WO2015080466A1 - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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sensing
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battery module
assembly
sensing plate
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엄영섭
성준엽
김기연
유성천
강달모
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, and more particularly, to a battery module to which a novel voltage detection structure for a plurality of secondary cells provided in a cell assembly is applied, a method of manufacturing the same, and a battery pack including the battery module. .
  • водородн ⁇ е ⁇ е ⁇ ество Commercially available secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, and thus are free of charge and discharge. The self-discharge rate is very low and the energy density is high.
  • Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a packaging material for sealing and storing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case.
  • a lithium secondary battery may be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • the battery pack of the hybrid vehicle or the electric vehicle includes a plurality of secondary batteries, and the plurality of secondary batteries are connected to each other in series and in parallel to improve capacity and output.
  • the battery pack includes various battery pack protection devices such as a battery management system (BMS) in addition to the secondary battery.
  • BMS battery management system
  • Such protection devices may play various roles such as managing charge and discharge of the battery pack and ensuring safety.
  • Such protection devices may perform their functions in consideration of various factors, and representative of such factors may be the voltage of each secondary battery.
  • the specific protection device may prevent overcharging or overdischarging of the secondary battery through voltage values at both ends of each secondary battery, and may perform a balancing function to reduce the variation in state of charge between the secondary batteries.
  • the conventional battery pack includes the secondary battery. Most of the configuration for detecting the voltage is applied.
  • the configuration for sensing the voltage of each secondary battery included in the conventional battery pack has a problem that the structure is very complicated and the assembly process is not easy.
  • due to such structural complexity and process difficulties there is a greater difficulty in applying a voltage sensing configuration to a unidirectional cell in which both the anode lead and the cathode lead are exposed on the same side.
  • the conventional sensing structure is vulnerable to vibration, and when applied to a battery device such as a vehicle having a lot of vibration, for example, there is a problem such as frequent failure.
  • an object of the present invention is to provide a battery module and a battery pack including the same, and a battery pack including the same. It is done.
  • a battery module including: a cell assembly in which a plurality of secondary batteries protruding in a form in which a plate-shaped electrode lead is laid down in a horizontal direction is stacked in a vertical direction; And a plate formed of an electrically conductive material and laid down in a horizontal direction, the one end of which is electrically connected to the plurality of sensing plates welded by facing the electrode lead and the other end of the sensing plate to transmit a sensed voltage. It includes a sensing assembly having a connector for sensing the voltage of the secondary battery.
  • the sensing plate is welded to the electrode lead by ultrasonic welding.
  • the sensing plate is welded with two electrode leads.
  • the sensing plate is welded in contact with a portion of the surfaces of the two electrode leads.
  • the connector is connected to the other end of the sensing plate using a wire.
  • the sensing assembly may be provided between the sensing plate and the wire, and a plurality of plate coupling parts to which the other end of the sensing plate is coupled and fixed and a wire connection part to which one end of the wire is connected may be arranged in a vertical direction.
  • the connection member is further provided.
  • the plate coupling portion is formed in a form in which both ends are bent at least 180 degrees, the other end of the sensing plate is fixed in the form inserted into the bent portion.
  • some of the plurality of sensing plates may be provided to protrude in a left direction with respect to the connecting member, and others may be provided to protrude in a right direction with respect to the connecting member.
  • the other end of the sensing plate is formed with a coupling hole
  • the plate coupling portion of the connecting member is formed with a projection inserted into the coupling hole
  • the sensing assembly may further include a support plate formed in a plate shape standing up and down and having a through hole through which the electrode lead is supported.
  • the sensing plate may include a bent portion bent in a vertical direction in a portion thereof, and the bent portion is fixedly coupled to the support plate.
  • a fastening hole is formed in the bent portion of the sensing plate, and the support plate is formed with a protrusion inserted into the fastening hole.
  • the sensing assembly may further include an electrode terminal formed to protrude in an outward direction, a sensing plate provided at an uppermost or lowermost portion, and a bus bar electrically connecting the electrode terminal.
  • the battery module further includes a sensing cover that covers the sensing assembly on the side opposite to the side where the cell assembly is provided.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes a battery module according to the present invention.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes a battery module according to the present invention.
  • the sensing assembly according to the present invention for achieving the above object, the secondary battery protruding in the form of a plate-shaped electrode lead lying in the horizontal direction is connected to a plurality of cell assemblies stacked in the vertical direction the secondary battery
  • a sensing assembly for sensing a voltage of a plurality of sensing plates comprising: a plurality of sensing plates formed of an electrically conductive material and laid in a horizontal direction, the one end of which is welded in contact with the electrode lead; And a connector electrically connected to the other end of the sensing plate to transfer a voltage of the sensed secondary battery.
  • the battery module manufacturing method for achieving the above object, the cell assembly and the sensing plate in which a plurality of secondary batteries protruding in the form of a plate-shaped electrode lead is laid down in the horizontal direction and stacked up and down;
  • a method of manufacturing a battery module comprising a sensing assembly having a connector, comprising: overlapping two electrode leads of the electrode leads with a surface contact with a sensing plate; And ultrasonically welding the two overlapping electrode leads and the sensing plate.
  • a novel sensing configuration for detecting respective voltages of a plurality of secondary batteries included in a battery module is provided.
  • a sensing structure for sensing the voltage of each secondary battery is not complicated and simple, and an assembly process for connecting to the secondary battery can be performed more easily.
  • the bi-directional secondary battery in which the electrode leads of the pouch type secondary battery protrude in different directions as well as the unidirectional secondary battery in which the electrode leads protrude in the same direction. It can be easily applied.
  • a sensing assembly suitable for welding with electrode leads by ultrasonic welding.
  • electrode lead-electrode lead welding and electrode lead-sensing assembly welding can be performed at the same time.
  • the welding process is reduced, so that the assembly process of the sensing assembly with respect to the cell assembly can be performed more simply.
  • the connector is provided in the sensing assembly, the cell assembly does not require a separate connector assembly structure.
  • the electrode assembly is provided in the sensing assembly, there is no need to provide a separate electrode terminal and a separate bus bar for connecting the electrode terminal and the cell assembly to the cell assembly.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the configuration of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a sensing plate and a connector included in the sensing assembly in the configuration of FIG. 2.
  • FIG. 4 is an enlarged view illustrating a sensing plate mainly in the configuration of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a view schematically illustrating a configuration in which one sensing plate of the sensing plates included in the configuration of FIG. 4 is coupled to an electrode lead.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a coupling portion of the sensing plate and the electrode lead in the configuration of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a connection configuration of a cell assembly including a sensing assembly and a unidirectional secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a configuration of a sensing assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view schematically showing the configuration of a sensing assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of the configuration of the sensing assembly of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a combined perspective view schematically showing the configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the configuration of FIG. 1 and 2, only the front part of the battery module in which the sensing assembly 200 is coupled to the cell assembly 100 is shown for convenience of description.
  • the battery module according to the present invention includes a cell assembly 100 and a sensing assembly 200.
  • the cell assembly 100 is an assembly of secondary batteries including a plurality of secondary batteries.
  • the cell assembly 100 may include a plurality of pouch type secondary batteries as secondary batteries, and the plurality of pouch type secondary batteries may be stacked in one direction, for example, in a vertical direction as shown in the drawing.
  • Each pouch type secondary battery may include an electrode lead, and the electrode lead may include a positive electrode lead and a negative electrode lead.
  • each electrode lead as shown in the figure, is configured in the form of a plate, it may protrude out of the pouch packaging material in the form of lying down in the horizontal direction.
  • the cell assembly 100 may include a stacking frame for stacking a plurality of pouch type secondary batteries.
  • the stacking frame is a component used to stack secondary batteries, and is configured to hold the secondary batteries to prevent flow thereof and to be stacked on each other to guide assembly of the secondary batteries.
  • the stacking frame may be replaced with various other terms such as a cartridge, and may be configured in the form of a rectangular ring with a hollow central portion. In this case, four corners of the stacking frame may be located at the outer circumferential portion of the secondary battery.
  • the cell assembly 100 may include end plates at upper and lower portions, respectively.
  • the end plate may be configured in the form of a plate having a large area, and may cover the upper and lower portions of the cell assembly 100, respectively. This end plate may serve to provide mechanical rigidity for the cell assembly 100 and protect the cell assembly 100 from external shocks and the like.
  • the end plate may be made of a metal material such as steel.
  • the sensing assembly 200 may be connected to the cell assembly 100 to sense a voltage of a secondary battery provided in the cell assembly 100.
  • the sensing assembly 200 may be configured to sense voltages at both ends of all secondary batteries provided in the cell assembly 100.
  • the sensing assembly 200 may include a sensing plate and a connector.
  • the configuration of the sensing plate and the connector will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 6.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a sensing plate 210 and a connector 220 provided in the sensing assembly 200 in the configuration of FIG. 2, and FIG. 4 is a sensing plate 210 in the configuration of FIG. 3. Is an enlarged view showing mainly.
  • 5 is a view schematically illustrating a configuration in which one sensing plate 210 of the sensing plate 210 included in the configuration of FIG. 4 is coupled to an electrode lead
  • FIG. 6 is a sensing plate ( 210 is an enlarged view of a coupling portion of the electrode lead.
  • the sensing plate 210 is configured in a plate form to directly contact the electrode lead 101 of the secondary battery 110.
  • the electrode lead 101 may protrude in the form of a plate lying horizontally from each secondary battery 110, and the sensing plate 210 may be such an electrode lead 101.
  • the sensing plate 210 may be welded in an overlapping state by contacting with the electrode lead 101 so that the sensing plate 210 may be fixedly coupled to the electrode lead 101.
  • the sensing plate 210 is a component for sensing the voltage of the secondary battery 110 by being in direct contact with the electrode lead 101 of the secondary battery 110, an electrically conductive material made of metal such as aluminum or copper is used. It can be configured as.
  • the sensing plate 210 may be welded to the electrode lead 101 by ultrasonic welding.
  • the sensing plate 210 may be configured to be flat in the horizontal direction and coupled to the electrode lead 101 configured to be flat in the horizontal direction to be stacked in the vertical direction.
  • the coupling structure of the sensing plate 210 and the electrode lead 101 as shown in FIGS. 5 and 6 is There exists a plurality in the vertical direction.
  • the welding device approaches the electrode lead 101 in the horizontal direction, and the upper and lower lamination welding of the electrode lead 101 and the sensing plate 210 is performed. This is preferably done in an ultrasonic way.
  • the sensing plate 210 may be welded to two electrode leads 101.
  • the two electrode leads 101 may be the electrode leads 101 of the secondary battery 110 stacked on the upper side and the electrode leads 101 of the secondary battery 110 stacked on the lower side.
  • the sensing plate 210 may include the positive lead 111 and the negative electrode lead of the different secondary batteries 110 stacked on the upper and lower parts. 112). For example, as illustrated in the configuration of FIGS.
  • the sensing plate eg, the anode lead 111 of the secondary battery 110 stacked on the upper side and the cathode lead 112 stacked on the bottom of the sensing plate ( In contact with the lower portion of the 210, ultrasonic welding may be performed on the contact portion to fix the welding between the sensing plate 210, the anode lead 111, and the cathode lead 112.
  • the connection process between the sensing plate 210 and the electrode lead 101 and the connection process between the electrode lead 101 can be performed simultaneously.
  • the electrode leads 101 between two or more secondary batteries 110 need to be connected to increase capacity or output power.
  • the electrode leads 101 of the secondary battery 110 located at the upper side and the electrode leads of the secondary battery 110 located at the lower side thereof may be connected to each other. It is necessary to connect 101 with different polarities.
  • the electrode leads 101 may be fixed to each other by welding or the like.
  • the sensing plate 210 for sensing the voltage of the secondary battery 110 is provided.
  • the connection between the electrode lead 101 and the connection between the two electrode leads 101 for the serial / parallel connection of the secondary battery 110 may be performed at once. Therefore, the complexity of the process in which the conventional sensing plate 210 -electrode lead 101 connection and the electrode lead 101 -electrode lead 101 connection are performed separately can be simplified, and the connection structure can also be simplified. .
  • the sensing plate 210 may be welded in contact with a portion of the surfaces of the two electrode leads 101. That is, when two or more electrode leads 101 and the sensing plate 210 are welded to each other, the sensing plate 210 is not partially in contact with the electrode lead 101 in one side direction of the secondary battery 110, but partially. It is better to be welded in contact.
  • the surface of the overlapping electrode lead 101 may be configured to be in contact only with the a1 portion and not with the a2 portion.
  • welding in particular ultrasonic welding, may be performed on both the a1 part and the a2 part.
  • welding between the sensing plate 210, the electrode lead 101, and the electrode lead 101 may be performed at a1, and welding between the electrode lead 101 and the electrode lead 101 may be performed at a2.
  • the fixing force between the electrode leads 101 can be further enhanced. That is, in the configuration of FIG. 6, in the portion indicated by a1, one sensing plate 210 is welded in addition to the two electrode leads 101, so that the fixing force between the two electrode leads 101 is two electrode leads 101. Only slightly welded compared to the case. However, since welding is performed only on the two electrode leads 101 without the sensing plate 210 at the portion indicated by a2, the fixing force between the electrode leads 101 may be sufficiently secured through the a2 portion. In this case, in order to secure a sufficient fixing force between the electrode leads 101, the a1 part may be narrower than the a2 part.
  • the connector 220 transmits the voltage information sensed by the sensing plate 210 to other components outside the cell assembly 100.
  • the connector 220 may transmit sensed voltage information to a protection device such as a battery management system (BMS) included in the battery pack.
  • BMS battery management system
  • the connector 220 one end is electrically connected to the other end of the sensing plate 210.
  • the other end of the sensing plate 210 may mean an end opposite to the side end of the sensing plate 210 that contacts the electrode lead 101.
  • the connector 220 may be provided with a connection terminal 221 at the other end for connecting with other external components.
  • an input terminal for coupling with the connection terminal 221 of the connector 220 may be formed in a component such as a BMS that receives voltage information through the connector 220.
  • the connector 220 may be connected to the other end of the sensing plate 210 using a wire 222.
  • the connector 220 may be configured to connect one end of the wire 222 to the other end of the sensing plate 210 and to extend the wire 222 to the connection terminal 221.
  • the connector 220 may include a plurality of wires 222 to be connected to the plurality of sensing plates 210, respectively.
  • the sensing assembly 200 may further include a connection member 230, and the connection member 230 includes a plurality of plate coupling portions 231 and a plurality of wire connection portions 232. You can do that.
  • the sensing assembly 200 may include a plurality of sensing plates 210 and a plurality of wires 222, such sensing plates 210 and wires 222.
  • the connection member 230 may be further provided between the two layers.
  • the connection member 230 may mediate an electrical connection between the sensing plate 210 and the wire 222.
  • the connection member 230 may be provided with a plurality of plate coupling portions 231 and a plurality of wire connection portions 232.
  • the other end of the sensing plate 210 is fixedly coupled to each plate coupling portion 231, and the wires 222 of the connector 220 may be connected and fixed to each wire connection portion 232.
  • the plurality of sensing plates 210 may have a predetermined distance from each other in the vertical direction, as illustrated in FIGS. 3 and 4. Since they may be arranged in a spaced form, the plate coupling portion 231 of the connection member 230 may also be formed in a shape in which a plurality of plates are spaced apart by a predetermined distance in the vertical direction. In addition, the plate coupling portion 231 may be fixedly coupled with the sensing plate 210 so that the spaced configuration between the sensing plates 210 is stably maintained.
  • the plate coupling portion 231 both ends are formed in a form bent at least 180 degrees, the other end of the sensing plate 210 is configured to be fixed in the form inserted into this bent portion Can be.
  • the plate coupling portion 231 has wings at both ends of the seating portion on which the other end of the sensing plate 210 is seated, and after the other end of the sensing plate 210 is seated at the upper portion of the seating portion, the wings at both ends are 180 degrees or more. By being folded to press the upper portion of the sensing plate 210, the other end of the sensing plate 210 may be coupled to the plate coupling part 231.
  • the sensing assembly 200 may include a portion of the plurality of sensing plates 210 protruding to the left side with respect to the connection member 230, and a portion of the sensing assembly 200 based on the connection member 230. It may be provided to protrude in the right direction.
  • the sensing assembly 200 may be configured in a form in which 12 sensing plates 210 are fixedly coupled to one connection member 230, of which six The sensing plate 210 may be configured to protrude to the left of the connection member 230 and the remaining six sensing plates 210 to the right of the connection member 230.
  • the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 may be advantageously applied to voltage detection of the unidirectional secondary battery 110 provided at one side.
  • the pouch type secondary battery 110 may be formed in the form of a unidirectional secondary battery 110 in which both the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 protrude on one side thereof. Can be.
  • the sensing plate 210 of the sensing assembly 200 is provided on the left and right sides of the connection member 230, respectively, both the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 of the unidirectional secondary battery 110. It can be configured to be connected to.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a connection configuration of the cell assembly 100 including the sensing assembly 200 and the unidirectional secondary battery 110 according to an exemplary embodiment.
  • the configuration of FIG. 7 is a configuration in which the sensing assembly 200 illustrated in FIG. 4 is connected to the electrode lead 101, and some of them, that is, the electrode leads for the three sensing plates 210, respectively, are formed. It can be said that the connection configuration with 101).
  • the sensing assembly 200 may be located at a central portion of the side where the electrode lead 101 is positioned with respect to the unidirectional secondary battery 110.
  • the connection member 230 of the sensing assembly 200 may be positioned between the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 of each secondary battery 110, and the sensing plate 210 may be formed from the connection member 230. ) May be provided to protrude in the left and right directions, respectively.
  • each secondary battery 110 is provided to protrude in the left direction of the connecting member 230, and the other three sensing plates 210 are provided to protrude in the right direction of the connecting member 230, respectively. It is comprised so that it may be connected to the connection part between different electrode leads 101. As shown in FIG. Therefore, according to this configuration of the present invention, the voltage detection configuration of each secondary battery 110 can be easily achieved with only one sensing assembly 200 with respect to the cell assembly 100 composed of the unidirectional secondary battery 110. .
  • the sensing assembly 200 may further include an electrode terminal and a bus bar. This configuration will be described in more detail with reference to FIG. 8.
  • FIG. 8 is a view schematically showing the configuration of the sensing assembly 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration of FIG. 8 may be referred to as an electrode terminal 240 and a bus bar 250 in the configuration of FIG. 3.
  • the sensing assembly 200 may further include an electrode terminal 240 and a bus bar 250 in addition to the sensing plate 210, the connection member 230, and the connector 220.
  • the electrode terminal 240 may be provided to protrude upward from the sensing assembly 200 and may function as a connection terminal between the cell assembly 100 and an external device.
  • a discharge device such as a motor may be connected to the electrode terminal 240 to receive discharge power from the cell assembly 100.
  • a charging device such as a commercial power source may be connected to the electrode terminal 240 to supply charging power to the cell assembly 100.
  • the electrode terminal 240 may include two positive and negative terminals.
  • the bus bar 250 may be configured to connect between the electrode terminal 240 and the sensing plate 210.
  • the bus bar 250 electrically connects the sensing plate 210 and the electrode terminal 240 provided at the top or bottom thereof.
  • a plurality of sensing plates 210 may be provided on the left and right sides of the connection member 230, respectively, and the anode bus bar may include the sensing plate 210 positioned at the top left side.
  • the connection between the positive terminal and the negative bus bar may connect between the sensing plate 210 and the negative terminal located at the lower right end.
  • the sensing assembly 200 since the electrode terminal 240 and the bus bar 250 for electrically connecting the cell assembly 100 to the outside are provided in the sensing assembly 200 itself, the sensing assembly 200
  • the electrode terminal 240 may be provided in the battery module just by assembling the cell assembly 100. Therefore, it is not necessary to include a separate electrode terminal 240 such as a terminal bolt and a separate bus bar for connecting the electrode terminal 240 and the cell assembly 100 to the cell assembly 100, and thus, a battery module, in particular
  • the structure of the cell assembly 100 may be simplified and the manufacturing process may also be simplified.
  • the coupling hole may be formed in the other end portion that does not contact the electrode lead 101.
  • the plate coupling portion 231 of the connection member 230 may be formed with a projection for insertion fastening in the coupling hole (H1). Therefore, in this case, the protrusion formed in the plate coupling portion 231 of the connection member 230 may be inserted into the coupling hole of the sensing plate 210, and due to this insertion coupling, the connection member 230 and the sensing plate The coupling of 210 can be kept stronger.
  • the sensing assembly 200 may further include a support plate. This will be described in more detail with reference to FIGS. 9 and 10.
  • FIG. 9 is a view schematically showing the configuration of the sensing assembly 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration of FIG. 9 may be referred to as a configuration in which the support plate 260 is added in the configuration of FIG. 8.
  • 10 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of the configuration of the sensing assembly 200 of FIG. 9.
  • the support plate 260 may be formed in a plate shape standing up and down, and may be provided between the sensing plate 210 and the cell assembly 100.
  • the support plate 260 may have a through hole 261.
  • the through hole 261 may play a role in which the electrode lead 101 penetrates and is supported. That is, the electrode lead 101 of the cell assembly 100 may penetrate and be fixed to the sensing plate 210 of the sensing assembly 200 by penetrating the through hole 261 of the support plate 260.
  • the electrode lead 101 is particularly supported in the vertical direction by 261 to limit the vertical movement. Therefore, the fixed state by welding the electrode lead 101 and the sensing plate 210 may be stably maintained without falling.
  • the electrode lead 101 penetrates and is supported through the through hole 261 of the support plate 260. According to this, the electrode lead 101 can be prevented from easily falling off from the sensing plate 210 even in the case of vibration or shock.
  • the gap between the electrode leads 101 is prevented from being narrowed by the vertical support of the electrode leads 101 by the through holes 261, a problem such as an internal short circuit occurs due to contact between the electrode leads 101. Can be prevented.
  • the sensing plate 210 may include a bent portion bent upward and downward in a portion thereof, and the bent portion may be configured to be fixedly coupled to the support plate 260.
  • the sensing plate 210 is configured to be flat in the horizontal direction to be in contact with the electrode lead 101, and bent in the vertical direction, as indicated by the portion C. FIG. By having a bent portion in part, such a bent portion may be configured to be fixed to the support plate 260.
  • the sensing plate 210 since the sensing plate 210 is fixedly coupled to the support plate 260 through the bent portion, the welding process between the sensing plate 210 and the electrode lead 101 can be performed more easily. .
  • the flow of the sensing plate 210 and the electrode lead 101 is prevented, so that the coupling of the sensing plate 210 and the electrode lead 101 is not easily separated even by vibration or shock. You may not.
  • a fastening hole may be formed.
  • the support plate 260 may be provided with a protrusion 262 to be inserted into and fastened to the fastening hole of the sensing plate 210. Therefore, the coupling of the sensing plate 210 and the support plate 260 can be stably maintained in the form that the protrusion of the support plate 260 is inserted into the fastening hole.
  • the present invention is not necessarily limited to the coupling fixed configuration of the sensing plate 210 and the support plate 260 in this form, the sensing plate 210 in a variety of other forms to be coupled to the support plate 260 Can be.
  • both the sensing plate 210 and the support plate 260 may be formed with a fastening hole, and the bolts are inserted into the fastening holes, respectively, such that the sensing plate 210 and the support plate 260 are fixed to each other. This can be done.
  • the battery module according to the present invention may further include a sensing cover 300 as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the sensing cover 300 may be provided outside the sensing assembly 200 to cover the sensing assembly 200. Therefore, the sensing cover 300, when viewed from the opposite side rather than the cell assembly 100 side with respect to the sensing assembly 200, various components of the sensing assembly 200 except for the electrode lead 101. May not be exposed to the outside. According to this configuration of the present invention, the sensing cover 300 may prevent or reduce the sensing assembly 200 from being affected by external shocks or materials.
  • the battery pack according to the present invention includes one or more battery modules described above.
  • the battery pack may further include a case for accommodating the battery module, various devices for controlling charging and discharging of the battery module, for example, a battery management system (BMS), a current sensor, a fuse, and the like, in addition to the battery module.
  • BMS battery management system
  • the connector 220 provided in the sensing assembly 200 of the battery module may be connected to the BMS.
  • the battery module according to the present invention can be applied to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, the vehicle according to the present invention may include a battery module according to the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • a step of contacting two or more electrode leads 101 to the upper or lower surface of the sensing plate 210 (S120) and two electrode leads is performed.
  • the two electrode leads 101 are overlapped in the vertical direction, and as shown in FIG. 6, only a part of the surface of the two electrode leads 101 overlaps the sensing plate 210. Can be configured to be in contact.
  • the step S130, the welding of the two electrode leads 101 and one sensing plate 210 overlap, as well as the portion where only two electrode leads 101 without overlapping the sensing plate 210 is welded. It may be configured to.
  • the step S130 may be performed by an ultrasonic welding method.
  • the method of manufacturing a battery module according to the present invention is illustrated in FIG. 11.
  • the step S110 of passing the two electrode leads 101 together through the through hole of the support plate 260 may be further included.

Abstract

본 발명은 셀 어셈블리에 구비된 복수의 이차 전지에 대한 신규한 전압 검출 구조가 적용된 배터리 모듈을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 플레이트 형태의 전극 리드가 수평 방향으로 눕혀진 형태로 돌출된 이차 전지가 상하 방향으로 복수 개 적층된 셀 어셈블리; 및 전기 전도성 재질로 구성되고 수평 방향으로 눕혀진 플레이트 형태로 형성되어, 일단이 상기 전극 리드와 대면 접촉하여 용접된 복수의 센싱 플레이트 및 상기 센싱 플레이트의 타단에 전기적으로 연결되어 센싱된 전압을 전달하는 커넥터를 구비하여 상기 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리를 포함한다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀 어셈블리에 구비된 복수의 이차 전지에 대한 신규한 전압 검출 구조가 적용된 배터리 모듈과 그 제조 방법, 그리고 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2013년 11월 29일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2013-0147713호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 미국, 유럽, 일본, 한국을 비롯하여 전 세계적으로 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 세간의 이목이 집중되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서 가장 핵심적 부품은 차량 모터로 구동력을 부여하는 배터리 팩이다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 배터리 팩의 충방전을 통해 차량의 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 점에서 사용자들이 점차 크게 늘어나고 있는 실정이다. 그리고, 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 배터리 팩에는 다수의 이차 전지가 포함되며, 이러한 다수의 이차 전지들은 서로 직렬 및 병렬로 연결됨으로써 용량 및 출력을 향상시킨다.
한편, 배터리 팩에는 이차 전지 이외에 BMS(Battery Managememt System)와 같은 다양한 배터리 팩 보호 장치를 포함하고 있다. 이러한 보호 장치들은, 배터리 팩의 충방전을 관리하고 안전성을 확보하는 등 여러 역할을 수행할 수 있다. 이러한 보호 장치들은, 여러 인자를 고려하여 그 기능을 수행할 수 있는데, 그러한 인자 중 대표적인 것이 각 이차 전지의 전압이라 할 수 있다. 예를 들어, 특정 보호 장치는 각 이차 전지의 양단 전압값을 통해 해당 이차 전지의 과충전 내지 과방전을 방지할 수 있고, 이차 전지 간 충전 상태 편차를 줄이는 밸런싱 기능을 수행할 수도 있다.
이처럼, 배터리 팩에 포함된 보호 장치의 특정 기능을 수행하는데 있어서, 배터리 팩에 포함된 각 이차 전지의 전압을 센싱하는 것은 매우 중요하고 필수적이라 할 수 있기 때문에, 종래의 배터리 팩에는 이러한 이차 전지의 전압을 검출하기 위한 구성이 대부분 적용되어 있다.
그런데, 종래 배터리 팩에 포함된 각 이차 전지의 전압을 센싱하기 위한 구성은, 그 구조가 매우 복잡하고, 조립 공정이 쉽지 않은 문제가 있다. 또한, 이러한 구조적 복잡성 및 공정상 어려움 등으로 인해, 동일한 변에 양극 리드와 음극 리드가 모두 노출된 단방향 셀에 대하여 전압 센싱 구성을 적용하는데에 더 큰 어려움이 있다. 뿐만 아니라, 종래의 센싱 구조는 진동에 취약하여, 진동이 많은 장치, 이를테면 자동차 등의 배터리 팩에 적용되는 경우, 고장이 자주 발생하는 등의 문제도 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 구조가 복잡하지 않고 조립 공정이 간소화될 수 있는 전압 센싱 구성이 적용된 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩과 자동차 등을 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 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 플레이트 형태의 전극 리드가 수평 방향으로 눕혀진 형태로 돌출된 이차 전지가 상하 방향으로 복수 개 적층된 셀 어셈블리; 및 전기 전도성 재질로 구성되고 수평 방향으로 눕혀진 플레이트 형태로 형성되어, 일단이 상기 전극 리드와 대면 접촉하여 용접된 복수의 센싱 플레이트 및 상기 센싱 플레이트의 타단에 전기적으로 연결되어 센싱된 전압을 전달하는 커넥터를 구비하여 상기 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리를 포함한다.
바람직하게는, 상기 센싱 플레이트는, 상기 전극 리드와 초음파 용접 방식으로 용접된다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트는, 2개의 전극 리드와 용접된다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트는, 상기 2개의 전극 리드의 표면 중 일부분과 접촉하여 용접된다.
또한 바람직하게는, 상기 커넥터는, 와이어를 이용하여 상기 센싱 플레이트의 타단에 연결된다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 어셈블리는, 상기 센싱 플레이트와 상기 와이어 사이에 구비되어, 상기 센싱 플레이트의 타단이 결합 고정되는 플레이트 결합부 및 상기 와이어의 일단이 연결되는 와이어 연결부가 상하 방향으로 복수 개 배열된 연결 부재를 더 구비한다.
또한 바람직하게는, 상기 플레이트 결합부는 양단이 적어도 180도 절곡된 형태로 형성되어, 상기 센싱 플레이트의 타단이 상기 절곡된 부분에 삽입된 형태로 고정된다.
또한 바람직하게는, 상기 복수의 센싱 플레이트 중 일부는 상기 연결 부재를 기준으로 좌측 방향으로 돌출되게 구비되고, 나머지 일부는 상기 연결 부재를 기준으로 우측 방향으로 돌출되게 구비된다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트의 타단에는 결합홀이 형성되고, 상기 연결 부재의 플레이트 결합부에는 상기 결합홀에 삽입 체결되는 돌기가 형성된다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 어셈블리는, 상하 방향으로 세워진 플레이트 형태로 구성되며 상기 전극 리드가 관통하여 지지되는 관통홀이 형성된 지지 플레이트를 더 구비한다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트는, 일부에 상하 방향으로 절곡된 절곡부를 구비하며, 상기 절곡부가 상기 지지 플레이트에 결합 고정된다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트의 절곡부에는 체결홀이 형성되고, 상기 지지 플레이트에는 상기 체결홀에 삽입 체결되는 돌기가 형성된다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 어셈블리는, 외부 방향으로 돌출된 형태로 형성된 전극 단자 및 최상부 또는 최하부에 구비된 센싱 플레이트와 상기 전극 단자를 전기적으로 연결하는 버스바를 더 구비한다.
또한 바람직하게는, 상기 배터리 모듈은, 상기 셀 어셈블리가 구비된 측의 반대 측에서 상기 센싱 어셈블리를 커버하는 센싱 커버를 더 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센싱 어셈블리는, 플레이트 형태의 전극 리드가 수평 방향으로 눕혀진 형태로 돌출된 이차 전지가 상하 방향으로 복수 개 적층된 셀 어셈블리에 연결되어 상기 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리로서, 전기 전도성 재질로 구성되고 수평 방향으로 눕혀진 플레이트 형태로 형성되어, 일단이 상기 전극 리드와 대면 접촉하여 용접된 복수의 센싱 플레이트; 및 상기 센싱 플레이트의 타단에 전기적으로 연결되어 상기 센싱된 이차 전지의 전압을 전달하는 커넥터를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈 제조 방법은, 플레이트 형태의 전극 리드가 수평 방향으로 눕혀진 형태로 돌출된 이차 전지가 상하 방향으로 복수 개 적층된 셀 어셈블리와 센싱 플레이트 및 커넥터를 구비하는 센싱 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈을 제조하는 방법으로서, 상기 전극 리드 중 2개의 전극 리드를 겹쳐 센싱 플레이트에 면접촉시키는 단계; 및 상기 겹쳐진 2개의 전극 리드 및 센싱 플레이트를 초음파 용접시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 모듈에 포함된 복수의 이차 전지의 각 전압을 검출하기 위한 신규한 센싱 구성이 제공된다.
특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 각 이차 전지의 전압을 센싱하기 위한 센싱 구조가 복잡하지 않고 간단하며, 이차 전지에 연결시키는 조립 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있다.
특히, 본 발명의 경우, 이러한 구조적 간단성 및 공정의 용이성으로 인해, 파우치형 이차 전지의 전극 리드가 서로 다른 방향으로 돌출된 양방향 이차 전지는 물론, 전극 리드가 같은 방향으로 돌출된 단방향 이차 전지에도 용이하게 적용될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일 측면에 의하면, 전극 리드와 초음파 용접 방식으로 용접하기에 적합한 센싱 어셈블리가 제공된다. 특히, 본 발명의 일 측면에 따른 센싱 어셈블리 구조에 의하면, 전극 리드-전극 리드 용접과 전극 리드-센싱 어셈블리 용접이 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 용접 공정이 감소되어, 셀 어셈블리에 대한 센싱 어셈블리의 조립 공정이 보다 간단하게 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 커넥터가 센싱 어셈블리에 구비되어, 셀 어셈블리에 별도의 커넥터 조립 구조가 필요하지 않게 된다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 측면에 의하면, 센싱 어셈블리에 전극 단자가 구비되어 있으므로, 셀 어셈블리에 별도의 전극 단자 및 이러한 전극 단자와 셀 어셈블리를 연결하기 위한 별도의 버스바를 따로 구비할 필요가 없다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 결합 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이다.
도 3은, 도 2의 구성에서 센싱 어셈블리에 구비된 센싱 플레이트 및 커넥터의 구성을 분리하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 도 3의 구성에서 센싱 플레이트를 위주로 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는, 도 4의 구성에 포함된 센싱 플레이트 중 하나의 센싱 플레이트가 전극 리드와 결합하는 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은, 도 5의 구성에서 센싱 플레이트와 전극 리드의 결합 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 어셈블리와 단방향 이차 전지로 구성된 셀 어셈블리의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 어셈블리의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 어셈블리의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은, 도 9의 센싱 어셈블리의 일부 구성을 개략적으로 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
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 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이다. 다만, 도 1 및 도 2에서는 설명의 편의를 위해, 셀 어셈블리(100)에 센싱 어셈블리(200)가 결합된 배터리 모듈의 전면 부분만 나타내도록 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 셀 어셈블리(100) 및 센싱 어셈블리(200)를 포함한다.
상기 셀 어셈블리(100)는, 다수의 이차 전지를 구비하는 이차 전지의 집합체이다. 셀 어셈블리(100)에는 이차 전지로서 파우치형 이차 전지가 복수 개 포함될 수 있는데, 이러한 복수의 파우치형 이차 전지는 일 방향, 이를테면 도면에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 적층될 수 있다.
각각의 파우치형 이차 전지는, 전극 리드를 구비할 수 있으며, 이러한 전극 리드에는 양극 리드 및 음극 리드가 포함될 수 있다. 여기서, 각각의 전극 리드는, 도면에 도시된 바와 같이, 플레이트 형태로 구성되어, 수평 방향으로 눕혀진 형태로 파우치 외장재 외부로 돌출될 수 있다.
한편, 셀 어셈블리(100)는, 다수의 파우치형 이차 전지를 적층하기 위해 적층용 프레임을 구비할 수 있다. 이러한 적층용 프레임은 이차 전지를 적층하는데 이용되는 구성요소로서, 이차 전지를 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 이차 전지의 조립을 가이드할 수 있다. 이러한 적층용 프레임은, 카트리지 등 다른 다양한 용어로 대체될 수 있으며, 중앙 부분이 비어 있는 사각 링 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 적층용 프레임의 네 모서리는 이차 전지의 외주부에 위치할 수 있다.
또한, 셀 어셈블리(100)는, 상부와 하부에 각각 엔드 플레이트를 구비할 수 있다. 이러한 엔드 플레이트는 넓은 면적을 가진 플레이트 형태로 구성되어, 셀 어셈블리(100)의 상부 및 하부를 각각 커버할 수 있다. 이러한 엔드 플레이트는, 셀 어셈블리(100)에 대한 기계적 강성을 제공하고, 셀 어셈블리(100)를 외부의 충격 등으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 엔드 플레이트는 스틸 등의 금속 재질로 구성될 수 있다.
상기 센싱 어셈블리(200)는, 셀 어셈블리(100)에 연결되어 셀 어셈블리(100)에 구비된 이차 전지의 전압을 센싱할 수 있다. 특히, 센싱 어셈블리(200)는, 셀 어셈블리(100)에 구비된 모든 이차 전지의 각 양단 전압을 센싱하도록 구성될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 센싱 어셈블리(200)는, 센싱 플레이트 및 커넥터를 구비할 수 있다. 이러한 센싱 플레이트 및 커넥터의 구성에 대해서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 도 2의 구성에서 센싱 어셈블리(200)에 구비된 센싱 플레이트(210) 및 커넥터(220)의 구성을 분리하여 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 구성에서 센싱 플레이트(210)를 위주로 확대하여 나타낸 도면이다. 또한, 도 5는 도 4의 구성에 포함된 센싱 플레이트(210) 중 하나의 센싱 플레이트(210)가 전극 리드와 결합하는 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 구성에서 센싱 플레이트(210)와 전극 리드의 결합 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
이러한 도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 센싱 플레이트(210)는 플레이트 형태로 구성되어 이차 전지(110)의 전극 리드(101)와 직접 접촉한다. 특히, 도 5 및 도 6을 참조하면, 전극 리드(101)는 각 이차 전지(110)로부터 수평 방향으로 눕혀진 플레이트 형태로 돌출될 수 있으며, 상기 센싱 플레이트(210)는 이러한 전극 리드(101)와 상호 면 대 면으로 대면 접촉될 수 있도록, 전극 리드(101)와 마찬가지로 수평 방향으로 눕혀진 플레이트 형태, 다시 말해 수평 방향으로 평평한 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 센싱 플레이트(210)는 전극 리드(101)와 대면 접촉하여 겹쳐진 상태로 용접되어 전극 리드(101)와 결합 고정될 수 있다.
이러한 센싱 플레이트(210)는, 이차 전지(110)의 전극 리드(101)와 직접 접촉하여 이차 전지(110)의 전압을 센싱하기 위한 구성요소이기 때문에, 알루미늄이나 구리와 같은 금속 재질의 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 센싱 플레이트(210)는, 전극 리드(101)와 초음파 용접 방식으로 용접될 수 있다. 본 발명에 따른 센싱 어셈블리(200)에서 센싱 플레이트(210)는 수평 방향으로 평평하게 구성되어 수평 방향으로 평평하게 구성된 전극 리드(101)와 상하 방향으로 포개진 형태로 결합될 수 있다. 이때, 셀 어셈블리(100)에는 복수의 이차 전지(110)가 상하 방향으로 적층되어 있으므로, 도 5 및 도 6의 구성에 도시된 바와 같은 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101)의 결합 구조는 상하 방향을 따라 복수 개 존재하게 된다. 그러므로, 본 발명에 따른 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101)의 용접은, 용접 장치가 수평 방향으로 전극 리드(101)에 접근하여 전극 리드(101)와 센싱 플레이트(210)의 상하 적층 용접이 가능한 초음파 방식으로 수행되는 것이 좋다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트(210)는, 2개의 전극 리드(101)와 용접될 수 있다. 이때, 2개의 전극 리드(101)는 상부에 적층된 이차 전지(110)의 전극 리드(101)와 하부에 적층된 이차 전지(110)의 전극 리드(101)일 수 있다. 여기서, 상하부에 적층된 2개의 이차 전지(110)가 서로 직렬로 연결되는 경우, 상기 센싱 플레이트(210)는, 상하부에 적층된 서로 다른 이차 전지(110)의 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)와 용접될 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6의 구성에 도시된 바와 같이, 상부에 적층된 이차 전지(110)의 양극 리드(111)와 하부에 적층된 음극 리드(112)가 서로 겹쳐진 상태로 센싱 플레이트(210)의 하부에 접촉되고, 이러한 접촉 부분에 초음파 용접이 수행되어 센싱 플레이트(210)-양극 리드(111)-음극 리드(112) 간 용접 고정이 이루어질 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101) 사이의 연결 공정과 전극 리드(101) 사이의 연결 공정이 동시에 수행될 수 있다. 복수의 이차 전지(110)를 포함하는 배터리 모듈의 경우, 용량이나 출력 증가를 위해 둘 이상의 이차 전지(110) 간 전극 리드(101)가 연결될 필요가 있다. 이를테면, 도 5 및 도 6의 구성과 같이 2개의 이차 전지(110)가 직렬로 연결되기 위해서는 상부에 위치한 이차 전지(110)의 전극 리드(101)와 하부에 위치한 이차 전지(110)의 전극 리드(101)가 서로 다른 극성끼리 연결될 필요가 있다. 그리고, 이러한 전극 리드(101) 간 연결이 안정적으로 유지되기 위해서는 용접 등으로 전극 리드(101)끼리 접촉 고정되는 것이 좋다. 그런데, 본 발명의 상기 실시예에 의하면, 이러한 2개의 전극 리드(101)와 센싱 플레이트(210)가 함께 겹쳐진 상태에서 상호 용접되기 때문에, 이차 전지(110)의 전압 센싱을 위한 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101) 간 연결과, 이차 전지(110)의 직/병렬 연결을 위한 2개의 전극 리드(101) 간 연결이 한 번에 수행될 수 있다. 그러므로, 종래 센싱 플레이트(210)-전극 리드(101) 연결과 전극 리드(101)-전극 리드(101) 연결이 각각 별도로 수행되던 공정상 복잡성이 간소화될 수 있고, 그 연결 구조 또한 간단해질 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트(210)는, 2개의 전극 리드(101)의 표면 중 일부분과 접촉하여 용접되는 것이 좋다. 즉, 2개 이상의 전극 리드(101)와 센싱 플레이트(210)가 서로 용접될 때, 센싱 플레이트(210)는 이차 전지(110)의 한 변 방향으로 전극 리드(101)와 전체적으로 접촉되지 않고 부분적으로 접촉하여 용접되는 것이 좋다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바를 참조하면, 상하 방향으로 적층된 2개의 이차 전지(110)에 각각 구비된 전극 리드(101)는 상하 방향으로 서로 겹쳐지며, 센싱 플레이트(210)는 이와 같이 겹쳐진 전극 리드(101)의 표면 중 a1 부분에만 접촉되고, a2 부분에는 접촉되지 않도록 구성될 수 있다. 이때, 용접, 특히 초음파 용접은 a1 부분과 a2 부분에 모두 수행될 수 있다. 이 경우, a1 부분에서는 센싱 플레이트(210)-전극 리드(101)-전극 리드(101) 간 용접이 수행되고, a2 부분에서는 전극 리드(101)-전극 리드(101) 간 용접이 이루어질 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 전극 리드(101) 간 고정력을 더욱 강화시킬 수 있다. 즉, 상기 도 6의 구성에서, a1으로 표시된 부분에서는 2개의 전극 리드(101)에 더하여 1개의 센싱 플레이트(210)가 용접되므로 2개의 전극 리드(101) 간 고정력이 2개의 전극 리드(101)만 용접되는 경우에 비해 다소 약해질 수 있다. 하지만, a2로 표시된 부분에서 센싱 플레이트(210) 없이 2개의 전극 리드(101)에 대해서만 용접이 이루어지므로, 이러한 a2 부분을 통해 전극 리드(101) 간 고정력이 충분히 확보될 수 있다. 이때, 보다 충분한 전극 리드(101) 간 고정력 확보를 위해, a1 부분은 a2 부분보다 좁게 구성될 수 있다.
상기 커넥터(220)는, 센싱 플레이트(210)에 의해 센싱된 전압 정보를 셀 어셈블리(100) 외부의 다른 구성요소로 전달한다. 예를 들어, 상기 커넥터(220)는, 배터리 팩에 구비된 BMS(Battery Management System)와 같은 보호 장치로 센싱된 전압 정보를 전달할 수 있다. 이를 위해, 상기 커넥터(220)는, 일단이 센싱 플레이트(210)의 타단에 전기적으로 연결된다. 여기서, 센싱 플레이트(210)의 타단이란 센싱 플레이트(210)에 있어서 전극 리드(101)와 접촉하는 측 단부의 반대 측 단부를 의미한다고 할 수 있다. 그리고, 상기 커넥터(220)는, 타단에 외부의 다른 구성요소와 접속되기 위한 접속 단자(221)가 구비될 수 있다. 이때, 커넥터(220)를 통해 전압 정보를 전달받는 BMS 등의 구성요소에는 커넥터(220)의 접속 단자(221)와 결합되기 위한 입력 단자가 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 커넥터(220)는, 와이어(222)를 이용하여 센싱 플레이트(210)의 타단에 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 커넥터(220)는 센싱 플레이트(210)의 타단에 와이어(222)의 일단을 연결하고, 그러한 와이어(222)가 접속 단자(221)까지 연장되도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 커넥터(220)는 복수의 센싱 플레이트(210)에 각각 연결되기 위하여 와이어(222)를 복수 개 구비할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 센싱 어셈블리(200)는, 연결 부재(230)를 더 구비할 수 있으며, 이러한 연결 부재(230)에는 복수의 플레이트 결합부(231) 및 복수의 와이어 연결부(232)가 구비되도록 할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 구성을 참조하면, 상기 센싱 어셈블리(200)는, 복수의 센싱 플레이트(210)와 복수의 와이어(222)를 구비할 수 있는데, 이러한 센싱 플레이트(210)와 와이어(222) 사이에 연결 부재(230)를 더 구비할 수 있다. 이때, 연결 부재(230)는, 센싱 플레이트(210)와 와이어(222) 사이의 전기적 연결을 매개할 수 있다. 이를 위해, 연결 부재(230)에는 복수의 플레이트 결합부(231) 및 복수의 와이어 연결부(232)가 구비될 수 있다. 이 경우, 각각의 플레이트 결합부(231)에는 센싱 플레이트(210)의 타단이 결합 고정되고, 각각의 와이어 연결부(232)에는 커넥터(220)의 와이어(222)가 각각 연결 고정될 수 있다.
특히, 상하 방향으로 적층된 이차 전지(110)의 전극 리드(101)와 용접되기 위해, 복수의 센싱 플레이트(210)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상하 방향으로 상호 간 소정 거리 이격된 형태로 배열될 수 있으므로, 상기 연결 부재(230)의 플레이트 결합부(231) 역시 복수 개가 상하 방향으로 소정 거리 이격되게 배열된 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 플레이트 결합부(231)는, 이러한 센싱 플레이트(210) 간 이격 구성이 안정적으로 유지되도록 센싱 플레이트(210)와 결합 고정될 수 있다.
이때, 상기 플레이트 결합부(231)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 양단이 적어도 180도 절곡된 형태로 형성되어, 센싱 플레이트(210)의 타단이 이러한 절곡 부분에 삽입된 형태로 고정되게 구성될 수 있다. 이를테면, 플레이트 결합부(231)는 센싱 플레이트(210)의 타단이 안착되는 안착부 양단에 날개를 구비하고, 센싱 플레이트(210)의 타단이 안착부의 상부에 안착된 후 이러한 양단 날개가 180도 이상 접혀져 센싱 플레이트(210)의 상부를 가압하도록 구성됨으로써, 센싱 플레이트(210)의 타단이 플레이트 결합부(231)에 결합되도록 할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 어셈블리(200)는, 복수의 센싱 플레이트(210) 중 일부가 연결 부재(230)를 기준으로 좌측 방향으로 돌출되게 구비되고, 나머지 일부가 연결 부재(230)를 기준으로 우측 방향으로 돌출되게 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 센싱 어셈블리(200)는 12개의 센싱 플레이트(210)가 1개의 연결 부재(230)에 결합 고정된 형태로 구성될 수 있는데, 이 중 6개의 센싱 플레이트(210)는 연결 부재(230)의 좌측으로, 나머지 6개의 센싱 플레이트(210)는 연결 부재(230)의 우측으로 돌출되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 센싱 어셈블리(200) 구성에 의하면, 양극 리드(111)와 음극 리드(112)가 한 변에 구비된 단방향 이차 전지(110)의 전압 검출에 유리하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 파우치형 이차 전지(110)는 하나의 변에 양극 리드(111)와 음극 리드(112)가 모두 돌출 구비되는 단방향 이차 전지(110) 형태로 형성될 수 있다. 이때, 센싱 어셈블리(200)의 센싱 플레이트(210)는 연결 부재(230)를 기준으로 좌측과 우측에 각각 구비되어, 이러한 단방향 이차 전지(110)의 양극 리드(111)와 음극 리드(112) 모두에 연결되도록 구성될 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 어셈블리(200)와 단방향 이차 전지(110)로 구성된 셀 어셈블리(100)의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 특히, 이러한 도 7의 구성은, 도 4에 도시된 센싱 어셈블리(200)가 전극 리드(101)에 연결된 구성으로서, 그 중 일부 구성, 즉 좌우 각각 3개의 센싱 플레이트(210)에 대한 전극 리드(101)와의 연결 구성을 나타낸 것이라 할 수 있다.
도 7을 참조하면, 7개의 단방향 이차 전지(110)는 상하 방향으로 적층되며, 직렬 연결을 위해 인접하는 층의 이차 전지(110)와 서로 반대 극성의 전극 리드(101)가 서로 연결되도록 구성되어 있다. 그리고, 센싱 어셈블리(200)는, 이러한 단방향 이차 전지(110)에 대하여 전극 리드(101)가 위치한 변의 중앙 부분에 위치할 수 있다. 특히, 센싱 어셈블리(200)의 연결 부재(230)는 각 이차 전지(110)의 양극 리드(111)와 음극 리드(112) 사이에 위치할 수 있으며, 이러한 연결 부재(230)로부터 센싱 플레이트(210)가 좌측과 우측 방향으로 각각 돌출되게 구비될 수 있다.
도 7에서는, 3개의 센싱 플레이트(210)가 연결 부재(230)의 좌측 방향으로 돌출되게 구비되고, 다른 3개의 센싱 플레이트(210)가 연결 부재(230)의 우측 방향으로 돌출되게 구비되어, 각각 서로 다른 전극 리드(101) 간 연결 부분에 접속되게 구성되어 있다. 그러므로, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 단방향 이차 전지(110)로 구성된 셀 어셈블리(100)에 대하여 하나의 센싱 어셈블리(200)만으로 각 이차 전지(110)의 전압 검출 구성이 용이하게 달성될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 어셈블리(200)는, 전극 단자 및 버스바를 더 구비할 수 있다. 이러한 구성에 대해서는 도 8을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 어셈블리(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 특히, 도 8의 구성은 도 3의 구성에서 전극 단자(240) 및 버스바(250)가 추가된 구성이라 할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 센싱 어셈블리(200)는 센싱 플레이트(210), 연결 부재(230) 및 커넥터(220) 이외에, 전극 단자(240) 및 버스바(250)를 더 구비할 수 있다.
상기 전극 단자(240)는, 센싱 어셈블리(200)의 상부에서 상부 방향으로 돌출된 형태로 구비될 수 있으며, 셀 어셈블리(100)와 외부 장치의 연결 단자로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 모터와 같은 방전 장치가 전극 단자(240)에 연결되어 셀 어셈블리(100)로부터 방전 전원을 공급받을 수 있다. 또는, 상용 전원과 같은 충전 장치가 전극 단자(240)에 연결되어 셀 어셈블리(100)로 충전 전원을 공급할 수 있다. 이를 위해, 상기 전극 단자(240)는 양극 단자와 음극 단자, 2개를 구비할 수 있다.
또한, 상기 버스바(250)는, 전극 단자(240)와 센싱 플레이트(210) 사이를 연결하도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 버스바(250)는 최상부 또는 최하부에 구비된 센싱 플레이트(210)와 전극 단자(240) 사이를 전기적으로 연결시킨다. 예를 들어, 도 8의 구성에서, 연결 부재(230)를 기준으로 좌측과 우측에 각각 다수의 센싱 플레이트(210)가 구비될 수 있는데, 양극 버스바는 좌측 최상단에 위치한 센싱 플레이트(210)와 양극 단자 사이를 연결하고, 음극 버스바는 우측 최하단에 위치한 센싱 플레이트(210)와 음극 단자 사이를 연결할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 셀 어셈블리(100)를 외부와 전기적으로 연결시키기 위한 전극 단자(240) 및 버스바(250)가 센싱 어셈블리(200) 자체에 구비되어 있으므로, 센싱 어셈블리(200)를 셀 어셈블리(100)에 연결하여 조립하기만 하면 배터리 모듈에 전극 단자(240)가 마련될 수 있다. 따라서, 터미널 볼트와 같은 별도의 전극 단자(240) 및 이러한 전극 단자(240)와 셀 어셈블리(100)를 연결하기 위한 별도의 버스바를 셀 어셈블리(100)에 구비할 필요가 없으므로, 배터리 모듈, 특히 셀 어셈블리(100)의 구조가 보다 단순화되고, 제조 공정 또한 간단해질 수 있다.
한편, 상기 센싱 플레이트(210)는, 도 6에서 H1으로 표시된 바와 같이, 전극 리드(101)와 접촉하지 않는 타단 부분에 결합홀이 형성될 수 있다. 그리고, 연결 부재(230)의 플레이트 결합부(231)에는 이러한 결합홀(H1)에 삽입 체결되기 위한 돌기가 형성될 수 있다. 따라서, 이 경우, 연결 부재(230)의 플레이트 결합부(231)에 형성된 돌기는 센싱 플레이트(210)의 결합홀에 삽입 체결될 수 있으며, 이러한 삽입 체결로 인해, 연결 부재(230)와 센싱 플레이트(210)의 결합은 더욱 강하게 유지될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 어셈블리(200)는, 지지 플레이트를 더 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 9 및 도 10을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 어셈블리(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 특히, 도 9의 구성은, 도 8의 구성에서 지지 플레이트(260)가 추가된 구성이라 할 수 있다. 또한, 도 10은, 도 9의 센싱 어셈블리(200)의 일부 구성을 개략적으로 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 지지 플레이트(260)는, 상하 방향으로 세워진 플레이트 형태로 형성되며, 센싱 플레이트(210)와 셀 어셈블리(100) 사이에 구비될 수 있다. 특히, 상기 지지 플레이트(260)는, 관통홀(261)이 형성될 수 있는데, 이러한 관통홀(261)은 전극 리드(101)가 관통하여 지지되는 역할을 할 수 있다. 즉, 셀 어셈블리(100)의 전극 리드(101)는 지지 플레이트(260)의 관통홀(261)을 관통하여 센싱 어셈블리(200)의 센싱 플레이트(210)와 접촉 고정될 수 있는데, 이러한 관통홀(261)에 의해 전극 리드(101)는 특히, 상하 방향으로 지지되어 상하 방향 움직임이 제한될 수 있다. 따라서, 전극 리드(101)와 센싱 플레이트(210)의 용접에 의한 고정 상태가 떨어지지 않고 안정적으로 유지될 수 있다. 특히, 자동차 등에 이용되는 배터리 모듈의 경우, 강한 진동이나 충격 등에 노출될 수 있는데, 상기 실시예와 같이 전극 리드(101)가 지지 플레이트(260)의 관통홀(261)에 관통하여 지지되는 구성에 의하면, 이러한 진동이나 충격 등에도 전극 리드(101)가 센싱 플레이트(210)로부터 쉽게 떨어지는 것이 예방될 수 있다. 뿐만 아니라, 관통홀(261)에 의한 전극 리드(101)의 상하 방향 지지에 의해, 전극 리드(101) 간격이 좁혀지지 않도록 함으로써 전극 리드(101) 간 접촉으로 인해 내부 단락 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 센싱 플레이트(210)는, 일부에 상하 방향으로 절곡된 절곡부를 구비하며, 이러한 절곡부는 지지 플레이트(260)에 결합 고정된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6 및 도 10을 참조하면, 상기 센싱 플레이트(210)는 수평 방향으로 평평하게 구성되어 전극 리드(101)와 대면 접촉하도록 구성되되, C로 표시된 부분과 같이, 수직 방향으로 절곡된 절곡부를 일부에 구비하여, 이러한 절곡부가 지지 플레이트(260)에 결합 고정되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 절곡부를 통해 센싱 플레이트(210)가 지지 플레이트(260)에 결합 고정되므로, 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101) 사이의 용접 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 센싱 플레이트(210) 및 전극 리드(101)의 유동이 방지되어, 진동이나 충격 등에도 센싱 플레이트(210)와 전극 리드(101)의 결합이 쉽게 분리되지 않을 수 있다.
여기서, 상기 센싱 플레이트(210)의 절곡부에는, 도면에서 H2로 표시된 바와 같이, 체결홀이 형성될 수 있다. 그리고, 지지 플레이트(260)에는, 이러한 센싱 플레이트(210)의 체결홀에 삽입 체결될 수 있도록 돌기(262)가 형성될 수 있다. 따라서, 지지 플레이트(260)의 돌기가 체결홀에 삽입되는 형태로 센싱 플레이트(210)와 지지 플레이트(260)의 결합이 안정적으로 유지될 수 있다.
다만, 본 발명이 반드시 이러한 형태로 센싱 플레이트(210)와 지지 플레이트(260)의 결합 고정 구성을 제한하는 것은 아니며, 그 밖에 다양한 형태로 센싱 플레이트(210)는 지지 플레이트(260)에 결합 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱 플레이트(210)와 지지 플레이트(260)는 모두 체결홀이 형성될 수 있으며, 볼트가 이러한 체결홀에 각각 삽입됨으로써, 센싱 플레이트(210)와 지지 플레이트(260)의 결합 고정이 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 센싱 커버(300)를 더 포함할 수 있다.
상기 센싱 커버(300)는, 센싱 어셈블리(200)의 외측에 구비되어 센싱 어셈블리(200)를 커버하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 센싱 커버(300)는, 센싱 어셈블리(200)를 기준으로 셀 어셈블리(100) 측이 아닌 그 반대 측에서 바라볼 때, 전극 리드(101)를 제외한 센싱 어셈블리(200)의 여러 구성요소가 외부로 노출되지 않을 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 센싱 커버(300)로 인해 센싱 어셈블리(200)가 외부의 충격이나 물질로부터 영향을 받는 것을 방지하거나 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 모듈을 하나 이상 포함한다. 이때, 배터리 팩에는 배터리 모듈 이외에, 이러한 배터리 모듈을 수납하기 위한 케이스, 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈의 센싱 어셈블리(200)에 구비된 커넥터(220)가 BMS로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다.
이하에서는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈의 제조 방법의 실시예를 개략적으로 설명하도록 한다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈 제조 방법은, 2개 또는 그 이상의 전극 리드(101)를 센싱 플레이트(210)의 상부 또는 하부 표면에 면접촉시키는 단계(S120) 및 2개의 전극 리드(101)와 센싱 플레이트(210)의 면접촉 부분을 용접시키는 단계(S130)를 포함한다.
여기서, 상기 S120 단계는, 2개의 전극 리드(101)를 상하 방향으로 겹치고, 겹쳐진 2개의 전극 리드(101)에 대하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 일부 표면만이 센싱 플레이트(210)와 접촉되도록 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 S130 단계는, 2개의 전극 리드(101)와 1개의 센싱 플레이트(210)가 겹쳐진 부분은 물론, 센싱 플레이트(210)가 겹쳐지지 않고 2개의 전극 리드(101)만 겹쳐진 부분까지도 용접되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 S130 단계는, 초음파 용접 방식으로 수행될 수 있다.
한편, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 관통홀이 형성된 지지 플레이트(260)가 센싱 어셈블리(200)에 구비된 경우, 본 발명에 따른 배터리 모듈 제조 방법은, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 S120 단계 이전에, 2개의 전극 리드(101)를 함께 지지 플레이트(260)의 관통홀에 관통시키는 단계(S110)를 더 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, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

Claims (18)

  1. 플레이트 형태의 전극 리드가 수평 방향으로 눕혀진 형태로 돌출된 이차 전지가 상하 방향으로 복수 개 적층된 셀 어셈블리; 및
    전기 전도성 재질로 구성되고 수평 방향으로 눕혀진 플레이트 형태로 형성되어 일단이 상기 전극 리드와 대면 접촉하여 용접된 복수의 센싱 플레이트, 및 상기 센싱 플레이트의 타단에 전기적으로 연결되어 센싱된 전압을 전달하는 커넥터를 구비하여 상기 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 플레이트는, 상기 전극 리드와 초음파 용접 방식으로 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 플레이트는, 2개의 전극 리드와 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센싱 플레이트는, 상기 2개의 전극 리드의 표면 중 일부분과 접촉하여 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는, 와이어를 이용하여 상기 센싱 플레이트의 타단에 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센싱 어셈블리는, 상기 센싱 플레이트와 상기 와이어 사이에 구비되어, 상기 센싱 플레이트의 타단이 결합 고정되는 플레이트 결합부 및 상기 와이어의 일단이 연결되는 와이어 연결부가 상하 방향으로 복수 개 배열된 연결 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플레이트 결합부는 양단이 적어도 180도 절곡된 형태로 형성되어, 상기 센싱 플레이트의 타단이 상기 절곡된 부분에 삽입된 형태로 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 플레이트 중 일부는 상기 연결 부재를 기준으로 좌측 방향으로 돌출되게 구비되고, 나머지 일부는 상기 연결 부재를 기준으로 우측 방향으로 돌출되게 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 센싱 플레이트의 타단에는 결합홀이 형성되고, 상기 연결 부재의 플레이트 결합부에는 상기 결합홀에 삽입 체결되는 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 어셈블리는, 상하 방향으로 세워진 플레이트 형태로 구성되며 상기 전극 리드가 관통하여 지지되는 관통홀이 형성된 지지 플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센싱 플레이트는, 일부에 상하 방향으로 절곡된 절곡부를 구비하며, 상기 절곡부가 상기 지지 플레이트에 결합 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센싱 플레이트의 절곡부에는 체결홀이 형성되고, 상기 지지 플레이트에는 상기 체결홀에 삽입 체결되는 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 어셈블리는, 외부 방향으로 돌출된 형태로 형성된 전극 단자 및 최상부 또는 최하부에 구비된 센싱 플레이트와 상기 전극 단자를 전기적으로 연결하는 버스바를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리가 구비된 측의 반대 측에서 상기 센싱 어셈블리를 커버하는 센싱 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  16. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
  17. 플레이트 형태의 전극 리드가 수평 방향으로 눕혀진 형태로 돌출된 이차 전지가 상하 방향으로 복수 개 적층된 셀 어셈블리에 연결되어 상기 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리에 있어서,
    전기 전도성 재질로 구성되고 수평 방향으로 눕혀진 플레이트 형태로 형성되어, 일단이 상기 전극 리드와 대면 접촉하여 용접된 복수의 센싱 플레이트; 및
    상기 센싱 플레이트의 타단에 전기적으로 연결되어 상기 센싱된 이차 전지의 전압을 전달하는 커넥터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리.
  18. 플레이트 형태의 전극 리드가 수평 방향으로 눕혀진 형태로 돌출된 이차 전지가 상하 방향으로 복수 개 적층된 셀 어셈블리와 센싱 플레이트 및 커넥터를 구비하는 센싱 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 전극 리드 중 2개의 전극 리드를 겹쳐 센싱 플레이트에 면접촉시키는 단계; 및
    상기 겹쳐진 2개의 전극 리드 및 센싱 플레이트를 초음파 용접시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 방법.
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