WO2017213384A1 - 센싱 와이어 하네스의 접속 구조가 개선된 배터리 모듈 및 그 조립방법 - Google Patents

센싱 와이어 하네스의 접속 구조가 개선된 배터리 모듈 및 그 조립방법 Download PDF

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sensing wire
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이강우
성준엽
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module and an assembly method thereof, and more particularly, to a battery module and an assembly method of the improved connection structure between the cell and the voltage sensing wire harness.
  • a battery module is formed in a structure in which a plurality of cells are aggregated through serial and / or parallel connections.
  • Such a battery module is typically manufactured with a structure in which a plurality of cells are arranged in one direction and have a substantially stacked cell assembly.
  • the battery module in which a plurality of cells are aggregated, requires a means for detecting a voltage abnormality since an event such as overvoltage or overcurrent in some cells significantly affects safety and operation efficiency.
  • a method of confirming and controlling an operation state in real time or at regular intervals by connecting a sensing circuit unit having a voltage sensor to each cell is widely used.
  • the battery module according to the related art has a PCB substrate 12 disposed on the main body of the cell assembly 10 as shown in FIGS. 1 and 2 to detect a voltage for each cell, and a connection between a predetermined sensing circuit unit.
  • Connector 13 mounted on the PCB substrate 12 and a plurality of bus bars 14 protruding from both edges of the PCB substrate 12 and connected to the cell leads 11.
  • Adopt a sensing assembly The structure of such a sensing assembly is disclosed in Korean Unexamined Patent Publication No. 2012-0120675.
  • the sensing assembly as described above has a structure in which the PCB substrate 12 is fixed to the upper part of the module body, while the bus bar 14 is inserted into the lower part of the cell lid 11 in a state of welding. Is implemented.
  • the method of using the PCB board 12 and the bus bar 14 requires a separate design and manufacturing of a bus bar 14, which is a separate metal, and requires mounting work on the PCB board 12.
  • the production cost is high.
  • the space for inserting the busbar 14 into the lower part of the cell lead 11 must be secured, there is a weakness in that the space utilization is not good.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 2014-0084563 discloses sensing voltages of a battery for a vehicle in which sensing busbars are respectively bonded to the cell leads by laser welding, and wires are connected to each of the sensing busbars to draw current introduced into the sensing busbars.
  • the circuit is shown.
  • this method has a limitation in reducing the production cost because it must be provided with a separate sensing bus bar as described above.
  • the process of laser welding the sensing bus bar to the cell lead, and the process of bending the pressing piece formed on the sensing bus bar to be connected by pressing the end of the wire must be accompanied, there is still a disadvantage that the process cost is high.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a battery module and a method for assembling the battery module having a structure capable of simplifying the bonding process between the cell lead and the voltage sensing wire harness and reducing the volume of the module. Its purpose is to.
  • Another object of the present invention is to provide a battery module and an assembly method thereof which can prevent deformation of the lead plate during welding between the sensing wire harness and the cell lead.
  • the present invention provides a cell assembly comprising a plurality of cells arranged at regular intervals, each cell lead is drawn out; A sensing wire harness disposed around the cell lead and having a connection end corresponding to the cell lead, the connection end being directly joined to the cell lead; And a connector fixed to one side of the cell assembly and connected to the sensing wire harness.
  • the connecting end of the sensing wire harness is joined to the cell lead by welding.
  • the cell leads may be arranged at predetermined intervals on both sides of the connector, and the sensing wire harness may extend in an arrangement direction of the cell leads.
  • the connector may be fixed to the body of the cell assembly by a screw member.
  • the cell lead may include a first lead plate and a second lead plate disposed to overlap each other.
  • the first lead plate and the second lead plate may be formed of two or more flakes, respectively.
  • connection end of the sensing wire harness is directly welded to the cell lead by performing ultrasonic welding or laser welding.
  • the welding may be performed in a state in which the connection ends of the sensing wire harness are aligned to correspond to the cell leads using a jig.
  • the step (b) may further include arranging a connector connectable to the sensing wire harness on the body of the cell assembly and fixing the connector using a screw member.
  • the connector is disposed such that the cell leads are positioned on both sides of the connector.
  • the cell leads may be arranged at predetermined intervals on both sides with the connector interposed therebetween, and the sensing wire harness may be extended to extend in the arrangement direction of the cell leads.
  • a method of preparing a cell assembly including: (1) preparing a cell assembly in which a plurality of cells are arranged at predetermined intervals and each cell is provided with a cell lead having a first lead plate; (2) preparing a wire harness for sensing having a connection end, and directly joining a second lead plate to each connection end; (3) placing the sensing wire harness around the cell lead; And (4) bonding the first lead plate and the second lead plate to be superimposed on each other, thereby providing a method for assembling the battery module.
  • step (2) it is preferable to perform the ultrasonic welding or the laser welding to directly weld the connecting end of the sensing wire harness to the second lead plate.
  • the method may further include arranging a connector connectable to the sensing wire harness on the body of the cell assembly and fixing the connector using a screw member.
  • the connector may be disposed such that the cell leads are positioned at both sides with the connector therebetween.
  • the cell leads are arranged at predetermined intervals on both sides with the connector therebetween, and the sensing wire harness is arranged to extend in the arrangement direction of the cell leads.
  • the assembly process can be reduced by simplifying the bonding process between the cell lead and the voltage sensing wire harness.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a battery module according to the prior art.
  • FIG. 2 is a partial exploded view of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a partial exploded view of FIG. 1.
  • FIG 3 is a partially enlarged perspective view illustrating a configuration of a battery module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial exploded view of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a connection structure between the cell lead and the sensing wire harness in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of assembling a battery module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of assembling a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially enlarged perspective view illustrating a configuration of a battery module according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a partially exploded view of FIG. 3.
  • a battery module according to an exemplary embodiment of the present invention includes a cell assembly 100 in which a plurality of cells are arranged and disposed on an upper end of the cell assembly 100 to a cell lead 101.
  • a sensing wire harness 102 which is directly welded, and a connector 103 fixed to the main body of the cell assembly 100 and connected to the sensing wire harness 102.
  • a plurality of cells are arranged in one direction at predetermined intervals, and cell leads 101 are drawn out in each cell.
  • Each cell has a thin plate-shaped body and is preferably constituted by a pouch type secondary battery.
  • the plurality of cells are arranged in one direction of the cell assembly 100 to form a substantially stacked structure.
  • the cell assembly 100 is coupled to a predetermined support frame for fixing the respective cells.
  • the sensing wire harness 102 provides a conductor for measuring cell voltage, and includes a plurality of wires corresponding to each cell lead 101, and a connection end 102a, which is a welding site, at the end of each wire. ) Is located.
  • the sensing wire harness 102 is disposed on the upper part of the cell assembly 100 so as to be positioned around the cell lead 101, and each connection end 102a drawn out from the sensing wire harness 102 is formed by ultrasonic welding or the like. It is directly bonded to the cell lead 101 by laser welding.
  • the connector 103 mediates a connection between the sensing wire harness 102 and a predetermined voltage sensing circuit module (not shown), and is directly mounted on the seating part 104 provided on the main body of the cell assembly 100. .
  • the screw fastening portion 105 is provided on the upper body of the cell assembly 100, and the connector 103 is fixed to the seating portion 104 by screwing to the screw fastening portion 105.
  • a sensing wire harness 102 is connected to the input terminal of the connector 103.
  • the cell leads 101 are arranged at predetermined intervals on both sides with the seating portion 104 interposed therebetween, and the sensing wire harness 102 extends in the arrangement direction of the cell lead 101. Are arranged in the direction.
  • FIG. 5 shows the connection structure between the cell lead 101 and the sensing wire harness 102 in more detail.
  • the connecting end 102a of the sensing wire harness 102 is welded to directly contact the face of the cell lead 101.
  • the flat surface area of the cell lead 101 to which the connecting end 102a is welded should be as large as possible. desirable.
  • the cell lead 101 may be provided in a structure in which the first lead plate 101a and the second lead plate 101b are superimposed on each other.
  • the first lead plate 101a and the second lead plate 101b are preferably formed of two or more flakes.
  • step S100 After preparing a cell assembly 100 in which a plurality of cells are arranged in one direction and a cell lead 101 is drawn out to each cell (step S100), a seating part 104 provided on the cell assembly 100 is provided. ) The wire harness 102 for sensing is disposed (step S110).
  • connection terminals 102a of the sensing wire harness 102 are aligned to correspond to the cell leads 101, respectively (step S120).
  • the sensing wire harness 102 maintains a state in which the connection end 102a is mounted on the outer surface of the cell lead 101 while being supported by a predetermined jig.
  • the connecting end 102a is formed by performing ultrasonic welding or laser welding directly on the connecting end 102a. 101) by welding (step S130).
  • the connector 103 for mediating the connection between the sensing wire harness 102 and the voltage measurement circuit module is disposed on the seating part 104 provided on the upper part of the body of the cell assembly 100 and then fixed using a screw member. After fixing the connector 103, the sensing wire harness 102 is connected to the input terminal of the connector 103 to complete the assembly (step S140).
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of assembling a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of cells are arranged in one direction and a cell assembly 100 having a first lead plate 101a is prepared for each cell (step S200).
  • the second lead plate 101b is directly bonded to each connection end 102a of the sensing wire harness 102 (step S210). Specifically, the connecting end 102a by aligning the connecting end 102a of the sensing wire harness 102 on the second lead plate 101b and then directly performing ultrasonic welding or laser welding to the connecting end 102a. Is connected to the second lead plate 101b by welding. Through this process, the sensing wire harness 102 is provided to the seating part 104 in a state in which the second lead plate 101b is bonded to each connection end 102a (step S220).
  • Step S230 When the first lead plate 101a and the second lead plate 101b are connected to each other by the bonding process, the connection between the cell lead 101 and the sensing wire harness 102 is completed.
  • the connector 103 for mediating the connection between the sensing wire harness 102 and the voltage measurement circuit module is disposed on the seating part 104 provided on the upper part of the body of the cell assembly 100 and then fixed using a screw member.
  • the process of welding the sensing wire harness 102 with the second lead plate 101b of the cell lead 101 does not have to be performed on the main body of the cell assembly 100, so that the fixing operation of the connector 103 is performed. May be performed before the placing operation of the sensing wire harness 102.
  • the sensing wire harness 102 is connected to the input terminal of the connector 103 to complete the assembly (step S240).
  • the cell lead 101 and the sensing wire harness 102 are directly welded to each other, a connection is made, unlike the existing technology, a separate connection metal material and its fixing structure are omitted. Therefore, the production cost can be reduced and the module volume can be reduced.
  • Application of the present invention can reduce the production cost of the battery module and can reduce the volume of the battery module.

Abstract

본 발명은 복수개의 셀이 정해진 간격을 두고 일방향으로 배열되어 있고 각각의 셀에는 셀 리드가 인출되어 있는 셀 어셈블리; 상기 셀 리드의 주변에 배치되고, 상기 셀 리드에 대응하는 접속단을 구비하고 상기 접속단이 상기 셀 리드에 직접 접합되어 있는 센싱용 와이어 하네스; 및 상기 셀 어셈블리의 일측에 고정되어 상기 센싱용 와이어 하네스와 접속되는 커넥터;를 포함하는 배터리 모듈을 개시한다.

Description

센싱 와이어 하네스의 접속 구조가 개선된 배터리 모듈 및 그 조립방법
본 출원은 2016년 6월 8일에 출원된 한국특허출원 제10-2016-0071204호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
본 발명은 배터리 모듈 및 그 조립방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀과 전압 센싱용 와이어 하네스 간의 접속 구조가 개선된 배터리 모듈 및 그 조립방법에 관한 것이다.
일반적으로, 배터리 모듈은 다수의 셀들이 직렬 및/또는 병렬 연결을 통해 집합된 구조로 형성된다. 이러한 배터리 모듈은 통상적으로 다수의 셀들이 일방향으로 배열되어 실질적으로 적층된 셀 어셈블리를 구비한 구조로 제작된다.
다수의 셀들이 집합되어 있는 배터리 모듈은 일부 셀에 과전압이나 과전류 등과 같은 이벤트가 발생할 경우 안전성과 작동효율에 악영향을 크게 미치므로 전압 이상 등을 검출하기 위한 수단이 필요하다. 이를 위해, 일반적으로는 전압센서를 구비한 센싱회로부를 각각의 셀에 연결하여 실시간 또는 일정한 간격으로 작동 상태를 확인하고 제어하는 방식이 널리 사용되고 있다.
종래기술에 따른 배터리 모듈은 각 셀에 대한 전압 검출을 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 셀 어셈블리(10)의 본체 상부에 배치되는 PCB 기판(12)과, 소정의 센싱회로부와의 접속을 위해 PCB 기판(12)에 실장되는 커넥터(13)와, PCB 기판(12)의 길이방향을 기준으로 양쪽 가장자리에서 돌출되어 셀 리드(11)와 연결되는 복수의 버스바(14)를 포함하는 센싱 어셈블리를 채용한다. 이러한 센싱 어셈블리의 구조는 한국 공개특허공보 제2012-0120675호에 공개되어 있다.
상기와 같은 센싱 어셈블리는 구조는 PCB 기판(12)을 모듈 본체의 상부에 고정하는 한편, 버스바(14)를 셀 리드(11)의 하부에 삽입한 상태에서 용접하는 과정을 포함하는 조립 공정에 의해 구현된다.
그러나, 상기와 같이 PCB 기판(12)과 버스바(14)를 사용하는 방식은 별도의 금속물인 버스바(14)를 별도로 설계 및 제작해야 하고 이를 PCB 기판(12)에 실장하는 작업이 요구되므로 생산비용이 많이 드는 단점이 있다. 또한, 버스바(14)를 셀 리드(11)의 하부에 삽입 배치하기 위한 공간이 확보되어야 하므로 공간 활용도가 좋지 않은 취약점이 있다.
대안으로, 한국 공개특허공보 제2014-0084563호에는 센싱 버스바들이 각각 셀 리드에 레이저 용접으로 접합되고, 센싱 버스바들 각각에 와이어들이 연결되어 센싱 버스바에 유입된 전류를 인출하는 차량용 배터리의 전압센싱회로가 제시되어 있다. 하지만, 이러한 방식은 전술한 바와 같이 별도의 센싱 버스바를 구비해야 하므로 생산비용을 절감하는 데 한계가 있다. 또한, 센싱 버스바를 셀 리드에 레이저 용접하는 공정과, 센싱 버스바에 형성된 압착편을 절곡하여 와이어의 일단에 압착함으로써 연결하는 공정이 수반되어야 하므로 여전히 공정비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 셀 리드와 전압 센싱용 와이어 하네스 간의 접합 공정을 간소화할 수 있고 모듈의 부피를 감소시킬 수 있는 구조를 가진 배터리 모듈 및 그 조립방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 센싱용 와이어 하네스와 셀 리드 간의 용접 시 리드 플레이트에 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있는 배터리 모듈 및 그 조립방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 복수개의 셀이 정해진 간격을 두고 배열되어 있고 각각의 셀에는 셀 리드가 인출되어 있는 셀 어셈블리; 상기 셀 리드의 주변에 배치되고, 상기 셀 리드에 대응하는 접속단을 구비하고 상기 접속단이 상기 셀 리드에 직접 접합되어 있는 센싱용 와이어 하네스; 및 상기 셀 어셈블리의 일측에 고정되어 상기 센싱용 와이어 하네스와 접속되는 커넥터;를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 센싱용 와이어 하네스의 상기 접속단은 용접에 의해 상기 셀 리드에 접합되는 것이 바람직하다.
상기 셀 리드는 상기 커넥터를 사이에 두고 양편에 정해진 간격으로 배열되어 있고, 상기 센싱용 와이어 하네스는 상기 셀 리드의 배열 방향으로 연장될 수 있다.
상기 커넥터는 스크류 부재에 의해 상기 셀 어셈블리의 몸체에 고정될 수 있다.
상기 셀 리드는 서로 포개어지게 배치된 제1 리드 플레이트와 제2 리드 플레이트를 구비할 수 있다.
상기 제1 리드 플레이트와 상기 제2 리드 플레이트는 각각 두 겹 이상의 박편으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 복수개의 셀이 배열되어 있고 각각의 셀에는 셀 리드가 구비되어 있는 셀 어셈블리를 준비하는 단계; (b) 상기 셀 리드의 주변에 접속단을 가진 센싱용 와이어 하네스를 위치시키는 단계; (c) 상기 센싱용 와이어 하네스의 상기 접속단을 상기 셀 리드에 각각 대응되게 정렬하는 단계; 및 (d) 상기 접속단을 상기 셀 리드에 직접 접합하는 단계;를 포함하는 배터리 모듈의 조립방법이 제공된다.
상기 단계 (d)는, 초음파 용접 또는 레이저 용접을 수행하여 상기 센싱용 와이어 하네스의 상기 접속단을 상기 셀 리드에 직접 용접하는 것이 바람직하다.
상기 단계 (d)는, 지그를 이용하여 상기 센싱용 와이어 하네스의 상기 접속단을 상기 셀 리드에 각각 대응되게 정렬한 상태에서 상기 용접을 수행할 수 있다.
상기 단계 (b)는, 상기 센싱용 와이어 하네스와 접속 가능한 커넥터를 상기 셀 어셈블리의 본체 상부에 배치하고 스크류 부재를 이용해 상기 커넥터를 고정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 커넥터를 사이에 두고 양편에 상기 셀 리드가 위치하도록 상기 커넥터를 배치하는 것이 바람직하다.
상기 단계 (b)에서, 상기 셀 리드는 상기 커넥터를 사이에 두고 양편에 정해진 간격으로 배열되어 있고, 상기 센싱용 와이어 하네스를 상기 셀 리드의 배열 방향으로 연장되게 배치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (1) 복수개의 셀이 정해진 간격을 두고 배열되어 있고 각각의 셀에는 제1 리드 플레이트를 가진 셀 리드가 구비되어 있는 셀 어셈블리를 준비하는 단계; (2) 접속단을 가진 센싱용 와이어 하네스를 준비하고, 각각의 접속단에 제2 리드 플레이트를 직접 접합하는 단계; (3) 상기 셀 리드의 주변에 상기 센싱용 와이어 하네스를 위치시키는 단계; 및 (4) 상기 제1 리드 플레이트와 상기 제2 리드 플레이트가 서로 포개어지도록 하여 접합하는 단계;를 포함하는 배터리 모듈의 조립방법이 제공될 수 있다.
상기 단계 (2)는, 초음파 용접 또는 레이저 용접을 수행하여 상기 센싱용 와이어 하네스의 상기 접속단을 상기 제2 리드 플레이트에 직접 용접하는 것이 바람직하다.
상기 센싱용 와이어 하네스와 접속 가능한 커넥터를 상기 셀 어셈블리의 본체 상부에 배치하고 스크류 부재를 이용해 상기 커넥터를 고정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 커넥터를 사이에 두고 양편에 상기 셀 리드가 위치하도록 상기 커넥터를 배치할 수 있다.
상기 단계 (3)에서, 상기 셀 리드는 상기 커넥터를 사이에 두고 양편에 정해진 간격으로 배열되어 있고, 상기 센싱용 와이어 하네스를 상기 셀 리드의 배열 방향으로 연장되게 배치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 셀 리드와 전압 센싱용 와이어 하네스 간의 접합 처리를 간소화하여 조립공정 비용을 절감할 수 있다.
또한, 셀 리드와 와이어 하네스를 직접 용접함으로써 별도의 연결용 금속물과 그 고정 구조물을 생략할 수 있으므로 자재비용을 절감할 수 있으며 공간 활용도를 높일 수 있다.
또한, 셀 리드를 이루는 리드 플레이트들이 서로 포개어지도록 배치되고 리드 플레이트 상에 직접 접속단을 용접함으로써 용접 시 발생하는 열에 의해 셀 리드가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 배터리 모듈의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부 분해도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 도시한 부분 확대 사시도이다.
도 4는 도 3의 일부 분해도이다.
도 5는 도 3에서 셀 리드와 센싱용 와이어 하네스 간의 연결 구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 조립방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 조립방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 도시한 부분 확대 사시도이며, 도 4는 도 3의 일부 분해도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수개의 셀이 배열되어 있는 셀 어셈블리(100)와, 셀 어셈블리(100)의 상단에 배치되어 셀 리드(101)에 직접 용접되어 있는 센싱용 와이어 하네스(102)와, 셀 어셈블리(100)의 본체에 고정되어 센싱용 와이어 하네스(102)와 접속되는 커넥터(103)를 포함한다.
셀 어셈블리(100)는 복수개의 셀이 정해진 간격을 두고 일방향으로 배열되어 있고 각각의 셀에는 셀 리드(101)가 인출되어 있다. 각각의 셀은 얇은 판상 몸체를 갖는 것으로서, 바람직하게 파우치형 이차전지에 의해 구성된다. 복수개의 셀은 셀 어셈블리(100)의 일방향으로 배열되어 실질적으로 적층 구조를 이룬다. 셀 어셈블리(100)에는 각각의 셀들을 고정하기 위한 소정의 지지 프레임이 결합되어 있다.
센싱용 와이어 하네스(102)는 셀 전압 측정을 위한 도선을 제공하는 것으로서, 각각의 셀 리드(101)에 대응하는 복수의 와이어들을 구비하고, 각각의 와이어의 끝부분에는 용접 부위인 접속단(102a)이 위치한다. 센싱용 와이어 하네스(102)는 셀 리드(101)의 주변에 위치하도록 셀 어셈블리(100)의 상부에 배치되고, 센싱용 와이어 하네스(102)에서 인출된 각각의 접속단(102a)은 초음파 용접이나 레이저 용접에 의해 셀 리드(101)에 직접 접합되어 있다.
커넥터(103)는 센싱용 와이어 하네스(102)와 소정의 전압 센싱 회로모듈(미도시) 간의 접속을 매개하는 것으로서, 셀 어셈블리(100)의 본체 상부에 마련된 안착부(104)에 직접적으로 장착된다. 셀 어셈블리(100)의 본체 상부에는 스크류 체결부(105)가 마련되고, 커넥터(103)는 스크류 체결부(105)에 대한 스크류 결합에 의해 안착부(104)에 고정된다. 커넥터(103)의 입력단에는 센싱용 와이어 하네스(102)가 접속된다.
셀 리드(101)는 안착부(104)를 사이에 두고 양편에 정해진 간격으로 배열되어 있고, 센싱용 와이어 하네스(102)는 셀 리드(101)의 배열 방향으로 연장되게 안착부(104)의 종방향으로 배치된다.
도 5에는 셀 리드(101)와 센싱용 와이어 하네스(102) 간의 연결 구조가 보다 상세히 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이 센싱용 와이어 하네스(102)의 접속단(102a)은 셀 리드(101)의 면부에 직접 접촉하도록 용접된다. 센싱용 와이어 하네스(102)의 접속단(102a)을 견고히 지지하여 용접 작업이 원활히 이루어지도록 하기 위해, 접속단(102a)이 용접되는 셀 리드(101)의 평탄면 면적은 가능한 한 크게 확보하는 것이 바람직하다. 이 경우 셀 리드(101)는 제1 리드 플레이트(101a)와 제2 리드 플레이트(101b)가 서로 포개어지게 배치된 구조로 제공되는 것이 바람직하다. 이때, 용접 시 발생하는 열팽창에 의한 셀 리드의 변형을 최소화하기 위해 제1 리드 플레이트(101a)와 상기 제2 리드 플레이트(101b)는 각각 두 겹 이상의 박편으로 형성되는 것이 바람직하다.
그러면, 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 조립방법을 설명하기로 한다.
먼저, 복수개의 셀이 일방향으로 배열되어 있고 각각의 셀에는 셀 리드(101)가 인출되어 있는 셀 어셈블리(100)를 준비한 후(단계 S100), 셀 어셈블리(100)의 상부에 마련된 안착부(104)에 센싱용 와이어 하네스(102)를 배치한다(단계 S110).
이어서, 각각의 셀에 전압 측정을 위한 센싱용 와이어를 연결하기 위해, 센싱용 와이어 하네스(102)의 접속단(102a)을 셀 리드(101)에 각각 대응되게 정렬한다(단계 S120). 이 과정에서 센싱용 와이어 하네스(102)는 소정의 지그에 의해 지지된 상태로 접속단(102a)이 셀 리드(101)의 외부면에 올려진 상태를 유지한다.
센싱용 와이어 하네스(102)의 접속단(102a)을 셀 리드(101) 위에 정렬한 후에는 접속단(102a)에 대하여 직접적으로 초음파 용접 또는 레이저 용접을 수행함으로써 접속단(102a)을 셀 리드(101)에 용접하여 연결한다(단계 S130).
센싱용 와이어 하네스(102)와 전압 측정 회로모듈 간의 연결을 매개하는 커넥터(103)는 셀 어셈블리(100)의 본체 상부에 마련된 안착부(104)에 배치한 후 스크류 부재를 이용해 고정한다. 커넥터(103)를 고정한 후에는 커넥터(103)의 입력단에 센싱용 와이어 하네스(102)를 접속하여 조립을 완료한다(단계 S140).
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 조립방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 복수개의 셀이 일방향으로 배열되어 있고 각 셀마다 제1 리드 플레이트(101a)를 가진 셀 어셈블리(100)를 준비한다(단계 S200).
이어서, 센싱용 와이어 하네스(102)의 각 접속단(102a)에 제2 리드 플레이트(101b)를 직접 접합한다(단계 S210). 구체적으로, 센싱용 와이어 하네스(102)의 접속단(102a)을 제2 리드 플레이트(101b) 위에 정렬한 후 접속단(102a)에 대하여 직접적으로 초음파 용접 또는 레이저 용접을 수행함으로써 접속단(102a)을 제2 리드 플레이트(101b)에 용접하여 연결한다. 이러한 과정을 통해 센싱용 와이어 하네스(102)는 접속단(102a)마다 제2 리드 플레이트(101b)가 접합된 상태로 안착부(104)에 제공된다(단계 S220).
센싱용 와이어 하네스(102)를 안착부(104)에 배치한 상태에서, 제1 리드 플레이트(101a)와 제2 리드 플레이트(101b)가 서로 포개어지도록 한 후 용접이나 납땜 또는 접착과 같은 접합 공정을 수행한다(단계 S230). 접합 공정에 의해 제1 리드 플레이트(101a)와 제2 리드 플레이트(101b)가 서로 연결되면 셀 리드(101)와 센싱용 와이어 하네스(102) 간의 연결이 완료된다.
센싱용 와이어 하네스(102)와 전압 측정 회로모듈 간의 연결을 매개하는 커넥터(103)는 셀 어셈블리(100)의 본체 상부에 마련된 안착부(104)에 배치한 후 스크류 부재를 이용해 고정한다. 본 실시예에서 센싱용 와이어 하네스(102)를 셀 리드(101)의 제2 리드 플레이트(101b)와 용접하는 공정은 셀 어셈블리(100)의 본체 위에서 이루어지지 않아도 되므로, 커넥터(103)의 고정 작업은 센싱용 와이어 하네스(102)의 배치 작업 전에 수행되어도 무방하다. 커넥터(103)를 고정한 후에는 커넥터(103)의 입력단에는 센싱용 와이어 하네스(102)를 접속하여 조립을 완료한다(단계 S240).
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 배터리 모듈은 셀 리드(101)와 센싱용 와이어 하네스(102)가 서로 직접적으로 용접되어 연결이 이루어지므로 기존 기술과는 달리 별도의 연결용 금속물과 그 고정 구조물가 생략되어 생산비용을 절감할 수 있으며 모듈의 부피를 감소시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명을 적용할 경우 배터리 모듈의 생산비용을 줄일 수 있으며 배터리 모듈의 부피를 감소시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 복수개의 셀이 정해진 간격을 두고 배열되어 있고 각각의 셀에는 셀 리드가 구비되어 있는 셀 어셈블리;
    상기 셀 리드의 주변에 배치되고, 상기 셀 리드에 대응하는 접속단을 구비하고 상기 접속단이 상기 셀 리드에 직접 접합되어 있는 센싱용 와이어 하네스; 및
    상기 셀 어셈블리의 일측에 고정되어 상기 센싱용 와이어 하네스와 접속되는 커넥터;를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱용 와이어 하네스의 상기 접속단은 용접에 의해 상기 셀 리드에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀 리드는 상기 커넥터를 사이에 두고 양편에 정해진 간격으로 배열되어 있고,
    상기 센싱용 와이어 하네스는 상기 셀 리드의 배열 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는 스크류 부재에 의해 상기 셀 어셈블리의 몸체에 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 셀 리드는 서로 포개어지게 배치된 제1 리드 플레이트와 제2 리드 플레이트를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 리드 플레이트와 상기 제2 리드 플레이트는 각각 두 겹 이상의 박편으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. (a) 복수개의 셀이 배열되어 있고 각각의 셀에는 셀 리드가 구비되어 있는 셀 어셈블리를 준비하는 단계;
    (b) 상기 셀 리드의 주변에 접속단을 가진 센싱용 와이어 하네스를 위치시키는 단계;
    (c) 상기 센싱용 와이어 하네스의 상기 접속단을 상기 셀 리드에 각각 대응되게 정렬하는 단계; 및
    (d) 상기 접속단을 상기 셀 리드에 직접 접합하는 단계;를 포함하는 배터리 모듈의 조립방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 단계 (d)에서,
    초음파 용접 또는 레이저 용접을 수행하여 상기 센싱용 와이어 하네스의 상기 접속단을 상기 셀 리드에 직접 용접하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 조립방법.
  9. 제8항에 있어서,
    지그를 이용하여 상기 센싱용 와이어 하네스의 상기 접속단을 상기 셀 리드에 각각 대응되게 정렬한 상태에서 상기 용접을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 조립방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 단계 (b)는,
    상기 센싱용 와이어 하네스와 접속 가능한 커넥터를 상기 셀 어셈블리의 본체 상부에 배치하고 스크류 부재를 이용해 상기 커넥터를 고정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 조립방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커넥터를 사이에 두고 양편에 상기 셀 리드가 위치하도록 상기 커넥터를 배치하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 조립방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,
    상기 셀 리드는 상기 커넥터를 사이에 두고 양편에 정해진 간격으로 배열되어 있고,
    상기 센싱용 와이어 하네스를 상기 셀 리드의 배열 방향으로 연장되게 배치하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 조립방법.
  13. (1) 복수개의 셀이 정해진 간격을 두고 배열되어 있고 각각의 셀에는 제1 리드 플레이트를 가진 셀 리드가 인출되어 있는 셀 어셈블리를 준비하는 단계;
    (2) 접속단을 가진 센싱용 와이어 하네스를 준비하고, 각각의 접속단에 제2 리드 플레이트를 직접 접합하는 단계;
    (3) 상기 셀 리드의 주변에 상기 센싱용 와이어 하네스를 위치시키는 단계; 및
    (4) 상기 제1 리드 플레이트와 상기 제2 리드 플레이트가 서로 포개어지도록 하여 접합하는 단계;를 포함하는 배터리 모듈의 조립방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 단계 (2)에서,
    초음파 용접 또는 레이저 용접을 수행하여 상기 센싱용 와이어 하네스의 상기 접속단을 상기 제2 리드 플레이트에 직접 용접하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 조립방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 센싱용 와이어 하네스와 접속 가능한 커넥터를 상기 셀 어셈블리의 본체 상부에 배치하고 스크류 부재를 이용해 상기 커넥터를 고정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 조립방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 커넥터를 사이에 두고 양편에 상기 셀 리드가 위치하도록 상기 커넥터를 배치하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 조립방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 단계 (3)에서,
    상기 셀 리드는 상기 커넥터를 사이에 두고 양편에 정해진 간격으로 배열되어 있고,
    상기 센싱용 와이어 하네스를 상기 셀 리드의 배열 방향으로 연장되게 배치하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 조립방법.
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