KR20220147240A - 지그재그 배치되는 접속 단자를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

지그재그 배치되는 접속 단자를 포함하는 배터리 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20220147240A
KR20220147240A KR1020210054117A KR20210054117A KR20220147240A KR 20220147240 A KR20220147240 A KR 20220147240A KR 1020210054117 A KR1020210054117 A KR 1020210054117A KR 20210054117 A KR20210054117 A KR 20210054117A KR 20220147240 A KR20220147240 A KR 20220147240A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
battery module
electrode
case
battery
Prior art date
Application number
KR1020210054117A
Other languages
English (en)
Inventor
김태근
임상욱
안혁
최종화
이형석
윤영일
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020210054117A priority Critical patent/KR20220147240A/ko
Priority to US17/928,884 priority patent/US20230246311A1/en
Priority to PCT/KR2022/005993 priority patent/WO2022231290A1/ko
Priority to EP22796123.2A priority patent/EP4167372A1/en
Priority to JP2022580996A priority patent/JP2023532096A/ja
Priority to CN202280005348.2A priority patent/CN115803961A/zh
Publication of KR20220147240A publication Critical patent/KR20220147240A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/269—Mechanical means for varying the arrangement of batteries or cells for different uses, e.g. for changing the number of batteries or for switching between series and parallel wiring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

본원발명은 결합공간 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한 개 이상의 배터리 셀들을 케이스 내부에 포함하고 상기 케이스 양측면 중앙부에는 적어도 한 쌍 이상의 양극 단자 및 음극 단자를 포함하는 접속 단자가 각각 배치되는 배터리 모듈에 있어서, 상기 양극 단자 및 음극 단자는 케이스 내부의 배터리 셀들과 연결되며, 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자는 모두 외부로 돌출된 형태이고, 상기 양극 단자, 상기 양극 단자와 음극 단자의 간격, 상기 음극 단자가 모두 케이스 중심을 기준으로 동일한 간격으로 배치된 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

지그재그 배치되는 접속 단자를 포함하는 배터리 모듈{Battery modules comprising zigzag arranged connection terminals}
본원발명은 지그재그 배치되는 접속 단자를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 구체적으로 배터리 모듈의 중앙 양측에 지그재그로 배치된 접속 단자가 위치하는 배터리 모듈에 관한 것이다. 상기 배터리 모듈을 복수 개 연결할 경우 상기 지그재그로 배치된 접속 단자가 서로 요철 형태로 결합하고 이를 인터 버스바를 사용하여 전기적으로 연결하여 배터리 팩을 구성한다.
스마트폰과 같은 소형 모바일 기기들과는 달리 전기자동차와 같은 중대형 기기는 고출력, 대용량의 전지가 필요하다. 전기자동차에 적용되는 배터리는 통상적으로 배터리 셀(cell) 이 복수 개 집합된 형태로 사용된다. 복수 개의 배터리 셀이 직렬/병렬 등으로 연결되는 배터리 모듈과 이들을 다수 결합한 배터리 팩의 형태로 사용된다. 다수의 배터리 셀이 모여서 배터리 모듈을 구성하고, 다수의 배터리 모듈이 모여서 배터리 팩을 구성한다. 배터리 셀에 구비된 전극 리드 또는 탭은 다른 배터리 셀에 구비된 전기 리드 또는 탭과 전기적으로 연결되며, 배터리 모듈에 구비된 접속 단자는 다른 배터리 모듈에 구비된 접속 단자와 전기적으로 연결된다.
종래의 배터리 모듈을 서로 연결하기 위해서는 배터리 팩을 이루는 케이스에 별도로 부가된 버스바를 사용하거나, 배터리 모듈의 접속 단자끼리 별도의 전선을 사용해서 연결하고 있다. 이 경우 배터리 모듈과 배터리 모듈 사이에 필요한 별도의 공간으로 인해 에너지 밀도가 낮아지고, 연결하는 과정 또한 많은 단계가 필요하다.
특허문헌 1은 다수개의 배터리 모듈 케이스는 서로 맞닿는 면이 적어도 일부가 결합되어, 모듈 케이스 각각의 최외곽 기준 부피의 합보다 작은 부피를 차지하는 배터리 팩을 개시한다.
특허문헌 1에서는 다수의 배터리 모듈을 연결할 때 인접한 케이스끼리 맞물리는 요철부를 부가하여 공간을 효율적으로 활용하고자 하였다. 특허문헌 1은 모듈 케이스가 방향성이 있는 바, 조립 시 방향성을 고려해야만 하고, 또한 물리적인 결합만을 고려하고 있고, 실제 배터리 모듈의 기본 기능인 전기적 결합을 고려하지 않고 있다. 특허문헌 1은 결국 배터리 모듈끼리 전기적 연결을 위한 별도의 공간이 필요한바, 실질적으로 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 중요 구성이 누락되어 있다.
특허문헌 2는 공간 효율성을 유지하면서도, 배터리 팩을 제조하는 작업자가 용이하게 배터리 모듈과 배터리 모듈을 전기적으로 연결하는 작업을 수행할 수 있도록 하는 배터리 모듈을 개시한다. 특허문헌 2는 복수의 배터리 셀이 장착되는 배터리 모듈 어셈블리에 관한 것으로서, 기본적으로 배터리 모듈, 제1연결기판 어셈블리 및 제2연결기판 어셈블리를 포함하고, 제2연결기판 어셈블리의 제2양극버스바 및 제2음극버스바는, 제1연결기판 어셈블리의 제1양극터미널 및 제1양극터미널의 돌출 방향과는 수직한 방향으로 돌출되는 구조를 가지고 있다.
특허문헌 2는 각각의 배터리 모듈을 전체적인 배터리 팩의 케이스 내부에 배치할 때 이미 마련된 버스바 등의 연결 단자와 쉽게 연결할 수 있도록 별도의 연결 기판을 부가한 것이다.
특허문헌 1 및 2는 모두 공간을 효율적으로 사용하고자 하나, 배터리 모듈이 일정한 방향으로만 조립이 가능하고, 전기적 연결을 위해서는 별도로 배치된 버스바가 필요하다는 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제2021-0013861호 ('특허문헌 1') 대한민국 등록특허공보 제1943493호 ('특허문헌 2')
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 복수개의 배터리 모듈을 결합 시, 배터리 모듈의 방향에 관계없이 조립할 수 있어 작업의 효율이 높고, 별도의 버스바가 없는 공간 효율이 높은 배터리 모듈 및 이들에 의해서 결합되는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명에 따른 배터리 모듈은, 한 개 이상의 배터리 셀들을 케이스 내부에 포함하고 상기 케이스 양측면 중앙부에는 적어도 한 쌍 이상의 양극 단자 및 음극 단자를 포함하는 접속 단자가 각각 배치되는 배터리 모듈에 있어서, 상기 양극 단자 및 음극 단자는 케이스 내부의 배터리 셀들과 연결되며, 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자는 모두 외부로 돌출된 형태이고, 상기 양극 단자, 상기 양극 단자와 음극 단자의 간격, 상기 음극 단자가 모두 케이스 중심을 기준으로 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
상기 양극 단자, 상기 양극 단자와 음극 단자의 간격, 상기 음극 단자가 모두 케이스 중심을 기준으로 동일한 간격으로 배치되나, 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자의 실제 돌출된 부분의 폭은 상기 상기 양극 단자와 음극 단자의 간격보다 작을 수 있다.
상기 양극 단자 및 음극 단자는 상기 케이스 정 중앙을 중심으로 대칭된 형태일 수 있다.
상기 양극 단자 및 상기 음극 단자가 외부로 돌출된 높이가 동일할 수 있다.
상기 케이스 양측면에 요철 형태인 요철부가 부가될 수 있다.
상기 양극 단자 및 상기 음극 단자는 외부에 절연체가 배치될 수 있다.
상기 양극 단자 및 상기 음극 단자의 돌출된 형태와 상기 양극 단자와 음극 단자 사이의 케이스 외부 형태가 서로 맞물리도록 구성될 수 있다.
상기 케이스 양측면에 각각 한 쌍의 양극 단자 및 음극 단자만 배치될 수 있다.
본원발명은 또한 상기 배터리 모듈을 서로 결합한 배터리 팩을 제공할 수 있다.
상호 인접한 상기 배터리 모듈은 상기 접속 단자가 결합한 결합부를 형성할 수 있다.
상호 인접한 배터리 모듈은 일방의 양극 단자와 가장 근접한 타방의 음극 단자를 인터 버스바에 의해서 전기적으로 연결될 수 있다.
상호 인접한 배터리 모듈은 일방의 양극 단자와 가장 근접한 타방의 음극 단자 한 쌍만을 인터 버스바에 의해서 전기적으로 연결하여 배터리 팩을 형성할 수 있다.
본원발명은 또한 상기 과제의 해결 수단을 조합할 수 있는 가능한 조합으로도 제공이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명에 따른 배터리 모듈은 배터리 모듈을 물리적으로 연결할 뿐만 아니라 전기적으로 연결할 수 있어 배터리 모듈이 서로 결합되는 결합 공간을 줄여 단위 체적당 에너지 밀도가 높고, 또한 배터리 모듈 자체가 대칭인 모양으로서 방향에 상관없이 쉽게 조립이 가능하여 작업의 효율이 높다.
배터리 모듈 연결부는 돌출된 접속 단자들에 의해 구성되고, 인접한 배터리 모듈의 접속 단자는 인터 버스바를 이용하여 용이하게 전기적 연결 작업을 수행할 수 있다.
또한 배터리 모듈을 결합할 시 양측의 접속 단자가 양극과 음극을 모두 포함하고 있는바 인터 버스바의 형태만을 변경하여 직렬, 병렬을 쉽게 변경할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본원발명의 제1실시예에 따른 배터리 모듈 모식도이다.
도 2는 본원발명의 제1실시예에 따른 배터리 모듈의 접속 단자 모식도이다.
도 3은 본원발명의 제1실시예에 따른 두개의 인접한 배터리 모듈의 결합 형상을 나타내는정면도 및 결합부 확대도이다.
도 4는 본원발명에 제1실시예에 따른 결합부의 다양한 변형 예시이다.
도 5는 본원발명의 제1실시예에 따른 배터리 모듈의 접속 단자 사시도이다.
도 6은 본원발명의 제1실시예에 따른 두개의 인접한 배터리 모듈의 접속 단자가 요철 형태로 결합된 결합부의 사시도이다.
도 7은 본원발명의 제1실시예에 따른 두개의 인접한 배터리 모듈의 접속 단자가 요철 형태로 결합한 후 인터 버스바를 이용하여 전기적으로 연결된 상태의 상면도이다.
도 8은 본원발명의 제1실시예에 따른 두개의 인접한 배터리 모듈의 접속 단자를 인터 버스바를 이용하여 전기적으로 연결하는 예를 보여주는 분해 사시도이다.
도 9는 본원발명에 따른 인터 버스바의 다양한 변형 예시이다.
도 10은 본원발명의 제2실시예에 따른 요철부를 구비한 두개의 인접한 배터리 모듈의 결합형상을 나타내는 정면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
또한, 모든 수치 범위는 명확하게 제외한다는 기재가 없는 한, 양 끝의 값과 그 사이의 모든 중간 값을 포함한다.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 본원발명의 제1실시예에 따른 배터리 모듈 모식도이고, 도 2는 본원발명의 제1실시예에 따른 배터리 모듈의 접속 단자 모식도이며, 도 3은 본원발명의 제1실시예에 따른 두개의 인접한 배터리 모듈의 결합 형상을 나타내는 정면도 및 결합부 확대도이며, 도 4는 본원발명의 제1실시예에 따른 배터리 모듈의 접속 단자 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본원발명의 제1실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 케이스 내부에 한 개 이상의 배터리 셀(도면 미도시)들을 내부에 포함시키고, 상기 케이스의 양 측면에 적어도 한 개 이상의 양극 단자 또는/및 음극 단자를 포함하는 접속 단자(200)가 각 위치할 수 있다.
상기 케이스 내에서 상기 배터리 셀들은 카트리지, 적층용 프레임 등에 의해 안정적으로 배치될 수 있다. 여기서 상기 배터리 셀은 전극 조립체, 전지 케이스 및 전극 리드 및/또는 전극 탭을 구비한다. 그리고 상기 배터리 셀의 상기 전지 케이스 내부에는 전해액이 수용될 수 있다. 여기서, 상기 전극 리드는 양극 리드와 음극 리드를 포함할 수 있고, 양극 리드는 전극 조립체의 양극 탭에 연결되고, 음극 리드는 전극 조립체의 음극 탭에 연결될 수 있다.
본원발명에서 상기 배터리 셀은 파우치형 이차전지일 수 있다. 파우치형 이차전지의 경우, 상기 전지 케이스는 파우치 외장재 일 수 있다. 이러한 파우치 외장재는 알루미늄 등의 금속 박막이 절연층 사이에 개재된 형태로 구성될 수 있다. 이처럼, 상기 배터리 셀이 파우치형 배터리로 구성된 경우, 다수의 배터리 셀의 연결 구성이 보다 용이해질 수 있다.
상기 배터리 셀에 있어서, 2개의 전극 리드 또는 탭, 즉 양극 리드 또는 양극 탭과 음극 리드 또는 음극 탭은 서로 반대 방향으로 돌출되게 구비될 수 있고, 동일 방향으로 돌출될 수 있다.
모듈 케이스 내에 적층된 상기 배터리 셀들의 전극 리드 또는 탭들을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함할 수 있고, 상기 버스바와 연결되는 내부 단자를 포함하는 연결기판 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 연결기판 어셈블리는 상기 모듈 케이스의 내부에 별도로 위치할 수 있고, 모듈 케이스의 일 측면이 될 수 있다. 상세하게, 본원발명에서 모듈 케이스의 내부에 별도로 위치할 경우 모듈 케이스의 일 측면에 밀착하여 위치할 수 있고, 상기 연결기판 어셈블리에 위치하는 내부 전극 단자와 버스바를 통해 전기적으로 연결되는 후술한 전극 단자(2100)를 포함할 수 있다. 상기 내부 전극 단자와 전극 단자(2100)는 대응하는 위치에 형성될 수 있거나 또는 서로 다른 위치에 형성될 수 있으며, 전극 단자(2100)는 배터리 모듈(100)의 전극의 위치를 변경하는 기능을 수행할 수 있다. 즉 전극 단자(2100)는 배터리 모듈의 전극의 위치 또는/및 방향을 변경하는 기능을 수행하고, 배터리 모듈(100)을 외부로 연결하는 전극을 제공한다.
접속 단자(200)는 배터리 모듈(100)의 케이스의 양 측면의 중앙 위치에 구비된다. 도 1에서 접속 단자(200)는 좌측면에 위치하는 접속 단자(200A)와 우측면에 위치하는 접속 단자(200B)로 나타내었으나, 이는 본원발명의 설명과 도면 작성의 편의상 구분하여 표기한 것이다.
도 2 및 도3을 참조하면서 본원발명의 제1실시예에 따른 접속 단자(200)를 상세하게 설명한다.
도 2는 모듈 케이스의 양 측면에 대면하여 위치하는 접속 단자(200)들을 나타내었고, 상기 대면하는 접속 단자(200) 사이의 배터리 모듈 부분은 생략하여 도시하였다.
접속 단자(200)는 모듈 케이스의 일 측면 외부방향(x축 방향)으로 돌출될 전극 (2100)을 포함하여 구성될 수 있다. 전극(2100)은 제1전극 단자(2110) 및 제2전극 단자(2120)를 포함하고, 본원발명에서 제1전극 단자는 양극 또는 음극일 수 있고, 제2전극 단자 음극 또는 양극일 수 있으며, 제1전극 단자와 제2전극 단자는 서로 반대의 전기적 성질을 가지는 전극 단자이다.
접속 단자(200)는 전극 단자(2100)와 안착부(2200)를 포함한다. 전극 단자(2100)는 소정거리만큼 이격되어 위치하는 제1전극 단자(2110)와 제2전극 단자(2120)를 포함하고, 안착부(2200)는 제1전극 단자(2110)와 제2전극 단자(2120) 사에는 형성되는 제1안착부(2210)와 제1전극 단자(2110) 또는 제2 전극 단자(2120) 중 하나의 전극 단자와 인접하여 위치하는 제2안착부(2220)를 포함한다. 즉 제1전극 단자(2110)/제1안착부(2210)/제2전극 단자(2120)/제2안착부(2220)가 하나의 접속 단자(200)를 이룬다. 본원발명에서 접속 단자에 위치하는 전극 단자(2100)가 인접하는 배터리 모듈의 안착부(2200)에 위치하여 결합된다. 본원발명의 제1실시예에 따른 전극 단자(2110)의 폭(d9)은 모두 동일하고 안착부(2210)의 폭(d10)은 모두 동일하고, 동일 배터리 모듈의 양 측면에 위치하는 접속 단자들(200A, 200B)은 제1전극 단자(2110)/제1안착부(2210)/제2전극 단자(2120)/제2안착부(2220) 또는 제2안착부(2220(/제2전극 단자(2120)/제1안착부(2210)/제1전극 단자(2110)로 상하 대칭 구조를 이루고 있다.
도 2에서 d1 내지 d8은 동일한 간격이고, 그 중, d2와 d3, d6와 d7 사이의 중심선이 전극 단자의 중심선과 동일한 위치다.
전극 단자(2100)는 인접한 배터리 모듈의 안착부(2200)에 배치되고, 인접한 안착부(2200)의 상면 또는/및 하면과 소정간격만큼 이격되어 배치된다. 상세하게는 도 2에 도시된 배터리 모듈(100)의 접속 단자(200A)의 제1안착부(2210A)에는 인접하는 배터리 모듈(미도시)의 접속 단자 중 제2전극 단자(도 2의 2120B에 대응됨)가 위치하게 되고, 상기 제2전극 단자의 상면은 제1전극 단자(2110A)의 하면과 상기 제2전극 단자의 하면은 제2전극 단자(2120A)의 상면과 소정간격만큼 이격되어 위치한다. 상기 소정간격의 중심선에서 인접하는 전극과의 간격은 도 2에 도시된 d12 및 d23으로 나타내었다. 본원발명에서 결합부에서 인접하는 전극 단자들이 소정간격으로 이격되어 배치됨으로써, 배터리 모듈들을 용이하게 결합하는 유리하다.
배터리 모듈 케이스에서 외부로 돌출되는 전극 단자(2100)들의 돌출 높이(x축 방향)는 모두 동일하다. 이는 접속 단자(200)들이 안정적으로 결합하고, 결합부 공간효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 후술 전기적 연결을 위한 인터 버스바(3000)가 뒤틀림이나 변형에 따른 외부 응력이 없이 장착되는데 유리하다.
도 4는 본원발명에 제1실시예에 따른 결합부의 다양한 변형 예시이다.
본원발명에서 접속 단자(200)를 구성하는 전극 단자(2100)들의 돌출 형태 또는/및 안착부(2200)의 오목 형태는 삼각형 형상(400A), 사다리 형상(400B) 또는 파형(400C) 등 형상으로 구성될 수 있다. 상기 전극 단자 실제 돌출된 부분의 형태가 삼각형 또는 파형일 경에는 상기 전극 단자의 실제 돌출된 부분의 폭은 상기 전극 단자들의 간격과 동일하여도 무방하다.
또한 비제한적인 다른 예로서 상기 전극 단자들의 실제 돌출된 부분의 폭이 일정하지 않을 수 있다. 가장 외측부의 폭이 가장 크고 상기 배터리 모듈의 케이스에 가까워질 수록 폭이 줄어드는 형태이거나, 오히려 반대로 가장 외측부의 폭이 가장 작고 상기 케이스에 가까워질 수록 폭이 커지는 형태일 수 있다. 가장 외측부의 폭이 가장 크고 상기 케이스에 가까워질 수록 폭이 줄어드는 형태일 경우 배터리 모듈이 인접한 배터리 모듈과 결합한 후에 결합력이 더 강하게 되어 연결된 배터리 모듈들의 안정성을 향상시키는데 유리하다.
도 5는 본원발명의 제1실시예에 따른 배터리 모듈의 접속 단자 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본원발명의 제1실시예에 따른 접속 단자(200)는 제1전극 단자/제1안착부/제2전극 단자/제2안착부의 순서로 도시 되었지만, 제2전극 단자/제1안착부/제1전극 단자/제2안착부의 순서로 배치되어도 무방하다.
본원발명의 제1실시예에 따른 접속 단자(200)는 배터리 모듈의 양측면 중심에 대응하여 위치한다. 또한 동시에 배터리 모듈의 두께방향(z축 방향)의 중심에 위치할 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)을 수직방향(y축 방향)으로 180도 회전시키거나, 앞뒤 방향(종이면 기준)으로 뒤집어도 정면(xy 면)기준에서 배터리 모듈 케이스의 양 측면서의 접속 단자(200)의 위치는 변화가 없다. 이는 인접하는 배터리 모듈을 결합시킬 때 배터리 모듈의 배치 방향을 고려하지 않고 접속 단자(200)가 위치하는 배터리 모듈 케이스의 측면을 인접시켜 결합시킬 수 있는 이점이 있다.
제1전극 단자(2110)는 제1전극 버스바(2111), 제1전극 버스바 관통홀(2112) 및 제1전극 커버(2113)를 포함하고, 제2전극 단자(2120)는 제2전극 버스바(2121), 제2전극 관통홀(2122) 및 제2전극 커버(2123)를 포함한다. 여기서 제1전극 관통홀(2112) 및 제2전극 관통홀(2122)은 각각 제1전극 버스바(2111) 및 제2전극 버스바(2121)를 별도의 고정 수단에 의해서 고정시키거나 인터 버스바가 고정되는 부위로 사용된다. 또한 제1전극 버스바(2111)와 제1전극 관통홀(2112)을 보호하기 위한 제1전극 커버(2113)를 포함하고 제2전극 버스바(2121)와 제2전극 관통홀(2122)을 보호하는 제2전극 커버(2123)를 포함한다. 제1전극 커버(2113) 및 제2전극 커버(2123)는 전극 단자의 측면(xz면) 배터리 모듈과 대향하여 위치하는 전극 단자의 측면(yz면)을 감싸면 위치하고 절연소재로 구성된다. 추가적으로 배터리 모듈이 적츨될 경우, xy면도 감쌀 수 있다. 전극 단자(2100) 및 돌출된 형태와 전극 단자(2100)들 사이의 전극 커버 외부 형태가 서로 맞물리도록 구성될 수 있다.
제2안착부(2220)의 제2전극 단자(2120)와 대향면에는 소정두께(x축 방향)를 가지며 돌출되는 돌출부(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 돌출부의 형성은 배터리 모듈의 케이스의 일부가 연장되어 형성될 수 있고, 제2안착부(2220)에 위치하는 인접하는 배터리 모듈의 전극 단자를 안정적으로 배치시키는데 유리하다.
도 6은 본원발명의 제1실시예에 따른 두개의 인접한 배터리 모듈의 접속 단자가 요철 형태로 결합된 결합부의 사시도이며, 도 7은 본원발명의 제1실시예에 따른 두개의 인접한 배터리 모듈의 접속 단자가 요철 형태로 결합한 후 인터 버스바를 이용하여 전기적으로 연결된 상태의 상면도이며, 도 8은 본원발명의 제1실시예에 따른 두개의 인접한 배터리 모듈의 접속 단자를 인터 버스바를 이용하여 전기적으로 연결하는 예를 보여주는 분해 사시도이다.
도 5 및 6을 참조하여 두개의 인접한 배터리 모듈의 접속 단자가 요철 형태로 결합된 결합부를 설명한다. 인접하는 두개의 배터리 모듈의 접속 단자(200A 및 200B)들은 요철 형태로 결합되어 결합부(400)를 형성한다. 즉 접속 단자(200A)의 제1전극 단자(2110A) 및 제2전극 단자(2120A)는 각각 인접한 배터리 모듈의 접속 단자(200B)의 제2안착부(2220) 및 제1안착부(2210)에 위치하여 결합된다.
도 7을 참조하면, 결합부(400)에 위치하는 전극 단자(2100)들을 인터 버스바를 이용하여 전기적으로 연결한다. 도7에서 연속되는 파선의 하단부의 배터리 모듈의 접속 단자(200A)와 연속되는 실선의 상단부의 인접하는 배터리 모듈의 접속 단자(200B)은 전극 단자들이 요철 형태로 결합된 후, 접속 단자(200A)의 제1전극 버스바(2111A) 및 제2전극 버스바(2121A)는 각각 인접한 접속 단자(200B)의 제2전극 버스바(2121B) 및 제1전극 버스바(2111B)와 인터 버스바(3000)에 의해 전기적으로 연결된다. 본원발명에서 인터 버스바(3000) 두 개를 장착할 수 있고, 한 개만 장착할 수 있다.
또한 도 7은 인터 버스바(3000)이 양극과 음극을 연결하고 있지만, 필요에 따라서는 양극과 양극, 음극과 음극을 연결하는 병렬 연결도 가능하다.
도 8을 참조하면, 인터 버스바(3000)는 'ㄷ'형태로 형성되고, 인터 버스바 수평부(3100A)와 인터 버스바 수평부(3100A) 양측에 절곡된 인터 버스바 수직부(3200A)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 두개의 인터 버스바 수직부(3200A)는 각각 제1전극 버스바 관통홀(2112B) 및 제2전극 버스바 관통홀(2122A)에 삽입되어 접속 단자(200A)와 접속 단자(200B)를 전기적으로 연결한다. 도 8에는 양 끝단이 절곡된 형태의 일체형 인터 버스바(3000)를 도시하였으나, 인터 버스바 수평부와 인터 버스바 수직부는 분리된 형태일 수 있다. 일예로 인터 버스바 수평부의 양 단부에 홀이 형성되어 인터 버스바 수직부와 결합된 후 전극 단자와 결합 할 수 있다. 상기와 같은 분리된 형태의 인터 버스바(3000)는 인터 버스바 수평부와 인터 버스바 수직부의 규격을 달리하여 다양한 규격의 배터리 모듈 연결에 적용하는데 유리하다.
본원발명에서 인터 버스바(3000)의 인터 버스바 수직부(3200)는 전극 버스바 관통홀 내부에 장착되고, 장착된 인터 버스바(3000)가 진동 등에 의해 탈리되는 것을 방지하기 위해서는 추가의 고정부재를 포함할 수 있다. 도 9는 본원발명에 따른 인터 버스바의 다양한 변형 예시이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 인터 버스바(3000C) 대면하여 위치하는 두개의 인터 버스바 수직부(3200C)의 말단부를 절곡하여 형성할 수 있다. 상기 절곡된 말단부는 전극 버스바 관통홀 내부 측면들과의 밀착력이 증가하여 인터 버스바가 탈리되는 것을 방지하는데 유리하다. 또한, 인터 버스바(3000D)에서는 인터 버스바 수평부(3100D)의 양측 끝단부에 사다리꼴로 하향 위치하는 인터 버스바 수직부를 포함할 수 있다. 상기 인터 버스바 수직부는 인터 버스바 수평부(3100D)에서 멀어질수록 간격이 점점 커지는 한쌍의 인터 버스바 수직부 플레이트로 구성될 수 있다. 또한 상기 한쌍의 플레이트의 소정위치에 대향 외측으로 절곡되는 절곡부가 위치할 수 있다. 상기 절곡부는 완만한 곡면으로 도시 되었으나 그 형태는 한정되지 않음이 자명하다.
도 10은 본원발명의 제2실시예에 따른 요철부를 구비한 두개의 인접한 배터리 모듈의 결합형상을 나타내는 정면도이다.
본원발명의 제2실시예에 따른 배터리 모듈은 배터리 모듈의 케이스 양측면에 요철 형태의 요철부가 형성되어 있는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 9를 참조하면서 설명한 제1실시예와 동일함으로, 케이스 측면에 형성된 요철 형태의 요철부에 관해서만 설명하기로 한다.
본원발명의 제2실시예에 따른 배터리 모듈은 케이스 양측면에 요철부(4000)를 포함한다. 요철부(4000)는 상기 케이스의 측면에서 접속 단자(200)가 위치한 부분을 제외한 부분에 위치한다. 배터리 모듈의 일측면에 형성되는 요철부(4000)의 요(凹)부 및 철(凸)부가 교차적으로 형성되어 있고, 대면하는 타측면의 교차적으로 배치되는 철(凸)부 및 요(凹)부와 대응되게 배치되어 대칭되는 형태이다. 이는 배터리 모듈을 회전하였을 경우, 동일한 형태를 유지하여, 배터리 모듈 결합을 용이하게 진행하는데 유리하다. 요철부(4000)는 배터리 모듈 사이의 결합 안정성을 향상시키는데 유리하고, 결합부(400)의 탈리 혹은 변형을 방지하는 데 유리하다.
요철부(4000)의 요철 형태는 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각형 형태, 곡선의 파형 등이 가능하다. 상기 요철부의 비제한적인 예시로서 상기 요철부는 상기 양극 단자 및 음극 단자와 동일한 간격 및 형태이나 실제 전기가 연결되지 않는 더미 단자일 수 있다.
요철부(4000)는 배터리 모듈 케이스와 일체화로 형성될 수 있고, 상기 케이스와 동일한 재질로 구성될 수 있다. 또한, 요철부(4000)는 별도로 생산되어 배터리 모듈의 측면에 접착 혹은 점착되어 형성될 수 있다. 상기 요(凹)부 및 철(凸)부가 별도로 생산될 경우, 모듈 케이스와 같은 소재 혹은 탄성 소재로 구성될 있다. 탄성 소재일 경우 외부 충격을 흡수하여 배터리 모듈을 보호는 역할도 할 수 있다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100, 100A, 100B: 배터리 모듈
200, 200A, 200B: 접속 단자
400, 400A, 400B, 400C: 결합부
2100: 전극 단자
2110: 제1전극 단자
2111, 2111A, 2111B: 제1전극 버스바
2112, 2112A, 2112B: 제1전극 버스바 관통홀
2113: 제1전극 커버
2120: 제2전극 단자
2121, 2121A, 2121B: 제2전극 버스바
2122, 2122A, 2122B: 제2전극 버스바 관통홀
2123: 제2전극 커버
2200: 안착부
2210: 제1안착부
2220: 제2안착부
3000, 3000A, 3000B, 3000C, 3000D: 인터 버스바
3100A, 3100B, 3100B, 3100C, 3100D: 인터 버스바 수평부
3200A, 3200B, 3210, 3220: 인터 버스바 수직부
4000: 요철부

Claims (12)

  1. 한 개 이상의 배터리 셀들을 케이스 내부에 포함하고 상기 케이스 양측면 중앙부에는 적어도 한 쌍 이상의 양극 단자 및 음극 단자를 포함하는 접속 단자가 각각 배치되는 배터리 모듈에 있어서,
    상기 양극 단자 및 음극 단자는 케이스 내부의 배터리 셀들과 연결되며,
    상기 양극 단자 및 상기 음극 단자는 모두 외부로 돌출된 형태이고,
    상기 양극 단자, 상기 양극 단자와 음극 단자의 간격, 상기 음극 단자가 모두 케이스 중심을 기준으로 동일한 간격으로 배치된 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극 단자, 상기 양극 단자와 음극 단자의 간격, 상기 음극 단자가 모두 케이스 중심을 기준으로 동일한 간격으로 배치되나, 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자의 실제 돌출된 부분의 폭은 상기 상기 양극 단자와 음극 단자의 간격보다 작은 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양극 단자 및 음극 단자는 상기 케이스 정 중앙을 중심으로 대칭된 형태인 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 양극 단자 및 상기 음극 단자가 외부로 돌출된 높이가 동일한 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 양측면에 요철 형태인 요철부가 부가된 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 양극 단자 및 상기 음극 단자는 외부에 절연체가 배치된 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 양극 단자 및 상기 음극 단자의 돌출된 형태와 상기 양극 단자와 음극 단자 사이의 케이스 외부 형태가 서로 맞물리도록 구성된 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 양측면에 각각 한 쌍의 양극 단자 및 음극 단자만 배치된 배터리 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 서로 결합한 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상호 인접한 상기 배터리 모듈은 상기 접속 단자가 결합한 결합부를 형성하는 배터리 팩.
  11. 제9항에 있어서,
    상호 인접한 배터리 모듈은 일방의 양극 단자와 가장 근접한 타방의 음극 단자를 인터 버스바에 의해서 전기적으로 연결하는 배터리 팩.
  12. 제9항에 있어서,
    상호 인접한 배터리 모듈은 일방의 양극 단자와 가장 근접한 타방의 음극 단자 한 쌍만을 인터 버스바에 의해서 전기적으로 연결하는 배터리 팩.
KR1020210054117A 2021-04-27 2021-04-27 지그재그 배치되는 접속 단자를 포함하는 배터리 모듈 KR20220147240A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210054117A KR20220147240A (ko) 2021-04-27 2021-04-27 지그재그 배치되는 접속 단자를 포함하는 배터리 모듈
US17/928,884 US20230246311A1 (en) 2021-04-27 2022-04-27 Battery module including connection terminals disposed in zigzag
PCT/KR2022/005993 WO2022231290A1 (ko) 2021-04-27 2022-04-27 지그재그 배치되는 접속 단자를 포함하는 배터리 모듈
EP22796123.2A EP4167372A1 (en) 2021-04-27 2022-04-27 Battery module comprising connection terminals arranged in zigzag manner
JP2022580996A JP2023532096A (ja) 2021-04-27 2022-04-27 ジグザグに配置される接続端子を含むバッテリーモジュール
CN202280005348.2A CN115803961A (zh) 2021-04-27 2022-04-27 包括以z字形方式布置的连接端子的电池模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210054117A KR20220147240A (ko) 2021-04-27 2021-04-27 지그재그 배치되는 접속 단자를 포함하는 배터리 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220147240A true KR20220147240A (ko) 2022-11-03

Family

ID=83848298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210054117A KR20220147240A (ko) 2021-04-27 2021-04-27 지그재그 배치되는 접속 단자를 포함하는 배터리 모듈

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230246311A1 (ko)
EP (1) EP4167372A1 (ko)
JP (1) JP2023532096A (ko)
KR (1) KR20220147240A (ko)
CN (1) CN115803961A (ko)
WO (1) WO2022231290A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240022058A1 (en) * 2022-07-18 2024-01-18 Bentek Corporation Neutral Busbar Stand Assembly and Method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101943493B1 (ko) 2015-07-22 2019-01-29 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20210013861A (ko) 2019-07-29 2021-02-08 에스케이이노베이션 주식회사 전지팩

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104112873A (zh) * 2013-04-17 2014-10-22 史田元 多极耳蓄电池
WO2018003467A1 (ja) * 2016-06-29 2018-01-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池ブロック及び電池モジュール
KR102319044B1 (ko) * 2017-04-06 2021-10-29 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 단자 안전장치
KR102353934B1 (ko) * 2018-03-09 2022-01-19 주식회사 엘지에너지솔루션 원통형 이차전지 모듈 및 이를 포함하는 이차전지 팩
KR20210046340A (ko) * 2019-10-18 2021-04-28 주식회사 엘지화학 전지 모듈
KR20210054117A (ko) 2019-11-04 2021-05-13 삼성디스플레이 주식회사 표시패널 및 이를 포함하는 표시장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101943493B1 (ko) 2015-07-22 2019-01-29 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20210013861A (ko) 2019-07-29 2021-02-08 에스케이이노베이션 주식회사 전지팩

Also Published As

Publication number Publication date
EP4167372A1 (en) 2023-04-19
US20230246311A1 (en) 2023-08-03
CN115803961A (zh) 2023-03-14
JP2023532096A (ja) 2023-07-26
WO2022231290A1 (ko) 2022-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9793704B2 (en) Secondary battery pack
CN102376992B (zh) 电池模块
US9905835B2 (en) Secondary battery pack
KR101264550B1 (ko) 배터리 팩
KR101009567B1 (ko) 배터리 팩
EP2733775A2 (en) Secondary battery pack
EP2590242A1 (en) Method and device for improving the performance of battery module by leveling voltage
US9331327B2 (en) Secondary battery pack
EP2562842A1 (en) Battery module
CN104078628A (zh) 电池模块
KR102317639B1 (ko) 인서트 사출된 버스바 조립체를 포함하는 전지 모듈
KR20160086418A (ko) 바이메탈 버스 바 조립체
JP2010504623A (ja) バッテリーセルを電気接続するための接続部材
CN103000836A (zh) 电池模块
US20140147706A1 (en) Secondary battery pack
US11342621B2 (en) Battery pack
KR102115481B1 (ko) Bms 통합형 컴팩트 이차전지 모듈
US8440341B2 (en) Battery pack
KR100983011B1 (ko) 물리적 접촉방식에 기반한 전지셀 접속부재
EP2273585B1 (en) Battery pack
KR20170040636A (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20220147240A (ko) 지그재그 배치되는 접속 단자를 포함하는 배터리 모듈
KR101907213B1 (ko) 리브 유니트가 형성된 케이스를 구비하는 배터리 팩
KR20140002112A (ko) 배터리 모듈
CN214848949U (zh) 电池总成