[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20240081423A - 전지 시스템 및 그 조립 방법 - Google Patents

전지 시스템 및 그 조립 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240081423A
KR20240081423A KR1020230169940A KR20230169940A KR20240081423A KR 20240081423 A KR20240081423 A KR 20240081423A KR 1020230169940 A KR1020230169940 A KR 1020230169940A KR 20230169940 A KR20230169940 A KR 20230169940A KR 20240081423 A KR20240081423 A KR 20240081423A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
carrier
battery cells
cell
terminals
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
KR1020230169940A
Other languages
English (en)
Inventor
마르쿠스 리디서
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Publication of KR20240081423A publication Critical patent/KR20240081423A/ko
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/358—External gas exhaust passages located on the battery cover or case
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/519—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/593—Spacers; Insulating plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

실시예에 따른 전지 시스템은, 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 팩, 및 상기 전지 팩에 위치하는 셀 접촉 유닛을 포함한다. 상기 셀 접촉 유닛은, 적어도 상기 전지 셀의 단자를 덮는 전기적 절연 캐리어, 상기 전지 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바, 및 상기 전지 셀의 물리적 특성을 감지하도록 구성된 센서를 포함한다. 상기 버스 바 및 상기 센서는 상기 전지 셀을 향하는 상기 캐리어의 제1 측면에 있고, 상기 캐리어는 상기 제1 측면의 반대측인 상기 캐리어의 제2 측면으로부터 상기 버스 바에 대한 접근을 제공하기 위한 복수의 액세스 개구를 가진다. 상기 캐리어의 액세스 개구는 접착제에 의해 폐쇄된다.

Description

전지 시스템 및 그 조립 방법{BATTERY SYSTEM AND METHOD OF ASSEMBLING THEREOF}
본 발명의 실시예는 전지 시스템 및 전지 시스템의 조립 방법에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안, 물건과 사람들의 운송 수단은 전력을 동력원으로 사용하여 개발되고 있다. 전기 자동차는 이차 전지에 저장된 에너지를 사용하여 전기 모터에 의해 추진되는 자동차이다. 전기 자동차는 전지로만 구동되거나 가령 가솔린 발전기에 의해 적어도 부분적으로 구동되는 하이브리드 자동차일 수 있다. 또한, 전기 자동차는 전기 모터와 기존 연소 엔진의 조합을 포함할 수 있다.
일반적으로 전기 차량 전지(EVB) 또는 견인(트랙션) 전지는 전지 전기 차량(BEV)의 추진에 사용되는 전지이다. 전기 자동차 전지는 지속적인 시간 동안 전원을 공급하도록 설계되었기 때문에 시동, 조명 및 점화 전지와는 다르다. 충전식 또는 이차 전지는 충전과 방전을 반복할 수 있다는 점에서 일차 전지와 다르며, 후자는 화학 물질을 전기 에너지로 비가역적으로 변환할 뿐이다. 일반적으로 휴대전화, 노트북, 캠코더 등의 소형 전자기기의 전원은 소용량 이차 전지가 사용되고, 하이브리드 자동차 등의 전원은 고용량 이차 전지가 사용된다.
일반적으로 이차 전지는 양극, 음극, 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 및 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자를 포함한다. 양극, 음극 및 전해액의 전기 화학 반응을 통해 전지의 충전과 방전이 가능하도록 전해액이 케이스에 주입된다. 케이스의 형상(예: 원통형 또는 직사각형)은 전지의 용도에 따라 다르다. 노트북 및 가전 제품에 널리 사용되는 리튬 이온 (및 유사한 리튬 폴리머) 전지는 개발중인 가장 최근의 전기 차량 그룹에서 가장 두드러진다.
이차 전지는 고 에너지 밀도를 제공하기 위하여(예: 하이브리드 차량의 모터 구동용) 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 단위 전지 셀로 형성되는 전지 모듈로서 사용될 수 있다. 즉, 전지 모듈은 필요한 전력량에 부합하고, 예를 들어 전기 차량의 고출력 이차 전지를 구현하기 위하여, 다수의 단위 전지의 전극 단자를 서로 연결하여 형성된다.
전지 모듈은 블록형(block) 구조 또는 모듈형(module) 구조로 구성될 수 있다. 블록형 구조에서, 각 전지 셀은 공통된 집전체 구조와 공통된 전지 관리 시스템에 연결된다. 모듈형 구조에서는, 서브 모듈이 다수의 전지 셀을 연결하여 형성되고, 전지 모듈은 다수의 서브 모듈을 연결하여 형성된다. 차량 애플리케이션에서 전지 시스템은 원하는 전압을 제공하기 위해 직렬로 연결된 복수의 전지 모듈로 구성되는 경우가 많다. 여기서 전지 모듈은 복수의 전지 셀이 적층된 서브 모듈을 포함할 수 있으며, 전지 모듈에서 병렬로 연결된 셀을 포함하는 서브 모듈은 직렬로 연결되거나(XpYs) 직렬로 연결된 셀을 포함하는 서브 모듈은 병렬로 연결될 수 있다(XsYp).
전지 팩은 여러 개의 (일반적으로 동일한) 전지 모듈 세트이다. 이들은 원하는 전압, 용량 또는 전력 밀도를 제공하기 위해 직렬, 병렬 또는 두 가지를 혼합 방식으로 구성될 수 있다. 전지 팩의 구성 요소에는 개별 전지 모듈과 그 사이에 전기 전도성을 제공하는 상호 연결부가 포함된다.
이러한 전지 팩은 개별 구성요소, 예를 들어 전지 모듈 사이의 적절한 기계적 및 전기적 연결을 사용하여 통합된다. 이 연결은 전지 시스템의 평균 서비스 수명 동안 기능적이고 안전하게 유지되어야 한다. 또한 특히 모바일 애플리케이션에서 설치 공간 및 호환성 요구 사항이 충족되어야 한다. 이러한 전지 팩은 개별 구성요소 간(예: 전지 모듈 간)에 적절한 기계적 및 전기적 연결을 사용하여 통합됩니다.
전지 시스템에는 일반적으로 전기 부품이 장착된 플라스틱 캐리어가 전지 팩에 배열된다. 또한, 전지 셀 전압 및 온도 측정은 하나 이상의 케이블과 연결된 중앙 또는 분산형 전지 관리 모듈(Battery Management Module, BMM)을 통해 관리된다. 더욱이, 사용자나 기술자를 보호하기 위해 모든 전기 부품을 덮는 터치 보호 장치와 같은 또 다른 구성 요소도 설치될 수 있다. 이에 따라 전지 시스템을 구성하기 위해서는 많은 개별 구성요소가 조립 라인에서 여러 단계를 거쳐 조립되어야 하므로 조립 공정이 번거롭다.
본 개시의 실시예는 전지 팩에 대한 셀 접촉 유닛의 장착을 용이하게 이룰 수 있는 전지 시스템 및 이의 조립 방법을 제공한다.
본 개시의 실시예에 따른 전지 시스템은, 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 팩, 및 상기 전지 팩에 위치하는 셀 접촉 유닛(Cell Contacting Unit, CCU)을 포함한다. 상기 셀 접촉 유닛은, 적어도 상기 전지 셀의 단자를 덮는 전기적 절연 캐리어, 상기 전지 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바, 및 상기 전지 셀의 물리적 특성을 감지하도록 구성된 센서를 포함한다. 상기 버스 바 및 상기 센서는 상기 전지 셀을 향하는 상기 캐리어의 제1 측면에 있다. 상기 캐리어는 상기 제1 측면의 반대측인 상기 캐리어의 제2 측면으로부터 상기 버스 바에 대한 접근을 제공하기 위한 복수의 액세스 개구를 가지며, 상기 캐리어의 액세스 개구는 접착제에 의해 폐쇄된다.
본 개시의 실시예에 따르면, 상기 셀 접촉 유닛은, 상기 캐리어의 제1 측면에서 상기 캐리어의 제1 측면과 반대측인 제2 측면으로 상기 캐리어를 관통하여 연장되는 플러그, 및 상기 플러그를 통해 상기 센서에 전기적으로 연결되며 상기 캐리어의 제2 측면에 있는 전지 관리 모듈을 더욱 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 상기 캐리어는 볼록부와 오목부를 갖는 주름진 형상의 제1 섹션을 포함할 수 있고, 상기 볼록부는 상기 캐리어와 전지 셀 사이에 배치되는 탈가스 채널을 위한 공간을 제공(또는 형성)할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 전지 시스템의 조립 방법이 제공된다. 상기 방법에 따르면, 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 팩이 제공된다. 또한, 상기 전지 팩에는 셀 접촉 유닛이 배치된다. 상기 셀 접촉 유닛은 적어도 전지 셀의 단자를 덮는 전기적 절연 캐리어, 상기 전지 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바, 및 상기 전지 셀의 물리적 특성을 감지하도록 구성된 센서를 포함한다. 상기 복수의 버스 바 및 센서는 상기 전지 셀을 향하는 상기 캐리어의 제1 측면에 있다. 상기 캐리어는 제1 측면 반대측 캐리어의 제2 측면으로부터 상기 버스 바에 대한 접근을 제공하기 위한 복수의 액세스 개구를 갖는다. 추가 단계에서, 상기 전지 셀의 단자와 복수의 버스 바는 상기 액세스 개구를 통해 전기적으로 연결되고, 상기 캐리어의 액세스 개구 상에 또는 그 내에 접착체가 도포된다.
본 개시의 다른 실시에 따르면, 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 팩이 제공된다. 또한, 전지 팩에는 셀 접촉 유닛이 배치된다. 셀 접촉 유닛은 적어도 전지 셀의 단자를 덮는 전기적 절연 캐리어, 상기 전지 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바, 및 상기 전지 셀의 물리적 특성을 감지하도록 구성된 센서를 포함한다. 상기 복수의 버스 바 및 센서는 전지 셀을 향하는 상기 캐리어의 제1 측면에 있다. 상기 셀 접촉 유닛은 상기 캐리어의 제1 측면으로부터 상기 캐리어의 제1 측에 반대측인 제2 측면으로 상기 캐리어를 관통하여 연장되는 플러그를 더욱 포함한다. 추가 단계에서, 전지 관리 모듈이 상기 캐리어의 제2 측면에 배열되고 상기 플러그를 통해 센서에 전기적으로 연결된다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 전지 시스템의 조립 방법이 제공된다. 하나의 단계에서, 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 팩이 제공된다. 또한, 전지 팩에는 셀 접촉 유닛이 배치된다. 상기 셀 접촉 유닛은, 적어도 전지 셀의 단자를 덮는 전기적 절연 캐리어, 상기 전지 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바, 및 상기 전지 셀의 물리적 특성을 감지하도록 구성된 센서를 포함한다. 상기 복수의 버스 바 및 센서는 상기 전지 셀을 향하는 상기 캐리어의 제1 측면에 있다. 상기 캐리어는 볼록부와 오목부를 갖는 주름진 형상의 제1 섹션을 포함하며, 상기 볼록부가 상기 캐리어와 상기 전지 셀 사이에 배열되는 탈가스 채널을 위한 공간을 제공하도록 상기 셀 접촉 유닛을 상기 전지 팩에 배열한다.
본 개시의 일 실시예와 관련하여 설명된 특징은 본 개시의 다른 실시예의 다른 측면 및 특징에 대해 상호교환적으로 사용될 수 있다.
본 개시 내용의 추가 측면 및 특징은 종속항 및/또는 다음 설명으로부터 알 수 있다.
전지 팩에 대한 셀 접촉 유닛의 장착을 용이하게 이룰 수 있다.
본 개시의 상기 및 다른 측면 및 특징들은 첨부 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 더 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 실시예에 따른 셀 접촉 유닛의 분해 사시도로서, 셀 접촉 유닛의 후면에서 본 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 셀 접촉 유닛이 조립된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 셀 접촉 유닛의 사시도로서, 셀 접촉 유닛의 전면에서 본 사시도이다.
도 4는 실시예에 따른 전지 시스템의 조립 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 상세히 설명한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예에 따른 효과 및 특징, 그리고 그 구현 방법을 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전하며, 본 개시의 측면 및 특징이 당업자에게 완전하게 전달될 수 있도록 예로서 제공된다.
따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 측면 및 특징에 대한 완전한 이해를 위해 필요하다고 생각되지 않는 프로세스, 요소 및 기술에 대해서는 설명되지 않거나 단순화될 수 있다.
일 구성 요소 또는 층이 다른 일 구성 요소 또는 층의 "위에", "연결되어" 또는 "결합한" 것으로 표현할 경우, 이는 다른 일 구성 요소 또는 층에 직접 연결될 수 있거나, 구성 요소 사이에 하나 이상의 개재된 또 다른 구성 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 또한, 일 구성 요소 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층 "직접", "직접 연결", "직접 결합"된다고 언급되는 경우, 그 사이에 구성 요소나 층이 존재하지 않는 것을 의미한다. 예를 들어, 제1 구성 요소가 제2 구성 요소에 "결합된" 또는 "연결된"것으로 설명되는 경우, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소에 직접 결합되거나 연결될 수 있거나, 제1 구성 요소는 하나 이상의 개입 요소를 통해 제2 구성 요소에 간접적으로 결합되거나 연결될 수 있다.
도면에서 요소, 층 및 영역의 상대적 크기는 명확성을 위해 과장될 수 있다. 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 "및(그리고)/또는"이라는 용어는 하나 이상의 연관된 나열된 항목의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명할 때 "할 수 있다"라는 용어는 "본 발명의 하나 이상의 실시예"를 의미한다. 예를 들어, "a,b, 또는 c 중 적어도 하나"와 같은 표현은 a만, b만,c만 a,b 모두, a,c 모두, b,c 모두, a,b,c 모두 또는 그 변형을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "사용하다", "사용", "사용된"은 각각 "활용하다", "활용" 및 "활용된"라는 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "실질적으로", "약" 및 이와 유사한 용어는 정도가 아닌 근사치로 사용되며, 통상의 기술자에 의해 인식될 측정된 또는 계산된 값의 내재적 편차를 설명하고자 하는 것이다.
용어 "제1", "제2", "제3" 등은 다양한 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소, 구성요소, 영역, 레이어 및/또는 섹션은 이러한 용어로 제한되어서는 안 된다. 이러한 용어는 하나의 요소, 구성 요소, 영역, 레이어 또는 섹션을 다른 요소, 구성 요소, 영역, 레이어 또는 섹션과 구별하는 데 사용된다. 따라서, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 요소, 구성 요소, 영역 층 또는 섹션은 제2 요소, 구성 요소, 영역 또는 섹션로 명명될 수 있다.
도면에 도시된 한 구성 요소 또는 특징과 다른 구성 요소 또는 특징과의 관계를 설명하기 위해 "아래", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어가 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향에 추가하여 사용 중 또는 작동 중인 장치의 다른 방향을 포함하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집힌 경우 다른 요소 또는 특징 "아래" 또는 "밑"으로 설명된 구성 요소는 다른 구성 요소 또는 특징의 "위"를 향하게 된다. 따라서, 예시 용어 "아래"는 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향(예: 90도 회전 또는 다른 방향)으로 지정될 수 있으므로 여기에 사용된 공간적 상대 용어는 그에 따라 해석되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어와 같은, 용어는 관련 기술 및/또는 본 명세서의 맥락에서 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안 되는 것으로 이해될 것이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전지 시스템은, 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀과, 전지 팩 상에 배치된 셀 접촉 유닛을 포함하는 전지 팩을 포함한다. 셀 접촉 유닛은 적어도 전지 셀의 단자를 덮는 전기적 절연 캐리어, 전지 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바, 및 전지 셀의 적어도 하나의 물리적 특성을 감지하도록 구성된 센서를 포함한다. 버스 바 및 센서는 전지 셀을 향하는 캐리어의 제1 측면에 배열되고, 일부 실시예에서는 캐리어의 제1 측면에 고정된다. 또한, 캐리어는 제1 측면의 반대측인 캐리어의 제2 측면으로부터 버스 바에 대한 접근(예: 노출)을 제공하는 복수의 액세스 개구를 갖는다. 캐리어의 액세스 개구는 접착제에 의해 폐쇄(예: 밀봉)될 수 있다.
예를 들어, 전지 팩에 배치된 셀 접촉 유닛은 단일 구성 요소 내에 여러 기능을 제공하여 사용될 수 있다.
첫번째로, 본 개시의 일 실시예에 따른 전지 팩에 있어, 캐리어의 제1 면에서 버스 바 및 센서를 가령, 용접 또는 납땜으로 장착하고, 캐리어를 관통하는 액세스 개구를 가령, 드릴링, 레이저 및/또는 화학적 에칭 등에 의해 제공(또는 형성)하는 것이 미리(예를 들어, 셀 접촉 유닛이 전지 셀에 부착되기 전에) 수행될 수 있다. 이에 따라 셀 감시 유닛은 실질적으로 사전 조립될 수 있다. 사전 조립된 셀 감시 유닛은 용이한 운송 및 포장 측면에서 유리하다. 또한 각각 다른 기능을 수행하는 여러 가지 구성 요소를 개별적으로 전지 팩에 장착하는 대신 다기능 구성 요소로 구성된 셀 접촉 유닛을 전지 팩에 장착함으로써 조립 공정을 간소화할 수 있다. 또한 캐리어의 액세스 개구를 통해 캐리어의 제2 측면에서 버스 바에 접근할 수 있다. 이에 버스 바는 액세스 개구에 의해 가능해진 접근을 통해 가령, 용접에 의해 전지 팩의 단자에 쉽게 연결될 수 있다. 따라서, 전지 팩에 대한 셀 접촉 유닛의 장착이 더욱 용이해질 수 있다. 나아가 생산 조립 단계와 용접 지점 수를 줄여 잠재적인 오류의 추가 원인을 방지할 수 있다. 단, 셀 접촉 유닛을 위한 장착은 위에서 설명된 구성 요소에만 제한되지 않으며, 전술한 사전 조립을 유사하게 제공하기 위해 다른 구성 요소가 셀 접촉 유닛에 미리 장착할 수도 있음을 이해해야 한다.
두번째로, 전기적으로 절연된 캐리어가 적어도 전지 셀의 단자를 덮게 됨에 따라, 셀 접촉 유닛은 전지 셀의 단자 및 버스 바와 같은 전자 부품에 대한 터치 보호 기능을 제공할 수 있고 이 전자 부품은 캐리어의 제2 측면으로부터 전기적으로 분리될 수 있다. 버스 바가 전지 셀의 단자에 전기적으로 연결된 후 액세스 개구는 접착제로 폐쇄(또는 커버 또는 밀봉)될 수 있다. 접착제는 캐리어의 제2 측면을 따라 완전하고 연속적인 터치 보호를 설정할 수 있는 전기적 절연을 제공할 수 있다. 접착제는 액세스 개구를 덮는 캐리어에 제공된 접착 탭과 같은 접착 탭으로 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액체 접착제, 액화된 접착제, 및/또는 유동성 접착제가 액세스 개구 내에 충진되어 응고될 수 있다. 예를 들어, 액세스 개구를 커버하는 캐리어와 접착제는 전지 팩과 셀 접촉 유닛의 전자 부품에 대한 전기 절연 차폐 역할을 한다.
복수의 버스 바는 서로 다른 그룹(예를 들어, 열과 같은 특정 배열에 따라)으로 분할될 수 있으며, 버스 바의 적어도 하나의 제1 그룹은 전지 셀의 양극을 전기적으로 연결하도록 구성되고, 버스 바의 적어도 하나의 제2 그룹은 전지 셀의 음극을 전기적으로 연결하도록 구성된다. 캐리어는 각 버스 바 그룹에 대해 하나의 액세스 개구, 각 버스 바에 대해 하나의 액세스 구멍, 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 본 개시에서 설명되는 전기적 연결 또는 상호 연결은 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 다른 종류의 회로 캐리어의 전도성 라인과 같은 와이어 또는 전도성 요소에 의해 제공될 수 있다. 전도성 요소는 표면 금속화 및/또는 핀과 같은 금속화를 포함 및/또는 전도성 폴리머 또는 세라믹을 포함할 수 있다. 버스 바 그룹 각각은 평탄형 가요성 케이블(FFC)을 통해 컬렉터 보드와 같은 하나 이상의 회로 보드에 전기적으로 연결될 수 있다. 평탄형 가요성 케이블 및 회로 기판도 가령 용접 또는 납땜에 의해 캐리어의 제1 측면에 배열될 수 있고 이에 고정될 수 있다. 평탄형 가요성 케이블 및 회로 기판은 전지 시스템의 조립에 앞서 캐리어의 제1 측면에 배열되거나 고정될 수 있다.
센서는 온도, 전압, 전류, 전력 등 전지 셀의 적어도 하나의 물리적 특성을 감지하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 물리적 특성을 감지하기 위해 이러한 센서가 어떻게 구현될 수 있는지는 관련 기술분야의 숙련자에게 공지되어 있으므로 이에 대한 상응하는 상세한 설명은 생략하도록 한다.
전지 시스템은 이차 전지 셀, 전지 모듈 및 전지 팩을 관리하는 전자 시스템인 전지 관리(또는 제어) 시스템(Battery Management System, BMS)을 포함한다. 전지 관리 시스템은 전지 셀이 안전한 작동 영역 밖에서 작동하지 않도록 보호하고, 전지 셀의 상태를 모니터링하며, 2차 데이터를 계산하여 해당 데이터를 보고하고, 이의 환경을 제어하며, 인증 및/또는 균형을 유지하는 등의 작업을 수행한다. 안전 작동 영역 외의 동작은, 과전류, 과전압(충전 중), 과열, 저온도, 과압, 지락 또는 누설전류 감지 시, 표시될 수 있다.
실시예에 따르면, 전지 시스템은 캐리어의 제2 측면에 배치(일부 실시예에서는 고정)되는 전지 관리 모듈을 더욱 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전지 시스템은 복수의 전지 관리 모듈을 포함할 수 있다. 전지 관리 모듈은 전지 시스템의 전지 모듈의 일부일 수 있으며 전지 모듈 수준에서 관련 정보를 획득하고 처리하도록 구성될 수 있다. 즉, 전지 관리 모듈은 전지 모듈에 포함된 전지 셀들의 개별 셀 전압 및 온도 등을 감지하도록 구성될 수 있다. 캐리어의 제2 면이 전지 팩의 반대측을 향하기 때문에, 캐리어의 제2 면에 전지 관리 모듈을 배치하면 전지 시스템, 특히 전지 관리 모듈의 조립, 수리 및 유지 관리가 용이해질 수 있다.
실시예에 따르면, 캐리어는 볼록부와 볼록부 사이에 적어도 하나의 오목부를 갖는 주름진 형상의 제1 섹션을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 캐리어의 제1 섹션은 인접한 볼록부 사이에 각각 복수의 오목부를 배치하여 구성될 수 있다. 볼록부는 캐리어와 전지 셀 사이에 배치되는 탈가스 채널을 위한 공간을 제공(또는 형성)한다. 적어도 하나의 오목부, 일부 실시예에서는 각각의 오목부는 적어도 하나의 볼록부에 인접하여 위치할 수 있고, 2개의 볼록부 사이에 위치할 수 있다. 캐리어는 탈가스 채널의 수를 증가시키기 위해 제1 섹션과 유사한 주름진 형상을 갖는 제2 섹션이나 복수의 섹션을 가질 수 있다. 탈가스 채널로 인해 가스의 외부 배출이 용이해짐에 따라 전지 시스템의 내부 압력은 전지 시스템의 안정성이 저하되는 지점까지 증가되지 않을 수 있다. 즉, 주름진 형상을 갖는 캐리어의 단면 형상은, 탈가스 채널을 구성(또는 제공)하기 위해 별도의 부품없이 전지 셀의 표면과 함께 탈가스 채널의 형상을 구성할 수 있다. 이로 인해 전지 시스템의 조립이 더욱 용이해질 수 있다.
전지 시스템은 적어도 하나의 오목부에 수용되는 적어도 하나의 전지 관리 모듈(예: 전술한 전지 관리 모듈)을 더욱 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의해 전지 시스템을 조립하거나 수리할 때, 추가 공간이나 노력을 들이지 않고도 전지 시스템에서 적어도 하나의 전지 관리 모듈을 컴팩트하게 배열할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 오목부가 적어도 하나의 볼록부에 인접한 경우, 전지 관리 모듈은 적어도 하나의 볼록부에 의해 제공되는 적어도 하나의 탈가스 채널 바로 옆에 배치될 수 있다.
셀 접촉 유닛은, 캐리어를 통해 제1 측면에서 제2 측면으로 연장되어 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 플러그를 더욱 포함할 수 있다. 적어도 하나의 전지 관리 모듈은 적어도 하나의 플러그를 통해 센서에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 캐리어의 제2 측면 및/또는 오목부에 배열된 전지 관리 모듈은, 캐리어의 제1 측면에 배열된 센서와 전지 관리 모듈 사이의 전기적 연결을 설정하기 위해 플러그에 직접 꽂힐(또는 연결) 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 캐리어의 형상은 적어도 복수의 전지 셀의 베이스에 대응될 수 있다. 예를 들어, 캐리어는 캐리어의 제1 측면을 향하는 전지 셀 및/또는 전지 팩의 전체 표면을 덮는 형상을 가질 수 있다. 캐리어가 전지 셀 및/또는 전지 팩을 한 방향으로 전체적으로 덮음으로써 완전한 터치 보호를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 액세스 개구의 배열은 셀 접촉 유닛이 전지 팩에 장착되었을 때 전지 셀의 단자 배열에 대응될 수 있다. 예를 들어, 액세스 개구는 각 전지 셀의 단자에 대응하여 제공될 수 있다. 이를 통해 전기 차폐에 필요한 접착제의 양을 줄이면서 버스 바에 접근할 수 있는 충분한 공간을 확보할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 전기 자동차는 위에서 설명된 전지 시스템을 포함한다. 즉, 전술한 바와 같은 전지 시스템의 측면 및 특징은 전기 자동차에도 유사하게 제공될 수 있다. 따라서 이에 대한 반복 설명은 생략하도록 한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 전지 시스템의 조립 방법이 제공된다. 전지 시스템은 위에서 설명된 전지 시스템일 수 있다. 조립 방법의 일 실시예에 따르면, 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 팩이 제공된다. 또한, 전지 팩에는 셀 접촉 유닛이 배치된다. 셀 접촉 유닛은, 적어도 전지 셀의 단자를 덮는 전기 절연 캐리어, 전지 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바, 및 전지 셀의 적어도 하나의 물리적 특성을 감지하도록 구성된 센서를 포함한다. 복수의 버스 바 및 센서는 전지 셀을 향하는 캐리어의 제1 측면에 배열되고, 일부 실시예에서는 이에 고정된다. 캐리어는 제1 측면 반대측인 캐리어의 제2 측면으로부터 버스 바에 대한 접근을 제공하기 위한 복수의 액세스 개구를 갖는다. 후속 단계에서, 전지 셀의 단자와 복수의 버스 바는 액세스 개구를 통해 전기적으로 연결되고, 이후 접착제가 캐리어의 액세스 개구 상에 또는 이의 내에 주입된다.
설명된 전지 시스템의 측면 및 특징과 그 선택적인 특징은 전지 시스템을 조립하는 방법과 그 선택적인 특징에 의해 유사하게 달성될 수 있다. 따라서 이에 대한 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 캐리어의 제2 측면에 적어도 하나의 전지 관리 모듈이 배치되고, 일부 실시예에서는 이에 고정될 수 있으며, 전지 시스템의 제조 방법은, 전지 관리 모듈을 센서와 전기적으로 연결하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 캐리어는 볼록부들 및 적어도 하나의 오목부를 갖는 주름진 형상의 제1 섹션을 가질 수 있고, 셀 접촉 유닛을 전지 팩에 배치하는 것으로 볼록부는 캐리어와 전지 셀 사이에 배열된 탈가스 채널을 위한 공간을 제공(또는 형성)할 수 있다.
적어도 하나의 전지 관리 모듈, 예를 들어 전술한 전지 관리 모듈은 적어도 하나의 오목부에 수용될 수 있다. 전지 시스템의 제조 방법은 적어도 하나의 오목부에 적어도 하나의 전지 관리 모듈, 예를 들어 전술한 전지 관리 모듈을 배열하는 단계를 포함할 수 있다.
셀 접촉 유닛은 캐리어의 제1 측면에서 제2 측면으로 연장되어 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 플러그를 더욱 포함할 수 있고, 적어도 하나의 전지 관리 모듈은 적어도 하나의 플러그를 통해 센서와 전기적으로 연결될 수 있다. 전지 시스템 제조 방법은 적어도 하나의 플러그를 통해 적어도 하나의 전지 관리 모듈을 센서에 전기적으로 연결하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 캐리어의 형상은 적어도 복수의 전지 셀의 베이스에 대응될 수 있다. 예를 들어, 캐리어는 캐리어의 제1 측면을 향하는 전지 셀 및/또는 전지 팩의 전체 표면을 덮는 형상을 가질 수 있다. 전지 셀 및/또는 전지 팩을 한 방향으로 전체적으로 덮음으로써 완전한 터치 보호를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 액세스 개구의 배열은 셀 접촉 유닛이 전지 팩에 장착된 경우, 전지 셀의 단자 배열과 대응될 수 있다.
도 1 및 도 2는 각기 본 개시의 실시예에 따른 셀 접촉 유닛(Cell Contacting Unit, CCU)(12)(이하, 편의상 CCU라 한다)의 조립되지 않은 상태를 도시한 사시도와 조립된 상태를 도시한 사시도로서, 셀 접촉 유닛의 후면에서 본 사시도이다. CCU(12)는 전지 시스템, 예를 들어, 도 3에 도시된 전지 시스템(100)을 구성하기 위해 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 팩(10) 상에 배치될 수 있다. 전지 팩(10)에 배치된 CCU(12)는 단일 구성 요소(부품)에 의해 결합되거나 이를 통해 구현되는 다양한 용도를 제공한다.
도 1은 전기 절연 캐리어(14) 및 복수의 버스 바(16), 복수의 평탄형 가요성 케이블(Flat Flexible Cable, FFC)(30)(이하, 편의상 FFC라 한다), 복수의 롱 컬렉터 보드(long collector board) 및 숏 컬렉터 보드(short collector board)를 포함한 여러 구성 요소(부품)를 포함하는 CCU(12)의 후면(또는 제1 측면)을 도시한다. 여기서 후면은 CCU(12)가 전지 팩(10)에 배치되었을 때, 전지 팩(10)을 향하는 CCU(12)의 측면이다. 도 1에서 캐리어(14)의 후면에 장착될 구성 요소(예: 버스 바)가 캐리어(14)의 지정된 위치로부터 위로 들려져 도시되었으며, 도 2에서는 캐리어(14)에 구성 요소(예: 버스 바)가 조립된 상태로 도시되었다. 본 개시의 실시예에 따르면, 캐리어(14)의 후면에 구성 요소의 장착은 미리(예를 들어, 전지 셀과 조립되기 전에) 수행될 수 있다. 따라서 CCU(12)는 사전 조립될 수 있다. CCU가 사전 조립되면, 이의 운송 및 포장이 용이해질 수 있다. 또한, 전지 시스템의 조립 공정, 예를 들어 도 3에 도시된 전지 시스템(100)의 조립 공정은 각기 서로 다른 기능을 수행하는 여러 개별 구성 요소를 장착하지 않고 대신 다기능 구성 요소가 미리 설치된 CCU(12)를 전지 팩(10)에 장착하는 것으로써 간소화될 수 있다.
캐리어(14)는 전지 셀의 단자가 위치한 측으로 전지 팩(10)의 전지 셀을 덮을 수 있는 형상을 갖는다. 예를 들어, 캐리어(14)는 도 3에 도시된 바와 같이 전지 팩(10)의 상측(상면)을 전체적으로 덮는다. 캐리어(14)의 형상으로 인해, CCU(12)가 전지 팩(10)에 배치될 때, CCU(12)는 캐리어(14)의 후면에 배치된 구성 요소에 대한 터치 보호 기능을 제공한다. 이에 따라, 캐리어(14)의 후면에 장착된 구성 요소와 더불어 전지 셀의 단자는 캐리어(14)의 전면(예를 들어, 제1 측면과 반대측인 제2 측면)으로부터 전기적으로 절연된다.
캐리어(14)의 형상은 직사각형일 수 있다. 그러나 캐리어(14)는 직사각형 형상으로 제한되지 않는다. 다른 실시예를 통해, 캐리어(14)는 임의의 적합한 형상, 예를 들어 정사각형, 타원형 또는 원형의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 캐리어(14)는 전지 팩(10)의 기본 구조가 갖는 형상과 같이, 전지 팩(10)의 형상에 적합하거나 상응하는 형상을 가질 수 있다.
버스 바(16)는 CCU(12)가 전지 팩(10)에 배치될 때 전지 셀의 단자 사이를 전기적으로 연결하기 위해 캐리어(14)의 후면에 배치된다. 버스 바(16)는 열을 이루어 배열된다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 캐리어(14)에는 버스 바(16)가 6열로 배열된다. 이중 3열의 버스 바(16)는 예를 들어 전지 셀의 양극 단자를 전기적으로 연결하도록 배열되어 전지 셀의 양극을 전기적으로 연결하고, 나머지 3열의 버스 바는 예를 들어 전지 셀의 음극 단자를 전기적으로 연결하도록 배열되어 전지 셀의 음극을 전기적으로 연결한다. 그러나 이러한 버스 바의 배열은 단지 예일 뿐이며, 캐리어(14) 상의 버스 바(16)의 배열은 전지 팩(10)의 전지 셀 및 단자의 배열 및 형상에 따라 달라질 수 있다.
버스 바(16)의 각 열은 열 방향을 따라 버스 바(16)에 장착된 FFC(30)를 통해 접촉된다. FFC(30)는 공간 절약 방식으로 버스 바(16) 사이의 간격에 적절하게 끼워질 수 있도록 주름진 모양을 가지고 있다. FFC(30)는 캐리어(14)의 후면에 장착된 롱 컬렉터 보드(32) 및/또는 숏 컬렉터 보드(34)에 전기적으로 연결된다. 롱 및 숏 컬렉터 보드(32, 34)는 FFC(30)에 직각으로 배열되어 버스 바(16)의 열 사이, 특히 인접한 버스 바(16) 열 사이에 전기 연결을 제공한다. 버스 바(16), FFC(30) 및 컬렉터 보드(32, 34)와 같은 구성 요소는 용접 또는 납땜(예: 도 2 참조)에 의해 캐리어(14)의 후면에 고정 장착된다. 이로써 생산 조립 라인에서 전지 팩과 쉽게 조립할 수 있도록 사전 조립된 CCU(12)가 제공될 수 있다.
CCU(12)는 전지 셀의 적어도 하나의 물리적 특성을 감지하도록 구성된 센서를 더욱 포함한다. 감지하고자 하는 물리적 특성은 예를 들어 전지 셀의 온도일 수 있다. 그러나 감지할 물리적 특성은 전압, 전류, 전력 또는 이들의 조합일 수 있다. 적어도 하나의 물리적 특성을 감지하기 위한 센서를 구현하는 방법은 관련 기술 분야의 숙련자에게 공지되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서 캐리어(14)는 버스 바(16)의 열에 평행하게 연장되는 3개의 볼록부(또는 융기부)(22) 및 4개의 오목부(또는 함몰부)(24)를 가진 주름진 형상의 제1 섹션을 포함한다. 볼록부(22)와 오목부(24)는 교대로 배열된다. CCU(12)가 전지 팩(10) 상에 배치될 때(예를 들어, 도 3 참조), 각각의 볼록부(22)는 캐리어(14)와 전지 팩(10)의 전지 셀 사이에 배열되는 탈가스 채널(26)을 위한 공간을 제공(또는 형성)한다. 탈가스 채널(26)은 전지 시스템(100)의 내부 압력이 전지 시스템(100)의 안정성을 악화시키는 정도까지 증가하지 않도록 전지 시스템(100)의 외부로 가스 배출이 용이하게 이루어지도록 한다. 도 3에 도시된 전지 시스템(100)의 실시예에 따르면, 탈가스 채널(26)을 형성하기 위해 예를 들어 강철 파이프와 같은 별도의 구성요소가 사용(또는 포함)되지 않는다. 이로 인해 전지 시스템(100)의 조립이 용이해질 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 볼록부(22) 및 오목부(24)의 개수는 단지 예시일 뿐, 이로써 본 개시가 한정되지는 않는다. 또한, 캐리어(14)는 임의의 개수의 볼록부(22) 및 오목부(24)를 갖는 주름진 형상을 갖는 섹션 또는 복수의 섹션을 가질 수도 있다.
도 3은 실시예에 따른 전지 시스템(100)의 사시도이다. 전지 시스템(100)은 전지 팩(10)과 CCU(12)를 포함한다. 전지 팩(10)은 전지 팩(10)의 상측, 예를 들어 전지 셀의 단자가 노출되는 전지 팩(10)의 측면에 접근할 수 있도록 상측이 개방된 프레임워크(framework)에 수용된다. 즉, CCU(12)는 전지 팩(10)의 상측을 통해 전지 팩(10)에 장착될 수 있다. 프레임워크의 기본 구조는 전지 팩(10)의 기본 구조에 대응하여 컴팩트하고 공간 절약적인 전지 시스템(100)을 제공하도록 할 수 있다.
도 3을 통해 알 수 있듯이, 캐리어(14)는 캐리어(14)의 전면으로부터 버스 바(16)에 대한 접근을 제공하기 위해 복수의 액세스(access) 개구(18)를 갖는다. 각각의 버스 바(16)는 액세스 개구(18)를 통해 캐리어(14)의 전면에 노출된다. 액세스 개구(18)는 예를 들어 드릴링, 레이저 에칭 및/또는 화학적 에칭에 의해 미리 캐리어(14)에 제공될 수 있다. 액세스 개구(18)는 전지 시스템(100)의 조립 중에 사용할 수 있고 전지 시스템(100)의 조립 절차를 용이하게 하기 위해 캐리어(14)에 제공된다. 액세스 개구(18)는 캐리어(14)의 전면에서 버스 바(16)에 접근할 수 있도록 한다. 이에 따라 버스 바(16)가 액세스 개구(18)를 통해 전지 팩(10)의 전지 셀의 단자에 쉽게 용접되어 전지 셀의 단자와 버스 바(16)는 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
버스 바(16)가 전지 셀의 단자에 용접된 후, 액세스 개구(18)는 전기 절연 접착제에 의해 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 캐리어(14)의 액세스 개구(18)는 전기 절연 접착제에 의해 폐쇄(예를 들어, 충진 및/또는 밀봉)될 수 있다. 여기서 접착제는 전기적 절연을 제공하여 캐리어(14)의 전면을 따라 연속적인 터치 보호를 제공할 수 있다. 접착제는 각각 캐리어(14) 상에 도포되어 액세스 개구(18)를 덮는 접착 탭으로서 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액체 접착제, 액화된 접착제, 및/또는 유동성 접착제가 액세스 개구(18) 내에 충진되어 응고될 수 있다.
도 3을 통해 추가로 알 수 있는 바와 같이, 전지 시스템(100)은 2개의 전지 관리 모듈(Battery Management Module, BMM)(20)(이하, 편의상 BMM이라 한다)을 더욱 포함하며, 이들 각각은 캐리어(14)의 오목부(24) 중 하나에 수용된다. 이러한 구성에 의해 전지 시스템(100)을 조립하거나 수리할 때, 추가적인 공간이나 노력을 필요로 하지 않고 전지 시스템(100)에서 BMM(20)의 컴팩트한 배열이 가능해진다.
또한, 각각의 BMM(20)은 2개의 탈가스 채널(26) 사이에 직접 위치된다.
CCU(12)는 캐리어(14)의 후면으로부터 전면 측으로 캐리어(14)를 통해 연장되는 2개의 플러그(28)를 더욱 포함한다. 각 플러그(28)는 센서와 BMM(20) 중 하나에 전기적으로 연결되어 캐리어(14)의 서로 다른 측면(예를 들어 후면 및 전면)에 배열된 BMM(20)과 센서 사이의 전기 연결을 설정한다. BMM(20)은 플러그(28)에 의해 제공되는 전기 연결을 통해 센서와 통신하도록 구성된다. 여기서 통신은 BMM(20)이 모듈 레벨에서 관련 정보를 처리할 수 있도록 센서에 의해 감지된 물리적 특성의 매개변수를 센서로부터 BMM(20)으로 전송하는 것을 포함한다.
도 4는 실시예에 따른 전지 시스템의 조립 방법을 설명하는 흐름도이다.
제1 단계(50)를 통해, 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 팩(10)이 제공된다. 예를 들어, 전술한 전지 팩(10)이 제공될 수 있다.
실시예에 따른 조립 방법의 제2 단계(52)는 전지 팩(10) 상에 셀 접촉 유닛(CCU)(12)을 배치하는 것을 포함한다. CCU(12)는 적어도 전지 셀의 단자를 덮는 전기적 절연 캐리어(14), 전지 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바(16), 및 전지 셀의 적어도 하나의 물리적 특성을 감지하는 센서를 포함한다. 복수의 버스 바(16)와 센서는 전지 셀을 향하는 캐리어(14)의 후면에 배치된다. 캐리어(14)는 캐리어(14)의 전면으로부터 버스 바(16)에 대한 접근을 제공하기 위한 복수의 액세스 개구(18)를 갖는다. 예를 들어, 전술한 CCU(12)가 사용될 수 있다.
제3 단계(54)를 통해, 전지 셀의 단자와 복수의 버스 바(16)는 액세스 개구(18)에 의해 제공되는 접근을 통해 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 버스 바(16)는 단자에 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다.
제4 단계(56)를 통해, 접착제가 캐리어(14)의 액세스 개구(18) 상에 또는 그 안으로 도포되어 이를 폐쇄시킨다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10 전지 팩
12 셀 접촉 유닛
14: 전기적 절연 캐리어
16 버스 바
18 액세스 개구
20 전지 관리 모듈
22 볼록부
24 오목부
26 탈가스 채널
28 플러그
30 평탄형 가요성 케이블
32 롱 컬렉터 보드
34 숏 콜렉터 보드
100 전지 시스템

Claims (15)

  1. 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 팩; 및
    상기 전지 팩에 위치하며, 적어도 상기 전지 셀의 단자를 덮는 전기적 절연 캐리어, 상기 전지 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바, 및 상기 전지 셀의 물리적 특성을 감지하도록 구성된 센서를 포함하는 셀 접촉 유닛
    포함하고,
    상기 버스 바 및 상기 센서는 상기 전지 셀을 향하는 상기 캐리어의 제1 측면에 있고,
    상기 캐리어는 상기 제1 측면의 반대측인 상기 캐리어의 제2 측면으로부터 상기 버스 바에 대한 접근을 제공하기 위한 복수의 액세스 개구를 가지며,
    상기 캐리어의 액세스 개구는 접착제에 의해 폐쇄되는 전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어의 제2 측면에 있는 전지 관리 모듈을 더욱 포함하는 전지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캐리어는 볼록부와 오목부를 갖는 주름진 형상의 제1 섹션을 포함하며,
    상기 볼록부는 상기 캐리어와 상기 전지 셀 사이에 배치되는 탈가스 채널을 위한 공간을 제공하는 전지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전지 관리 모듈은 상기 오목부 내에 수용되는 전지 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 셀 접촉 유닛은 상기 캐리어를 통해 제1 측면에서 제2 측면으로 연장되는 플러그를 더욱 포함하고,
    상기 전지 관리 모듈은 상기 플러그를 통해 상기 센서에 전기적으로 연결되는 전지 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어의 형상은 상기 전지 셀의 단자가 위치한 측으로 상기 전지 셀을 덮을 수 있는 형상인 전지 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액세스 개구의 배열은 상기 셀 접촉 유닛이 상기 전지 팩에 장착되었을 때 상기 전지 셀의 단자 배열에 대응되는 전지 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 전지 시스템을 포함하는 전기 자동차.
  9. 전극 단자를 갖는 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 팩을 제공하고,
    적어도 상기 전지 셀의 단자를 덮는 전기적 절연 캐리어, 상기 전지 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바, 및 상기 전지 셀의 물리적 특성을 감지하도록 구성된 센서를 포함하고, 상기 복수의 버스 바와 센서는 상기 전지 셀을 향하는 상기 캐리어의 제1 측면에 있고, 상기 캐리어는 상기 제2 측면의 반대측인 상기 캐리어의 제2 측면으로부터 상기 버스 바에 대한 접근을 제공하기 위한 복수의 액세스 개구를 가지는, 셀 접촉 유닛을 상기 전지 팩에 배치하고,
    상기 액세스 개구를 통해 상기 전지 셀의 단자와 상기 복수의 버스 바를 전기적으로 연결하고, 그리고
    상기 캐리어의 액세스 개구 상이나 내에 접착제를 도포하는,
    단계를 포함하는 전지 시스템의 조립 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    전지 관리 모듈을 상기 센서와 전기적으로 연결하는 단계를 더욱 포함하고,
    상기 전지 관리 모듈은 상기 캐리어의 제2 측면에 있는 전지 시스템의 조립 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 캐리어는 볼록부와 오목부를 갖는 주름진 형상의 제1 섹션을 포함하고,
    상기 볼록부가 상기 캐리어와 상기 전지 셀 사이에 배열되는 탈가스 채널을 위한 공간을 제공하도록 상기 셀 접촉 유닛을 상기 전지 팩에 배열하는, 전지 시스템의 조립 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 오목부에 상기 전지 관리 모듈을 배열하는 단계를 더욱 포함하는 전지 시스템의 조립 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 캐리어의 제1 측면에서 제2 측면으로 연장되는 플러그를 통해 상기 전지 관리 모듈을 상기 센서에 전기적으로 연결하는 단계를 더욱 포함하는 전지 시스템의 조립 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 캐리어의 형상은 상기 전지 셀의 단자가 위치한 측으로 상기 전지 셀을 덮을 수 있는 형상인 전지 시스템의 조립 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 액세스 개구의 배열은 상기 셀 접촉 유닛이 상기 전지 팩에 장착되었을 때 상기 전지 셀의 단자 배열에 대응되는 전지 시스템의 조립 방법.
KR1020230169940A 2022-11-30 2023-11-29 전지 시스템 및 그 조립 방법 Pending KR20240081423A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22210403.6A EP4379920A1 (en) 2022-11-30 2022-11-30 Battery system and method of assembling thereof
EP22210403.6 2022-11-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240081423A true KR20240081423A (ko) 2024-06-07

Family

ID=84368223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230169940A Pending KR20240081423A (ko) 2022-11-30 2023-11-29 전지 시스템 및 그 조립 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240178526A1 (ko)
EP (1) EP4379920A1 (ko)
KR (1) KR20240081423A (ko)
CN (1) CN118117263A (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10957894B2 (en) * 2019-04-01 2021-03-23 Te Connectivity Corporation Battery bus bar module
CN111952490B (zh) * 2019-05-17 2022-12-02 莫仕连接器(成都)有限公司 电池连接模块及电池装置
JP2021068696A (ja) * 2020-06-12 2021-04-30 株式会社オートネットワーク技術研究所 配線モジュール及び蓄電モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
CN118117263A (zh) 2024-05-31
US20240178526A1 (en) 2024-05-30
EP4379920A1 (en) 2024-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3346517B1 (en) Battery system
US11699819B2 (en) Battery cell assembly, battery module including same battery cell assembly, battery pack including same battery module, and automobile including same battery pack
KR101152635B1 (ko) 전지모듈용 전압 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
EP2352186B1 (en) Battery module and battery pack using the same
KR101943493B1 (ko) 배터리 모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 팩
EP3506383B1 (en) Battery module
US20110165451A1 (en) Battery pack
US20180254536A1 (en) Vehicle energy-storage systems
US9653760B2 (en) Battery pack
KR20130019697A (ko) 전지 팩 및 이를 포함한 전지 모듈
US11967737B2 (en) Busbar for a battery module and battery module
US7867643B2 (en) Battery module including a battery management system controlling secondary batteries containing protective circuits
KR20130048759A (ko) 전지 팩 및 이를 포함한 전지 모듈
CN106575730A (zh) 电池组电池的电池载体和电池连接器及电池组模块、电池组、电池组系统、车辆和制造电池组模块的方法
KR20160123788A (ko) 전지 팩
KR102586103B1 (ko) 배터리 시스템, 배터리 시스템 내부 누출 검출 방법, 및 배터리 시스템을 포함하는 차량
EP2612389B1 (en) High-voltage battery with integrated cell connector
KR101913375B1 (ko) 배터리 모듈
US11394087B2 (en) Battery module
KR20240081423A (ko) 전지 시스템 및 그 조립 방법
EP3667760A1 (en) Battery module
US20230130350A1 (en) Battery system comprising cylindrical cells and a temperature sensor and method of installing the same
EP4170790A1 (en) Battery system comprising cylindrical cells and a temperature sensor and method of installing the same
KR20230045570A (ko) 센서 핀, 전지 시스템, 전기 차량 및 온도 센서 설치 방법
KR20230141586A (ko) 전지 팩, 전기 자동차 및 전지 팩 조립 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20231129

PG1501 Laying open of application