KR20170135062A - 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 모듈이 개시된다. 상기 배터리 모듈은, 각각 전극 단자를 포함하는 다수의 배터리 셀과, 전극 단자에 접속되어 서로 이웃한 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 것으로, 서로에 대해 적층된 이종 금속의 제1, 제2 버스 바를 포함하되, 제1, 제2 버스 바 각각이 전극 단자와 도전성 접촉을 형성하는 버스 바를 포함한다.
본 발명에 의하면, 서로 다른 배터리 셀을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바의 용접성이 향상되면서도 버스 바의 열적 및 전기적인 특성이 향상되는 배터리 모듈이 제공된다.

Description

배터리 모듈{Battery module}
본 발명은 둘 이상 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 서로 다른 배터리 셀을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바의 용접성이 향상되는 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태는, 버스 바의 용접성이 향상되면서도 버스 바의 열적 및 전기적인 특성이 향상되는 배터리 모듈을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 모듈은,
각각 전극 단자를 포함하는 다수의 배터리 셀; 및
상기 전극 단자에 접속되어 서로 이웃한 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 것으로, 서로에 대해 적층된 이종 금속의 제1, 제2 버스 바를 포함하되, 상기 제1, 제2 버스 바 각각이 상기 전극 단자와 도전성 접촉을 형성하는 버스 바;를 포함한다.
예를 들어, 상기 제2 버스 바는, 제1 버스 바와 전극 단자 사이에 개재된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 버스 바는, 전극 단자에 접촉된다.
예를 들어, 상기 제1 버스 바는, 본체와, 상기 본체로부터 전극 단자를 향하여 단차지며 전극 단자와 결합을 형성하는 결합부를 포함한다.
예를 들어, 상기 제2 버스 바는, 본체와, 상기 결합부와 마주하게 형성된 관통 홀을 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 버스 바의 결합부는 상기 제2 버스 바의 관통 홀을 통하여 전극 단자와 결합을 형성한다.
예를 들어, 상기 제1 버스 바의 결합부와 제2 버스 바의 관통 홀의 양단에는 상기 전극 단자의 접촉면에 대해 경사진 빗면이 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 제1 버스 바는 서로 이웃한 배터리 셀의 각 전극 단자와 결합을 형성하는 결합부의 쌍을 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 버스 바의 결합부는 상기 전극 단자와 용접 결합을 형성한다.
예를 들어, 상기 제1 버스 바의 본체는, 상기 전극 단자와 접촉하지 않는 비접촉부를 형성하고,
상기 제2 버스 바의 본체는, 상기 전극 단자와 접촉하는 접촉부를 포함한다.
예를 들어, 상기 접촉부는 상기 관통 홀 주변에 형성된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 버스 바는 직사각형 형태로 형성되고,
상기 제1 버스 바의 코너부에는 제2 버스 바를 향하여 돌출되고, 제2 버스 바의 코너부 외곽을 둘러싸는 가이드부가 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 제1 버스 바의 본체와, 상기 제2 버스 바의 본체는 서로 도전성 접촉을 형성한다.
예를 들어, 상기 제1 버스 바의 본체와, 상기 제2 버스 바의 본체는 접촉 저항을 낮추기 위해 서로 상보적인 형상의 정합부를 포함한다.
예를 들어, 상기 정합부는,
상기 제1, 제2 버스 바의 본체 중에서 어느 하나에 형성된 볼록부와,
상기 볼록부가 끼워지기 위한 것으로, 다른 하나에 형성된 오목부를 포함한다.
예를 들어, 상기 정합부는,
상기 제1 버스 바의 본체에 형성된 오프닝과,
상기 오프닝에 끼워지도록 상기 제2 버스 바의 본체에 형성된 돌출부를 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 버스 바는 상기 배터리 셀의 전극 단자와 동종 금속을 포함한다.
예를 들어, 상기 제2 버스 바는 상기 배터리 셀의 전극 단자와 다른 이종 금속을 포함한다.
예를 들어, 상기 제2 버스 바는 제1 버스 바보다 우수한 전기 전도성을 갖는 금속 소재로 형성된다.
본 발명에 의하면, 서로 이웃한 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 버스 바와 전극 단자 간의 용접성을 향상시키면서도 버스 바의 열적 및 전기적인 특성이 향상되는 배터리 모듈이 제공된다.
본 발명에 의하면, 서로 다른 이종 금속 소재로 형성된 버스 바를 도입함으로써, 전극 단자와의 동종 금속 간의 용접이 이루어지면서도, 전극 단자와 다른 이종 금속을 조합하여 버스 바의 열적 및 전기적인 특성이 향상될 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 모듈의 사시도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3에는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 일부에 대한 사시도들이 도시되어 있다.
도 4에는 버스 바와 전극 단자 간의 결합 상태가 도시되어 있다.
도 5에는 본 발명의 일 실시형태에 적용될 수 있는 제1 버스 바(110)의 하면 측이 도시되어 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 배터리 모듈의 사시도가 도시되어 있다.
도 7에는 도 6에 도시된 버스 바의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 8에는 본 발명의 다른 실시형태에 적용 가능한 버스 바가 도시되어 있다.
도 9에는 도 8에 도시된 버스 바의 또 다른 사시도가 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 배터리 모듈에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 모듈의 사시도가 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 일부에 대한 사시도들이 도시되어 있다. 도 4에는 버스 바와 전극 단자 간의 결합 상태가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 배터리 모듈은 적어도 둘 이상 다수의 배터리 셀(10)을 포함할 수 있다. 상기 배터리 셀(10)은 전극 조립체(미도시)를 수용한 케이스(15)와, 상기 케이스(15) 외부에 형성되어 충, 방전 전류의 패스를 형성하는 전극 단자(11)를 포함할 수 있다.
본 명세서에 첨부된 도면들에서는, 두 개의 배터리 셀(10)이 도시되어 있으나, 상기 배터리 모듈은 적어도 둘 이상 다수의 배터리 셀(10)을 포함할 수 있다. 이때, 서로 이웃한 배터리 셀(10)은 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 요구되는 전기적인 출력에 대응하기 위하여, 다수의 배터리 셀(10)은 직렬이나 병렬 또는 직, 병렬 혼합 방식으로 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 서로 이웃한 배터리 셀(10)의 서로 다른 극성의 전극 단자(11)끼리를 연결함으로써 직렬 연결을 형성할 수 있고, 서로 이웃한 배터리 셀(10)의 서로 같은 극성의 전극 단자(11)끼리를 연결함으로써, 병렬 접속을 형성할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 다수의 배터리 셀(10)의 접속은 버스 바(100)를 이용하여 서로 이웃한 전극 단자(11)를 접속시킴으로써 이루어질 수 있다.
상기 배터리 모듈은 서로 이웃한 배터리 셀(10)의 전극 단자(11)를 연결하기 위한 버스 바(100)를 포함할 수 있다. 상기 버스 바(100)는 서로 이웃한 배터리 셀(10)의 전극 단자(11)에 걸쳐서 형성될 수 있다. 상기 버스 바(100)는 서로 이웃한 한 쌍의 전극 단자(11) 위에 형성되어 서로 이웃한 배터리 셀(10)을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 버스 바(100)는 서로 다른 소재로 형성된 이종 재질의 제1, 제2 버스 바(110,120)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는 서로 다른 이종의 제1, 제2 금속 소재로 형성될 수 있다.
상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는 서로에 대해 적층되며, 각각 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는 각각 전극 단자(11)에 물리적으로 접촉될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 버스 바(110,120)가 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성한다는 것은, 제1, 제2 버스 바(110,120)가 전극 단자(11)와 물리적으로 접촉한다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 버스 바(110,120) 중에서 제2 버스 바(120)만이 전극 단자(11)와 물리적으로 접촉하고, 제1 버스 바(110)는 제2 버스 바(120)를 통하여 전극 단자(11)와 전기적으로 연결됨을 의미하는 것이 아니라, 제1, 제2 버스 바(110,120)가 모두 전극 단자(11)와 물리적으로 접촉함을 의미할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는 전극 단자(11) 위에서 서로에 대해 적층된다. 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)의 배치에 관하여, 상기 제1 버스 바(110)는 전극 단자(11)로부터 상대적으로 멀리 배치될 수 있고, 버스 바(100)의 상부를 형성할 수 있다. 상기 제2 버스 바(120)는 전극 단자(11)로부터 상대적으로 가깝게 배치될 수 있고, 버스 바(100)의 하부를 형성할 수 있다.
상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는 서로에 대해 겹쳐지게 배치되는데, 전극 단자(11) 위에 제2 버스 바(120)가 배치되고, 제2 버스 바(120) 위로 제1 버스 바(110)가 배치될 수 있다. 이렇게 전극 단자(11), 제2 버스 바(120), 제1 버스 바(110)가 순차적으로 적층될 수 있다. 전극 단자(11)의 바로 위에 배치되는 제2 버스 바(120)는 전극 단자(11)에 대해 접촉될 수 있고, 제2 버스 바(120)에 의해 가려지는 제1 버스 바(110)도 전극 단자(11)와 접촉될 수 있다. 이때, 상기 제1 버스 바(110)는 제2 버스 바(120)에 형성된 관통 홀(125)을 통하여 전극 단자(11)와 접촉될 수 있다.
상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성하게 된다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1 버스 바(110)는 결합부(115)를 통하여 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성하며, 상기 제2 버스 바(120)는 접촉부(123)를 통하여 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성할 수 있다.
상기 제1 버스 바(110)는 전극 단자(11)와의 결합을 형성하는 결합부(115)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 버스 바(110)는 연결 대상이 되는 한 쌍의 전극 단자(11)에 대한 결합부(115)의 쌍을 포함할 수 있다.
상기 결합부(115)는 제1 버스 바(110)의 본체로부터 전극 단자(11)를 향하여 하방으로 단차진 형태로 형성된다. 그리고, 상기 제1 버스 바(110)의 결합부(115)는 제2 버스 바(120)의 관통 홀(125)을 통하여 전극 단자(11)와 접촉될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 버스 바(110)의 결합부(115)와 제2 버스 바(120)의 관통 홀(125)은 서로 마주하는 위치에 형성되며, 제1 버스 바(110)의 결합부(115)는 제2 버스 바(120)의 관통 홀(125)에 끼워질 수 있다. 즉, 제1 버스 바(110)의 결합부(115)는 제2 버스 바(120)의 관통 홀(125)을 통하여 전극 단자(11)로 노출될 수 있고, 관통 홀(125)을 통하여 서로 마주하게 배치된 결합부(115)와 전극 단자(11)는 용접 결합될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 결합부(115)와 전극 단자(11)는 레이저 용접(W)으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 버스 바(110)와 전극 단자(11)는 모두 알루미늄 소재로 형성될 수 있고, 레이저 용접(W)을 통하여 견고하게 결합될 수 있다. 상기 제1 버스 바(110)는 전극 단자(11)와 같은 제1 금속 소재, 그러니까, 알루미늄 소재로 형성됨으로써, 전극 단자(11)와의 용접성을 향상시킬 수 있고, 동종 금속 간의 견고한 결합을 형성할 수 있다. 예를 들어, 용접 모재의 용융 온도나 냉각 속도와 같은 소재 특성은 용접성과 직결되는데, 제1 버스 바(110)와 전극 단자(11)를 동종의 금속 소재로 형성함으로써, 소재 특성의 미스-매치로 인한 용접성 저하나 용접 강도의 저하를 막을 수 있다. 예를 들어, 용융 온도나 냉각 속도의 차이는 크랙과 같은 용접 결합을 야기할 수 있다.
상기 제1 버스 바(110)를 전극 단자(11)와 같은 제1 금속 소재로 형성하면서, 제1 버스 바(110)와 다른 제2 금속 소재의 제2 버스 바(120)를 조합함으로써, 버스 바(100)에 요구되는 열적 및 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 버스 바(100)는 이웃한 한 쌍의 전극 단자(11)를 서로 전기적으로 연결시킴으로써, 충, 방전 전류의 패스를 형성하게 된다. 상기 버스 바(100)는 저 저항의 대전류 패스를 제공함으로써 저항 손실을 줄이고 전기적인 출력 성능을 높일 수 있다. 이를 위해, 제1 금속 소재보다 우수한 열적 및 전기적인 특성을 갖는 제2 금속 소재를 조합함으로써, 버스 바(100)의 전체적인 줄 발열을 줄이고 전기적인 출력 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 버스 바(110)는 전극 단자(11)와 동종의 알루미늄 소재로 형성될 수 있고, 상기 제2 버스 바(120)는 알루미늄보다 열적 및 전기적인 특성이 우수한 구리 소재로 형성될 수 있다.
만일 버스 바(100)를 하나의 단일 소재로 형성한다면, 예를 들어, 용접성을 고려하여 전극 단자(11)와 동종의 알루미늄 단일 소재로 버스 바(100)를 형성할 경우, 버스 바(100)의 전기 저항이 증가하여 대전류 패스의 저항 손실이 커지고 줄 발열로 인한 충, 방전 특성의 열화가 우려된다. 또한, 버스 바(100) 자체의 특성을 고려하여, 구리 단일 소재로 버스 바(100)를 형성할 경우, 알루미늄 소재의 전극 단자(11)와의 용융 온도 및 냉각 속도의 미스-매치로 인하여 용접 자체가 쉽지 않게 된다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 버스 바(100)를 서로 다른 제1, 제2 금속 소재의 제1, 제2 버스 바(110,120)의 조합으로 형성함으로써, 전극 단자(11)와의 용접성과 버스 바(100) 자체의 열적 전기적인 특성을 모두 충족시킬 수 있다.
상기 제2 버스 바(120)는 제1 버스 바(110)의 결합부(115)를 전극 단자(11)에 대해 노출시키기 위한 관통 홀(125)을 포함할 수 있다. 제2 버스 바(120)의 관통 홀(125)은 제1 버스 바(110)의 결합부(115)와 마주하는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 버스 바(120)는 연결 대상이 되는 한 쌍의 전극 단자(11)에 대한 관통 홀(125)의 쌍의 포함할 수 있다.
상기 관통 홀(125)의 주변으로는 접촉부(123)가 형성될 수 있다. 상기 접촉부(123)를 통하여 제2 버스 바(120)는 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성할 수 있다. 제2 버스 바(120)는 제1 버스 바(110)와 전극 단자(11) 사이에서 소정의 압력으로 가압될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 버스 바(120)는 제1 버스 바(110)와 전극 단자(11) 간의 결합력에 의해 제1 버스 바(110) 및 전극 단자(11) 사이에서 소정의 압력으로 이들과 도전성 접촉을 형성할 수 있다. 이때, 제2 버스 바(120)의 접촉부(123)와 전극 단자(11) 간의 충분한 도전성 접촉이 확보될 수 있다. 여기서, 충분한 도전성 접촉을 형성한다는 것은, 접촉부(123)와 전극 단자(11) 간에 접촉 저항이 충분히 작아서 전극 단자(11)로부터 충, 방전 전류가 접촉부(123)를 통하여 흐를 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
상기 전극 단자(11)의 관통 홀(125)과 마주하는 부분은 제1 버스 바(110, 보다 구체적으로 결합부 115)와 도전성 접촉을 형성하면서, 관통 홀(125) 이외의 부분, 그러니까, 관통 홀(125) 주변과 마주하는 부분은 제2 버스 바(120, 보다 구체적으로 접촉부 123)와 도전성 접촉을 형성할 수 있다. 이렇게 상기 전극 단자(11)는 버스 바(100)와 마주하는 모든 부분을 통하여 버스 바(100)와 도전성 접촉을 형성할 수 있다.
상기 제2 버스 바(120)는 제1 버스 바(110)와는 다른 금속 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 버스 바(110)는 전극 단자(11)와의 용접성을 고려하여 전극 단자(11)와 동종의 제1 금속 소재, 그러니까, 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 버스 바(120)는 제1 금속 소재와 다른 제2 금속 소재로 형성함으로써, 버스 바(100)의 열적 전기적인 특성을 보강할 수 있다. 즉, 상기 제2 버스 바(120)는 제1 버스 바(110)의 알루미늄 소재와는 다른 구리 소재로 형성될 수 있다.
상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는 모두 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성하며, 서로에 대해 전기적인 접촉을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는 서로에 대해 겹쳐지도록 배치되며, 전극 단자(11) 위에서 관통 홀(125) 및 결합부(115)의 끼움으로 서로 도전성 접촉을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 버스 바(110)는 결합부(115)를 통하여 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성할 수 있고, 상기 제2 버스 바(120)는 관통 홀(125) 주변의 접촉부(123)를 통하여 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성할 수 있다.
상기 제1, 제2 버스 바(110,120)의 도전성 접촉으로, 전체 버스 바(100)의 기능은 이들 제1, 제2 버스 바(110,120)에 의해 분담될 수 있다. 예를 들어, 일 전극 단자(11)로부터 결합부(115)를 통하여 제1 버스 바(110)로 흘러들어간 충, 방전 전류는, 전기 저항이 낮은 제2 버스 바(120)를 통하여 이웃한 다른 전극 단자(11)로 소통될 수 있으며, 이렇게, 충, 방전 전류의 소통에 제1, 제2 버스 바(110,120)가 모두 관여함으로써, 제2 버스 바(120)의 특성이 전체 버스 바(100)의 특성 향상에 직접 기여할 수 있다. 예를 들어, 용접 결합된 결합부(115)가 도전성 접촉된 접촉부(123) 보다는 전극 단자(11)와의 사이에 상대적으로 낮은 접촉 저항을 가질 수 있다. 이때, 일 전극 단자(11)로부터의 충, 방전 전류는 보다 낮은 접촉 저항을 갖는 결합부(115)를 통하여 제1 버스 바(110)로 흘러갈 수 있으나, 제1 버스 바(110)와 도전성 접촉을 형성하고 있는 제2 버스 바(120)를 통하여 보다 낮은 저 전류의 패스를 타고 다른 전극 단자(11)로 흘러갈 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 제1 버스 바(110)의 결합부(115)와 제2 버스 바(120)의 접촉부(123)가 모두 전극 단자(11)와 충분한 도전성 접촉을 형성하고 있으므로, 전류의 분산에 따라 일부 전류는 결합부(115)를 통하여 제1 버스 바(110)로 유입될 수 있고, 다른 전류의 일부는 접촉부(123)를 통하여 제2 버스 바(120)로 유입될 수 있다. 이렇게 전극 단자(11)의 전체 면적에 걸쳐서 결합부(115)와 접촉부(123)가 도전성 접촉을 형성함으로써, 충, 방전 패스의 저항을 낮출 수 있다.
상기 제1 버스 바(110)는, 본체(111)와, 상기 본체(111)로부터 전극 단자(11)를 향하여 단차지며, 전극 단자(11)와 결합을 형성하는 결합부(115)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 버스 바(110)의 본체는 전극 단자(11)와 접촉하지 않는 비접촉부를 형성할 수 있다. 제1 버스 바(110)는 전극 단자(11)에 대해 용접 결합되는 결합부(115)를 통하여 전극 단자(11)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 결합부(115)를 제외한 제1 버스 바(110)의 본체(111)는 전극 단자(11)와 접촉되지 않는 비접촉부를 형성할 수 있다.
상기 제2 버스 바(120)는, 본체(121)와, 전극 단자(11)를 향하여 개방된 관통 홀(125)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 버스 바(120)의 본체(121)는 전극 단자(11)와의 도전성 접촉을 형성하는 접촉부(123)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 접촉부(123)는 상기 제2 버스 바(120)의 길이 방향을 따라 관통 홀(125) 주변에 형성될 수 있다.
상기 제1, 제2 버스 바(110,120)의 관계에 대해, 상기 제1 버스 바(110)의 결합부(115)와, 상기 제2 버스 바(120)의 관통 홀(125)은, 서로 마주하는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 버스 바(110)의 결합부(115)는 서로 이웃한 한 쌍의 전극 단자(11)에 대응하여 쌍으로 형성될 수 있다. 유사하게, 상기 제2 버스 바(120)의 관통 홀(125)은 서로 이웃한 한 쌍의 전극 단자(11)에 대응하여 쌍으로 형성될 수 있다.
상기 제1 버스 바(110)의 결합부(115)와 제2 버스 바(120)의 관통 홀(125)은, 전극 단자(11)의 접촉면(11a)에 대해 소정의 각도로 경사진 빗면(S)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 빗면(S)은 결합부(115) 또는 관통 홀(125)을 사이에 두고 서로 마주하는 한 쌍의 빗면(S)이 전극 단자(11)를 향하여 점차 좁아지는 폭을 갖도록 소정의 경사를 가질 수 있다. 상기 결합부(115)와 관통 홀(125)은 상기 빗면(S)을 통하여 서로 접촉될 수 있으며, 상기 결합부(115)는 소정의 경사로 기울어진 빗면(S)에 의해 떠받쳐져서 안정적으로 지지될 수 있다.
상기 제1, 제2 버스 바(110,120)의 본체(111,121)끼리는 서로 도전성 접촉을 형성할 수 있다. 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)의 본체(111,121)가 서로에 대해 도전성 접촉을 형성함으로써, 제1, 제2 버스 바(110,120)가 이웃한 배터리 셀(10) 사이의 전류 흐름을 분담할 수 있다.
도 5에는 본 발명의 일 실시형태에 적용될 수 있는 제1 버스 바(110)의 하면 측이 도시되어 있다. 제1 버스 바(110)의 하면이란, 제1 버스 바(110)의 제2 버스 바(120)를 향하는 면을 의미할 수 있다. 상기 제1 버스 바(110)의 하면 측에는 가이드부(118)가 형성될 수 있다. 상기 가이드부(118)는 제1, 제2 버스 바(110,120) 간의 위치 정렬을 위한 것으로, 제1, 제2 버스 바(110,120)를 수직으로 정렬시킴으로써, 결합부(115)와 관통 홀(125) 간의 위치 정렬이 자연스럽게 이루어지도록 할 수 있다. 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는 대략 직사각형 판 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 가이드부(118)는 상기 제1 버스 바(110)의 4 코너부에 형성될 수 있으며, 제1 버스 바(110)로부터 제2 버스 바(120)를 향하여 돌출 형성될 수 있다. 상기 가이드부(118)는 제2 버스 바(120)의 4 코너부의 외곽에 끼워짐으로써, 제1, 제2 버스 바(110,120) 간의 위치 정렬이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 배터리 모듈의 사시도가 도시되어 있다. 도 7에는 도 6에 도시된 버스 바의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 서로 이웃한 한 쌍의 전극 단자(11) 상에는 버스 바(100)가 형성될 수 있다. 상기 버스 바(100)는, 전극 단자(11) 상에서 서로에 대해 적층된 제1 버스 바(110)와 제2 버스 바(120)를 포함할 수 있다. 상기 제2 버스 바(120)는 전극 단자(11)와 제1 버스 바(110) 사이에 개재될 수 있다. 그리고, 상기 제1 버스 바(110)는 결합부(115)를 통하여 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성하고, 상기 제2 버스 바(120)는 관통 홀(125) 주변부를 통하여 전극 단자(11)와 도전성 접촉을 형성할 수 있다.
상기 제1 버스 바(110)는, 본체(111)와, 전극 단자(11)를 향하여 단차지게 형성된 결합부(115)를 포함할 수 있다. 상기 제2 버스 바(120)는, 본체(121)와, 전극 단자(11)를 향하여 개방된 관통 홀(125)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 버스 바(110)의 본체(111)와, 상기 제2 버스 바(120)의 본체(121)는 서로 전기적으로 접촉될 수 있다. 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는, 연결 대상이 되는 한 쌍의 전극 단자(11)들 사이에서 전류 흐름을 분담하게 된다. 제2 버스 바(120)는, 제1 버스 바(110)의 열적 및 전기적인 특성을 보충하기 위하여, 제1 버스 바(110)와 다른 이종의 금속 소재로 형성되며, 제1 버스 바(110)와 함께 전류 흐름을 분담할 수 있다.
상기 제1, 제2 버스 바(110,120)의 본체(111,121)끼리 보다 견고한 도전성 접촉을 형성하도록, 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)의 본체(111,121)에는 정합부(E)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 정합부(E)는 서로 상보적인 형상의 제1, 제2 정합부(E1,E2)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 정합부(E1,E2)는 각각 제1, 제2 버스 바(110,120)에 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 정합부(E1,E2)는, 제1, 제2 버스 바(110,120)의 서로 마주하는 위치에서 각각 상보적인 볼록부와 오목부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 정합부(E1)는 제1 버스 바(110)의 하면에서 볼록부를 형성하고, 제2 정합부(E2)의 오목부에 끼워질 수 있다. 상기 제2 정합부(E2)는 제2 버스 바(120)의 상면에서 오목부를 형성하고, 제1 정합부(E1)의 볼록부에 끼워질 수 있다.
상기 정합부(E)는, 제1, 제2 버스 바(110,120) 끼리의 견고한 결합을 형성하도록 하며, 제1, 제2 버스 바(110,120)의 접촉 면적을 증대하고 결합력을 향상시킴으로써, 이들 간의 접촉 저항을 줄여주는 역할을 한다. 상기 제2 버스 바(120)는, 제1 버스 바(110)의 열적 및 전기적인 특성을 보충하기 위하여, 제1 버스 바(110)와는 다른 이종 금속 소재로 형성된다. 이때, 제1, 제2 버스 바(110,120) 간의 접촉 저항을 줄이기 위해 정합부(E)를 형성함으로써, 제1, 제2 버스 바(110,120) 간의 전류 흐름을 원활하게 하고, 제1, 제2 버스 바(110,120)가 서로 협력하여 전체 버스 바(100)의 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 정합부(E)는 엠보 패턴으로 형성될 수 있다. 다만 본 발명의 정합부(E)는 상기 엠보 패턴에 한정되지 않는다. 제1, 제2 버스 바(110,120) 간의 접촉 면적을 증대하고 이들 간의 결합력을 향상시킬 수 있도록 서로 정합되는 형상을 갖는 한도에서, 상기 정합부(E)는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 8에는 본 발명의 다른 실시형태에 적용 가능한 버스 바가 도시되어 있다. 도 9에는 도 8에 도시된 버스 바의 또 다른 사시도가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 버스 바(100)는 서로에 대해 적층된 제1, 제2 버스 바(110,120)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 버스 바(110)는 전극 단자(11)와의 용접성을 고려하여 제1 금속 소재로 형성될 수 있고, 상기 제2 버스 바(120)는, 제1 버스 바(110)의 열적 및 전기적인 특성을 보강하기 위하여, 제1 금속 소재와는 다른 제2 금속 소재로 형성될 수 있다.
상기 제1, 제2 버스 바(110,120) 끼리는 서로 도전성 접촉을 형성한다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)의 본체(111,121) 끼리는 서로 도전성 접촉을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 버스 바(110,120) 간의 접촉 면적을 증대하고 서로에 대한 결합력을 향상시키기 위한 목적에서, 제1, 제2 버스 바(110,120)의 본체(111,121)에는 정합부(111`,128)가 형성될 수 있다.
상기 정합부(111`,128)는 서로 상보적인 형상의 오프닝(111`)과 돌출부(128)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 버스 바(110)의 본체(111)는 오프닝(111`)을 포함할 수 있고, 상기 제2 버스 바(120)의 본체(121)는 상기 오프닝(111`)에 끼워지는 돌출부(128)를 포함할 수 있다. 전체적으로, 상기 제1, 제2 버스 바(110,120)는 결합부(115)-관통 홀(125)을 통하여 결합을 형성하면서, 동시에, 오프닝(111`)-돌출부(128)를 통하여 또 다른 결합을 형성할 수 있다. 이렇게, 제1, 제2 버스 바(110,120)가 길이 방향을 따라 서로 다른 개소에서 이중으로 끼움 결합을 형성함으로써, 제1, 제2 버스 바(110,120) 간의 접촉 면적이 증대될 수 있고, 동시에 제1, 제2 버스 바(110,120) 간의 결합력이 향상될 수 있다.
상기 제2 버스 바(120)는, 제1 버스 바(110) 보다 우수한 열적 및 전기적인 특성을 갖는 금속 소재로 형성될 수 있으므로, 실질적으로 전류 소통에 기여하는 돌출부(128)는 제2 버스 바(120) 측에 형성하고, 오프닝(111`)은 제1 버스 바(110) 측에 형성할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10 : 배터리 셀 11 : 전극 단자
15 : 케이스 100 : 버스 바
110 : 제1 버스 바 111 : 제1 버스 바의 본체
111` : 오프닝 115 : 결합부
118 : 가이드부 120 : 제2 버스 바
121 : 제2 버스 바의 본체 125 : 관통 홀
128 : 돌출부

Claims (19)

  1. 각각 전극 단자를 포함하는 다수의 배터리 셀; 및
    상기 전극 단자에 접속되어 서로 이웃한 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 것으로, 서로에 대해 적층된 이종 금속의 제1, 제2 버스 바를 포함하되, 상기 제1, 제2 버스 바 각각이 상기 전극 단자와 도전성 접촉을 형성하는 버스 바;를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 버스 바는, 제1 버스 바와 전극 단자 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 버스 바는, 상기 전극 단자에 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 버스 바는,
    본체와, 상기 본체로부터 전극 단자를 향하여 단차지며 전극 단자와 결합을 형성하는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 버스 바는,
    본체와, 상기 결합부와 마주하게 형성된 관통 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 버스 바의 결합부는 상기 제2 버스 바의 관통 홀을 통하여 전극 단자와 결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 버스 바의 결합부와 제2 버스 바의 관통 홀의 양단에는 상기 전극 단자의 접촉면에 대해 경사진 빗면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 버스 바는 서로 이웃한 배터리 셀의 각 전극 단자와 결합을 형성하는 결합부의 쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 버스 바의 결합부는 상기 전극 단자와 용접 결합을 이루는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제1 버스 바의 본체는, 상기 전극 단자와 접촉하지 않는 비접촉부를 형성하고,
    상기 제2 버스 바의 본체는, 상기 전극 단자와 접촉하는 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 접촉부는 상기 관통 홀 주변에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제1, 제2 버스 바는 직사각형 형태로 형성되고,
    상기 제1 버스 바의 코너부에는 제2 버스 바를 향하여 돌출되고, 제2 버스 바의 코너부 외곽을 둘러싸는 가이드부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 제1 버스 바의 본체와, 상기 제2 버스 바의 본체는 서로 도전성 접촉을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 제1 버스 바의 본체와, 상기 제2 버스 바의 본체는, 접촉 저항을 낮추기 위해 서로 상보적인 형상의 정합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 정합부는,
    상기 제1, 제2 버스 바의 본체 중에서 어느 하나에 형성된 볼록부와,
    상기 볼록부가 끼워지기 위한 것으로, 다른 하나에 형성된 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 정합부는,
    상기 제1 버스 바의 본체에 형성된 오프닝과,
    상기 오프닝에 끼워지도록 상기 제2 버스 바의 본체에 형성된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 버스 바는 상기 배터리 셀의 전극 단자와 동종 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 버스 바는 상기 배터리 셀의 전극 단자와 다른 이종 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 버스 바는 제1 버스 바보다 우수한 전기 전도성을 갖는 금속 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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