KR102396361B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 복수의 이차전지를 직렬 및 병렬 연결하는 경우에 전류가 집중되는 영역의 버스바의 단면적을 상대적으로 크게 하여, 저항을 감소시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 일 실시예에 따른 배터리 팩은 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자를 포함하며, 직렬 및 병렬 연결된 복수의 이차전지 및 상기 이차전지와 이웃하는 이차전지를 전기적으로 각각 연결하는 복수의 버스바를 포함하고, 상기 버스바는 제 1 단면적을 갖는 제 1 버스바 및 제 1 단면적 보다 큰 제 2 단면적을 갖는 제 2 버스바를 포함하는 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명의 일 실시예는 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 다양하게 그 형태를 변화시켜 사용한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 이차전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하다. 그러나 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 복수개의 이차전지를 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 팩을 구성한다. 배터리 팩은 내장된 이차전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 복수의 이차전지를 직렬 및 병렬 연결하는 경우에 전류가 집중되는 영역의 버스바의 단면적을 상대적으로 크게 하여, 선택적으로 저항을 감소시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
본 발명에 일 실시예에 따른 배터리 팩은 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자를 포함하며, 직렬 및 병렬 연결된 복수의 이차전지 및 상기 이차전지와 이웃하는 이차전지를 전기적으로 각각 연결하는 복수의 버스바를 포함하고, 상기 버스바는 제 1 단면적을 갖는 제 1 버스바 및 제 1 단면적 보다 큰 제 2 단면적을 갖는 제 2 버스바를 포함한다.
상기 복수의 이차 전지는 서로 병렬 연결된 적어도 2 개의 병렬 그룹을 구성하고, 상기 적어도 2개의 병렬 그룹은 서로 직렬 연결될 수 있다.
상기 제 1 버스바는 상기 병렬 그룹 내의 상기 복수의 이차 전지를 병렬연결하고, 상기 제 2 버스바는 상기 적어도 2개의 병렬 그룹을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 버스바는 중앙에 형성된 굴곡부 및 상기 굴곡부에서 연장되어, 상기 이차전지의 제 1 전극 단자 또는 제 2 전극 단자에 각각 접속된 한 쌍의 날개부를 포함할 수 있다.
상기 제 2 버스바의 굴곡부의 두께는 상기 제 1 버스바의 굴곡부의 두께보다 클 수 있다.
상기 제 2 버스바의 굴곡부의 폭은 상기 제 1 버스바의 굴곡부의 폭보다 클 수 있다
상기 제 2 버스바는 상기 굴곡부에서 상기 날개부의 연장 방향과 수직한 제 2 방향으로 연장된 연장부를 더 포함할 수 있다.
상기 버스바의 날개부와 이웃하는 버스바의 날개부는 이격될 수 있다.
상기 이차전지의 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자 각각은 상부로 연장된 체결 단자를 각각 포함하고, 상기 버스바의 날개부는 상기 체결 단자가 관통되는 관통홀을 더 포함할 수 있다.
상기 버스바의 날개부와 이웃하는 버스바의 날개부는 겹쳐지며, 하나의 체결 단자가 관통될 수 있다.
상기 버스바의 날개부는 적어도 하나의 홈 및 돌기를 포함하고, 상기 버스바의 날개부의 돌기는 이웃하는 버스바의 날개부의 홈에 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
상기 버스바의 날개부의 돌기와 이웃하는 버스바의 날개부의 돌기는 단일 용접라인에 의해 상기 이차전지의 제 1 전극 단자 또는 제 2 전극 단자에 접속될 수 있다.
본 발명에 일 실시예에 따른 배터리 팩은 복수의 이차전지를 직렬 및 병렬 연결하는 경우에 전류가 집중되는 영역의 버스바의 단면적을 상대적으로 크게 하여, 선택적으로 저항을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 버스바를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 A - A' 라인을 따라 절취된 배터리 팩의 일부분을 도시한 부분 단면도이다.
도 5는 종래의 배터리 팩에서 버스바의 온도 분포를 나타낸 그래프이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 버스바의 온도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 버스바를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 7의 B - B' 라인을 따라 절취된 배터리 팩의 일부분을 도시한 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도시한 상면도이다.
도 11은 도 10의 버스바를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도시한 상면도이다.
도 13은 도 12의 버스바를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 14는 도 12의 버스바의 용접 라인을 도시한 상면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 더불어, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 더욱이, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 단계, 동작, 부재, 요소, 수치 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 단계, 동작, 부재, 요소, 수치 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제 1 및 제 2 등의 용어가 특정한 내용들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 구성을 다른 구성과 구별하기 위하여만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차전지를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 버스바를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 1의 A - A' 라인을 따라 절취된 배터리 팩의 일부분을 도시한 부분 단면도이며, 도 5는 종래의 배터리 팩에서 버스바의 온도 분포를 나타낸 그래프이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 버스바의 온도 분포를 나타낸 그래프이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)은 복수의 이차전지(110a, 110b, 110c, 110d, 120a, 120b, 120c, 120d, 130a, 130b, 130c, 130d) 및 버스바(200)를 포함한다.
상기 복수의 이차전지(110a, 110b, 110c, 110d, 120a, 120b, 120c, 120d, 130a, 130b, 130c, 130d)는 버스바(200)를 통해 직렬 및 병렬로 연결된다. 여기서, 상기 복수의 이차전지(110a, 110b, 110c, 110d, 120a, 120b, 120c, 120d, 130a, 130b, 130c, 130d)는 서로 병렬 연결된 병렬 그룹(110, 120, 130)이 다시 직렬 연결된다. 여기서, 도 1에서는 배터리 팩(100)에 포함되는 병렬 그룹(110, 120, 130)을 3 그룹으로 도시하였으나, 이는 일 예로 배터리 팩의 용량 및 용도에 따라 그 개수를 변경할 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 병렬 그룹(110, 120, 130) 중 하나의 이차전지(110a)를 예를 들면, 상기 이차전지(110a)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1전극판과 제2전극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층 또는 권취된 전극 조립체(111)와, 상기 전극 조립체(111)와 전해액(미도시)을 내측에 수용하고, 상단 개구를 구비한 케이스(112)와, 상기 케이스(112)의 상단 개구를 밀봉하는 캡 플레이트(113) 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판과 각각 전기적으로 연결되고 상기 캡 플레이트(113)의 외측으로 돌출된 제 1 전극 단자(114)와 제 2 전극 단자(115)를 포함한다.
여기서, 상기 캡 플레이트(113)에는 전해액 주입구(미도시), 안전벤트(미도시) 및 멤브레인(미도시) 등이 형성될 수 있으며, 캡 플레이트(113)와 전극 단자(114, 115) 사이에는 절연 및 시일 가스켓(미도시)이 형성될 수 있으나, 이는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면 상기 버스바(200)는 전도성이 우수한 금속재질로 형성되며, 이차전지(110a~130d)의 제 1 전극 단자(114) 또는 제 2 전극 단자(115) 각각에 접속되는 한 쌍의 날개부(200a) 및 한 쌍의 날개부(200a) 사이 중앙에 상부로 돌출/굴곡되어 형성되는 굴곡부(200b)를 포함한다.
상기 한 쌍의 날개부(200a)는 용접 등의 접합 방법을 통해, 상기 제 1 전극 단자(114) 또는 제 2 전극 단자(115)의 상면에 안착되어 고정될 수 있다. 여기서, 버스바(200)의 날개부(200a)는 이웃하는 버스바(200)의 날개부(200a)와 소정 거리(D1)가 이격되어 배치될 수 있다. 이는 버스바(200)의 접합 공정 중 혹은 외부에서 가해지는 압력으로 인해 버스바(200)가 변형되는 것을 대비하기 위함이다.
상기 굴곡부(200b)는 한 쌍의 날개부(200a)를 이어주는 중앙에 대략 "n"자 형으로 형성되어, 버스바(200)에 가해지는 진동을 흡수할 수 있어 파손 및 전기적인 접촉불량을 방지할 수 있다.
또한, 상기 버스바(200)는 제 1 버스바(210, 230) 및 제 2 버스바(220)를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 버스바(210, 230) 및 제 2 버스바(220)는 한 쌍의 날개부 및 굴곡부를 포함하며, 서로 유사한 형상을 가진다.
여기서, 상기 제 1 버스바(210)는 제 1 병렬 그룹(110) 내에서 이차전지(110c)의 제 1 전극단자(114)와 이웃한 이차전지(110d)의 제 1 전극단자(114)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 1 버스바(210)는 이차전지(110c)와 이웃한 이차전지(110d)를 병렬 연결한다.
또한, 상기 제 1 버스바(230)는 제 2 병렬 그룹(120) 내에서 이차전지(120a)의 제 2 전극단자(115)와 이웃한 이차전지(120b)의 제 2 전극단자(115)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 1 버스바(230)는 이차전지(120a)와 이웃한 이차전지(120b)를 병렬 연결한다.
또한, 상기 제 2 버스바(220)는 제 1 병렬 그룹(110)의 이차전지(110d)의 제 1 전극단자(114)와 이웃한 제 2 병렬 그룹(120)의 이차전지(120a)의 제 2 전극단자(115)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 2 버스바(220)는 제 1 병렬 그룹(110)과 이웃한 제 2 병렬 그룹(120)을 직렬 연결한다.
여기서, 직렬 및 병렬로 구성되는 배터리 팩(1000)은 직렬 연결되는 연결부에 전류가 집중되어 고전류가 흐르게 된다.
이에, 본 발명의 일 실시예는 이웃하는 이차전지를 병렬 연결하는 제 1 버스바(210, 230)의 굴곡부는 제 1 두께(T1)로 형성하고, 이웃하는 병렬 그룹을 직렬 연결하는 제 2 버스바(220)의 굴곡부는 제 1 두께(T1) 보다 두꺼운 제 2 두께(T2)로 형성한다.
즉, 본 발명의 일 실시예는 전류가 집중되는 직렬 연결부에서의 제 2 버스바(220)의 저항을 선택적으로 감소시켜, 전압 강하(Voltage drop) 및 발열 현상을 방지할 수 있다. 또한, 전류가 집중되는 않는 병렬 연결부에서의 제 1 버스바(210, 230)는 불필요하게 두께를 두껍게 하지 않으므로 재료비를 절감할 수 있다.
여기서, 상술한 특징 중 발열에 관한 특징은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 종래와 같이 직렬 연결부에도 병렬 연결부와 동일한 단면적의 제 1 버스바(210)를 배치한 후, 제 1 버스바(210)의 온도 변화를 나타낸 그래프이며, 도 6은 직렬 연결부에 상대적으로 두께가 두꺼운 제 2 버스바(220)를 선택적으로 배치한 후, 제 2 버스바(220)의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
이를 살펴보면, 도 5의 직렬 연결부에서의 제 1 버스바(210)는 대략 100도까지 온도가 상승하는 반면, 도 6의 직렬 연결부에서의 제 2 버스바(220)는 대략 45도까지 온도가 상승하는 것을 확인할 수 있다.
즉, 직렬 연결부에서 전류가 집중되어 상당한 열이 발생하며, 직렬 연결부에 상대적으로 단면적이 큰 제 2 버스바(220)를 배치하여, 직렬 연결부의 저항을 감소시킬 수 있다.
다음은 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 버스바를 도시한 사시도이며, 도 9는 도 7의 B - B' 라인을 따라 절취된 배터리 팩의 일부분을 도시한 부분 단면도이다.
도 1과 도 7을 비교 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(2000)은 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)에 비해서 체결 단자(114a, 115a) 및 버스바(300)의 구성이 상이하다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(2000)은 상기 체결 단자(114a, 115a) 및 버스바(300)를 중심으로 설명한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(2000)은 도 1에 따른 배터리 팩(1000)과 동일 또는 유사한 부분에 대하여 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
도 8 및 도 9를 함께 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(2000)은 복수의 이차전지(110a, 110b, 110c, 110d, 120a, 120b, 120c, 120d, 130a, 130b, 130c, 130d) 및 버스바(300)를 포함한다.
상기 복수의 이차전지(110a, 110b, 110c, 110d, 120a, 120b, 120c, 120d, 130a, 130b, 130c, 130d)는 버스바(300)를 통해 직렬 및 병렬로 연결된다.
상기 복수의 이차전지(110a~130d) 각각은 제 1 전극 단자(114)에서 상부로 연장되도록 형성된 제 1 체결 단자(114a) 및 제 2 전극 단자(115)에서 상부로 연장되도록 형성된 제 2 체결 단자(115a)를 포함한다. 상기 체결 단자(114a, 115a)는 전극 단자(114, 115)에 각각 전기적 및 물리적으로 결합되어 있으며, 외주면에 나사산이 형성된다.
상기 버스바(300)는 전도성이 우수한 금속재질로 형성되며, 이차전지(110a~130d)의 제 1 전극 단자(114) 또는 제 2 전극 단자(115) 각각에 접속되는 한 쌍의 날개부(300a), 한 쌍의 날개부(300a) 사이 중앙에 상부로 돌출/굴곡되어 형성되는 굴곡부(300b) 및 상기 한 쌍의 날개부(300a)에 각각에 형성된 관통홀(300c)을 포함한다.
상기 한 쌍의 날개부(300a)에 형성된 관통홀(300c)에는 상기 체결 단자(114a, 115a)가 관통되어 결합된다. 여기서, 상기 관통홀(300c)을 관통한 체결 단자(114a, 115a)에는 너트(미도시)가 강한 토크로 결합된다.
여기서, 상기 버스바(300)의 날개부와 이웃하는 버스바(300)의 날개부는 겹쳐지며, 하나의 체결 단자(114a, 115a)가 관통되어 결합된다.
또한, 상기 버스바(300)는 제 1 버스바(310, 330) 및 제 2 버스바(320)를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 버스바(310, 330) 및 제 2 버스바(320)는 한 쌍의 날개부 및 굴곡부를 포함하며, 서로 유사한 형상을 가진다.
여기서, 상기 제 1 버스바(310)는 제 1 병렬 그룹(110) 내에서 이차전지(110c)의 제 1 전극단자(114)와 이웃한 이차전지(110d)의 제 1 전극단자(114)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 1 버스바(310)는 이차전지(110c)와 이웃한 이차전지(110d)를 병렬 연결한다.
또한, 상기 제 1 버스바(330)는 제 2 병렬 그룹(120) 내에서 이차전지(120a)의 제 2 전극단자(115)와 이웃한 이차전지(120b)의 제 2 전극단자(115)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 1 버스바(330)는 이차전지(120a)와 이웃한 이차전지(120b)를 병렬 연결한다.
또한, 상기 제 2 버스바(320)는 제 1 병렬 그룹(110)의 이차전지(110d)의 제 1 전극단자(114)와 이웃한 제 2 병렬 그룹(120)의 이차전지(120a)의 제 2 전극단자(115)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 2 버스바(320)는 제 1 병렬 그룹(110)과 이웃한 제 2 병렬 그룹(120)을 직렬 연결한다.
여기서, 직렬 및 병렬로 구성되는 배터리 팩(2000)은 직렬 연결되는 연결부에 전류가 집중되어 고전류가 흐르게 된다.
이에, 본 발명의 일 실시예는 이웃하는 이차전지를 병렬 연결하는 제 1 버스바(310, 330)의 굴곡부는 제 1 두께(T1)로 형성하고, 이웃하는 병렬 그룹을 직렬 연결하는 제 2 버스바(320)의 굴곡부는 제 1 두께(T1) 보다 두꺼운 제 2 두께(T2)로 형성한다.
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예는 전류가 집중되는 직렬 연결부에서의 제 2 버스바(320)의 저항을 선택적으로 감소시켜, 전압 강하(Voltage drop) 및 발열 현상을 방지할 수 있다. 또한, 전류가 집중되는 않는 병렬 연결부에서의 제 1 버스바(310, 330)는 불필요하게 두께를 두껍게 하지 않으므로 재료비를 절감할 수 있다.
다음은 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 설명한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도시한 상면도이고, 도 11은 도 10의 버스바를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10 및 도 11에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)에 비해서 버스바(400)의 구성이 상이하다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 상기 버스바(400)를 중심으로 설명한다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 도 1에 따른 배터리 팩(1000)과 동일 또는 유사한 부분에 대하여 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
상기 버스바(400)는 전도성이 우수한 금속재질로 형성되며, 제 1 버스바(410, 430) 및 제 2 버스바(420)를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 버스바(410)는 제 1 병렬 그룹(110) 내에서 이차전지(110c)의 제 1 전극단자(114)와 이웃한 이차전지(110d)의 제 1 전극단자(114)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 1 버스바(410)는 이차전지(110c)와 이웃한 이차전지(110d)를 병렬 연결한다.
또한, 상기 제 1 버스바(430)는 제 2 병렬 그룹(120) 내에서 이차전지(120a)의 제 2 전극단자(115)와 이웃한 이차전지(120b)의 제 2 전극단자(115)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 1 버스바(430)는 이차전지(120a)와 이웃한 이차전지(120b)를 병렬 연결한다.
또한, 상기 제 2 버스바(420)는 제 1 병렬 그룹(110)의 이차전지(110d)의 제 1 전극단자(114)와 이웃한 제 2 병렬 그룹(120)의 이차전지(120a)의 제 2 전극단자(115)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 2 버스바(420)는 제 1 병렬 그룹(110)과 이웃한 제 2 병렬 그룹(120)을 직렬 연결한다.
여기서, 상기 제 1 버스바(410, 430)는 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 제 1 버스바(210, 230)와 같은 형상을 갖는다. 즉, 제 1 버스바(410, 430)는 이차전지(110a~130d)의 제 1 전극 단자(114) 또는 제 2 전극 단자(115) 각각에 접속되는 한 쌍의 날개부 및 한 쌍의 날개부 사이 중앙에 상부로 돌출/굴곡되어 형성되며 제 1 두께(T1)을 갖는 굴곡부를 포함한다.
상기 제 2 버스바(420)는 제 1 병렬 그룹(110)의 제 1 전극 단자(114) 및 제 2 병렬 그룹(120)의 제 2 전극 단자(115) 각각에 접속되는 한 쌍의 날개부(420a), 한 쌍의 날개부(420a) 사이 중앙에 상부로 돌출/굴곡되어 형성되는 굴곡부(420b) 및 굴곡부(420b)에서 연장된 연장부(420c)를 포함한다.
상기 한 쌍의 날개부(420a)는 용접 등의 접합 방법을 통해, 상기 제 1 전극 단자(114) 또는 제 2 전극 단자(115)의 상면에 안착되어 고정될 수 있다.
상기 굴곡부(420b)는 한 쌍의 날개부(420a)를 이어주는 중앙에 대략 "n"자 형으로 형성되어, 버스바(420)에 가해지는 진동을 흡수할 수 있어 파손 및 전기적인 접촉불량을 방지할 수 있다. 물론, 상기 굴곡부(420b)는 제 1 두께(T1)를 가질 수 있다.
상기 연장부(420c)는 굴곡부(420b)에서 한 쌍의 날개부(420a)가 연장된 방향에 수직인 방향으로 제 1 폭(W1)만큼 연장되어 형성된다. 물론, 상기 연장부(420c)는 제 1 두께(T1)을 가질 수 있다.
즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 제 2 버스바(420)는 제 1 버스바(410, 430)에 비해 폭(W1)이 크게 형성되므로, 전류가 집중되는 직렬 연결부에서의 제 2 버스바(420)의 저항을 선택적으로 감소시켜, 전압 강하(Voltage drop) 및 발열 현상을 방지할 수 있다. 또한, 전류가 집중되는 않는 병렬 연결부에서의 제 1 버스바(410, 430)는 불필요하게 폭을 두껍게 하지 않아 재료비를 절감할 수 있다.
다음은 도 12 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 설명한다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도시한 상면도이고, 도 13은 도 12의 버스바를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 14는 도 12의 버스바의 용접 라인을 도시한 상면도이다.
도 12 및 도 13에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)에 비해서 버스바(500)의 구성이 상이하다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 상기 버스바(500)를 중심으로 설명한다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 도 1에 따른 배터리 팩(1000)과 동일 또는 유사한 부분에 대하여 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
상기 버스바(500)는 전도성이 우수한 금속재질로 형성되며, 제 1 날개부(500a), 제 2 날개부(500c) 및 굴곡부(500b)를 포함한다.
상기 제 1 날개부(500a) 및 제 2 날개부(500c) 는 용접 등의 접합 방법을 통해, 상기 제 1 전극 단자(114) 또는 제 2 전극 단자(115)의 상면에 안착되어 고정될 수 있다. 여기서, 제 1 날개부(500a)는 적어도 하나의 돌기(500a') 및 홈(500a")을 포함한다. 또한, 제 2 날개부(500b)는 제 1 날개부(500a)의 홈(500a")에 대응되도록 형성된 적어도 하나의 돌기(500c') 및 돌기(500a')에 대응되도록 형성된 적어도 하나의 홈(500c")을 포함한다.
따라서, 버스바(500)의 제 1 날개부(500a)의 돌기(500a')는 이웃하는 버스바(500)의 제 2 날개부(500c)의 홈(500c")에 삽입된다. 마찬가지로, 버스바(500)의 제 2 날개부(500c)의 돌기(500c')는 이웃하는 버스바(500)의 제 1 날개부(500a)의 홈(500a")에 삽입된다. 즉, 버스바(500)의 제 1 날개부(500a)와 이웃하는 버스바(500)의 제 2 날개부(500c)는 서로 톱니 형상과 같이 맞물려 배치된다. 이로써, 도 14에 도시된 바와 같이 단일 용접 라인(WL)으로 버스바(500)와 이웃하는 버스바(500)를 동시에 용접할 수 있다.
또한, 상기 버스바(500)는 제 1 버스바(510, 530) 및 제 2 버스바(520)를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 버스바(510, 530) 및 제 2 버스바(520)는 제 1 날개부, 제 2 날개부 및 굴곡부를 포함하며, 서로 유사한 형상을 가진다.
여기서, 상기 제 1 버스바(510)는 제 1 병렬 그룹(110) 내에서 이차전지(110c)의 제 1 전극단자(114)와 이웃한 이차전지(110d)의 제 1 전극단자(114)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 1 버스바(510)는 이차전지(110c)와 이웃한 이차전지(110d)를 병렬 연결한다.
또한, 상기 제 1 버스바(530)는 제 2 병렬 그룹(120) 내에서 이차전지(120a)의 제 2 전극단자(115)와 이웃한 이차전지(120b)의 제 2 전극단자(115)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 1 버스바(530)는 이차전지(120a)와 이웃한 이차전지(120b)를 병렬 연결한다.
또한, 상기 제 2 버스바(520)는 제 1 병렬 그룹(110)의 이차전지(110d)의 제 1 전극단자(114)와 이웃한 제 2 병렬 그룹(120)의 이차전지(120a)의 제 2 전극단자(115)를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 제 2 버스바(520)는 제 1 병렬 그룹(110)과 이웃한 제 2 병렬 그룹(120)을 직렬 연결한다.
여기서, 직렬 및 병렬로 구성되는 배터리 팩(1000)은 직렬 연결되는 연결부에 전류가 집중되어 고전류가 흐르게 된다.
이에, 본 발명의 일 실시예는 이웃하는 이차전지를 병렬 연결하는 제 1 버스바(510, 530)의 굴곡부는 제 1 두께(T1)로 형성하고, 이웃하는 병렬 그룹을 직렬 연결하는 제 2 버스바(220)의 굴곡부는 제 1 두께(T1) 보다 두꺼운 제 2 두께(T2)로 형성한다.
즉, 본 발명의 일 실시예는 전류가 집중되는 직렬 연결부에서의 제 5 버스바(520)의 저항을 선택적으로 감소시켜, 전압 강하(Voltage drop) 및 발열 현상을 방지할 수 있다. 또한, 전류가 집중되는 않는 병렬 연결부에서의 제 1 버스바(510, 530)는 불필요하게 두께를 두껍게 하지 않아 재료비를 절감할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110a~130d; 이차전지 110, 120, 130; 병렬 그룹
114, 115; 전극 단자 200, 300, 400, 500; 버스바

Claims (12)

  1. 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자를 포함하며, 직렬 및 병렬 연결된 복수의 이차전지; 및
    상기 이차전지와 이웃하는 이차전지를 전기적으로 각각 연결하는 복수의 버스바를 포함하고,
    상기 버스바는 제 1 단면적을 갖는 제 1 버스바 및 제 1 단면적 보다 큰 제 2 단면적을 갖는 제 2 버스바를 포함하고,
    상기 복수의 이차 전지는 서로 병렬 연결된 적어도 2 개의 병렬 그룹을 구성하고,
    상기 적어도 2개의 병렬 그룹은 서로 직렬 연결되며,
    상기 제 1 버스바는 상기 병렬 그룹 내의 상기 복수의 이차 전지를 병렬연결하고,
    상기 제 2 버스바는 상기 적어도 2개의 병렬 그룹을 직렬로 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스바는
    중앙에 형성된 굴곡부 및
    상기 굴곡부에서 연장되어, 상기 이차전지의 제 1 전극 단자 또는 제 2 전극 단자에 각각 접속된 한 쌍의 날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 버스바의 굴곡부의 두께는 상기 제 1 버스바의 굴곡부의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 버스바의 굴곡부의 폭은 상기 제 1 버스바의 굴곡부의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 버스바는
    상기 굴곡부에서 상기 날개부의 연장 방향과 수직한 제 2 방향으로 연장된 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 버스바의 날개부와 이웃하는 버스바의 날개부는 이격된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 이차전지의 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자 각각은 상부로 연장된 체결 단자를 각각 포함하고,
    상기 버스바의 날개부는 상기 체결 단자가 관통되는 관통홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 버스바의 날개부와 이웃하는 버스바의 날개부는 겹쳐지며, 하나의 체결 단자가 관통된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 버스바의 날개부는 적어도 하나의 홈 및 돌기를 포함하고,
    상기 버스바의 날개부의 돌기는 이웃하는 버스바의 날개부의 홈에 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 버스바의 날개부의 돌기와 이웃하는 버스바의 날개부의 돌기는 단일 용접라인에 의해 상기 이차전지의 제 1 전극 단자 또는 제 2 전극 단자에 접속된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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