KR20190130960A

KR20190130960A - 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩

Info

Publication number: KR20190130960A
Application number: KR1020190049052A
Authority: KR
Inventors: 장래혁; 김흥섭; 조광호
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2019-11-25
Also published as: KR102235136B1

Abstract

일 실시 예에 따른 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩은, 각각 2개의 제 1 셀 탭을 포함하는 복수 개의 제 1 셀; 상기 복수 개의 제 1 셀과 평행하게 배열되고, 각각 2개의 제 2 셀 탭을 포함하는 복수 개의 제 2 셀; 상기 복수 개의 제 1 셀 중 인접한 2개의 제 1 셀 각각의 제 1 셀 탭에 체결되는 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치; 상기 복수 개의 제 1 셀 중 인접한 2개의 제 1 셀 각각의 제 1 셀 탭에 체결되고, 상기 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치와 평행하게 배열되는 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치; 상기 복수 개의 제 2 셀 중 인접한 2개의 제 2 셀 각각의 제 2 셀 탭에 체결되는 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치; 상기 복수 개의 제 2 셀 중 인접한 2개의 제 2 셀 각각의 제 2 셀 탭에 체결되고, 상기 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치와 평행하게 배열되는 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치; 상기 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 1 셀 탭 냉각 장치에 부착되는 양극 단자; 상기 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 2 셀 탭 냉각 장치와, 상기 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 3 셀 탭 냉각 장치에 부착되는 연결 단자; 및 상기 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 4 셀 탭 냉각 장치에 부착되는 음극 단자를 포함할 수 있다.

Description

와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩{BATTERY PACK IN WHICH A POSITIVE TERMINAL AND A NEGATIVE TERMINAL ARE DISPOSED ON ONE FACE WITHOUT WIRING}

아래의 설명은 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩에 관한 것이다.

기존 리튬 이온 배터리 팩의 표면 냉각은 크게 두 가지 방식으로 나뉜다. 첫 번째 냉각 방식은 주로 적층된 파우치 셀 사이에 냉각판을 삽입한 뒤, 냉각판을 통해 공냉식 또는 수냉식으로 파우치 셀의 표면을 냉각하는 방식이다. 두 번째 냉각 방식은, 셀 탭(cell tab: 배터리 단자대)에 방열판을 부착하여 공냉식으로 냉각하는 방식으로, 파우치 셀의 높은 C 레이팅 방전시 주로 셀 텝과 그 주변에서 많은 열이 발생하는 것을 이용하는 것이다.

첫 번째 냉각 방식의 경우, 냉각 구조의 무게 및 부피가 크고, 비용이 많이 들고, 파우치 표면에서의 냉각 효과에 한계가 있고, 냉각 효율을 유지하기 위해서 셀간에 압력을 가하는 구조를 가져야 하므로, 팩의 분해 조립에 노력이 든다는 단점이 있다.

두 번째 냉각 방식의 경우, 파우치 셀 간에 냉각판이 없으므로 팩을 컴팩트하게 적층할 수 있고, 비용이 저렴한 장점이 있지만, 셀 탭 간 전기적 결합이 있어서는 안되므로 큰 크기의 방열판을 부착하기 어려워 냉각 효과에 한계가 있고, 방열판이 노출되어야 냉각 효과가 있으므로 방수가 어렵고 단락의 위험이 존재한다는 단점이 있다.

배터리 팩은 복수 개의 파우치 셀로 구성된다. 외부 요소와의 전기적인 연결을 용이하게 하기 위해, 복수 개의 파우치 셀로 구성되는 배터리 팩의 양극 단자 및 음극 단자는 한쪽 면에 배치될 수 있다. 종래에는, 이와 같이 양극 단자 및 음극 단자를 한쪽 면에 배치하기 위해서, 복수 개의 파우치 셀의 셀 탭들에 와이어링 작업을 수행해왔다. 그러나, 이와 같은 와이어링 작업은 번거롭고 내부 부품들 간의 간섭을 유발할 뿐만 아니라, 일부 파우치 셀을 교체하는 등 유지보수 작업이 요구될 때 불편함이 야기된 문제가 있었다.

일 실시 예의 목적은, 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자를 한쪽에 배치시키는 배터리 팩을 제공하는 것이다.

상기 양극 단자는, 상기 복수 개의 제 1 셀을 기준으로 상기 연결 단자의 반대편에 배치되고, 상기 음극 단자는, 상기 복수 개의 제 2 셀을 기준으로 상기 연결 단자의 반대편에 배치될 수 있다.

상기 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치는 상기 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치 보다 상기 복수 개의 제 2 셀에 근접하게 배치되고, 상기 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치는 상기 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치 보다 상기 복수 개의 제 1 셀에 근접하게 배치될 수 있다.

상기 제 1 셀 탭 냉각 장치, 제 2 셀 탭 냉각 장치, 제 3 셀 탭 냉각 장치 및 제 4 셀 탭 냉각 장치 각각은, 버스바 바디와, 상기 버스바 바디의 하측에 형성되고 셀 탭의 적어도 일부를 수용하는 셀 탭 수용부와, 상기 버스바 바디의 상면에 함몰 형성되는 유로 하측부를 포함하는 버스바; 및 상기 버스바 바디의 상측에 연결되는 커버 바디와, 상기 커버 바디의 하면에 함몰 형성되고 상기 유로 하측부에 연결되어 유로를 형성하는 유로 상측부를 포함하는 커버를 포함할 수 있다.

상기 제 1 셀 탭 냉각 장치, 제 2 셀 탭 냉각 장치, 제 3 셀 탭 냉각 장치 및 제 4 셀 탭 냉각 장치 각각은, 상기 셀 탭 수용부 내에 구비되는 체결 단자; 및 상기 버스바 바디를 관통하고, 적어도 일부가 상기 셀 탭 수용부로 돌출되어 상기 체결 단자를 하방으로 가압하는 가압 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 셀 탭 수용부는 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 포함하고, 상기 체결 단자를 지지할 수 있다.

상기 체결 단자는 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 포함하고, 상기 셀 탭 수용부에 면 접촉 가능하다.

일 실시 예에 따르면, 와이어링 작업을 수행하지 않고도, 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치될 수 있으므로, 조립 과정이나, 유지보수 과정에서 작업자의 편의성을 높일 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 단면도이고, 셀 탭이 셀 탭 냉각 장치로부터 분리된 상태를 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 단면도 및 부분 확대도이고, 셀 탭이 체결 단자에 의해 버스바에 밀착된 상태를 도시한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 단면도 및 부분 확대도이고, 2개의 셀 탭이 셀 탭 냉각 장치에 체결된 상태를 도시한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 평면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 정면도이다.

본 특허출원은 2018년 5월 15일자 출원된 특허출원 제2018-0055492호를 기초로 우선권을 주장한 것이고, 해당 출원의 전체 내용이 본 특허출원에 참조로서 포함된다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 단면도이고, 셀 탭이 셀 탭 냉각 장치로부터 분리된 상태를 도시한다. 도 4는 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 단면도 및 부분 확대도이고, 셀 탭이 체결 단자에 의해 버스바에 밀착된 상태를 도시한다. 도 5는 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 부분 확대 단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 셀 탭 냉각 장치(1)는 복수 셀 탭(T) 간의 전기적 접속을 보조하면서도, 복수 개의 셀 탭(T)을 냉각할 수 있다. 셀 탭 냉각 장치(1)는 버스바(11), 커버(12), 체결 단자(13) 가압 부재(91) 및 결합 부재(92)를 포함할 수 있다.

버스바(11)는 복수 개의 셀 탭(T)의 적어도 일부를 수용하고, 복수 개의 셀 탭(T) 간의 전기적 접속을 구현할 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2는 8개의 셀 탭 간의 전기적 접속을 구현하는 버스바(11)를 도시하나, 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 8개의 셀 탭 중 좌측 4개는 -극이고, 우측 4개는 +극으로 기능할 수 있다. 버스바(11)는 열전도율 및 전기전도도가 높은 물질로 구성될 수 있다. 버스바(11)는 버스바 바디(111), 셀 탭 수용부(112), 유로 하측부(113), 체결 홀(118) 및 결합 홈(119)을 포함할 수 있다.

버스바 바디(111)는 체결 단자(13) 및 가압 부재(91)를 지지할 수 있다. 버스바 바디(111)의 상측에는 커버(12)에 연결될 수 있고, 버스바 바디(111)의 하측에는 셀 탭 수용부(112)가 구비될 수 있다. 버스바 바디(111)는 셀 탭과 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.

셀 탭 수용부(112)는 셀 탭의 적어도 일부를 수용 가능하다. 셀 탭 수용부(112)는 버스바 바디(111)의 하측에 구비될 수 있고, 복수 개가 나란하게 구비될 수 있다. 셀 탭 수용부(112)는 체결 단자(13)를 수용할 수 있다. 셀 탭 수용부(112)는 체결 단자(13)가 움직일 수 있도록 여유 공간을 구비할 수 있다. 예를 들어, 셀 탭 수용부(112)의 크기는 체결 단자(13)의 크기보다 클 수 있다. 셀 탭 수용부(112)는 하방으로 개구될 수 있다. 셀 탭(T)은 셀 탭 수용부(112)의 하측 개구를 통해 셀 탭 수용부(112)로 진입할 수 있다. 또한, 셀 탭 수용부(112)는 좌측 및/또는 우측으로 개구될 수 있다. 체결 단자(13)는 좌측 및/또는 우측 개구를 통해 셀 탭 수용부(112)로 진입할 수 있다.

셀 탭 수용부(112)는 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 셀 탭 수용부(112)는 사다리꼴 형상을 포함할 수 있다. 셀 탭 수용부(112)는 체결 단자(13)를 지지하여 체결 단자(13)가 하방으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 셀 탭 수용부(112)는 체결 단자(13)의 양 측부를 지지할 수 있다. 예를 들어, 셀 탭 수용부(112)는 체결 단자(13)와 면 접촉할 수 있다. 셀 탭 수용부(112)는 체결 단자(13)를 중심으로 서로 반대편에 배치되는 2개의 셀 탭(T)을 수용할 수 있다. 하나의 체결 단자(13)는 2개의 셀 탭(T)을 가압할 수 있다.

유로 하측부(113)는 버스바 바디(111)의 상면에 함몰 형성될 수 있다. 유로 하측부(113)는 커버(12)의 유로 상측부(123)와 결합하여 유로(F)를 형성할 수 있다. 유로(F)는 냉매의 유동을 안내할 수 있다. 예를 들어, 유로 하측부(113)는 아래로 볼록한 반원기둥 형상일 수 있다.

체결 홀(118)은 가압 부재(91)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 체결 홀(118)은 가압 부재(91)와 나사 결합할 수 있다. 예를 들어, 체결 홀(118)은 암나사로 기능하고, 가압 부재(91)는 수나사로 기능할 수 있다. 체결 홀(118)은 체결 홀 바디(1181) 및 체결 홀 헤드(1182)를 포함할 수 있다.

체결 홀 바디(1181)는 버스바 바디(111)를 상하 방향으로 관통하고, 가압 부재(91)와 나사 결합할 수 있다.

체결 홀 헤드(1182)는 체결 홀 바디(1181)의 상단에 구비되고, 체결 홀 바디(1181) 보다 큰 너비를 가질 수 있다. 체결 홀 헤드(1182)는 가압 부재(91)의 가압 헤드(912)를 수용할 수 있다.

결합 홈(119)은 결합 부재(92)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 결합 홈(119)은 결합 부재(92)와 나사 결합할 수 있다.

커버(12)는 버스바(11) 상측에 배치되고, 절연성 재료로 형성될 수 있다. 커버(12)는 커버 바디(121), 유로 상측부(123), 지그 가이드(128) 및 결합 홀(129)을 포함할 수 있다.

커버 바디(121)는 버스바 바디(111)에 맞물릴 수 있다. 예를 들어, 커버 바디(121)는 버스바 바디(111)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 커버 바디(121) 및 버스바 바디(111) 각각의 내벽에는 실링재가 도포될 수 있다.

유로 상측부(123)는 유로 하측부(113)에 결합하여 냉매의 유동을 안내하는 유로(F)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 유로 상측부(123)는 위로 볼록한 반원기둥 형상일 수 있다. 유로 상측부(123)는 유로 하측부(113)와 함께 원기둥 형상의 유로를 형성할 수 있다.

지그 가이드(128)는 체결 홀(118)과 연통될 수 있다. 지그 가이드(128)는 체결 홀(118)에 의해 지지된 가압 부재(91)를 회전시키기 위한 지그(미도시)의 삽입을 안내할 수 있다. 지그는 가압 부재(91)를 회전시킴으로써, 가압 부재(91)를 아래로 이동시키거나 위로 이동시킬 수 있다. 지그 가이드(128)는 사용자가 용이하게 지그를 가압 부재(91)에 삽입하도록 보조할 수 있다.

결합 홀(129)은 결합 홈(119)과 연통될 수 있고, 결합 부재(92)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 결합 홀(129)은 결합 부재(92)와 나사 결합할 수 있다.

체결 단자(13)는 셀 탭 수용부(112)에 구비될 수 있다. 체결 단자(13)는 셀 탭 수용부(112) 내에서 상하 방향("제 1 방향"이라고도 함)으로 이동 가능하다. 예를 들어, 셀 탭 수용부(112)는 체결 단자(13)가 이동할 수 있도록 여유 공간을 구비할 수 있다. 체결 단자(13)는 셀 탭(T)을 가압할 수 있다. 예를 들어, 셀 탭(T)은 셀 탭 수용부(112) 내에 수용되고, 버스바(11) 및 체결 단자(13) 사이에 배치될 수 있다. 체결 단자(13)에 외력이 가해지지 않는 상태에서, 셀 탭(T)은 버스바(11)에 밀착하지 않은 상태일 수 있다. 한편, 체결 단자(13)는 가압 부재(91)로부터 외력을 인가받아 아래쪽으로 이동하면서 셀 탭(T)을 하방으로 가압할 수 있고, 이 경우, 셀 탭(T)은 버스바(11)에 밀착할 수 있다.

체결 단자(13)는 셀 탭 수용부(112)를 따라 좌우 방향("제 2 방향"이라고도 함)으로 슬라이딩 가능하다. 체결 단자(13)는 좌우 방향으로 슬라이딩하여 용이하게 교체될 수 있다. 체결 단자(13)는 체결 바디(131), 수용 홈(132) 및 쐐기 홈(133)을 포함할 수 있다.

체결 바디(131)는 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 체결 바디(131)의 횡단면은 사다리꼴 형상을 포함할 수 있다. 체결 바디(131)는 셀 탭 수용부(112)에 면 접촉 가능하다. 셀 탭(T)이 버스바(11) 및 체결 단자(13) 사이에 배치될 경우, 버스바 바디(111)의 내벽, 다시 말하면 셀 탭 수용부(112)는 셀 탭(T)과 면 접촉하여 셀 탭(T)의 일면을 가압할 수 있다. 한편, 체결 바디(131)는 셀 탭(T)과 면 접촉하여 셀 탭(T)의 타면을 가압할 수 있다.

수용 홈(132)은 가압 부재(91)의 적어도 일부를 수용할 수 있다. 수용 홈(132)은 가압 부재(91)의 하단부를 수용할 수 있다. 수용 홈(132)은 가압 부재(91)의 하단부를 둘러쌀 수 있고, 이로 인해, 체결 단자(13)의 좌우 방향으로 슬라이딩이 제한될 수 있다. 다시 말하면, 수용 홈(132)에 삽입된 가압 부재(91)는 체결 단자(13)가 좌우 방향으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

쐐기 홈(133)은 외부로 노출된 표면으로부터 함몰 형성될 수 있다. 예를 들어, 쐐기 홈(133)은 체결 바디(131)의 좌측면 또는 우측면으로부터 함몰 형성될 수 있다.

가압 부재(91)는 버스바 바디(111)를 관통할 수 있다. 예를 들어, 가압 부재(91)는 버스바 바디(111)를 관통하는 체결 홀(118)에 나사 결합할 수 있다. 가압 부재(91)는 적어도 일부가 셀 탭 수용부(112)로 돌출되어 체결 단자(13)를 하방으로 가압할 수 있다. 예를 들어, 가압 부재(91)가 체결 홀(118)에 나사 결합한 상태에서, 일 방향으로 회전할 경우, 가압 부재(91)는 하방으로 이동하여 체결 단자(13)를 하방으로 가압할 수 있다. 한편, 가압 부재(91)가 체결 홀(118)에 나사 결합한 상태에서, 반대 방향으로 회전할 경우, 가압 부재(91)는 상방으로 이동하여, 셀 탭(T)의 밀착 상태를 해제할 수 있다. 가압 부재(91)의 하단부는 체결 단자(13)의 수용 홈(132)에 삽입될 수 있다. 가압 부재(91)는 가압 바디(911) 및 가압 헤드(912)를 포함할 수 있다.

가압 바디(911)는 체결 홀 바디(1181)에 나사 결합할 수 있다.

가압 헤드(912)는 가압 바디(911)의 상단에 연결되고, 가압 바디(911) 보다 큰 직경을 가질 수 있다. 가압 헤드(912)는 체결 홀 헤드(1182)에 수용될 수 있다. 가압 헤드(912)의 하면은 버스바 바디(111)에 접촉 가능하다. 가압 헤드(912)는 버스바 바디(111)의 상면에 접촉하여 가압 부재(91)가 셀 탭 수용부(112)로 돌출되는 길이를 제한할 수 있다. 버스바 바디(111) 및 가압 헤드(912)의 접촉은 체결 단자(13)의 과도한 힘이 인가되는 것을 방지한다.

결합 부재(92)는 버스바(11) 및 커버(12)를 결합할 수 있다.

이하, 셀 탭 냉각 장치(1)에 셀 탭(T)을 고정시키고, 셀 탭(T)을 냉각시키는 방법을 설명한다.

먼저, 사용자는 가압 부재(91)를 일 방향으로 회전시켜, 가압 부재(91)를 위쪽으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 체결 단자(13)에 가해지는 외력이 없어지고, 셀 탭 수용부(112)의 크기가 체결 단자(13)의 크기보다 크므로, 체결 단자(13)는 움직임이 가능한 상태일 수 있다.

다음으로, 사용자는 셀 탭 냉각 장치(1)를 복수 개의 셀 탭(T)의 위쪽에 위치시키고, 체결 단자(13) 및 버스바(11) 사이의 공간으로 셀 탭(T)을 삽입할 수 있다. 체결 단자(13)의 상면과 가압 부재(91)의 하단 사이에는 간격이 있으므로, 셀 탭(T)은 여유롭게 체결 단자(13) 및 버스바(11) 사이로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 체결 단자(13)를 중심으로 서로 반대편에 배치되는 2개의 셀 탭(T)이 셀 탭 수용부(112)에 수용될 수 있다.

다음으로, 사용자는 가압 부재(91)를 반대 방향으로 회전시켜, 가압 부재(91)를 아래쪽으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 체결 단자(13)는 셀 탭(T)을 가압하여, 셀 탭(T)을 버스바(11)에 밀착시킬 수 있다.

도 3 및 도 4는 8개의 셀 탭(T)이 4개의 체결 단자(13)에 의해 버스바(11)에 밀착된 상태를 도시하나, 그 개수는 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 이 경우, 좌측 4개의 셀 탭(T)은 (-)극으로 기능하고, 우측 4개의 셀 탭(T)은 (+)극으로 기능하거나, 반대로 좌측 4개의 셀 탭(T)이 (+)극으로 기능하고, 우측 4개의 셀 탭(T)이 (-)극으로 기능할 수 있다. 예를 들어, 2개의 셀 탭(T)이 1개의 체결 단자(13)에 의해 버스바(11)에 밀착될 수 있다. 이하 도 6 내지 도 8에서, 설명의 편의를 위해, 2개의 셀 탭(T)이 1개의 체결 단자(13)에 의해 버스바(11)에 밀착된 구조를 기준으로 설명하기로 한다.

도 6은 일 실시 예에 따른 셀 탭 냉각 장치의 단면도 및 부분 확대도이고, 2개의 셀 탭이 셀 탭 냉각 장치에 체결된 상태를 도시한다. 도 7은 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 평면도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 정면도이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩(100, 이하 '배터리 팩'이라 함)이 도시된다. 배터리 팩(100)은 복수 개의 제 1 셀(C1), 복수 개의 제 2 셀(C2), 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a), 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b), 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c), 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d), 양극 단자(97), 연결 단자(98) 및 음극 단자(99)를 포함한다.

복수 개의 제 1 내지 제 4 셀 탭 냉각 장치(1a-1d)에 대한 구체적인 설명은, 앞서 도 1 내지 도 5를 참조한 설명으로 갈음하기로 한다. 다만, 설명의 편의를 위해 1개의 셀 탭 냉각 장치(1a, 1b, 1c 또는 1d)는 2개의 제 1 셀 탭(T1) 또는 2개의 제 2 셀 탭(T2)에 체결됨을 밝혀 둔다. 1개의 셀 탭 냉각 장치(1a, 1b, 1c 또는 1d)의 버스바(11)는 2개의 셀 탭(T)을 수용하고, 2개의 셀 탭(T) 간의 전기적 접속을 구현할 수 있다. 커버(12)는 버스바(11) 상측에 배치될 수 있다. 체결 단자(13)는 셀 탭(T)을 가압할 수 있다. 가압 부재(91)는 버스바(11)를 관통하여 체결 단자(13)를 가압할 수 있다.

복수 개의 제 1 셀(C1)은 각각 2개의 제 1 셀 탭(T1)을 포함할 수 있다. 복수 개의 제 1 셀(C1)은 일렬로 배열될 수 있다. 복수 개의 제 1 셀(C1)의 2개의 1제 1 셀 탭(T1) 중 외측에 마련된 제 1 셀 탭(T1)에는 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a)가 체결될 수 있고, 내측에 마련된 제 1 셀 탭(T1)에는 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b)가 체결될 수 있다. 여기서 외측이란 제 1 셀(C1) 중 제 2 셀(C2)로부터 멀리 이격된 부분을 의미하고, 내측이란 제 1 셀(C1) 중 제 2 셀(C2)에 근접한 부분을 의미한다. 물론, 외측에 마련된 제 1 셀 탭(T1)에 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b)가 체결되고, 내측에 마련된 제 2 셀 탭(T2)에 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a)가 체결될 수도 있음을 밝혀 둔다.

복수 개의 제 2 셀(C2)는 복수 개의 제 1 셀(C1)과 평행하게 배열되고, 각각 2개의 제 2 셀 탭(T2)을 포함할 수 있다. 복수 개의 제 2 셀(C2)은 일렬로 배열될 수 있다. 복수 개의 제 2 셀(C2)의 2개의 제 2 셀 탭(T2) 중 내측에 마련된 제 2 셀 탭(T2)에는 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)가 체결될 수 있고, 외측에 마련된 제 2 셀 탭(T2)에는 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d)가 체결될 수 있다. 물론, 내측에 마련된 제 2 셀 탭(T2)에 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d)가 체결되고, 외측에 마련된 제 2 셀 탭(T2)에 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)가 체결될 수도 있음을 밝혀 둔다.

복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a)는 복수 개의 제 1 셀(C1) 중 인접한 2개의 제 1 셀(C1) 각각의 제 1 셀 탭(T1)에 체결될 수 있다. 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a)는 일렬로 배열될 수 있다. 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a) 각각의 경우, 어느 하나의 제 1 셀 탭(T1)이 연결된 부분은 (+)극 또는 (-)극으로 기능하고, 다른 하나의 제 1 셀 탭(T1)이 연결된 부분은 (-)극 또는 (+)극으로 기능할 수 있다. 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a)의 일단에는 양극 단자(97)가 부착될 수 있다.

복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b)는 복수 개의 제 1 셀(C1) 중 인접한 2개의 제 1 셀(C1) 각각의 제 1 셀 탭(T1)에 체결될 수 있다. 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b)는 일렬로 배열될 수 있다. 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b)는 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a)와 평행하게 배열될 수 있다. 제 1 셀(C1)의 2개의 제 1 셀 탭(T1) 중 어느 하나의 제 1 셀 탭(T1)은 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a)에 체결되고, 다른 하나의 제 1 셀 탭(T1)은 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b)에 체결된다. 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b) 각각의 경우, 어느 하나의 제 1 셀 탭(T1)이 연결된 부분은 (+)극 또는 (-)극으로 기능하고, 다른 하나의 제 1 셀 탭(T1)이 연결된 부분은 (-)극 또는 (+)극으로 기능할 수 있다. 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b)의 일단에는 연결 단자(98)가 부착될 수 있다.

복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)는 복수 개의 제 2 셀(C2) 중 인접한 2개의 제 2 셀(C2) 각각의 제 2 셀 탭(T2)에 체결될 수 있다. 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)는 일렬로 배열될 수 있다. 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c) 각각의 경우, 어느 하나의 제 2 셀 탭(T2)이 연결된 부분은 (+)극 또는 (-)극으로 기능하고, 다른 하나의 제 2 셀 탭(T2)이 연결된 부분은 (-)극 또는 (+)극으로 기능할 수 있다. 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)의 일단에는 연결 단자(98)가 부착될 수 있다.

복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d)는 수 개의 제 2 셀(C2) 중 인접한 2개의 제 2 셀(C2) 각각의 제 2 셀 탭(T2)에 체결될 수 있다. 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d)는 일렬로 배열될 수 있다. 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d)는 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)와 평행하게 배열될 수 있다. 제 2 셀(C2)의 2개의 제 2 셀 탭(T2) 중 어느 하나의 제 2 셀 탭(T2)은 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)에 체결되고, 다른 하나의 제 2 셀 탭(T2)은 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d)에 체결된다. 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d) 각각의 경우, 어느 하나의 제 2 셀 탭(T2)이 연결된 부분은 (+)극 또는 (-)극으로 기능하고, 다른 하나의 제 2 셀 탭(T2)이 연결된 부분은 (-)극 또는 (+)극으로 기능할 수 있다. 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d)의 일단에는 음극 단자(99)가 부착될 수 있다.

양극 단자(97)는 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a) 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a)에 부착될 수 있다. 양극 단자(97)는 복수 개의 제 1 셀(C1)을 기준으로 후술하는 연결 단자(98)의 반대편에 배치될 수 있다.

연결 단자(98)는 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b) 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b)와, 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c) 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)에 부착될 수 있다. 여기서, 어느 하나의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b) 및 어느 하나의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)는 제 1 셀(C1) 및 제 2 셀(C2)을 기준으로 같은 편에 배치될 수 있다. 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b)는 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치(1a) 보다 복수 개의 제 2 셀(C2)에 근접하게 배치되고, 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)는 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d) 보다 복수 개의 제 1 셀(C1)에 근접하게 배치될 수 있다. 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b) 및 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)가 인접할 경우, 다시 말하면, 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b) 및 제 3 셀 탭 냉각 장치(1d)가 배터리 팩(100)의 내측에 마련될 경우, 연결 단자는 크기가 작게 형성될 수 있다. 연결 단자(98)는 제 2 셀 탭 냉각 장치(1b)의 버스바를 제 3 셀 탭 냉각 장치(1c)의 버스바에 전기적으로 연결시킬 수 있다.

음극 단자(99)는 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d) 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 4 셀 탭 냉각 장치(1d)에 부착될 수 있다. 음극 단자(99)는 복수 개의 제 2 셀(C2)을 기준으로 연결 단자(98)의 반대편에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 음극 단자(99) 및 양극 단자(97)는 제 1 셀(C1) 및/또는 제 2 셀(C2)을 기준으로 같은 편에 배치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 별도의 와이어링 작업 없이 양극 단자(97) 및 음극 단자(92)를 배터리 팩(100)에 같은 편에 마련할 수 있다. 따라서, 제 1 셀(C1) 및/또는 제 2 셀(C2) 중 어느 하나의 셀을 교체하거나, 복수 개의 셀 탭 냉각 장치(1a-1d) 중 어느 하나의 셀 탭 냉각 장치를 교체해야 할 경우에도, 와이어링 해체 작업이 요구되지 않으며, 간단하게 유지 보수 가능하다.

복수 개의 셀 탭 냉각 장치(1a-1d)는 복수 개의 셀 탭(T1-T2)를 직렬로 연결하거나, 직렬 및 병렬로 연결할 수 있다. 예를 들어, 하나의 셀 탭 냉각 장치(1a-1d)가 앞서 설명한 것 처럼 2개의 셀 탭을 체결할 경우, 복수 개의 셀 탭 냉각 장치(1a-1d)는 셀 탭을 직렬로 연결할 수 있다. 한편, 하나의 셀 탭 냉각 장치(1a-1d)가 4개 또는 6개 등으로 연결될 경우, 복수 개의 셀 탭 냉각 장치(1a-1d)는 직렬 및 병렬로 연결될 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims

각각 2개의 제 1 셀 탭을 포함하는 복수 개의 제 1 셀;
상기 복수 개의 제 1 셀과 평행하게 배열되고, 각각 2개의 제 2 셀 탭을 포함하는 복수 개의 제 2 셀;
상기 복수 개의 제 1 셀 중 인접한 2개의 제 1 셀 각각의 제 1 셀 탭에 체결되는 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치;
상기 복수 개의 제 1 셀 중 인접한 2개의 제 1 셀 각각의 제 1 셀 탭에 체결되고, 상기 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치와 평행하게 배열되는 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치;
상기 복수 개의 제 2 셀 중 인접한 2개의 제 2 셀 각각의 제 2 셀 탭에 체결되는 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치;
상기 복수 개의 제 2 셀 중 인접한 2개의 제 2 셀 각각의 제 2 셀 탭에 체결되고, 상기 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치와 평행하게 배열되는 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치;
상기 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 1 셀 탭 냉각 장치에 부착되는 양극 단자;
상기 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 2 셀 탭 냉각 장치와, 상기 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 3 셀 탭 냉각 장치에 부착되는 연결 단자; 및
상기 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치 중 일단에 마련된 어느 하나의 제 4 셀 탭 냉각 장치에 부착되는 음극 단자를 포함하는, 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 양극 단자는, 상기 복수 개의 제 1 셀을 기준으로 상기 연결 단자의 반대편에 배치되고,
상기 음극 단자는, 상기 복수 개의 제 2 셀을 기준으로 상기 연결 단자의 반대편에 배치되는, 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 제 2 셀 탭 냉각 장치는 상기 복수 개의 제 1 셀 탭 냉각 장치 보다 상기 복수 개의 제 2 셀에 근접하게 배치되고,
상기 복수 개의 제 3 셀 탭 냉각 장치는 상기 복수 개의 제 4 셀 탭 냉각 장치 보다 상기 복수 개의 제 1 셀에 근접하게 배치되는, 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 셀 탭 냉각 장치, 제 2 셀 탭 냉각 장치, 제 3 셀 탭 냉각 장치 및 제 4 셀 탭 냉각 장치 각각은,
버스바 바디와, 상기 버스바 바디의 하측에 형성되고 셀 탭의 적어도 일부를 수용하는 셀 탭 수용부와, 상기 버스바 바디의 상면에 함몰 형성되는 유로 하측부를 포함하는 버스바; 및
상기 버스바 바디의 상측에 연결되는 커버 바디와, 상기 커버 바디의 하면에 함몰 형성되고 상기 유로 하측부에 연결되어 유로를 형성하는 유로 상측부를 포함하는 커버를 포함하는, 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 셀 탭 냉각 장치, 제 2 셀 탭 냉각 장치, 제 3 셀 탭 냉각 장치 및 제 4 셀 탭 냉각 장치 각각은,
상기 셀 탭 수용부 내에 구비되는 체결 단자; 및
상기 버스바 바디를 관통하고, 적어도 일부가 상기 셀 탭 수용부로 돌출되어 상기 체결 단자를 하방으로 가압하는 가압 부재를 더 포함하는, 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩.
제 5 항에 있어서,
상기 셀 탭 수용부는 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 포함하고, 상기 체결 단자를 지지하는, 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩.
제 6 항에 있어서,
상기 체결 단자는 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 포함하고, 상기 셀 탭 수용부에 면 접촉 가능한, 와이어링 작업 없이 양극 단자 및 음극 단자가 한쪽 면에 배치되는 배터리 팩.