KR20060116678A - 전압 레벨링에 의한 전지모듈 성능의 향상 방법 및 이를위한 병렬 접속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 둘 또는 그 이상의 단위전지들을 직렬로 연결하는 전지모듈에 있어서 전지모듈 제조시의 직렬 연결 이전에 또는 전지모듈의 사용 중에 단위전지들을 병렬로 상호 접속시켜 전압을 레벨링(평준화)함으로써 단위전지들간의 전압차를 최소화하여 전지모듈의 성능을 향상시키는 방법과, 그러한 방법을 효과적으로 수행할 수 있는 병렬 접속장치를 제공한다.

Description

전압 레벨링에 의한 전지모듈 성능의 향상 방법 및 이를 위한 병렬 접속장치 {Method of Improving the Performance of Battery Module by Leveling Voltage and Parallel Connecting Device Therefore}

도 1은 본 발명에 따라 전지모듈의 단위전지들의 전압을 레벨링하기 위한 구성도이다;

도 2는 본 발명에 따라 7 개의 단위전지들에 대해 전압 레벨링을 행한 실험의 결과를 보여주는 그래프이다;

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전압 레벨링용 병렬 접속장치의 사시도이다;

도 4는 도 3의 병렬 접속장치를 사용하여 전압 레벨링을 효과적으로 수행할 수 있는 하나의 예시적인 전지모듈의 사시도이다;

도 5 및 도 6은 도 3의 전지모듈에서 전극단자의 연결상태도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100: 전지모듈 200: 단위전지

300: 병렬 접속장치 400: 제 1 회로부

400: 제 2 회로부 500: 제 3 회로부

600: 인쇄회로기판 700: 절연성 부재

800: 커넥팅 부재 900: 퓨즈

본 발명은 둘 또는 그 이상의 단위전지들을 직렬로 연결하는 전지모듈에 있어서 전지모듈 제조시의 직렬 연결 이전에 또는 전지모듈 사용 중에 단위전지들을 병렬로 상호 접속시켜 전압을 레벨링(평준화)함으로써 단위전지들간의 전압차를 최소화하여 전지모듈의 성능을 향상시키는 방법과, 그러한 방법을 효과적으로 수행할 수 있는 병렬 접속장치에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 에플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다도 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.

이와 같이 이차전지의 적용 분야와 제품들이 다양화됨에 따라, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있고, 당해 분야 및 제품들에 적용되는 전지들은 소형 경량화가 요구되고 있다.

예를 들어, 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 소형 모바일 기기들은 해당 제품들의 소형 경박화 경향에 따라 그에 상응하도록 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 소형 경량의 전지 셀들이 사용되고 있다. 반면에, 전기자전거, 전기오토바이, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형의 전지모듈(또는 전지팩)이 사용되고 있다.

이와 같이 다수의 전지 셀(단위전지)들을 포함하고 있는 중대형 이차전지모듈은 특히 고출력의 제공을 위해 구성 단위전지들 전체 또는 적어도 일부가 직렬로 연결되어 있다. 단위전지들은 바람직하게는 동일한 용량 및 전압 규격의 전지들로 구성된다. 그러나, 이러한 동일 규격에도 불구하고, 다양한 요소들에 기인한 제조상의 한계로 인해 실제로 단위전지들은 전압차를 나타내는 것이 일반적이다. 전지모듈을 구성하는 단위전지들이 이와 같이 전압차를 가지는 경우 전지모듈의 성능은 저하된다. 또한, 상기와 같은 전지모듈 제조시의 경우 뿐만 아니라 전지모듈의 사용 중에도 여러 요인들로 인해 단위전지들의 전압차가 발생할 수 있다.

따라서, 단위전지들의 전압차를 최소화함으로써 전지모듈의 작동상태를 최상의 상태로 유지할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 심도있는 연구와 다양한 실험을 병행한 끝에, 다수의 단위전지들로 구성된 전지모듈의 제조시 또는 사용 중에 단위전지들을 소정의 시간 동안 병렬로 접속시킬 경우 단위전지들의 전압차가 최소화되어 전지모듈의 성능을 최상의 상태로 유지할 수 있음을 발견하였다. 또한, 이러한 전압 평준화(레벨링) 작업을 효과적으로 수행할 수 있는 병렬 접속장치를 새로 개발하였다.

따라서, 본 발명에 따른 전지모듈 성능의 향상 방법은, 다수의 단위전지들을 포함하고 있는 전지모듈에서 직렬방식으로 연결되는 단위전지들의 둘 또는 그 이상을 전지모듈의 제조시 또는 사용 중에 소정의 시간 동안 병렬방식으로 상호 접속시켜 상기 단위전지들의 전압을 레벨링함으로써 상호간의 전압차를 최소화하는 과정을 포함하는 것으로 구성되어 있다.

본 발명의 전지모듈은 둘 이상의 단위전지들 전부 또는 일부가 직렬방식으로 연결되어 있어서 고출력 대용량을 제공하는 중대형 전지모듈을 대상으로 한다. 따라서, 이들 직렬방식으로 연결된 단위전지들을 전지모듈의 제조시 또는 사용 중에 일시적으로 병렬 접속시킴으로써 단위전지들 상호간의 전압차를 최소화하여 전지모듈의 작동 상태를 최적화하는 것을 특징으로 한다.

상기 단위전지들은 충방전이 가능한 이차전지라면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 리튬 전이금속 산화물 또는 복합 산화물을 양극 활물질로서 사용하는 리튬 이차전지가 사용될 수 있다. 또한, 단위전지의 형태 역시 특별히 제한되지 않으며, 높은 밀집도로 충적될 수 있는 파우치형 전지와 각형 전지가 더욱 바람직하다.

전지모듈을 구성하는 단위전지의 수는 소망하는 용량 및 출력에 따라 달라질 수 있으며, 이들 단위전지들의 연결방식 역시 직렬방식, 또는 직렬 및 병렬의 병용 연결방식일 수 있다.

본 발명에서는 이러한 직렬방식으로 연결되는 둘 또는 그 이상의 단위전지들 중 적어도 둘 이상을 일시적으로 상호 병렬 접속시킴으로써 단위전지들의 전압을 레벨링(평준화)한다. 바람직하게는 직렬방식으로 연결되는 모든 단위전지들의 전압을 레벨링할 수 있으며, 병용 연결방식에서는 모든 단위전지들의 전압을 레벨링할 수 있다.

병렬 접속을 행하는 소정의 시간은 단위전지들의 수, 전압, 용량, 소망하는 전압의 레벨링 수준 등 다양한 요소들에 따라 달라질 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 상기 병렬 접속 시간은 전압 레벨링의 결과 평준화된 각각의 전지들의 전압이 0.001 V의 단위까지 일치하도록 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 전압 레벨링은 전지모듈의 제조시 또는 사용 중에 임의의 시간대에서 행할 수 있다. 전지모듈 제조시에는 당해 단위전지들의 직렬방식 연결에 앞서 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 상기 전압 레벨링을 효과적으로 수행할 수 있는 전압 레벨링 용 병렬 접속장치를 제공한다.

본 발명에 따른 전압 레벨링용 병렬 접속장치는 양극단자용 접속장치와 음극단자용 접속장치로 이루어져 있고, 상기 각각의 접속장치는 단위전지들의 양극 또는 음극 단자에 연결되는 도전성의 접속부재들을 포함하고 있고 상기 접속부재들은 전기적으로 상호 연결되어 있는 것으로 구성되어 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 접속부재들은 판상 스트립의 도전성 부재로서 상호 전기적으로 연결된 상태에서 일렬로 배열되어 있어 절연성 본체 상에 부착되어 있고, 또다른 접속부재로서의 와이어가 상기 접속부재들에 전기적으로 연결된 상태로 상기 절연성 본체에 결합되어 있다.

이러한 병렬 접속장치는 다수의 단위전지들이 순차적으로 적층되어 있는 전지모듈의 전압 레벨링에 효과적으로 사용될 수 있다. 순차적으로 적층되어 있는 단위전지들의 전극 단자들은 일정한 간격으로 배열되어 있으므로, 그와 동일한 배열의 접속부재들을 한번에 접속시키는 것이 가능하다.

이러한 효율적인 전압 레벨링이 가능한 전지모듈의 바람직한 예로는 본 출원인의 한국 특허출원 제2004-112589호의 전지모듈을 들 수 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에 본 발명에 따라 전지모듈의 단위전지 전압을 레벨링하는 구조도가 도 시되어 있다.

도 1을 참조하면, 전지모듈(100)은 충방전이 가능한 다수의 단위전지들(200, 201, 202 … 209)을 포함하고 있고, 각각의 단위전지들(200, 201, 202 … 209)은 직렬방식으로 연결되어 고출력을 제공한다. 도 1에서는 전압 레벨링을 위해 단위전지들(200, 201, 202 … 209) 상호간에 전기적 연결 상태가 해제되어 있음을 알 수 있다. 이러한 전기적 연결 해제 상태에서 단위전지들(200, 201, 202 … 209) 각각의 양극 단자들(210, 211, 212 … 219)과 음극 단자들(220, 221, 222 … 229)을 병렬 접속장치(300)를 사용하여 각각 병렬방식으로 연결함으로써 전압 레벨링을 수행한다.

도 2에는 이러한 방식으로 전압 레벨링을 행한 실험을 결과를 보여주는 그래프가 도시되어 있다.

모두 7 개의 단위전지들에 대해 약 7000 초 동안 병렬방식 연결에 의해 전압 레벨링을 행하였다. 사용한 단위전지들은 다수의 리튬 이차전지들((주)엘지화학: E1^TM)에서 무작위로 선택되었다. 도 2의 그래프에서 보는 바와 같이, 다수의 단위전지들은 4.150 V ~ 4.160 V 범위에서 초기 전압을 나타내고 있는 반면에, 일부 단위전지는 4.130 V ~ 4.140 V 범위에서 초기 전압을 나타냄으로써, 단위전지들 상호간에 크게는 약 0.030 V의 전압차를 나타내었다. 그러나, 본 발명에 따른 병렬방식 전압 레벨링을 행하였을 때, 시간이 경과함에 따라 이들 단위전지들은 평준화된 전압인 약 4.147 ~ 4.148 V로 각각 수렴하는 것을 볼 수 있다. 따라서, 경시적으 로 모든 단위전지들이 평준화된 전압으로 조절되고, 이러한 상태에서 단위전지들을 직렬방식으로 연결하면 전지모듈은 작동을 위한 최적의 상태로 전기적 연결이 이루어진다.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전압 레벨링용 병렬 접속장치의 사시도가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 전압 레벨링용 병렬 접속장치(300)는 양극단자용 접속장치(301)와 음극단자용 접속장치(302)로 이루어져 있다. 두 접속장치(301, 302)는 대략 동일한 형상으로 이루어져 있는 바, 전기절연성의 본체(310) 상에 다수의 접속부재들(320)이 부착되어 있고, 1 개의 와이어(330)가 연결되어 있다. 접속부재들(320)은 판상 스트립 구조를 가지고 일정한 간격으로 이격되어 배열되어 있으며 상호 전기적으로 연결되어 있다. 와이어(330)는 한쪽 단부에 접속 코드(332)를 가지고 있고 다른쪽 단부는 본체(310)에 연결되어 있다. 또다른 접속부재로서 와이어(330)는 접속부재들(320)과도 전기적으로 연결되어 있다. 양극단자용 접속장치(301)와 음극단자용 접속장치(302)는 도 3에서와 같이 완전히 별개의 구조로 제조될 수 있지만, 경우에 따라서는 상호 분리 및 조립이 가능한 구조 또는 일체형 구조로 제조될 수도 있다. 각각 후자의 경우에도 양극단자용 접속부위와 음극단자용 접속부위는 전기적으로 절연상태를 유지하고 있음은 물론이다.

도 4에는 도 3의 병렬 접속장치를 사용하여 전압 레벨링을 효과적으로 수행할 수 있는 하나의 예시적인 전지모듈의 사시도가 도시되어 있고, 도 5 및 도 6에는 그러한 전지모듈의 전극단자 연결상태도가 도시되어 있다.

우선, 도 4를 참조하면, 전지모듈(100)은 상부 케이스(110), 하부 케이스(120), 다수의 단위전지들(200), 제 1 회로부(400), 제 2 회로부(500) 및 제 3 회로부(600)를 포함하고 있다. 단위전지들(200)은 서로 분리되어 있는 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120) 사이에 적층되어 있으며, 제 1 회로부(400)는 전지모듈(100)의 정면에 위치하고, 제 2 회로부(500)는 저면에 위치하며, 제 3 회로부(600)는 배면에 위치한다.

상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)가 분리되어 있으므로, 적층될 수 있는 단위전지(200)의 수는 그것에 의해 한정되지 않으며, 그러한 단위전지(200)의 적층 수에 따라 제 1 회로부(400)와 제 3 회로부(600)만을 변경하면, 소망하는 전기 용량과 출력의 전지모듈(100)을 용이하게 디자인할 수 있다. 또한, 단위전지들(200)이 노출되어 있으므로, 충방전시 단위전지들(200)의 방열을 효율적으로 이룰 수 있다.

제 1 회로부(400)는 단위전지(200)의 전극단자 방향에 부착되어 있다. 제 1 회로부(400)는 단위전지들(200)을 직렬로 연결하고 각 단위전지(200)로부터 전압, 전위, 온도 등을 검출하기 위한 센싱 보드 어셈블리를 포함하고 있다.

단위전지들(200)은 제 1 회로부(400)를 경유하여 하부 케이스(120)의 하단에 장착되어 있는 제 2 회로부(500)에 전기적으로 연결되며, 전지모듈의 작동은 제 2 회로부(500)의 메인 보드 어셈블리에서 제어된다.

제 1 회로부(400)가 장착된 전지모듈(100)의 대향 측면에는 제 2 회로부(500)에 전기적으로 연결되어 있는 제 3 회로부(600)가 장착되어 있으며, 제 3 회 로부(600)는 전지의 과충전, 과방전, 과전류 등을 제어하며 외부 기기(도시하지 않음)에 접속되는 전지모듈(100)의 최종 소자이다. 과충전, 과방전, 과전류 등의 제어는 제 3 회로부(600)에 포함되어 있는 FET와 같은 스위칭 소자(도시하지 않음)에 의해 실행될 수 있다.

전지모듈(100)은 전기자전거(E-bike), 전기오토바이, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 차량의 동력원, 기타 산업용 또는 가정용 기기 등 다양한 분야와 제품들의 전원으로 사용될 수 있으며, 콤팩트하고 경량의 구조로 인해 전기자전거의 동력원으로 특히 바람직하게 사용될 수 있다.

제 1 회로부(400)에서 단위전지들(200)의 전기적 연결상태를 도 5를 참조하여 설명한다.

단위전지들(200, 201)은 특정한 구조의 절연성 부재(700)와 커넥팅 부재(800)에 의해 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 커넥팅 부재(800)의 제 1 단자 연결체(810)와 제 2 단자 연결체(820)는 각각의 결합부(830, 840)가 절연성 부재 중 제 2 조립 단위체(740)의 만입부(743)에 삽입되도록 결합된다. 제 1 단자 연결체(810)는 결합부(830)가 위쪽을 향하도록 정립된 상태로 만입부(743)에 삽입되고 판상 본체(814)가 제 1 조립 단위체(730)와 제 2 조립 단위체(740)의 하단면을 감싸도록 결합된다. 이러한 제 1 단자 연결체(810)의 결합 과정에서 결합부(830)의 측면 절곡부(831)는 만입부(743)의 하단에 길게 형성되어 있는 하부 유도홈(745)을 따라 도입된다. 제 1 단자 연결체(810)는 그것의 결합부(830)가 절연성 부재(700)의 만입부(743)에 삽입된 상태에서, 돌출부가 형성되어 있지 않은 또다른 절연성 부재(도시하지 않음)의 하단면에 장착되므로 결합홈(812)은 폐쇄형으로 만들어진다.

반면에, 제 2 단자 연결체(820)는 결합부(840)가 아래쪽을 향하도록 도립된 상태에서 만입부(743)로 삽입되고 판상 본체(824)가 제 2 조립 단위체(740)의 상단면을 감싸도록 결합된다. 이러한 제 2 단자 연결체(820)의 결합 과정에서 결합부(840)의 측면 절곡부(841)는 만입부(743)의 상단에 길게 형성되어 있는 상부 유도홈(744)을 따라 도입된다. 제 2 단자 연결체(820)는 그것의 결합부(840)가 절연성 부재(700)의 만입부(743)에 측면 방향으로 삽입되면서 돌출부(712)가 형성되어 있는 절연성 부재(700)의 상단면에 장착되므로 결합홈(822)은 개방형으로 만들어진다.

두 단자 연결체들(810, 820)은 절연성 부재(700)에 결합되었을 때에도, 도면에 도시되어 있는 바와 같이(결합전의 상태 도시함), 서로 분리된 상태를 유지한다. 제 1 단자 연결체(810)는 제 1 조립 단위체(730)의 하단면에 체결되는 단위전지(201)의 양극단자(221)와 접속되고, 제 2 단자 연결체(820)는 제 2 조립 단위체(740)의 돌출부(712)에 체결되는 단위전지(200)의 음극단자(230)에 접속된다.

조립 과정을 예시적으로 설명하면 다음과 같다.

제 2 조립 단위체(740)에 제 2 단자 연결체(820)를 결합시킨다(S1). 그런 다음, 제 1 단자 연결체(810)를 제 2 조립 단위체(740)에 결합시킨다(S2). 상기와 같이 제 2 조립 단위체(740)에 결합된 제 2 단자 연결체(820)의 결합홈(822)을 단위전지(200)의 음극단자(230)의 관통구(240)에 일치시킨다(S3). 그리고, 제 1 조 립 단위체(730)를 제 2 조립 단위체(740)와 결합시킨다(S4). 최종적으로, 양극단자(220)의 관통구(240)가 돌출부(710)에 체결되고 음극단자(230)의 관통구(240)가 돌출부(712)에 체결되도록, 단위전지(200)를 절연성 부재(700)에 실장한다(S5). 이때, 양극단자(220)는 돌출부(710)에 체결된 상태에서 그 위에서 결합될 또다른 제 1 단자 연결체(도시하지 않음)와 접촉하게 되고, 반면에, 음극단자(230)는 돌출부(712)에 체결되어 있는 제 2 단자 연결체(820)와 접촉하게 된다.

상기에서는 조립 과정의 하나의 예를 설명한 것이고, 상기의 조립 순서는 일부 변경될 수 있다. 예를 들어, 제 1 조립 단위체(710)와 제 2 조립 단위체(720)를 결합하는 과정(S4)을 우선 행할 수도 있다.

도 6에는 도 5에서의 조립 후 도 4의 제 1 회로부(400)를 구성하는 센싱 보드(일종의 인쇄회로기판)를 연결하는 과정이 모식적으로 도시되어 있다. 이해의 편의를 위하여, 단위전지의 전극단자들을 결합하고 있는 커넥팅 부재만을 일부 투시도로서 표시하였다.

인쇄회로기판(410)은 장방형의 판상 구조물로서, 중앙에 넓은 개구(411)가 형성되어 있고, 그것의 일 측면에 다수의 천공구들(412)이 형성되어 있다. 각각의 천공구들(412)에는 기판(413)에 인쇄되어 있는 회로(도시하지 않음)가 연결되어 있으며, 그러한 회로는 기판(413)의 한쪽 단부에 형성되어 있는 소켓(415)에 연결되어 있다. 소켓(415)은 그것에 연결될 수 있는 회로의 수에 따라 적절히 결정될 수 있다. 좌측 상단과 우측 하단에는 각각 단위전지들(도시하지 않음)의 직렬 연결시 최종 양극단자 및 음극단자가 연결되기 위한 다소 큰 크기의 천공구들(416, 417)이 형성되어 있다. 즉, 천공구(416, 417)에는 직렬 방식의 단위전지들에서 전기적 연결을 이루는 최종 양극 배선과 음극 배선이 연결된다.

개구(411)는 기판(413)의 반대편에 위치하는 단위전지 전극단자들의 연결부위를 개방하기 위해 형성되어 있으며, 인쇄회로기판(410)이 장착된 상태에서 전극단자 부위에 퓨즈, 바이메탈, PTC 등의 안전소자를 개구(411)를 통해 장착할 수 있다.

도 5에서 설명한 바와 같이, 절연성 부재에 결합된 상태에서 제 1 단자 연결체(810)의 연장 접속부(815)는 인쇄회로기판(410) 쪽으로 배향되어 있다. 제 1 단자 연결체(810)는 단위전지의 전극단자들의 대응 위치에 안정적으로 고정되어 있으므로, 연장 접속부들(815) 역시 정위치되어 있다. 따라서, 인쇄회로기판(410)의 천공구들(412)이 연장 접속부들(815)에 삽입될 수 있도록 인쇄회로기판(410)을 커넥팅 부재(800) 상에 위치시킴으로써, 조립의 첫번째 단계를 수행할 수 있다. 그러한 장착 후 연장 접속부(815)의 상단은 천공구(412)를 관통하여 기판(414)으로부터 돌출되는데, 이러한 돌출부위를 납땜함으로써 커넥팅 부재(800)와 인쇄회로기판(410)의 전기적 연결 및 물리적 결합이 이루어진다.

커넥팅 부재(800)와 인쇄회로기판(410)의 결합 후에도, 커넥팅 부재(800)의 제 1 단자 연결체(810)와 제 2 단자 연결체(820)는 서로 분리되어 있어서 절연상태를 유지한다. 따라서, 관련 소자들의 조립이 완료된 후 이들(810, 820)을 안전소자나 별도의 도전성 부재로 연결하여야 통전될 수 있다. 도 6에서는 안전소자의 일종인 퓨즈(900)를 사용하여 전기적 연결을 이루는 과정을 보여주고 있고, 도 4에 는 퓨즈(900)에 의해 전기적 연결이 이루어진 전지모듈(100)의 전체 구조가 도시되어 있다.

즉, 절연성 부재에 결합된 상태에서 제 1 단자 연결체(810)와 제 2 단자 연결체(820)의 결합부(830, 840)에는 탄성적인 접속홈(833, 843)이 형성되며, 퓨즈(900)의 접속단자들(920, 930)을 결합부(830, 840)의 접속홈(833, 843)에 삽입하여 전기적 접속을 이룰 수 있다.

따라서, 퓨즈(900)를 장착하지 않은 상태에서 도 3의 양극단자용 접속장치(301)와 음극단자용 접속장치(302)를 각각 제 1 단자 연결체(810)와 제 2 단자 연결체(820)의 결합부(830, 840)에 접속시킴으로써 전압 레벨링을 행할 수 있다. 구체적으로, 일렬로 배열된 판상 스트립의 접속부재들(320)을 접속홈(833, 843)에 삽입하고, 와이어(330)의 소켓(332)를 최종 전극단자 연결부(도 4에서의 230, 240)에 각각 연결함으로써 양극단자와 음극단자에 대한 병렬 접속을 이룰 수 있다. 판상 스트립의 접속단자들(도 2의 320)은, 단위전지(도시하지 않음)의 양극단자와 음극단자에 각각 전기적으로 연결된 제 1 단자 연결체(810) 및 제 2 단자 연결체(820)의 배열과 동일한 간격으로 이격되어 배열되어 있으므로, 한번의 장착 과정에 의해 접속이 이루어질 수 있으며, 별도로 떨어져 있는 최종 전극단자 연결부(230, 240)만을 와이어(330)에 의해 연결하면 병렬 접속을 손쉽게 행할 수 있다.

또한, 도 4의 전지모듈(100)에서는 단위전지들(200)의 전극단자들이 퓨즈(900)에 의해 전기적으로 연결되어 있으므로, 전지모듈(100)의 사용 중에 전압 레벨링을 하고자 할 때에는 퓨즈(900)를 분리하여 단위전지들(200)의 전기적 연결 상 태를 해제하고 도 3의 병렬 접속장치(300)를 대신 접속시키면 되므로, 사용 중의 전지모듈(100)에 대한 전압 레벨링이 매우 용이하다.

상기에서는 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

이상의 설명과 같이, 본 발명의 방법에 따르면, 전지모듈을 구성하는 단위전지들에 대해 병렬방식의 접속에 의해 전압 레벨링를 함으로써 전압차를 최소화하여 궁극적으로 전지모듈의 작동을 최적의 상태로 설정할 수 있다. 이러한 전압 레벨링은 전지모듈의 제조시 전극단자들에 대한 직렬방식의 연결 전이나 또는 전지모듈의 사용 중에 임의로 수행할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 병렬 접속장치는 다수의 전지들이 일정하게 충적되어 있는 전지모듈에서 전압 레벨링을 용이하게 수행할 수 있는 효과를 가진다.

따라서, 본 발명 전지모듈은 전기자전거, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같이 중대형 전지모듈에 다양하게 적용될 수 있다.

Claims (8)

1. 다수의 단위전지들을 포함하고 있는 전지모듈에서 직렬방식으로 연결되는 단위전지들의 둘 또는 그 이상을 전지모듈의 제조시 또는 사용 중에 소정의 시간 동안 병렬방식으로 상호 접속시켜 상기 단위전지들의 전압을 레벨링함으로써 상호간의 전압차를 최소화하는 과정을 포함하는 것으로 구성되어 있는, 전지모듈의 성능을 향상시키기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 직렬방식으로 연결되는 모든 단위전지들의 전압을 레벨링하거나, 또는 직렬/병렬 병용 연결방식에서 모든 단위전지들의 전압을 레벨링하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 병렬 접속 시간은 전압 레벨링의 결과 평준화된 각각의 전지들의 전압이 0.001 V의 단위까지 일치하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 전지모듈의 제조시에 전압 레벨링을 할 때에는 당해 단위전지들의 직렬방식 연결 이전에 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 양극단자용 접속장치와 음극단자용 접속장치로 이루어져 있고, 상기 각각의 접속장치는 단위전지들의 양극 또는 음극 단자에 연결되는 도전성의 접속부재들을 포함하고 있으며 상기 접속부재들은 전기적으로 상호 연결되어 있는 것으로 구성되어 있는, 제 1 항에 따른 전압 레벨링을 수행하기 위한 병렬 접속장치
6. 제 5 항에 있어서, 상기 접속부재들은 판상 스트립의 도전성 부재로서 상호 전기적으로 연결된 상태에서 일렬로 배열되어 있어 절연성 본체 상에 부착되어 있고, 또다른 접속부재로서의 와이어가 상기 접속부재들에 전기적으로 연결된 상태로 상기 절연성 본체에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 병렬 접속장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 병렬 접속장치는,

   충방전이 가능한 이차전지인 다수의 단위전지들;

   메인 보드 어셈블리가 부착되는 하단 수납부와 상기 단위전지들이 순차적으 로 적층되는 상단 수납부를 포함하고 있는 장방형의 하부 케이스;

   상기 하부 케이스 상에 적층된 단위전지들의 상단을 덮을 수 있는 하단 수납부를 포함하고 있는 장방형의 상부 케이스;

   적층된 단위전지들의 직렬방식 연결을 행하고, 전지의 전압, 전류, 온도 등을 검출할 수 있는 상기 센싱 보드 어셈블리를 포함하고 있는 제 1 회로부;

   상기 제 1 회로부와 전기적으로 연결되어 있고, 팩을 전반적으로 제어하는 메인 보드 어셈블리를 포함하고 있는 제 2 회로부; 및

   상기 제 2 회로부에 전기적으로 연결되어 있고, 과충전, 과방전, 과전류, 과 열 등 전지의 비정상적인 작동시 전지의 작동을 제어하는 스위칭 소자를 포함하고 있는 제 3 회로부;

   로 구성되어 있는 중대형 이차전지모듈의 전압 레벨링에 사용되는 것을 특징으로 하는 병렬 접속장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 회로부에서 단위전지들 상호간의 전기적 연결부위에는 퓨즈가 장착되어 있으며, 상기 퓨즈의 장착 전 또는 분리 후 해당 부위에 병렬 접속시켜 전압 레벨링을 행하는 것을 특징으로 하는 병렬 접속장치.

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