KR102472233B1 - 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

전지 모듈이 개시된다. 전지 모듈은, 복수개의 이차 전지와, 이차 전지들을 연결하는 복수개의 전극 탭과, 전극 탭들을 전기적으로 연결하는 연결 기판과, 연결 기판과 보호회로기판을 연결하는 커넥터를 포함한다.

Description

전지 모듈{BATTERY MODULE}
본 발명은 내구성이 향상되고 원가 절감이 가능한 전지 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 전지 모듈로 구성된다.
이러한 전지 모듈은, 이차 전지들을 연결하는 전극 탭과, 전극 탭을 보호회로 기판에 연결하는 밸런싱 와이어를 포함한다. 여기서, 밸런싱 와이어는 전극 탭의 단부 고정되면서 보호회로 기판에 연결된다.
그러나 밸런싱 와이어를 전극 탭에 연결하는 과정에서, 밸런싱 와이어에 가압력이 작용하여 단선되는 경우가 빈번하다.
또한, 전극 탭과 보호회로 기판의 사이 부분을 밸런싱 와이어로 연결하는 바, 전지 모듈의 내부 구성이 복잡하여 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는, 전극 탭과 보호회로 기판 사이의 연결 과정에서 내구성이 약화되는 것을 방지하고, 전지 모듈의 제조 공정을 단순화하는 것이 가능한 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는, 복수개의 이차 전지와, 이차 전지들을 연결하는 복수개의 전극 탭과, 전극 탭들을 전기적으로 연결하는 연결 기판과, 연결 기판과 보호회로기판을 연결하는 커넥터를 포함한다.
전극 탭에는 연결 기판에 고정되는 삽입 돌기가 돌출될 수 있다.
삽입 돌기는 연결 기판에 용접될 수 있다.
연결 기판에는 삽입 돌기가 삽입되는 복수개의 삽입홀이 형성될 수 있다.
커넥터는, 보호회로 기판에 설치되는 제1 연결부와, 연결 기판에 설치되며, 제1 연결부에 연결되는 제2 연결부를 포함할 수 있다.
제1 연결부는, 보호회로 기판에 삽입 고정되는 고정핀과, 고정핀에 연결되며 연결 기판 방향으로 돌출되는 제1 연결 바디를 포함할 수 있다.
제1 연결 바디에는 복수개의 걸림홀이 형성될 수 있다.
제2 연결부는, 연결 기판에 전기적으로 고정되며 제1 연결 바디에 전기적으로 연결되는 제2 연결 바디를 포함할 수 있다.
제2 연결 바디에는 걸림홀에 걸림 고정되는 고정 돌기가 측면에 돌출될 수 있다.
제2 연결 바디는 제1 연결 바디의 내부에 삽입된 상태로 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지 모듈을 제조하는 공정을 단순화하고 커넥터를 이용하여 연결 기판과 보호회로 기판을 연결하는 바, 내구성이 향상되며 와이어의 삭제로 인한 재료비의 절감이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 보호회로 기판이 제거된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 전극 탭의 삽입 돌기가 연결 기판에 연결된 상태를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 4는 도 1의 전지 모듈의 연결 기판과 보호회로 기판이 커넥터에 연결된 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 5는 도 4의 커넥터가 연결된 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 6은 도 5의 커넥터가 제1 연결부와 제2 연결부로 분리된 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 보호회로 기판이 제거된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 복수개의 이차 전지(10)와, 이차 전지(10)들을 연결하는 복수개의 전극 탭(20)과, 전극 탭(20)들을 전기적으로 연결하는 연결 기판(30)과, 연결 기판(30)과 보호회로기판(42)을 연결하는 커넥터(40)를 포함한다.
이차 전지(10)는 원통형 전지를 말한다. 이러한 이차 전지(10)는 복수개가 인접한 상태로 배치되어 후술하는 전극 탭(20)에 의해 연결된다. 본 실시예에서 이차 전지(10)는 복수개의 열과 복수개의 행을 이루면서 배치된 상태로 홀더(11)에 고정될 수 있다.
이차 전지(10)들은 서로 이웃하는 이차 전지(10)의 극성이 서로 상이한 극성을 갖도록 배치될 수 있다. 즉, 양극 극성이 일방향으로 설치되는 이차 전지(10)에 대해 이웃하는 이차 전지(10)는 음극 극성이 일방향으로 위치하도록 배치될 수 있다.
이러한 이차 전지(10)들은 전극 탭(20)에 의해 서로간에 연결된다.
전극 탭(20)은 적어도 2개 이상의 이차 전지(10)들을 전기적으로 연결하는 것으로, 니켈, 알루미늄, 동 또는 은 등의 전도성이 양호한 재질로 형성될 수 있다. 전극 탭(20)들은 복수개의 이차 전지(10)들을 연결하도록 서로 간에 인접한 상태로 이차 전지(10)의 측면에 배치될 수 있다. 이러한 전극 탭(20)들은 연결 기판(30)에 의해 연결될 수 있다.
전극 탭(20)에는 연결 기판(30)에 연결되는 삽입 돌기(21)가 돌출될 수 있다.
삽입 돌기(21)은 전극 탭(20)의 측면에 적어도 하나 이상으로 돌출될 수 있다. 이에 따라 삽입 돌기(21)는 연결 기판(30)에 삽입된 상태로 고정되는 바, 전극 탭(20)과 연결 기판(30)이 보다 안정적으로 연결될 수 있다.
연결 기판(30)은 이차 전지(10)들을 연결하도록 이차 전지(10)들의 측면에 배치된 전극 탭(20)들을 서로 간에 전기적으로 연결하도록 설치될 수 있다.
연결 기판(30)은 본 실시예에서 직사각의 플레이트 형상으로 형성되어, 전극 탭(20)들을 연결할 수 있다. 그러나 연결 기판(30)은 직사각 형상으로 반드시 한정되는 것은 아니고, 일부분에 라운드 형상을 포함하는 다양한 형상으로 변형되는 것도 가능하다.
도 3은 전극 탭의 삽입 돌기가 연결 기판에 연결된 상태를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 연결 기판(30)에는 전극 탭(20)에 돌출된 삽입 돌기(21)의 고정을 위한 삽입홀(31)이 형성될 수 있다.
삽입홀(31)은 삽입 돌기(21)의 돌출된 개수에 대응하여 연결 기판(30)에 관통되게 형성될 수 있다. 이러한 삽입홀(31)에는 삽입 돌기(21)가 삽입된 상태로 고정될 수 있다. 본 실시예에서 삽입 돌기(21)는 삽입홀(31)에 삽입된 상태로 용접 등에 의해 고정되는 것을 예시적으로 설명한다. 그러나, 삽입 돌기(21)는 삽입홀(31)에 용접으로 고정되는 것으로 반드시 한정되는 것은 아니고, 삽입홀(31)에 압입된 상태로 고정되는 것도 가능하다.
삽입 돌기(21)는 연결 기판(30)의 삽입홀(31)에 삽입된 상태로 용접될 수 있다. 따라서, 연결 기판(30)은 전극 탭(20)에 더욱 안정적으로 고정되는 것이 가능하다.
한편, 연결 기판(30)은 커넥터(40)에 의해 보호회로 기판(42)에 연결된다.
도 4는 도 1의 전지 모듈의 연결 기판과 보호회로 기판이 커넥터에 연결된 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이고, 도 5는 도 4의 커넥터가 연결된 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이며, 도 6은 도 5의 커넥터가 제1 연결부와 제2 연결부로 분리된 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 4 내지도 6에 도시된 바와 같이, 커넥터(40)는, 보호회로 기판(42)에 설치되는 제1 연결부(41)와, 연결 기판(30)에 설치되며 제1 연결부(41)에 연결되는 제2 연결부(43)를 포함할 수 있다.
제1 연결부(41)는, 보호회로 기판(42)에 삽입 고정되는 고정핀(41a)과, 고정핀(41a)에 연결되며 연결 기판(30) 방향으로 돌출되는 제1 연결 바디(41b)를 포함할 수 있다.
제1 연결 바디(41b)는 보호회로 기판(42)의 일측면에 돌출된 상태로 연결될 수 있다. 제1 연결 바디(41b)는 사각의 블록 형상을 이루면서 보호회로 기판(42)의 측면에 돌출될 수 있다.
제1 연결 바디(41b)는 제2 연결부(43)에 연결을 위한 삽입 공간이 내부에 형성될 수 있다. 이러한 제1 연결 바디(41b)의 측면에는 복수개의 고정핀(41a)이 돌출될 수 있다.
고정핀(41a)은 제1 연결 바디(41b)에 복수개로 돌출되어 보호회로 기판(42)에 삽입될 수 있다. 고정핀(41a)은 제1 연결 바디(41b)에 제1 방향을 따라 복수개가 등간격으로 돌출될 수 있다. 이러한 고정핀(41a)은, 제1 방향으로 복수개로 돌출되는 것으로 반드시 한정되는 것은 아니고 복수의 열과 행을 이루면서 제1 연결 바디(41b)의 외측으로 돌출될 수 있다. 이러한 고정핀(41a)은 보호회로 기판(42)에 삽입된 상태에서 솔더링 등에 의해 고정될 수 있다.
제1 연결 바디(41b)의 내부에는 제2 연결부(43)가 삽입되는 삽입홀(31)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 연결 바디(41b)는 소켓 타입으로 형성되어 제2 연결부(43)에 연결되는 것을 말한다. 이러한 제1 연결 바디(41b)의 측면에는 제2 연결부(43)에 연결을 위한 걸림홀(41c)이 형성될 수 있다.
걸림홀(41c)은 제1 연결 바디(41b)의 측면에 복수개로 형성되어, 후술하는 제2 연결부(43)의 고정 돌기(43b)가 걸림 고정될 수 있다.
제2 연결부(43)는 연결 기판(30)에 전기적으로 고정되며 제1 연결 바디에 전기적으로 연결되는 제2 연결 바디(43a)를 포함할 수 있다.
제2 연결 바디(43a)는 제1 연결 바디(41b)와 전기적으로 연결되는 것으로서, 제1 연결 바디(41b)의 내부에 형성된 삽입홀(31)에 삽입된 상태로 연결될 수 있다. 즉, 제2 연결 바디(43a)는 제1 연결 바디(41b)의 내부에 삽입된 상태로 전기적으로 연결되는 바, 연결 기판(30)과 보호회로 기판(42)이 서로간에 전기적으로 연결되는 것이 가능하다.
제2 연결 바디(43a)의 측면에는 고정 돌기(43b)가 돌출된다.
고정 돌기(43b)는 제2 연결 바디(43a)의 측면에서 서로 간에 이격된 상태로 2개가 돌출될 수 있다. 이와 같이 고정 돌기(43b)가 제2 연결 바디(43a)의 측면에 돌출되는 것은, 제1 연결 바디(41b)와 제2 연결 바디(43a)의 연결 과정에서 고정 돌기(43b)가 삽입홀(31)에 삽입되도록 하여, 제1 연결 바디(41b)와 제2 연결 바디(43a)가 더욱 안정적으로 고정되도록 하기 위한 것이다.
고정 돌기(43b)는 본 실시예에서 제2 연결 바디(43a)의 측면에 2개로 돌출되는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 1개 또는 3개 이상이 돌출되는 것도 가능하다. 즉, 고정 돌기(43b)는 제2 연결 바디(43a)의 크기에 대응하여 적절한 개수로 제2 연결 바디(43a)의 측면에 돌출될 수 있다.
고정 돌기(43b)는 돌출된 측면에 경사면이 형성되어, 제1 연결 바디(41b)와 제2 연결 바디(43a)의 연결 과정에서 삽입홀(31)에 원활하게 삽입되어 걸림 고정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 전지 모듈(100)은 전극 탭(20)들이 연결 기판(30)에 의해 전기적으로 연결된다. 그리고, 연결 기판(30)은 보호회로 기판(42)에 커넥터(40)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 종래 이차 전지와 보호회로 기판을 와이어로 연결하는 것을 대체하는 것이 가능하여, 전지 모듈을 제조하는 공정을 단순화하고 와이어의 삭제로 인한 재료비의 절감이 가능하다. 아울러, 종래 와이어의 단선 발생을 방지하여 전지 모듈의 내구성 향상이 가능하다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10...이차 전지 11...홀더
20...전극 탭 21...삽입 돌기
30...연결 기판 31...삽입홀
40...커넥터 41...제1 연결부
41a..고정핀 41b..제1 연결 바디
41c..걸림홀 43...제2 연결부
43a..제2 연결 바디 43b..고정 돌기

Claims (10)

  1. 복수개의 이차 전지;
    상기 이차 전지들을 연결하는 복수개의 전극 탭;
    상기 전극 탭들을 전기적으로 연결하는 연결 기판; 및
    상기 연결 기판과 보호회로기판을 연결하는 커넥터;
    를 포함하며,
    상기 전극 탭에는 상기 연결 기판에 고정되는 삽입 돌기가 돌출되고,
    상기 연결 기판에는 상기 삽입 돌기가 삽입되는 복수개의 삽입홀이 형성되는 전지 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 삽입 돌기는 상기 연결 기판에 용접되는 전지 모듈.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는,
    상기 보호회로 기판에 설치되는 제1 연결부; 및
    상기 연결 기판에 설치되며, 상기 제1 연결부에 연결되는 제2 연결부;
    를 포함하는 전지 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 연결부는,
    상기 보호회로 기판에 삽입 고정되는 고정핀; 및
    상기 고정핀에 연결되며 상기 연결 기판 방향으로 돌출되는 제1 연결 바디;
    를 포함하는 전지 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 연결 바디에는 복수개의 걸림홀이 형성되는 전지 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 연결부는,
    상기 연결 기판에 전기적으로 고정되며 상기 제1 연결 바디에 전기적으로 연결되는 제2 연결 바디를 포함하는 전지 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 연결 바디에는 상기 걸림홀에 걸림 고정되는 고정 돌기가 측면에 돌출되는 전지 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 연결 바디는 상기 제1 연결 바디의 내부에 삽입된 상태로 고정되는 전지 모듈.
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