KR20150028073A - Battery pack and inter-busbar applied for the same - Google Patents

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주식회사 엘지화학
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Abstract

A battery pack according to the present invention includes battery modules having an external terminal; and an inter-busbar which connects the external terminals formed in adjacent battery module, respectively, is made of shape memory alloy which shows a shape memory effect and releases a contact with the external terminal by generating a deformation at a reference temperature or more. According to the prevent invention, overcurrent flowing through a battery pack is quickly stopped, thereby securing the use safety of a secondary battery.

Description

배터리 팩 및 이에 적용되는 인터 버스 바{Battery pack and inter-busbar applied for the same}A battery pack and an interbus bar applied thereto,

본 발명은, 단락 등에 의해 발생되는 과전류로 인해 배터리 팩의 온도가 상승하는 경우 형상이 변형되어 배터리 모듈 사이의 전기적 연결을 신속히 차단할 수 있는 구조를 갖는 인터 버스 바가 적용된 배터리 팩에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery pack to which an interbus bar having a structure capable of rapidly interrupting an electrical connection between battery modules is deformed when a temperature of the battery pack rises due to an overcurrent generated by a short circuit or the like.

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 fuse 1a connected in series with the main line and carpetted at a specific temperature, and a resistor 1b for applying heat to the fuse 1a.

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 microcontroller 3 periodically detects the voltage across the sense resistor 2 and monitors whether an overcurrent is generated. When it is determined that an overcurrent is generated, the microcontroller 3 turns the switch 4 on. Then, a current flowing in the main line is bypassed to the fuse element 1 and applied to the resistor 1b. Thus, the joule heat generated in the resistor 1b is conducted to the fuse 1a to raise the temperature of the fuse 1a. When the temperature of the fuse 1a rises to the fusing temperature, the fuse 1a is fused, The line is irreversibly disconnected. When the main line is disconnected, the overcurrent does not flow any more, so that the problem caused by the overcurrent can be solved.

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 microcontroller 3, the switch 4 is not turned on even in a state where an overcurrent is generated. In this case, since the current does not flow into the resistor 1b of the fuse element 1, there is a problem that the fuse element 1 does not operate. Further, a space for arranging the fuse element 1 in the protection circuit is separately required, and a program algorithm for controlling the operation of the fuse element 1 must be loaded in the microcontroller 3. Therefore, the space efficiency of the protection circuit is lowered and the load of the microcontroller 3 is increased.

본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 단락이나 과충전 등에 의한 발화/폭발 등의 위험을 이차전지 자체의 구조를 통해 해결할 수 있도록 하는 것을 일 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to solve the risk of ignition / explosion due to short circuit, overcharge, or the like through the structure of the secondary battery itself.

다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood, however, that the technical subject matter of the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 외부 단자를 구비하는 복수 개의 배터리 모듈; 및 인접한 상기 배터리 모듈 각각에 구비된 상기 외부 단자 사이를 연결하는 것으로서, 형상기억 효과를 나타내는 형상기억 합금으로 이루어져 기준 온도 이상에서 형태 변형을 일으킴으로써 상기 외부 단자와의 접촉이 해제되는 인터 버스 바를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery pack comprising: a plurality of battery modules having external terminals; And an interbus bar connecting between the external terminals provided in each of the adjacent battery modules, the inter-bus bar being made of a shape memory alloy exhibiting a shape memory effect and causing a shape deformation at a temperature equal to or higher than a reference temperature, do.

상기 인터 버스 바는, 상기 외부 단자가 삽입되어 고정되는 한 쌍의 체결 홀을 구비할 수 있다.The interbus bar may include a pair of fastening holes through which the external terminals are inserted and fixed.

상기 한 쌍의 체결 홀은, 상기 한 쌍의 체결 홀의 내측 면과 상기 외부 단자가 첩촉되도록 외부 단자와 대응되는 형상을 가질 수 있다.The pair of fastening holes may have a shape corresponding to an external terminal so that the inner surface of the pair of fastening holes and the external terminal are brought into contact with each other.

상기 인터 버스 바는, 기준 온도 이상에서 상기 체결 홀 중 적어도 하나의 사이즈가 커지도록 형태 변형을 일으킴으로써 상기 외부 단자와의 접촉이 해제될 수 있다.The interbus bar may be deformed so that the size of at least one of the fastening holes becomes larger than the reference temperature, so that the contact with the external terminal can be released.

상기 인터 버스 바는, 상기 한 쌍의 체결 홀 중 어느 하나의 내측 면과 상기 외부 단자 사이에 개재되어 상기 형태 변형이 발생되는 것을 방지하는 팽창 방지 층을 구비할 수 있다.The interbus bar may include an expansion preventing layer interposed between the inner surface of one of the pair of coupling holes and the external terminal to prevent the shape deformation from occurring.

상기 팽창 방지 층은, 상기 형상기억 효과를 나타내지 않는 금속으로 이루어질 수 있다.The expansion preventing layer may be made of a metal that does not exhibit the shape memory effect.

상기 배터리 팩은, 상기 인터 버스 바와 상기 배터리 모듈의 상면 사이에 개재되어 상기 인터 버스 바를 고정시키는 고정 플레이트를 포함할 수 있다.The battery pack may include a fixing plate interposed between the interposer bar and the upper surface of the battery module to fix the interbus bar.

상기 형상기억 합금은, 네켈-티탄 합금, 동-아연 합금, 금-카드뮴 합금 및 인듐-탈륨 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.The shape memory alloy may be selected from the group consisting of a nickel-titanium alloy, a copper-zinc alloy, a gold-cadmium alloy, and an indium-thallium alloy.

한편, 상술한 기술적 과제는 상기 배터리 팩에 채용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 버스 바에 의해서도 해결될 수 있는데, 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 버스 바는, 복수의 배터리 모듈 사이의 전기적 연결을 위해 서로 인접한 배터리 모듈 각각에 구비된 외부 단자 사이를 연결하는 것으로서, 형상기억 효과를 나타내는 형상기억 합금으로 이루어져 기준 온도 이상에서 형태 변형을 일으킴으로써 상기 외부 단자와의 접촉이 해제된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an interbus bar according to an embodiment of the present invention, And is connected to external terminals provided in respective battery modules adjacent to each other for electrical connection, and is made of a shape memory alloy exhibiting a shape memory effect, and is deformed at a temperature higher than a reference temperature to release contact with the external terminal.

상기 인터 버스 바는, 상기 외부 단자가 삽입되어 고정되는 한 쌍의 체결 홀을 구비할 수 있다.The interbus bar may include a pair of fastening holes through which the external terminals are inserted and fixed.

상기 한 쌍의 체결 홀은, 상기 한 쌍의 체결 홀의 내측 면과 상기 외부 단자가 첩촉되도록 외부 단자와 대응되는 형상을 가질 수 있다.The pair of fastening holes may have a shape corresponding to an external terminal so that the inner surface of the pair of fastening holes and the external terminal are brought into contact with each other.

상기 인터 버스 바는, 기준 온도 이상에서 상기 체결 홀 중 적어도 하나의 사이즈가 커지도록 형태 변형을 일으킴으로써 상기 외부 단자와의 접촉이 해제될 수 있다.The interbus bar may be deformed so that the size of at least one of the fastening holes becomes larger than the reference temperature, so that the contact with the external terminal can be released.

상기 인터 버스 바는, 상기 한 쌍의 체결 홀 중 어느 하나의 내측 면과 상기 외부 단자 사이에 개재되어 상기 형태 변형이 발생되는 것을 방지하는 팽창 방지 층을 구비할 수 있다.The interbus bar may include an expansion preventing layer interposed between the inner surface of one of the pair of coupling holes and the external terminal to prevent the shape deformation from occurring.

상기 팽창 방지 층은, 상기 형상기억 효과를 나타내지 않는 금속으로 이루어질 수 있다.The expansion preventing layer may be made of a metal that does not exhibit the shape memory effect.

상기 형상기억 합금은, 네켈-티탄 합금, 동-아연 합금, 금-카드뮴 합금 및 인듐-탈륨 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.The shape memory alloy may be selected from the group consisting of a nickel-titanium alloy, a copper-zinc alloy, a gold-cadmium alloy, and an indium-thallium alloy.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이차전지에 흐르는 과전류를 신속히 차단함으로써 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있다.According to one aspect of the present invention, safety of use of the secondary battery can be ensured by quickly blocking the overcurrent flowing through the secondary battery.

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 배터리 팩을 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 팩에 채용되는 인터 버스 바를 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 나타내는 평면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 정면도이다.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 front view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing an interbus bar used in the battery pack shown in Fig.
4 and 5 are plan views showing a part of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are plan views showing a part of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
8 is a front view showing a battery pack according to another embodiment of 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, preferred 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 some of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(P)을 설명하기로 한다.2 to 5, a battery pack P according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 배터리 팩에 채용되는 인터 버스 바를 나타내는 사시도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 나타내는 평면도이다.FIG. 2 is a front view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing an interbus bar employed in the battery pack shown in FIG. 2, and FIGS. Fig. 3 is a plan view showing a part of the battery pack according to the first embodiment.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(P)은, 복수의 배터리 모듈(M)이 전기적으로 연결되어 구현된다.Referring first to FIG. 2, a battery pack P according to an embodiment of the present invention is implemented by electrically connecting a plurality of battery modules M.

상기 배터리 모듈(M)은 전기적으로 연결된 복수의 배터리 셀(1), 배터리 셀(1)을 수용하는 모듈 케이스(2) 및 배터리 셀(1)과 전기적으로 연결되어 모듈 케이스(2)의 외부로 돌출되는 한 쌍의 외부 단자(3)를 포함한다.The battery module M includes a plurality of electrically connected battery cells 1, a module case 2 accommodating the battery cells 1, and a plurality of battery cells 1 electrically connected to the battery cells 1, And includes a pair of external terminals 3 protruding.

이러한 복수의 배터리 모듈(M)은 인터 버스 바(4)에 의해 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 인터 버스 바(4)는 서로 인접한 배터리 모듈(M)에 구비된 외부 단자(3) 사이에 연결됨으로써 배터리 모듈(M) 사이를 전기적으로 연결한다.These plurality of battery modules (M) are electrically connected by the interbus bar (4). That is, the interbus bar 4 is connected between the external terminals 3 of the adjacent battery modules M, thereby electrically connecting the battery modules M.

상기 복수의 배터리 셀(1) 사이의 전기적 연결과 복수의 배터리 모듈(M) 사이의 전기적 연결은 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 연결될 수 있는다. 구체적으로, 상기 복수의 배터리 셀(1)들은 이차전지의 용량 확보를 위해 병렬로 연결되고, 복수의 배터리 모듈(M) 사이는 높은 출력 전압을 얻기 위해 직렬로 연결되는 것이 통상적이다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐 본 발명이 이러한 연결방식으로 한정되는 것은 아니다.The electrical connection between the plurality of battery cells 1 and the electrical connection between the plurality of battery modules M may be connected in series, parallel, or a combination of serial and parallel. Specifically, the plurality of battery cells 1 are connected in parallel to secure the capacity of the secondary battery, and the plurality of battery modules M are connected in series to obtain a high output voltage. However, this is merely an example, and the present invention is not limited to this connection method.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 인터 버스 바(4)는 외부 단자(3)가 삽입되어 고정될 수 있는 한 쌍의 체결 홀(H)을 구비하며, 상기 체결 홀(H)은 외부 단자(3)와 대응되는 형상을 갖는다. 따라서, 상기 외부 단자(3)는 체결 홀(H) 내에 삽입되었을 때 체결 홀(H)의 내측 면과 접촉하게 되며, 이로써 인접한 배터리 모듈(M) 사이가 전기적으로 연결되는 것이다.3 and 4, the interbus bar 4 has a pair of fastening holes H into which the external terminals 3 can be inserted and fixed, (3). Therefore, when the external terminal 3 is inserted into the fastening hole H, the external terminal 3 comes into contact with the inner surface of the fastening hole H, whereby the adjacent battery modules M are electrically connected.

한편, 상기 인터 버스 바(4)는 온도에 따라 형상이 변할 수 있는 형상기억 합금으로 이루어지는 것으로서, 온도의 변화에 따라 외부 단자(3)와 접촉하거나 접촉이 해제된다.On the other hand, the interbus bar 4 is made of a shape memory alloy whose shape can be changed according to the temperature, and is contacted with or released from the external terminal 3 as the temperature changes.

즉, 도 5를 참조하면, 상기 인터 버스 바(3)는, 배터리 팩(P)의 일반적인 사용 상황에서는 외부 단자(3)와 접촉한 상태를 유지하다가 과전류에 의해 온도가 기준 온도 이상으로 상승되면 체결 홀(H)의 사이즈가 커지는 양상으로 형태 변화를 일으킴으로써 외부 단자(3)와의 접촉이 해제되는 성질을 갖는다.5, the interbus bar 3 maintains a state of being in contact with the external terminal 3 under the general use condition of the battery pack P, and when the temperature rises to the reference temperature or higher due to the overcurrent The contact with the external terminal 3 is released by causing a change in the shape in which the size of the fastening hole H is increased.

형상기억 합금은 형상기억 효과를 나타내는 합금을 일컫는 것인데, 여기서 형상기억 효과라 함은 고온에서 기억시킨 형상을 기억하여 저온에서 아무리 심한 변형을 가하더라도 일정한 온도 이상의 환경에 노출되면 즉시 본래의 형상으로 돌아가는 현상을 의미하는 것이다.Shape memory alloy refers to an alloy that exhibits a shape memory effect. The shape memory effect refers to a shape memory effect that remembers a shape memorized at a high temperature so that, even when a severe deformation occurs at a low temperature, It means the phenomenon.

이러한 형상기억 합금은 고온에서의 상과 저온에서의 상이 갖는 결정 배열이 현저하게 다르기 때문에 저온에서 형태에 변형을 가해도 일정한 온도 이상의 환경에 노출되면 본래의 형상으로 돌아오게 되는 것이다. 이러한 형상기억 합금에는 네켈-티탄 합금, 동-아연 합금, 금-카드뮴 합금, 인듐-탈륨 합금 등이 있다.Since the shape of the shape memory alloy at the high temperature and the shape at the low temperature are remarkably different from each other, the shape memory alloy returns to its original shape when exposed to an environment above a certain temperature even if the shape is deformed at a low temperature. Such shape memory alloys include nickel-titanium alloys, copper-zinc alloys, gold-cadmium alloys, and indium-thallium alloys.

상기 인터 버스 바(4)는 이러한 형상기억 합금으로 이루어지는 것으로서, 예를 들어, 일정 정도 이상의 고온에서 형상기억 합금을 이용하여 외부 단자(3)보다 큰 직경을 갖는 체결 홀(H)을 구비하는 판상의 인터 버스 바를 제조한 후, 외부 단자(3)에 대응되는 직경을 갖도록 저온에서 변형을 가하는 공정을 통해 완성될 수 있다.The inter-bus bar 4 is made of such a shape memory alloy. For example, the inter-bus bar 4 is a plate-like shape having a fastening hole H having a diameter larger than that of the external terminal 3 using a shape memory alloy at a high temperature, And then deformation is performed at a low temperature so as to have a diameter corresponding to the external terminal 3.

이러한 공정에 있어서, 공정상의 다양한 조건들, 즉 이용되는 합금의 종류, 합금이 갖는 조성, 제품의 성형 온도, 제품에 변형을 가할 때의 온도 등의 조건들을 다양하게 변화시킴으로써 제품의 형태 변형의 정도와 변형이 일어나는 온도 등을 결정할 수 있다.In this process, various conditions of the process, such as the kind of the alloy used, the composition of the alloy, the molding temperature of the product, and the temperature at which the product is deformed, And the temperature at which deformation occurs can be determined.

따라서, 상기 인터 버스 바(4)를 제작함에 있어서, 배터리 팩(P)을 이루는 배터리 셀(1)이 견딜 수 있는 온도 등을 감안하여 공정 상의 다양한 조건들을 결정함으로써 인터 버스 바(4)가 적절한 온도에서 전류 차단 기능을 수행하도록 할 수 있는 것이다.Therefore, in manufacturing the interbus bar 4, various conditions of the process are determined in consideration of the temperature with which the battery cell 1 constituting the battery pack P can withstand, It is possible to perform the current shutoff function at the temperature.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(P)은, 과전류에 의한 온도 상승 시에 형태 변화를 일으켜 배터리 모듈(M) 간의 전기적 연결을 신속히 차단할 수 있는 인터 버스 바(4)를 구비함으로써 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있다.As described above, the battery pack P according to one embodiment of the present invention includes an interbus bar 4 that can quickly break the electrical connection between the battery modules M by causing a change in shape when the temperature rises due to the overcurrent, It is possible to secure safety in use of the secondary battery.

다음은, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기로 한다.Hereinafter, a battery pack according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG.

도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 나타내는 평면도이다.6 and 7 are plan views showing a part of a battery pack according to another embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 앞선 실시예와 비교할 때 인터 버스 바(4)의 구성에서 다소 차이가 있다.6 and 7, the battery pack according to another embodiment of the present invention is somewhat different in the configuration of the interbus bar 4 as compared with the previous embodiment.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에 적용된 인터 버스 바(4)는 한 쌍의 체결 홀(H) 중 어느 하나의 내측 면과 외부 단자(3) 사이에 개재되는 팽창 방지 층(4a)을 구비한다.In other words, the interbus bar 4 applied to the battery pack according to another embodiment of the present invention includes the expansion preventing layer 4a interposed between the inner surface of one of the pair of fastening holes H and the external terminal 3 ).

상기 팽창 방지 층(4a)은 형상기억 합금과 다른 재질의 일반적인 금속, 즉 형상기억 효과를 나타내지 않는 금속으로 이루어지는 것으로서, 과전류에 따라 인터 버스 바(4)의 온도가 상승하더라도 체결 홀(H)의 직경이 증가되지 않도록 변형을 억제한다.The expansion preventing layer 4a is made of a general metal of a material different from that of the shape memory alloy, that is, a metal which does not exhibit a shape memory effect. Even if the temperature of the interbus bar 4 rises due to the overcurrent, The deformation is suppressed so that the diameter is not increased.

이처럼, 상기 인터 버스 바(4)의 내측 벽 상에 팽창 방지 층(4a)이 형성되는 경우, 한 쌍의 외부 단자(3) 중 어느 하나는 인터 버스 바(4)와 고정된 상태를 유지하게 되고, 이로써 인터 버스 바(4)의 움직임이 억제되어 과전류를 좀 더 확실하게 차단할 수 있다.When the expansion preventing layer 4a is formed on the inner wall of the interbus bar 4, any one of the pair of external terminals 3 may be fixed to the interbus bar 4 As a result, the movement of the interbus bar 4 is suppressed, and the overcurrent can be more surely blocked.

다음은, 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기로 한다.Hereinafter, a battery pack according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 정면도이다.8 is a front view showing a battery pack according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 앞선 실시예들과 비교할 때 인터 버스 바(4)와 배터리 모듈(M)의 상면(도 8을 기준으로 볼 때 윗쪽 면을 의미함) 사이에 개재된 고정 플레이트(5)를 더 구비한다는 점에서 차이가 있다.8, the battery pack according to another embodiment of the present invention has an upper surface (an upper surface in FIG. 8 as viewed from the side of FIG. 8) of the interbus bar 4 and the battery module M And a fixing plate 5 interposed between the fixing plate 5 and the fixing plate 5.

상기 고정 플레이트(5)는, 배터리 모듈(M)과 인터 버스 바(4) 사이에 개재되는 절연성을 갖는 플레이트에 해당하는 것으로서, 과전류에 의해 한 쌍의 체결 홀(H) 중 적어도 어느 하나의 직경이 증가된 경우 인터 버스 바(4)가 움직이는 것을 방지한다.The fixing plate 5 corresponds to a plate having an insulating property interposed between the battery module M and the interbus bar 4 and is formed by an overcurrent so that at least one of the pair of fastening holes H Thereby preventing the interbus bar 4 from moving.

상기 고정 플레이트(5)는 고온에서 변형이 쉽게 일어나지 않고 절연성을 갖는 재질이라면 제한 없이 사용될 수 있다.The fixing plate 5 can be used without limitation as long as it can be easily deformed at a high temperature and has insulating properties.

이처럼, 상기 인터 버스 바(4)의 움직임이 제한되는 경우, 접촉이 해제되었던 외부 단자(3)와 인터 버스 바(4)가 다시 접촉되는 현상을 방지할 수 있게 되며, 이로써 이차전지 사용상의 안정성을 확보할 수 있게 된다.In this way, when the movement of the interbus bar 4 is restricted, it is possible to prevent the contact between the external terminal 3 and the interbus bar 4 from being brought into contact with each other again. As a result, .

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.

P: 배터리 팩 M: 배터리 모듈
1: 배터리 셀 2: 모듈 케이스
3: 외부 단자 4: 인터 버스 바(Inter-busbar)
4a: 팽창 방지 층 5: 고정 플레이트P: Battery pack M: Battery module
1: Battery cell 2: Module case
3: External terminal 4: Inter-busbar
4a: Expansion preventing layer 5: Fixing plate

Claims (15)

외부 단자를 구비하는 복수 개의 배터리 모듈; 및
인접한 상기 배터리 모듈 각각에 구비된 상기 외부 단자 사이를 연결하는 것으로서, 형상기억 효과를 나타내는 형상기억 합금으로 이루어져 기준 온도 이상에서 형태 변형을 일으킴으로써 상기 외부 단자와의 접촉이 해제되는 인터 버스 바를 포함하는 배터리 팩.A plurality of battery modules having external terminals; And
And an interbus bar which is connected between the external terminals provided in each of the adjacent battery modules and which is made of a shape memory alloy exhibiting a shape memory effect and which is deformed at a temperature higher than a reference temperature to release contact with the external terminal Battery pack. 제1항에 있어서,
상기 인터 버스 바는,
상기 외부 단자가 삽입되어 고정되는 한 쌍의 체결 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The interbus-
And a pair of fastening holes through which the external terminals are inserted and fixed. 제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 체결 홀은,
상기 한 쌍의 체결 홀의 내측 면과 상기 외부 단자가 첩촉되도록 외부 단자와 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.3. The method of claim 2,
The pair of fastening holes
And a shape corresponding to the external terminal so that the inner surface of the pair of fastening holes and the external terminal come into contact with each other. 제3항에 있어서,
상기 인터 버스 바는,
기준 온도 이상에서 상기 체결 홀 중 적어도 하나의 사이즈가 커지도록 형태 변형을 일으킴으로써 상기 외부 단자와의 접촉이 해제되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method of claim 3,
The interbus-
And the shape is deformed such that at least one of the fastening holes is larger than the reference temperature, so that the contact with the external terminal is released. 제4항에 있어서,
상기 인터 버스 바는,
상기 한 쌍의 체결 홀 중 어느 하나의 내측 면과 상기 외부 단자 사이에 개재되어 상기 형태 변형이 발생되는 것을 방지하는 팽창 방지 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.5. The method of claim 4,
The interbus-
And an expansion preventing layer interposed between the inner surface of one of the pair of fastening holes and the external terminal to prevent the shape deformation from occurring. 제5항에 있어서,
상기 팽창 방지 층은,
상기 형상기억 효과를 나타내지 않는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.6. The method of claim 5,
The anti-
Wherein the metal plate is made of a metal which does not exhibit the shape memory effect. 제1항에 있어서,
상기 배터리 팩은,
상기 인터 버스 바와 상기 배터리 모듈의 상면 사이에 개재되어 상기 인터 버스 바를 고정시키는 고정 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The battery pack (100)
And a fixing plate interposed between the interbus and the upper surface of the battery module to fix the interbus bar. 제1항에 있어서,
상기 형상기억 합금은,
네켈-티탄 합금, 동-아연 합금, 금-카드뮴 합금 및 인듐-탈륨 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
In the shape memory alloy,
Nickel-titanium alloys, nickel-titanium alloys, copper-zinc alloys, gold-cadmium alloys and indium-thallium alloys. 복수의 배터리 모듈 사이의 전기적 연결을 위해 서로 인접한 배터리 모듈 각각에 구비된 외부 단자 사이를 연결하는 인터 버스 바에 있어서,
상기 인터 버스 바는,
형상기억 효과를 나타내는 형상기억 합금으로 이루어져 기준 온도 이상에서 형태 변형을 일으킴으로써 상기 외부 단자와의 접촉이 해제되는 것을 특징으로 하는 인터 버스 바.An interbus connector for connecting between external terminals provided in respective battery modules adjacent to each other for electrical connection between a plurality of battery modules,
The interbus-
Wherein the shape memory alloy is made of a shape memory alloy exhibiting a shape memory effect and is deformed at a temperature higher than a reference temperature to release contact with the external terminal. 제9항에 있어서,
상기 인터 버스 바는,
상기 외부 단자가 삽입되어 고정되는 한 쌍의 체결 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 인터 버스 바.10. The method of claim 9,
The interbus-
And a pair of fastening holes through which the external terminals are inserted and fixed. 제10항에 있어서,
상기 한 쌍의 체결 홀은,
상기 한 쌍의 체결 홀의 내측 면과 상기 외부 단자가 첩촉되도록 외부 단자와 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 인터 버스 바.11. The method of claim 10,
The pair of fastening holes
Wherein an inner surface of the pair of fastening holes has a shape corresponding to an external terminal so as to be in contact with the external terminal. 제11항에 있어서,
상기 인터 버스 바는,
기준 온도 이상에서 상기 체결 홀 중 적어도 하나의 사이즈가 커지도록 형태 변형을 일으킴으로써 상기 외부 단자와의 접촉이 해제되는 것을 특징으로 하는 인터 버스 바.12. The method of claim 11,
The interbus-
And the shape is deformed such that at least one of the fastening holes is larger than the reference temperature, the contact with the external terminal is released. 제12항에 있어서,
상기 인터 버스 바는,
상기 한 쌍의 체결 홀 중 어느 하나의 내측 면과 상기 외부 단자 사이에 개재되어 상기 형태 변형이 발생되는 것을 방지하는 팽창 방지 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 인터 버스 바.13. The method of claim 12,
The interbus-
And an expansion preventing layer interposed between the inner surface of one of the pair of fastening holes and the external terminal to prevent the shape deformation from occurring. 제13항에 있어서,
상기 팽창 방지 층은,
상기 형상기억 효과를 나타내지 않는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인터 버스 바.14. The method of claim 13,
The anti-
Wherein the metal layer is made of a metal that does not exhibit the shape memory effect. 제1항에 있어서,
상기 형상기억 합금은,
네켈-티탄 합금, 동-아연 합금, 금-카드뮴 합금 및 인듐-탈륨 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 인터 버스 바.The method according to claim 1,
In the shape memory alloy,
Nickel-titanium alloys, nickel-titanium alloys, copper-zinc alloys, copper-zinc alloys, gold-cadmium alloys and indium-thallium alloys.
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