KR20190051885A - Battery pack for energy storage system - Google Patents

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KR20190051885A
KR20190051885A KR1020180136200A KR20180136200A KR20190051885A KR 20190051885 A KR20190051885 A KR 20190051885A KR 1020180136200 A KR1020180136200 A KR 1020180136200A KR 20180136200 A KR20180136200 A KR 20180136200A KR 20190051885 A KR20190051885 A KR 20190051885A
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황만용
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신흥에스이씨주식회사
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Abstract

The present invention relates to a battery pack for storing energy. The battery pack comprises: a plurality of battery cells of a cylindrical shape made of a steel material; and a busbar to electrically connect electrode terminals of the battery cells. The battery pack comprises: the busbar consisting of a terminal of an aluminum material having high electric conductivity and heating properties, a first busbar, and a second busbar and including a joining unit directly joined to the plurality of battery cells arrayed in series and in parallel with the first busbar by laser welding; the terminal extended from the busbar; and a cell holder having an insertion hole to accommodate one end of the battery cell. Extendibility of the battery pack is obtained and electric contact resistance inevitably created at a plurality of connection points created by packaging a battery pack module by a variety of bonding, bolting, inserting or the like is prevented. Vibration resistance and operating stability of the battery pack are guaranteed by resolving a problem where charging/discharging efficiency is lowered and durability is reduced by balance damage or hotspot creation by non-uniform contact resistance.

Description

에너지저장용 배터리팩{Battery pack for energy storage system}[0001] The present invention relates to a battery pack for an energy storage system,

본 발명은 에너지저장용 배터리팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 내구성과 작동안정성을 보장하는 에너지저장용 배터리팩에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery pack for energy storage, and more particularly, to a battery pack for energy storage, And a battery pack for energy storage that can guarantee durability and operational stability by solving the problem that the charging / discharging efficiency is lowered and the durability is reduced due to the balance damage or hot spot caused by uneven contact resistance will be.

통상적으로 충전 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 non-rechargeable primary battery, a rechargeable secondary battery can be charged and discharged in an advanced research field such as a digital camera, a cellular phone, a laptop computer, a power tool, an electric bicycle, an electric vehicle, a hybrid vehicle, Is in progress.

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 36V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 다수의 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 고출력의 전기자동차, 하이브리드 자동차, 파워툴, 전기 자전거, 전력저장장치, UPS 등에 사용된다.Lithium rechargeable batteries are used as power sources for portable electronic devices with an operating voltage of more than 36V, or they can be connected in series or in parallel for use in high-output electric vehicles, hybrid vehicles, power tools, electric bicycles, power storage devices and UPS do.

여기서, 원통형 이차 전지는 전극 조립체 및 전해액을 포함하는데, 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비하고, 전해액은 리튬 이온을 포함하는 경우가 많으며, 전극 조립체의 양극판과 음극판은 외부로 인출되는 전극탭을 각각 구비할 수 있다.Here, the cylindrical secondary battery includes an electrode assembly and an electrolyte, and the electrode assembly includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator. In many cases, the electrolyte contains lithium ions, and the positive electrode plate and the negative electrode plate of the electrode assembly, Respectively.

전극 조립체는 케이싱의 내부에 수납되고, 케이싱의 외부로는 전극 단자가 노출될 수 있다. 전극 탭은 전극 조립체의 외부로 인출되어 전극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.The electrode assembly is housed inside the casing, and the electrode terminal can be exposed to the outside of the casing. The electrode tab may be drawn out of the electrode assembly and electrically connected to the electrode terminal.

이러한 이차전지를 복수개 수평 또는 수직으로 적층되어 배터리 팩이 형성될 수 있는데, 배터리 팩에서 이웃하여 적층되는 이차 전지들은 전극 단자들이 전기적으로 상호 연결될 수 있고, 이웃하는 이차 전지들의 전극 단자들이 버스 바, 부스플레이트에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.A plurality of secondary batteries may be stacked horizontally or vertically to form a battery pack. The secondary batteries stacked next to each other in the battery pack may have electrode terminals electrically connected to each other, and electrode terminals of neighboring secondary batteries may be connected to a bus bar, It can be electrically connected by a booth plate.

이러한 배터리팩의 예로서 대한민국 공개특허공보 제2016-111457호을 들어 보면, 도 8에서 볼 수 있듯이, 에너지 저장 시스템은, 여기에서 2개의 전지들이 나타나 있는 에너지 저장 요소들의 상호 연결된 어레이를 포함하며, 전지들은, 한쌍의 대향하는 크램셸(상단 크램셸(104) 및 하단 크램셸(106))에 의해 (예를 들면, 특정 토크 값으로) 제자리에 물리적으로 고정 및 유지된다. 예를 들면, 크램셸들은 각 전지의 각각의 단부를 노출시키는 개구부를 갖는다. 다른 실시예에서, 전지들은, 전지들간에 인터리브되는 구조 등의 다른 기술에 의해 고정될 수 있다.As an example of such a battery pack, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-111457 discloses an energy storage system, which includes an interconnected array of energy storage elements in which two cells are represented, Are physically fixed and held in place by a pair of opposing cram shells (upper cram shell 104 and lower cram shell 106) (e.g., at specific torque values). For example, the clam shells have openings that expose each end of each cell. In other embodiments, the cells may be fixed by other techniques, such as a structure that is interleaved between cells.

여기에서, 플렉시블 인쇄 회로(108)는, 전지(102)의 전기 단자들을 그 위에 가로 놓여 연결한다. 이 실시예에서, 플렉시블 인쇄 회로는, 플렉시블 하단 절연층(112)과 플렉시블 상단 절연층(112) 사이에 플렉시블 전도층(110)이 개재되게 되는 3개의 층을 포함한다. 전도층은, 구리 등의 균일한 금속층일 수 있고, 절연층은 균일한 폴리이미드층(예를 들면, Kapton(등록상표) 재료)일 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 다른 재료가 상술한 재료 대신에 또는 그와 조합되어 사용될 수 있다.Here, the flexible printed circuit 108 connects and connects the electrical terminals of the battery 102 thereon. In this embodiment, the flexible printed circuit includes three layers in which the flexible conductive layer 110 is sandwiched between the flexible lower insulating layer 112 and the flexible upper insulating layer 112. The conductive layer may be a uniform metal layer such as copper and the insulating layer may be a uniform polyimide layer (e.g., Kapton (R) material). In other embodiments, one or more other materials may be used in place of or in combination with the materials described above.

여기에서, 전지(102)는 일 단부에 단자들을 갖는 평탄한 상단을 갖는 재충전 가능한 배터리 전지의 일종이다. 특히, 각 전지는 중앙의 양극 단자(116) 및 둘레의 환상(環狀)의 음극 단자(118)를 갖는다. 예를 들면, 환상의 음극단자는, 전지의 길이를 따라 연장되고 전지의 다른 단부(즉, 이 예에서는 하단 단부)를 형성하는 전지의 메인 하우징(예를 들면, 전지 캔)의 일부이거나, 그 위에 장착될 수 있다.Here, the battery 102 is a kind of rechargeable battery cell having a flat upper end with terminals at one end. In particular, each battery has a central positive terminal 116 and an annular negative terminal 118 around it. For example, the annular negative terminal may be part of a main housing (e.g., a battery can) of the battery that extends along the length of the cell and forms the other end (i.e., the lower end in this example) As shown in FIG.

플렉시블 인쇄 회로(108)의 패터닝은 하단 절연층(112)에 다이 컷영역(120)을 형성해서, 전도층(110)의 노출된 부분들을 전기 접촉 가능하게, 예를 들면 전지(들)의 단자들에의 선택적 연결을 가능하게 하다. 여기에서, 상단 절연층(114)의 다이 컷 영역(122)은, 전도층(110)의 노출된 부분이, 장치와 상호 작용하는 전도층의 부분과 접합될 하지층(예를 들면, 전지(102)의 단자) 사이의 전기 기계적 연결을 형성하는 장치를 수용하게 할 수 있다. 전기적 접합을 만드는 데에는, 복수의 여러 유형의 장치 및 기술의 어느 것이 사용될 수 있다. 예를 들면, 여기에 서 스폿 용접(124)으로, 개개의 전지의 각 단자에 전도층(110)의 부분들을 접합한다.The patterning of the flexible printed circuit 108 may be performed by forming the die cut region 120 in the lower insulating layer 112 so that the exposed portions of the conductive layer 110 are electrically contactable, Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI > Here, the die cut region 122 of the upper insulating layer 114 is formed such that the exposed portion of the conductive layer 110 is exposed to a portion of the conductive layer that interacts with the device (e.g., 102) of the device (e.g. Any of a plurality of different types of devices and techniques may be used to create the electrical junction. For example, here, with the spot weld 124, portions of the conductive layer 110 are bonded to the respective terminals of the individual cells.

이러한 에너지 저장 시스템은, 단순히 하나의 예를 들면, 전기 자동차에서 추진 에너지원으로서 구현될 수 있다. 즉, 에너지 저장 시스템에서 다수의 전지들이 상호 연결되어 차량을 작동시키는 어레이(예를 들면, 배터리 팩)를 형성할 수 있다.Such an energy storage system can be implemented, for example, as a propulsion energy source in an electric vehicle simply. That is, in an energy storage system, a plurality of batteries may be interconnected to form an array (e.g., a battery pack) that drives the vehicle.

그러나, 이러한 구조의 배터리 팩은 일체형 모듈로서 신뢰성을 확보에는 도움이 될 수 있으나, 플렉시블 본딩처리, 부스플레이트 본딩, 배터리 셀 고정본딩 등 다수의 연결점을 구비하고 있는 관계로 팩 자체의 강성이 증가하게 되어서 모듈내 확장성이 부족한 문제가 있었다.However, since the battery pack having such a structure is provided with a plurality of connection points, such as a flexible bonding process, a booth plate bonding process, and a battery cell fixed bonding process, the rigidity of the pack itself is increased There was a problem that the scalability in the module was insufficient.

대한민국 공개특허공보 제2016-111457호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-111457

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 내진동성 및 작동안정성을 보장하는 배터리팩을 제공하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a battery pack module which can assure the expandability of the battery pack and can be manufactured by variously bonding, bolting, inserting, etc., And it is an object of the present invention to provide a battery pack that can prevent vibration and electric shock due to non-uniform contact resistance, reduce charging / discharging efficiency and reduce durability due to hot spots.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, As a means for achieving the above object,

스틸재질의 원통형으로 이루어진 다수개의 배터리셀과, 상기 배터리셀들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 전도도가 높고 발열특성을 갖는 Al소재의 터미널 및 제1버스바 및 제2버스바로 이루어지고, 제1버스바에 직렬과 병렬로 배열(array)된 다수개의 배터리셀에 직접 레이저용접을 통해 접합되는 접합부를 포함하는 버스바와; 버스바에서 연장된 터미널과; 배터리셀의 일단부를 수용하는 삽입홀이 구비된 셀홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩을 제공한다.1. A battery pack comprising: a plurality of battery cells each formed of a steel material and having a cylindrical shape; and a bus bar electrically connecting the electrode terminals of the battery cells, the battery pack comprising: a terminal of an Al material having a high conductivity, A bus bar comprising a junction directly connected to a plurality of battery cells arranged in parallel with the first bus bar, the first bus bar being laser welded; A terminal extending from the bus bar; And a cell holder having an insertion hole for receiving one end of the battery cell.

본 발명의 버스바는, 배터리의 전극단자에 대향되어 접합되는 접합부를 구비하고, 상기 접합부는 버스바로부터 이격되어, 완충다리로 연결되는 단위통전부를 복수개 구비하는 제1버스바 및 상기 제1버스바의 상부에 구비되되 제1버스바와 부분적으로 접촉되며 진동에 의한 오픈방지성을 구비하도록 형상을 이루는 제2버스바를 포함하는 것을 특징으로 한다.The bus bar of the present invention has a junction portion to be opposed to and connected to an electrode terminal of a battery. The junction portion includes a first bus bar spaced apart from the bus bar and having a plurality of unit conductive portions connected to the buffer bridge, And a second bus bar provided at an upper portion of the bus bar, the second bus bar being partially in contact with the first bus bar and configured to have an open prevention property by vibration.

본 발명의 제1버스바와 제2버스바는 대칭적으로 배치되어, 복수개의 배터리셀을 개재시켜 고정하는 배터리모듈인 것을 특징으로 한다.The first bus bar and the second bus bar of the present invention are symmetrically arranged and fixed by interposing a plurality of battery cells.

본 발명의 제1버스바와 제2버스바는 대칭적으로 배치되어, 다수개의 배터리셀을 개재시켜 고정하는 배터리모듈인 것을 특징으로 한다.The first bus bar and the second bus bar of the present invention are symmetrically disposed and fixed by interposing a plurality of battery cells.

본 발명의 제1버스바의 접합부는 배터리셀 음극단자의 두께 이하인 것인 것을 특징으로 한다. The junction of the first bus bar of the present invention is characterized by being less than or equal to the thickness of the battery cell cathode terminal.

본 발명의 제1버스바는 제2버스바 두께보다 같거나 얇은 것을 특징으로 한다.The first bus bar of the present invention is characterized by being equal to or thinner than the second bus bar thickness.

본 발명의 셀홀더는, 배터리셀의 일단부 측면에 밀착되도록 돌출된 다수의 래치부를 구비한 것을 특징으로 한다. The cell holder of the present invention is characterized by having a plurality of latch portions protruded to be in close contact with the side surface of one end of the battery cell.

본 발명의 셀홀더는, 복수개로 배터리셀의 배열에 따라 배향되는 것을 특징으로 한다. The cell holder of the present invention is characterized in that a plurality of cells are oriented in accordance with the arrangement of battery cells.

본 발명의 셀홀더는, 다수개의 셀이 레이저 빔 스캔으로 접합 가능하도록 평탄한 단위구간(Scan area)이 반복되는 구조를 가지고, 단위구간 사이에 위치하는 돌출되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The cell holder of the present invention has a structure in which a flat unit area (scan area) is repeated so that a plurality of cells can be joined by laser beam scanning, and includes protruding coupling parts located between unit sections.

본 발명의 터미널은, 체결홀 또는 너트홀이 형성된 것을 특징으로 한다. The terminal of the present invention is characterized in that a fastening hole or a nut hole is formed.

본 발명에 따르는 에너지저장용 배터리팩에 의하면, 배터리 팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 배터리 팩의 내진동성 및 작동안정성을 보장하는 효과가 있다.According to the battery pack for energy storage according to the present invention, it is possible to secure the expandability of the battery pack, to package the battery pack module by various bonding, bolting, inserting or the like, and to provide an electrical contact resistance which is inevitably generated at a plurality of connection points And it has an effect of ensuring vibration resistance and operation stability of the battery pack by solving the problem that the charging and discharging efficiency is lowered and the durability is reduced due to the balance damage or hot spot caused by uneven contact resistance.

도 1은 본 발명에 따르는 배터리 팩의 내부에 배치된 셀홀더, 배터리셀, 일체형 버스바를 사시적으로 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 셀홀더를 사시적으로 나타낸 그림과 측면에 구비된 래치부를 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 버스바에 따르는 일 실시예를 제1,2 버스바를 분리하여 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 버스바에 따르는 다른 실시예를 제1,2버스바를 분리하여 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명의 터미널과 BMS홀더에 구비된 체결홀과 너트홀을 평면적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 복수개 셀홀더가 적용되어 다양한 전기용량의 배터리모듈을 패키지하고 있는 형상을 나타낸 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 배터리 팩을 분리하여 구성요소별로 노출시킨 사시도이고,
도 8은 종래의 패터리팩의 측면 일부를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a cell holder, a battery cell, and an integrated bus bar arranged inside a battery pack according to the present invention,
FIG. 2 is a view showing a cell holder of the present invention and a latch portion provided on a side thereof, and FIG.
FIG. 3 is a view showing an embodiment according to the bus bar of the present invention in which first and second bus bars are separated,
FIG. 4 is a view showing another embodiment according to the bus bar of the present invention by separating the first and second bus bars,
5 is a plan view showing a fastening hole and a nut hole provided in the terminal and the BMS holder of the present invention,
6 is a view showing a configuration in which a plurality of cell holders of the present invention are applied to package battery modules of various electric capacities,
FIG. 7 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention,
8 is a side view showing a part of a conventional packet pack.

이하, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It should be noted that the technical terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention and the technical terms used in the present invention are used in the present invention in a special sense Unless defined to the contrary, should be interpreted in a sense that is generally understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and should not be construed in an excessively broad sense or an oversimplified sense.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.In addition, when a technical term used in the present invention is an erroneous technical term that does not accurately express the concept of the present invention, it should be understood that technical terms can be understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the singular forms "a", "an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. For example, the terms "comprise" It is to be understood that the various steps need not necessarily be construed as encompassing all, some of the elements or portions of the steps may not be included, or may include additional elements or steps.

이하, 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a battery pack for energy storage according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따르는 배터리 팩의 내부에 배치된 셀홀더, 배터리셀, 일체형 버스바를 사시적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 셀홀더를 사시적으로 나타낸 그림과 측면에 구비된 래치부를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 버스바에 따르는 일 실시예를 제1, 2 버스바를 분리하여 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 버스바에 따르는 다른 실시예를 제1, 2버스바를 분리하여 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 터미널와 BMS홀더에 구비된 체결홀과 너트홀을 평면적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 복수개 셀홀더가 적용되어 다양한 전기용량의 배터리모듈을 패키지하고 있는 형상을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 배터리 팩을 분리하여 구성요소별로 노출시킨 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a cell holder, a battery cell, and an integrated bus bar disposed inside a battery pack according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the cell holder of the present invention, FIG. 3 is a view showing an embodiment according to the bus bar of the present invention in which the first and second bus bars are separated, FIG. 4 is a view showing another embodiment according to the bus bar of the present invention, FIG. 5 is a plan view of a fastening hole and a nut hole provided in the terminal and the BMS holder of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of a battery module according to the present invention, FIG. 7 is a perspective view illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 7을 참조하여 상세하게 설명하면, 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩은 복수의 배터리셀(100), 배터리셀(100)이 결합되어 통전되는 셀홀더(300), 복수의 셀홀더(300)의 상부에 설치되어 배터리셀(100)의 통전되게 하는 버스바(200)를 포함한다. 1 to 7, a battery pack for energy storage according to the present invention includes a plurality of battery cells 100, a cell holder 300 coupled with the battery cells 100, a plurality of cell holders 300, And a bus bar 200 installed at an upper portion of the battery cell 300 to allow the battery cell 100 to be energized.

그리고 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩은 상기 배터리 팩의 외장을 감싸며 보호하는 케이스부재(400) 및 BMS홀더(500)를 더 포함한다.The battery pack for energy storage according to the present invention further includes a case member 400 and a BMS holder 500 for covering and protecting the outer surface of the battery pack.

상기 복수의 배터리셀(100)은 원통형으로 이루어져 복수의 셀홀더(300)에 사이에 설치된다. The plurality of battery cells 100 are formed in a cylindrical shape and are installed between a plurality of cell holders 300.

상기 셀홀더(300)는 배터리셀(100)의 상부와 하부에 결합할 수 있도록 삽입홀(330)이 형성된 상부홀더(310)와 하부홀더(320)로 이루어진다. The cell holder 300 includes an upper holder 310 and a lower holder 320 in which an insertion hole 330 is formed so as to be coupled to the upper and lower portions of the battery cell 100.

또한, 상기 상부홀더(310)와 하부홀더(320)는 다수개의 배터리셀(100)이 레이저 빔 스캔으로 접합 가능하도록 평탄한 단위구간(scan area)이 반복되게 형성되고, 측면에는 돌기 및 홈이 형성되어 인접되는 상부홀더(310) 서로 결합이 이루어지는 래치부(340)가 형성된다. The upper holder 310 and the lower holder 320 are formed to have a flat scan area repeatedly so that a plurality of battery cells 100 can be joined by laser beam scanning, And the latch portion 340 is formed to be coupled to the adjacent upper holders 310.

즉, 상기 래치부(340)는 셀홀더(300)와 셀홀더(300)를 연결할 수 있도록 한다. 상기 래치부(340)는 상부홀더(310)에만 구성되는 것은 아니며 하부홀더(320)에도 동일하게 형성된다. That is, the latch unit 340 connects the cell holder 300 and the cell holder 300. The latch portion 340 is formed not only in the upper holder 310 but also in the lower holder 320.

상기 상부홀더(310)의 일측에는 돌출 결합부(350)가 구성되어 버스바(200)가 결합 될 수 있도록 한다. A protrusion coupling part 350 is formed at one side of the upper holder 310 so that the bus bar 200 can be coupled.

상기 돌출 결합부(350)는 다수개의 배터리셀(100)이 레이저 빔 스캔으로 접합 가능하도록 평탄한 단위구간(Scan area)이 반복되게 형성된 구간 사이에 위치된다. The protruding coupling portion 350 is located between the regions where the plurality of battery cells 100 are repeatedly formed in a flat unit area so as to be joined by laser beam scanning.

그리고 상기 셀홀더(300)는 배터리셀(100)의 배열에 따라 배향되도록 하여 배터리모듈을 이루는 설계된 전압의 단자로서 일체로 구비된 버스바(200)의 크기에 따라 셀홀더(300)에 수용되는 배터리셀(100)의 개수에 맞게 구비하여 배터리팩의 확장성을 담보할 수 있다.The cell holder 300 is oriented according to the arrangement of the battery cells 100 so that the cell holder 300 is accommodated in the cell holder 300 according to the size of the bus bar 200 integrally provided as a terminal of the designed voltage forming the battery module The number of the battery cells 100 can be increased to ensure the expandability of the battery pack.

바람직하게는, 배터리셀(100)이 모듈화된 배터리모듈에서 사용될 수 있는 셀홀더(300)의 삽입홀(330)의 16 내지 20개로 형성하여, 셀홀더(300)의 표준화를 정할 수 있다.Preferably, the battery cell 100 may be formed in 16-20 of the insertion holes 330 of the cell holder 300 that may be used in the modularized battery module, so that the standardization of the cell holder 300 can be determined.

또한, 상기 셀홀더(300)는 배터리셀(100)을 고정할 수 있는 한 특별하게 재질을 한정할 것은 아니나, 단락이나 누전의 우려를 예방하기 위하여 플라스틱재로 사출하여 배터리셀(100)이 배열되어 사용중에 틀어지거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다.The cell holder 300 is not particularly limited as long as the battery cell 100 can be fixed. However, in order to prevent a short circuit or a short circuit, So that it can be prevented from being turned off or released during use.

상기 버스바(200)는 제1버스바(220)와 제2버스바(210)를 포함한다.The bus bar 200 includes a first bus bar 220 and a second bus bar 210.

그리고 상기 제1버스바(220)와 제2버스바(210)는 대칭적으로 배치되어, 다수개의 배터리셀(100)을 개재시켜 고정하는 배터리모듈인 것을 특징으로 한다.The first bus bar 220 and the second bus bar 210 are symmetrically arranged and fixed by interposing a plurality of battery cells 100.

상기 제1버스바(220)는 배터리셀(100)과 접촉되어 고출력의 전류가 통하도록 이루어지는 것은 물론 열을 방출시킬 수 있도록 히트싱크(heat sink) 작용을 한다. The first bus bar 220 is in contact with the battery cell 100 so that a high output current is passed therethrough as well as a heat sink function to discharge heat.

상기 제1버스바(220)는 소정 간격이 이격되어 배터리셀(100)로 통전이 이루어지도록 단위통전부(220')가 형성되고, 상기 단위통전부(220')는 접합부(221)와 복수의 완충다리(222)로 이루어진다.The first bus bar 220 is spaced apart from the first bus bar 220 by a predetermined distance so that the unit cell 220 'is electrically connected to the battery cell 100. The unit cell 220' And a cushioning leg 222 of the cushion.

또한, 상기 제1버스바(220)는 Al 소재로 이루어져 0.3mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 한정하는 것은 아니며, 제2버스바(210)의 두께와 같거나 또는 얇게 형성될 수 있다. The first bus bar 220 may be made of an Al material and formed to have a thickness of 0.3 mm. However, the first bus bar 220 may be formed to be equal to or thinner than the thickness of the second bus bar 210 .

그리고 상기 단위통전부(220')의 접합부(221)보다 배터리셀(100)이 인입되는 개구부가 더 크게 형성되는데, 이는 접합부(221)의 면적확보와 동시에 빔 스캔시 간섭을 회피하기 위한 목적이다.The openings through which the battery cells 100 are inserted are formed to be larger than the joint portions 221 of the unit conduction portion 220 'in order to secure the area of the joint portion 221 and to avoid interference during beam scanning .

상기 접합부(221)는 배터리셀(100)의 전극단자가 접합되어 통전이 이루어지도록 제1버스바(220)에서 이격되게 구비되고, 상기 복수의 완충다리(222)는 접합부(221)와 제1버스바(220)가 연결되게 한다. The plurality of cushioning legs 222 are provided on the connecting portion 221 and the first and second cushioning legs 221 and 222 so that the electrode terminals of the battery cell 100 are joined and energized, So that the bus bar 220 is connected.

상기 접합부(221)는 배터리셀의 음극단자 두께 이하로 형성되는 것이 바람직하다.The joint 221 is preferably formed to have a thickness equal to or smaller than the thickness of the negative terminal of the battery cell.

즉, 상기 접합부(221)는 전극단자와 맞닿게 배치되고, 그 부분을 용접하여 전기적 통전이 가능하도록 할 수 있는데, 통상 양극단자는 캡업(cap up)이 전극인 돌기와 통기공을 구비하고 있어 레이저용접시 고에너지에 의하여 관통되어도 이차배터리 내부에 손상의 우려가 덜 하나, 음극 단자인 배터리셀(100)의 바닥면은 배터리셀(100) 소재에 있어서 손상 발생시 이차전지의 불량이 즉시 발생될 우려가 있다. In other words, the bonding portion 221 is arranged to be in contact with the electrode terminal, and the portion can be welded to enable electrical conduction. Usually, the positive electrode terminal has projections and vent holes with cap- The bottom surface of the battery cell 100 serving as the negative electrode terminal is likely to cause a failure of the secondary battery immediately when the battery cell 100 is damaged. have.

상기 접합부(221)는 저항용접을 수행하여 용접으로 인한 불량 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 이 경우 저항용접이 가능한 소재로 알루미늄이나 구리를 사용할 수 있음은 물론, 니켈이나 주석이 코팅된 구리를 사용할 수 있다. The joining portion 221 may perform resistance welding to prevent a defect caused by welding. In this case, aluminum or copper may be used as a material capable of resistance welding, and copper or nickel coated with nickel or tin may be used. Can be used.

더 나아가 니켈, 니켈합금, 구리, 양백, 철 또는 SPCE를 판재(plate)나 스트립(strip) 형태로 채용하여 프레스 가공을 통하여 접합부, 연장부를 성형할 수 있어 가공성이 우수하며, 경시적으로 발생할 수 있는 접촉저항 증가도 예방할 수 있으며, 특히 배터리 양극단자와 음극단자를 포함하는 전극단자를 구성하는 금속은 니켈이나 니켈합금의 경우가 많아 니켈이나 그 합금으로 접합부를 구성하면 용접이 효율성이 증가할 수 있다.Further, it is possible to form a joint or an extension part by using nickel, nickel alloy, copper, nickel, iron or SPCE in the form of a plate or a strip, In particular, the metal constituting the electrode terminal including the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery is often made of nickel or a nickel alloy, so that the efficiency of welding may be increased if the connection portion is made of nickel or an alloy thereof have.

그리고 상기 완충다리(222)와 완충다리(222) 사이에는 가스홀(223)이 형성되고, 상기 가스홀(223)은 배터리셀(100)의 벤트 시 가스가 배출될 수 있도록 한다. A gas hole 223 is formed between the cushioning leg 222 and the cushioning leg 222. The gas hole 223 allows gas to be discharged from the battery cell 100 when the battery cell 100 is vents.

상기 제1버스바(220)의 일측에는 터미널(212)가 더 구성되고, 상기 터미널(212)은 BMS홀더(500)가 결합될 수 있도록 볼트가 형성된다. A terminal 212 is further formed on one side of the first bus bar 220 and a bolt is formed on the terminal 212 so that the BMS holder 500 can be coupled.

상기 제2버스바(210)는 제1버스바(220)의 일측에 부분적으로 접촉되게 밀착된 상태로 레이저 접합 될 수 있도록 소정 간격을 두고 진입홀(211)이 다수개가 형성되며, 진동에 의한 오픈방지성을 구비하도록 이루어진다. 상기 제2버스바(210)는 Al 소재로 0.5mm에서 1mm의 두께로 이루어진다. The second bus bar 210 is formed with a plurality of entrance holes 211 at predetermined intervals so as to be laser-welded in a state of being partially in contact with one side of the first bus bar 220, So as to have an open prevention property. The second bus bar 210 is made of an Al material and has a thickness of 0.5 mm to 1 mm.

상기의 오픈방지성은 차량의 운행중 발생하는 다양한 진동에 의하여 전극 단자와 접합부간에 전기적으로 발생 될 수 있는 오픈(open)을 방지한다는 것으로, 전극 단자와 접합부간 내구성이 확보된 결합이나 고정에 의하여 담보될 수 있다.The open prevention is to prevent openings that can be electrically generated between the electrode terminal and the joint portion due to various vibrations occurring during the operation of the vehicle. The open end of the electrode terminal and the joint portion is secured by ensuring durability between the electrode terminal and the joint portion. .

상기 케이스부재(400)는 복수의 배터리셀(100), 배터리셀(100)이 결합되어 통전되는 셀홀더(300), 복수의 셀홀더(300)의 상부에 설치되어 배터리셀(100)의 통전되게 하는 버스바(200)를 포함하는 배터리 팩의 외장을 감싸면 보호한다. The case member 400 includes a plurality of battery cells 100, a cell holder 300 to which the battery cells 100 are coupled and energized, and a plurality of cell holders 300, And protects the outer surface of the battery pack including the bus bar (200).

그리고 케이스부재(400)는 상부케이스(410)와 하부케이스(420)로 구성되어 볼트, 너트와 같은 체결수단으로 조립되거나 분리될 수 있도록 이루어진다. The case member 400 is composed of an upper case 410 and a lower case 420 and can be assembled or separated by fastening means such as bolts and nuts.

그리고 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩이 설치되는 케이스부재(400)에는 복수의 스페이서를 더 구성할 수 있으며, 이러한 스페이서에 의해 열방출이 용이하도록 한다. A plurality of spacers may be further formed in the case member 400 in which the energy storage battery pack according to the present invention is installed.

상기 터미널(212)에는 버스바(200)에서 연장되어 절곡되게 이루어져 체결홀이 형성되고, 상기 체결홀에는 터미널의 볼트가 결합되어 블록형태로 연장할 수 있도록 한다.The terminal 212 extends from the bus bar 200 and is bent so that a fastening hole is formed, and the fastening hole is coupled with a bolt of the terminal so as to extend in a block form.

또한, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 인접되는 버스바(200)의 상부에 서브버스바(미부호)를 설치하여 전류가 통하도록 연결할 수 있는 것은 물론 전극 단자와 접합부간 내구성이 확보된 상태로 결합이 이루어져 고정될 수 있도록 한다.1, a sub-bus bar (not shown) may be provided on an upper portion of the adjacent bus bar 200 to allow current to flow therethrough, as well as to ensure durability between the electrode terminals and the connection portion. So that the coupling can be made and fixed.

상기 서브버스바는 도 1에 도시된 바와 같이 배터리셀(100)의 상방향 쪽에만 설치되는 것은 아니면 하방향 쪽에도 설치될 수 있다. 1, the sub-bus bar may be installed only on the upper side of the battery cell 100 or on the lower side thereof.

상기 BMS홀더(500)는 터미널에 형성된 볼트에 결합할 수 있도록 인서트 형성된 너트홀(510)이 구성되며, 도면에 도시된 바와 같이 사각 형상으로 이루어져 배터리셀(100)의 전류를 충전 또는 방전할 수 있도록 BMS(Battery Management System)가 설치된다. The BMS holder 500 is formed with an insert-formed nut hole 510 so as to be coupled to a bolt formed in a terminal. The BMS holder 500 has a rectangular shape as shown in the figure, and can charge or discharge the current of the battery cell 100 A BMS (Battery Management System) is installed.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩은 배터리 팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지한다. As described above, the battery pack for energy storage according to the present invention assures the expandability of the battery pack, and the battery pack module is packaged by various bonding, bolting, inserting or the like, and is necessarily produced at a plurality of connection points Thereby fundamentally preventing electrical contact resistance.

또한, 불균일한 접촉저항으로 인한 밸런스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 배터리 팩의 내진동성 및 작동안정성을 보장한다.In addition, it solves the problem that the charge / discharge efficiency is lowered and the durability is lowered due to balance damage or hot spot caused by uneven contact resistance, thereby ensuring vibration resistance and operational stability of the battery pack.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.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 limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention.

100: 배터리셀 200: 버스바
210: 제2버스바 211: 진입홀
212: 터미널 220: 제1버스바
220': 단위통전부 221: 접합부
222: 완충다리 223: 가스홀
300: 셀홀더 310: 상부홀더
320: 하부홀더 330: 삽입홀
340: 래치부 350: 결합부
400: 케이스부재 410: 상부케이스
420: 하부케이스 500: BMS홀더
510: 너트홀100: battery cell 200: bus bar
210: second bus bar 211: entry hole
212: Terminal 220: 1st bus bar
220 ': unit conduction unit 221:
222: buffer bridge 223: gas hole
300: cell holder 310: upper holder
320: Lower holder 330: Insertion hole
340: latch portion 350:
400: Case member 410: Upper case
420: Lower case 500: BMS holder
510: nut hole

Claims (8)

스틸재질의 원통형으로 이루어진 다수개의 배터리셀(100)과, 상기 배터리셀들(100)의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바(200)를 포함하는 배터리 팩에 있어서,
전도도가 높고 발열특성을 갖는 Al소재의 터미널 및 제1버스바 및 제2버스바로 이루어지고, 제1버스바(220)에 직렬과 병렬로 배열(array)된 다수개의 배터리셀(100)에 직접 레이저용접을 통해 접합되는 접합부(221)를 포함하는 버스바(200)와,
버스바(200)에서 연장된 터미널(212)과;
배터리셀(100)의 일단부를 수용하는 삽입홀(330)이 구비된 셀홀더(300);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
A battery pack comprising a plurality of battery cells (100) made of a cylindrical material and a bus bar (200) electrically connecting electrode terminals of the battery cells (100)
A first bus bar and a second bus bar made of Al material having high conductivity and exothermic characteristics and directly connected to a plurality of battery cells 100 arrayed in parallel with the first bus bar 220 A bus bar 200 including a bonding portion 221 to be bonded by laser welding,
A terminal 212 extending from the bus bar 200;
A cell holder 300 having an insertion hole 330 for receiving one end of the battery cell 100;
Wherein the energy storage battery pack comprises:
제 1 항에 있어서,
상기 버스바(200)는,
배터리의 전극단자에 대향되어 접합되는 접합부(221)를 구비하고,
상기 접합부(221)는 버스바(200)로부터 이격되어, 완충다리(222)로 연결되는 단위통전부를 복수개 구비하는 제1버스바(200) 및
상기 제1버스바(200)의 상부에 구비되되,
제1버스바(200)와 부분적으로 접촉되며 진동에 의한 오픈방지성을 구비하도록 형상을 이루는 제2버스바(200);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
The method according to claim 1,
The bus bar (200)
And a connecting portion (221) which is opposed to and joined to the electrode terminal of the battery,
The bonding portion 221 includes a first bus bar 200 spaced from the bus bar 200 and having a plurality of unit power transmitting portions connected to the buffer bridge 222,
The first bus bar 200 is provided at an upper portion thereof,
A second bus bar (200) partially in contact with the first bus bar (200) and shaped to provide open protection by vibration;
Wherein the energy storage battery pack comprises:
제 2 항에 있어서,
상기 제1버스바(220)와 제2버스바(210)는,
대칭적으로 배치되어, 다수개의 배터리셀(100)을 개재시켜 고정하는 배터리모듈인 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
3. The method of claim 2,
The first bus bar 220 and the second bus bar 210,
Wherein the battery pack is symmetrically arranged and fixed by interposing a plurality of battery cells (100).
제 2 항에 있어서,
상기 제1버스바(220)의 접합부(221)는,
배터리셀(100) 음극단자의 두께 이하인 것인 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
3. The method of claim 2,
The joint portion 221 of the first bus bar 220 is connected to the first bus bar 220,
Is less than or equal to the thickness of the negative terminal of the battery cell (100).
제 4 항에 있어서,
상기 제1버스바(220)는,
제2버스바(210) 두께보다 같거나 얇은 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
5. The method of claim 4,
The first bus bar (220)
Wherein the thickness of the second bus bar (210) is equal to or thinner than the thickness of the second bus bar (210).
제 1 항에 있어서,
상기 셀홀더(300)는,
배터리셀(100)의 일단부 측면에 밀착되도록 돌출된 다수의 래치부(340)를 구비한 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
The method according to claim 1,
The cell holder (300)
And a plurality of latch portions (340) protruded to be in close contact with one side surface of the battery cell (100).
제 6 항에 있어서,
상기 셀홀더(300)는,
복수개로 배터리셀(100)의 배열에 따라 배향되는 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
The method according to claim 6,
The cell holder (300)
Wherein the plurality of battery cells (100) are oriented according to the arrangement of the battery cells (100).
제 1 항에 있어서,
상기 터미널(212)은,
체결홀 또는 너트홀(510)이 형성된 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.The method according to claim 1,
The terminal (212)
And a fastening hole or a nut hole (510).
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