WO2021060704A1 - 버스바 플레이트를 포함하는 배터리 모듈, 그것을 포함하는 배터리 팩, 및 전자 디바이스 - Google Patents

버스바 플레이트를 포함하는 배터리 모듈, 그것을 포함하는 배터리 팩, 및 전자 디바이스 Download PDF

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fuse
battery module
connection
cylindrical battery
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정한용
이석훈
손영수
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module having a bus bar plate, a battery pack including the same, and an electronic device, and more particularly, to a bus bar plate capable of quickly achieving electrical disconnection when an abnormal behavior (short circuit) of a cylindrical battery cell occurs. It relates to a battery module provided.
  • lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which a positive electrode active material and a negative electrode active material are applied, respectively, are disposed with a separator therebetween, and an exterior material that seals and accommodates the electrode assembly together with an electrolyte solution, that is, a battery case.
  • the 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 the electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet according to the shape of the exterior material.
  • a metal can in which an electrode assembly is embedded is sometimes manufactured in a cylindrical shape.
  • Such a can-type secondary battery may be used to construct a battery module including a housing for accommodating a plurality of secondary batteries and a bus bar configured to electrically connect the plurality of secondary batteries.
  • a bus bar provided in such a battery module may use a material having a somewhat high electrical resistance in order to increase the weldability of resistance welding with an electrode terminal.
  • BMS battery management system
  • an object of the present invention is to provide a battery module having a bus bar plate capable of quickly achieving electrical disconnection when an abnormal behavior (short circuit) of a cylindrical battery cell occurs. .
  • the battery module according to the present invention for achieving the above object,
  • a plurality of them are arranged in a horizontal direction, some of the plurality of each have a positive terminal and a negative terminal respectively formed on the upper and lower parts, the remaining negative and positive terminals are respectively formed on the upper and lower, the internal pressure is more than a predetermined
  • a plurality of cylindrical battery cells provided with gas vents configured to discharge internal gas by opening the positive terminal or the negative terminal;
  • a positive connection terminal configured to electrically connect between the plurality of cylindrical battery cells by a main body portion provided with at least one connection opening, a portion protruding and protruding from the edge of the connection opening contacting the positive terminal, and And a bus bar plate having a negative connection terminal configured to electrically connect between the plurality of cylindrical battery cells by contacting the negative terminal with a portion protruding and extending from the edge of the connection opening.
  • connection terminal that is in contact with a positive terminal or a negative terminal that is not opened by the gas vent portion is configured to be disconnected when a predetermined or more current flows from the cylindrical battery cell, and is configured to be disconnected in a horizontal direction.
  • a fuse unit having a bent structure that is bent at least one or more times.
  • connection terminal In addition, the connection terminal, the connection terminal, the connection terminal, the connection terminal, and
  • connection portion provided to directly contact the positive terminal or negative terminal of the cylindrical battery cell
  • the fuse part may protrude from an inner edge of the connection opening in a horizontal direction, and an end portion in the extended direction may be connected to one end of the connection part.
  • One side may be connected to the inner edge of the connection opening and the other side may be connected to a portion of the connection portion to be further provided with an electrically insulating first fixing member configured to fix the connection portion.
  • An electrically insulating second fixing member configured to fix the fuse part by connecting one side to the rim of the connection opening and the other side to a part of the fuse part may be further provided.
  • the second fixing member includes at least a portion of the portion extending from the edge of the connection opening to a portion of the fuse portion having an elasticity, so that when the fuse portion is disconnected, the fuse portion is formed with a restoring force due to elasticity. It can be configured to pull.
  • bus bar plate may further include a heat insulating member configured to surround the outer surface of the fuse part.
  • the heat insulating member may have a form separated into at least two or more.
  • the heat insulating member may be provided with a discharge hole configured to discharge the molten part of the fuse to the outside.
  • An electrically insulating reinforcing member may be further provided that surrounds the outer surface of the fuse and is melted at a predetermined temperature or higher.
  • At least a portion of the fuse part to which the reinforcing member is applied may have a shape in which the reinforcing member is bent in an arch shape.
  • the battery module may further include a module housing including a receiving portion having a plurality of hollows configured to receive the plurality of cylindrical battery cells arranged in a plurality of columns and rows in a horizontal direction.
  • the fuse part of the connection terminal in contact with the positive terminal or the negative terminal of the cylindrical battery cell located inside a relatively horizontal direction may be larger than that of the fuse part of the connection terminal in contact with the positive terminal or the negative terminal of the located cylindrical battery cell.
  • the bent structure may have a shape bent two or more times in opposite directions to each other.
  • the main body may further include an external terminal electrically connected to the plurality of cylindrical battery cells at least in a region in which the connection opening is not formed.
  • connection terminal may include at least two fuse portions, the two or more fuse portions are spaced apart from each other by a predetermined interval, and the two or more fuse portions may have different sizes in horizontal direction.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object may include at least one or more of the battery modules.
  • the electronic device according to the present invention for achieving the above object may include the battery pack.
  • the battery module of the present invention comprises a positive or negative connection terminal, of a positive connection terminal or a negative connection terminal, in contact with a positive terminal or a negative terminal that is not opened by a gas vent part, from a cylindrical battery cell
  • a fuse unit configured to be disconnected when current flows, when a short circuit occurs between a plurality of cylindrical battery cells inside the battery module, and a high current flows through a specific cylindrical battery cell, a specific cylindrical battery cell and a bus bar plate are formed by the fuse unit. Can be electrically disconnected. That is, through the fuse part, a fire or runaway phenomenon of the battery module can be prevented. For this reason, it is possible to increase the safety of the battery module.
  • the fuse unit is provided at a connection terminal that is in contact with the positive terminal or the negative terminal that is not opened by the gas vent part, so that the electrode terminal that is not opened by the gas vent part is more than the electrode terminal opened by the gas vent part. Since it is located closer to, the heat inside the cylindrical battery cell can be transmitted more effectively, and there is an advantage in that a fuse short circuit can be made more quickly and easily by receiving the internal heat of the cylindrical battery cell through the fuse part.
  • the fuse unit has a bent structure that is bent at least once in the horizontal direction, so that it is easy to secure a longer current path in the same space. That is, when the fuse part has a shape extending in a straight line, it is necessary to form a larger connection opening, so that a single busbar plate makes electrical connection with more cylindrical battery cells in a predetermined space. Can be. Accordingly, according to the present invention, it is easy to implement a compact battery module by drastically reducing the space occupied by the fuse part of the bus bar plate.
  • the bus bar plate has an electrically insulating first fixing member configured to fix the connection by connecting one side to the inner rim of the connection opening and the other side to a part of the connection part.
  • 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 showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view schematically showing a cylindrical battery cell, which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a bus bar plate, which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partial plan view schematically illustrating a connection terminal of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial plan view schematically illustrating a connection terminal of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a partial plan view schematically illustrating a connection terminal of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a partial plan view schematically showing a part of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a partial plan view schematically showing a part of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partial plan view schematically showing a heat insulating member and a connection terminal, which are some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a bottom perspective view schematically showing a reinforcing member that is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a partial plan view schematically showing a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a partial side view schematically showing a part of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view schematically showing a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • 15 is a partial plan view schematically showing a connection terminal of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view schematically showing a cylindrical battery cell that is a part of the configuration of the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • a battery module 200 includes a plurality of cylindrical battery cells 100, a module housing 210, and a plurality of bus bar plates 220 can do.
  • the cylindrical battery cell 100 may include a cylindrical battery can 116 and an electrode assembly (not shown) accommodated in the battery can 116.
  • the battery can 116 includes a material having high electrical conductivity, and for example, the battery can 116 may include aluminum or copper material.
  • the battery can 116 may be configured to be elongated in the vertical direction.
  • the battery can 116 may have a cylindrical shape extending in the vertical direction.
  • electrode terminals 111 and 112 may be formed on each of the upper and lower portions of the battery can 116. Specifically, a positive terminal 111 may be formed on a flat circular upper surface of the top of the battery can 116, and a negative terminal 112 may be formed on a flat circular lower surface of the battery can 116. I can.
  • the cylindrical battery cells 100 may be arranged in a plurality of columns and rows in a horizontal direction.
  • the horizontal direction may be said to 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.
  • the horizontal direction can be said to be the X and Y directions of FIG.
  • the battery module 200 includes 36 cylindrical battery cells arranged in 3 rows in the front and rear direction (y direction in FIG. 2) and 12 rows in the left and right direction (x direction). 100).
  • 18 of the positive terminals 111 and the negative terminals 112 are respectively positioned at the upper and lower portions, and the remaining 18 are the negative terminals 112 and the upper and lower portions thereof.
  • Each of the positive terminals 111 may be located.
  • cylindrical battery cell 100 may include an electrode assembly 110, a battery can 116, and a cap assembly 113.
  • the electrode assembly 110 may have a structure wound with a separator interposed between a positive electrode plate and a negative electrode plate, and a positive electrode tab 114 is attached to the positive electrode plate to be connected to the cap assembly 113, and a negative electrode tab is attached to the negative electrode plate.
  • 115 may be attached and connected to the lower end of the battery can 116.
  • the battery can 116 may have an empty space formed therein to accommodate the electrode assembly 110.
  • the battery can 116 may be formed in a cylindrical shape or a square shape with an open top.
  • the battery can 116 may be made of a metal material such as steel or aluminum to secure rigidity.
  • the battery can 116 has a negative electrode tab attached to the lower end thereof, so that not only the lower part of the battery can 116 but also the battery can 116 itself may function as the negative terminal 112.
  • the cap assembly 113 may be coupled to an upper open portion of the battery can 116 to seal the open end of the battery can 116.
  • the cap assembly 113 may have a shape such as a circular shape or a angular shape according to the shape of the battery can 116, and has sub-structures such as a top cap (C1), a gas vent part (C2), and a gasket (C3).
  • Can include.
  • the top cap C1 may be positioned at the top of the cap assembly 113 and may be configured to protrude upward.
  • the top cap C1 may function as the positive terminal 111 in the cylindrical battery cell 100.
  • the top cap C1 may be electrically connected to another cylindrical battery cell 100, a load, or a charging device through an external device, such as a bus bar plate 220, or the like.
  • the top cap C1 may be formed of, for example, a metal material such as stainless steel or aluminum.
  • the gas vent part C2 is the shape of the gas vent part C2 when the internal pressure of the cylindrical battery cell 100, that is, gas is generated inside and the internal pressure of the battery can 116 increases to a predetermined pressure or higher. Can be configured to be deformed. For example, while gas inside the battery can 116 is ejected through the gas vent part C2, the top cap C1 may be opened. That is, the gas vent part C2 may open the positive terminal 111 or the negative terminal 112.
  • the gas vent part C2 may be configured such that a part of the gas vent part C2 is broken by the internal gas pressure of the battery can 116. Internal gas may be discharged to the outside through the broken portion of the gas vent part C2. In this case, the gas may be discharged to the outside through a hole formed in the periphery of the positive terminal 111.
  • the gasket C3 may be made of a material having electrical insulation so that the rim portions of the top cap C1 and the gas vent portion C2 are insulated from the battery can 116.
  • the cap assembly 113 may further include a current blocking member C4.
  • the current blocking member C4 is also called a CID (Current Interrupt Device), and when the shape of the gas vent part C2 is reversed due to an increase in the internal pressure of the battery due to gas generation, the gas vent part C2 and the current blocking member C4 ) May be disconnected or the current blocking member C4 may be damaged, so that the electrical connection between the gas vent part C2 and the electrode assembly 110 may be cut off.
  • CID Current Interrupt Device
  • the configuration of the cylindrical battery cell 100 is widely known to those skilled in the art at the time of filing of the present invention, and thus a more detailed description thereof will be omitted.
  • the battery module 200 according to the present invention is not limited to the configuration of a specific cylindrical battery cell 100. That is, various secondary batteries known at the time of filing of the present invention may be employed in the battery module 200 according to the present invention.
  • the module housing 210 may include an upper case 211 and a lower case 212.
  • Each of the upper case 211 and the lower case 212 may be provided with accommodating portions 211a and 212a capable of receiving and inserting the cylindrical battery cell 100 therein. Specifically, a plurality of hollows P1 formed to surround the outer surface of the cylindrical battery cell 100 may be formed in each of the receiving portions 211a and 212a.
  • the module housing 210 may include electrically insulating plastic.
  • the plastic may be, for example, polyvinyl chloride, nylon, or polyethylene terephthalate.
  • 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.
  • directions such as front, rear, left, right, up, and down are shown separately based on when viewed in the F direction.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a bus bar plate, which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the bus bar plate 220 has electrode terminals 111 and 112 of at least two or more cylindrical battery cells 100 among the plurality of cylindrical battery cells 100 on one side. It can be electrically connected by contacting. That is, the bus bar plate 220 is in contact with the positive terminal 111 or the negative terminal 112 of the plurality of cylindrical battery cells 100 to electrically connect the plurality of cylindrical battery cells 100. Can be configured.
  • the bus bar plate 220 may include a body portion 221 and a connection terminal 224.
  • the connection terminal 224 may include a positive connection terminal 224a configured to connect to the positive terminal 111 and a negative connection terminal 224b configured to connect to the negative terminal 112.
  • the main body 221 may have a plate shape in a horizontal direction to cover the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the main body 221 may have a plate shape having an upper surface and a lower surface that are relatively wider than a side surface in a horizontal direction (x-direction and y-direction).
  • the main body 221 may be positioned above or below the plurality of cylindrical battery cells 100 on which the positive terminal 111 or the negative terminal 112 is formed.
  • the main body 221 and the connection terminal 224 may include an electrically conductive metal to electrically connect the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the electrically conductive metal may be an alloy such as nickel, copper, or aluminum.
  • the main body 221 may be provided with an external terminal 228 electrically connected to the plurality of cylindrical battery cells 100 at least in a region where the connection opening H1 is not formed.
  • the external terminal 228 may be configured to be electrically connected to a battery management system (not shown). Alternatively, it may be electrically connected to another bus bar plate 220 of the battery module 200.
  • connection opening H1 perforated in the vertical direction may be formed in the main body 221.
  • the connection opening H1 may be perforated in a vertical direction in a portion facing the positive terminal 111 or the negative terminal 112.
  • connection terminal 224a protrudes from the rim H1a of the connection opening H1, and a portion of the protrusion extends in contact with the positive electrode terminal 111 so that the plurality of cylindrical battery cells 100 It can be configured to electrically connect between.
  • connection terminal 224b protrudes from the rim H1a of the connection opening H1, and a portion of the protrusion extends in contact with the negative terminal 112 so that the plurality of cylindrical battery cells 100 It can be configured to electrically connect between.
  • one bus bar plate 220 of the present invention includes a body portion 221 having a plate shape of a flat shape in a horizontal direction, three positive connection terminals 224a, And three negative connection terminals 224b.
  • connection terminal 224a and the negative connection terminal 224b may protrude and extend in a horizontal direction from the edge H1a of the connection opening H1. That is, the positive connection terminal 224a and the negative connection terminal 224b may be formed to be located inside the connection opening H1.
  • a connection terminal 224b in contact with the positive terminal 111 or the negative terminal 112 which is not opened by the gas vent part C2 May have a fuse part 227.
  • the fuse part 227 may be configured to be disconnected when a predetermined or more current flows from the cylindrical battery cell 100. That is, when a predetermined or more current flows, the fuse part 227 may be partially melted and lost due to resistance heat. With this principle, the fuse part 227 may be electrically disconnected.
  • the fuse part 227 may have a bent structure B1 that is bent at least one or more times in a horizontal direction.
  • the fuse part 227 protrudes from the rim H1a of the connection opening H1 in the front-rear direction (y direction), and the extended end portion is again in the right direction ( It may have a bent structure (B1) bent in the x direction).
  • connection terminal 224 in contact with is provided with a fuse part 227 configured to be disconnected when a predetermined or more current flows from the cylindrical battery cell 100, thereby providing a plurality of cylindrical battery cells inside the battery module 200 ( When a short circuit occurs between 100) and a high current flows through the specific cylindrical battery cell 100, the specific cylindrical battery cell 100 and the bus bar plate 220 may be electrically disconnected by the fuse unit 227. . That is, through the fuse part 227, a fire or runaway phenomenon of the battery module 200 may be prevented. For this reason, the safety of the battery module 200 can be improved.
  • the fuse part 227 is provided in the connection terminal 224 in contact with the positive terminal 111 or the negative terminal 112, which is not opened by the gas vent part C2, so that the gas vent part C2 Since the electrode terminal (eg, the negative terminal) that is not opened by the gas vent part (C2) is located closer to the electrode assembly than the electrode terminal opened by the gas vent part (C2), more effectively transfers heat inside the cylindrical battery cell 100 As can be obtained, there is an advantage in that a fuse short circuit can be made more quickly and easily by receiving internal heat of the cylindrical battery cell 100 through the fuse part 227.
  • the fuse part 227 since the fuse part 227 has the bent structure B1 bent at least one time in the horizontal direction, it is easy to secure a longer current path in the same space. That is, when the fuse part 227 has a shape extending in a straight line, it is necessary to form a larger connection opening H1, so that one bus bar plate 220 has more cylindrical battery cells ( 100) can be an element that limits space in making electrical connection. Accordingly, according to the present invention, it is easy to implement the compact battery module 200 by drastically reducing the space occupied by the fuse unit 227 of the bus bar plate 220.
  • each of the positive connection terminal 224a and the negative connection terminal 224b is directly connected to each of the positive terminal 111 and the negative terminal 112 of the cylindrical battery cell 100.
  • a connection part 225 provided to contact or weld may be further provided.
  • connection part 225 may have a branching structure branched to both sides in a horizontal direction. Such a branched branched structure may help resistance welding between the positive terminal 111 or the negative terminal 112 and the connection part 225. In addition, a welding point configured to contact a welding rod (not shown) is provided in each of the two divided portions of the branch structure.
  • the fuse part 227 may protrude from the inner edge H1a of the connection opening H1 in a horizontal direction, and an end portion in the extended direction may have a structure connected to one end of the connection part 225.
  • FIG. 5 is a partial plan view schematically illustrating a connection terminal of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the bus bar plate 220A may have a bent structure B2 in which the fuse part 227A of the connection terminal 224A is bent three times in a horizontal direction.
  • the fuse part 227A protrudes from the edge H1a of the connection opening H1 in the left direction (negative direction of the x coordinate), and the protruding end Is bent back forward (negative direction of y-coordinate), the bent end is bent to the right again, and the bent end has a bent structure (B2) bent back (positive direction of y-coordinate).
  • the fuse part 227A may have a shape in which the fuse part 227A is rotated and bent by 270 degrees.
  • connection terminal 224A of the bus bar plate 220A has a bent structure B2 bent three times, the bus bar plate 220 of FIG. 4
  • connection terminal 224 has a one-time bent structure (B1 in FIG. 4)
  • FIG. 6 is a partial plan view schematically illustrating a connection terminal of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the bus bar plate 220B according to another embodiment of the present invention has a bent structure B3 in which the fuse part 227B of the connection terminal 224B is bent four times in the horizontal direction.
  • the fuse part 227B protrudes from the edge H1a of the connection opening H1 in a left direction (negative direction of the x coordinate), and the extended end It is bent back forward (negative direction of y coordinate), the bent end is bent to the right (x-axis direction) again, the bent end is bent forward (y-axis direction) again, and the bent end is bent to the left ( It may have a bent structure B3 bent in the negative direction of the x coordinate). That is, the fuse part 227B may have a shape that is rotated and bent by 360 degrees.
  • connection terminal 224B of the bus bar plate 220B has a bent structure B3 bent four times, the bus bar plate 220B of FIG. 5 Compared with the fuse portion 227A of the connection terminal 224 having a three-fold structure, it is easy to design a longer length of the fuse portion 227B. That is, as the length of the fuse part 227B increases, the electrical resistance of the fuse part 227B increases, so even if the width of the fuse part 227B is set wider, it is easy to be melted with high resistance due to the long length.
  • FIG. 7 is a partial plan view schematically illustrating a connection terminal of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the bus bar plate 220C has a bent structure B4 in which the fuse part 227C of the connection terminal 224C is bent three or more times in the horizontal direction. I can have it.
  • the bent structure B4 bent three or more times may have a shape bent two or more times in opposite directions.
  • the fuse part 227C is rearward (y-coordinate) from the edge H1a of the connection opening H1. Positive direction), the extended end is bent forward (negative y-coordinate) again, and the bent end has a bent structure B4 bent to the right (x-axis direction) again. I can. That is, the fuse part 227C may have a structure B4 that is alternately bent forward and backward at least one or more times.
  • the bent structure B4 of the fuse part 227C of the connection terminal 224C has a shape that is bent two or more times in opposite directions, so that such a fuse part 227C is
  • the bent portion bent in one direction and the bent portion bent in the other direction may have a shape adjacent to each other.
  • heat exchange between adjacent bent parts may be performed so that the fuse part 227C may rapidly rise to a high temperature. Accordingly, the fuse part 227C of the present invention may be disconnected more quickly.
  • FIG. 8 is a partial plan view schematically showing a part of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the bus bar plate 220 may further include a first fixing member 230.
  • the first fixing member 230 may be configured to fix the connection part 225.
  • the first fixing member 230 may be formed of an electrically insulating material.
  • the first fixing member 230 may be plastic (polyimide) having excellent heat resistance, non-conductive stainless steel, solidified silicone, or rubber.
  • the first fixing member 230 may have a structure in which one side is connected to the inner edge H1a of the connection opening H1 and the other side is connected to a part of the connection part 225.
  • the bus bar plate 220 has one side connected to the inner rim H1a of the connection opening H1 and the other side connected to a part of the connection part 225, so that the connection part
  • the connection part By further providing an electrically insulating first fixing member 230 configured to fix the 225, when the battery module 200 is continuously vibrated by an external force, the first fixing member 230 It is possible to reduce the vibration of the connection part 225. Accordingly, it is possible to effectively reduce the risk that the fuse unit 227 is cut or damaged by continuous vibration.
  • the first fixing member 230 fixes the connection part 225 of the connection terminal 224, so that the connection part 225 is It is possible to prevent the problem of short-circuiting with the other cylindrical battery cell 100 while being moved by.
  • FIG. 9 is a partial plan view schematically showing a part of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the bus bar plate 220 may further include a second fixing member 240 configured to fix the fuse part 227.
  • One side of the second fixing member 240 may be connected to the rim H1a of the connection opening H1 and the other side of the second fixing member 240 may be connected to a part of the fuse part 227.
  • the second fixing member 240 may be formed of an electrically insulating material.
  • the electrical insulating material may be plastic (polyimide) having excellent heat resistance, non-conductive stainless steel, solidified silicone, or rubber.
  • the second fixing member 240 may have a structure in which one side is connected to the inner edge H1a of the connection opening H1 and the other side is connected to the fuse part 227. More specifically, one side of the second fixing member 240 may be attached in a form surrounding the rim H1a. The other side of the second fixing member 240 has a tube shape, and thus may be configured to surround a portion of the fuse part 227. The second fixing member 240 may have a shape extending from one side of the tube shape surrounding the fuse part 227 to be connected to the inner rim H1a of the connection opening H1.
  • the extended end of the second fixing member 240 may be configured to surround a part of the inner edge H1a of the connection opening H1. That is, the extended end may be configured to be in close contact with the upper and lower surfaces of a portion of the inner edge H1a of the connection opening H1. That is, the extended end may have a sandwich structure with the rim H1a. At this time, the extended end may be in a hardly solidified state.
  • one side of the bus bar plate 220 is connected to the rim H1a of the connection opening H1 and the other side is connected to a part of the fuse part 227 so that the fuse
  • the second fixing member 240 Vibration of the fuse part 227 may be reduced. Accordingly, it is possible to effectively reduce the risk that the fuse unit 227 is cut or damaged by continuous vibration.
  • the second fixing member 240 includes at least a portion of the portion extending from the rim H1a of the connection opening H1 to a portion of the fuse part 227 having elasticity. It can be configured in a form.
  • the second fixing member 240 may be configured to pull the fuse part 227 with a restoring force due to elasticity when the fuse part 227 is disconnected.
  • at least a portion of the second fixing member 240 may have a spring structure (helical structure, S1).
  • one side of the second fixing member 240 may be connected to the rim H1a of the connection opening H1 and the other side may be connected to a part of the fuse part 227.
  • the second fixing member 240 includes at least a portion of the portion extending from the rim H1a of the connection opening H1 to a portion of the fuse portion 227
  • the fuse part 227 When the fuse part 227 is disconnected, it is configured to pull the fuse part 227 with a restoring force due to elasticity, so that when the fuse part 227 is disconnected by a high current, the Due to the elasticity of the second fixing member 240, it may be separated from the connection part 225 with higher reliability.
  • FIG. 10 is a partial plan view schematically showing a heat insulating member and a connection terminal, which are some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the bus bar plate 220 may further include an insulating member 250 configured to surround the outer surface of the fuse part 227.
  • the heat insulating member 250 may include a heat insulating material having a relatively low thermal conductivity.
  • the insulating material may be glass fiber or foamed plastic.
  • the heat insulating member 250 may have a tube shape so as to wrap all of the upper surface, the side surface, and the lower surface of the fuse part 227 in the horizontal direction.
  • the bus bar plate 220 further includes a heat insulating member 250 configured to surround the outer surface of the fuse part 227, so that the fuse part 227 is When it is melted, heat dissipation to the outside may be prevented, so that the fuse part 227 may rise to a higher temperature more quickly, thereby causing a disconnection.
  • the heat insulating member 250 surrounding the outer surface of the fuse part 227 the molten part of the fuse part 227 is moved to another internal part (for example, a cylindrical battery cell), or an electrical short circuit occurs. It can prevent problems that occur or damage other internal components.
  • the heat insulating member 250 may have a form divided into at least two or more.
  • the heat insulating member 250 may be located on the fuse part 227 in a form divided into two.
  • the heat insulating member 250 has a form separated into at least two, so that when the fuse part 227 is disconnected by a high current, the fuse part 227 The melted portion may be induced to escape between the separated form of at least two or more of the heat insulating member 250. Moreover, the insulating member 250 separated into at least two or more does not prevent the fuse part 227 from being separated into two, so that the fuse part 227 may be effectively disconnected.
  • FIG. 11 is a bottom perspective view schematically showing a reinforcing member that is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the heat insulating member 250 of FIG. 11 may further include a discharge hole H2 configured to discharge a part of the fuse part 227 to the outside.
  • the heat insulating member 250 may be provided with four discharge holes H2 below the fuse part 227 so that the molten part of the fuse part 227 is discharged to the outside.
  • the heat insulating member 250 is provided with a discharge hole H2 configured to discharge the molten part of the fuse part 227 to the outside, so that the fuse part 227 has a high current
  • the molten part of the fuse part 227 may be induced to be discharged through the discharge hole H2 of the heat insulating member 250. Accordingly, since the molten portion of the fuse part 227 is effectively removed, disconnection of the fuse part 227 can be effectively made.
  • FIG. 12 is a partial plan view schematically showing a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the bus bar plate 220 of FIG. 12 may include a reinforcing member 260 configured to surround the outer surface of the fuse part 227.
  • the reinforcing member 260 may be configured to melt at a predetermined temperature or higher.
  • the predetermined temperature may be 300 degrees Celsius or higher.
  • the reinforcing member 260 may have an electrical insulating material.
  • the electrical insulating material may be Teflon.
  • the reinforcing member 260 may be applied in a molten state (resin state) to the outer surface of the fuse part 227 and then in a cured state. As a curing method, low-temperature curing, ultraviolet curing, or the like can be used.
  • the bus bar plate 220 further includes an electrically insulating reinforcing member 260 configured to be melted at a predetermined temperature or higher by surrounding the outer surface of the fuse part 227,
  • the reinforcing member 260 may reinforce the fuse part 227 with mechanical rigidity. Accordingly, when the battery module 200 of the present invention is continuously vibrated by an external force, it is possible to effectively reduce the risk that the fuse unit 227 is cut or damaged by continuous vibration.
  • 13 is a partial side view schematically showing a part of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention. 13 shows only a part of the fuse part 227b of the connection terminal 224 for convenience of description.
  • the fuse part 227b to which the reinforcing member 260 is applied may be curved in an arch shape.
  • the arch shape refers to a shape in which the central portion 227b1 is positioned relatively high above and the remaining ends 227b2 are positioned relatively low in the lower portion of the fuse portion 227b. That is, when a part (especially a central part) of the fuse part 227b is disconnected by the arch shape, the two parts separated by the elastic force may be disconnected so that they are separated from each other.
  • the fuse part 227b has a form in which at least a portion to which the reinforcing member 260 is applied is curved in an arc shape, so that the fuse part 227b is Since the disconnected part of the can be effectively separated, the reliability of the disconnection can be effectively increased.
  • FIG. 14 is a plan view schematically showing a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • a positive terminal 111 of a cylindrical battery cell 100 located inside a relatively horizontal direction.
  • the fuse part 227 of the connection terminal 224 in contact with the negative terminal 112 is connected in contact with the positive terminal 111 or the negative terminal 112 of the cylindrical battery cell 100 located outside in the horizontal direction.
  • the width of the terminal 224 may be larger than that of the fuse part 227.
  • the fuse part 227 of the connection terminal 224 located at the inner side of the relatively horizontal direction may have a larger vertical cross-sectional area than the fuse part 227 of the connection terminal 224 located outside the horizontal direction.
  • the fuse part 227 of the connection terminal 224 is arranged in a plurality of columns and rows in a horizontal direction in the module housing 210 to accommodate the column balance of the plurality of cylindrical battery cells 100 configured to be inserted and received.
  • the cross-sectional area of the fuse part 227 can be set.
  • the cylindrical battery cell 100 located inside the horizontal direction has a temperature higher than that of the cylindrical battery cell 100 located outside. It can be high. Therefore, the fuse part 227 of the connection terminal 224 connected to the positive terminal 111 or the negative terminal 112 of the cylindrical battery cell 100 located inside the horizontal direction can be configured to have a relatively small electrical resistance. have.
  • connection terminals 224 may be provided on one bus bar plate 220.
  • a fuse part 227 may be provided at each of the three negative connection terminals 224b connected to the negative terminal 112.
  • the width of the fuse part 227D of the negative connection terminal 224b located inside in the horizontal direction is the fuse part of the negative connection terminal 224b located outside in the front-rear direction ( 227).
  • the fuse part 227D of the connection terminal 224 located at the inner side of the relatively horizontal direction may have a larger width than the fuse part 227 of the connection terminal 224 located outside the horizontal direction.
  • the fuse part 227D of the connection terminal 224 in contact with the negative terminal 112 is connected in contact with the positive terminal 111 or the negative terminal 112 of the cylindrical battery cell 100 located outside in the horizontal direction.
  • 15 is a partial plan view schematically showing a connection terminal of a bus bar plate, which is a part of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the bus bar plate 220E of FIG. 15 may include at least two fuse portions 227E, unlike the connection terminal 224 of FIG. 4, the connection terminal 224E.
  • the two or more fuse units 227E may be positioned to be spaced apart from each other at a predetermined interval.
  • the two or more fuse units 227E may have different sizes in widths in the horizontal direction.
  • a relatively larger width is defined as a first fuse part 227a1, and the first fuse part 227E1 is used to protect the battery module of the present invention. It may be configured to be melted and disconnected at a required predetermined current.
  • the remaining fuse part 227E having a relatively small width is defined as a second fuse part 227E2, and the second fuse part 227E2 has a relatively smaller amount of current melted than the first fuse part 227E1. I can.
  • the first fuse part 227E1 may have a smaller electrical resistance than the second fuse part 227E2.
  • a predetermined or more current may flow through the first fuse part 227E1 having a relatively small electrical resistance. Thereafter, when an abnormal behavior of the cylindrical battery cell 100 occurs in the connection terminal 224 and a predetermined or higher current flows through the first fuse part 227E1, the first fuse part 227E1 is melted and cut off. As a result, the remaining second fuse part 227E2 is also cut off by a high current. Accordingly, the fuse unit of the present invention can block the current more reliably.
  • connection terminal 224 has at least two fuse portions 227E having different widths and spaced apart from each other at predetermined intervals, thereby having only one fuse portion 227. Compared with the fuse part 227 of FIG. 4, durability of the connection terminal 224 can be improved.
  • a battery pack (not shown) may include at least one battery module 200.
  • the battery pack may further include various devices (not shown) for controlling charging and discharging of the battery module 200, such as a battery management system (BMS), a current sensor, a fuse, and the like.
  • BMS battery management system
  • a current sensor current sensor
  • a fuse fuse
  • an electronic device includes at least one battery module 200 described above.
  • the electronic device may further include a device housing (not shown) provided with a storage space for accommodating the battery module 200 and a display unit through which a user can check the state of charge of the battery module 200.
  • the battery pack according to an embodiment of the present invention may be included in a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, a vehicle according to an embodiment of the present invention may mount a battery pack including at least one or more battery modules 200 according to an embodiment of the present invention described above in a vehicle body.
  • module housing P1 connection opening
  • connection part 227 fuse part
  • first fixing member 240 second fixing member
  • the present invention relates to a battery module.
  • the present invention can be used in the electronic device industry including battery modules.

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 모듈은, 내부 가스가 배출되도록 구성된 가스 벤트부가 구비된 복수의 원통형 전지셀; 및 접속 개구의 테두리에서 돌출 연장되고 돌출 연장된 일 부분이 상기 음극 단자와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 음극 접속 단자를 구비하는 버스바 플레이트를 포함하고, 상기 양극 접속 단자 또는 상기 음극 접속 단자 중, 상기 가스 벤트부에 의해 개방되지 않는 양극 단자 또는 음극 단자와 접촉하는 접속 단자는, 상기 원통형 전지셀로부터 소정 이상의 전류가 흐를 경우, 단선되도록 구성되고 수평 방향으로 적어도 1회 이상 절곡된 절곡 구조를 가진 퓨즈부를 구비한다.

Description

버스바 플레이트를 포함하는 배터리 모듈, 그것을 포함하는 배터리 팩, 및 전자 디바이스
본 발명은 버스바 플레이트를 구비한 배터리 모듈 및 그것을 포함한 배터리 팩, 및 전자 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원통형 전지셀의 이상 거동(단락) 발생시, 전기적 단선을 신속히 이룰 수 있는 버스바 플레이트를 구비한 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 09월 24일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2019-0117413호에 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 내장 되는 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, 배터리 모듈에 내장된 복수의 이차 전지 중, 일부 이차 전지들 사이에 전기적 단락이 발생하여, 일부 이차 전지에서 고전류가 버스바를 통해 흐를 경우, 상기 배터리 모듈을 사용하는 제품의 고장이 발생될 수 있다. 이를 위해 배터리 관리 시스템(BMS)을 사용해 전류를 차단할 수 있으나, BMS 비작동 내지 오작동시, 고전류에 대한 대처 방안이 없어, 고장 내지 화재 사고로 이어질 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 원통형 전지셀의 이상 거동(단락) 발생시, 전기적 단선을 신속히 이룰 수 있는 버스바 플레이트를 구비한 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 배터리 모듈은,
복수 개가 수평 방향으로 배치되고, 상기 복수 개 중, 일부는 상부 및 하부에 양극 단자 및 음극 단자 각각이 형성되며, 나머지는 상부 및 하부에 음극 단자 및 양극 단자 각각이 형성되고, 내부 압력이 소정 이상으로 높아질 경우, 상기 양극 단자 또는 상기 음극 단자를 개방하여 내부 가스가 배출되도록 구성된 가스 벤트부가 구비된 복수의 원통형 전지셀; 및
상기 복수의 원통형 전지셀의 상부 또는 하부에 위치하며, 상기 복수의 원통형 전지셀을 커버하도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가지고, 상기 양극 단자 또는 상기 음극 단자와 대면하는 부분에 상하 방향으로 천공된 적어도 하나 이상의 접속 개구가 구비된 본체부, 상기 접속 개구의 테두리에서 돌출 연장되고 돌출 연장된 일 부분이 상기 양극 단자와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 양극 접속 단자, 및 상기 접속 개구의 테두리에서 돌출 연장되고 돌출 연장된 일 부분이 상기 음극 단자와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 음극 접속 단자를 구비하는 버스바 플레이트를 포함한다.
상기 양극 접속 단자 또는 상기 음극 접속 단자 중, 상기 가스 벤트부에 의해 개방되지 않는 양극 단자 또는 음극 단자와 접촉하는 접속 단자는, 상기 원통형 전지셀로부터 소정 이상의 전류가 흐를 경우, 단선되도록 구성되고 수평 방향으로 적어도 1회 이상 절곡된 절곡 구조를 가진 퓨즈부를 구비한다.
또한, 상기 접속 단자는,
상기 원통형 전지셀의 양극 단자 또는 음극 단자와 직접 접촉하도록 구비된 접속부를 더 구비하고,
상기 퓨즈부는 상기 접속 개구의 내측 테두리에서 수평 방향으로 돌출 연장되고 연장된 방향의 단부가 상기 접속부의 일단부와 연결될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 플레이트는,
일측이 상기 접속 개구의 내측 테두리와 연결되고 타측이 상기 접속부의 일부분과 연결되어 상기 접속부를 고정시키도록 구성된 전기 절연성의 제1 고정 부재를 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 버스바 플레이트는,
일측이 상기 접속 개구의 테두리와 연결되고 타측이 상기 퓨즈부의 일부분과 연결되어 상기 퓨즈부를 고정시키도록 구성된 전기 절연성의 제2 고정 부재를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 제2 고정 부재는, 상기 접속 개구의 테두리에서 상기 퓨즈부의 일부분까지 연장된 부분 중, 적어도 일 부분이 탄성을 갖는 형태로 구성되어 상기 퓨즈부가 단선될 경우 탄성에 의한 복원력으로 상기 퓨즈부를 잡아당기도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 플레이트는, 상기 퓨즈부의 외면을 감싸도록 구성된 단열 부재를 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 단열 부재는 적어도 둘 이상으로 분리된 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 단열 부재는 상기 퓨즈부의 용융된 일부분이 외부로 배출되도록 구성된 배출홀이 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 플레이트는,
상기 퓨즈부의 외면을 감싸고 소정 온도 이상에서 용융되도록 구성된 전기 절연성의 보강 부재를 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 퓨즈부는 상기 보강 부재가 적용된 적어도 일 부분이 아치 형태로 휘어진 형태를 가질 수 있다.
나아가, 상기 배터리 모듈은, 상기 복수의 원통형 전지셀이 수평 방향으로 복수의 열 및 행으로 배치되어 삽입 수용하도록 구성된 복수의 중공을 가진 수용부가 구비된 모듈 하우징을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 열 및 행으로 배치된 상기 복수의 원통형 전지셀 중, 상대적으로 수평 방향의 내측에 위치한 원통형 전지셀의 양극 단자 또는 음극 단자와 접촉된 접속 단자의 퓨즈부는, 수평 방향의 외측에 위치한 원통형 전지셀의 양극 단자 또는 음극 단자와 접촉된 접속 단자의 퓨즈부 보다 폭이 클 수 있다.
더욱이, 상기 절곡 구조는 서로 반대 방향으로 2회 이상 절곡된 형상을 가질 수 있다.
그리고, 상기 본체부는, 적어도 상기 접속 개구가 형성되지 않은 영역에 상기 복수의 원통형 전지셀와 전기적으로 연결된 외부 단자를 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 접속 단자는, 상기 퓨즈부를 적어도 둘 이상 구비하고, 상기 둘 이상의 퓨즈부는 서로 소정 간격으로 이격되며, 상기 둘 이상의 퓨즈부는 수평 방향의 폭이 서로 다른 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 양극 접속 단자 또는 음극 접속 단자 중, 가스 벤트부에 의해 개방되지 않는 양극 단자 또는 음극 단자와 접촉하는 접속 단자에, 원통형 전지셀로부터 소정 이상의 전류가 흐를 경우, 단선되도록 구성된 퓨즈부를 구비함으로써, 배터리 모듈 내부의 복수의 원통형 전지셀 간의 단락이 발생되어, 특정 원통형 전지셀로 고전류가 흐를 경우, 퓨즈부에 의해 특정 원통형 전지셀과 버스바 플레이트는 전기적으로 단전될 수 있다. 즉, 퓨즈부를 통해, 배터리 모듈의 화재나 폭주 현상을 방지할 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 안전성을 높일 수 있다.
더욱이, 퓨즈부는 가스 벤트부에 의해 개방되지 않는 양극 단자 또는 음극 단자와 접촉하는 접속 단자에 구비됨으로써, 가스 벤트부에 의해 개방되는 전극 단자 보다, 가스 벤트부에 의해 개방되지 않는 전극 단자가 전극 조립체와 보다 가깝게 위치하기 때문에, 보다 원통형 전지셀의 내부의 열을 효과적으로 전달 받을 수 있는 바, 퓨즈부로 원통형 전지셀의 내부 열을 받아 퓨즈 단락이 좀더 빠르고 쉽게 이루어질 수 있는 이점이 있다.
그리고, 퓨즈부는 수평 방향으로 적어도 1회 이상 절곡된 절곡 구조를 가짐으로써, 같은 공간에 좀더 긴 전류 경로를 확보하기 용이하다. 즉, 퓨즈부는 일직선으로 연장된 형태를 가질 경우, 좀더 큰 접속 개구를 형성시킬 필요가 있어, 소정 공간에서 하나의 버스바 플레이트가 좀더 많은 원통형 전지셀과 전기적 접속을 이루는데 공간 제약이 되는 요소가 될 수 있다. 따라서, 본 발명은, 버스바 플레이트의 퓨즈부가 차지하는 공간을 획기적으로 줄임으로써, 콤팩트한 배터리 모듈을 구현하는 것이 용이하다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예의 일측면에 의하면, 버스바 플레이트는, 일측이 접속 개구의 내측 테두리와 연결되고 타측이 접속부의 일부분과 연결되어 접속부를 고정시키도록 구성된 전기 절연성의 제1 고정 부재를 더 구비함으로써, 배터리 모듈이 외력에 의해 지속적으로 진동될 경우, 제1 고정 부재에 의해 접속부의 떨림을 줄여줄 수 있다. 이에 따라, 퓨즈부가 지속적인 진동에 의해 절단되거나 손상될 위험성을 효과적으로 줄일 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, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 원통형 전지셀을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 접속 단자를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 접속 단자를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 접속 단자를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 일 부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 일 부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 단열 부재 및 접속 단자를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 보강 부재를 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 13은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 측면도이다.
도 14는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 15는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 접속 단자를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
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 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 원통형 전지셀을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 복수의 원통형 전지셀(100), 모듈 하우징(210), 및 복수의 버스바 플레이트(220)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 원통형 전지셀(100)은, 원통형 전지 캔(116), 및 상기 전지 캔(116)의 내부에 수용된 전극 조립체(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전지 캔(116)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 전지 캔(116)은 알루미늄 또는 구리 소재를 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 전지 캔(116)이 상하 방향으로 길게 세워진 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지 캔(116)은 상하 방향으로 연장된 원통형일 수 있다. 더욱이, 상기 전지 캔(116)의 상부 및 하부 각각에 전극 단자들(111, 112)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 전지 캔(116)의 상단의 평평한 원형의 상면에는 양극 단자(111)가 형성될 수 있고, 상기 전지 캔(116)의 하단의 평평한 원형의 하면에는 음극 단자(112)가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 원통형 전지셀(100)은, 수평 방향으로 복수개가 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 방향이 라고도 할 수 있다. 또한, 수평 방향이란, 도 2의 X 및 Y 방향이라고 할 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(200)은, 전후 방향(도 2의 y 방향)의 3열과 좌우 방향(x 방향)의 12행으로 배치된 36개의 원통형 전지셀(100)을 구비하고 있다. 이때, 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 중, 18개는 상부 및 하부에 양극 단자(111) 및 음극 단자(112) 각각이 위치되며, 나머지 18개는 상부 및 하부에 음극 단자(112) 및 양극 단자(111) 각각이 위치될 수 있다.
또한, 상기 원통형 전지셀(100)은, 전극 조립체(110), 전지 캔(116) 및 캡 조립체(113)를 구비할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취된 구조를 가질 수 있으며, 양극판에는 양극 탭(114)이 부착되어 캡 조립체(113)에 접속되고, 음극판에는 음극 탭(115)이 부착되어 전지 캔(116)의 하단에 접속될 수 있다.
상기 전지 캔(116)은, 내부에 빈 공간이 형성되어, 전극 조립체(110)를 수납할 수 있다. 특히, 상기 전지 캔(116)은, 원통형 또는 각형으로서, 상단이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전지 캔(116)은, 강성 등의 확보를 위해 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지 캔(116)은, 하단에 음극 탭이 부착되어, 전지 캔(116)의 하부는 물론이고, 전지 캔(116) 자체가 음극 단자(112)로서 기능할 수 있다.
상기 캡 조립체(113)는, 전지 캔(116)의 상단 개방부에 결합되어, 전지 캔(116)의 개방단을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 캡 조립체(113)는, 전지 캔(116)의 형태에 따라 원형 또는 각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 탑 캡(C1), 가스 벤트부(C2) 및 가스켓(C3) 등의 하위 구성을 포함할 수 있다.
여기서, 탑 캡(C1)은, 캡 조립체(113)의 최상부에 위치하여, 상부 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 탑 캡(C1)은, 원통형 전지셀(100)에서 양극 단자(111)로서 기능할 수 있다. 따라서, 탑 캡(C1)은, 외부 장치, 이를테면 버스바 플레이트(220) 등을 통해 다른 원통형 전지셀(100)이나 부하, 충전 장치와 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 탑 캡(C1)은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 가스 벤트부(C2)는, 원통형 전지셀(100)의 내압, 즉, 내부에서 가스가 발생되어 전지 캔(116)의 내압이 소정 압력 이상으로 높아질 경우, 상기 가스 벤트부(C2)의 형태가 변형되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 전지 캔(116)의 내부 가스가 상기 가스 벤트부(C2)를 통해 분출되면서 상기 탑 캡(C1)을 개방시킬 수 있다. 즉, 상기 가스 벤트부(C2)는 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)를 개방 시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 가스 벤트부(C2)는, 전지 캔(116)의 내부 가스 압력에 의해, 일부분이 파단되도록 구성될 수 있다. 상기 가스 벤트부(C2)의 파단된 부위를 통해, 내부 가스가 외부로 배출될 수 있다. 이때, 가스는 양극 단자(111)의 주변부에 형성된 홀을 통해 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 가스켓(C3)은, 탑 캡(C1) 및 가스 벤트부(C2)의 테두리 부분이 전지 캔(116)과 절연될 수 있도록 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 캡 조립체(113)는, 전류차단부재(C4)를 더 포함할 수 있다. 상기 전류차단부재(C4)는 CID(Current Interrupt Device)라고도 불리며, 가스 발생으로 전지의 내압이 증가하여 가스 벤트부(C2)의 형상이 역전되면, 가스 벤트부(C2)와 전류차단부재(C4) 사이의 접촉이 끊어지거나, 전류차단부재(C4)가 파손되어, 가스 벤트부(C2)와 전극 조립체(110) 사이의 전기적 접속은 차단될 수 있다.
이러한 원통형 전지셀(100)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 3에 원통형 전지셀(100)의 일례를 도시하였으나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)은 특정 원통형 전지셀(100)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지가 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에 채용될 수 있다.
한편, 상기 모듈 하우징(210)은, 상부 케이스(211) 및 하부 케이스(212)를 포함할 수 있다.
상기 상부 케이스(211) 및 상기 하부 케이스(212) 각각은 상기 원통형 전지셀(100)을 내부에 삽입하여 수용할 수 있는 수용부(211a, 212a)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 수용부(211a, 212a) 각각에는, 상기 원통형 전지셀(100)의 외측면을 감쌀 수 있도록 형성된 중공(P1)이 복수개 형성될 수 있다.
상기 모듈 하우징(210)은 전기 절연성의 플라스틱을 구비할 수 있다. 상기 플라스틱은 예를 들면, 폴리염화비닐, 나일론, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트일 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.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2와 함께 도 4를 참조하면, 상기 버스바 플레이트(220)는, 일면이 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 중 적어도 둘 이상의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자들(111, 112)과 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 버스바 플레이트(220)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 플레이트(220)는, 본체부(221), 및 접속 단자(224)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 접속 단자(224)는 양극 단자(111)와 접속하도록 구성된 양극 접속 단자(224a) 및 음극 단자(112)와 접속하도록 구성된 음극 접속 단자(224b)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 본체부(221)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 커버하도록 수평 방향으로 평평한 형태의 플레이트 형상을 가질 수 있다. 달리 말해, 상기 본체부(221)는, 수평 방향(x 방향, y 방향)의 측면 보다 상대적으로 넓은 상면 및 하면을 가진 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 본체부(221)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(221) 및 상기 접속 단자(224)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 전기적으로 연결하도록 전기 전도성 금속을 포함할 수 있다. 상기 전기 전도성 금속은, 니켈, 구리, 알루미늄 등의 합금일 수 있다.
상기 본체부(221)에는 적어도 상기 접속 개구(H1)가 형성되지 않은 영역에 상기 복수의 원통형 전지셀(100)과 전기적으로 연결된 외부 단자(228)가 구비될 수 있다. 상기 외부 단자(228)는 배터리 관리 시스템(도시하지 않음)과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 또는 상기 배터리 모듈(200)의 다른 버스바 플레이트(220)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 본체부(221)에는 상하 방향으로 천공된 적어도 하나 이상의 접속 개구(H1)가 형성될 수 있다. 상기 접속 개구(H1)는 상기 양극 단자(111) 또는 상기 음극 단자(112)와 대면하는 부분에 상하 방향으로 천공된 형태일 수 있다.
더욱이, 상기 양극 접속 단자(224a)는 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)에서 돌출 연장되고 상기 돌출 연장된 일 부분이 상기 양극 단자(111)와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
상기 음극 접속 단자(224b)는, 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)에서 돌출 연장되고, 상기 돌출 연장된 일 부분이 상기 음극 단자(112)와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 버스바 플레이트(220)는, 수평 방향으로 평평한 형태의 플레이트 형상을 가진 본체부(221), 3개의 양극 접속 단자(224a), 및 3개의 음극 접속 단자(224b)를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 양극 접속 단자(224a) 및 상기 음극 접속 단자(224b)는 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)로부터 수평 방향으로 돌출 연장될 수 있다. 즉, 상기 양극 접속 단자(224a) 및 상기 음극 접속 단자(224b)는 상기 접속 개구(H1)의 내부에 위치하도록 형성될 수 있다.
나아가, 상기 양극 접속 단자(224a) 또는 상기 음극 접속 단자(224b) 중, 상기 가스 벤트부(C2)에 의해 개방되지 않는 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 접촉하는 접속 단자(224b)는 퓨즈부(227)를 구비할 수 있다. 상기 퓨즈부(227)는, 상기 원통형 전지셀(100)로부터 소정 이상의 전류가 흐를 경우, 단선되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 퓨즈부(227)는 소정 이상의 전류가 흐를 경우, 저항열에 의해 일부분이 용융되어 유실될 수 있다. 이러한 원리로 상기 퓨즈부(227)는 전기적으로 단선될 수 있다.
또한, 상기 퓨즈부(227)는 수평 방향으로 적어도 1회 이상 절곡된 절곡 구조(B1)를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 퓨즈부(227)는 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)로부터 전후 방향(y 방향)으로 돌출 연장되고, 연장된 단부는 다시 우측 방향(x 방향)으로 절곡된 절곡 구조(B1)를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 양극 접속 단자(224a) 또는 상기 음극 접속 단자(224b) 중, 상기 가스 벤트부(C2)에 의해 개방되지 않는 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 접촉하는 접속 단자(224)는, 상기 원통형 전지셀(100)로부터 소정 이상의 전류가 흐를 경우, 단선되도록 구성된 퓨즈부(227)를 구비함으로써, 배터리 모듈(200) 내부의 복수의 원통형 전지셀(100) 간의 단락이 발생되어, 특정 원통형 전지셀(100)로 고전류가 흐를 경우, 퓨즈부(227)에 의해 특정 원통형 전지셀(100)과 상기 버스바 플레이트(220)는 전기적으로 단전될 수 있다. 즉, 상기 퓨즈부(227)를 통해, 배터리 모듈(200)의 화재나 폭주 현상을 방지할 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈(200)의 안전성을 높일 수 있다.
더욱이, 상기 퓨즈부(227)는 가스 벤트부(C2)에 의해 개방되지 않는 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 접촉하는 접속 단자(224)에 구비됨으로써, 가스 벤트부(C2)에 의해 개방되는 전극 단자 보다, 가스 벤트부(C2)에 의해 개방되지 않는 전극 단자(예: 음극 단자)가 전극 조립체와 보다 가깝게 위치하기 때문에, 보다 원통형 전지셀(100)의 내부의 열을 효과적으로 전달 받을 수 있는 바, 상기 퓨즈부(227)로 상기 원통형 전지셀(100)의 내부 열을 받아 퓨즈 단락이 좀더 빠르고 쉽게 이루어질 수 있는 이점이 있다.
그리고, 상기 퓨즈부(227)는 수평 방향으로 적어도 1회 이상 절곡된 절곡 구조(B1)를 가짐으로써, 같은 공간에 좀더 긴 전류 경로를 확보하기 용이하다. 즉, 상기 퓨즈부(227)는 일직선으로 연장된 형태를 가질 경우, 좀더 큰 접속 개구(H1)를 형성시킬 필요가 있어, 소정 공간에서 하나의 버스바 플레이트(220)가 좀더 많은 원통형 전지셀(100)과 전기적 접속을 이루는데 공간 제약이 되는 요소가 될 수 있다. 따라서, 본 발명은, 상기 버스바 플레이트(220)의 퓨즈부(227)가 차지하는 공간을 획기적으로 줄임으로써, 콤팩트한 배터리 모듈(200)을 구현하는 것이 용이하다.
다시 도 4를 참조하면, 보다 구체적으로, 상기 양극 접속 단자(224a) 및 상기 음극 접속 단자(224b) 각각은 상기 원통형 전지셀(100)의 양극 단자(111) 및 음극 단자(112) 각각과 직접 접촉하거나 용접되도록 구비된 접속부(225)를 더 구비할 수 있다.
상기 접속부(225)는 수평 방향에서 양측으로 분지된 분지 구조를 가질 수 있다. 이러한 분지된 분지 구조는 상기 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 상기 접속부(225)의 저항 용접에 도움을 줄 수 있다. 또한, 상기 분지 구조의 갈라진 2 부분 각각에는 용접봉(도시하지 않음)이 접촉하도록 구성된 용접 포인트가 구비되어 있다.
또한, 상기 퓨즈부(227)는 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(H1a)에서 수평 방향으로 돌출 연장되고 연장된 방향의 단부가 상기 접속부(225)의 일단부와 연결된 구조를 가질 수 있다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 접속 단자를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 버스바 플레이트(220A)는, 접속 단자(224A)의 퓨즈부(227A)가 수평 방향으로 3회 절곡된 절곡 구조(B2)를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 퓨즈부(227A)는 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)로부터 좌측 방향(x 좌표의 음의 방향)으로 돌출 연장되고, 돌출 연장된 단부는 다시 전방(y 좌표의 음 방향)으로 절곡되며, 절곡된 단부는 다시 우측으로 절곡되며, 절곡된 단부는 다시 후(y 좌표의 양의 방향)방으로 절곡된 절곡 구조(B2)를 가질 수 있다. 즉, 상기 퓨즈부(227A)는 270도 회전 절곡된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 버스바 플레이트(220A)의 접속 단자(224A)는, 3회 절곡된 절곡 구조(B2)를 가지고 있기 때문에, 도 4의 버스바 플레이트(220)의 접속 단자(224)가 1회 절곡 구조(도 4의 B1)를 가진 것과 비교 할 경우, 상기 퓨즈부(227A)의 길이를 보다 길게 설계하기가 용이하다. 즉, 상기 퓨즈부(227A)의 길이가 길어질수록 퓨즈부(227A)의 전기 저항이 높아지므로, 상기 퓨즈부(227A)의 폭을 넓게 설정하더라도 긴 길이로 인해 높은 저항으로 융단되기가 용이하다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 접속 단자를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 버스바 플레이트(220B)는, 접속 단자(224B)의 퓨즈부(227B)가 수평 방향으로 4회 절곡된 절곡 구조(B3)를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 퓨즈부(227B)는 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)로부터 좌측 방향(x 좌표의 음의 방향)으로 돌출 연장되고, 연장된 단부는 다시 전방(y 좌표의 음의 방향)으로 절곡되며, 절곡된 단부는 다시 우측(x 축 방향)으로 절곡되며, 절곡된 단부는 다시 전방(y 축 방향)으로 절곡되고 다시 절곡된 단부는 좌측(x 좌표의 음의 방향)으로 절곡된 절곡 구조(B3)를 가질 수 있다. 즉, 상기 퓨즈부(227B)는 360도 회전 절곡된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 버스바 플레이트(220B)의 접속 단자(224B)는, 4회 절곡된 절곡 구조(B3)를 가지고 있기 때문에, 도 5의 버스바 플레이트(220B)의 접속 단자(224)의 퓨즈부(227A)가 3회 절곡 구조를 가진 것과 비교할 경우, 상기 퓨즈부(227B)의 길이를 보다 길게 설계하기가 용이하다. 즉, 상기 퓨즈부(227B)의 길이가 길어질수록 퓨즈부(227B)의 전기 저항이 높아지므로, 상기 퓨즈부(227B)의 폭을 넓게 설정하더라도 긴 길이로 인해 높은 저항으로 융단되기가 용이하다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 접속 단자를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 버스바 플레이트(220C)는, 접속 단자(224C)의 퓨즈부(227C)가 수평 방향으로 3회 이상 절곡된 절곡 구조(B4)를 가질 수 있다. 이때, 상기 3회 이상 절곡된 절곡 구조(B4)는 서로 반대 방향으로 2회 이상 절곡된 형상을 가질 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 또 다른 일 실시예에 따른 버스바 플레이트(220C)는 상기 퓨즈부(227C)가 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)로부터 후방(y 좌표의 양의 방향)으로 돌출 연장되고, 상기 연장된 단부는 다시 전방(y 좌표의 음의 방향)으로 절곡되며, 상기 절곡된 단부는 다시 우측(x 축 방향)으로 절곡된 절곡 구조(B4)를 가질 수 있다. 즉, 상기 퓨즈부(227C)는 전방 및 후방으로 적어도 1회 이상 교번 절곡된 구조(B4)를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 단자(224C)의 퓨즈부(227C)의 절곡 구조(B4)가 서로 반대 방향으로 2회 이상 절곡된 형상을 가짐으로써, 이러한 퓨즈부(227C)는 일방향으로 절곡된 절곡 부분과 타 방향으로 절곡된 절곡 부분이 서로 인접한 형태를 가질 수 있다. 이러한 구조는, 상기 퓨즈부(227C)가 고전류가 흐를 경우, 인접한 절곡 부분들 간의 열교환이 이루어져 퓨즈부(227C)가 빠르게 고온으로 상승될 수 있다. 따라서, 본 발명의 퓨즈부(227C)는 보다 단선이 빠르게 일어날 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 일 부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 버스바 플레이트(220)는 제1 고정 부재(230)를 더 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 고정 부재(230)는 상기 접속부(225)를 고정시키도록 구성될 수 있다. 상기 제1 고정 부재(230)는 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 고정 부재(230)는 내열성이 뛰어난 플라스틱(폴리 이미드)이나, 비전도성인 스테인리스 스틸, 고화된 실리콘, 또는 고무일 수 있다. 상기 제1 고정 부재(230)는 일측이 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(H1a)와 연결되고 타측이 상기 접속부(225)의 일부분과 연결된 구조를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 플레이트(220)는, 일측이 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(H1a)와 연결되고 타측이 상기 접속부(225)의 일부분과 연결되어 상기 접속부(225)를 고정시키도록 구성된 전기 절연성의 제1 고정 부재(230)를 더 구비함으로써, 상기 배터리 모듈(200)이 외력에 의해 지속적으로 진동될 경우, 상기 제1 고정 부재(230)에 의해 상기 접속부(225)의 떨림을 줄여줄 수 있다. 이에 따라, 상기 퓨즈부(227)가 지속적인 진동에 의해 절단되거나 손상될 위험성을 효과적으로 줄일 수 있다.
더욱이, 상기 퓨즈부(227)가 고전류에 의해 단선될 경우에도, 상기 제1 고정 부재(230)가 상기 접속 단자(224)의 접속부(225)를 고정하고 있어, 상기 접속부(225)가 외력에 의해 이동되면서 다른 원통형 전지셀(100)과 단락되는 문제를 방지할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 일 부분을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 버스바 플레이트(220)는 상기 퓨즈부(227)를 고정시키도록 구성된 제2 고정 부재(240)를 더 구비할 수 있다. 상기 제2 고정 부재(240)는 일측이 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)와 연결되고 타측이 상기 퓨즈부(227)의 일부분과 연결될 수 있다. 상기 제2 고정 부재(240)는 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 내열성이 뛰어난 플라스틱(폴리 이미드)이나, 비전도성인 스테인리스 스틸, 고화된 실리콘, 또는 고무일 수 있다.
상기 제2 고정 부재(240)는, 일측이 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(H1a)와 연결되고 타측이 상기 퓨즈부(227)와 연결된 구조를 가질 수 있다. 좀더 구체적으로, 상기 제2 고정 부재(240)의 일측은 상기 테두리(H1a)를 감싸는 형태로 부착된 형태일 수 있다. 상기 제2 고정 부재(240)의 타측은 튜브 형태를 가지고 있어, 상기 퓨즈부(227)의 일부분의 둘레를 감싸도록 구성될 수 있다. 상기 제2 고정 부재(240)는 이러한 퓨즈부(227)를 감싸고 있는 튜브 형태의 일측에서 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(H1a)와 연결되도록 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 제2 고정 부재(240)의 연장된 단부에는 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(H1a)의 일부분을 감싸도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 연장된 단부는 상기 접속 개구(H1)의 내측 테두리(H1a)의 일부분의 상면 및 하면과 밀착되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 연장된 단부는 상기 테두리(H1a)와 샌드위치 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 연장된 단부는 딱딱하게 고화된 상태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 플레이트(220)는, 일측이 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)와 연결되고 타측이 상기 퓨즈부(227)의 일부분과 연결되어 상기 퓨즈부(227)를 고정시키도록 구성된 전기 절연성의 제2 고정 부재(240)를 더 구비함으로써, 상기 배터리 모듈(200)이 외력에 의해 지속적으로 진동될 경우, 상기 제2 고정 부재(240)에 의해 상기 퓨즈부(227)의 떨림을 줄여줄 수 있다. 이에 따라, 상기 퓨즈부(227)가 지속적인 진동에 의해 절단되거나 손상될 위험성을 효과적으로 줄일 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 상기 제2 고정 부재(240)는, 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)에서 상기 퓨즈부(227)의 일부분까지 연장된 부분 중, 적어도 일 부분이 탄성을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 상기 제2 고정 부재(240)는 상기 퓨즈부(227)가 단선될 경우 탄성에 의한 복원력으로 상기 퓨즈부(227)를 잡아당기도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 고정 부재(240)는 적어도 일부분이 스프링 구조(나선형 구조, S1)를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 고정 부재(240)는 일측이 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)와 연결되고 타측이 상기 퓨즈부(227)의 일부분과 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제2 고정 부재(240)는, 상기 접속 개구(H1)의 테두리(H1a)에서 상기 퓨즈부(227)의 일부분까지 연장된 부분 중, 적어도 일 부분이 탄성을 갖는 형태로 구성되어 상기 퓨즈부(227)가 단선될 경우 탄성에 의한 복원력으로 상기 퓨즈부(227)를 잡아당기도록 구성됨으로써, 상기 퓨즈부(227)가 고전류에 의해 단선될 경우, 상기 제2 고정 부재(240)의 탄성에 의해 상기 접속부(225)와 보다 신뢰도 높게 분리될 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 단열 부재 및 접속 단자를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 10을 참조하면, 상기 버스바 플레이트(220)는 상기 퓨즈부(227)의 외면을 감싸도록 구성된 단열 부재(250)를 더 구비할 수 있다. 상기 단열 부재(250)는 열 전도율이 비교적 낮은 단열 소재를 구비할 수 있다. 상기 단열 소재는 유리 섬유 또는 발포 플라스틱일 수 있다. 예를 들면, 상기 단열 부재(250)는 상기 퓨즈부(227)의 상면, 수평 방향의 측면, 및 하면을 모두 감쌀 수 있도록 튜브 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 플레이트(220)는, 상기 퓨즈부(227)의 외면을 감싸도록 구성된 단열 부재(250)를 더 구비함으로써, 상기 퓨즈부(227)가 고전류에 의해 용융될 경우, 외부로 열이 방열되는 것을 차단할 수 있으므로, 상기 퓨즈부(227)가 보다 빠르게 고온으로 상승되어 단선이 이루어질 수 있다.
더욱이, 상기 단열 부재(250)가 상기 퓨즈부(227)의 외면을 감싸는 것에 의해, 상기 퓨즈부(227)의 용융된 부분이 다른 내부 부품(예: 원통형 전지셀)로 이동되거나, 전기적 단락이 발생되거나, 다른 내부 부품을 손상시키는 문제를 방지할 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 상기 단열 부재(250)는 적어도 둘 이상으로 분리된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 단열 부재(250)는 2개로 분리된 형태로 상기 퓨즈부(227) 상에 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 단열 부재(250)는, 적어도 둘 이상으로 분리된 형태를 가짐으로써, 상기 퓨즈부(227)가 고전류에 의해 단선될 경우, 상기 퓨즈부(227)의 용융된 부분이 상기 단열 부재(250)의 적어도 둘 이상으로 분리된 형태 사이로 빠져나갈 수 있도록 유도할 수 있다. 더욱이, 상기 적어도 둘 이상으로 분리된 단열 부재(250)는 상기 퓨즈부(227)가 둘로 분리되는 것을 방해하지 않아, 상기 퓨즈부(227)가 효과적으로 단선될 수 있다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 보강 부재를 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 10과 함께 도 11을 참조하면, 도 11의 단열 부재(250)는 상기 퓨즈부(227)의 용융된 일부분이 외부로 배출되도록 구성된 배출홀(H2)이 더 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 단열 부재(250)는 상기 퓨즈부(227)의 용융된 일부분이 외부로 배출되도록 하부에 4개의 배출홀(H2)이 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 단열 부재(250)는 상기 퓨즈부(227)의 용융된 일부분이 외부로 배출되도록 구성된 배출홀(H2)이 구비됨으로써, 상기 퓨즈부(227)가 고전류에 의해 단선될 경우, 상기 퓨즈부(227)의 용융된 부분이 상기 단열 부재(250)의 배출홀(H2)을 통해 배출될 수 있도록 유도할 수 있다. 따라서, 상기 퓨즈부(227)의 용융된 부분이 효과적으로 제거됨으로써, 상기 퓨즈부(227)의 단선이 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 12를 참조하면, 도 12의 버스바 플레이트(220)는 상기 퓨즈부(227)의 외면을 감싸도록 구성된 보강 부재(260)가 구비될 수 있다. 상기 보강 부재(260)는 소정 온도 이상에서 용융되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 소정 온도는 섭씨 300도 이상일 수 있다. 상기 보강 부재(260)는 전기 절연성의 소재를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 테프론일 수 있다. 상기 보강 부재(260)는 상기 퓨즈부(227)의 외면에 용융된 상태(수지 상태)로 도포된 후, 경화된 상태일 수 있다. 경화 방법은, 저온 경화, 자외선 경화 등을 이용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 플레이트(220)는, 상기 퓨즈부(227)의 외면을 감싸고 소정 온도 이상에서 용융되도록 구성된 전기 절연성의 보강 부재(260)를 더 구비함으로써, 상기 보강 부재(260)에 의해 상기 퓨즈부(227)의 기계적 강성으로 보강할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 모듈(200)이 외력에 의해 지속적으로 진동될 경우, 상기 퓨즈부(227)가 지속적인 진동에 의해 절단되거나 손상될 위험성을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 13은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 일부분을 개략적으로 나타내는 부분 측면도이다. 도 13에는 도면 설명의 편의상 상기 접속 단자(224)의 퓨즈부(227b)의 일부분만을 도시하였다.
또한, 상기 퓨즈부(227b)는 상기 보강 부재(260)가 적용된 적어도 일 부분이 아치 형태로 휘어진 형태일 수 있다. 여기서, 아치 형태란, 상기 퓨즈부(227b)의 일 부분 중, 중앙 부위(227b1)가 상부로 상대적으로 높게 위치하고, 나머지 양 단부(227b2)가 상대적으로 하부로 낮게 위치된 형태를 의미한다. 즉, 상기 아치 형태에 의해, 상기 퓨즈부(227b)의 일 부분(특히 중앙 부위)이 단선될 경우, 탄성력에 의해 단선되어 분리된 두 부위가 서로 멀어지도록 벌어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 퓨즈부(227b)는 상기 보강 부재(260)가 적용된 적어도 일 부분이 아치 형태로 휘어진 형태를 가짐으로써, 아치 형태의 탄성력에 의해 상기 퓨즈부(227b)의 단선된 부위가 효과적으로 분리될 수 있어, 단전 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 14는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2와 함께 도 14를 참조하면, 상기 복수의 열 및 행으로 배치된 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 중, 상대적으로 수평 방향의 내측에 위치한 원통형 전지셀(100)의 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 접촉된 접속 단자(224)의 퓨즈부(227)는, 수평 방향의 외측에 위치한 원통형 전지셀(100)의 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 접촉된 접속 단자(224)의 퓨즈부(227) 보다 폭이 클 수 있다.
즉, 상대적으로 수평 방향의 내측에 위치한 접속 단자(224)의 퓨즈부(227)는, 수평 방향의 외측에 위치한 접속 단자(224)의 퓨즈부(227) 보다 수직 단면적이 클 수 있다.
또한, 상기 접속 단자(224)의 퓨즈부(227)는 상기 모듈 하우징(210)에 수평 방향으로 복수의 열 및 행으로 배치되어 삽입 수용하도록 구성된 복수의 원통형 전지셀(100)의 열 균형을 고려하여, 퓨즈부(227)의 단면적을 설정할 수 있다.
다시 말해, 배터리 모듈(200)의 충방전 시에는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 중, 수평 방향의 내측에 위치한 원통형 전지셀(100)은 외측에 위치한 원통형 전지셀(100) 보다 온도가 높을 수 있다. 따라서, 수평 방향의 내측에 위치한 원통형 전지셀(100)의 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 접속하는 접속 단자(224)의 퓨즈부(227)는 상대적으로 전기 저항을 작게 구성할 수 있다.
예를 들면, 도 14에 도시된 바와 같이, 하나의 버스바 플레이트(220)에는 6개의 접속 단자(224)가 구비될 수 있다. 상기 6개의 접속 단자(224) 중, 음극 단자(112)와 접속된 3개의 음극 접속 단자(224b) 각각에는 퓨즈부(227)가 구비될 수 있다. 이때, 3개의 음극 접속 단자(224b) 중, 수평 방향의 내측에 위치한 음극 접속 단자(224b)의 퓨즈부(227D)의 폭은, 전후 방향의 외측에 위치한 음극 접속 단자(224b)의 퓨즈부(227) 보다 폭이 클 수 있다.
즉, 상대적으로 수평 방향의 내측에 위치한 접속 단자(224)의 퓨즈부(227D)는, 수평 방향의 외측에 위치한 접속 단자(224)의 퓨즈부(227) 보다 폭이 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 복수의 열 및 행으로 배치된 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 중, 상대적으로 수평 방향의 내측에 위치한 원통형 전지셀(100)의 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 접촉된 접속 단자(224)의 퓨즈부(227D)는, 수평 방향의 외측에 위치한 원통형 전지셀(100)의 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 접촉된 접속 단자(224)의 퓨즈부(227) 보다 폭이 크도록 구성함으로써, 배터리 모듈(200)의 중심부의 고열로 인해 퓨즈부(227)가 융단이 이루어지도록 설정된 전류 값 이하에서 단선되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 사용 중, 원통형 전지셀(100)이 이상 작동을 일으키지 않은 경우에 단선이 되는 오작동을 방지할 수 있다.
도 15는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 버스바 플레이트의 접속 단자를 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 15를 참조하면, 도 15의 버스바 플레이트(220E)는, 접속 단자(224E)는 도 4의 접속 단자(224)와 달리, 상기 퓨즈부(227E)를 적어도 둘 이상 구비할 수 있다. 이때, 상기 둘 이상의 퓨즈부(227E)는 서로 소정 간격으로 이격되어 위치될 수 있다. 이때, 상기 둘 이상의 퓨즈부(227E)는 수평 방향의 폭이 서로 다른 크기를 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 둘 이상의 퓨즈부(227E) 중, 상대적으로 폭이 더 큰 것을 제1 퓨즈부(227a1)라고 정의하고, 상기 제1 퓨즈부(227E1)는 본 발명의 배터리 모듈의 보호를 위해 요구되는 소정 전류에서 용융되어 단선되도록 구성될 수 있다. 나머지 상대적으로 폭이 작은 퓨즈부(227E)를 제2 퓨즈부(227E2)라고 정의하고, 상기 제2 퓨즈부(227E2)는 상기 제1 퓨즈부(227E1) 보다 용융되는 전류의 크기가 상대적으로 작을 수 있다. 또한, 상기 제1 퓨즈부(227E1)는 상기 제2 퓨즈부(227E2) 보다 전기 저항이 더 작을 수 있다.
즉, 예를 들면, 배터리 모듈이 정상 작동 중에는, 전기 저항이 상대적으로 작은 상기 제1 퓨즈부(227E1)를 통해 소정 이상의 전류가 흐를 수 있다. 이후, 상기 접속 단자(224)에 상기 원통형 전지셀(100)의 이상 거동이 발생되어 소정 이상의 고전류가 상기 제1 퓨즈부(227E1)에 흐를 경우, 상기 제1 퓨즈부(227E1)가 용융되어 끊어지게 되고, 남은 제2 퓨즈부(227E2)도 고전류에 의해 끊어지게 된다. 이에 따라, 본 발명의 퓨즈부는 보다 신뢰성 높게 전류를 차단할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 단자(224)는 서로 폭 크기가 다르고 서로 소정 간격으로 이격된 적어도 둘 이상의 퓨즈부(227E)를 구비함으로써, 하나의 퓨즈부(227) 만을 구비한 도 4의 퓨즈부(227)와 비교하여, 접속 단자(224)의 내구성을 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예 따른 배터리 팩(도시하지 않음)은, 상기 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(미도시)는 상술한 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함한다. 상기 전자 디바이스는, 배터리 모듈(200)을 수납하기 위한 수납 공간이 구비된 디바이스 하우징(미도시) 및 사용자가 배터리 모듈(200)의 충전 상태를 확인할 수 있는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 포함될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 차체 내에 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 팩을 탑재할 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]
200: 배터리 모듈 220: 버스바 플레이트
221: 본체부
224, 224a, 224b: 접속 단자, 양극 접속 단자, 음극 접속 단자
100: 원통형 전지셀 C2: 가스 벤트부
111, 112: 양극 단자, 음극 단자 B1: 절곡 구조
210: 모듈 하우징 P1: 접속 개구
225: 접속부 227: 퓨즈부
230: 제1 고정 부재 240: 제2 고정 부재
250: 단열 부재 H2: 배출홀
260: 보강 부재
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 배터리 모듈을 포함하는 전자 디바이스 산업에 이용 가능하다.

Claims (16)

  1. 복수 개가 수평 방향으로 배치되고, 상기 복수 개 중, 일부는 상부 및 하부에 양극 단자 및 음극 단자 각각이 형성되며, 나머지는 상부 및 하부에 음극 단자 및 양극 단자 각각이 형성되고, 내부 압력이 소정 이상으로 높아질 경우, 상기 양극 단자 또는 상기 음극 단자를 개방하여 내부 가스가 배출되도록 구성된 가스 벤트부가 구비된 복수의 원통형 전지셀; 및
    상기 복수의 원통형 전지셀의 상부 또는 하부에 위치하며, 상기 복수의 원통형 전지셀을 커버하도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가지고, 상기 양극 단자 또는 상기 음극 단자와 대면하는 부분에 상하 방향으로 천공된 적어도 하나 이상의 접속 개구가 구비된 본체부, 상기 접속 개구의 테두리에서 돌출 연장되고 돌출 연장된 일 부분이 상기 양극 단자와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 양극 접속 단자, 및 상기 접속 개구의 테두리에서 돌출 연장되고 돌출 연장된 일 부분이 상기 음극 단자와 접촉하여 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 음극 접속 단자를 구비하는 버스바 플레이트
    를 포함하고,
    상기 양극 접속 단자 또는 상기 음극 접속 단자 중, 상기 가스 벤트부에 의해 개방되지 않는 양극 단자 또는 음극 단자와 접촉하는 접속 단자는, 상기 원통형 전지셀로부터 소정 이상의 전류가 흐를 경우, 단선되도록 구성되고 수평 방향으로 적어도 1회 이상 절곡된 절곡 구조를 가진 퓨즈부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접속 단자는,
    상기 원통형 전지셀의 양극 단자 또는 음극 단자와 직접 접촉하도록 구비된 접속부를 더 구비하고,
    상기 퓨즈부는 상기 접속 개구의 내측 테두리에서 수평 방향으로 돌출 연장되고 연장된 방향의 단부가 상기 접속부의 일단부와 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 플레이트는,
    일측이 상기 접속 개구의 내측 테두리와 연결되고 타측이 상기 접속부의 일부분과 연결되어 상기 접속부를 고정시키도록 구성된 전기 절연성의 제1 고정 부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 플레이트는,
    일측이 상기 접속 개구의 테두리와 연결되고 타측이 상기 퓨즈부의 일부분과 연결되어 상기 퓨즈부를 고정시키도록 구성된 전기 절연성의 제2 고정 부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 고정 부재는, 상기 접속 개구의 테두리에서 상기 퓨즈부의 일부분까지 연장된 부분 중, 적어도 일 부분이 탄성을 갖는 형태로 구성되어 상기 퓨즈부가 단선될 경우 탄성에 의한 복원력으로 상기 퓨즈부를 잡아당기도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 플레이트는,
    상기 퓨즈부의 외면을 감싸도록 구성된 단열 부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단열 부재는 적어도 둘 이상으로 분리된 형태를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단열 부재는 상기 퓨즈부의 용융된 일부분이 외부로 배출되도록 구성된 배출홀이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 플레이트는,
    상기 퓨즈부의 외면을 감싸고 소정 온도 이상에서 용융되도록 구성된 전기 절연성의 보강 부재를 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 퓨즈부는 상기 보강 부재가 적용된 적어도 일 부분이 아치 형태로 휘어진 형태를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 상기 복수의 원통형 전지셀이 수평 방향으로 복수의 열 및 행으로 배치되어 삽입 수용하도록 구성된 복수의 중공을 가진 수용부가 구비된 모듈 하우징을 더 포함하고,
    상기 복수의 열 및 행으로 배치된 상기 복수의 원통형 전지셀 중, 상대적으로 수평 방향의 내측에 위치한 원통형 전지셀의 양극 단자 또는 음극 단자와 접촉된 접속 단자의 퓨즈부는, 수평 방향의 외측에 위치한 원통형 전지셀의 양극 단자 또는 음극 단자와 접촉된 접속 단자의 퓨즈부 보다 폭이 큰 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 절곡 구조는 서로 반대 방향으로 2회 이상 절곡된 형상을 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는, 적어도 상기 접속 개구가 형성되지 않은 영역에 상기 복수의 원통형 전지셀와 전기적으로 연결된 외부 단자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 접속 단자는, 상기 퓨즈부를 적어도 둘 이상 구비하고, 상기 둘 이상의 퓨즈부는 서로 소정 간격으로 이격되며,
    상기 둘 이상의 퓨즈부는 수평 방향의 폭이 서로 다른 크기를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
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