WO2024136490A1 - 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2024136490A1
WO2024136490A1 PCT/KR2023/021177 KR2023021177W WO2024136490A1 WO 2024136490 A1 WO2024136490 A1 WO 2024136490A1 KR 2023021177 W KR2023021177 W KR 2023021177W WO 2024136490 A1 WO2024136490 A1 WO 2024136490A1
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WO
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bus bar
pair
electrode lead
bus
shaft
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/021177
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English (en)
French (fr)
Inventor
이재호
김상훈
강경수
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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Filing date
Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a busbar assembly and a battery module including the same, and more specifically, to a busbar assembly that electrically connects secondary batteries capable of charging and discharging to each other and a battery module including the same.
  • the pair of bus bars are formed at a point where they intersect each other and include a connection hole penetrating from one side to the other side, and the shaft may be inserted into the connection hole so that the pair of bus bars are connected to each other. .
  • the pair of bus bars includes a first bus bar and a second bus bar having a width narrower than the width of the first bus bar, and the first bus bar is formed at a point where it intersects the second bus bar. , may include an insertion hole shaped to penetrate so that the second bus bar can be inserted.
  • the bus bar may include a plurality of protrusions connected to one end in contact with the electrode lead so as to be fixed to the surface of the electrode lead.
  • the electrode lead may be arranged to be recessed into one surface of the case.
  • the shaft may melt and block current from flowing through the busbar, thereby improving the stability of the battery module.
  • Figure 2 is a front view schematically showing a bus bar assembly according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view schematically showing a bus bar assembly according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view schematically showing a bus bar assembly according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a front view schematically showing a bus bar assembly according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a plan view schematically showing a bus bar assembly connected to an electrode lead according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the bus bar assembly 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a front view schematically showing the bus bar assembly 10 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view schematically showing the bus bar assembly 10 according to an embodiment of the present invention.
  • a pair of bus bars 100 may be provided and arranged to cross each other.
  • the shaft 200 is disposed at a point where the pair of bus bars 100 intersect each other, so that the pair of bus bars 100 can be hingedly connected. Accordingly, a pair of bus bars 100 can rotate relative to each other through the shaft 200.
  • the shape in which a pair of bus bars 100 are arranged to cross each other and are hingedly connected by the shaft 200 may be similar to a shape in which a pair of scissor blades are rotatably connected to each other.
  • a pair of bus bars 100 that intersect each other may have an approximately X-shape when viewed from the front.
  • the bus bar 100 may have a substantially plate shape, and the size of the bus bar 100 may vary as needed. Additionally, the shaft 200 may have a substantially cylindrical shape. Since the shaft 200 must be inserted into the inside of the bus bar 100, the cross section of the shaft 200 may have an approximately circular cross section with a diameter smaller than the thickness of the bus bar 100.
  • a pair of bus bars 100 coupled to each other by the shaft 200 may be connected to contact each other.
  • first bus bar 110 When a pair of bus bars 100 are referred to as a first bus bar 110 and a second bus bar 120, a first connection hole 111 is formed in the first bus bar 110, and a second bus bar 110 is formed in the first bus bar 110.
  • a second connection hole 121 may be formed in the bus bar 120.
  • the pair of bus bars 100 are arranged back and forth across each other, the direction of the force provided by the elastic member 300 and the direction in which the bus bar 100 rotates may be different.
  • a pair of bus bars 100 are coupled to each other by a shaft 200, and movement in directions other than one direction in which they can rotate is restricted. Therefore, even if the direction of the force provided by the elastic member 300 and the direction in which the bus bar 100 rotates are different from each other, the bus bar 100 moves away from each other in one direction due to the force provided by the elastic member 300. Only rotation is possible.
  • the bus bar assembly 10 includes an elastic member 300, separate processes such as welding for fixation can be omitted. Accordingly, the assembly process efficiency of the bus bar assembly 10 can be improved.
  • busbar assembly 10 features of the busbar assembly 10 according to an embodiment of the present invention that provide additional effects will be described.
  • the bus bar 100 of the bus bar assembly 10 has an electrode lead 21 at one end that contacts the electrode lead 21.
  • Sides (114a, 114b) parallel to one side may be formed.
  • one end of the substantially plate-shaped bus bar 100 may have surfaces 114a and 114b cut so as to be parallel to the vertical direction with respect to FIG. 3 .
  • the part of the bus bar 100 disposed on one side of the shaft 200 and in contact with the electrode lead 21 is referred to as the contact portion 130, and the portion disposed on the other side of the shaft 200 is referred to as the shaft 200.
  • the extension part 140 When the part extending in the direction away from the extension part 140 is referred to as the extension part 140, the surfaces 114a and 114b parallel to one surface of the electrode lead 21 may be formed at one end of the contact part 130, respectively.
  • the bus bar 100 Through this shape of the bus bar 100, the surface in contact with the electrode lead 21 of the bus bar 100 can be expanded when the bus bar assembly 10 is assembled to the battery module. Therefore, the bus bar 100 can be efficiently electrically connected to the electrode lead 21.
  • the shaft 200 of the bus bar assembly 10 may include a polymer.
  • the shaft 200 may be made of polymer.
  • the polymer that makes up the shaft 200 may be plastic.
  • the polymer of the shaft 200 may have a melting point lower than that of the bus bar 100. That is, even if the temperature of the bus bar 100 increases due to the current flowing through the bus bar 100, the shaft 200 may melt before the bus bar 100 melts. When the shaft 200 melts, the bond between the pair of bus bars 100 is loosened, so the current flowing through the bus bars 100 may be blocked.
  • the bus bar assembly 10 according to an embodiment of the present invention can improve the stability of the battery module.
  • Figure 4 is an exploded perspective view schematically showing a bus bar assembly 10' according to another embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a schematic illustration of a bus bar assembly 10' according to another embodiment of the present invention. It is a perspective view.
  • Figure 6 is a front view schematically showing a bus bar assembly 10' according to another embodiment of the present invention.
  • the bus bar assembly 10' according to another embodiment of the present invention has a shape in which the bus bar assembly 10 and the bus bar 100' according to one embodiment are connected to each other, the arrangement position of the elastic member 300', The presence or absence of the protrusions 112 and 122 may be different.
  • the first bus bar 110' As an example of a configuration for efficient coupling of the first bus bar 110' and the second bus bar 120', the first bus bar 110' according to another embodiment of the present invention has an insertion hole 113. It can be included.
  • the second bus bar 120' according to another embodiment of the present invention may be inserted into the first bus bar 110' and coupled to each other. At this time, the space into which the second bus bar 120' is inserted may be the insertion hole 113 of the first bus bar 110'.
  • the insertion hole 113 is formed at a point where the first bus bar 110' intersects the second bus bar 120', and is formed so that the second bus bar 120' can be inserted. It can have a penetrating shape. Specifically, the insertion hole 113 may be formed as an empty space in a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the second bus bar 120' may have a width smaller than the width of the first bus bar 110' in order to be inserted into the first bus bar 110'. Additionally, the second bus bar 120' may have a width less than or equal to the width of the insertion hole 113 in order to penetrate the insertion hole 113. However, since movement of the first bus bar 110' and the second bus bar 120' other than rotation must be minimized, the difference between the width of the insertion hole 113 and the width of the second bus bar 120' is very small. You can.
  • the width of the insertion hole 113 and the width of the second bus bar 120' are formed to be the same so that the first bus bar 110' and the second bus bar 120' are fitted together. It can be.
  • the insertion hole 113 may have a thickness greater than that of the second bus bar 120' so that the first bus bar 110' and the second bus bar 120' can rotate with each other. At this time, the thickness of the insertion hole 113 may mean a straight line length in the same direction as the thickness direction of the second bus bar 120'.
  • the first bus bar 110' includes the insertion hole 113, the first bus bar 110' and the second bus bar 120' can be efficiently coupled to each other in a rotatable state.
  • the first bus bar 110' may include a first connection hole 111' of a different shape due to the insertion hole 113.
  • the first connection hole 111' may be formed on both sides of the insertion hole 113 and may have a shape penetrating from one side to the other side. That is, the first bus bar 110' has a first connection hole 111', an insertion hole 113, and a first connection hole 111' from one side to the other side at the point where it intersects the second bus bar 120'. ) can be formed in this order.
  • the second connection hole 121 is formed at the point where the second bus bar 120' disposed through the insertion hole 113 intersects the first bus bar 110'. , the shaft 200' can simultaneously penetrate the first connection hole 111' and the second connection hole 121 and couple the first bus bar 110' and the second bus bar 120' to each other. .
  • the shaft 200' is connected to the shaft 200' according to one embodiment. ) can have a length shorter than that.
  • the elastic member 300' may be disposed in a different position from the elastic member 300 according to one embodiment. .
  • the bus bar 100' of the bus bar assembly 10' may include a contact portion 130 and an extension portion 140.
  • the contact portion 130 of the bus bar 100' may be disposed on one side of the shaft 200' and contact the electrode lead 21'.
  • the extension portion 140 of the bus bar 100' is disposed on the other side of the shaft 200' and may extend in a direction away from the shaft 200'.
  • the bus bar 100' may be composed of a contact part 130, a shaft 200', and an extension part 140 in that order starting from one end.
  • the elastic member 300' may be disposed between the pair of extension parts 140. Specifically, one end and the other end of the elastic member 300' may be respectively connected to a pair of extension parts 140.
  • the elastic member 300' according to another embodiment of the present invention is disposed between a pair of extension parts 140, so that the elastic member 300' in contact with the electrode lead 21' is It can be relatively far away from the end. Accordingly, in the assembly process of the bus bar assembly 10', interference between the elastic member 300' and other components is reduced, and process efficiency can be improved.
  • first bus bar 110' and the second bus bar 120' of the bus bar 100' include overlapping portions and may be combined. Accordingly, the direction of the force provided by the elastic member 300' and the rotation direction of the first bus bar 110' and the second bus bar 120' may coincide. Accordingly, the force provided by the elastic member 300' can be efficiently transmitted to the first bus bar 110' and the second bus bar 120'.
  • the bus bar 100' may include protrusions 112 and 122.
  • the first bus bar 110' and the second bus bar 120' may include protrusions 112 and 122, respectively. More specifically, the protrusions 112 and 122 may be disposed at one end of the contact portion 130, respectively.
  • the protrusions 112 and 122 may be connected to one end of the first bus bar 110' and the second bus bar 120' in contact with the electrode lead 21' so as to be fixed to the surface of the electrode lead 21'. . Specifically, the protrusions 112 and 122 may be disposed at one end of the contact portion 130.
  • the protrusions 112 and 122 may have a sharp end shape with a gradually decreasing cross-sectional area toward the end so that they can be embedded in the surface of the electrode lead 21'.
  • the protrusions 112 and 122 may have a substantially square pyramid shape. It is sufficient for the protrusions 112 and 122 to have sharp ends, and their shapes may vary.
  • the protrusions 112 and 122 may be arranged in plural numbers and spaced apart from each other.
  • the form in which the plurality of protrusions 112 and 122 are arranged and the distance between them may vary depending on need.
  • the bus bar assembly 10' can be efficiently connected to the electrode lead 21'.
  • the features can be applied to the same form as the bus bar assembly 10' according to another embodiment of the present invention.
  • features such as the position at which the elastic member 300' described in other embodiments of the present invention is disposed and the shape of the bus bar 100' including the protrusions 121 and 122 are in one embodiment of the present invention. It can also be applied to a form such as the bus bar assembly 10 according to the present invention. That is, by combining the features of the busbar assembly described above, another embodiment other than the embodiment described in the present invention can be derived.
  • Figure 7 is a plan view schematically showing the bus bar assembly 10 connected to the electrode lead 21 according to an embodiment of the present invention.
  • a battery module may include a bus bar assembly 10 and a cell stack 20.
  • the cell stack 20 may have a form in which a plurality of cells including electrode leads 21 and cases 22 are stacked, and the bus bar assembly 10 includes the electrode leads 21 of the cells and By connecting, multiple cells can be electrically connected to each other.
  • Each cell forming the cell stack 20 of the battery module may be a pouch-type cell.
  • a pouch-type cell may refer to a cell in which an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator is accommodated in a pouch.
  • the electrode lead 21 of the cell may be arranged to protrude out of the case 22.
  • the electrode lead 21 may have a shape that protrudes from one side or both sides of the case 22.
  • the case 22 may be a pouch.
  • the bus bar assembly 10 may be disposed between electrode leads 21 protruding from the case 22 .
  • the bus bar assembly 10 may contact the electrode lead 21 to electrically connect cells to each other or to electrically connect the cell stack 20 to the outside.
  • the bus bar assembly 10 may be in contact with the electrode lead 21.
  • the bus bar 100 of the bus bar assembly 10 has one side of the electrode lead 210 and one end in contact with the electrode lead 21.
  • Parallel surfaces 114a and 114b may be formed. Through this shape of the bus bar 100, the surface in contact with the electrode lead 21 of the bus bar 100 can be expanded when the bus bar assembly 10 is assembled to the battery module. Therefore, the bus bar 100 can be efficiently electrically connected to the electrode lead 21.
  • the elastic member 300 of the bus bar assembly 10 may provide force to the bus bar 100 so that the bus bar 100 can be fixed between the electrode leads 21. That is, the bus bar 100 may receive a force to move from the elastic member 300 in the direction toward the electrode lead 21. Accordingly, the bus bar assembly 10 can be placed between the electrode leads 21 in a state of contact with the electrode leads 21 even without an additional process.
  • the battery module may further include additional members that electrically connect the bus bar assemblies 10 to each other.
  • the shaft 200 of the bus bar assembly 10 may have a melting point lower than that of the bus bar 100. Therefore, the shaft 200 may melt and disappear before the temperature rises enough to cause a fire in the battery module, and a pair of bus bars 100 connected to each other by the shaft 200 may disappear from the shaft 200. It can be separated due to .
  • the bus bar assembly 10 is fixed to the electrode lead 21 even without a process such as welding, so the bus bars 100 separated from each other due to the loss of the shaft 200 are connected to the electrode lead 21. It cannot be placed in a fixed state, and the cells cannot be electrically connected to each other. Since the flow of current in the battery module is cut off due to the bus bar assembly 10 being released from its fixed state, the temperature of the battery module can be prevented from rising further, and the risk of fire can be reduced.
  • the battery module according to an embodiment of the present invention includes the busbar assembly 10, which can improve the efficiency and stability of the assembly process.
  • Figure 8 is a plan view schematically showing the bus bar assembly 10' connected to the electrode lead 21' according to another embodiment of the present invention.
  • a battery module according to another embodiment of the present invention may include a bus bar assembly 10' and a cell stack 20'.
  • the cell stack 20' may have a form in which a plurality of cells including different types of electrode leads 21' and cases 22' are stacked.
  • Each cell forming the cell stack 20' of the battery module may be a pouch-type cell or a square cell.
  • Each cell may refer to a cell in which an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator is accommodated in a case 22'.
  • the electrode lead 21' of the cell may be arranged to be recessed into one surface of the case 22'. At this time, the electrode lead 21' may be placed on one or both sides of the case 22'.
  • the electrode lead 21' of the cell according to another embodiment of the present invention will be described as being disposed in a recessed form in the case 22', but one side of the electrode lead 21' open to the outside is It may be located on the same plane as one side of the case 22'.
  • an insulating film may be disposed between the electrode lead 21' and the case 22'.
  • the bus bar assembly 10 may be disposed between the case 21' of one cell and the case 21' of another cell adjacent to the one cell. In this way, the bus bar assembly 10' can be assembled into a battery module in various forms.
  • the bus bar assembly 10' may contact the electrode lead 21' to electrically connect cells to each other or to electrically connect the cell stack 20' to the outside. That is, for electrical connection, the bus bar assembly 10' must be able to contact the electrode lead 21'.
  • the bus bar assembly 10' according to another embodiment of the present invention is arranged in such a way that the bus bars 100' intersect each other, and the elastic member 300' exerts a force on the bus bar 100'. Since it provides, even when the electrode lead 21' is provided in a recessed form, it is possible to efficiently contact the electrode lead 21' without an additional process.
  • the bus bar 100' of the bus bar assembly 10' may include protrusions 112 and 122.
  • the protrusions 112 and 122 are attached to one end of the first bus bar 110' and the second bus bar 120' in contact with the electrode lead 21' so as to be fixed to the surface of the electrode lead 21'. Each can be placed.
  • the sharp ends of the protrusions 112 and 122 narrow the area in contact with the surface of the electrode lead 21', so that the elastic member 300' pushes the bus bar 100' to the electrode lead 21'.
  • the pressure applied to increases. Accordingly, some of the protrusions 112 and 122 may be arranged to be embedded in the surface of the electrode lead 21'. Accordingly, the force for fixing the bus bar assembly 10' to the electrode lead 21' can be increased without additional processes such as welding.
  • the shaft 200' having a melting point lower than the melting point of the bus bar 100' can block the current before the temperature of the battery module increases too much.
  • the first bus bar 110' may include an insertion hole 113. Accordingly, the second bus bar 120', which is disconnected from the first bus bar 110' due to the loss of the shaft 200', opens the insertion hole 113 by receiving the force provided by the elastic member 300'. It can be separated from the first bus bar 110' by moving through it.
  • the effect of improving the stability of the battery module may be the same as described above.
  • bus bar assemblies 10 and 10' may be assembled to other types of battery modules in addition to the type of battery module described as an example in the present invention.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 형태의 변형이 용이하여 다양한 형태의 전극 리드를 포함하는 이차 전지와 연결됨으로써, 다양한 형태의 배터리 모듈에 적용 가능하고, 별도의 추가 부재 없이 고정이 가능하여 제고 공정의 효율성을 향상시키는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 버스바 어셈블리는, 서로 교차하는 한 쌍의 버스바, 상기 한 쌍의 버스바가 서로 교차되는 지점에 배치되어 상기 한 쌍의 버스바를 힌지 연결하는 샤프트 및 상기 한 쌍의 버스바 사이에 연결된 탄성 부재를 포함할 수 있다.

Description

버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 모듈
관련 출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 12월 22일자 한국특허출원 제10-2022-0181897호 및 2023년 12월 19일자 한국특허출원 제10-2023-0186183호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 좀 더 자세히는 충전 및 방전이 가능한 이차 전지를 서로 전기적으로 연결하는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성된다.
이차 전지는 형태에 따라 원통형 셀, 파우치 셀, 각형 셀 등으로 분류할 수 있다. 그 중 파우치 셀은 파우치 내부에 양극, 음극, 분리막 등이 적층된 형태의 전극 조립체를 포함할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 이차 전지가 프레임 내부에 복수개 수용되어 배터리 모듈이 형성될 수 있다. 이 때, 배터리 모듈은 복수의 이차 전지가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 이차 전지의 전극 리드에 연결되는 버스바를 포함할 수 있다.
최근 다양한 형태의 배터리 모듈이 개발되고 있고, 다양한 형태로 배터리 모듈의 프레임 내부에 배치되기 위해 다양한 형태의 전극 리드를 포함하는 이차 전지가 개발되고 있다. 이와 관련하여, 종래의 버스바는 형상의 변형이 어려운 고정된 형태를 가지므로, 다양한 형태의 전극 리드를 포함하는 이차 전지에 연결되어 다양한 형태의 배터리 모듈에 적용될 수 없는 문제점이 존재하였다.
따라서, 다양한 형태의 전극 리드를 포함하는 이차 전지와 연결되어 다양한 형태의 배터리 모듈에 적용 가능한 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 모듈이 필요한 실정이다.
본 발명의 과제는 형태의 변형이 용이하여 다양한 형태의 배터리 모듈에 적용 가능한 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 버스바 어셈블리는, 서로 교차하는 한 쌍의 버스바, 상기 한 쌍의 버스바가 서로 교차되는 지점에 배치되어 상기 한 쌍의 버스바를 힌지 연결하는 샤프트 및 상기 한 쌍의 버스바 사이에 연결된 탄성 부재를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 버스바는, 서로 교차되는 지점에 형성되며, 일면에서 타면까지 관통되는 형상의 연결홀을 포함하고, 상기 한 쌍의 버스바가 서로 연결되도록 상기 샤프트가 상기 연결홀에 삽입될 수 있다.
상기 샤프트는, 상기 버스바의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 고분자를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 버스바는, 제1 버스바 및 상기 제1 버스바의 폭보다 좁은 폭을 갖는 제2 버스바를 포함하고, 상기 제1 버스바는, 상기 제2 버스바와 교차되는 지점에 형성되며, 상기 제2 버스바가 삽입될 수 있도록 관통되는 형상의 삽입홀을 포함할 수 있다.
상기 제1 버스바는, 상기 삽입홀의 양측에 형성되며, 일면에서 타면까지 관통되는 형상의 제1 연결홀을 포함하고, 상기 제2 버스바는, 상기 제1 버스바와 교차되는 지점에 형성되며, 일면에서 타면까지 관통되는 형상의 제2 연결홀을 포함하고, 상기 제1 버스바 및 제2 버스바가 서로 연결되도록 상기 샤프트가 상기 제1 연결홀 및 제2 연결홀에 삽입될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전극 리드 및 케이스를 포함하는 복수의 셀이 적층된 형태의 셀 적층체 및 상기 셀의 전극 리드와 연결되어 상기 셀을 서로 전기적으로 연결하는 버스바 어셈블리를 포함하고, 상기 버스바 어셈블리는, 일단이 상기 전극 리드와 접촉하며, 서로 교차하는 한 쌍의 버스바, 상기 한 쌍의 버스바가 서로 교차되는 지점에 배치되어 상기 한 쌍의 버스바를 힌지 연결하는 샤프트 및 상기 한 쌍의 버스바 사이에 연결된 탄성 부재를 포함할 수 있다.
상기 버스바는, 상기 전극 리드와 접촉하는 일단에 상기 전극 리드의 일면과 나란한 면이 형성될 수 있다.
상기 버스바는, 상기 전극 리드의 표면에 고정되도록 상기 전극 리드와 접촉하는 일단에 연결되는 복수의 돌기를 포함할 수 있다.
상기 버스바는, 상기 샤프트의 일측에 배치되며, 상기 전극 리드와 접촉하는 접촉부 및 상기 샤프트의 타측에 배치되며, 상기 샤프트로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 탄성 부재는, 상기 한 쌍의 연장부 사이에 배치되며, 일단 및 타단이 상기 한 쌍의 연장부에 각각 연결될 수 있다.
상기 전극 리드는, 상기 케이스 외부로 돌출되는 형태로 배치될 수 있다.
상기 전극 리드는, 상기 케이스 일면에 만입되는 형태로 배치될 수 있다.
상기 버스바 어셈블리의 일부는, 일 셀의 케이스 및 상기 일 셀과 인접한 타 셀의 케이스 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 버스바 어셈블리는, 서로 교차하는 한 쌍의 버스바, 상기 한 쌍의 버스바가 서로 교차되는 지점에 배치되어 상기 한 쌍의 버스바를 힌지 연결하는 샤프트 및 상기 한 쌍의 버스바 사이에 연결된 탄성 부재를 포함할 수 있다.
그에 따라, 다양한 형태의 전극 리드를 포함하는 이차 전지와 전기적으로 연결되기 용이하여 버스바 어셈블리의 활용성이 향상될 수 있다.
또한, 탄성 부재에서 제공하는 힘에 의해 버스바 어셈블리가 추가 연결 공정이 없이도 전극 리드에 고정될 수 있어 제조 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
또한, 온도가 지나치게 상승되는 경우 샤프트가 녹아 버스바에 전류가 흐르는 것을 차단할 수 있으므로, 배터리 모듈의 안정성이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시한 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리가 전극 리드와 연결된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리가 전극 리드와 연결된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.
버스바 어셈블리
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)를 개략적으로 도시한 정면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)는 버스바(100), 샤프트(200) 및 탄성 부재(300)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 버스바(100)는 한 쌍이 구비되어 서로 교차하는 형태로 배치될 수 있다. 이 때, 샤프트(200)가 한 쌍의 버스바(100)가 서로 교차되는 지점에 배치되어 한 쌍의 버스바(100)를 힌지 연결할 수 있다. 따라서, 한 쌍의 버스바(100)는 샤프트(200)를 통해 서로를 기준으로 회전할 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 버스바(100)가 서로 교차되도록 배치되어 샤프트(200)에 의해 힌지 연결되는 형태는 한 쌍의 가위 날이 회전 가능하도록 서로 연결된 형태와 유사할 수 있다. 도 2를 참조하면, 서로 교차하는 한 쌍의 버스바(100)는 정면에서 바라볼 때 대략 X자 형상을 가질 수 있다.
버스바(100)는 대략 판 형상을 가질 수 있고, 버스바(100)의 크기는 필요에 따라 다양할 수 있다. 또한, 샤프트(200)는 대략 원기둥 형상을 가질 수 있다. 샤프트(200)는 버스바(100)의 내부에 삽입되어야 하므로, 샤프트(200)의 단면은 버스바(100)의 두께보다 작은 직경의 대략 원형 단면을 가질 수 있다.
샤프트(200)에 의해 서로 결합되기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 버스바(100)는 각각 연결홀(111, 121)을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 연결홀(111,121)은 한 쌍의 버스바(100)에서 서로 교차되는 지점에 각각 형성되며, 일면에서 타면까지 관통되는 형상을 가질 수 있다. 이 때, 버스바(100)의 일면은 서로 마주보는 면이 될 수 있다.
한편, 샤프트(200)에 의해 서로 결합되는 한 쌍의 버스바(100)는 서로 접촉하도록 연결될 수 있다.
한 쌍의 버스바(100)를 각각 제1 버스바(110) 및 제2 버스바(120)라고 할 때, 제1 버스바(110)에 제1 연결홀(111)이 형성되고, 제2 버스바(120)에 제2 연결홀(121)이 형성될 수 있다.
샤프트(200)는 제1 버스바(110) 및 제2 버스바(120)가 서로 연결되도록 연결홀(111,121)을 관통하면서 삽입될 수 있다. 연결홀(111,121)은 샤프트(200)가 삽입되기 용이하도록 대략 원형의 단면을 가지는 원기둥 형상을 가질 수 있고, 샤프트(200)의 단면보다 넓은 면적을 갖는 단면을 갖도록 형성될 수 있다.
한 쌍의 버스바(100)가 회전할 수 있는 힘을 제공하기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리는 탄성 부재(300)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 탄성 부재(300)는 한 쌍의 버스바(100) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 탄성 부재(300)는 제1 버스바(110) 및 제2 버스바(120)의 사이에 배치될 수 있다.
버스바 어셈블리(10)의 탄성 부재(300)는 일단이 제1 버스바(110)에 연결되고, 타단이 제2 버스바(120)에 연결될 수 있다. 이 때, 탄성 부재(300)는 버스바(100)가 셀의 전극 리드(21)에 고정될 수 있도록 한 쌍의 버스바(100)가 서로 멀어지는 방향으로 탄성력을 제공할 수 있다. 예를 들면, 탄성 부재(300)는 스프링 등이 될 수 있다. 이 때, 스프링은 한 쌍의 버스바(100)가 서로 멀어지는 방향의 힘을 제공하기 위해 압축된 형태로 배치될 수 있다.
한편, 한 쌍의 버스바(100)는 서로 교차하여 앞뒤로 배치되는 형태를 가지므로, 탄성 부재(300)가 제공하는 힘의 방향과 버스바(100)가 회전하는 방향이 서로 상이할 수 있다. 이와 관련하여, 한 쌍의 버스바(100)가 샤프트(200)에 의해 서로 결합되고, 회전 가능한 일 방향을 제외한 다른 방향으로 이동이 제한된다. 따라서, 탄성 부재(300)가 제공하는 힘의 방향과 버스바(100)가 회전하는 방향이 서로 다르더라도 탄성 부재(300)가 제공하는 힘에 의해 버스바(100)는 서로 멀어지는 하나의 방향으로만 회전이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)는 탄성 부재(300)를 포함하므로, 고정을 위한 용접 등의 별도 공정이 생략될 수 있다. 따라서, 버스바 어셈블리(10)의 조립 공정 효율성이 향상될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)는 종래의 버스바 어셈블리와 다른 형태를 가질 수 있다. 따라서, 버스바 어셈블리(10)는 비교적 다양한 형태의 배터리 모듈에 적용 가능하므로, 활용성이 향상될 수 있다.
이하, 추가적인 효과를 발휘하는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)의 특징을 설명한다.
전극 리드(21)와 효율적인 접촉을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)의 버스바(100)는 전극 리드(21)와 접촉하는 일단에 전극 리드(21)의 일면과 나란한 면(114a, 114b)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 대략 판 형상의 버스바(100) 일단은 도 3을 기준으로 세로 방향과 평행하도록 절단된 면(114a, 114b)을 가질 수 있다.
보다 구체적인 설명을 위해, 버스바(100)에서 샤프트(200)의 일측에 배치되어 전극 리드(21)와 접촉하는 부분을 접촉부(130)라 하고, 샤프트(200)의 타측에 배치되어 샤프트(200)로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 부분을 연장부(140)라 할 때, 전극 리드(21)의 일면과 나란한 면(114a, 114b)은 접촉부(130)의 일단에 각각 형성될 수 있다.
이와 같은 버스바(100)의 형상을 통해, 버스바 어셈블리(10)가 배터리 모듈에 조립된 상태에서 버스바(100)는 전극 리드(21)와 접촉하는 면이 넓어질 수 있다. 따라서, 버스바(100)는 전극 리드(21)와 효율적으로 전기적인 연결이 가능하다.
배터리 모듈의 안정성 향상을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)의 샤프트(200)는 고분자를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 샤프트(200)는 고분자로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 샤프트(200)를 이루는 고분자는 플라스틱이 될 수 있다. 이 때, 샤프트(200)의 고분자는 버스바(100)의 녹는점보다 낮은 녹는점을 가질 수 있다. 즉, 버스바(100)에 흐르는 전류에 의해 버스바(100)의 온도가 상승하더라도 버스바(100)가 녹기 전에 샤프트(200)가 먼저 녹을 수 있다. 샤프트(200)가 녹으면 한 쌍의 버스바(100) 사이에 결합이 풀리므로, 버스바(100)에 의해 흐르는 전류가 차단될 수 있다.
따라서, 배터리 모듈 내부의 온도가 지나치게 상승하는 경우 버스바(100)가 녹기 전에 샤프트(200)의 소실로 인해 전류가 차단되어 온도의 상승을 억제할 수 있다. 이를 통해, 배터리 모듈 내부에서 화재 등의 추가적인 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있어 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)는 배터리 모듈의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10')를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10')를 개략적으로 도시한 사시도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10')를 개략적으로 도시한 정면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10')는 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)와 버스바(100')가 서로 연결되는 형태, 탄성 부재(300')의 배치 위치, 돌기(112, 122)의 포함 유무가 상이할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)의 구성과 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략하고, 차이점 위주로 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10')는 버스바(100'), 샤프트(200') 및 탄성 부재(300')를 포함할 수 있다. 이 때, 버스바(100')는 제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')를 포함할 수 있다.
제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')의 효율적인 결합을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 버스바(110')는 삽입홀(113)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 버스바(120')는 제1 버스바(110')에 삽입되는 형태로 서로 결합될 수 있다. 이 때, 제2 버스바(120')가 삽입되는 공간이 제1 버스바(110')의 삽입홀(113)이 될 수 있다.
도 4를 참조하면, 삽입홀(113)은 제1 버스바(110')에서 제2 버스바(120')와 교차되는 지점에 형성되며, 제2 버스바(120')가 삽입될 수 있도록 관통되는 형상을 가질 수 있다. 구체적으로는, 삽입홀(113)은 대략 직육면체 형상의 빈 공간으로 형성될 수 있다.
한편, 제2 버스바(120')는 제1 버스바(110')에 삽입되기 위해 제1 버스바(110')의 폭보다 작은 크기의 폭을 가질 수 있다. 또한, 제2 버스바(120')는 삽입홀(113)을 관통하기 위해 삽입홀(113)의 폭 이하의 폭을 가질 수 있다. 다만, 회전 이외에 제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')의 이동이 최소화되어야 하므로, 삽입홀(113)의 폭과 제2 버스바(120')의 폭 차이는 매우 작을 수 있다. 바람직하게는, 제1 버스바(110')와 제2 버스바(120')가 서로 끼워 맞춤으로 결합되도록 삽입홀(113)의 폭과 제2 버스바(120')의 폭은 동일하게 형성될 수 있다.
제1 버스바(110')와 제2 버스바(120')가 서로 회전할 수 있도록 삽입홀(113)은 제2 버스바(120')의 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다. 이 때, 삽입홀(113)의 두께는 제2 버스바(120')의 두께 방향과 동일한 방향에 대한 직선 길이를 의미할 수 있다.
제1 버스바(110')가 삽입홀(113)을 포함하므로, 제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')는 서로 회전이 가능한 상태로 효율적으로 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 버스바(110')는 삽입홀(113)에 의해 다른 형태의 제1 연결홀(111')을 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 연결홀(111')은 삽입홀(113)의 양측에 형성될 수 있고, 일면에서 타면까지 관통되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 버스바(110')는 제2 버스바(120')와 교차되는 지점에 일면으로부터 타면까지 제1 연결홀(111'), 삽입홀(113) 및 제1 연결홀(111')이 순서대로 형성될 수 있다.
도 4 및 5를 참조하면, 삽입홀(113)을 관통하여 배치되는 제2 버스바(120')에서 제1 버스바(110')와 교차되는 지점에 제2 연결홀(121)이 형성되므로, 샤프트(200')는 제1 연결홀(111') 및 제2 연결홀(121)을 동시에 관통하면서 제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')를 서로 결합할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 버스바(120')는 제1 버스바(110')에 삽입되는 형태로 결합되므로, 샤프트(200')는 일 실시예에 따른 샤프트(200')보다 짧은 길이를 가질 수 있다.
셀 적층체(20)와의 간섭을 최소화하기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성 부재(300')는 일 실시예에 따른 탄성 부재(300)와 다른 위치에 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 버스바 어셈블리(10')의 버스바(100')는 접촉부(130) 및 연장부(140)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 버스바(100')의 접촉부(130)는 샤프트(200')의 일측에 배치되어 전극 리드(21')와 접촉할 수 있다. 또한, 버스바(100')의 연장부(140)는 샤프트(200')의 타측에 배치되며, 샤프트(200')로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 도 4 및 5를 참조하면, 버스바(100')는 일단에서부터 접촉부(130), 샤프트(200') 및 연장부(140)의 순서로 이루어질 수 있다. 이 때, 탄성 부재(300')는 한 쌍의 연장부(140) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 탄성 부재(300')는 일단 및 타단이 한 쌍의 연장부(140)에 각각 연결될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성 부재(300')는 한 쌍의 연장부(140) 사이에 배치되므로, 전극 리드(21')와 접촉하는 버스바(100')의 일단으로부터 비교적 멀리 이격될 수 있다. 따라서, 버스바 어셈블리(10')의 조립 공정에서 탄성 부재(300')는 다른 부품과의 간섭이 감소되므로, 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바(100')의 제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')는 서로 겹쳐지는 부분을 포함하며 결합될 수 있다. 이에 따라, 탄성 부재(300')가 제공하는 힘의 방향과 제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')가 회전하는 방향이 일치할 수 있다. 따라서, 탄성 부재(300')가 제공하는 힘이 효율적으로 제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')에 전달될 수 있다.
전극 리드(21)와 효율적인 접촉을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바(100')는 돌기(112, 122)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')는 각각 돌기(112, 122)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 돌기(112, 122)는 접촉부(130)의 일단에 각각 배치될 수 있다.
돌기(112, 122)는 전극 리드(21')의 표면에 고정되도록 전극 리드(21')와 접촉하는 제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')의 일단에 연결될 수 있다. 구체적으로, 돌기(112, 122)는 접촉부(130)의 일단에 배치될 수 있다.
도 5 및 6을 참조하면, 돌기(112, 122)는 전극 리드(21')의 표면에 박힐 수 있도록 단부로 갈수록 점점 단면적이 줄어들어 단부가 뾰족한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 돌기(112, 122)는 대략 사각뿔 형상을 가질 수 있다. 돌기(112, 122)는 뾰족한 단부를 가지면 충분하며, 형상은 다양할 수 있다.
한편, 돌기(112, 122)는 서로 이격되어 복수개 배치될 수 있다. 복수의 돌기(112, 122)가 서로 배치된 형태, 이격된 거리 등은 필요에 따라 다양할 수 있다.
돌기(112, 122)가 전극 리드(21')의 표면에 박히는 형태로 배치될 수 있으므로, 버스바 어셈블리(10')는 전극 리드(21')와 효율적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예와 관련하여, 본 발명의 일 실시예에서 설명한 탄성 부재(300)가 배치되는 위치, 전극 리드의 일면과 나란한 면(114a, 114b)을 갖는 버스바(100)의 형상 등의 특징은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10')와 같은 형태에 적용될 수 있다. 이와 마찬가지로, 본 발명의 다른 실시예에서 설명한 탄성 부재(300')가 배치되는 위치, 돌기(121, 122)를 포함하는 버스바(100')의 형상 등의 특징은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)와 같은 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 앞서 설명한 버스바 어셈블리의 특징을 조합하여 본 발명에서 설명한 실시예 이외에 또 다른 실시예가 도출될 수 있다.
배터리 모듈
이하에서는, 앞서 설명한 버스바 어셈블리(10, 10')의 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)가 전극 리드(21)와 연결된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 버스바 어셈블리(10) 및 셀 적층체(20)를 포함할 수 있다. 이 때, 셀 적층체(20)는 전극 리드(21) 및 케이스(22)를 포함하는 복수의 셀이 적층된 형태를 가질 수 있고, 버스바 어셈블리(10)는 셀의 전극 리드(21)와 연결되어 복수의 셀을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
배터리 모듈의 셀 적층체(20)를 이루는 각각의 셀은 파우치형 셀이 될 수 있다. 파우치형 셀은 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극 조립체가 파우치 내에 수용된 형태의 셀을 의미할 수 있다.
한편, 셀의 전극 리드(21)는 케이스(22)의 외부로 돌출되는 형태로 배치될 수 있다. 구체적으로, 전극 리드(21)는 케이스(22)의 일측 또는 양측으로 돌출되는 형태를 가질 수 있다. 이 때, 케이스(22)는 파우치가 될 수 있다.
도 7을 참조하면, 버스바 어셈블리(10)는 케이스(22)로부터 돌출된 전극 리드(21)들 사이에 배치될 수 있다. 버스바 어셈블리(10)는 전극 리드(21)와 접촉하여 셀들을 서로 전기적으로 연결하거나, 셀 적층체(20)를 외부와 전기적으로 연결할 수 있다. 전기적인 연결을 위해, 버스바 어셈블리(10)는 전극 리드(21)와 접촉할 수 있다.
전극 리드(21)와의 효율적인 연결을 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)의 버스바(100)는 전극 리드(21)와 접촉하는 일단에 전극 리드(210)의 일면과 나란한 면(114a, 114b)이 형성될 수 있다. 이와 같은 버스바(100)의 형상을 통해, 버스바 어셈블리(10)가 배터리 모듈에 조립된 상태에서 버스바(100)는 전극 리드(21)와 접촉하는 면이 넓어질 수 있다. 따라서, 버스바(100)는 전극 리드(21)와 효율적으로 전기적인 연결이 가능하다.
버스바(100)가 전극 리드(21)들 사이에 고정될 수 있도록, 버스바 어셈블리(10)의 탄성 부재(300)는 버스바(100)에 힘을 제공할 수 있다. 즉, 버스바(100)는 탄성 부재(300)로부터 전극 리드(21)를 향하는 방향으로 이동하려는 힘을 받을 수 있다. 따라서, 추가 공정이 없어도 버스바 어셈블리(10)는 전극 리드(21)와 접촉하는 상태로 전극 리드(21) 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에서 자세히 나타나지 않지만, 배터리 모듈은 버스바 어셈블리(10)를 서로 전기적으로 연결하는 추가 부재 등을 더 포함할 수도 있다.
배터리 모듈의 사용 시간의 증가에 따라 내부의 온도가 지나치게 증가할 경우 배터리 모듈에 화재가 발생할 위험이 존재한다. 이와 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10)의 샤프트(200)는 버스바(100)의 녹는점보다 낮은 녹는점을 가질 수 있다. 따라서, 배터리 모듈에 화재가 발생할 정도로 온도가 상승하기 전에 샤프트(200)가 녹아서 소실될 수 있고, 샤프트(200)에 의해 서로 연결되어 있던 한 쌍의 버스바(100)가 샤프트(200)의 소실로 인하여 분리될 수 있다.
도 7을 참조하면, 버스바 어셈블리(10)는 용접 등의 공정이 없어도 전극 리드(21)와 고정되므로, 샤프트(200)의 소실로 서로 분리된 버스바(100)는 전극 리드(21)에 고정된 상태로 배치될 수 없고, 셀들은 서로 전기적으로 연결될 수 없게 된다. 고정된 상태가 풀린 버스바 어셈블리(10)에 의해 배터리 모듈에서 전류의 흐름이 끊기게 되므로, 배터리 모듈의 온도가 더 이상 상승하는 것은 방지될 수 있고, 화재의 발생 위험성이 감소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 버스바 어셈블리(10)를 포함하여 조립 공정의 효율성 향상 및 안정성 향상의 효과를 가질 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10')가 전극 리드(21')와 연결된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예 따른 배터리 모듈은 버스바 어셈블리(10') 및 셀 적층체(20')를 포함할 수 있다. 이 때, 셀 적층체(20')는 다른 형태의 전극 리드(21') 및 케이스(22')를 포함하는 복수의 셀이 적층된 형태를 가질 수 있다.
배터리 모듈의 셀 적층체(20')를 이루는 각각의 셀은 파우치형 셀 또는 각형 셀 등이 될 수 있다. 각각의 셀은 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극 조립체가 케이스(22') 내에 수용된 형태의 셀을 의미할 수 있다.
셀의 전극 리드(21')는 케이스(22')의 일면에 만입되는 형태로 배치될 수 있다. 이 때, 전극 리드(21')는 케이스(22')의 일면 또는 양면에 배치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀의 전극 리드(21')는 케이스(22')에 만입된 형태로 배치되는 경우를 일 예시로 설명하지만, 전극 리드(21')의 외부로 개방되는 일면은 케이스(22')의 일면과 동일한 평면 상에 위치할 수도 있다.
한편, 전극 리드(21')와 케이스(22')의 사이에 절연 필름이 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 버스바 어셈블리(10)는 일 셀의 케이스(21') 및 일 셀과 인접한 타 셀의 케이스(21') 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이, 버스바 어셈블리(10')는 다양한 형태로 배터리 모듈에 조립될 수 있다.
버스바 어셈블리(10')는 전극 리드(21')와 접촉하여 셀들을 서로 전기적으로 연결하거나, 셀 적층체(20')를 외부와 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 전기적인 연결을 위해 버스바 어셈블리(10')는 전극 리드(21')와 접촉할 수 있어야 한다. 이와 관련하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10')는 버스바(100')가 서로 교차하는 형태로 배치되고, 탄성 부재(300')가 버스바(100')에 힘을 제공하므로, 전극 리드(21')가 만입된 형태로 구비되는 경우에도 추가 공정없이 전극 리드(21')에 효율적으로 접촉할 수 있다.
전극 리드(21')와의 효율적인 연결을 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10')의 버스바(100')는 돌기(112, 122)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 돌기(112, 122)는 전극 리드(21')의 표면에 고정되도록 전극 리드(21')와 접촉하는 제1 버스바(110') 및 제2 버스바(120')의 일단에 각각 배치될 수 있다.
돌기(112, 122)의 뾰족한 단부는 전극 리드(21')의 표면과 접촉하는 면적을 좁히므로, 탄성 부재(300')가 버스바(100')를 미는 힘에 의해 전극 리드(21')에 가해지는 압력이 상승된다. 이에 따라, 돌기(112, 122)의 일부가 전극 리드(21')의 표면에 박히는 형태로 배치될 수 있다. 따라서, 용접 등의 추가 공정 없이도 버스바 어셈블리(10')를 전극 리드(21')에 고정하는 힘이 증가될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 버스바(100')의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 샤프트(200')에 의해 배터리 모듈의 온도가 지나치게 상승하기 전에 전류를 차단할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 버스바(110')는 삽입홀(113)을 포함할 수 있다. 따라서, 샤프트(200')가 소실되어 제1 버스바(110')와 연결이 해제된 제2 버스바(120')는 탄성 부재(300')가 제공하는 힘을 받아 삽입홀(113)을 통해 이동함으로써 제1 버스바(110')와 분리될 수 있다.
샤프트(200')가 버스바(100')보다 먼저 녹아 배터리 모듈에 발생하는 화재의 위험성을 감소시킬 수 있으므로, 배터리 모듈의 안정성을 향상시키는 효과는 앞서 설명한 바와 동일할 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 버스바 어셈블리(10, 10')는 본 발명에서 예를 들어 설명한 형태의 배터리 모듈 외에 다른 형태의 배터리 모듈에도 조립될 수 있다.
이상에서 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 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
[부호의 설명]
10, 10': 버스바 어셈블리
20, 20': 셀 적층체
21, 21': 전극 리드
22, 22': 케이스
100, 100': 버스바
110, 110': 제1 버스바
111, 111': 제1 연결홀
112, 122: 돌기
113: 삽입홀
120, 120': 제2 버스바
121: 제2 연결홀
130: 접촉부
140: 연장부
200, 200': 샤프트
300, 300': 탄성 부재

Claims (12)

  1. 서로 교차하는 한 쌍의 버스바;
    상기 한 쌍의 버스바가 서로 교차되는 지점에 배치되어 상기 한 쌍의 버스바를 힌지 연결하는 샤프트; 및
    상기 한 쌍의 버스바 사이에 연결된 탄성 부재를 포함하는, 버스바 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 버스바는,
    서로 교차되는 지점에 형성되며, 일면에서 타면까지 관통되는 형상의 연결홀을 포함하고,
    상기 한 쌍의 버스바가 서로 연결되도록 상기 샤프트가 상기 연결홀에 삽입되는, 버스바 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트는,
    상기 버스바의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 고분자를 포함하는, 버스바 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 버스바는,
    제1 버스바; 및
    상기 제1 버스바의 폭보다 좁은 폭을 갖는 제2 버스바를 포함하고,
    상기 제1 버스바는,
    상기 제2 버스바와 교차되는 지점에 형성되며, 상기 제2 버스바가 삽입될 수 있도록 관통되는 형상의 삽입홀을 포함하는, 버스바 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 버스바는,
    상기 삽입홀의 양측에 형성되며, 일면에서 타면까지 관통되는 형상의 제1 연결홀을 포함하고,
    상기 제2 버스바는,
    상기 제1 버스바와 교차되는 지점에 형성되며, 일면에서 타면까지 관통되는 형상의 제2 연결홀을 포함하고,
    상기 제1 버스바 및 제2 버스바가 서로 연결되도록 상기 샤프트가 상기 제1 연결홀 및 제2 연결홀에 삽입되는, 버스바 어셈블리.
  6. 전극 리드 및 케이스를 포함하는 복수의 셀이 적층된 형태의 셀 적층체; 및
    상기 셀의 전극 리드와 연결되어 상기 셀을 서로 전기적으로 연결하는 버스바 어셈블리를 포함하고,
    상기 버스바 어셈블리는,
    일단이 상기 전극 리드와 접촉하며, 서로 교차하는 한 쌍의 버스바;
    상기 한 쌍의 버스바가 서로 교차되는 지점에 배치되어 상기 한 쌍의 버스바를 힌지 연결하는 샤프트; 및
    상기 한 쌍의 버스바 사이에 연결된 탄성 부재를 포함하는, 배터리 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 버스바는,
    상기 전극 리드와 접촉하는 일단에 상기 전극 리드의 일면과 나란한 면이 형성되는, 배터리 모듈.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 버스바는,
    상기 전극 리드의 표면에 고정되도록 상기 전극 리드와 접촉하는 일단에 연결되는 복수의 돌기를 포함하는, 배터리 모듈.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 버스바는,
    상기 샤프트의 일측에 배치되며, 상기 전극 리드와 접촉하는 접촉부; 및
    상기 샤프트의 타측에 배치되며, 상기 샤프트로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고,
    상기 탄성 부재는,
    상기 한 쌍의 연장부 사이에 배치되며, 일단 및 타단이 상기 한 쌍의 연장부에 각각 연결되는, 배터리 모듈.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 전극 리드는,
    상기 케이스 외부로 돌출되는 형태로 배치되는, 배터리 모듈.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 전극 리드는,
    상기 케이스 일면에 만입되는 형태로 배치되는, 배터리 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리의 일부는,
    일 셀의 케이스 및 상기 일 셀과 인접한 타 셀의 케이스 사이에 배치되는, 배터리 모듈.
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