KR20230073624A - 버스 바 일체형 셀 프레임을 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

버스 바 일체형 셀 프레임을 포함하는 배터리 모듈 Download PDF

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KR20230073624A
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battery
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배문준
손영수
이영규
박지수
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 복수의 배터리 셀(100); 상기 복수의 배터리 셀(100)을 수납하는 셀 프레임(200); 상기 복수의 배터리 셀(100)을 직렬 및/또는 병렬로 연결하는 복수의 버스 바(300); 및 상기 배터리 셀(100)과 상기 버스 바(300)를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(400);를 포함하고, 상기 셀 프레임(200)과 상기 복수의 버스 바(300)는 인서트 사출법을 사용하여 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

버스 바 일체형 셀 프레임을 포함하는 배터리 모듈{Battery module with bus bar integrated cell frame}
본 발명은 버스 바의 유동 및 분리를 방지할 수 있도록 버스 바와 셀 프레임을 일체로 형성한 버스 바 일체형 셀 프레임을 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
스마트폰, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 또한, 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 및 에너지 저장 디바이스(ESS) 등에 적용되고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다.
이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.0V ~ 5.0V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 셀 모듈 어셈블리를 구성하기도 하며, 또한 셀 모듈 어셈블리를 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 직렬이나 병렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성할 수도 있으며, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 추가적인 구성요소를 부가하여 배터리 팩을 제작하는 것이 일반적이다.
이러한 배터리 팩을 제조 하는 방법은 셀 프레임 등에 수납된 배터리 셀들을 직렬 및/또는 병렬로 연결하기 위한 버스 바를 셀 프레임에 고정하는 공정 및 특허문헌 1에 개시된 바와 같이 버스 바와 배터리 셀을 와이어 본딩(wire bonding)이나 용접 등의 방법을 통하여 전기적으로 연결하는 공정을 포함한다.
그런데, 버스 바가 셀 프레임에 고정되어 있지 않으면 와이어 본딩이나 용접 등의 방법으로 배터리 셀과 버스 바를 접합한 부분에 손상이 갈 수 있다.
따라서, 버스 바를 셀 프레임에 고정하기 위하여 종래에는 버스 바가 안착될 프레임에 접착제를 도포하고, 버스 바를 안착 후 접착제를 경화하는 과정을 거치게 된다.
그러나, 종래의 이러한 방법은 공정이 복잡하고, 접착제의 도포 불량이나 경화 불량에 의한 버스 바의 유동이나 분리가 발생할 수 있는 문제가 있다.
한국공개특허공보 제2019-0067326호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 버스 바와 셀 프레임을 일체로 형성함으로써, 버스 바 접착을 위한 공정들을 생략할 수 있는 버스 바 일체형 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 버스 바의 유동 및 분리를 방지할 수 있는 버스 바 일체형 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀(100); 상기 복수의 배터리 셀(100)을 수납하는 셀 프레임(200); 상기 복수의 배터리 셀(100)을 직렬 및/또는 병렬로 연결하는 복수의 버스 바(300); 및 상기 배터리 셀(100)과 상기 버스 바(300)를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(400);를 포함하고, 상기 셀 프레임(200)과 상기 복수의 버스 바(300)는 인서트 사출법을 사용하여 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 셀 프레임(200)은 상면에 상기 복수의 버스 바(300)가 위치하는 안착부(210)를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 복수의 버스 바(300)는 상기 안착부(210)에 위치하는 제1 버스 바(310) 및 제2 버스 바(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 셀 프레임(200)은 상기 본딩 와이어(400)로 상기 버스 바(300)와 상기 배터리 셀(100)을 연결할 수 있도록 상기 배터리 셀(100)의 상부 일부가 노출되는 개구부(230)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 셀 프레임(200)은 상부에 적층되는 구조물을 상기 본딩 와이어(400)와 이격시키는 지지부(240)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 셀 프레임(200)은 상기 안착부(210) 가장자리에서 상부로 돌출한후 상기 제1 버스 바(310)의 가장자리 일부를 감싸는 형상으로 절곡된 제2 고정부(260)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 제2 고정부(260)의 폭(W2)은 상기 제1 버스 바(310)의 폭(W1)보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 제2 고정부(260)는 상기 제1 버스 바(310)의 길이 방향을 따라 구비되되, 일정 거리 이격된 복수개인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 셀 프레임(200)은 상기 제1 버스 바(310)의 하부로부터 상기 제1 버스 바(310)를 관통하여 상기 제1 버스 바(310) 상부로 돌출된 제3 고정부(270)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 제3 고정부(270)는 상기 제1 버스 바(310) 상부로 돌출된 부분이 상기 제1 버스 바(310) 내부를 관통하는 부분보다 넓은 리벳 형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 제3 고정부(270)의 리벳의 폭(W4)은 상기 제1 버스 바(310)의 폭(W1)보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 셀 프레임(200)은 상기 제1 버스 바(310)의 폭 방향을 따라 완전히 감싸도록 형성된 띠 형상의 제4 고정부(280)를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 상기 제4 고정부(280)는 상기 제1 버스 바(310)의 길이 방향을 따라 구비되되, 일정 거리 이격된 복수개인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 전술한 배터리 모듈을 제조하는 방법은, a) 상기 버스 바(300)와 상기 셀 프레임(200)을 인서트 사출법을 사용하여 일체로 형성하는 단계; b) 상기 버스 바(300)와 일체로 형성된 상기 셀 프레임(200)에 상기 복수의 배터리 셀(100)을 수납하는 단계; 및 c) 상기 배터리 셀(100)과 상기 버스 바(300)를 본딩 와이어(400)를 사용하여 전기적으로 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 전술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배터리 모듈은 버스 바와 셀 프레임을 인서트 사출을 통하여 일체로 형성함으로써, 버스 바 접착을 위한 공정들을 생략할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈은 버스 바를 고정하는 고정부들을 구비하여 버스 바의 유동 및 분리를 방지할 수 있어, 이로 인한 와이어 본딩 불량을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 제1 버스 바 및 (b) 제2 버스 바를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 A 영역을 부분 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부를 나타낸 사시도이다.
도 6(a)는 도 2의 B 영역의 부분 확대도이며, 도 6(b)는 도 6(a)의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7(a)는 도 2의 C 영역의 부분 확대도 이며, 도 7(b)는 도 7(a)의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8(a)는 도 2의 D 영역의 부분 확대도 이며, 도 8(b)는 도 8(a)의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단한 단면도이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 경우만이 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.
이하, 본 발명에 따른 배터리 모듈에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 제1 버스 바 및 (b) 제2 버스 바를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 본 발명의 배터리 모듈(1000)에 관하여 살펴보면, 배터리 모듈(1000)은 배터리 셀(100), 셀 프레임(200), 버스 바(300)를 포함한다.
배터리 셀(100)은 배터리 모듈(1000) 내에 복수로 구비되며, 배터리 셀(100)의 종류는 다양한 형태의 배터리 셀(100)이 적용 가능하다.
배터리 셀(100)은 케이스의 형태에 따라 크게 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형과 라미네이트 시트 구조로 이루어진 파우치에 내장된 파우치형으로 나눌 수 있다.
캔형 배터리 셀은 금속 캔의 형태에 따라 일반적으로 분류되는 원통형 전지와 각형 전지를 포함할 수 있다.
원통형 이차전지는 원통형 전지 캔, 전지 캔의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체, 전지 캔의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함할 수 있다. 여기서 상기 원통형 전지 캔은 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 형성될 수 있다.
본 발명에서는 배터리 셀(100)이 원통형 배터리 셀(100)인 것으로 설명하고 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
버스 바(300)는 셀 프레임(200) 상부에 위치하는 하나 이상의 제1 버스 바(310) 및 셀 프레임(200)의 양 측면에 위치하는 두 개의 제2 버스 바(320)를 포함한다.
이러한 버스 바(300)는 전기전도도가 우수한 금속 소재로 형성되며, 버스 바(300)의 폭과 두께도 배터리 모듈(1000)의 구조 등에 따라 형태를 적절히 선택할 수 있다.
구체적으로, 제1 버스 바(310)는 도 3 (a)에 나타낸 바와 같이 긴 플레이트 내부에 제1 홀(311)이 형성되어 있는 형태이며, 제1 홀(311)의 개수와 크기는 제1 버스 바(310)의 기능에 영향을 끼치지 않는 범위에서 적절히 선택할 수 있다.
제2 버스 바(320)는 도 3 (b)에 나타낸 바와 같이 절곡된 형태를 가지며, 제1 버스 바(310)와 동일한 면에 위치하는 제1면(321), 제1면(321)과 절곡된 형태로 연결되고 셀 프레임(200)의 측면에 위치하는 제2면(322) 및 제2면(322)과 절곡된 형태로 연결되고 셀 프레임(200)의 전면에 위치하는 제3면(323)을 포함한다.
제2면(321)에는 제1 버스 바(310)의 제1 홀(311)과 동일한 역할을 하는 제2 홀(324)이 형성되어 있고, 제3면에는 외부의 기기와 전기적으로 연결하기 위한 전극 단자(325)가 결합되어 있다.
도 4는 도 2의 A 영역을 부분 확대한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명의 셀 프레임(200)에 관하여 살펴보면, 셀 프레임(200)은 복수의 배터리 셀(100)이 수납되는 구조물로서, 안착부(210), 체결부(220), 개구부(230) 및 지지부(240)를 포함한다.
안착부(210)는 셀 프레임(200)의 상부에 위치하는 하나 이상의 버스 바(300)가 각각 안착되는 곳이며, 체결부(220)는 셀 프레임(200)을 배터리 모듈(1000)의 케이스와 체결하기 위한 곳으로, 볼트 등의 기계적 체결을 통하여 모듈 케이스와 결합될 수 있다.
개구부(230)는 셀 프레임(200)에 수납된 배터리 셀(100)의 상부 일부가 노출되어, 버스 바(300)와 본딩 와이어(400)를 이용하여 전기적인 연결을 할 수 있도록 하기 위한 공간이다.
한편, 셀 프레임(200)은 상부에 모듈 케이스 커버 등의 구조물이 위치할 수 있다.
따라서, 셀 프레임(200)은 이러한 구조물로부터 본딩 와이어(400)를 보호하기 위하여 상부에 위치하는 구조물과 본딩 와이어(400)를 이격시키는 지지부(240)를 더 포함하고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부를 나타낸 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 지지부(240)에 대하여 살펴보면, 지지부(240)는 셀 프레임(200) 상부에 일정한 높이를 가지고 복수로 형성되어 있다.
지지부(240)의 높이와 개수는 본딩 와이어(400)를 상부의 구조물과 이격시킬 수 있고, 상부의 압력을 지지할 수 있는 범위에서 선택 가능하며, 형태는 도 5와 같이 속이 빈 사각 기둥 형태일 수도 있으나, 이에 제한되지 않고, 적절히 선택될 수 있다.
한편, 본 발명의 셀 프레임(200)은 버스 바(300)와 일체로 형성되므로, 바스 바(300)의 이탈이나 유동으로 인한 불량을 방지하기 위하여, 안착부(210)에 안착된 버스 바(300)의 유동을 방지하기 하여, 셀 프레임(200)은 제1 고정부(250) 및 제2 고정부(260)를 더 포함할 수 있다.
도 6(a)는 도 2의 B 영역의 부분 확대도이며, 도 6(b)는 도 6(a)의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 고정부(250) 및 제2 고정부(260)에 관하여 살펴보면, 안착부(210)의 양측 장변부 끝단에는 제1 고정부(250)이 구비되어, 제1 버스 바(310)의 상부 중 양쪽 끝단을 고정함으로써 제1 버스 바(310)의 이탈이나 상하 및 좌우 유동을 방지한다.
이러한 제1 고정부(250)은 안착부(210)의 외측에서 내측으로 일부가 돌출된 긴 바의 형태로 구비되며, 안착부(210)의 장변부 양측에 일정 구간에 한정하여 형성될 수도 있고, 전체에 걸쳐 형성될 수도 있다.
위와 같이 돌출된 제1 고정부(250)의 폭(W3)과 두께(t3)는 제1 버스 바(310)를 고정할 수 있는 범위에서 설정할 수 있으나, 제1 버스 바(310)의 상부는 배터리 셀(100)들과 본딩 와이어(400)를 통하여 전기적으로 연결되어야 하므로, 이를 위한 공간을 고려하여 적절히 선택하는 것이 필요하다.
다만, 제1 고정부(250)은 제1 버스 바(310)를 고정하는 기능을 하도록 일정한 강도를 가져야 하므로, 제1 고정부(250)의 두께(t3)는 일정 두께 이상인 것이 바람직하며, 예를 들면 제1 버스 바의 두께(t1) 이상인 것이 바람직하다.
다음으로, 제2 고정부(260)는 안착부(210) 가장자리에서 상부로 돌출한후 상기 제1 버스 바(310)의 가장자리 일부를 감싸는 형상으로 절곡되어 있는 것으로, 제1 버스 바(310)의 유동을 방지하는 역할을 한다.
이러한 제2 고정부(260)는 제1 버스 바(310)의 길이 방향을 따라 구비되되, 일정 거리 이격되어 복수로 구비된다.
제2 고정부(260)는 셀 프레임(200)과 버스 바(300)가 일체로 형성된 후 제1 버스 바(310)의 유동을 방지하는 기능을 한다.
제2 고정부(260)의 폭(W2)은 제1 버스 바(310)의 상부 일부를 커버할 수 있는 범위에서 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들면, 제1 버스 바(310)의 폭(W1)보다 작게 형성되는 것이 바람직하고, 대략 제1 버스 바(310)의 폭(W1)의 1~99% 범위에서 형성될 수 있다.
한편, 제2 고정부(260)의 두께(t2)는 제1 버스 바(310)를 고정할 수 있는 범위에서 적절히 선택할 수 있고, 구체적으로 상기 제1 고정부(250)의 두께(t3)와 동일하거나 좀 더 두껍게 형성할 수 있다.
여기서, 제1 버스 바(310)의 폭(W1)은 제1 버스 바(310)에서 장변 사이의 폭을 의미하고, 제1 고정부(250)의 폭(W3) 및 제2 고정부(260)의 폭(W2)은 제1 고정부(250) 및 제2 고정부(260)가 안착부(210)의 가장자리에서 내측으로 돌출된 길이를 의미한다.
또한, 본 발명의 셀 프레임(200)은 제3 고정부(270)를 더 포함할 수 있다.
도 7(a)는 도 2의 C 영역의 부분 확대도 이며, 도 7(b)는 도 7(a)의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 고정부(270)에 관하여 살펴보면, 제3 고정부(270)는 제1 버스 바(310) 하부의 안착부(210)에서 제1 버스 바(310)에 형성된 관통홀을 관통하여 제1 버스 바(310)의 상부로 돌출된 형태이다.
제3 고정부(270)의 형상은 도 5의 (b)에 도시된 단면도에 나타낸 바와 같이 제1 버스 바(310) 상부로 돌출된 부분의 폭(W4)이 관통홀 내부의 폭보다 더 넓은 형태로, 리벳과 유사한 형태를 가지고 있다.
이와 같이 돌출된 부분이 더 넓게 형성됨으로써, 제1 버스 바(310)의 상하 유동을 억제할 수 있게 된다.
제3 고정부(270)의 폭(W4), 즉 제1 버스 바(310) 상부로 돌출된 리벳의 폭(W4)은 제1 버스 바(310)의 폭(W1)보다 작은 범위에서 적절히 선택할 수 있으나, 제1 버스 바(310)의 유동을 억제한다는 관점에서 최소 제1 버스 바(310)의 폭(W1)의 1~99% 범위인 것이 바람직하다.
또한, 제3 고정부(270)의 두께(t4)는 제1 버스 바(310)를 고정하는 기능을 하도록 일정한 강도를 가져야 하므로, 일정 두께 이상인 것이 바람직하며, 예를 들면 제1 버스 바의 두께(t1) 이상인 것이 바람직하며, 0.5mm 이상인 것이 더욱 바람직하다.
이러한 제3 고정부(270)의 개수는 제1 버스 바(310)를 관통하여 형성되므로, 제1 버스 바(310)의 강도나 전기 저항 등에 영향을 끼치지 않는 범위에서 적절히 선택될 수 있다.
한편, 본 발명의 셀 프레임(200)은 제4 고정부(280)를 더 포함할 수 있다.
도 8(a)는 도 2의 D 영역의 부분 확대도 이며, 도 8(b)는 도 8(a)의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제4 고정부(280)에 대하여 살펴보면, 제4 고정부(280)는 하부의 안착부(210)와 함께 제1 버스 바(310)의 폭 방향을 따라 완전히 감싸도록 형성된 띠 형상으로 구비되고, 제1 버스 바(310)의 길이 방향을 따라 일정 거리 이격하여 복수로 구비될 수 있다.
제4 고정부(280)는 위에서 살펴본 제1 고정부(250), 제2 고정부(260) 및 제2고정부(270)에 비하여 제1 버스 바(310)를 더욱 안정적으로 고정할 수 있는 장점이 있으나, 제4 고정부(280)가 위치하는 부분은 제1 버스 바(310)의 상부가 완전히 가려진다는 문제가 있다.
즉, 베터리 셀(100)과 제1 버스 바(310)를 본딩 와이어(400)로 연결하기 위해서는 제1 버스 바(310)의 상부가 일정 면적 이상 노출이 되어야 하므로, 제4 고정부(280)는 제한적으로 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 제2 버스 바(320)를 고정하기 위하여, 앞에서 살펴본 제1 고정부(250), 제2 고정부(260), 제3 고정부(270) 및 제4 고정부(280)에 대응하는 구성들이 구비될 수 있다.
다만, 이들의 형상 및 크기 등의 구체적인 설명은 앞에서 살펴본 구성들과 동일하므로 생략하기로 한다.
이하에서는 전술한 본 발명의 배터리 모듈(1000)을 제조하는 방법에 관하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 배터리 모듈(1000)의 제조 방법은 a) 버스 바(300)와 셀 프레임(200)을 인서트 사출법을 사용하여 일체로 형성하는 단계; b) 버스 바(300)와 일체로 형성된 셀 프레임(200)에 복수의 배터리 셀(100)을 수납하는 단계; 및 c) 배터리 셀(100)과 버스 바(300)를 본딩 와이어(400)를 사용하여 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 인서트 사출법을 사용하여 일체로 형성하는 단계는, 준비된 버스 바(300)를 금형에 위치시킨 후 셀 프레임(200)을 형성할 레진(Resin)을 금형에 충전시킨 후 레진을 경화시켜 버스 바(300)가 일체로 형성된 셀 프레임(200)을 제조하는 단계를 포함한다.
이와 같은 방법으로 제조된 버스 바(300) 일체형 셀 프레임(200)을 공정에 적용함으로써, 배터리 모듈(1000) 제조 공정에서 버스 바(300)를 셀 프레임(200)에 접착시키는 공정을 생략할 수 있어, 제조 단계와 시간 및 이로 인한 제조 비용의 절감을 기대할 수 있다.
또한, 버스 바(300)의 이탈 또는 유동으로 인한 각종 불량을 방지할 수 있는 효과도 있다.
이와 같이 제조된 배터리 모듈(1000)은 단독으로, 또는 배터리 팩의 형태로 제조되어, 다양한 디바이스의 전력원으로서 사용될 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
1000 : 배터리 모듈
100 : 배터리 셀
200 : 셀 프레임
210 : 안착부
220 : 체결부
230 : 개구부
240 : 지지부
250 : 제1 고정부
260 : 제2 고정부
270 : 제3 고정부
280 : 제4 고정부
300 : 버스 바
310 : 제1 버스 바
311 : 제1 홀
320 : 제2 버스 바
321 : 제1면
322 : 제2면
323 : 제3면
324 : 제2 홀
325 : 전극 단자
400 : 본딩 와이어
W1 : 제1 버스 바 폭
W2 : 제2 고정부 폭
W3 : 제1 고정부 폭
W4 : 제3 고정부 폭
t1 : 제1 버스 바 두께
t2 : 제2 고정부 두께
t3 : 제1 고정부 두께
t4 : 제3 고정부 두께

Claims (15)

  1. 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀을 수납하는 셀 프레임;
    상기 복수의 배터리 셀을 직렬 및/또는 병렬로 연결하는 복수의 버스 바; 및
    상기 배터리 셀과 상기 버스 바를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어;를 포함하고,
    상기 셀 프레임과 상기 복수의 버스 바는 인서트 사출법을 사용하여 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀 프레임은 상면에 상기 복수의 버스 바가 위치하는 안착부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 버스 바는 상기 안착부에 위치하는 제1 버스 바 및 제2 버스 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 셀 프레임은 상기 본딩 와이어로 상기 버스 바와 상기 배터리 셀을 연결할 수 있도록 상기 배터리 셀의 상부 일부가 노출되는 개구부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 셀 프레임은 상부에 적층되는 구조물을 상기 본딩 와이어와 이격시키는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 셀 프레임은 상기 안착부 가장자리에서 상부로 돌출한후 상기 제1 버스 바의 가장자리 일부를 감싸는 형상으로 절곡된 제2 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 고정부의 폭은 상기 제1 버스 바의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 고정부는 상기 제1 버스 바의 길이 방향을 따라 구비되되, 일정 거리 이격된 복수개인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 셀 프레임은 상기 제1 버스 바의 하부로부터 상기 제1 버스 바를 관통하여 상기 제1 버스 바 상부로 돌출된 제3 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 고정부는 상기 제1 버스 바 상부로 돌출된 부분이 상기 제1 버스 바 내부를 관통하는 부분보다 넓은 리벳 형상인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 고정부의 리벳의 폭은 상기 제1 버스 바의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 셀 프레임은 상기 제1 버스 바의 폭 방향을 따라 완전히 감싸도록 형성된 띠 형상의 제4 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제4 고정부는 상기 제1 버스 바의 길이 방향을 따라 구비되되, 일정 거리 이격된 복수개인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 제조하는 방법으로서,
    a) 상기 버스 바와 상기 셀 프레임을 인서트 사출법을 사용하여 일체로 형성하는 단계;
    b) 상기 버스 바와 일체로 형성된 상기 셀 프레임에 상기 복수의 배터리 셀을 수납하는 단계; 및
    c) 상기 배터리 셀과 상기 버스 바를 본딩 와이어를 사용하여 전기적으로 연결하는 단계;를 포함하는 배터리 모듈 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
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