KR20210156088A - 버스바 연결용 솔더 핀을 구비한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 모듈은 직렬 또는 직렬과 병렬 연결된 배터리 셀들; 대응되는 상기 배터리 셀의 전극 리드에 연결되는 복수 개의 버스바들; 및 각 상기 버스바에 연결되는 센싱파트들을 구비한 전압 센싱부재를 포함하고, 상기 복수 개의 버스바들은 각각 두께 방향으로 관통 형성된 핀 홀을 구비하고 각 상기 센싱파트는 상기 핀 홀에 삽입 및 삽입 해제 가능하게 마련된 솔더 핀을 구비할 수 있다.

Description

버스바 연결용 솔더 핀을 구비한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩{Battery module with solder pin for busbar connection and battery pack including the same}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 모듈 내에 배터리 셀들의 전압 센싱을 위해 필요한 버스바와 전압 센싱부재 간의 연결 구조를 개선한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
전기에너지를 화학에너지의 형태로 전환하고 충,방전 반복이 가능한 반영구적인 전지를 한 번 사용 후 재사용이 불가한 일차전지와 구분하여 이차전지라고 지칭한다.
이차전지로는 리튬이차전지, 니켈카드뮴(Ni-Cd)전지, 납축전지, 니켈수소(Ni-MH)전지, 공기아연전지, 알칼리망간전지 등이 존재한다. 이들 중 납축전지와 리튬이차전지가 가장 활발히 상용화된 이차전지라 할 수 있다.
특히, 리튬이차전지는 에너지 저장밀도가 높고 경량화와 소형화가 가능하고 우수한 안전성, 낮은 방전률, 장수명과 같은 장점을 지니고 있어 최근 전기차 배터리로 활용이 활발하다. 참고로, 리튬이차전지는 제조형태에 따라 일반적으로 원통형, 각형, 파우치형으로 분류되고, 사용용도도 전기차 배터리 이외에도 ESS 배터리, 기타 전기장치 등에 걸쳐있다.
현재, 리튬이차전지 1개(셀)로는 전기차를 구동할 수 있을 만큼의 충분한 출력을 얻을 수 없다. 전기차의 에너지원으로 이차전지를 적용하기 위해서는 복수 개의 리튬이온 전지 셀들을 직렬 및/또는 병렬 연결한 배터리 모듈을 구성해야 하며, 통상 직렬 형태로 상기 배터리 모듈들을 연결하고 이를 기능적으로 유지해주는 BMS(Battery Management System)와 냉각 시스템, BDU(Battery Disconnection Unit), 하네스 와이어 등을 포함한 배터리 팩을 구성한다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 파우치형 이차전지 셀로 배터리 모듈을 구성할 경우, 파우치형 이차전지 셀의 전극 리드(1a,1b)를 버스바(3)에 용접한다. 상기 버스바(3)는 배터리 모듈의 전면부 또는 전면부와 후면부에 위치하고, 이러한 버스바(3) 하나당 복수 개의 전극 리드(1a,1b)들이 용접됨으로써 이차전지 셀들이 직렬 및 병렬 연결된다.
배터리 모듈 내의 이차전지 셀들의 전압 정보는 각 버스바(3)에 연결된 센싱부재(5)를 통해 BMS에 전달되고 BMS는 이를 기초로 각 이차전지 셀들의 상태를 모니터하여 이차전지 셀들의 충방전을 제어한다.
상기 센싱부재(5)로는 하네스 와이어, FFC(Flat Flexible Cable) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 등이 사용되고 있는데, 기존에는 센싱부재(5)의 단부에 금속단자를 압착하고 이를 버스바(3)에 레이저 용접해서 센싱부재(5)와 버스바(3)를 전기적으로 연결하고 있다. 그런데 상기 레이저 용접은 고비용이고 품질 관리가 어렵다. 또한, 센싱부재가 불량일 경우 센싱부재만을 재작업 및 교체하는 것이 불가능하다. 특히, 이차전지 셀까지 버스바에 용접되어 있다면 해당 이차전지 셀도 같이 폐기해야 하는 단점이 있다.
이에 종래보다 품질관리가 쉬운 버스바와 센싱부재 간의 연결 방안이 요구되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2018-0078776호 (2018.07.10) 주식회사 유라코퍼레이션.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 버스바와 전압 센싱부재를 쉽고 빠르게 연결할 수 있고 필요시 리웍(re-work)이 가능하도록 구성한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 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 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은 직렬 또는 직렬과 병렬 연결된 배터리 셀들; 대응되는 상기 배터리 셀의 전극 리드에 연결되는 복수 개의 버스바들; 및 각 상기 버스바에 연결되는 센싱파트들을 구비한 전압 센싱부재를 포함하고, 상기 복수 개의 버스바들은 각각 두께 방향으로 관통 형성된 핀 홀을 구비하고, 각 상기 센싱파트는 상기 핀 홀에 삽입 및 삽입 해제 가능하게 마련된 솔더 핀을 구비하도록 구성될 수 있다.
상기 솔더 핀은 상기 센싱파트의 일면에 부착되는 베이스부; 및 상기 베이스부에 직교하는 방향으로 연장되고 상기 핀 홀에 삽입 가능하게 마련된 홀 삽입부를 포함할 수 있다.
상기 홀 삽입부는 양 갈래로 서로 나란히 연장 형성된 제1 포스트와 제2 포스트를 포함할 수 있다.
상기 제1 포스트와 상기 제2 포스트는 각각 갈고리 형태의 끝단부를 구비하고, 각각의 상기 갈고리 형태의 끝단부가 상기 핀 홀을 통과하여 상기 버스바의 이면에 걸림 결합되게 마련될 수 있다.
상기 핀 홀은 상기 버스바의 전면에서 소정 깊이까지 직경이 점차 작아지게 형성된 제1 홀 구간;과 상기 제1 홀 구간의 끝지점과 연결되고 상기 버스바의 이면까지 직경이 일정하게 형성된 제2 홀 구간을 포함할 수 있다.
상기 베이스부는 소정의 두께를 갖는 판상체 형태로 형성되고, 그 표면으로부터 돌출 형성된 적어도 하나의 비드를 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나의 비드는 2개 이상의 비드이며, 상기 비드들 중 적어도 2개는 상기 홀 삽입부를 기준으로 대칭되게 마련될 수 있다.
상기 센싱파트는 상기 베이스부와 솔더링되어 전기적으로 상호 접합되는 접합부를 더 구비할 수 있다.
상기 전압 센싱부재는 FFC(Flat Flexible Cable) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 배터리 모듈을 포함한 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명의 배터리 모듈은 전압 센싱부재의 센싱파트에 솔더 핀이 실장된다. 상기 솔더 핀을 버스바의 핀 홀에 끼우는 방식으로 버스바와 센싱파트를 연결할 수 있게 구성됨에 따라 기존의 용접 방식에 비해, 숙련자가 아니라도 쉽고 빠르게 해당 작업을 수행할 수 있어 품질관리가 용이하다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈은 치구를 사용해 상기 솔더 핀을 버스바에서 제거할 수 있다. 따라서 전압 센싱부재가 불량일 경우, 리웍(re-work)이 가능하다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 모듈의 일부분을 도시한 부분 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱파트와 솔더 핀을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 센싱파트에 솔더 핀을 실장한 예를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바와 센싱파트 간의 조립 공정을 나타내기 위한 도면들이다.
도 7은 도 6의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 8은 도 7에 대응하는 도면으로서, 핀 홀의 변형예를 예시한 도면이다.
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 아니되며, 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 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱파트와 솔더 핀을 도시한 도면이며, 도 4는 도 3의 센싱파트에 솔더 핀을 실장한 예를 도시한 도면이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 셀 적층체(10), 버스바 프레임 조립체(20), 복수 개의 버스바(30)들, 전압 센싱부재(40)를 포함한다.
셀 적층체(10)는 배터리 셀들로 이루어진 집합체라 할 수 있다. 예컨대, 배터리 셀들은 각각 상하 방향으로 세워진 형태로 좌우 방향으로 적층되어 셀 적층체(10)를 형성할 수 있다. 상기 배터리 셀로는 파우치형 배터리 셀이 적용될 수 있다. 본 실시예의 배터리 셀은 양극 리드와 음극 리드가 반대편에 위치한 양방향 리드 타입의 파우치형 배터리 셀이다.
파우치형 배터리 셀은 전극 조립체, 전해액 그리고 이들을 패키징하기 위한 파우치 외장재로 구성될 수 있다.
전극 조립체의 각 전극판에는 전극 탭이 구비되며, 하나 이상의 전극 탭이 전극 리드(11)와 연결될 수 있다. 상기 전극 리드(11)는 파우치 외장재의 내부에서 외부로 노출됨으로써, 배터리 셀의 전극 단자로서 기능할 수 있다.
파우치 외장재는, 전극 조립체와 전해액 등 내부 구성요소를 보호하고, 전극 조립체와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 제고하기 위하여 금속 박막, 이를테면 알루미늄 박막이 포함된 형태로 구성될 수 있다. 상기 알루미늄 박막은, 전기 절연성 확보를 위해, 절연물질로 형성된 절연층과 내부 접착층 사이에 개재될 수 있다.
버스바 프레임 조립체(20)는 셀 적층체(10)를 지지하고, 복수 개의 버스바(30)들을 설치할 장소를 형성하는 구성요소이다. 상기 버스바 프레임 조립체(20)는 탑 프레임(21), 프런트 프레임(22), 리어 프레임(23)을 포함할 수 있다.
탑 프레임(21)은 셀 적층체(10)의 상부에서 상기 셀 적층체(10) 전체를 커버할 수 있는 면적을 갖는 판상체 형태로 제공될 수 있다. 상기 탑 프레임(21)과 셀 적층체(10) 사이에는 전압 센싱부재(40)의 일부분이 배치될 수 있다. 상기 전압 센싱부재(40)로는 FFC(Flexible Flat Cable) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)가 사용될 수 있다.
프런트 프레임(22)과 리어 프레임(23)은 각각 셀 적층체(10)의 전면부와 후면부를 커버할 수 있는 면적을 갖는 판상체 형태이고, 배터리 셀들의 전극 리드(11)들을 전후 방향으로 통과시킬 수 있는 슬릿들과, 상기 슬릿들 주변에 버스바(30)들을 지지할 수 있는 리브 구조를 포함할 수 있다.
프런트 프레임(22)과 리어 프레임(23)은 탑 프레임(21)의 양쪽 단부에 힌지 결합되게 마련될 수 있다. 이 경우, 배터리 셀들을 전극 리드(11)를 슬릿들에 끼워 넣고자 할 때, 프런트 프레임(22) 또는 리어 프레임(23)을 바깥쪽에서 안쪽으로 회전시킬 수 있어 전극 리드(11)들을 대응하는 슬릿들에 보다 수월하게 끼워 넣을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 복수 개의 버스바(30)들은 프런트 프레임(22)과 리어 프레임(23)에 고정 결합될 수 있다. 배터리 셀들은 전극 리드(11)들이 상기 버스바(30)들에 미리 결정된 패턴으로 용접되어 직렬 및 병렬 연결될 수 있다. 이를테면, 2개 이상의 배터리 셀들의 양극 리드들을 포개고 슬릿을 통과시켜 프런트 프레임(22)의 앞쪽으로 빼낸 다음, 버스바(30)의 일측에 용접한다. 그리고 이웃한 다른 2개 이상의 배터리 셀들의 음극 리드들을 포개고 다른 슬릿을 통과시켜 프런트 프레임(22)의 앞쪽으로 빼낸 다음, 상기 양극 리드들이 부착되어 있는 버스바(30)의 타측에 용접한다. 리어 프레임(23)의 앞쪽에 위치한 버스바(30)들도 마찬가지 방식으로 전극 리드(11)들을 용접한다. 이와 같은 패턴으로 배터리 셀들의 전극 리드(11)들을 버스바(30)들에 용접하면 모든 배터리 셀들이 직렬 및 병렬 연결될 수 있다.
배터리 모듈(100)은 배터리 셀들의 상태를 모니터하고 배터리 셀들의 충,방전을 제어하기 위한 BMS(미도시, Battery Management System)와, 직렬 연결된 배터리 셀들의 노드 전압을 센싱하고 각 배터리 셀의 전압 정보를 상기 BMS에 전송하기 위한 전압 센싱부재(40)를 포함한다. 상기 전압 센싱부재(40)와 BMS 간에는 커넥터와 하네스 케이블 등으로 연결될 수 있다.
본 실시예에서 전압 센싱부재(40)는 연성인쇄회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)으로 구성될 수 있다. 연성인쇄회로기판은 미세 패턴 형성이 쉽고 굴곡성이 뛰어나 3차원 배선이 가능해 공간 제약이 큰 배터리 모듈(100) 내에서도 배치가 용이하다.
상기 전압 센싱부재(40)는 셀 적층체(10)의 상부에서 상기 셀 적층체(10)의 길이방향을 따라 연장되는 본체파트(미도시)와, 상기 본체파트(미도시)의 양단부에 위치하고 여러 갈래로 연장된 복수 개의 센싱파트(50)들 포함한다.
배터리 셀들은 각 버스바(30)를 매개로 직렬 연결되어 있으므로 각 버스바(30)에서 측정한 전압은 직렬 연결된 배터리 셀들의 노드 전압에 해당한다. 따라서 복수 개의 센싱파트(50)들은 복수 개의 버스바(30)에 일대일 대응하게 연결되고 각각 대응하는 버스바(30)의 전압을 센싱한다.
한편, 종래기술의 배터리 모듈(100)은 각 버스바(30)와 각 센싱파트(50)를 연결하기 위해, 금속단자를 센싱파트(50)의 일단부에 압착하고 상기 금속단자와 버스바(30)를 레이저 용접하였다. 그러나 한번 용접된 부품들은 재작업이나 교체가 현실적으로 불가능하고, 작업자의 숙련도에 따라 용접 품질도 제각각이라 품질관리가 어렵다. 이에 본 발명은 비용접 방식으로 이하에 설명하는 바와 같이 각 버스바(30)와 각 센싱파트(50)가 연결될 수 있도록 구성된다.
본 발명에 따른 복수 개의 버스바(30)들은 각각 두께 방향으로 관통 형성된 핀 홀(32)을 구비하고, 각 상기 센싱파트(50)는 상기 핀 홀(32)에 삽입 및 삽입 해제 가능하게 마련된 솔더 핀(60)을 구비한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 솔더 핀(60)은 베이스부(61)와, 홀 삽입부(62)를 포함하고 전기 전도성을 갖는 금속 소재로 마련된다.
베이스부(61)는 소정의 두께를 가지고 센싱파트(50)의 일면에 대면하게 부착될 수 있는 판상체 형태로 마련될 수 있다. 또한, 상기 베이스부(61)의 표면에는 적어도 하나의 비드(61a,61b)가 구비될 수 있다. 본 실시예의 비드는 3개이며 이들 중 2개(61a,61b)는 홀 삽입부(62)를 기준으로 대칭되게 마련해 놓았으나 이에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 즉, 비드(61a,61b)의 개수와 위치는 본 실시예와 다르게 구성되어도 무방하다.
후술하겠으나, 베이스부(61)의 비드(61a,61b)는 홀 삽입부(62)를 버스바(30)의 핀 홀(32)에 체결 시 버스바(30)의 표면을 압박하며 접촉한다. 이러한 비드(61a,61b)는 공차를 흡수하여 버스바(30)와 솔더 핀(60) 사이의 유격을 방지하는 역할을 할 수 있다.
상기 베이스부(61)는 센싱파트(50)의 단부 영역에 마련되어 있는 접합부(51)에 리플로우(reflow) 공정에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
본 실시예의 각 센싱파트(50)는 전압 센싱부재(40)의 일부분이므로 전압 센싱부재(40)와 마찬가지로 연성인쇄회로기판으로 구성된다. 이러한 각 센싱파트(50)는 도체 패턴(미도시)과 이를 피복하기 위한 외부 필름층을 포함한다.
상기 센싱파트(50)의 접합부(51)는 상기 외부 필름층의 일부를 제거해 도체 패턴(미도시)을 노출시킨 부분이라 할 수 있다. 상기 접합부(51)에 솔더크림을 개재하고 열을 가해 이를 용융시켜서 그 위에 베이스부(61)를 부착하는 방식으로 솔더 핀(60)과 센싱파트(50)를 전기적으로 접속시킬 수 있다.
홀 삽입부(62)는 상기 베이스부(61)에 직교하는 방향으로 연장되고 버스바(30)의 핀 홀(32) 속에 삽입 가능하게 마련될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 홀 삽입부(62)는 양 갈래로 서로 나란히 연장 형성된 제1 포스트(62a)와 제2 포스트(62b)를 포함한다. 상기 제1 포스트(62a)와 상기 제2 포스트(62b)는 각각 갈고리 형태로 형성된 끝단부(E1,E2)를 구비한다.
상기 갈고리 형태의 끝단부(E1,E2)는 버스바(30)의 핀 홀(32)을 통과하여 버스바(30)의 이면에 걸림 결합될 수 있게 마련될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바(30)와 센싱파트(50)의 조립 공정을 나타내기 위한 도면들이고, 도 7은 도 6의 I-I'에 따른 단면도이다.
이어서, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바(30)와 센싱파트(50)의 연결 방법과 연결 구조에 대해 설명하기로 한다.
각 버스바(30)와 각 센싱파트(50)의 연결은 버스바 프레임 조립체(20)와 셀 적층체(10) 조립 후 수행될 수 있다. 상기 버스바 프레임 조립체(20)와 셀 적층체(10)를 조립시 전압 센싱부재(40)는 탑 프레임(21)의 하면에 부착된 상태로 셀 적층체(10)의 상부에 배치될 수 있다.
버스바(30)들은 프런트 프레임(22)과 리어 프레임(23)에서 미리 정해진 위치에 장착되고, 이러한 각 버스바(30)의 상부에 각 센싱파트(50)가 대응하게 위치할 수 있다.
이 상태에서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 센싱파트(50)의 솔더 핀(60) 부분을 버스바(30)의 핀 홀(32)에 끼워넣는다. 이때 벌어져 있는 제1 포스트(62a)와 제2 포스트(62b)가 오므려질 수 있도록 핀 홀(32)에 홀 삽입부(62)를 강제로 압입한다. 이렇게 삽입된 홀 삽입부(62)는 갈고리 형태의 끝단부(E1,E2)가 버스바(30)의 이면에 걸려 다시 역방향으로 빠지지 않게 된다.
즉, 도 7을 참조하면, 제1 포스트(62a)의 끝단부(E1)와 제2 포스트(62b)의 끝단부(E2)가 핀 홀(32)의 반대편으로 빠져나온 후 탄성에 의해 다시 원상태로 펴져 버스바(30)의 이면에 걸리게 된다. 따라서 솔더 핀(60)은 역방향으로 잡아당겨도 버스바(30)의 핀 홀(32)에서 다시 빠지지 않는다.
바람직하게는, 솔더 핀(60)이 버스바(30)에 체결된 때, 베이스부(61)의 비드(61a,61b)에 의해 버스바(30)의 접점 부위가 약 0.05mm 이하로 압착되며 상기 비드(61a,61b)와 컨택될 수 있게 버스바(30)의 두께 대비 홀 삽입부(62)의 길이가 결정될 수 있다.
재작업이나, 교체를 할 때에는 치구(미도시)를 사용하여 상기 제1 포스트(62a)의 끝단부(E1)와 제2 포스트(62b)의 끝단부(E2)를 다시 오므리고 이를 역방향(-X축 방향)으로 밀어서 솔더 핀(60)을 버스바(30)에서 빼낼 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 구성과 이들의 작용에 의하면, 비용접 방식으로 버스바(30)와 센싱파트(50)를 쉽고 빠르게 연결할 수 있으며, 용접에 의해 연결된 것보다 더 강한 연결 강도로 버스바(30)와 센싱파트(50)를 연결시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 버스바(30)와 센싱파트(50)의 연결을 재작업하는 것이 가능하다. 나아가 전압 센싱부재(40)에 문제가 발생한 경우, 상기 전압 센싱부재(40)만 새것으로 교체하는 것도 가능하다.
이어서, 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명하기로 한다. 전술한 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 실시예와 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 전술한 실시예의 배터리 모듈(100)과 비교할 때, 버스바(30)의 핀 홀(33)의 형상에 차이가 있다.
도 8을 참조하면, 상기 핀 홀(33)은 버스바(30)의 전면에서 소정 깊이까지 직경이 점차 작아지게 형성된 제1 홀 구간(33a)과 상기 제1 홀 구간(33a)의 끝지점과 연결되고 상기 버스바(30)의 이면까지 직경이 일정하게 형성된 제2 홀 구간(33b)을 포함한다.
홀 삽입부(62)의 끝단부(E1,E2)는 상기 제1 홀 구간(33a)부터 통과하고 상기 제2 홀 구간(33b)을 통해 버스바(30)의 이면으로 빠져나올 수 있다. 상기 제1 홀 구간(33a)이 시작되는 부분의 직경은 홀 삽입부(62)의 끝단부(E1,E2) 폭과 일치하거나 그보다 약간 작게 형성될 수 있고 제2 홀 구간(33b)에 근접할 수록 직경이 점진적으로 작아지게 형성될 수 있다.
본 실시예와 같이 버스바(30)의 핀 홀(33)을 구성할 경우, 약간의 힘으로 홀 삽입부(62)의 끝단부(E1,E2)를 오므려서 핀 홀(33)에 살짝 걸쳐놓은 다음, 정방향(X축방향)으로 힘으로 가하면 홀 삽입부(62)가 핀 홀(33) 속에 쉽게 삽입될 수 있다. 따라서 본 실시예는 전술한 실시예보다 긱 센싱파트(50)와 각 버스바(30)를 연결하는 작업이 더 수월하게 진행될 수 있는 이점을 갖는다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에, 이러한 배터리 모듈을 수납하기 위한 팩 케이스, 각 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 마스터 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 상기 자동차는 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다.
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.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용된 경우, 이러한 용어들은 상대적인 위치를 나타내는 것으로서 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
10 : 셀 적층체 11 : 전극 리드
20 : 버스바 프레임 조립체 21 : 탑 프레임
22 : 프런트 프레임 23 : 리어 프레임
30 : 버스바 32,33 : 핀 홀
33a : 제1 홀 구간 33b : 제2 홀 구간
40 : 전압 센싱부재 50 : 센싱파트
51 : 접합부 60 : 솔더 핀
61 : 베이스부 61a,61b : 비드
62 : 홀 삽입부 62a : 제1 포스트
62b : 제2 포스트

Claims (10)

  1. 직렬 또는 직렬과 병렬 연결된 배터리 셀들;
    대응되는 상기 배터리 셀의 전극 리드에 연결되는 복수 개의 버스바들; 및
    각 상기 버스바에 연결되는 센싱파트들을 구비한 전압 센싱부재를 포함하고,
    상기 복수 개의 버스바들은 각각 두께 방향으로 관통 형성된 핀 홀을 구비하고,
    각 상기 센싱파트는 상기 핀 홀에 삽입 및 삽입 해제 가능하게 마련된 솔더 핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 솔더 핀은
    상기 센싱파트의 일면에 부착되는 베이스부; 및
    상기 베이스부에 직교하는 방향으로 연장되고 상기 핀 홀에 삽입 가능하게 마련된 홀 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 홀 삽입부는,
    양 갈래로 서로 나란히 연장 형성된 제1 포스트와 제2 포스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 포스트와 상기 제2 포스트는 각각 갈고리 형태의 끝단부를 구비하고,
    각각의 상기 갈고리 형태의 끝단부가 상기 핀 홀을 통과하여 상기 버스바의 이면에 걸림 결합되게 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 핀 홀은
    상기 버스바의 전면에서 소정 깊이까지 직경이 점차 작아지게 형성된 제1 홀 구간;과 상기 제1 홀 구간의 끝지점과 연결되고 상기 버스바의 이면까지 직경이 일정하게 형성된 제2 홀 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 베이스부는 소정의 두께를 갖는 판상체 형태로 형성되고, 그 표면으로부터 돌출 형성된 적어도 하나의 비드를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 비드는 2개 이상의 비드이며,
    상기 비드들 중 적어도 2개는 상기 홀 삽입부를 기준으로 대칭되게 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 센싱파트는 상기 베이스부와 솔더링되어 전기적으로 상호 접합되는 접합부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전압 센싱부재는 FFC(Flat Flexible Cable) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.



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