KR20140081960A - 전압 센싱 모듈 및 이를 구비하는 전지모듈 - Google Patents

전압 센싱 모듈 및 이를 구비하는 전지모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20140081960A
KR20140081960A KR1020120150268A KR20120150268A KR20140081960A KR 20140081960 A KR20140081960 A KR 20140081960A KR 1020120150268 A KR1020120150268 A KR 1020120150268A KR 20120150268 A KR20120150268 A KR 20120150268A KR 20140081960 A KR20140081960 A KR 20140081960A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tab
terminal
housing
connector portion
tabs
Prior art date
Application number
KR1020120150268A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102003067B1 (ko
Inventor
윤영준
이창호
하종오
Original Assignee
타이코에이엠피(유)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 타이코에이엠피(유) filed Critical 타이코에이엠피(유)
Priority to KR1020120150268A priority Critical patent/KR102003067B1/ko
Publication of KR20140081960A publication Critical patent/KR20140081960A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102003067B1 publication Critical patent/KR102003067B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

작업 시나 작동 시 발생하는 외부 충격이나 진동이 있는 경우에도 전지 셀의 전압을 안정적으로 측정할 수 있는 전압 전압 센싱 모듈이 개시된다. 전압 센싱 모듈은, 하우징, 상기 하우징 내부에 구비되는 복수의 터미널 탭, 상기 터미널 탭을 지지하도록 구비된 탭 지지부 및 상기 터미널 탭과 연결되어 각 전지 셀의 전압 신호를 수신하여 BMS로 송신하는 BMS 출력부 및 상기 BMS 출력부에서 측정된 결과를 송신하는 센싱 와이어를 포함하여 구성된다.

Description

전압 센싱 모듈 및 이를 구비하는 전지모듈{VOLTAGE SENSING MODULE AND BATTERY MODULE HAVING THE SAME}
본 발명은 전지모듈에서 전지 셀의 전압을 측정하는 전압 센싱 모듈에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기의 에너지원 또는 보조 전력장치 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있다.
보조 전력장치 또는 자동차 등과 같은 중대형 장치에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 복수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 전지모듈이 사용된다. 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지 셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다.
한편, 전지모듈은 복수의 전지 셀로 구성되는데, 일부 전지 셀에서 과전압이나 과전류가 발생하거나 과발열이 발생하는 경우, 전지 모듈 전체의 안정성과 작동효율이 문제가 될 수 있기 때문에, 이러한 과전압, 과전류를 검출하기 위한 수단이 필요하다.
기존에는 전압 센서 등을 이용하여 전지 셀을 실시간 또는 일정한 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있다. 그런데, 이차전지의 활용 범위가 확대됨에 따라 자동차 등의 동력원과 같이 강한 충격이나 진동이 가해지는 경우도 있다. 이와 같이 충격이나 진동이 가해지는 경우에도 검출수단이 안정적으로 접속 상태를 유지하도록 하는 것이 필요하다. 기존에는 검출수단의 고정 방식으로 볼트 및 리벳을 이용한 기계적 체결 방식 또는 스프링을 이용한 점 접촉방식 등이 사용되고 있다. 그런데 기계적 체결 방식 중 볼트 체결 방식은 진동 등 외력에 의해 볼트 풀림 등의 문제가 있어서, 최적의 토크 값 반영 및 관리가 부가적으로 필요하다. 또한, 볼트 체결을 위해 필수적으로 필요한 전극 단자 연결부의 홀은 상대적으로 취약한 전극 리드부에 응력이 집중되고 피로가 유발되어 파단이 쉽게 되는 문제점이 있다. 리벳을 이용한 기계적 체결 방식은 전지 셀의 전극 리드 사이를 리벳으로 체결하는 방식으로서, 외력에 의한 풀림 현상은 볼트 체결 방식에 비해 휠씬 적지만, 리벳의 적용을 위해 전극단자 연결부에 홀을 적용하는 것이 필수적이어서, 볼트 체결 방식과 유사하게 파단의 문제점이 발생할 수 있다.
스프링을 이용한 점 접촉방식은 스프링을 이용해 전지 셀의 전극리드와 직접 점 접촉에 의해 센싱하는 방식으로서, 전체적인 면을 통해 센싱하는 방식이 아닌 특정 점을 이용해 해당 전지 셀의 전압을 센싱하는 방식이다. 그러나, 이러한 점 접촉방식은 외력에 의해 센싱면이 이탈하거나, 센싱부 사이에 이물질이 삽입되어 안정적인 전압 센싱을 수행하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 용이하게 해결하면서, 전지 셀의 전극 리드에 대해 안정적인 센싱을 제공할 수 있는 구조의 전압 검출부재 및 이를 포함하는 전지모듈에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 작업 시나 작동 시 발생하는 외부 충격이나 진동이 있는 경우에도 전지 셀의 전압을 안정적으로 측정할 수 있는 전압 센싱 모듈 및 이를 구비하는 전지모듈을 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 전지 셀로 구성되는 전지모듈의 전압을 측정하는 전압 센싱 모듈은, 하우징, 상기 하우징 내부에 구비되는 복수의 터미널 탭, 상기 터미널 탭을 지지하도록 구비된 탭 지지부, 상기 터미널 탭과 연결되어 각 전지 셀의 전압 신호를 수신하여 BMS(battery management system)로 송신하는 BMS 출력부를 포함하여 구성될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 전지 셀은 n(여기서, n은 자연수)개가 구비되고, 상기 터미널 탭은 (n+1)개가 구비되며, 상기 탭 지지부는 (n/2-2)개가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 터미널 탭 중에서 상기 하우징에서 가장자리에 있는 2개의 터미널 탭을 지지하는 탭 지지부는 생략될 수 있다. 상세하게는, 전지 셀의 전극 리드에 결합되는 제1 커넥터부와 제2 커넥터부를 포함하고, 상기 제1 커넥터부는 상기 BMS 출력부가 장착될 수 있다. 그리고 상기 제1 커넥터부는, (n/2+1)개의 터미널 탭이 구비되고, (n/2-2)개의 탭 지지부가 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2 커넥터부는, (n/2)개의 터미널 탭이 구비되고, (n/2)개의 탭 지지부가 구비될 수 있다. 그리고 상기 제1 커넥터부와 상기 제2 커넥터부를 연결하고, 상기 제2 커넥터부에서 측정된 신호를 상기 BMS 출력부로 전송하도록 연결되는 상기 센싱 와이어를 더 구비할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 탭 지지부는 상면에 상기 터미널 탭이 안착되고, 내부에 홈이 형성된다. 예를 들어, 상기 탭 지지부는 단면이 '凹' 형상으로 형성되고, 상기 탭 지지부에서 개방된 상면에 상기 터미널 탭이 안착될 수 있다. 그리고 상기 탭 지지부는 상기 하우징과 별도의 개체로 형성되어 결합되거나 상기 하우징과 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 터미널 탭은 상기 전지 셀의 전극 리드에 용접에 의해서 결합될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 하우징을 덮도록 형성되어 상기 하우징 상에 결합되는 커버 케이스가 구비될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 다른 실시예들에 따른 복수의 전지 셀로 구성되는 전지모듈의 전압을 측정하는 전압 센싱 모듈을 구비하는 전지 모듈은,전극 리드를 구비하는 복수의 전지 셀, 상기 전지 셀이 장착되는 프레임 및 상기 전지 셀의 전압을 측정하도록 구비되는 전압 센싱 모듈을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 전압 센싱 모듈은, 하우징, 상기 하우징 내부에 구비되는 복수의 터미널 탭, 상기 터미널 탭을 지지하도록 구비된 탭 지지부 및 상기 터미널 탭과 연결되어 각 전지 셀의 전압 신호를 수신하여 BMS로 송신하는 BMS 출력부를 포함하여 구성된다.
일 예에 따르면, 상기 전극 리드는 서로 다른 2방향으로 또는 서로 동일한 방향으로 2개의 전극이 구비될 수 있다. 또한, 상기 하우징은 상기 프레임에 결합되는 결합부가 구비되고, 상기 결합부는, 상기 하우징과 상기 프레임 중 한쪽에 걸림 결합이 가능하도록 훅이 형성되고, 나머지 한쪽에는 상기 훅이 걸림 결합 가능한 돌출부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징과 상기 프레임 중 어느 한쪽 또는 양쪽에는 래치가 형성될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 하우징 내부에는 상기 각 터미널 탭에 연결되는 휴즈가 구비될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 하우징 내부에는 상기 터미널 탭과 전기적으로 연결되는 PCB가 구비될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 BMS 출력부에 전기적으로 연결되는 온도 센서부가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 센서부는 상기 전지 셀의 온도를 측정하고 출력할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 탭 지지부는 상면에 상기 터미널 탭이 안착되고, 내부에 홈이 형성되도록 구성될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 전극 리드에 결합되는 제1 커넥터부와 제2 커넥터부를 포함하고, 상기 제1 커넥터부는 상기 BMS 출력부가 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 커넥터부는, (n/2+1)개의 터미널 탭이 구비되고, (n/2-2)개의 탭 지지부가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 제2 커넥터부는, (n/2)개의 터미널 탭이 구비되고, (n/2)개의 탭 지지부가 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 커넥터부와 상기 제2 커넥터부를 연결하고, 상기 제2 커넥터부에서 측정된 신호를 상기 BMS 출력부로 전송하도록 연결되는 상기 센싱 와이어를 더 구비할 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 작업 시나 작동 시 발생하는 외부 충격이나 진동이 있는 경우에도 전지 셀의 전압을 안정적으로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 센싱 모듈을 구비하는 전지모듈의 요부 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지모듈에서 전압 센싱 모듈이 분해된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 전압 센싱 모듈에서 제1 커넥터부의 요부를 확대 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 전압 센싱 모듈에서 제2 커넥터부의 요부를 확대 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 센싱 모듈을 구비하는 전지 모듈의 요부 사시도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전지모듈(10) 및 전압 센싱 모듈(20)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 센싱 모듈(20)을 구비하는 전지모듈(10)의 요부 사시도이다. 그리고 도 2는 도 1의 전지모듈(10)에서 전압 센싱 모듈(20)이 분해된 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 전압 센싱 모듈(20)에서 제1 커넥터부(21)의 요부를 확대 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 전압 센싱 모듈(20)에서 제2 커넥터부(22)의 요부를 확대 도시한 도면이다. 그리고 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 센싱 모듈(20)을 구비하는 전지모듈(10)의 요부 사시도이다.
도면을 참조하면, 전지모듈(10)은 복수의 전지 셀(12)과 상기 전지 셀(12)이 장착되는 프레임(11) 및 전지 셀(12)의 전압을 측정하는 전압 센싱 모듈(20)을 포함하여 구성된다. 전지모듈(10)은 복수의 전지 셀(12)이 적층되어 형성되며, 전지 셀(12)에서 전극 리드(13)는 파우치 또는 판상형 이차전지 셀의 전극으로, 서로 다른 두 방향 혹은 동일한 방향으로(미도시) 2개의 전극 리드가 각각 구비된다. 여기서, 전지모듈(10)의 상세한 구성은 본 발명의 요지가 아니므로 상세한 구성에 대한 설명 및 도시는 생략한다.
한편, 이하에서 설명하는 실시예들에서는 전극 리드(13)가 전지 셀(12)의 양쪽에 구비된 것을 예로 들어 설명하지만, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 전지 셀(12)의 일 측에 동일한 방향으로 전극 리드가 구비되는 것도 가능하다. 그리고 동일한 방향으로 전극 리드가 구비되는 경우에도 본원발명의 실시예들에 따른 전압 센싱 모듈(20)이 적용될 수 있다.
전압 센싱 모듈(20)은 전극 리드(13)에 장착되면 다수의 터미널 탭이 장착되는 제1 커넥터부(21) 및 제2 커넥터부(22)로 구성되며, 각 전지 셀(12)의 전압 신호를 수신하여 BMS(battery management system)로 송신하는 BMS 출력부(23)를 포함하여 구성된다. 또한, 전압 센싱 모듈(20)은 터미널 탭(213, 223)과 BMS 출력부(23)를 연결시켜서 전압 센싱 모듈(20)에서 측정된 결과를 송신하고, 제1 커넥터부(21)와 제2 커넥터부(22)를 연결하며, 제2 커넥터부(22)에서 측정된 신호를 BMS 출력부(23)로 전송하기 위한 센싱 와이어(25)가 구비된다. 예를 들어, 센싱 와이어(25)는 일단이 제2 커넥터부(22)에 연결되고, 타단이 BMS 출력부(23)에 연결된다.
또한, 센싱 와이어(25)는 전지모듈(10)의 프레임(11) 일측에 결합될 수 있다. 본 실시예에서는 프레임(11)의 측면에 결합되는 것을 예시하였으나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 센싱 와이어(25)의 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 센싱 와이어(25)의 길이는 양쪽의 제1 및 제2 커넥터부(21, 22)를 연결시킬 수 있는 길이로 형성되며, 제1 및 제2 커넥터부(21, 22)의 위치와 장착 위치에 따라 센싱 와이어(25)의 길이와 장착되는 위치가 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
여기서, BMS 출력부(23)가 장착되는 쪽을 "제1 커넥터부(21)"라 하고, 상기 제1 커넥터부(21)와 반대쪽 전극 리드(13)에 구비되는 쪽을 "제2 커넥터부(22)"라 한다.
제1 및 제2 커넥터부(21, 22)는 각각 하우징(211, 221)과 터미널 탭(213, 223)과 상기 터미널 탭(213, 223)을 지지하는 탭 지지부(215, 225)를 포함하여 구성된다. 여기서, 제1 및 제2 커넥터(21, 22)는 BMS 출력부(23)의 장착 여부 및 터미널 탭(213, 223)의 수를 제외하고는 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하의 설명에서는 제1 및 제2 커넥터(21, 22)의 동일한 구성요소에 대해서는 제1 및 제2 커넥터(21, 22)를 구분하지 않고 동시에 설명한다.
전압 센싱 모듈(20)은 복수의 터미널 탭(213, 223)이 구비되며, 각 터미널 탭(213, 223)은 전지 셀(12)의 전극 리드(13)에 용접에 의해서 결합된다. 터미널 탭(213, 223)과 전극 리드(13)의 용접부(14)는, 도 1에 도시한 바와 같이 형성될 수 있다. 터미널 탭(213, 223)은 전극 리드(13)에 결합될 수 있도록 하우징(211, 221) 하단부에서 소정 길이 하부로 연장 구비된다. 그리고 하우징(211, 221) 외부로 노출된 터미널 탭(213, 223)이 전지 셀(12)의 전극 리드(13)에 삽입 결합된다. 예를 들어, 터미널 탭(213, 223)과 전극 리드(13)는 레이저 용접이나 초음파에 의한 초음파 융착 등의 방법을 이용하여 결합된다.
한편, 제1 및 제2 커넥터부(21, 22)는 터미널 탭(213, 223)의 수가 서로 다르게 형성될 수 있다. 이는, 전극 리드(13)를 직렬로 연결하기 위해서 발생하는 차이이다. 상세하게는, 전지 셀(12)의 수가 n(여기서, n은 자연수)개가 구비되면, 전극 리드(13)는 전지 셀(12) 1개당 2개씩이 구비되는데, 제1 커넥터부(21)는 전지 셀(12)의 전극 리드(13) 중 일부에 결합되고, 나머지 전극 리드(13)에는 제2 커넥터부(22)가 결합될 수 있다. 그리고 제1 커넥터부(21)는 (n/2 +1)개의 터미널 탭(213)이 구비된다. 그리고 제2 커넥터부(22)는 (n/2)개의 터미널 탭(223)이 구비된다.
터미널 탭(213, 223)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 하우징(211, 221) 내부에 구비되는 부분에 센싱 와이어(25)와 연결되기 위해서 랜스 형상의 와이어 결합부(214, 224)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 터미널 탭(213, 223)은 와이어 결합부(214, 224)를 통해 센싱 와이어(25)와 직접적으로 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 터미널 탭(213, 223)이 실장되는 PCB가 구비되는 것도 가능하다. 예를 들어, 하우징(211, 221) 내부에 소정의 PCB가 구비되고, 터미널 탭(213, 223)은 상기 PCB에 실장되어서 PCB를 통해서 센싱 와이어(25)와 전기적으로 결합될 수 있다. 여기서, 도 3 및 도 4에서 도면부호 212와 222는 터미널 탭(213, 223)이 실장되는 탭 결합부(212, 222)로, 하우징(211, 221)의 일부이거나 PCB 일 수 있다.
탭 지지부(215, 225)는 터미널 탭(213, 223)이 안착되도록 구비되며, 각각의 터미널 탭(213, 223)과 전극 리드(13)를 연결시키도록 구비된다. 예를 들어, 제1 커넥터부(21)는 (n/2-2)개의 탭 지지부(215)가 구비된다. 여기서, 제1 커넥터부(21)는 가장자리에 구비되는 2개의 터미널 탭(213)에는 탭 지지부(215)가 구비되지 않을 수 있다. 그리고 탭 지지부(215)에 의해 지지되지 않는 터미널 탭(213)은 전극 리드(13)와 연결된 버스바(bus bar) 또는 전극 리드(13)에 직접 용접되는 것이 가능하다. 또한, 또는, 탭 지지부(215, 225)에 의해 지지되지 않는 터미널 탭(213)은 프레임(11)이 탭 지지부(215)의 역할을 하여서 전극 리드(13)와 용접될 수 있다.
그리고, 제2 커넥터부(22)는 (n/2)개의 탭 지지부(225)가 구비된다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 제2 커넥터부(22)에서도 탭 지지부(225)에 의해 지지되지 않는 터미널 탭(223)이 구비되는 것도 가능하다.
탭 지지부(215, 225)는 하우징(211, 221)과 일체로 형성되거나, 또는 별도의 개체로 형성되어 하우징(211, 221) 하단부에 결합될 수 있다. 탭 지지부(215, 225)는 터미널 탭(213, 223)이 안착되는 면에 소정 깊이와 형상을 갖는 홈부(216, 226)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 탭 지지부(215, 225)는 그 단면이 '凹' 형상으로 형성되어서 홈부(216, 226)가 형성되고, 홈부(216, 226)가 형성되어서 개방된 상면에 터미널 탭(213, 223)이 안착된다. 여기서, 탭 지지부(215, 225)에 홈부(216, 226)가 형성되므로, 터미널 탭(213, 223)을 용접하는 과정에서 발생하는 열과 가스 등이 홈부(216, 226)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 탭 지지부(215, 225)를 구비하는 것을 예시하였으나, 이와는 달리, 터미널 탭(213, 223)의 두께를 소정 두께 이상으로 두껍게 형성하거나, 터미널 탭(213, 223) 자체에 요철부가 형성되도록 포밍 가공을 하는 것도 가능하다.
하우징(211, 221)을 전지모듈(10)에 결합시키기 위해서 결합부가 구비된다. 결합부는 하우징(211, 221)과 프레임(11)이 서로 걸림 결합 또는 끼움 결합 방식으로 결합되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(211, 221)과 프레임(11) 중 어느 한 쪽에 훅이 형성되고, 나머지 한 쪽에는 상기 훅이 걸림 결합되어 고정될 수 있도록 홈 또는 홀이 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 하우징(211, 221)과 프레임(11)의 결합을 위해서, 하우징(211, 221) 및 프레임(11)에 각각 래치(latch)가 형성되는 것도 가능하다.
도 5에 도시한 바와 같이, 전압 센싱 모듈(20)은 하우징(211, 221)의 외측에 커버 케이스(27)가 더 구비될 수 있다. 커버 케이스(27)는 하우징(211, 221)과 터미널 탭(213, 223)을 가릴 수 있도록 구비되어서, 하우징(211, 221) 외측에 결합될 수 있다. 커버 케이스(27)는 하우징(211, 221)을 덮어서 하우징(211, 221) 및 전압 센싱 모듈(20) 내부로 먼지나 이물질 등이 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 전극 리드(13)와 터미널 탭(213, 223)의 연결 상태를 확인하고, 터미널 탭(213, 223)의 과부하 시 다른 전기 부품들을 보호하기 위해서 휴즈가 설치될 수 있다. 예를 들어, 휴즈는 각 터미널 탭(213, 223)에 구비될 수 있다. 또는, 하우징(211, 221) 내부에 소정의 회로가 형성된 PCB가 구비되고, PCB 상에 터미널 탭(213, 223) 및 휴즈가 구비될 수 있다.
또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 전압 센싱 모듈(20)에는 전지 셀(12)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서부가 구비될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서부는 하우징 내부의 어느 위치 또는 전지 셀(12)에 인접한 임의의 위치에 구비될 수 있다. 그리고 온도 센서부는 BMS 출력부(23)에 전기적으로 연결되어서 전지 셀(12)의 온도와 과열 여부를 실시간으로 측정하거나 일정 시간 간격으로 측정할 수 있으며, 과열되었을 때 알림을 발생하는 형태로 작동하는 것도 가능하다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
10: 전지모듈
11: 프레임
12: 전지 셀
13: 전극 리드
14: 용접부
20: 전압 센싱 모듈
21: 제1 커넥터부
22: 제2 커넥터부
23: BMS 출력부(battery management system)
25: 센싱 와이어(sensing wire)
211, 221: 하우징
212, 222: 탭 결합부
213, 223: 터미널 탭
214, 224: 와이어 결합부
215, 225: 탭 지지부
216, 226: 홈부
27: 커버 케이스

Claims (25)

  1. 복수의 전지 셀로 구성되는 전지모듈의 전압을 측정하는 전압 센싱 모듈에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 내부에 구비되는 복수의 터미널 탭;
    상기 터미널 탭을 지지하도록 구비된 탭 지지부; 및
    상기 터미널 탭과 연결되어 각 전지 셀의 전압 신호를 수신하여 BMS(battery management system)로 송신하는 BMS 출력부;
    를 포함하는 전압 센싱 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전지 셀은 n(여기서, n은 자연수)개가 구비되고,
    상기 터미널 탭은 (n+1)개가 구비되며, 상기 탭 지지부는 (n/2-2)개가 구비되는 전압 센싱 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 터미널 탭 중에서 상기 하우징에서 가장자리에 있는 2개의 터미널 탭을 지지하는 탭 지지부는 생략되는 전압 센싱 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    전지 셀의 전극 리드에 결합되는 제1 커넥터부와 제2 커넥터부를 포함하고,
    상기 제1 커넥터부는 상기 BMS 출력부가 장착되는 전압 센싱 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커넥터부는, (n/2+1)개의 터미널 탭이 구비되고, (n/2-2)개의 탭 지지부가 구비되는 전압 센싱 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 커넥터부는, (n/2)개의 터미널 탭이 구비되고, (n/2)개의 탭 지지부가 구비되는 전압 센싱 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커넥터부와 상기 제2 커넥터부를 연결하고, 상기 제2 커넥터부에서 측정된 신호를 상기 BMS 출력부로 전송하도록 구비되는 상기 센싱 와이어를 더 포함하는 전압 센싱 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탭 지지부는 상면에 상기 터미널 탭이 안착되고, 내부에 홈이 형성된 전압 센싱 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탭 지지부는 단면이 '凹' 형상으로 형성되고, 상기 탭 지지부에서 개방된 상면에 상기 터미널 탭이 안착되는 전압 센싱 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 탭 지지부는 상기 하우징과 별도의 개체로 형성되어 결합되거나 상기 하우징과 일체로 형성된 전압 센싱 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 탭은 상기 전지 셀의 전극 리드에 용접에 의해서 결합되는 전압 센싱 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하우징을 덮도록 형성되어 상기 하우징 상에 결합되는 커버 케이스가 구비되는 전압 센싱 모듈.
  13. 전극 리드를 구비하는 복수의 전지 셀;
    상기 전지 셀이 장착되는 프레임; 및
    상기 전지 셀의 전압을 측정하도록 구비되는 전압 센싱 모듈;
    을 포함하고,
    상기 전압 센싱 모듈은,
    하우징;
    상기 하우징 내부에 구비되는 복수의 터미널 탭;
    상기 터미널 탭을 지지하도록 구비된 탭 지지부; 및
    상기 터미널 탭과 연결되어 각 전지 셀의 전압 신호를 수신하여 BMS로 송신하는 BMS 출력부;
    를 포함하는 전지모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전극 리드는 서로 다른 2방향으로 또는 서로 동일한 방향으로 2개의 전극이 구비되는 전지모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 프레임에 결합되는 결합부가 구비되고,
    상기 결합부는, 상기 하우징과 상기 프레임 중 한쪽에 걸림 결합이 가능하도록 훅이 형성되고, 나머지 한쪽에는 상기 훅이 걸림 결합 가능한 돌출부가 형성되는 전지모듈.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 프레임 중 어느 한쪽 또는 양쪽에는 래치가 형성된 전지모듈.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 하우징 내부에는 상기 각 터미널 탭에 연결되는 휴즈가 구비되는 전지모듈.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 하우징 내부에는 상기 터미널 탭과 전기적으로 연결되는 PCB가 구비되는 전지모듈.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 BMS 출력부에 전기적으로 연결되는 온도 센서부가 구비되는 전지모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 온도 센서부는 상기 전지 셀의 온도를 측정하고 출력하는 전지모듈.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 탭 지지부는 상면에 상기 터미널 탭이 안착되고, 내부에 홈이 형성되도록 구성되는 전지 모듈.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 전극 리드에 결합되는 제1 커넥터부와 제2 커넥터부를 포함하고, 상기 제1 커넥터부는 상기 BMS 출력부가 장착되는 전지 모듈.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 커넥터부는, (n/2+1)개의 터미널 탭이 구비되고, (n/2-2)개의 탭 지지부가 구비되는 전지 모듈.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제2 커넥터부는, (n/2)개의 터미널 탭이 구비되고, (n/2)개의 탭 지지부가 구비되는 전지 모듈.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 제1 커넥터부와 상기 제2 커넥터부를 연결하고, 상기 제2 커넥터부에서 측정된 신호를 상기 BMS 출력부로 전송하도록 연결되는 상기 센싱 와이어를 더 구비하는 전지 모듈.
KR1020120150268A 2012-12-21 2012-12-21 전압 센싱 모듈 및 이를 구비하는 전지모듈 KR102003067B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120150268A KR102003067B1 (ko) 2012-12-21 2012-12-21 전압 센싱 모듈 및 이를 구비하는 전지모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120150268A KR102003067B1 (ko) 2012-12-21 2012-12-21 전압 센싱 모듈 및 이를 구비하는 전지모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140081960A true KR20140081960A (ko) 2014-07-02
KR102003067B1 KR102003067B1 (ko) 2019-07-24

Family

ID=51732976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120150268A KR102003067B1 (ko) 2012-12-21 2012-12-21 전압 센싱 모듈 및 이를 구비하는 전지모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102003067B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170050511A (ko) * 2015-10-30 2017-05-11 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20170096354A (ko) * 2016-02-16 2017-08-24 에스케이이노베이션 주식회사 전압 센싱 모듈 및 그 제조 방법
KR20170123889A (ko) * 2016-04-29 2017-11-09 에스케이이노베이션 주식회사 케이블 조립체 및 이를 구비하는 배터리 모듈
KR20180012568A (ko) * 2016-07-27 2018-02-06 주식회사 엘지화학 전극 리드 연결용 커넥터 및 이를 이용한 배터리 모듈
WO2018066797A1 (ko) * 2016-10-06 2018-04-12 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20180060822A (ko) * 2016-11-29 2018-06-07 주식회사 엘지화학 센싱 커넥터 고정 구조를 갖는 배터리 모듈
CN110168799A (zh) * 2017-06-13 2019-08-23 株式会社Lg化学 电池模块
US11804723B2 (en) 2018-11-08 2023-10-31 Lg Energy Solution, Ltd. Relay switch device for turning on/off high current of battery pack

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006120487A (ja) * 2004-10-22 2006-05-11 Yazaki Corp バッテリの電圧検出構造
KR20070114409A (ko) * 2006-05-29 2007-12-04 주식회사 엘지화학 전압 검출부재 및 이를 포함하는 전지모듈
KR20100109857A (ko) * 2009-04-01 2010-10-11 주식회사 엘지화학 전압 검출부재 및 이를 포함하는 전지모듈
KR20110112900A (ko) * 2010-04-08 2011-10-14 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 센싱부재를 포함하는 전지모듈

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006120487A (ja) * 2004-10-22 2006-05-11 Yazaki Corp バッテリの電圧検出構造
KR20070114409A (ko) * 2006-05-29 2007-12-04 주식회사 엘지화학 전압 검출부재 및 이를 포함하는 전지모듈
KR20100109857A (ko) * 2009-04-01 2010-10-11 주식회사 엘지화학 전압 검출부재 및 이를 포함하는 전지모듈
KR20110112900A (ko) * 2010-04-08 2011-10-14 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 센싱부재를 포함하는 전지모듈

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170050511A (ko) * 2015-10-30 2017-05-11 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20170096354A (ko) * 2016-02-16 2017-08-24 에스케이이노베이션 주식회사 전압 센싱 모듈 및 그 제조 방법
KR20170123889A (ko) * 2016-04-29 2017-11-09 에스케이이노베이션 주식회사 케이블 조립체 및 이를 구비하는 배터리 모듈
KR20180012568A (ko) * 2016-07-27 2018-02-06 주식회사 엘지화학 전극 리드 연결용 커넥터 및 이를 이용한 배터리 모듈
CN108463902A (zh) * 2016-10-06 2018-08-28 株式会社Lg化学 电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆
WO2018066797A1 (ko) * 2016-10-06 2018-04-12 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
CN108463902B (zh) * 2016-10-06 2021-03-16 株式会社Lg化学 电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆
US10981454B2 (en) 2016-10-06 2021-04-20 Lg Chem, Ltd. Battery module, battery pack including battery module, and vehicle including battery pack
KR20180060822A (ko) * 2016-11-29 2018-06-07 주식회사 엘지화학 센싱 커넥터 고정 구조를 갖는 배터리 모듈
CN110168799A (zh) * 2017-06-13 2019-08-23 株式会社Lg化学 电池模块
EP3550661A4 (en) * 2017-06-13 2020-07-01 LG Chem, Ltd. BATTERY MODULE
US11437660B2 (en) 2017-06-13 2022-09-06 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module
US11804723B2 (en) 2018-11-08 2023-10-31 Lg Energy Solution, Ltd. Relay switch device for turning on/off high current of battery pack

Also Published As

Publication number Publication date
KR102003067B1 (ko) 2019-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102003067B1 (ko) 전압 센싱 모듈 및 이를 구비하는 전지모듈
CN107210404B (zh) 电池模块以及包括该电池模块的电池组
JP5037537B2 (ja) 電気的接続部材、バッテリーモジュール及びバッテリーシステム
CN101395490B (zh) 电压检测构件和使用该电压检测构件的蓄电池模块
JP5355776B2 (ja) 電圧検出部材、および同部材を含む電池モジュール
JP5198274B2 (ja) 電気的な接続のための新規なバスバーおよびそれを備えた電池モジュール
KR101293952B1 (ko) 신규한 구조의 버스 바 어셈블리
KR101326196B1 (ko) 콤팩트한 구조의 전지팩
JP5584820B2 (ja) 新規構造を備えた検知部材を有する電池モジュール
KR101561123B1 (ko) 조립식 전압 센싱 버스 바를 포함하는 전지모듈
US9972871B2 (en) Voltage sensing member and battery module employed with the same
US9484591B2 (en) Voltage sensing member and battery module employed with the same
CN103703606A (zh) 被改善稳定性的电池模块
JP5420058B2 (ja) 安全性を向上させた中型または大型バッテリーモジュール
KR20170027543A (ko) 개선된 체결구조를 갖는 배터리 모듈
KR101262029B1 (ko) 안전성이 향상된 전지팩
CN110114932B (zh) 电池模块以及包括电池模块的电池组和车辆
KR101841663B1 (ko) 리셉터클 구조의 전압 센싱부재를 포함하는 전지모듈
KR102449864B1 (ko) 전지모듈 어셈블리용 접속장치
KR101699865B1 (ko) 직접 연결 방식의 전압 센싱부를 포함하는 전지모듈
KR102539183B1 (ko) Icb 센싱부 및 이를 포함하는 배터리 패키지
JP2014044850A (ja) 温度センサの取付構造
KR101672191B1 (ko) 전지 카트리지
KR101667519B1 (ko) 외부 입출력 단자를 형성하는 버스 바를 포함하는 전지모듈
KR102210888B1 (ko) 배터리 팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant