WO2019156390A1 - 전류 차단부를 구비한 버스바 및 그것을 포함한 배터리 모듈 - Google Patents

전류 차단부를 구비한 버스바 및 그것을 포함한 배터리 모듈 Download PDF

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WO2019156390A1
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bus bar
stepped structure
current
battery module
stepped
Prior art date
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PCT/KR2019/000852
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유재민
권민호
유재욱
강달모
김수창
문정오
윤지수
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a bus bar having a current interruption unit and a battery module including the same, and more particularly, to a bus bar and a battery module including the same, which can effectively secure the safety of the battery module when an overcurrent occurs.
  • 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 solution, that is, a battery pouch packaging material.
  • 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.
  • secondary batteries are widely used not only in small devices such as portable electronic devices but also in medium and large devices such as automobiles and power storage devices.
  • medium and large devices such as automobiles and power storage devices.
  • a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • a pouch type secondary battery is widely used in such a medium-large size device because of its easy lamination.
  • the electrode leads may be interconnected, and the connecting portion may be welded to maintain such a connection state.
  • the battery module may have parallel and / or series electrical connection between secondary batteries, for which one end of the electrode lead may be contact fixed by welding or the like to a busbar for electrical connection between the respective secondary batteries. .
  • the electrical connection between the secondary batteries is often configured by bonding the electrode lead to the busbar.
  • the electrode leads of the same polarity are connected to each other in order to electrically connect the secondary batteries in parallel, and the electrode leads of different polarities are connected to each other in order to be electrically connected in series.
  • a plate-shaped busbar was used to electrically connect a plurality of secondary batteries of the battery module.
  • the busbar is connected to the electrode terminals of the plurality of unit cells and to the power cable. Therefore, the current of the unit cells may be discharged to the power cable through the bus bar, or the current may be charged to the unit cells through the bus bar connected to the external power supply by the power cable.
  • the electric component when the battery module is overcurrent, the electric component is provided with an electric component that controls the power to prevent a problem in the external device or the battery module.
  • the electric component when such an electric component is overloaded, or a failure occurs, the electric component may become ineffective.
  • the battery module of the prior art has a fuse so as to cut off an electrical connection to the outside separately from the electric component.
  • an object of the present invention is to provide a bus bar and a battery module including the same, which are invented to solve the above problems and can effectively secure the safety of a battery module when an overcurrent occurs.
  • a main body part configured to be provided in the battery module, the first metal part, and having a stepped structure in which an outer surface of the battery module is inwardly formed in an inward direction thereof and formed on a portion thereof, and configured to be electrically connected to at least one secondary battery;
  • a current interrupting part having a second metal having a lower melting point than the first metal and inserted into a space formed by inserting an outer surface of the stepped structure in an inward direction;
  • It may include a covering member configured to surround at least a portion of the outer surface of the current interruption.
  • the current blocking unit may be configured to electrically connect between the upper and lower walls spaced apart from each other in the embedded space of the stepped structure.
  • the area of the cross section orthogonal to the current flow direction of the stepped portion of the stepped structure may be smaller than the area of the cross section orthogonal to the current flow direction of the current interruption unit.
  • the outer side surface of the stepped portion of the stepped structure may be positioned to face the inner side surface of the current interruption unit.
  • an extension part extending between the upper and lower walls spaced apart from each other in the stepped structure and covering the outer surface of the current interruption part may be formed.
  • At least one slit may be formed in the current interrupting unit.
  • cover member may be formed with a perforated outlet to communicate the inside and the outside.
  • a through hole may be formed in the stepped portion of the stepped structure so that the inside and the outside may communicate with each other.
  • the current blocking unit may be formed with a protrusion structure extending to protrude through a through hole formed in the stepped portion of the step structure on a portion.
  • the through hole formed in the stepped portion of the stepped structure may be positioned to communicate with the outlet of the covering member.
  • the covering member may be a mica sheet.
  • a plurality of secondary batteries are provided.
  • a bus bar according to claim 1 configured to electrically connect the plurality of secondary batteries with each other
  • busbar frame having an electrically insulating material and configured to mount the busbar on an outer side thereof.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes at least one battery module according to the present invention.
  • the motor vehicle according to the present invention for achieving the above object includes a battery pack according to the present invention.
  • the bus bar by forming a stepped structure of the main body portion, when a predetermined or more overcurrent flows in the bus bar, the stepped structure of the main body portion may be configured to be melted and broken due to high resistance heat, The bus bar may perform a fuse function due to the stepped structure, thereby increasing the safety of the battery module.
  • the bus bar is formed by the current blocking portion in the inner space formed by the step structure of the main body portion, when the over-current is energized, the step structure of the current blocking portion and the main body portion is quickly melted and lost Can be quickly disconnected.
  • the main body portion and the current interrupting portion are mechanically coupled through rolling, so that not only the electrical connection between the main body portion and the current interrupting portion can be very excellent, but also the bonding property is excellent. Durability can be prevented from becoming weak.
  • the thickness or cross-sectional area of the stepped structure of the body portion is less than the thickness or cross-sectional area of the current interruption portion, so that the resistance can be generated at the stepped portion of the stepped structure of the body portion, and the thickness is melted
  • the area can be small so that it can be cut reliably and quickly. That is, the reliability of the fuse function of the busbar of the present invention can be greatly increased.
  • the covering member wraps at least a part of the outer surface of the current interruption portion so that when overcurrent is energized in the busbar, the high heat generated in the current interruption portion does not damage the components adjacent to the busbar. Can cut off heat.
  • the covering member may insulate the current interruption unit, thereby rapidly increasing the temperature of the current interruption unit when an overcurrent is applied to the busbar. As a result, the responsiveness to the overcurrent of the busbar of the present invention can be increased, and a rapid current interruption function can be exhibited.
  • the present invention by forming a discharge port in the covering member, it is possible to help the molten stepped portion of the stepped structure of the molten current interrupting portion or the main body portion to be smoothly discharged to the outside through the discharge port. Thereby, the reactivity with respect to the overcurrent of the busbar of this invention can be heightened further and rapid disconnection can be achieved.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a bus bar according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a side view schematically illustrating a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of the bus bar cut along the line AA ′ of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of a bus bar according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view schematically showing a bus bar according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of a bus bar cut along the line BB ′ of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a front view schematically showing some components of a bus bar according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a sectional view schematically showing a part of a bus bar cut along the line CC ′ in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of a bus bar according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a front view schematically showing some components of a bus bar according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a perspective view schematically showing a bus bar according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a side view schematically illustrating a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 4 is a partial sectional view schematically showing a part of the bus bar cut along the line AA ′ of FIG. 2.
  • a bus bar 240 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a main body 241, a current interrupting unit 244 (hidden line display), and a covering member 245. .
  • the battery module according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one bus bar to electrically connect a plurality of secondary batteries.
  • the main body 241 may include a first metal.
  • the first metal may be a highly electrically conductive material capable of transferring electricity with less than 40% power loss.
  • the first metal may be copper.
  • the present invention is not necessarily limited to copper, and may be a metal having high electrical conductivity such as copper.
  • a copper alloy or gold may be used.
  • the main body 241 may have a bar shape extending in the vertical direction when viewed from the F direction of FIG. 1.
  • a stepped structure 242 may be formed on a portion of the bar-shaped main body 241 in which an outer surface of the outer direction is inwardly introduced with respect to the central portion of the overall shape of the battery module.
  • the outer direction of the battery module 300 refers to a direction toward the outside relative to the center portion of the battery module 300.
  • the inner direction of the battery module 300 refers to the direction toward the center of the battery module from the outside.
  • 'outer direction' and 'inner direction' may be shortened to be referred to as 'outer' and 'inner'.
  • the stepped portion 242a of the stepped structure 242 may be configured such that a portion Z of the main body 241 is relatively thinner in thickness in the front-back direction than the remaining portion.
  • it is based on the time when looking at F direction with respect to the up, down, front, back, left, and right directions unless there is particular notice.
  • an outer surface of the main body portion 241 in the outward direction may be embedded in the inward direction to form a predetermined space.
  • the stepped structure 242 may be a structure in which the inner outer surface of the main body portion 241 is embedded in the outer direction. That is, the stepped portion 242a of the stepped structure 242 may be a structure formed by embedding all of the front and rear directions.
  • the stepped structure 242 may include an upper wall 242b and a lower wall 242c spaced apart from each other with a predetermined space therebetween.
  • the stepped structure 242 may include an inner sidewall 242d in an inward direction.
  • the stepped structure 242 of the main body portion 241 when a predetermined or more overcurrent flows in the bus bar 240, the stepped structure of the main body portion 241 ( The bus bar 240 may perform a fuse function due to the stepped structure 242 since the 242 may be configured to be melted and broken due to high resistance heat.
  • the body portion 241 may be configured to be electrically connected to one or more secondary batteries 100.
  • the secondary battery 100 may be a pouch type secondary battery 100.
  • the pouch type secondary battery 100 may include a pouch 120.
  • the secondary battery 100 may include an electrode assembly (not shown) and an electrolyte solution (not shown) accommodated in the pouch 120.
  • the pouch 120 may be composed of two pouches, a left pouch and a right pouch, on which the recess 115 is formed.
  • the electrode assembly and the electrolyte may be accommodated in the housing 115.
  • Each pouch includes an outer insulating layer, a metal layer, and an inner adhesive layer, and the sealing portion may be formed by adhering the inner adhesive layers to the edge portions of the pouch 120.
  • terrace portions may be formed at both ends of the anode lead 111 and the cathode lead 112 of the pouch 120.
  • the electrode assembly may be configured as an assembly of an electrode and a separator, in which one or more positive electrode plates and one or more negative electrode plates are disposed with the separator interposed therebetween.
  • a positive electrode tab is provided on the positive electrode plate of the electrode assembly, and one or more positive electrode tabs may be connected to the positive electrode lead 111.
  • the positive electrode lead 111 one end is connected to the positive electrode tab and the other end is exposed to the outside of the pouch 120, the exposed portion is an electrode terminal of the secondary battery 100, for example, a secondary It can function as a positive terminal of the battery 100.
  • a negative electrode tab is provided on the negative electrode plate of the electrode assembly, and one or more negative electrode tabs may be connected to the negative electrode lead 112.
  • one end of the negative electrode lead 112 is connected to the negative electrode tab and the other end is exposed to the outside of the pouch, and the exposed portion is an electrode terminal of the secondary battery 100, for example, the secondary battery 100. It can function as a negative electrode terminal of.
  • the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 may be formed at both ends in opposite directions (front and rear directions) with respect to the center of the secondary battery 100. That is, the cathode lead 111 may be provided at one end of the secondary battery 100 based on the center thereof. In addition, the negative electrode lead 112 may be provided at the other end with respect to the center of the secondary battery 100. For example, as illustrated in FIGS. 1 and 2, each secondary battery 100 may be configured such that the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 protrude forward and backward.
  • anode lead 111 and the cathode lead 112 may be configured in the form of a plate.
  • the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 may protrude in a horizontal direction in a state in which a wide surface is erected toward left and right sides.
  • the secondary battery 100 may be included in a plurality of battery modules 300 and arranged to be stacked in at least one direction.
  • the plurality of pouch type secondary batteries 100 may be configured to be stacked side by side in the left and right directions.
  • each pouch-type secondary battery 100 when viewed in the F direction (shown in FIG. 1), two wide surfaces are respectively located on the left and right sides, so that the sealing portion is located in the upper and lower, front and rear It may be arranged in a form that is approximately perpendicular to the ground. In other words, each of the secondary batteries 100 may be configured in a form standing up and down.
  • the battery module 300 according to the present invention is not limited to the pouch type secondary battery 100 described above, and various secondary batteries 100 known at the time of filing the present invention may be employed.
  • the body portion 241 may be configured such that the positive electrode lead 111 or the negative electrode lead 112 of the secondary battery 100 contacts the outer surface of a portion.
  • the battery module 300 may further include a connection bus bar 250. Unlike the bus bar 240, the connection bus bar 250 may not have a stepped structure 242. In addition, the connection bus bar 250 may have an insertion hole O1 (shown in FIG. 12) so that the positive lead 111 or the negative lead 112 may be inserted.
  • the battery module 300 may include two bus bars 240 and 240B configured to electrically connect with an external device or another battery module. Both of the two busbars 240 and 240B may be provided with a current blocking unit 244, or a double, only one busbar 240 may be provided with a current blocking unit 244. In addition, five connection bus bars 250 that are not provided with the current blocking unit 244 may be provided.
  • seven bus bars 240, 240B, and 250 may be configured to electrically connect twelve secondary batteries 100 in parallel and in series.
  • two positive lead 111, or two negative lead 112, or positive lead 111 and negative lead 112 may be in contact with the five connection busbars 250.
  • the positive lead 111 or the negative lead 112 may contact the two bus bars 240 and 240B configured to be electrically connected to an external device or another battery module 300.
  • the current interrupting unit 244 may be inserted into a space formed by the outer surface of the stepped structure 242 of the main body 241 being inwardly formed. That is, the current interrupting unit 244 may be inserted such that at least a part of the current blocking unit 244 contacts the inner surface of the space formed by being embedded in the stepped structure 242. Alternatively, the current blocking unit 244 may be inserted to fill the space formed in the stepped structure 242 without gap.
  • the current blocking unit 244 may be configured to electrically connect the two inner walls spaced apart from each other in the recessed space of the stepped structure 242.
  • the current blocking unit 244 may be configured to contact between the upper wall 242b and the lower wall 242c spaced apart from each other in the interspace of the stepped structure 242.
  • the current blocking unit 244 may be configured to contact the inner sidewall 242d of the embedded space of the stepped structure 242.
  • the current blocking unit 244 may include a second metal having a lower melting point than the first metal.
  • the second metal may be a material capable of transferring electricity at a power loss of less than 40% due to high electrical conductivity.
  • the second metal may be aluminum.
  • the second metal is not necessarily limited to aluminum, and may be a metal having a lower melting point than the first metal and excellent electrical conductivity.
  • an aluminum alloy may be used.
  • the current interrupting portion 244 is formed in the internal space formed by the stepped structure 242 of the main body portion 241
  • an overcurrent is applied to the bus bar 240.
  • the current blocking unit 244 including the second metal having a lower melting point than the first metal may melt and flow out first and be lost to the outside of the bus bar 240. That is, the current interruption unit 244 is melted and discharged first from the stepped structure 242 of the main body 241, so that current is concentrated in a thin thickness portion of the stepped structure 242 of the main body 241.
  • the stepped structure 242 of the main body 241 may quickly melt and be lost.
  • the bus bar 240 may be quickly disconnected because the stepped structure 242 of the current interrupting unit 244 and the main body unit 241 is melted and lost quickly. have.
  • the molten current blocking unit 244 may be discharged through a gap in communication with the outside between the covering member 245 and the main body unit 241. Alternatively, it may be absorbed into the covering member 245 or may be discharged to the outside through the covering member 245.
  • the stepped structure 242 of the molten body portion 241 may be discharged through a gap in communication with the outside of the covering member 245. Alternatively, it may be absorbed into the covering member 245 or may be discharged to the outside through a plurality of pores formed in the covering member 245.
  • the current blocking unit 244 may be formed in the main body 241 of the bus bar 240.
  • the current interrupting unit 244 overlaps the second metal plate with the second metal on a part of the first metal plate with the first metal, and then, in the high temperature environment, the second metal plate with the second metal plate. 1 It can be formed by rolling into the metal plate and mechanically bonding it. That is, the main body 241 and the current blocking unit 244 of the bus bar 240 may be in the form of a clad mechanically bonded. In this case, a part of each of the first metal plate and the second metal plate may have a form in which the first metal and the second metal are mixed with each other.
  • the main body portion 241 and the current interruption unit 244 are mechanically coupled through rolling, thereby electrically connecting the main body unit 241 and the current interruption unit 244. Not only can this be very excellent, but also the adhesiveness (adhesiveness) is excellent, and the durability of the bus bar 240 can be prevented from becoming weak.
  • the bus bar 240 may form the main body 241 and the current interrupting unit 244 by a casting method. That is, after the molten first metal is injected into the mold die and hardened to manufacture the main body portion 241 having the stepped structure 242, the molten second metal forms the stepped structure of the main body portion 241 ( 242) to be inserted into the mold to be inserted, it can be prepared by curing enough.
  • the area of the cross section orthogonal to the current flow direction S of the stepped portion 242a of the stepped structure 242 is the area of the cross section orthogonal to the current flow direction S of the current interruption unit 244. May be less.
  • the cross-sectional area of the horizontal direction orthogonal to the vertical direction of the stepped portion 242a of the stepped structure 242 may be smaller than the cross-sectional area of the horizontal direction of the current interruption unit 244.
  • the overcurrent when the overcurrent is energized in the bus bar 240, the current blocking part 244 is melted, and the step structure is such that a high resistance is generated in the stepped structure 242 of the main body part 241.
  • the cross-sectional area of the stepped portion 242a of 242 may be configured to be relatively smaller than that of the current interruption unit 244.
  • the thickness z in the front-rear direction of the stepped portion 242a of the stepped structure 242 may be thinner than the thickness in the front-rear direction of the current interruption unit 244.
  • an outer surface of the stepped portion 242a of the stepped structure 242 may be positioned to face an inner surface of the current blocking unit 244.
  • the outer surface means an outer surface of the outer surface of the stepped structure, which is located in a relatively outward direction with respect to the center of the battery module.
  • the inner side means an outer side of the outer side of the stepped structure, which is located in a direction from the outside toward the center of the battery module.
  • the step or the step of the main body portion 241 by making the thickness or the cross-sectional area of the step structure 242 of the main body portion 241 smaller than the thickness or the cross-sectional area of the current interrupting portion 244.
  • the resistance may be generated at the stepped portion 242a of the structure 242, and the thickness or area to be melted may be small so that it can be cut reliably and quickly. That is, the reliability and response speed of the fuse function of the bus bar 240 may be greatly increased.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of a bus bar according to an embodiment of the present invention.
  • the bus bar 240C illustrated in FIG. 5 connects both inner walls of the stepped structure 242 and the current blocking unit 244.
  • An extension part 243 provided with the first metal extending to cover the outer surface of the) may be further formed.
  • the bus bar 240C may further include an extension part 243 configured to connect the spaced apart upper wall 242b and the lower wall 242c of the space inside the stepped structure 242. .
  • the extension part 243 may be extended to cover the outer surface 244b of the current interrupting part 244.
  • the extension part 243 is formed such that the inner surface 243a of the extension part 243 faces the outer surface 244b of the current interrupting part 244. You can.
  • a stepped structure 242 may be formed in the main body 241 so as to face an inner surface of the current interrupting unit 244.
  • the outer surface 244b of the current interruption unit 244 is covered with the bus bar 240 according to another embodiment, and the inboard spaces of the stepped structure 242 are mutually different.
  • the extension part 243 configured to connect between the spaced apart upper wall 242b and the lower wall 242c, the current interrupting part 244 is inserted into the stepped structure 242 of the body part 241. The durability of the affected area can be further enhanced.
  • FIG. 6 is a front view schematically showing a bus bar according to an embodiment of the present invention.
  • 7 is a sectional view schematically showing a part of the bus bar cut along the line BB ′ of FIG. 6.
  • the covering member 245 may be made of a material having high heat insulation and excellent heat resistance.
  • the covering member 245 may be provided with a mica material.
  • the covering member 245 may be in the form of a thin sheet.
  • the covering member 245 may be a mica sheet.
  • the covering member 245 is not necessarily limited to a mica sheet, and any sheet can be applied as long as the sheet is made of a material having excellent heat insulation and heat resistance.
  • the covering member 245 may be configured to surround at least a portion of an outer surface of the current blocking unit 244. In addition, the covering member 245 may be configured to surround at least a portion of an outer surface of the stepped structure 242 of the main body 241.
  • the bus bar 240 may include a covering member 245 configured to surround a portion of an outer surface of the current interrupting unit 244 and the main body unit 241. Can be.
  • the covering member 245 when the covering member 245 surrounds at least a part of the outer surface of the current interrupting portion 244, when the overcurrent of a predetermined current or more is supplied to the bus bar 240, The resistance heat generated in the current blocking unit 244 may block the heat so as not to damage the components adjacent to the bus bar 240.
  • the covering member 245 may insulate the current blocking unit 244, so that when the overcurrent is energized to the bus bar 240, the temperature of the current blocking unit 244 may be quickly increased. As a result, the speed of responsiveness to the overcurrent of the bus bar 240 can be increased, and a rapid current blocking function can be exhibited.
  • FIG. 8 is a front view schematically showing some components of a bus bar according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • 9 is a sectional view schematically showing a part of the bus bar cut along the line CC ′ in FIG. 8.
  • FIG. 8 omits the current interruption unit and the covering member for convenience of description of the drawings.
  • the bus bar 240D according to another embodiment of the main body 241 of FIG. 8 may be compared with the stepped structure 242 of the main body 241 of FIG. 6.
  • the stepped structure 242D may further include a discharge structure that guides the molten current blocking part to easily flow out and discharged on the outer surface of the stepped portion 242e.
  • the main body portion 241 of FIG. 9 may have a stepped structure 242D having an outer surface embedded therein on a portion thereof, and the stepped structure 242D of the main body portion 241 may be continuous in the outward direction. At least one or more inclined surfaces G1 may be formed.
  • the stepped portion 242e of the stepped structure 242D may be configured to decrease in thickness in the inward direction as it approaches the end of the left and right directions (W).
  • the inclined portion 242e of the stepped structure 242D of the main body 241 has one inclined surface G1 extending from the center to the left and right directions W. As shown in FIG. ) May be formed.
  • the molten current interruption part when the current interruption part is melted by forming the inclined surface G1 on the stepped part 242e of the stepped structure 242D of the main body part 241, the molten current interruption part By flowing the inclined surface G1 to be discharged to the outside, it is possible to quickly and easily discharge the molten current blocking unit. Accordingly, the responsiveness to the overcurrent of the bus bar 240D may be further increased, and rapid disconnection may be achieved.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of a bus bar according to another embodiment of the present invention.
  • the cover member 245E may have a discharge hole 245h formed therein so as to communicate with the inside and the outside.
  • the outlet 245h may be a circular opening.
  • the outlet 245h may be formed at a portion facing the outer surface 244b of the current interruption unit 244E.
  • the outlet 245h may be formed at a portion facing the stepped portion 242f of the stepped structure 242 of the main body 241.
  • five outlets 245h may be formed in the covering member 245E.
  • two outlets 245h may be configured to face the stepped portion 242f of the stepped structure 242 of the main body 241.
  • three outlets 245h may be configured to face the outer surface 244b of the current interruption unit 244E.
  • the discharge port 245h in the covering member 245E by forming the discharge port 245h in the covering member 245E, the molten current blocking portion 244E or the stepped structure 242 of the main body portion 241 is melted.
  • the stepped portion 242f may help to be smoothly discharged to the outside through the outlet 245h. Accordingly, rapid disconnection of the overcurrent of the bus bar 240E may be achieved.
  • At least one through hole 242h may be formed in the stepped portion 242f of the stepped structure 242 of the main body 241 so that the inside and the outside may communicate with each other.
  • the current blocking unit 244E may have a protrusion structure 244p extending to penetrate the through hole 242h formed in the stepped portion 242f of the stepped structure 242.
  • the through hole 242h formed in the stepped portion 242f of the stepped structure 242 may be positioned to communicate with the outlet 245h of the covering member 245E.
  • two through holes 242h may be formed in the stepped portion 242f of the stepped structure 242 of the main body 241.
  • the current blocking unit 244E may be provided with a protrusion structure 244p that extends to pass through one of the two through holes 242h.
  • the two through holes 242h may be positioned to communicate with the outlet 245h of the covering member 245E.
  • the through-hole 242h is formed in the stepped portion 242f of the stepped structure 242 of the main body portion 241, whereby the molten current interrupting portion 244E passes through the above-mentioned. It may help to be discharged to the outside through the hole 242h.
  • the through hole 242h so as to communicate with the outlet 245h of the covering member 245E, the molten current interrupting portion 244E discharged through the through hole 242h again becomes the covering member. It can be finally discharged to the outside through the outlet 245h of 245E. Accordingly, the responsiveness to the overcurrent of the bus bar 240E can be further increased, and rapid disconnection can be achieved.
  • FIG. 11 is a front view schematically showing some components of a bus bar according to another embodiment of the present invention.
  • the cover member is omitted for convenience of description.
  • At least one slit 244L may be formed in the current blocking unit 244G.
  • the slit 244L may be a narrow and long gap.
  • the number and size of the slits 244L may be set in consideration of an appropriate resistance size that the current interrupting unit 244G should have in order to properly perform a fuse function. That is, as the number and size of the slits 244L increase, the cross-sectional area in the horizontal direction orthogonal to the vertical direction of the current interruption unit 244G may be reduced, thereby increasing the size of the electrical resistance during energization. For example, as illustrated in FIG. 11, two slits 244L may be formed in the current interrupting unit 244G.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 300 includes at least one bus bar 240, a bus bar frame 230, and a plurality of secondary batteries 100.
  • the module housing 210 may be included.
  • the bus bar 240 may be configured to be electrically connected to the plurality of secondary batteries 100.
  • the battery module 300 may have the same structure and configuration as the bus bar 240 described above.
  • the bus bar frame 230 may include an electrically insulating material.
  • the bus bar frame 230 may include at least a part of a plastic material.
  • the busbar frame 230 may be manufactured through injection molding.
  • the bus bar frame 230 may include a mounting unit 232 to mount the bus bar 240 on an outer surface thereof.
  • the outer surface of the bus bar frame 230 refers to an outer surface of the outer surface of the bus bar frame 230, which is located in a relatively outward direction with respect to the center of the battery module 300.
  • the inner surface means an outer surface of the outer surface of the bus bar frame 230 located in a direction toward the center of the battery module from the outside.
  • a fixing structure capable of fixing and fixing the bus bar 240 may be formed.
  • the bus bar 240 may be provided with a fastener 240i or a fixing groove 240g, and the mounting portion 232 of the busbar frame 230 may pass through the fastener 240i, or A fixing protrusion 232p inserted into the fixing groove 240g may be formed.
  • an upper fixing groove 240g may be formed in the upper portion of the bus bar 240.
  • a fixture 240i may be formed at a lower portion of the bus bar 240.
  • the fixing protrusion 232p formed in the mounting portion 232 may be inserted into the fixing groove 240g in an upward direction, and the fixing protrusion 232p may be inserted into the fixing tool 240i.
  • the bus bar 240 can be stably fixed in the mounting portion 232 formed in the bus bar frame 230.
  • the electrical connection structure between the bus bar 240 and the plurality of secondary batteries 100 may be stably maintained. Accordingly, durability of the battery module 300 can be effectively increased.
  • a battery pack (not shown) according to the present invention may include one or more battery modules 300 according to the present invention.
  • the battery pack according to the present invention in addition to the battery module 300, a pack case for accommodating the battery module 300, various devices for controlling the charge and discharge of the battery module 300, such as BMS (Battery) Management system), a current sensor, a fuse, and the like.
  • BMS Battery Management system
  • the battery pack according to the present invention can be applied to a moving means such as an automobile.
  • an electric vehicle according to the present invention may include a battery pack according to the present invention.
  • busbar frame 232 mounting portion
  • main body 242 step structure
  • protrusion structure 250 connection busbar
  • the present invention relates to a bus bar having a current interruption unit and a battery module including the same.
  • the invention is also applicable to industries related to battery packs, automobiles, and electronic devices having such battery modules.

Abstract

본 발명은 과전류 발생시 배터리 모듈의 안전성을 효과적으로 확보할 수 있는 버스바 및 그것을 포함한 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 버스바는, 제1 금속을 구비하고, 배터리 모듈의 외측 방향의 외면이 내측 방향으로 내입된 단차 구조가 일부위에 형성되며, 하나 이상의 이차 전지와 전기적으로 연결되도록 구성된 본체부; 상기 단차 구조의 외면이 내측으로 내입된 공간에 삽입되고 상기 제1 금속 보다 상대적으로 용융점이 낮은 제2 금속을 구비한 전류 차단부; 및 상기 전류 차단부의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 구성된 피복 부재를 포함한다.

Description

전류 차단부를 구비한 버스바 및 그것을 포함한 배터리 모듈
본 발명은 전류 차단부를 구비한 버스바 및 그것을 포함한 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과전류 발생시 배터리 모듈의 안전성을 효과적으로 확보할 수 있는 버스바 및 그것을 포함한 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 02월 09일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2018-0016388호에 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. 또한, 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 파우치 외장재를 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. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.
또한, 배터리 모듈 내부에서 이차 전지가 전기적으로 연결되기 위해서는, 전극 리드가 상호 연결되고, 그러한 연결 상태를 유지하기 위해 연결 부분이 용접될 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈은 이차 전지들 간의 병렬 및/또는 직렬의 전기적 연결을 가질 수 있는데, 이를 위해 전극 리드의 일단부는 각 이차 전지들 간의 전기적 연결을 위한 버스바에 용접 등의 방식으로 접촉 고정될 수 있다.
그리고, 이차 전지 사이의 전기적 연결은 전극 리드를 버스바에 접합 시키는 방식으로 구성되는 경우가 많다. 이때, 이차 전지를 병렬로 전기적으로 연결시키기 위해서는 동일 극성의 전극 리드를 서로 연결 접합 시키고 직렬로 전기적으로 연결시키기 위해서는 다른 극성의 전극 리드를 서로 연결 접합 시킨다.
종래 기술에서는, 배터리 모듈의 복수의 이차 전지를 전기적으로 연결하도록 플레이트 형상의 버스바를 사용하였다. 그리고, 버스바는 복수의 단위 셀들의 전극단자들에 연결되고 전력 케이블에 연결된다. 따라서, 단위 셀들의 전류는 버스바를 통하여 전력 케이블로 방전되거나, 외부 전원에 전력 케이블로 연결되는 버스바를 통하여 단위 셀들에 전류가 충전될 수 있다.
그러나, 배터리 모듈의 과전류 발생 시, 복수의 이차 전지에 열폭주 등이 발생할 수 있어, 배터리 모듈의 폭발이나 발화가 일어날 가능성이 있었다. 더욱이, 외부 장치와 연결되는 버스바에서 전류 집중 현상이 나타날 수 있으며, 이로 인하여 버스바에 발생되는 고열에 의하여, 버스바 주위 부품들이 손상될 수 있었다. 따라서, 배터리 모듈은 고용량 전기자동차에서 안정적으로 사용되기 어려울 수 있었다.
따라서, 종래기술에서는, 배터리 모듈이 과전류가 발생할 경우, 전력을 제어하여 외부 디바이스나 배터리 모듈에 문제가 발생되는 것을 방지하는 전장부품을 구비하였다. 하지만, 이러한 전장부품에 과부하가 걸리거나, 고장이 나는 경우에는 전장부품이 제기능을 발휘할 수 없게 되는 경우가 발생할 수 있었다. 이를 대비하기 위해, 종래기술의 배터리 모듈은 전장부품과 별도로 외부와의 전기적 연결을 차단할 수 있도록 퓨즈를 구비하였다.
그러나, 이러한 퓨즈가 배터리 모듈 내에 장착될 경우, 퓨즈 주변의 하우징 등의 부품들에 열적 손상을 가할 수 있는 문제가 있었다. 더욱이, 이러한 퓨즈가 배터리 모듈에 장착되면 많은 공간을 차지하게 되어 배터리 모듈의 에너지 밀도가 감소될 수 있었다. 그리고, 별도의 퓨즈를 구비하는 것은 배터리 모듈의 제조 비용의 큰 상승을 불러 일으켜 적합하지 않은 문제가 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하도록 배터리 모듈의 안정성을 높이기 위한 기술 개발이 필요한 상황이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 과전류 발생시 배터리 모듈의 안전성을 효과적으로 확보할 수 있는 버스바 및 그것을 포함한 배터리 모듈을 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 버스바는,
배터리 모듈에 구비되도록 구성되고, 제1 금속을 구비하며, 상기 배터리 모듈의 외측 방향의 외면이 내측 방향으로 내입된 단차 구조가 일부위에 형성되며, 하나 이상의 이차 전지와 전기적으로 연결되도록 구성된 본체부;
상기 단차 구조의 외면이 내측 방향으로 내입되어 형성된 공간에 삽입되고 상기 제1 금속 보다 상대적으로 용융점이 낮은 제2 금속을 구비한 전류 차단부; 및
상기 전류 차단부의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 구성된 피복 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 차단부는, 상기 단차 구조의 내입된 공간의 서로 이격된 상측벽 및 하측벽 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 단차 구조의 단차진 부위의 전류 흐름 방향에 직교하는 단면의 면적은, 상기 전류 차단부의 전류 흐름 방향에 직교하는 단면의 면적 보다 적을 수 있다.
그리고, 상기 단차 구조의 단차진 부위의 외측면은, 상기 전류 차단부의 내측면과 대면하도록 위치될 수 있다.
또한, 상기 단차 구조의 내입된 공간의 서로 이격된 상측벽 및 하측벽 사이를 연결하고 상기 전류 차단부의 외측면을 덮도록 연장 형성된 연장부가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 전류 차단부에는 적어도 하나 이상의 슬릿이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 피복 부재에는 내부와 외부가 연통되도록 천공된 배출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 단차 구조의 단차진 부위에 내부와 외부가 연통되도록 천공된 관통홀이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 전류 차단부는, 일부위에서 상기 단차 구조의 단차진 부위에 형성된 관통홀을 관통하도록 연장 돌출된 돌기 구조가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 단차 구조의 단차진 부위에 형성된 관통홀은, 상기 피복 부재의 배출구와 연통되도록 위치될 수 있다.
나아가, 상기 피복 부재는 운모 시트일 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
복수의 이차 전지;
상기 복수의 이차 전지를 서로 전기적으로 연결되도록 구성된 제1항에 따른 버스바, 및
전기 절연성 소재를 구비하고 상기 버스바를 외측면에 탑재하도록 구성된 버스바 프레임을 포함한다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 버스바는 본체부의 단차 구조를 형성시킴으로써, 상기 버스바에 소정 이상의 과전류가 흐를 경우, 본체부의 단차 구조가 높은 저항열로 인해 용융되어 끊어지도록 구성될 수 있는 바, 상기 버스바는 상기 단차 구조로 인해 퓨즈 기능을 수행할 수 있어, 배터리 모듈의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 버스바는 본체부의 단차 구조에 의해 형성된 내부 공간에 전류 차단부를 형성시킴으로써, 과전류가 통전될 경우, 상기 전류 차단부와 본체부의 단차 구조가 신속히 용융되어 유실될 수 있어, 신속하게 단선을 이룰 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본체부와 전류 차단부는 압연을 통해 기계적으로 결합됨으로써, 본체부와 전류 차단부 간의 전기적 연결성이 매우 우수할 수 있을 뿐만 아니라, 접합성이 우수하여, 버스바의 내구성이 취약해지는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본체부의 단차 구조의 두께 또는 단면적이 전류 차단부의 두께 또는 단면적 보다 적게 구성 시킴으로써, 본체부의 단차 구조의 단차진 부위에서 저항이 높게 발생시킬 수 있고, 용융되는 두께나 면적이 작아 확실하고 신속하게 끊어질 수 있도록 할 수 있다. 즉, 본 발명의 버스바의 퓨즈 기능의 신뢰도를 크게 높일 수 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 피복 부재가 전류 차단부의 외면의 적어도 일부를 감쌈으로써, 버스바에 과전류가 통전될 시, 전류 차단부에 발생된 고열이 버스바에 인접한 구성들에 손상을 가하지 않도록 열을 차단할 수 있다. 더불어, 상기 피복 부재는 전류 차단부를 단열 시킴으로써, 버스바에 과전류가 통전될 시, 빠르게 전류 차단부의 온도를 상승시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 버스바의 과전류에 대한 반응성을 높일 수 있어, 신속한 전류 차단 기능을 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 피복 부재에 배출구를 형성시킴으로써, 용융된 전류 차단부 또는 본체부의 단차 구조의 용융된 단차진 부위가 배출구를 통해 외부로 원활하게 배출되는 것을 도울 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 버스바의 과전류에 대한 반응성을 한층 높여, 신속한 단선을 이룰 수 있다.
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 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 4는, 도 2의 A-A'의 선을 따라 절단된 버스바의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 버스바의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 7은, 도 6의 B-B'의 선을 따라 절단된 버스바의 일부위를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 버스바의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 9는, 도 8의 C-C'의 선을 따라 절단된 버스바의 일부위를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 버스바의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 버스바의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
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 안 되며, 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 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 나타내는 측면도이다. 그리고, 도 4는, 도 2의 A-A'의 선을 따라 절단된 버스바의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바(240)는 본체부(241), 전류 차단부(244, 숨은선 표시), 및 피복 부재(245)를 포함하고 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수의 이차 전지를 전기적으로 연결하기 위해, 적어도 하나 이상의 상기 버스바가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 본체부(241)는, 제1 금속을 구비할 수 있다. 상기 제1 금속은, 40% 미만의 전력 손실로 전기를 전달할 수 있는 높은 전기 전도성 소재일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 금속은 구리일 수 있다. 그러나, 반드시 구리로만 한정되는 것은 아니고, 구리와 같이 높은 전기 전도성을 가진 금속이면 가능하고, 예를 들면, 구리 합금, 또는 금 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 본체부(241)는, 도 1의 F 방향에서 바라볼 경우에, 상하 방향으로 길게 연장된 바 형태를 가질 수 있다. 더욱이, 상기 바 형태의 본체부(241)의 일부위에는 배터리 모듈의 전체 형상의 중앙부를 기준으로 외측 방향의 외면이 내측으로 내입된 단차 구조(242)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 배터리 모듈(300)의 외측 방향은, 상기 배터리 모듈(300)의 중앙부를 기준으로 상대적으로 외부를 향한 방향을 의미한다. 반대로, 상기 배터리 모듈(300)의 내측 방향은 외부에서 상기 배터리 모듈의 중앙부를 향한 방향을 의미한다. 경우에 따라서, 본 명세서에서는 '외측 방향' 및 '내측 방향'을 줄여서 '외측' 및 '내측'이라고 명명할 수 있다.
즉, 상기 단차 구조(242)의 단차진 부위(242a)는, 상기 본체부(241)의 일부위가 나머지 부위보다 전후 방향의 두께(Z)가 상대적으로 얇도록 구성될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상, 하, 전, 후, 좌, 우 방향에 대하여, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
그리고, 상기 단차 구조(242)는, 상기 본체부(241)의 외측 방향의 외면이 내측 방향으로 내입되어 소정의 공간을 형성시킬 수 있다. 또한, 상기 단차 구조(242)는, 상기 본체부(241)의 내측 외면이 외측 방향으로 내입된 구조일 수 있다. 즉, 상기 단차 구조(242)의 단차진 부위(242a)는, 전후 방향의 모두 내입되어 형성된 구조일 수 있다.
나아가, 상기 단차 구조(242)는, 소정의 공간을 사이에 두고 서로 이격된 상벽(242b) 및 하벽(242c)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 단차 구조(242)는 내측 방향의 내부 측벽(242d)을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)를 형성시킴으로써, 상기 버스바(240)에 소정 이상의 과전류가 흐를 경우, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)는 높은 저항열로 인해 용융되어 끊어지도록(단선) 구성될 수 있으므로, 상기 버스바(240)는 상기 단차 구조(242)로 인해 퓨즈 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 본체부(241)는 하나 이상의 이차 전지(100)와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
여기서, 이차 전지(100)는 파우치형 이차 전지(100)일 수 있다. 특히, 이러한 파우치형 이차 전지(100)는 파우치(120)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 이차 전지(100)는, 상기 파우치(120) 내부에 수용된 전극 조립체(보이지 않음) 및 전해액(보이지 않음)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 파우치(120)는, 오목한 형태의 수납부(115)가 형성되어 있는 좌측 파우치와 우측 파우치의 2개의 파우치로 구성될 수 있다. 또한, 상기 수납부(115)에 전극 조립체 및 전해액이 수납될 수 있다. 그리고, 각각의 파우치는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하며, 파우치(120)의 테두리 부위에는 내부 접착층이 서로 유착됨으로써, 실링부가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 파우치(120)의 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)가 형성된 양단부 각각에 테라스부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극 조립체는, 전극과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전극 조립체의 양극판에는 양극 탭이 구비되며, 하나 이상의 양극 탭이 양극 리드(111)와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 양극 리드(111)는, 일단이 상기 양극 탭에 연결되고 타단이 파우치(120)의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차 전지(100)의 전극 단자, 예를 들면, 이차 전지(100)의 양극 단자로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 음극판에는 음극 탭이 구비되며, 하나 이상의 음극 탭이 음극 리드(112)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 음극 리드(112)는, 일단이 상기 음극 탭에 연결되고 타단이 파우치의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차 전지(100)의 전극 단자, 예를 들면 이차 전지(100)의 음극 단자로서 기능할 수 있다.
더욱이, 상기 양극 리드(111)와 상기 음극 리드(112)는, 이차 전지(100)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향(전후 방향)의 양단부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(111)는 상기 이차 전지(100)의 중심을 기준으로 일단부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 음극 리드(112)는 이차 전지(100)의 중심을 기준으로 타단부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각 이차 전지(100)는 양극 리드(111)와 음극 리드(112)가 전방과 후방으로 돌출되게 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 이차 전지(100)에서, 양극 리드(111)와 음극 리드(112) 간의 간섭이 없게 되어, 전극 리드(110)의 면적을 넓힐 수 있다.
또한, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112)는, 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112)는, 넓은 면이 좌측과 우측을 향하도록 세워진 상태로 수평 방향으로 돌출될 수 있다.
그리고, 상기 이차 전지(100)는, 배터리 모듈(300)에 복수개 포함되어, 적어도 일 방향으로 적층 되게 배열될 수 있다. 예를 들면, 복수의 파우치형 이차 전지(100)가 좌우 방향으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다.
이때, 각각의 파우치형 이차 전지(100)는, F 방향(도 1에 도시함)으로 바라봤을 때, 2개의 넓은 면이 좌우 측에 각각 위치하고, 상부와 하부, 전방 및 후방에는 실링부가 위치하도록 대략 지면에 수직하게 세워지는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 이차 전지(100)는, 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(300)에는, 앞서 설명한 파우치형 이차 전지(100)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지(100)가 채용될 수 있다.
한편, 상기 본체부(241)는, 일부위의 외면에 상기 이차 전지(100)의 양극 리드(111) 또는 음극 리드(112)가 접촉되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 배터리 모듈(300)은, 연결 버스바(250)를 더 구비할 수 있다. 상기 연결 버스바(250)는, 상기 버스바(240)와 달리 단차 구조(242)가 형성되지 않을 수 있다. 또한, 상기 연결 버스바(250)는, 양극 리드(111) 또는 음극 리드(112)가 삽입될 수 있도록 삽입구(O1, 도 12에 표시)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(300)에는 외부 디바이스 또는 다른 배터리 모듈과 전기적으로 접속하도록 구성된 2개의 버스바(240, 240B)가 구비될 수 있다. 이러한 2개의 버스바(240, 240B)는 둘다 전류 차단부(244)가 구비될 수 있고, 또는 이중, 하나의 버스바(240)에만 전류 차단부(244)가 구비될 수 있다. 그리고, 전류 차단부(244)가 구비되지 않은 5개의 연결 버스바(250)가 구비될 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 7개의 버스바(240, 240B, 250)는, 12개의 이차 전지(100)를 전기적으로 병렬 및 직렬로 연결되도록 구성될 수 있다. 더욱이, 5개의 연결 버스바(250)에는 2개의 양극 리드(111), 또는 2개의 음극 리드(112), 또는 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)가 접촉될 수 있다. 그리고, 외부 디바이스 또는 다른 배터리 모듈(300)과 전기적으로 접속하도록 구성된 2개의 버스바(240, 240B)에는 양극 리드(111) 또는 음극 리드(112)가 접촉될 수 있다.
다시 도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 전류 차단부(244)는, 상기 본체부(241)의 상기 단차 구조(242)의 외면이 내측으로 내입되어 형성된 공간에 삽입될 수 있다. 즉, 상기 전류 차단부(244)는, 상기 단차 구조(242)의 내입되어 형성된 공간의 내면에 적어도 일부가 접촉하도록 삽입될 수 있다. 또는, 상기 전류 차단부(244)는, 상기 단차 구조(242)의 내입되어 형성된 공간에 빈틈없이 채워지도록 삽입될 수 있다.
구체적으로, 상기 전류 차단부(244)는 상기 단차 구조(242)의 내입된 공간의 서로 이격된 양 내측벽 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 전류 차단부(244)는, 상기 단차 구조(242)의 내입된 공간의 서로 이격된 상측벽(242b) 및 하측벽(242c) 사이를 접촉하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 전류 차단부(244)는, 상기 단차 구조(242)의 내입된 공간의 내부 측벽(242d)과 접촉하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 전류 차단부(244)는, 상기 제1 금속 보다 상대적으로 용융점이 낮은 제2 금속을 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 금속은, 전기 전도성이 높아 40% 미만의 전력 손실로 전기를 전달할 수 있는 소재일 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 금속은 알루미늄일 수 있다. 그러나, 상기 제2 금속이 반드시 알루미늄으로만 한정되는 것은 아니고, 상기 제1 금속보다 용융점이 낮고, 전기 전도성이 우수한 금속이면 가능하고, 예를 들면, 알루미늄 합금 등이 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)에 의해 형성된 내부 공간에 상기 전류 차단부(244)를 형성시킴에 따라, 상기 버스바(240)에 과전류가 흐를 경우, 상기 제1 금속 보다 용융점이 낮은 제2 금속을 구비한 전류 차단부(244)가 먼저 녹아 흘러내려 버스바(240) 외부로 유실될 수 있다. 즉, 상기 전류 차단부(244)는, 먼저 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)로부터 녹아 배출되므로 써, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)의 얇은 두께 부분에 전류가 집중될 수 있고, 이에 따라, 빠르게 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)가 녹아 유실될 수 있다. 이와 같이, 상기 버스바(240)는, 과전류가 통전될 경우, 상기 전류 차단부(244)와 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)가 신속히 용융되어 유실됨으로써, 신속하게 단선을 이룰 수 있다.
여기서, 상기 용융된 전류 차단부(244)는, 상기 피복 부재(245)와 상기 본체부(241) 간의 외부와 연통된 빈틈을 통해 배출될 수 있다. 또는, 상기 피복 부재(245)의 내부로 흡수되거나, 상기 피복 부재(245)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
마찬 가지로, 상기 용융된 본체부(241)의 단차 구조(242)는, 상기 피복 부재(245)의 외부와 연통된 빈틈을 통해 배출될 수 있다. 또는, 상기 피복 부재(245)의 내부로 흡수되거나, 상기 피복 부재(245)에 형성된 복수의 세공을 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
나아가, 상기 버스바(240)의 본체부(241)에 상기 전류 차단부(244)를 형성시키는 방법은 다양할 수 있다. 예를 들면, 상기 전류 차단부(244)는, 제1 금속을 구비한 제1 금속판의 일부위에 상기 제2 금속을 구비한 제2 금속판을 겹친 후, 고온 환경에서, 상기 제2 금속판을 상기 제1 금속판의 내측으로 압연하여 기계적으로 결합시킴으로써, 형성될 수 있다. 즉, 상기 버스바(240)의 본체부(241)와 전류 차단부(244)는 기계적으로 접합된 클래드 형태일 수 있다. 이때, 상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판 각각의 일부분은 제1 금속 및 제2 금속가 서로 혼화된 형태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 본체부(241)와 상기 전류 차단부(244)는 압연을 통해 기계적으로 결합됨으로써, 상기 본체부(241)와 상기 전류 차단부(244) 간의 전기적 연결성이 매우 우수할 수 있을 뿐만 아니라, 접합성(접착성)이 우수하여, 상기 버스바(240)의 내구성이 취약해지는 것을 방지할 수 있다.
또는, 상기 버스바(240)는 상기 본체부(241) 및 상기 전류 차단부(244)를 주조 방식으로 형성시킬 수 있다. 즉, 용융된 제1 금속을 금형 틀에 주입한 후, 경화 시켜 단차 구조(242)가 형성된 본체부(241)를 제조한 후, 용융된 제2 금속이 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)에 삽입되도록 금형 틀에 주입하여, 충분히 경화 시켜 제조 시킬 수 있다.
또한, 상기 단차 구조(242)의 단차진 부위(242a)의 전류 흐름 방향(S)에 직교하는 단면의 면적은, 상기 전류 차단부(244)의 전류 흐름 방향(S)에 직교하는 단면의 면적 보다 적을 수 있다. 달리 말해, 상기 단차 구조(242)의 단차진 부위(242a)의 상하 방향에 직교하는 수평 방향의 단면적은, 상기 전류 차단부(244)의 수평 방향의 단면적 보다 적을 수 있다.
즉, 상기 버스바(240)에 과전류가 통전될 시, 상기 전류 차단부(244)의 용융이 이루어지고 또한 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)에 높은 저항이 발생하도록, 상기 단차 구조(242)의 단차진 부위(242a)의 단면적을 상기 전류 차단부(244) 보다 상대적으로 적게 구성 시킬 수 있다.
더욱이, 상기 단차 구조(242)의 단차진 부위(242a)의 전후 방향의 두께(z)는, 상기 전류 차단부(244)의 전후 방향의 두께 보다 얇을 수 있다. 그리고, 상기 단차 구조(242)의 단차진 부위(242a)의 외측면은, 상기 전류 차단부(244)의 내측면과 대면하도록 위치될 수 있다. 여기서, 상기 외측면은, 상기 단차 구조의 외면 중, 상기 배터리 모듈의 중앙부를 기준으로 상대적으로 외부를 향한 방향에 위치한 외면을 의미한다. 그리고, 상기 내측면은, 상기 단차 구조의 외면 중, 외부에서 상기 배터리 모듈의 중앙부를 향한 방향에 위치한 외면을 의미한다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)의 두께 또는 단면적이 전류 차단부(244)의 두께 또는 단면적 보다 적게 구성 시킴으로써, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)의 단차진 부위(242a)에서 저항이 높게 발생될 수 있고, 용융되는 두께나 면적이 작아 확실하고 신속하게 끊어질 수 있도록 할 수 있다. 즉, 상기 버스바(240)의 퓨즈 기능의 신뢰도와 반응 속도를 크게 높일 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 5를 참조하면, 도 5에 도시된 버스바(240C)는, 도 4의 버스바(240)와 비교 할 경우, 단차 구조(242)의 양 내측벽 사이를 연결하고 상기 전류 차단부(244)의 외측면을 덮도록 연장된 제1 금속이 구비된 연장부(243)가 더 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바(240C)는 단차 구조(242)의 내입된 공간의 서로 이격된 상측벽(242b) 및 하측벽(242c) 사이를 연결하도록 구성된 연장부(243)를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 연장부(243)는, 상기 전류 차단부(244)의 외측면(244b)을 덮도록 연장 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연장부(243)는, 상기 연장부(243)의 내측면(243a)이 상기 전류 차단부(244)의 외측면(244b)과 대면하도록 형성시킬 수 있다. 또한, 상기 본체부(241)에는 상기 전류 차단부(244)의 내측면과 대면하도록 단차 구조(242)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다른 일 실시예에 따른 버스바(240)에 상기 전류 차단부(244)의 외측면(244b)을 덮고, 상기 단차 구조(242)의 내입된 공간의 서로 이격된 상측벽(242b) 및 하측벽(242c) 사이를 연결하도록 구성된 연장부(243)를 구성 시킴으로써, 상기 본체부(241)의 상기 단차 구조(242)에 상기 전류 차단부(244)가 삽입된 부위의 내구성을 보다 강화할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바를 개략적으로 나타내는 정면도이다. 그리고, 도 7은, 도 6의 B-B'의 선을 따라 절단된 버스바의 일부위를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4와 함께, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 피복 부재(245)는, 단열성이 높고 내열성이 우수한 소재로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 피복 부재(245)는 운모 소재를 구비할 수 있다. 또한, 상기 피복 부재(245)는 얇은 두께의 시트 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 피복 부재(245)는 운모 시트일 수 있다. 그러나, 반드시 상기 피복 부재(245)를 운모 시트로 한정되는 것은 아니고, 단열성 및 내열성이 우수한 소재로 이루어진 시트라면 모두 적용이 가능하다.
더욱이, 상기 피복 부재(245)는, 상기 전류 차단부(244)의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 피복 부재(245)는, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 버스바(240)는, 상기 전류 차단부(244) 및 상기 본체부(241)의 외면의 일부를 감싸도록 구성된 피복 부재(245)를 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 피복 부재(245)가 상기 전류 차단부(244)의 외면의 적어도 일부를 감싸므로써, 상기 버스바(240)에 소정의 전류 이상의 과전류가 통전될 시, 상기 전류 차단부(244)에 발생된 저항열이 상기 버스바(240)에 인접한 구성들에 손상을 가하지 않도록 열을 차단할 수 있다. 더불어, 상기 피복 부재(245)는 상기 전류 차단부(244)를 단열 시킴으로써, 상기 버스바(240)에 과전류가 통전될 시, 빠르게 상기 전류 차단부(244)의 온도를 상승시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 버스바(240)의 과전류에 대한 반응성의 속도를 높일 수 있어, 신속한 전류 차단 기능을 발휘할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 버스바의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 그리고, 도 9는, 도 8의 C-C'의 선을 따라 절단된 버스바의 일부위를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 여기서, 도 8은, 도면 설명의 편의를 위해 전류 차단부 및 피복 부재를 생략하여 도시하였다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 버스바(240D)는, 도 6의 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)와 비교할 경우, 도 8의 본체부(241)의 단차 구조(242D)는, 단차진 부위(242e)의 외측면에 용융된 전류 차단부가 용이하게 흘러 배출될 수 있도록 유도하는 배출 구조가 더 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 9의 본체부(241)는 일부위에 외측면이 내측으로 내입된 단차 구조(242D)가 형성될 수 있고, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242D)에는, 외측 방향으로 연속적으로 내입되어 형성된 경사면(G1)이 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다. 또한, 상기 단차 구조(242D)의 단차진 부위(242e)는 좌우 방향(W)의 단부에 가까워질수록 연속적으로 내측 방향으로 두께가 감소하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242D)의 단차진 부위(242e)에는 중심으로부터 좌우 방향(W)으로 연장된 하나의 경사면(G1)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242D)의 단차진 부위(242e)에 경사면(G1)을 형성시킴으로써, 전류 차단부가 용융될 경우, 용융된 전류 차단부가 상기 경사면(G1)을 타고 흘러 외부로 배출되게 유도함으로써, 상기 융융된 전류 차단부의 배출을 신속 용이하게 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 버스바(240D)의 과전류에 대한 반응성을 한층 높여, 신속한 단선을 이룰 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 버스바의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 2와 함께 도 10을 참조하면, 상기 피복 부재(245E)에는 내부와 외부가 연통되도록 천공된 배출구(245h)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 배출구(245h)는, 원형의 개구일 수 있다. 더욱이, 상기 배출구(245h)는, 상기 전류 차단부(244E)의 외측면(244b)과 대면하는 부위에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 배출구(245h)는, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)의 단차진 부위(242f)와 대면하는 부위에 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 피복 부재(245E)에는 5개의 배출구(245h)가 형성될 수 있다. 이 중, 2개의 배출구(245h)는, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)의 단차진 부위(242f)와 대면하도록 구성될 수 있다. 또한, 이 중, 3개의 배출구(245h)는, 상기 전류 차단부(244E)의 외측면(244b)과 대면하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 피복 부재(245E)에 배출구(245h)를 형성시킴으로써, 상기 용융된 전류 차단부(244E) 또는 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)의 용융된 단차진 부위(242f)가 배출구(245h)를 통해 외부로 원활하게 배출되는 것을 도울 수 있다. 이에 따라, 상기 버스바(240E)의 과전류에 대해 신속한 단선을 이룰 수 있다.
또한, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)의 단차진 부위(242f)에 내부와 외부가 연통되도록 천공된 관통홀(242h)이 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 전류 차단부(244E)는, 일부위에서 상기 단차 구조(242)의 단차진 부위(242f)에 형성된 관통홀(242h)을 관통하도록 연장 돌출된 돌기 구조(244p)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 단차 구조(242)의 단차진 부위(242f)에 형성된 관통홀(242h)은, 상기 피복 부재(245E)의 배출구(245h)와 연통되도록 위치될 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)의 단차진 부위(242f)에 2개의 관통홀(242h)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 전류 차단부(244E)에는 상기 2개의 관통홀(242h) 중, 하나의 관통홀(242h)을 관통하도록 연장 돌출된 돌기 구조(244p)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 2개의 관통홀(242h)은, 상기 피복 부재(245E)의 배출구(245h)와 연통되도록 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 본체부(241)의 단차 구조(242)의 단차진 부위(242f)에 관통홀(242h)을 형성시킴으로써, 용융된 전류 차단부(244E)가 상기 관통홀(242h)을 통해 외부로 배출되도록 도울 수 있다. 또한, 상기 관통홀(242h)을 상기 피복 부재(245E)의 배출구(245h)와 연통되도록 위치 형성시킴으로써, 상기 관통홀(242h)을 통해 배출된 용융된 전류 차단부(244E)가 다시 상기 피복 부재(245E)의 배출구(245h)를 통해 외부로 최종 배출될 수 있다. 이에 따라, 상기 버스바(240E)의 과전류에 대한 반응성을 한층 높여, 신속한 단선을 이룰 수 있다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 버스바의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 여기서, 도 11에서는 도면 설명의 편의를 위해 피복 부재를 생략하여 도시하였다.
도 11을 참조하면, 도 11의 버스바(240G)는 전류 차단부(244G)에 적어도 하나 이상의 슬릿(244L)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 슬릿(244L)은 좁고 기다란 틈(구멍)일 수 있다.
또한, 상기 슬릿(244L)의 개수와 크기는, 상기 전류 차단부(244G)가 퓨즈 기능을 적절히 수행할 수 있도록 가져야할 적절한 저항 크기를 고려하여 설정할 수 있다. 즉, 상기 슬릿(244L)의 개수와 크기가 늘어날수록, 상기 전류 차단부(244G)의 상하 방향에 직교하는 수평 방향의 단면적이 줄어들어 통전시 전기 저항 크기가 커질 수 있다. 예를 들면, 도 11에서 도시한 바와 같이, 상기 전류 차단부(244G)에는 2개의 슬릿(244L)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 전류 차단부(244G)에 적어도 하나 이상의 슬릿(244L)을 형성시킴으로써, 상기 전류 차단부(244G)가 퓨즈 기능을 적절히 수행할 수 있도록 가져야할 적절한 저항 크기를 설정할 수 있다. 이에 따라, 좀더 정확도 높은 퓨즈 기능을 수행할 수 있다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 3과 함께 도 12을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈(300)은, 적어도 하나 이상의 버스바(240), 버스바 프레임(230), 상기 복수의 이차 전지(100)를 내장하고 있는 모듈 하우징(210)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 버스바(240)는, 복수의 이차 전지(100)와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 배터리 모듈(300)은, 앞서 설명한 버스바(240)와 동일한 구조 및 구성들을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 버스바 프레임(230)은, 전기 절연성 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 버스바 프레임(230)은, 플라스틱 소재를 적어도 일부 구비할 수 있다. 나아가, 상기 버스바 프레임(230)은, 사출 성형을 통해 제조될 수 있다.
또한, 상기 버스바 프레임(230)은, 상기 버스바(240)를 외측면에 탑재하도록 탑재부(232)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 버스바 프레임(230)의 외측면은, 상기 버스바 프레임(230)의 외면 중, 상기 배터리 모듈(300)의 중앙부를 기준으로 상대적으로 외부를 향한 방향에 위치한 외면을 의미한다. 그리고, 상기 내측면은, 상기 버스바 프레임(230)의 외면 중, 외부에서 상기 배터리 모듈의 중앙부를 향한 방향에 위치한 외면을 의미한다.
상기 탑재부(232)에는, 상기 버스바(240)를 거취 고정할 수 있는 고정 구조가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 버스바(240)에는 고정구(240i) 또는 고정홈(240g)이 형성될 수 있고, 상기 버스바 프레임(230)의 탑재부(232)에는 상기 고정구(240i)를 관통하거나, 상기 고정홈(240g)에 삽입되는 고정 돌기(232p)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 버스바(240)의 상부에는 내측으로 내입된 고정홈(240g)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 버스바(240)의 하부에는 고정구(240i)가 형성될 수 있다. 상기 고정홈(240g)에는 상기 탑재부(232)에 형성된 고정 돌기(232p)가 상부 방향으로 끼워져 삽입될 수 있고, 상기 고정구(240i)에는 상기 고정 돌기(232p)가 관통 삽입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 프레임(230)에 형성된 탑재부(232)에 상기 버스바(240)를 고정 시킬 고정 구조를 형성시킴으로써, 상기 버스바(240)가 안정적으로 고정될 수 있고, 상기 버스바(240)와 상기 복수의 이차 전지(100) 간의 전기적 물리적 연결 구조를 안정적으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(300)의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(도시하지 않음)은, 본 발명에 따른 배터리 모듈(300)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈(300) 이외에, 이러한 배터리 모듈(300)을 수납하기 위한 팩 케이스, 배터리 모듈(300)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 자동차와 같은 이동 수단에 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 전기 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 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.
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.
[부호의 설명]
100: 이차 전지 110: 전극 리드
300: 배터리 모듈
210: 모듈 하우징
230: 버스바 프레임 232: 탑재부
240: 버스바
241: 본체부 242: 단차 구조
242a: 단차진 부위 243: 연장부
242h: 관통홀
244: 전류 차단부 244L: 슬릿
245: 피복 부재 245h: 배출구
244p: 돌기 구조 250: 연결 버스바
본 발명은 전류 차단부를 구비한 버스바 및 그것을 포함한 배터리 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 배터리 모듈을 구비한 배터리 팩, 자동차, 및 전자 디바이스와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (12)

  1. 배터리 모듈에 구비되도록 구성되고, 제1 금속을 구비하며, 상기 배터리 모듈의 외측 방향의 외면이 내측 방향으로 내입된 단차 구조가 일부위에 형성되며, 하나 이상의 이차 전지와 전기적으로 연결되도록 구성된 본체부;
    상기 단차 구조의 외면이 내측 방향으로 내입되어 형성된 공간에 삽입되고 상기 제1 금속 보다 상대적으로 용융점이 낮은 제2 금속을 구비한 전류 차단부; 및
    상기 전류 차단부의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 구성된 피복 부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 버스바.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 차단부는, 상기 단차 구조의 내입된 공간의 서로 이격된 상측벽 및 하측벽 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 버스바.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단차 구조의 단차진 부위의 전류 흐름 방향에 직교하는 단면의 면적은, 상기 전류 차단부의 전류 흐름 방향에 직교하는 단면의 면적 보다 적은 것을 특징으로 하는 버스바.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단차 구조의 단차진 부위의 외측면은, 상기 전류 차단부의 내측면과 대면하도록 위치되고,
    상기 단차 구조의 내입된 공간의 서로 이격된 상측벽 및 하측벽 사이를 연결하고 상기 전류 차단부의 외측면을 덮도록 연장 형성된 연장부가 형성된 것을 특징으로 하는 버스바.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전류 차단부에는 적어도 하나 이상의 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 버스바.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 피복 부재에는 내부와 외부가 연통되도록 천공된 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 버스바.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단차 구조의 단차진 부위에 내부와 외부가 연통되도록 천공된 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 버스바.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전류 차단부는, 일부위에서 상기 단차 구조의 단차진 부위에 형성된 관통홀을 관통하도록 연장 돌출된 돌기 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 버스바.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단차 구조의 단차진 부위에 형성된 관통홀은, 상기 피복 부재의 배출구와 연통되도록 위치된 것을 특징으로 하는 버스바.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 피복 부재는 운모 시트인 것을 특징으로 하는 버스바.
  11. 복수의 이차 전지;
    상기 복수의 이차 전지를 서로 전기적으로 연결되도록 구성된 제1항에 따른 버스바, 및
    전기 절연성 소재를 구비하고 상기 버스바를 외측면에 탑재하도록 구성된 버스바 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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