KR20200104614A - 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스가 개시된다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스는 프레임 구조체의 내부에 장착되어 전극 단자들이 전기적으로 연결되는 복수개의 전지셀들 및 상기 셀 버스바에 용접 결합되는 센싱 버스바들을 포함하고, 상기 센싱 버스바들은 굽은 형상이며 복원력을 가지도록 펴진 상태로 상기 셀 버스바에 각각 용접되도록 구성된다.

Description

절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 {BATTERY PACK HAVING BENDING SHAPED SENSING BUS BAR AND DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접 품질을 용이하게 식별가능한 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
최근 전자기기의 소형화 및 경량화 추세에 따라, 전원으로 작용하는 전지도 소형화 및 경량화가 요구되고 있다. 이러한 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
전지모듈을 구성하는 전지셀들간 직렬 연결이나 병렬 연결은 전지팩이 적용된 장치를 고려하여 전지팩의 출력이나 용량, 구조 등에 따라 여러 형태로 결정될 수 있다. 따라서, 이차전지들은 다양한 직렬 연결 및 병렬 연결 형태로 연결되어 전지모듈을 구성하고, 이러한 전지모듈은 하나 이상 전지팩에 포함될 수 있다. 특히, 전지모듈은 경우에 따라서 이차전지가 직렬 또는 병렬 연결된 형태로 구성될 수 있다.
최근에는 전기자동차(Electric Vehicle: EV) 또는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle: HEV)와 같은 친환경 자동차에는 전동모터의 구동에 필요한 전원이 충전되는 전지모듈이 탑재된다. 이러한 전지모듈은 전지모듈의 슬림화와 원가절감을 달성하기 위해 부품 공용화를 목적으로 규격화된 전지모듈이 많이 사용되고 있다.
전지모듈 및 전지모듈로 이루어진 전지팩을 구성하는 각 전지셀을 관리하기 위해서 각 전지셀의 전압을 측정해야 한다. 예컨대, 각 전지셀에 기계식 또는 전자식 센서를 용접하거나 클립방식으로 체결하고, 각 전지셀과 전압을 측정하는 센서를 연결하기 위한 부재 등을 장착하여, 각 전지셀의 전압을 측정하고 개별 전지셀을 제어한다. 각전지셀의 전압을 측정하지 못하면 해당 전지셀에 대한 제어가 불가능하여 충전과 방전을 할 수 없어 전지셀로서의 기능을 하지 못한다.
이를 위해 센싱부에 센싱 버스바를 용접하는 전지셀의 센싱 용접 품질 검사를 직접 작업자가 검사하는 방법과 비파괴 자동 검사를 적용하고 있다. 센싱부에 센싱 버스바를 용접하는 유형의 전지셀은 용접부 품질 산포에 의해 분리가 발생하여 차량 경고 등이 점멸된다.
해당 부분의 검사 방안으로 작업자가 수동으로 검사하는 경우에 작업자마다 판단하는 기준이 달라질 수 있으며 장시간 작업에 의해 검사 오류가 발생할 수 있으며, 비파괴 자동 검사 같은 겨우, 고비용의 장비가 필요하게 되고 측정 시간이 소요되어 공정 효율성이 저하되는 단점이 있다.
대한민국 공개특허출원 제 10-2014-0115424 호
본 발명의 일 실시 예는 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 센싱 버스바가 복원력을 가지도록 하여 용접 후 용접 불량이 발생하는 경우에 센싱 버스바의 복원력에 의해 용접부가 이탈되도록 하여 작업자가 육안으로 확인 가능하여 용접 품질 및 제품 품질을 향상시킬 수 있는 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프레임 구조체의 내부에 장착되어 전극 단자들이 전기적으로 연결되는 복수개의 전지셀들 및 상기 전지셀들을 전기적 연결하는 센싱 버스바들을 포함하고, 상기 센싱 버스바들은 굽은 형상이며 복원력을 가지도록 펴진 상태로 상기 셀 버스바에 각각 용접될 수 있다.
상기 센싱 버스바는 제 1 연장부; 상기 제 1 연장부에서 절곡되어 절곡된 형상의 제 1 절곡부; 상기 제 1 절곡부에서 상방으로 연장되어 있는 제 2 연장부 및 상기 제 2 연장부에서 절곡되어 있는 제 2 절곡부를 포함할 수 있다.
상기 제 1 연장부는 상기 전지셀을 향해 상향 연장되어 있고, 상기 제 2 연장부는 상기 전지셀의 대향 방향으로 상향 연장될 수 있다.
상기 제 1 연장부와 상기 제 2 연장부는 둔각을 이루는 구조일 수 있다.
상기 제 2 연장부의 길이는 상기 제 1 연장부의 길이보다 긴 구조일 수 있다.
상기 센싱 버스바는 상기 제 2 절곡부에서 상기 전지셀의 대향 방향으로 상향 연장되어 있는 제 3 연장부를 더 포함할 수 있다.
상기 전지셀은 충방전이 가능한 이차전지셀일 수 있다.
상기 전지셀은 판상형의 장방형 구조로 이루어진 구조일 수 있다.
상기 전지셀은 파우치형 전지셀일 수 있다.
상기 프레임 구조체는 전지셀들을 측방향으로 적층하는 구조일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 전지팩을 포함하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나가 제공될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스는 용접 부위의 불량 여부를 육안으로 용이하게 식별 가능하고 고가의 장비가 요구되지 않아 공정 효율성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩에서 용접 전의 센싱 버스바를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩에서 용접 후의 센싱 버스바를 나타내는 모식도이다.
이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩의 모식도이고, 도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩에서 용접 전의 센싱 버스바를 나타내는 모식도이며, 도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩에서 용접 후의 센싱 버스바를 나타내는 모식도이다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면 프레임 구조체(300)의 내부에 장착되어 전극 단자(202)가 셀 버스바에 의해 전기적으로 연결되는 복수개의 전지셀들(200) 및 상기 전지셀들(200)의 전극 단자(202)에 용접 결합되는 센싱 버스바들(100)을 포함하고 상기 센싱 버스바들(100)은 굽은 형상이며 복원력을 가지도록 상기 전지셀을 향해 일부 펴진 상태, 즉 상기 센싱 버스바(100)의 제 1 절곡부(103)에서 전지셀을 향해 일부 펴진 상태로 상기 전극 단자(202)에 각각 용접된다.
하나의 구체적인 예에서 상기 센싱 버스바(100)는 상기 프레임 구조체(300)의 버스바 고정부(302)에 장착되되, 상기 센싱 버스바(100)는 단부(101)로부터 연장되어 있는 제 1 연장부(102), 상기 제 1 연장부(102)에서 절곡되어 절곡된 형상의 제 1 절곡부(103), 상기 제 1 절곡부(103)에서 상방으로 연장되어 있는 제 2 연장부(104), 상기 제 2 연장부(104)에서 절곡되어 있는 제 2 절곡부(105) 및 상기 제 2 절곡부(105)에서 상방으로 연장되어 있는 제 3 연장부(106)를 포함하여 구성되어 있다.
이러한 구조에서 상기 센싱 버스바(100)의 상기 제 1 연장부(102)는 상기 전지셀(200)을 향해 상향 연장되어 있고, 상기 제 2 연장부(104)는 상기 전지셀(200)의 대향 방향으로 상향 연장되어 있다.
보다 상세하게는 상기 제 1 연장부(102)와 상기 제 2 연장부(104)는 둔각을 이루고, 상기 제 2 연장부(104)와 상기 제 3 연장부(106)는 둔각을 이루는 것이 바람직하며, 상기 제 2 연장부(104)의 길이는 상기 제 1 연장부(102)의 길이보다 긴 구조이다.
이에 따라 상기 단부(101)로부터 상기 제 1 절곡부(103) 사이의 수평 거리는 L1이며, 상기 센싱 버스바(100)가 프레임 구조체(300)에 위치하는 경우에 상기 센싱 버스바(100)의 상기 제 2 연장부(104)와 제 3 연장부(106)의 수평 거리는 L1 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
한편 상기 센싱 버스바(100)는 상기 전극 단자(202)뿐만 아니라 전극 단자를 전기적으로 연결하는 셀 버스바 또는 전기적으로 연결되는 센싱부에 연결될 수도 있다.
본 발명에 따르면 상기 전지셀(200)은 충방전이 가능한 이차전지셀로서 판상형의 장방형 구조로 이루어져 있다. 또한, 상기 전지셀(200)은 파우치형 전지셀로서 상기 전지셀(200)의 전지케이스는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외각을 이루는 외측 수지층, 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층 및 밀봉을 위한 내측 수지층으로 구성되어 있다.
여기서, 상기 전극조립체는 다수의 양극 탭들과 다수의 음극 탭들이 각각 융착되어 전극 리드에 함께 결합되어 있으며, 케이스 본체의 상단부와 커버의 상단부가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 리드 사이에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 리드와 전지케이스의 밀봉성을 확보하기 위하여 리드의 상하면에 절연필름이 부착되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전지셀(200)은 리튬 이차전지일 수 있되, 상기 이차전지는 양극 활물질로서 리튬 전이금속 산화물, 리튬 복합 산화물 등을 사용하는 중량 대비 높은 출력과 용량의 리튬 이차전지가 크게 각광받고 있다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 세퍼레이터 및 음극의 전극조립체가 전해질과 함께 밀폐된 용기에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있되, 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이온 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 이들 리튬 이차전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다.
본 발명에 따른 전지셀(200)은 파우치형 이차전지일 수 있되, 이러한 파우치형 이차전지는 일반적으로 알루미늄과 폴리머 수지의 라미네이트 시트의 전지 케이스로 포장되어 있으므로 기계적 강성이 크지 않다. 따라서, 다수의 파우치형 이차전지를 포함하여 전지모듈을 구성할 때 이차전지를 외부의 충격 등으로부터 보호하고, 그 유동을 방지하며, 적층이 용이하도록 하기 위해 카트리지 및 프레임 구조체를 이용하는 경우가 많다.
한편 다수의 이차전지를 포함하는 전지모듈을 사용하여 전지팩을 구성하는데 일부 전지셀이 과전압, 과전류 또는 과발열되는 경우에 전지팩의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이들을 검출하여 제어하기 위한 수단으로 안전 시스템인 BMS(Battery Management System)를 구비하고 과전압, 과전류, 과발열 등을 탐지하여 전지팩의 전류를 차단하거나 냉각장치를 가동시키는 구조를 포함하고 있으며, 과전압, 과전류, 과발열이 발생되지 않도록 효과적인 냉각이 요구된다.
상기 전지셀(200)은 상기 프레임 구조체(300)에 측방향으로 적층하는 구조로 배치되고, 이때 상기 프레임 구조체(300)에는 상기 전지셀(200)을 안착하는 안착부가 형성되어 있고 상기 프레임 구조체(300)의 외측부에는 보호부재를 장착하여 외부 충격으로부터 상기 전지셀(200)을 보호하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 따른 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스는용접 부위의 불량 여부를 육안으로 용이하게 식별 가능하여 검사 시간을 단축하고 고가의 장비가 요구되지 않아 비용을 절감한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당 업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시 예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능함을 밝혀둔다.
100: 센싱 버스바
101: 단부
102: 제 1 연장부
103: 제 1 절곡부
104: 제 2 연장부
105: 제 2 절곡부
106: 제 3 연장부
200: 전지셀
202: 전극 단자
300: 프레임 구조체
302: 버스바 고정부

Claims (10)

  1. 프레임 구조체의 내부에 장착되어 전극 단자가 전기적으로 연결되는 복수개의 전지셀들; 및
    상기 전지셀들의 전극 단자에 용접 결합되는 센싱 버스바들;
    를 포함하고,
    상기 센싱 버스바들은 굽은 형상이며 복원력을 가지도록 펴진 상태로 상기 전극 단자에 각각 용접되는 것을 특징으로 하는 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 버스바는,
    제 1 연장부;
    상기 제 1 연장부에서 절곡되어 절곡된 형상의 제 1 절곡부;
    상기 제 1 절곡부에서 상방으로 연장되어 있는 제 2 연장부; 및
    상기 제 2 연장부에서 절곡되어 있는 제 2 절곡부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 연장부는 상기 전지셀을 향해 상향 연장되어 있고, 상기 제 2 연장부는 상기 전지셀의 대향 방향으로 상향 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 연장부와 상기 제 2 연장부는 둔각을 이루는 것을 특징으로 하는 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 연장부의 길이는 상기 제 1 연장부의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 센싱 버스바는 상기 제 2 절곡부에서 상기 전지셀의 대향 방향으로 상향 연장되어 있는 제 3 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지셀은 충방전이 가능한 이차전지셀인 것을 특징으로 하는 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지셀은 판상형의 장방형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 구조체는 전지셀들을 측방향으로 적층하는 구조인 것을 특징으로 하는 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 전지팩을 포함하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020190023163A 2019-02-27 2019-02-27 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 KR20200104614A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022260444A1 (ko) * 2021-06-09 2022-12-15 주식회사 엘지에너지솔루션 절곡된 형태의 센싱 유닛을 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전자기기

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KR20140115424A (ko) 2013-03-19 2014-10-01 (주) 비에스티 혈류 개선과 여드름 치료를 위한 카복시 발생 물질을 포함하는 편백 발효 기초 조성물 및 이를 제조하는 방법

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