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KR101136310B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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KR101136310B1
KR101136310B1 KR1020100053426A KR20100053426A KR101136310B1 KR 101136310 B1 KR101136310 B1 KR 101136310B1 KR 1020100053426 A KR1020100053426 A KR 1020100053426A KR 20100053426 A KR20100053426 A KR 20100053426A KR 101136310 B1 KR101136310 B1 KR 101136310B1
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battery module
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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 슬림화 및 컴팩트화된 배터리 팩을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 수직 및 수평 방향으로 스택된 다수의 배터리 셀과, 다수의 배터리 셀에 전기적으로 연결된 다수의 버스 바로 이루어진 적어도 하나의 배터리 모듈, 배터리 모듈에 결합된 절연 몸체와, 절연 몸체에 형성되고, 다수의 버스 바중 선택된 몇 개와 전기적으로 연결된 전원 단자로 이루어진 커넥터를 포함하여 이루어진 배터리 팩을 제공한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 엔진과 모터의 상호 동작에 의해 주행 가능한 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에는, 전원 장치로서 배터리 팩이 탑재된다. 배터리 팩은 다수의 충전 가능한 배터리 셀과, 상기 다수의 배터리 셀을 수용하는 하우징으로 이루어진다. 여기서, 상기 배터리 셀은 다수개가 수평 방향으로 스택(stack)되고, 또한 서로 직렬로 연결된다.
상기 배터리 셀은 상기 하우징의 내측에서 세워진 상태로 위치된다. 더욱이, 상기 배터리 셀은 상기 하우징의 내측에서 다수의 행과 열을 가지며 수평 방향으로 배열된다. 따라서, 상기 하우징의 사이즈는 모든 배터리 셀을 수용하기 위해 비교적 크게 제조되며, 또한 상기 하우징에는 강성이 확보되도록 다수의 보강 부재가 부착된다. 이에 따라, 배터리 팩의 슬림화 및 콤팩트화가 어려워진다.
또한, 상기 배터리 셀이 상기 하우징의 내측에서 세워진 상태로 위치되므로, 배터리 셀에 전기적으로 연결되는 버스 바(bus bar) 및 센싱 와이어(sensing wire) 등의 배선이 상당히 복잡해진다.
또한, 배터리 팩의 제조 공정이 하우징에 다수의 배터리 셀을 안착하는 단계, 배터리 셀에 배선을 연결하는 단계, 배선을 회로기판에 연결하는 단계 및 하우징 조립 단계 등으로 이루어져, 배터리 팩의 생산 공정 효율도 저하된다.
본 발명의 해결하려는 과제는 슬림(slim)화 및 컴팩트(compact)화된 배터리 팩을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 해결하려는 과제는 생산 공정 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 수직 및 수평 방향으로 스택된 다수의 배터리 셀과, 상기 다수의 배터리 셀에 전기적으로 연결된 다수의 버스 바로 이루어진 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 배터리 모듈에 결합된 절연 몸체와, 상기 절연 몸체에 형성되고, 상기 다수의 버스 바중 선택된 몇 개와 전기적으로 연결된 전원 단자로 이루어진 커넥터를 포함한다.
상기 커넥터에는 상기 배터리 모듈이 다수개 구비되어 수직 방향 또는 수평 방향으로 스택되어 결합된다.
상기 배터리 모듈에는 상기 다수의 배터리 셀 및 상기 다수의 버스 바를 함께 덮는 보호 커버가 더 형성된다. 상기 다수의 버스 바중 선택된 몇 개의 버스 바는 상기 보호 커버의 외측으로 연장되어 상기 전원 단자에 전기적으로 연결된다.
상기 다수의 버스 바 각각에는 센싱 와이어가 더 연결되고, 상기 센싱 와이어는 상기 커넥터에 연결된다. 상기 커넥터에는 상기 센싱 와이어와 전기적으로 연결된 센싱 단자가 더 구비된다. 상기 배터리 모듈에는 상기 다수의 배터리 셀, 상기 다수의 버스 바 및 상기 다수의 센싱 와이어를 함께 덮는 보호 커버가 더 형성된다. 상기 센싱 와이어중 일부의 센싱 와이어가 상기 보호 커버의 외측으로 연장되어 상기 센싱 단자에 전기적으로 연결된다.
상기 수직 및 수평 방향으로 스택된 다수의 배터리 셀 사이에는 전기적으로 절연성 및 열적으로 도전성인 격벽이 더 개재된다.
상기 배터리 모듈중 상기 커넥터와 결합되는 측부에는 결합용 트렌치 또는 결합용 돌기가 더 형성된다.
상기 커넥터중 상기 배터리 모듈과 결합되는 측부에는 결합용 돌기 또는 결합용 트렌치가 더 형성된다.
상기 배터리 모듈은 상기 다수의 배터리 셀의 하부에 밀착된 하부 커버; 상기 다수의 배터리 셀의 상부에 밀착된 상부 커버; 및, 상기 하부 커버 및 상기 상부 커버를 관통하여 결합된 결합 부재를 더 포함한다. 상기 하부 커버 및 상기 상부 커버는 스틸 또는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진다.
상기 커넥터는 상기 절연 몸체의 표면에 형성되어, 상기 버스 바 및 상기 전원 단자와 전기적으로 연결되는 다수의 전원 패턴을 더 포함한다. 상기 커넥터는 상기 절연 몸체의 표면에 형성되어, 상기 센싱 와이어 및 상기 센싱 단자와 전기적으로 연결되는 다수의 센싱 패턴을 더 포함한다.
본 발명은 하부 커버와 상부 커버 사이에 다수의 배터리 셀이 수직 및 수평 방향으로 스택된 다수의 배터리 모듈이 구비되고, 이러한 다수의 배터리 모듈이 커넥터에 수직 또는 수평 방향으로 밀착되어 결합됨으로써, 슬림화 및 컴팩트화된 배터리 팩을 제공한다.
또한, 본 발명은 다수의 배터리 모듈이 수직 또는 수평 방향으로 커넥터에 순차적으로 결합되어 배터리 팩이 완성됨으로써 생산 공정 효율이 향상된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 모듈이 커넥터에 결합되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 모듈과 커넥터 사이의 결합 관계를 도시한 정면도이다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 커넥터를 도시한 정면도이고, 도 4b는 배터리 모듈과 커넥터 사이의 결합 관계를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 모듈과 커넥터 사이의 결합 관계를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 팩중 배터리 모듈의 조립 방법을 도시한 정면도이다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 도시한 정면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 적어도 하나의 배터리 모듈(110)과, 상기 배터리 모듈(110)의 일측에 결합된 적어도 하나의 커넥터(120)를 포함한다.
상기 배터리 모듈(110)은 하부 커버(111a)와 상부 커버(111b)를 포함한다. 상기 하부 커버(111a)와 상기 상부 커버(111b)의 사이에는 다수의 배터리 셀(미도시)이 수직 및 수평 방향으로 스택되어 있다. 또한, 상기 다수의 배터리 셀(114)은 버스 바(미도시)로 연결되어 있다. 더불어, 보호 커버(112)가 상기 하부 커버(111a)와 상기 상부 커버(111b)의 사이에 결합되어, 상기 버스 바를 덮는다. 더불어, 결합 부재(113)가 상기 하부 커버(111a) 및 상부 커버(111b)에 결합됨으로써, 상기 하부 커버(111a) 및 상기 상부 커버(111b)가 상기 다수의 배터리 셀을 구속하도록 한다.
상기 하부 커버(111a) 및 상부 커버(111b)는 대략 직사각 형태의 플레이트일 수 있다. 상기 하부 커버(111a) 및 상기 상부 커버(111b)는, 예를 들면, 스틸(steel), 엔지니어링 플라스틱 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 제조될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 스틸에는 상기 배터리 셀과의 원하지 않는 쇼트를 방지하기 위해 절연층이 형성될 수 있다.즉, 상기 스틸은 표면에 절연 수지가 코팅되거나, 또는 두꺼운 산화막이 형성될 수 있다. 또한, 상기 엔지니어링 플라스틱은 유리 섬유 또는 카본 섬유 등이 혼합되어 강도가 강화된 플라스틱일 수 있다.
상기 보호 커버(112)는 상기 하부 커버(111a)와 상기 상부 커버(111b)의 사이에 형성되어, 상기 배터리 셀 및 버스 바를 덮는다. 이러한 보호 커버(112)는 절연 수지일 수 있다. 상기 보호 커버(112)는 상기 버스 바를 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다.
상기 결합 부재(113)는 일정 길이를 갖는 볼트 및 넛트로 이루어질 수 있다. 상술한 바와 같이 결합 부재(113)는 상기 하부 커버(111a)와 상기 상부 커버(111b)가 배터리 셀에 강하게 밀착되도록 함으로써, 다수의 배터리 셀이 외부로 이탈되지 않도록 한다. 도면중 미설명 부호 117a는 격벽이다. 이러한 격벽에 대해서는 아래에서 설명한다.
상기 커넥터(120)는 상기 배터리 모듈(110)의 일측에 기구적 및 전기적으로 결합되어 있다. 상기 커넥터(120)는 전원 단자(124) 및 센싱 단자(125)를 포함한다. 상기 전원 단자(124)는 상기 커넥터(120)로부터 돌출되어 형성되어 있다. 이러한 전원 단자(124)에는 충전 장치(미도시) 또는 외부 부하(미도시)가 연결된다. 더불어, 상기 센싱 단자(125)는 상기 커넥터(120)로부터 돌출되어 형성되어 있다. 이러한 센싱 단자(125)에는 배터리 팩(100)의 충전 및 방전을 제어하는 제어 회로(미도시)가 연결될 수 있다.
한편, 도 1a 및 도 1b는 하나의 커넥터(120)에 6개의 배터리 모듈(110)이 결합된 상태를 도시하고 있으나, 이러한 결합 상태로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 하나의 커넥터(120)에 6개 미만 또는 6개를 초과하는 배터리 모듈(110)이 결합될 수 있다. 더불어, 도 1a 및 도 1b에서 배터리 팩(100)은 눕혀져 있는 상태로 도시되어 있으나, 이러한 상태로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 의한 배터리 팩(100)은 세워져 있는 상태도 가능하다.
이와 같이 하여, 본 발명은 하부 커버(111a)와 상부 커버(111b)의 사이에 다수의 배터리 셀이 스택된 다수의 배터리 모듈(110)이 구비되고, 이러한 다수의 배터리 모듈(110)이 커넥터(120)에 수직 또는 수평 방향으로 밀착되어 결합됨으로써, 슬림화 및 컴팩트화된 배터리 팩(100)을 제공한다.
더불어, 본 발명은 다수의 배터리 모듈(110)이 수직 또는 수평 방향으로 커넥터(120)에 순차적으로 결합되어 배터리 팩(100)이 완성됨으로써 생산 공정 효율이 향상된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 모듈이 커넥터에 결합되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 다수의 배터리 모듈(110)이 순차적으로 커넥터(120)에 기구적 및 전기적으로 결합될 수 있다. 이와 같이 다수의 배터리 모듈(110)이 커넥터(120)에 순차적으로 결합됨으로써, 결국 다수의 배터리 모듈(110)이 수평 방향으로 스택된 형태를 한다. 물론, 상기 커넥터(120)를 세워 놓으면, 다수의 배터리 모듈(110)이 수직 방향으로 스택된 형태를 한다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 슬림화 및 컴팩트화된다. 더불어, 배터리 모듈(110)과 커넥터(120)의 결합 구조가 간단함으로써, 배터리 팩(100)의 생산 공정 효율도 향상된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 모듈과 커넥터 사이의 결합 관계를 도시한 정면도이다.
여기서, 본 발명의 이해를 위해 보호 커버는 도시하지 않았다.
도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(110)은 하부 커버(111a)와 상부 커버(111b) 사이에 수직 방향 및 수평 방향으로 다수의 배터리 셀(114)이 스택되어 있다. 일례로, 수직 방향으로 2개의 배터리 셀(114)이 스택되고, 수평 방향으로 6개의 배터리 셀(114)이 스택될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 배터리 셀(114)의 개수로 한정되는 것은 아니다.
상기 배터리 셀(114)은 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 종류로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 배터리 셀(114)의 각각은 양극 단자(114a) 및 음극 단자(114b)를 포함한다. 어느 하나의 배터리 셀(114)에 구비된 양극 단자(114a)는 인접한 다른 배터리 셀(114)에 구비된 음극 단자(114b)에 버스 바(115)로 연결된다. 일례로, 상기 버스 바(115)는 용접 방식에 의해 어느 하나의 양극 단자(114a)와 인접한 음극 단자(114b)에 기구적 및 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이 하여, 일례로, 12개의 배터리 셀(114)이 직렬로 연결될 수 있다.
한편, 커넥터(120)와 인접한 영역에 위치된 버스 바(115)는 배터리 모듈(110)의 외측으로 더 연장되고, 이러한 버스 바(115)는 커넥터(120)에 기구적 및 전기적으로 결합된다. 즉, 상기 배터리 모듈(110)의 외측으로 연장된 버스 바(115)는 용접 방식에 의해 상기 커넥터(120)에 구비된 전원 패턴(122)에 기구적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 각 버스 바(115)에는 센싱 와이어(116)가 결합되어 있다. 상기 센싱 와이어(116)는, 예를 들면, 용접 방식에 의해 버스 바(115)에 결합될 수 있다. 상기 센싱 와이어(116)는 배터리 모듈(110)의 외측으로 더 연장되고, 이러한 센싱 와이어(116)는 커넥터(120)에 기구적 및 전기적으로 결합된다. 즉, 상기 배터리 모듈(110)의 외측으로 연장된 센싱 와이어(116)는 용접 방식에 의해 커넥터(120)에 구비된 센싱 패턴(123)에 기구적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 배터리 셀(114)과 배터리 셀(114)의 사이에는 전기적으로는 절연성이고, 열적으로는 도전성인 격벽(117a,117b)이 위치될 수 있다. 즉, 수평 방향으로 스택된 배터리 셀(110)의 사이에 격벽(117a)이 위치되고, 수직 방향으로 스택된 배터리 셀(110)의 사이에 격벽(117b)이 위치된다. 이러한 격벽(117a,117b)은 배터리 셀(114) 사이의 원하지 않는 전기적 쇼트를 방지하고, 또한 배터리 셀(114)로부터 발생하는 열을 방출하는 역할을 한다.
더불어, 하부 커버(111a)와 상부 커버(111b) 사이에는 결합 부재(113)가 결합됨으로써, 다수의 배터리 셀(114) 및 격벽(117a,117b)이 안정적으로 지지될 수 있도록 되어 있다. 이러한 결합 부재(113)는 일례로 일정 길이를 갖는 볼트 및 상기 볼트에 결합되는 넛트일 수 있으나, 이러한 종류로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 커넥터를 도시한 정면도이고, 도 4b는 배터리 모듈과 커넥터 사이의 결합 관계를 도시한 정면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 커넥터(120)는 절연 몸체(121)와, 상기 절연 몸체(121)에 형성된 전원 패턴(122)과, 상기 절연 몸체(121)에 형성된 센싱 패턴(123)과, 상기 절연 몸체(121)에 형성된 전원 단자(124)와, 상기 절연 몸체(121)에 형성된 센싱 단자(125)를 포함한다.
상기 절연 몸체(121)는, 예를 들면, 수직 몸체(121a)와, 상기 수직 몸체(121a)의 하단 및 상단으로부터 수평 방향으로 일정 길이 연장된 수평 몸체(121b)를 포함한다. 상기 절연 몸체(121)는 통상의 열경화성 또는 열가소성 수지로 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 전원 패턴(122)은 상기 수직 몸체(121a)에, 예를 들면, 2열로 형성될 수 있다. 상기 전원 패턴(122)은, 예를 들면, 구리 또는 그 등가물로 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 전원 패턴(122)에는 배터리 모듈(110)의 외측으로 연장된 버스 바(115)가 전기적 및 기구적으로 연결된다. 일례로, 도면중 가장 좌측의 하부와 상부에 형성된 전원 패턴(122)에 첫 번째 배터리 모듈(110)중 양극 버스 바(115) 및 음극 버스 바(115)가 각각 결합될 수 있다. 이어서, 인접한 하부의 전원 패턴(122)에 두 번째 배터리 모듈(110)중 양극 버스 바(115) 및 음극 버스 바(115)가 각각 결합될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 모든 배터리 모듈(110)이 전원 패턴(122)에 연결될 수 있다. 더불어, 상기 전원 패턴(122)은 상기 전원 단자(124)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 전원 단자(124)를 통해서는 직렬로 연결된 모든 배터리 모듈(110)의 전체 전압이 출력될 수 있다.
상기 센싱 패턴(123) 역시 상기 수직 몸체(121a)에, 예를 들면, 1열로 형성될 있다. 이러한 센싱 패턴(123)에는 배터리 모듈(110)의 외측으로 연장된 센싱 와이어(116)가 전기적 및 기구적으로 연결된다. 더불어, 상기 센싱 패턴(123)은 상기 센싱 단자(125)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 모든 배터리 모듈(110), 배터리 모듈(110)내의 모든 배터리 셀(114)의 전압 정보가 센싱 단자(125)로 출력된다.
상기 전원 단자(124)는 상술한 바와 같이 상기 전원 패턴(122)에 전기적으로 연결되며, 이러한 전원 단자(124)에는 충전 장치 또는 외부 부하(미도시)가 연결된다.
상기 센싱 단자(125)는 상술한 바와 같이 상기 센싱 패턴(123)에 전기적으로 연결되며, 이러한 센싱 단자(125)에는 배터리 팩(100)의 충전 및 방전을 제어하는 제어 회로(미도시)가 연결될 수 있다.
한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 하부 커버(111a)와 상부 커버(111b) 사이의 배터리 셀(114), 버스 바(115) 및 센싱 와이어(116)는 보호 커버(112)로 덮일 수 있다. 물론, 상기 보호 커버(112)의 외측으로 버스 바(115) 및 센싱 와이어(116)가 노출 및 연장될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(110)의 외측으로 버스 바(115) 및 센싱 와이어(116)가 노출 및 연장될 수 있다. 이와 같이 노출 및 연장된 버스 바(115)는 커넥터(120)의 전원 패턴(122)에 연결되고, 센싱 와이어(116)는 센싱 패턴(123)에 연결된다.
여기서, 상기 배터리 모듈(110)은 일측에 상기 커넥터(120)와 기구적으로 결합되는 결합용 트렌치(118a)가 형성될 수 있다. 일례로, 상기 결합용 트렌치(118a)는 배터리 모듈(110)의 보호 커버(112) 및 일측의 격벽(117a)에 라인 형태로 형성될 수 있다. 더불어, 상기 배터리 모듈(110)의 결합용 트렌치(118a)와 대응되는 커넥터(120) 즉, 수평 몸체(121b)에도 결합용 돌기(126a)가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 배터리 모듈(110)의 결합용 트렌치(118a)와 상기 커넥터(120)의 결합용 돌기(126a)가 상호 결합됨으로써, 상기 배터리 모듈(110)과 상기 커넥터(120)가 상호 기구적으로 결합된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 모듈과 커넥터 사이의 결합 관계를 도시한 정면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(110')은 일측에 상기 커넥터(120)와 기구적으로 결합되는 결합용 돌기(118b)가 형성될 수 있다. 일례로, 상기 결합용 돌기(118b)는 배터리 모듈(110')의 보호 커버(112) 및 일측의 격벽(117a)에 라인 형태로 형성될 수 있다. 더불어, 상기 배터리 모듈(110')의 결합용 돌기(118b)와 대응되는 커넥터(120) 즉, 수평 몸체(121b)에도 결합용 트렌치(126b)가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 배터리 모듈(110')의 결합용 돌기(118b)와 상기 커넥터(120)의 결합용 트렌치(126b)가 상호 결합됨으로써, 상기 배터리 모듈(110)과 상기 커넥터(120)는 상호 기구적으로 결합된다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 팩중 배터리 모듈의 조립 방법을 도시한 정면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리 셀(114)이 수직 방향 및 수평 방향으로 스택된다. 이때, 상기 수직 방향으로 스택된 배터리 셀(114)의 사이와, 수평 방향으로 스택된 배터리 셀(114)의 사이에 각각 격벽(117a,117b)이 설치된다. 상기 격벽(117a,117b)은 전기적으로는 절연성이고, 열적으로는 도전성이다. 따라서, 다수의 배터리 셀(114) 사이의 원하지 않는 전기적 쇼트가 방지되고, 배터리 셀(114)의 열이 외부로 용이하게 방출된다. 물론, 최외곽의 배터리 셀(114)의 측부에도 격벽(117a)이 설치된다.
상기 스택된 배터리 셀(114)의 하부와 상부에는 각각 하부 커버(111a) 및 상부 커버(111b)가 밀착된다. 더불어, 상기 하부 커버(111a)와 상부 커버(111b)는 볼트(113a) 및 넛트(113b)로 이루어진 결합 부재(113)로 결합된다. 이와 같이 하여, 상기 하부 커버(111a) 및 상부 커버(111b)에 의해, 상기 다수의 배터리 셀(114)과 격벽(117a,117b)이 일정한 형태를 유지한다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 도시한 정면도이다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 수직 방향 및 수평 방향으로 스택된 다수의 배터리 셀(114), 상기 배터리 셀(114)의 사이에 위치된 다수의 격벽(117a,117b), 상기 하부 커버(111a) 및 상부 커버(111b)를 상기 배터리 셀(114)에 밀착시키는 다수의 결합 부재(113)로 이루어진 배터리 모듈(110)이 구비된다. 물론, 상기 배터리 셀(114)의 각각은 양극 단자(114a) 및 음극 단자(114b)를 포함한다.
이어서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 버스 바(115)가 어느 한 배터리 셀(114)의 음극 단자(114b)와 인접한 다른 배터리 셀(114)의 양극 단자(114a)에 전기적으로 연결된다. 일례로, 상기 버스 바(115)는 어느 하나의 배터리 셀(114)의 음극 단자(114b)와 인접한 다른 배터리 셀(114)의 양극 단자(114a)에 용접된다. 이와 같은 버스 바(115)에 의해, 다수의 배터리 셀(114)이 직렬로 연결될 수 있다.
이어서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 센싱 와이어(116)가 상기 버스 바(115) 각각에 전기적으로 연결된다. 물론, 도시하지 않았지만, 온도 센서 및 이에 연결된 센싱 와이어도 각 배터리 셀(114)마다 또는 배터리 모듈(110)마다 구비될 수 있다.
이어서, 도 7d에 도시된 바와 같이, 보호 커버(112)가 하부 커버(111a)와 상부 커버(111b) 사이의 배터리 셀(114), 버스 바(115) 및 센싱 와이어(116)를 덮는다. 이러한 보호 커버(112)는 일례로 절연 수지일 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 보호 커버(112)는 미리 만들어져 상기 상부 커버(111b)와 하부 커버(111a) 사이에 간단히 결합될 수 있다. 또한, 상기 보호 커버(112)는 사출 성형 공법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 도 7c에 도시된 중간 제품이 금형 내에 안착된 후, 액상의 수지가 상기 하부 커버(111a)와 상부 커버(111b) 사이의 배터리 셀(114), 버스 바(115) 및 센싱 와이어(116)에 전달(transfer)된 후 냉각됨으로써, 하부 커버(111a)와 상부 커버(111b) 사이에 배터리 셀(114), 버스 바(115) 및 센싱 와이어(116)를 덮는 보호 커버(112)가 형성될 수 있다.
여기서, 도 7e에 도시된 바와 같이, 다수의 버스 바(115)중 일부의 버스 바(115)는 상기 보호 커버(112)의 외측으로 노출 및 연장된다. 더불어, 센싱 와이어(116)중 일부의 영역도 상기 보호 커버(112)의 외측으로 노출 및 연장된다. 즉, 버스 바(115) 및 센싱 와이어(116)가 배터리 모듈(110)의 외측으로 노출 및 연장된다. 더욱이, 상기 배터리 모듈(110)의 일측에는 결합용 트렌치(118a)(또는 결합용 돌기)가 형성된다. 실제로, 이러한 배터리 모듈(110)의 결합용 트렌치(118a)(또는 결합용 돌기)는 도 7d에 도시된 보호 커버(112)의 형성 공정에서 형성될 수 있다. 더욱이, 커넥터(120)와 마주보는 격벽(117a)에도 결합용 트렌치(118a)(또는 결합용 돌기(118b))가 형성됨은 당연하다.
마지막으로, 도 7f에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(110)의 외측으로 노출 및 연장된 버스 바(115)는 커넥터(120)에 구비된 전원 패턴(122)에 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 상기 버스 바(115)는 전원 패턴(122)에 용접되어 고정된다. 또한, 배터리 모듈(110)의 외측으로 노출 및 연장된 센싱 와이어(116) 역시 커넥터(120)에 구비된 센싱 패턴(123)에 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 상기 센싱 와이어(116)는 센싱 패턴(123)에 용접되어 고정된다.
더불어, 상기 배터리 모듈(110)의 일측에 형성된 결합용 트렌치(118a)(또는 결합용 돌기)는 상기 커넥터(120)에 구비된 결합용 돌기(126a)(또는 결합용 트렌치)에 결합된다. 따라서, 배터리 모듈(110)은 상기 커넥터(120)에 전기적 및 기구적으로 결합된다.
더욱이, 상기와 같은 방식으로 다수의 배터리 모듈(110)이 상기 커넥터(120)에 전기적 및 기구적으로 결합된다. 따라서, 다수의 배터리 모듈(110)이 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 더욱이, 다수의 배터리 모듈(110)이 수평 방향 또는 수직 방향으로 스택될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 다수의 배터리 모듈(110)이 수직 방향 또는 수평 방향으로 밀착되어 스택됨으로써, 슬림화 및 컴팩트화된다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 다수의 배터리 모듈(110)이 커넥터(120)에 전기적으로 결합되는 동시에, 기구적으로 결합됨으로써 배터리 팩(100)의 생산 공정 효율이 향상된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 배터리 팩 110; 배터리 모듈
111a; 하부 커버 111b; 상부 커버
112; 보호 커버 113; 결합 부재
114; 배터리 셀 114a; 양극 단자
114b; 음극 단자 115; 버스 바
116; 센싱 와이어 117a, 117b; 격벽
118a; 결합용 트렌치 118b; 결합용 돌기
120; 커넥터 121; 절연 몸체
121a; 수직 몸체 121b; 수평 몸체
122; 전원 패턴 123; 센싱 패턴
124; 전원 단자 125; 센싱 단자
126a; 결합용 돌기 126b; 결합용 트렌치

Claims (15)

  1. 수직 및 수평 방향으로 스택된 다수의 배터리 셀과, 상기 다수의 배터리 셀에 전기적으로 연결된 다수의 버스 바로 이루어진 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 배터리 모듈에 결합된 절연 몸체와, 상기 절연 몸체에 형성되고, 상기 다수의 버스 바중 선택된 몇 개와 전기적으로 연결된 전원 단자로 이루어진 커넥터를 포함하고,
    상기 배터리 모듈에는 상기 다수의 배터리 셀 및 상기 다수의 버스 바를 함께 덮는 보호 커버가 더 형성되고,
    상기 다수의 버스 바중 선택된 몇 개의 버스 바는 상기 보호 커버의 외측으로 연장되어 상기 전원 단자에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커넥터에는 상기 배터리 모듈이 다수개 구비되어 수직 방향 또는 수평 방향으로 스택되어 결합됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 버스 바 각각에는 센싱 와이어가 더 연결되고,
    상기 센싱 와이어는 상기 커넥터에 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 커넥터에는 상기 센싱 와이어와 전기적으로 연결된 센싱 단자가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈에는 상기 다수의 배터리 셀, 상기 다수의 버스 바 및 상기 다수의 센싱 와이어를 함께 덮는 보호 커버가 더 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 센싱 와이어중 일부의 센싱 와이어가 상기 보호 커버의 외측으로 연장되어 상기 센싱 단자에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직 및 수평 방향으로 스택된 다수의 배터리 셀 사이에는 전기적으로 절연성 및 열적으로 도전성인 격벽이 더 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈중 상기 커넥터와 결합되는 측부에는 결합용 트렌치 또는 결합용 돌기가 더 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 커넥터중 상기 배터리 모듈과 결합되는 측부에는 결합용 돌기 또는 결합용 트렌치가 더 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은
    상기 다수의 배터리 셀의 하부에 밀착된 하부 커버;
    상기 다수의 배터리 셀의 상부에 밀착된 상부 커버; 및,
    상기 하부 커버 및 상기 상부 커버를 관통하여 결합된 결합 부재를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하부 커버 및 상기 상부 커버는 스틸 또는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 절연 몸체의 표면에 형성되어, 상기 버스 바 및 상기 전원 단자와 전기적으로 연결되는 다수의 전원 패턴을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 절연 몸체의 표면에 형성되어, 상기 센싱 와이어 및 상기 센싱 단자와 전기적으로 연결되는 다수의 센싱 패턴을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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