KR20210113864A - 버스바를 구비한 배터리 모듈, 및 배터리 팩, 및 자동차 - Google Patents

버스바를 구비한 배터리 모듈, 및 배터리 팩, 및 자동차 Download PDF

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KR20210113864A
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Abstract

본 발명은 저항 용접의 효율성 및 접합 신뢰도를 향상시킨 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전극 단자가 각각 형성된 복수의 이차전지; 상기 복수의 이차전지를 수용하도록 구성된 내부 공간을 가진 모듈 하우징; 및 상기 복수의 이차전지 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 금속 플레이트를 가진 본체부, 및 상기 전극 단자와 접촉하도록 상기 본체부로부터 연장된 접속부를 구비하는 버스바를 포함하고, 제1 접속부, 제2 접속부, 및 제3 접속부 각각은 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 구비한다.

Description

버스바를 구비한 배터리 모듈, 및 배터리 팩, 및 자동차 {Battery Module Having Bus bar and Battery Pack and Vehicle}
본 발명은 버스바를 구비한 배터리 모듈, 및 배터리 팩, 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저항 용접의 효율성 및 접합 신뢰도를 향상시킨 배터리 모듈에 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. 또한, 이러한 리튬 이차 전지는, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
그리고, 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.
이 중, 캔형 이차 전지는 전극 조립체가 내장되는 금속 캔을 원통형으로 제작할 경우가 있다. 이러한 캔형 이차 전지는, 복수의 이차 전지를 수용하는 하우징 및 복수의 이차 전지를 전기적으로 연결하도록 구성된 버스바를 구비한 배터리 모듈을 구성하는데 사용될 수 있다.
최근, 이러한 배터리 모듈에 구비되는 버스바는, 전극 단자와의 접합력을 높이기 위해 다수의 접합 부분을 가지도록 설정되는 경우가 있다. 그러나, 버스바와 전극 단자를 용접하는 용접 공간이 협소할 경우, 다중 용접을 실시하는데 어려움이 있었다.
또한, 저항 용접시, 용접봉으로부터 부가된 전류의 세기가 동일하더라도, 다수의 접합 부분들 마다, 용접 포인트들 간의 전류 경로들의 길이가 상대적으로 짧거나, 또는 길 경우, 저항열이 부족하거나, 또는 과전류가 발생하여 용접 불량이 발생되는 경우가 많았고, 균일한 품질의 용접이 되기 어려웠다.
이에 따라, 제조 비용이 상승하고 배터리 모듈의 내구성이 떨어지는 등의 문제가 발생되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 저항 용접의 효율성 및 접합 신뢰도를 향상시킨 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
적어도 둘 이상의 전극 단자가 각각 형성된 복수의 이차전지;
상기 복수의 이차전지를 수용하도록 구성된 내부 공간을 가진 모듈 하우징; 및
상기 복수의 이차전지 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 금속 플레이트를 가진 본체부, 및 상기 전극 단자와 접촉하도록 상기 본체부로부터 연장된 접속부를 구비하는 버스바를 포함하고,
상기 접속부는,
상기 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장된 제1 접속부, 상기 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장되고 상기 제1 접속부의 일측에 위치되고 상기 제1 접속부와 소정 거리로 이격된 부분을 가진 제2 접속부, 및 상기 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장되고 상기 제1 접속부의 타측에 위치되고 상기 제1 접속부와 소정 거리로 이격된 부분을 가진 제3 접속부를 구비하고,
상기 제1 접속부, 상기 제2 접속부, 및 상기 제3 접속부 각각은 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 구비한다.
상기 제1 접속부의 용접 포인트 및 상기 제2 접속부의 용접 포인트 간의 통전 경로의 길이와, 상기 제1 접속부의 용접 포인트 및 상기 제3 접속부의 용접 포인트 간의 통전 경로의 길이는 서로 동일하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징에는 상기 전극 단자가 외부로 노출될 수 있도록 천공된 개구가 구비되고,
상기 제1 접속부는, 상기 본체부의 단부로부터 상기 개구로 연장되고 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 절곡된 제1 연장부, 및 상기 제1 연장부로부터 상기 전극 단자와 대면하도록 연장되며 적어도 둘 이상의 용접 포인트를 가진 제1 연결부를 구비하고,
상기 제2 접속부는, 상기 본체부의 단부로부터 상기 개구로 연장되고 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 절곡된 제2 연장부, 및 상기 제2 연장부로부터 상기 전극 단자와 대면하도록 연장되며 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 가진 제2 연결부를 구비하며,
상기 제3 접속부는, 상기 본체부의 단부로부터 상기 개구로 연장되고 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 절곡된 제3 연장부, 및 상기 제3 연장부로부터 상기 전극 단자와 대면하도록 연장되며 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 가진 제3 연결부를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 접속부의 제1 연결부는, 상기 제1 연장부로부터 수평 하게 양 방향으로 연장되고, 상기 제1 연결부의 연장된 양 단부 각각에는 용접 포인트가 형성되고,
상기 제2 연결부의 용접 포인트는, 상기 제1 연결부의 양 단부 중, 어느 하나의 단부에 형성된 용접 포인트와 마주하여 위치되며,
상기 제3 연결부의 용접 포인트는 상기 제1 연결부의 양 단부 중, 나머지 하나의 단부에 형성된 용접 포인트와 마주하여 위치될 수 있다.
그리고, 상기 제2 접속부의 제2 연결부는 상기 제1 접속부의 제1 연결부의 양 단부 중, 어느 하나의 단부의 외주부를 따라 절곡 연장되고,
상기 제3 접속부의 제3 연결부는 상기 제1 접속부의 제1 연결부의 양 단부 중, 나머지 하나의 단부의 외주부를 따라 절곡 연장될 수 있다.
나아가, 상기 제1 연결부에는 몸체의 내부 방향으로 내입된 적어도 둘 이상의 홈이 구비되고,
상기 제2 연결부 및 상기 제3 연결부 각각의 단부는 상기 적어도 둘 이상의 홈 각각에 삽입되도록 수평 방향으로 절곡될 수 있다.
또한, 상기 제1 연결부는 상기 제1 연장부로부터 일 방향으로 연장되고,
상기 제2 연결부 및 제3 연결부 각각은 상기 제1 연결부의 외주부를 감싸도록 수평 방향으로 절곡될 수 있다.
그리고, 상기 제2 연결부 및 상기 제3 연결부 중 적어도 하나 이상은, 상기 본체부로부터 상기 제1 연결부 보다 일 방향으로 더 길게 연장되거나, 또는 일 방향으로 더 짧게 연장될 수 있다.
나아가, 상기 버스바는 상기 본체부에 천공된 적어도 하나 이상의 접속구를 구비하고,
상기 제1 접속부, 상기 제2 접속부, 및 상기 제3 접속부 중, 적어도 둘 이상은 상기 접속구의 내측 테두리로부터 서로 다른 방향으로 돌출 연장될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 모듈을 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은, 버스바의 접속부가, 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장된 제1 접속부, 상기 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장되고 상기 제1 접속부의 일측에 위치되고 상기 제1 접속부와 소정 거리로 이격된 부분을 가진 제2 접속부, 및 상기 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장되고 상기 제1 접속부의 타측에 위치되고 상기 제1 접속부와 소정 거리로 이격된 부분을 가진 제3 접속부를 구비하고, 상기 제1 접속부, 상기 제2 접속부, 및 상기 제3 접속부 각각은 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 구비함으로써, 이차전지의 전극 단자와 버스바의 접속부 간의 저항 용접을 실시할 경우, 2 부분의 저항 용접이 가능하다. 더욱이, 본 발명의 접속부를 3개로 구분하여 형상을 간소화 시킬 수 있어, 전극 단자가 노출된 모듈 하우징의 협소한 공간에서도 저항 용접이 손쉬워질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은, 제1 접속부의 용접 포인트 및 제2 접속부의 용접 포인트 간의 통전 경로의 길이와, 제1 접속부의 용접 포인트 및 제3 접속부의 용접 포인트 간의 통전 경로의 길이가 서로 동일하도록 구성됨으로써, 상기 용접 포인트의 저항 용접시, 둘 이상의 용접 부위들이 동일한 전류 량을 사용해 용접이 가능한 바, 용접 부위 마다 용접을 위한 전류 크기를 변경할 필요가 없어, 용접 공정이 쉬워지고, 더불어 둘 이상의 용접 부위의 용접 품질이 균일해질 수 있다. 궁극적으로, 본 발명은 저항 용접의 효율성 및 접합 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성들을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예2에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예3에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예4에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예5에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예6에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 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 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성들을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 복수의 이차전지(100), 모듈 하우징(220), 및 버스바(210)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 이차전지(100)는, 원통형 전지캔(120), 및 상기 전지캔(120)의 내부에 수용된 전극 조립체(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전지캔(120)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 전지캔(120)은 알루미늄 또는 구리 소재를 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 전지캔(120)이 상하 방향으로 길게 세워진 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지캔(120)은 상하 방향으로 연장된 원통형일 수 있다. 더욱이, 상기 전지캔(120)의 상부 및 하부 각각에 양극 단자(111)와 음극 단자(112)가 형성되거나, 또는 음극 단자(112) 및 양극 단자(111)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 전지캔(120)의 상단의 평평한 원형의 상면에는 양극 단자(111)가 형성될 수 있고, 상기 전지캔(120)의 하단의 평평한 원형의 하면에는 음극 단자(112)가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 이차전지(100)는 수평 방향으로 복수의 열 및 행으로 배치될 수 있다. 여기서, 수평 방향이란, 이차전지(100)를 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이 라고도 할 수 있다. 또한, 수평 방향이란, 도 1의 X 및 Y 방향이라고 할 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(200)은, 행 방향(X 방향)의 5개의 열 방향(Y 방향)의 3개 열로 배치된 복수의 이차전지(100)를 구비할 수 있다.
또한, 전극 조립체(도시하지 않음)는, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 권취한 구조로 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 양극(도시하지 않음)에는 양극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 상단의 양극 단자(111)에 접속될 수 있다. 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 하단의 음극 단자(112)에 접속될 수 있다.
한편, 상기 모듈 하우징(220)은 상기 이차전지(100)를 내부에 삽입하여 수용할 수 있는 내부공간들(220s1, 220s2)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 내부 공간들(220s1, 220s2)은 상기 이차전지(100)의 외측면을 감쌀 수 있도록 형성된 중공 구조가 복수개 형성될 수 있다. 이때, 상기 모듈 하우징(220)은 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는, 고분자 플라스틱일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 전기 절연성의 소재는 폴리염화비닐(Poly Vinyl Chloride)일 수 있다.
한편, 다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 버스바(210)는 복수의 이차전지(100)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 버스바(210)는 복수의 이차전지(100)를 전기적으로 직렬 연결하도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 버스바(210)는 복수의 이차전지(100)를 전기적으로 병렬 연결하도록 구성될 수 있다. 이러한 버스바(210)는 전기 전도성이 우수한 금속 플레이트를 구비할 수 있다.
또한, 상기 버스바(210)는 상기 복수의 이차전지(100)의 상부 또는 하부에 위치하고 수평 방향으로 연장된 본체부(211)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 본체부(211)는, 상기 2열로 배열된 복수의 이차전지(100) 사이에 배치될 수 있다. 상기 본체부(211)는, 소정 두께의 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다.
더욱이, 상기 버스바(210)는, 상기 본체부(211)의 일측으로부터 상기 복수의 이차전지(100)의 전극 단자(111)와 접촉되도록 수평 방향으로 본체부(211)의 X 방향의 양측부 각각으로부터 연장 형성된 복수의 접속부(212)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 6개의 접속부(212)는, 상기 본체부(211)의 수평 방향(도 1의 X 방향)의 양 측부로부터 상기 복수의 이차전지(100)의 전극 단자(111)의 상부면과 접촉할 수 있도록 일 방향(좌측) 또는 타 방향(우측)으로 연장 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은, 외부입출력 단자가 전단부에 형성된 버스바(210a)를 구비할 수 있다. 상기 버스바(210a)의 전단부에는 단자 볼트가 삽입되도록 체결구가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 접속부(212)는, 제1 접속부(212a), 제2 접속부(212b), 및 제3 접속부(212c)를 구비할 수 있다. 상기 제1 접속부(212a)는 상기 본체부(211)의 단부로부터 상기 전극 단자(111)가 위치한 방향으로 돌출 연장될 수 있다. 이때, 상기 제1 접속부(212a)는 상기 이차전지(100)의 전극 단자(111)가 위치한 방향(하부 방향)으로 적어도 1회 이상 절곡된 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 이차전지(100)의 상기 양극 단자(111)의 주변부에 음극 단자(112)가 위치된 경우, 상기 제1 접속부(212a)는 상기 음극 단자(112)와 접촉하지 않고 상기 양극 단자(111)와 접촉될 수 있도록 적어도 1회 이상 절곡될 수 있다.
상기 제2 접속부(212b)는 상기 본체부(211)의 단부로부터 상기 전극 단자(111)가 위치한 방향으로 돌출 연장될 수 있다. 이때, 상기 제2 접속부(212b)는 상기 이차전지(100)의 전극 단자(111)가 위치한 방향(하부 방향)으로 적어도 1회 이상 절곡된 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 이차전지(100)의 상기 양극 단자(111)의 주변부에 음극 단자(112)가 위치된 경우, 상기 제2 접속부(212b)는 상기 음극 단자(112)와 접촉하지 않고 상기 양극 단자(111)와 접촉될 수 있도록 적어도 1회 이상 절곡될 수 있다. 상기 제2 접속부(212b)는 상기 제1 접속부(212a)의 일측(도 3에서 좌측)에 위치될 수 있다. 상기 제2 접속부(212b)는 상기 제1 접속부(212a)와 소정 거리로 이격된 부분을 가질 수 있다.
상기 제3 접속부(212c)는 상기 본체부(211)의 단부로부터 상기 전극 단자(111)가 위치한 방향으로 돌출 연장될 수 있다. 이때, 상기 제3 접속부(212c)는 상기 이차전지(100)의 전극 단자(111)가 위치한 방향으로 적어도 1회 이상 절곡된 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 이차전지(100)의 상기 양극 단자(111)의 주변부에 음극 단자(112)가 위치된 경우, 상기 제3 접속부(212c)는 상기 음극 단자(112)와 접촉하지 않고 상기 양극 단자(111)와 접촉될 수 있도록 적어도 1회 이상 절곡될 수 있다. 상기 제3 접속부(212c)는 상기 제1 접속부(212a)의 타측(도 3에서 우측)에 위치될 수 있다. 상기 제2 접속부(212b)는 상기 제1 접속부(212a)와 소정 거리로 이격된 부분을 가질 수 있다. 이때, 소정 거리는 2 mm 이하일 수 있다.
그리고, 상기 제1 접속부(212a), 상기 제2 접속부(212b), 및 상기 제3 접속부(212c) 각각은 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 접속부(212a)는 서로 이격된 2개의 용접 포인트를 가질 수 있다. 상기 제2 접속부(212b), 및 상기 제3 접속부(212c) 각각은 하나의 용접 포인트를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 버스바의 접속부가, 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장된 제1 접속부, 상기 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장되고 상기 제1 접속부의 일측에 위치되고 상기 제1 접속부와 소정 거리로 이격된 부분을 가진 제2 접속부, 및 상기 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장되고 상기 제1 접속부의 타측에 위치되고 상기 제1 접속부와 소정 거리로 이격된 부분을 가진 제3 접속부를 구비하고, 상기 제1 접속부, 상기 제2 접속부, 및 상기 제3 접속부 각각은 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 구비함으로써, 이차전지의 전극 단자와 버스바의 접속부 간의 저항 용접을 실시할 경우, 2 부분의 저항 용접이 가능하다. 더욱이, 본 발명의 접속부의 3개로 구분하여 형상을 간소화 시킬 수 있어, 전극 단자가 노출된 모듈 하우징의 협소한 공간에서도 저항 용접이 손쉬워질 수 있다.
나아가, 상기 제1 접속부(212a)의 용접 포인트 및 상기 제2 접속부(212b)의 용접 포인트 간의 통전 경로의 길이와, 상기 제1 접속부(212a)의 용접 포인트 및 상기 제3 접속부(212c)의 용접 포인트 간의 통전 경로의 길이가 서로 동일하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 접속부(212a)의 용접 포인트(W1)와 제2 접속부(212b)의 용접 포인트(W3) 간의 통전 길이는 제1 접속부(212a)의 용접 포인트(W2)와 상기 제3 접속부(212c)의 용접 포인트(W4) 간의 통전 길이와 동일할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 제1 접속부의 용접 포인트 및 상기 제2 접속부의 용접 포인트 간의 통전 경로의 길이와, 상기 제1 접속부의 용접 포인트 및 상기 제3 접속부의 용접 포인트 간의 통전 경로의 길이가 서로 동일하도록 구성됨으로써, 상기 용접 포인트의 저항 용접시, 둘 이상의 용접 부위들이 동일한 전류 량을 사용해 용접이 가능한 바, 용접 부위 마다 용접을 위한 전류 크기를 변경할 필요가 없어, 용접 공정이 쉬워지고, 더불어 둘 이상의 용접 부위의 용접 품질이 균일해질 수 있다. 궁극적으로, 본 발명은 저항 용접의 효율성 및 접합 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 제1 접속부(212a), 제2 접속부(212b), 및 제3 접속부(212c) 각각이 상기 음극 단자(112)와 접촉하지 않고 상기 양극 단자(111)와 접촉될 수 있도록 적어도 1회 이상 절곡됨으로써, 상기 버스바의 양극 단자(111)와 음극 단자(112) 모두와 접촉하여 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 1과 함께 도 3을 참조하면, 상기 모듈 하우징(220)에는 상단과 하단 각각에는 상기 전극 단자(111)가 외부로 노출될 수 있도록 상기 내부 공간(220s1)과 연통되도록 천공된 개구(P1)가 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 접속부(212a)는 제1 연장부(212a1), 및 제1 연결부(212a2)를 구비할 수 있다. 상기 제1 연장부(212a1)는 상기 본체부(211)의 단부로부터 상기 개구(P1) 내부로 연장된 부분일 수 있다. 상기 제1 연장부(212a1)는 상기 전극 단자(111)가 위치한 방향으로 절곡될 수 있다. 상기 제1 연결부(212a2)는 상기 제1 연장부(212a1)로부터 상기 전극 단자(111)와 대면하도록 연장된 부분일 수 있다. 상기 제1 연결부(212a2)는 적어도 둘 이상의 용접 포인트들(W1, W2)을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 연결부(212a2)는 2개의 용접 포인트들(W1, W2)을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 접속부(212b)는, 제2 연장부(212b1), 및 제2 연결부(212b2)를 구비할 수 있다. 상기 제2 연장부(212b1)는 상기 본체부(211)의 단부로부터 상기 개구(P1) 내부로 연장된 부분일 수 있다. 상기 제2 연장부(212b1)는 상기 전극 단자(111)가 위치한 방향으로 절곡될 수 있다. 상기 제2 연결부(212b2)는 상기 제2 연장부(212b1)로부터 상기 전극 단자(111)와 대면하도록 연장된 부분일 수 있다. 상기 제2 연결부(212b2)는 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 연결부(212b2)는 1개의 용접 포인트를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 제3 접속부(212c)는 제3 연장부(212c1), 및 제3 연결부(212c2)를 구비할 수 있다. 상기 제3 연장부(212c1)는 상기 본체부(211)의 단부로부터 상기 개구(P1)로 연장된 부분일 수 있다. 상기 제3 연장부(212c1)는 상기 전극 단자(111)가 위치한 방향으로 절곡될 수 있다. 상기 제3 연결부(212c2)는 상기 제3 연장부(212c1)로부터 상기 전극 단자(111)와 대면하도록 연장된 부분일 수 있다. 상기 제3 연결부(212c2)는 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제3 연결부(212c2)는 1개의 용접 포인트를 가질 수 있다.
그리고, 상기 제1 접속부(212a)의 제1 연결부(212a2)는 상기 제1 연장부(212a1)로부터 수평 하게 양 방향(도 2의 Y 방향)으로 연장될 수 있다. 상기 제1 연결부(212a2)의 연장된 양 단부에는 용접 포인트(W1, W2)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 연결부(212b2)의 용접 포인트(W3)는, 상기 제1 연결부(212a2)의 양 단부 중, 어느 하나의 단부(도 3에서 좌단부)에 형성된 용접 포인트(W1)와 마주하여 위치될 수 있다. 그리고, 상기 제3 연결부(212c2)의 용접 포인트(W4)는 상기 제1 연결부(212a2)의 양 단부 중, 나머지 하나의 단부(우단부)에 형성된 용접 포인트(W2)와 마주하여 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 제1 접속부(212a)의 제1 연결부(212a2)는, 상기 제1 연장부(212a1)로부터 수평 하게 양 방향으로 연장되고, 상기 제1 연결부(212a2)의 연장된 양 단부 각각에는 용접 포인트들(W1, W2)이 형성되고, 상기 제2 연결부(212b2)의 용접 포인트(W3)는, 상기 제1 연결부(212a2)의 양 단부 중, 어느 하나의 단부에 형성된 용접 포인트(W1)와 마주하여 위치되며, 상기 제3 연결부(212c2)의 용접 포인트(W4)는 상기 제1 연결부(212a2)의 양 단부 중, 나머지 하나의 단부에 형성된 용접 포인트(W2)와 마주하여 위치됨으로써, 상기 이차전지(100)의 전극 단자(111)와 상기 버스바(210)의 접속부(212) 간의 저항 용접을 실시할 경우, 2 부분의 저항 용접이 가능하다. 더욱이, 본 발명의 제1 접속부 내지 제3 접속부 각각은 절곡된 연장부를 가지고 있어, 접속부의 형상을 간소화 시킬 수 있고, 이에 따라, 전극 단자(111)가 노출된 모듈 하우징(220)의 협소한 공간에서도 저항 용접이 손쉬워질 수 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예2에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 4를 참조하면, 도 4의 버스바(210A)는, 도 3의 버스바(210)와 달리, 제2 접속부(212b)의 제2 연결부(212b2)가 제1 접속부(212a)의 제1 연결부(212a2)의 양 단부 중, 어느 하나의 단부(도 4에서 좌 단부)의 외주부를 따라 절곡 연장된 구조를 더 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 접속부(212c)의 제3 연결부(212c2)는 상기 제1 접속부(212a)의 제1 연결부(212a2)의 양 단부 중, 나머지 하나의 단부(우 단부)의 외주부를 따라 절곡 연장된 구조를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 제2 접속부(212b)의 제2 연결부(212b2)는 상기 제1 접속부(212a)의 제1 연결부(212a2)의 양 단부 중, 어느 하나의 단부의 외주부를 따라 절곡 연장되고, 상기 제3 접속부(212c)의 제3 연결부(212c2)는 상기 제1 접속부(212a)의 제1 연결부(212a2)의 양 단부 중, 나머지 하나의 단부의 외주부를 따라 절곡 연장됨으로써, 제1 접속부(212a)의 용접 포인트로부터 제2 접속부(212b) 및 제3 접속부(212c) 각각의 용접 포인트까지의 길이를 보다 연장시킬 수 있고 컴팩트한 형상을 가질 수 있는 바, 전류 저항 크기를 커지도록 설정할 수 있어, 좀더 높은 온도에서 저항 용접을 실시할 수 있어, 빠르고 신뢰성 높은 용접이 가능하다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예3에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 5를 참조하면, 도 5의 버스바(210B)는, 도 3의 버스바(210)와 달리, 제1 연결부(212a2)에 몸체의 내부 방향으로 내입된 적어도 둘 이상의 홈(H1)이 구비될 수 있다. 상기 제2 연결부(212b2) 및 상기 제3 연결부(212c2) 각각의 단부는 상기 적어도 둘 이상의 홈(H1) 각각에 삽입되도록 수평 방향으로 절곡된 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 버스바(210B)의 제1 접속부(212a)의 양 측단 각각에는 홈(H1)이 구비될 수 있다. 상기 제2 연결부(212b2)의 단부는 도면에서 제1 연결부(212a2)의 좌측단에 형성된 홈(H1)에 삽입될 수 있고, 상기 제3 연결부(212c2)의 단부는 도면에서 제1 연결부(212a2)의 우측단에 형성된 홈(H1)에 삽입될 수 있다. 상기 제2 연결부(212b2) 및 상기 제3 연결부(212c2) 각각의 단부는 제1 연결부(212a2)가 위치한 방향으로 절곡될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 제1 연결부(212a2)에는 몸체의 내부 방향으로 내입된 적어도 둘 이상의 홈(H1)이 구비되고, 상기 제2 연결부(212b2) 및 상기 제3 연결부(212c2) 각각의 단부는 상기 적어도 둘 이상의 홈(H1) 각각에 삽입되도록 수평 방향으로 절곡되므로써, 접속부(212)의 형상을 간소화 시킴과 동시에, 제1 접속부(212a)의 용접 포인트로부터 제2 접속부(212b) 및 제3 접속부(212c) 각각의 용접 포인트까지의 길이를 보다 연장시킬 수 있는 바, 전류 저항 크기를 커지도록 설정할 수 있어, 좀더 높은 온도에서 저항 용접을 실시할 수 있어, 빠르고 신뢰성 높은 용접이 가능하다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예4에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 6을 참조하면, 도 6의 버스바(210C)는, 도 3의 버스바(210)와 달리, 제1 접속부(212a)의 제1 연결부(212a2)가 상기 제1 연장부(212a1)로부터 일 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 제1 연결부(212a2)는 평면 상으로 직사각형을 가질 수 있다.
또한, 제2 접속부(212b)의 제2 연결부(212b2) 및 제3 접속부(212c)의 제3 연결부(212c2) 각각은 상기 제1 연결부(212a2)의 외주부를 감싸도록 수평 방향으로 절곡될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 연결부(212b2)의 단부는 도면에서 상기 제1 연결부(212a2)의 좌측 외주부를 감싸도록 우측으로 수평하게 절곡된 형태를 가질 수 있다. 제3 연결부(212c2)의 단부는 도면에서 상기 제1 연결부(212a2)의 우측 외주부를 감싸도록 좌측으로 수평하게 절곡된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 연결부(212a2)는 상기 제1 연장부(212a1)로부터 일 방향으로 연장되고, 상기 제2 연결부(212b2) 및 제3 연결부(212c2) 각각은 상기 제1 연결부(212a2)의 외주부를 감싸도록 수평 방향으로 절곡되므로써, 접속부(212)의 형상을 간소화 시킴과 동시에, 제1 접속부(212a)의 용접 포인트로부터 제2 접속부(212b) 및 제3 접속부(212c) 각각의 용접 포인트까지의 길이를 보다 연장시킬 수 있는 바, 전류 저항 크기를 커지도록 설정할 수 있어, 좀더 높은 온도에서 저항 용접을 실시할 수 있어, 빠르고 신뢰성 높은 용접이 가능하다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예5에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 7을 참조하면, 실시예5의 버스바(210D)는, 제2 접속부(212b)의 제2 연결부(212b2) 및 상기 제3 접속부(212c)의 제3 연결부(212c2) 중 적어도 하나 이상이, 상기 본체부(211)로부터 상기 제1 연결부(212a2) 보다 일 방향(외측 방향)으로 더 길게 연장될 수 있다. 또는, 실시예5의 버스바(210D)는, 제2 접속부(212b)의 제2 연결부(212b2) 및 상기 제3 접속부(212c)의 제3 연결부(212c2) 중 적어도 하나 이상이, 상기 본체부(211)로부터 상기 제1 연결부(212a2) 보다 일 방향(내측 방향)으로 더 짧게 연장될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(212b)의 제2 연결부(212b2)는 평면상에서 상기 제1 접속부(212a)의 제2 연결부(212b2) 보다 내측 방향으로 더 짧게 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 접속부(212a)의 제1 연결부(212a2)에 형성된 적어도 둘 이상의 용접 포인트들(W1, W2)은, 상기 제1 접속부(212a)의 연장 방향으로 나란하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 연결부(212a2)의 용접 포인트(W2)는 제2 연결부(212b2)의 용접 포인트(W3)와 평행한 위치에 형성될 수 있고, 제1 연결부(212a2)의 다른 용접 포인트(W1)는 제3 연결부(212c2)의 용접 포인트(W4)와 평행한 위치에 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 용접 포인트들은 상기 제1 접속부(212a)와 상기 제2 접속부(212b) 간의 통전 경로의 길이와 상기 제1 접속부(212a)와 상기 제3 접속부(212c) 간의 통전 경로의 길이가 동일하도록 구성 시킬 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 접속부(212a)의 용접 포인트(W1)와 제2 접속부(212b)의 용접 포인트(W3) 간의 통전 길이는 제1 접속부(212a)의 용접 포인트(W2)와 상기 제3 접속부(212c)의 용접 포인트(W4) 간의 통전 길이와 동일할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예6에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 일부분을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8을 참조하면, 실시예6의 버스바(210E)는, 도 2의 버스바(210)와 달리, 본체부(211)에 천공된 적어도 하나 이상의 접속구(P2)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 버스바(210E)의 본체부(211)에는 6개의 접속구(P2)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 접속부(212a), 상기 제2 접속부(212b), 및 상기 제3 접속부(212c) 중, 적어도 둘 이상은 상기 접속구(P2)의 내측 테두리(P2a)로부터 서로 다른 방향으로 돌출 연장될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 버스바(210E)의 본체부(211)에는 6개의 접속구(P2)가 구비될 수 있다. 제1 접속부(212a), 제2 접속부(212b), 및 제3 접속부(212c)는 접속구(P2)의 테두리(P2a)로부터 접속구(P2)의 중심 방향으로 연장된 형태로 구비될 수 있다. 제2 접속부(212b)는 제1 접속부(212a)의 연장 방향을 기준으로 수직인 방향으로 연장되고, 제3 접속부(212c) 또한 제1 접속부(212a)의 연장 방향을 기준으로 수직인 방향으로 연장될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(도시하지 않음)은, 배터리 모듈(200)을 복수개 포함할 수 있으며, 이러한 배터리 모듈(200) 이외에, 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 드론, 또는 컴퓨터 등의 전자 디바이스에 적용되거나, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 적어도 하나 이상의 배터리 팩을 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 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.
200: 배터리 모듈
100: 이차전지
220: 모듈 하우징 210: 버스바
211: 본체부
212, 212a, 212b, 212c: 접속부, 제1 접속부, 제2 접속부, 제3 접속부
W1, W2, W3, W4: 용접 포인트
P1: 개구 P2: 접속구
212a1, 212b1, 212c1: 제1 연장부, 제2 연장부, 제3 연장부
212a2, 212b2, 212c2: 제1 연결부, 제2 연결부, 제3 연결부
H1: 홈 P2a: 테두리

Claims (11)

  1. 적어도 둘 이상의 전극 단자가 각각 형성된 복수의 이차전지;
    상기 복수의 이차전지를 수용하도록 구성된 내부 공간을 가진 모듈 하우징; 및
    상기 복수의 이차전지 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 금속 플레이트를 가진 본체부, 및 상기 전극 단자와 접촉하도록 상기 본체부로부터 연장된 접속부를 구비하는 버스바를 포함하고,
    상기 접속부는,
    상기 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장된 제1 접속부, 상기 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장되고 상기 제1 접속부의 일측에 위치되고 상기 제1 접속부와 소정 거리로 이격된 부분을 가진 제2 접속부, 및 상기 본체부의 단부로부터 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출 연장되고 상기 제1 접속부의 타측에 위치되고 상기 제1 접속부와 소정 거리로 이격된 부분을 가진 제3 접속부를 구비하고,
    상기 제1 접속부, 상기 제2 접속부, 및 상기 제3 접속부 각각은 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접속부의 용접 포인트 및 상기 제2 접속부의 용접 포인트 간의 통전 경로의 길이와, 상기 제1 접속부의 용접 포인트 및 상기 제3 접속부의 용접 포인트 간의 통전 경로의 길이는 서로 동일하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 하우징에는 상기 전극 단자가 외부로 노출될 수 있도록 천공된 개구가 구비되고,
    상기 제1 접속부는, 상기 본체부의 단부로부터 상기 개구로 연장되고 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 절곡된 제1 연장부, 및 상기 제1 연장부로부터 상기 전극 단자와 대면하도록 연장되며 적어도 둘 이상의 용접 포인트를 가진 제1 연결부를 구비하고,
    상기 제2 접속부는, 상기 본체부의 단부로부터 상기 개구로 연장되고 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 절곡된 제2 연장부, 및 상기 제2 연장부로부터 상기 전극 단자와 대면하도록 연장되며 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 가진 제2 연결부를 구비하며,
    상기 제3 접속부는, 상기 본체부의 단부로부터 상기 개구로 연장되고 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 절곡된 제3 연장부, 및 상기 제3 연장부로부터 상기 전극 단자와 대면하도록 연장되며 적어도 하나 이상의 용접 포인트를 가진 제3 연결부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 접속부의 제1 연결부는, 상기 제1 연장부로부터 수평 하게 양 방향으로 연장되고, 상기 제1 연결부의 연장된 양 단부 각각에는 용접 포인트가 형성되고,
    상기 제2 연결부의 용접 포인트는, 상기 제1 연결부의 양 단부 중, 어느 하나의 단부에 형성된 용접 포인트와 마주하여 위치되며,
    상기 제3 연결부의 용접 포인트는 상기 제1 연결부의 양 단부 중, 나머지 하나의 단부에 형성된 용접 포인트와 마주하여 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 접속부의 제2 연결부는 상기 제1 접속부의 제1 연결부의 양 단부 중, 어느 하나의 단부의 외주부를 따라 절곡 연장되고,
    상기 제3 접속부의 제3 연결부는 상기 제1 접속부의 제1 연결부의 양 단부 중, 나머지 하나의 단부의 외주부를 따라 절곡 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연결부에는 몸체의 내부 방향으로 내입된 적어도 둘 이상의 홈이 구비되고,
    상기 제2 연결부 및 상기 제3 연결부 각각의 단부는 상기 적어도 둘 이상의 홈 각각에 삽입되도록 수평 방향으로 절곡된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 연장부로부터 일 방향으로 연장되고,
    상기 제2 연결부 및 상기 제3 연결부 각각은 상기 제1 연결부의 외주부를 감싸도록 수평 방향으로 절곡된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제2 연결부 및 상기 제3 연결부 중 적어도 하나 이상은, 상기 본체부로부터 상기 제1 연결부 보다 일 방향으로 더 길게 연장되거나, 또는 일 방향으로 더 짧게 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 버스바는 상기 본체부에 천공된 적어도 하나 이상의 접속구를 구비하고,
    상기 제1 접속부, 상기 제2 접속부, 및 상기 제3 접속부 중, 적어도 둘 이상은 상기 접속구의 내측 테두리로부터 서로 다른 방향으로 돌출 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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