KR20220163708A

KR20220163708A - 허용 전류 증대 및 발열량을 감소시키는 버스바 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20220163708A
Application number: KR1020210072193A
Authority: KR
Inventors: 윤석진
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2022-12-12
Also published as: WO2022255831A1; CN117413429A; EP4354632A1

Abstract

본 발명은 버스바의 몸체에 적어도 하나의 전류홈을 포함하여 구성하거나, 베이스 버스바의 일면에 적어도 두개 이상의 전류스틱을 이격 배치하여 부착함으로써, 버스바의 허용전류가 1%이상 증가되고 동시에 발열량은 2% 이상 감소되도록 하며, 더욱 바람직하게는 버스바의 허용전류가 10% 이상 증가되고, 동시에 발열량은 15% 이상 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 버스바 및 버스바 제조 방법을 제공한다.

Description

허용 전류 증대 및 발열량을 감소시키는 버스바 및 그 제조방법 {A busbar increasing the current and reducing the generated heat with additive shape and a method of producing thereof}

본 발명은 전류 버스바에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 허용전류가 증가되면서 동시에 발열량이 감소되는 버스바를 제공한다.

버스바는 케이블을 대신하여 사용할 수 있는 전기 에너지를 전달하는 막대 형태의 도전성 제품을 총칭한다. 이러한 버스바는 기존 케이블에 비해 같은 부피로 더 많은 전기에너지를 전달할 수 있기 때문에 배터리 팩을 구성함에 있어, 경전기 이동수단(LEV), 무정전 전원장치(UPS), 무인운반차량(AGV), 전기자동차(EV) 등과 같은 다양한 용량의 에너지 또는 높은 전류를 필요로 하는 전장 분야에서 배터리 셀, 모듈 또는 배터리 팩 외부 단자 간의 연결을 위해 사용된다.

이러한 버스바는 그 길이, 단면적을 포함하는 크기 및 재질에 따라 안전하게 흐를 수 있는 최대 전류가 정해지며 이를 허용 전류라고 한다. 버스바에 전류가 흐르게 되면 줄(joule)열이 발생하게 되며, 허용 전류를 넘어서 흘렀을 경우 온도 상승에 의한 강도나 절연의 탄화를 유발한다는 문제가 있다.

높은 용량의 에너지 또는 전류를 필요로 하는 분야에서는 높은 허용전류를 가지는 버스바가 필요하며 이를 위해 사이즈 증대가 불가피하지만, 배터리 팩은 내부의 공간이 한정적일 수 밖에 없으며, 따라서 종래의 버스바는 필요로 하는 허용 전류를 만족하지 못하거나, 온도 상승으로 인한 발열 문제를 해소하지 못한다.

따라서 배터리 팩의 내부 설계 공간 제약으로 인해 버스바의 사이즈 증대가 불가한 경우, 배터리 팩을 차지하는 버스바의 공간을 유지한 채로도, 발열량을 감소시키고 허용 전류를 증대시킬 수 있는 버스바가 필요하다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.

KR

2014-0046337

A

JP

5783465

B2

CN

206976034

U

KR

2019-0096674

A

본 발명은 배터리 팩의 내부 공간 제약으로 버스바의 사이즈 증대가 불가한 경우를 위해 발열량을 감소시키는 동시에 허용 전류를 증대시킬 수 있는 효과를 가지는 버스바를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 버스바에 전류홈을 포함하여 구성함으로써 발생되는 발열량을 감소시키면서 허용 전류를 높일 수 있는 버스바를 제공한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 실시 형태에 따른 버스바에 있어서 상기 버스바는, 도전성 버스바 몸체 및 상기 도전성 몸체의 적어도 일면에 적어도 한 개의 전류홈을 갖는 것을 특징으로 하며, 상기 적어도 한 개의 전류홈은, 홈 양측에 측벽부; 및 하부의 바닥부;를 포함하여 구성되며, 상기 전류홈의 개수, 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는 전체 버스바의 표면적을 증가시키도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 버스바에 있어서, 상기 버스바는, 도전성 몸체로 이루어진 베이스버스바; 및 상기 베이스버스바의 적어도 일면에 소정의 간격을 가지고 부착되는 적어도 둘 이상의 전류스틱; 을 포함하여 구성되고, 상기 적어도 둘 이상의 전류스틱은, 인접하는 다른 전류스틱과의 사이에 전류홈을 형성하며, 상기 전류홈은, 상기 전류스틱의 두께에 의해 형성되는 측벽부; 및 상기 전류스틱 사이의 간격에 의해 형성되는 바닥부;를 포함하여 구성되며, 상기 전류홈의 개수, 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는 전체 버스바의 표면적을 증가시키도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 버스바의 폭과 두께는 25 mm 및 4 mm 로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전류홈의 개수는 3개, 상기 전류홈의 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는 각각 2 mm 및 2 mm이며, 전류홈이 형성되지 않은 경우에 비하여 버스바의 허용전류가 1% 이상 증가되고 동시에 발열량은 2% 이상 감소되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 전류홈의 개수는 5개, 상기 전류홈의 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는 각각 2 mm 및 1 mm이며, 전류홈이 형성되지 않은 경우에 비하여 버스바의 허용전류가 5% 이상 증가되고 동시에 발열량은 10% 이상 감소되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 전류홈의 개수는 6개, 상기 전류홈의 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는 각각 2 mm 및 1 mm이며, 전류홈이 형성되지 않은 경우에 비하여 버스바의 허용전류가 10% 이상 증가되고 동시에 발열량은 15% 이상 감소되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 버스바의 온도변화는 하기 수식 1에 의해서 결정되며, 상기 버스바의 허용전류는 하기 수식 2에 의해서 결정되는 것을 특징으로 한다.

<수식 1>

<수식 2>

상기 수식 1 또는 2에서

는 온도 변화값(

), S는 버스바의 단면적, P는 버스바 단면의 표면 둘레 길이이다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 버스바는 전류홈을 구성함으로써 표면 면적을 증가시켜 동일 전류 대비 발열량을 감소시킬 수 있으며 또한, 동일 발열량을 기준으로 허용 전류를 증대시키는 효과를 가진다.

도 1은 종래 기술의 버스바 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 양태 전류홈을 포함하는 버스바의 단면을 보이는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 양태 전류홈을 포함하는 버스바의 단면을 보이는 도면이다.
도 4는 본 발명의 전류홈을 포함하는 버스바의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 양태에서 버스바 양면에 전류홈이 형성된 실시예에 따른 버스바의 단면을 보이는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하도록 한다.

1. 종래 기술의 버스바의 허용전류

도 1을 참조하면, 종래 기술의 버스바는 금속 재질로 구성되어 도전성을 갖는 판형으로 형성되어 있으며, 배터리 셀, 모듈 및 팩의 단자와 결합할 수 있는 결합홈이 함께 구성될 수 있다.

버스바는 길이와 단면적을 포함하는 크기 또는 재질에 따라 최대로 흐를 수 있는 전류의 허용 용량이 결정된다. 따라서 대전류를 버스바에 흐르게 하기 위해 소정의 단면적을 갖도록 단면의 폭과 두께가 설정될 수 있지만, 배터리 팩 내부 공간에 따라 제한될 수 있다.

마찬가지로, 버스바의 단면적이 증가할수록 저항이 작아져 발생되는 발열량을 감소되는 효과가 있지만, 배터리 팩 내부 공간에 따라 그 단면적의 크기가 제한된다.

버스바의 폭과 두께는 각각 25 mm, 4 mm로 형성된 것을 기준으로 하여 하기 식1의 Melson&Both 방정식을 기준으로 버스바의 허용 전류를 계산한다.

여기서

I는 전류 용량, S는 도체의 단면적, P는 도체의 둘레 길이,

는 주위 온도(

),

는 허용 온도 상승값 또는 변화값(

),

는 주위온도 초과시 저항 온도 계수 및

은 주위온도에서의 도체의 고유저항을 의미한다.

하기 표1에 전류홈을 포함하지 않는 종래 기술 버스바의 온도 변화와 허용 전류 계산값을 보인다.

종래 기술 버스바의 온도 변화 및 허용 전류

구분	폭 (mm)	두께 (mm)	단면적 (mm²)	단면 둘레 (mm)	온도 변화 계산		온도 변화 비율 (%)	허용 전류 계산	전류 변화 비율 (%)
종래 기술	25	4	100	58	584	0.001711	-	49	-

2. 본 발명의 버스바의 구성

본 발명은 다수의 전류홈(200)이 도전성 버스바 몸체(100)에 구성되는 발명으로서, 전류홈이 형성되지 않은 종래기술의 버스바와 달라지는 온도 변화 및 전류 변화 비율을 간단히 계산하기 위해서 상기 식1의 계수는 생략하여, 단면적(S)과 단면의 둘레 길이(P)로만 표현되는 하기 식2 및 식3으로 온도 변화와 허용 전류를 계산할 수 있다.

본 발명의 버스바(10)는 선행기술의 버스바(10)가 가지는 배터리 팩 내에서 버스바(10)가 차지할 수 있는 공간 부족으로 인해 버스바(10)의 크기가 제한될 수 있으며, 따라서 버스바(10)의 허용 전류가 제한되거나, 발생되는 발열량을 감소시키지 못하는 문제를 해결한다.

도 2를 들어 본 발명의 제1 양태를 설명한다.

도 2를 참조하면 본 발명의 버스바(10)는 도전성의 버스바 몸체(100) 일면에 적어도 한 개의 전류홈(200)을 구성한다. 상기 전류홈(200)이 두 개 이상 형성되는 경우, 각 전류홈(200)은 도전성 몸체의 상면, 하면 또는 측면에 따로 배치되어 형성될 수 있다. 또한 상기 전류홈(200)이 두 개 이상 형성되는 경우, 도전성 몸체 일면에 모두 형성될 수 있으며 이런 경우 각 전류홈(200)은 소정 간격 이격되어 구성된다.

전류홈(200)은 상기 도전성 버스바 몸체(100)의 적어도 일면에 형성되며, 형성되는 전류홈(200)의 모양은 사각, 삼각 또는 반원 등의 다양한 모양으로 형성될 수 있으며, 본 발명에서의 실시 예로는 사각으로 형성된 전류홈(200)으로서, 양측에 측벽부(210)와 아래면의 바닥부(220)로 구성된 전류홈(200)으로 설명한다.

도 2에서 소정의 깊이(a)를 가지는 측벽부(210) 및 소정의 너비(b)를 가지는 바닥부(220)를 도시하였다.

하기 표2에 전류홈(200)의 측벽부(210)와 바닥부(220) 본 발명에서의 실시 예에 따른 전류홈(200)의 개수, 측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비에 따른 버스바의 단면적, 단면의 표면 둘레, 온도 변화, 온도 변화 비율, 허용 전류 및 전류 변화 비율을 보인다.

구분 (a mm b mm), 전류홈 개수	폭 (mm)	두께 (mm)	단면적 (mm²)	단면 둘레 (mm)	온도 변화 계산값		온도 변화 비율 (%)	허용 전류 계산	전류 변화 비율 (%)
종래 기술	25	4	100	58	584	0.001711	100	49	100
실시예1 (2 2), 3ea	25	4	88	70	594	0.001685	98	49	101
실시예2 (2 2), 5ea	25	4	80	78	588	0.001700	99	49	100
실시예3 (2 1), 3ea	25	4	94	70	627	0.001596	93	51	104
실시예4 (2 1), 5ea	25	4	90	78	648	0.001543	90	52	106
실시예5 (2 1), 6ea	25	4	88	88	687	0.001455	85	54	110
실시예6 (2 1), 10ea	25	4	80	98	681	0.001469	86	53	110

상기 표에서 온도변화 계산값 컬럼의 제1 컬럼은 상기 수식 2에 의해 계산된 값이고, 제2 컬럼은 그 역수이다.

온도 변화 비율(%) 컬럼의 값들은 종래기술의 버스바(10)의 온도변화 값을 100으로 하였을 때, 각각의 실시예에서의 종래기술 대비 온도변화 값의 비율이다.

전류 변화 비율(%) 컬럼의 값들은 종래 기술의 버스바(10)의 허용 전류 값을 100으로 하였을 때, 각각의 실시예에서의 종래기술 대비 허용 전류 변화 값의 비율이다.

도 3를 들어 본 발명의 제2 양태를 설명한다.

도 3을 참조하면 본 발명의 버스바(10)는 하나의 도전성 소재의 베이스 버스바(400)와, 베이스 버스바(400) 일면에 적어도 하나 이상의 도전성 소재의 전류스틱(500)이 부착되어 구성되며, 두 개 이상의 전류스틱(500) 부착되는 경우에는 소정 간격 이격되어 부착된다.

상기 베이스 버스바(400)는 다양한 모양으로 형성될 수 있으며, 본 발명의 제1 양태와 같이 소정의 길이와 단면적을 갖도록 구성되지만 단면의 폭과 두께는 사용자가 필요한 발열 온도 변화와 허용 전류에 따라 그 값이 설정된다.

상기 전류스틱(500) 또한 사각, 삼각을 포함하는 다각형 또는 반원 등의 다양한 모양으로 형성될 수 있으며, 본 발명의 실시예로는 단면이 사각으로 형성된 전류스틱(500)으로서, 가로 및 세로의 길이와 각 전류스틱(500)의 이격된 소정의 간격은 사용자가 필요한 발열 온도 변화와 허용 전류에 따라 그 값이 설정된다.

하기 실시예 1 내지 6은 본 발명의 제1 양태에 대해 서술하며, 실시예 7 내지 12는 제2 양태에 대해 서술한다.

A. 실시예 1

측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

2 mm 인 전류홈(200)이 상기 버스바(10)의 일면 또는 양면에 3개가 형성되어 있는 경우, 상기 식2 및 식3을 통해 온도 변화 및 허용 전류를 계산할 수 있다. 버스바(10)에 전류홈(200)을 구성함으로서 단면적은 줄었지만 단면 둘레가 증가하면서 온도 변화 비율이 종래 기술보다 98%로 감소되고, 허용 전류는 101%로 증가한다.

B. 실시예 2

측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

2 mm 인 전류홈(200)이 상기 버스바(10)의 일면 또는 양면에 5개가 형성되어 있는 경우, 온도 변화 비율은 99%로 감소되고, 허용전류는 100%를 나타내어 실시예1에 비해 전류홈(200)의 형성 효과가 적게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

C. 실시예 3

측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

1 mm 인 전류홈(200)이 상기 버스바(10)의 일면 또는 양면에 3개가 형성되어 있는 경우, 온도 변화 비율은 93%로 감소되고, 허용전류는 104%로 증가한다. 같은 수의 전류홈(200)을 갖는 실시예 1과 비교했을 때, 실시예 3은 전류홈(200)의 바닥부(220) 크기가 더 작게 형성되어 있어, 손실되는 단면적의 크기가 더 작기 때문에 전류홈(200)의 형성 효과가 더 큰 것을 확인할 수 있다. 따라서 측벽부(210)보다 바닥부(220)의 크기를 더 작게 전류홈(200)을 형성하는 것이 유리하다.

D. 실시예 4

실시예 3의 결과를 바탕으로 측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

1 mm 인 전류홈(200)을 버스바(10) 일면 또는 양면에 5개를 형성한다. 온도 변화 비율은 90%로 감소하고, 허용전류는 106%로 증가한다. 실시예 3엥 비해 전류홈(200)을 많이 형성하여 단면적은 줄어들었지만, 단면의 표면 둘레 길이가 증가함으로써 전류홈(200)의 형성 효과가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

E. 실시예 5

실시예 3 내지 4의 결과를 바탕으로 측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

1 mm 인 전류홈(200)을 버스바(10) 일면 또는 양면에 6개를 형성한다. 온도 변화 비율은 85%로 감소하고, 허용전류는 110%로 증가한다. 실시예 3 내지 4의 결과에서 알 수 있듯이 전류홈(200)을 많이 형성하여 단면적은 크게 줄었지만, 단면의 표면 둘레 길이가 증가함으로써 전류홈(200)의 형성 효과가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

F. 실시예 6

측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

1 mm 인 전류홈(200)이 상기 버스바(10)의 일면 또는 양면에 10개가 형성되어 있는 경우, 온도 변화 비율은 86%로 감소하고, 허용전류는 110%로 증가한다. 상기 실시예 3내지 5의 경우, 줄어드는 단면적만큼 단면의 표면 둘레가 증가함에 따라 온도 변화가 크게 감소되고 또한 전류 변화 비율이 증가할 수 있었지만, 전류홈(200)의 크기 및 개수에 따라 단면적의 감소가 버스바(10)의 단면의 표면 둘레의 증가보다 큰 영향을 주어 전류홈(200) 형성효과가 감소되는 것을 확인할 수 있다.

실시예 7 내지 12는 본 발명의 제2 양태에 있어서, 베이스 버스바(400)의 두께 및 전류스틱(500)의 폭과 두께에 대해 구체적으로 적용한 예시이다. 실시예 7 내지 12는 도 3 및 관련 설명에서 보이는 전류스틱(500)을 이용한 본 발명의 제2 양태에 따른 실시예이며, 본 발명의 제1 양태에 따른 실시예 1 내지 6와 대응되도록 베이스 버스바(400)의 폭과 두께 및 전류스틱(500)의 폭과 두께, 그리고 전류스틱(500)이 이격 되는 간격 등이 설정된 것이다. 따라서 제2 양태의 버스바의 폭과 두께는 베이스 버스바와 전류스틱(500)을 포함하는 버스바(10)의 폭과 두께인 것이다.

G. 실시예 7

실시예 1에서와 같이 측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

2 mm 인 전류홈(200)이 예를 들어 버스바 몸체(100) 상면에 3개 형성되어 있는 효과와 같도록 실시예 7을 구성하기 위해서는, 우선 베이스 버스바(400)의 폭과 두께는 각각 25 mm, 2 mm로 형성한다. 또한 전류스틱(500)의 두께는 베이스 버스바(400)의 두께와의 합이 4 mm가 되도록 2mm 로 설정한다. 전류스틱(500)은 베이스 버스바(400) 상면에 총 4개가 부착되되 2개는 베이스 버스바(400)의 양단선에 맞춰 배치되어야 한다. 각 전류스틱(500) 폭의 총합은 19(=25-6) mm가 되도록 설정되어야 하며, 예를 들어 4개의 전류스틱(500)이 같은 폭을 갖도록 하기 위해서는 각 전류스틱(500)의 폭은 4.75 mm로 설정될 수 있다.

H. 실시예 8

실시예 2에서와 같이 측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

2 mm 인 전류홈(200)이 예를 들어 버스바 몸체(100) 상면에 5개 형성되어 있는 효과와 같도록 실시예 7을 구성하기 위해서는, 우선 베이스 버스바(400)의 폭과 두께는 각각 25 mm, 2 mm로 형성한다. 또한 전류스틱(500)의 두께는 베이스 버스바(400)의 두께와의 합이 4 mm가 되도록 2 mm 로 설정되며, 전류스틱(500)은 베이스 버스바(400) 상면에 총 6개가 부착되되 2개는 베이스 버스바(400)의 양단선에 맞춰 배치되어야 한다. 각 전류스틱(500) 폭의 총합은 15(=25-10) mm가 되도록 설정되어야 하며, 예를 들어 6개의 전류스틱(500)이 같은 폭을 갖도록 하기 위해서는 각 전류스틱(500)의 폭은 2.5 mm로 설정될 수 있다.

I. 실시예 9

실시예 3에서와 같이 측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

1 mm 인 전류홈(200)이 예를 들어 버스바 몸체(100) 상면에 3개 형성되어 있는 효과와 같도록 실시예 7을 구성하기 위해서는, 우선 베이스 버스바(400)의 폭과 두께는 각각 25 mm, 2 mm로 형성한다. 또한 전류스틱(500)의 두께는 베이스 버스바(400)의 두께와의 합이 4 mm가 되도록 2 mm 로 설정되며, 전류스틱(500)은 베이스 버스바(400) 상면에 총 4개가 부착되되 2개는 베이스 버스바(400)의 양단선에 맞춰 배치되어야 한다. 각 전류스틱(500) 폭의 총합은 22(=25-3) mm가 되도록 설정되어야 하며, 예를 들어 4개의 전류스틱(500)이 같은 폭을 갖도록 하기 위해서는 각 전류스틱(500)의 폭은 5.5 mm로 설정될 수 있다.

J. 실시예 10

실시예 4에서와 같이 측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

1 mm 인 전류홈(200)이 예를 들어 버스바 몸체(100) 상면에 5개 형성되어 있는 효과와 같도록 실시예 7을 구성하기 위해서는, 우선 베이스 버스바(400)의 폭과 두께는 각각 25 mm, 2 mm로 형성한다. 또한 전류스틱(500)의 두께는 베이스 버스바(400)의 두께와의 합이 4 mm가 되도록 2 mm 로 설정되며, 전류스틱(500)은 베이스 버스바(400) 상면에 총 6개가 부착되되 2개는 베이스 버스바(400)의 양단선에 맞춰 배치되어야 한다. 각 전류스틱(500) 폭의 총합은 20(=25-5) mm가 되도록 설정되어야 하며, 예를 들어 6개의 전류스틱(500)이 같은 폭을 갖도록 하기 위해서는 각 전류스틱(500)의 폭은 약 3.3 mm로 설정될 수 있지만 이 같은 경우에는, 전류스틱(500)의 폭을 2개는 3 mm, 4개는 3.5 mm로 형성하고 각각을 2 mm 간격으로 이격하여 배치하는 것으로 대신할 수 있다.

K. 실시예 11

실시예 5에서와 같이 측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

1 mm 인 전류홈(200)이 예를 들어 버스바 몸체(100) 상면에 6개 형성되어 있는 효과와 같도록 실시예 7을 구성하기 위해서는, 우선 베이스 버스바(400)의 폭과 두께는 각각 25 mm, 2 mm로 형성한다. 또한 전류스틱(500)의 두께는 베이스 버스바(400)의 두께와의 합이 4 mm가 되도록 2 mm 로 설정되며, 전류스틱(500)은 베이스 버스바(400) 상면에 총 7개가 부착되되 2개는 베이스 버스바(400)의 양단선에 맞춰 배치되어야 한다. 각 전류스틱(500) 폭의 총합은 19(=25-6) mm가 되도록 설정되어야 하며, 예를 들어 7개의 전류스틱(500)이 같은 폭을 갖도록 하기 위해서는 각 전류스틱(500)의 폭은 약 2.6 mm로 설정될 수 있지만 이 같은 경우에는, 전류스틱(500)의 폭을 2개는 2.5 mm, 5개는 2.8 mm로 형성하고 각각을 2 mm 간격이 되도록 이격 배치하는 것으로 대신할 수 있다.

L. 실시예 12

실시예 6에서와 같이 측벽부(210)의 깊이(a) 및 바닥부(220)의 너비(b)가 각각 2 mm

1 mm 인 전류홈(200)이 예를 들어 버스바 몸체(100) 상면에 10개 형성되어 있는 효과와 같도록 실시예 7을 구성하기 위해서는, 우선 베이스 버스바(400)의 폭과 두께는 각각 25 mm, 2 mm로 형성한다. 또한 전류스틱(500)의 두께는 베이스 버스바(400)와의 합이 4 mm가 되도록 2 mm 로 설정되며, 전류스틱(500)은 베이스 버스바(400) 상면에 총 11개가 부착되되 2개는 베이스 버스바(400)의 양단선에 맞춰 배치되어야 한다. 각 전류스틱(500) 폭의 총합은 15(=25-10) mm가 되도록 설정되어야 하며, 예를 들어 11개의 전류스틱(500)이 같은 폭을 갖도록 하기 위해서는 각 전류스틱(500)의 폭은 약 1.5 mm로 설정될 수 있지만 이 같은 경우에는, 전류스틱(500)의 폭을 10개는 1.4 mm, 1개는 1 mm로 형성하거나 10개는 1.3 mm, 1개는 2 mm로 형성하고 각각을 2 mm 간격이 되도록 이격 배치하는 것으로 대신할 수 있다.

상기 본 발명의 제1 양태에 따른 버스바의 구성은 버스바 몸체(100)에 전류홈(200)을 구성함으로써 단면적을 줄이되 단면의 표면 둘레의 길이를 증가시켰을 때의 전류홈(200)의 형성 효과를 설명한다. 이러한 방식은 다수의 형성된 전류홈(200)이 버스바 몸체(100)의 상, 하면에 각각 형성되는 경우, 각 전류홈(200)의 측벽부(210)의 깊이(a)의 합이 버스바 몸체(100) 전체 두께보다 작게 형성되면, 예를 들어 버스바 몸체(100)의 두께가 4 mm이고 상, 하면에 위치하는 각 전류홈(200) 측벽부(210)의 깊이(a)의 합이 4 mm 미만일 경우에는 상, 하면의 전류홈(200)은 서로 마주보며 나란히 위치하거나 엇갈리게 위치할 수 있다. 한편 상, 하면에 위치하는 각 전류홈(200)의 측벽부(210)의 길이의 합이 버스바 몸체(100) 전체 두께 이상 형성되면, 예를들어 버스바 몸체(100)의 두께가 4 mm이고 상, 하면에 위치하는 전류홈(200) 측벽부(210)의 깊이(a)의 합이 4 mm 이상일 경우에는 상, 하면의 전류홈(200)은 서로 엇갈리게 위치한다.

또한, 상기 본 발명의 제2 양태에 따른 버스바의 구성은 베이스 버스바(400)에 소정의 두께와 폭을 가지는 전류스틱(500)을 부착함으로써 각 전류스틱(500)이 이루는 소정의 간격으로 상기 제1 양태에 따른 버스바의 전류홈(200)을 대신할 수 있다. 상기 실시예 7 내지 12 에서는 베이스 버스바(400) 상면에만 전류스틱(500)을 부착되는 구조를 서술하였지만, 사용자가 사용하고자 하는 온도 변화와 허용 전류에 따라 전류스틱(500)의 두께와 베이스 버스바(400)의 두께를 조절함으로써, 전류스틱(500)은 베이스 버스바(400)의 상, 하면 각각에 부착될 수도 있다.

2. 본 발명 버스바의 제조 방법

A. 본 발명의 제1 양태에 따른 버스바의 제조 방법

(1) 본 발명의 제1 양태에 따른 버스바의 제조방법은 종래 기술의 버스바를 기준으로 도전성 버스바 몸체(100)를 마련하고, 버스바 몸체(100)에 전류홈(200)을 형성한다. 전류홈(200) 형성 방법으로는 버스바 몸체(100)의 형성하고자 하는 전류홈(200)의 위치에 레이저 또는 압력을 가하는 물리적 방법과 식각 등을 이용하는 화학적 방법 또는 금형 또는 몰드 등을 사용하는 방법 등이 있으며, 버스바 몸체(100)의 크기 및 소재 또는 전류홈(200)의 크기 등에 따라 선택적으로 사용할 뿐, 구체적인 방법은 한정하지 않는다.

B. 본 발명의 제2 양태에 따른 버스바의 제조 방법

(1) 본 발명의 제2 양태에 다른 버스바의 제조방법은 종래 기술의 버스바 보다 ?은 두께를 가지는 베이스 버스바(400)에 소정의 폭과 두께 및 길이를 가지는 도전성 소재의 전류스틱(500)을 소정의 간격으로 접합하여 형성한다. 접합 방법으로는 압착, 부착, 성장 등의 방법들이 있을 수 있으나 베이스 버스바(400) 및 전류스틱(500)의 크기 및 소재 등에 따라 선택적으로 사용할 뿐, 구체적인 방법은 한정하지 않는다.

상기 전류스틱(500)을 접합하는 소정의 간격은 상술한 전류홈(200)을 형성하며, 전류홈(200)의 바닥부(220)의 너비(b)를 구성한다.

이와 같이 베이스 버스바(400)와 그에 접합된 전류스틱(500)은 함께 버스바(10)을 구성한다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 버스바
100: 버스바 몸체
200: 전류홈
210: 측벽부
220: 바닥부
300: 결합홈
400: 베이스 버스바
500:전류스틱

Claims

배터리 팩을 구성하는 버스바에 있어서,
상기 버스바는,
도전성 버스바 몸체 및
상기 도전성 몸체의 적어도 일면에 적어도 한 개의 전류홈을 갖는 것을 특징으로 하며,
상기 적어도 한 개의 전류홈은,
홈 양측에 측벽부; 및
하부의 바닥부;를 포함하여 구성되며,
상기 전류홈의 개수, 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는 전체 버스바의 표면적을 증가시키도록 설정되는 것을 특징으로 하는 버스바.
배터리 팩을 구성하는 버스바에 있어서,
상기 버스바는,
도전성 몸체로 이루어진 베이스버스바;
상기 베이스버스바의 적어도 일면에 소정의 간격을 가지고 부착되는 적어도 둘 이상의 전류스틱;
을 포함하여 구성되고,
상기 적어도 둘 이상의 전류스틱은,
인접하는 다른 전류스틱과의 사이에 전류홈을 형성하며,
상기 전류홈은,
상기 전류스틱의 두께에 의해 형성되는 측벽부; 및
상기 전류스틱 사이의 간격에 의해 형성되는 바닥부;를 포함하여 구성되며,
상기 전류홈의 개수, 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는 전체 버스바의 표면적을 증가시키도록 설정되는 것을 특징으로 하는 버스바.
청구항 제 1항 또는 2항에 있어서,
상기 버스바의 폭과 두께는 25 mm 및 4 mm 로 형성되는 것을 특징으로 하는 버스바.
청구항 제1항에 있어서,
상기 전류홈의 개수, 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는,
전류홈이 형성되지 않은 경우에 비하여 버스바의 허용전류가 1% 이상 증가되고 동시에 발열량은 2% 이상 감소되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 버스바.
청구항 제1항에 있어서,
상기 전류홈의 개수, 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는,
전류홈이 형성되지 않은 경우에 비하여 버스바의 허용전류가 5% 이상 증가되고 동시에 발열량은 10% 이상 감소되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 버스바
청구항 제1항에 있어서,
상기 전류홈의 개수, 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는,
전류홈이 형성되지 않은 경우에 비하여 버스바의 허용전류가 10% 이상 증가되고 동시에 발열량은 15% 이상 감소되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 버스바.
청구항 제4항 내지 6항중 어느 한 항에 있어서,
상기 버스바의 온도변화는 하기 수식 1에 의해서 결정되며,
상기 버스바의 허용전류는 하기 수식 2에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 버스바.
<수식 1>

<수식 2>

상기 수식 1 또는 2에서
는 온도 변화값(
), S는 버스바의 단면적, P는 버스바 단면의 표면 둘레 길이이다.
청구항 제 4항에 있어서,
상기 전류홈의 개수는 3개이며,
상기 전류홈의 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는 각각 2 mm 및 2 mm 인 것을 특징으로 하는 버스바.
청구항 제 5항에 있어서,
상기 전류홈의 개수는 5개이며,
상기 전류홈의 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는 각각 2 mm 및 1 mm 인 것을 특징으로 하는 버스바.
청구항 제 6항에 있어서,
상기 전류홈의 개수는 6개이며,
상기 전류홈의 측벽부의 깊이 및 바닥부의 너비는 각각 2 mm 및 1 mm 인 것을 특징으로 하는 버스바.
배터리 팩을 구성하는 버스바의 제조 방법에 있어서,
소정의 폭과 두께를 가지는 도전성 버스바 몸체를 마련하는 단계;
상기 도전성 버스바 몸체의 적어도 일면에 적어도 하나 이상의 전류홈을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 버스바의 제조 방법.
배터리 팩을 구성하는 버스바의 제조 방법에 있어서,
소정의 폭과 두께를 가지는 베이스 버스바를 마련하는 단계;
소정의 폭과 두께를 가지는 전류스틱을 마련하는 단계;
상기 베이스 버스바의 적어도 일면에 상기 전류스틱을 소정의 간격으로 접합하여 전류홈을 형성하는 단계;
를 포함하여 구성되는 버스바의 제조 방법