KR20140068326A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지 모듈의 양측에 고정부가 형성되고 일측에 전극단자, 전압센싱단자 및 커넥터가 형성되어, 다수개의 전지 모듈을 적층하여 전지 팩의 구성이 용이하고 전극단자들의 직렬 또는 병렬연결이 용이하며 전압센싱라인 및 온도센싱라인의 연결이 용이한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 {Battery module and battery pack having the same}
본 발명은 다수개의 전지 모듈을 적층하여 전지 팩의 구성을 용이하게 할 수 있는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드카와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다. 그리고 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
또한, 리튬 이차전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있으며, 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다.
이러한 파우치형 리튬 폴리머 전지(이하, "파우치형 셀"이라고 함)는 쉽게 휘어지거나 구부러질 수 있기 때문에 외측에 견고한 케이스를 결합하여 파우치형 셀의 낮은 강성을 보강하도록 형성되며, 고출력 대용량의 필요성으로 인해 다수개의 파우치형 셀을 적층시킨 전지 모듈 또는 전지 팩의 형태로 구성된다.
이때, 전지 모듈은 다수개의 전지셀들이 수용되고 전기적으로 연결되도록 구성되며, 이러한 다수개의 전지 모듈들이 적층되고 전기적으로 연결되어야 하며 각각의 전지셀들의 전압 및 온도 센싱을 위한 센싱라인들이 연결되어야 한다.
그런데 이와 같이 전지 모듈 및 전지 팩을 구성함에 있어서 다수개의 전지셀들 또는 전지 모듈의 결합 및 전기적인 연결이 이루어져야 하므로, 전지 모듈 및 전지 팩의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
이와 관련된 종래 기술로는 미국공개특허(20120183820)인 "POWER SWITCHING MODULE FOR BATTERY MODULE ASSEMBLY"가 개시되어 있다.
US 20120183820 A1 (2012.07.19.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 , 다수개의 전지 모듈을 적층하여 전지 팩의 구성이 용이하고 전극단자들의 직렬 또는 병렬연결 및 전압센싱라인과 온도센서의 연결이 용이 전지 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 전지 모듈들의 단자들과 커넥터를 전압센싱라인으로 연결함에 있어서, 일부 전지 모듈들의 커넥터에 전압센싱라인과 연결되지 않는 핀을 이용하여 온도센서 연결라인으로 이용할 수 있도록 하여 전압센싱라인 및 온도센싱라인의 구성이 용이한 전지 팩을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지 모듈은, 전지셀을 포함하며, 일측에 다수개의 단자가 형성되는 단위 모듈; 상기 단위 모듈의 양측에 형성되는 고정부; 및 상기 단위 모듈의 일측에 결합되는 커넥터; 를 포함한다.
또한, 상기 단위 모듈은, 일측에 전극탭들이 형성되며, 서로 나란하게 적층되는 두 개의 전지셀; 양측이 개방되게 형성되어 상기 전지셀들이 내부에 수용되는 케이스; 상기 케이스의 개방된 일측에 결합되되, 상기 전극탭들이 위치하는 반대측에 결합되는 하부캡; 일측에 다수개의 단자가 형성되며, 상기 두 개의 전지셀의 마주보는 전극탭 사이에 삽입되어 상기 단자들이 전극탭들과 연결되는 연결 몰드; 및 상기 하부캡이 결합되는 케이스의 개방된 타측에 결합되며, 상기 연결 몰드의 단자들이 외부로 노출되도록 절개부가 형성되는 상부캡; 을 포함한다.
또한, 상기 하부캡 및 상부캡에 각각 고정부가 형성되고, 상기 상부캡의 일측에 커넥터가 결합된다.
또한, 상기 두 개의 전지셀은 양극탭과 음극탭이 서로 마주보도록 적층되고, 상기 단자는 양극단자, 음극단자 및 전압센싱단자를 포함하며, 상기 양극단자는 제1전지셀의 양극탭에 연결되고, 상기 음극단자는 제2전지셀의 음극탭에 연결되며, 상기 전압센싱단자는 상기 제1전지셀의 음극탭 및 제2전지셀의 양극탭에 연결된다.
그리고 본 발명의 전지 팩은, 나란히 다수개가 적층되는 전지 모듈; 상기 전지 모듈들의 고정부가 결합되는 베이스 프레임; 및 상기 전지 모듈들의 최외곽에 밀착되어 상기 베이스 프레임에 결합되는 한 쌍의 사이드 플레이트; 를 포함한다.
또한, 상기 전지 모듈들은 직렬 또는 병렬로 연결되며, 상기 단자들과 상기 커넥터를 연결하는 전압센싱라인을 더 포함한다.
또한, 상기 전지 모듈들의 양극단자 및 음극단자는 고정부측에 형성되고, 상기 전압센싱단자 및 커넥터는 고정부의 반대측에 형성된다.
또한, 상기 전지 모듈들은 직렬 또는 병렬로 연결되며, 상기 단자들과 상기 커넥터를 연결하는 전압센싱라인을 더 포함한다.
또한, 상기 전지 모듈들 중 최외곽에 배치되는 전지 모듈 및 일측의 최외곽 전지 모듈을 기준으로 홀수번째에 배치되는 전지 모듈은, 양극단자, 음극단자 및 전압센싱단자가 커넥터에 전압센싱라인으로 각각 연결되며, 짝수번째에 배치되는 전지 모듈은 전압센싱단자가 커넥터에 전압센싱라인으로 연결된다.
또한, 상기 커넥터는 3핀 또는 그 이상으로 형성되고, 상기 전지 모듈에는 온도센서가 설치되어, 상기 짝수번째에 배치되는 전지 모듈의 연결되지 않는 커넥터 핀은 온도센서와 연결된다.
본 발명의 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은, 다수개의 전지 모듈을 적층하여 전지 팩의 구성이 용이하고 전극단자들의 직렬 또는 병렬연결 및 전압센싱라인과 온도센서의 연결이 용이한 장점이 있다.
또한, 단자들과 커넥터를 전압센싱라인으로 연결함에 있어서, 일부 전지 모듈들의 커넥터에 전압센싱라인과 연결되지 않는 핀을 이용하여 온도센서 연결라인으로 이용할 수 있어 전압센싱라인 및 온도센싱라인의 구성이 용이한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 사시도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 4 및 도 5는 도 3의 AA', BB', CC', DD'방향 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩에서 전압센싱라인 및 온도센싱라인이 연결되는 구성을 나타낸 개략도.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 사시도이며, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 전지 모듈(1000)은, 전지셀(100)을 포함하며, 일측에 다수개의 단자(510)가 형성되는 단위 모듈(200); 상기 단위 모듈(200)의 양측에 형성되는 고정부(410,620); 및 상기 단위 모듈(200)의 일측에 결합되는 커넥터(700); 를 포함한다.
우선, 단위 모듈(200)은 전기가 충전 및 방전되는 전지셀(100)을 포함하며, 일측에 다수개의 단자(510)가 형성된다. 그리고 단위 모듈(200)의 양측에는 고정부(410,620)가 형성되며, 고정부(410,620)는 관통공이 형성된 브라켓이 양측으로 돌출 형성되어 보강리브에 의해 브라켓이 지지되도록 형성될 수 있다. 또한, 커넥터(700)가 단위 모듈(200)의 일측에 형성되어, 단위 모듈(200)의 일측에 단자(510)들과 커넥터(700)가 함께 형성된다.
그리하여 본 발명의 전지 모듈은 고정부가 형성되므로 다수개의 전지 모듈을 적층하여 고정하기 용이하며, 전지 모듈의 일측에 단자와 커넥터가 형성되므로 전지 모듈들을 직렬 또는 병렬연결하기 용이하고 각각의 전지셀의 전압측정을 위한 전압센싱라인의 연결을 용이하게 할 수 있다.
그리고 상기 단위 모듈(200)은, 일측에 전극탭(120)들이 형성되며, 서로 나란하게 적층되는 두 개의 전지셀(100); 양측이 개방되게 형성되어 상기 전지셀(100)들이 내부에 수용되는 케이스(300); 상기 케이스(300)의 개방된 일측에 결합되되, 상기 전극탭(120)들이 위치하는 반대측에 결합되는 하부캡(400); 일측에 다수개의 단자(510)가 형성되며, 상기 두 개의 전지셀(100)의 마주보는 전극탭(120) 사이에 삽입되어 상기 단자(510)들이 전극탭(120)들과 연결되는 연결 몰드(500); 및 상기 하부캡(400)이 결합되는 케이스(300)의 개방된 타측에 결합되며, 상기 연결 몰드(500)의 단자(510)들이 외부로 노출되도록 절개부(610)가 형성되는 상부캡(600); 을 포함한다.
이는 단위 모듈(200)이 케이스(300) 내부에 두 개의 전지셀(100)이 적층된 상태로 수용되고, 두 개의 전지셀(100)들이 단자(510)가 형성된 연결몰드(500)에 의해 직렬 또는 병렬로 연결되며, 하부캡(400)과 상부캡(600)이 개방된 케이스(300)의 양측에 결합되도록 구성되는 것이다.
이때, 전지셀(100)은 도 1과 같이 전극체(110)의 일측에 전극탭(120)이 형성되고, 전극체(110)는 양극, 음극, 전해질 및 양극과 음극을 분리하는 격리판으로 구성되어 전기가 충전 및 방전되는 부분이며, 전극탭(120)은 전극체(110)에서 방전시 발생되거나 외부로부터 충전시 유입되는 전류를 전달하는 부분이다. 그리고 전지셀(100)은 파우치(130)로 둘러싸여 밀봉된 파우치형 셀이거나 파우치형 셀의 외측에 외장부재가 결합된 형태일 수 있으며, 파우치(130)에 의해 밀봉된 전극체(110)가 파우치(130)를 중심으로 일측면으로만 돌출된 형태이거나, 양측면으로 돌출된 형태일 수 있다.
또한, 도 2와 같이 두 개의 전지셀(100)은 전극탭(120)이 마주보도록 서로 나란하게 적층되며, 전극체(110)가 파우치(130)의 일측면으로 돌출된 형태일 경우, 전극체(110)가 돌출된 측이 서로 맞닿도록 적층되어 두 개의 전지셀(100)의 파우치(130)가 폭 방향 바깥쪽에 위치하도록 적층될 수 있다. 즉, 두 개의 전지셀(100)의 전극탭(120)들이 서로 접촉되지 않고 일정거리 이격되도록 전지셀(100)들이 적층된다.
도 3을 참조하면, 케이스(300)는 양측이 개방되게 형성되어 적층된 상태의 두 개의 전지셀(100)이 케이스(300)내부로 삽입되어 수용된다. 케이스(300)는 0.1mm 내지 1.0mm 두께의 얇은 금속판으로 형성될 수 있으며, 폭 방향 양면의 중앙부가 케이스(300)의 내측으로 함몰된 형태이거나 내측으로 함몰된 다수개의 그루브(홈)가 형성되어 케이스(300) 내에 수용된 두 개의 전지셀(100)을 밀착시킬 수 있다.
하부캡(400)은 내부가 중공되어 상측이 개방된 형태로 형성될 수 있으며, 두 개의 전지셀(100)이 케이스(300)의 내부에 삽입된 상태에서, 전지셀(100)들의 전극탭(120)들이 위치하는 반대측에 케이스(300)의 개방된 부분에 결합된다. 즉, 하부캡(400)은 캡 타입으로 형성되어 케이스(300)의 개방된 하측이 하부캡(400)의 중공된 내측으로 삽입되도록 결합되어, 케이스(300)의 하측이 밀폐된다.
여기에 두 개의 전지셀(100)의 마주보는 전극탭(120) 사이에 다수개의 단자(510)가 형성된 연결 몰드(500)가 삽입되며, 삽입된 상태에서 단자(510)들은 전극탭(120)들과 용접에 의해 전기적으로 연결된다. 즉, 연결 몰드(500)는 두 개의 전지셀(100)의 마주보는 전극탭(120)들 사이에 삽입되어 내측을 지지하므로, 전극탭(120)을 측면에서 연결 몰드(500)의 폭 방향으로 누른 후 단자(510)들과 용접하기 용이하게 하며, 전극탭(120)에 연결되는 단자(510)들을 고정하는 역할을 한다. 그리고 연결 몰드(500)가 삽입되기 전에 두 개의 전지셀(100)의 사이에는 핫멜트 또는 접착제 등을 도포한 후 연결 몰드(500)를 삽입하여 고정되도록 할 수 있다.
그리고 상부캡(600)은 연결 몰드(500)가 삽입되어 결합된 후 그 상측에 결합되며, 내부가 중공되어 하측이 개방되도록 형성되어 케이스(300)의 외측으로 삽입되어 결합될 수 있다. 이때, 연결 몰드(500)의 단자(510)들이 외부로 노출되도록 절개부(610)가 형성되어 상부캡(600)이 결합된 후 단자(510)들이 외부 회로와 연결될 수 있도록 구성된다.
그리하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 전지셀들이 케이스 내부에 견고하게 고정되어 안전성이 향상되고, 컴팩트한 케이스 내에 전지셀들이 고정되므로 공간 활용도를 높일 수 있으며, 전지셀의 전극탭들을 전기적으로 연결하기 용이한 구조로 형성되어 모듈형태로 조립이 용이하다.
이때, 상기 하부캡(400) 및 상부캡(600)에 각각 고정부(410,620)가 형성되고, 상기 상부캡(600)의 일측에 커넥터(700)가 결합될 수 있다. 즉, 전지 모듈(1000)의 양측인 하부캡(400)과 상부캡(600)에 각각 고정부(410,620)가 형성되도록 구성되어, 사출성형을 통해 하부캡(400) 및 상부캡(600)에 고정부(410,620)가 일체형으로 형성되도록 할 수 있다. 그리고 상부캡(600)에는 커넥터(700)가 결합될 수 있도록 결합부를 형성하여 커넥터(700)의 결합이 용이하도록 할 수 있다.
여기에서 상기 두 개의 전지셀(100)은 양극탭(120a)과 음극탭(120b)이 서로 마주보도록 적층되고, 상기 단자(510)는 양극단자(511), 음극단자(512) 및 전압센싱단자(513)를 포함하며, 상기 양극단자(511)는 제1전지셀(100a)의 양극탭(120a)에 연결되고, 상기 음극단자(512)는 제2전지셀(100b)의 음극탭(120b)에 연결되며, 상기 전압센싱단자(513)는 상기 제1전지셀(100a)의 음극탭(120b) 및 제2전지셀(100b)의 양극탭(120a)에 연결될 수 있다.
이는 도 1 및 도 2와 같이 두 개의 전지셀(100)을 직렬로 연결하기 위해 전지셀(100)들의 극성이 다른 전극탭(120)이 서로 마주보도록 적층되어, 도 4(a)와 같이 제1전지셀(100a)의 양극탭(120a)과 제2전지셀(100b)의 음극탭(120b)이 전압센싱단자(513)에 의해 연결되도록 결합되며, 도 5와 같이 나머지 제1전지셀(100a)의 음극탭(120b)은 음극단자(512)에 연결되고 제2전지셀(100b)의 양극탭(120a)은 양극단자(511)에 연결되도록 결합되는 것이다. 여기에서 두 개의 전지셀(100)은 서로 다른 극성의 전극탭(120)이 마주보도록 적층되므로, 양극단자(511)와 음극단자(512)는 연결 몰드(500)의 길이 방향 일측에 형성되고, 전압센싱단자(513)는 길이 방향 타측에 형성되는 것이 바람직하다.
그리하여 두 개의 전지셀(100)이 직렬로 연결되어 양극단자(511)와 음극단자(512)가 외부 회로와 연결되는 출력 단자가 되고, 전압센싱단자(513)는 양극단자(511) 및 음극단자(512)와 별도의 보호회로를 통해 각각 연결되어 각 전지셀(100a,100b)의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
이때, 도 4 및 도 5와 같이 양극단자(511)는 상기 연결 몰드(500)의 상면에서 일측면으로 절곡 형성되고, 음극단자(512)는 연결 몰드(500)의 상면에서 타측면으로 절곡 형성되며, 전압센싱단자(513)는 연결 몰드(500)의 상면에서 양측면으로 절곡 형성될 수 있다. 이는 두 개의 전지셀(100)이 직렬로 연결될 때 단자(510)들이 전극탭(120)들과 용접으로 결합되기 용이하도록 한 구성으로, 단자(510)와 전극탭(120)이 겹쳐진 상태에서 용접에 의해 결합될 수 있도록 연결 몰드(500)의 상면에 형성되는 단자(510)들을 절곡된 형태로 형성하여, 연결 몰드(500)의 폭 방향 측면으로 단자가 연장 형성되도록 하는 것이다. 즉, 음극단자(512)는 제1전지셀(100a)의 음극탭(120b)쪽으로 ㄱ자 형태로 절곡 형성되고, 양극단자(511)는 제2전지셀(100b)의 양극탭(120a)쪽으로 ㄱ자 형태로 절곡 형성되며, 전압센싱단자(513)는 제1전지셀(100a)의 양극탭(120a)과 제2전지셀(100b)의 음극탭(120b)쪽으로 ㄷ자 형태로 절곡 형성된다.
그리고 이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈(1000)을 포함하는 전지 팩(2000)은, 나란히 다수개가 적층되는 전지 모듈(1000); 상기 전지 모듈(1000)들의 고정부(410,620)가 결합되는 베이스 프레임(1100); 및 상기 전지 모듈(1000)들의 최외곽에 밀착되어 상기 베이스 프레임(1100)에 결합되는 한 쌍의 사이드 플레이트(1200); 를 포함한다.
이는 도 6 및 도 7과 같이 양측에 고정부(410,620)가 형성되는 다수개의 전지 모듈(1000)이 베이스 프레임(1100)에 고정 및 나란히 적층되어, 최외곽에 배치되는 전지 모듈(1000)들의 외측에서 사이드 플레이트(1200)가 밀착된 상태로 베이스 프레임(1100)에 결합되어 전지 팩(2000)이 형성되는 것이다.
그리하여 본 발명의 전지 팩은, 다수개의 전지 모듈을 적층하여 전지 팩의 구성이 용이하고, 전지 팩의 일측에 전지 모듈들의 단자들과 커넥터가 배치되므로 전극단자들의 직렬 또는 병렬연결 및 각각의 전지셀의 전압측정을 위한 전압센싱라인의 구성이 용이한 장점이 있다.
그리고 상기 전지 모듈(1000)들은 직렬 또는 병렬로 연결되며, 상기 단자(510)들과 상기 커넥터(700)를 연결하는 전압센싱라인(1300)을 더 포함한다. 즉, 다수개의 전지 모듈(1000)이 적층 및 고정되고, 양극단자(511) 및 음극단자(512)들에 버스바(800)가 결합되어 전지 모듈(1000)들이 직렬 또는 병렬로 연결되며, 각각의 전지 모듈(1000)들은 단자(510)들과 커넥터(700)가 전압센싱라인(1300)으로 연결되어 각각의 전지셀(100)들의 전압을 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 내부에 포함되는 두 개의 전지셀(100)이 직렬로 연결되는 전지 모듈(1000)들이 적층되어 구성되는 전지 팩(2000)에서, 상기 전지 모듈(1000)들의 양극단자(511) 및 음극단자(512)는 고정부(620)측에 형성되고, 상기 전압센싱단자(513) 및 커넥터(700)는 고정부(620)의 반대측에 형성될 수 있다.
이는 도 7과 같이 전지 모듈(1000)의 양극단자(511)와 음극단자(512)가 형성된 하측에 고정부(620)가 형성되도록 하여 고정부(620)를 베이스 프레임(1100)에 결합하기 용이하도록 하고, 다수개의 전지 모듈(1000)의 양극단자(511)와 음극단자(512)들을 버스바(800)로 연결하여 직렬 또는 병렬연결이 용이하도록 하는 것이다. 또한, 전압센싱단자(513) 및 커넥터(700)를 그 반대측에 형성하여 전압센싱단자(513)와 커넥터(700)의 연결을 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 전지 모듈(1000)들은 직렬 또는 병렬로 연결되며, 상기 단자(510)들과 상기 커넥터(700)를 연결하는 전압센싱라인(1300)을 더 포함할 수 있다. 즉, 도 8 및 도 9와 같이 전지 모듈(1000)들의 양극단자(511) 및 음극단자(512)들을 버스바(800)를 이용하여 직렬로 연결하여 전압센싱라인(1300)을 연결하여 각각의 전지셀(100)들의 전압을 측정할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 도 10과 같이 다수개의 전지 모듈(1000)들이 병렬로 연결되도록 구성될 수도 있다.
여기에서 상기 전지 모듈(1000)들 중 최외곽에 배치되는 전지 모듈(1000) 및 일측의 최외곽 전지 모듈(1000)을 기준으로 홀수번째에 배치되는 전지 모듈(1000)은, 양극단자(511), 음극단자(512) 및 전압센싱단자(513)가 커넥터(700)에 전압센싱라인(1300)으로 각각 연결되며, 짝수번째에 배치되는 전지 모듈(1000)은 전압센싱단자(513)가 커넥터(700)에 전압센싱라인(1300)으로 연결될 수 있다.
이는 전지 모듈(1000)들 전체를 양극단자(511), 음극단자(512) 및 전압센싱단자(513)가 커넥터(700)에 전압센싱라인(1300)으로 각각 연결되도록 구성할 수도 있으나, 도 8과 같이 일측의 최외곽 전지 모듈(1000)을 기준으로 짝수번째에 배치되는 전지 모듈(1000)들은 전압센싱단자(513)만 커넥터(700)에 연결되도록 하여, 전지 모듈(1000)들 마다 동일한 커넥터(700)를 사용할 수 있으며, 짝수번째 전지 모듈(1000)들에 커넥터 핀(710)의 여유가 생기도록 하는 것이다.
그리하여 커넥터(700)의 연결되지 않고 남아있는 커넥터 핀(710)을 온도센서 또는 다양한 센서들을 연결할 수 있는 용도로 사용할 수 있다.
이때, 최외곽 전지 모듈(1000)들 및 홀수번째 전지 모듈(1000)들은 각각 양극단자(511)와 전압센싱단자(513), 음극단자(512)와 전압센싱단자(513)가 연결된 컨넥터 핀(710)을 연결하여 두 개의 전지셀(100)의 전압을 각각 측정할 수 있으며, 짝수번째 전지 모듈(1000)들은 그 좌우에 배치되는 전지 모듈(1000)들에서 측정되는 각각의 전지셀(100)들의 전압값을 이용하여 전압을 측정할 수 있다.
즉, 짝수번째 전지 모듈(1000)의 전압센싱단자(513)와 연결된 커넥터 핀(710)과 그 좌측 전지 모듈(1000)의 양극단자(511)가 연결되는 커넥터 핀(710)을 연결하여 전압을 측정하면, 좌측 전지 모듈(1000)의 두 개의 전지셀(100)의 전압은 측정할 수 있으므로 이를 이용하여 짝수번째 전지 모듈(1000)의 하나의 전지셀(100)의 전압값을 계산할 수 있다. 마찬가지로 짝수번째 전지 모듈(1000)의 전압센싱단자(513)와 연결된 커넥터 핀(710)과 그 우측 전지 모듈(1000)의 음극단자(511)가 연결되는 커넥터 핀(710)을 연결하여 전압을 측정하면, 위와 같이 다른 하나의 전지셀(100)도 전압값을 계산할 수 있다.
또한, 상기 커넥터(700)는 3핀 또는 그 이상으로 형성되고, 상기 전지 모듈(1000)에는 온도센서(1400)가 설치되어, 상기 짝수번째에 배치되는 전지 모듈(1000)의 연결되지 않는 커넥터 핀(710)은 온도센서(1400)와 연결될 수 있다.
즉, 커넥터(700)가 3핀으로 형성되면, 전지 모듈(1000)에 온도센서(1400)가 설치되어 짝수번째 전지 모듈(1000)의 커넥터(700)에 연결되지 않은 두 개의 커넥터 핀(710)을 온도센서(1400)에 연결되도록 온도센싱라인(1500)으로 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 커넥터 핀(710)이 3핀 이상으로 형성되는 경우, 일례로 5핀으로 형성되는 경우 3핀은 각각 전압센싱라인(1300)과 연결되도록 하고 나머지 2핀은 온도센싱라인에 연결되도록 할 수 있다. 이때, 커넥터(700)를 3핀으로 형성하면 커넥터(700)의 크기를 작게 할 수 있어 배터리 팩의 부피를 줄일 수 있으며, 남는 커넥터 핀의 개수를 줄일 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있다.
그리하여 온도센서(1400)를 연결할 수 있는 별도의 커넥터(700) 또는 커넥터 핀(710)을 형성하지 않아도 되므로, 커넥터(700)의 구성을 간단하게 할 수 있는 장점이 있다.
여기에서 도 11(a)와 같이 전지 모듈(1000)들의 개수를 홀수로 구성하여, 짝수번째 전지 모듈(1000)에 전압센싱라인(1300) 연결용으로 하나의 커넥터 핀(710)만을 사용하고, 나머지 두 개의 커넥터 핀(710)은 온도센싱라인(1500) 연결용으로 사용하여 짝수번째 전지 모듈(1000)들에 온도센서(1400)를 설치할 수 있다. 또한, 도 11(b)와 같이 3개의 전지 모듈(1000)을 하나의 단위로 하여 중간에 배치되는 전지 모듈(1000)들에 온도센서(1400)를 설치하도록 할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 전지 모듈
100 : 전지셀
100a : 제1전지셀 100b : 제2전지셀
110 : 전극체 120 : 전극탭
120a : 양극탭 120b : 음극탭
130 : 파우치
200 : 단위 모듈
300 : 케이스
400 : 하부캡 410 : 고정부
500 : 연결 몰드
510 : 단자 511 : 양극단자
512 : 음극단자 513 : 전압센싱단자
600 : 상부캡
610 : 절개부 620 : 고정부
700 : 커넥터 710 : 커넥터 핀
800 : 버스바
2000 : 전지 팩
1100 : 베이스 프레임 1200 : 사이드 플레이트
1300 : 전압센싱라인 1400 : 온도센서
1500 : 온도센싱라인

Claims (11)

  1. 전지셀을 포함하며, 일측에 다수개의 단자가 형성되는 단위 모듈;
    상기 단위 모듈의 양측에 형성되는 고정부; 및
    상기 단위 모듈의 일측에 결합되는 커넥터; 를 포함하는 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단위 모듈은,
    일측에 전극탭들이 형성되며, 서로 나란하게 적층되는 두 개의 전지셀;
    양측이 개방되게 형성되어 상기 전지셀들이 내부에 수용되는 케이스;
    상기 케이스의 개방된 일측에 결합되되, 상기 전극탭들이 위치하는 반대측에 결합되는 하부캡;
    일측에 다수개의 단자가 형성되며, 상기 두 개의 전지셀의 마주보는 전극탭 사이에 삽입되어 상기 단자들이 전극탭들과 연결되는 연결 몰드; 및
    상기 하부캡이 결합되는 케이스의 개방된 타측에 결합되며, 상기 연결 몰드의 단자들이 외부로 노출되도록 절개부가 형성되는 상부캡; 을 포함하는 전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부캡 및 상부캡에 각각 고정부가 형성되고, 상기 상부캡의 일측에 커넥터가 결합되는 전지 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 두 개의 전지셀은 양극탭과 음극탭이 서로 마주보도록 적층되고,
    상기 단자는 양극단자, 음극단자 및 전압센싱단자를 포함하며,
    상기 양극단자는 제1전지셀의 양극탭에 연결되고, 상기 음극단자는 제2전지셀의 음극탭에 연결되며, 상기 전압센싱단자는 상기 제1전지셀의 음극탭 및 제2전지셀의 양극탭에 연결되는 전지 모듈.
  5. 나란히 다수개가 적층되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 전지 모듈;
    상기 전지 모듈들의 고정부가 결합되는 베이스 프레임; 및
    상기 전지 모듈들의 최외곽에 밀착되어 상기 베이스 프레임에 결합되는 한 쌍의 사이드 플레이트; 를 포함하는 전지 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전지 모듈들은 직렬 또는 병렬로 연결되며, 상기 단자들과 상기 커넥터를 연결하는 전압센싱라인을 더 포함하는 전지 팩.
  7. 나란히 다수개가 적층되는 제4항의 전지 모듈;
    상기 전지 모듈들의 고정부가 결합되는 베이스 프레임; 및
    상기 전지 모듈들의 최외곽에 밀착되어 상기 베이스 프레임에 결합되는 한 쌍의 사이드 플레이트; 를 포함하는 전지 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전지 모듈들의 양극단자 및 음극단자는 고정부측에 형성되고, 상기 전압센싱단자 및 커넥터는 고정부의 반대측에 형성되는 전지 팩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전지 모듈들은 직렬 또는 병렬로 연결되며, 상기 단자들과 상기 커넥터를 연결하는 전압센싱라인을 더 포함하는 전지 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전지 모듈들 중 최외곽에 배치되는 전지 모듈 및 일측의 최외곽 전지 모듈을 기준으로 홀수번째에 배치되는 전지 모듈은, 양극단자, 음극단자 및 전압센싱단자가 커넥터에 전압센싱라인으로 각각 연결되며, 짝수번째에 배치되는 전지 모듈은 전압센싱단자가 커넥터에 전압센싱라인으로 연결되는 전지 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커넥터는 3핀 또는 그 이상으로 형성되고, 상기 전지 모듈에는 온도센서가 설치되어, 상기 짝수번째에 배치되는 전지 모듈의 연결되지 않는 커넥터 핀은 온도센서와 연결되는 전지 팩.
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