KR20140008908A - Connecting element for secondary battery, battery module and battery pack comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차전지 기술에 관한 것으로서, 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 이차전지용 커넥팅 부품, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery technology, and more particularly, to a connecting part for a secondary battery capable of improving the safety of the secondary battery, a battery module including the same, and a battery pack.
비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 전기 제품 사용이 활성화됨에 따라 그 구동 전원으로서 주로 사용되는 이차전지에 대한 중요성이 증가되고 있다.As the use of portable electric appliances such as video cameras, portable phones, and portable PCs is being activated, the importance of secondary batteries, which are mainly used as driving power sources, is increasing.
통상적으로 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 랩탑 컴퓨터, 파워 툴, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 대용량 전력 저장 장치 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행 중이다. Unlike a primary battery, which can not be charged normally, a secondary battery capable of charging and discharging is active in the development of advanced fields such as a digital camera, a cellular phone, a laptop computer, a power tool, an electric bicycle, an electric vehicle, a hybrid vehicle, Research is underway.
특히, 리튬 이차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연전지 등 다른 이차전지와 비교하여 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하므로 사용의 증가가 활발하게 진행되고 있다.In particular, the lithium secondary battery has a higher energy density per unit weight and can be rapidly charged as compared with other secondary batteries such as lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries and nickel-zinc batteries. It is progressing.
리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 다수의 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 고출력의 전기자동차, 하이브리드 자동차, 파워툴, 전기 자전거, 전력저장장치, UPS 등에 사용된다. The lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V or higher and can be used as a power source for portable electronic devices, or a plurality of batteries can be connected in series or in parallel to a high output electric vehicle, a hybrid vehicle, a power tool, an electric bicycle, Is used.
리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.The lithium secondary battery has a working voltage three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel-metal hydride battery, and has an excellent energy density per unit weight, and is rapidly used.
리튬 이차전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지와 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다. 그리고, 리튬 이온 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지와 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다.The lithium secondary battery can be classified into a lithium ion battery using a liquid electrolyte and a lithium ion polymer battery using a polymer solid electrolyte depending on the type of electrolyte. The lithium ion polymer battery can be divided into a fully solid lithium ion polymer battery containing no electrolytic solution and a lithium ion polymer battery using a gel polymer electrolyte containing an electrolyte depending on the kind of polymer solid electrolyte.
액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지의 경우 대개 원통이나 각형의 금속 캔을 용기로 하여 용접 밀봉시킨 형태로 사용된다. 이런 금속 캔을 용기로 사용하는 캔형 이차전지는 형태가 고정되므로 이를 전원으로 사용하는 전기 제품의 디자인을 제약하는 단점이 있고, 부피를 줄이는 데 어려움이 있다. 따라서, 전극 조립체와 전해질을 필름으로 만든 파우치 포장재에 넣고 밀봉하여 사용하는 파우치형 이차전지가 개발되어 사용되고 있다.In the case of a lithium ion battery using a liquid electrolyte, it is usually used in a form in which a cylinder or a rectangular metal can is used as a container and welded and sealed. Since the can type secondary battery using such a metal can as a container is fixed in shape, there is a disadvantage that it restricts the design of an electrical product using the metal can as a power source, and it is difficult to reduce the volume. Accordingly, a pouch type secondary battery in which an electrode assembly and an electrolyte are sealed in a film pouch packaging material has been developed and used.
그런데, 리튬 이차전지는 과열이 될 경우 폭발 위험성이 있어서 안전성을 확보하는 것이 중요한 과제 중의 하나이다. 리튬 이차전지의 과열은 여러 가지 원인에서 발생되는데, 그 중 하나가 리튬 이차전지를 통해 한계 이상의 과전류가 흐르는 경우를 들 수 있다. 과전류가 흐르면 리튬 이차전지가 주울열에 의해 발열을 하므로 전지의 내부 온도가 급속하게 상승한다. 또한 온도의 급속한 상승은 전해액의 분해 반응을 야기하여 열폭주 현상(thermal runaway)을 일으킴으로써 결국에는 전지의 폭발까지 이어지게 된다. 과전류는 뾰족한 금속 물체가 리튬 이차전지를 관통하거나 양극과 음극 사이에 개재된 분리막의 수축에 의해 양극과 음극 사이의 절연이 파괴되거나 외부에 연결된 충전 회로나 부하의 이상으로 인해 돌입전류(rush current)가 전지에 인가되는 등의 경우에 발생된다.However, when the lithium secondary battery is overheated, there is a danger of explosion and it is an important task to secure safety. Overheating of a lithium secondary battery occurs for various reasons, for example, a case where an overcurrent flows beyond a limit through a lithium secondary battery. When the overcurrent flows, the internal temperature of the battery rises rapidly because the lithium secondary battery generates heat by joule heat. Also, the rapid rise of the temperature causes a decomposition reaction of the electrolytic solution and causes a thermal runaway, which eventually leads to the explosion of the battery. The overcurrent is a phenomenon in which a pointed metal object penetrates a lithium secondary battery or the insulation between an anode and a cathode is destroyed by contraction of a separator interposed between an anode and a cathode or a rush current is generated due to an abnormality of an external charging circuit or a load, Is applied to the battery or the like.
따라서 리튬 이차전지는 과전류의 발생과 같은 이상 상황으로부터 전지를 보호하기 위해 보호회로와 결합되어 사용되며, 상기 보호회로에는 과전류가 발생되었을 때 충전 또는 방전전류가 흐르는 선로를 비가역적으로 단선시키는 퓨즈 소자가 포함되는 것이 일반적이다. Therefore, the lithium secondary battery is used in combination with a protection circuit to protect the battery from an abnormal situation such as the occurrence of an overcurrent, and the protection circuit is provided with a fuse element for irreversibly disconnecting a line through which charging or discharging current flows when an over- .
도 1은 리튬 이차전지를 포함하는 배터리 팩과 결합되는 보호회로의 구성 중 퓨즈 소자의 배치 구조와 동작 메커니즘을 설명하기 위한 회로도이다.1 is a circuit diagram for explaining an arrangement structure and an operation mechanism of a fuse element in a structure of a protection circuit combined with a battery pack including a lithium secondary battery.
도면에 도시된 바와 같이, 보호회로는 과전류 발생 시 배터리 팩을 보호하기 위해 퓨즈 소자(1), 과전류 센싱을 위한 센스 저항(2), 과전류 발생을 모니터하여 과전류 발생 시 퓨즈 소자(1)를 동작시키는 마이크로 컨트롤러(3) 및 상기 퓨즈 소자(1)에 동작 전류의 유입을 스위칭하는 스위치(4)를 포함한다.As shown in the figure, the protection circuit includes a fuse element 1, a sense resistor 2 for sensing an overcurrent, and a fuse element 1 for monitoring the occurrence of an overcurrent to protect the battery pack when an overcurrent occurs. And a switch (4) for switching the flow of an operating current into the fuse element (1).
퓨즈 소자(1)는 배터리 팩의 최 외측 단자에 연결된 주 선로에 설치된다. 주 선로는 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 배선을 말한다. 도면에는, 퓨즈 소자(1)가 고전위 선로(Pack+)에 설치된 것으로 도시되어 있다. The fuse element 1 is installed in a main line connected to the outermost terminal of the battery pack. The main line refers to a wiring through which charging current or discharging current flows. In the figure, the fuse element 1 is shown mounted on a high potential line (Pack +).
퓨즈 소자(1)는 3단자 소자 부품으로 2개의 단자는 충전 또는 방전 전류가 흐르는 주 선로에, 1개의 단자는 스위치(4)와 접속된다. 그리고 내부에는 주 선로와 직렬 연결되며 특정 온도에서 융단이 이루어지는 퓨즈(1a)와, 상기 퓨즈(1a)에 열을 인가하는 저항(1b)이 포함되어 있다.The fuse element 1 is a three-terminal element part, two terminals are connected to a main line through which a charging or discharging current flows, and one terminal is connected to the switch 4. And a
상기 마이크로 컨트롤러(3)는 센스 저항(2) 양단의 전압을 주기적으로 검출하여 과전류 발생 여부를 모니터하며, 과전류가 발생된 것으로 판단되면 스위치(4)를 턴 온 시킨다. 그러면 주 선로에 흐르는 전류가 퓨즈 소자(1) 측으로 바이패스되어 저항(1b)에 인가된다. 이에 따라, 저항(1b)에서 발생된 주울열이 퓨즈(1a)에 전도되어 퓨즈(1a)의 온도를 상승시키며, 퓨즈(1a)의 온도가 융단 온도까지 오르게 되면 퓨즈(1a)가 융단 됨으로써 주 선로가 비가역적으로 단선된다. 주 선로가 단선되면 과전류가 더 이상 흐르지 않게 되므로 과전류로부터 비롯되는 문제를 해소할 수 있다.The
그런데, 위와 같은 종래 기술은 여러 가지 문제점을 안고 있다. 즉, 마이크로 컨트롤러(3)에서 고장이 생기면 과전류가 발생된 상황에서도 스위치(4)가 턴 온 되지 않는다. 이런 경우 퓨즈 소자(1)의 저항(1b)으로 전류가 유입되지 않으므로 퓨즈 소자(1)가 동작을 하지 않는 문제가 있다. 또한 보호회로 내에 퓨즈 소자(1)의 배치를 위한 공간이 별도로 필요하고 퓨즈 소자(1)의 동작 제어를 위한 프로그램 알고리즘이 마이크로 컨트롤러(3)에 반드시 적재되어야 한다. 따라서 보호회로의 공간 효율성이 저하되고 마이크로 컨트롤러(3)의 부하를 증가시키는 단점이 있다.However, the above-described conventional techniques have various problems. That is, if a failure occurs in the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 보호회로가 갖는 과전류 차단 기능과는 별도로 이차전지 자체가 갖도록 구현하는데 필요한 새로운 형태의 이차전지용 커넥팅 부품, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in consideration of the above problems, and provides a new type of secondary battery connecting parts, a battery module and a battery pack including the same, which are required to be implemented to have a secondary battery itself apart from an overcurrent blocking function of a protection circuit. It aims to do it.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이차전지용 커넥팅 부품은, 일측 단부가 분기되어 상측 및 하측에 각각 형성된 제1 연장 플레이트 및 제2 연장 플레이트를 포함하는 제1 금속 플레이트; 일측 단부가 분기되어 상측 및 하측에 각각 형성된 제3 연장 플레이트 및 제4 연장 플레이트를 포함하며, 상기 제3 연장 플레이트는 상기 제1 연장 플레이트의 상부에 위치하고 상기 제4 연장 플레이트는 상기 제1 연장 플레이트와 제2 연장 플레이트 사이 또는 상기 제2 연장 플레이트의 하부에 위치하도록 배치되는 제2 금속 플레이트; 및 상기 제1 연장 플레이트와 제3 연장 플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 연장 플레이트와 제3 연장 플레이트 사이를 연결하는 제1 PTC 소자; 및 상기 제2 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이에 개재되어 상기 제2 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이를 연결하는 제2 PTC 소자를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a connecting part for a secondary battery including: a first metal plate including a first extension plate and a second extension plate formed at an upper side and a lower side of one end thereof branched; One end portion is branched to include a third extension plate and a fourth extension plate formed on the upper side and the lower side, respectively, the third extension plate is located above the first extension plate and the fourth extension plate is the first extension plate A second metal plate disposed between and between the second extension plate or below the second extension plate; And a first PTC element interposed between the first extension plate and the third extension plate to connect between the first extension plate and the third extension plate. And a second PTC device interposed between the second extension plate and the fourth extension plate to connect the second extension plate and the fourth extension plate.
상기 제4 연장 플레이트는 상기 제1 연장 플레이트와 제2 연장 플레이트 사이에 위치하고, 상기 제1 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트는 서로 이격될 수 있다.The fourth extension plate may be positioned between the first extension plate and the second extension plate, and the first extension plate and the fourth extension plate may be spaced apart from each other.
상기 제1 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이는 절연 물질로 채워질 수 있다.Between the first extension plate and the fourth extension plate may be filled with an insulating material.
상기 이차전지용 커넥팅 부품은, 상기 제1 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이를 연결하는 제3 PTC 소자를 더 포함할 수 있다.The secondary battery connecting part may further include a third PTC element interposed between the first extension plate and the fourth extension plate to connect the first extension plate and the fourth extension plate.
상기 제4 연장 플레이트는 상기 제2 연장 플레이트의 하부에 위치하고, 상기 제1 연장 플레이트와 상기 제2 연장 플레이트는 서로 이격될 수 있다.The fourth extension plate may be positioned below the second extension plate, and the first extension plate and the second extension plate may be spaced apart from each other.
상기 제1 연장 플레이트와 제2 연장 플레이트 사이는 절연 물질로 채워질 수 있다.Between the first extension plate and the second extension plate may be filled with an insulating material.
상기 제1 금속 플레이트 및 제2 금속 플레이트가 겹쳐지는 영역의 표면은 절연 물질로 덮여질 수 있다.The surface of the region where the first metal plate and the second metal plate overlap may be covered with an insulating material.
상기 제1 금속 플레이트 및 제2 금속 플레이트의 재질은, 구리, 니켈이 코팅된 구리 및 알루미늄 중 선택된 어느 하나일 수 있다.The material of the first metal plate and the second metal plate may be any one selected from copper, nickel coated copper, and aluminum.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이차전지용 커넥팅 부품은, 제1 금속 플레이트; 상기 제1 금속 플레이트와 대향하는 일측 단부가 분기되어 상측 및 하측에 각각 형성되는 제1 연장 플레이트 및 제2 연장 플레이트를 구비하되, 상기 제1 금속 플레이트의 일측이 상기 제1 연장 플레이트 및 제2 연장 플레이트 사이에 위치하도록 배치되는 제2 금속 플레이트; 상기 제1 금속 플레이트와 제1 연장 플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 금속 플레이트와 제1 연장 플레이트 사이를 연결하는 제1 PTC 소자; 및 상기 제1 금속 플레이트와 제2 연장 플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 금속 플레이트와 제2 연장 플레이트 사이를 연결하는 제2 PTC 소자를 포함할 수 있다.On the other hand, the secondary battery connecting component according to the present invention for solving the above problems, the first metal plate; A first extension plate and a second extension plate having one end portion facing the first metal plate and branched to be formed on the upper side and the lower side, respectively, wherein one side of the first metal plate is the first extension plate and the second extension plate; A second metal plate disposed to be positioned between the plates; A first PTC element interposed between the first metal plate and the first extension plate to connect the first metal plate and the first extension plate; And a second PTC device interposed between the first metal plate and the second extension plate to connect between the first metal plate and the second extension plate.
상기 이차전지용 커넥팅 부품이 적용된 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 서로 전기적으로 연결된 복수의 단위 셀, 상기 단위 셀을 수용하는 외장 케이스, 상기 외장 케이스의 외측으로 돌출된 외부 단자 및 상기 단위 셀과 외부 단자 사이를 연결하는 버스 바를 포함하되, 상기 버스 바로서 본 발명에 따른 상기 이차전지용 커넥팅 부품이 적용된 것일 수 있다.The battery module according to the present invention to which the secondary battery connecting component is applied includes a plurality of unit cells electrically connected to each other, an outer case accommodating the unit cells, an external terminal protruding outward of the outer case, and the unit cell and an external terminal. Including a bus bar connecting between, the bus bar may be applied to the secondary battery connecting component according to the present invention.
상기 이차전지용 커넥팅 부품이 적용된 본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수개의 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈 사이를 전기적으로 연결하는 인터 버스 바를 포함하되, 상기 인터 버스 바로서 본 발명에 따른 상기 이차전지용 커넥팅 부품이 적용된 것일 수 있다.The battery pack according to the present invention to which the connecting part for secondary batteries is applied includes a plurality of battery modules and an interbus bar electrically connecting the battery modules, and the connecting part for secondary batteries according to the present invention is directly connected to the interbus bar. It may be applied.
본 발명의 일 측면에 따르면, 보호회로가 정상 작동하지 않아 이차전지에 과전류가 흐르는 경우 이차전지에 흐르는 전류 경로상에 설치된 커넥팅 부품의 PTC 소자에서 전류의 흐름을 차단함으로써 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있다.According to an aspect of the present invention, when overcurrent flows in the secondary battery because the protection circuit does not operate normally, the safety of the secondary battery is ensured by blocking the flow of current in the PTC element of the connecting component installed on the current path flowing through the secondary battery. can do.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수개의 PTC 소자가 병렬로 연결됨으로써 이차전지 자체의 저항 상승을 최소화 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a plurality of PTC elements are connected in parallel to minimize the increase in resistance of the secondary battery itself.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 배터리 모듈과 결합되는 보호회로의 구성 중 퓨즈 소자의 배치 구조와 동작 메커니즘을 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품을 나타내는 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 이차전지용 커넥팅 부품을 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 배터리 팩을 나타내는 평면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a circuit diagram for explaining an arrangement structure and an operation mechanism of a fuse element in a configuration of a protection circuit coupled to a battery module.
2 is a plan view illustrating a connecting part for a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
3A and 3B are cross-sectional views taken along the line XX ′ of the secondary battery connecting part illustrated in FIG. 2.
4 is a cross-sectional view illustrating a connecting part for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a connecting part for a secondary battery according to still another embodiment of the present invention.
6 is a perspective view showing a battery module according to the present invention.
7A and 7B are plan views illustrating a battery pack according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 2 내지 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(10)을 설명하기로 한다.2 to 3B, the connecting
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품을 나타내는 평면도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 이차전지용 커넥팅 부품을 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다.2 is a plan view illustrating a connecting part for a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along the line X-X ′ of the connecting part for a secondary battery shown in FIG. 2.
도 2 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(10)은 제1 금속 플레이트(11), 제2 금속 플레이트(12), PTC 소자(13a,13b) 및 절연 층(14)을 포함한다.2 to 3B, the connecting
상기 제1 금속 플레이트(11)는 구리(Cu), 니켈(Ni)이 코팅된 구리 또는 알루미늄(Al) 등의 재질로 이루어질 수 있다. 상기 제1 금속 플레이트(11)는 결합되는 부품의 재질과 동일한 재질로 이루어지는 것이 용접의 용이성 및/또는 전기저항의 최소화의 측면에서 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 금속 플레이트와 직접 결합하는 부품이 음극 리드인 경우, 음극 리드는 구리 재질 또는 니켈이 코팅된 구리 재질로 이루어지는 것이 일반적이므로 제1 금속 플레이트 역시 구리 또는 니켈이 코팅된 구리 재질로 이루어지는 것이 유리할 수 있다. 다만, 이로써 제1 금속 플레이트(11)의 재질을 한정하는 것은 아니며, 전기 전도성을 갖는 금속 플레이트라면 제한 없이 사용 가능하다.The
상기 제1 금속 플레이트(11)는 일측 단부가 플레이트의 두께를 이루는 방향으로 두 가닥으로 분기되어 형성된 제1 연장 플레이트(11a) 및 제2 연장 플레이트(11b)를 구비한다. 상기 제1 연장 플레이트(11a)는 제2 연장 플레이트(11b)의 상부에 위치하되 서로 이격된 상태를 유지한다.The
상기 제2 금속 플레이트(12)는 제1 금속 플레이트(11)와 마차낙지로 구리(Cu), 니켈(Ni)이 코팅된 구리 또는 알루미늄(Al) 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 결합되는 부품의 재질과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. The
다만, 이로써 제2 금속 플레이트(12)의 재질을 한정하는 것은 아니며, 전기 전도성을 갖는 금속 플레이트라면 제한 없이 사용 가능함은 앞서 설명한 제1 금속 플레이트(11)의 경우와 동일하다.However, this does not limit the material of the
상기 제2 금속 플레이트(12)는 제1 금속 플레이트(11)와 마찬가지로 그 일측 단부가 플레이트의 두께를 이루는 방향으로 두 가닥으로 분기되어 형성된 제3 연장 플레이트(12a) 및 제4 연장 플레이트(12b)를 구비한다.Similarly to the
상기 제3 연장 플레이트(12a)는 제1 연장 플레이트(11a)의 상부에 위치하되, 제1 연장 플레이트(11a)와 이격된 상태를 유지한다. 상기 제4 연장 플레이트(12b)는 제1 연장 플레이트(11a)와 제2 연장 플레이트(11b) 사이(도 3a 참조) 또는 제2 연장 플레이트(11b)의 하부(도 3b 참조)에 위치하되, 제1 연장 플레이트(11a) 및 제2 연장 플레이트(11b)와 이격된 상태를 유지한다. The
이로써, 상기 제1 금속 플레이트(11)의 일측 단부로부터 분기되어 형성된 연장 플레이트(11a,11b)와 제2 금속 플레이트(12)의 일측 단부로부터 분기되어 형성된 연장 플레이트(12a,12b)는 교대로 적층된 구조를 갖는다.Thus,
상기 PTC(Positive temperature coefficient) 소자(13a,13b)는 온도가 상승함에 따라 저항이 증가하는 물질로 이루어진 안전 소자로서, 제1 연장 플레이트(11a)와 제3 연장 플레이트(12a) 사이에 개재되는 제1 PTC 소자(13a) 및 제2 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이에 개재되는 제2 PTC 소자(13b)를 포함한다The positive temperature coefficient (PTC)
상기 제1 PTC 소자(13a)는 제1 연장 플레이트(11a) 및 제3 연장 플레이트(12a)와 접함으로써 제1 금속 플레이트(11)와 제2 금속 플레이트(12) 사이를 전기적으로 연결한다. 상기 제2 PTC 소자(13b)는 제2 연장 플레이트(11b) 및 제4 연장 플레이트(12b)와 접함으로써 역시 제1 금속 플레이트(11)와 제2 금속 플레이트(12) 사이를 전기적으로 연결한다. 한편, 상기 제1 연장 플레이트(11a)와 제4 연장 플레이트(12b) 사이(도 3a 참조) 또는 제1 연장 플레이트(11a)와 제2 연장 플레이트(11b) 사이(도 3b 참조)는 절연 상태를 유지한다.The
즉, 상기 제1 금속 플레이트(11)와 제2 금속 플레이트(12) 사이는 PTC 소자(13a,13b)만을 통해서 연결되어 있으며, PTC 소자(13a,13b)는 금속 플레이트(11,12)의 양 단 사이에 병렬로 연결된 구조를 갖는다.That is, the
따라서, 상기 PTC 소자(13a,13b)는 금속 플레이트(11,12) 양 단 사이의 저항 값을 낮게 유지하면서 전류량 변화에 의한 온도 변화에 따라 금속 플레이트(11,12) 사이의 전류의 흐름을 연결 또는 차단하는 기능을 수행할 수 있다.Accordingly, the
상기 절연 층(14)은 연장 플레이트(11a,11b,12a,12b) 사이에 단락이 일어남으로써 PTC 소자(13a,13b)를 통하지 않고도 금속 플레이트(11,12) 사이에 전류가 흐르는 현상을 방지하기 위해 선택적으로 적용될 수 있는 것으로서, 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 절연 물질로 이루어질 수 있다. The insulating
상기 절연 층(14)은 제1 연장 플레이트(11a)와 제4 연장 플레이트(12b) 사이(도 3a 참조) 및/또는 제1 연장 플레이트(11a)와 제2 연장 플레이트(11b) 사이(도 3b 참조) 및/또는 금속 플레이트(11,12)가 서로 겹쳐지는 영역의 표면에 절연 물질을 채우거나 도포함으로써 형성될 수 있다.The insulating
한편, 본 발명의 도면에서는 상기 금속 플레이트(11,12)의 대향하는 일측 단부가 각각 두 가닥으로 분기된 경우만을 도시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위해 예시적으로 도시된 것일 뿐이며, 연장 플레이트(11a,11b,12a,12b)의 개수를 제한하는 것은 아니다. 또한, 상기 연장 플레이트(11a,11b,12a,12b)의 개수가 늘어남에 따라 더 많은 개수의 PTC 소자(13a,13b)가 병렬로 연결되도록 함으로써 금속 플레이트(11,12) 양 단 사이의 저항을 더욱 줄일 수도 있다.On the other hand, in the drawings of the present invention, the opposite one end of the metal plate (11, 12) is shown only the case where each branched into two strands, this is only shown as an example for convenience of explanation, extension plate ( The number of 11a, 11b, 12a, 12b) is not limited. In addition, as the number of
다음은, 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(20)을 설명하기로 한다.Next, with reference to FIG. 4, a secondary
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(20)을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a connecting
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a connecting part for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(20)은 앞선 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(10) 중 도 3a에 도시된 형태를 갖는 것과 비교할 때, 제1 연결 플레이트(11a)와 제4 연결 플레이트(12b) 사이에 절연 물질을 채우는 대신 제3 PTC 소자(13c)를 개재한 점이 다를 뿐 다른 구성요소들은 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(20)을 설명함에 있어서는, 제3 PTC 소자(13c)를 중점적으로 설명하기로 하며, 앞선 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Secondary
도 4를 참조하면, 상기 제3 PTC 소자(13c)는 제1 연결 플레이트(11a)와 제4 연결 플레이트(12b)에 접함으로써 제1 PTC 소자(13a) 및 제2 PTC 소자(13b)와 병렬로 연결된다. 즉, 상기 제3 PTC 소자(13c)는 금속 플레이트(11,12) 양 단 사이의 저항 값이 더욱 낮아지도록 한다.Referring to FIG. 4, the third PTC element 13c is in parallel with the
한편, 앞서 설명한 실시예에서와 마찬가지로, 금속 플레이트(11,12)로부터 분기되는 연장 플레이트(11a,11b,12a,12b)의 개수를 늘리고, 이에 따라 더 많은 개수의 PTC 소자(13a,13b,13c)가 병렬로 연결되도록 함으로써 금속 플레이트(11,12) 양 단 사이의 저항 값을 더욱 낮추는 것이 가능하다.On the other hand, as in the above-described embodiment, the number of
다음은, 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(30)을 설명하기로 한다.Next, a connecting
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품을 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a connecting part for a secondary battery according to still another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(30)은 앞선 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(20)과 비교할 때, 제1 금속 플레이트(11)의 일측 단부가 분기된 형태를 갖지 않는다는 점에서 차이가 있으며, 이에 따라 적용되는 PTC 소자(13a,13b)의 개수에 있어서 차이가 있을 뿐 다른 구성요소들은 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(30)을 설명함에 있어서는, 상술한 차이점을 중점적으로 설명하되 앞선 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Secondary
도 5를 참조하면, 상기 제1 금속 플레이트(11)는 일측 단부가 2개의 연장 플레이트(12a,12b)로 분기된 형태를 갖는 제2 금속 플레이트(12)와 달리 하나의 평판 형상을 갖는다. 또한, 상기 제1 금속 플레이트(11)의 일측 단부는 제2 금속 플레이트(12)의 연장 플레이트(12a,12b) 사이에 위치한다.Referring to FIG. 5, the
상기 제1 금속 플레이트(11)와 제3 연장 플레이트(12a) 사이에는 제1 PTC 소자(13a)가 개재되고, 제1 금속 플레이트(11)와 제4 연장 플레이트(12b) 사이에는 제2 PTC 소자(13b)가 개재된다. 즉, 상기 PTC 소자(13a,13b)는 병렬로 연결되고, 이에 따라 금속 플레이트(11,12) 양 단 사이의 저항 값을 낮출 수 있다.A
다음은, 도 6을 참조하여 상기 이차전지용 커넥팅 부품(10,20,30)이 적용된 본 발명에 따른 배터리 모듈(M)을 설명하기로 한다.Next, the battery module M according to the present invention to which the secondary
도 6은 본 발명에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도이다.6 is a perspective view showing a battery module according to the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈(M)은 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 단위 셀(미도시), 단위 셀을 수용하는 외장 케이스(40), 외장 케이스(40)의 외측으로 노출된 외부 단자(50) 및 단위 셀과 외부 단자(50) 사이를 연결하는 버스 바(10,20,30)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the battery module M according to the present invention includes a plurality of unit cells (not shown) connected in series and / or in parallel with each other, an
즉, 상기 배터리 모듈(M)은 본 발명에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(10,20,30)이 적용된 버스 바를 구비함으로써 과전류를 효과적으로 차단하고, 회로상에서 저항 값이 상승되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 단위 셀이 다수개 직렬로 연결된 경우 PTC 소자가 갖는 저항으로 인한 전력 손실은 더욱 커질 수 있는데, 본 발명에 따른 이차전지용 커넥팅 부재(10,20,30)를 버스 바로 적용함으로써 이러한 손실을 최소화 할 수 있다.That is, the battery module M may include a bus bar to which the secondary
다음은, 도 7a 및 7b를 참조하여 상기 이차전지용 커넥팅 부품(10,20,30)이 적용된 본 발명에 따른 배터리 팩(P)을 설명하기로 한다.Next, a battery pack P according to the present invention to which the secondary
도 7a 및 7b를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(P)은 복수의 배터리 모듈, 및 복수의 배터리 모듈을 직렬 및/또는 병렬로 연결하는 인터 버스 바(10,20,30)를 포함한다. 상기 인터 버스 바(10,20,30)는 서로 인접한 배터리 모듈 각각의 버스 바 사이(도 7a) 또는 외부 단자 사이(도 7b)를 연결함으로써 배터리 모듈 사이가 전기적으로 연결되도록 한다.7A and 7B, the battery pack P according to the present invention includes a plurality of battery modules and interbus bars 10, 20, and 30 connecting the plurality of battery modules in series and / or in parallel. . The inter bus bars 10, 20, 30 are electrically connected to each other by connecting between bus bars (FIG. 7A) or between external terminals (FIG. 7B) of adjacent battery modules.
즉, 상기 배터리 팩(P)은 본 발명에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(10,20,30)이 적용된 인터 버스 바를 구비함으로써 과전류를 효과적으로 차단하고, 회로상에서 저항 값이 상승되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 배터리 모듈이 다수개 직렬로 연결된 경우 PTC 소자가 갖는 저항으로 인한 전력 손실은 더욱 커질 수 있는데, 본 발명에 따른 이차전지용 커넥팅 부재(10,20,30)를 인터 버스 바로 적용함으로써 이러한 손실을 최소화 할 수 있다.That is, the battery pack P may have an interbus bar to which the secondary
한편, 상기 배터리 팩(P)을 구성하는 배터리 모듈은 본 발명에 따른 이차전지용 커넥팅 부품(10,20,30)이 버스 바로서 적용된 배터리 모듈(M)일 수도 있고, 일반적인 구조의 버스 바가 적용된 배터리 모듈일 수도 있다.On the other hand, the battery module constituting the battery pack (P) may be a battery module (M) to which the secondary battery connecting parts (10, 20, 30) according to the present invention is applied as a bus bar, a battery to which a bus bar of a general structure is applied It may be a module.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
10,20,30: 이차전지용 커넥팅 부품(버스 바, 인터 버스 바)
11: 제1 금속 플레이트 11a: 제1 연장 플레이트
11b: 제2 연장 플레이트 12: 제2 금속 플레이트
12a: 제3 연장 플레이트 12b: 제4 연장 플레이트
13a: 제1 PTC 소자 13b: 제2 PTC 소자
13c: 제3 PTC 소자 14: 절연 층
40: 외장 케이스 50: 외부 단자10,20,30: Connecting parts for secondary batteries (bus bar, inter bus bar)
11:
11b: second extension plate 12: second metal plate
12a:
13a:
13c: third PTC element 14: insulating layer
40: external case 50: external terminal
Claims (11)
일측 단부가 분기되어 상측 및 하측에 각각 형성된 제3 연장 플레이트 및 제4 연장 플레이트를 포함하며, 상기 제3 연장 플레이트는 상기 제1 연장 플레이트 의 상부에 위치하고 상기 제4 연장 플레이트는 상기 제1 연장 플레이트와 제2 연장 플레이트 사이 또는 상기 제2 연장 플레이트의 하부에 위치하도록 배치되는 제2 금속 플레이트; 및
상기 제1 연장 플레이트와 제3 연장 플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 연장 플레이트와 제3 연장 플레이트 사이를 연결하는 제1 PTC 소자; 및
상기 제2 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이에 개재되어 상기 제2 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이를 연결하는 제2 PTC 소자를 포함하는 이차전지용 커넥팅 부품.A first metal plate having one end portion branched to include a first extension plate and a second extension plate formed at an upper side and a lower side, respectively;
One end portion is branched to include a third extension plate and a fourth extension plate formed on the upper side and the lower side, respectively, the third extension plate is located above the first extension plate and the fourth extension plate is the first extension plate A second metal plate disposed between and between the second extension plate or below the second extension plate; And
A first PTC element interposed between the first extension plate and the third extension plate to connect between the first extension plate and the third extension plate; And
And a second PTC element interposed between the second extension plate and the fourth extension plate to connect the second extension plate and the fourth extension plate.
상기 제4 연장 플레이트는 상기 제1 연장 플레이트와 제2 연장 플레이트 사이에 위치하고,
상기 제1 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트는 서로 이격된 것을 특징으로 하는 이차전지용 커넥팅 부품.The method of claim 1,
The fourth extension plate is located between the first extension plate and the second extension plate;
And the first and fourth extension plates are spaced apart from each other.
상기 제1 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이는 절연 물질로 채워지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 커넥팅 부품.3. The method of claim 2,
The connecting part for a secondary battery, wherein the first extension plate and the fourth extension plate are filled with an insulating material.
상기 제1 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 연장 플레이트와 제4 연장 플레이트 사이를 연결하는 제3 PTC 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 커넥팅 부품.3. The method of claim 2,
And a third PTC element interposed between the first extension plate and the fourth extension plate to connect between the first extension plate and the fourth extension plate.
상기 제4 연장 플레이트는 상기 제2 연장 플레이트의 하부에 위치하고,
상기 제1 연장 플레이트와 상기 제2 연장 플레이트는 서로 이격된 것을 특징으로 하는 이차전지용 커넥팅 부품.The method of claim 1,
The fourth extension plate is located below the second extension plate,
And the first extension plate and the second extension plate are spaced apart from each other.
상기 제1 연장 플레이트와 제2 연장 플레이트 사이는 절연 물질로 채워지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 커넥팅 부품.The method of claim 5,
The connecting part for a secondary battery, wherein the first extension plate and the second extension plate are filled with an insulating material.
상기 제1 금속 플레이트 및 제2 금속 플레이트가 겹쳐지는 영역의 표면은 절연 물질로 덮이는 것을 특징으로 하는 이차전지용 커넥팅 부품.The method of claim 1,
And the surface of the region where the first metal plate and the second metal plate overlap with each other is covered with an insulating material.
상기 제1 금속 플레이트 및 제2 금속 플레이트의 재질은,
구리, 니켈이 코팅된 구리 및 알루미늄 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지용 커넥팅 부품.The method of claim 1,
The material of the first metal plate and the second metal plate,
Connecting parts for secondary batteries, characterized in that any one selected from copper, nickel coated copper and aluminum.
상기 제1 금속 플레이트와 대향하는 일측 단부가 분기되어 상측 및 하측에 각각 형성되는 제1 연장 플레이트 및 제2 연장 플레이트를 구비하되, 상기 제1 금속 플레이트의 일측이 상기 제1 연장 플레이트 및 제2 연장 플레이트 사이에 위치하도록 배치되는 제2 금속 플레이트;
상기 제1 금속 플레이트와 제1 연장 플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 금속 플레이트와 제1 연장 플레이트 사이를 연결하는 제1 PTC 소자; 및
상기 제1 금속 플레이트와 제2 연장 플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 금속 플레이트와 제2 연장 플레이트 사이를 연결하는 제2 PTC 소자를 포함하는 이차전지용 커넥팅 부품.A first metal plate;
A first extension plate and a second extension plate having one end portion facing the first metal plate and branched to be formed on the upper side and the lower side, respectively, wherein one side of the first metal plate is the first extension plate and the second extension plate; A second metal plate disposed to be positioned between the plates;
A first PTC element interposed between the first metal plate and the first extension plate to connect the first metal plate and the first extension plate; And
And a second PTC element interposed between the first metal plate and the second extension plate to connect between the first metal plate and the second extension plate.
상기 버스 바로서 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이차전지용 커넥팅 부품이 적용되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.A battery module comprising a plurality of unit cells electrically connected to each other, an external case accommodating the unit cells, an external terminal protruding outside the external case, and a bus bar connecting between the unit cells and external terminals,
The battery module, characterized in that the secondary battery connecting component according to any one of claims 1 to 9 is applied as the bus bar.
상기 인터 버스 바로서 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이차전지용 커넥팅 부품이 적용되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.A battery pack comprising a plurality of battery modules and an interbus bar electrically connecting between the battery modules,
The battery pack, characterized in that the secondary battery connecting component according to any one of claims 1 to 9 is applied as the inter-bus bar.
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