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KR20220040895A - 배터리 모듈 조립체 - Google Patents

배터리 모듈 조립체 Download PDF

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KR20220040895A
KR20220040895A KR1020200124174A KR20200124174A KR20220040895A KR 20220040895 A KR20220040895 A KR 20220040895A KR 1020200124174 A KR1020200124174 A KR 1020200124174A KR 20200124174 A KR20200124174 A KR 20200124174A KR 20220040895 A KR20220040895 A KR 20220040895A
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KR
South Korea
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bus bars
battery module
module assembly
upper frame
plate
Prior art date
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KR1020200124174A
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English (en)
Inventor
조상철
장재영
김용정
Original Assignee
현대모비스 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명의 배터리 모듈 조립체는, 다수의 배터리 셀들이 적층된 셀 조립체; 및 다수의 배터리 셀들이 적층된 방향의 전방 및 후방에서 상기 셀 조립체를 지지하는 전면 플레이트와 후면 플레이트를 포함하고, 상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 각각은, 상부 프레임; 하부 프레임; 및 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임의 사이에 배치되는 사각판 형상의 다수의 버스바들을 포함하고, 각 버스바는 세로 방향으로 형성된 슬릿 홈을 가지며, 각 배터리 셀들로부터 인출된 전극 리드는 상기 슬릿 홈에 삽입되고, 상기 삽입된 전극 리드는 상기 다수의 버스바들 중에서 대응하는 버스바에 밀착되도록 밴딩되고, 밴딩된 전극 리드는 밀착된 상태에서 용접 방식으로 상기 대응하는 버스바에 연결된다.

Description

배터리 모듈 조립체{BATTERY MODULE ASSEMBLY}
본 발명은 배터리 모듈 조립체에 관한 것으로, 특히, 배터리 모듈의 전극 구조에 관한 것이다.
도 1 및 2는 종래의 배터리 모듈 조립체를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 및 2를 참조하면, 종래의 배터리 모듈 조립체(Battery Module Assembly: BMA)는 크게 배터리 셀, 패드, 카트리지, 버스바 및 인쇄회로기판(PCB)을 포함한다.
배터리 셀들(10, 60) 각각은 양극판, 음극판, 전해액 및 분리막으로 구성되며, 전지의 최소 구성 단위이다. 배터리 셀(10)의 양쪽 끝단부에는 배터리 셀(10)로부터 인출되는 전극 리드(또는 셀 탭)(11, 12)가 구비된다. 전극 리드(11, 12)는 양의 전극 리드(11)와 음의 전극 리드(12)로 구성된다.
패드(20)는 2개의 배터리 셀들 사이에 배치되어, 배터리 셀들을 고정시키고, 동시에 배터리 셀들이 밀착되도록 일정한 면압을 제공한다.
카트리지(30)는 배터리 셀들(10, 60) 사이에 배치되어 배터리 셀들(10, 60)의 위치 고정을 위해 가운데가 비어 있는 사각틀 형상을 가지며, 절연 처리된 알루미늄 커버로 구성된다.
버스바(40)는 배터리 셀들(10, 60)의 전극리드들을 병렬로 연결하는 병렬 버스바(도 1의 42)와 배터리 셀들을 직렬로 연결하는 직렬 버스바(도 2의 44)를 포함한다.
PCB(50)는 배터리 셀의 전압 정보를 외부로 전달하며, 이를 위해, PCB(50) 상에는 배터리 셀의 전압 정보를 처리하기 위한 다수의 전기전자 소자가 실장된다.
이러한 종래의 배터리 모듈 조립체는 베터리 셀들을 직렬 및 병렬로 연결하기 위한 별도의 버스바가 필요하고, 배터리 셀들의 고정시키기 위한 별도의 카트리지가 필요하다. 또한, 버스바(44)와 PCB(50) 간의 솔더링 공정이 필요하다.
이러한 별도의 부품들과 솔더링 공정은 배터리 모듈 조립체의 공정(구조) 복잡도, 원가, 무게 및 사이즈 등을 증가시키는 요소들이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 배터리 모듈 조립체의 공정(구조) 복잡도, 원가, 무게 및 사이즈 등을 줄이기 위해, 버스바 및 카트리지와 같은 구조물 등이 삭제된 배터리 모듈 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일면에 따른 배터리 모듈 조립체는, 다수의 배터리 셀들이 적층된 셀 조립체; 및 다수의 배터리 셀들이 적층된 방향의 전방 및 후방에서 상기 셀 조립체를 지지하는 전면 플레이트와 후면 플레이트를 포함하고, 상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 각각은, 상부 프레임; 하부 프레임; 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임의 사이에 배치되는 사각판 형상의 다수의 버스바들을 포함하고, 각 버스바는 세로 방향으로 형성된 슬릿 홈을 가지며, 각 배터리 셀들로부터 인출된 전극 리드는 상기 슬릿 홈에 삽입되고, 상기 삽입된 전극 리드는 상기 다수의 버스바들 중에서 대응하는 버스바에 밀착되도록 밴딩되고, 밴딩된 전극 리드는 밀착된 상태에서 용접 방식으로 상기 대응하는 버스바에 연결된다.
본 발명의 다른 일면에 따른 배터리 모듈 조립체는, 다수의 배터리 셀들이 적층된 셀 조립체; 및 다수의 배터리 셀들이 적층된 방향의 전방 및 후방에서 상기 셀 조립체를 지지하는 전면 플레이트와 후면 플레이트를 포함하고, 상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 각각은, 상부 프레임; 하부 프레임; 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임을 연결하는 다수의 격벽; 및 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임의 사이에 배치되고, 상기 다수의 격벽에 의해 절연되는 사각판 형상의 다수의 버스바들을 포함하고, 각 버스바는 세로 방향으로 형성된 슬릿 홈을 가지며, 각 배터리 셀들로부터 인출된 전극 리드는 상기 슬릿 홈에 삽입되고, 상기 삽입된 전극 리드는 상기 다수의 버스바들 중에서 대응하는 버스바에 밀착되도록 밴딩되고, 밴딩된 전극 리드는 밀착된 상태에서 용접 방식으로 상기 대응하는 버스바에 연결되고, 다수의 버스바들 중에서 적어도 2개의 버스바들은, 단면적을 증가시키기 위해, 그 하단부로부터 수직하게 밴딩된 연장부를 갖는다.
본 발명에 따르면, 종래의 버스바 및 카트리지와 같은 부품들 없이 배터리 모듈 조립체를 구현함으로써, 조립 공정이 단순화되고, 부품수 감소에 따른 원가절감 및 경량화가 가능하다.
도 1 및 2는 종래의 배터리 모듈 조립체를 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 조립체의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 셀 조립체의 단위 구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시한 전면 플레이트를 전방에서 바라본 정면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 전면 플레이트를 입체적으로 보여주기 위한 사시도이다.
도 7은 인쇄회로기판을 제거한 상태에서 전면 플레이트의 정면도이다.
도 8은 인쇄회로기판과 전면 플레이트의 체결 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 6에 도시한 전면 플레이트의 일부 구조물을 투명하게 처리한 도면이다.
도 10 내지 12는 도 6에 도시한 전면 플레이트에 일체화된(몰딩된) 버스 조립체와 도 3에 도시한 셀 조립체의 전극 연결 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 전면 플레이트의 후면 구조를 보여주기 위한 사시도이고,
도 14는 도 13의 전면 플레이트의 후면을 정면에서 바라본 도면이다.
도 15는 도 13의 전면 플레이트를 상부에서 바라본 도면이다.
도 16 및 17은 후면 플레이트의 후면에 성형된 경사 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 18은 도 3에 도시한 후면 플레이트를 정면에서 바라본 정면도이다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 이하의 도면에서 각 구성은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 조립체의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시한 셀 조립체의 단위 구조를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 조립체(500)는 셀 조립체(100), 전면 플레이트(200) 및 후면 플레이트(300)를 포함한다.
셀 조립체(100)는 적층된 파우치 타입의 배터리 셀들을 포함하고, 도 4에 도시한 바와 같이, 배터리 셀들 사이마다 배치된 패드(112)를 더 포함한다.
패드(101)는 배터리 셀들(102, 103)이 밀착되도록 일정한 면압을 제공하는 역할을 한다. 각 배터리 셀(102, 103)은 양끝단부로부터 인출된 전극 리드(2, 3)를 구비한다.
셀 조립체(100)는 적층 방향의 전후방에 각각 배치되는 전면 플레이트(200)와 후면 플레이트(300)에 의해 지지된다.
또한, 배터리 셀(102)의 한쪽 전극 리드(2)와 배터리 셀(103)의 한쪽 전극 리드(3)는 인서트 사출 방법에 따라 전면 플레이트(200)에 일체화된(몰딩된) 버스바 조립체(207)에 직/병렬로 연결된다.
또한, 배터리 셀들(102, 103)의 반대 쪽 전극 리드들(도 4에서는 명확하게 도시되지 않음)도 인서트 사출 방법에 따라 후면 플레이트(130)에 일체화된 버스바에 직/병렬로 연결된다.
본 발명에 따른 배터리 모듈 조립체(500)에서는 도 1 및 2에 도시한 종래의 배터리 모듈 조립체를 구성하기 위한 별도의 카트리지(도 1의 30)와 별도의 버스바(42, 44)가 요구되지 않는다. 이는 이하에서 설명될 본 발명의 전/후면 플레이트(200, 300)에 카트리지(도 1의 30)의 기능과 버스바의 기능이 통합되기 때문이다.
이처럼 본 발명에 따른 배터리 모듈 조립체(500)는 종래의 카트리지(도 1의 30)와 버스바(42, 44) 전/후면 플레이트(200, 300)에 통합됨으로써, 부품수, 공정 복잡도, 무게, 사이즈 등을 줄일 수 있다.
이하, 전면 및 후면 플레이트에 대해 상세히 기술하기로 한다.
도 5는 도 3에 도시한 전면 플레이트를 전방에서 바라본 정면도이고, 도 6은 도 5에 도시한 전면 플레이트를 입체적으로 보여주기 위한 사시도이고, 도 7은 인쇄회로기판을 제거한 상태에서 전면 플레이트의 정면도이고, 도 8은 인쇄회로기판과 전면 플레이트의 체결 구조를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 9는 도 6에 도시한 전면 플레이트의 일부 구조물을 투명하게 처리한 도면이다.
도 5 내지 8을 참조하면, 전면 플레이트(120)는 전체적으로 사각 형상을 갖는다.
전면 플레이트(200)는 상부 프레임(201), 하부 프레임(202), 상부 프레임(201)과 하부 프레임(202)을 연결하는 격벽 부재(203) 및 버스바 조립체(207)를 포함한다.
상부 프레임(201)에는 인쇄회로기판(204)의 형상에 따라 성형된 안착 공간(205)이 구비된다. 인쇄회로기판(204)에는, 배터리 셀의 전압 정보를 차량 내의 다른 전자 유닛으로 제공하기 위해, 배터리 셀의 전압 정보를 처리하기 위한 다수의 전기 전자 소자들이 실장 된다.
인쇄회로기판(204)은 상기 안착 공간(205)에 안착된 상태에서 인서트 사출방식으로 전면 플레이트(200)에 일체화된(몰딩된) 버스바 조립체(207)와 볼트 부재(206)로 체결된다.
볼트 부재(206)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 4개의 볼트들(206A, 206B, 206C 및 206D)로 구성되며, 인쇄회로기판(204)에는 4개의 볼트들(206A, 206B, 206C 및 206D)과 각각 체결되는 4개의 체결홈들(204A, 204B, 204C 및 204D)이 구비된다. 또한, 인쇄회로기판(204)의 하부에 배치되는 버스바 조립체(207)에도 4개의 체결홈들(도 7의 H1, H2, H3 및 H4)에 각각 대응하는 위치에 형성된 4개의 체결홈들(도 7의 H1, H2, H3 및 H4)이 구비된다.
4개의 볼트들(206A, 206B, 206C 및 206D)는 4개의 체결홈들(204A, 204B, 204C 및 204D)과 4개의 체결홈들(도 7의 H1, H2, H3 및 H4)과 체결되어, 인쇄회로기판(204)와 버스바 조립체(207)를 체결한다.
이처럼, 인쇄회로기판(204)와 버스바 조립체(207)는 볼트 부재(206)를 이용한 볼트 체결 구조로 체결됨으로써, 인쇄회로기판(204) 상에 실장된 휴즈(fuse) 또는 부품 불량 발생시, 전면 플레이트(또는 상부 프레임)으로부터 인쇄회로기판(204)을 분리하여 분리된 인쇄회로기판(204)의 해당 부품만을 교체할 수 있다.
이에 반해, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(50)이 버스바(44)에 솔더링 방식으로 체결됨으로써, 해당 부품 불량시 배터리 모듈 자체를 폐기해야 한다.
상부 프레임(201)과 하부 프레임(202)의 양측면에는 스탑퍼(Stopper) 부재(208)가 구비된다.
스탑퍼(Stopper) 부재는, 예를 들면, 상부 프레임(201)의 양측면에서 형성된 2개의 스탑퍼들(208A 및 208B)과 하부 프레임(202)의 양측면에 형성된 2개의 스탑퍼들(208C 및 208D)로 구성된다.
스탑퍼 부재(208)는 전면 플레이트(200)에 일체화된(몰딩된) 버스바 조립체(207)와 셀 조립체(도 3의 100)의 체결 시, 버스바 조립체(207)의 위치가 틀어지지 않도록 전면 플레이트(200)를 엔드 플레이트(도시하지 않음)에 고정시키는 역할을 한다.
전면 플레이트(200)에 일체화된(몰딩된) 버스바 조립체(207)는 셀 조립체(100)를 구성하는 배터리 셀들을 직렬 및 병렬로 연결한다.
버스바 조립체(207)는 상부 프레임(201)과 하부 프레임(202) 사이에 배치되어, 상부 프레임(201)과 하부 프레임(202)을 연결하는 격벽 부재(203)에 의해 분리된 4개의 버스바들(207A, 207B, 207C 및 207D)를 포함한다.
제1 버스바(207A)는 대체로 사각판 형상으로 이루어지며, 전극 리드(도 4의 2 또는 3)가 관통되는 슬릿 홀(7A)을 갖는다. 슬릿 홀(7A)은 세로 방향으로 형성된다.
또한, 제1 버스바(207A)는 그 상단부로부터 상부 프레임(201)의 안착 공간(205) 쪽으로 연장되는 체결 부재(207A-1)를 더 포함한다. 체결 부재(207A-1)에는 전술한 볼트(206A)와 체결되는 체결홈(H1)이 형성된다.
또한 체결 부재(207A-1)는 그 끝단부로부터 수직하게 밴딩된 단자 부재(207A-2)를 더 포함한다. 단자 부재(207A-2)는 본 발명의 배터리 모듈 조립체를 다른 배터리 모듈 조립체(도시하지 않음)와 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.
체결 부재(207A-1)와 단자 부재(207A-2)는 도시된 바와 같이, 상부 프레임(201)에 몰딩된 형태로 배치된다.
제2 버스바(207B)는 사각판 형상으로 이루어지며, 제1 격벽(203A)에 의해 제1 버스바(207A)와 절연된다. 제2 버스바(207B)는 전극 리드가 관통되는 적어도 하나의 슬릿 홀(7B)을 갖는다. 슬릿 홀(7B)은 세로 방향으로 형성된다.
또한 제2 버스바(207B)는 그 상단부로부터 상부 프레임(201)의 안착 공간(205)으로 연장되는 체결 부재(207B-1)를 더 포함한다. 체결 부재(207B-1)에는 전술한 볼트(206B)와 체결되는 체결홈(H2)이 형성된다.
제3 버스바(207C)는 사각판 형상으로 이루어지며, 제2 격벽(203B)에 의해 제2 버스바(207B)와 절연된다. 제3 버스바(207C)는 전극 리드가 관통되는 적어도 하나의 슬릿 홀(7C)을 갖는다. 슬릿 홀(7C)은 세로 방향으로 형성된다.
또한, 제3 버스바는 그 상단부로부터 상부 프레임(201)의 안착 공간(205)으로 연장되는 체결 부재(207C-1)를 더 포함한다. 체결 부재(207C-1)에는 전술한 볼트(206C)와 체결되는 체결홈(H3)이 형성된다.
제4 버스바(207D)는 사각판 형상으로 이루어지며, 제3 격벽(203C)에 의해 제3 버스바(207C)와 절연된다. 도 5 및 7에서는 제4 버스바(207D)에는 슬릿 홈이 형성되지 않은 것으로 도시되어 있으나, 제4 버스바(207D)도 슬릿 홈이 형성될 수 있다.
제4 버스바(207D)는 그 상단부로부터 상부 프레임(201)의 안착 공간(205)으로 연장되는 체결 부재(207D-1)를 더 포함한다. 체결 부재(207D-1)에는 전술한 볼트(206D)와 체결되는 체결홈(H4)이 형성된다.
체결 부재(207D-1)는 그 끝단부로부터 상기 체결 부재(207A-1)에 대해 수직하게 밴딩된 단자 부재(207D-2)를 더 포함한다. 단자 부재(207D-2)는 본 발명의 배터리 모듈 조립체를 다른 배터리 모듈 조립체(도시하지 않음)와 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 및 제3 버스바(207B, 207C)는, 제1 및 제4 버스바(207A, 207D)와는 다르게, 그 하단부로부터 수직하게 밴딩된 연장부(207B-3, 207C-3)를 각각 더 포함한다.
연장부(207B-3, 207C-3)는 하부 프레임(202)에 일체화된(몰딩된) 형태로 배치된다.
연장부(207B-3, 207C-3)는 제2 및 제3 버스바(207B, 207C)의 단면적(Square: SQ)을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 연장부(207B-3, 207C-3)에 의해 제2 및 제3 버스바(207B, 207C)의 저항값을 낮추는 역할을 한다.
제1 및 제4 버스바(207A, 207D)는 체결 부재(207A-1, 207D-1)에 대해 수직하게 연장되는 단자 부재(207A-2, 207D-2)를 가지고 있으므로 충분한 단면적을 형성한다. 따라서, 제1 및 제4 버스바(207A, 207D)는 제2 및 제3 버스바(207B, 207C)에 구비된 연장부(207B-3, 207C-3)와 같은 구조물이 필요하지 않다.
도 10 내지 12는 도 6에 도시한 전면 플레이트에 일체화된(몰딩된) 버스 조립체와 도 3에 도시한 셀 조립체의 전극 연결 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 전면 플레이트(200)의 제조가 완료되면, 전면 플레이트(200)가 셀 조립체(100)의 전극 리드쪽으로 이동된다.
이어, 도 11에 도시된 바와 같이, 셀 조립체(100)를 구성하는 배터리 셀들 각각으로부터 인출된 전극 리드가 버스바 조립체(207: 207A, 207B, 207C 및 207D)의 슬릿 홀(7A, 7B, 7C)에 삽입된다.
이어, 도12에 도시한 바와 같이, 슬릿 홀(7A, 7B, 7C)에 삽입된 전극 리드들을 밴딩시켜서, 밴딩된 전극 리드들을 버스바 조립체(207: 207A, 207B, 207C 및 207D)에 밀착시키고 용접한다.
이렇게 함으로써, 전면 플레이트(200)에 일체화된(몰딩된) 버스 조립체(207: 207A, 207B, 207C 및 207D)에 의해, 셀 조립체(100)를 구성하는 배터리 셀들이 직렬 및 병렬로 연결된다.
한편, 전면 플레이트(200)의 후면은 배터리 셀들 각각으로부터 인출된 전극 리드가 슬릿 홀(7A, 7B, 7C)에 용이하게 삽입되도록 경사 구조로 성형된다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 전면 플레이트의 후면 구조를 보여주기 위한 사시도이고, 도 14는 도 13의 전면 플레이트의 후면을 정면에서 바라본 도면이고, 도 15는 도 13의 전면 플레이트를 상부에서 바라본 도면이고, 도 16 및 17은 플레이트(200)의 후면에 성형된 경사 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 13 내지 15를 참조하면, 전면 플레이트(200)의 후면에는 배터리 셀들 각각으로부터 인출된 전극 리드가 슬릿 홀(7A, 7B, 7C)에 용이하게 삽입되기 위한 가이드 부재(230)가 형성된다.
가이드 부재는 버스바 조립체(207)에 형성된 슬릿 홈을 사이에 두고, 세로 방향으로 연장된다. 가이드 부재의 양측면에는 전극 리드의 삽입 방향으로 경사진 경사면(232)을 갖는다.
도 16에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(34)이 슬릿 홀(7)에 삽입되기전에는 배터리 셀(34)의 전극 리드(32직선으로 연장된 상태를 유지한다.
이어, 도 17에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(34)의 전극 리드(32)가 경사면(232)을 따라 슬릿 홀(7)에 자연스럽게 삽입된다. 이처럼 전면 플레이트(200)의 후면에 배터리 셀들 각각으로부터 인출된 전극 리드가 슬릿 홀(7A, 7B, 7C)에 용이하게 삽입되기 위한 가이드 부재(230)를 형성함으로써, 셀 조립체와 버스바 조립체의 체결시 일어날 수 있는 셀 조립체의 파손(전극 리드의 파손)을 방지할 수 있다.
도 18은 도 3에 도시한 후면 플레이트를 정면에서 바라본 정면도이다.
도 18을 참조하면, 후면 플레이트(300)는 상부 프레임(301), 하부 프레임(302) 및 상부 프레임(301)과 하부 프레임(302)을 연결하는 격벽 부재(303A, 303B)를 포함한다.
또한 후면 플레이트(300)는 상부 프레임(301)에 형성된 안착 공간(301A)에 안착된 인쇄회로기판(304)을 더 포함한다. 인쇄회로기판(304)은 배터리 셀의 전압 정보를 차량 내의 외부 유닛을 전달하는 구성으로, 이를 위해, 인쇄회로기판(304) 상에는 전압 정보를 처리하기 위한 다수의 전기 전자 소자들이 실장된다.
인쇄회로기판(304)는 안착 공간(301A)에 안착된 상태에서 볼트 부재(304A, 304B, 304C)를 이용하여 아래에서 설명할 버스바 조립체(305A, 305B 및 305C)와 체결된다.
상부 프레임(301)과 하부 프레임(302)의 양측면에는 스탑퍼(Stopper) 부재(304A, 304B, 304C, 304D)가 구비된다. 스탑퍼 부재(304A, 304B, 304C, 304D)는 전면 플레이트(200)에서 설명한 바와 동일하게, 후면 플레이트(300)에 일체화된(몰딩된) 버스바 조립체(305)와 셀 조립체(도 3의 100)의 체결 시, 버스바 조립체(305)의 위치가 틀어지지 않도록 후면 플레이트(300)를 엔드 플레이트(도시하지 않음)에 고정시키는 역할을 한다.
또한, 후면 플레이트(300)는 셀 조립체(도 3의 100)에 포함된 다수의 배터리 셀들 각각으로부터 인출된 전극 리드(도 4의 2 또는 3)를 직렬 및 병렬로 연결하는 버스바 조립체(305)를 더 포함한다. 이때, 버스바 조립체(305)는 인서트 사출 방식으로 후면 플레이트(300)에 일체화된(몰딩된) 형태로 존재한다.
버스바 조립체(305)는 사각판 형상의 제1 내지 제3 버스바(305A, 305B 및 305C)를 포함한다.
제1 내지 제3 버스바(305A, 305B 및 305C) 각각은 사각 판 형상으로 이루어지며, 세로 방향으로 형성된 적어도 하나의 슬릿 홀(A, B 또는 C)을 갖는다.
슬릿 홀(A, B 또는 C)은 세로 방향으로 형성된다.
슬릿 홀(A, B 또는 C)에는 배터리 셀들 각각으로부터 인출된 전극 리드가 삽입되고, 슬릿 홀(A, B, C)에 삽입된 전극 리드들을 밴딩시키고, 밴딩된 전극 리드들을 각 버스바(305A, 305B 및 305C)에 밀착시키고 용접한다.
또한, 도시하지는 않았으나, 후면 플레이트(300)는 전면 플레이트(200)의 후면 구조와 동일한 경사면을 갖는 가이드 구조가 형성되어, 전극 리드가 슬릿 홀(A, B, C)에 삽입되는 과정에서 경사면을 따라 자연스럽게 슬릿 홀(A, B, C)에 삽입된다.
이처럼, 후면 플레이트(300)의 전반적인 구성 및 형상을 도 5 내지 17을 참조하여 설명한 전면 플레이트(200)의 전반적인 구성 및 형상과 유사하다. 따라서, 후면 플레이트(300)에 대한 상세한 설명은 전면 플레이트(200)에 대한 설명을 대신한다. 다만, 후면 플레이트(300)에 일체화된 버스바(305A, 305B, 305C)는 전면 플레이트(200)에 일체화된 버스바(207A 및 207D)에 형성된 단자 부재(207A-2, 207D-2)를 구비하지 않는 점에서 차이가 있다.
이처럼 후면 플레이트(300)에 일체화된 버스바(305A, 305B, 305C)는 단자 부재를 가지고 있지 않기 때문에, 버스바의 저항값을 낮추기 위해(단면적(SQ) 증대를 위해), 모든 버스바들(305A, 305B, 305C)이 도 9에 도시된 연장부(207B-3, 207-C)를 갖도록 구성된다.
즉, 전면 플레이트(200)에서는 중간에 배치된 버스바들(207B, 207C)이 그 하단부로부터 수직하게 연장되는 연장부를 구비하도록 형성되지만, 후면 플레이트(300)에서는 모든 버스바들(305A, 305B, 305C)이 그 하단부로부터 수직하게 연장되는 연장부를 구비하도록 형성될 수 있다.
이처럼 본 명세서에 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명을 위한 예시적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 다수의 배터리 셀들이 적층된 셀 조립체; 및
    다수의 배터리 셀들이 적층된 방향의 전방 및 후방에서 상기 셀 조립체를 지지하는 전면 플레이트와 후면 플레이트를 포함하고,
    상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 각각은,
    상부 프레임;
    하부 프레임; 및
    상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임의 사이에 배치되는 사각판 형상의 다수의 버스바들을 포함하고,
    각 버스바는 세로 방향으로 형성된 슬릿 홈을 가지며,
    각 배터리 셀들로부터 인출된 전극 리드는 상기 슬릿 홈에 삽입되고, 상기 삽입된 전극 리드는 상기 다수의 버스바들 중에서 대응하는 버스바에 밀착되도록 밴딩되고, 밴딩된 전극 리드는 밀착된 상태에서 용접 방식으로 상기 대응하는 버스바에 연결되는 것인 배터리 모듈 조립체.
  2. 제1항에서,
    상기 상부 프레임은,
    각 배터리 셀의 전압 정보를 차량 내의 외부 유닛으로 전달하기 위한 인쇄회로기판이 안착되는 안착 공간을 구비하는 것인 배터리 모듈 조립체.
  3. 제2항에서,
    상기 다수의 버스바 각각은,
    상기 상부 프레임의 안착 공간으로 연장되는 체결 부재를 더 포함하고,
    상기 인쇄회로기판과 상기 체결 부재는 볼트 부재에 의해 체결되는 것인 배터리 모듈 조립체.
  4. 제3항에서,
    상기 다수의 버스바 중에서 적어도 2개의 버스바는,
    다른 배터리 모듈 조립체와 전기적으로 연결하기 위해, 상기 체결 부재의 끝단부에서 수직하게 밴딩된 단자 부재를 더 포함하는 것인 배터리 모듈 조립체.
  5. 제1항에서,
    상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임을 연결하는 다수의 격벽을 더 포함하고,
    다수의 버스바들은 상기 다수의 격벽에 의해 절연되는 것인 배터리 모듈 조립체.
  6. 제1항에서,
    상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 각각의 후면에는,
    각 배터리 셀들로부터 인출된 전극 리드가 상기 슬릿 홈으로 용이하게 삽입되도록 안내하는 가이드 구조가 형성되고,
    상기 가이드 구조는
    세로 방향으로 연장되고, 양측면에 상기 전극 리드가 삽입되는 방향으로 경사진 경사면을 갖는 것인 배터리 모듈 조립체.
  7. 제1항에서,
    상기 상부 프레임, 상기 하부 프레임 및 상기 다수의 버스바들은 인서트 사출 방식으로 일체화된 것인 배터리 모듈 조립체.
  8. 다수의 배터리 셀들이 적층된 셀 조립체; 및
    다수의 배터리 셀들이 적층된 방향의 전방 및 후방에서 상기 셀 조립체를 지지하는 전면 플레이트와 후면 플레이트를 포함하고,
    상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 각각은,
    상부 프레임;
    하부 프레임;
    상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임을 연결하는 다수의 격벽; 및
    상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임의 사이에 배치되고, 상기 다수의 격벽에 의해 절연되는 사각판 형상의 다수의 버스바들을 포함하고,
    각 버스바는 세로 방향으로 형성된 슬릿 홈을 가지며,
    각 배터리 셀들로부터 인출된 전극 리드는 상기 슬릿 홈에 삽입되고, 상기 삽입된 전극 리드는 상기 다수의 버스바들 중에서 대응하는 버스바에 밀착되도록 밴딩되고, 밴딩된 전극 리드는 밀착된 상태에서 용접 방식으로 상기 대응하는 버스바에 연결되고,
    다수의 버스바들 중에서 적어도 2개의 버스바들은,
    단면적을 증가시키기 위해, 그 하단부로부터 수직하게 밴딩된 연장부를 갖는 것인 배터리 모듈 조립체.
  9. 제8항에서,
    상기 연장부는,
    상기 하부 프레임에 몰딩된 형태로 배치되는 것인 배터리 모듈 조립체.
  10. 제8항에서,
    상기 전면 플레이트에 포함된 상기 다수의 버스바들 중에서 일부 버스바들은,
    그 상단부로부터 밴딩되어 상기 상부 프레임에 몰딩된 형태로 배치된 단자 부재를 포함하며,
    상기 연장부를 갖는 상기 적어도 2개의 버스바들은, 상기 일부 버스바들을 제외한 나머지 버스바들인 것인 배터리 모듈 조립체.
  11. 제8항에서,
    상기 후면 플레이트에 포함된 상기 다수의 버스바들 모두는,
    상기 연장부를 갖는 것인 배터리 모듈 조립체.
  12. 제8항에서, 상기 상부 프레임은,
    각 배터리 셀의 전압 정보를 차량 내의 외부 유닛으로 전달하기 위한 인쇄회로기판이 안착되는 안착 공간을 구비하는 것인 배터리 모듈 조립체.
  13. 제12항에서,
    상기 다수의 버스바 각각은,
    상기 상부 프레임의 안착 공간으로 연장되는 체결 부재를 더 포함하고,
    상기 인쇄회로기판과 상기 체결 부재는 볼트 부재에 의해 체결되는 것인 배터리 모듈 조립체.
  14. 제8항에서,
    상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 각각의 후면에는,
    각 배터리 셀들로부터 인출된 전극 리드가 상기 슬릿 홈으로 용이하게 삽입되도록 안내하는 가이드 구조가 형성되고,
    상기 가이드 구조는
    세로 방향으로 연장되고, 양측면에 상기 전극 리드가 삽입되는 방향으로 경사진 경사면을 갖는 것인 배터리 모듈 조립체.
  15. 제8항에서,
    상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임의 양측면에는,
    상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 각각에 몰딩된 상기 다수의 버스바와 상기 셀 조립체의 체결 시, 상기 다수의 버스바의 위치가 틀어지지 않도록, 상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트를 엔드 플레이트에 고정시키는 스탑퍼 부재가 형성된 것인 배터리 모듈 조립체.
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