WO2024150934A1 - 버스바 조립체 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

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battery
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glass fiber
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윤선우
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a busbar assembly and a battery pack including the same, and more specifically, to a busbar assembly with improved fire resistance and a battery pack including the same.
  • secondary batteries that can be charged and discharged are a way to solve air pollution from existing gasoline vehicles that use fossil fuels, and are used in electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and plug-in hybrid electric vehicles ( As it is used as a power source for batteries such as P-HEV), the need for development of secondary batteries is increasing.
  • EV electric vehicles
  • HEV hybrid electric vehicles
  • P-HEV plug-in hybrid electric vehicles
  • lithium secondary batteries rarely have a memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so they can be freely charged and discharged. , it is in the spotlight for its very low self-discharge rate and high energy density.
  • a lithium secondary battery mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which positive and negative electrode plates each coated with the positive and negative electrode active materials are disposed with a separator in between, and a battery case that seals and stores the electrode assembly together with an electrolyte.
  • lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • a battery module is made by electrically connecting multiple battery cells. This is used.
  • These battery modules have improved capacity and output by connecting multiple battery cells in series or parallel to form a battery cell stack.
  • one or more battery modules may be mounted together with various control and protection systems such as a Battery Disconnect Unit (BDU), Battery Management System (BMS), and cooling system to form a battery pack.
  • BDU Battery Disconnect Unit
  • BMS Battery Management System
  • cooling system to form a battery pack.
  • the temperature from multiple battery cells can add up in a small space, causing the temperature to rise quickly and severely.
  • high output can be obtained, but heat dissipation of the battery cells is not performed properly or thermal runaway of the battery cells occurs. If this phenomenon occurs, there is a high possibility that an explosion or ignition will occur.
  • Figure 1 is a plan view showing a conventional bus bar
  • Figure 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line A-A' of Figure 1.
  • the conventional bus bar 20 is a bar-shaped metal member extending along the longitudinal direction, and both ends of the bus bar 20 have penetrating holes for connection to the terminal bus bar of the battery module. A sphere can be formed.
  • This bus bar 20 is responsible for HV (High voltage) connection in the battery pack.
  • the HV connection refers to a connection that serves as a power source to supply power
  • the bus bar 20 is a configuration that guides the electrical connection of the battery module, and generally includes a metal material with excellent electrical conductivity.
  • the bus bar 20 may include copper (Cu) material.
  • the covering member 20C can surround this bus bar 20.
  • the covering member 20C may include an electrically insulating material, for example, a silicone material or an epoxy material. Since the covering member 20C surrounds the bus bar 20 through which a high current flows, a short circuit is prevented from occurring when the bus bar 20 comes into contact with other electrical components or conductive members other than the terminal bus bar of the battery module.
  • battery packs are required to have equipment that prevents flames from spewing out to the outside of the battery pack even if ignition occurs inside the battery pack. Since the temperature of the flame generated inside the battery pack is very high at about 1000°C, the covering member 20C surrounding the bus bar 20 may melt and the bus bar 20 may be exposed. If the exposed bus bar 20 contacts other electrical components or conductive members and a short circuit occurs, the internal flame may further spread and the flame may spread to the outside of the battery pack. Ultimately, this may lead to an explosion of the battery pack or the vehicle equipped with the battery pack.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a bus bar assembly that can maintain electrical insulation without melting even if a flame occurs inside the battery pack, and a battery pack including the same.
  • a bus bar assembly includes a bus bar for guiding electrical connections within a battery pack; A refractory silicon layer surrounding the outer peripheral surface of the bus bar; and a glass fiber tape surrounding the refractory silicon layer. A plurality of grooves are formed on the surface of the refractory silicon layer.
  • the grooves may be formed on a surface of the refractory silicone layer facing the fiberglass tape.
  • a gas discharge path may be formed between the refractory silicon layer and the glass fiber tape by the grooves.
  • the grooves may be in a form that continues along a certain direction.
  • the grooves may include a first groove extending along a first direction and a second groove extending along a second direction perpendicular to the first direction.
  • the first direction may be parallel to the longitudinal direction of the bus bar.
  • the glass fiber tape may be wound around the refractory silicon layer a plurality of times along the longitudinal direction of the bus bar to form layers where at least some areas overlap.
  • the fiberglass tape may be wound around the refractory silicon layer at an angle a plurality of times, such that some areas between one layer of the fiberglass tape and another layer adjacent thereto overlap.
  • the refractory silicon layer may include a silicon material that becomes ceramic at high heat.
  • a battery pack includes at least one of the bus bar assemblies; battery modules; a BDU (Battery Disconnect Unit) module for controlling the electrical connection of the battery modules; and a BMS (Battery Management System) module that monitors and controls the operation of the battery module.
  • At least one bus bar assembly electrically connects at least one of the battery modules, the battery module and the BDU module, the battery module and the BMS module, or the BDU module and the BMS module.
  • a refractory silicon layer that becomes ceramic at high heat or flame and a glass fiber tape surrounding this refractory silicon layer are provided in the bus bar assembly, so that even if a flame occurs inside the battery pack, the bus bar assembly is maintained. Electrical insulation can be maintained.
  • a plurality of grooves are formed on the surface of the refractory silicon layer, so that gases generated when the bus bar assembly is exposed to flame can be quickly discharged.
  • Figure 1 is a plan view showing a conventional bus bar.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a cross-section taken along the cutting line A-A' in Figure 1.
  • Figure 3 is a plan view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing one of the battery modules included in the battery pack of Figure 3.
  • FIG. 5 is a partial perspective view showing the battery module of Figure 4 with the module frame and end plate removed.
  • Figure 6 is a plan view showing the glass fiber tape removed from the bus bar assembly according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing a cross-section taken along the cutting line B-B' of Figure 6.
  • Figure 9 is a cross-sectional view showing a cross-section taken along the cutting line C-C' of Figure 8.
  • Figure 3 is a plan view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1000 includes a bus bar assembly 100; Battery modules 1200; A Battery Disconnect Unit (BDU) module 1300 for controlling the electrical connection of the battery modules 1200; and a BMS (Battery Management System) module 1400 that monitors and controls the operation of the battery module 1200.
  • At least one bus bar assembly 100 is between the battery modules 1200, between the battery module 1200 and the BDU module 1300, between the battery module 1200 and the BMS module 1400, or At least one of the BDU module 1300 and the BMS module 1400 is electrically connected.
  • a plurality of battery modules 1200 may be stored in the pack frame 1100, and the electrical connection between the battery modules 1200 or the electrical connection between the battery module 1200 and the BDU module 1300 is provided by a bus bar.
  • This can be achieved by assembly 100. That is, the bus bar assembly 100 according to this embodiment can be responsible for HV (High voltage) connection.
  • the HV connection is a power connection to supply power requiring high voltage, and refers to the connection between battery cells or between battery modules.
  • the BDU module 1300 is a member for controlling the electrical connection of the battery module 1200 and can cut off power between the power conversion device and the battery module 1200.
  • the BDU module 1300 can secure the safety of the battery pack 1000 by turning off the power to the battery pack 1000 when a condition occurs where the current exceeds the set range.
  • the LV connection member 100' may be responsible for the electrical connection between the battery module 1200 and the BMS module 1400.
  • the electrical connection here is a low voltage (LV) connection, meaning a sensing connection for detecting and controlling the voltage and temperature of the battery module 1200.
  • sensors, etc. inside the battery module 1200 are disposed, and real-time temperature information or voltage information of the battery module 1200 is transmitted to the BMS module 1400 through the LV connection member 100'.
  • the real-time operating status of the battery module 1200 can be monitored and controlled through the BMS module 1400.
  • an HV current sensor may be integrated into the BMS module 1400.
  • the bus bar assembly according to this embodiment may be responsible for electrical connection between the battery module 1200 and the BMS module 1400 or between the BDU module 1300 and the BMS module 1400.
  • the battery module 1200 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the battery module 1200 described below is an example structure of a battery module including a plurality of battery cells 11, and various types of battery modules including a plurality of battery cells may be applied.
  • Figure 4 is a perspective view showing one of the battery modules included in the battery pack of Figure 3.
  • Figure 5 is a partial perspective view showing the battery module of Figure 4 with the module frame and end plate removed.
  • the battery module 1200 may include a battery cell stack 11A in which a plurality of battery cells 11 are stacked.
  • the battery cell stack 11A is shown in FIG. 5.
  • This battery cell stack (11A) can be accommodated in the module frame 30 and the end plate 40.
  • the battery cell 11 may be a pouch-type battery cell.
  • a pouch-type battery cell can be formed by storing an electrode assembly in a pouch case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and then fusing the outer periphery of the pouch case.
  • These battery cells 11 may be formed in a rectangular sheet structure.
  • the electrode lead 11L connected to the electrode assembly protrudes out of the pouch case, and the electrode leads 11L of each battery cell 11 may be electrically connected to each other via the lead bus bar 21. Meanwhile, at least one electrode lead 11L may be connected to the terminal bus bar 22. A portion of the terminal bus bar 22 may be exposed to the outside of the battery module 1200 as shown in FIG. 4 .
  • Both the lead bus bar 21 and the terminal bus bar 22 may include a metal material with excellent electrical conductivity.
  • the bus bar assembly 100 is electrically connected to this terminal bus bar 22, so that the above-described HV connection can be achieved. That is, the battery module 1200 may be electrically connected to another battery module 1200, BDU module 1300, or BMS module 1400 via the bus bar assembly 100 connected to the terminal bus bar 22.
  • bus bar assembly according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 9.
  • Figure 6 is a plan view showing the glass fiber tape removed from the bus bar assembly according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing a cross-section taken along the cutting line B-B' of Figure 6.
  • FIG. 8 is a plan view showing how a glass fiber tape is wound in the bus bar assembly of FIG. 6.
  • Figure 9 is a cross-sectional view showing a cross-section taken along the cutting line C-C' of Figure 8.
  • the bus bar assembly 100 includes a bus bar 200 for guiding electrical connections within the battery pack 1000; A refractory silicon layer 300 surrounding the outer peripheral surface of the bus bar 200; and a glass fiber tape 400 surrounding the refractory silicon layer 300.
  • the bus bar 200 is configured to guide the electrical connection of the battery module, that is, the HV connection, and may include a metal material with excellent electrical conductivity.
  • the bus bar 200 may include copper (Cu) material.
  • the bus bar 200 may be a metal bar extending along the longitudinal direction (Ld).
  • the refractory silicon layer 300 may include a refractory silicon material. Specifically, the refractory silicon layer 300 can be formed by molding the refractory silicon material on the outer peripheral surface of the bus bar 200. This refractory silicon layer 300 may cover the outer peripheral surface of the bus bar 200 except for some areas at both ends of the bus bar 200 connected to the terminal bus bar 22 (see FIG. 4).
  • the refractory silicon layer 300 which has electrical insulation properties, functions as an insulating layer that protects the bus bar 200 and prevents short circuits from occurring when the bus bar 200 comes into contact with other electrical components or conductive members.
  • the refractory silicon material is a material that becomes ceramic when exposed to flame or high heat, unlike general silicon materials that are exposed to flame or burn at high heat.
  • the refractory silicone material may include silicone polymer and silica.
  • the applied silicone polymer may be a polysiloxane-based compound having a vinyl group as a functional group, and corresponds to the base of the refractory silicone material.
  • Silica is a reinforcing filler included in the silicone polymer and may be fumed silica.
  • high purity silicon chloride (SiCl 4 ) compounds can be produced through reaction with hydrochloric acid and purification process. Fumed silica can be obtained by reacting it with hydrogen and oxygen in a high-temperature flame.
  • the refractory silicon material may contain platinum (Pt) as a catalyst.
  • the silicon polymer When the refractory silicon material is exposed to flame or high heat, the silicon polymer is decomposed and silica (SiO 2 ) is cross-linked to form a ceramic material. Even if the refractory silicon layer 300 according to this embodiment is exposed to an internal flame or placed in a high-temperature environment, it can maintain electrical insulation by being ceramified rather than burning or melting away.
  • the glass fiber tape 400 may include a base layer containing glass fibers and an adhesive layer formed on one side of the base layer.
  • the base layer may be a fabric containing glass fibers, and the adhesive layer may include at least one of acrylic resin or silicone resin.
  • the glass fiber tape 400 may be a rectangular tape having a long side (400L) and a short side (400S). That is, in this specification, the long side 400L refers to the relatively long side of the rectangular tape, and the short side 400S refers to the relatively short side of the rectangular tape.
  • This glass fiber tape 400 can wrap the refractory silicon layer 300 along the long side 400L of the glass fiber tape 400.
  • the glass fiber tape 400 is a refractory silicon layer ( 300).
  • the layers 410 and 420 of the glass fiber tape 400 correspond to an interlayer structure formed by overlapping at least some regions of adjacent parts of the glass fiber tape 400. More specifically, the glass fiber tape 400 is diagonally applied a plurality of times to the refractory silicon layer ( 300). In Figure 8, some areas of both ends of the refractory silicon layer 300 are shown as exposed without being wrapped around the glass fiber tape 400, but this is for convenience of explanation, and the entire area of the refractory silicon layer 300 This can be wrapped by glass fiber tape 400.
  • the glass fiber tape 400 can protect the refractory silicon layer 300 from flame. That is, the glass fiber tape 400 completely surrounds the refractory silicon layer 300 and can primarily protect the refractory silicon layer 300 from flames generated inside the battery pack.
  • the glass fiber tape 400 can improve the insulation performance of the bus bar 200 by supplementing the structural rigidity of the bus bar 200 and the refractory silicon layer 300. Specifically, when the refractory silicon layer 300 is ceramized, the insulation is maintained but the strength is weakened, so the refractory silicon layer 300 may be broken by external force.
  • the glass fiber tape 400 can supplement the rigidity of the refractory silicon layer 300 and prevent the refractory silicon layer 300 from being broken by external force.
  • grooves 300G are formed on the surface of the refractory silicon layer 300 according to this embodiment. Specifically, grooves 300G may be formed on the surface of the refractory silicon layer 300 facing the glass fiber tape 400. Additionally, the grooves 300G may have a shape that continues along a certain direction.
  • the grooves 300G include a first groove 300G1 running along a first direction d1 and a second groove 300G2 running along a second direction d2 perpendicular to the first direction d1.
  • the first direction d1 may be parallel to the longitudinal direction Ld of the bus bar 200.
  • the first groove 300G1 is comprised of a plurality of first grooves 300G1, and the plurality of first grooves 300G1 may be positioned to be spaced apart from each other along the second direction d2.
  • the second groove 300G2 is comprised of a plurality of second grooves 300G2, and the plurality of second grooves 300G2 may be positioned to be spaced apart from each other along the first direction d1.
  • the first grooves 300G1 and the second grooves 300G2 may form a grid pattern.
  • the first groove 300G1 may have a constant angle with the longitudinal direction (Ld) of the bus bar 200 and extend diagonally.
  • gas may be generated from the adhesive layer of the refractory silicon layer 300 and the fiberglass tape 400.
  • Gas generated from the refractory silicon layer 300 and the glass fiber tape 400 can accelerate internal flames and impair the structural stability of the bus bar assembly 100, adversely affecting the insulation performance of the bus bar 200. It can go crazy. Specifically, if the generated gas is blocked by the closely attached glass fiber tape 400 and is not discharged, some of the parts wrapped around the glass fiber tape 400 may swell and eventually the glass fiber tape 400 may burst and be damaged.
  • the refractory silicon layer 300 may collapse without forming a dense structure, and ultimately the mechanical rigidity and electrical insulation of the busbar assembly 100 are impaired.
  • the gas generated from the adhesive layer of the refractory silicon layer 300 and the glass fiber tape 400 may contain carbonized components, and if the carbonized components accumulate internally, it has a negative effect on electrical insulation.
  • a plurality of grooves 300G are formed on the surface of the refractory silicon layer 300, so that gas generated from the refractory silicon layer 300 or the glass fiber tape 400 is quickly discharged when a flame occurs. It was made possible.
  • a gas discharge path may be formed between the refractory silicon layer 300 and the glass fiber tape 400 by the grooves 300G. That is, the bus bar assembly 100 according to the present embodiment is formed by wrapping the glass fiber tape 400 around the refractory silicon layer 300 several times to ensure insulation and structural stability. Gas generated in a flame situation can be easily discharged through the groove (300G). Accordingly, the structural stability and insulation of the bus bar assembly 100 in high temperature and high temperature environments can be greatly improved.
  • the gas G1 generated between the refractory silicon layer 300 and the glass fiber tape 400 follows the path formed by the groove 300G formed on the surface of the refractory silicon layer 300. may be discharged.
  • the glass fiber tape 400 is overlapped so that a partial area between one layer 410 of the glass fiber tape 400 and the other adjacent layer 420 overlaps. It can be wound around the refractory silicon layer 300 at an angle a plurality of times.
  • the gas (G2) generated between one layer 410 and the other layer 420 of the glass fiber tape 400 follows a path between one layer 410 and the other layer 420. It can be released through That is, gas generated in a flame situation may be discharged to the outside of the bus bar assembly 100 through two paths.
  • the depth (D) of the plurality of grooves (300G) formed in the refractory silicon layer 300 may be 5% to 55% of the thickness (T) of the refractory silicon layer 300. . If the depth (D) of the plurality of grooves (300G) is less than 5% of the thickness (T) of the refractory silicon layer 300, the depth (D) of the grooves (300G) is too shallow and the refractory silicon layer 300 and the glass fiber tape It may be difficult for the gas generated at (400) to be discharged smoothly.
  • the manufacturing process of forming the plurality of grooves (300G) may be problematic, and The fire resistance or insulation of the refractory silicon layer 300 may decrease.
  • the refractory silicon layer 300 may have a thickness (T) of 1.5 mm or more and 3.5 mm or less, considering mold formability and withstanding voltage performance.
  • the depth D of the plurality of grooves 300G may be formed to be 0.2 mm or more and 0.8 mm in consideration of the degree of gas emission and manufacturing process.
  • the number or width (W) of the plurality of grooves (300G) may vary depending on the width or thickness of the bus bar (200).
  • the width W of the plurality of grooves 300G may be 0.5 mm or more and 1.5 mm or less.
  • One or more battery modules according to this embodiment described above may be mounted together with various control and protection systems such as a Battery Management System (BMS), Battery Disconnect Unit (BDU), and a cooling system to form a battery pack.
  • BMS Battery Management System
  • BDU Battery Disconnect Unit
  • the battery module or battery pack can be applied to various devices. Specifically, it can be applied to transportation such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrids, or ESS (Energy Storage System), but is not limited to this and can be applied to various devices that can use secondary batteries.
  • transportation such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrids, or ESS (Energy Storage System), but is not limited to this and can be applied to various devices that can use secondary batteries.
  • ESS Electronicgy Storage System

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 조립체는, 전지팩 내부에서 전지 모듈과 연결되어 전지 모듈의 전기적 연결을 안내하기 위한 버스바; 상기 버스바의 외주면을 감싸는 내화 실리콘층; 및 상기 내화 실리콘층을 감싸는 유리섬유 테이프;를 포함한다. 상기 내화 실리콘층의 표면에 복수의 홈들이 형성된다.

Description

버스바 조립체 및 이를 포함하는 전지팩
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2023년 1월 11일자 한국 특허 출원 제10-2023-0004100호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 버스바 조립체 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 내화성이 향상된 버스바 조립체 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 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. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
소형 기기들에 이용되는 이차 전지의 경우, 2-3개의 전지셀들이 배치되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우는, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈(Battery module)이 이용된다. 이러한 전지 모듈은 다수의 전지셀이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 전지셀 적층체를 형성함으로써 용량 및 출력이 향상된다. 또한, 하나 이상의 전지 모듈은 BDU(Battery Disconnect Unit), BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지팩을 형성할 수 있다.
다수의 전지 모듈들이 모인 전지팩은, 다수의 전지셀로부터 나오는 열이 좁은 공간에서 합산되어 온도가 빠르고 심하게 올라갈 수 있다. 다시 말해서, 다수의 전지셀이 적층된 전지 모듈들과 이러한 전지 모듈들이 장착된 전지팩의 경우, 높은 출력을 얻을 수 있지만, 전지셀의 방열이 제대로 이루어지지 않거나 전지셀들의 열폭주(thermal runaway) 현상이 발생할 경우 폭발이나 발화가 발생할 가능성이 높다.
한편, 전지팩 내부에는 전지 모듈과 연결되는 버스바가 구비된다. 도 1은 종래의 버스바를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 버스바(20)는 길이 방향을 따라 연장되는 막대 형상의 금속 부재이고, 버스바(20)의 양 단부에는 전지 모듈의 터미널 버스바와의 연결을 위한 관통구가 형성될 수 있다. 이러한 버스바(20)는, 전지팩에서 HV(High voltage) 연결을 담당하는 구성이다. HV 연결은 전력을 공급하기 위한 전원 역할의 연결을 의미하며, 버스바(20)는 전지 모듈의 전기적 연결을 안내하는 구성으로, 전기 전도성이 우수한 금속 소재를 포함하는 것이 일반적이다. 일례로, 버스바(20)는 구리(Cu) 소재를 포함할 수 있다.
피복 부재(20C)는 이러한 버스바(20)를 감쌀 수 있다. 피복 부재(20C)는 전기적 절연인 소재를 포함할 수 있으며, 일례로, 실리콘 소재 또는 에폭시 소재를 포함할 수 있다. 고전류가 흐르는 버스바(20)를 피복 부재(20C)가 감싸기 때문에 버스바(20)가 전지 모듈의 터미널 버스바 외에 다른 전장품이나 도전성 부재와 접촉하여 쇼트가 발생하는 것이 차단된다.
최근 전지팩에는, 전지팩의 내부에서 발화가 발생하여도, 전지팩의 외부에까지 화염이 분출되지 않는 설비가 요구된다. 전지팩 내부에서 발생한 화염은 온도가 약 1000℃로 매우 높기 때문에 버스바(20)를 감싸는 피복 부재(20C)가 녹아 버스바(20)가 노출되는 경우가 있다. 노출된 버스바(20)가 다른 전장품이나 도전성 부재와 접촉하여 쇼트가 발생할 경우, 내부 화염이 더욱 확산되고, 전지팩 외부에까지 이러한 화염이 전파될 수 있다. 종국적으로 이는 전지팩이나 전지팩이 장착된 차량의 폭발로 이어질 수 있다.
이에, 전지팩 내부에서 화염이 발생하여도, 전기적 절연성을 유지할 수 있는 버스바 조립체에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지팩 내부에서 화염이 발생하여도, 녹지 않고 전기적 절연성을 유지할 수 있는 버스바 조립체 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 조립체는, 전지팩 내부에서의 전기적 연결을 안내하기 위한 버스바; 상기 버스바의 외주면을 감싸는 내화 실리콘층; 및 상기 내화 실리콘층을 감싸는 유리섬유 테이프;를 포함한다. 상기 내화 실리콘층의 표면에 복수의 홈들이 형성된다.
상기 홈들은, 상기 내화 실리콘층에서 상기 유리섬유 테이프와 대면하는 표면에 형성될 수 있다.
상기 홈들에 의해 상기 내화 실리콘층과 상기 유리섬유 테이프 사이에 가스 배출 경로가 형성될 수 있다.
상기 홈들은, 일정한 방향을 따라 이어지는 형태일 수 있다.
상기 홈들은 제1 방향을 따라 이어지는 제1 홈 및 상기 제1 방향과 수직한 방향인 제2 방향을 따라 이어지는 제2 홈을 포함할 수 있다.
상기 제1 방향은, 상기 버스바의 길이 방향과 나란할 수 있다.
상기 유리섬유 테이프는, 적어도 일부의 영역이 중첩되는 층들을 형성하도록 상기 버스바의 길이 방향을 따라 가며 복수의 횟수로 상기 내화 실리콘층에 감길 수 있다.
상기 유리섬유 테이프에서의 어느 한 층과 이와 인접한 다른 한 층 간의 일부 영역이 중첩되도록, 상기 유리섬유 테이프가 비스듬히 복수의 횟수로 상기 내화 실리콘층에 감길 수 있다.
상기 내화 실리콘층은, 고열에서 세라믹화되는 실리콘 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩은, 적어도 하나의 상기 버스바 조립체; 전지 모듈들; 상기 전지 모듈들의 전기적 연결을 제어하기 위한 BDU(Battery Disconnect Unit) 모듈; 및 상기 전지 모듈의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery Management System) 모듈;을 포함한다. 적어도 하나의 상기 버스바 조립체는, 상기 전지 모듈들 사이, 상기 전지 모듈과 상기 BDU 모듈 사이, 상기 전지 모듈과 상기 BMS 모듈 사이 또는 상기 BDU 모듈과 상기 BMS 모듈 사이 중 적어도 하나를 전기적으로 연결한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 고열이나 화염에서 세라믹화되는 내화 실리콘층과 이러한 내화 실리콘층을 감싸는 유리섬유 테이프가 버스바 조립체에 구비되어, 전지팩 내부에서 화염이 발생하여도 버스바 조립체의 전기적 절연성이 유지될 수 있다.
특히, 내화 실리콘층의 표면에 복수의 홈들이 형성되어, 버스바 조립체가 화염에 노출되었을 때 발생하는 가스들이 신속하게 배출될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 버스바를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3의 전지팩에 포함된 전지 모듈들 중 하나를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 전지 모듈에 대해 모듈 프레임과 엔드 플레이트를 제거한 모습을 나타낸 부분 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 조립체에 대해 유리섬유 테이프가 제거된 모습을 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 6의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 6의 버스바 조립체에서, 유리섬유 테이프가 감기는 모습을 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8의 절단선 C-C’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 평면도이다.
도 3을 참고하면, 참고하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩(1000)은, 버스바 조립체(100); 전지 모듈(1200)들; 전지 모듈(1200)들의 전기적 연결을 제어하기 위한 BDU(Battery Disconnect Unit) 모듈(1300); 및 전지 모듈(1200)의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery Management System) 모듈(1400);을 포함한다. 본 실시예에 따른 적어도 하나의 버스바 조립체(100)는, 전지 모듈(1200)들 사이, 전지 모듈(1200)과 BDU 모듈(1300) 사이, 전지 모듈(1200)과 BMS 모듈(1400) 사이 또는 BDU 모듈(1300)과 BMS 모듈(1400) 사이 중 적어도 하나를 전기적으로 연결한다. 구체적으로, 복수의 전지 모듈(1200)들이 팩 프레임(1100)에 수납될 수 있고, 전지 모듈(1200) 사이의 전기적 연결이나 전지 모듈(1200)과 BDU 모듈(1300) 사이의 전기적 연결이 버스바 조립체(100)에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 버스바 조립체(100)는 HV(High voltage) 연결을 담당할 수 있다. 여기서 HV 연결은 고전압이 요구되는 전력을 공급하기 위한 전원 역할의 연결로써, 전지셀 간의 연결이나 전지 모듈 간의 연결을 의미한다.
BDU 모듈(1300)은 전지 모듈(1200)의 전기적 연결을 제어하기 위한 부재로써, 전력변환장치와 전지 모듈(1200) 사이에서 전원을 차단할 수 있다. BDU 모듈(1300)은 전류가 설정범위를 넘는 조건이 발생하면 전지팩(1000)의 전원을 차단하여 전지팩(1000)의 안전성을 확보할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 LV 연결 부재(100’)는 전지 모듈(1200)과 BMS 모듈(1400) 사이의 전기적 연결을 담당할 수 있다. 여기서의 전기적 연결은, LV(Low voltage) 연결로, 전지 모듈(1200)의 전압 및 온도를 감지하고 제어하기 위한 센싱 연결을 의미한다. 구체적으로, 전지 모듈(1200) 내부의 센서 등이 배치되고, 전지 모듈(1200)의 실시간 온도 정보나 전압 정보가 LV 연결 부재(100’)를 통해 BMS 모듈(1400)로 전달된다. BMS 모듈(1400)을 통해 전지 모듈(1200)의 실시간 작동 상태를 모니터링 및 제어할 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았지만, HV 전류 센서가 BMS 모듈(1400)에 통합되는 경우가 있다. 이 경우에, 본 실시예에 따른 버스바 조립체는 전지 모듈(1200)과 BMS 모듈(1400) 사이 또는 BDU 모듈(1300)과 BMS 모듈(1400) 사이의 전기적 연결을 담당할 수 있다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참고하여, 본 실시예에 따른 전지 모듈(1200)에 대해 설명하도록 한다. 다만, 아래에서 설명하는 전지 모듈(1200)은 복수의 전지셀(11)을 포함하는 전지 모듈의 하나의 예시적 구조이며, 복수의 전지셀을 포함하는 다양한 형태의 전지 모듈이 적용될 수 있다.
도 4는 도 3의 전지팩에 포함된 전지 모듈들 중 하나를 나타낸 사시도이다. 도 5는 도 4의 전지 모듈에 대해 모듈 프레임과 엔드 플레이트를 제거한 모습을 나타낸 부분 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(1200)은, 복수의 전지셀(11)이 적층된 전지셀 적층체(11A)를 포함할 수 있다. 전지셀 적층체(11A)는 도 5에 도시되어 있다. 이러한 전지셀 적층체(11A)는 모듈 프레임(30)과 엔드 플레이트(40)에 수납될 수 있다.
전지셀(11)은 파우치형 전지셀일 수 있다. 이러한 파우치형 전지셀은, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 전극 조립체를 수납한 뒤, 상기 파우치 케이스의 외주부를 융착하여 형성될 수 있다. 이러한 전지셀(11)은 장방형 시트 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극 조립체와 연결된 전극 리드(11L)는 상기 파우치 케이스의 외부로 돌출되는데, 각 전지셀(11)의 전극 리드(11L)들은 리드 버스바(21)를 매개로 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 적어도 하나의 전극 리드(11L)는 터미널 버스바(22)에 연결될 수 있다. 터미널 버스바(22)의 일부분은 도 4에 도시된 것처럼 전지 모듈(1200)의 외부로 노출될 수 있다. 리드 버스바(21)와 터미널 버스바(22)는 모두 전기 전도성이 우수한 금속 소재를 포함할 수 있다.
이러한 터미널 버스바(22)에 본 실시예에 따른 버스바 조립체(100)가 전기적으로 접속되어, 상술한 HV 연결이 이루어질 수 있다. 즉 전지 모듈(1200)은 터미널 버스바(22)에 연결되는 버스바 조립체(100)를 매개로 다른 전지 모듈(1200), BDU 모듈(1300) 또는 BMS 모듈(1400)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 9를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 조립체에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 조립체에 대해 유리섬유 테이프가 제거된 모습을 나타낸 평면도이다. 도 7은 도 6의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다. 도 8은 도 6의 버스바 조립체에서, 유리섬유 테이프가 감기는 모습을 나타낸 평면도이다. 도 9는 도 8의 절단선 C-C’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 도 9를 함께 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 조립체(100)는, 전지팩(1000) 내부에서의 전기적 연결을 안내하기 위한 버스바(200); 버스바(200)의 외주면을 감싸는 내화 실리콘층(300); 및 내화 실리콘층(300)을 감싸는 유리섬유 테이프(400);를 포함한다.
버스바(200)는, 전지 모듈의 전기적 연결, 즉 HV 연결을 안내하기 위한 구성이며, 전기 전도성이 우수한 금속 소재를 포함할 수 있다. 일례로, 버스바(200)는 구리(Cu) 소재를 포함할 수 있다. 버스바(200)는 길이 방향(Ld)을 따라 연장되는 금속 막대일 수 있다.
내화 실리콘층(300)은, 내화 실리콘 소재를 포함할 수 있다. 구체적으로 버스바(200)의 외주면에 상기 내화 실리콘 소재를 몰딩함으로써, 내화 실리콘층(300)이 형성될 수 있다. 이러한 내화 실리콘층(300)은, 터미널 버스바(22, 도 4 참조)와 연결되는 버스바(200)의 양 단부의 일부 영역들을 제외한 버스바(200)의 외주면을 감쌀 수 있다. 전기적 절연성을 갖는 내화 실리콘층(300)은 버스바(200)를 보호하는 절연층으로써 기능하여, 버스바(200)가 다른 전장품이나 도전성 부재와 접촉하여 쇼트가 발생하는 것을 방지한다.
상기 내화 실리콘 소재는, 화염에 노출되거나 고열에서 타는 일반적인 실리콘 소재와 달리, 화염이나 고열에 노출되면 세라믹화(Ceramifying)되는 소재이다. 상기 내화 실리콘 소재는 실리콘 폴리머 및 실리카를 포함할 수 있다. 적용되는 실리콘 폴리머는, 작용기(functional group)로써 비닐기(vinyl group)를 갖는 폴리실록세인(polysiloxane) 계열 화합물일 수 있고, 상기 내화 실리콘 소재의 기재에 해당한다. 실리카는 상기 실리콘 폴리머에 포함되는 보강제(reinforcing filler)로써, 흄드 실리카(fumed silica)일 수 있다. 금속 규소를 주원료로 하여 염산과의 반응 및 정제과정을 통해 고순도 염화규소(SiCl4) 화합물을 제조할 수 있고. 이를 고온의 불꽃에서 수소 및 산소와 반응시켜 흄드 실리카를 얻을 수 있다. 또한, 내화 실리콘 소재는 촉매로써 백금(Pt)을 포함할 수 있다.
상기 내화 실리콘 소재가 화염이나 고열에 노출되면, 실리콘 폴리머의 분해(decomposition)와 함께 실리카(SiO2)의 가교(cross-linked)가 이루어져 세라믹 물질이 형성된다. 본 실시예에 따른 내화 실리콘층(300)은, 내부 화염에 노출되거나 고열 환경에 놓이더라도, 타거나 녹아 없어지는 것이 아니라 세라믹화(Ceramifying)되어 전기적 절연성을 유지할 수 있다.
유리섬유 테이프(400)는, 유리섬유를 포함하는 기재층과 이러한 기재층의 일면에 형성된 접착층을 포함할 수 있다. 상기 기재층은 유리섬유들을 포함하는 직물체일 수 있으며, 상기 접착층은 아크릴 수지(Acrylic resin) 또는 실리콘 수지(Silicone resin) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유리섬유 테이프(400)는, 장변(400L)과 단변(400S)을 갖는 장방형의 테이프일 수 있다. 즉, 본 명세서에서의 장변(400L)은 장방형의 테이프에서 상대적으로 긴 변을 가리키고, 단변(400S)은 장방형의 테이프에서 상대적으로 짧은 변을 가리킨다. 이러한 유리섬유 테이프(400)가, 유리섬유 테이프(400)의 장변(400L)을 따라서 내화 실리콘층(300)을 감쌀 수 있다. 구체적으로, 유리섬유 테이프(400)는, 적어도 일부의 영역이 중첩되는 층(410, 420)들을 형성하도록, 버스바(200)의 길이 방향(Ld)을 따라 가며 복수의 횟수로 내화 실리콘층(300)에 감길 수 있다. 여기서 유리섬유 테이프(400)의 층(410, 420)들은, 서로 이웃하는 유리섬유 테이프(400)의 부분들 중 적어도 일부 영역이 중첩되어 형성된 층간 구조에 해당한다. 보다 구체적으로, 유리섬유 테이프(400)에서의 어느 한 층(410)과 이와 인접한 다른 한 층(420) 간의 일부 영역이 중첩되도록, 유리섬유 테이프(400)가 비스듬히 복수의 횟수로 내화 실리콘층(300)에 감길 수 있다. 도 8에서 내화 실리콘층(300)의 양 단부의 일부 영역이 유리섬유 테이프(400)에 감기지 않고 노출된 것으로 표현되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 내화 실리콘층(300)의 전체 영역이 유리섬유 테이프(400)에 의해 감싸질 수 있다.
유리섬유 테이프(400)는, 내화 실리콘층(300)을 화염으로부터 보호할 수 있다. 즉, 유리섬유 테이프(400)가 내화 실리콘층(300)을 완전히 감싸면서 전지팩 내부에서 발생한 화염으로부터 내화 실리콘층(300)을 일차적으로 보호할 수 있다.
또한, 유리섬유 테이프(400)는 버스바(200) 및 내화 실리콘층(300)의 구조적 강성을 보완하여 버스바(200)에 대한 절연 성능을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 내화 실리콘층(300)이 세라믹화(Ceramifying)될 경우, 절연성은 유지되나 강도가 약해지기 때문에 외력에 의해 내화 실리콘층(300)이 부서질 수 있다. 유리섬유 테이프(400)는, 이러한 내화 실리콘층(300)의 강성을 보완하여 외력에 의해 내화 실리콘층(300)이 부서지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 내화 실리콘층(300)의 표면에는 복수의 홈(300G, Groove)들이 형성된다. 구체적으로, 홈(300G)들은, 내화 실리콘층(300)에서 유리섬유 테이프(400)와 대면하는 표면에 형성될 수 있다. 또한, 홈(300G)들은 일정한 방향을 따라 이어지는 형태일 수 있다.
일례로, 홈(300G)들은 제1 방향(d1)을 따라 이어지는 제1 홈(300G1) 및 제1 방향(d1)과 수직한 방향인 제2 방향(d2)을 따라 이어지는 제2 홈(300G2)을 포함할 수 있다. 제1 방향(d1)은, 버스바(200)의 길이 방향(Ld)과 나란한 방향일 수 있다. 제1 홈(300G1)은 복수로 구성되고, 복수의 제1 홈(300G1)들이 제2 방향(d2)을 따라 서로 이격되어 위치할 수 있다. 제2 홈(300G2)은 복수로 구성되고, 복수의 제2 홈(300G2)들이 제1 방향(d1)을 따라 서로 이격되어 위치할 수 있다. 제1 홈(300G1)들 및 제2 홈(300G2)들이 격자 무늬를 형성할 수 있다.
구체적으로 도시하지 않았으나, 다른 예시로써, 제1 홈(300G1)이 버스바(200)의 길이 방향(Ld)과 일정한 각도를 가지며 비스듬히 이어지는 형태도 가능한다.
버스바 조립체(100)가 화염에 노출되거나 고온이 되면, 내화 실리콘층(300)과 유리섬유 테이프(400)의 접착층에서 가스가 발생할 수 있다. 내화 실리콘층(300)과 유리섬유 테이프(400)에서 발생하는 가스는 내부 화염을 가속화할 수 있고, 버스바 조립체(100)의 구조적 안정성을 저해하여 버스바(200)에 대한 절연 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 구체적으로, 발생한 가스가 밀착된 유리섬유 테이프(400)에 막혀 배출되지 않을 경우, 유리섬유 테이프(400)에 감긴 부분 중 일부가 부풀어오르고 결국 유리섬유 테이프(400)가 터지면서 손상될 수 있다. 유리섬유 테이프(400)가 손상되면, 내화 실리콘층(300)도 치밀한 조직을 형성하지 못한 채 붕괴될 수 있고, 종국적으로 버스바 조립체(100)의 기계적 강성과 전기적 절연성이 저해된다. 또한, 내화 실리콘층(300)과 유리섬유 테이프(400)의 접착층에서 발생한 가스는 탄화 성분을 포함할 수 있는데, 탄화 성분이 내부적으로 쌓이게 되면 전기적 절연성에 악영향을 미친다.
이에 본 실시예에서는, 내화 실리콘층(300)의 표면에 복수의 홈(300G)들을 형성함으로써, 화염이 발생한 상황에서 내화 실리콘층(300)이나 유리섬유 테이프(400)에서 발생한 가스가 신속하게 배출되도록 하였다. 홈(300G)들에 의해 내화 실리콘층(300)과 유리섬유 테이프(400) 사이에 가스 배출 경로가 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 버스바 조립체(100)는, 절연성 및 구조적 안정성 확보를 위해 유리섬유 테이프(400)를 내화 실리콘층(300)에 여러 번 감은 형태인데, 내화 실리콘층(300)에 형성된 홈(300G)을 통해 화염 상황에서 발생하는 가스가 용이하게 배출될 수 있다. 이에 따라 고온 및 고열 환경에서의 버스바 조립체(100)의 구조적 안정성과 절연성을 크게 높일 수 있다.
특히, 도 6을 참고하면, 내화 실리콘층(300)과 유리섬유 테이프(400) 사이에서 발생한 가스(G1)는, 내화 실리콘층(300)의 표면에 형성된 홈(300G)이 형성하는 경로를 따라 배출될 수 있다. 또한, 도 8을 참고하면, 상술한 바 대로, 유리섬유 테이프(400)에서의 어느 한 층(410)과 이와 인접한 다른 한 층(420) 간의 일부 영역이 중첩되도록, 유리섬유 테이프(400)가 비스듬히 복수의 횟수로 내화 실리콘층(300)에 감길 수 있다. 이 때, 유리섬유 테이프(400)에서의 어느 한 층(410)과 다른 한 층(420) 사이에서 발생한 가스(G2)는, 어느 한 층(410)과 다른 한 층(420) 사이의 경로를 통해 배출될 수 있다. 즉, 화염 상황에서 발생한 가스가 2가지의 경로를 통해 버스바 조립체(100)의 외부로 배출될 수 있다.
한편, 도 7을 다시 참고하면, 내화 실리콘층(300)에 형성된 복수의 홈(300G)의 깊이(D)는, 내화 실리콘층(300)의 두께(T) 대비 5% 이상 55% 이하일 수 있다. 복수의 홈(300G)의 깊이(D)가 내화 실리콘층(300)의 두께(T) 대비 5% 미만일 경우 홈(300G)의 깊이(D)가 너무 얕아 내화 실리콘층(300)과 유리섬유 테이프(400)에서 발생한 가스가 원활하게 배출되기 어려울 수 있다. 또한, 복수의 홈(300G)의 깊이(D)가 내화 실리콘층(300)의 두께(T) 대비 55% 초과일 경우, 복수의 홈(300G)을 형성하는 제조 공정성이 문제될 수 있고, 또 내화 실리콘층(300)의 내화성이나 절연성이 저하될 수 있다.
일례로, 본 실시예에 따른 내화 실리콘층(300)은, 몰드 성형성 및 내전압(withstanding voltage) 성능을 고려하여, 1.5mm 이상 3.5mm 이하의 두께(T)를 가질 수 있다. 복수의 홈(300G)의 깊이(D)는 가스 배출 정도와 제조 공정성 등을 고려하여 0.2mm 이상 0.8mm로 형성될 수 있다. 한편, 복수의 홈(300G)의 개수나 폭(W)은 버스바(200)의 폭이나 두께에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 복수의 홈(300G)의 폭(W)은 0.5mm 이상 1.5mm 이하로 형성될 수 있다.
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 하나 또는 그 이상의 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), BDU(Battery Disconnect Unit), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지팩을 형성할 수 있다.
상기 전지 모듈이나 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단이나 ESS(Energy Storage System)에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
부호의 설명
100: 버스바 조립체
200: 버스바
300: 내화 실리콘층
300G: 홈
300G1: 제1 홈
300G2: 제2 홈
400: 유리섬유 테이프
1000: 전지팩
1100: 팩 프레임
1200: 전지 모듈
1300: BDU 모듈
1400: BMS 모듈

Claims (10)

  1. 전지팩 내부에서의 전기적 연결을 안내하기 위한 버스바;
    상기 버스바의 외주면을 감싸는 내화 실리콘층; 및
    상기 내화 실리콘층을 감싸는 유리섬유 테이프;를 포함하고,
    상기 내화 실리콘층의 표면에 복수의 홈들이 형성되는 버스바 조립체.
  2. 제1항에서,
    상기 홈들은, 상기 내화 실리콘층에서 상기 유리섬유 테이프와 대면하는 표면에 형성되는 버스바 조립체.
  3. 제1항에서,
    상기 홈들에 의해 상기 내화 실리콘층과 상기 유리섬유 테이프 사이에 가스 배출 경로가 형성되는 버스바 조립체.
  4. 제1항에서,
    상기 홈들은, 일정한 방향을 따라 이어지는 형태인 버스바 조립체.
  5. 제1항에서,
    상기 홈들은 제1 방향을 따라 이어지는 제1 홈 및 상기 제1 방향과 수직한 방향인 제2 방향을 따라 이어지는 제2 홈을 포함하는 버스바 조립체.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 방향은, 상기 버스바의 길이 방향과 나란한 버스바 조립체.
  7. 제1항에서,
    상기 유리섬유 테이프는, 적어도 일부의 영역이 중첩되는 층을 형성하도록 상기 버스바의 길이 방향을 따라 가며 복수의 횟수로 상기 내화 실리콘층에 감기는 버스바 조립체.
  8. 제7항에서,
    상기 유리섬유 테이프에서의 어느 한 층과 이와 인접한 다른 한 층 간의 일부 영역이 중첩되도록, 상기 유리섬유 테이프가 비스듬히 복수의 횟수로 상기 내화 실리콘층에 감기는 버스바 조립체.
  9. 제1항에서,
    상기 내화 실리콘층은, 고열에서 세라믹화되는 실리콘 소재를 포함하는 버스바 조립체.
  10. 제1항에 따른 적어도 하나의 버스바 조립체;
    전지 모듈들;
    상기 전지 모듈들의 전기적 연결을 제어하기 위한 BDU(Battery Disconnect Unit) 모듈; 및
    상기 전지 모듈의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery Management System) 모듈을 포함하고,
    적어도 하나의 상기 버스바 조립체는, 상기 전지 모듈들 사이, 상기 전지 모듈과 상기 BDU 모듈 사이, 상기 전지 모듈과 상기 BMS 모듈 사이 또는 상기 BDU 모듈과 상기 BMS 모듈 사이 중 적어도 하나를 전기적으로 연결하는 전지팩.
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