KR20140130357A

KR20140130357A - 이차전지 팩

Info

Publication number: KR20140130357A
Application number: KR1020130135795A
Authority: KR
Inventors: 이창호; 박현상
Original assignee: 타이코에이엠피(유)
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-11-10

Abstract

간단한 구조를 가지면서도 다수의 셀을 안정적으로 적층 및 결합시킬 수 있고, 조립 및 구조가 단순한 이차전지 팩이 개시된다. 이차전지 팩은, 다수의 전지 셀; 상기 전지 셀을 수용하는 하우징; 및 상기 하우징의 상부에 결합되고, 상기 전지 셀의 셀 리드에 연결되는 버스바(bus bar)가 내부에 구비되는 커버부를 포함하고, 상기 버스바는 상기 커버부 내부에서 하면에 형성된 버스바 지지부 상에 위치한다.

Description

이차전지 팩{SECONDARY BATTERY PACK}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 조립 및 구조를 간소화할 수 있는 이차전지 팩을 제공하기 위한 것이다.

이차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 하이브리드 전기 자동차 등의 에너지원으로도 주목 받고 있다.

이차전지는 주로 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지가 주로 사용되고 있으며, 최근에는 리튬 이온전지 등의 사용도 시도되고 있다. 이차전지는 고출력과 대용량을 만족시키기 위해서, 소형의 단위전지 셀(unit cell, 이하, '셀'이라 함)들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 이차전지 팩이 사용되고 있다. 이차전지 팩은 셀이 높은 밀집도로 적층될 수 있고, 공간의 활용성을 높이기 위해서 각형 또는 파우치형 전지 셀이 사용되고 있다.

이차전지 팩은 전지 셀의 기계적 체결과 전기적 연결을 위해서는 여러 가지 구조물이 필요하고, 많은 작업 공수가 필요하다.

본 발명의 실시예들에 따르면 좀더 간단한 구조를 가지면서도 다수의 셀을 안정적으로 적층 및 결합시킬 수 있고, 조립 및 구조가 단순한 이차전지 팩을 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 이차전지 팩은, 다수의 전지 셀, 상기 전지 셀을 수용하는 하우징 및 상기 하우징의 상부에 결합되고, 상기 전지 셀의 셀 리드에 연결되는 버스바(bus bar)가 내부에 구비되는 커버부를 포함하고, 상기 버스바는 상기 커버부 내부에서 하면에 형성된 버스바 지지부 상에 위치한다.

일 측에 따르면, 상기 커버부는, 상기 전지 셀쪽에 구비되는 언더 커버와, 상기 언더 커버에 결합되는 메인 커버로 이루어지고, 상기 버스바 지지부는 상기 언더 커버의 내측면 상에 형성될 수 있다. 그리고 상기 버스바 지지부는 상기 버스바에서 발생하는 열을 방출시키기 위한 방열 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 버스바 지지부는 상기 버스바가 삽입 가능하게 상기 언더 커버를 관통하는 개구부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 메인 커버는 상기 버스바 지지부에 대응되는 위치에 상기 버스바 지지부를 향해 돌출 형성된 돌출부가 형성되고, 상기 메인 커버 외측에 결합되어 상기 돌출부를 개폐하는 탑 커버를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 커버부는, 상기 돌출부를 통해 상기 전지 셀에 상기 버스바를 장착할 수 있도록, 상기 돌출부를 관통하여 체결부가 형성될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 전지 셀의 온도를 측정하는 온도 센서와 전압을 측정하는 전압 센서를 포함하는 센서부가 구비되고, 상기 버스바 상에는 상기 버스바와 상기 센서부를 연결시키기 위한 센싱 브라켓이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱 브라켓은 상기 센서부를 장착할 수 있도록 형성되어 상기 센서부가 기계적으로 결합되는 구조를 가질 수 있다. 그리고 상기 센싱 브라켓은 상기 버스바에 압착 결합될 수 있다. 또한, 상기 센싱 브라켓은 상기 버스바보다 얇은 두께로 형성될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 버스바와, 상기 버스바가 연결되어 상기 전지 셀의 정보를 송신하는 PCB 및 상기 PCB의 일측에 구비되어 외부와 연결되는 커넥터를 포함하는 센싱 모듈 어셈블리를 포함하고, 상기 센싱 모듈 어셈블리는 상기 버스바를 통해 상기 전지 셀의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 센서는, 상기 버스바 표면에 면접촉되도록 상기 PCB에 탑재될 수 있다. 또는, 상기 온도 센서는, 상기 버스바와 상기 PCB 사이에 개재될 수 있다. 그리고 상기 버스바는 일측이 절곡되고, 상기 절곡된 부분이 상기 PCB에 납땜으로 결합 고정되고, 상기 온도 센서는 상기 버스바의 절곡된 부분과 상기 PCB 사이에 개재될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 버스바는 상기 PCB에 인서트 삽입되어 형성될 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 이차전지 팩은, 다수의 전지 셀, 상기 전지 셀을 내부에 고정하는 셀 하우징 및 상기 셀 하우징 상부에 결합되고, 내부에 상기 전지 셀과 전기적으로 연결되는 버스바가 장착되는 커버부를 포함하고, 상기 버스바는 상기 커버부 내부에서 상기 전지 셀의 셀 리드의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 유동이 가능하도록 하는 제1 버스바 구속부 내부에 장착될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 커버부는 상하 분리가 가능하게 형성되고, 상기 전지 셀쪽에 구비되는 언더 커버와, 상기 언더 커버 상부에 결합되는 메인 커버로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 제1 버스바 구속부는, 상기 메인 커버의 상면에서 내측으로 돌출 형성된 돌출부와, 상기 돌출부에 대응되는 위치에서 상기 언더 커버의 하면에 형성된 수납부로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 수납부는 상기 언더 커버를 관통하여 상기 셀 리드를 체결하는 개구부가 형성되고, 상기 제1 버스바 구속부는 상기 버스바와 상기 개구부에 인접하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 언더 커버에는 상기 제1 버스바 구속부가 배치된 방향과 수직한 방향으로 상기 버스바의 움직임을 제한하는 제2 버스바 구속부가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 버스바 구속부는 상기 언더 커버 하부에 형성된 홈을 포함하고, 상기 홈 내부에 상기 버스바 지지부가 구비될 수 있다. 또한, 상기 커버부에는 상기 전지 셀의 가스가 상기 커버부 내부로 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 유입구는 상기 전지 셀의 방향을 따라 연장 형성된 유로를 형성할 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 버스바와, 상기 버스바에 연결되어 상기 전지 셀의 정보를 송신하는 연결부재 및 상기 연결부재에 연결되어 외부와 연결되는 커넥터를 포함하는 센싱 모듈 어셈블리를 포함하고, 상기 센싱 모듈 어셈블리는 상기 버스바를 통해 상기 전지 셀의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 연결부재는 와이어 또는 PCB일 수 있다. 그리고 상기 센싱 모듈 어셈블리는, 상기 온도 센서와 상기 전지 셀의 전압을 측정하는 전압 센서를 상기 와이어와 연결하기 위한 센싱 브라켓이 상기 버스바 상에 위치할 수 있다. 또한, 상기 온도 센서는, 상기 버스바 표면에 면접촉되도록 상기 PCB에 탑재될 수 있다. 또는, 상기 온도 센서는, 상기 버스바와 상기 PCB 사이에 개재될 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예들에 따르면, 이차전지 팩은, 다수의 전지 셀, 내부에 상기 전지 셀과 전기적으로 연결되는 버스바가 장착되는 버스바 지지부가 형성되고 상기 전지 셀의 배기가스가 유입되어 외부로 유출시키는 유로가 형성된 커버부 및 상기 전지 셀을 내부에 고정하는 셀 하우징을 포함하여 구성된다.

일 측에 따르면, 상기 커버부는 상기 전지셀에서 유입되는 배기가스의 유입구가 상기 전지 셀을 향해 연장 형성될 수 있다. 또한, 상기 커버부에는 상기 배기가스를 배출시키기 위한 유출구가 형성될 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 버스바가 커버부 내부에 일체로 형성되므로, 이차전지 팩의 구조를 단순화시킬 수 있으며, 조립이 용이하고 공정을 단순화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지 팩의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버부 및 센싱 모듈 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 커버부에서 언더 커버와 센싱 모듈 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에서 센싱 브라켓 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 I-I 선에 따른 이차전지 팩의 단면도이다.
도 7은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 이차전지 팩의 요부 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 팩의 사시도이다.
도 9는 도 8의 이차전지 팩의 분해 사시도이다.
도 10은 도 8의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 이차전지 팩의 단면도이다
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 모듈 어셈블리의 사시도이다.
도 12a와 도 12b는 도 11의 센싱 모듈 어셈블리에서 온도 센서의 위치를 설명하기 위한 요부 사시도들이다.
도 13은 도 11의 변형 실시예에 따른 센싱 모듈 어셈블리의 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 7을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 이차전지 팩(10)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩(10)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차전지 팩(10)의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버부(13)의 분해 사시도이다. 그리고 도 4는 도 3의 커버부(13)에서 언더 커버(131)와 센싱 모듈 어셈블리(15)를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에서 센싱 브라켓(153) 부분을 확대 도시한 도면이다. 그리고 도 6은 도 1의 I-I 선에 따른 이차전지 팩(10)의 단면도이고, 도 7은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 이차전지 팩(10)의 요부 단면도이다.

도면을 참조하면, 이차전지 팩(10)은, 다수의 전지 셀(12)과 이를 수용하는 하우징(11) 및 하우징(11)의 상면에 구비되어 하우징(11)을 개폐하고, 버스바(bus bar)(151)를 포함하는 센싱 모듈 어셈블리(15)를 수용하는 커버부(13)를 포함하여 구성된다.

하우징(11)은 내부에 다수의 전지 셀(12)이 수용되는 공간을 제공하고, 전지 셀(12)은 하우징(11) 내부에서 일 방향으로 적층 수납된다.

커버부(13)는 하우징(11)의 상면을 개폐하도록 구비되며, 전지 셀(12)의 셀 리드(121)에 연결되는 센싱 모듈 어셈블리(15)가 내부에 구비된다.

커버부(13)는 분리 가능하게 형성된다. 예를 들어, 커버부(13)는 언더 커버(131)와 메인 커버(132)가 상하로 분리되는 구조로 형성될 수 있다. 상세하게는, 커버부(13)는 전지 셀(12)쪽에 구비되는 언더 커버(131)와, 상기 언더 커버(131)에 결합되는 메인 커버(132) 및, 메인 커버(132)에 형성된 체결부(322)를 개폐하도록 형성된 탑 커버(133)를 포함하여 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 탑 커버(133)는 생략될 수 있다. 또한, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 언더 커버(131)와 메인 커버(132)의 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

커버부(13) 내부에는 버스바(151)가 장착되는 버스바 지지부(311)가 구비된다. 예를 들어, 버스바 지지부(311)는 언더 커버(131)의 내측면 상에 형성될 수 있다. 또한, 버스바 지지부(311)는 버스바(151)를 커버부(13) 내부에서 전지 셀(12)의 셀 리드(121) 방향을 따라서 소정의 유동이 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서, 본 실시예들에 따른 이차전지 팩(10)은, 커버부(13)가 하우징(11)에 결합된 상태에서, 커버부(13) 외측에서 체결부재(14)를 이용하여 버스바(151)를 전지 셀(12)에 체결하는데, 커버부(13)와 하우징(11)이 모두 사출물이기 때문에, 제조 과정에서 일정 정도의 오차가 발생할 수 있다. 그런데, 본 실시예들에서는 버스바 지지부(311) 상에 버스바(151)가 유동 가능하게 결합됨으로써, 커버부(13)와 하우징(11)의 제조 공정 상의 오차에도 버스바(151)가 유동함으로써 조립이 가능하므로, 조립 공정을 용이하게 할 수 있다.

버스바 지지부(311)는 메인 커버(132)의 상면에서 내측으로 돌출 형성된 돌출부(321)와 상기 돌출부(321)에 대응되는 위치에서 언더 커버(131)의 하면에 형성된 수납부(312)로 이루어질 수 있다.

수납부(312)는 언더 커버(131)를 관통하여 형성되어 버스바(151)와 셀 리드(121)를 체결하기 위한 소정의 개구부(313)를 포함할 수 있다. 여기서, 수납부(312)는 버스바(151)가 안정적으로 장착될 수 있도록 언더 커버(131)의 내측면 상에 소정 깊이의 홈 또는 개구부(313)가 형성되고, 그 내부에 버스바 지지부(311)가 형성될 수 있다.

또한, 버스바 지지부(311)는 버스바(151)에서 발생하는 열을 방출시킬 수 있도록 방열 재질로 형성될 수 있다. 또한, 버스바 지지부(311)는 버스바(151)에서 방출되는 열의 방출 효율을 높이기 위해서, 도면에 도시한 바와 같이, 언더 커버(131)를 관통하는 개구부(313) 상에 버스바 지지부(311)가 형성되는 것도 가능하다. 또한, 버스바 지지부(311)는 셀 리드(121) 사이에 구비되며, 언더 커버(131)의 하면보다 아래에 위치하도록 형성된다. 이는 버스바(151)에 발생하는 열을 방열시키기 위한 것으로, 버스바 지지부(311)가 개구부(313) 내부에 형성됨으로써 방열 효과를 높일 수 있다. 또한, 버스바 지지부(311)는 하나 또는 다수의 부재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시한 바와 같이, 버스바 지지부(311)는 2개의 바 형상을 갖고 서로 평행하고 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 그러나 버스바 지지부(311)의 형상이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 버스바 지지부(311)의 형상, 크기 및 배치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

돌출부(321)는 버스바 지지부(311) 상에 장착된 버스바(151)의 고정을 위해서 메인 커버(132)에서 버스바 지지부(311)에 대응되는 위치가 소정 높이로 버스바 지지부(311)를 향해 돌출 형성될 수 있다. 그리고 돌출부(321)는 메인 커버(132)와 일체로 형성되기 때문에, 메인 커버(132)의 외측(또는 상면)에서 보았을 때는 도면에 도시한 바와 같이, 표면에 소정 깊이로 요입된 홈 형상이 된다. 그리고 돌출부(321)에는 버스바(151)를 전지 셀(12)에 고정시키기 위한 체결부재(14)가 삽입 장착되는 체결부(322)가 형성된다. 예를 들어, 체결부(322)는 돌출부(321)를 관통하는 소정의 홀일 수 있다.

여기서, 돌출부(321)를 형성함으로써, 버스바(151)와 돌출부(321) 사이의 간격이 없이 밀착되기 때문에, 전지 셀(12)에 버스바(151)가 장착되었을 때, 언더 커버(131) 및 메인 커버(132)가 버스바(151)에 견고하게 고정될 수 있다. 더불어, 버스바(151)는 메인 커버(132) 외측에서 체결부재(14)를 이용하여 전지 셀(12)에 고정되는데, 돌출부(321)를 형성함으로써 돌출부(321) 내부에 체결부재(14)가 수용되므로, 탑 커버(133)를 장착하면, 커버부(13) 외측으로 체결부재(14)가 돌출 및 노출되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 메인 커버(132)의 돌출부(321)가 버스바(151)의 상부에서 지지하는 것을 예시하였으나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 돌출부(321)는 생략될 수 있다. 돌출부(321)가 생략되더라도, 버스바(151)는 체결부재(14)에 의해서 언더 커버(131)에 고정되기 때문에, 버스바(151)를 안정적으로 지지할 수 있다.

커버부(13)에는 전지 셀(12)에서 발생하는 배기가스를 커버부(13)를 통해 외부로 유출시키기 위한 유로가 형성된다. 커버부(13)는 언더 커버(131)를 관통하여 배기가스가 커버부(13) 내부로 유입되는 유입구(315)가 형성되고, 언더 커버(131)의 측면 일측에 커버부(13) 내부로 유입된 배기가스를 외부로 배출시킬 수 있도록 유출구(316)가 형성된다. 또한, 유입구(315)는 배기가스가 커버부(13) 내부로 원활하게 유입될 수 있도록 전지 셀(12)을 향해 연장 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 유입구(315)와 유출구(316)의 형상 및 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 도 3에서 설명하지 않은 도면부호 314는 와이어(152)를 언더 커버(131)에 고정하기 위한 와이어 가이드(314)이다.

센싱 모듈 어셈블리(15)는, 전지 셀(12)의 셀 리드(121)에 연결되는 버스바(151)와, 버스바(151)를 통해 전지 셀(12)의 정보를 송신하기 위한 와이어(152) 및 와이어(152) 일측에 연결되어 와이어(152)와 외부를 연결하기 위한 커넥터(155)를 포함하여 구성된다.

센싱 모듈 어셈블리(15)는, 이차전지 팩(10)에서 전지 셀(12)의 온도를 측정하는 온도 센서(541)와 전압을 측정하는 전압 센서(542)를 포함하는 센서부(154)가 구비되고, 버스바(151) 상에 버스바(151)와 센서부를 연결시키기 위한 센싱 브라켓(153)이 구비된다. 센싱 브라켓(153)은 센서부(154)와 버스바(151)를 연결시키기 위한 와이어 하네스(152)에서 인출된 와이어가 각각 기계적으로 결합되는 구조를 갖는다.

또한, 센싱 브라켓(153)은 버스바(151) 표면에 압착 결합된다. 예를 들어, 센싱 브라켓(153)은 버스바(151)에 톡스(TOX) 결합된다. 또한, 센싱 브라켓(153)은 버스바(151)에 비해 얇은 두께로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 센싱 브라켓(153)과 버스바(151)를 톡스 가공하여 결합시킴으로써 가공비를 줄이면서 기계적 강도를 보장할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 센싱 브라켓(153)과 버스바(151)는 용접이나 볼트 결합 등 다양한 방법으로 결합될 수 있다.

본 실시예들에 따르면, 커버부(13) 내부에 버스바(151)가 일체로 형성됨으로써, 이차전지 팩(10)의 구조를 단순화 하고, 조립 공정을 간소화할 수 있다.

도 6과 도 7을 참조하여 이차전지 팩(10)의 조립구조에 대해서 상세하게 설명한다. 우선, 커버부(13) 내부에 센싱 모듈 어셈블리(15)가 장착된 상태에서 메인 커버(132)와 언더 커버(131)가 볼트 등과 같은 커버 고정부재(141)를 이용하여 체결된다. 메인 커버(132)와 언더 커버(131)가 다수의 커버 고정부재(141)에 의해서 고정 체결될 수 있다. 여기서, 언더 커버(131)에는 커버 고정부재(141)가 고정되는 고정부(317)가 형성될 수 있다.

그리고 조립된 커버부(13)는 하우징(11)에 기계적으로 체결된다. 예를 들어, 커버부(13)는 하우징(11)에 스냅 핏(snap-fit) 체결 구조로 결합할 수 있다. 커버부(13)와 하우징(11)을 결합시키면, 커버부(13)의 가장자리 부분에 하우징(11)의 상단부 일부가 삽입되면서 고정된다. 그리고 언더 커버(131)와 하우징(11)의 상면 사이에는 소정의 유격(g)이 발생하고, 이와 같은 유격(g)에 하우징(11)의 일부분이 삽입되면서 스냅 핏 결합된다. 본 실시예에 따르면, 이러한 기계적 체결 구조를 가짐으로써, 하우징(11)과 커버부(13)의 조립성을 향상시킬 수 있고, 구조를 단순화시킬 수 있다.

본 실시에에 따르면, 버스바(151)와 커버부(13) 사이에 유격(g)을 형성함으로써, 조립 공차에 여유를 가질 수 있다. 또한, 제품의 제작 시 발생하는 공차에 대해서도 일정 부분 여유를 줄 수 있기 때문에, 조립 편의성을 높일 수 있다. 또한, 커버부(13)를 하우징(11)에 고정시키기 위한 별도의 공정 및 체결 구조를 생략할 수 있기 때문에, 최소화된 공간 사용을 가능하게 할 수 있다.

그리고 커버부(13)를 하우징(11)에 조립하고 난 후 커버부(13) 상부에서 체결부재(14)를 이용하여 버스바(151)와 전지 셀(12)이 체결된다. 이와 같이 체결부재(14)를 전지 셀(12)에 체결함으로써, 전지 셀(12)과 더불어 버스바(151)와 언더 커버(131)가 체결부재(14)에 의해서 동시에 체결되며, 결과적으로 커버부(13)가 전지 셀(12)에 고정된다.

이하에서는, 도 8 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 팩(20)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 팩(20)의 사시도이고, 도 9는 도 8의 이차전지 팩(20)의 분해 사시도이고, 도 10은 도 8의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 이차전지 팩(20)의 단면도이다. 그리고 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 모듈 어셈블리(25)의 사시도이고, 도 12a와 도 12b는 도 11의 센싱 모듈 어셈블리(25)에서 온도 센서(254)의 위치를 설명하기 위한 요부 사시도들이다. 그리고 도 13은 도 11의 변형 실시예에 따른 센싱 모듈 어셈블리(3)의 사시도이다.

도면을 참조하면, 이차전지 팩(20)은, 다수의 전지 셀(22)과 이를 수용하는 하우징(21) 및 하우징(21)의 상면에 구비되어 하우징(21)을 개폐하고 내부에 센싱 모듈 어셈블리(25)를 수용하는 커버부(23)를 포함하여 구성된다. 그리고 본 실시예에서는 하우징(21)의 강도를 보강하기 위한 보강 프레임(26)이 구비된다.

이하에서 설명하는 실시예는 하우징(21)에 보강 프레임(26)이 구비되고, 센싱 모듈 어셈블리(25)에서 와이어 대신 PCB(252)가 구비된다는 점에서 도 1 내지 도 7 기재의 실시예와 다르며, 이하에서는 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭을 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.

하우징(21)은 내부에 다수의 전지 셀(22)이 수용되는 공간을 제공하고, 전지 셀(22)은 하우징(21) 내부에서 일 방향으로 적층 수납된다.

보강 프레임(26)은 하우징(21)을 일부 수용하도록 형성된다. 예를 들어, 보강 프레임(26)은 하우징(21)의 상단과 하단 모서리를 감싸는 형태를 가질 수 있다. 또한, 보강 프레임(26)은 하우징(21)의 4개의 측면 중 2개의 면을 덮는 형태를 가질 수 있다. 여기서, 보강 프레임(26)은 하면 및 측면 일부가 개방된 형태로 형성됨으로써, 무게를 줄여서 이차전지 팩(20)의 무게를 줄일 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 보강 프레임(26)의 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 보강 프레임(26)은 강도를 보강하기 위해서, 보강 프레임(26)의 원재료가 2겹으로 접혀서 형성될 수 있다. 또한, 하우징(21)의 상단부에 결합될 수 있도록 보강 프레임(26)의 상단부(261)가 내측을 향해 소정 길이 돌출되어 절곡 형성될 수 있다. 그리고 보강 프레임(26)의 하단부(262)는 하우징(21)의 하단부를 지지할 수 있도록, 보강 프레임(26)의 하단부가 내측을 향해 소정 길이 돌출되어 절곡 형성될 수 있다.

커버부(23)는 하우징(21)의 상면을 개폐하도록 구비되며, 내부에 전지 셀(22)의 셀 리드(221)에 연결되는 버스바(bus bar)(25)를 포함하는 센싱 모듈 어셈블리(25)가 구비된다.

예를 들어, 커버부(23)는 언더 커버(231)와 메인 커버(232)가 상하로 분리되는 구조로 형성되고, 커버부(23)를 전지 셀(22)에 결합시키기 위한 체결부(322)를 개폐하는 탑 커버(233)를 포함하여 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 탑 커버(233)는 생략될 수 있다. 또한, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 언더 커버(231)와 메인 커버(232)의 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

커버부(23) 내부에는 버스바(251)가 장착되는 버스바 지지부(311, 도 3 참조)가 구비되고, 버스바 지지부(311, 도 3 참조)는 언더 커버(231)의 내측면 상에서 버스바(251)가 전지 셀(22)의 셀 리드(221) 방향을 따라서 소정의 유동이 가능하도록 형성될 수 있다. 또한, 버스바 지지부(311, 도 3 참조)는 버스바(251)에서 발생하는 열을 방출시킬 수 있도록 방열 재질로 형성될 수 있다.

참고적으로, 커버부(23)의 구성은 도 3 및 도 4에 도시한 실시예와 동일하므로, 상세한 설명 및 도시는 생략한다. 다만, 본 실시예에서는 상술한 실시예와 달리 와이어(152)가 구비되지 않으므로, 와이어(152)를 언더 커버(231)에 고정시키기 위한 와이어 가이드(314)는 생략된다.

센싱 모듈 어셈블리(25)는 버스바(251)와, 버스바(251)와 전지 셀(22)을 연결하여 전지 셀(22)의 정보를 송신하는 PCB(252) 및 PCB(252) 일측에 구비되어 PCB(252)와 외부를 연결시키는 커넥터(255)를 포함하여 구성된다.

버스바(251)는 커버부(23)의 버스바 지지부(311, 도 3 참조) 상에 유동 가능하게 장착되고, 언더 커버(232)에 형성된 개구부(313, 도 3 참조)를 통해서 셀 리드(221)에 결합된다.

버스바(251)는 일측에 PCB(252)에 결합되며, 그 단부가 납땜으로 고정된다. 예를 들어, 도 12b에 도시한 바와 같이, 버스바(251)의 일 측이 소정의 형상으로 절곡되어서 절곡된 부분(2511)이 PCB(252)에 결합되고, 절곡된 부분의 단부(2512)가 PCB(252)에 납땜으로 고정 결합된다. 또한, 버스바(251)와 PCB(252)의 결합을 보다 안정적으로 유지시킬 수 있도록, 버스바(251)는 절곡된 부분(2511)이 PCB(252)의 하부에서 결합되고, 버스바(251)의 다른 일부는 PCB(252)의 상부에서 결합되도록 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, PCB(252)와 버스바(251)의 결합 구조는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 센싱 모듈 어셈블리(25)는 전지 셀(22)의 온도를 측정하는 온도 센서(254)가 구비되며, 온도 센서(254)는 PCB(252)에 탑재된다. 여기서, 온도 센서(254)는 버스바(251)의 온도를 측정함으로써 버스바(251)와 결합된 전지 셀(22)의 온도를 측정하므로, 온도 센서(254)가 버스바(251)와 접촉된 상태로 구비된다.

예를 들어, 도 12a에 도시한 바와 같이, 온도 센서(254)는 PCB(252)에 버스바(251)가 결합된 부분에서 버스바(251)의 상면에 접촉되게 구비된다. 또는, 도 12b에 도시한 바와 같이, 온도 센서(254)는 PCB(252)와 버스바(251) 사이에 개재되어 버스바(251)에 접촉되도록 구비될 수 있다. 이 경우, 온도 센서(254)가 PCB(252)와 버스바(251) 사이에 개재되기 때문에, 버스바(251)와 PCB(252)를 결합시키는 과정에서 온도 센서(254)가 결합되어서 조립이 간소화된다. 더불어, PCB(252)와 버스바(251)가 결합된 상태에서는 온도 센서(254)의 위치가 이탈되는 것을 방지하고, 버스바(251)에 접촉된 상태를 안정적으로 유지시킬 수 있어서, 온도 센서(254)의 오작동을 방지할 수 있다.

온도 센서(254)는 버스바(251) 표면에 면접촉되도록 구비되기 때문에, 버스바(251)의 온도를 안정적으로 측정할 수 있으며, 이를 통해 전지 셀(22)의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서는 버스바(251)의 일단부가 PCB(252)에 결합되는 형태를 예시하여 설명하였으나, PCB(252)에 버스바(251)가 인서트 삽입된 형태로도 구현이 가능하다. 예를 들어, 도 13에 도시한 바와 같이, 센싱 모듈 어셈블리(35)는 버스바(351)가 인서트 삽입된 PCB(352)와 PCB(352) 상에서 버스바(351) 표면에 면접촉되도록 탑재된 온도 센서(354) 및 커넥터(355)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 13에 도시한 실시예에서는, PCB(352)에 버스바(351)가 인서트 삽입된 형태인 것을 제외하고는 도 11 내지 도 12b에서 설명한 센싱 모듈 어셈블리(25)와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예들에 따르면, 버스바(251)가 PCB(252)로 연결되므로, 센싱 모듈 어셈블리(25)의 구성을 간소화하고, 와이어를 커버부(23)에 조립하는 공정이 필요 없고, PCB(252)만 언더 커버(231)에 장착하면 되므로 조립 공정을 간소화할 수 있다. 또한, PCB(252) 상에 온도 센서(254)가 구비되므로 센싱 모듈 어셈블리(25)에서 온도 센서(254)의 조립을 간편하게 할 수 있다.

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: 이차전지 팩
11: 하우징
12: 전지 셀
121: 셀 리드
13: 커버부
131: 언더 커버
311: 버스바 지지부
312: 수납부
313: 개구부
314: 와이어 가이드
315: 유입구
316: 유출구
317: 고정부
132: 메인 커버
321: 돌출부
322: 체결부
133: 탑 커버
14: 체결부재
141: 커버 고정부재
15: 센싱 모듈 어셈블리
151: 버스바
152: 와이어
153: 센싱 브라켓
154: 센서부
155: 커넥터

Claims

다수의 전지 셀;
상기 전지 셀을 수용하는 하우징; 및
상기 하우징의 상부에 결합되고, 상기 전지 셀의 셀 리드에 연결되는 버스바(bus bar)가 내부에 구비되는 커버부;
를 포함하고,
상기 버스바는 상기 커버부 내부에서 하면에 형성된 버스바 지지부 상에 위치하는 이차전지 팩.
제1항에 있어서,
상기 커버부는, 상기 전지 셀쪽에 구비되는 언더 커버와, 상기 언더 커버에 결합되는 메인 커버로 이루어지고,
상기 버스바 지지부는 상기 언더 커버의 내측면 상에 형성되는 이차전지 팩.
제2항에 있어서,
상기 버스바 지지부는 상기 버스바에서 발생하는 열을 방출시키기 위한 방열 재질로 형성되는 이차전지 팩.
제2항에 있어서,
상기 버스바 지지부는 상기 버스바가 삽입 가능하게 상기 언더 커버를 관통하는 개구부가 형성된 이차전지 팩.
제2항에 있어서,
상기 메인 커버는 상기 버스바 지지부에 대응되는 위치에 상기 버스바 지지부를 향해 돌출 형성된 돌출부가 형성되고,
상기 메인 커버 외측에 결합되어 상기 돌출부를 개폐하는 탑 커버를 더 포함하는 이차전지 팩.
제5항에 있어서,
상기 커버부는, 상기 돌출부를 통해 상기 전지 셀에 상기 버스바를 장착할 수 있도록, 상기 돌출부를 관통하여 체결부가 형성되는 이차전지 팩.
제1항에 있어서,
상기 전지 셀의 온도를 측정하는 온도 센서와 전압을 측정하는 전압 센서를 포함하는 센서부가 구비되고,
상기 버스바 상에는 상기 버스바와 상기 센서부를 연결시키기 위한 센싱 브라켓이 구비되는 이차전지 팩.
제7항에 있어서,
상기 센싱 브라켓은 상기 센서부를 장착할 수 있도록 형성되어 상기 센서부가 기계적으로 결합되는 구조를 갖는 이차전지 팩.
제7항에 있어서,
상기 센싱 브라켓은 상기 버스바에 압착 결합되는 이차전지 팩.
제7항에 있어서,
상기 센싱 브라켓은 상기 버스바보다 얇은 두께로 형성된 이차전지 팩.
제1항에 있어서,
상기 버스바와, 상기 버스바가 연결되어 상기 전지 셀의 정보를 송신하는 PCB 및 상기 PCB의 일측에 구비되어 외부와 연결되는 커넥터를 포함하는 센싱 모듈 어셈블리를 포함하고,
상기 센싱 모듈 어셈블리는 상기 버스바를 통해 상기 전지 셀의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하는 이차전지 팩.
제11항에 있어서,
상기 온도 센서는, 상기 버스바 표면에 면접촉되도록 상기 PCB에 탑재되는 이차전지 팩.
제11항에 있어서,
상기 온도 센서는, 상기 버스바와 상기 PCB 사이에 개재되는 이차전지 팩.
제13항에 있어서,
상기 버스바는 일측이 절곡되고, 상기 절곡된 부분이 상기 PCB에 납땜으로 결합 고정되고,
상기 온도 센서는 상기 버스바의 절곡된 부분과 상기 PCB 사이에 개재되는 이차전지 팩.
제11항에 있어서,
상기 버스바는 상기 PCB에 인서트 삽입되어 형성된 이차전지 팩.
다수의 전지 셀;
상기 전지 셀을 내부에 고정하는 셀 하우징; 및
상기 셀 하우징 상부에 결합되고, 내부에 상기 전지 셀과 전기적으로 연결되는 버스바가 장착되는 커버부;
를 포함하고,
상기 버스바는 상기 커버부 내부에서 상기 전지 셀의 셀 리드의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 유동이 가능하도록 하는 제1 버스바 구속부 내부에 장착되는 이차전지 팩.
제16항에 있어서,
상기 커버부는 상하 분리가 가능하게 형성되고,
상기 전지 셀쪽에 구비되는 언더 커버와, 상기 언더 커버 상부에 결합되는 메인 커버로 이루어지는 이차전지 팩.
제17항에 있어서,
상기 제1 버스바 구속부는,
상기 메인 커버의 상면에서 내측으로 돌출 형성된 돌출부와, 상기 돌출부에 대응되는 위치에서 상기 언더 커버의 하면에 형성된 수납부로 이루어지는 이차전지 팩.
제18항에 있어서,
상기 수납부는 상기 언더 커버를 관통하여 상기 셀 리드를 체결하는 개구부가 형성되고,
상기 제1 버스바 구속부는 상기 버스바와 상기 개구부에 인접하여 형성되는 이차전지 팩.
제19항에 있어서,
상기 언더 커버에는 상기 제1 버스바 구속부가 배치된 방향과 수직한 방향으로 상기 버스바의 움직임을 제한하는 제2 버스바 구속부가 구비되는 이차전지 팩.
제20항에 있어서,
상기 제2 버스바 구속부는 상기 언더 커버 하부에 형성된 홈을 포함하고, 상기 홈 내부에 상기 버스바 지지부가 구비되는 이차전지 팩.
제21항에 있어서,
상기 커버부에는 상기 전지 셀의 가스가 상기 커버부 내부로 유입되는 유입구가 형성되고,
상기 유입구는 상기 전지 셀의 방향을 따라 연장 형성된 유로를 형성하는 이차전지 팩.
제21항에 있어서,
상기 버스바와, 상기 버스바에 연결되어 상기 전지 셀의 정보를 송신하는 연결부재 및 상기 연결부재에 연결되어 외부와 연결되는 커넥터를 포함하는 센싱 모듈 어셈블리를 포함하고,
상기 센싱 모듈 어셈블리는 상기 버스바를 통해 상기 전지 셀의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하는 이차전지 팩.
제23항에 있어서,
상기 연결부재는 와이어 또는 PCB인 이차전지 팩.
제24항에 있어서,
상기 센싱 모듈 어셈블리는, 상기 온도 센서와 상기 전지 셀의 전압을 측정하는 전압 센서를 상기 와이어와 연결하기 위한 센싱 브라켓이 상기 버스바 상에 위치하는 이차전지 팩.
제24항에 있어서,
상기 온도 센서는, 상기 버스바 표면에 면접촉되도록 상기 PCB에 탑재되는 이차전지 팩.
제24항에 있어서,
상기 온도 센서는, 상기 버스바와 상기 PCB 사이에 개재되는 이차전지 팩.
다수의 전지 셀;
내부에 상기 전지 셀과 전기적으로 연결되는 버스바가 장착되는 버스바 지지부가 형성되고 상기 전지 셀의 배기가스가 유입되어 외부로 유출시키는 유로가 형성된 커버부; 및
상기 전지 셀을 내부에 고정하는 셀 하우징;
을 포함하는 이차전지 팩.
제28항에 있어서,
상기 커버부는 상기 전지셀에서 유입되는 배기가스의 유입구가 상기 전지 셀을 향해 연장 형성된 이차전지 팩.
제29항에 있어서,
상기 커버부에는 상기 배기가스를 배출시키기 위한 유출구가 형성된 이차전지 팩.