연결보드및 이를포함하는전지 모듈

【기술분야】

관련출원 (들)과의 상호인용

본출원은 2017년 11월 27일자 한국 특허 출원 제 10-2017-0159729호에 기초한우선권의 이익을주장하며, 해당한국특허 출원의 문헌에 개시된모든 내용은본명세서의 일부로서 포함된다.

본 발명은 연결 보드 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다구체적으로 요철 형태의 연결 보드 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.

【배경 기술】

모바일 기기에 대한기술개발과수요가증가함에 따라에너지원으로서 이차 전지의 수요가급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 다양한요구에 부응할 수있는이차전지에 대한연구가많이 행해지고있다.

이차 전지는 휴대폰， 디지털 카메라， 노트북 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드전기 자동차등의 동력 장치에 대한에너지원으로도많은관심을모으고있다.

휴대폰 , 카메라 등의 소형 디바이스에는 하나의 전지셀이 팩킹되어 있는소형 전지팩아사용되나, 노트북， 전기 자동차등의 중대형 디바이스에는 둘 또는 그 이상의 전지셀들을 병렬 및/또는 직렬로 연결한 전지 모듈 또는 전지팩이 팩킹되어 있는중형 또는대형 전지팩이 사용되고있다.

이러한중대형 전지팩에서 이차 전지의 안정성 문제는 더욱 중요하다. 여기서 , 많은 개수의 전지셀들이 사용됨으로 인해 일부 전지셀에서의 작동 이상은 다른 전지셀들로 연쇄 반응을 유발할 수 있고 , 그로 인한 발화 및 폭발은 대형 사고를 초래할 수 있다. 따라서, 종래의 중대형 전지 모듈 또는 전지팩에는 전지셀들의 전압 및 온도를 측정할 수 있는 센싱 장치, 이러한 센싱 장치와 전지 관리 시스템 (Bat tery Management System； BMS)를 연결하기 위한 연결 부재， 측정된 값을 바탕으로 전지를 제어하는 BMS를포함하는 안전 시스템이 구비될 수 있었다. 그러나， 이러한 안전 시스템이 적용된 중대형 전지 모듈또는 전지팩은, 에너지 밀도를높이고 전지팩의 크기를 최소화하기 2019/103400 1»（：1^1{2018/014013

위해 안전시스템이 차지하는공간을최소화할필요가있었다.

또한， 전지 모듈이 외부디바이스에 전원을공급하기 위해외부입출력 단자를구비하였고, 외부입출력 단자구성을설치하기 위한별도의 부재또는 프레임을 구비하는 것이 필요하였으며, 이러한 설치 구성들이 전지 모듈 내에서 차지하는 공간이 증가됨에 따라， 단위 부피당 전지 용량이 감소하는 문제가있었다.

【발명의상세한설명】

【기술적 과제】

실시예들은전지 모듈에 연결보드를결합할 _. 때， 협소한공간에서 냉각 유로 구조를 침범하지 않고 전지 모듈에 결합할 수 있는 연결 보드 및 이를 포함하는전지 모듈을제공하기 위한것이다.

또, 진동 및 충격에도 연결 보드가 전지 모듈로부터 분리되지 않도록 하는전지 모듈을제공하기 위한것이다.

그러나， 본발명의 실시예들이 해결하고자하는과제는상술한과제에 한정되지 않고본발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

【기술적 해결방법】

본발명의 일실시예에 따른연결보드는바팀 커버， 그리고상기 바텀 커버에 연결된 복수의 버스바장착부를포함하고, 상기 바텀 커버의 일측에는 요철구조가형성된다.

상기 바텀 커버의 요철 구조는 복수의 돌출부를포함하고， 상기 바텀 커버에는적어도하나의 잠금부재가형성되어 있으며, 상기 잠금부재는상기 돌출부또는상기 돌출부의 연장선상에 형성될수있다.

상기 잠금부재는상기 바텀 커버의 측면으로부터 돌출될수있다. 상기 복수의 돌출부 중 서로 이웃하는 돌출부 사이에 개구부가 형성되고, 상기 버스바장착부의 중심선의 가상의 연장선 상에 상기 개구부가 위치할수있다.

상기 버스바장착부가연결된상기 바텀 커버 부분은상기 요철구조가 형성된상기 바텀 커버 일측의 반대편에 위치할수있다.

본발명의 일실시예에 따른전지 모듈은복수의 전지셀들을수납하고， 2019/103400 1»（：1^1{2018/014013

측면 플레이트를 포함하는 하우징， 그리고 상기 하우징의 일단 또는 양단에 위치하는 연결 보드를 포함하고， 상기 연결 보드는 상기 측면 플레이트에 결합되고, 상기 측면플레이트에는복수의 에어 채널이 형성되어 있으며， 상기 연결 보드는상가 복수의 에어 채널 중에서 서로 이웃하는에어 채널 사이에 위치하는복수의 돌출부를포함한다.

상기 연결보드는바텀 커버와상기 바텀 커버에 연결된복수의 버스바 장착부를 포함하고， 상기 버스바 장착부가 연결된 상기 바텀 커버 부분의 반대측에 상기 복수의 돌출부가형성될수있다.

상기 측면 플레이트와 상기 바텀 커버는 상기 전지셀의 전극 리드가 돌출된방향으로중첩할수있다.

상기 측면 플레이트는제 1플레이트와제 2플레이트를포함하고, 상기 제 1플레이트와상기 제 2플레이트사이에 장착영역이 형성되어 있으며， 상기 장착영역에 상기 바텀 커버가위치할수있다 _.

상기 제 1플레이트에는상기 복수의 에어 채널이 형성되어 있고, 상기 제 2플레이트는상기 제 2플레이트의 일측에서 돌출된복수의 버스바지지부를 포함할수있다.

상기 돌출부는 상기 바팀 커버 일측으로부터 돌출되고， 상기 바텀 커버는 상기 돌출부 또는 상기 돌출부가 돌출된 방향의 연장선 상에 형성된 잠금부재를포함할수있다.

상기 측면 플레이트는 걸림부를 포함하며, 상기 잠금 부재가 상기 걸림부에 장착되어 상기 연결보드와상기 하우징의 분리를방지할수있다. 상기 걸림부는상기 복수의 에어 채널중에서 서로이웃하는에어 채널 사이에 위치할수있다. _. 상가 전지 모듈은 와이어 및 와이어의 일단에 연결된 커넥터를 더 포함하고, 상기 커넥터는상기 바텀 커버에 장착될수있다.

상기 측면 플레이트는상기 바텀플레이트와수직하게 형성되고, 상기 측면플레이트와상기 바텀플레이트는일체로형성될수있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩은 앞에서 설명한 전지 모듈을 포함할수있다.

【발명의 효과】 2019/103400 1»（：1^1{2018/014013

실시예들에 따르면， 연결 보드의 돌출부가 에어 채널 사이에 위치하도록 전지 모듈의 측면 플레이트에 결합함으로써， 공간 제약 문제를 해소할수있다.

연결 보드에 잠금 부재를 형성하고, 측면 플레이트의 장착 영역에 형성함으로써 측면플레이트체결 이후에 연결보드가유동하는문제를해소할 수있다.

【도면의 간단한설명】

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.

도 2는전지셀적층체의 구성을개략적으로나타내는사시도이다 . 도 3은본발명의 일실시예에 따른전지 모듈의 하우징에 연결보드가 결합하기 전상태를나타내는사시도이다.

도 4는 도 3의 오른쪽에 위치하는 연결 보드가 삽입되는 측면 플레이트의 구성을나타내는확대도이다.

도 5는도 3의 왼쪽에 위치하는연결보드가삽입되는측면플레이트의 구성을나타내는확대도이다.

도 6은 도 3의 연결 보드가 전지 모듈의 하우징에 결합된 상태를 나타내는사시도이다.

도 7은본발명의 일실시예에 따른연결보드를나타내는도면이다. 도 8은 도 6에서 연결 보드가 측면 플레이트에 결합된 상태의 정면도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 보드가 측면 플레이트에 결합된상태의 측면도일부이다.

도 10은 본 실시예에 따른 연결 보드에 커넥터 및 와이어가 연결된 상태를나타내는부분사시도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.

【발명의 실시를위한형태】

이하, 첨부한도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본발명이 속하는기술분야에서 통상의지식을가진자가용이하게실시할수 2019/103400 1»（：1^1{2018/014013

있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며， 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한구성요소에 대해서는 동일한참조부호를붙이도록한다.

또한， 도면에서 나타난각구성의 크기 및 두께는설명의 편의를위해 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 두께를과장되게 나타내었다.

또한, 층， 막， 영역， 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고할때， 이는다른부분 "바로위에’’ 있는경우뿐아니라그중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 ’’바로 위에” 있다고할때에는중간에 다른부분이 없는것을뜻한다. 또한， 기준이 되는부분 "위에” 또는“상에”있다고 하는 것은 기준이 되는부분의 위 또는 아래에 위치하는것이고， 반드시 중력 반대 방향을향하여 “위에”또는“상에” 위치하는것을의미하는것은아니다.

또한, 명세서 전체에서， 어떤 부분이 어떤 구성요소를 ”포함” 한다고 할때, 이는특별히 반대되는기재가없는한다른구성요소를 제외하는것이 아니라다른구성요소를더 포함할수있는것을의미한다.

또한, 명세서 전체에서， ’’평면상"이라할때， 이는대상부분을위에서 보았을때를의미하며, "단면상"이라할때， 이는대상부분을수직으로자른 단면을옆에서보았을때를의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.

도 1을참고하면, 본실시예에 따른전지 모듈은복수의 전지셀 (110)을 포함하는 전지셀 적층체 (100)， 전지셀 적층체 (100)를 수용하고 바텀 플레이트 (151) 및 측면 플레이트 (152)를 포함하는 하우징 (150)， 전지셀 적층체 (100)를기준으로하우징 (150)이 위치하는부분의 반대편에 위치하는탑 커버 (2000) 및 한쌍의 엔드플레이트 (1500)를포함할수 있다. 한쌍의 측면 2019/103400 1»（：1^1{2018/014013

플레이트 (152)에는각각연결보드 (20此， 20(¾)가결합되어 있다.

이하에서는도 2내지 도 10을참고하여 전지 모듈의 각구성 요소들에 대해상세히 살펴보기로한다 _.

도 2는전지셀적층체의 구성을개략적으로나타내는사시도이다.

도 2를 참고하면， 전지셀 적층체 (100)는 복수의 전지셀 (110)을 포함하는 이차 전지의 집합체이다. 전지셀 적층체 (100)는 복수의 파우치형 전지셀을포함할수 있고, 각각의 전지셀은전극 리드 (111)를포함한다. 전극 리드 (111)는 양극 리드 또는 음극 리드이며， 각 파우치형 전지셀의 전극 리드 (111)는 X축 방향으로 돌출되다가 전극 리드 (111)의 단부가 ₇ 축 방향을 기준으로 좌측 또는 우측으로 구부러질 수 있다. 단부가 한쪽 방향으로 구부러진 전극 리드 (111)는 인접한 다른 전지셀이 갖는 전극 리드 (111)의 단부와맞닿을수 있다. 서로맞닿은 2개의 전극리드 (111)는서로용접 등을 통해 고정될 수 있고 , 이를 통해 전지셀 적층체 (100) 내부의 전지셀 간의 전기적 연결이 이루어질수있다.

한편, 전지셀적층체 ( 100)는， 복수의 파우치형 전지셀을배열하기 위해 카트리지 (도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 카트리지는 복수이 전지셀을 배열하는데 이용되는 구성요소로서， 전지셀을 홀딩하여 그 유동을 방지하고， 복수의 전지셀 배열이 가이드될 수 있도록 한다. 이러한 카트리지는， 중앙 부분이 비어 있는 사각 링 형태로 구성될 수 있다. 이 경우， 카트리지의 네 모서리는전지셀의 외주부에 위치할수있다.

도 3은본발명의 일실시예에 따른전지 모듈의 하우징에 연결보드가 결합하기 전 상태를 나타내는사시도이다. 도 4는도 3의 오른쪽에 위치하는 연결 보드가삽입되는 측면 플레이트의 구성을 나타내는 확대도이다. 도 5는 도 3의 왼쪽에 위치하는 연결 보드가 삽입되는 측면 플레이트의 구성을 나타내는 확대도이다. 도 6은 도 3의 연결 보드가 전지 모듈의 하우징에 결합된상태를나타내는사시도이다. 도 7은본발명의 일실시예에 따른연결 보드를 나타내는 도면이다. 도 8은 도 6에서 연결 보드가 측면 플레이트에 결합된 상태의 정면도이다. 도 9는본 발명의 일 실시예에 따른 연결 보드가 측면플레이트에 결합된상태의 측면도일부이다.

도 3을 참고하면， 도 1에서 설명한 전지셀 적층체 (100)를 수용하기 2019/103400 1»（：1^1{2018/014013

위한 하우징 (150)이 바팀 플레이트(151) 및 측면 플레이트(152)를 포함한다. 측면플레이트(152)가하우징 (150)의 바텀 플레이트(151)와수직하게 형성되며， 바텀 플레이트(151)의 일단 또는 양단에 위치할 수 있다. 도 3에서는 측면 플레이트(152)가 바텀 플레이트(151) 양단에 각각 형성되는 것으로 도시하였다.

본 실시예에서 측면 플레이트(152)는 바텀 플레이트(151)와 일체로 형성될 수 있다. 일체로 형성된다는 것의 의미는, 측면 플레이트(152)와바텀 플레이트(151)가하나의 사출공정에 의해 한몸으로형성되는것을의미할수 있다.

도 3 내지 도 6을 참고하면， 측면 플레이트 (152)에 연결 보드 (200

20(¾)가결합된다. 도 4및도 5를참고하면， 연결보드 (200 20애)는복수의 돌출부 (210)를 포함하고， 측면 플레이트 (152)에는 복수의 에어 채널 (160)이 형성되어 있으며， 도 4를 참고하면， 연결 보드 (200 2001))의 돌출부 (210)는 복수의 에어 채널 (160) 중에서 서로 이웃하는 에어 채널 사이에 위치하도록 측면 플레이트 (152)에 결합된다. 도 6에 도시된 바와 같이， 측면 플레이트 (152)와 연결 보드 (200 2001 ₃₎ 는 전지셀 (100)의 전극 리드가돌출된 방향인 X축방향으로서로중첩한다. 구체적으로, 측면 플레이트 (152)는 연결 보드 (200 2001))의 후술하는 도 7의 바텀 커버 (205)와 X축 방향으로 중첩한다. - - 도 4 및 도 5를 참고하면， 측면 플레이트 (152)는 복수의 에어 채널 (160)이 형성된 제 1 플레이트 (152 ₃₎ 및 일측에서 돌출된 복수의 버스바 지지부 (155)를 포함하는 제 2 플레이트 (1521))를 포함할 수 있다. 제 1 플레이트 (152 와 제 2 플레이트 (15¾) 사이에 장착 영역 (153)이 형성되어 있으며， 연결 보드 (200 200 는 장착 영역 (153)에 삽입될 수 있다. 복수의 버스바지지부 (155)는 연결 보드 (20的， 200 가측면 플레이트 (152)에 결합된 후에 V축 방향으로 연결 보드 (200 200 가 유동하는 것을 방지할 수 있습니다.

측면 플레이트(152)에는 걸림부(154)가 형성되어 있고， 걸림부(154)는 복수의 에어 채널(160) 중에서 서로 이웃하는 에어 채널(160) 사이에 배치될 수 있다. 걸림부(154)는 후술하는 도 7의 잠금 부재(240)와 결합하여 2019/103400 1»（：1^1{2018/014013

하우징 (150)과연결보드 (20的， 20애)의 분리를방지할수있다.

이하에서 도 7 및 도 8을 참고하여, 연결 보드 (20的， 200 와 측면 플레이트 (152)에 대해 구체적으로 살펴보고， 이들의 결합 관계에 대해서 설명하기로한다.

도 7을참고하면, 본실시예에 따른연결보드 (20的)는바텀 커버 (205) 및 바텀 커버 (205)에 연결된 복수의 버스바 장착부 (220)를 포함한다. 바텀 커버 (205)의 일측에는 요철 구조가 형성되어 있다. 버스바 장착부 (220)가 연결된 바텀 커버 (205) 부분은, 상기 요철 구조가 형성된 바텀 커버 (205) 일측의 반대편에 위치한다. 본 실시예에 따른 요철 구조는 복수의 돌출부 (210)를 포함하고， 서로 이웃하는 돌출부 (210) 사이에 개구부 (230)가 형성되어 있다. 개구부 (230)는 버스바 장착부 (220)의 중심선의 가상의 연장선 (11)상에 위치할수있다.

또， 연결 보드 (20的)에 포함되는 바텀 커버 (205)는 돌출부 (210) 또는 돌출부 (210)가돌출된방향의 연장선상에 형성된잠금부재 (240)를포함할수 있다.

도 9의 측면도를 참고하면， 잠금 부재 (240)는 바텀 커버 (205)의 측면으로부터 돌출되어 있는 구조일 수 있다. 잠금 부재 (240)는 바텀 커버 (205)와 일체로 형성되며, 바텀 커버 (205)를 사출 성형할 때 한 몸으로 형성될수있다.

잠금 부재 (240)는 복수개 형성될 수 있고， 바텀 커버 (205)의 좌측 및 우측에 각각 2개씩 형성될수도있으나， 이에 제한되지 않고바팀 커버 (205)의 좌측및우측에 각각 1개씩 형성되거나 2개 이상으로도형성될수있다. 다만, 바텀 커버 (205)의 좌측 및 우측 각각에 형성되는 잠금 부재 (240) 개수는 동일한것이 바람직하다.

도 8을 참고하면， 도 7의 연결 보드 (200 가 측면 플레이트 (152)에 결합되어 있다. 본실시예에 따르면, 연결보드 (20此)의 돌출부 (210)들이 측면 플레이트 (152)의 에어 채널 (160) 사이에 배치되도록 결합되기 때문에 에어 냉각을 위한 냉각 유로 구조를 침범하지 않고 연결 보드 (20的)가 측면 플레이트 (152)를 포함하는 하우징에 결합될 수 있다. 돌출부 (210)들 사이에 위치하는개구부 (230)는에어 채널 (160)과 X축방향으로중첩할수있다. 2019/103400 1»（：1^1{2018/014013

돌출부 (210)는 바텀 커버 (205) 일측으로부터 돌출되고 , 바텀 커버 (205)에 형성된잠금부재 (240)는돌출부 (210)또는돌출부 (210)가돌출된 _. 방향의 연장선 상에 배치될 수 있다. 다시 말해， 잠금 부재 (240)는 에어 채널 ( 160)과 X축방향으로중첩하지 않도록바텀 커버 (205)에 형성될수있다. 도 1◦은 본 실시예에 따른 연결 보드에 커넥터 및 와이어가 연결된 상태를나타내는부분사시도이다.

도 10을 참고하면, 도 4 및 도 7에 나타낸 연결 보드 (20此)의 상하 위치를 서로 바꾸어 나타내고 있다. 다시 말해， 연결 보드 (20此)의 바텀 커버 (205)가위에 위치하고, 연결 보드 (200 의 복수의 버스바장착부 (220)가 바텀 커버 (205) 아래에 위치하도록 배치하였다. 도시하지 않았지만， 버스바 장착부 (200)에는버스바가체결되고， 버스바 일단에 연결된 인쇄 회로기판이 바텀 커버 (205)에 장착될수있다.

바텀 커버 (205)에는 커넥터 (270)가 장착되어 있고， 커넥터 (270)는 와이어 (280)를 통해 다른 커넥터에 연결되고， 이 커넥터를 통해 배터리 관리 시스템 (미도시)와 연결될 수 있다. 커넥터 (270)가바텀 커버 (205)에 장착되어 바텀 커버 (205)와 함께 도 4에서 설명한 장착 영역 (153)에 삽입되므로 커넥터 (270)의 장착공간까지 확보할수있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.

도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈 (1000)에서， 전지셀 적층체 ( 100)를 상하부에서 각각 탑 커버 (2000)와 측면 플레이트 (152)를 포함하는하우징 ( 150)이 덮고， 한쌍의 엔드플레이트 (1500)가서로마주보는 일측면및타측면에 각각위치하면서 전지셀적층체 (100)를감싼다.

앞에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 전지팩을 이루거나， 복수의 전지 모듈이 전기적으로연결되어 전지팩을형성할수있다. 이상에서 본발명의 바람직한실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태또한본발명의 권리범위에 속하는것이다.

【부호의 설명】 2019/103400 1»（：1^1{2018/014013

150： 하우징

152： 측면 플레이트

2003, 2001) : 연결 보드

210： 돌출부

240： 잠금부재