되는 버스바삽입홀에 삽입되어 고정되며, 탭부의 하부에 위치한다.

상기 배터리 셀의 텝부는 ㄱ자로 형성되며, 상기 PCB의 하부 양측에는 버스바고정부가 돌출 형성되고, 상기 버스바의 다리부 단부에는 상기 PCB의 버스바고정부가 삽입되는 PCB홈이 형성되어, 상기 버스바를 상부케이스의 버스바삽입홀에 삽입하면, 상기 버스바가 상기 ㄱ자로 형성된 배터리 셀의 탭부 하부에 위치하고, 버스바의 다리부 단부가 상기 PCB에 고정된다.

또한, 상기 버스바는 상기 몸체부의 외측부가 내측에서 외측으로 갈수록 하방으로 경사지게 형성되고, 상기 상부커버는 상기 몸체부가 접촉되는 부분이 대응되게 경사지게 형성되어, 상기 상부커버와 상부케이스 결합 시 상기 버스바를 내측으로 밀어 고정한다.

또한, 상기 버스바는 상기 다리부의 단부가 내측에서 외측으로 갈수록 경사지게 형성되고, 상기 PCB고정부는 상기 다리부의 단부가 접촉하는 부분에 인도부를 포함한다.

또한, 상기 서브모듈은 상기 배터리셀 사이에 탄성패드를 포함한다.

또한, 상기 상부케이스는 양측면에 상부통풍홀이 천공되고, 상기 하부케이스는 양측면에 하부통풍홀이 천공된다.

본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈을 제작하는 방법에 있어서, 적어도 하나 이상의 배터리 셀이 개재되고, 배터리 셀의 외측면에 알루미늄패널이 위치하고, 배터리 셀 사이에 탄성패드가 위치하는 서브모듈을 제작하는 서브모듈 제작단계, 상기 서브모듈의 하부가 하부케이스에 형성되는 하부안착홈에 결합되는 제1 결합단계, 상기 서브모듈의 상부가 상부케이스에 형성되는 상부안착홈에 결합되고, 상기 하부케이스와 상기 상부케이스를 결합부재로 결합하는 제2 결합단계, 상기 상부케이스의 상부에 PCB를 고정하는 PCB고정단계, 상기 상부케이스의 양측면에 형성되는 버스바삽입홀에 버스바와 HV 버스바를 삽입하는 버스바 삽입단계, 상기 버스바와 상기 배터리셀의 탭부를 용접하는 용접단계 및 상기 상부케이스의 상부에 상부커버를 결합하는 상부커버결합단계;를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈 전개도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 분해도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PCB 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 버스바 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 HV 버스바 사시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀과 버스바의 결합관계를 보여주는 사시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 단면도.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1 내지 도 3을 이용하여, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈(10)의 구조와 형태에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 서브모듈(100), 하부케이스(300), 상부케이스(400), 상부커버(500), 버스바(200), HV 버스바(700) 및PCB(600)를 포함한다.

서브모듈(100)은 적어도 하나이상의 배터리 셀(110), 배터리 셀(110)의 외측면에 밀착되어 외부로 배터리 셀(110)에서 발생하는 열을 외부로 발산시키는 알루미늄 커버(120), 및 배터리 셀(110)에 외부로부터 충격을 완화하기 위한 탄성패드(130)를 포함한다.(도 4 참고)

서브모듈(100)의 상세한 설명은 후술하도록 한다.

하부케이스(300)는 복수개의 서브모듈(100)이 개재되기 위해 복수개의 하부안착홈(310)이 형성되어, 하부안착홈(310)에 서브모듈(100)의 하부가 삽입되어 고정된다.

이때, 하부안착홈(310)은 일정거리 이격되어 각각 형성되고, 서브모듈(100)이 안착되었을 때 서브모듈(100) 사이에 기체가 유입될 수 있도록 양측면에 복수개의 하부통풍홀(320)이 천공된다.

상부케이스(400)는 복수개의 서브모듈(100)의 상부를 지지하기 위한 복수개의 상부안착홈(410)이 형성되어, 상부안착홈(410)에 서브모듈(100)의 상부가 삽입되어 고정된다.

이때, 상부안착홈(410)은 하부안착홈(310)과 대응되게 형성된다.

또한, 상부케이스(400)는 서브모듈(100)이 안착되었을 경우 서브모듈(100) 사이에 기체가 유입될 수 있도록 양측면에 복수개의 상부통풍홀(420)이 천공된다.

즉, 배터리 모듈(10)은 하부통풍홀(320)과 상부통풍홀(420)로 기체가 유입되어, 서브모듈(100)의 알루미늄커버(120)를 냉각시킴으로써 배터리 셀(110)을 냉각할 수 있는 효과가 있다.

버스바(200)는 복수개의 다리부(211) 및 다리부(211)의 일측과 연결되는 몸체부(212)를 포함하는 몸체(210)와 몸체(210)의 상부에 위치하는 도전물질로 제작되는 전도부(220)를 포함한다.

전도부(220)는 배터리 셀(110)의 탭부(111)에 접촉되어 용접되어 인접하는 탭부(111)와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

즉, 서브모듈(100)은 케이스(300,400) 내부에 개재되고, 배터리 셀(110)의 탭부(111)가 ㄱ자형태로 절곡되어 형성되고, 탭부(111)의 절곡된 하부면에 전도부(220)의 상부면이 접촉되어 배터리 셀(110) 간에 전기적으로 연결된다.

이를 위해서, 상부케이스(400)는 양측면에 버스바(200)가 삽입될 수 있는 버스바 삽입홀(430)이 천공되고, 버스바(200)가 상기 버스바 삽입홀(430)에 삽입되어 고정된다. 버스바(200)의 상세한 설명은 후술하도록한다.

HV 버스바(700)는 최외측에 위치하는 배터리 셀(110)의 탭부(111)에 접촉되어 외부로 베터리 셀(110)들의 전류을 제공하는 역할을 한다.

HV 버스바(700)는 탭부(111)에 접촉된다는 점에서, 버스바(200)와 유사하나 버스바(200)는 배터리 셀(110) 간의 전기적인 연결을 하지만, HV 버스바(700)는 외부로 배터리 셀(110)들의 전류를 제공한다는 점에서 상이하다.

좀 더 상세하게는, HV 버스바(700)는 상부에 도전물인 도전부(720)가 위치하여, 최외측에 위치하는 배터리 셀(110)의 탭부(111)에 각각 접촉되고, 도전부(720)의 일측에 단자대(710)가 삽입되어 외부에서 단자대(710)를 케이블을 연결하여 외부로 전기에너지를 전송한다.

PCB(600)는 버스바(200)의 도전부(220)로부터 각각의 배터리 셀(110)로부터 인가되는 전압을 측정하여, 외부로 각각의 배터리 셀(110)의 전압 데이터를 송부할 수 있는 장치로서, 상세한 설명은 후술하도록 한다.

상부커버(500)는 상부케이스(400)의 상부에 위치하여 상부를 덮는다. 이때, 상부커버(500)는 PCB(600)가 외부에서 연결될 수 있도록 외부연결홀(510)이 천공되어, 외부에서 케이블이 외부연결홀(510)을 통해서 PCB(600)에 연결되어 PCB(600)의 정보를 획득할 수 있다.

도 4를 이용하여, 본 발명의 일실시예에 따른 서브모듈(100)의 구조와 형태에 대해서 상세히 설명한다.

서브모듈(100)은 적어도하나 이상의 배터리 셀(110), 배터리 셀(110) 사이에 위치하는 탄성패드(130), 및 배터리 셀(110)의 외측면에 위치하는 알루미늄커버(120)를 포함한다.

이때, 서브모듈(100)은 배터리 셀(110)이 하나만 포함할 경우, 탄성패드는 배터리 셀(110)과 알루미늄커버(120) 사이에 위치한다.

배터리 셀(110)은 전지조립체가 내부에 위치하는 파우치부(112)와 외부로 전류를 보내는 탭부(111)를 포함한다.

알루미늄 커버(120)는 배터리 셀(110)의 일측면에 밀착되게 결합되어, 배터리 셀(110)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 역할을 한다. 좀 더 상세하게는, 알루미늄 커버(120)는 파우치부(112)의 일측면에 밀착되어, 파우치부(112) 내부에서 화학적반응에 의해서 전기에너지를 생산할 경우 열이 발생하게 되고, 이때 발생하는 열을 외부로 알루미늄 커버(120)를 이용하여 발산한다. 이때, 알루미늄 커버(120)로 전달된 열은 상부케이스(400)와 하부케이스(300)에 형성되는 통풍홀(320,420)을 통해서 유입되는 기체에 의해서 냉각된다.

탄성패드(130)는 배터리 셀(110) 사이 또는 배터리 셀(110)과 알루미늄커버 사이(120)에 위치하여, 외부의 충격이 배터리 셀(110)에 전달되는 것을 최소화하고, 배터리 셀(110)의 팽창으로 인해 외부 압력의 균형을 잡는 역할을 한다.

이를 위해서, 탄성패드(130)는 고무와 같은 탄성력을 가지는 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

도 5를 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 PCB(600)에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 PCB(600)는 각각의 버스바(200)에 접촉되어 전압을 측정하기 위한 복수개의 전압측정부(610)와 전압측정부(610)에 측정된 전압정보를 외부로 전송하기 위한 외부연결부(620)를 포함한다.

이때, PCB(600)는 각각의 버스바(200)에 접촉하기 위해서 서브모듈(100)이 개재되는 방향으로 길게 형성되며, 상부케이스(400)의 상부 중앙부에 형성되는 PCB고정부(440)에 결합되어 PC(600)B의 양측에 형성되는 전압측정부(610)가 각각의 버스바(200)에 접촉된다.

또한, 외부연결부(620)는 상부커버(500)가 결합되었을 경우 상부커버(500)에 형성되는 외부연결홀(510)과 대응되게 결합되어, 외부연결홀(510)을 통해서 외부의 BMS와 연결된다.

또한, PCB(600)는 하부에 버스바고정부(630)가 돌출되어 형성되고, 후술되는 버스바(200)의 PCB홈(213)에 버스바고정부(630)가 삽입되어 버스바(200)가 PCB(600)에 고정된다.

이때, 버스바(200)는 PCB(600)에 고정될 경우, 먼저 PCB(600)가 PCB고정부(440)에 고정되고, 상부케이스(400)에 형성되는 버스바삽입홀(430)을 통해서 버스바(200)가 삽입되며, PCB고정부(440)에 전압측정부(610)와 대응되게 형성되는 인도부(441)를 통해서 버스바(200)가 인도되며, PCB홈(213)에 버스바고정부(630)가 삽입되어 고정된다.(도 3 참고)

도 6을 이용하여, 본 발명의 일실시예에 따른 버스바(200)에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 버스바(200)는 탭부(111)가 인접하는 탭부(111)와 전기적으로 연결되기 위한 전도부(220)와 전도부(220)의 하부에 위치하여 전도부(220)를 지지하는 몸체(210)를 포함한다.

좀 더 상세하게는, 몸체(210)는 길이방향으로 형성되는 복수개의 다리부(211)와 다리부(211)의 일측에 위치하는 몸체부(212)를 포함하고, 전도부(220)의 형상은 몸체(210)와 대응되게 제작되어, 몸체(210)의 상부에 전도부(220)가 결합된다. 이때, 몸체(210)는 상부면에 홈이 형성되어 전도부(220)가 안착되거나 결합부재를 이용하여 몸체(210)와 전도부(220)를 결합할 수 있다.

즉, 몸체(210)는 2개의 다리부(211)가 형성될 경우 Ｕ자형으로 형성되고, 3개의 다리부(211)가 형성될 경우 Ｗ자로 형성된다.

또한, 다리부(211)는 타측에 버스바고정부(630)가 삽입될 수 있도록, 버스바삽입홀(213)이 상하방향으로 천공된다.

아울러, 다리부(211)는 타측 하부가 바깥쪽으로 갈수록 테이퍼지도록 형성되고, 인도부(441)가 대응되게 형성되어 안정되게 PCB(600)에 접촉될 수 있도록 도와준다.(도 3 참고)

도 7을 이용하여, 본 발명의 일실시예에 따른 HV 버스바(700)에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 HV 버스바(700)는 최외측에 위치하는 배터리셀(110)의 탭부(111)에 접촉되어 외부로 베터리 셀(110)들의 전기에너지를 제공하는 역할을 한다.

좀 더 상세하게는, HV 버스바(700)는 상부에 도전물인 도전부(720)가 위치하여, 최외측에 위치하는 배터리 셀(110)의 탭부(110)에 각각 접촉되고, 도전부(720)의 일측에 단자대(710)가 삽입된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(110)과 버스바(200)의 결합관계를 보여주는 사시도이다.

도 8을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(110)과 버스바(200)의 결합관계에 대해서 설명한다.

상술한 바와 같이, 버스바(200)는 배터리 셀(110)의 탭부(111) 하부에 위치하여, 탭부(111)의 상부면에 용접기계를 접촉하여, 탭부(111)와 버스바(200)의 전도부(220)를 맞대기 용접을 실시함으로써, 탭부(111)와 전도부(220)가 서로 용접되는 것을 특징으로 한다.

배터리 모듈(10)은 버스바(200)에 의해서 배터리 셀(110)이 직병렬 혼합 연결된다. 좀 더 상세하게는, 버스바(200)의 다리부(210) 상부면에서 배터리 셀(110)과 인접하는 배터리 셀(110)이 병렬로 연결되고, 인접하는 다리부(210)에 위치한 배터리 셀(110)들과 직렬연결된다. 하지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 버스바(200)의 다리부(210) 상부면에서 배터리 셀(110)과 인접하는 배터리 셀(110)이 직렬로 연결되고, 인접하는 다리부(210)와 병렬연결될 수도 있다. 또한, 버스바(200)는 다리부(210)가 3개를 포함할 경우, 6개의 배터리 셀(110)을 직병렬 혼합 연결할 수 도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)의 부분 단면도이다.

도 9를 이용하여, 버스바(200)와 상부커버(500)의 결합관계에 대해서 설명한다.

버스바(200)는 몸체부(212)의 단부가 내측에서 외측으로 갈수록 테이퍼지도록 형성되는 것이 바람직하다.

좀 더 상세하게는, 버스바(200)는 몸체부(212)의 단부 상부면이 테이퍼지게 형성되고, 상부커버(500)는 몸체부(212)의 상부면과 대응되게 형성되어, 상부커버(500)를 결합하였을 경우, 외부에서 버스바(200)가 노출되지 않아, 버스바(200)가 쉽게 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 견고히 고정할 수 있는 장점이 있다.

도 10을 이용하여, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈(10)의 제작방법에 대해서 상세히 서술한다.

본 발명의 배터리 모듈 제작방법은 서브모듈 제작단계(S10), 제1 결합단계(S20), 제2 결합단계(S30), PCB고정단계(S40), 버스바 삽입단계(S50), 용접단계(S60), 및 상부커버 결합단계(S70)를 포함한다.

서브모듈 제작단계(S10)는 서브모듈(100)을 제작하는 단계로서, 적어도 하나 이상의 배터리 셀(110)이 개재되고, 배터리셀(110)의 외측면에 알루미늄패널(120)이 위치하고, 배터리 셀(110) 사이에 탄성패드(130)가 위치하며, 알루미늄패널(120)을 서로 결합하여 서브모듈(100)을 제작한다.

제1 결합단계(S20)는 서브모듈(100)에서 제작된 서브모듈(100)의 하부를 하부케이스(300)에 형성되는 하부안착홈(410)에 삽입하여 고정하는 단계이다.

제2 결합단계(S30)는 제1 결합단계(S20)에서 하부케이스(300)에 고정된 서브모듈(100)의 상부에 상부케이스(400)에 형성되는 상부안착홈(410)에 삽입하여 고정하고, 하부케이스(300)와 상부케이스(400)를 결합부재로 결합한다.

상술한 결합부재는, 일반적으로 사용되는 볼트, 너트, 나사 등이 될 수 있으며, 상부케이스(400)와 하부케이스(300)를 몰딩 또는 용접을 통해서 결합할 수 도 있다.

PCB 고정단계(S40)는 상부케이스(400)의 상부에 PCB(600)를 고정하는 단계로써, 상부케이스(400)의 중앙부에 서브모듈이 나열되는 방향으로 길게 형성되는 PCB고정부(440)에 PCB(600)를 고정부재를 이용하여 고정시킨다.

버스바 삽입단계(S50)는 상부케이스(400)의 양측면에 형성되는 버스바삽입홀(430)에 버스바(200)와 HV 버스바(700)를 삽입하는 단계로서, 버스바(200)가 탭부(111)의 하부에 형성된 공간으로 삽입되며, 버스바(200)의 단부가 PCB고정부(440)에 형성되는 인도부(441)로 인해서 버스바(200)에 형성된 PCB홈(213)에 PCB(600)의 버스바고정부(630)가 원활히 삽입되어, 버스바(200)가 고정된다. 이때, PCB(600)의 전압측정부(610)가 버스바(200)의 전도부(220)에 접촉된다.

용접단계(S60)는 버스바(200)와 탭부(111)를 용접하는 단계로써, 버스바(200)의 전도부(220)가 탭부(111)의 하부에 위치하고, 용접기가 탭부(111)의 상부에서 도전부(220)와 탭부(111)를 맞대기 용접을 실시하여 용접할 수 있다.

상부커버결합단계(S70)는 상부케이스(400)의 상부에 상부커버(500)를 결합하는 단계이다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 버스바(200)를 측면에서 삽입하여 버스바(200)의 조립이 용이하고, 탭부(111)를 ㄱ자형태로 절곡하여 하부에 버스바(200)를 위치시켜 맞대기 용접을 실시하여 탭부(111)와 인접한 탭부(111)를 전기적으로 연결되어 탭부(111)과 버스바(200)의 용접을 손쉽게 할 수 있으며, 버스바(200)가 탭부(111)의 하부에 위치하여 배터리 모듈(10)의 크기를 콤팩트하게 제작할 수 있는 장점이 있다.

10 : 배터리 모듈
100 : 서브모듈
110 : 배터리셀 111 : 탭부
112 : 파우치부
120 : 알루미늄커버 130 : 탄성패드
200 : 버스바
210 : 몸체 211 : 다리부
212 : 몸체부 213 : PCB홈
220 : 전도부
300 : 하부케이스
310 : 하부안착홈 320 : 하부통풍홀
400 : 상부케이스
410 : 상부안착홈 420 : 상부통풍홀
430 : 버스바 삽입홀
440 : PCB고정부 441 : 인도부
500 : 상부커버
600 : PCB
610 : 전압측정부 620 : 외부연결부
630 : 버스바고정부
700 : 버스바 HV 710 : 단자대
720 : 도전부
S10 ~ S70 : 배터리 모듈을 제작하는 방법

Claims

양극탭 및 음극탭이 노출되는 복수개의 배터리 셀이 적층되며, 상기 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭을 이웃하는 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭과 직렬 또는 병렬로 연결되는 배터리 모듈에 있어서,
적어도 하나의 배터리 셀과 배터리 셀의 외주면에 밀착되어 위치하는 알루미늄 패널를 포함하는 서브모듈;
상기 서브모듈의 하부가 안착되기 위해 복수개의 하부안착홈이 형성되는 하부케이스;
상부가 개방되며, 상기 서브모듈의 상부가 안착되기 위해 복수개의 상부안착홈과 상부 중앙부에 형성되는 PCB고정부를 포함하는 상부케이스;
상기 배터리셀과 인접한 배터리셀을 전기적으로 연결하는 버스바;
상기 배터리 셀들의 전류를 외부로 전송하기 위해 배티리 셀의 탭부에 접촉되는 HV(High Voltage) 버스바;
상기 버스바에 접촉되어 각각의 배터리셀의 전압을 측정하기 위한 PCB(Printed Circuit Board); 및
상기 상부케이스의 상부에 위치하여 상부를 덮는 상부커버;를 포함하되,
상기 버스바는 복수개의 다리부와 상기 다리부의 일측에 위치하는 몸체부를 포함하는 몸체;와 상기 몸체의 상부에 위치하여, 상기 배터리 셀에 용접되고, 일측이 상기 PCB에 연결되는 도전부;를 포함하고,
상기 상부케이스의 양측면 상부에는 상기 버스바가 삽입되는 버스바삽입홀이 형성되고,
상기 버스바가 상기 버스바삽입홀에 삽입되어 상기 배터리 셀의 탭부의 하부에 위치하는 배터리 모듈.
제 1항에 있어서,
상기 배터리 셀의 탭부는 ㄱ자로 형성되며,
상기 PCB의 하부 양측에는 버스바고정부가 돌출 형성되고,
상기 버스바의 다리부 단부에는 상기 PCB의 버스바고정부가 삽입되는 PCB홈이 형성되어,
상기 버스바를 상부케이스의 버스바삽입홀에 삽입하면,
상기 버스바가 상기 ㄱ자로 형성된 배터리 셀의 탭부 하부에 위치하고, 버스바의 다리부 단부가 상기 PCB에 고정되는, 배터리 모듈.
제 1항에 있어서, 상기 버스바는
상기 몸체부의 외측부가 내측에서 외측으로 갈수록 하방으로 경사지게 형성되고,
상기 상부커버는 상기 몸체부가 접촉되는 부분이 대응되게 경사지게 형성되어,
상기 상부커버와 상부케이스 결합 시 상기 버스바를 내측으로 밀어 고정하는, 배터리 모듈.
제 1항에 있어서, 상기 버스바는
상기 다리부의 단부가 내측에서 외측으로 갈수록 경사지게 형성되고,
상기 PCB고정부는 상기 다리부의 단부가 접촉하는 부분에 인도부를 포함하는 배터리 모듈.
제 1항에 있어서,
상기 서브모듈은 상기 배터리셀 사이에 탄성패드를 포함하는 배터리 모듈.
제 1항에 있어서,
상기 상부케이스는 양측면에 상부통풍홀이 천공되고, 상기 하부케이스는 양측면에 하부통풍홀이 천공되는 배터리 모듈.
제 1항 내지 제 6항 중 선택되는 어느 한 항의 배터리 모듈을 제작하는 방법에 있어서,
적어도 하나 이상의 배터리 셀이 개재되고, 배터리 셀의 외측면에 알루미늄패널이 위치하고, 배터리 셀 사이에 탄성패드가 위치하는 서브모듈을 제작하는 서브모듈 제작단계;
상기 서브모듈의 하부가 하부케이스에 형성되는 하부안착홈에 결합되는 제1 결합단계
상기 서브모듈의 상부가 상부케이스에 형성되는 상부안착홈에 결합되고, 상기 하부케이스와 상기 상부케이스를 결합부재로 결합하는 제2 결합단계;
상기 상부케이스의 상부에 PCB를 고정하는 PCB고정단계;
상기 상부케이스의 양측면에 형성되는 버스바삽입홀에 버스바와 HV 버스바를 삽입하는 버스바 삽입단계;
상기 버스바와 상기 배터리셀의 탭부를 용접하는 용접단계; 및
상기 상부케이스의 상부에 상부커버를 결합하는 상부커버결합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제작방법.