KR20140084563A - 차량용 배터리의 전압센싱회로 및 이를 포함하는 셀모듈조립체 - Google Patents

차량용 배터리의 전압센싱회로 및 이를 포함하는 셀모듈조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수 개의 단위 셀들에 대한 전압을 센싱하기 위한 차량용 배터리의 전압센싱회로 및 이를 포함하는 셀모듈조립체(Cell Module Assembly)에 관한 것으로, 상기 차량용 배터리의 전압센싱회로는 상기 단위 셀들 중 인접하여 배치되는 단위 셀들이 한 쌍씩 모듈화된 경우, 상기 모듈화된 한 쌍의 단위 셀들의 셀 리드들 사이에 각각 배치되고, 레이저 용접에 의해 상기 셀 리드들 각각에 접합되어 상기 한 쌍의 단위 셀들 별로 상기 셀 리드들을 각각 연결하기 위한 센싱 버스바들; 및 상기 센싱 버스바들에 유입된 전류를 인출하기 위해, 일단이 상기 센싱 버스바들 각각에 연결되는 와이어들을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 커넥터에 의한 접합 대신 레이저 용접에 의한 접합 방식을 사용하기 때문에 차량용 배터리의 내진성 및 내충격성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량용 배터리의 전압센싱회로 및 이를 포함하는 셀모듈조립체{Voltage sensing circuit for vehicle battery and Cell Module Assembly including the same}
본 발명은 차량용 배터리의 전압센싱회로 및 이를 포함하는 셀모듈조립체에 관한 것으로, 구체적으로는 배터리를 이루는 단위 셀의 전압을 센싱하기 위한 차량용 배터리의 전압센싱회로 및 이를 포함하는 셀모듈조립체에 관한 것이다.
현재 EV(Electric Vehicle) 및 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 차량용 배터리는 단위 셀의 전압을 센싱하기 위해 차량용 배터리의 전압센싱회로를 구비하고 있다.
셀모듈조립체(Cell Module Assembly)는 복수 개의 단위 셀들로 구성될 수 있다. 셀모듈조립체를 구성하는 단위 셀들은 인출된 셀 리드들을 통해 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
차량용 배터리의 전압센싱회로는 일반적으로 터미널과 하우징으로 구성된 커넥터를 이용하여 셀 리드에 접촉하는 방식을 통해 단위 셀의 전압을 센싱할 수 있다.
그러나 차량용 배터리의 전압센싱회로는 커넥터를 이용하여 셀 리드에 접촉해야 하기 때문에 배터리 내부에 커넥터를 위한 부품공간이 필요하여 배터리의 전체 사이즈가 커지는 문제가 있고, 셀 리드와 커넥터의 터미널이 접촉된 구성으로 인해 진동 및 충격에 취약한 문제가 있다.
KR 10-2011-0111478 A, 2011. 10. 11, 도면 1
본 발명의 목적은 커넥터를 이용한 셀 리드와의 접촉방식을 대체할 수 있는 새로운 방식을 개발함으로써 배터리의 전체 사이즈를 작게 하면서 진동 및 충격에 강한 차량용 배터리의 전압센싱회로 및 이를 포함하는 셀모듈조립체을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 셀모듈조립체(Cell Module Assembly)를 구성하는 복수 개의 단위 셀들에 대한 전압을 센싱하기 위한 차량용 배터리의 전압센싱회로에 관한 것이다.
본 차량용 배터리의 전압센싱회로는 상기 단위 셀들 중 인접하여 배치되는 단위 셀들이 한 쌍씩 모듈화된 경우, 상기 모듈화된 한 쌍의 단위 셀들의 셀 리드들 사이에 각각 배치되고, 레이저 용접에 의해 상기 셀 리드들 각각에 접합되어 상기 한 쌍의 단위 셀들 별로 상기 셀 리드들을 각각 연결하기 위한 센싱 버스바들; 및 상기 센싱 버스바들에 유입된 전류를 인출하기 위해, 일단이 상기 센싱 버스바들 각각에 연결되는 와이어들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센싱 버스바들 각각은 제1 영역이 상기 셀 리드들 중 하나와 중첩되고 상기 제1 영역으로부터 이격된 제2 영역이 상기 셀 리드들 중 나머지와 중첩되며, 상기 중첩된 제1 영역 및 제2 영역이 레이저 용접에 의해 상기 셀 리드들 각각에 접합되는 것에 의해 상기 한 쌍의 단위 셀들의 셀 리드들 사이가 연결될 수 있다.
상기 셀 리드들은 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 각각에 중첩되도록 각각 절곡되고, 상기 센싱 버스바는 상기 레이저 용접이 수행되는 방향의 반대편에 배치되도록 상기 절곡된 셀 리드들의 하측에 배치될 수 있다.
상기 센싱 버스바는, 일단이 양 측으로 각각 대칭으로 연장되어 형성된 압착편을 구비하고, 상기 압착편이 절곡 되어 상기 와이어의 일단이 압착되는 것에 의해 상기 센싱 버스바와 상기 와이어가 연결될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면은 복수 개의 단위 셀들로 구성되는 셀모듈조립체(Cell Module Assembly)에 관한 것이다.
본 셀모듈조립체는 상기 단위 셀들 중 인접하여 배치되는 단위 셀들이 한 쌍씩 모듈화된 경우, 상기 모듈화된 한 쌍의 단위 셀들의 셀 리드들 사이에 각각 배치되고, 레이저 용접에 의해 상기 셀 리드들 각각에 접합되어 상기 한 쌍의 단위 셀들 별로 상기 셀 리드들을 각각 연결하기 위한 센싱 버스바들과, 일단이 상기 센싱 버스바들 각각에 연결되어 상기 센싱 버스바들에 유입된 전류를 인출하기 위한 와이어들을 포함하는 차량용 배터리의 전압센싱회로; 및 상기 센싱 버스바들에 일단이 연결된 와이어들의 타단들 각각을 터미널링하고 하우징하여, 외부로 연결하기 위한 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센싱 버스바들 각각은 제1 영역이 상기 셀 리드들 중 하나와 중첩되고 상기 제1 영역으로부터 이격된 제2 영역이 상기 셀 리드들 중 나머지와 중첩되며, 상기 중첩된 제1 영역 및 제2 영역이 레이저 용접에 의해 상기 셀 리드들 각각에 접합되는 것에 의해 상기 한 쌍의 단위 셀들의 셀 리드들 사이가 연결될 수 있다.
상기 셀 리드들은 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 각각에 중첩되도록 각각 절곡되고, 상기 센싱 버스바는 상기 레이저 용접이 수행되는 방향의 반대편에 배치되도록 상기 절곡된 셀 리드들의 하측에 배치될 수 있다.
상기 센싱 버스바는, 일단이 양 측으로 각각 대칭으로 연장되어 형성된 압착편을 구비하고, 상기 압착편이 절곡 되어 상기 와이어의 일단이 압착되는 것에 의해 상기 센싱 버스바와 상기 와이어가 연결될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 단위 셀의 측정을 위해 센싱 버스바를 이용한 레이저 용접에 의해 셀 리드들이 연결됨으로써 종래 커넥터를 이용한 셀 리드와의 접촉방식을 대체할 수 있기 때문에 배터리의 전체 사이즈를 작게 할 수 있어 차량용 배터리의 소형화 및 경량화에 기여할 수 있다.
또한 본 발명은 커넥터에 의한 접합 대신 레이저 용접에 의한 접합 방식을 사용하기 때문에 차량용 배터리의 내진성 및 내충격성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 궁극적으로 차량용 배터리의 제조에 소요되는 부품의 숫자를 줄일 수 있어, 제조 단가를 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀모듈조립체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 버스바의 접합을 설명하기 도면이다.
도 3은 도 2의 센싱 버스바의 접합을 위한 레이저 용접과 관련된 표이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 버스바와 와이어의 연결을 설명하기 위한 도면이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 전압센싱회로 및 셀모듈조립체에 대해 설명한다. 차량용 배터리는 셀모듈조립체를 여러 개 조합하여 구성될 수 있다.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀모듈조립체의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 셀모듈조립체(1)는 복수 개의 단위 셀들(10)을 구비하고, 단위 셀들의 전압을 센싱하기 위한 차량용 배터리의 전압센싱회로(20), 이와 연결되는 연결부(30)를 포함할 수 있다.
단위 셀들(10)은 각각 인접한 단위 셀(10)과 한 쌍식 모듈화 되어 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
차량용 배터리의 전압센싱회로(20)는 한 쌍의 단위 셀들(10) 별로 셀 리드들(12)을 각각 연결하기 위한 센싱 버스바들(22)과, 이들과 각각 연결되는 와이어들(24)을 포함할 수 있다.
센싱 버스바들(22)은 모듈화된 한 쌍의 단위 셀들(10)의 셀 리드들(12) 사이에 각각 배치되고, 레이저 용접에 의해 셀 리드들(12) 각각에 접합되어 한 쌍의 단위 셀들(10) 별로 셀 리드들(12)을 각각을 연결한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 버스바의 접합을 설명하기 도면이고, 도 3은 도 2의 센싱 버스바의 접합을 위한 레이저 용접과 관련된 표이다.
도 2를 참조하면, 한 쌍의 단위 셀들(10) 중 하나로부터 인출된 음극 셀 리드(12)가 센싱 버스바(22)의 좌측의 제1 영역(222)에 중첩되도록 음극 셀 리드(12)는 절곡된다.
또한 한 쌍의 단위 셀들(10) 중 나머지로부터 인출된 양극 셀 리드(12)가 센싱 버스바(22)의 우측의 제2 영역(224)에 중첩되도록 양극 셀 리드(12)는 절곡된다. 절곡된 음극 셀 리드(12)와 양극 셀 리드(12)는 서로 이격된 상태이다.
도 2에 도시된 바와 같은 레이저 용접에 의해 센싱 버스바(22)의 중첩된 제1 영역(222) 및 제2 영역(224)이 음극 셀 리드(12) 및 양극 셀 리드(12)에 각각 접합된다. 이에 의해 한 쌍의 단위 셀들(10)의 셀 리드들(12) 사이가 연결될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 차량용 배터리의 전압센싱회로(20)는 센싱 버스바(22)를 이용한 레이저 용접에 의해 셀 리드들(12)이 연결됨으로써 종래 커넥터를 이용한 셀 리드와의 접촉방식을 대체할 수 있기 때문에 셀모듈조립체(1)의 전체 사이즈를 작게 할 수 있고, 더불어 진동 및 충격에 강한 셀모듈조립체(1)를 구현할 수 있다.
센싱 버스바(22)는 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 용접이 수행되는 방향의 반대편에 배치되도록 절곡된 셀 리드들(12)의 하측에 배치될 수 있다.
이 경우, 도 3에 나타난 용접부와 피용접부의 소재 상 레이저 용접이 가능한 범위를 고려하여, 센싱 버스바(22)의 소재는 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)로 선택될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 버스바와 와이어의 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 센싱 버스바(22)는 양 측으로 각각 대칭으로 연장되어 형성된 압착편(226)을 구비하고, 압착편(226)이 절곡되어 상기 와이어의 일단이 압착됨으로써 센싱 버스바(22)와 와이어(24)가 연결될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 차량용 배터리의 전압센싱회로(20)는 센싱 버스바(22)와 와이어(24)를 추가 적인 부품 없이 압착 공정으로 간단하게 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀모듈조립체(1)의 연결부(30)는 센싱 버스바들(22)에 일단이 연결된 와이어들의 타단들 각각을 터미널링하고 하우징하여, 외부로 연결하는 것으로, 차량용 배터리의 상태를 모니터링하고 관리하는 배터리관리시스템(Battery Management System)으로 연결하는 기능을 수행할 수 있다.
차량용 배터리는 본 실시예에 따른 셀모듈조립체(1)가 다수 개 결합되어 이루어지는 것으로, 복수 개의 셀모듈조립체(1)로부터 인출되는 복수 개의 연결부(30)에 연결되는 와이어하네스를 통해 배터리관리시스템(Battery Management System)과 연동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 전압센싱회로(20) 및 셀모듈조립체(1)는 위에서 설명한 실시예들의 구성과 방법에 한정되지 않으며, 사용자의 필요에 따라 실시예의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
1: 셀모듈조립체
10: 단위 셀
12: 셀 리드
20: 차량용 배터리의 전압센싱회로
22: 센싱 버스바
24: 와이어
222: 제1 영역
224: 제2 영역
226: 압착편
30: 연결부

Claims (8)

  1. 셀모듈조립체(Cell Module Assembly)를 구성하는 복수 개의 단위 셀들에 대한 전압을 센싱하기 위한 차량용 배터리의 전압센싱회로에 있어서,
    상기 단위 셀들 중 인접하여 배치되는 단위 셀들이 한 쌍씩 모듈화된 경우, 상기 모듈화된 한 쌍의 단위 셀들의 셀 리드들 사이에 각각 배치되고, 레이저 용접에 의해 상기 셀 리드들 각각에 접합되어 상기 한 쌍의 단위 셀들 별로 상기 셀 리드들을 각각 연결하기 위한 센싱 버스바들; 및
    상기 센싱 버스바들에 유입된 전류를 인출하기 위해, 일단이 상기 센싱 버스바들 각각에 연결되는 와이어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 전압센싱회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 버스바들 각각은 제1 영역이 상기 셀 리드들 중 하나와 중첩되고 상기 제1 영역으로부터 이격된 제2 영역이 상기 셀 리드들 중 나머지와 중첩되며, 상기 중첩된 제1 영역 및 제2 영역이 레이저 용접에 의해 상기 셀 리드들 각각에 접합되는 것에 의해 상기 한 쌍의 단위 셀들의 셀 리드들 사이가 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 전압센싱회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 셀 리드들은 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 각각에 중첩되도록 각각 절곡되고,
    상기 센싱 버스바는 상기 레이저 용접이 수행되는 방향의 반대편에 배치되도록 상기 절곡된 셀 리드들의 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 전압센싱회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 버스바는, 일단이 양 측으로 각각 대칭으로 연장되어 형성된 압착편을 구비하고, 상기 압착편이 절곡 되어 상기 와이어의 일단이 압착되는 것에 의해 상기 센싱 버스바와 상기 와이어가 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 전압센싱회로.
  5. 복수 개의 단위 셀들로 구성되는 셀모듈조립체(Cell Module Assembly)에 있어서,
    상기 단위 셀들 중 인접하여 배치되는 단위 셀들이 한 쌍씩 모듈화된 경우, 상기 모듈화된 한 쌍의 단위 셀들의 셀 리드들 사이에 각각 배치되고, 레이저 용접에 의해 상기 셀 리드들 각각에 접합되어 상기 한 쌍의 단위 셀들 별로 상기 셀 리드들을 각각 연결하기 위한 센싱 버스바들과, 일단이 상기 센싱 버스바들 각각에 연결되어 상기 센싱 버스바들에 유입된 전류를 인출하기 위한 와이어들을 포함하는 차량용 배터리의 전압센싱회로; 및
    상기 센싱 버스바들에 일단이 연결된 와이어들의 타단들 각각을 터미널링하고 하우징하여, 외부로 연결하기 위한 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀모듈조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센싱 버스바들 각각은 제1 영역이 상기 셀 리드들 중 하나와 중첩되고 상기 제1 영역으로부터 이격된 제2 영역이 상기 셀 리드들 중 나머지와 중첩되며, 상기 중첩된 제1 영역 및 제2 영역이 레이저 용접에 의해 상기 셀 리드들 각각에 접합되는 것에 의해 상기 한 쌍의 단위 셀들의 셀 리드들 사이가 연결되는 것을 특징으로 하는 셀모듈조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 셀 리드들은 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 각각에 중첩되도록 각각 절곡되고,
    상기 센싱 버스바는 상기 레이저 용접이 수행되는 방향의 반대편에 배치되도록 상기 절곡된 셀 리드들의 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 셀모듈조립체.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 센싱 버스바는, 일단이 양 측으로 각각 대칭으로 연장되어 형성된 압착편을 구비하고, 상기 압착편이 절곡 되어 상기 와이어의 일단이 압착되는 것에 의해 상기 센싱 버스바와 상기 와이어가 연결되는 것을 특징으로 하는 셀모듈조립체.
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