KR20240023834A - 버스바 조립체 및 이를 포함한 배터리 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 버스바 조립체는 복수의 배터리 셀들의 전극 탭과 전기적으로 연결되는 버스바 플레이트, 외부 장치와 전기적으로 연결되는 버스바 터미널, 및 버스바 플레이트 및 버스바 터미널을 서로 전기적으로 연결하는 용접부를 포함하고, 용접부는 버스바 플레이트 및 버스바 터미널 사이에 맞대기 용접 방식으로 형성된다.
Description
본 개시는 이차 배터리에 관한 것으로, 구체적으로는 버스바 조립체 및 이를 포함한 배터리 모듈에 관한 것이다.
스마트폰, 노트북, 차량, 드론 등 다양한 전자 장치를 구동하는 에너지 동력원으로서 이차 배터리(secondary battery)의 수요가 급격히 증대되고 있다. 특히, 차량 등을 구동하기 위한 이차 배터리로서, 배터리 모듈에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
배터리 모듈은 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 배터리 모듈의 버스바 조립체를 통해 복수의 배터리 셀들은 전기적으로 연결될 수 있다. 배터리 셀은 배터리의 최소 단위를 나타낼 수 있다.
버스바 조립체는 배터리 모듈 내부의 배터리 셀들을 전기적으로 연결하는 내부 버스바, 및 외부 장치와 내부의 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 외부 버스바를 포함할 수 있다. 내부 버스바 및 외부 버스바는 용접을 통해 서로 연결될 수 있다. 버스바의 소재는 비용, 중량 등을 고려해 선택될 수 있다. 버스바의 소재에 따라 목표 성능을 만족하기 위한 버스바의 두께가 달라지며, 이로 인해 용접에 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 버스바의 두께에 영향을 받지 않는 형태의 용접 구조가 필요해지고 있다.
본 개시의 실시 예는 새로운 형태의 용접 구조가 적용된 버스바 조립체 및 이를 포함한 배터리 모듈을 제공하기 위함이다.
본 개시의 실시 예에 따른 버스바 조립체는, 복수의 배터리 셀들의 전극 탭과 전기적으로 연결되는 버스바 플레이트, 외부 장치와 전기적으로 연결되는 버스바 터미널, 및 버스바 플레이트 및 버스바 터미널을 서로 전기적으로 연결하는 용접부를 포함하고, 용접부는 버스바 플레이트 및 버스바 터미널 사이에 맞대기 용접 방식으로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 용접부는, 버스바 플레이트 및 버스바 터미널이 맞대어지도록 배치된 상태에서, 버스바 플레이트 및 버스바 터미널의 경계부가 용접되어 형성될 수 있다.
실시 예에서, 버스바 플레이트는 받침부, 및 받침부의 일 측면에 연결되는 제1 플레이트를 포함하고, 버스바 터미널은 받침부 상에 배치된 연결부를 포함하고, 용접부는, 연결부의 일 측면 및 제1 플레이트의 일 측면 사이에 형성된 제1 용접부를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트의 두께는, 받침부의 두께 보다 클 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트의 두께는, 받침부의 두께 및 연결부의 두께의 합과 같을 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트에는 복수의 배터리 셀들의 전극 탭이 삽입되는 복수의 홀이 형성될 수 있다.
실시 예에서, 버스바 터미널은 연결부에 연결되는 터미널 리드를 더 포함할 수 있다.
실시 예에서, 버스바 플레이트는 받침부의 다른 측면에 연결되고, 받침부의 두께 보다 더 큰 두께를 갖는 제2 플레이트를 더 포함하고, 용접부는 연결부의 다른 측면 및 제2 플레이트의 일 측면 사이에 형성된 제2 용접부를 더 포함할 수 있다.
실시 예에서, 버스바 조립체는 복수의 배터리 셀들 및 버스바 플레이트 사이에 배치되는 버스바 프레임을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 일 방향으로 적층된 복수의 배터리 셀들, 및 복수의 배터리 셀들 중 적어도 2개의 배터리 셀들의 전극 탭과 전기적으로 연결된 버스바 플레이트, 외부 장치와 전기적으로 연결되는 버스바 터미널, 및 버스바 플레이트 및 버스바 터미널 사이의 복수의 경계 영역들 중 적어도 하나의 경계 영역에 배치된 용접부를 포함하는 버스바 조립체를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 용접부는, 버스바 플레이트 및 버스바 터미널이 맞대어지도록 배치된 상태에서, 버스바 플레이트 및 버스바 터미널의 경계부가 용접되어 형성될 수 있다.
실시 예에서, 버스바 플레이트는 받침부, 및 받침부의 일 측면에 연결되는 제1 플레이트를 포함하고, 버스바 터미널은 받침부 상에 배치된 연결부를 포함하고, 용접부는, 연결부의 일 측면 및 제1 플레이트의 일 측면 사이의 경계 영역에 형성된 제1 용접부를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트의 두께는, 받침부의 두께 보다 클 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트의 두께는, 받침부의 두께 및 연결부의 두께의 합과 같을 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트에는 적어도 2개의 배터리 셀의 전극 탭이 삽입되는 적어도 2개의 홀이 형성될 수 있다.
실시 예에서, 버스바 터미널은 연결부에 연결되는 터미널 리드를 더 포함할 수 있다.
실시 예에서, 버스바 플레이트는 받침부의 다른 측면에 연결되고, 받침부의 두께 보다 더 큰 두께를 갖는 제2 플레이트를 더 포함하고, 용접부는 연결부의 다른 측면 및 제2 플레이트의 일 측면 사이에 형성된 제2 용접부를 더 포함할 수 있다.
실시 예에서, 버스바 조립체는 적어도 2개의 배터리 셀들 및 버스바 플레이트 사이에 배치되는 버스바 프레임을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예는 새로운 형태의 용접 구조가 적용된 버스바 조립체 및 이를 포함한 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시 예는 용접을 통해 생성되는 전류 통로의 단면적을 증가시킬 수 있다.
본 개시의 실시 예는 용접에 따른 버스바 조립체의 열변형을 감소시킬 수 있다.
본 개시의 실시 예는 버스바 조립체의 두께 또는 소재에 대한 설계 자유도를 높일 수 있다.
도 1a는 일 실시 예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 일 실시 예에 따른 버스바 조립체를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 버스바를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 버스바의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 용접부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다른 일 실시 예에 따른 버스바의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 일 실시 예에 따른 용접부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 용접부의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 일 실시 예에 따른 버스바 조립체를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 버스바를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 버스바의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 용접부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다른 일 실시 예에 따른 버스바의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 일 실시 예에 따른 용접부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 용접부의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들에 대한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들은 본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들 이외에도 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상이 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다.
도 1a는 일 실시 예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(10)은 배터리 셀(100), 버스바 조립체(200G) 및 케이스(300)를 포함할 수 있다.
배터리 셀(100)은 충전 및 방전을 반복적으로 수행할 수 있는 이차 전지일 수 있다. 배터리 셀(100)의 개수는 복수일 수 있다. 배터리 셀(100)은 일 방향으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(100)은 X축 방향으로 적층될 수 있다.
배터리 셀(100)은 전극 조립체, 외장재 및 전극 탭을 포함할 수 있다. 외장재는 전극 조립체를 감쌀 수 있다. 전극 조립체의 전극 및 전극 탭은 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 전극 탭은 버스바 조립체(200G)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전극 탭은 배터리 셀(100)의 적층 방향과 다른 방향으로 돌출될 수 있다. 예를 들어, 적층 방향이 X축 방향인 경우, 전극 탭은 Y축 방향으로 돌출될 수 있다.
배터리 셀(100)의 타입은 파우치 타입일 수 있다. 다만, 이는 일 실시 예일 뿐이며, 배터리 셀(100)의 타입은 원통형 타입, 각형 타입 등으로 변형되어 실시될 수 있다.
버스바 조립체(200G)는 배터리 셀(100)의 전극 탭과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 버스바 조립체(200G) 및 전극 탭은 전기전도도가 높아 전기가 통할 수 있는 전도체로 구성될 수 있다. 케이스(300)는 배터리 셀(100)을 수용할 수 있다. 실시 예에서, 케이스(300)는 하부 케이스(310), 상부 케이스(320), 엔드 플레이트(330) 및 사이드 플레이트(340)를 포함할 수 있다. 하부 케이스(310)는 배터리 셀(100)의 하단에 위치할 수 있다. 하부 케이스(310)는 배터리 셀(100)을 지지할 수 있다. 상부 케이스(320)는 배터리 셀(100)의 상단에 위치할 수 있다. 엔드 플레이트(330)는 배터리 셀(100)의 일 측면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 엔드 플레이트(330)는 배터리 셀(100)이 X축 방향으로 적층된 경우, 배터리 셀(100)의 적층체를 기준으로 X축 방향의 양끝단에 위치할 수 있다. 사이드 플레이트(340)는 배터리 셀(100)의 다른 측면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 사이드 플레이트(340)는 배터리 셀(100)이 X축 방향으로 적층된 경우, 배터리 셀(100)의 적층체를 기준으로 Y축 방향의 양끝단에 위치할 수 있다.
실시 예에서, 하부 케이스(310)는 엔드 플레이트(330) 또는 사이드 플레이트(340)와 일체의 부품으로 제조될 수 있다. 실시 예에서, 하부 케이스(310)는 엔드 플레이트(330) 또는 사이드 플레이트(340)와 별개의 부품으로 제조될 수 있다. 이 경우, 하부 케이스(310)는 볼트, 클램프 등의 고정 부재를 통해 엔드 플레이트(330) 및 사이드 플레이트(340)에 결합될 수 있다. 상부 케이스(320)도 이와 유사하게 엔드 플레이트(330) 또는 사이드 플레이트(340)와 일체의 부품으로 제조되거나, 또는 별개의 부품으로 제조될 수 있다. 실시 예에서, 엔드 플레이트(330) 및 사이드 플레이트(340) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
도 1b는 일 실시 예에 따른 버스바 조립체를 설명하기 위한 도면이다.
도 1b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 버스바 조립체(200G)는 복수의 버스바(200, 201)를 포함할 수 있다.
복수의 버스바(200, 201)는 제1 버스바(200) 및 제2 버스바(201)를 포함할 수 있다. 제1 버스바(200)는 배터리 셀(100) 및 외부 장치 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 제2 버스바(201)는 배터리 모듈(10)에 포함된 배터리 셀(100)과 배터리 모듈(10)에 포함된 다른 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
실시 예에서, 복수의 버스바(200, 201)는 개별적인 부품으로 제조될 수 있다. 다른 실시 예에서, 실시 예에서, 복수의 버스바(200, 201)는 일체의 부품으로 제조될 수 있다.
일 실시 예에 따른 버스바 조립체(200G)는 버스바 프레임(250)를 더 포함할 수 있다.
복수의 버스바(200, 201)는 버스바 프레임(250)에 결합될 수 있다. 버스바 프레임(250)은 복수의 버스바(200, 201)의 위치를 고정할 수 있다. 실시 예에서, 버스바 프레임(250)은 플라스틱, 금속 등의 다양한 소재로 구성될 수 있다. 버스바 프레임(250)은 복수의 버스바(200, 201) 및 배터리 셀(100) 사이에 위치할 수 있다. 한편, 일 실시 예에 따른 복수의 버스바(200, 201) 각각에는 배터리 셀(100)의 전극 탭이 삽입될 수 있는 홀이 형성될 수 있다. 또한, 버스바 프레임(250)에는 버스바(200, 201)의 홀의 위치와 대응되는 위치에 홀이 형성될 수 있다.
실시 예에서, 제1 버스바(200)는 용접을 통해 형성될 수 있다. 즉, 제1 버스바(200) 및 제2 버스바(201) 중에서 제1 버스바(200)만 용접의 대상이 될 수 있다. 다만, 이는 일 실시 예일 뿐이며, 제2 버스바(201) 또한 용접의 대상이 될 수 있다.
본 개시의 실시 예는 새로운 형태의 용접 구조가 적용된 버스바 조립체(200G) 및 이를 포함한 배터리 모듈(10)을 제공할 수 있다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 다른 배터리 셀(100)은 전극 조립체(110), 전극 탭(120), 및 외장재(130)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 배터리 셀(100)은 파우치 타입의 이차 전지일 수 있다. 파우치 타입은 유연하거나 플렉서블한 특성을 갖는 소재를 외장재(130)로 사용한 이차 전지일 수 있다.
전극 조립체(110)는 전극, 분리막 및 전해질을 포함할 수 있다. 전극은 음극 및 양극을 포함할 수 있다. 음극 및 양극은 번갈아가면서 적층될 수 있다. 음극 및 양극 사이에는 분리막이 배치될 수 있다.
분리막은 음극 및 양극 간 전기적 접촉을 차단할 수 있다. 분리막은 리튬 이온 등의 이온이 통과할 수 있도록 내부에 구멍이 형성될 수 있다. 전해질은 리튬 이온 등의 이온의 이동을 돕는 매개체로 기능하는 물질을 포함할 수 있다.
전극 탭(120)은 전극 조립체(110)의 전극에 연결될 수 있다. 구체적으로, 전극 탭(120)은 전극 조립체(110)의 양극에 전기적으로 연결되는 양극 탭 및 전극 조립체(110)의 음극에 전기적으로 연결되는 음극 탭을 포함할 수 있다. 전극 탭(120)은 일부분이 외장재(130)의 외부를 향해 돌출될 수 있다. 예를 들어, 양극 탭은 일부분이 +Y축 방향으로 돌출되고, 음극 탭은 일부분이 -Y축 방향으로 돌출될 수 있다. 실시 예에서, 양극 탭 및 음극 탭 각각의 소재는 구리, 알루미늄 등의 전도성 소재일 수 있다.
외장재(130)는 전극 조립체(110)를 감쌀 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(110)는 외장재(130)에 의해 형성되는 내부 공간에 수용될 수 있다. 실시 예에서, 외장재(130)는 파우치형 필름일 수 있다. 예를 들어, 외장재(130)는 알루미늄 라미네이트 필름일 수 있다. 이에 따라, 외장재(130)는 전극 조립체(110)를 보호할 수 있다.
외장재(130)는 실링부(131, 132)를 포함할 수 있다. 실링부(131, 132)는 접착제, 가열, 압착 등 다양한 방식으로 접합됨으로써 형성될 수 있다. 실링부(131, 132)는 제1 실링부(131) 및 제2 실링부(132)를 포함할 수 있다. 제2 실링부(132)는 제1 실링부(131)에서 폴딩된 부분일 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 버스바를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 버스바(200a, 200b)는 버스바 플레이트(210a, 210b), 버스바 터미널(220a, 220b) 및 용접부(230a, 230b)를 포함할 수 있다. 버스바(200a, 200b)는 양극 또는 음극의 극성을 가질 수 있다. 한편, 도 3의 버스바(200a, 200b)는 도 1b에서 설명한 제1 버스바(200)일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 아니하고, 도 3의 버스바(200a, 200b)는 제2 버스바(201)일 수 있다.
버스바 플레이트(210a, 210b)는 배터리 셀(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 버스바 플레이트(210a, 210b)는 배터리 셀(100)과 같은 배터리 모듈(10)에 포함된 다른 배터리 셀을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
실시 예에서, 버스바 플레이트(210a, 210b)에는 적어도 하나의 홀(215a, 215b)이 형성될 수 있다. 홀(215a, 215b)은 버스바 플레이트(210a, 210b)에서 관통된 영역일 수 있다. 버스바 플레이트(210a, 210b)의 홀(215a, 215b)에는 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)이 삽입될 수 있다. 예를 들어, 전극 탭(120)은 홀(215a, 215b)에 삽입되어 절곡될 수 있다. 전극 탭(120)의 절곡된 부분은 버스바 플레이트(210a, 210b)에서 홀(215a, 215b)의 주변 영역에 접촉될 수 있다. 접촉 영역을 통해, 버스바 플레이트(210a, 210b)는 배터리 셀(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전극 탭(120)이 홀(215a, 215b)에 삽입되어 돌출된 상태에서, 레이저 용접 등을 이용해 전극 탭(120)이 접합될 수 있다. 이 경우, 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)은 버스바 플레이트(210a, 210b)에 접촉될 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀(100)은 전극 탭(120)을 통해 버스바 플레이트(210a, 210b)에 전기적으로 연결될 수 있다.
같은 방식으로, 버스바 플레이트(210a, 210b)는 배터리 모듈(10)에 포함된 다른 배터리 셀과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀(100)은 버스바 플레이트(210a, 210b)를 통해 다른 배터리 셀에 전기적으로 연결될 수 있다.
버스바 터미널(220a, 220b)은 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 외부 장치는 배터리 모듈(10) 외부의 전자 장치 또는 전기 장치를 나타낸다. 예를 들어, 외부 장치는 다른 배터리 모듈, BMS(Battery Management System), 차량, 기타 전자 장치 등일 수 있다.
버스바 플레이트(210a, 210b) 및 버스바 터미널(220a, 220b) 각각은 구리, 알루미늄 등의 전도성 소재들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 버스바 플레이트(210a, 210b) 및 버스바 터미널(220a, 220b) 각각은 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금을 함유하는 심재 및 심재를 둘러싸는 도금층으로 구성될 수 있다. 도금층은 니켈, 주석, 금, 은 등의 전도성 소재를 포함할 수 있다.
용접부(230a, 230b)는 용접을 통해 형성될 수 있다. 용접은 레이저 용접, 전자빔 용접, 아크 용접, 초음파 용접 등 다양한 방식이 적용될 수 있다. 버스바 플레이트(210a, 210b)는 용접부(230a, 230b)를 통해 버스바 터미널(220a, 220b)에 접합될 수 있다.
용접부(230a, 230b)는 맞대기 용접(butt welding, 또는 butt joint welding)을 통해 형성될 수 있다. 맞대기 용접은 용접의 대상이 되는 2개의 모재가 서로 맞대어진 상태에서, 모재들의 경계부가 용접되는 방식일 수 있다.
용접부(230a, 230b)는 버스바 플레이트(210a, 210b) 및 버스바 터미널(220a, 220b) 사이에 형성될 수 있다. 즉, 용접부(230a, 230b)는 버스바 플레이트(210a, 210b) 및 버스바 터미널(220a, 220b)의 경계부에 형성될 수 있다. 버스바 플레이트(210a, 210b) 및 버스바 터미널(220a, 220b)은 용접부(230a, 230b)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에서, 버스바 플레이트(210a, 210b) 및 버스바 터미널(220a, 220b)는 서로 맞닿는 경계 영역이 복수개가 되도록, 버스바 플레이트(210a, 210b) 및 버스바 터미널(220a, 220b)가 배치될 수 있다. 즉, 버스바 플레이트(210a, 210b) 및 버스바 터미널(220a, 220b) 사이에는 복수의 경계 영역이 존재할 수 있다. 이 경우, 용접부(230a, 230b)는 복수의 경계 영역 중에서 적어도 하나의 경계 영역에 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 3의 (a)와 같이 버스바 플레이트(210a) 및 버스바 터미널(220a) 사이의 경계 영역들은 XY 평면에 대응되는 경계 영역 및 XZ 평면에 대응되는 경계 영역을 포함할 수 있다. 이 경우, 용접부(230a)는 XY 평면에 대응되는 경계 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (b)와 같이 버스바 플레이트(210b) 및 버스바 터미널(220b) 사이의 경계 영역들은 XY 평면에 대응되는 경계 영역, XZ 평면에 대응되는 경계 영역 및 YZ 평면에 대응되는 경계 영역을 포함할 수 있다. 이 경우, 용접부(230b)는 XY 평면에 대응되는 경계 영역 및/또는 YZ 평면에 대응되는 경계 영역에 배치될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 버스바의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 버스바 플레이트(210a)는 받침부(211a) 및 제1 플레이트(213a)를 포함할 수 있다. 받침부(211a) 및 제1 플레이트(213a)는 일체의 부품으로서 제조되거나, 또는 별개의 부품으로 제조될 수 있다.
받침부(211a)는 버스바 터미널(220a)의 연결부(221a)가 안착될 수 있다. 이 경우, 받침부(211a)는 연결부(221a)를 지지할 수 있다.
제1 플레이트(213a)의 일 측면은 받침부(211a)의 일 측면에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트(213a)의 일 측면 및 받침부(211a)의 일 측면은 Z축 방향에 수직인 평면일 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트(213a)의 두께는 받침부(211a)의 두께 보다 클 수 있다. 여기서 두께는 Y축 방향의 길이일 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트(213a)의 두께는 받침부(211a)의 두께 및 연결부(221a)의 두께의 합과 같을 수 있다. 여기서 두께는 Y축 방향의 길이일 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트(213a)에는 적어도 하나의 홀(215a)이 형성될 수 있다. 홀(215a)은 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)이 삽입될 수 있다.
일 실시 예에 따른 버스바 터미널(220a)은 연결부(221a)를 포함할 수 있다. 연결부(221a)는 받침부(211a) 상에 배치될 수 있다.
실시 예에서, 버스바 터미널(220a)은 터미널 리드(223a)을 더 포함할 수 있다.
터미널 리드(223a)는 연결부(221a)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 연결부(221a)의 일 측면 및 터미널 리드(223a)의 일 측면은 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결부(221a)의 일 측면 및 터미널 리드(223a)의 일 측면은 X축 방향에 수직인 평면일 수 있다. 실시 예에서, 연결부(221a) 및 터미널 리드(223a)는 일체의 부품으로서 제조되거나, 또는 별개의 부품으로 제조될 수 있다.
터미널 리드(223a)는 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 터미널 리드(223a)의 일부는 배터리 모듈(10)의 케이스(300) 외부로 돌출될 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따르면 새로운 형태의 용접 구조가 적용된 버스바(200a, 200b) 및 이를 포함한 배터리 모듈(10)을 제공할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시 예는 버스바(200a, 200b)의 두께 또는 소재에 대한 설계 자유도를 높일 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 용접부를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (a) 내지 (c)는 용접부(230a)가 형성되는 과정을 나타낸다.
도 5의 (a)를 참조하면, 받침부(211a)의 상면 및 연결부(221a)의 하면이 서로 대향하도록, 연결부(221a)가 받침부(211a) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 받침부(211a)의 상면 및 연결부(221a)의 하면 각각은 Y축 방향에 수직인 평면일 수 있다.
이 경우, 연결부(221a)의 일 측면 및 제1 플레이트(213a)의 일 측면은 서로 맞닿도록 연결부(221a)가 받침부(211a) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 연결부(221a)의 일 측면 및 제1 플레이트(213a)의 일 측면 각각은 Z축 방향에 수직인 평면일 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 연결부(221a) 및 제1 플레이트(213a)의 경계부(510)에 레이저(520)가 조사될 수 있다. 경계부(510)는 연결부(221a)의 일 측면 및 제1 플레이트(213a)의 일 측면 사이의 중심선에서 기준 값만큼 이격된 영역일 수 있다. 기준 값은 다양한 값으로 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 연결부(221a)의 일 측면은 연결부(221a)의 측면들 중 제1 플레이트(213a)에 맞닿는 XY 평면에 해당하는 측면일 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트(213a)의 일 측면은 제1 플레이트(213a)의 측면들 중 연결부(221a)에 맞닿는 XY 평면에 해당하는 측면일 수 있다.
실시 예에서, 버스바 플레이트(210a) 및 버스바 터미널(220a)이 맞대어지도록 배치된 상태에서, 버스바 플레이트(210a) 및 버스바 터미널(220a)의 경계부(510)가 용접되어 용접부(230a)가 형성될 수 있다.
도 5의 (c)를 참조하면, 용접부(230a)는 연결부(221a)의 일 측면 및 제1 플레이트(213a)의 일 측면이 맞대어지도록 배치된 상태에서, 경계부(510)가 용접되어 형성될 수 있다. 이 경우, 용접부(230a)는 연결부(221a)의 일 측면 및 제1 플레이트(213a)의 일 측면 사이에 형성될 수 있다. 용접부(230a)는 레이저에 의해 경계부(510)가 가열 및 냉각됨에 따라 형성되는 용접 비드일 수 있다.
실시 예에서, 용접부(230a)의 두께는 연결부(221a)의 두께와 같거나, 연결부(221a)의 두께 보다 클 수 있다. 두께는 Y축 방향의 길이일 수 있다. 다만 이는 일 실시 예일 뿐이며, 용접부(230a)의 두께는 연결부(221a)의 두께 보다 작을 수 있다.
도 6은 다른 일 실시 예에 따른 버스바의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 다른 일 실시 예에 따른 버스바 플레이트(210b)는 받침부(211b), 제1 플레이트(213b) 및 제2 플레이트(217b)를 포함할 수 있다. 받침부(211b), 제1 플레이트(213b) 및 제2 플레이트(217b)는 일체의 부품으로서 제조되거나, 또는 별개의 부품으로 제조될 수 있다.
받침부(211b)에는 버스바 터미널(220b)의 연결부(221b)가 안착될 수 있다.
제1 플레이트(213b)의 일 측면은 받침부(211b)의 일 측면에 연결될 수 있다. 제1 플레이트(213b)의 일 측면 및 받침부(211b)의 일 측면은 Z축 방향에 수직인 평면일 수 있다.
제1 플레이트(213b)의 일 측면은 제2 플레이트(217b)의 일 측면에 연결될 수 있다. 제1 플레이트(213b)의 일 측면 및 제2 플레이트(217b)의 일 측면은 Z축 방향에 수직인 평면일 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트(213b)의 두께는 받침부(211b)의 두께 보다 클 수 있다. 여기서 두께는 Y축 방향의 길이일 수 있다. 실시 예에서, 제1 플레이트(213b)의 두께는 받침부(211b)의 두께 및 연결부(221b)의 두께의 합과 같을 수 있다.
실시 예에서, 제1 플레이트(213b)에는 적어도 하나의 홀(215b)이 형성될 수 있다. 홀(215b)에는 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)이 삽입될 수 있다.
제2 플레이트(217b)는 받침부(211b)의 다른 측면에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 플레이트(217b)의 다른 측면은 받침부(211b)의 다른 측면에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 플레이트(217b)의 다른 측면 및 받침부(211b)의 다른 측면은 X축 방향에 수직인 평면일 수 있다.
실시 예에서, 제2 플레이트(217b)의 두께는 연결부(221b)의 두께보다 더 클 수 있다. 실시 예에서, 제2 플레이트(217b)의 두께는 제1 플레이트(213b)의 두께와 같을 수 있다. 여기서 두께는 Y축 방향의 길이일 수 있다.
일 실시 예에 따른 버스바 터미널(220b)은 연결부(221b)를 포함할 수 있다. 연결부(221b)는 받침부(211b) 상에 배치될 수 있다.
실시 예에서, 버스바 터미널(220b)은 터미널 리드(223b)을 더 포함할 수 있다.
터미널 리드(223b)는 연결부(221b)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 연결부(221b)의 일 측면 및 터미널 리드(223b)의 일 측면은 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결부(221b)의 일 측면 및 터미널 리드(223b)의 일 측면은 X축 방향에 수직인 평면일 수 있다. 실시 예에서, 연결부(221b) 및 터미널 리드(223b)는 일체의 부품으로서 제조되거나, 또는 별개의 부품으로 제조될 수 있다.
터미널 리드(223b)는 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 터미널 리드(223b)의 일부는 배터리 모듈(10)의 케이스(300) 외부로 돌출될 수 있다.
도 7은 다른 일 실시 예에 따른 용접부를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (a) 내지 (c)는 용접부(230b)가 형성되는 과정을 나타낸다.
도 7의 (a)를 참조하면, 받침부(211b)의 상면 및 연결부(221b)의 하면이 서로 대향하도록, 연결부(221b)가 받침부(211b) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 받침부(211b)의 상면 및 연결부(221b)의 하면 각각은 Y축 방향에 수직인 평면일 수 있다.
이 경우, 연결부(221b)의 일 측면 및 제1 플레이트(213b)의 일 측면이 서로 맞닿고, 연결부(221b)의 다른 측면 및 제2 플레이트(217b)의 일 측면이 서로 맞닿도록, 연결부(221b)가 받침부(211b) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 연결부(221b)의 일 측면 및 제1 플레이트(213b)의 일 측면 각각은 Z축 방향에 수직인 평면일 수 있다. 연결부(221b)의 다른 측면 및 제2 플레이트(217b)의 일 측면 각각은 X축 방향에 수직인 평면일 수 있다.
도 7의 (b)를 참조하면, 경계부(710)에 레이저(720)가 조사될 수 있다. 경계부(710)는 연결부(221b) 및 제1 플레이트(213b)의 사이의 제1 경계 영역 및 연결부(221b) 및 제2 플레이트(217b)의 사이의 제2 경계 영역을 포함할 수 있다.
제1 경계 영역은 연결부(221b)의 일 측면 및 제1 플레이트(213b)의 일 측면 사이의 중심선에서 기준 값만큼 이격된 영역일 수 있다. 제2 경계 영역은 연결부(221b)의 다른 측면 및 제2 플레이트(217b)의 일 측면 사이의 중심선에서 기준 값만큼 이격된 영역일 수 있다. 기준 값은 다양한 값으로 미리 설정될 수 있다.
도 7의 (c)를 참조하면, 용접부(230b)는 경계부(710)가 용접되어 형성될 수 있다.
용접부(230b)는 연결부(221b)의 일 측면 및 제1 플레이트(213b)의 일 측면 사이에 형성된 제1 용접부, 및 연결부(221b)의 다른 측면 및 제2 플레이트(217b)의 일 측면 사이에 형성된 제2 용접부를 포함할 수 있다. 용접부(230b)는 레이저에 의해 경계부(710)가 가열 및 냉각됨에 따라 형성되는 용접 비드일 수 있다.
실시 예에서, 용접부(230b)의 두께는 연결부(221b)의 두께와 같거나, 연결부(221b)의 두께 보다 클 수 있다. 두께는 Y축 방향의 길이일 수 있다. 다만 이는 일 실시 예일 뿐이며, 용접부(230b)의 두께는 연결부(221b)의 두께 보다 작을 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따르면, 서로 직교하는 방향으로 제1 용접부 및 제2 용접부가 형성됨에 따라, 용접에 따른 버스바(200b)의 열변형을 감소시킬 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 용접부의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 (a)는 겹치기 용접에 따른 용접부(830a)의 단면을 나타낸 것이고, 도 8의 (b)는 맞대기 용접에 따른 용접부(830b)의 단면을 나타낸 것이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 버스바 플레이트(810a) 상에 버스바 터미널(820a)이 겹쳐진 상태로 용접될 수 있다. 이 경우, 두께 방향에 따라 버스바 터미널(820a)의 상단부터 버스바 터미널(820a)의 하단, 버스바 플레이트(810a)의 상단이 순차적으로 용접될 수 있다. 두께 방향은 Y축 방향일 수 있다.
겹치기 용접의 경우, 용접 방향은 버스바 플레이트(810a) 및 버스바 터미널(820a) 사이의 경계면(또는 경계 영역)에 수직인 관계일 수 있다. 버스바 플레이트(810a) 및 버스바 터미널(820a) 사이의 경계면은 XZ 평면이고, 용접 방향은 Y축 방향일 수 있다. 즉, 겹치기 용접은 버스바 플레이트(810a) 및 버스바 터미널(820a) 사이의 경계면을 간접적으로 용접하는 방식일 수 있다.
겹치기 용접을 통해 형성된 용접부(830a)의 단면 길이는 두께 방향으로 갈수록 점차 감소한다. 특히, 버스바 터미널(820a)의 하단 및 버스바 플레이트(810a)의 상단 사이의 경계 영역에 형성된 용접부(830a)의 단면 길이는 L1이 될 수 있다. 여기서 단면 길이는 X축 방향의 길이일 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 버스바 플레이트(810b) 및 버스바 터미널(820b)은 맞대어진 상태로 용접이 수행될 수 있다. 이 경우, 버스바 플레이트(810b) 및 버스바 터미널(820b)의 경계 영역이 용접될 수 있다.
맞대기 용접의 경우, 용접 방향은 버스바 플레이트(810b) 및 버스바 터미널(820b) 사이의 경계면(또는 경계 영역)에 포함되는 관계 또는 평행하는 관계일 수 있다. 버스바 플레이트(810b) 및 버스바 터미널(820b) 사이의 경계면은 YZ 평면이고, 용접 방향은 Y축 방향일 수 있다. 즉, 맞대기 용접은 버스바 플레이트(810b) 및 버스바 터미널(820b) 사이의 경계면을 직접 용접하는 방식일 수 있다.
버스바 플레이트(810b) 및 버스바 터미널(820b)의 경계 영역에 형성된 용접부(830b)의 단면 길이는 L2가 될 수 있다. 여기서 단면 길이는 Y축 방향의 길이일 수 있다.
여기서, 맞대기 용접을 통해 형성된 용접부(830b)의 단면 길이는 겹치기 용접을 통해 형성된 용접부(830a)의 단면 길이 보다 길 수 있다. 즉, 맞대기 용접을 통해 형성된 용접부(830b)의 단면적은 겹치기 용접을 통해 형성된 용접부(830a)의 단면적 보다 클 수 있다. 여기서 용접부(830a, 830b)는 전류 통로로서 기능할 수 있다.
이와 같이, 본 개시에서 제공하는 맞대기 용접 방식에 따른 용접부(830b)의 단면적은, 겹치기 용접 방식에 비해 더 증가될 수 있고, 이에 따라 전류 밀도가 향상될 수 있다.
10: 배터리 모듈
100: 배터리 셀
200G: 버스바 조립체
200, 201, 200a, 200b: 버스바
250: 버스바 프레임
300: 케이스
100: 배터리 셀
200G: 버스바 조립체
200, 201, 200a, 200b: 버스바
250: 버스바 프레임
300: 케이스
Claims (18)
- 복수의 배터리 셀들의 전극 탭과 전기적으로 연결되는 버스바 플레이트;
외부 장치와 전기적으로 연결되는 버스바 터미널; 및
상기 버스바 플레이트 및 상기 버스바 터미널을 서로 전기적으로 연결하는 용접부;를 포함하고,
상기 용접부는,
상기 버스바 플레이트 및 상기 버스바 터미널 사이에 맞대기 용접 방식으로 형성된, 버스바 조립체.
- 제1항에 있어서,
상기 용접부는,
상기 버스바 플레이트 및 상기 버스바 터미널이 맞대어지도록 배치된 상태에서, 상기 버스바 플레이트 및 상기 버스바 터미널의 경계부가 용접되어 형성된, 버스바 조립체.
- 제1항에 있어서,
상기 버스바 플레이트는, 받침부, 및 상기 받침부의 일 측면에 연결되는 제1 플레이트를 포함하고,
상기 버스바 터미널은, 상기 받침부 상에 배치된 연결부를 포함하고,
상기 용접부는,
상기 연결부의 일 측면 및 상기 제1 플레이트의 일 측면 사이에 형성된 제1 용접부를 포함하는, 버스바 조립체.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 플레이트의 두께는, 상기 받침부의 두께 보다 큰, 버스바 조립체.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 플레이트의 두께는, 상기 받침부의 두께 및 상기 연결부의 두께의 합과 같은, 버스바 조립체.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 플레이트에는 상기 복수의 배터리 셀들의 전극 탭이 삽입되는 복수의 홀이 형성된, 버스바 조립체.
- 제3항에 있어서,
상기 버스바 터미널은 상기 연결부에 연결되는 터미널 리드를 더 포함하는, 버스바 조립체.
- 제3항에 있어서,
상기 버스바 플레이트는,
상기 받침부의 다른 측면에 연결되고, 상기 받침부의 두께 보다 더 큰 두께를 갖는 제2 플레이트를 더 포함하고,
상기 용접부는,
상기 연결부의 다른 측면 및 상기 제2 플레이트의 일 측면 사이에 형성된 제2 용접부를 더 포함하는, 버스바 조립체.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 버스바 플레이트 사이에 배치되는 버스바 프레임;을 더 포함하는 버스바 조립체.
- 일 방향으로 적층된 복수의 배터리 셀들; 및
상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 2개의 배터리 셀들의 전극 탭과 전기적으로 연결된 버스바 플레이트, 외부 장치와 전기적으로 연결된 버스바 터미널, 및 상기 버스바 플레이트 및 상기 버스바 터미널 사이의 복수의 경계 영역들 중 적어도 하나의 경계 영역에 배치된 용접부를 포함하는 버스바 조립체;를 포함하는 배터리 모듈.
- 제10항에 있어서,
상기 용접부는,
상기 버스바 플레이트 및 상기 버스바 터미널이 맞대어지도록 배치된 상태에서, 상기 버스바 플레이트 및 상기 버스바 터미널의 경계부가 용접되어 형성된, 배터리 모듈.
- 제10항에 있어서,
상기 버스바 플레이트는, 받침부, 및 상기 받침부의 일 측면에 연결되는 제1 플레이트를 포함하고,
상기 버스바 터미널은, 상기 받침부 상에 배치된 연결부를 포함하고,
상기 용접부는,
상기 연결부의 일 측면 및 상기 제1 플레이트의 일 측면 사이의 경계 영역에 형성된 제1 용접부를 포함하는, 배터리 모듈.
- 제12항에 있어서,
상기 제1 플레이트의 두께는, 상기 받침부의 두께 보다 큰, 배터리 모듈.
- 제12항에 있어서,
상기 제1 플레이트의 두께는, 상기 받침부의 두께 및 상기 연결부의 두께의 합과 같은, 배터리 모듈.
- 제12항에 있어서,
상기 제1 플레이트에는 상기 적어도 2개의 배터리 셀의 전극 탭이 삽입되는 적어도 2개의 홀이 형성된, 배터리 모듈.
- 제12항에 있어서,
상기 버스바 터미널은 상기 연결부에 연결되는 터미널 리드를 더 포함하는, 배터리 모듈.
- 제12항에 있어서,
상기 버스바 플레이트는,
상기 받침부의 다른 측면에 연결되고, 상기 받침부의 두께 보다 더 큰 두께를 갖는 제2 플레이트를 더 포함하고,
상기 용접부는,
상기 연결부의 다른 측면 및 상기 제2 플레이트의 일 측면 사이의 경계 영역에 형성된 제2 용접부를 더 포함하는, 배터리 모듈.
- 제10항에 있어서,
상기 버스바 조립체는,
상기 적어도 2개의 배터리 셀들 및 상기 버스바 플레이트 사이에 배치되는 버스바 프레임을 더 포함하는, 배터리 모듈.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220102026A KR20240023834A (ko) | 2022-08-16 | 2022-08-16 | 버스바 조립체 및 이를 포함한 배터리 모듈 |
| US18/363,051 US20240063513A1 (en) | 2022-08-16 | 2023-08-01 | Busbar Assembly and Battery Module Including the Same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220102026A KR20240023834A (ko) | 2022-08-16 | 2022-08-16 | 버스바 조립체 및 이를 포함한 배터리 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240023834A true KR20240023834A (ko) | 2024-02-23 |
Family
ID=89906152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220102026A KR20240023834A (ko) | 2022-08-16 | 2022-08-16 | 버스바 조립체 및 이를 포함한 배터리 모듈 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240063513A1 (ko) |
| KR (1) | KR20240023834A (ko) |
-
2022
- 2022-08-16 KR KR1020220102026A patent/KR20240023834A/ko unknown
-
2023
- 2023-08-01 US US18/363,051 patent/US20240063513A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240063513A1 (en) | 2024-02-22 |
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