WO2024136629A1 - 배터리 팩 - Google Patents

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WO2024136629A1
WO2024136629A1 PCT/KR2023/095123 KR2023095123W WO2024136629A1 WO 2024136629 A1 WO2024136629 A1 WO 2024136629A1 KR 2023095123 W KR2023095123 W KR 2023095123W WO 2024136629 A1 WO2024136629 A1 WO 2024136629A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell module
tab
bent portion
case
connection tab
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/095123
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
오성진
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020220182097A external-priority patent/KR20240100036A/ko
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Publication of WO2024136629A1 publication Critical patent/WO2024136629A1/ko

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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack, and more specifically to a battery pack that can reduce the number of welds during the assembly process of a battery pack composed of a plurality of cell modules.
  • secondary batteries Among secondary batteries, much research has been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage, and they are also commercialized and widely used. Depending on the type of external device being used, secondary batteries may be used in the form of a single battery or in the form of a battery pack in which multiple battery cells are electrically connected.
  • a battery pack consists of a plurality of battery cells arranged in series and/or parallel.
  • 1 to 3 are diagrams for explaining the structure of a battery pack according to the prior art.
  • FIG. 1 is a plan view of a battery pack 1 according to the prior art
  • FIG. 2 is a perspective view of a cell module 10 (20) according to the prior art.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1, and is a diagram for explaining the process of welding a circuit board portion to two cell modules.
  • a conventional battery pack 1 includes a plurality of cell modules 10 and 20 and a circuit board 30.
  • the plurality of cell modules 10 and 20 are referred to as a first cell module 10 and a second cell module 20 according to the arrangement order.
  • the first cell module 10 and the second cell module 20 have the same structure.
  • the y-axis direction represents the longitudinal direction of the battery cell (or case)
  • the z-axis direction represents the radial direction of the battery cell (or case).
  • the first cell module 10 includes a case 11, a battery cell 13, a first tab portion 15, and a second tab portion 17.
  • the first tab portion 15 is electrically connected to the battery cell 13 on one side of the case 11 and is provided to contact the outer peripheral surface of the case 11.
  • the second tab portion 17 is electrically connected to the battery cell 13 on the other side of the case 11 and is provided to contact the outer peripheral surface of the case 11.
  • the second cell module 20 includes a case 21, a battery cell 23, a first tab portion 25, and a second tab portion 27.
  • the first tab portion 25 is electrically connected to the battery cell 23 on one side of the case 21 and is provided to contact the outer peripheral surface of the case 21.
  • the second tab portion 27 is electrically connected to the battery cell 23 on the other side of the case 21 and is provided to contact the outer peripheral surface of the case 21.
  • the second cell module 10 of the first cell module 10 is located adjacent to the first tab portion 25 of the second cell module 20.
  • the circuit board 30 is formed along the radial direction of the battery cell in a direction (z) different from the longitudinal direction of the battery cell 13, that is, a direction perpendicular to the longitudinal direction (Y) of the battery cell 13. It is stacked to cover the second tab portion 17 of the cell module 10 and the first tab portion 25 of the second cell module 20.
  • the first cell module 10 and the second cell module 20 are electrically connected through a circuit board 30, and the circuit board 30 has a plurality of connectors 33, each connector 33 ) is electrically connected to the first cell module 10 and the second cell module 20.
  • the welding beam W is irradiated to the circuit board 30 at a position where the circuit board 30 is stacked on the second tab portion 17 of the first cell module 10.
  • the welding beam B is irradiated to the circuit board 30 at the position where the circuit board 30 is stacked on the first tab portion 25 of the second cell module 20.
  • the connector 33 of the circuit board 30 is welded twice to form the second tab portion 17 of the first cell module 10 and the first tab portion 25 of the second cell module 20, respectively. are electrically connected.
  • the purpose of the present invention is to provide a battery pack that can reduce the number of welds when welding a circuit board portion that electrically connects a plurality of cell modules by changing the structure of a connection tab connected to a battery cell.
  • a battery pack includes a plurality of battery cells having a first electrode terminal and a second electrode terminal, a case in which the plurality of battery cells are accommodated, and the first electrode.
  • a first connection tab connected to the terminal and exposed to the first end of the case, and a second connection tab connected to the second electrode terminal and extending outside the second end of the case, which is on the opposite side of the first end. It includes first and second cell modules, respectively.
  • the battery pack includes a circuit board portion that electrically connects the first cell module and the second cell module, with the first cell module and the second cell module arranged in sequence.
  • first cell module and the second cell module are arranged so that the second connection tab of the first cell module is located on the first connection tab of the second cell module, and the circuit board unit is connected to the first cell module. It is located on the second connection tab of the module, and may be electrically connected to the first connection tab of the second cell module through the second connection tab of the first cell module.
  • the first connection tab includes a first tab portion that contacts the first electrode terminal at the first end side of the case, and a first tab portion that is bent from the first tab portion and contacts the outer peripheral surface of the first end side of the case. Can have bends.
  • the second connection tab may have a second tab portion in contact with the second electrode terminal at the second end side of the case, and a second bent portion bent at the second tab portion and extending to the outside of the second end. .
  • first tab portion may extend along the radial direction of the battery cell, and the first bent portion may extend along the longitudinal direction of the battery cell.
  • the second tab portion may extend along the radial direction of the battery cell, and the second bent portion may extend along the longitudinal direction of the battery cell.
  • first tab portion and the first bent portion may be provided to be perpendicular to each other, and the second tab portion and the second bent portion may be provided to be orthogonal to each other.
  • first bent portion may extend along the longitudinal direction of the case from the first end to the second end. Additionally, the second bent portion may extend along the longitudinal direction of the case from the first end to the second end.
  • first bent portion and the second bent portion may be arranged in parallel.
  • the second connection tab may be provided so that the inner surface of the second bent portion is positioned on the same virtual plane as the outer surface of the first bent portion.
  • the case may be provided with at least one groove on the outer peripheral surface of the first end, the first connection tab is electrically connected to the first electrode terminal, and the first bent portion is connected to the first electrode terminal. It can be seated in the groove.
  • first connection tab may be provided so that when the first bent portion is seated in the groove, the outer surface of the first bent portion is exposed to the outside of the case.
  • the second connection tab is provided so that the inner surface of the second bent portion is located on the same virtual plane as the outer surface of the case, and the outer surface of the second bent portion may be positioned at a predetermined distance from the outer surface of the case. .
  • the second tab portion of the second connection tab provided in the first cell module is connected to the second cell module. It may be spaced apart from the first tab portion of the first connection tab, and the second bent portion of the second connection tab provided in the first cell module is the second bent portion of the first connection tab provided in the second cell module. 1 Can be placed on the bend.
  • the circuit board part may be disposed on the first cell module and the second cell module so that the connector covers the second bent part, and the connector covers the second bent part of the first cell module and the second bent part. It may be welded to the first bent portion of the cell module.
  • first bent portion of the second cell module, the second bent portion of the first cell module, and the circuit board portion may be stacked and arranged in a direction different from the longitudinal direction of the battery cell.
  • the circuit board portion may be a flexible printed circuit board (FPCB).
  • a control circuit may be provided in the circuit board portion to control discharging or charging/discharging of each cell module.
  • the circuit board unit may include a plurality of connectors, and the connectors may be formed of a metal material.
  • the battery pack related to an embodiment of the present invention has the following effects.
  • the conventional battery pack assembly process required at least two welding processes per connector on the circuit board to connect two cell modules.
  • two cell modules can be electrically connected through one welding per connector on the circuit board during the battery pack assembly process.
  • the circuit board portion may be stacked on the second connection tab.
  • the connector of the circuit board portion is welded once to the second connection tab of the first cell module and the first connection tab of the second cell module, so that the first cell module and the second cell module can be electrically connected.
  • the present invention can reduce the number of welds in the battery pack assembly process by half, thereby shortening the battery pack assembly process time.
  • the productivity of the battery pack can ultimately be increased.
  • Figure 1 schematically shows a top view of a battery pack according to the prior art.
  • Figure 2 schematically shows a perspective view of a cell module according to the prior art.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1, and is a diagram for explaining a process of welding a circuit board portion to two cell modules.
  • Figure 4 schematically shows a top view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 4, and is a diagram for explaining the process of welding a circuit board portion to two cell modules.
  • Figure 6 schematically shows an assembled cross-sectional view of the first cell module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 schematically shows an assembled cross-sectional view of the second cell module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 schematically shows a perspective view of the first cell module and the second cell module combined according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 schematically shows a perspective view of a first cell module (second cell module) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 schematically shows a top view of a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 4, which is a diagram for explaining the process of welding a circuit board portion to two cell modules. .
  • the battery pack 1000 is for electrically connecting a plurality of cell modules (100, 200, 300, 400) and two adjacent cell modules (100, 200, 300, 400). Includes a circuit board unit 500. Additionally, the circuit board unit 500 may be a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the circuit board unit 500 may be provided with a control circuit for controlling the discharge or charging/discharging of each cell module (100, 200, 300, 400), and the circuit board unit 500 may include a plurality of connectors ( 530), and each connector 530 is electrically connected to two adjacent cell modules 100 and 200, and the connector 530 may be made of a metal material.
  • Each cell module (100, 200, 300, 400) has the same structure, and for convenience of description below, according to the arrangement order of the plurality of cell modules (100, 200), the plurality of cell modules are divided into the first cell They will be referred to separately as the module 100 and the second cell module 200, and the electrical connection structure of the first cell module 100 and the second cell module 200 will be described as an example.
  • Figure 6 schematically shows an assembled cross-sectional view of a first cell module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 schematically shows an assembled cross-sectional view of a second cell module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 schematically shows a perspective view of the combination of the first cell module and the second cell module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 9 shows the first cell module (second cell module) according to an embodiment of the present invention. It schematically shows a perspective view of a cell module.
  • the first cell module 100 and the second cell module 200 are arranged in a row in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the battery cell.
  • the y-axis direction represents the longitudinal direction of the battery cell (or case), and the z-axis direction represents the radial direction of the battery cell (or case).
  • the first cell module 100 and the second cell module 200 have the same structure.
  • the same names are used for the same components, and the drawing numbers for the components provided in the first cell module 100 and the second cell module 200 are given differently.
  • the battery pack 1000 includes a first cell module 100 and a second cell module 200, and each cell module 100, 200 is a plurality of batteries having a first electrode terminal and a second electrode terminal.
  • a cell a case in which the plurality of battery cells are accommodated, a first connection tab connected to the first electrode terminal and exposed to the first end of the case, and a first connection tab connected to the second electrode terminal and located on the opposite side of the first end.
  • Each includes a second connection tab extending outward from the second end of the case.
  • first and second connection tabs may each be formed of an electrically conductive metal material.
  • the first cell module 100 includes a case 110, a plurality of battery cells 130, a first connection tab 150, a second connection tab 170, and a support rib ( 190) may be included.
  • the second cell module 200 includes a case 210, a plurality of battery cells 230, a first connection tab 250, a second connection tab 270, and a support rib 290. ) may include.
  • the case 110 in the first cell module 100, has a cylindrical structure open in the longitudinal direction (Y) of the battery cell.
  • the case 110 is provided with at least one groove 115 on the outer peripheral surface of the first end 113.
  • a plurality of battery cells 130 are each accommodated in the internal space 112 of the case 110.
  • Each battery cell 130 has a first electrode terminal 131 and a second electrode terminal 132. Additionally, in the first cell module 100, each battery cell is disposed with the first electrode terminal 131 facing toward the first end 113 of the case 110, and the second electrode terminal 132 is positioned at the case 110. It may be arranged to face toward the second end 114 of .
  • the support rib 190 is mounted in the internal space 112 of the case 110.
  • the support rib 190 supports a plurality of battery cells 130 so that each battery cell 130 is spaced apart within the case 110.
  • the first connection tab 150 is connected to the first electrode terminal 131 and is exposed toward the first end 113 of the case 110.
  • the first electrode terminal 131 may be an anode or a cathode
  • the second electrode terminal 132 may have an opposite polarity to the first electrode terminal 131.
  • the first connection tab 150 has a first tab portion 151 and a first bent portion 155 bent from the first tab portion 151.
  • the first connection tab 150 includes a first tab portion 151 that contacts the first electrode terminal 131 at the first end 113 of the case 110, and the first tab portion 151. ) and has a first bent portion 155 that is bent in contact with the outer peripheral surface 111 of the first end 113 of the case 110.
  • the first tab portion 151 extends along the radial direction (z-axis direction) of the battery cell 130, and the first bent portion 155 extends along the longitudinal direction (y-axis direction) of the battery cell 130. It can be.
  • the first tab portion 151 and the first bent portion 155 may be arranged to be perpendicular to each other.
  • the first connection tab 150 has a first tab portion 151 in contact with the first electrode terminal 131 at the first end 113 of the case 110, and a first bent portion 155 of the case ( It is mounted on the case 110 so as to contact the outer peripheral surface 111 on the first end 113 side of the 110).
  • the first connection tab 150 is mounted on the case 110 so that the first bent portion 155 is seated in the groove portion 115.
  • the inner surface 157 of the first bent portion 155 is in contact with the groove portion 115.
  • the outer surface 158 of the first bent portion 155 is in virtual contact with the outer surface 111 of the case 110. It may be located on the same plane (L1).
  • the second connection tab 170 is electrically connected to the second electrode terminal 132 and extends to the outside of the second end 114 of the case 110, which is the opposite side to the first end 113.
  • the second connection tab 170 has a second tab portion 171 and a second bent portion 175 bent from the second tab portion 171.
  • the second connection tab 170 includes a second tab portion 171 in contact with the second electrode terminal 132 on the second end 114 side of the case 110, and the second tab portion ( It has a second bent portion 175 that is bent at 171 and extends to the outside of the second end 114.
  • the second tab portion 171 extends along the radial direction (z-axis direction) of the battery cell 130, and the second bent portion 175 extends along the longitudinal direction (y-axis direction) of the battery cell 130. It can be.
  • the second tab portion 171 and the second bent portion 175 may be arranged to be perpendicular to each other.
  • the second connection tab 170 has a second tab portion 171 in contact with the second electrode terminal 132 at the second end 114 of the case 110, and a second bent portion 175. It may be mounted on the case 110 so as to extend outside of the end 114.
  • the second connection tab 170 is formed so that the inner surface 177 of the second bent part 175 lies on the same virtual plane (L1) as the outer surface 158 of the first bent part 155. can be installed on
  • the second connection tab 170 has an inner surface 177 of the second bent part 175 placed on the same virtual plane (L1) as the outer surface 111 of the case 110, and the second bent part 175 ) may be mounted on the second end 114 of the case 110 so that the outer surface 178 of the case is stepped with respect to the outer surface 111 of the case.
  • the case 210 has a cylindrical structure open in the longitudinal direction (Y) of the battery cell.
  • the case 210 is provided with at least one groove 215 on the outer peripheral surface of the first end 213.
  • a plurality of battery cells 230 are each accommodated in the internal space 212 of the case 210.
  • Each battery cell 230 has a first electrode terminal 231 and a second electrode terminal 232. Additionally, in the second cell module 200, each battery cell is disposed with the first electrode terminal 231 facing toward the first end 213 of the case 210, and the second electrode terminal 232 is positioned at the case 210. It may be arranged to face the second end 214 of 210.
  • the support rib 290 is mounted in the internal space 212 of the case 210.
  • the support rib 290 supports a plurality of battery cells 230 so that each battery cell 230 is spaced apart within the case 210.
  • the first connection tab 250 is connected to the first electrode terminal 231 and is exposed to the first end 213 of the case 210.
  • the first electrode terminal 231 may be an anode or a cathode
  • the second electrode terminal 232 may have an opposite polarity to the first electrode terminal 231.
  • the first connection tab 250 has a first tab portion 251 and a first bent portion 255 bent from the first tab portion 251.
  • the first connection tab 250 includes a first tab portion 251 and a first tab portion 251 in contact with the first electrode terminal 231 on the first end 213 side of the case 210. ) and has a first bent portion 255 that is bent in contact with the outer peripheral surface 211 of the first end 213 of the case 210.
  • the first tab portion 251 extends along the radial direction (z-axis direction) of the battery cell 230, and the first bent portion 255 extends along the longitudinal direction (y-axis direction) of the battery cell 230. It can be.
  • the first tab portion 251 and the first bent portion 255 may be arranged to be perpendicular to each other.
  • the first connection tab 250 has a first tab portion 251 in contact with the first electrode terminal 231 at the first end 213 of the case 210, and a first bent portion 255 of the case ( It is mounted on the case 210 so as to contact the outer peripheral surface 211 on the first end 213 side of the 210).
  • the first connection tab 250 is mounted on the case 210 so that the first bent portion 255 is seated in the groove portion 215.
  • the inner surface 257 of the first bent portion 255 is in contact with the groove portion 215.
  • the outer surface 258 of the second bent portion 255 is in virtual contact with the outer surface 211 of the case 210. It may be located on the same plane (L1).
  • the second connection tab 270 is electrically connected to the second electrode terminal 232 and extends to the outside of the second end 214 of the case 210, which is the opposite side to the first end 213.
  • the second connection tab 270 has a second tab portion 271 and a second bent portion 275 bent from the second tab portion 271.
  • the second connection tab 270 includes a second tab portion 271 in contact with the second electrode terminal 232 on the second end 214 side of the case 210, and the second tab portion ( It has a second bent portion 275 that is bent at 271 and extends to the outside of the second end 214.
  • the second tab portion 271 extends along the radial direction (z-axis direction) of the battery cell 230, and the second bent portion 275 extends along the longitudinal direction (y-axis direction) of the battery cell 230. It can be.
  • the second tab portion 271 and the second bent portion 275 may be arranged to be perpendicular to each other.
  • the second connection tab 270 has a second tab portion 271 in contact with the second electrode terminal 232 at the second end 214 of the case 210, and a second bent portion 275. It can be mounted on the case 210 so as to extend outward from the end 214.
  • the second connection tab 270 is formed so that the inner surface 277 of the second bent part 275 lies on the same virtual plane (L1) as the outer surface 258 of the first bent part 255. can be installed on
  • the second connection tab 270 has an inner surface 277 of the second bent part 275 placed on the same virtual plane (L1) as the outer surface 211 of the case 210, and the second bent part 275 ) may be mounted on the second end 214 of the case 210 so that the outer surface 278 of the case 210 is stepped with respect to the outer surface 211 of the case 210.
  • the battery pack 1000 electrically connects the first cell module 100 and the second cell module 200 with the first cell module 100 and the second cell module 200 arranged in sequence. It includes a circuit board portion 500 connected to .
  • the first cell module 100 and the second cell module 200 are sequentially arranged in the longitudinal direction (Y) of the battery cell.
  • the cells provided in the first cell module 100 when the first cell module 100 and the second cell module 200 are sequentially arranged in the longitudinal direction (Y) of the battery cell, the cells provided in the first cell module 100
  • the second tab portion 171 of the second connection tab 170 is disposed to be spaced apart from the first tab portion 251 of the first connection tab 250 provided in the second cell module 200.
  • the second bent portion 175 of the second connection tab 170 provided in the first cell module 100 is the first bent portion of the first connection tab 250 provided in the second cell module 200. It is placed on (255).
  • the first connection tab 250 provided in the second cell module 200 has the outer surface of the first bent portion 255 substantially the same plane (L1) as the outer surface of the case 210. ) can be located on.
  • the second bent portion 175 of the second connection tab 170 provided in the first cell module 100 is oriented in a direction (z) different from the longitudinal direction (y-axis direction) of the battery cell, It is laminated on the first bent portion 255 of the first connection tab 250 provided in (200).
  • the inner surface 177 of the second bent portion 175 of the first cell module 100 may be in contact with the outer surface 258 of the first bent portion 255 of the second cell module 200.
  • the circuit board portion 500 is disposed on the first cell module 100 and the second cell module 200 to cover the second bent portion 175 of the first cell module 100.
  • the circuit board portion 500 is arranged so that the connector 530 covers the second bent portion 175 of the first cell module 100.
  • the circuit board unit 500 electrically connects the first cell module 100 and the second cell module 200, and a flexible printed circuit board (FPCB) may be used as the circuit board unit 500.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the circuit board portion 500 has the connector 530 located on the second connection tab 170 of the first cell module 100, and the connector 530 is connected to the first cell module ( It may be electrically connected to the first connection tab 250 of the second cell module 200 via the second connection tab 170 of 100).
  • the first bent portion 155 of the second cell module 200, the second bent portion 175 of the first cell module 100, and the circuit board portion 300 are of the battery cells. They are stacked and arranged in a longitudinal direction (y-axis direction) and a different direction (z-axis direction).
  • the second bent portion 175 protruding to the other side of the first cell module 100 is the first bent portion 255 of the first connection tab 250 disposed on one side of the second cell module 200. and the circuit board portion 500.
  • the circuit board portion 500 is disposed on the first cell module 100 and the second cell module 200 so that the connector 530 covers the second bent portion 175, and the connector (530) is welded and coupled to the second bent portion 175 of the first cell module 100 and the first bent portion 255 of the second cell module 200.
  • the circuit board portion 500 has a connector 530 welded to the second bent portion 175 of the first cell module 100 and the first bent portion 155 of the second cell module 200.
  • the welding beam (W) may be irradiated perpendicular to the circuit board portion 300 in a direction (Z) different from the longitudinal direction of the battery cell.
  • the circuit board As the connector 530 of the unit 500 is welded once to the second connection tab 170 of the first cell module 100 and the first connection tab 250 of the second cell module 200, the first The cell module 100 and the second cell module 200 can be electrically connected.
  • the conventional assembly process of the battery pack (1) required at least two welding processes to connect the two cell modules (10, 20), but in contrast, the present invention changes the structure of the connection tab to form a battery pack (1000). ), the two cell modules (100, 200) can be electrically connected through one welding per connector (530) during the assembly process.
  • the number of welds can be reduced during the assembly process of a battery pack composed of a plurality of cell modules.

Landscapes

  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 제1 전극단자 및 제2 전극단자를 가지는 복수의 배터리셀, 복수의 배터리셀이 수용되는 케이스, 제1 전극단자에 연결되며 케이스의 제1 단부 측으로 노출된 제1 연결탭, 및 제2 전극단자에 연결되며 제1 단부의 반대 측인 케이스의 제2 단부의 외부로 연장된 제2 연결탭을 각각 포함하는 제1 및 제2 셀모듈; 및 제1 셀모듈 및 제2 셀모듈이 차례로 배열된 상태에서, 제1 셀모듈 및 제2 셀모듈을 전기적으로 연결하는 회로기판부를 포함하고, 제1 셀모듈 및 제2 셀모듈은 제1 셀모듈의 제2 연결탭이 제2 셀모듈의 제1 연결탭 상에 위치하도록 배치되며, 회로기판부는 제1 셀모듈의 제2 연결탭 상에 위치하고, 제1 셀모듈의 제2 연결탭을 매개로 제2 셀모듈의 제1 연결탭에 전기적으로 연결될 수 있다.

Description

배터리 팩
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이며, 상세하게 복수의 셀모듈로 구성된 배터리 팩의 조립 공정 시 용접 횟수를 줄일 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 12월 22일자 한국 특허 출원 제10-2022-0182097호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다. 이차전지는 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 배터리셀들을 전기적으로 연결한 배터리 팩의 형태로 사용되기도 한다.
예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지 1개의 출력과 용량으로 소정 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 전동 공구, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 중대형 배터리 팩의 사용이 요구된다. 배터리 팩은 복수의 배터리셀들이 직렬 및/또는 병렬된 것이다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 배터리 팩의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 팩(1)의 평면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 셀모듈(10)(20)의 사시도이다.
또한, 도 3은 도 1의 선 A-A 단면도로서, 두 개의 셀모듈에 회로기판부를 용접하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 배터리 팩(1)은 복수의 셀모듈(10, 20) 및 회로기판(30)을 포함한다.
설명의 편의를 위해, 복수 개의 셀모듈(10, 20)에 대해 배치 순서에 따라 제1 셀모듈(10)과 제2 셀모듈(20)로 지칭한다. 제1 셀모듈(10)과 제2 셀모듈(20)은 구조가 동일하다. 도 1에서, y축 방향은 배터리셀(또는 케이스)의 길이방향을 나타내고, z축 방향은 배터리셀(또는 케이스)의 반경방향을 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 셀모듈(10)은 케이스(11), 배터리셀(13), 제1 탭부(15) 및 제2 탭부(17)를 포함한다. 제1 탭부(15)는 케이스(11)의 일측에서 배터리셀(13)에 전기적으로 연결되고, 케이스(11)의 외주면에 접촉되게 마련된다. 그리고, 제2 탭부(17)는 케이스(11)의 타측에서 배터리셀(13)에 전기적으로 연결되고, 케이스(11)의 외주면에 접촉되게 마련된다.
또한, 제2 셀모듈(20)은 케이스(21), 배터리셀(23), 제1 탭부(25) 및 제2 탭부(27)를 포함한다. 제1 탭부(25)는 케이스(21)의 일측에서 배터리셀(23)에 전기적으로 연결되고, 케이스(21)의 외주면에 접촉되게 마련된다. 그리고, 제2 탭부(27)는 케이스(21)의 타측에서 배터리셀(23)에 전기적으로 연결되고, 케이스(21)의 외주면에 접촉되게 마련된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 셀모듈(10)과 제2 셀모듈(20)이 배터리셀(13)의 길이 방향(Y)으로 일렬 배치되면, 제1 셀모듈(10)의 제2 탭부(17)는 제2 셀모듈(20)의 제1 탭부(25)에 인접하게 위치된다.
상기 회로기판(30)은 배터리셀(13)의 길이 방향과 다른 방향(z), 즉, 배터리셀(13)의 길이 방향(Y)에 수직한 방향인 배터리셀의 반경방향을 따라, 제1 셀모듈(10)의 제2 탭부(17) 및 제2 셀모듈(20)의 제1 탭부(25)를 덮도록 적층된다.
상기 제1 셀모듈(10)과 제2 셀모듈(20)은 회로기판(30)을 통해 전기적으로 연결되며, 상기 회로기판(30)은 복수 개의 커넥터(33)를 가지며, 각각의 커넥터(33)는 제1 셀모듈(10) 및 제2 셀모듈(20)과 전기적으로 연결된다.
도 3을 참조하면, 용접빔(W)은 회로기판(30)이 제1 셀모듈(10)의 제2 탭부(17)에 적층된 위치에서, 회로기판(30)에 조사된다. 이어서, 용접빔(B)은 회로기판(30)이 제2 셀모듈(20)의 제1 탭부(25)에 적층된 위치에서, 회로기판(30)에 조사된다.
이에 따라, 회로기판(30)의 커넥터(33)는 2회의 용접을 통해 제1 셀모듈(10)의 제2 탭부(17) 및 제2 셀모듈(20)의 제1 탭부(25)가 각각 전기적으로 연결된다.
종래 배터리 팩(1)의 조립 공정시, 두 개의 셀모듈(10, 20)을 연결하기 위해서는 커넥터(33) 당 최소 2회의 용접 공정이 요구되며, 연결되는 셀모듈(10, 20)의 개수가 증가할수록, 용접 횟수도 증가하게 된다.
본 발명은 배터리셀에 연결되는 연결탭의 구조를 변경함으로써, 복수의 셀모듈을 전기적으로 연결하는 회로기판부의 용접 시, 용접 횟수를 줄일 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 제1 전극단자 및 제2 전극단자를 가지는 복수의 배터리셀, 상기 복수의 배터리셀이 수용되는 케이스, 상기 제1 전극단자에 연결되며 상기 케이스의 제1 단부 측으로 노출된 제1 연결탭, 및 상기 제2 전극단자에 연결되며 상기 제1 단부의 반대 측인 상기 케이스의 제2 단부의 외부로 연장된 제2 연결탭을 각각 포함하는 제1 및 제2 셀모듈을 포함한다.
또한, 상기 배터리 팩은 상기 제1 셀모듈 및 상기 제2 셀모듈이 차례로 배열된 상태에서, 상기 제1 셀모듈 및 상기 제2 셀모듈을 전기적으로 연결하는 회로기판부를 포함한다.
또한, 상기 제1 셀모듈 및 상기 제2 셀모듈은 상기 제1 셀모듈의 제2 연결탭이 상기 제2 셀모듈의 제1 연결탭 상에 위치하도록 배치되며, 상기 회로기판부는 상기 제1 셀모듈의 제2 연결탭 상에 위치하고, 상기 제1 셀모듈의 제2 연결탭을 매개로 상기 제2 셀모듈의 제1 연결탭에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 연결탭은 상기 케이스의 제1 단부 측에서 상기 제1 전극단자에 접촉되는 제1 탭부, 및 상기 제1 탭부에서 절곡되어 상기 케이스의 제1 단부 측의 외주면에 접촉되는 제1 절곡부를 가질 수 있다.
상기 제2 연결탭은 상기 케이스의 제2 단부 측에서 상기 제2 전극단자에 접촉되는 제2 탭부, 및 상기 제2 탭부에서 절곡되어 상기 제2 단부의 외부로 연장된 제2 절곡부를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 탭부는 배터리셀의 반경방향을 따라 연장되고, 제1 절곡부는 배터리셀의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
또한, 상기 제2 탭부는 배터리셀의 반경방향을 따라 연장되고, 제2 절곡부는 배터리셀의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
또한, 상기 제1 탭부와 상기 제1 절곡부는 직교하도록 마련될 수 있고, 상기 제2 탭부와 상기 제2 절곡부는 직교하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 절곡부는 제1 단부에서 제2 단부를 향하는 상기 케이스의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 또한, 상기 제2 절곡부는 제1 단부에서 제2 단부를 향하는 상기 케이스의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
또한, 제1 절곡부 및 제2 절곡부는 평행하게 배열될 수 있다.
또한, 상기 제2 연결탭은 상기 제2 절곡부의 내면이 상기 제1 절곡부의 외면과 가상의 동일 평면 상에 위치하도록 마련될 수 있다
또한, 상기 케이스에는 상기 제1 단부 측 외주면에 적어도 하나의 홈부가 마련될 수 있고, 상기 제1 연결탭은 상기 제1 탭부가 상기 제1 전극단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 절곡부가 상기 홈부에 안착될 수 있다.
또한, 상기 제1 연결탭은 상기 제1 절곡부가 상기 홈부에 안착시, 상기 제1 절곡부의 외면이 상기 케이스의 외부로 노출되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제2 연결탭은 상기 제2 절곡부의 내면이 상기 케이스의 외면과 가상의 동일 평면 상에 위치하도록 마련되고, 상기 제2 절곡부의 외면이 상기 케이스의 외면으로부터 소정 간격 떨어져 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1 셀모듈 및 상기 제2 셀모듈이 상기 배터리셀의 길이 방향으로 차례로 배열될 때, 상기 제1 셀모듈에 구비된 상기 제2 연결탭의 제2 탭부는 상기 제2 셀모듈에 구비된 상기 제1 연결탭의 제1 탭부와 이격될 수 있고, 상기 제1 셀모듈에 구비된 상기 제2 연결탭의 제2 절곡부는 상기 제2 셀모듈에 구비된 상기 제1 연결탭의 제1 절곡부 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 회로기판부는 커넥터가 상기 제2 절곡부를 덮도록 상기 제1 셀모듈 및 상기 제2 셀모듈 상에 배치될 수 있고, 상기 커넥터는 상기 제1 셀모듈의 제2 절곡부 및 상기 제2 셀모듈의 제1 절곡부에 용접 결합될 수 있다.
또한, 상기 제2 셀모듈의 제1 절곡부, 상기 제1 셀모듈의 제2 절곡부 및 상기 회로기판부는 상기 배터리셀의 길이 방향과 다른 방향으로 적층 배치될 수 있다.
또한, 상기 회로기판부는 연성회로기판(FPCB)일 수 있다. 상기 회로기판부에는 각각의 셀모듈의 방전 또는 충방전을 제어하기 위한 제어회로가 마련될 수 있다.
또한, 회로기판부는 복수 개의 커넥터를 포함할 수 있고, 상기 커넥터는 금속 재질로 형성될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 배터리팩은 다음과 같은 효과를 갖는다.
종래 배터리 팩의 조립 공정은 두 개의 셀모듈을 연결하기 위해 회로기판부의 커넥터 당 최소 2회의 용접 공정이 요구되었다. 이에 반해, 본 발명은 연결탭의 구조 변경을 통해, 배터리 팩의 조립 공정시 회로기판부의 커넥터 당 1회의 용접을 통해 두 개의 셀모듈을 전기적으로 연결할 수 있다.
구체적으로, 제1 셀모듈의 타측으로 돌출된 제2 연결탭이 제2 셀모듈의 일측에 구비된 제1 연결탭에 적층된 후, 회로기판부가 제2 연결탭 상에 적층될 수 있다. 이때, 제1 셀모듈의 제2 연결탭 및 제2 셀모듈의 제1 연결탭에 회로기판부의 커넥터가 1회 용접되어, 제1 셀모듈과 제2 셀모듈을 전기적으로 연결할 수 있다.
종래 배터리 팩 조립 공정과 비교하여, 본 발명은 배터리 팩의 조립 공정에서 용접 횟수를 1/2로 줄여, 배터리 팩의 조립 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 배터리 팩의 조립 공정 시간 단축을 통해, 궁극적으로는 배터리 팩의 생산성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 팩의 평면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 셀모듈의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 선 A-A의 단면도로서, 두 개의 셀모듈에 회로기판부를 용접하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 평면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 4의 B-B의 단면도로서, 두 개의 셀모듈에 회로기판부를 용접하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 셀모듈의 조립 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 셀모듈의 조립 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 셀모듈과 제2 셀모듈의 결합 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 셀모듈(제2 셀모듈)의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 평면도를 개략적으로 도시한 것이고, 도 5는 도 4의 B-B의 단면도로서, 두 개의 셀모듈에 회로기판부를 용접하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)은, 복수의 셀모듈(100, 200, 300, 400) 및 인접하는 2개의 셀모듈(100, 200, 300, 400)을 전기적으로 연결하기 위한 회로기판부(500)를 포함한다. 또한, 상기 회로기판부(500)는 연성회로기판(FPCB)일 수 있다.
상기 회로기판부(500)에는 각각의 셀모듈(100, 200, 300, 400)의 방전 또는 충방전을 제어하기 위한 제어회로가 마련될 수 있으며, 상기 회로기판부(500)는 복수 개의 커넥터(530)를 포함할 수 있고, 각각의 커넥터(530)는 인접하는 2개의 셀모듈(100, 200)과 전기적으로 연결되며, 상기 커넥터(530)는 금속 재질로 형성될 수 있다.
각각의 셀모듈(100, 200, 300, 400)은 동일한 구조를 가지고 있으며, 이하 설명의 편의를 위해, 복수의 셀모듈(100, 200)의 배치 순서에 따라, 복수의 셀모듈은 제1 셀모듈(100) 및 제2 셀모듈(200)로 구분하여 지칭하고, 제1 셀모듈(100) 및 제2 셀모듈(200)의 전기적 연결 구조를 예로 들어 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 셀모듈의 조립 단면도를 개략적으로 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 셀모듈의 조립 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
또한, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 셀모듈과 제2 셀모듈의 결합 사시도를 개략적으로 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 셀모듈(제2 셀모듈)의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 셀모듈(100)과 제2 셀모듈(200)은 배터리셀의 길이 방향(Y축 방향)으로 일렬 배치된다.
본 문서에서, y축 방향은 배터리셀(또는 케이스)의 길이방향을 나타내고, z축 방향은 배터리셀(또는 케이스)의 반경방향을 나타낸다.
상기 제1 셀모듈(100)과 제2 셀모듈(200)은 동일 구조를 가진다. 본 문서에서는 동일 구성요소에 대해서는 동일한 명칭을 사용하며, 제1 셀모듈(100)과 제2 셀모듈(200)에 구비된 구성요소의 도면 번호는 다르게 부여하였다.
상기 배터리 팩(1000)은 제1 셀모듈(100)과 제2 셀모듈(200)을 포함하며, 각각의 셀모듈(100, 200)은 제1 전극단자 및 제2 전극단자를 가지는 복수의 배터리셀, 상기 복수의 배터리셀이 수용되는 케이스, 상기 제1 전극단자에 연결되며 상기 케이스의 제1 단부 측으로 노출된 제1 연결탭, 및 상기 제2 전극단자에 연결되며 상기 제1 단부의 반대 측인 상기 케이스의 제2 단부의 외부로 연장된 제2 연결탭을 각각 포함한다.
또한, 제1 및 제2 연결탭은 각각 전기전도성을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제1 셀모듈(100)은 케이스(110), 복수의 배터리셀(130), 제1 연결탭(150), 제2 연결탭(170) 및 지지리브(190)를 포함할 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 제2 셀모듈(200)은 케이스(210), 복수의 배터리셀(230), 제1 연결탭(250), 제2 연결탭(270) 및 지지리브(290)를 포함할 수 있다.
우선, 도 6을 참조하면, 제1 셀모듈(100)에서, 상기 케이스(110)는 배터리셀의 길이 방향(Y)으로 개방된 통형 구조를 가진다. 케이스(110)에는 제1 단부(113) 측 외주면에 적어도 하나의 홈부(115)가 마련된다.
복수의 배터리셀(130)은 케이스(110)의 내부 공간(112)에 각각 수용된다. 각각의 배터리셀(130)은 제1 전극단자(131) 및 제2 전극단자(132)을 가진다. 또한, 제1 셀모듈(100)에서, 각각의 배터리셀은 제1 전극단자(131)가 케이스(110)의 제1 단부(113) 측으로 향하도록 배치되고, 제2 전극단자(132)가 케이스의 제2 단부(114) 측으로 향하도록 배치될 수 있다.
상기 지지리브(190)는 케이스(110)의 내부 공간(112)에 장착된다. 상기 지지리브(190)는 케이스(110) 내부에서 각각의 배터리셀(130)이 이격 배치되도록 복수의 배터리셀(130)을 지지한다.
제1 연결탭(150)은 제1 전극단자(131)에 연결되며 케이스(110)의 제1 단부(113) 측으로 노출된다. 여기서, 제1 전극단자(131)은 양극 또는 음극일 수 있고, 제2 전극 단자(132)는 제1 전극단자(131)와 반대 극성을 가질 수 있다.
상기 제1 연결탭(150)은 제1 탭부(151) 및 제1 탭부(151)에서 절곡된 제1 절곡부(155)를 가진다. 구체적으로, 상기 제1 연결탭(150)은 상기 케이스(110)의 제1 단부(113) 측에서 상기 제1 전극단자(131)에 접촉되는 제1 탭부(151) 및 상기 제1 탭부(151)에서 절곡되어 상기 케이스(110)의 제1 단부(113) 측의 외주면(111)에 접촉되는 제1 절곡부(155)를 갖는다.
상기 제1 탭부(151)는 배터리셀(130)의 반경방향(z축 방향)을 따라 연장되고, 제1 절곡부(155)는 배터리셀(130)의 길이방향(y축 방향)을 따라 연장될 수 있다. 일예로, 상기 제1 탭부(151)와 상기 제1 절곡부(155)는 직교하도록 마련될 수 있다.
상기 제1 연결탭(150)은 제1 탭부(151)가 케이스(110)의 제1 단부(113) 측에서 제1 전극단자(131)에 접촉되고, 제1 절곡부(155)가 케이스(110)의 제1 단부(113) 측의 외주면(111)에 접촉되게, 케이스(110)에 장착된다.
상기 제1 연결탭(150)은 제1 절곡부(155)가 상기 홈부(115)에 안착되게, 케이스(110)에 장착된다. 제1 절곡부(155)의 내면(157)은 홈부(115)에 접촉된다.
상기 제1 연결탭(150)의 제1 절곡부(155)가 홈부(115)에 안착시, 제1 절곡부(155)의 외면(158)은 케이스(110)의 외면(111)과 가상의 동일 평면(L1) 상에 위치될 수 있다.
제2 연결탭(170)은 제2 전극단자(132)에 전기적으로 연결되며 제1 단부(113)의 반대 측인 케이스(110)의 제2 단부(114)의 외부로 연장된다.
상기 제2 연결탭(170)은 제2 탭부(171) 및 제2 탭부(171)에서 절곡된 제2 절곡부(175)를 가진다. 구체적으로, 상기 제2 연결탭(170)은 상기 케이스(110)의 제2 단부(114) 측에서 상기 제2 전극단자(132)에 접촉되는 제2 탭부(171), 및 상기 제2 탭부(171)에서 절곡되어 상기 제2 단부(114)의 외부로 연장된 제2 절곡부(175)를 갖는다.
상기 제2 탭부(171)는 배터리셀(130)의 반경방향(z축 방향)을 따라 연장되고, 제2 절곡부(175)는 배터리셀(130)의 길이방향(y축 방향)을 따라 연장될 수 있다. 일예로, 상기 제2 탭부(171)와 상기 제2 절곡부(175)는 직교하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 연결탭(170)은 제2 탭부(171)가 케이스(110)의 제2 단부(114) 측에서 제2 전극단자(132)에 접촉되고, 제2 절곡부(175)가 제2 단부(114)의 외부로 연장되게 케이스(110)에 장착될 수 있다.
상기 제2 연결탭(170)은 제2 절곡부(175)의 내면(177)이 제1 절곡부(155)의 외면(158)과 가상의 동일 평면(L1) 상에 놓이게, 케이스(110)에 장착될 수 있다.
상기 제2 연결탭(170)은 제2 절곡부(175)의 내면(177)이 케이스(110)의 외면(111)과 가상의 동일 평면(L1) 상에 놓이고, 제2 절곡부(175)의 외면(178)이 케이스의 외면(111)에 대해 단차지게, 케이스(110)의 제2 단부(114) 측에 장착될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제2 셀모듈(200)에서, 상기 케이스(210)는 배터리셀의 길이 방향(Y)으로 개방된 통형 구조를 가진다. 케이스(210)에는 제1 단부(213) 측 외주면에 적어도 하나의 홈부(215)가 마련된다.
복수의 배터리셀(230)은 케이스(210)의 내부 공간(212)에 각각 수용된다. 각각의 배터리셀(230)은 제1 전극단자(231) 및 제2 전극단자(232)을 가진다. 또한, 제2 셀모듈(200)에서, 각각의 배터리셀은 제1 전극단자(231)가 케이스(210)의 제1 단부(213) 측으로 향하도록 배치되고, 제2 전극단자(232)가 케이스(210)의 제2 단부(214) 측으로 향하도록 배치될 수 있다.
상기 지지리브(290)는 케이스(210)의 내부 공간(212)에 장착된다. 상기 지지리브(290)는 케이스(210) 내부에서 각각의 배터리셀(230)이 이격 배치되도록 복수의 배터리셀(230)을 지지한다.
제1 연결탭(250)은 제1 전극단자(231)에 연결되며 케이스(210)의 제1 단부(213) 측으로 노출된다. 여기서, 제1 전극단자(231)은 양극 또는 음극일 수 있고, 제2 전극 단자(232)는 제1 전극단자(231)와 반대 극성을 가질 수 있다.
상기 제1 연결탭(250)은 제1 탭부(251) 및 제1 탭부(251)에서 절곡된 제1 절곡부(255)를 가진다. 구체적으로, 상기 제1 연결탭(250)은 상기 케이스(210)의 제1 단부(213) 측에서 상기 제1 전극단자(231)에 접촉되는 제1 탭부(251) 및 상기 제1 탭부(251)에서 절곡되어 상기 케이스(210)의 제1 단부(213) 측의 외주면(211)에 접촉되는 제1 절곡부(255)를 갖는다.
상기 제1 탭부(251)는 배터리셀(230)의 반경방향(z축 방향)을 따라 연장되고, 제1 절곡부(255)는 배터리셀(230)의 길이방향(y축 방향)을 따라 연장될 수 있다. 일예로, 상기 제1 탭부(251)와 상기 제1 절곡부(255)는 직교하도록 마련될 수 있다.
상기 제1 연결탭(250)은 제1 탭부(251)가 케이스(210)의 제1 단부(213) 측에서 제1 전극단자(231)에 접촉되고, 제1 절곡부(255)가 케이스(210)의 제1 단부(213) 측의 외주면(211)에 접촉되게, 케이스(210)에 장착된다.
상기 제1 연결탭(250)은 제1 절곡부(255)가 상기 홈부(215)에 안착되게, 케이스(210)에 장착된다. 제1 절곡부(255)의 내면(257)은 홈부(215)에 접촉된다.
상기 제1 연결탭(250)의 제1 절곡부(255)가 홈부(215)에 안착시, 제2 절곡부(255)의 외면(258)은 케이스(210)의 외면(211)과 가상의 동일 평면(L1) 상에 위치될 수 있다.
제2 연결탭(270)은 제2 전극단자(232)에 전기적으로 연결되며 제1 단부(213)의 반대 측인 케이스(210)의 제2 단부(214)의 외부로 연장된다.
상기 제2 연결탭(270)은 제2 탭부(271) 및 제2 탭부(271)에서 절곡된 제2 절곡부(275)를 가진다. 구체적으로, 상기 제2 연결탭(270)은 상기 케이스(210)의 제2 단부(214) 측에서 상기 제2 전극단자(232)에 접촉되는 제2 탭부(271), 및 상기 제2 탭부(271)에서 절곡되어 상기 제2 단부(214)의 외부로 연장된 제2 절곡부(275)를 갖는다.
상기 제2 탭부(271)는 배터리셀(230)의 반경방향(z축 방향)을 따라 연장되고, 제2 절곡부(275)는 배터리셀(230)의 길이방향(y축 방향)을 따라 연장될 수 있다. 일예로, 상기 제2 탭부(271)와 상기 제2 절곡부(275)는 직교하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 연결탭(270)은 제2 탭부(271)가 케이스(210)의 제2 단부(214) 측에서 제2 전극단자(232)에 접촉되고, 제2 절곡부(275)가 제2 단부(214)의 외부로 연장되게 케이스(210)에 장착될 수 있다.
상기 제2 연결탭(270)은 제2 절곡부(275)의 내면(277)이 제1 절곡부(255)의 외면(258)과 가상의 동일 평면(L1) 상에 놓이게, 케이스(210)에 장착될 수 있다.
상기 제2 연결탭(270)은 제2 절곡부(275)의 내면(277)이 케이스(210)의 외면(211)과 가상의 동일 평면(L1) 상에 놓이고, 제2 절곡부(275)의 외면(278)이 케이스(210)의 외면(211)에 대해 단차지게, 케이스(210)의 제2 단부(214) 측에 장착될 수 있다.
이하에서는 제1 셀모듈(100) 및 제2 셀모듈(200)에 대한 회로기판부(500)의 결합 구조에 대해 설명하기로 한다.
상기 배터리팩(1000)은 상기 제1 셀모듈(100) 및 상기 제2 셀모듈(200)이 차례로 배열된 상태에서, 상기 제1 셀모듈(100) 및 상기 제2 셀모듈(200)을 전기적으로 연결하는 회로기판부(500)를 포함한다.
도 4 및 도 8을 참조하면, 제1 셀모듈(100) 및 제2 셀모듈(200)은 배터리셀의 길이 방향(Y)으로 차례로 배열된다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 제1 셀모듈(100) 및 제2 셀모듈(200)이 배터리셀의 길이 방향(Y)으로 차례로 배열될 때, 상기 제1 셀모듈(100)에 구비된 제2 연결탭(170)의 제2 탭부(171)는 제2 셀모듈(200)에 구비된 제1 연결탭(250)의 제1 탭부(251)와 이격되게 배치된다. 그리고, 제1 셀모듈(100)에 구비된 제2 연결탭(170)의 제2 절곡부(175)가 제2 셀모듈(200)에 구비된 제1 연결탭(250)의 제1 절곡부(255) 상에 배치된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 셀모듈(200)에 구비된 제1 연결탭(250)은 제1 절곡부(255)의 외면이 케이스(210)의 외면과 가상의 동일 평면(L1) 상에 위치될 수 있다.
그리고, 제1 셀모듈(100)에 구비된 제2 연결탭(170)의 제2 절곡부(175)는 배터리셀의 길이 방향(y축 방향)과 다른 방향(z)으로, 제2 셀모듈(200)에 구비된 제1 연결탭(250)의 제1 절곡부(255)에 적층된다. 이때, 제1 셀모듈(100)의 제2 절곡부(175)의 내면(177)은 제2 셀모듈(200)의 제1 절곡부(255)의 외면(258)에 접촉될 수 있다.
상기 회로기판부(500)는 제1 셀모듈(100)의 제2 절곡부(175)를 덮도록, 제1 셀모듈(100) 및 제2 셀모듈(200) 상에 배치된다. 특히, 상기 회로기판부(500)는 커넥터(530)가 제1 셀모듈(100)의 제2 절곡부(175)를 덮도록 배치된다.
상기 회로기판부(500)는 제1 셀모듈(100) 및 제2 셀모듈(200)을 전기적으로 연결하며, 상기 회로기판부(500)로는 연성회로기판(FPCB)이 사용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 회로기판부(500)는 상기 커넥터(530)가 제1 셀모듈(100)의 제2 연결탭(170) 상에 위치하고, 상기 커넥터(530)가 제1 셀모듈(100)의 제2 연결탭(170)을 매개로 제2 셀모듈(200)의 제1 연결탭(250)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 셀모듈(200)의 제1 절곡부(155), 제1 셀모듈(100)의 제2 절곡부(175) 및 회로기판부(300)는 배터리셀의 길이 방향(y축 방향)과 다른 방향(z축 방향)으로 적층 배치된다.
여기서, 제1 셀모듈(100)의 타측으로 돌출된 제2 절곡부(175)는, 제2 셀모듈(200)의 일측에 배치된 제1 연결탭(250)의 제1 절곡부(255)와 회로기판부(500) 사이에 배치된다.
즉, 상기 회로기판부(500)는 커넥터(530)가 상기 제2 절곡부(175)를 덮도록 상기 제1 셀모듈(100) 및 상기 제2 셀모듈(200) 상에 배치되고, 상기 커넥터(530)는 상기 제1 셀모듈(100)의 제2 절곡부(175) 및 상기 제2 셀모듈(200)의 제1 절곡부(255)에 용접 결합된다.
상기 회로기판부(500)는 커넥터(530)가 제1 셀모듈(100)의 제2 절곡부(175) 및 제2 셀모듈(200)의 제1 절곡부(155)에 용접 결합된다. 용접빔(W)은 배터리셀의 길이 방향과 다른 방향(Z)으로, 회로기판부(300)에 수직하게 조사될 수 있다.
본 발명에서, 제1 셀모듈(100)의 타측으로 돌출된 제2 연결탭(170)이 제2 셀모듈(200)의 일측에 구비된 제1 연결탭(250)에 적층된 후, 회로기판부(500)의 커넥터(530)가 제1 셀모듈(100)의 제2 연결탭(170) 및 제2 셀모듈(200)의 제1 연결탭(250)에 1회 용접됨에 따라, 제1 셀모듈(100)과 제2 셀모듈(200)을 전기적으로 연결할 수 있다.
종래 배터리팩(1)의 조립 공정은 두 개의 셀모듈(10, 20)을 연결하기 위해서는 최소 2회의 용접 공정이 요구되었으나, 이에 반해, 본 발명은 연결탭의 구조 변경을 통해, 배터리 팩(1000)의 조립 공정시 커넥터(530)당 1회의 용접을 통해 두 개의 셀모듈(100, 200)을 전기적으로 연결할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 배터리 팩에 따르면, 복수의 셀모듈로 구성된 배터리 팩의 조립 공정 시 용접 횟수를 줄일 수 있다.

Claims (15)

  1. 제1 전극단자 및 제2 전극단자를 가지는 복수의 배터리셀, 상기 복수의 배터리셀이 수용되는 케이스, 상기 제1 전극단자에 연결되며 상기 케이스의 제1 단부 측으로 노출된 제1 연결탭, 및 상기 제2 전극단자에 연결되며 상기 제1 단부의 반대 측인 상기 케이스의 제2 단부의 외부로 연장된 제2 연결탭을 각각 포함하는 제1 및 제2 셀모듈; 및
    상기 제1 셀모듈 및 상기 제2 셀모듈이 차례로 배열된 상태에서, 상기 제1 셀모듈 및 상기 제2 셀모듈을 전기적으로 연결하는 회로기판부를 포함하고,
    상기 제1 셀모듈 및 상기 제2 셀모듈은 상기 제1 셀모듈의 제2 연결탭이 상기 제2 셀모듈의 제1 연결탭 상에 위치하도록 배치되며,
    상기 회로기판부는 상기 제1 셀모듈의 제2 연결탭 상에 위치하고, 상기 제1 셀모듈의 제2 연결탭을 매개로 상기 제2 셀모듈의 제1 연결탭에 전기적으로 연결된, 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 연결탭은 상기 케이스의 제1 단부 측에서 상기 제1 전극단자에 접촉되는 제1 탭부, 및 상기 제1 탭부에서 절곡되어 상기 케이스의 제1 단부 측의 외주면에 접촉되는 제1 절곡부를 갖고,
    상기 제2 연결탭은 상기 케이스의 제2 단부 측에서 상기 제2 전극단자에 접촉되는 제2 탭부, 및 상기 제2 탭부에서 절곡되어 상기 제2 단부의 외부로 연장된 제2 절곡부를 가지는, 배터리 팩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 절곡부는 제1 단부에서 제2 단부를 향하는 상기 케이스의 길이방향을 따라 연장되고,
    상기 제2 절곡부는 제1 단부에서 제2 단부를 향하는 상기 케이스의 길이방향을 따라 연장된 배터리 팩.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제1 절곡부 및 제2 절곡부는 평행하게 배열된 배터리 팩.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 연결탭은 상기 제2 절곡부의 내면이 상기 제1 절곡부의 외면과 가상의 동일 평면 상에 위치하도록 마련된 배터리 팩.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 케이스에는 상기 제1 단부 측 외주면에 적어도 하나의 홈부가 마련되고,
    상기 제1 연결탭은 상기 제1 탭부가 상기 제1 전극단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 절곡부가 상기 홈부에 안착된 배터리 팩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 연결탭은 상기 제1 절곡부가 상기 홈부에 안착시, 상기 제1 절곡부의 외면이 상기 케이스의 외부로 노출되도록 마련된, 배터리 팩.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 연결탭은 상기 제2 절곡부의 내면이 상기 케이스의 외면과 가상의 동일 평면 상에 위치하도록 마련되고, 상기 제2 절곡부의 외면이 상기 케이스의 외면으로부터 소정 간격 떨어져 위치하는, 배터리 팩.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 셀모듈 및 상기 제2 셀모듈이 상기 배터리셀의 길이 방향으로 차례로 배열될 때,
    상기 제1 셀모듈에 구비된 상기 제2 연결탭의 제2 탭부는 상기 제2 셀모듈에 구비된 상기 제1 연결탭의 제1 탭부와 이격되고,
    상기 제1 셀모듈에 구비된 상기 제2 연결탭의 제2 절곡부는 상기 제2 셀모듈에 구비된 상기 제1 연결탭의 제1 절곡부 상에 배치되는 배터리 팩.
  10. 제 9 항에 있어서,
    회로기판부는 커넥터가 상기 제2 절곡부를 덮도록 상기 제1 셀모듈 및 상기 제2 셀모듈 상에 배치되고,
    상기 커넥터는 상기 제1 셀모듈의 제2 절곡부 및 상기 제2 셀모듈의 제1 절곡부에 용접 결합된, 배터리 팩.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 셀모듈의 제1 절곡부, 상기 제1 셀모듈의 제2 절곡부 및 상기 회로기판부는 상기 배터리셀의 길이 방향과 다른 방향으로 적층 배치된, 배터리 팩.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 회로기판부는 연성회로기판인, 배터리 팩.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 커넥터는 금속 재질로 형성된 배터리 팩
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 탭부는 배터리셀의 반경방향을 따라 연장되고, 제1 절곡부는 배터리셀의 길이방향을 따라 연장되며,
    상기 제2 탭부는 배터리셀의 반경방향을 따라 연장되고, 제2 절곡부는 배터리셀의 길이방향을 따라 연장된 배터리 팩.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 탭부와 상기 제1 절곡부는 직교하도록 마련되고,
    상기 제2 탭부와 상기 제2 절곡부는 직교하도록 마련된 배터리 팩.
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