KR102657330B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 셀의 전극탭을 이루는 음극탭 및 양극탭과 전압센싱단자의 용접시 음극탭, 양극탭, 전압센싱단자가 3매 용접되지 않고 각각 분할되어 2매 용접됨으로써 전극탭과 전압센싱단자의 용접시 발생되는 품질 불량의 문제가 최소화되는 배터리 모듈이 소개된다.

Description

배터리 모듈 {BATTERY MODULE}
본 발명은 전극탭과 센싱단자의 결합시 품질 불량을 최소화하기 위한 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근에는 환경문제, 고유가 등의 원인으로 환경 차량에 대한 관심이 높아지고 있으며, 전기 에너지를 이용하여 차량이 주행되도록 하는 전기 차량 및 하이브리드 차량이 다양하게 개발되고 있다.
이러한 전기 차량 및 하이브리드 차량에 적용되는 배터리 모듈은 하나의 배터리 셀을 파우치에 수용하는 파우치 형의 배터리 셀 유닛이 많이 이용되고 있다. 여기서, 배터리 셀 유닛들은 하나의 배터리 팩 케이스 내부에 다수개가 적층되어 수용되며, 요구되는 전력크기에 따라 배터리 셀 유닛의 개수가 결정된다.
한편, 다수개의 배터리 셀의 전극탭이 구비되고 각 배터리 셀에 구비된 전극탭이 전기적으로 직렬 또는 병렬 연결되어 전기 에너지가 출력되도록 구성된다. 이러한 전극탭을 전기적으로 연결하기 위한 수단으로 터미널이 구비될 수 있다.
특히, 배터리 모듈의 경우 배터리 셀에서 발생되는 전압량을 측정하기 위한 전압 측정용 센싱단자가 전극탭에 연결된다. 이러한 전압 측정용 센싱단자와 배터리 셀의 전극탭은 상호 접한 상태에서 용접되어 고정되는데, 전압 측정용 센싱단자와 전극탭이 접한 상태에서 용접시 용접이 제대로 되지 않아 품질 불량의 문제가 발생될 수 있다.
즉, + 전극탭, - 전극탭, 전압 측정용 센상단자가 접한 상태의 경우 그 두께가 커짐에 따라 + 전극탭, - 전극탭, 전압 측정용 센상단자를 용접할 경우 용접이 + 전극탭, - 전극탭, 전압 측정용 센상단자가 일체로 결합되지 못하는 문제가 발생된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2010-0013759 A (2010.02.10)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전극탭과 전압 측정용 센싱단자의 용접시 발생되는 품질 불량의 문제를 해소하기 위한 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은 음극탭과 양극탭이 연장된 복수개의 배터리 셀이 구성되고, 서로 다른 배터리 셀에서 연장된 음극택과 양극탭이 전기적으로 연결되는 배터리 모듈에 있어서, 서로 다른 배터리 셀의 음극탭과 양극탭에 전기적으로 연결되어 전압 정보를 취득하는 전압센싱단자가 구비되고 전압센싱단자는 음극탭 또는 양극탭 중 어느 하나에 고정된 것을 특징으로 한다.
음극탭과 양극탭은 배터리 셀에서 연장된 후 굴곡되어 상호 접하도록 형성되고, 전압센싱단자가 음극탭 또는 양극탭 중 어느 하나에 접촉된 것을 특징으로 한다.
음극탭과 양극탭은 상호 접한 상태에서 용접되어 고정되고, 전압센싱단자는 음극탭과 양극탭 중 어느 하나에 용접되어 고정된 것을 특징으로 한다.
복수개의 배터리 셀은 적층방향에 대해 일측과 타측으로 이격되도록 번갈아가며 교차 적층된 것을 특징으로 한다.
배터리 셀은 교차 적층됨에 따라 양극탭과 음극탭이 교차 배치되고 상호 접하는 부분이 용접되어 고정되며, 양극탭과 음극탭이 접하지 않는 부분에서 양극탭 또는 음극탭에 전압센싱단자가 용접되어 고정된 것을 특징으로 한다.
배터리 셀은 셀 홀더에 의해 위치가 고정되고, 복수개의 배터리 셀에 구비되는 셀 홀더는 배터리 셀의 일측단부와 타측단부에 각기 마련되되 배터리 셀의 일측단부에 위치되는 셀 홀더의 길이와 배터리 셀의 타측단부에 위치되는 셀 홀더의 길이는 배터리 셀의 적층방향으로 어느 한쪽의 길이가 더 길고 다른 한쪽의 길이가 더 짧게 형성됨이 번갈아가며 반복되게 형성된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 배터리 모듈에 따르면, 배터리 셀의 전극탭을 이루는 음극탭 및 양극탭과 전압센싱단자의 용접시 음극탭, 양극탭, 전압센싱단자가 3매 용접되지 않고 각각 분할되어 2매 용접됨으로써 전극탭과 전압센싱단자의 용접시 발생되는 품질 불량의 문제가 최소화된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면.
도 2 내지 3은 도 1에 도시된 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리 모듈에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이고, 도 2 내지 3은 도 1에 도시된 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 배터리 셀(10)의 전극탭과 전압센싱단자(20)를 결합함에 있어서, 결합시 발생되는 품질문제를 해소하기 위한 것이다.
이에 따라, 본 발명에서 배터리 모듈을 구성함에 있어서, 배터리 셀(10)이 적층되는 케이스(1), 케이스(1)를 밀폐하며 배터리 셀(10)의 전극탭이 삽입되는 단자 홀이 형성된 캡 플레이트 외의 버스바 및 각종 전기적 연결수단에 관해서는 구체적으로 설명하지 않는다. 또한, 본 발명의 도면에서도 배터리 셀(10)의 전극탭 및 전압센싱단자(20)의 연결 관계와, 배터리 셀(10)의 위치에 대해서만 도식하였다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, 음극탭(12)과 양극탭(14)이 연장된 복수개의 배터리 셀(10)이 구성되고, 서로 다른 배터리 셀(10)에서 연장된 음극택(12)과 양극탭(14)이 전기적으로 연결되는 배터리 모듈에 있어서, 서로 다른 배터리 셀(10)의 음극탭(12)과 양극탭(14)에 전기적으로 연결되어 전압 정보를 취득하는 전압센싱단자(20)가 구비되고 전압센싱단자(20)는 음극탭(12) 또는 양극탭(14) 중 어느 하나에 고정된다.
여기서, 음극탭(12)과 양극탭(14)은 배터리 셀(10)에서 연장된 후 굴곡되어 상호 접하도록 형성되고, 전압센싱단자(20)가 음극탭(12) 또는 양극탭(14) 중 어느 하나에 접촉될 수 있다.
이와 같이, 복수개의 배터리 셀(10)에는 각각 음극탭(12)과 양극탭(14)이 구성되는데, 도 1에서 볼 수 있듯이, 서로 다른 배터리 셀(10)에서 연장된 음극탭(12)과 양극탭(14)은 굴곡된 형상을 가짐에 따라 상호 접하여 전기적으로 연결된다. 이렇게, 상호 접합되는 음극탭(12)과 양극탭(14)에는 음극탭(12)과 양극탭(14)이 연결됨에 따라 발생되는 전압 정보를 취득하는 전압센싱단자(20)가 결합된다.
특히, 음극탭(12)과 양극탭(14)은 상호 접한 상태에서 용접되어 고정되고, 전압센싱단자(20)는 음극탭(12)과 양극탭(14) 중 어느 하나에 용접되어 고정될 수 있다. 종래의 경우 음극탭(12), 양극탭(14), 전압센싱단자(20)의 결합을 위해 음극탭(12), 양극탭(14), 전압센싱단자(20)을 적층시킨 상태에서 용접을 수행하였다. 그러나 음극탭(12), 양극탭(14), 전압센싱단자(20)가 적층됨에 따른 3매 용접의 경우 용접이 제대로 이루어지지 않아 품질문제가 발생될 수 있다.
이에, 본 발명에서는 음극탭(12)과 양극탭(14)을 일차적으로 2매 용접하고 전압센싱단자(20)는 음극탭(12)과 양극탭(14) 중 어느 하나에 결합되도록 하여 2매 용접을 수행한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 음극탭(12)과 양극탭(14)이 접합된 부분을 통해 용접되어 상호 고정되고, 음극탭(12)과 양극탭(14)이 접하되지 않은 부분에서 전압센싱단자(20)가 용접되어 고정되는 것이다. 이로 인해, 음극탭(12)과 양극탭(14)이 2매 용접됨에 따라 용접시 발생되는 품질문제를 개선함과 동시에 음극탭(12)과 양극탭(14) 중 어느 하나에 전압센싱단자(20)가 2매 용접됨으로써 전기적으로 연결되도록 함은 물론 품질문제가 개선된다.
이를 위해, 본 발명에서 복수개의 배터리 셀(10)은 적층방향에 대해 일측과 타측으로 이격되도록 번갈아가며 교차 적층될 수 있다.
일반적으로 배터리 셀(10)의 경우 동일 사양의 셀이 적용됨에 따라 양극탭(14)과 음극탭(12)의 위치가 동일하게 배치된다. 물론, 배터리 셀(10)의 형상을 변경하여 음극탭(12), 양극탭(14), 전압센싱단자(20)의 3매 용접을 회피할 수 있으나, 이 경우 배터리 셀(10)을 새로 구성해야 함에 따라 제작비용이 상승되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 동일 사양의 배터리 셀(10)을 가지고 배터리 셀(10)의 설치 위치를 상이하게 하여, 음극탭(12)과 양극탭(14)의 위치가 달라지도록 함으로써 음극탭(12), 양극탭(14), 전압센싱단자(20)의 용접 위치를 분할한다.
이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리 셀(10)은 일측에 치우치게 배치된 배터리 셀(10)과 이 배터리 셀(10)보다 상대적으로 타측에 치우치게 배치된 배터리 셀(10)이 반복되어 교차 배치되도록 한다. 이렇게, 다수의 배터리 셀(10)은 일측과 타측에 대해 반복되어 교차되게 배치됨으로써 순차적으로 적층되는 배터리 셀(10)의 음극탭(12)과 양극탭(14)의 일부는 상호 접하는 부분과 접하지 않는 부분이 발생된다.
이러한 배터리 셀(10)의 교차 적층을 통해, 양극탭(14)과 음극탭(12)이 교차 배치되고 상호 접하는 부분으로 용접되어 고정되며, 양극탭(14)과 음극탭(12)이 접하지 않는 부분에서 양극탭(14) 또는 음극탭(12)에 전압센싱단자(20)가 용접되어 고정될 수 있다. 이와 같이, 음극탭(12), 양극탭(14), 전압센싱단자(20)의 고정시 음극탭(12)과 양극탭(14)이 접하는 부분이 용접되고 음극탭(12)과 양극탭(14)이 접하지 않는 부분에서 어느 하나의 전극탭에 전압센싱단자(20)가 용접됨으로써 3매 용접을 회피하여 안정적인 2매 용접을 할 수 있다.
한편, 배터리 셀(10)은 셀 홀더(30)에 의해 위치가 고정되고, 복수개의 배터리 셀(10)에 구비되는 셀 홀더(30)는 배터리 셀(10)의 일측단부와 타측단부에 각기 마련되되 배터리 셀(10)의 일측단부에 위치되는 셀 홀더(30)의 길이와 배터리 셀(10)의 타측단부에 위치되는 셀 홀더(30)의 길이는 배터리 셀(10)의 적층방향으로 어느 한쪽의 길이가 더 길고 다른 한쪽의 길이가 더 짧게 형성됨이 번갈아가며 반복되게 형성될 수 있다.
셀 홀더(30)는 배터리 케이스 내부에 마련되는 것으로, 셀 홀더(30)에 의해 배터리 셀(10)의 위치가 고정되고 셀 홀더(30)는 배터리 셀(10)의 일측단부와 타측단부에서 배터리 셀(10)을 감싸 고정한다.
특히, 본 발명의 경우 배터리 셀(10)의 위치가 적층방향에 대해 일측과 타측으로 번갈아가며 교차 적층되기 때문에, 배터리 셀(10)의 위치를 고정하는 셀 홀더(30)의 형상을 변형하는 것이다. 즉, 어느 하나의 배터리 셀(10)의 일측단부에 위치되는 셀 홀더(30)의 길이는 배터리 셀(10)의 타측단부에 위치되는 셀 홀더(30)의 길이보다 짧게 형성하고, 이에 인접한 다른 하나의 배터리 셀(10)의 일측단부에 위치되는 셀 홀더(30)의 길이는 배터리 셀(10)의 타측단부에 위치되는 셀 홀더(30)의 길이보다 길게 형성함으로써 배터리 셀(10)의 설치 위치가 일측과 타측 방향으로 교차되게 배치되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 배터리 모듈에 따르면, 배터리 셀(10)의 전극탭을 이루는 음극탭(12) 및 양극탭(14)과 전압센싱단자(20)의 용접시 음극탭(12), 양극탭(14), 전압센싱단자(20)가 3매 용접되지 않고 각각 분할하여 2매 용접되도록 함으로써 전극탭과 전압센싱단자(20)의 용접시 발생되는 품질 불량의 문제가 최소화된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10:배터리 셀
12:음극탭
14:양극탭
20:전압센싱단자
30:셀 홀더

Claims (6)

  1. 음극탭과 양극탭이 연장된 복수개의 배터리 셀이 구성되고, 서로 다른 배터리 셀에서 연장된 음극택과 양극탭이 전기적으로 연결되는 배터리 모듈에 있어서,
    서로 다른 배터리 셀의 음극탭과 양극탭에 전기적으로 연결되어 전압 정보를 취득하는 전압센싱단자가 구비되고 전압센싱단자는 음극탭 또는 양극탭 중 어느 하나에 고정되며,
    복수개의 배터리 셀은 적층방향에 대해 일측과 타측으로 이격되도록 번갈아가며 교차 적층된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    음극탭과 양극탭은 배터리 셀에서 연장된 후 굴곡되어 상호 접하도록 형성되고, 전압센싱단자가 음극탭 또는 양극탭 중 어느 하나에 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    음극탭과 양극탭은 상호 접한 상태에서 용접되어 고정되고, 전압센싱단자는 음극탭과 양극탭 중 어느 하나에 용접되어 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    배터리 셀은 교차 적층됨에 따라 양극탭과 음극탭이 교차 배치되고 상호 접하는 부분이 용접되어 고정되며, 양극탭과 음극탭이 접하지 않는 부분에서 양극탭 또는 음극탭에 전압센싱단자가 용접되어 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    배터리 셀은 셀 홀더에 의해 위치가 고정되고,
    복수개의 배터리 셀에 구비되는 셀 홀더는 배터리 셀의 일측단부와 타측단부에 각기 마련되되 배터리 셀의 일측단부에 위치되는 셀 홀더의 길이와 배터리 셀의 타측단부에 위치되는 셀 홀더의 길이는 배터리 셀의 적층방향으로 어느 한쪽의 길이가 더 길고 다른 한쪽의 길이가 더 짧게 형성됨이 번갈아가며 반복되게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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