KR20170050510A - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전극 리드를 각각 갖는 복수의 이차 전지들과, 이차 전지들 중 적어도 하나의 이차 전지를 각각 수용하며, 다단으로 적층되는 복수의 카트리지를 구비하는 카트리지 적층체; 전극 리드가 통과하도록 천공된 리드홀과, 리드홀을 통과한 전극 리드와 미리 정해진 접속점에서 접속되는 버스바를 구비하며, 카트리지 적층체의 일면에 결합되는 ICB 하우징; 및 상기 ICB 하우징을 경유하도록 배치되는 연결 와이어를 구비하며, 상기 이차 전지들의 전압을 센싱 가능하도록 상기 버스바와 접속되는 센싱 유닛을 포함하고; 상기 ICB 하우징은, 상기 접속점에 비해 상기 ICB 하우징의 내면 쪽에 위치하도록 상기 ICB 하우징의 외면이 상기 ICB 하우징의 내면 쪽을 향해 요입되어 형성되며, 상기 연결 와이어의 적어도 일부분이 삽입되어 고정되는 와이어 고정홈을 갖는 와이어 고정부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩은, 연결 와이어가 이차 전지들의 전극 리드와 버스바가 레이저 용접되는 접속점에 비해 배터리 모듈의 내측에 위치되는 구조를 가지므로, 이차 전지들의 전극 리드와 버스가 레이저 용접될 때 연결 와이어가 손상되는 것이 방지됨으로써 이차 전지들의 전압을 안정적으로 측정할 수 있다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩{Battery module and battery pack including the same}
본 발명의 배터리 모듈 및 이를 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. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 수납 및 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.
배터리 모듈은 이처럼 용량 및 출력 등을 높이기 위해 다수의 이차 전지가 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미한다고 할 수 있다. 이러한 배터리 모듈은, 안정적인 성능의 유지를 위해 이차 전지들의 전압 측정을 필요로 한다. 배터리 모듈은, 이와 같이 이차 전지들의 전압을 측정하기 위해 이차 전지들의 전극 리드와 접속된 버스바 및 이러한 버스바를 외부의 계측 회로와 전기적으로 연결하는 와이어를 구비하는 ICB 하우징을 포함한다.
일반적으로 전극 리드와 버스바는 레이저 용접에 의해 접속된다. 이러한 레이저 용접은, 가압 지그를 이용해 전극 리드와 버스바를 가압 밀착시킨 후 실시한다. 그런데, 버스바와 전기적으로 연결된 와이어는 버스바의 인근을 통과할 수밖에 없으므로, 가압 지그와 ICB 하우징 사이에 이러한 와이어가 개재되어 전극 리드와 버스바가 완전히 밀착되지 못할 염려가 있다. 따라서, 종래의 배터리 모듈은, 전극 리드와 버스바 사이에 용접 불량이 발생되고, 와이어가 가압 지그에 의해 손상되는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이차 전지의 전극 리드와 버스바를 레이저 용접할 때 버스바와 전기적으로 연결된 와이어로 인해 용접 불량이 발생되거나 와이어가 손상되지 되도록 구조를 개선한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 배터리 모듈은, 전극 리드를 각각 갖는 복수의 이차 전지들과, 상기 이차 전지들 중 적어도 하나의 이차 전지를 각각 수용하며, 다단으로 적층되는 복수의 카트리지를 구비하는 카트리지 적층체; 상기 전극 리드와 미리 정해진 접속점에서 접속되는 버스바를 구비하며, 상기 카트리지 적층체의 일면에 결합되는 ICB 하우징; 및 상기 ICB 하우징을 경유하도록 배치되는 연결 와이어를 구비하며, 상기 이차 전지들의 전압을 센싱 가능하도록 상기 버스바와 접속되는 센싱 유닛을 포함하고; 상기 ICB 하우징은, 상기 접속점에 비해 상기 ICB 하우징의 내면 쪽에 위치하도록 상기 ICB 하우징의 외면이 상기 ICB 하우징의 내면 쪽을 향해 요입되어 형성되며 상기 연결 와이어의 적어도 일부분이 삽입되어 고정되는 와이어 고정홈을 갖는 와이어 고정부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 ICB 하우징은 상기 전극 리드의 단부가 통과되도록 천공된 리드홀을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 버스바는, 상기 ICB 하우징의 외면에 결합되며, 상기 전극 리드는, 상기 리드홀을 통과하여 상기 ICB 하우징의 외부로 돌출된 단부가 미리 정해진 각도만큼 절곡되어 형성되며 상기 버스바와 상기 접속점에서 접속되는 접속부를 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 버스바와 상기 접속부는, 상기 접속점에서 레이저 용접되어 접속되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 와이어 고정부는, 상기 연결 와이어가 상기 와이어 고정홈에 끼움 결합되도록 미리 정해진 간격을 두고 상기 와이어 고정홈으로부터 돌출 형성되는 복수의 끼움 돌기들을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 센싱 유닛은, 상기 버스바와 접속되는 센싱 와이어와, 상기 센싱 와이어의 단부에 결합되는 센싱 커넥터를 갖는 센싱 커넥터 조립체; 및 상기 센싱 커넥터와 체결 및 접속되는 서브 커넥터와, 외부의 계측 회로가 구비하는 회로 커넥터와 체결 및 접속되며, 상기 연결 와이어에 의해 상기 서브 커넥터와 전기적으로 연결되는 메인 커넥터를 갖는 연결 커넥터 조립체;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 양상에 따른 배터리 모듈은, 전극 리드를 각각 갖는 복수의 이차 전지들과, 상기 이차 전지들 중 적어도 하나의 이차 전지를 각각 수용하며, 다단으로 적층되는 복수의 카트리지를 구비하는 카트리지 적층체; 상기 전극 리드와 미리 정해진 접속점에서 접속되는 버스바를 구비하며, 상기 카트리지 적층체의 일면에 결합되는 ICB 하우징; 및 상기 ICB 하우징을 경유하도록 배치되며, 상기 버스바와 접속되는 연결 와이어를 포함하고, 상기 ICB 하우징은, 상기 접속점에 비해 상기 ICB 하우징의 내면 쪽에 위치하도록 상기 ICB 하우징의 외면이 상기 ICB 하우징의 내면 쪽을 향해 요입되어 형성되며 상기 연결 와이어의 적어도 일부분이 삽입되어 고정되는 와이어 고정홈을 갖는 와이어 고정부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 양상에 따른 배터리 팩은, 전술한 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 양상에 따른 자동차는, 전술한 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩은, 연결 와이어가 이차 전지들의 전극 리드와 버스바가 레이저 용접되는 접속점에 비해 배터리 모듈의 내측에 위치되는 구조를 가지므로, 이차 전지들의 전극 리드와 버스가 레이저 용접될 때 연결 와이어가 손상되는 것이 방지됨으로써 이차 전지들의 전압을 안정적으로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 Ⅰ-Ⅰ'선 단면도.
도 3은 이차 전지의 개략적인 구성을 나타내는 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 ICB 하우징의 사시도.
도 5는 도 2의 A 영역에 대한 부분 확대도.
도 6은 도 1의 배터리 모듈의 Ⅱ-Ⅱ' 선 단면도.
도 7은 도 2에 도시된 배터리 모듈의 측면도.
도 8은 도 6의 B 영역에 대한 부분 확대도.
도 9는 도 7에 도시된 연결 커넥터 조립체의 후면도.
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 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은, 이차 전지(12)가 각각 수용된 복수의 카트리지(14)들을 구비하는 카트리지 적층체(10); 전극 리드(16)와 접속되는 버스바(22)를 구비하며, 카트리지 적층체(10)의 일면에 결합되는 되는 ICB 하우징(20); ICB 하우징(20)을 경유하도록 배치되는 연결 와이어(63)를 구비하며, 버스바(22)로부터 이차 전지(12)들의 전압을 센싱하는 센싱 유닛(40);을 포함한다. 이러한 배터리 모듈(1)은 복수 개가 미리 정해진 전기적인 연결 방법으로 연결되어 배터리 팩을 구성할 수 있다. 또한, 이러한 배터리 팩은 자동차에 설치되어 사용될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 Ⅰ-Ⅰ'선 단면도이며, 도 3은 이차 전지의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.
먼저, 카트리지 적층체(10)는 복수의 이차 전지(12)들을 수용하기 위한 부재이다.
카트리지 적층체(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 이차 전지(12)들과, 이러한 이차 전지(12)들 중 적어도 하나의 이차 전지(12)를 각각 수용하는 복수의 카트리지(14)들을 포함한다.
이차 전지(12)들은 리튬 폴리머 전지로 구성되는 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이차 전지(12)들은, 리튬 이온 전지, 니켈 카트늄 전지, 니켈 수소 전지 및 니켈 아연 전지 등으로 구성될 수도 있다.
이차 전지(12)들은, 도 3에 도시된 바와 같이, 파우치형으로 구성되는 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이차 전지(12)들은 원통형, 각형 등으로 구성될 수도 있다.
이차 전지(12)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 전극 리드(16)들을 포함한다. 전극 리드(16)들 중 어느 하나는, 이차 전지(12)의 일단에 마련되며, 양극과 음극 중 어느 하나의 극성을 갖는다. 전극 리드(16)들 중 다른 하나는, 이차 전지(12)의 타단에 마련되며, 양극과 음극 중 다른 하나의 극성을 갖는다.
카트리지(14)들은 각각, 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 이차 전지(12)들을 전극 리드(16)들이 카트리지(14)의 외부로 돌출되도록 수용 및 홀딩한다. 따라서, 이차 전지(12)들은 이러한 카트리지(14)들에 의하여 유동이 방지된다.
카트리지(14)들은, 이차 전지(12)들의 적층 및 조립을 용이하게 할 수 있도록 상호 적층 가능하도록 구성된다. 따라서, 카트리지(14)들은, 다단으로 적층되어 카트리지 적층체(10)를 형성한다.
도 4는 도 1에 도시된 ICB 하우징의 사시도, 도 5는 도 2의 A 영역에 대한 부분 확대도이다.
다음으로, ICB 하우징(20)은 이차 전지(12)들을 전기적으로 연결하는 부재이다.
ICB 하우징(20)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 이차 전지(12)들의 전극 리드(16)들이 통과되도록 천공된 리드홀(21)과, 리드홀(21)들을 통과한 이차 전지(12)들의 전극 리드(16)들과 전기적으로 접속되는 버스바(22)와, 후술할 센싱 유닛(40)의 연결 커넥터 조립체(60)를 고정하는 커넥터 고정부(23)를 포함한다. 이러한 ICB 하우징(20)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 이차 전지(12)들의 전극 리드(16)들이 리드홀(21)들을 각각 통과하도록 카트리지 적층체(10)의 일측면에 결합된다.
리드홀(21)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 이차 전지(12)들이 통과될 수 있도록 복수 개가 미리 정해진 간격으로 천공된다.
버스바(22)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 리드홀(21)들의 적어도 일부분을 둘러싸도록 ICB 하우징(20)의 외면에 결합된다. 버스바(22)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 이차 전지(12)들과 버스바(22)의 전기적인 연결 방법에 따라 적어도 하나의 버스바(22)가 설치될 수 있다.
버스바(22)들 중 적어도 하나는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하단부에 장착되는 연결탭(24)을 포함한다. 연결탭(24)은, 카트리지 적층체(10)의 하측 방향 즉, 후술할 쿨링 플레이트(30)를 향해 돌출 형성된 접속핀(24a)을 포함한다.
이러한 버스바(22)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 미리 정해진 접속점(P)에서 전기적으로 접속된다. 이를 위하여, 전극 리드(16)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 리드홀(21)을 통해 ICB 하우징(20)의 외부로 돌출된 단부가 전술한 접속점(P)에서 버스바(22)와 접촉되도록 절곡되어 형성되는 접속부(16a)를 포함한다. 이러한 버스바(22)와 접속부(16a)는, 전술한 접속점(P)에서 레이저 용접되어 접속된다.
커넥터 고정부(23)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 연결 커넥터 조립체(60)의 서브 커넥터(61)가 고정되는 서브 커넥터 고정부(25)와, 연결 커넥터 조립체(60)의 메인 커넥터(62)가 고정되는 메인 커넥터 고정부(26)와, 연결 커넥터 조립체(60)의 연결 와이어(63)가 고정되는 와이어 고정부(27)를 포함한다.
서브 커넥터 고정부(25)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 고리 형상을 갖고, 버스바(22)의 하측에 위치하도록 ICB 하우징(20)의 외면에 돌출 형성된다. 이러한 서브 커넥터 고정부(25)는, 서브 커넥터(61)를 삽입하여 끼움 결합 가능한 커넥터 끼움홀(25a)을 포함한다.
메인 커넥터 고정부(26)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 버스바(22)의 상측에 위치하도록 형성된다. 즉, 메인 커넥터 고정부(26)는, 버스바(22)를 사이에 두고 서브 커넥터 고정부(25)와 미리 정해진 간격만큼 이격되도록 형성되는 것이다. 이러한 메인 커넥터 고정부(26)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 커넥터(62)를 수용 가능하도록 ICB 하우징(20)의 외면에 요입 형성되는 커넥터 수용홈(26a)과, 후술할 메인 커넥터(62)의 탄성 후크(64)가 삽입 가능하도록 커넥터 수용홈(26a)에 천공된 후크홀(26b)을 구비한다.
와이어 고정부(27)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 서브 커넥터 고정부(25)와 메인 커넥터 고정부(26) 사이에 위치하도록 ICB 하우징(20)의 외면에 마련된다. 이러한 와이어 고정부(27)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 연결 와이어(63)를 삽입하여 고정 가능하도록 ICB 하우징(20)의 외면에 요입 형성되는 와이어 고정홈(27a)과, 와이어 고정홈(27a)의 내측면으로부터 돌출 형성되는 이탈 방지 돌기(27b)를 구비한다.
와이어 고정홈(27a)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 버스바(22)들이 설치되는 경우에, 버스바(22)들 사이 구간을 통과하도록 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 와이어 고정홈(27a)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 버스바(22)와 전극 리드(16)들의 접속점(P)에 비해 ICB 하우징(20)의 내면 쪽으로 요입되도록 형성된다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈의 Ⅱ-Ⅱ' 선 단면도이다.
다음으로, 쿨링 플레이트(30)는, 이차 전지(12)들에서 발생한 열을 전달받아 외부로 방출하기 위한 부재이다.
쿨링 플레이터는, 도 6에 도시된 바와 같이, 카트리지(14)들과 접촉되도록 카트리지 적층체(10)의 하면에 결합된다. 쿨링 플레이트(30)와 카트리지 적층체(10)의 결합 방법은 특별히 한정되지 않으며, 나사 결합, 후크 결합 기타 다양한 결합 방식을 이용해 쿨링 플레이트(30)와 카트리지 적층체(10)를 결합할 수 있다. 이러한 쿨링 플레이트(30)는, 이차 전지(12)들에서 발생한 열을 카트리지(14)들을 통해 전달받아 외부로 방출하여, 이차 전지(12)들을 냉각시킬 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 배터리 모듈의 측면도이며, 도 8은 도 6의 B 영역에 대한 부분 확대도이며, 도 9는 도 7에 도시된 연결 커넥터 조립체의 후면도이다.
다음으로, 센싱 유닛(40)은 이차 전지(12)들의 전압을 센싱하기 위한 부재이다.
센싱 유닛(40)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 이차 전지(12)들의 전극 리드(16)와 접속되는 센싱 커넥터 조립체(50)와, 센싱 커넥터 조립체(50)를 외부의 계측 회로와 전기적으로 연결하는 연결 커넥터 조립체(60)를 포함한다.
센싱 커넥터 조립체(50)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 버스바(22)와 접속되는 센싱 하우징(52)과, 연결 커넥터 조립체(60)와 접속되는 센싱 커넥터(54)와, 센싱 하우징(52)과 센싱 커넥터(54)를 전기적으로 연결하는 센싱 와이어(56)를 포함한다.
센싱 하우징(52)은, 버스바(22)의 접속핀(24a)이 삽입되는 접속홀(52a)과, 접속홀(52a)의 내부에 장착되는 리셉터클(52b)을 포함한다.
접속홀(52a)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 센싱 하우징(52)을 상하 방향으로 관통하도록 천공된다. 이러한 접속홀(52a)은, 접속핀(24a) 및 리셉터클(52b)이 각각 삽입 및 고정되도록 미리 정해진 형상을 갖는다.
리셉터클(52b)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 접속홀(52a)에 삽입된 버스바(22)의 접속핀(24a)과 결합 및 접속되도록 접속홀(52a)의 내부에 고정 설치된다. 리셉터클(52b)은, 접속핀(24a)과 클립 결합 가능한 클립 구조를 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 리셉터클(52b)은, 버스바(22)를 매개로 이차 전지(12)들의 전극 리드(16)와 전기적으로 연결됨으로써, 이차 전지(12)들의 전압을 센싱할 수 있다.
센싱 커넥터(54)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 후술할 연결 커넥터 조립체(60)의 서브 커넥터(61)와 접속 및 체결되도록 센싱 하우징(52)의 일측에 고정 설치된다.
센싱 와이어(56)는, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 일단이 리셉터클(52b)과 결합 및 접속되고 또한 타단이 센싱 커넥터(54)와 결합 및 접속됨으로써, 리셉터클(52b)과 센싱 커넥터(54)를 전기적으로 연결할 수 있다.
연결 커넥터 조립체(60)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 센싱 커넥터(54)와 체결 및 접속되는 서브 커넥터(61)와, 외부의 계측 회로의 회로 커넥터와 체결 및 접속되는 메인 커넥터(62)와, 서브 커넥터(61)와 메인 커넥터(62)를 전기적으로 연결하는 연결 와이어(63)를 포함한다.
서브 커넥터(61)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 커넥터 끼움홀(25a)에 끼움 결합됨으로써, ICB 하우징(20)의 외면에 고정 설치된다. 이러한 서브 커넥터(61)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 센싱 커넥터(54)와 체결 및 접속되어, 리셉터클(52b)에 의해 센싱된 이차 전지(12)들의 전압을 센싱 커넥터(54)를 통해 전달받을 수 있다
메인 커넥터(62)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 후크홀(26b)에 삽입 가능하도록 후면으로부터 돌출 형성되는 탄성 후크(64)를 포함한다. 따라서, 메인 커넥터(62)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 탄성 후크(64)가 후크홀(26b)에 삽입된 후 ICB 하우징(20)에 탄성 결합됨으로써, 커넥터 수용홈(26a)에 수용된 상태로 ICB 하우징(20)의 외면에 고정 설치된다. 이러한 메인 커넥터(62)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 연결 와이어(63)에 의해 서브 커넥터(61)와 전기적으로 연결되며, 외부의 계측 회로가 구비하는 회로 커넥터(미도시)와 체결 및 접속된다. 그러면, 계측 회로는, 리셉터클(52b)에 의해 센싱된 전압을 메인 커넥터(62)를 통해 전달받아 이차 전지(12)들의 전압을 측정할 수 잇다.
연결 와이어(63)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 일단이 서브 커넥터(61)와 결합 및 접속되고 또한 타단이 메인 커넥터(62)와 결합 및 접속됨으로써, 서브 커넥터(61)와 메인 커넥터(62)를 전기적으로 연결한다. 복수의 연결 와이어(63)들이 마련되는 경우에, 도 9에 도시된 바와 같이, 연결 와이어(63)들은 와이어 타이(65)에 의해 한 묶음으로 체결될 수 있다.
이러한 연결 와이어(63)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 이탈 방지 돌기(27b)들에 의해 커버되어 이탈이 방지되도록 적어도 일부분이 와이어 고정홈(27a)에 삽입된다. 그러면, 연결 와이어(63)는, 버스바(22)들 사이 구간을 경유하도록 ICB 하우징(20)의 외면에 고정 설치된다.
전술한 바와 같이, 버스바(22)는 전극 리드(16)의 접속부(16a)와 전술한 접속점(P)에서 레이저 용접에 의해 전기적으로 접속된다. 이러한 레이저 용접은, 가압 지그를 이용해 버스바(22)와 전극 리드(16)의 접속부(16a)를 가압 밀착시킨 후, 전술한 접속점(P)에 레이저(LV)를 조사하여 실시한다. 그런데, 연결 와이어(63)는 버스바(22)들 사이를 통과하도록 설치되므로, 가압 지그를 이용해 버스바(22)와 전극 리드(16)를 가압 밀착할 때 가압 지그와 ICB 하우징(20) 사이에 연결 와이어(63)가 개재됨으로써 연결 와이어(63)가 손상되거나 버스바(22)와 전극 리드(16) 사이에 용접 불량이 발생될 우려가 있다.
그런데, 연결 와이어(63)는, 전술한 접속점(P)에 비해 ICB 하우징(20)의 내면 쪽으로 요입 형성된 와이어 고정홈(27a)에 고정 설치되므로, 가압 지그와 ICB 하우징(20) 사이에 연결 와이어(63)가 개재되는 것이 방지된다. 따라서, 배터리 모듈(1)은, 버스바(22)와 전극 리드(16)가 밀착되지 못해 용접 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 연결 와이어(63)가 손상되어 이차 전지(10)와 계측 회로 사이의 전기적인 연결이 차단되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 전달 커넥터 조립체(60)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 카트리지 적층체(10)의 미리 정해진 온도 측정 위치와 접촉되어 이차 전지(12)들의 온도를 센싱 가능한 온도 센서(66)와, 이러한 온도 센서(66)를 메인 커넥터와 전기적으로 연결하는 도전성 와이어(67)를 더 포함할 수 있다.
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.
1 : 배터리 모듈
10 : 카트리지 적층체
12 : 이차 전지
14 : 카트리지
16 : 전극 리드
20 : ICB 하우징
21 : 리드홀
22 : 버스바
23 : 커넥터 고정부
24 : 연결탭
25 : 서브 커넥터 고정부
26 : 메인 커넥터 고정부
27 : 와이어 고정부
30 : 쿨링 플레이트
40 : 센싱 유닛
50 : 센싱 커넥터 조립체
52 : 센싱 하우징
54 : 센싱 커넥터
56 : 센싱 와이어
60 : 연결 커넥터 조립체
61 : 서브 커넥터
62 : 메인 커넥터
63 : 연결 와이어

Claims (9)

  1. 전극 리드를 각각 갖는 복수의 이차 전지들과, 상기 이차 전지들 중 적어도 하나의 이차 전지를 각각 수용하며, 다단으로 적층되는 복수의 카트리지를 구비하는 카트리지 적층체;
    상기 전극 리드와 미리 정해진 접속점에서 접속되는 버스바를 구비하며, 상기 카트리지 적층체의 일면에 결합되는 ICB 하우징; 및
    상기 ICB 하우징을 경유하도록 배치되는 연결 와이어를 구비하며, 상기 이차 전지들의 전압을 센싱 가능하도록 상기 버스바와 접속되는 센싱 유닛을 포함하고;
    상기 ICB 하우징은, 상기 접속점에 비해 상기 ICB 하우징의 내면 쪽에 위치하도록 상기 ICB 하우징의 외면이 상기 ICB 하우징의 내면 쪽을 향해 요입되어 형성되며 상기 연결 와이어의 적어도 일부분이 삽입되어 고정되는 와이어 고정홈을 갖는 와이어 고정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 ICB 하우징은 상기 전극 리드의 단부가 통과되도록 천공된 리드홀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버스바는, 상기 ICB 하우징의 외면에 결합되며,
    상기 전극 리드는, 상기 리드홀을 통과하여 상기 ICB 하우징의 외부로 돌출된 단부가 미리 정해진 각도만큼 절곡되어 형성되며 상기 버스바와 상기 접속점에서 접속되는 접속부를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버스바와 상기 접속부는, 상기 접속점에서 레이저 용접되어 접속되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 고정부는, 상기 연결 와이어가 상기 와이어 고정홈에 끼움 결합되도록 미리 정해진 간격을 두고 상기 와이어 고정홈으로부터 돌출 형성되는 복수의 끼움 돌기들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 유닛은,
    상기 버스바와 접속되는 센싱 와이어와, 상기 센싱 와이어의 단부에 결합되는 센싱 커넥터를 갖는 센싱 커넥터 조립체; 및
    상기 센싱 커넥터와 체결 및 접속되는 서브 커넥터와, 외부의 계측 회로가 구비하는 회로 커넥터와 체결 및 접속되며, 상기 연결 와이어에 의해 상기 서브 커넥터와 전기적으로 연결되는 메인 커넥터를 갖는 연결 커넥터 조립체;를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 전극 리드를 각각 갖는 복수의 이차 전지들과, 상기 이차 전지들 중 적어도 하나의 이차 전지를 각각 수용하며, 다단으로 적층되는 복수의 카트리지를 구비하는 카트리지 적층체;
    상기 전극 리드와 미리 정해진 접속점에서 접속되는 버스바를 구비하며, 상기 카트리지 적층체의 외면에 결합되는 ICB 하우징; 및
    상기 ICB 하우징을 경유하도록 배치되며, 상기 버스바와 접속되는 연결 와이어를 포함하고,
    상기 ICB 하우징은, 상기 접속점에 비해 상기 ICB 하우징의 내면 쪽에 위치하도록 상기 ICB 하우징의 외면이 상기 ICB 하우징의 내면 쪽을 향해 요입되어 형성되며 상기 연결 와이어의 적어도 일부분이 삽입되어 고정되는 와이어 고정홈을 갖는 와이어 고정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항 내지 제7항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.

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