WO2019245126A1 - 버스바를 구비한 배터리 모듈 및 배터리 팩 - Google Patents

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WO2019245126A1
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connection
battery module
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electrode terminal
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박지수
윤석진
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module having a bus bar and a battery pack including the same, and more particularly, a battery module having a bus bar capable of improving weldability by reducing current loss during welding between the bus bar and an electrode terminal of a cylindrical battery cell. Relates to a battery pack containing it.
  • 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.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an exterior material for sealing and storing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case. .
  • the lithium secondary battery may be classified into a can type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, according to the shape of the exterior material.
  • a can type secondary battery may manufacture the metal can in which an electrode assembly is built in cylindrical shape.
  • Such a can type secondary battery can be used to construct a battery module having a housing containing a plurality of secondary batteries and a bus bar configured to electrically connect the plurality of secondary batteries.
  • the bus bar provided in such a battery module uses a material with a rather high electrical resistance in order to improve the weldability of resistance welding with an electrode terminal.
  • busbar may be a factor that increases the current loss in transferring current generated in the secondary battery to an external device, which may hinder energy efficiency.
  • the present invention has been made to solve the above problems, when welding between the bus bar and the electrode terminal of the cylindrical battery cell, a battery module having a bus bar that can increase the weldability by reducing the current loss and a battery pack including the same It aims to provide.
  • a plurality of cylindrical battery cells having electrode terminals formed on upper and lower portions, respectively, arranged in a horizontal direction;
  • a module housing having an accommodation portion to insert and accommodate the plurality of cylindrical battery cells
  • It is configured to electrically connect between the plurality of cylindrical battery cells in contact with the electrode terminals of the plurality of cylindrical battery cells, positioned on the top or bottom of the plurality of cylindrical battery cells and has a flat plate shape in the horizontal direction
  • a main body portion having at least one connection opening perforated in the plate shape in a vertical direction, and protruding from the inner edge of the connection opening in a different horizontal direction and having an end portion electrically connected to one of the electrode terminals of the plurality of cylindrical battery cells;
  • a bus bar having a first connection extension portion and a second connection extension portion fixed together.
  • At least one of the first connection extension part and the second connection extension part may include a bending structure bent in the horizontal direction at least one or more times.
  • At least one of the first connection extension portion and the second connection extension portion may include a curved structure that is bent in the horizontal direction at least one or more times.
  • At least one of the first connection extension part and the second connection extension part has a bottom surface connected to the fixed end of the electrode terminal embedded in an outward direction with respect to the center of the battery module, and the bottom surface of the first connection extension portion and the second connection extension portion is embedded in the electrode terminal.
  • a terminal seating structure configured to be mounted on the top can be formed.
  • At least one of the first connection extension portion and the second connection extension portion has a stepped structure configured such that an end connected to the electrode terminal is bent outwardly with respect to the battery module to be stepped on and mounted on the electrode terminal. Can be formed.
  • At least one of the first connection extension portion and the second connection extension portion may have a concave structure indented to narrow the width of a portion connected to the edge of the connection opening.
  • the first connection extension part and the second connection extension part may be formed with embossed protrusions protruding in the direction in which the electrode terminal is located.
  • an insertion groove into which a welding rod is inserted may be formed at an upper portion of the embossed protrusion of the first connection extension part and the second connection extension part.
  • busbars may comprise copper or copper alloys.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object may include at least two battery modules.
  • the device according to the present invention for achieving the above object may include the battery pack.
  • the battery module of the present invention the electrode by using resistance welding by forming the first connection extension portion and the second connection extension portion protruding from the inner edge of the connection opening of the bus bar in different horizontal directions.
  • the amount of electricity flowing between the electrode terminals and the end portions of the first connection extension portion and the second connection extension portion can be increased. And bonding reliability.
  • the width of the portion connected to the rim of the connection opening of the first connection extension portion and the second connection extension portion of the bus bar to be narrower than the remaining portion of the body, narrowed Since the electrical resistance of the width portion can be increased, the amount of electricity flowing between the electrode terminal and the end portions of the first connection extension portion and the second connection extension portion can be further increased, and thus the efficiency and resistance to the welding of the resistance welding can be improved.
  • the first connection extension portion and the second connection extension portion when at least one of the first connection extension portion and the second connection extension portion has a bent structure that is bent at least one or more times, the first connection extension portion from the inner edge of the connection opening. And the length to the end of each of the second connection extensions can be further extended, so that the path of the current flow can be set to be longer.
  • the first connection extension portion and the second connection extension portion are formed from the inner edge of the connection opening by forming the first connection extension portion and the second connection extension portion having a curved structure bent at least once in the busbar of the present invention.
  • the length to the end of each of the second connection extensions can be further extended, so that the path of the current flow can be set to be longer.
  • the bus bar forms a terminal seating structure in at least one of the first connection extension part and the second connection extension part, whereby the first connection extension part and the second connection extension part and the electrode terminal are formed. Not only can the resistance of the current flow in the liver be reduced, but also the first connection extension portion and the second connection extension portion can be easily positioned at the electrode terminal, thereby increasing the manufacturing efficiency.
  • a terminal seating structure in at least one of the first connection extension portion and the second connection extension portion of the bus bar, between the first connection extension portion and the second connection extension portion and the electrode terminal. Not only can the resistance of the current flow be reduced, but also the first connection extension and the second connection extension can be easily positioned on the electrode terminal, thereby increasing the manufacturing efficiency.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial plan view schematically illustrating a portion of an area A ′ of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a partial plan view schematically illustrating a part of a battery module according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a partial plan view schematically illustrating a part of a battery module according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a partial plan view schematically illustrating a part of a battery module according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a partial side cross-sectional view schematically showing a part of a side cut along the line CC ′ of the battery module of FIG. 3.
  • FIG. 8 is a partial side cross-sectional view schematically showing a portion of a cut side of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a partial side cross-sectional view schematically showing a part of the cut side of the battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing some components of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 200 of the present invention may include a cylindrical battery cell 100, a module housing 210, and two bus bars 230 and 240.
  • the cylindrical battery cell 100 may include a cylindrical battery can 120, and an electrode assembly (not shown) accommodated in the battery can 120.
  • the battery can 120 may include a material having high electrical conductivity.
  • the battery can 120 may include aluminum or copper.
  • the battery can 120 may be configured in a form standing long in the vertical direction.
  • the battery can 120 may have a cylindrical shape extending in a vertical direction.
  • electrode terminals 110 may be formed on upper and lower portions of the battery can 120, respectively.
  • a positive terminal 111 may be formed on a flat circular upper surface of the top of the battery can 120
  • a negative terminal 112 may be formed on a lower surface of the flat circular bottom of the battery can 120.
  • the cylindrical battery cell 100 may be arranged in a plurality of columns and rows in the horizontal direction.
  • the horizontal direction may mean a direction parallel to the ground when the cylindrical battery cell 100 is placed on the ground, and may also be referred to as at least one direction on a plane perpendicular to the vertical direction.
  • a horizontal direction is the X and Y direction of FIG.
  • the battery module 200 includes four columns arranged in four columns in the front-rear direction (the W direction in FIG. 2) and seven or six rows in the left-right direction (the V direction).
  • the cylindrical battery cell 100 is provided.
  • the electrode assembly (not shown) may be formed in a structure wound in a jelly-roll type with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • a positive electrode tab may be attached to the positive electrode (not shown) to be connected to the positive electrode terminal 111 of the upper end of the battery can 120.
  • a negative electrode tab may be attached to the negative electrode (not shown) to be connected to the negative electrode terminal 112 at the bottom of the battery can 120.
  • the module housing 210 may be provided with receiving portions (212A, 212B) that can be accommodated by inserting the cylindrical battery cell 100 therein.
  • the accommodation portion (212A, 212B) a plurality of hollow structure formed to surround the outer surface of the cylindrical battery cell 100 may be formed.
  • the module housing 210 may be provided with an electrically insulating material.
  • the electrical insulation material may be a plastic material. More specifically, the plastic material may be polyvinyl chloride (PVC).
  • the module housing 210 is formed to form an inner space, the first outer wall (210a), the second outer wall (210b), the third outer wall (210c), and the first, rear, left and right formed in the direction Four outer walls 210d may be provided.
  • At least one of the first outer wall 210a, the second outer wall 210b, the third outer wall 210c, and the fourth outer wall 210d of the module housing 210 may include another battery module 200.
  • Coupling protrusions 261 and 262 and guide grooves 266 and 267 may be formed to guide the arrangement position of the "
  • each of the first outer wall 210a and the second outer wall 210b of the module housing 210 includes two coupling protrusions 261 and 262 and two guide grooves ( 266, 267 may be formed.
  • the upper case 210A may have a first protruding fastening part 271
  • the lower case 210B may have a second protruding fastening part 276. have.
  • the first protruding fastening part 271 when viewed in the F direction, may be formed to protrude rearward from the outer surface of the second outer wall 210b of the upper case 210A.
  • the second protruding fastening part 276 may protrude forward from the outer surface of the first outer wall 210a of the lower case 210B when viewed in the F direction.
  • terms indicating directions such as before, after, left, right, up, and down may vary depending on the position of the observer or the shape of the object. However, in the present specification, for convenience of description, the front, rear, left, right, up, down, and the like directions are shown separately based on a time when viewed in the F direction.
  • through holes 272 may be formed in the first protrusion coupling part 271 and the second protrusion coupling part 276 so that the fastening bolts (FIGS. 10 and 279) are inserted therein.
  • the first protruding fastening part 271 of the module housing 210 is fastened with the second protruding fastening part 276 of another battery module (FIGS. 10 and 201). It can be fastened through the bolt (279).
  • battery modules 200, 201, 202, and 203 of FIG. 10 may be arranged.
  • the first protruding fastening portion 271 of the upper case 210A is bolted and coupled to the second protruding fastening portion 276 of the lower case 210B of the other battery module 200.
  • the arrangement structure of the battery modules 200 may be prevented from being disturbed, and in particular, the electrical connection between the bus bar 230 located above and the bus bar 240 located below may be prevented from being disconnected.
  • the module housing 210 may include an upper case 210A and a lower case 210B.
  • FIG. 3 is a partial plan view schematically illustrating a portion of an area A ′ of the battery module of FIG. 1.
  • the bus bar 230 has one surface electrically in contact with the electrode terminals 110 of at least two cylindrical battery cells 100 of the plurality of cylindrical battery cells 100. Can be connected. That is, the bus bar 230 is configured to electrically connect between the plurality of cylindrical battery cells 100 in contact with the positive terminal 111 or the negative terminal 112 of the plurality of cylindrical battery cells 100. Can be.
  • the bus bar 230 may include a main body part 231, a first connection extension part 233, and a second connection extension part 235.
  • the body portion 231 may have a plate shape flat in the horizontal direction.
  • the main body 231 may have a plate shape having an upper surface and a lower surface that are relatively wider than side surfaces of the horizontal direction (x direction and y direction).
  • the main body 231 may be located above or below the cylindrical battery cells 100 in which the positive electrode terminal 111 or the negative electrode terminal 112 is formed.
  • the main body 231 may include a conductive metal to electrically connect the plurality of cylindrical battery cells.
  • connection opening H1 may be formed in the main body 231 in a vertical direction.
  • first connection extension part 233 and the second connection extension part 235 protrude and extend in different horizontal directions (x direction, y direction) at the inner edge 231a of the connection opening H1.
  • connection opening H1 of the bus bar 230 is connected to the other end of each of the first connection extension part 233 and the second connection extension part 235, and the first connection is made.
  • the remaining portion of the extension part 233 and the second connection extension part 235 may be located in the connection opening H1 to be electrically insulated from the main body part 231.
  • the protruding ends of the first connection extension part 233 and the second connection extension part 235 are electrically connected to and fixed to one electrode terminal 110 of the plurality of cylindrical battery cells 100. Can be formed.
  • connection extension part 233 and the second connection extension part 235 protruding and extending in different horizontal directions may be compared with the connection extension parts (not shown) protruding and extending side by side adjacent in the same direction.
  • the distance P1 between the respective positions connected to the inner edge 231a of the connection opening H1 may be further set.
  • the bus bar 230 of the present invention the welding rod of the resistance welding device to the end of the first connection extension portion 233 and the second connection extension portion 235 that need welding with the electrode terminal 110.
  • the first connection extension portion 233 and the second connection extension portion 235 of the bus bar 230 are mutually connected at the inner edge 231a of the connection opening H1.
  • the first connection is performed.
  • the amount of electricity flowing between the connection extension part 233 and the second connection extension part 235 can be effectively reduced.
  • the present invention can increase the amount of electricity flowing between the electrode terminal 110, the ends of the first connection extension 233 and the second connection extension 235, bar efficiency and resistance welding Joining reliability can be improved.
  • the present invention when the bus bar is made of a material having a low electrical resistance compared to the bus bar made of conventional nickel metal, since the heat of resistance is hard to be easily generated, the effect can be further increased.
  • first connection extension part 233 and the second connection extension part 235 are formed to protrude in a horizontal direction from each of the opposite side portions of the inner edge 231a of the connection opening H1. Can be. In this case, the first connection extension 233 and the second connection extension 235 may be spaced apart from each other by a predetermined distance to avoid direct contact with each other.
  • the first connection extension part 233 and the second connection extension part 235 are opposite to each other at the inner edge 231a of the connection opening H1. Protruding from it.
  • the path of the current flow between the first connection extension 233 and the second connection extension 235 can be set longest, thereby maximizing the effect of improving the efficiency and the reliability of resistance welding.
  • FIG. 4 is a partial plan view schematically illustrating a part of a battery module according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • a bus bar 230B includes an edge of the connection opening H1 of the first connection extension part 233B and the second connection extension part 235B.
  • the concave structure B1 may be formed so as to narrow the width T of the portion connected thereto.
  • the bus bar 230B may have a concave structure B1 formed in both the first connection extension part 233B and the second connection extension part 235B.
  • each of the first connection extension part 233B and the second connection extension part 235B has a width T of a portion connected to the edge of the connection opening H1.
  • the concave structure B1 indented to be narrowed can be formed.
  • the width T of the portion connected to the edge of the connection opening H1 of the first connection extension portion 233B and the second connection extension portion 235B is determined by
  • the electrical resistance of the narrowed width portion T can be increased, and ends of the electrode terminal 110, the first connection extension portion 233B, and the second connection extension portion 235B. It is possible to further increase the amount of electricity flowing between the bar, it is possible to improve the efficiency and the bonding reliability of resistance welding.
  • FIG. 5 is a partial plan view schematically illustrating a part of a battery module according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the bus bar 230C of FIG. 5 has a bending structure in which at least one of the first connection extension part 233C and the second connection extension part 235C is bent in at least one or more horizontal directions. C1).
  • each of the first connection extension part 233C and the second connection extension part 235C may have a bending structure C1 that is bent in a horizontal direction.
  • each of the first connection extension part 233C and the second connection extension part 235C is a bent structure that is vertically bent once in the direction in which the electrode terminal 110 is positioned. C1).
  • first connection extension portion 233C and the second connection extension portion 235C having the bending structure C1 bent at least one or more times of the present invention.
  • the length from the inner edge of the connection opening H1 to the ends of each of the first connection extension 233C and the second connection extension 235C can be further extended so that the path of the current flow becomes longer. Can be set.
  • first connection extension 233C and the second connection extension 235C may reduce the risk of cracking or breaking.
  • connection extension portion 233C and the second connection extension portion 235C may be absorbed by the bending structure C1, and thus, the first connection extension portion 233C and the second connection extension portion 235C. Can increase the durability.
  • FIG. 6 is a partial plan view schematically illustrating a part of a battery module according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • At least one of the first connection extension part 233D and the second connection extension part 235D may be at least one or more times in a horizontal direction. It may include a curved curved structure (S). Specifically, each of the first connection extension part 233D and the second connection extension part 235D may include a curved structure S that is bent in at least one or more horizontal directions.
  • each of the first connection extension part 233D and the second connection extension part 235D is in a horizontal direction once in the direction in which the electrode terminal (anode terminal 111) is located. It may have a curved curved structure (S).
  • the first connection extension 233D and the second connection extension 235D in FIG. 6 are 1. Due to the curved structure S that is bent more than once, the path of the current flow can be formed long.
  • connection opening is formed by forming the first connection extension portion 233D and the second connection extension portion 235D having the curved structure S that is curved at least one or more times of the present invention.
  • the length from the inner edge of the first connection extension portion 233D to the end portions of the second connection extension portion 235D may be further extended, so that the path of the current flow may be set to be longer.
  • first connection extension 233D and the second connection extension 235D may reduce the risk of cracking or breaking.
  • FIG. 7 is a partial side cross-sectional view schematically showing a part of a side cut along the line CC ′ of the battery module of FIG. 3.
  • At least one of the first connection extension part 233 and the second connection extension part (not shown) of the present invention has an end surface connected to the electrode terminal 110. Can be fixed.
  • at least one end surface of at least one of the first connection extension part 233 and the second connection extension part may be inserted in an outward direction based on the center of the battery module 200.
  • at least one of the first connection extension part 233 and the second connection extension part may be embedded so that the lower surface of the end is mounted on the electrode terminal 110 to form a terminal seating structure E1. have.
  • both the first connection extension part 233 and the second connection extension part may have a terminal seating structure E1 embedded therein in a shape corresponding to the outer surface of the electrode terminal 110.
  • the first connection extension part 233 has sidewalls E1s formed to have a shape corresponding to the outer surface of the positive electrode terminal 111, that is, a planar curve, and an upper portion thereof.
  • the terminal seating structure E1 embedded in the direction may be formed. Accordingly, the first connection extension part 233 may be positioned to contact both the upper surface and the side surface of the positive electrode terminal 111, and the inner end of the first connection extension part 233 having the terminal seating structure E1 formed therein. By closely contacting the electrode terminal 110, the first connection extension part 233 may be positioned at a preset predetermined position.
  • the second connection extension part may have a terminal seating structure E1 similarly to the first connection extension part 233, and may be formed with the first connection extension part 233 described above. It can have the same effect.
  • the first connection extension portion 233 is formed by forming a terminal seating structure E1 in at least one of the first connection extension portion 233 and the second connection extension portion. And not only reduce resistance of current flow between the second connection extension and the electrode terminal 110, but also easily position the first connection extension 233 and the second connection extension to the electrode terminal 110. It is possible to increase the production efficiency.
  • FIG. 8 is a partial side cross-sectional view schematically showing a portion of a cut side of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • At least one of the first connection extension part 233E and the second connection extension part (not shown) of the present invention may have an end connected to the electrode terminal 110.
  • the battery module 200 may be bent in an outward direction (upper direction) with respect to the battery module 200.
  • at least one of the first connection extension part 233E and the second connection extension part may have a stepped stepped structure F1 configured to be mounted on the electrode terminal 110.
  • both of the first connection extension part 233E and the second connection extension part may be bent outward in a shape corresponding to the outer surface of the electrode terminal 110 to form a stepped stepped structure F1. have.
  • the first connection extension part 233E of the bus bar 230E has an inner wall that has a shape corresponding to the outer surface of the positive electrode terminal 111, that is, a planar curve. May be formed and a stepped structure F1 having a stepped upward direction may be formed. Accordingly, the first connection extension part 233E may be positioned to contact both the upper surface and the side surface of the positive electrode terminal 111, and to the inner end where the stepped structure F1 of the first connection extension part 233E is formed. By bringing the positive terminal 111 into close contact with each other, the first connection extension portion 233E can be positioned at a preset position.
  • the second connection extension part may have a stepped structure F1 similar to the first connection extension part 233E, and have the same effect as the first connection extension part 233E. Can be.
  • the terminal seating structure E1 in at least one of the first connection extension portion 233E and the second connection extension portion, the first connection extension portion 233E and Not only can the resistance of the current flow between the second connection extension and the electrode terminal 110 be reduced, but the first connection extension 233E and the second connection extension can be easily positioned on the positive electrode terminal 111.
  • the manufacturing efficiency can be improved more.
  • FIG. 9 is a partial side cross-sectional view schematically showing a part of the cut side of the battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the first connection extension part 233 and the second connection extension part (not shown) of the bus bar 230F protrude in a direction in which the electrode terminal 110 is located.
  • An emboss protrusion G1 may be formed.
  • each of the first connection extension part 233 and the second connection extension part may be configured such that a welding rod 300 set to allow a current to flow therethrough is contacted.
  • the contact area P is formed on the surface opposite to one surface on which the emboss protrusion G1 of each of the first connection extension part 233 and the second connection extension part is formed to make an electrical connection. Can be set.
  • the emboss protrusion G1 formed in the first connection extension part 233 and the second connection extension part may be annular in plan view.
  • the closer to the center of the embossing projection (G1) may be formed so that the longer the protruding length in the direction in which the positive electrode terminal 111 is formed.
  • first connection extension part 233 and the second connection extension part may include a contact area P configured to make the electrode 300 make an electrical connection. That is, the contact area P means an area in which the electrode 300 is in pressure contact with the first connection extension part 233 or the second connection extension part.
  • the lower surface of the electrode 300 in contact with the contact region P may have a circular shape. have.
  • the electrode 300 may have a cylindrical shape consisting of a circle having a flat bottom surface. At this time, the outermost diameter of the annular shape of the embossing protrusion G1 may be smaller than the diameter of the cylindrical shape of the welding rod 300.
  • the bus bar 230F has an annular contact region at the periphery of the upper surface of the annular emboss protrusion G1 so that the cylindrical welding rod 300 can be contacted and pressed.
  • the pressing force of the welding rod 300 can be evenly transmitted to the emboss protrusion G1, and can flow a current at a constant current density from the welding rod 300 to the emboss protrusion G1.
  • the bus bar 230 of the present invention may achieve welding between the first connection extension part 233 and the second connection extension part and the electrode terminal 111 with higher bonding force and reliability.
  • an insertion groove H2 into which the welding rod 300 is inserted may be formed at an upper portion of the emboss protrusion G1 of each of the first connection extension part 233 and the second connection extension part (not shown). have.
  • the insertion groove (H2) may have a size that can be inserted into the lower end of the column-shaped welding rod 300 in the vertical direction.
  • the insertion groove (H2) may have a circular shape in the plane.
  • the insertion groove H2 may be formed to have a predetermined depth in the direction in which the electrode terminal 110 is formed. Further, the inner surface of the insertion groove (H2) may be set to the contact area (P) of the welding rod (300).
  • the area of the contact area P of the welding rod 300 can be increased, and the position of the welding rod 300 can be guided along the inner surface of the insertion groove H2, thereby providing more resistance. Welding can be facilitated.
  • the welding rod 300 which may be generated when the welding rod 300 is pressurized, may be prevented from being separated from the contact region P.
  • the bus bar 230 may be provided with a copper alloy.
  • the copper alloy may include 60% by weight or more of the total weight of the bus bar 230.
  • the copper alloy may include at least one or more selected from the group consisting of zinc, chromium, and zirconium as the remaining weight% except for the weight% of copper.
  • the bus bar 230 is not limited to only a copper alloy, but may be applied to any of nickel, aluminum, gold, and silver as long as the metal alloy is composed of a main material.
  • the battery module 200 according to the present invention has a higher conductivity than a bus bar made of nickel when using the bus bar 230 provided with a copper alloy, thereby minimizing current loss and excellent heat generation. This has the advantage of reducing material costs.
  • a metal having a relatively higher resistivity than the bus bar 230 may form a plating layer.
  • the high resistivity metal may be nickel.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a perspective view schematically illustrating some components of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1000 may include at least two battery modules 200.
  • the at least two battery modules 200, 201, 202, and 203 may be arranged in one direction.
  • each battery module 200, 201, 202, and 203 are arranged in a forward and backward direction, and four battery modules 200, 201, 202, and 203 are arranged in a first bus.
  • the bar 230 and the second bus bar 240 may be electrically connected to each other in series.
  • the second bus bar 240 may include a main body portion 231, a connection opening H1, and a first connection extension of the bus bar 230 located above the battery module 200 disclosed in FIG. 3. Both the portion 233 and the second connection extension 235 may have similar or identical configurations.
  • first bus bar 230 may be electrically connected to the positive electrode terminal 111 formed on the upper end of the cylindrical battery cell 100.
  • the second bus bar 240 may be electrically connected to the negative electrode terminal 112 formed at the lower end of the cylindrical battery cell 100.
  • first bus bar 230 may be mounted on the module housing 210 to be in contact with the positive electrode terminal 111.
  • second bus bar 240 may be mounted on the lower portion of the module housing 210 to be in contact with the negative electrode terminal 112.
  • the first bus bar 230 has a seating portion 237 formed so that a part of the second bus bar 240 is in contact with the front end portion of the main body portion 231 based on the view in the F direction. It may be provided. That is, the seating part 237 may be provided with an upper surface to be in contact with a lower surface of a portion of the second bus bar 240.
  • the second bus bar 240 may include a bent portion 244 and a connection portion 245 connected to the bent portion 244.
  • the bent portion 244 may have a structure extending vertically bent upward from the rear end of the body portion 241 of the second bus bar 240.
  • connection part 245 may be bent to extend from the top of the bent portion 244 to the rear.
  • connection part 245 may be configured to be seated on an upper surface of the seating part 237 of the first bus bar 230 to be electrically connected to the first bus bar 230. That is, the bottom surface of the connection portion 245 may be configured to contact the top surface of the seating portion 237 of the first bus bar 230.
  • the battery module 202 may be formed with an external input / output terminal 280 electrically connected to the bus bar 230G. Furthermore, unlike the first bus bar 230 shown in FIG. 11, the third bus bar 230G of the battery module 202 is bent downward to be electrically connected to the external input / output terminal 280. Downward bent portion (E) can be formed.
  • the third bus bar 230G having the downward bent portion E may be electrically connected to the external input / output terminal 280, thereby shortening the assembly process time. There is an advantage to that.
  • the battery pack 1000 according to the present invention, in addition to the battery module 200, various devices for controlling the charge and discharge of the battery module 200, such as BMS (Battery Management System), current
  • BMS Battery Management System
  • the sensor may further include a fuse.
  • the battery pack 1000 according to the present invention may be applied to an energy storage device or to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, the vehicle according to the present invention may include the battery pack 1000.
  • the energy storage device may be a system for storing power supplied by the power generation unit and supplying the power to a power grid.
  • the power grid may be a commercial power grid, or may be its own grid in a small area.
  • the smart grid may be a power storage device that stores power, and may be a load or power converter that directly consumes the produced power.
  • cylindrical battery cell 233 first connection extension portion
  • module housing H1 connection opening
  • the present invention relates to a battery module and a battery pack having a bus bar.
  • the present invention is applicable to the industry associated with electronic devices or automobiles equipped with the battery pack.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 버스바와 원통형 전지셀의 전극 단자 간의 용접시, 전류 손실을 줄여 용접성을 높일 수 있는 버스바를 구비한 배터리 모듈 및 그것을 포함한 배터리 팩을 개시한다. 상기 배터리 모듈은, 복수의 원통형 전지셀; 모듈 하우징; 및 상기 복수의 원통형 전지셀의 전극 단자와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성되고, 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부 또는 하부에 위치하며 수평 방향으로 평평한 형태의 플레이트 형상을 가지고 상하 방향으로 천공된 적어도 하나 이상의 접속 개구가 형성된 본체부, 및 상기 접속 개구의 내측 테두리로부터 서로 다른 수평 방향으로 돌출 연장되고 단부가 상기 복수의 원통형 전지셀 중 하나의 전극 단자와 전기적으로 연결 고정된 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부를 구비한 버스바를 포함한다.

Description

버스바를 구비한 배터리 모듈 및 배터리 팩
본 발명은 버스바를 구비한 배터리 모듈 및 그것을 포함한 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 버스바와 원통형 전지셀의 전극 단자 간의 용접시, 전류 손실을 줄여 용접성을 높일 수 있는 버스바를 구비한 배터리 모듈 및 그것을 포함한 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 06월 18일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2018-0069707호에 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, 이러한 리튬 이차 전지는, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
그리고, 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.
이 중, 캔형 이차 전지는 전극 조립체가 내장되는 금속 캔을 원통형으로 제작할 경우가 있다. 이러한 캔형 이차 전지는, 복수의 이차 전지를 수용하는 하우징 및 복수의 이차 전지를 전기적으로 연결하도록 구성된 버스바를 구비한 배터리 모듈을 구성하는데 사용될 수 있다.
최근, 이러한 배터리 모듈에 구비되는 버스바는, 전극 단자와의 저항 용접의 용접성을 높이기 위해 다소 전기 저항이 높은 소재를 사용하는 경우가 있다.
그러나, 이러한 버스바는, 이차 전지에서 생성된 전류를 외부 디바이스까지 전달하는데 전류 손실을 크게 하는 요소가 될 수 있어, 에너지 효율을 저해할 수 있다. 또한, 전기 저항이 높은 소재일 수록, 열전도도가 떨어져, 이러한 버스바를 적용한 배터리 모듈의 방열 성능을 떨어뜨리는 요인이 될 수 있다.
반대로, 전기 저항이 낮은 소재를 사용한 버스바를 사용할 경우, 저항 용접을 사용하여 전극 단자와 버스바 간의 접합시, 저항열을 충분히 발생시키기 어려워 용접성이 떨어지고 용접 작업의 시간이 길어지는 문제가 있었다. 이에 따라, 제조 비용이 상승하고 배터리 모듈의 내구성이 떨어지는 등의 문제가 발생되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 버스바와 원통형 전지셀의 전극 단자 간의 용접시, 전류 손실을 줄여 용접성을 높일 수 있는 버스바를 구비한 배터리 모듈 및 그것을 포함한 배터리 팩을 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,
전극 단자가 상부 및 하부에 각각 형성되며, 수평 방향으로 배치된 복수의 원통형 전지셀;
상기 복수의 원통형 전지셀을 삽입 수용하도록 수용부가 구비된 모듈 하우징; 및
상기 복수의 원통형 전지셀의 전극 단자와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성되고, 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부 또는 하부에 위치하며 수평 방향으로 평평한 형태의 플레이트 형상을 가지고 상기 플레이트 형상에 상하 방향으로 천공된 적어도 하나 이상의 접속 개구가 형성된 본체부, 및 상기 접속 개구의 내측 테두리로부터 서로 다른 수평 방향으로 돌출 연장되고 단부가 상기 복수의 원통형 전지셀 중 하나의 전극 단자와 전기적으로 연결 고정된 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부를 구비한 버스바를 포함한다.
또한, 상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나는 적어도 1회 이상 수평 방향으로 절곡된 절곡 구조를 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나는 적어도 1회 이상 수평 방향으로 휘어진 곡선 구조를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나는, 상기 전극 단자의 연결 고정된 단부 하면이 배터리 모듈의 중심을 기준으로 외측 방향으로 내입되고, 내입된 하면이 상기 전극 단자 상에 탑재되도록 구성된 단자 안착 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나는, 상기 전극 단자에 접속 연결된 단부가 배터리 모듈을 기준으로 외측 방향으로 절곡되어 단차지고 상기 전극 단자 상에 탑재되도록 구성된 단차 구조가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나 이상은, 상기 접속 개구의 테두리와 연결된 부위의 폭이 좁아지도록 만입된 오목 구조가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부에는 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출된 엠보 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부의 상기 엠보 돌기의 상부에는 용접봉이 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바는 구리 또는 구리 합금을 구비할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 둘 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디바이스는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부를 버스바의 접속 개구의 내측 테두리로부터 서로 다른 수평 방향으로 돌출 연장 형성시킴으로써, 저항 용접을 사용해 전극 단자와 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부의 단부를 연결 고정할 경우, 전극 단자와 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부의 단부 사이에 흐르는 전기량을 증가시킬 수 있는 바, 저항 용접의 효율성 및 접합 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예의 일측면에 의하면, 버스바의 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부의 접속 개구의 테두리와 연결된 부위의 폭을 몸체의 나머지 부위보다 좁도록 형성시킬 경우, 좁아진 폭 부위의 전기 저항을 높일 수 있어, 전극 단자와 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부의 단부 사이에 흐르는 전기량을 보다 증가시킬 수 있는 바, 저항 용접의 효율성 및 접합 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부 중 어느 하나 이상이, 적어도 1회 이상 절곡된 절곡 구조를 가질 경우, 접속 개구의 내측 테두리로부터 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부 각각의 단부까지의 길이를 보다 연장시킬 수 있는 바, 전류 흐름의 경로를 더 길어지도록 설정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 버스바에 적어도 1회 이상 휘어진 곡선 구조를 가진 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부를 형성시킴으로써, 접속 개구의 내측 테두리로부터 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부 각각의 단부까지의 길이를 보다 연장시킬 수 있는 바, 전류 흐름의 경로를 더 길어지도록 설정할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 버스바는, 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부 중 적어도 하나에 단자 안착 구조를 형성시킴으로써, 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부와 전극 단자 간의 전류 흐름의 저항을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부를 전극 단자에 손쉽게 위치시킬 수 있어, 제조 효율을 보다 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 버스바의 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부 중 적어도 하나에 단자 안착 구조를 형성시킴으로써, 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부와 전극 단자 간의 전류 흐름의 저항을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부를 전극 단자 상에 손쉽게 위치시킬 수 있어, 제조 효율을 보다 높일 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 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 도 1의 배터리 모듈의 A' 영역의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 7은, 도 3의 배터리 모듈의 C-C' 선을 따라 절단된 측면의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 측면의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 측면의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 대한 일부 구성들을 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. 그리고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 원통형 전지셀(100), 모듈 하우징(210), 및 2개의 버스바(230, 240)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 원통형 전지셀(100)은, 원통형 전지캔(120), 및 상기 전지캔(120)의 내부에 수용된 전극 조립체(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전지캔(120)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 전지캔(120)은 알루미늄 또는 구리 소재를 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 전지캔(120)이 상하 방향으로 길게 세워진 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지캔(120)은 상하 방향으로 연장된 원통형일 수 있다. 더욱이, 상기 전지캔(120)의 상부 및 하부 각각에 전극 단자(110)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 전지캔(120)의 상단의 평평한 원형의 상면에는 양극 단자(111)가 형성될 수 있고, 상기 전지캔(120)의 하단의 평평한 원형의 하면에는 음극 단자(112)가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 원통형 전지셀(100)은, 수평 방향으로 복수의 열 및 행으로 배치될 수 있다. 여기서 수평 방향이란, 원통형 전지셀(100)을 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이라고도 할 수 있다. 또한, 수평 방향이란, 도 1의 X 및 Y 방향이라고 할 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(200)은, 전후 방향(도 2의 W 방향)의 4개의 열과 좌우 방향(V 방향)의 7행 또는 6행으로 배치된 복수의 원통형 전지셀(100)을 구비하고 있다.
또한, 전극 조립체(도시하지 않음)는, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 권취한 구조로 형성될 수 있다. 상기 양극(도시하지 않음)에는 양극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 상단의 양극 단자(111)에 접속될 수 있다. 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 하단의 음극 단자(112)에 접속될 수 있다.
한편, 상기 모듈 하우징(210)은, 상기 원통형 전지셀(100)을 내부에 삽입하여 수용할 수 있는 수용부(212A, 212B)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 수용부(212A, 212B)는, 상기 원통형 전지셀(100)의 외측면을 감쌀 수 있도록 형성된 중공 구조가 복수개 형성될 수 있다. 여기서, 상기 모듈 하우징(210)은, 전기 절연 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연 소재는, 플라스틱 소재일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 플라스틱 소재는 폴리염화비닐(PVC)일 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(210)은, 내부 공간을 형성하도록 이루어지고 전, 후, 좌, 우 방향으로 형성된 제1 외측벽(210a), 제2 외측벽(210b), 제3 외측벽(210c), 및 제4 외측벽(210d)을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 모듈 하우징(210)의 제1 외측벽(210a), 제2 외측벽(210b), 제3 외측벽(210c), 및 제4 외측벽(210d) 중 적어도 하나 이상에는, 다른 하나의 배터리 모듈(200)의 배치 위치를 가이드하기 위한 결합 돌기(261, 262) 및 가이드 홈(266, 267)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(210)의 제1 외측벽(210a) 및 제2 외측벽(210b) 각각에는, 2개의 결합 돌기(261, 262) 및 2개의 가이드 홈(266, 267)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 모듈 하우징(210)의 결합 돌기(261, 262)가 다른 하나의 모듈 하우징(210)의 제2 외측벽(210b)에 형성된 가이드 홈(266, 267)에 삽입되어 체결 고정될 수 있으므로, 하나의 배터리 모듈(200)에 연결된 다른 배터리 모듈(도 10, 201)을 손쉽게 배치할 수 있을 뿐만 아니라, 서로 쉽게 분리되지 않도록 고정할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 상부 케이스(210A)는 제1 돌출 체결부(271)를 구비할 수 있고, 상기 하부 케이스(210B)는 제2 돌출 체결부(276)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 제1 돌출 체결부(271)는, F 방향으로 바라볼 때, 상기 상부 케이스(210A)의 제2 외측벽(210b)의 외면으로부터 후방으로 돌출 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 제2 돌출 체결부(276)는, F 방향으로 바라볼 때, 상기 하부 케이스(210B)의 제1 외측벽(210a)의 외면에서 전방으로 돌출 연장되어 형성될 수 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
그리고, 상기 제1 돌출 체결부(271) 및 상기 제2 돌출 체결부(276)는, 체결 볼트(도 10, 279)가 삽입되도록 관통홀(272)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(210)의 상기 제1 돌출 체결부(271)는, 다른 배터리 모듈(도 10, 201)의 제2 돌출 체결부(276)와 체결 볼트(279)를 통해 체결 결합될 수 있다.
여기서, 상기 제2 돌출 체결부(276)의 관통홀(272)은, 체결 볼트(279)가 연속적으로 삽입되도록 다른 배터리 모듈(200)의 상부 케이스(210A)의 제1 돌출 체결부(271)의 관통홀(273)과 연통될 수 있다. 이에 따라, 하나의 배터리 모듈(200) 및 다른 하나의 배터리 모듈(도 10의 201)은, 상기 체결 볼트(279)를 사용하여 제1 돌출 체결부(271)와 제2 돌출 체결부(276)가 서로 체결되면서 배터리 모듈들(도 10의 200, 201, 202, 203)이 배열될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210A)의 제1 돌출 체결부(271)는 다른 배터리 모듈(200)의 하부 케이스(210B)의 제2 돌출 체결부(276)와 볼트 체결 결합함으로써, 배터리 모듈(200)들의 배치 구조가 흐트러지는 것을 방지하고, 특히, 상부에 위치한 버스바(230)와 하부에 위치한 버스바(240) 간의 전기적 연결이 단선되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 모듈 하우징(210)은, 상부 케이스(210A) 및 하부 케이스(210B)를 포함할 수 있다.
도 3은, 도 1의 배터리 모듈의 A' 영역의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 2와 함께 도 3을 참조하면, 상기 버스바(230)는, 일면이 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 중 적어도 둘 이상의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(110)와 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 버스바(230)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바(230)는, 본체부(231), 제1 접속 연장부(233), 및 제2 접속 연장부(235)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 본체부(231)는, 수평 방향으로 평평한 형태의 플레이트 형상을 가질 수 있다. 달리 말해, 상기 본체부(231)는, 수평 방향(x 방향, y 방향)의 측면 보다 상대적으로 넓은 상면 및 하면을 가진 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 본체부(231)는, 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)가 형성된 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다. 그리고, 상기 본체부(231)는, 상기 복수의 원통형 전지셀을 전기적으로 연결하도록 전도성 금속을 포함할 수 있다.
또한, 상기 본체부(231)에는 상하 방향으로 천공된 적어도 하나 이상의 접속 개구(H1)가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)는, 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(231a)에서 서로 다른 수평 방향(x 방향, y 방향)으로 돌출 연장될 수 있다. 즉, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)는 상기 접속 개구(H1)의 내부에 위치하도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 버스바(230)의 접속 개구(H1)의 테두리는, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235) 각각의 타단부와 연결되어 있고, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)의 나머지 부위는 상기 본체부(231)와 전기적으로 절연될 수 있도록 상기 접속 개구(H1) 내에 위치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)의 돌출된 단부는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 중 하나의 전극 단자(110)와 전기적으로 연결 고정되도록 형성될 수 있다.
나아가, 서로 다른 수평 방향으로 돌출 연장 형성된 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)는, 동일 방향으로 인접하여 나란히 돌출 연장 형성된 접속 연장부들(도시하지 않음)과 비교할 경우, 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(231a)에 연결된 각각의 위치들의 사이 거리(P1)가 더 멀도록 설정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 버스바(230)는, 전극 단자(110)와 용접이 필요한 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)의 단부에 저항 용접 장치의 용접봉을 접속할 경우, 종래 기술의 버스바와 비교하여, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235) 사이에 흐르는 전류 흐름의 경로를 더 길게 설정할 수 있다. 이렇게 전류 흐름의 경로가 길어질 수 록, 저항 용접시, 상기 접속 개구(H1)의 테두리를 따라 상기 제1 접속 연장부(233)와 상기 제2 접속 연장부(235) 사이에 흐르는 전기양을 효과적으로 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 따르면, 버스바(230)의 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)를 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(231a)에서 서로 다른 수평 방향으로 돌출 연장 형성시킴으로써, 저항 용접을 사용해 상기 전극 단자(110)와 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)의 단부를 연결 고정할 경우, 상기 제1 접속 연장부(233)와 상기 제2 접속 연장부(235) 사이를 흐르는 전기양을 효과적으로 줄일 수 있다.
반대로, 본 발명은, 상기 전극 단자(110)와 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)의 단부 사이에 흐르는 전기량을 증가시킬 수 있는 바, 저항 용접의 효율성 및 접합 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명은, 버스바가 기존 니켈 금속으로 이루어진 버스바에 비해 전기 저항이 낮은 소재로 이루어질 경우, 저항열이 쉽게 높게 발생되기 어려우므로, 더욱 그 효과가 증대될 수 있다.
또한, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)는, 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(231a)의 서로 대응되는 양측부 각각으로부터 수평 방향으로 돌출 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)는 서로 직접적 접촉되는 것을 피하기 위해 소정의 거리로 이격되어 위치될 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235)는, 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(231a)에서 서로 반대되는 위치로부터 돌출 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(235) 간의 전류 흐름의 경로를 가장 길게 설정할 수 있어, 저항 용접의 효율성 및 접합 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 극대화된다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 버스바(230B)는, 상기 제1 접속 연장부(233B) 및 상기 제2 접속 연장부(235B)의 상기 접속 개구(H1)의 테두리와 연결된 부위의 폭(T)이 좁아지도록 만입된 오목 구조(B1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바(230B)는, 상기 제1 접속 연장부(233B) 및 상기 제2 접속 연장부(235B) 모두에 오목 구조(B1)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 접속 연장부(233B) 및 상기 제2 접속 연장부(235B) 각각에는 상기 접속 개구(H1)의 테두리와 연결된 부위의 폭(T)이 좁아지도록 만입된 오목 구조(B1)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 접속 연장부(233B) 및 상기 제2 접속 연장부(235B)의 상기 접속 개구(H1)의 테두리와 연결된 부위의 폭(T)을 나머지 몸체의 부위보다 좁도록 형성시킬 경우, 좁아진 폭 부위(T)의 전기 저항을 높일 수 있어, 상기 전극 단자(110)와 상기 제1 접속 연장부(233B) 및 상기 제2 접속 연장부(235B)의 단부 사이에 흐르는 전기량을 보다 증가시킬 수 있는 바, 저항 용접의 효율성 및 접합 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 5를 참조하면, 도 5의 버스바(230C)는 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C) 중 적어도 하나는 적어도 1회 이상 수평 방향으로 절곡된 절곡 구조(C1)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C) 각각은 수평 방향으로 절곡된 절곡 구조(C1)를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C) 각각은 전극 단자(110)가 위치한 방향으로 1회 수직 절곡된 절곡 구조(C1)를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 적어도 1회 이상 절곡된 절곡 구조(C1)를 가진 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C)를 형성시킴으로써, 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리로부터 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C) 각각의 단부까지의 길이를 보다 연장시킬 수 있는 바, 전류 흐름의 경로를 더 길어지도록 설정할 수 있다.
더불어, 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C) 각각의 절곡 구조(C1)의 단부가 상기 전극 단자(110)와 접합될 경우, 추후 배터리 모듈(200)에 가해지는 외부 충격으로 인한 진동으로 인해 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C)가 크랙이 발생되거나 파단되는 위험성을 줄일 수 있다.
이는, 진동에 따른 응력이나 피로가 상기 접속 개구(H1)의 테두리(231a)의 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C)의 연결 부위에 집중되기 보다는 1차적으로 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C)의 절곡 구조(C1)에서 흡수될 수 있어, 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C)의 내구성을 보다 높일 수 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 6을 참고하면, 또 다른 일 실시예에 따른 버스바(230D)는, 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D) 중 적어도 하나는 적어도 1회 이상 수평 방향으로 휘어진 곡선 구조(S)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D) 각각은 적어도 1회 이상 수평 방향으로 휘어진 곡선 구조(S)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D) 각각은 전극 단자(양극 단자, 111)가 위치한 방향으로 1회 수평 방향으로 휘어진 곡선 구조(S)를 가질 수 있다.
도 5의 상기 제1 접속 연장부(233C) 및 상기 제2 접속 연장부(235C)와 마찬가지로, 도 6의 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D)는, 1회 이상으로 휘어지 곡선 구조(S)로 인해 전류 흐름의 경로를 길게 형성시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 적어도 1회 이상 휘어진 곡선 구조(S)를 가진 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D)를 형성시킴으로써, 접속 개구의 내측 테두리로부터 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D) 각각의 단부까지의 길이를 보다 연장시킬 수 있는 바, 전류 흐름의 경로를 더 길어지도록 설정할 수 있다.
더불어, 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D)의 곡선 구조(S)의 단부가, 상기 전극 단자(110)와 접합될 경우, 추후 배터리 모듈(200)에 가해지는 외부 충격으로 인한 진동으로 인해 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D)가 크랙이 발생되거나 파단되는 위험성을 줄일 수 있다.
이는, 진동에 따른 응력이나 피로가 상기 접속 개구(H1)의 테두리의 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D)의 연결 부위에 집중되기 보다는 1차적으로 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D)의 곡선 구조(S)에서 흡수될 수 있어, 상기 제1 접속 연장부(233D) 및 상기 제2 접속 연장부(235D)의 내구성을 보다 높일 수 있다.
도 7은, 도 3의 배터리 모듈의 C-C' 선을 따라 절단된 측면의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 2와 함께 도 7을 참조하면, 본 발명의 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(도시되지 않음) 중 적어도 하나는, 단부 하면이 상기 전극 단자(110)에 연결 고정될 수 있다. 그리고, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나의 단부 하면이 배터리 모듈(200)의 중심을 기준으로 외측 방향으로 내입될 수 있다. 나아가, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나는, 상기 단부의 하면이 상기 전극 단자(110) 상에 탑재되도록 내입되어 단자 안착 구조(E1)를 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부 모두는 상기 전극 단자(110)의 외면과 대응되는 형상으로 내입된 단자 안착 구조(E1)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 접속 연장부(233)에는 양극 단자(111)의 외면과 대응되는 형상, 즉, 평면상으로 곡선을 가지도록 측벽(E1s)이 형성되고 상부 방향으로 내입된 단자 안착 구조(E1)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 접속 연장부(233)는 양극 단자(111)의 상면 및 측면 모두에 접하도록 위치시킬 수 있고, 상기 제1 접속 연장부(233)의 단자 안착 구조(E1)가 형성된 내측단까지 상기 전극 단자(110)를 밀착시킴으로써, 미리 설정된 정위치에 제1 접속 연장부(233)를 위치시킬 수 있다.
또한, 도 7에 도시하지 않았으나, 상기 제2 접속 연장부는, 상기 제1 접속 연장부(233)와 마찬가지로 단자 안착 구조(E1)가 형성될 수 있고, 앞서 설명한 제1 접속 연장부(233)와 동일한 효과를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나 이상에 단자 안착 구조(E1)를 형성시킴으로써, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부와 전극 단자(110) 간의 전류 흐름의 저항을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부를 상기 전극 단자(110)에 손쉽게 위치시킬 수 있어, 제조 효율을 보다 높일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 측면의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 2와 함께 도 8을 참조하면, 본 발명의 상기 제1 접속 연장부(233E) 및 상기 제2 접속 연장부(도시하지 않음) 중 적어도 하나는, 상기 전극 단자(110)에 접속 연결된 단부가 배터리 모듈(200)을 기준으로 외측 방향(상부 방향)으로 절곡되어 단차질 수 있다. 그리고, 상기 제1 접속 연장부(233E) 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나는, 상기 전극 단자(110) 상에 탑재되도록 구성된 단차진 단차 구조(F1)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 접속 연장부(233E) 및 상기 제2 접속 연장부 모두는 상기 전극 단자(110)의 외면과 대응되는 형상으로 외측 방향으로 절곡되어 단차진 단차 구조(F1)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 버스바(230E)의 제1 접속 연장부(233E)에는 양극 단자(111)의 외면과 대응되는 형상, 즉, 평면상으로 곡선을 가지도록 내측벽이 형성되고 상부 방향으로 단차진 단차 구조(F1)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 접속 연장부(233E)는 양극 단자(111)의 상면 및 측면 모두에 접하도록 위치시킬 수 있고, 상기 제1 접속 연장부(233E)의 단차 구조(F1)가 형성된 내측단까지 양극 단자(111)를 밀착시킴으로써, 미리 설정된 정위치에 제1 접속 연장부(233E)를 위치시킬 수 있다.
또한, 도 8에 도시하지 않았으나, 제2 접속 연장부는, 상기 제1 접속 연장부(233E)와 마찬가지로 단차 구조(F1)가 형성될 수 있고, 제1 접속 연장부(233E)와 동일한 효과를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 접속 연장부(233E) 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나에 단자 안착 구조(E1)를 형성시킴으로써, 상기 제1 접속 연장부(233E) 및 상기 제2 접속 연장부와 전극 단자(110) 간의 전류 흐름의 저항을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1 접속 연장부(233E) 및 상기 제2 접속 연장부를 양극 단자(111) 상에 손쉽게 위치시킬 수 있어, 제조 효율을 보다 높일 수 있다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 측면의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 2와 함께 도 9를 참조하면, 버스바(230F)의 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(도시 되지 않음)에는 상기 전극 단자(110)가 위치한 방향으로 돌출된 엠보 돌기(G1)가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부 각각은, 전류가 흐르도록 설정된 용접봉(300)이 접촉 연결하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부 각각의 엠보 돌기(G1)가 형성된 일면의 반대면에는 원통형의 용접봉(300)이 전기적 접속을 이루도록 접촉 영역(P)이 설정될 수 있다.
또한, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부에 형성된 엠보 돌기(G1)는, 평면상으로 환형일 수 있다. 또한, 상기 엠보 돌기(G1)는 환형의 중심에 가까울수록 양극 단자(111)가 형성된 방향으로 돌출된 길이가 더 길어지도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부에는, 상기 용접봉(300)이 전기적 접속을 이루도록 구성된 접촉 영역(P)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 접촉 영역(P)은, 상기 용접봉(300)이 상기 제1 접속 연장부(233) 또는 상기 제2 접속 연장부를 가압 접촉하는 영역을 의미한다.
예를 들면, 상기 접촉 영역(P)이 상기 환형의 엠보 돌기(G1)의 상부의 주변부를 따라 형성될 경우, 상기 접촉 영역(P)과 접촉되는 상기 용접봉(300)의 하면은 원형을 가질 수 있다.
더욱이, 상기 용접봉(300)은 하면이 평평한 원으로 구성된 원기둥 형상을 구비할 수 있다. 이때, 상기 엠보 돌기(G1)의 환형의 최외각 지름은, 상기 용접봉(300)의 원기둥 형상의 지름보다 작을 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바(230F)는, 원기둥 형태의 용접봉(300)이 접촉 가압할 수 있도록, 상기 환형의 엠보 돌기(G1)의 상부면의 주변부에 환형의 접촉 영역(P)을 설정함으로써, 상기 용접봉(300)의 가압력이 고르게 상기 엠보 돌기(G1)에 전달될 수 있고, 상기 용접봉(300)으로부터 상기 엠보 돌기(G1)로 일정한 전류 밀도로 전류를 흘려 보낼 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 버스바(230)는 더욱 높은 접합력과 신뢰도로 제1 접속 연장부(233) 및 제2 접속 연장부와 상기 전극 단자(111) 간의 용접을 이룰 수 있다.
나아가, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부(도시되지 않음) 각각의 상기 엠보 돌기(G1)의 상부에는 용접봉(300)이 삽입되는 삽입홈(H2)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 삽입홈(H2)은, 상기 원기둥 형상의 용접봉(300)의 상하 방향의 하단부가 삽입될 수 있는 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 용접봉(300)의 하단면이 평평한 원기둥 형태를 가질 경우, 상기 삽입홈(H2)은 평면상으로 원형을 가질 수 있다.
그리고, 상기 삽입홈(H2)은 상기 전극 단자(110)가 형성된 방향으로 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 나아가, 상기 삽입홈(H2)의 내면은 상기 용접봉(300)의 접촉 영역(P)으로 설정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 접속 연장부(233) 및 상기 제2 접속 연장부 각각의 엠보 돌기(G1)의 상부에 상기 용접봉(300)의 하단부가 삽입되는 삽입홈(H2)을 형성시킴으로써, 상기 용접봉(300)의 접촉 영역(P)의 면적을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라, 상기 삽입홈(H2)의 내면을 따라 상기 용접봉(300)의 위치를 가이드할 수 있어, 보다 저항 용접을 용이하게 할 수 있다. 그리고, 상기 용접봉(300)의 가압시 발생될 수 있는 상기 용접봉(300)이 접촉 영역(P)을 이탈하는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 버스바(230)는, 구리 합금을 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 구리 합금은, 상기 버스바(230)의 전체 중량 중 60중량% 이상의 구리를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 구리 합금은, 아연, 크롬, 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 구리의 중량%을 제외한 나머지 중량%로 포함할 수 있다. 그러나, 상기 버스바(230)가 단지 구리 합금으로만 한정되는 것은 아니고, 니켈, 알루미늄, 금, 은 등이 주재료로 구성된 금속 합금이면 모두 적용이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)은 구리 합금이 구비된 버스바(230)를 사용할 경우, 니켈 소재로 이루어진 버스바와 비교하여 높은 전도성을 가지어, 전류 손실을 최소화하고 발열성이 우수하며, 소재 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 버스바(230)의 표면에는, 상기 버스바(230)보다 상대적으로 높은 비저항의 금속이 도금층을 형성시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 높은 비저항의 금속은 니켈일 수 있다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2와 함께 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 상기 배터리 모듈(200)을 적어도 둘 이상 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200, 201, 202, 203)은, 일 방향으로 정렬 배치된 구조일 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 4개의 배터리 모듈(200, 201, 202, 203)이 전후 방향으로 정렬 배치되고, 4개의 배터리 모듈(200, 201, 202, 203)은 제1 버스바(230) 및 제2 버스바(240)를 통해 서로 전기적으로 직렬 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 버스바(240)는, 앞서 설명한 도 3에 개시된 상기 배터리 모듈(200)의 상부에 위치한 버스바(230)의 본체부(231), 접속 개구(H1), 제1 접속 연장부(233), 및 제2 접속 연장부(235)와 유사하거나 동일한 구성들을 모두 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 버스바(230)는 상기 원통형 전지셀(100)의 상단에 형성된 양극 단자(111)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제2 버스바(240)는 상기 원통형 전지셀(100)의 하단에 형성된 음극 단자(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
더욱이, 상기 제1 버스바(230)는 상기 양극 단자(111)와 접촉하도록 상기 모듈 하우징(210)의 상부에 탑재될 수 있다. 그리고, 상기 제2 버스바(240)는 상기 음극 단자(112)와 접촉하도록 상기 모듈 하우징(210)의 하부에 탑재될 수 있다.
나아가, 상기 제1 버스바(230)는, F 방향으로 바라본 것을 기준으로, 본체부(231)의 전단부에 상기 제2 버스바(240)의 일부위가 접촉하도록 형성된 안착부(237)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 안착부(237)는 상기 제2 버스바(240)의 일부위의 하면과 접촉할 수 있도록 상면이 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2 버스바(240)는, 절곡부(244), 및 상기 절곡부(244)와 연결된 연결부(245)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 절곡부(244)는, 상기 제2 버스바(240)의 본체부(241)의 후단부로부터 상부 방향으로 수직 절곡되어 연장된 구조를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 연결부(245)는 상기 절곡부(244)의 상단으로부터 후방으로 절곡 연장된 형태일 수 있다. 또한, 상기 연결부(245)는, 상기 제1 버스바(230)와 전기적으로 연결되도록 상기 제1 버스바(230)의 안착부(237)의 상면에 안착되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 연결부(245)의 하면은 상기 제1 버스바(230)의 안착부(237)의 상면과 접촉하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈(202)은, 버스바(230G)와 전기적으로 연결되는 외부 입출력 단자(280)가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 배터리 모듈(202)의 제3 버스바(230G)는 도 11에 나타낸 제1 버스바(230)와 달리, 상기 외부 입출력 단자(280)와 전기적으로 접촉 연결될 수 있도록, 하부 방향으로 절곡된 하향 절곡부(E)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 하향 절곡부(E)가 형성된 제3 버스바(230G)는 외부입출력 단자(280)와 전기적으로 연결을 이룰 수 있어, 조립 공정의 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
다시 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 이러한 배터리 모듈(200) 이외에, 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 에너지 저장 디바이스에 적용되거나, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩(1000)을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 에너지 저장 장치는, 상기 전력생산부에서 생산한 전력을 저장하였다가 전력망에 공급하는 시스템일 수 있다. 또한, 상기 전력망은 상용 전력망이 될 수 있으며, 소규모 지역의 자체 전력망이 될 수도 있다. 더욱이, 경우에 따라 스마트 그리드에서 전력을 저장하는 전력 저장 장치가 될 수 있으며, 생산된 전력을 바로 소비하는 부하 또는 전력변환장치가 될 수도 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]
1000: 배터리 팩 230, 240: 버스바
200, 201, 202, 203: 배터리 모듈 231, 241: 본체부
100: 원통형 전지셀 233: 제1 접속 연장부
111, 112: 양극 단자, 음극 단자 235: 제2 접속 연장부
210: 모듈 하우징 H1: 접속 개구
C1: 절곡 구조 S: 곡선 구조
E1: 단자 안착 구조 F1: 단차 구조
B1: 오목 구조 G1: 엠보 돌기
H2: 삽입홈 300: 용접봉
본 발명은 버스바를 구비한 배터리 모듈 및 배터리 팩에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 배터리 팩이 구비된 전자 디바이스 또는 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 전극 단자가 상부 및 하부에 각각 형성되며, 수평 방향으로 배치된 복수의 원통형 전지셀;
    상기 복수의 원통형 전지셀을 삽입 수용하도록 수용부가 구비된 모듈 하우징; 및
    상기 복수의 원통형 전지셀의 전극 단자와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성되고, 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부 또는 하부에 위치하며 수평 방향으로 평평한 형태의 플레이트 형상을 가지고상기 플레이트 형상에 상하 방향으로 천공된 적어도 하나 이상의 접속 개구가 형성된 본체부, 및 상기 접속 개구의 내측 테두리로부터 서로 다른 수평 방향으로 돌출 연장되고 단부가 상기 복수의 원통형 전지셀 중 하나의 전극 단자와 전기적으로 연결 고정된 제1 접속 연장부 및 제2 접속 연장부를 구비한 버스바
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나는 적어도 1회 이상 수평 방향으로 절곡된 절곡 구조를 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나는 적어도 1회 이상 수평 방향으로 휘어진 곡선 구조를 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나는, 상기 전극 단자의 연결 고정된 단부 하면이 배터리 모듈의 중심을 기준으로 외측 방향으로 내입되고, 내입된 하면이 상기 전극 단자 상에 탑재되도록 구성된 단자 안착 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나는, 상기 전극 단자에 접속 연결된 단부가 배터리 모듈을 기준으로 외측 방향으로 절곡되어 단차지고 상기 전극 단자 상에 탑재되도록 구성된 단차 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부 중 적어도 하나 이상은, 상기 접속 개구의 테두리와 연결된 부위의 폭이 좁아지도록 만입된 오목 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부에는 상기 전극 단자가 위치한 방향으로 돌출된 엠보 돌기가 형성되고,
    상기 제1 접속 연장부 및 상기 제2 접속 연장부의 상기 엠보 돌기의 상부에는 용접봉이 삽입되는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 버스바는 구리 또는 구리 합금을 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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