KR20150062777A

KR20150062777A - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩

Info

Publication number: KR20150062777A
Application number: KR1020130147767A
Authority: KR
Inventors: 엄영섭; 김기연; 성준엽; 유성천; 강달모
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2015-06-08

Abstract

본 발명은 셀 어셈블리에 구비된 복수의 이차 전지에 대한 신규한 전압 검출 구조가 적용된 배터리 모듈을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 플레이트 형태의 전극 리드를 구비하는 복수의 이차 전지가 상하 방향으로 적층된 형태로 구성되되, 상기 전극 리드는 적어도 일부에 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태의 절곡부가 형성된 셀 어셈블리; 및 전기 전도성 재질로 구성되고 상하 방향으로 세워진 플레이트 형태로 형성되어 일단이 상기 전극 리드의 절곡부와 대면 접촉하여 용접된 복수의 센싱 플레이트, 및 상기 센싱 플레이트의 타단에 전기적으로 연결되어 센싱된 전압을 전달하는 커넥터를 구비하여 상기 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리를 포함한다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩{Battery module and battery pack including the same}

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀 어셈블리에 구비된 복수의 이차 전지에 대한 신규한 전압 검출 구조가 적용된 배터리 모듈과 그 제조 방법, 그리고 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.

근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.

일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.

최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 미국, 유럽, 일본, 한국을 비롯하여 전 세계적으로 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 세간의 이목이 집중되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서 가장 핵심적 부품은 차량 모터로 구동력을 부여하는 배터리 팩이다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 배터리 팩의 충방전을 통해 차량의 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 점에서 사용자들이 점차 크게 늘어나고 있는 실정이다. 그리고, 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 배터리 팩에는 다수의 이차 전지가 포함되며, 이러한 다수의 이차 전지들은 서로 직렬 및 병렬로 연결됨으로써 용량 및 출력을 향상시킨다.

한편, 배터리 팩에는 이차 전지 이외에 BMS(Battery Managememt System)와 같은 다양한 배터리 팩 보호 장치를 포함하고 있다. 이러한 보호 장치들은, 배터리 팩의 충방전을 관리하고 안전성을 확보하는 등 여러 역할을 수행할 수 있다. 이러한 보호 장치들은, 여러 인자를 고려하여 그 기능을 수행할 수 있는데, 그러한 인자 중 대표적인 것이 각 이차 전지의 전압이라 할 수 있다. 예를 들어, 특정 보호 장치는 각 이차 전지의 양단 전압값을 통해 해당 이차 전지의 과충전 내지 과방전을 방지할 수 있고, 이차 전지 간 충전 상태 편차를 줄이는 밸런싱 기능을 수행할 수도 있다.

이처럼, 배터리 팩에 포함된 보호 장치의 특정 기능을 수행하는데 있어서, 배터리 팩에 포함된 각 이차 전지의 전압을 센싱하는 것은 매우 중요하고 필수적이라 할 수 있기 때문에, 종래의 배터리 팩에는 이러한 이차 전지의 전압을 검출하기 위한 구성이 대부분 적용되어 있다.

그런데, 종래 배터리 팩에 포함된 각 이차 전지의 전압을 센싱하기 위한 구성은, 그 구조가 매우 복잡하고, 조립 공정이 쉽지 않은 문제가 있다. 또한, 이러한 구조적 복잡성 및 공정상 어려움 등으로 인해, 동일한 변에 양극 리드와 음극 리드가 모두 노출된 단방향 셀에 대하여 전압 센싱 구성을 적용하는데에 더 큰 어려움이 있다. 뿐만 아니라, 종래의 센싱 구조는 진동에 취약하여, 진동이 많은 장치, 이를테면 자동차 등의 배터리 팩에 적용되는 경우, 고장이 자주 발생하는 등의 문제도 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 구조가 복잡하지 않고 조립 공정이 간소화될 수 있는 전압 센싱 구성이 적용된 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩과 자동차 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 플레이트 형태의 전극 리드를 구비하는 복수의 이차 전지가 상하 방향으로 적층된 형태로 구성되되, 상기 전극 리드는 적어도 일부에 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태의 절곡부가 형성된 셀 어셈블리; 및 전기 전도성 재질로 구성되고 상하 방향으로 세워진 플레이트 형태로 형성되어 일단이 상기 전극 리드의 절곡부와 대면 접촉하여 용접된 복수의 센싱 플레이트, 및 상기 센싱 플레이트의 타단에 전기적으로 연결되어 센싱된 전압을 전달하는 커넥터를 구비하여 상기 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리를 포함한다.

바람직하게는, 상기 센싱 플레이트는, 상기 전극 리드와 레이저 용접 방식으로 용접된다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트는, 절곡부가 서로 겹쳐진 2개의 전극 리드와 용접된다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트는, 상기 겹쳐진 2개의 전극 리드의 절곡부 표면 중 일부분과 접촉하여 용접된다.

또한 바람직하게는, 상기 겹쳐진 2개의 전극 리드의 절곡부는, 서로 다른 방향으로 절곡된다.

또한 바람직하게는, 상기 커넥터는, 센싱된 전압을 출력하기 위한 출력핀이 구비되고 상기 센싱 플레이트의 타단이 결합된 인쇄회로기판, 및 상기 인쇄회로기판을 커버하고 상기 출력핀이 안착되어 외부로 노출되도록 구성된 센싱 하우징을 구비한다.

또한 바람직하게는, 상기 복수의 센싱 플레이트 중 일부는 상기 인쇄회로기판을 기준으로 좌측 방향으로 돌출되게 구비되고, 나머지 일부는 상기 인쇄회로기판을 기준으로 우측 방향으로 돌출되게 구비된다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱 하우징은, 상부에 상기 센싱 플레이트가 안착되어 지지되는 센싱 안착부를 더 구비한다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱 하우징은, 인접해 있으나 절곡부가 서로 접촉되지 않은 전극 리드 사이에 구비되는 리드 분리부를 더 구비한다.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 상기 셀 어셈블리가 구비된 측의 반대 측에서 상기 센싱 플레이트를 커버하는 센싱 커버를 더 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱 커버는 2개의 단위 커버로 구성되어, 상기 커넥터의 좌측과 우측에 각각 단위 커버가 배치된다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱 커버는, 외부 방향으로 돌출된 형태로 형성되어 외부의 다른 장치와 연결되며, 최상부 또는 최하부에 구비된 센싱 플레이트와 전기적으로 연결된 전극 단자를 구비한다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱 커버는 상하 방향으로 관통된 체결홀이 형성되고, 상기 셀 어셈블리는 상부와 하부에 각각 엔드 플레이트를 구비하여, 체결 부재가 상기 센싱 커버의 체결홀을 관통함으로써, 상기 센싱 커버가 상기 엔드 플레이트에 결합 고정된다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센싱 어셈블리는, 플레이트 형태의 전극 리드를 구비하는 복수의 이차 전지가 상하 방향으로 적층된 형태로 구성되되, 상기 전극 리드는 적어도 일부에 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태의 절곡부가 형성된 셀 어셈블리에 연결되어 상기 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리로서, 전기 전도성 재질로 구성되고 상하 방향으로 세워진 플레이트 형태로 형성되어 일단이 상기 전극 리드의 절곡부와 대면 접촉하여 용접된 복수의 센싱 플레이트; 및 상기 센싱 플레이트의 타단에 전기적으로 연결되어 센싱된 전압을 전달하는 커넥터를 포함한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈 제조 방법은, 플레이트 형태의 전극 리드를 구비하는 복수의 이차 전지가 상하 방향으로 적층된 셀 어셈블리와 센싱 플레이트 및 커넥터를 구비하는 센싱 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈을 제조하는 방법으로서, 상기 전극 리드의 적어도 일부에 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태의 절곡부를 형성하는 단계; 2개의 전극 리드에 형성된 절곡부를 겹쳐 상하 방향으로 세워진 형태의 센싱 플레이트에 면접촉시키는 단계; 및 상기 겹쳐진 2개의 전극 리드 및 센싱 플레이트를 레이저 용접시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 배터리 모듈에 포함된 복수의 이차 전지의 각 전압을 검출하기 위한 신규한 센싱 구성이 제공된다.

특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 각 이차 전지의 전압을 센싱하기 위한 센싱 구조가 복잡하지 않고 간단하며, 이차 전지에 연결시키는 조립 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있다.

특히, 본 발명의 경우, 이러한 구조적 간단성 및 공정의 용이성으로 인해, 파우치형 이차 전지의 전극 리드가 서로 다른 방향으로 돌출된 양방향 이차 전지는 물론, 전극 리드가 같은 방향으로 돌출된 단방향 이차 전지에도 용이하게 적용될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 일 측면에 의하면, 전극 리드와 레이저 용접 방식으로 용접하기에 적합한 센싱 어셈블리가 제공된다. 특히, 본 발명의 일 측면에 따른 센싱 어셈블리 구조에 의하면, 전극 리드-전극 리드 용접과 전극 리드-센싱 어셈블리 용접이 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 용접 공정이 감소되어, 배터리 모듈의 조립 공정이 보다 간단해질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 커넥터가 센싱 어셈블리에 구비되어, 셀 어셈블리에 별도의 커넥터 조립 구조가 필요하지 않게 된다.

뿐만 아니라, 본 발명의 일 측면에 의하면, 센싱 어셈블리의 외측에서 결합하는 센싱 커버에 전극 단자가 구비되어 있으므로, 셀 어셈블리에 별도의 전극 단자 및 이러한 전극 단자와 셀 어셈블리를 연결하기 위한 별도의 버스바를 따로 구비할 필요가 없다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 결합 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 센싱 어셈블리의 구성을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 4는, 도 3의 구성에서 센싱 하우징의 구성을 반대편에서 바라본 형태의 사시도이다.
도 5는, 도 3의 구성에 포함된 센싱 플레이트 중 2개의 센싱 플레이트가 서로 다른 전극 리드와 결합하는 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은, 도 5의 구성에서 센싱 플레이트와 전극 리드의 결합 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드와 센싱 플레이트의 레이저 용접 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 어셈블리와 단방향 이차 전지로 구성된 셀 어셈블리의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명에 따른 배터리 모듈에 있어서, 센싱 커버와 엔드 플레이트가 결합되는 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 10은, 도 9의 결합 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

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 아니되며, 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이다. 다만, 도 1 및 도 2에서는 설명의 편의를 위해, 셀 어셈블리(100)에 센싱 어셈블리(200)가 결합된 배터리 모듈의 전면 부분만 나타내도록 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 셀 어셈블리(100) 및 센싱 어셈블리(200)를 포함한다.

상기 셀 어셈블리(100)는, 다수의 이차 전지를 구비하는 이차 전지의 집합체이다. 셀 어셈블리(100)에는 이차 전지로서 파우치형 이차 전지가 복수 개 포함될 수 있는데, 이러한 복수의 파우치형 이차 전지는 일 방향, 이를테면 도면에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 적층될 수 있다.

각각의 파우치형 이차 전지는, 전극 리드를 구비할 수 있으며, 이러한 전극 리드에는 양극 리드 및 음극 리드가 포함될 수 있다. 여기서, 각각의 전극 리드는, 도 2에 도시된 바와 같이, 플레이트 형태로 구성되어 파우치 외장재의 외부로 돌출된다. 특히, 본 발명에 있어서, 각 파우치형 이차 전지의 전극 리드는, 적어도 일부, 이를테면 단부에 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태의 절곡부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 셀 어셈블리(100)에 구비된 다수의 전극 리드 중 일부 전극 리드는 수평 방향으로 돌출 연장되다가 단부가 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있고, 다른 일부 전극 리드는 수평 방향으로 돌출 연장되다가 단부가 하부 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 전극 리드의 절곡부 구성에 대해서는 이하에서 보다 상세히 설명하도록 한다.

한편, 셀 어셈블리(100)는, 다수의 파우치형 이차 전지를 적층하기 위해 적층용 프레임을 구비할 수 있다. 이러한 적층용 프레임은 이차 전지를 적층하는데 이용되는 구성요소로서, 이차 전지를 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 이차 전지의 조립을 가이드할 수 있다. 이러한 적층용 프레임은, 카트리지 등 다른 다양한 용어로 대체될 수 있으며, 중앙 부분이 비어 있는 사각 링 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 적층용 프레임의 네 모서리는 이차 전지의 외주부에 위치할 수 있다.

상기 센싱 어셈블리(200)는, 셀 어셈블리(100)에 연결되어 셀 어셈블리(100)에 구비된 이차 전지의 전압을 센싱할 수 있다. 특히, 센싱 어셈블리(200)는, 셀 어셈블리(100)에 구비된 모든 이차 전지의 각 양단 전압을 센싱하도록 구성될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 센싱 어셈블리(200)는, 센싱 플레이트 및 커넥터를 구비할 수 있다. 이러한 센싱 플레이트 및 커넥터의 구성에 대해서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 센싱 어셈블리(200)의 구성을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이고, 도 4는 도 3의 구성에서 센싱 하우징(222)의 구성을 반대편에서 바라본 형태의 사시도이다. 또한, 도 5는 도 3의 구성에 포함된 센싱 플레이트(210) 중 2개의 센싱 플레이트(210)가 서로 다른 전극 리드와 결합하는 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 구성에서 센싱 플레이트(210)와 전극 리드의 결합 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.

이러한 도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 센싱 플레이트(210)는 플레이트 형태로 구성되어 이차 전지(110)의 전극 리드(101)와 접촉한다. 특히, 상기 센싱 플레이트(210)는, 이차 전지(110)의 전극 리드(101)에서 지면에 수직인 방향으로 평평한 면을 제공하는 절곡부와 대면 접촉하여 겹쳐진 상태로 용접될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 배터리 모듈에 있어서, 전극 리드(101)에는 도 6에서 C로 표시된 부분과 같이 상하 방향으로 절곡된 형태의 절곡부가 형성될 수 있다. 다시 말해, 전극 리드(101)는 각 이차 전지(110)로부터 수평 방향으로 돌출된 후 적어도 일부가 상부 또는 하부 방향으로 절곡된 형태로 형성됨으로써, 지면에 수직인 방향으로 평평하게 세워진 면(절곡부)이 마련될 수 있다. 그리고, 센싱 플레이트(210)는 이와 같은 절곡부에 면 대 면으로 대면 접촉하여 용접될 수 있다. 이러한 전극 리드(101)의 절곡부와의 대면 접촉을 위해, 상기 센싱 플레이트(210)는, 상하 방향으로 세워진 플레이트 형태, 즉 지면에 수직인 방향으로 세워진 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 센싱 플레이트(210)는 일단이 전극 리드(101)의 절곡부와 대면 접촉된 후 용접됨으로써 전극 리드(101)와 결합 고정될 수 있다.

이러한 센싱 플레이트(210)는, 이차 전지(110)의 전극 리드(101)와 직접 접촉하여 이차 전지(110)의 전압을 센싱하기 위한 구성요소이기 때문에, 알루미늄이나 구리와 같은 금속 재질의 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 센싱 플레이트(210)는, 전극 리드(101)와 레이저 용접 방식으로 용접될 수 있다. 이러한 레이저 용접 구성에 대해서는 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드(101)와 센싱 플레이트(210)의 레이저 용접 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 7에서는 설명의 편의를 위해 6개의 전극 리드(101)와 3개의 센싱 플레이트(210)가 용접되는 구성을 가정하여 도시되도록 한다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 센싱 어셈블리(200)에서 센싱 플레이트(210)는 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태로 구성되어, 마찬가지로 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태로 구성된 전극 리드(101)와 좌우 방향으로 포개진 형태로 결합될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 전극 리드(101)는 파우치형 이차 전지(110)에서 수평 방향으로 돌출되되, 단부가 상부 방향 또는 하부 방향으로 세워진 형태로 형성됨으로써 평평한 수직 접촉면을 제공한다. 그리고, 이러한 전극 리드(101)의 수직 접촉면에 센싱 플레이트(210)가 접촉될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 모듈에 있어서, 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101)의 결합은 좌우 방향으로 포개진 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101)의 이러한 결합 부분에 대하여, 도 7에서 L로 표시된 바와 같이 레이저가 센싱 플레이트(210)의 외측(도 7의 좌측)에 조사되는 경우, 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101)의 접촉 부분은 서로 용접될 수 있다.

특히, 셀 어셈블리(100)에는 복수의 이차 전지(110)가 상하 방향으로 적층되어 있으므로, 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101)의 결합 구조 역시, 도 7에 도시된 바와 같이, 상하 방향을 따라 복수 개 존재할 수 있다. 그런데, 상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101)의 결합 구조에 있어서 레이저 용접은 센싱 플레이트(210)의 외측 개방된 부분을 통해 레이저가 조사되는 방식으로 이루어질 수 있으므로, 상부와 하부의 다른 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101)의 결합 구조에 방해를 받지 않을 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 모듈의 경우, 복수의 센싱 플레이트(210)-전극 리드(101) 결합 구조가 상하 방향으로 존재하지만, 레이저는 좌우 방향으로 조사되어 용접이 이루어질 수 있으므로, 레이저 용접 공정이 용이하게 수행될 수 있다.

한편, 이러한 레이저 용접 공정이 수행되는 경우, 피용접물에 대하여 레이저가 조사되는 지점의 반대편에는, 피용접물을 지지하고 레이저가 계속 진행하는 것을 방지하기 위하여 용접용 지그가 구비될 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 모듈의 경우, 도 7에서 J로 표시된 부분과 같이 전극 리드(101)의 절곡부 후단(도 7의 우측단)에는 빈 공간이 형성되어 있으므로, 이러한 빈 공간에 용접용 지그가 삽입되어, 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101) 용접시 피용접물을 지지하는 한편, 조사된 레이저가 이차 전지(110)로 진행되는 것을 방지할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트(210)는, 절곡부가 서로 겹쳐진 2개의 전극 리드(101)와 용접될 수 있다. 이때, 2개의 전극 리드(101)는 상부에 적층된 이차 전지(110)의 전극 리드(101)와 하부에 적층된 이차 전지(110)의 전극 리드(101)일 수 있다.

예를 들어, 도 7에 도시된 구성에서, 가장 상부에 위치한 이차 전지(110)를 B1이라 하고, B1의 바로 하부에 위치한 이차 전지(110)를 B2라 하는 경우, B1의 전극 리드(101)는 하부 방향으로 절곡된 형태의 절곡부를 가질 수 있고, B2의 전극 리드(101)는 상부 방향으로 절곡된 형태의 절곡부를 가질 수 있다. 그리고, 이러한 B1의 전극 리드(101) 절곡부와 B2의 전극 리드(101) 절곡부는 도 7에 도시된 바와 같이 좌우 방향으로 겹쳐지게 구성될 수 있다. 이때, 센싱 플레이트(210)는 2개의 전극 리드(101) 절곡부가 겹쳐진 부분의 좌측(외측)에 접촉되어, 용접될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101) 사이의 연결 공정과 전극 리드(101) 사이의 연결 공정이 동시에 수행될 수 있다. 복수의 이차 전지(110)를 포함하는 배터리 모듈의 경우, 용량이나 출력 증가를 위해 둘 이상의 이차 전지(110) 간 전극 리드(101)가 연결될 필요가 있다. 이를테면, 상하부에 각각 적층된 이차 전지(110) 간 직렬 연결을 위해서는 서로 다른 극성의 전극 리드(101)가 서로 연결될 필요가 있다. 예를 들어, 도 7의 구성에서, B1과 B2가 직렬 연결되기 위해 B1의 양극 리드(111)와 B2의 음극 리드(112)가 서로 연결될 수 있다. 본 발명의 배터리 모듈 구성에서는 이차 전지(110) 간 직렬 또는 병렬 연결을 위해 전극 리드(101)가 겹쳐진 부분에 센싱 플레이트(210)가 함께 겹쳐져 용접될 수 있다. 그리고, 이와 같은 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101) 사이의 용접 공정은, 전극 리드(101)와 전극 리드(101) 사이의 용접 공정과 동시에 수행될 수 있다.

즉, 도 7의 구성에서, B1의 양극 리드(111)와 B2의 음극 리드(112)는 절곡부가 서로 겹치도록 구성되고, 이와 같이 절곡부가 겹쳐진 부분에 센싱 플레이트(210)가 함께 겹쳐진 후, 이와 같이 겹쳐진 부분에 용접 공정이 수행될 수 있다. 이 경우, 한 번의 용접 공정만으로, 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101) 간 용접 결합 및, 전극 리드(101)와 전극 리드(101) 간 용접 결합이 모두 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 종래 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101) 간 용접 공정 및 전극 리드(101)와 전극 리드(101) 간 용접 공정이 별도로 수행되는 경우에 비해, 공정이 간소화되고 연결 구조 또한 간단해질 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트(210)는, 2개의 전극 리드(101) 절곡부 표면 중 일부분과 접촉하여 용접되는 것이 좋다. 즉, 2개 이상의 전극 리드(101)와 센싱 플레이트(210)가 서로 용접될 때, 센싱 플레이트(210)는 전극 리드(101)의 절곡부 중 전체 표면과 접촉되지 않고 일부 표면과 부분적으로 접촉하여 용접되는 것이 좋다.

예를 들어, 도 6에 도시된 바를 참조하면, 2개의 전극 리드(101)는 절곡부가 전후 방향으로 서로 겹쳐지도록 구성되되, 센싱 플레이트(210)는 이와 같이 겹쳐진 전극 리드(101)의 절곡부 표면 중 a1 부분에만 접촉되고, a2 부분에는 접촉되지 않도록 구성될 수 있다. 이때, 용접, 특히 레이저 용접은 a1 부분과 a2 부분에 모두 수행될 수 있다. 이 경우, a1 부분에서는 센싱 플레이트(210)-전극 리드(101)-전극 리드(101) 간 용접이 수행되고, a2 부분에서는 전극 리드(101)-전극 리드(101) 간 용접이 이루어질 수 있다.

본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 전극 리드(101) 간 고정력을 더욱 강화시킬 수 있다. 즉, 상기 도 6의 구성에서, a1으로 표시된 부분에서는 2개의 전극 리드(101)에 더하여 1개의 센싱 플레이트(210)가 용접되므로 2개의 전극 리드(101) 간 고정력이 2개의 전극 리드(101)만 용접되는 경우에 비해 다소 약해질 수 있다. 하지만, a2로 표시된 부분에서 센싱 플레이트(210) 없이 2개의 전극 리드(101)에 대해서만 용접이 이루어지므로, 이러한 a2 부분을 통해 전극 리드(101) 간 고정력이 충분히 확보될 수 있다. 이때, 보다 충분한 전극 리드(101) 간 고정력 확보를 위해, a1 부분은 a2 부분보다 좁게 구성될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 전극 리드(101)는, 서로 다른 방향으로 절곡된 2개의 전극 리드(101)가 서로 겹치도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 실시예에서, 상부와 하부에 각각 적층된 이차 전지(110) B1과 B2의 경우, B1의 전극 리드(101) 절곡부는 하부 방향으로 절곡된 형태로 형성되고, B2의 전극 리드(101) 절곡부는 상부 방향으로 절곡된 형태로 형성되어, 각 절곡부가 서로 겹쳐지게 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부와 하부에 위치한 이차 전지(110) 간 전극 리드(101)의 연결이 보다 용이하게 수행될 수 있고, 상하부에 위치하여 연결되지 않은 다른 전극 리드(101)와의 간섭을 최소화할 수 있다.

상기 커넥터(220)는, 센싱 플레이트(210)에 의해 센싱된 전압 정보를 셀 어셈블리(100) 외부의 다른 구성요소로 전달한다. 예를 들어, 상기 커넥터(220)는, 배터리 팩에 구비된 BMS(Battery Management System)와 같은 보호 장치로 센싱된 전압 정보를 전달할 수 있다. 이를 위해, 상기 커넥터(220)는, 센싱 플레이트(210)의 타단에 전기적으로 연결되어 센싱 플레이트(210)에 의해 센싱된 전압을 외부 장치로 전달하는 경로를 제공하고, 그러한 전압 전달 경로의 단부에 외부의 다른 구성요소와 접속되기 위한 접속 단자를 구비할 수 있다.

바람직하게는, 상기 커넥터(220)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(221) 및 센싱 하우징(222)을 구비할 수 있다.

상기 인쇄회로기판(221)은, 신호 전달을 위한 회로가 인쇄된 기판으로서 인쇄된 회로의 일측에 센싱 플레이트(210)의 타단이 결합되어 센싱 플레이트(210)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 센싱 플레이트(210)의 타단이란 센싱 플레이트(210)에 있어서 전극 리드(101)와 접촉하는 측 단부의 반대 측 단부를 의미한다고 할 수 있다. 이처럼 센싱 플레이트(210)의 타단이 결합되기 위해, 상기 인쇄회로기판(221)에는 홀이 형성될 수 있고, 이러한 인쇄회로기판(221)의 홀에 센싱 플레이트(210)의 단부가 삽입됨으로서 인쇄회로기판(221)과 센싱 플레이트(210)의 결합이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판(221)은, 센싱 플레이트(210)에 의해 센싱된 전압을 외부로 출력할 수 있다. 이를 위해, 상기 인쇄회로기판(221)은, 인쇄회로의 일측에 센싱 플레이트(210)의 타단이 연결되고, 그러한 인쇄회로의 타측에 출력핀을 구비할 수 있다. 따라서, 상기 인쇄회로기판(221)은, 센싱 플레이트(210)에 의해 센싱된 전압을 인쇄회로 및 출력핀을 경유하여 외부의 다른 구성요소, 이를테면 BMS에 전달할 수 있다.

상기 센싱 하우징(222)은, 인쇄회로기판(221)의 외측에서 인쇄회로기판(221)의 적어도 일부를 커버하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 센싱 하우징(222)에는, 도 3 및 도 4의 구성에서 O로 표시된 바와 같이, 인쇄회로기판(221)에 구비된 출력핀이 외부로 노출될 수 있도록 개구부가 형성될 수 있다. 따라서, BMS 등 외부의 구성요소와 연결되기 위한 접속 플러그가 이러한 센싱 하우징(222)의 개구부를 통해 인쇄회로기판(221)의 출력핀과 접속될 수 있다. 특히, 센싱 하우징(222)의 개구부는 내면이 출력핀에 접속되는 접속 플러그의 외면 형상과 대응되는 형태를 가져, 접속 플러그가 이러한 센싱 하우징(222)의 개구부에 끼움 결합 가능하도록 구성될 수 있다.

또한, 센싱 하우징(222)의 개구부에는, S1으로 표시된 바와 같이, 출력핀의 형상에 대응되도록 출력핀 안착부가 형성될 수 있다. 이 경우, 출력핀 안착부에는 인쇄회로기판(221)의 출력핀이 안착됨으로써, 출력핀이 안정적으로 지지되고, 접속 플러그와의 접속이 용이하게 되며, 그러한 접속 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 실시예와 같이 센싱 플레이트(210)의 단부가 인쇄회로기판(221)에 결합되는 경우, 복수의 센싱 플레이트(210)는 인쇄회로기판(221)을 기준으로 양측 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(221)에는 복수의 센싱 플레이트(210)가 결합될 수 있는데, 그 중 일부 센싱 플레이트(210)는 인쇄회로기판(221)의 좌측 방향으로 돌출되게 구비되고, 나머지 일부 센싱 플레이트(210)는 인쇄회로기판(221)의 우측 방향으로 돌출되게 구비될 수 있다.

본 발명의 이러한 센싱 어셈블리(200) 구성에 의하면, 양극 리드(111)와 음극 리드(112)가 한 변에 구비된 단방향 이차 전지(110)의 전압 검출에 유리하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 파우치형 이차 전지(110)는 하나의 변에 양극 리드(111)와 음극 리드(112)가 모두 돌출 구비되는 단방향 이차 전지 형태로 형성될 수 있다. 이때, 센싱 어셈블리(200)의 센싱 플레이트(210)는 인쇄회로기판(221)을 기준으로 좌측과 우측에 각각 구비되어, 이러한 단방향 이차 전지의 양극 리드(111)와 음극 리드(112) 모두에 연결되도록 구성될 수 있다.

도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 어셈블리(200)와 단방향 이차 전지(110)로 구성된 셀 어셈블리(100)의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 특히, 이러한 도 8의 구성은, 도 3에 도시된 센싱 어셈블리(200)가 전극 리드(101)에 연결된 구성으로서, 그 중 일부 구성, 즉 좌우 각각 2개의 센싱 플레이트(210)에 대한 전극 리드(101)와의 연결 구성을 나타낸 것이라 할 수 있다.

도 8을 참조하면, 4개의 단방향 이차 전지(110)는 상하 방향으로 적층되며, 이차 전지(110)의 전극 리드(101)는 인접하는 다른 이차 전지(110)의 전극 리드(101)와 중첩하여 연결될 수 있다. 이때, 이차 전지(110) 간 직렬 연결을 위해서는 인접하는 층의 이차 전지(110)와 서로 반대 극성의 전극 리드(101)가 서로 연결될 수 있다. 그리고, 센싱 어셈블리(200)는, 이러한 단방향 이차 전지(110)에 대하여 전극 리드(101)가 위치한 변의 중앙 부분에 위치할 수 있다. 특히, 커넥터(220)는 각 이차 전지(110)의 양극 리드(111)와 음극 리드(112) 사이에 위치할 수 있으며, 이러한 커넥터(220)로부터 센싱 플레이트(210)가 좌측과 우측 방향으로 각각 돌출되게 구비될 수 있다.

도 8에서는, 2개의 센싱 플레이트(210)가 커넥터(220)의 좌측 방향으로 돌출되게 구비되고, 다른 2개의 센싱 플레이트(210)가 커넥터(220)의 우측 방향으로 돌출되게 구비되어, 각각 서로 다른 전극 리드(101) 간 연결 부분에 접속되게 구성되어 있다. 그러므로, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 단방향 이차 전지(110)로 구성된 셀 어셈블리(100)에 대하여 하나의 센싱 어셈블리(200)만으로 각 이차 전지(110)의 전압 구성이 용이하게 달성될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 커넥터(220)의 센싱 하우징(222)은 센싱 안착부가 상하 방향으로 복수 개 배열되는 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 센싱 안착부는 상부에 센싱 플레이트(210)가 안착되어 지지되는 구성요소이다.

예를 들어, 도 3에서 S2로 표시된 바와 같이, 센싱 하우징(222)에는 복수의 센싱 안착부가 형성될 수 있으며, 이러한 복수의 센싱 안착부는 수직 방향으로 소정 거리 이격되게 배열될 수 있다. 이 경우, 센싱 안착부 각각의 상부에는 센싱 플레이트(210)의 하단이 접촉하여 상부 방향으로 지지될 수 있다. 즉, 도 3의 구성에서 좌측에 도시된 센싱 플레이트(210)가 결합된 인쇄회로기판(221)이 우측에 도시된 센싱 하우징(222)과 결합되는 경우, 센싱 하우징(222)의 센싱 안착부(S2)에 센싱 플레이트(210)가 안착될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 센싱 플레이트(210)가 센싱 안착부에 안착되어 상부 방향으로 지지될 수 있으므로, 센싱 플레이트(210)와 인쇄회로기판(221)의 결합력이 보다 강화될 수 있다. 또한, 진동이나 충격 등에도 센싱 플레이트(210)가 인쇄회로기판(221)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 전극 리드(101)와의 레이저 용접 공정 중에, 센싱 플레이트(210)가 잘 고정되어 있도록 함으로써, 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101)의 용접이 보다 원활하게 수행될 수 있다.

한편, 상기 센싱 안착부는, 상부에만 센싱 플레이트(210)가 접촉되어 안착되도록 구성될 수도 있으나, 상부와 하부에 모두 접촉되도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 센싱 플레이트(210)는 상하로 배열된 2개의 센싱 안착부에 끼워지는 형태로 구성될 수 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판(221)의 양측에 센싱 플레이트(210)가 돌출 구비된 경우에는, 상기 센싱 안착부 역시, 센싱 하우징(222)의 양측에 구비될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 커넥터(220)의 센싱 하우징(222)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 리드 분리부를 구비할 수 있다.

상기 리드 분리부는, 도 3에서 S3로 표시된 바와 같이, 수평 방향으로 평평하게 구성된 플레이트 형태로 구성되며, 센싱 하우징(222)의 양측에 구비될 수 있다. 상기 리드 분리부는, 인접해 있으나 절곡부가 서로 접촉되지 않은 전극 리드(101) 사이, 다시 말해 서로 전기적으로 연결되지 않은 인접한 전극 리드(101) 사이에 구비되어, 해당 전극 리드(101) 사이가 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 7의 구성에서, 상부에서 2번째에 위치한 이차 전지(110)의 전극 리드(101)와 상부에서 3번째에 위치한 이차 전지(110)의 전극 리드(101) 사이는 서로 전기적으로 접속되지 않고 인접해 있는데, 상기 리드 분리부는, 이러한 전극 리드(101) 사이에 위치한다. 따라서, 상기 리드 분리부는 이러한 전극 리드(101) 사이의 적어도 일부를 물리적으로 분리시키고, 특히 충격이나 진동 등에도 이러한 전극 리드(101) 사이가 접속되어 배터리 모듈에서 내부 단락이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

이러한 리드 분리부는, 센싱 하우징(222)에 복수 개 구비될 수 있으며, 복수의 센싱 하우징(222)은 상하 방향으로 서로 소정 거리 이격되게 배열될 수 있다. 또한, 리드 분리부는 센싱 하우징(222)의 양측에 각각 구비되어, 단방향 이차 전지에 용이하게 적용되도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 센싱 커버(300)를 더 포함할 수 있다.

상기 센싱 커버(300)는, 센싱 어셈블리(200)의 외측에 구비되어 센싱 어셈블리(200)를 커버하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 센싱 커버(300)는, 센싱 어셈블리(200)를 기준으로 셀 어셈블리(100) 측이 아닌 그 반대 측에서 바라볼 때, 센싱 어셈블리(200)의 여러 구성요소, 특히 센싱 플레이트(210)가 노출되지 않도록 할 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 센싱 커버(300)로 인해 센싱 플레이트(210)가 외부로 노출되어 단락되거나 충격이나 다른 물질의 침투로 인해 손상되는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 센싱 커버(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 단위 커버로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 2개의 단위 커버는 각각 커넥터(220)의 좌측과 우측에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 센싱 어셈블리(200)의 경우, 중앙 부분에는 센싱 하우징(222)이 구비되어 외측으로부터 센싱 어셈블리(200)를 커버할 수 있으므로, 상기 센싱 커버(300)는 이러한 센싱 하우징(222)에 의해 커버되지 않는 부분을 커버하도록 구성되는 것이 배터리 모듈의 불필요한 부피 증가나 구조적으로 복잡해지는 문제를 방지할 수 있다.

여기서, 이처럼 센싱 커버(300)가 2개의 단위 커버로 구성되고, 이러한 2개의 단위 커버가 각각 센싱 어셈블리(200)의 좌측과 우측을 커버하는 경우, 2개의 단위 커버에 의해 센싱 어셈블리(200)는 배터리 모듈의 외측으로 이탈되지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100), 센싱 어셈블리(200), 및 2개의 단위 커버가 조립된 경우, 센싱 어셈블리(200)는 2개의 단위 커버를 벗어나 배터리 모듈의 외측으로 이동하지 않도록 구성될 수 있다.

한편, 셀 어셈블리(100)는, 상부와 하부에 각각 엔드 플레이트를 구비할 수 있다. 이러한 엔드 플레이트는 넓은 면적을 가진 플레이트 형태로 구성되어, 셀 어셈블리(100)의 상부 및 하부를 각각 커버할 수 있다. 이러한 엔드 플레이트는, 셀 어셈블리(100)에 대한 기계적 강성을 제공하고, 셀 어셈블리(100)를 외부의 충격 등으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 엔드 플레이트는 스틸 등의 금속 재질로 구성될 수 있다.

이처럼 셀 어셈블리(100)에 엔드 플레이트가 구비된 경우, 본 발명에 따른 배터리 모듈은 센싱 커버(300)가 엔드 플레이트에 결합되도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 9 및 도 10을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 9는 본 발명에 따른 배터리 모듈에 있어서, 센싱 커버(300)와 엔드 플레이트(120)가 결합되는 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이고, 도 10은 도 9의 결합 사시도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 셀 어셈블리(100)의 상부와 하부에는 엔드 플레이트(120)가 구비되어 셀 어셈블리(100)의 상부와 하부를 커버하도록 구성되되, 이러한 엔드 플레이트(120)에는 센싱 커버(300)가 함께 결합되도록 구성될 수 있다.

이를 위해, 센싱 커버(300)는, 도면에 도시된 바와 같이, 상하 방향으로 관통된 체결홀(330)이 형성될 수 있다. 그리고, 하부 엔드 플레이트(120)의 상부에는 이러한 체결홀(330)에 대응되는 형태로 체결 부재(121)가 마련될 수 있다. 이 경우, 하부 엔드 플레이트(120)의 체결 부재(121)는 센싱 커버(300)의 체결홀(330)에 관통된 후 상부 엔드 플레이트(120)의 홀에 관통되고, 그 단부에 너트가 결합됨으로써 고정될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 셀 어셈블리(100)의 엔드 플레이트(120)와 센싱 커버(300)가 직접 결합 고정됨으로써, 셀 어셈블리(100), 센싱 어셈블리(200) 및 센싱 커버(300)의 조립이 간단하게 수행될 수 있으며, 이들 사이의 결합력 또한 안정적으로 확보될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱 커버(300)는, 전극 단자(310)를 더 구비할 수 있다. 이러한 전극 단자(310)는, 외부 방향으로 돌출된 형태로 형성되어 외부의 다른 장치와 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 센싱 커버(300)는, 2개의 전극 단자(310)를 구비하여, 각각 좌측 상부와 우측 상부에 위치하도록 할 수 있으며, 2개의 전극 단자(310)는 각각 양극 단자 및 음극 단자로서 기능할 수 있다.

이를 위해, 상기 전극 단자(310)는, 최상부 또는 최하부에 구비된 센싱 플레이트(210)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 9 및 도 10의 구성에서, 좌측의 전극 단자(310)는 좌측에 위치한 센싱 플레이트(210) 중 가장 상부에 위치한 센싱 플레이트(210)와 연결되도록 구성될 수 있고, 우측의 전극 단자(310)는 우측에 위치한 센싱 플레이트(210) 중 가장 하부에 위치한 센싱 플레이트(210)와 연결되도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 센싱 플레이트(210)와 전극 단자(310)의 연결은, 버스바(320)에 의해 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 센싱 커버(300)에는 상부에 전극 단자(310)를 구비하는 이외에 전면부에 2개의 연결 단자(340)를 더 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 연결 단자(340)는 L자 형태의 버스바(320)를 통해 전극 단자(310)와 서로 연결될 수 있다. 이 경우, 연결 단자(340)는, 최상부 또는 최하부에 위치한 센싱 플레이트(210)와 연결되도록 구성될 수 있다. 이를테면, 좌측의 연결 단자(340)는 센싱 어셈블리(200)에서 좌측 최하부에 위치한 센싱 플레이트(210)와 연결되고, 우측의 연결 단자(340)는 센싱 어셈블리(200)에서 우측 최상부에 위치한 센싱 플레이트(210)와 연결될 수 있다. 그리고, 이러한 좌측의 연결 단자(340)는 하나의 버스바(320)를 통해 좌측의 전극 단자(310)와 연결되고, 우측의 연결 단자(340)는 다른 하나의 버스바(320)를 통해 우측의 전극 단자(310)와 연결될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 셀 어셈블리(100)를 외부와 전기적으로 연결시키기 위한 전극 단자(310)가 센싱 커버(300) 자체에 구비되어 있으므로, 센싱 커버(300)를 센싱 어셈블리(200)와 함께 셀 어셈블리(100)에 연결하여 조립하기만 하면 배터리 모듈에 전극 단자(310)가 마련될 수 있다. 따라서, 터미널 볼트와 같은 별도의 전극 단자나 이러한 전극 단자와 셀 어셈블리(100)를 연결하기 위한 별도의 버스바를 셀 어셈블리(100)에 구비할 필요가 없으므로, 배터리 모듈, 특히 셀 어셈블리(100)의 구조가 보다 단순화되고, 제조 공정 또한 간단해질 수 있다.

한편, 상기 실시예에서 센싱 커버(300)의 각 연결 단자(340)는, 별도의 연결 부재를 통해 셀 어셈블리(100)와 연결될 수도 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에서 N으로 표시된 바와 같이, 2개의 플레이트형 연결부재가 셀 어셈블리(100)의 일측에 구비될 수 있으며, 이러한 연결부재는 일단이 셀 어셈블리(100)의 이차 전지(110) 전극에 연결될 수 있다. 그리고, 연결부재는 타단이 셀 어셈블리(100)의 외측으로 돌출되게 구비되어 센싱 커버(300)를 관통한 후, 절곡되어 센싱 커버(300)의 연결 단자(340)에 접속되도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 모듈을 하나 이상 포함한다. 이때, 배터리 팩에는 배터리 모듈 이외에, 이러한 배터리 모듈을 수납하기 위한 케이스, 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈의 센싱 어셈블리(200)에 구비된 커넥터(220)의 개구부에 BMS와 연결된 접속 단자가 끼움 결합되어 접속될 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다.

이하에서는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈의 제조 방법의 실시예를 개략적으로 설명하도록 한다.

도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈 제조 방법은, 먼저 전극 리드(101)의 적어도 일부에 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태의 절곡부를 형성한다(S110). 다음으로, 서로 전기적으로 연결시키고자 하는 2개의 이차전지 각각에 구비된 전극 리드(101)를 서로 절곡부가 겹쳐지도록 하고 이러한 절곡부의 겹쳐진 부분 표면에 상하 방향으로 세워진 형태의 센싱 플레이트(210)를 면접촉시킨다(S120). 그리고 나서, 겹쳐진 2개의 전극 리드(101) 및 센싱 플레이트(210)를 레이저 용접시킨다(S130).

여기서, 상기 S120 단계는, 2개의 전극 리드(101)를 좌우 방향으로 겹치고, 겹쳐진 2개의 전극 리드(101)에 대하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 일부 표면만이 센싱 플레이트(210)와 접촉되도록 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 S130 단계는, 2개의 전극 리드(101)와 1개의 센싱 플레이트(210)가 겹쳐진 부분은 물론, 센싱 플레이트(210)가 겹쳐지지 않고 2개의 전극 리드(101)만 겹쳐진 부분까지도 용접되도록 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 S130 단계는, 레이저 용접 방식으로 수행될 수 있다.

이상과 같이, 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.

한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

100: 셀 어셈블리
101: 전극 리드
110: 이차 전지
111: 양극 리드
112: 음극 리드
200: 센싱 어셈블리
210: 센싱 플레이트
220: 커넥터
221: 인쇄회로기판
222: 센싱 하우징
300: 센싱 커버
310: 전극 단자
320: 버스바
330: 체결홀
340: 연결 단자

Claims

플레이트 형태의 전극 리드를 구비하는 복수의 이차 전지가 상하 방향으로 적층된 형태로 구성되되, 상기 전극 리드는 적어도 일부에 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태의 절곡부가 형성된 셀 어셈블리; 및
전기 전도성 재질로 구성되고 상하 방향으로 세워진 플레이트 형태로 형성되어 일단이 상기 전극 리드의 절곡부와 대면 접촉하여 용접된 복수의 센싱 플레이트, 및 상기 센싱 플레이트의 타단에 전기적으로 연결되어 센싱된 전압을 전달하는 커넥터를 구비하여 상기 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 센싱 플레이트는, 상기 전극 리드와 레이저 용접 방식으로 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 센싱 플레이트는, 절곡부가 서로 겹쳐진 2개의 전극 리드와 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제3항에 있어서,
상기 센싱 플레이트는, 상기 겹쳐진 2개의 전극 리드의 절곡부 표면 중 일부분과 접촉하여 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제3항에 있어서,
상기 겹쳐진 2개의 전극 리드의 절곡부는, 서로 다른 방향으로 절곡된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 커넥터는, 센싱된 전압을 출력하기 위한 출력핀이 구비되고 상기 센싱 플레이트의 타단이 결합된 인쇄회로기판, 및 상기 인쇄회로기판을 커버하고 상기 출력핀이 안착되어 외부로 노출되도록 구성된 센싱 하우징을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제6항에 있어서,
상기 복수의 센싱 플레이트 중 일부는 상기 인쇄회로기판을 기준으로 좌측 방향으로 돌출되게 구비되고, 나머지 일부는 상기 인쇄회로기판을 기준으로 우측 방향으로 돌출되게 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제6항에 있어서,
상기 센싱 하우징은, 상부에 상기 센싱 플레이트가 안착되어 지지되는 센싱 안착부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제6항에 있어서,
상기 센싱 하우징은, 인접해 있으나 절곡부가 서로 접촉되지 않은 전극 리드 사이에 구비되는 리드 분리부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 셀 어셈블리가 구비된 측의 반대 측에서 상기 센싱 플레이트를 커버하는 센싱 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제10항에 있어서,
상기 센싱 커버는 2개의 단위 커버로 구성되어, 상기 커넥터의 좌측과 우측에 각각 단위 커버가 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제10항에 있어서,
상기 센싱 커버는, 외부 방향으로 돌출된 형태로 형성되어 외부의 다른 장치와 연결되며, 최상부 또는 최하부에 구비된 센싱 플레이트와 전기적으로 연결된 전극 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제10항에 있어서,
상기 센싱 커버는 상하 방향으로 관통된 체결홀이 형성되고, 상기 셀 어셈블리는 상부와 하부에 각각 엔드 플레이트를 구비하여, 체결 부재가 상기 센싱 커버의 체결홀을 관통함으로써, 상기 센싱 커버가 상기 엔드 플레이트에 결합 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
플레이트 형태의 전극 리드를 구비하는 복수의 이차 전지가 상하 방향으로 적층된 형태로 구성되되, 상기 전극 리드는 적어도 일부에 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태의 절곡부가 형성된 셀 어셈블리에 연결되어 상기 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리에 있어서,
전기 전도성 재질로 구성되고 상하 방향으로 세워진 플레이트 형태로 형성되어 일단이 상기 전극 리드의 절곡부와 대면 접촉하여 용접된 복수의 센싱 플레이트; 및
상기 센싱 플레이트의 타단에 전기적으로 연결되어 센싱된 전압을 전달하는 커넥터
를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리.
플레이트 형태의 전극 리드를 구비하는 복수의 이차 전지가 상하 방향으로 적층된 셀 어셈블리와 센싱 플레이트 및 커넥터를 구비하는 센싱 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈을 제조하는 방법에 있어서,
상기 전극 리드의 적어도 일부에 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태의 절곡부를 형성하는 단계;
2개의 전극 리드에 형성된 절곡부를 겹쳐 상하 방향으로 세워진 형태의 센싱 플레이트에 면접촉시키는 단계; 및
상기 겹쳐진 2개의 전극 리드 및 센싱 플레이트를 레이저 용접시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 방법.