KR102198006B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 단자부를 갖는 제1 배터리 셀; 제2 단자부를 갖는 제2 배터리 셀; 및 제1 및 제2 단자부를 연결하는 단자연결부재;를 포함하고, 상기 단자연결부재는, 상기 제1 단자부와 접촉하는 제1 대면부를 갖는 제1 접촉부; 상기 제2 단자부와 접촉하고, 상기 제1 대면부에 대하여 제1 방향으로 이격되는 제2 대면부를 갖는 제2 접촉부; 및 상기 제1 접촉부와 제2 접촉부 사이에서 제1 방향으로 연장되어 상기 제1 및 제2 접촉부를 전기적 및 물리적으로 연결시키는 지지부;를 포함하고, 상기 제1 접촉부의 최외면부 (outermost portion)와 상기 제2 접촉부의 최외면부는 상기 제1 방향으로 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제1 방향으로 지지부의 총길이는 상기 제1 거리보다 크게 구비되는 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

배터리 모듈 {BATTERY MODULE}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 배터리 모듈이 개발되고 있으며, 상기한 고출력 배터리 모듈은 고전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다.
통상, 배터리 모듈은 복수개의 배터리 셀로 이루어질 수 있는데, 상기 배터리 셀은 전기화학적 반응에 의하여 외부전자기기에 에너지를 전달한다. 복수개의 배터리 셀은 하우징에 의하여 고정되어 하나의 전원으로 사용된다. 이때, 상기 배터리 셀들 사이는 버스바 등에 의하여 전기적으로 연결되며, 배터리 셀들 사이에 흐르는 고전류를 안정적이고 효율적으로 유지하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 신규한 단자연결부재를 구비한 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전류 흐름의 효율성 및 안전성이 향상된 배터리 모듈을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 제1 단자부를 갖는 제1 배터리 셀; 제2 단자부를 갖는 제2 배터리 셀; 및 제1 및 제2 단자부를 연결하는 단자연결부재;를 포함하고, 상기 단자연결부재는, 상기 제1 단자부와 접촉하는 제1 대면부를 갖는 제1 접촉부; 상기 제2 단자부와 접촉하고, 상기 제1 대면부에 대하여 제1 방향으로 이격되는 제2 대면부를 갖는 제2 접촉부; 및 상기 제1 접촉부와 제2 접촉부 사이에서 제1 방향으로 연장되어 상기 제1 및 제2 접촉부를 전기적 및 물리적으로 연결시키는 지지부;를 포함하고, 상기 제1 접촉부의 최외면부 (outermost portion)와 상기 제2 접촉부의 최외면부는 상기 제1 방향으로 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제1 방향으로 지지부의 총길이는 상기 제1 거리보다 크게 구비되는 배터리 모듈을 포함한다.
상기 지지부는 상기 지지부를 상기 제1 및 제2 접촉부에 각각 연결시키는 C-형 섹션 (c-shaped sections)을 포함하고, 각각의 C-형 섹션은 상기 지지부에 연결되는 제1 레그부와 상기 제1 및 제2 접촉부에 각각 연결되는 제2 레그부 및 상기 제1 및 제2 레그부 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 각각의 C-형 섹션은 연속적인 커브 (continuous curve) 형태로 구비될 수 있다.
상기 각각의 C-형 섹션은 3개의 부재 (trilateral member)를 갖는 형태로 구비될 수 있다.
상기 제1 및 제2 접촉부는 상기 지지부의 각각의 C-형 섹션의 일면에 결합되되, 상기 제1 및 제2 접촉부들은 상기 각각의 제2 레그부의 중간지점에서 결합될 수 있다.
상기 제1 대면부와 제2 대면부는 서로를 향하도록 대면하고, 상기 제1 대면부와 제2 대면부 사이에는 제1 및 제2 단자부가 개재되고, 상기 제1 및 제2 대면부는 각각의 제1 및 제2 단자부와 접촉할 수 있다.
상기 제1 대면부와 제2 대면부는 서로 반대방향을 향하고, 상기 제1 및 제2 단자부 사이에는 제1 및 제2 대면부가 개재되고, 상기 제1 및 제2 대면부는 상기 각각의 제1 및 제2 단자부와 접촉할 수 있다.
상기 제1 및 제2 대면부에는 표면조도가 구비될 수 있다.
상기 단자연결부재는 상기 제1 방향으로 탄성적으로 변형가능하고, 상기 단자연결부재는 상기 제1 및 제2 단자부에 각각 대향하도록 상기 제1 및 제2 대면부를 가압하도록 구비될 수 있다.
상기 제1 및 제2 대면부는 상기 제1 및 제2 단자부와 각각 용접될 수 있다.
상기 단자부는 상기 배터리 셀에서 돌출되고, 상기 단자연결부재는 상기 단자부의 말단으로부터 장착되되, 상기 단자부는 상기 지지부와 상기 배터리 셀의 하우징 사이에 개재될 수 있다.
상기 단자부는 상기 배터리 셀에서 돌출되고, 상기 단자연결부재는 상기 단자부의 일면으로부터 장착되되, 상기 지지부는 상기 단자부에 나란하게 구비될 수 있다.
상기 제1 배터리 셀은 상기 제1 방향으로 수직한 제2 방향으로 상기 제1 단자부에서 이격되는 제3 단자부를 더 구비하고, 상기 제2 배터리 셀은 상기 제2 방향으로 상기 제2 단자부에서 이격되는 제4 단자부를 더 구비하며, 상기 지지부는 상기 제1 단자부와 제3 단자부 사이와, 상기 제2 단자부와 제4 단자부 사이에 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 다른 실시예는 서로 연결되는 제1 및 제2 면을 구비한 제1 단자부를 갖는 제1 배터리 셀; 서로 연결되는 제3 및 제4 면을 구비한 제2 단자부를 갖는 제2 배터리 셀; 및 상기 제1 면과 접촉하는 제1 접촉부와, 상기 제3 면과 접촉하는 제2 접촉부, 및 상기 제2 및 제4 면과 중첩되도록 구비되어 상기 제1 및 제2 접촉부와 연결되는 지지부를 갖는 단자연결부재;를 포함하는 배터리 모듈을 포함한다.
상기 제1 접촉부는 상기 제1 단자부와 접촉하는 제1 대면부를 갖고, 상기 제2 접촉부는 상기 제2 단자부와 접촉하는 제2 대면부를 갖되, 상기 제2 대면부는 상기 제1 대면부에 대하여 제1 방향으로 이격되며, 상기 제1 접촉부의 최외면부는 상기 제2 접촉부의 최외면부와 상기 제1 방향으로 제1 거리만큼 이격되며, 상기 지지부의 총길이는 상기 제1 방향으로 상기 제1 거리보다 크게 구비될 수 있다.
상기 제1 및 제2 접촉부는 상기 제1 면과 제3 면 사이에 개재될 수 있다.
상기 지지부는 상기 지지부를 상기 제1 및 제2 접촉부에 각각 연결시키는 C-형 섹션을 포함하고, 각각의 C-형 섹션은 상기 제2 및 제4 면과 중첩될 수 있다.
상기 제1 배터리 셀은 상기 제1 단자부와 이격되는 제3 단자부를 포함하고, 상기 제2 배터리 셀은 상기 제2 단자부와 이격되는 제4 단자부를 포함하며, 상기 지지부는 상기 제1 단자부와 제3 단자부 사이와, 상기 제2 단자부와 상기 제4 단자부 사이에 구비될 수 있다.
상기 제1 단자부 및 상기 제1 접촉부는 상기 제2 면에 대향하는 면에서 서로 용접되고, 상기 제2 단자부 및 상기 제2 접촉부는 상기 제4면에 대향하는 면에서 서로 용접될 수 있다.
상기 제1 단자부와 상기 제1 접촉부가 서로 용접된 부분인 제1 용접부, 및 상기 제2 단자부와 상기 제2 접촉부가 서로 용접된 부분인 제2 용접부; 및 상기 지지부의 총길이는 상기 제1 및 제2 용접부의 면적을 넘어 연장되도록 구비되되, 상기 지지부의 최외면부는 상기 제1 및 제2 용접부의 영역과 중첩될 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 신규한 단자연결부재를 구비한 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 전류 흐름의 효율성 및 안전성이 향상된 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자연결부재의 평면도이다.
도 4a는 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 4b는 도 4a의 분해사시도이다.
도 5는 도 4a의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단자연결부재 및 단자부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자연결부재의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자연결부재 및 단자부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 그밖의 실시예에 따른 단자연결부재의 사시도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 매체를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 (100)은 제1 면 (14)에 단자부 (11, 12)를 구비하고, 제1 방향으로 정렬되는 복수개의 배터리 셀 (10); 서로 이웃하는 제1 및 제2 배터리 셀 (10)의 제1 및 제2 단자부 (11, 12)를 연결하는 단자연결부재 (150); 상기 단자연결부재 (150)는 서로 이격되어 나란하도록 구비되는 한쌍의 접촉부 (151)와 상기 접촉부 (151)를 연결하는 지지부 (152)로 이루어지고, 상기 한쌍의 접촉부 (151)는 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10)의 제1 및 제2 단자부 (11, 12)와 각각 접촉할 수 있다. 또한, 상기 배터리 모듈 (100)은 상기 복수개의 배터리 셀 (10)을 수납하는 하우징 (110, 120, 130, 140)을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 한쌍의 접촉부 (151)는 제1 및 제2 접촉부로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 접촉부 (151)는 상기 제1 단자부 (11)와 접촉하는 제2 대면부를 갖고, 상기 제2 접촉부 (151)는 상기 제2 단자부 (12)에 접촉하고, 상기 제1 대면부에서 제1 방향으로 이격되는 제2 대면부를 갖을 수 있다. 또한, 상기 지지부 (152)는 상기 제1 및 제2 접촉부 (151) 사이에서 제1 방향으로 연장되어 상기 제1 및 제2 접촉부 (151)를 전기적 및 물리적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 접촉부의 최외면부 (outermost portion)와 상기 제2 접촉부의 최외면부는 상기 제1 방향으로 제1 거리, 예컨대 상기 제1 접촉부와 제2 접촉부 사이의 최대 거리만큼 이격되고, 상기 제1 방향으로 상기 지지부 (152)의 총길이는 상기 제1 거리보다 크게 구비될 수 있다. 배터리 셀 (10)은 제1 면 (14)을 포함하는 전지 케이스와 상기 전지 케이스 내에 수납된 전극 조립체 및 전해액으로 이루어질 수 있다. 전극 조립체와 전해액은 전기화학적으로 반응하여 에너지를 발생한다. 상기 제1 면 (14)에는 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 단자부 (11, 12)와, 내부에서 발생하는 기체의 배출통로인 벤트 (13)가 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 단자부 (11, 12)는 서로 다른 극성을 갖는 양극단자 (11) 및 음극단자 (12)일 수 있으며, 서로 이웃하는 배터리 셀 (10)의 단자부 (11, 12)는 단자연결부재 (150)에 의하여 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀 (10)의 제1 면 (14) 상에는 전기적인 절연물질로 이루어지는 가스켓 (15)이 구비될 수 있다. 상기 단자부 (11, 12)는 상기 가스켓 (15)의 외측으로 돌출되며, 상기 가스켓 (15) 상에서 단자연결부재 (150)에 의하여 연결될 수 있다.
복수개의 배터리 셀 (10)은 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면이 서로 대면하도록 제1 방향으로 정렬될 수 있고, 정렬된 복수개의 배터리 셀 (10)은 하우징 (110, 120, 130, 140)에 의하여 고정될 수 있다. 상기 하우징 (110, 120, 130, 140)은 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면과 대면하는 한쌍의 엔드플레이트 (110, 120)와, 상기 한쌍의 엔드플레이트 (110, 120)를 연결하는 사이드플레이트 (130) 및 바텀플레이트 (140)를 포함할 수 있다. 상기 사이드플레이트 (130)는 배터리 셀 (10)의 측면을 지지하며, 상기 바텀플레이트 (140)는 배터리 셀 (10)의 바닥면을 지지할 수 있다. 또한, 상기 한쌍의 엔드플레이트 (110, 120)와, 사이드 플레이트 (130) 및 바텀플레이트 (140)는 볼트 (20) 등과 같은 부재에 의하여 연결될 수 있다.도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자연결부재의 평면도이다. 도 4a는 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 4b는 도 4a의 분해사시도이다.
도 3 내지 도 4b를 참조하면, 본 실시예에 따른 단자연결부재 (150)는 한쌍의 제1 및 제2 접촉부 (151)와 상기 한쌍의 제1 및 제2 접촉부 (151)를 연결하는 지지부 (152)로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 한쌍의 제1 및 제2 접촉부 (151)는 일정 간격 이격되고, 서로 이웃하는 배터리 셀 (10)인 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)의 단자부 (11, 12)는 상기 제1 및 제2 접촉부 (151)와 접촉할 수 있다. 또한, 상기 지지부 (152)는 제1 및 제2 접촉부 (151) 사이의 이격거리를 유지하고 간격을 조절할 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 접촉부 (151)와 지지부 (152)는 서로 수직하도록 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 단자부 (11, 12)는 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)의 제1 면 (14)에서 상부로 돌출되고, 상기 단자연결부재 (150)는 상기 단자부 (11, 12)의 말단으로부터 장착되되, 상기 단자부 (11, 12)는 상기 지지부 (152)와 상기 배터리 셀 (10)의 하우징 사이에 개재될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 배터리 셀은 상기 제1 방향으로 수직한 제2 방향으로, 상기 제1 단자부 (11)에서 이격되는 제3 단자부를 더 구비하고, 상기 제2 배터리 셀 (10)은 상기 제2 단자부 (12)에서 제2 방향으로 이격되는 제4 단자부를 더 구비하며, 상기 지지부 (152)는 상기 제1 단자부와 제3 단자부 사이에, 상기 제2 단자부와 제4 단자부 사이에 구비될 수 있다.
상기 단자연결부재 (150)는 라운드형태 또는 C-형 섹션 (c-shaped sections) (153)를 더 포함할 수 있는데, 상기 C-형 섹션 (153)은 상기 지지부 (152)의 일단 및 타단에 각각 구비될 수 있다. 상기 C-형 섹션 (153)은 상기 지지부 (152)에 연결되는 제1 레그부 (153c)와, 상기 한쌍의 제1 및 제2 접촉부 (151)에 각각 연결되는 제2 레그부 (153d). 및 상기 제1 및 제2 레그부 (153c, 153d) 사이를 연결하는 연결부 (153e)를 포함할 수 있다. 상기 접촉부 (151)는 상기 C-형 섹션 (153)의 끝단에서 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 C-형 섹션 (153)는 U자형으로 구비되어 상기 지지부 (152) 및 접촉부 (151) 사이를 연결하고, 상기 U자형으로 이루어진 C-형 섹션 (153) 제1 끝단 (153a)은 상기 지지부 (152)와 나란하게 연결되고, 상기 C-형 섹션 (153) 제2 끝단 (153b)은 상기 접촉부 (151)와 수직하도록 연결될 수 있다. 또한, 상기 C-형 섹션 (153)의 제2 끝단 (153b)과 상기 접촉부 (151)는 상기 단자부 (11, 12)의 모서리측에서 수직하도록 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 각각의 C-형 섹션 (153)은 연속적인 커브 (continuous curve) 형태로 구비될 수 있고, 또한 상기 각각의 C-형 섹션 (153)은 3개의 부재 (trilateral member)를 갖는 형태로 구비될 수 있다.
상기 단자부 (11, 12)는, 예컨대 알루미늄 또는 구리 등으로 이루어질 수 있고, 상기 단자연결부재 (150)는, 예컨대 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 배터리 셀 (10)은 대전류를 발생하므로, 이와 같은 대전류가 안정적으로 흐르도록 상기 단자부 (11, 12) 및 단자연결부재 (150)는 소정의 강도를 갖도록 구비될 수 있다. 즉, 단자연결부재 (150)는 전체적으로는 소정의 강도를 갖도록 견고한 구조로 구비되나, 상기 C-형 섹션 (150)에 의하여 부분적으로 유연성을 갖을 수 있다. 예컨대, 상기 C-형 섹션 (153)는 단자연결부재 (150)의 벤딩이 용이하도록 구비되며, 상기 C-형 섹션 (153)는 상기 지지부 (152)에 연결되는 한쌍의 접촉부 (151)의 왕복이동이 용이하도록 탄성력을 부여할 수 있다. 따라서, 단자부 (11, 12)와 단자연결부재 (150)를 연결을 용이하도록 조립공차를 주면서, 동시에 상기 단자부 (11, 12)와 단자연결부재 (150)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
서로 이웃하는 배터리 셀 (10) 중 하나를 제1 배터리 셀 (10a)이라 하고, 다른 하나를 제2 배터리 셀 (10b)이라고 할 때, 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)의 제1 및 제2 단자부 (11, 12)는 단자연결부재 (150)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 배터리 셀 (10a)의 제1 단자부 (11)는 제1 단자대면부 (11a)를 포함하고, 상기 제2 배터리 셀 (10b)의 제2 단자부 (12)는 상기 제1 단자대면부 (11a)와 대면하는 제2 단자대면부 (12a)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)은 상기 제1 및 제2 단자대면부 (11a, 12a)가 서로 대면하도록 정렬되고, 상기 제1 및 제2 단자대면부 (11a, 12a) 사이는 소정 간격으로 이격될 수 있다. 상기 단자연결부재 (150)에서 상기 한쌍의 접촉부 (151)는 내측으로 가압되어 상기 제1 및 제2 단자대면부 (11a, 12a) 사이에 억지끼움형식으로 삽입될 수 있다. 상기 한쌍의 접촉부 (151)는 상기 제1 및 제2 단자대면부 (11a, 12a)와 각각 접촉할 수 있다. 예컨대, 단자연결부재 (150)에서 상기 제1 단자부 (11)와 접촉하는 부분은 제1 단자부라 하고, 상기 제2 단자부 (12)와 접촉하는 부분을 제2 단자부라 할 때, 상기 단자연결부재 (150)의 제1 및 제2 대면부는 서로를 반대방향을 행하고, 상기 제1 대면부와 제2 대면부 사이에는 제1 및 제2 단자부 (11, 12)가 개재되며, 상기 제1 및 제2 단자부 (11, 12) 사이에는 제1 및 제2 대면부가 개재되고, 상기 제1 및 제2 대면부는 상기 각각의 제1 및 제2 단자부 (11, 12)와 접촉할 수 있다. 즉, 상기 제1 대면부는 상기 제1 단자대면부 (11a)와 접촉하고, 상기 제2 대면부는 상기 제2 단자대면부 (12a)와 접촉할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 단자연결부재 (150)는 소정의 강도를 갖음과 동시에 상기 C-형 섹션 (153)에 의하여 벤딩될 수 있다. 상기 한쌍의 접촉부 (151)는 외부 힘에 의하여 벤딩되어 상기 제1 및 제2 단자대면부 (11a, 12a) 사이에 용이하게 삽입되고, 외부 힘에 제거된 후에는 상기 단자연결부재 (150)의 탄성력에 의하여 복원되어 상기 제1 및 제2 단자대면부 (11a, 12a)와 접촉할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 단자부 (11, 12)의 적어도 일부는 제1 및 제2 단자대면부 (11a, 12a)가 사각형의 형상을 갖는 육면체로 구비될 수 있다. 또한, 상기 접촉부 (151)의 단면은 상기 접촉부 (151)와 접촉하는 제1 및 제2 단자대면부 (11a, 12a)에 대응하도록 구비될 수 있다. 상기 제1 및 제2 단자대면부 (11a, 12a)와 상기 접촉부 (151)는 넓은면으로 접촉하므로, 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b) 사이의 전류가 효율적으로 흐를 수 있다.
도 5는 도 4a의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)의 단자부 (11, 12)와 단자연결부재 (150)는 이격됨이 없이 밀착되어 연결될 수 있다. 이때, 상기 단자연결부재 (150)는 C-형 섹션 (153)측에 상기 단자부 (11, 12)와 중첩되는 중첩부 (s)를 포함하고, 상기 중첩부 (s)는, 예컨대 0.2mm 내지 0.6mm일 수 있다. 상기 단자연결부재 (150)와 단자부 (11, 12)는 정렬된 배터리 셀들 (10)을 내측으로 가압하여 고정하는 하우징의 고정력과, 상기 제1 및 제2 단자대면부 사이에 억지끼움형식으로 삽입되는 단자연결부재 (150)의 접촉부 (151) 사이의 탄성적인 복원력에 의하여 물리적으로 견고하게 고정될 수 있다.
상기 단자연결부재 (150)와 단자부 (11, 12) 사이의 결합을 향상시키기 위하여 별도의 공정을 추가할 수 있다. 예컨대, 상기 단자연결부재 (150)와 단자부 (11, 12) 사이는 레이저빔 (L)에 의하여 용접되고, 상기 레이저빔 (L)은 상기 접촉부 (151)와 단자부 (11, 12)가 대면하는 면에 나란하도록 제공되어 상기 단자연결부재 (150)와 상기 단자부 (11, 12)를 연결할 수 있다. 예를 들면, 도 5에서 상기 레이저빔 (L)은 도시된 화살표가 가르키는 방향으로 상기 배터리 셀의 상부면에 실질적으로 나란하도록 향할 수 있다.
예컨대, 상기 단자부 (11, 12)는 알루미늄으로 이루어지는 양극단자 (11)와 구리로 이루어지는 음극단자 (12)를 포함하고, 상기 단자연결부재 (150)는 알루미늄으로 이루어지는 버스바 (bus-bar)를 포함할 수 있다. 상기 양극단자 (11)와 단자연결부재 (150)는 동일한 금속으로 이루어져 용이하게 밀착될 수 있다. 상기 음극단자 (12)와 단자연결부재 (150)의 경우에는, 상기 레이저빔 (L)을 음극단자 (12) 측에 인접하도록 제공하고 이에 의하여 상기 음극단자 (12)와 접하는 단자연결부재 (150)의 계면이 용융되어 상기 음극단자 (12)와 밀착될 수 있다. 따라서, 양극단자 (11)와 음극단자 (12)가 서로 다른 금속인 경우에도, 상기 단자연결부재 (150)를 클래드 (clad) 형태의 금속을 필요로 하지 않고, (상기 단자부 (11, 12)와 단자연결부재 (150)가 접하는 방향에 대하여 수직한 방향으로 레이저빔 (L)을 제공하는 것이 아니므로) 상대적으로 낮은 파워로 상기 단자부 (11, 12)와 단자연결부재 (150)를 연결할 수 있다.
상기 단자연결부재 (150)에서, 중첩부 (s)는 0.2mm 내지 0.6mm일 수 있다. 상기 중첩부 (s)는 상기 레이저빔 (L)이 제공되는 방향에 수직하도록 구비되므로, 레이저빔 (L)이 용접된 영역을 넘어서 투과되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 레이저빔 (L) 및 이에 의하여 발생하는 열에 의하여 배터리 셀 (10), 예컨대 전극 조립체 및 전해액 등의 손상을 방지할 수 있다. 상기 레이저빔 (L)은 증폭된 레이저에 의하여 빔의 형태로 대상물질로 제공되며, 높은 에너지 밀도로 단시간 내에 국부적으로 가열하여 대상물질의 열변형 및 냉각시간을 최소화고 좁은 면적에서도 효과적으로 용접할 수 있다. 이때, 상기 중첩부 (s)가 0.2mm 미만인 경우에는, 상기 레이저빔 (L)의 일부가 투과되어 배터리 셀 (10)을 손상시킬 수 있다. 또한, 상기 중첩부 (s)가 0.6mm 초과인 경우에는, 단자연결부재 (150)의 크기를 불필요하게 확대하고 이웃하는 단자연결부재 (150) 사이의 단락 등을 발생할 수 있다. 따라서, 상기 중첩부 (s)는 0.2mm 내지 0.6mm인 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단자연결부재 및 단자부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 모듈에서 단자연결부재 (250)는 이웃하는 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)의 제1 면 (14)에 구비되는 단자부 (11, 12)를 연결할 수 있다. 상기 단자연결부재 (250)는 서로 나란하도록 구비되는 한쌍의 접촉부 (251)와 상기 접촉부 (251)와 대략 수직하도록 구비되는 지지부 (252) 및 상기 접촉부 (251)와 지지부 (252) 사이에 벤딩이 용이하도록 구비되는 C-형 섹션 (253)로 이루어질 수 있다.
상기 단자연결부재 (250)에서 한쌍의 접촉부 (251)는 단자부 (11, 12)와 면접촉하도록 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1 배터리 셀 (10a)의 단자부 (11)와 제2 배터리 셀 (10b)의 단자부 (12)는 소정 간격으로 이격되도록 대면하며, 상기 단자연결부재 (250)는 상기 제1 면 (14)에 수직한 방향으로 단자부 (11, 12) 사이의 간격에 삽입될 수 있다. 이때, 상기 접촉부 (251)와 인접하는 C-형 섹션 (253)는 상기 단자부 (11, 12)의 상부면과 접촉하여, 상기 접촉부 (251)를 멈추게 함으로써 상기 접촉부 (251)가 상기 단자부 (11, 12) 사이에 삽입되는 거리를 가이드할 수 있다. 또한, 상기 단자연결부재 (250)를 상기 단자부 (11, 12)에 상부에서 삽입하므로, 배터리 셀 (10)의 사이즈가 작은 경우에도 공간적인 제약없이 상기 단자연결부재 (250)를 용이하게 삽입할 수 있다. 예컨대, 상기 단자부 (11, 12)는 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)의 제1 면 (14)에서 상부로 돌출되고, 상기 단자연결부재 (250)는 상기 단자부 (11, 12)의 일면으로부터 장착되되, 상기 단자부 (11, 12)는 상기 지지부 (252)와 상기 단자부 (11, 12)와 나란하게 구비될 수 있다.
이하에서, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 후술할 내용을 제외하고는, 도 1 내지 도 6에서 설명한 실시예에 기재된 내용과 유사하므로 이에 대한 자세한 내용은 설명한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자연결부재의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자연결부재 및 단자부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수개의 배터리 셀 (10)과 상기 배터리 셀 (10)을 전기적으로 연결하는 단자연결부재 (350)를 포함할 수 있다. 배터리 셀 (10)은 서로 이웃하는 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)에 각각 구비되는 단자부 (11, 12)는 상기 단자연결부재 (350)와 결합할 수 있다.
상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)의 단자부 (11, 12)는 서로 대면하고, 상기 단자부 (11, 12)는 육면체로 구비되어, 사각형의 단면이 서로 대면할 수 있다. 또한, 상기 단자연결부재 (350)는 서로 나란하게 구비되는 한쌍의 접촉부 (351)와, 상기 한쌍의 접촉부 (351) 사이의 이격거리를 유지하는 지지부 (352)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 단자연결부재 (350)는 C-형 섹션 (353)를 더 포함할 수 있는데, 상기 C-형 섹션 (353)는 상기 지지부 (352)의 일단 및 타단에 구비되고, 상기 접촉부 (351)는 상기 C-형 섹션 (353)의 끝단에서 연결될 수 있다.
상기 지지부 (352)와 상기 접촉부 (351)는 서로 수직하도록 구비되고, 상기 접촉부 (351)는 내측으로 오목한 단차부 (355)를 구비할 수 있다. 상기 단차부 (355)는 한쌍의 접촉부 (351)가 서로 대면하는 면에 구비되고, 따라서 상기 한쌍의 접촉부 (351)에 각각 구비되는 단차부 (355)도 서로 대면할 수 있다. 예컨대, 상기 한쌍의 접촉부 (351)는 상기 지지부 (352)의 각각의 C-형 섹션 (353)의 일면에 결합되되, 상기 한쌍의 접촉부 (351)는 상기 각각의 제2 레그부의 중간지점에 결합될 수 있다.
제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)의 단자부 (11, 12)는 단자연결부재 (350)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있는데, 상기 단자부 (11, 12)는 상기 단자연결부재 (350)의 한쌍의 접촉부 (351) 사이에 삽입될 수 있다. 이때, 상기 단차부 (355)는 상기 단자부 (11, 12)에 대응하는 형상으로 구비되고, 따라서 상기 단차부 (355) 내에 상기 단자부 (11, 12)가 안착된 후에는 단차부 (355) 주변부와 대략 동일한 평면을 이루도록 구비될 수 있다. 따라서, 단차부 (355)는 상기 단자부 (11, 12)가 구비되는 위치를 가이드하므로, 단자연결부재 (350)와 제1 및 제2 배터리 셀 (10a 10b)의 결합이 용이하게 할 수 있다.
예컨대, 단자연결부재 (550)에서 상기 제1 단자부 (11)와 접촉하는 부분은 제1 단자부라 하고, 상기 제2 단자부 (12)와 접촉하는 부분을 제2 단자부라 할 때, 상기 단자연결부재 (550)의 제1 및 제2 대면부는 서로를 향하도록 대면하고, 상기 제1 대면부와 제2 대면부 사이에는 제1 및 제2 단자부 (11, 12)가 개재되며, 상기 제1 및 제2 대면부는 각각 제1 및 제2 단자부 (11, 12)와 접촉할 수 있다. 본 실시예에 따른 단자연결부재 (350)는 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)을 전기적으로 연결하고 동시에 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)의 위치를 고정할 수 있다. 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)의 단자부 (11, 12)는 소정의 강도를 갖는 단자연결부재 (350)의 한쌍의 접촉부 (351) 사이에 억지끼움형식으로 삽입될 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 배터리 셀 (10a, 10b)은 단자연결부재 (350)에 의하여 서로 물리적으로 고정되어 외부충격에 의하여 쉽게 유동하지 않으므로, 배터리 모듈의 조립을 효율적으로 수행할 수 있다. 따라서, 복수개의 배터리 셀 (10)을 고정하는 하우징을 생략하는 경우에도, 상기 단자연결부재 (350)는 배터리 셀 (10)의 정렬을 유지시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 그밖의 실시예에 따른 단자연결부재의 사시도이다.
본 실시예에 따른 단자연결부재 (450)는 이웃하는 배터리 셀의 단자부와 결합하여 배터리 셀들을 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 단자연결부재 (450)는 상기 단자부와 접하는 면에 체결부 (455)가 구비될 수 있다. 단자연결부재 (450)는 배터리 셀의 단자부와 직접 접촉하는 한쌍의 접촉부 (451)와 상기 한쌍의 접촉부 (451) 사이의 이격거리를 유지시키는 지지부 (452) 및 상기 한쌍의 접촉부 (451)의 왕복이동이 용이하도록 하는 C-형 섹션 (453)로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 한쌍의 접촉부 (451)는 서로 대면하도록 구비되고, 상기 체결부 (455)는 상기 한쌍의 접촉부 (451)의 어느 일면에 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 체결부 (455)는 표면조도를 포함할 수 있다.
상기 단자연결부재 (450)는 이웃하는 배터리 셀의 단자부 사이에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 단자연결부재 (450) 및 단자부는 전기적인 도체로 이루어지며, 매끈한 면을 갖는 금속 등으로 구비될 수 있다. 상기 체결부 (455)는 단자연결부재 (450)와 배터리 셀의 단자부 사이의 마찰력을 향상시켜 상기 단자연결부재 (450)와 체결부 (455) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 배터리 모듈은 복수개의 배터리 셀과, 상기 배터리 셀들을 고정하는 하우징으로 이루어져, 단일의 전력 공급원으로 사용될 수 있다. 상기 배터리 셀들은 버스바 등에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 배터리 셀들 사이는 고전압 흐름이 안정적이고 효율적으로 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 절연 및 안전성이 향상된 배터리 모듈에 대한 것으로, 단자연결부를 구비한 배터리 모듈을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 전류흐름의 안정성과 효율이 향상된 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 배터리 셀 11, 12 : 단자부
100 : 배터리 모듈 110, 120, 130, 140 : 하우징
150, 250, 350, 450 : 단자연결부재

Claims (20)

  1. 제1 단자부를 갖는 제1 배터리 셀;
    제2 단자부를 갖는 제2 배터리 셀; 및
    제1 및 제2 단자부를 연결하는 단자연결부재;를 포함하고,
    상기 단자연결부재는,
    상기 제1 단자부와 접촉하는 제1 대면부를 갖는 제1 접촉부;
    상기 제2 단자부와 접촉하고, 상기 제1 대면부에 대하여 제1 방향으로 이격되는 제2 대면부를 갖는 제2 접촉부; 및
    상기 제1 접촉부와 제2 접촉부 사이에서 제1 방향으로 연장되어 상기 제1 및 제2 접촉부를 전기적 및 물리적으로 연결시키는 지지부;를 포함하며,
    상기 제1 접촉부의 최외면부 (outermost portion)와 상기 제2 접촉부의 최외면부는 상기 제1 방향으로 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제1 방향으로 지지부의 총길이는 상기 제1 거리보다 크게 구비되며,
    상기 제1 및 제2 단자부 사이에는 제1, 제2 접촉부가 개재되고, 상기 제1, 제2 접촉부는 제1 및 제2 단자부의 서로 마주하는 내측면에 접촉되며,
    상기 지지부는 상기 지지부를 상기 제1 및 제2 접촉부에 각각 연결시키는 C-형 섹션 (c-shaped sections)의 쌍을 포함하고, 상기 쌍을 이루는 C-형 섹션은 서로 마주하는 방향을 향하여 오목하게 라운드진 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 C-형 섹션 각각은 상기 지지부에 연결되는 제1 레그부와 상기 제1 및 제2 접촉부에 각각 연결되는 제2 레그부 및 상기 제1 및 제2 레그부 사이를 연결하는 연결부를 포함하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각각의 C-형 섹션은 연속적인 커브 (continuous curve) 형태로 구비되는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 각각의 C-형 섹션은 3개의 부재 (trilateral member)를 갖는 형태로 구비되는 배터리 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 접촉부는 상기 지지부의 각각의 C-형 섹션의 일면에 결합되되, 상기 제1 및 제2 접촉부들은 상기 각각의 제2 레그부의 중간지점에서 결합되는 배터리 모듈.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 대면부와 제2 대면부는 서로 반대방향을 향하고, 상기 제1 및 제2 단자부 사이에는 제1 및 제2 대면부가 개재되고, 상기 제1 및 제2 대면부는 상기 각각의 제1 및 제2 단자부와 접촉하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 대면부에는 표면조도가 구비되는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단자연결부재는 상기 제1 방향으로 탄성적으로 변형가능하고, 상기 단자연결부재는 상기 제1 및 제2 단자부에 각각 대향하도록 상기 제1 및 제2 대면부를 가압하도록 구비되는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 대면부는 상기 제1 및 제2 단자부와 각각 용접되는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 단자부는 상기 배터리 셀에서 돌출되고, 상기 단자연결부재는 상기 단자부의 말단으로부터 장착되되, 상기 단자부는 상기 지지부와 상기 배터리 셀의 하우징 사이에 개재되는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 단자부는 상기 배터리 셀에서 돌출되고, 상기 단자연결부재는 상기 단자부의 일면으로부터 장착되되, 상기 지지부는 상기 단자부에 나란하게 구비되는 배터리 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀은 상기 제1 방향으로 수직한 제2 방향으로 상기 제1 단자부에서 이격되는 제3 단자부를 더 구비하고,
    상기 제2 배터리 셀은 상기 제2 방향으로 상기 제2 단자부에서 이격되는 제4 단자부를 더 구비하며,
    상기 지지부는 상기 제1 단자부와 제3 단자부 사이와, 상기 제2 단자부와 제4 단자부 사이에 구비되는 배터리 모듈.
  14. 서로 연결되는 제1 및 제2 면을 구비한 제1 단자부를 갖는 제1 배터리 셀;
    서로 연결되는 제3 및 제4 면을 구비한 제2 단자부를 갖는 제2 배터리 셀; 및
    상기 제1 면과 접촉하는 제1 접촉부와, 상기 제3 면과 접촉하는 제2 접촉부, 및 상기 제2 및 제4 면과 중첩되도록 구비되어 상기 제1 및 제2 접촉부와 연결되는 지지부를 갖는 단자연결부재;를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 단자부 사이에는 제1, 제2 접촉부가 개재되고, 상기 제1, 제2 접촉부는 제1 및 제2 단자부의 서로 마주하는 내측의 제1 면 및 제3 면에 접촉되며,
    상기 지지부는 상기 지지부를 상기 제1 및 제2 접촉부에 각각 연결시키는 C-형 섹션 (c-shaped sections)의 쌍을 포함하고, 상기 쌍을 이루는 C-형 섹션은 서로 마주하는 방향을 향하여 오목하게 라운드진 배터리 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 접촉부는 상기 제1 단자부와 접촉하는 제1 대면부를 갖고,
    상기 제2 접촉부는 상기 제2 단자부와 접촉하는 제2 대면부를 갖되, 상기 제2 대면부는 상기 제1 대면부에 대하여 제1 방향으로 이격되며, 상기 제1 접촉부의 최외면부는 상기 제2 접촉부의 최외면부와 상기 제1 방향으로 제1 거리만큼 이격되며,
    상기 지지부의 총길이는 상기 제1 방향으로 상기 제1 거리보다 크게 구비되는 배터리 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 접촉부는 상기 제1 면과 제3 면 사이에 개재되는 배터리 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 C-형 섹션 각각은 상기 제2 및 제4 면과 중첩되는 배터리 모듈.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀은 상기 제1 단자부와 이격되는 제3 단자부를 포함하고,
    상기 제2 배터리 셀은 상기 제2 단자부와 이격되는 제4 단자부를 포함하며,
    상기 지지부는 상기 제1 단자부와 제3 단자부 사이와, 상기 제2 단자부와 상기 제4 단자부 사이에 구비되는 배터리 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 단자부 및 상기 제1 접촉부는 상기 제2 면에 대향하는 면에서 서로 용접되고,
    상기 제2 단자부 및 상기 제2 접촉부는 상기 제4면에 대향하는 면에서 서로 용접되는 배터리 모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 단자부와 상기 제1 접촉부가 서로 용접된 부분인 제1 용접부, 및 상기 제2 단자부와 상기 제2 접촉부가 서로 용접된 부분인 제2 용접부; 및
    상기 지지부의 총길이는 상기 제1 및 제2 용접부의 면적을 넘어 연장되도록 구비되되, 상기 지지부의 최외면부는 상기 제1 및 제2 용접부의 영역과 중첩되는 배터리 모듈.
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