KR102009443B1 - 카트리지 및 이를 포함하는 전지 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 에너지 밀도를 증가시키기 위해, 상부 및 하부에 전지 셀을 두 개씩 위치시키며, 중앙 영역과 가장 자리를 통해 전지 셀의 전압을 센싱하는데 적합한 카트리지 및 이를 포함하는 전지 모듈을 개시한다. 본 발명에 따르는 카트리지는, 길이 방향을 따라 순차적으로 위치되는 한 쌍의 관통 윈도우, 그리고 상기 한 쌍의 관통 윈도우 사이에서 폭 방향으로 순차적으로 위치되는 하부 활주대, 리드 안착대와 상부 활주대를 가지는 안착 프레임; 및 한 쌍의 관통 윈도우를 각각 덮는 냉각핀들을 포함하고, 하부 활주대와 상부 활주대는 리드 안착대의 좌측과 우측에 각각 위치되어 대각선으로 서로 마주하는 것을 특징으로 한다.

Description

카트리지 및 이를 포함하는 전지 모듈{Cartridge And Battery Module Comprising The Same}

본 발명은, 수직으로 적층된 카트리지들 사이에 전지 셀을 안착시키는 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동일 용량 대비 공간 효율성을 높이고 동일한 출력 전압 대비 조립 부품의 두께를 낮출 수 있도록 개선된 구조를 가진 카트리지 및 전지 모듈에 관한 것이다.

최근에, 차량의 배출 가스에 기인한 대기 오염을 줄이기 위해서, 차량은 내연 기관 및/ 또는 전기 모터를 이용해서 구동력을 확보하려는 연구에 바탕을 두고 제조되고 있다. 이에 따라서, 상기 차량은 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 및 전기 자동차의 순서로 진화되었다. 이 경우에, 상기 하이브리드 자동차 및 플러그인 하이브리드 자동차는 내연 기관, 전기 모터와 전지 팩을 가지며, 상기 전기 자동차는 내연 기관 없이 전기 모터와 전지 팩을 갖는다.

상기 전지 팩은 적어도 하나의 전지 모듈을 갖는다. 상기 전지 모듈은 카트리지들과 전지 셀들을 갖는다. 상기 카트리지들은 순차적으로 적층된다. 상기 카트리지들은 볼트 등의 체결 수단을 이용하여 서로 긴밀하게 결합한다. 또한, 상기 전지 셀은 마주보는 두 개의 카트리지들 사이에 위치된다. 상기 전지 셀은 바디 부와 한 쌍의 전극 리드들을 갖는다. 상기 바디 부는 두 개의 카트리지들 사이에 안착되며 파우치 포장재와 파우치 포장재의 내부에 밀봉되는 전극 조립체와 전해질을 갖는다.

상기 전극 리드들은 바디 부의 내부로부터 외부를 향해 인출되며, 판 모양의 금속 플레이트로 이루어진다. 여기서, 상기 전극 리드는 카트리지들 사이의 틈이나 카트리지들의 접촉 벽면에 위치되는 관통 슬릿을 통해 카트리지들의 외부를 향해 돌출된다. 상기 전극 리드는 카트리지들에서 전지 모듈의 용량이나 출력 전압의 사양(spec)을 고려하여 이웃하는 전극 리드에 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결된다. 한편, 상기 전지 모듈의 용량 또는 출력 전압의 크기를 증가시키기 위해, 상기 전지 모듈은 전지 셀의 개수를 늘려서 제조되어야 한다.

이 경우에, 상기 전지 셀들이 카트리지들에 안착되므로, 상기 카트리지들의 적층 높이가 증가됨에 따라, 상기 전지 모듈의 크기는 카트리지의 개수의 증가와 함께 점점 커진다. 따라서, 상기 전지 팩이 전지 모듈의 수용 공간을 인위적으로 확장시키는데 제약을 가지는 때에, 상기 전지 모듈의 용량 또는 출력 전압의 증가는 전지 팩의 구조로 인해 한계에 부딪친다. 또한, 상기 전지 팩은 대용량으로 구현되기 위해 두 개 이상의 전지 모듈을 갖는다. 상기 전지 모듈은 전지 팩에서 수평 방향 및/ 또는 수직 방향으로 배열되어 버스 바 또는 커넥터 등의 연결 부품을 통해 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결된다.

그러나, 상기 연결 부품은 전지 팩의 설계 목적에 따라 다양한 형상으로 이루어져 전지 팩의 내부에서 소정 공간을 점유한다. 여기서, 상기 전지 모듈이 전지 팩에 두 개 이상 수용되는 때에, 상기 연결 부품의 개수가 전지 팩의 내부에서 전지 모듈의 개수와 함께 증가되며, 상기 전지 팩은 연결 부품의 이용 개수만큼 단위 부피당 에너지 밀도를 작게 갖는다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 동일 레벨에 안착되는 전지 셀의 개수를 증가시켜 동일 용량 대비 공간 효율성을 높이면서 동일한 출력 전압 대비 조립 부품의 두께를 낮추고, 전지 셀 주변에서 전압 센싱 구조를 단순화시키는데 적합한 카트리지 및 이를 포함하는 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 카트리지는, 길이 방향을 따라 순차적으로 위치되는 한 쌍의 관통 윈도우, 그리고 상기 한 쌍의 관통 윈도우 사이에서 폭 방향으로 순차적으로 위치되는 하부 활주대, 리드 안착대와 상부 활주대를 포함하는 안착 프레임; 및 상기 한 쌍의 관통 윈도우를 각각 덮는 냉각핀들을 포함하고, 상기 하부 활주대와 상기 상부 활주대는 상기 리드 안착대의 좌측과 우측에 각각 위치되어 대각선으로 서로 마주하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라서, 상기 안착 프레임은 관통 윈도우에 인접하는 양 측벽을 각각 관통하는 슬릿들을 가지고, 슬릿은 관통 윈도우와 연통할 수 있다.

본 발명에 따라서, 냉각핀은 상기 슬릿들에 삽입되어 상기 안착 프레임의 상기 양 측벽을 따라 수직으로 절곡할 수 있다.

본 발명에 따라서, 상기 안착 프레임은 상기 한 쌍의 관통 윈도우 사이에서 상기 폭 방향으로 좌측 홈과 우측 홈을 가지고, 상기 하부 활주대와 상기 상부 활주대는 상기 좌측 홈 아래와 상기 우측 홈 위에 각각 위치되어 상기 좌측 홈과 상기 우측 홈을 부분적으로 덮을 수 있다.

바람직하게, 상기 리드 안착대는 상기 하부 활주대와 상기 상부 활주대 사이에 위치되어 상기 좌측 홈과 상기 우측 홈에서 상기 하부 활주대와 상기 상부 활주대와 접촉할 수 있다.

일 측면에서, 상기 리드 안착대는 상기 좌측 홈과 상기 우측 홈 사이에 안착판, 상기 안착판의 하부로부터 상기 좌측 홈으로 연장되며 상기 하부 활주대에 연결되는 하부 연장 부와, 상기 안착판의 상부로부터 상기 우측 홈으로 연장되며 상기 상부 활주대에 연결되는 상부 연장 부를 가질 수 있다.

다른 측면에서, 상기 하부 연장 부는 상기 하부 활주대보다 더 작은 두께를 가지고, 상기 상부 연장 부는 상기 상부 활주대보다 더 작은 두께를 가질 수 있다.

본 발명에 따라서, 상기 안착 프레임은 상기 한 쌍의 관통 윈도우를 각각 둘러싸는 안착 펜스들을 더 포함하고, 안착 펜스는 상기 안착 프레임의 가장자리를 따라 위치되어 상기 안착 프레임의 하부 및 상부를 향해 돌출할 수 있다.

바람직하게, 상기 안착 펜스는 상기 리드 안착대를 향해 개구되고, 상기 리드 안착대의 반대 편에서 상기 안착 프레임의 하부 및 상부에 리드 인출 그루브들을 각각 가질 수 있다.

일 측면에서, 상기 안착 펜스들은 상기 안착 프레임의 상기 길이 방향에서 상기 하부 활주대 또는 상기 상부 활주대의 폭으로 이격될 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 모듈은, 순차적으로 적층되는 복수의 카트리지를 포함하는 카트리지 적층체로서, 각 카트리지는 길이 방향을 따라 순차적으로 위치되는 한 쌍의 관통 윈도우, 그리고 상기 한 쌍의 관통 윈도우 사이에서 폭 방향으로 순차적으로 위치되는 좌측 홈, 리드 안착대와 우측 홈을 가지는 안착 프레임, 및 상기 한 쌍의 관통 윈도우를 각각 덮는 냉각핀들을 포함하는 카트리지 적층체; 상기 각 카트리지의 상기 안착 프레임의 상부에 또는 하부 및 상부의 각각에 두 개씩 배치된 전지 셀들로서, 각 전지 셀은 서로에 대해 반대 방향으로 향하는 한 쌍의 전극 리드를 포함하고, 동일 레벨에 위치되는 두 개의 전지 셀에서, 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들은 상기 리드 안착대 상에 위치되고, 일 측의 하나의 전극 리드는 상기 카트리지 적층체의 전면 측으로 노출되고, 타 측의 하나의 전극 리드는 상기 카트리지 적층체의 후면 측으로 노출되는 전지 셀들; 상기 각 카트리지의 좌측 홈과 우측 홈에 삽입되고, 상기 복수의 카트리지에서 전극 리드들의 접합된 단부들과 엇갈리게 전기적으로 접속하는 제1 및 제2 중간 센싱 구조물; 및 상기 카트리지 적층체의 상기 전면 측과 상기 후면 측에 각각 위치되어 상기 전면 측으로 노출되는 전극 리드들 그리고 상기 후면 측으로 노출되는 전극 리드들과 전기적으로 접속하는 제1 및 제2 말단 센싱 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라서, 상기 복수의 카트리지 중에서, 최 상단 카트리지의 두께는 나머지 카트리지들의 각각의 두께의 절반일 수 있다.

바람직하게, 상기 복수의 카트리지 중에서 최 상단 카트리지 아래에 있는 각각의 카트리지는 상기 리드 안착대의 좌측 및 우측에 각각 위치되어 대각선으로 마주하는 하부 활주대와 상부 활주대를 가질 수 있다.

일 측면에서, 상기 하부 활주대는 상기 좌측 홈 아래에 위치되어 상기 좌측 홈을 부분적으로 덮고, 상기 상부 활주대는 상기 우측 홈 위에 위치되어 상기 우측 홈을 부분적으로 덮고, 상기 리드 안착대는 상기 좌측 홈을 통해 상기 하부 활주대에 그리고 상기 우측 홈을 통해 상기 상부 활주대에 연결될 수 있다.

본 발명에 따라서, 상기 안착 프레임은 관통 윈도우에 인접한 양 측벽에 각각 위치되는 슬릿들을 더 포함하고, 냉각 핀은 상기 관통 윈도우의 가장 자리를 통해 상기 슬릿들에 삽입되며 상기 슬릿들로부터 돌출되어 상기 안착 프레임의 상기 양 측벽을 따라 수직으로 절곡하고, 두 개의 전지 셀들에 의해 샌드 위치의 구조로 둘러싸일 수 있다.

일 측면에서, 상기 안착 프레임은 상기 각 카트리지의 상기 상부 또는 상기 하부 및 상기 상부에 안착 펜스를 더 포함하고, 상기 안착 펜스는, 상기 각 전지 셀의 두께에 대응되는 높이로 수직하게 돌출할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 안착 프레임은 동일 레벨에 위치되는 상기 두 개의 전지 셀을 각각 둘러싸는 안착 펜스들을 더 포함하고, 각 안착 펜스는 상기 리드 안착대를 향해 개구되고, 상기 리드 안착대의 반대 편에 리드 인출 그루브를 가질 수 있다.

본 발명에 따라서, 상기 전지 셀들은 상기 카트리지 적층체의 상기 전면 측과 상기 후면 측에 노출된 전극 리드들에 의해 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다.

본 발명에 따라서, 제1 중간 센싱 구조물은 상기 복수의 카트리지의 각각의 좌측 홈에 삽입되는 제1 중간 접속부, 그리고 상기 제1 중간 접속부와 결합된 제1 이동 저지부를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 중간 접속부는 복수의 제1 핑거, 각각의 제1 핑거의 단부에 제1 접속 슬릿과, 두 개의 인접한 제1 핑거 사이에 제1 삽입 가이드 슬릿을 가지고, 상기 제1 접속 슬릿은 상기 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들을 향해 개구되고, 상기 제1 삽입 가이드 슬릿은 마주보는 리드 안착대를 향해 개구될 수 있다.

일 측면에서, 상기 제1 접속 슬릿은 금속 재질의 제1 접속 클립을 가지며, 상기 제1 접속 클립은 상기 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들을 탄성적으로 클립할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 제1 삽입 가이드 슬릿은 마주보는 상기 하부 활주대에 슬라이딩되어 상기 하부 활주대를 수용할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 제1 이동 저지부는 상기 제1 중간 접속부에 직각으로 결합되어 상기 좌측 홈 주변에서 상기 카트리지 적층체의 측벽에 접촉될 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 제1 중간 센싱 구조물은 제1 이동 저지부와 결합되어 제1 말단 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 제1 와이어부를 더 포함하고, 상기 제1 와이어부는 상기 제1 접속 클립에 연결되어 상기 제1 중간 접속부의 내부와 상기 제1 이동 저지부의 내부를 경유하는 제1 도선을 내장할 수 있다.

본 발명에 따라서, 제2 중간 센싱 구조물은 상기 복수의 카트리지의 각각의 우측 홈에 삽입되는 제2 중간 접속부, 그리고 상기 제2 중간 접속부와 결합된 제2 이동 저지부를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제2 중간 접속부는 복수의 제2 핑거, 각각의 제2 핑거의 단부에 제2 접속 슬릿과, 두 개의 인접한 제2 핑거 사이에 제2 삽입 가이드 슬릿을 가지고, 상기 제2 접속 슬릿은 상기 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들을 향해 개구되고, 상기 제2 삽입 가이드 슬릿은 마주보는 리드 안착대를 향해 개구될 수 있다.

일 측면에서, 상기 제2 접속 슬릿은 금속 재질의 제2 접속 클립을 가지며, 상기 제2 접속 클립은 상기 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들을 탄성적으로 클립할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 제2 삽입 가이드 슬릿은 마주보는 상기 상부 활주대에 슬라이딩되어 상기 상부 활주대를 수용할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 제2 이동 저지부는 상기 제2 중간 접속부에 직각으로 결합되어 상기 우측 홈 주변에서 상기 카트리지 적층체의 측벽에 접촉될 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 제2 중간 센싱 구조물은 상기 제2 이동 저지부와 결합되어 제2 말단 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 제2 와이어부를 더 포함하고, 상기 제2 와이어부는 상기 제2 접속 클립에 연결되어 상기 제2 중간 접속부의 내부와 상기 제2 이동 저지부의 내부를 경유하는 제2 도선을 내장할 수 있다.

본 발명에 따라서, 상기 제1 및 제2 말단 센싱 구조물은 전압 센싱 모듈과 상기 전압 센싱 모듈을 덮는 절연 커버를 가질 수 있다.

바람직하게, 상기 전압 센싱 모듈은 일 측의 가장 자리에서 상기 복수의 카트리지를 향하는 내주 면에 인쇄 회로 기판과 상기 절연 커버를 향하는 외주 면에 상기 인쇄 회로 기판에 전기적으로 접속된 커넥터를 포함할 수 있다.

일 측면에서, 상기 전압 센싱 모듈은 중앙 영역에서 순차적으로 적층되는 지지 리브들, 최상단 지지 리브 상에서 일 단부를 통해 상기 인쇄회로 기판 그리고 타 단부를 통해 전극 단자에 연결되는 제1 센싱 버스바, 상기 최상단 지지 리브 아래에서 각각의 지지 리브 상에 위치되어 상기 인쇄회로 기판에 접촉되는 제2 센싱 버스 바, 두 개의 인접한 지지 리브 사이에 순차적으로 위치되는 리드 절연 패턴과 리드 인출 슬릿을 더 포함할 수 있다.

다른 측면에서, 제1 말단 센싱 구조물의 전압 센싱 모듈은, 상기 카트리지 적층체의 상기 전면 측에서, 최 상단 리드 인출 슬릿에 최 상단 전지 셀의 최 상단 전극 리드를 삽입시켜 상기 최 상단 전극 리드를 상기 제1 센싱 버스바에 접합시키고, 상기 최 상단 리드 인출 슬릿 아래에서 각각의 리드 인출 슬릿에 두 개의 인접한 전지 셀의 한 쌍의 전극 리드를 삽입시켜 상기 한 쌍의 전극 리드를 상기 제2 센싱 버스바에 접합시킬 수 있다.

다른 측면에서, 제1 말단 센싱 구조물의 인쇄회로 기판은 상기 제1 중간 센싱 구조물의 제 1 와이어부, 그리고 상기 제1 말단 센싱 구조물의 제1 및 제2 센싱 버스바와 전기적으로 접속하여 상기 제1 중간 센싱 구조물과 접촉하는 각각의 전지 셀의 전위를 센싱할 수 있다.

다른 측면에서, 제2 말단 센싱 구조물의 전압 센싱 모듈은, 상기 카트리지 적층체의 상기 후면 측에서, 최 하단 리드 인출 슬릿에 최 하단 전지 셀의 최 하단 전극 리드를 삽입시켜 상기 최 하단 전극 리드를 상기 제2 센싱 버스바에 접합시키고, 상기 최 하단 리드 인출 슬릿 위에서 각각의 리드 인출 슬릿에 두 개의 인접한 전지 셀의 한 쌍의 전극 리드를 삽입시켜 상기 한 쌍의 전극 리드를 상기 제1 센싱 버스바 또는 상기 제2 센싱 버스바에 접합시킬 수 있다.

또 다른 측면에서, 제2 말단 센싱 구조물의 인쇄회로 기판은 상기 제2 중간 센싱 구조물의 제 2 와이어부와 접촉하여 상기 제2 중간 센싱 구조물과 접촉하는 각각의 전지 셀의 전위를 센싱할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 리드 절연 패턴은 두 개의 인접하는 제1 및 2 센싱 버스바를 전기적으로 절연시키거나 상기 제 1 센싱 버스바 아래에서 두 개의 인접하는 제2 센싱 버스바를 전기적으로 절연시킬 수 있다.

본 발명에 따르는 카트리지는, 하부 및 상부의 각각에 두 개의 전지 셀을 위치시키므로 전지 모듈에서 동일 용량 대비 공간 효율성을 높이면서 동일한 출력 전압 대비 조립 부품의 두께를 낮추어 전지 모듈의 단위 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있다.

본 발명에 따르는 전지 모듈은, 순차적으로 적층되는 카트리지들에서 각각의 카트리지 아래와 위에 전지 셀을 두 개씩 안착시키므로 전지 팩의 고 용량을 위해 카트리지의 이용 개수의 증가를 막아 카트리지들의 적층 높이를 적정하게 유지시킬 수 있다.

본 발명에 따르는 전지 모듈은, 순차적으로 적층되는 카트리지들에서 각각의 카트리지의 중앙 영역에 그리고 가장 자리들에 전지 셀들의 전극 리드들을 가지므로 각각의 카트리지의 영역 별로 전극 리드들에 접촉되는 센싱 구조물들을 분산시켜 전압 센싱 구조를 단순화시킬 수 있다.

본 발명에 따르는 전지 모듈은, 카트리지들과 전지 셀들의 적층 구조에서 카트리지의 이용 개수를 줄이며, 전지 셀들의 전극 리드들에 접촉되는 센싱 구조물들의 결합 관계를 단순화시키므로 작업자의 공수를 줄여서 제조 단가를 낮출 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 실시 예에 따른 전지 모듈을 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1의 카트리지 적층체, 복수의 전지 셀, 제1 및 제2중간 센싱 구조물과, 제1 및 제2말단 센싱 구조물을 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은, 도 2의 카트리지와, 전지 셀들을 확대하여 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는, 도 3의 카트리지를 좀 더 상세하게 보여주는 사시도이다.
도 5는, 도 4의 절단선 Ⅰ - Ⅰ' 를 따라 취해 카트리지를 보여주는 단면도이다.
도 6은, 도 2의 카트리지 적층체와, 복수의 전지 셀, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물의 결합 관계를 부분적으로 보여주는 부분 사시도이다.
도 7은, 도 6의 절단선 Ⅱ - Ⅱ' 를 따라 취해 카트리지들, 전지 셀들과, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물의 결합 관계를 보여주는 단면도이다.
도 8은, 도 7의 카트리지들, 전지 셀들과, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물을 보여주는 분해 단면도이다.
도 9는, 도 8에서 카트리지, 전지 셀과, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물의 결합 관계를 부분적으로 보여주는 부분 사시도이다.
도 10 및 도 11은, 도 2의 카트리지 적층체의 일부와, 복수의 전지 셀, 제1 및 제2 말단 센싱 구조물을 확대하여 보여주는 분해 사시도이다.
도 12는, 도 10의 카트리지 적층체의 일부와, 복수의 전지 셀, 제1 말단 센싱 구조물의 결합 관계를 부분적으로 보여주는 부분 사시도이다.
도 13은, 도 12의 절단선 Ⅲ - Ⅲ' 를 따라 취해 카트리지 적층체의 일부와, 전지 셀들, 제1 말단 센싱 구조물을 부분적으로 보여주는 부분 단면도이다.
도 14는, 도 1의 카트리지 적층체, 복수의 전지 셀, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물과, 제1 및 제2 말단 센싱 구조물을 보여주는 사시도이다.
도 15 및 도 16은, 도 1의 전지 모듈의 제조방법을 설명하는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하에서 설명되는 실시 예에 있어서, 전지 셀은 리튬 이차 전지를 일컫는다. 여기서, 리튬 이차 전지라 함은 충전과 방전이 이루어지는 동안 리튬 이온이 작동 이온으로 작용하여 양극과 음극에서 전기화학적 반응을 유발하는 이차 전지를 총칭한다. 하지만 본 발명은 전지의 종류에 한정되지 않음은 자명하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전지 모듈을 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 카트리지 적층체, 복수의 전지 셀, 제1 및 제2중간 센싱 구조물과, 제1 및 제2말단 센싱 구조물을 보여주는 분해 사시도이다. 또한, 도 3은 도 2의 카트리지와, 전지 셀들을 확대하여 보여주는 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 전지 모듈(120)은 카트리지 적층체(10A), 전지 셀(30)들, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물(50, 70), 열 전달 패드들(91, 93), 하부 앤드 플레이트(도 16의 95A), 상부 앤드 플레이트(95B), 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)과, 사이드 플레이트들(100, 110)을 포함한다. 상기 카트리지 적층체(10A)는 순차적으로 적층되는 카트리지(10)들을 갖는다.

바람직하게, 상기 카트리지 적층체(10A)에서, 최 상단 카트리지(10a)는 최 상단 카트리지(10a) 아래에 위치되는 카트리지(10)의 두께(T)의 중간 지점에서 수평면을 따라 절단한 구조를 갖는다. 상기 최 상단 카트리지(10a)의 두께는 최 상단 카트리지(10a) 아래에 위치되는 카트리지(10)의 두께(T)의 절반을 갖는다. 일 측면에서, 상기 카트리지 적층체(10A)는 길이 방향에서 볼 때에 중앙 영역에서 좌측 측벽에 좌측 홈부(LGP)와 우측 측벽에 우측 홈부(RGP)를 갖는다.

상기 좌측 홈부(LGP)는 핑거 구조의 제1 중간 센싱 구조물(50)을 수용하고, 상기 우측 홈부(RGP)는 핑거 구조의 제2 중간 센싱 구조물(70)을 수용한다. 상기 전지 셀(30)들은 카트리지(10)들에 안착된다. 일 예로서, 상기 최상단 카트리지(10a)는 상부에 전기적으로 직렬로 연결된 두 개의 전지 셀(30)을 안착시키고, 상기 최상단 카트리지(10a)의 아래에 위치되는 각각의 카트리지(10)는 하부에 전기적으로 직렬로 연결된 두 개의 전지 셀(30)과 상부에 전기적으로 직렬로 연결된 두 개의 전지 셀(30)을 안착시킨다.

바람직하게, 상기 전지 셀(30)은 양 방향으로 두 개의 전극 리드(25)를 갖는다. 상기 전지 셀(30)은 파우치 형으로 이루어진다. 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 전지 셀(30)은 전극 조립체와 전해질을 밀봉시키는 파우치 포장재와, 파우치 포장재의 내부에서 전극 조립체에 전기적으로 접속되어 파우치 포장재의 내부로부터 외부를 향해 인출되는 한 쌍의 전극 리드(25)를 갖는다. 상기 전극 리드(25)는 음극(-) 또는 양극(+)의 전기적 극성을 갖는다.

상기 최 상단 카트리지(10a) 또는 최 상단 카트리지(10a) 아래에 위치되는 카트리지(10)의 일 면 상에서, 상기 두 개의 전지 셀(30)은 서로에 대해 반대 극성을 가지는 전극 리드(25a)들의 단부들을 중첩시키고 레이저 용접 등을 통해 전극 리드(25a)들의 단부들을 접합시켜 전기적으로 직렬 연결된다. 상기 전극 리드(25a)들의 접합된 단부들은 최 상단 카트리지(10a) 또는 최 상단 카트리지(10a) 아래에 위치되는 카트리지(10)의 일 면의 중앙 영역에 위치되는 리드 안착대(4) 상에 안착된다.

또한, 상기 두 개의 전지 셀(30)에서 접합되지 않는 전극 리드들(25b, 25c)은 대략적으로 수직하게 절곡되며, 최 상단 카트리지(10a) 또는 최 상단 카트리지(10a) 아래에 위치되는 카트리지(10)의 전방과 후방에서 리드 인출 그루브들(6a, 6b)을 통해 최 상단 카트리지(10a) 또는 최 상단 카트리지(10a) 아래에 위치되는 카트리지(10)의 외부를 향해 노출된다.

본 발명의 설명의 편의를 위해, 상기 최 상단 카트리지(10a)는 최 상단 카트리지(10a) 아래에 위치되는 카트리지(10)로 갈음해서 설명한다. 상기 카트리지(10)는, 일 면 상에서 전방에 전지 셀(30A)과 후방에 전지 셀(30B)를 가지고, 일 면에 대향하는 타 면 상에서 전방에 전지 셀(30C)과 후방에 전지 셀(30D)을 갖는다.

여기서, 상기 전지 셀들(30A, 30B)의 전극 리드들(25b, 25c)은 카트리지(10)의 리드 인출 그루브들(6a, 6b)을 통해 전지 셀들(30C, 30D)의 전극 리드들(25b, 25c)과 접합하여 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 전지 셀들(30A, 30C)의 전극 리드(25b)들 또는 전지 셀들(30B, 30D)의 전극 리드(25c)들이 서로 중첩하여 레이저 용접 등을 통해 접합되는 때에, 상기 전지 셀들(30A, 30B, 30C, 30D)은 카트리지(10)의 리드 인출 그루브들(6a, 6b)을 통해 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다.

상기 제1 및 제2 중간 센싱 구조물(50, 70)은 카트리지 적층체(10A)의 좌측 홈부(LGP)와 우측 홈부(RGP)에 각각 삽입될 수 있다. 바람직하게, 상기 제1 및 제2 중간 센싱 구조물(50, 70)은 복수 개로 분지된 핑거들을 포함하며, 각각의 핑거의 단부는 카트리지(10)의 중앙 영역에서 리드 안착대(4)에 안착되는 전극 리드(25a)들의 접합된 단부들에 접촉할 수 있다.

도 1에서, 상기 열 전달 패드들(91, 93)은 제1 및 제2 중간 센싱 구조물(50, 70)에 직각으로 위치되어 카트리지 적층체(10A)의 측벽들 상에 위치된다. 바람직하게, 상기 열 전달 패드들(91, 93)의 각각은 카트리지(10)에 삽입된 금속 재질의 냉각 핀(도 2의 8)과 접촉하며, 카트리지(10)에 안착된 전지 셀(30)들의 열을 냉각 핀(8)으로부터 전달 받아 카트리지 적층체(10A)의 외부로 발산하는 역할을 한다.

일 측면에서, 상기 열 전달 패드들(91, 93)은 양호한 열전도성을 가지는 금속 재질로 이루어진다. 상기 하부 앤드 플레이트(95A)와 상부 앤드 플레이트(95B)는 카트리지 적층체(10A)의 하부 면과 상부 면 상에 각각 위치하여 카트리지 적층체(10A)에 결합될 수 있다. 바람직하게, 상기 하부 앤드 플레이트(95A)와 상부 앤드 플레이트(95B)는 카트리지 적층체(10A)에서 최 상단 전지 셀(30)과 최 하단 전지 셀(30)을 보호하며, 전지 셀(30)들의 열을 외부로 발산하는 역할을 한다.

상기 하부 앤드 플레이트(95A)와 상부 앤드 플레이트(95B)는 카트리지 적층체(10A)와 나사 결합되며, 양호한 기계적 강성과 열전도성을 가지는 금속 재질로 이루어진다. 도 2에서, 상기 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)은 카트리지 적층체(10A)의 길이 방향에서 카트리지 적층체(10A) 주변에 서로 마주보게 위치된다.

또한, 상기 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)은 카트리지(10)들의 리드 인출 그루브들(6a, 6b)로부터 노출되는 전극 리드들(25b, 25c)과 전기적으로 접촉한다. 바람직하게, 상기 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)은 전압 센싱 모듈(84)과 절연 커버(88)를 포함한다. 상기 전압 센싱 모듈(84)은 전지 셀(30)들의 전극 리드들(25b, 25c)과 전기적으로 접속하는 제1 및 제2 센싱 버스바(도 10의 84C, 84D)를 포함한다.

상기 절연 커버(88)는 전압 센싱 모듈(84)을 덮는다. 도 1에서, 상기 사이드 플레이트들(100, 110)은 열 전달 패드들(91, 93) 상에 위치되어 열 전달 패드들(91, 93)로부터 전지 셀(30)들의 열을 전달받아서 전지 셀(30)들의 열을 외부에 방출시킨다. 상기 사이드 플레이트들(100, 110)은 금속 재질로 이루어지며 하부 및 상부 앤드 플레이트(95A, 95B)에 나사 결합될 수 있다.

다음으로, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 하부 및 상부의 각각에 한 쌍의 전지 셀이 안착되는 카트리지(10)의 구조를 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는 도 3의 카트리지를 좀 더 상세하게 보여주는 사시도이고, 도 5는 도 4의 절단선 Ⅰ - Ⅰ' 를 따라 취해 카트리지를 보여주는 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 카트리지(10)는 하부와 상부에 두 개씩 위치되도록 총 네 개의 전지 셀들(30A, 30B, 30C, 30D)을 안착시킨다. 상기 카트리지(10)는 상부와 하부의 각각에 한 쌍의 전지 셀들을 안착시키는 공간을 독립적으로 정의하는 안착 프레임(7), 냉각핀(8)들과 결합대(9)들을 갖는다. 상기 안착 프레임(7)의 전체적인 형상은 직사각형으로 이루어진다.

상기 안착 프레임(7)은 길이 방향을 따라 배열되는 한 쌍의 관통 윈도우(1), 각각의 관통 윈도우(1)에 인접한 양 측벽을 각각 관통하는 슬릿(2)들, 한 쌍의 관통 윈도우(1)를 연결시키는 중앙 프레임(CF)의 좌측과 우측에 각각 위치되는 좌측 홈(LG)과 우측 홈(RG)을 포함한다. 또한, 상기 안착 프레임(7)은 중앙 프레임(CF)에서 하부 활주대(3), 리드 안착대(4)와 상부 활주대(5)를 가지고, 한 쌍의 관통 윈도우(1)를 각각 둘러싸며 가장 자리를 따라 연장된 제1 및 제2 안착 펜스(6c, 6d)를 갖는다.

상기 한 쌍의 관통 윈도우(1)는 안착 프레임(7)의 길이 방향을 따라 냉각핀(8)들에 각각 대응되도록 배열된다. 상기 슬릿(2)들은 안착 프레임(7)의 길이 방향을 따라 위치되어 관통 윈도우(1)들과 연통한다. 상기 좌측 홈(LG)과 우측 홈(RG)은 도 2의 카트리지 적층체(10A)에서 좌측 홈부(LGP)와 우측 홈부(RGP)에 각각 대응된다. 상기 좌측 홈(LG)과 우측 홈(RG)은 안착 프레임(7)의 폭 방향을 따라 안착 펜스(6)들 사이에서 카트리지(10)의 양 측부들로부터 내부를 향해 연장된다.

도 3 내지 도 5, 및 도 8에서, 상기 하부 활주대(3), 리드 안착대(4)와 상부 활주대(5)는 일체로 이루어져 중앙 프레임(CF)의 폭 방향을 따라서 순차적으로 위치된다. 상기 리드 안착대(4)는 하부 활주대(3)와 상부 활주대(5) 사이에 위치된다. 상기 리드 안착대(4)는 카트리지(10)의 하부와 상부에서 전지 셀들(30A, 30B, 30C, 30D)의 전극 리드(도 3의 25a)들의 접합 부위를 안착시키는 면들을 제공한다. 즉, 상기 리드 안착대(4)의 상부면은 카트리지(10)의 상부에서 한 쌍의 전지 셀(30A, 30B)의 전극 리드(25a)들의 접합된 단부들에게 안착 표면을 제공한다.

유사하게, 상기 리드 안착대(4)의 하부면은 카트리지(10)의 하부에서 한 쌍의 전지 셀(30C, 30D)의 전극 리드(25a)들의 접합된 단부들에게 안착 표면을 제공한다. 상기 하부 활주대(3)와 상부 활주대(5)는 플레이트 형상을 갖는다. 또한, 상기 하부 활주대(3)와 상부 활주대(5)는 리드 안착대(4)의 좌측 및 우측에 각각 위치되어 대각선으로 서로 마주하며 안착 프레임(7)의 양 측부들을 향해 소정 길이로 연장된다.

일 예에서, 상기 하부 활주대(3)의 하부면은 리드 안착대(4)의 상부면보다 리드 안착대(4)의 하부면에 더 가까이 위치된다. 상기 하부 활주대(3)의 하부면은 리드 안착대(4)의 하부면보다 더 낮은 레벨에 위치되어 리드 안착대(4)의 하부면과 단차를 이룬다. 상기 하부 활주대(3)는 리드 안착대(4)의 일 측의 단부에 연결되어 좌측 홈(LG) 아래에서 좌측 홈(LG)을 부분적으로 덮는다.

상기 하부 활주대(3)는 안착 프레임(7)의 두께 방향을 따라 좌측 홈(LG) 아래에 위치하여 리드 안착대(4)의 하부면으로부터 돌출된다. 유사하게, 상기 상부 활주대(5)의 상부면은 리드 안착대(4)의 하부면보다 리드 안착대(4)의 상부면에 더 가까이 위치된다. 상기 상부 활주대(5)의 상부면은 리드 안착대(4)의 상부면보다 더 높은 레벨에 위치되어 리드 안착대(4)의 상부면과 단차를 이룬다.

상기 상부 활주대(5)는 리드 안착대(4)의 타 측의 단부에 연결되어 우측 홈(RG) 위에서 우측 홈(RG)을 부분적으로 덮는다. 상기 상부 활주대(5)는 안착 프레임(7)의 두께 방향을 따라 우측 홈(RG) 상에 위치하여 리드 안착대(4)의 상부면으로부터 돌출된다.

상기 리드 안착대(4)는 중앙 프레임(CF)의 폭 방향에서 안착판(4A), 안착판(4A)의 하부로부터 하부 활주대(3)를 향해 연장되며 하부 활주대(3)와 단차를 이루는 플레이트 형상의 하부 연장 부(lower extension; LE)와, 안착 판(4A)의 상부로부터 상부 활주대(5)를 향해 연장되며 상부 활주대(5)와 단차를 이루는 플레이트 형상의 상부 연장 부(upper extension; UE)를 갖는다.

상기 안착판(4A)은 좌측 홈(LG)과 우측 홈(RG) 사이에 위치된다. 상기 하부 연장 부(LE)는 안착 판(4A)과 하부 활주대(3) 사이에 위치되어 좌측 홈(LG)을 부분적으로 덮고 좌측 홈(LG)에서 하부 활주대(3)에 연결된다. 바람직하게, 상기 하부 연장 부(LE)는 하부 활주대(3)보다 더 작은 두께를 갖는다. 유사하게, 상기 상부 연장 부(UE)는 안착 판(4A)과 상부 활주대(5) 사이에 위치되어 우측 홈(RG)을 부분적으로 덮고 우측 홈(RG)에서 상부 활주대(5)에 연결된다.

바람직하게, 상기 상부 연장 부(UE)는 상부 활주대(5)보다 더 작은 두께를 갖는다. 상기 제1 안착 펜스(6c)는 안착 프레임(7)의 전방에서 안착 프레임(7)의 하부 및 상부에서 두 개의 전지 셀(도 3의 30A, 30C)을 안착시키는 공간을 정의한다. 유사하게, 상기 제2 안착 펜스(6d)는 안착 프레임(7)의 후방에서 안착 프레임(7)의 하부 및 상부에서 두 개의 전지 셀(도 3의 30B, 30D)을 안착시키는 공간을 정의한다.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 안착 펜스(6c, 6d)는 전지 셀들(30A, 30B, 30C, 30D)의 두께에 대응되는 높이를 가지도록 안착 프레임(7)의 가장자리로부터 안착 프레임(7)의 하부 및 상부를 향해 수직으로 각각 돌출된다. 일 측면에서, 상기 제1 및 제2 안착 펜스(6c, 6d)는 안착 프레임(7)의 길이 방향을 따라 하부 활주대(3) 또는 상부 활주대(5)의 폭으로 이격된다.

다른 측면에서, 상기 제1 및 제2 안착 펜스(6c, 6d)는 안착 프레임(7)의 길이 방향을 따라 리드 안착 대(4)를 향해 개구된다. 또 다른 측면에서, 상기 제1 및 제2 안착 펜스(6c, 6d)는 절곡된 전극 리드들(25b, 25c)을 카트리지(10)의 외부로 노출시키도록 절취된 리드 인출 그루브들(6a, 6b)을 갖는다.

여기서, 상기 전지 셀들(30A, 30B)은 제1 및 제2 안착 펜스들(6c, 6d)을 경유하여 리드 안착대(4) 상에 위치되는 두 개의 접합된 전극 리드(25a)들을 가지고, 제1 및 제2 안착 펜스들(6c, 6d)의 리드 인출 그루브들(6a, 6b)로부터 각각 돌출되는 전극 리드들(25b, 26c)을 가질 수 있다. 또한, 상기 전지 셀들(30C, 30D)은 제1 및 제2 안착 펜스들(6c, 6d)을 경유하여 리드 안착대(4) 상에 위치되는 두 개의 접합된 전극 리드(25a)들을 가지고, 제1 및 제2 안착 펜스들(6c, 6d)의 리드 인출 그루브들(6a, 6b)로부터 각각 돌출되는 전극 리드들(25b, 26c)을 가질 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 제1 및 제2 안착 펜스(6c, 6d)는 중앙 프레임(CF)을 통해 서로 연결된다. 상기 냉각 핀(8)들은 제1 및 제2 냉각 핀(8a, 8b)으로 구분된다. 상기 제1 및 제2 냉각 핀(8a, 8b)은 안착 프레임(7)의 제1 관통 윈도우(1a)와 제2 관통 윈도우(1b)에 각각 배열되어 고정된다. 상세하게는, 상기 제1 냉각 핀(8a)은 제1 관통 윈도우(1a)를 덮으며, 제1 관통 윈도우(1a)의 가장 자리를 통해 제1 슬릿(2a)들에 삽입되고, 제1 슬릿(2a)들로부터 돌출되어 안착 프레임(7)의 측벽을 따라 수직으로 절곡된다.

유사하게, 상기 제2 냉각 핀(8b)은 제2 관통 윈도우(1b)를 덮으며, 제2 관통 윈도우(1b)의 가장 자리를 통해 제2 슬릿(2b)들에 삽입되고, 제2 슬릿(2b)들로부터 돌출되어 안착 프레임(7)의 측벽을 따라 수직으로 절곡된다. 바람직하게, 상기 제1 및 제2 냉각 핀(8a, 8b)은 인서트 사출 성형을 통해 안착 프레임(7)과 일체로 이루어진다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

상기 결합대(9)들은 제1 및 제2 결합대(9a, 9b)로 구분된다. 상기 제1 및 제2 결합대(9a, 9b)는 안착 프레임(7)의 길이 방향을 따라 안착 프레임(7)의 측벽으로부터 돌출하여 대각선으로 서로 마주한다. 상기 제1 및 제2 결합대(9a, 9b)는 카트리지(10)를 복수로 순차적으로 적층하는 때에 카트리지(10)들의 나사 결합을 위해 이용된다.

도 3 및 도 4에서, 상기 전지 셀들(30A, 30B, 30C, 30D)은 제1 및 제2 안착 펜스(6a, 6b) 내에 각각 위치된다. 여기서, 상기 전지 셀들(30A, 30C)은 제1 냉각 핀(9a)을 샌드 위치의 구조로 둘러싸고, 상기 전지 셀들(30B, 30D)은 제2 냉각핀(9b)를 샌드 위치의 구조로 둘러싼다.

도 6은 도 2의 카트리지 적층체와, 복수의 전지 셀, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물의 결합 관계를 부분적으로 보여주는 부분 사시도이고, 도 7은 도 6의 절단선 Ⅱ - Ⅱ' 를 따라 취해 카트리지들, 전지 셀들과, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물의 결합 관계를 보여주는 단면도이다. 도 6에서 최 상단 전지 셀을 노출시키도록 카트리지 적층체가 도시된다.

또한, 도 8은 도 7의 카트리지들, 전지 셀들과, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물을 보여주는 분해 단면도이고, 도 9는 도 8에서 카트리지, 전지 셀과, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물의 결합 관계를 부분적으로 보여주는 부분 사시도이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 상기 제1 및 제2 중간 센싱 구조물(50, 70)은 카트리지 적층체(10A)의 중앙 영역에 위치되는 좌측 홈부(LGP)와 우측 홈부(RGP)에 각각 삽입된다. 바람직하게, 상기 제1 중간 센싱 구조물(50)은 제1 중간 접속부(47)를 통해 좌측 홈부(LGP)에 삽입된다. 유사하게, 상기 제2 중간 센싱 구조물(70)은 제2 중간 접속부(67)를 통해 우측 홈부(RGP)에 삽입된다.

여기서, 상기 좌측 홈부(LGP)는 카트리지(10)들과 동일한 개수의 좌측 홈(LG)들을 갖는다. 유사하게, 상기 우측 홈부(RGP)는 카트리지(10)들과 동일한 개수의 우측 홈(RG)들을 갖는다. 상기 카트리지 적층체(10A)에서, 최 상단 카트리지(10)는 폭 방향으로 좌측 홈(LG), 리드 안착대(4)와 우측 홈(RG)을 갖는다. 상기 최 상단 카트리지 아래에서 각각의 카트리지(10)는 폭 방향으로 좌측 홈(LG), 하부 활주대(3), 리드 안착대(4), 상부 활주대(5)와 우측 홈(RG)을 갖는다.

상기 제1 중간 접속부(47)는 복수의 제1 핑거(46)를 갖는다. 하나의 제1 핑거(46)는 단부에 '⊃' 형상의 그루브로 이루어진 제1 접속 슬릿(45)을 갖는다. 두 개의 인접한 제1 핑거(46)는 하나의 제1 삽입 가이드 슬릿(43)을 정의한다. 상기 제1 삽입 가이드 슬릿(43)과 제1 접속 슬릿(45)은 좌측 홈(LG)을 향해 개구된다. 즉, 상기 제1 삽입 가이드 슬릿(43)은 마주보는 리드 안착대(4)를 향해 개구되고, 상기 제1 접속 슬릿(45)은 마주보는 전지 셀(30)의 전극 리드(25)를 향해 개구된다.

유사하게, 상기 제2 중간 접속부(67)는 복수의 제2 핑거(66)를 갖는다. 하나의 제2 핑거(66)는 단부에 '⊂' 형상의 그루브로 이루어진 제2 접속 슬릿(65)을 갖는다. 두 개의 인접한 제2 핑거(66)는 하나의 제2 삽입 가이드 슬릿(63)을 정의한다. 상기 제2 삽입 가이드 슬릿(63)과 제2 접속 슬릿(65)은 우측 홈(RG)을 향해 개구된다. 즉, 상기 제2 삽입 가이드 슬릿(63)은 마주보는 리드 안착대(4)를 향해 개구되고, 상기 제2 접속 슬릿(65)은 마주보는 전지 셀(30)의 전극 리드(25)를 향해 개구된다.

도 7 및 도 8에서, 상기 제1 중간 센싱 구조물(50)은 제1 중간 접속부(47)의 제1 삽입 가이드 슬릿(43)들을 통해 카트리지(10)들의 하부 활주대(3)들에 슬라이딩되어 하부 활주대(3)들을 수용하면서 카트리지 적층체(10A)의 좌측 홈부(LGP)에 삽입된다. 이 때에, 상기 제1 핑거(46)의 제1 접속 슬릿(45)은 마주하는 전극 리드(25)의 단부를 수용하여 전극 리드(25)와 접촉한다.

유사하게, 상기 제2 중간 센싱 구조물(70)은 제2 중간 접속부(67)의 제2 삽입 가이드 슬릿(63)들을 통해 카트리지(10)들의 상부 활주대(5)들에 슬라이딩되어 상부 활주대(5)들을 수용하면서 카트리지 적층체(10A)의 우측 홈부(RGP)에 삽입된다. 이 때에, 상기 제2 핑거(66)의 제2 접속 슬릿(65)은 마주하는 전극 리드(25)의 단부를 수용하여 전극 리드(25)와 접촉한다.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 중간 접속부(47, 67)는 카트리지(10) 적층체(10A)의 좌측 홈부(LGP)와 우측 홈부(RGP)에서 엇갈리게 위치된다. 즉, 상기 제1 중간 접속부(47)의 제1 핑거(46)는 제2 중간 접속부(67)의 제2 삽입 가이드 슬릿(63)과 마주한다. 유사하게, 상기 제2 중간 접속부(67)의 제2 핑거(66)는 제1 중간 접속부(47)의 제1 삽입 가이드 슬릿(43)과 마주한다.

도 8에서, 상기 제1 및 제2 접속 슬릿(45, 65)은 내부에 금속 재질로 이루어진 제1 및 제2 접속 클립(44, 64)을 각각 갖는다. 상기 제1 접속 클립(44)은 좌측 홈(LG)에서 마주보는 전극 리드(25)의 단부를 탄성적으로 클립한다. 유사하게, 상기 제2 접속 클립(64)은 우측 홈(RG)에서 마주보는 전극 리드(25)의 단부를 탄성적으로 클립한다.

상기 제1 접속 클립(44)은 제1 중간 접속부(47)의 내부에 위치되어 전도성을 가지는 제1 도선(도면에 미도시)에 연결된다. 유사하게, 상기 제2 접속 클립(64)은 제2 중간 접속부(67)의 내부에 위치되어 전도성을 가지는 제2 도선(도면에 미도시)에 연결된다. 상기 제1 중간 센싱 구조물(50)은 제1 중간 접속부(47)와 결합된 제1 이동 저지부(48), 그리고 제1 이동 저지부(48)와 결합된 제1 와이어부(49)를 포함한다.

여기서, 상기 제1 도선은 제1 중간 접속부(47)로부터 시작하여 제1 이동 저지부(48)의 내부와 제1 와이어부(49)의 내부를 순차적으로 경유하여 제1 와이어부(49)의 단부까지 연장된다. 상기 제1 이동 저지부(48)는 제1 중간 접속부(47)에 직각으로 결합되어 좌측 홈부(LGP) 주변에서 카트리지 적층체(10A)의 측벽에 접촉된다.

유사하게, 상기 제2 중간 센싱 구조물(70)은 제2 중간 접속부(67)와 결합된 제2 이동 저지부(68), 그리고 제2 이동 저지부(68)와 결합된 제2 와이어부(69)를 포함한다. 여기서, 상기 제2 도선은 제2 중간 접속부(67)로부터 시작하여 제2 이동 저지부(68)의 내부와 제2 와이어부(69)의 내부를 순차적으로 경유하여 제2 와이어부(69)의 단부까지 연장된다. 상기 제2 이동 저지부(68)는 제2 중간 접속부(67)에 직각으로 결합되어 우측 홈부(RGP) 주변에서 카트리지 적층체(10A)의 측벽에 접촉된다.

또한, 상기 제1 및 제2 와이어부(49, 69)는 제1 및 제2 이동 저지부(48, 68)로부터 카트리지 적층체(10A)의 측벽을 따라 위치되어 서로에 대해 반대 방향으로 연장된다. 여기서, 상기 제1 와이어부(49)는 제1 접속 클립(44)들과 동일한 개수의 제1 도선들을 내장한다. 유사하게, 상기 제2 와이어부(69)는 제2 접속 클립(64)들과 동일한 개수의 제2 도선들을 내장한다.

도 10 및 도 11은 도 2의 카트리지 적층체의 일부와, 복수의 전지 셀, 제1 및 제2 말단 센싱 구조물을 확대하여 보여주는 분해 사시도이고, 도 12는 도 10의 카트리지 적층체의 일부와, 복수의 전지 셀, 제1 말단 센싱 구조물의 결합 관계를 부분적으로 보여주는 부분 사시도이다.

또한, 도 13은 도 12의 절단선 Ⅲ - Ⅲ' 를 따라 취해 카트리지 적층체의 일부와, 전지 셀들, 제1 말단 센싱 구조물을 부분적으로 보여주는 부분 단면도이고, 도 14는 도 1의 카트리지 적층체, 복수의 전지 셀, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물과, 제1 및 제2 말단 센싱 구조물을 보여주는 사시도이다.

도 10 내지 도 14를 참조하면, 상기 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)은 카트리지 적층체(10A)의 길이 방향을 따라 카트리지 적층체(10A)의 전면 측과 후면 측에 각각 위치된다. 상기 제1 말단 센싱 구조물(97)은 제2 말단 센싱 구조물(99)과 동일한 형상을 갖는다. 상기 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)의 각각은 전압 센싱 모듈(84)과 절연 커버(88)를 갖는다.

상기 전압 센싱 모듈(84)은 일 측의 가장 자리에서 카트리지(10)들을 향하는 내주 면에 인쇄 회로 기판(83)과, 절연 커버(88)를 향하는 외주 면에 인쇄 회로 기판(83)에 전기적으로 접속된 커넥터(84A)를 갖는다. 바람직하게, 상기 인쇄회로 기판(83)은 각각의 전지 셀(30)의 전압 측정 기능을 담당하는 회로를 포함하고, 상기 커넥터(84A)는 각각의 전지 셀(30)의 측정된 전압을 외부로 출력하는 인터페이스로 이용된다.

상기 제1 말단 센싱 구조물(97)의 인쇄 회로 기판(83)은 제1 중간 센싱 구조물(50)의 제1 와이어부(49)와 전기적으로 접속한다. 따라서, 상기 인쇄 회로 기판(83)은 제1 중간 센싱 구조물(50)에 접촉되는 전극 리드(25)의 전위를 센싱할 수 있다. 유사하게, 상기 제2 말단 센싱 구조물(99)의 인쇄 회로 기판(83)은 제2 중간 센싱 구조물(70)의 제2 와이어부(도 6의 69)와 전기적으로 접속한다.

따라서, 상기 인쇄 회로 기판(83)은 제2 중간 센싱 구조물(70)에 접촉되는 전극 리드(25)의 전위를 센싱할 수 있다. 상기 제1 말단 센싱 구조물(97)의 커넥터(84A)는 절연 커버(88)의 일측 가장 자리에 위치되는 제1 창(W1)을 통해 절연 커버(88)를 관통하여 외부로 노출될 수 있다. 이러한 구조는 제2 말단 센싱 구조물(99)에도 동일하게 적용된다.

상기 전압 센싱 모듈(84)은, 중앙 영역에서 순차적으로 적층되는 지지 리브(84B)들, 최상단 지지 리브(84B) 상에 제1 센싱 버스바(84C), 최상단 지지 리브(84B) 아래에서 각각의 지지 리브(84B) 상에 위치되는 제2 센싱 버스 바(84D), 두 개의 인접한 지지 리브(84B) 사이에 순차적으로 위치되는 리드 절연 패턴(84E)과 리드 인출 슬릿(H)을 포함한다.

여기서, 상기 지지 리브(84B)와 리드 절연 패턴(84E)은 플라스틱 재질로 이루어진다. 상기 제1 센싱 버스바(84C)와 제2 센싱 버스 바(84D)는 금속 재질로 이루어진다. 상기 카트리지 적층체(10A)의 최 상단 카트리지(10a)는 최 상단 전극 리드(25b1)를 절곡하여 인출시키고, 상기 최 상단 카트리지(10a) 아래에 위치되는 각각의 카트리지(10)는 하부 및 상부 전극 리드(25b1, 25b2)를 절곡하여 인출시킨다.

상기 카트리지(10)는 소정 두께(T)를 갖는다. 상기 하부 및 상부 전극 리드(25b1, 25b2)는 서로에 대해 중첩하여 접촉한다. 상기 카트리지 적층체(10A)와 전압 센싱 모듈(84)의 결합 시에, 최상단 리드 인출 슬릿(H)은 최 상단 전극 리드(25b1)를 수용하고, 상기 최상단 리드 인출 슬릿(H) 아래에서 각각의 리드 인출 슬릿(H)은 하부 및 상부 전극 리드(25b1, 25b2)를 수용한다.

상기 전압 센싱 모듈(84)에서, 상기 최 상단 전극 리드(25b1)는 최상단 리드 인출 슬릿(H)을 관통하여 최상단 리드 인출 슬릿(H)으로부터 최 상단 지지 리브(84B)와 제1 센싱 버스바(84C)를 향해 절곡된다. 상기 제1 센싱 버스바(84C)는 최 상단 지지 리브(84B)의 상부를 둘러싸며 일 단부를 통해 인쇄회로 기판(83)에 그리고 타 단부를 통해 터미널 버스바(81)에 연결된다.

상기 제1 센싱 버스바(84C)는 최 상단 지지 리브(84B) 상에서 레이저 용접을 통해 최 상단 전극 리드(25b1)와 접합한다. 상기 터미널 버스바(81)는 인쇄회로 기판에 전기적으로 접속되어 음극(-) 또는 양극(+)의 전기적인 극성을 갖는다. 유사하게, 상기 하부 및 상부 전극 리드(25b1, 25b2)는 최상단 리드 인출 슬릿(H) 아래에서 각각의 리드 인출 슬릿(H)을 관통하여 리드 인출 슬릿(H)으로부터 지지 리브(84B)와 제2 센싱 버스바(84D)를 향해 절곡된다.

상기 제2 센싱 버스바(84D)는 최상단 리드 인출 슬릿(H) 아래에서 각각의 리드 인출 슬릿(H)의 일 측부에 위치하여 인쇄회로 기판(83)과 전기적으로 접속한다. 상기 제2 센싱 버스바(84D)는 지지 리브(84B) 상에서 레이저 용접을 통해 하부 및 상부 전극 리드(25b1, 25b2)와 접합한다.

여기서, 상기 제2 센싱 버스바(84D)는 하부 및 상부 전극 리드(25b1, 25b2)에 접촉되는 연결 탭(84D1)과, 하부 및 상부 전극 리드(25b1, 25b2)로부터 노출되어 인쇄회로 기판(83)으로 연장되는 접속 탭(84D2)으로 구성된다. 상기 리드 절연 패턴(84E)은 두 개의 인접하는 제1 및 2 센싱 버스바(84C, 84D)를 전기적으로 절연시키거나 제 1 센싱 버스바(84C) 아래에서 두 개의 인접하는 제2 센싱 버스바(84D)를 전기적으로 절연시킨다.

즉, 상기 리드 절연 패턴(84E)은 각각의 리드 인출 슬릿(H) 아래에 위치되어 최상부 전극 리드(25b1)로부터 하부 및 상부 전극 리드(25b1, 25b2)를 전기적으로 절연시키거나 두 쌍의 인접하는 하부 및 상부 전극 리드(25b1, 25b2)를 전기적으로 절연시킨다.

좀 더 상세하게는, 상기 제1 말단 센싱 구조물(97)의 전압 센싱 모듈(84)은, 카트리지 적층체(10A)의 전면 측에서, 최 상단 리드 인출 슬릿(H)에 최 상단 전지 셀(30)의 최 상단 전극 리드(25b1)를 삽입시켜 최 상단 전극 리드(25)를 제1 센싱 버스바(84C)에 접합시키고, 최 상단 리드 인출 슬릿(H) 아래에서 각각의 리드 인출 슬릿(H)에 두 개의 인접한 전지 셀(30)의 한 쌍의 전극 리드(25b1, 25b2)를 삽입시켜 한 쌍의 전극 리드(25b1, 25b2)를 제2 센싱 버스바(84D)에 접합시킬 수 있다.

유사하게, 상기 제2 말단 센싱 구조물(99)의 전압 센싱 모듈(84)은, 카트리지 적층체(10A)의 후면 측에서, 최 하단 리드 인출 슬릿(H)에 최 하단 전지 셀(30)의 최 하단 전극 리드(25c)를 삽입시켜 최 하단 전극 리드(25c)를 제2 센싱 버스바(84D)에 접합시키고, 최 하단 리드 인출 슬릿(H) 위에서 각각의 리드 인출 슬릿(H)에 두 개의 인접한 전지 셀(30)의 한 쌍의 전극 리드(25c)를 삽입시켜 한 쌍의 전극 리드(25c)를 제1 센싱 버스바(84C) 또는 제2 센싱 버스바(84D)에 접합시킬 수 있다.

이 경우에, 상기 제1 말단 센싱 구조물(97)의 전압 센싱 모듈(84)에 전극 리드(25b)들의 결합과, 제2 말단 센싱 구조물(99)의 전압 센싱 모듈(84)에 전극 리드(25c)들의 결합은 카트리지 적층체(10A)에 위치되는 전지 셀(30)들을 전기적으로 직렬로 연결시킨다.

도 8 및 도 14에서, 상기 카트리지 적층체(10A), 제1 및 제2 중간 센싱 구조물(50, 70)과, 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)이 결합된 후에, 상기 제1 중간 센싱 구조물(50)은 카트리지 적층체(10A)에서 동일 레벨에 위치되는 한 쌍의 전지 셀(30)의 적층 순서를 따라, 예를 들면 짝수 번째의 한 쌍의 전지 셀(30)과 접촉하고, 상기 제2 중간 센싱 구조물(70)은 카트리지 적층체(10A)에서 동일 레벨에 위치되는 한 쌍의 전지 셀(30)의 적층 순서를 따라, 예를 들면 홀수 번째의 한 쌍의 전지 셀(30)과 접촉한다.

여기서, 상기 제1 중간 센싱 구조물(50)과 제1 말단 센싱 구조물(97)은 짝수 번째의 한 쌍의 전지 셀(30)중 하나의 전압을 센싱하고, 상기 제2 중간 센싱 구조물(70)과 제2 말단 센싱 구조물(99)은 홀수 번째의 한 쌍의 전지 셀(30) 중 하나의 전압을 센싱한다. 한편, 상기 제1 말단 센싱 구조물(97)의 전압 센싱 모듈(84)은 제1 덮개(C1)를 통해 최 상단 전극 리드(25b)의 점유 영역을 덮는다.

유사하게, 상기 제2 말단 센싱 구조물(99)의 전압 센싱 모듈(84)은 제1 덮개(C1)를 통해 최 상단 전극 리드(25c)의 점유 영역을 덮는다. 또한, 상기 절연 커버(88)는 전압 센싱 모듈(84)을 덮는다. 여기서, 상기 터미널 버스바(81)는 절연 커버(88)의 타측 가장 자리에 위치되는 제2 창(W2)을 통해 절연 커버(88)를 관통하여 전극 단자(87)에 결합된다. 상기 절연 커버(88)의 제2 덮개(C2)는 카트리지 적층체(10A) 상에서 전압 센싱 모듈(84)의 제 1 덮개(C1)를 둘러싼다.

도 15 및 도 16은, 도 1의 전지 모듈의 제조방법을 설명하는 사시도이다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 카트리지 적층체(10A), 전지 셀(30)들, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물(50, 70)이 도 1과 같이 준비될 수 있다. 상기 카트리지 적층체(10A)는 카트리지(10)들을 순차적으로 적층하여 형성될 수 있다. 상기 카트리지 적층체(10A)에서, 최 상단 카트리지(10a)의 두께는 최 상단 카트리지(10a) 아래에 위치되는 카트리지(10)의 두께의 절반일 수 있다.

상기 카트리지(10)들의 각각은 동일 레벨에 위치되는 두 개의 냉각 핀(8)을 가질 수 있다. 상기 냉각 핀(8)은 카트리지(10)의 제1 및 제2 관통 윈도우(도 4의 1a, 1b)를 덮으며 제1 및 제2 관통 윈도우(1a, 1b)에 인접하는 양 측벽으로부터 돌출하여 측벽을 따라 절곡될 수 있다. 상기 카트리지(10)들의 적층 동안에, 상기 전지 셀(30)들은 최 상단 카트리지(10a)의 상부에 두 개 위치되며, 최 상단 카트리지(10a) 아래에서 각각의 카트리지(10)의 하부 및 상부에 두 개씩 위치될 수 있다.

상기 카트리지 적층체(10A)에서, 상기 최 상단 카트리지(10a)를 제외하면, 하나의 카트리지(10)의 전방 또는 후방에서, 하부 및 상부의 전지 셀(30)은 하나의 냉각 핀(8)을 샌드 위치의 구조로 둘러싼다. 계속해서, 상기 제1 중간 센싱 구조물(50)은 중간 접속부(47)를 통해 카트리지 적층체(10A)의 좌측 홈부(LGP)에 부분적으로 삽입되어 카트리지 적층체(10A)에서 한 쌍의 전지 셀(30)의 적층 순서에서 짝수 번째의 한 쌍의 전지 셀(30)과 접촉할 수 있다.

여기서, 상기 제1 중간 센싱 구조물(50)은 카트리지 적층체(10A)의 좌측 홈부(LGP)로부터 카트리지 적층체(10A)의 전면 측으로 연장하는 제1 와이어부(49)를 가질 수 있다. 상기 제1 와이어부(49)는 짝수 번째의 한 쌍의 전지 셀(30)과 전기적으로 접속할 수 있다. 상기 제2 중간 센싱 구조물(70)은 중간 접속부(67)를 통해 카트리지 적층체(10A)의 우측 홈부(RGP)에 부분적으로 삽입되어 카트리지 적층체(10A)에서 한 쌍의 전지 셀(30)의 적층 순서에서 홀수 번째의 한 쌍의 전지 셀(30)과 접촉할 수 있다.

여기서, 상기 제2 중간 센싱 구조물(70)은 카트리지 적층체(10A)의 우측 홈부(RGP)로부터 카트리지 적층체(10A)의 후면 측으로 연장하는 제2 와이어부(69)를 가질 수 있다. 상기 제2 와이어부(69)는 홀수 번째의 한 쌍의 전지 셀(30)과 전기적으로 접속할 수 있다. 상기 카트리지 적층체(10A), 전지 셀(30)들과 제1 및 제2 중간 센싱 구조물(50, 70)의 결합은 도 3 내지 도 9에 상세히 기술되었다.

다음으로, 열 전달 패드들(91, 93), 하부 및 상부 앤드 플레이트(95A, 95B), 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)과, 사이드 플레이트들(100, 110)이 도 1과 같이 준비될 수 있다. 상기 열 전달 패드들(91, 93)은 카트리지(10)들의 냉각 핀(8)들을 덮을 수 있다. 상기 하부 및 상부 앤드 플레이트(95A, 95B)는 카트리지 적층체(10A) 아래에 그리고 위에 각각 배치될 수 있다.

상기 열 전달 패드들(91, 93)과, 하부 및 상부 앤드 플레이트(95A, 95B)의 역할은 도 1 및 도 2에서 기술되었다. 이어서, 상기 하부 및 상부 앤드 플레이트(95A, 95B)는 카트리지(10)들의 결합 대(9)들을 통해 카트리지 적층체(10A)와 나사 결합할 수 있다. 이후로, 상기 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)은 카트리지 적층체(10A)의 전면 측과 후면 측에 각각 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 말단 센싱 구조물들(97, 99)은 카트리지(10)들로부터 노출되는 전지 셀(30)들의 전극 리드(25)들에 전기적으로 접속될 수 있다.

상기 카트리지(10)들, 전지 셀(30)들과 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)의 결합은 도 10 내지 도 14에 기술되었다. 여기서, 상기 제1 말단 센싱 구조물(97)은 제1 중간 센싱 구조물(50)의 제1 와이어부(49)와 전기적으로 접속하므로, 상기 제1 중간 센싱 구조물(50)과 제1 말단 센싱 구조물(97)은 카트리지 적층체(10A)에서 한 쌍의 전지 셀(30)의 적층 순서에서 짝수 번째의 전지 셀(30)의 전압을 센싱할 수 있다.

유사하게, 상기 제2 말단 센싱 구조물(99)은 제2 중간 센싱 구조물(70)의 제2 와이어부(69)와 전기적으로 접속하므로, 상기 제2 중간 센싱 구조물(70)과 제2 말단 센싱 구조물(99)은 카트리지 적층체(10A)에서 한 쌍의 전지 셀(30)의 적층 순서에서 홀수 번째의 전지 셀(30)의 전압을 센싱할 수 있다.

따라서, 상기 제1 및 제2 말단 센싱 구조물(97, 99)의 각각은 전지 셀(30)의 전압을 센싱하여 전기 신호를 배터리 관리 시스템(도면에 미 도시)에 전달할 수 있다. 상기 사이드 플레이트들(100, 110)은 열 전달 패드들(91, 93) 상에 배치될 수 있다. 상기 사이드 플레이트들(120, 130)은 하부 및 상부 앤드 플레이트(95A, 95B)와 나사 결합할 수 있다.

이를 통해서, 상기 카트리지 적층체(10A), 전지 셀(30)들, 제1 및 제2 중간 센싱 구조물(50, 70), 열 전달 패드들(91, 93), 하부 및 상부 앤드 플레이트(95A, 95B), 제1 및 제 2 말단 센싱 구조물(97, 99)과, 사이드 플레이트들(100, 110)은 전지 모듈(120)을 구성할 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10; 카트리지, 10a; 최 상단 카트리지
10A; 카트리지 적층체, 25; 전극 리드
30; 전지 셀, 50, 70; 중간 센싱 구조물
91, 93; 열 전달 패드, 95A, 95B; 앤드 플레이트
97, 99; 말단 센싱 구조물, 100, 110; 사이드 플레이트
120; 전지 모듈, T; 두께

Claims (38)

1. 카트리지에 있어서,
   길이 방향을 따라 순차적으로 위치되는 한 쌍의 관통 윈도우, 그리고 상기 한 쌍의 관통 윈도우 사이에서 폭 방향으로 순차적으로 위치되는 하부 활주대, 리드 안착대와 상부 활주대를 포함하는 안착 프레임; 및
   상기 한 쌍의 관통 윈도우를 각각 덮는 냉각핀들을 포함하고,
   상기 하부 활주대와 상기 상부 활주대는 상기 리드 안착대의 좌측과 우측에 각각 위치되어 대각선으로 서로 마주하며,
   상기 카트리지는,
   복수 개가 순차적으로 적층되어 카트리지 적층체를 형성하여 전지 모듈을 구성하고,
   상기 안착 프레임은,
   상기 한 쌍의 관통 윈도우 사이에서 폭 방향으로 순차적으로 위치되는 좌측 홈, 리드 안착대와 우측 홈을 가지며,
   상기 전지 모듈은,
   상기 카트리지 적층체;
   상기 각 카트리지의 상기 안착 프레임의 상부에 또는 하부 및 상부의 각각에 두 개씩 배치된 전지 셀들로서, 각 전지 셀은 서로에 대해 반대 방향으로 향하는 한 쌍의 전극 리드를 포함하고, 동일 레벨에 위치되는 두 개의 전지 셀에서, 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들은 상기 리드 안착대 상에 위치되고, 일 측의 하나의 전극 리드는 상기 카트리지 적층체의 전면 측으로 노출되고, 타 측의 하나의 전극 리드는 상기 카트리지 적층체의 후면 측으로 노출되는 전지 셀들;
   상기 각 카트리지의 좌측 홈과 우측 홈에 삽입되고, 상기 복수의 카트리지에서 전극 리드들의 접합된 단부들과 엇갈리게 전기적으로 접속하는 제1 및 제2 중간 센싱 구조물; 및
   상기 카트리지 적층체의 상기 전면 측과 상기 후면 측에 각각 위치되어 상기 전면 측으로 노출되는 전극 리드들 그리고 상기 후면 측으로 노출되는 전극 리드들과 전기적으로 접속하는 제1 및 제2 말단 센싱 구조물;을 포함하며,
   제2 중간 센싱 구조물은 상기 복수의 카트리지의 각각의 우측 홈에 삽입되는 제2 중간 접속부, 그리고 상기 제2 중간 접속부와 결합된 제2 이동 저지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 안착 프레임은 관통 윈도우에 인접하는 양 측벽을 각각 관통하는 슬릿들을 가지고,
   슬릿은 관통 윈도우와 연통하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
3. 제2항에 있어서,
   냉각핀은 상기 슬릿들에 삽입되어 상기 안착 프레임의 상기 양 측벽을 따라 수직으로 절곡하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
4. 제1항에 있어서,
   상기 하부 활주대와 상기 상부 활주대는 상기 좌측 홈 아래와 상기 우측 홈 위에 각각 위치되어 상기 좌측 홈과 상기 우측 홈을 부분적으로 덮는 것을 특징으로 하는 카트리지.
5. 제4항에 있어서,
   상기 리드 안착대는 상기 하부 활주대와 상기 상부 활주대 사이에 위치되어 상기 좌측 홈과 상기 우측 홈에서 상기 하부 활주대와 상기 상부 활주대와 접촉하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
6. 제4항에 있어서,
   상기 리드 안착대는 상기 좌측 홈과 상기 우측 홈 사이에 안착판, 상기 안착판의 하부로부터 상기 좌측 홈으로 연장되며 상기 하부 활주대에 연결되는 하부 연장 부와, 상기 안착판의 상부로부터 상기 우측 홈으로 연장되며 상기 상부 활주대에 연결되는 상부 연장 부를 가지는 것을 특징으로 하는 카트리지.
7. 제6항에 있어서,
   상기 하부 연장 부는 상기 하부 활주대보다 더 작은 두께를 가지고,
   상기 상부 연장 부는 상기 상부 활주대보다 더 작은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 카트리지.
8. 제1항에 있어서,
   상기 안착 프레임은 상기 한 쌍의 관통 윈도우를 각각 둘러싸는 안착 펜스들을 더 포함하고,
   안착 펜스는 상기 안착 프레임의 가장자리를 따라 위치되어 상기 안착 프레임의 하부 및 상부를 향해 돌출하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
9. 제8항에 있어서,
   상기 안착 펜스는 상기 리드 안착대를 향해 개구되고, 상기 리드 안착대의 반대 편에서 상기 안착 프레임의 하부 및 상부에 리드 인출 그루브들을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 카트리지.
10. 제8항에 있어서,
    상기 안착 펜스들은 상기 안착 프레임의 상기 길이 방향에서 상기 하부 활주대 또는 상기 상부 활주대의 폭으로 이격되는 것을 특징으로 하는 카트리지.
11. 순차적으로 적층되는 복수의 카트리지를 포함하는 카트리지 적층체로서, 각 카트리지는 길이 방향을 따라 순차적으로 위치되는 한 쌍의 관통 윈도우, 그리고 상기 한 쌍의 관통 윈도우 사이에서 폭 방향으로 순차적으로 위치되는 좌측 홈, 리드 안착대와 우측 홈을 가지는 안착 프레임, 및 상기 한 쌍의 관통 윈도우를 각각 덮는 냉각핀들을 포함하는 카트리지 적층체;
    상기 각 카트리지의 상기 안착 프레임의 상부에 또는 하부 및 상부의 각각에 두 개씩 배치된 전지 셀들로서, 각 전지 셀은 서로에 대해 반대 방향으로 향하는 한 쌍의 전극 리드를 포함하고, 동일 레벨에 위치되는 두 개의 전지 셀에서, 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들은 상기 리드 안착대 상에 위치되고, 일 측의 하나의 전극 리드는 상기 카트리지 적층체의 전면 측으로 노출되고, 타 측의 하나의 전극 리드는 상기 카트리지 적층체의 후면 측으로 노출되는 전지 셀들;
    상기 각 카트리지의 좌측 홈과 우측 홈에 삽입되고, 상기 복수의 카트리지에서 전극 리드들의 접합된 단부들과 엇갈리게 전기적으로 접속하는 제1 및 제2 중간 센싱 구조물; 및
    상기 카트리지 적층체의 상기 전면 측과 상기 후면 측에 각각 위치되어 상기 전면 측으로 노출되는 전극 리드들 그리고 상기 후면 측으로 노출되는 전극 리드들과 전기적으로 접속하는 제1 및 제2 말단 센싱 구조물을 포함하며,
    제2 중간 센싱 구조물은 상기 복수의 카트리지의 각각의 우측 홈에 삽입되는 제2 중간 접속부, 그리고 상기 제2 중간 접속부와 결합된 제2 이동 저지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 카트리지 중에서, 최 상단 카트리지의 두께는 나머지 카트리지들의 각각의 두께의 절반인 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 카트리지 중에서 최 상단 카트리지 아래에 있는 각각의 카트리지는 상기 리드 안착대의 좌측 및 우측에 각각 위치되어 대각선으로 마주하는 하부 활주대와 상부 활주대를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
14. 제13항에 있어서,
    상기 하부 활주대는 상기 좌측 홈 아래에 위치되어 상기 좌측 홈을 부분적으로 덮고,
    상기 상부 활주대는 상기 우측 홈 위에 위치되어 상기 우측 홈을 부분적으로 덮고,
    상기 리드 안착대는 상기 좌측 홈을 통해 상기 하부 활주대에 그리고 상기 우측 홈을 통해 상기 상부 활주대에 연결되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
15. 제11항에 있어서,
    상기 안착 프레임은 관통 윈도우에 인접한 양 측벽에 각각 위치되는 슬릿들을 더 포함하고,
    냉각 핀은 상기 관통 윈도우의 가장 자리를 통해 상기 슬릿들에 삽입되며 상기 슬릿들로부터 돌출되어 상기 안착 프레임의 상기 양 측벽을 따라 수직으로 절곡하고, 두 개의 전지 셀들에 의해 샌드 위치의 구조로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
16. 제11항에 있어서,
    상기 안착 프레임은 상기 각 카트리지의 상기 상부 또는 상기 하부 및 상기 상부에 안착 펜스를 더 포함하고,
    상기 안착 펜스는, 상기 각 전지 셀의 두께에 대응되는 높이로 수직하게 돌출하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
17. 제11항에 있어서,
    상기 안착 프레임은 동일 레벨에 위치되는 상기 두 개의 전지 셀을 각각 둘러싸는 안착 펜스들을 더 포함하고,
    각 안착 펜스는 상기 리드 안착대를 향해 개구되고, 상기 리드 안착대의 반대 편에 리드 인출 그루브를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
18. 제11항에 있어서,
    상기 전지 셀들은 상기 카트리지 적층체의 상기 전면 측과 상기 후면 측에 노출된 전극 리드들에 의해 전기적으로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
19. 제13항에 있어서,
    제1 중간 센싱 구조물은 상기 복수의 카트리지의 각각의 좌측 홈에 삽입되는 제1 중간 접속부, 그리고 상기 제1 중간 접속부와 결합된 제1 이동 저지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 중간 접속부는 복수의 제1 핑거, 각각의 제1 핑거의 단부에 제1 접속 슬릿과, 두 개의 인접한 제1 핑거 사이에 제1 삽입 가이드 슬릿을 가지고,
    상기 제1 접속 슬릿은 상기 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들을 향해 개구되고,
    상기 제1 삽입 가이드 슬릿은 마주보는 리드 안착대를 향해 개구되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 접속 슬릿은 금속 재질의 제1 접속 클립을 가지며, 상기 제1 접속 클립은 상기 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들을 탄성적으로 클립하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
22. 제20항에 있어서,
    상기 제1 삽입 가이드 슬릿은 마주보는 상기 하부 활주대에 슬라이딩되어 상기 하부 활주대를 수용하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
23. 제19항에 있어서,
    상기 제1 이동 저지부는 상기 제1 중간 접속부에 직각으로 결합되어 상기 좌측 홈 주변에서 상기 카트리지 적층체의 측벽에 접촉되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
24. 제21항에 있어서,
    상기 제1 중간 센싱 구조물은 제1 이동 저지부와 결합되어 제1 말단 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 제1 와이어부를 더 포함하고,
    상기 제1 와이어부는 상기 제1 접속 클립에 연결되어 상기 제1 중간 접속부의 내부와 상기 제1 이동 저지부의 내부를 경유하는 제1 도선을 내장하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
25. 삭제
26. 제13항에 있어서,
    상기 제2 중간 접속부는 복수의 제2 핑거, 각각의 제2 핑거의 단부에 제2 접속 슬릿과, 두 개의 인접한 제2 핑거 사이에 제2 삽입 가이드 슬릿을 가지고,
    상기 제2 접속 슬릿은 상기 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들을 향해 개구되고,
    상기 제2 삽입 가이드 슬릿은 마주보는 리드 안착대를 향해 개구되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
27. 제26항에 있어서,
    상기 제2 접속 슬릿은 금속 재질의 제2 접속 클립을 가지며, 상기 제2 접속 클립은 상기 서로 마주보는 전극 리드들의 접합된 단부들을 탄성적으로 클립하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
28. 제26항에 있어서,
    상기 제2 삽입 가이드 슬릿은 마주보는 상기 상부 활주대에 슬라이딩되어 상기 상부 활주대를 수용하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
29. 제11항에 있어서,
    상기 제2 이동 저지부는 상기 제2 중간 접속부에 직각으로 결합되어 상기 우측 홈 주변에서 상기 카트리지 적층체의 측벽에 접촉되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
30. 제27항에 있어서,
    상기 제2 중간 센싱 구조물은 상기 제2 이동 저지부와 결합되어 제2 말단 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 제2 와이어부를 더 포함하고,
    상기 제2 와이어부는 상기 제2 접속 클립에 연결되어 상기 제2 중간 접속부의 내부와 상기 제2 이동 저지부의 내부를 경유하는 제2 도선을 내장하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
31. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 말단 센싱 구조물은 전압 센싱 모듈과 상기 전압 센싱 모듈을 덮는 절연 커버를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
32. 제31항에 있어서,
    상기 전압 센싱 모듈은 일 측의 가장 자리에서 상기 복수의 카트리지를 향하는 내주 면에 인쇄 회로 기판과 상기 절연 커버를 향하는 외주 면에 상기 인쇄 회로 기판에 전기적으로 접속된 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
33. 제32항에 있어서,
    상기 전압 센싱 모듈은 중앙 영역에서 순차적으로 적층되는 지지 리브들, 최상단 지지 리브 상에서 일 단부를 통해 상기 인쇄회로 기판 그리고 타 단부를 통해 전극 단자에 연결되는 제1 센싱 버스바, 상기 최상단 지지 리브 아래에서 각각의 지지 리브 상에 위치되어 상기 인쇄회로 기판에 접촉되는 제2 센싱 버스 바, 두 개의 인접한 지지 리브 사이에 순차적으로 위치되는 리드 절연 패턴과 리드 인출 슬릿을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
34. 제33항에 있어서,
    제1 말단 센싱 구조물의 전압 센싱 모듈은, 상기 카트리지 적층체의 상기 전면 측에서, 최 상단 리드 인출 슬릿에 최 상단 전지 셀의 최 상단 전극 리드를 삽입시켜 상기 최 상단 전극 리드를 상기 제1 센싱 버스바에 접합시키고, 상기 최 상단 리드 인출 슬릿 아래에서 각각의 리드 인출 슬릿에 두 개의 인접한 전지 셀의 한 쌍의 전극 리드를 삽입시켜 상기 한 쌍의 전극 리드를 상기 제2 센싱 버스바에 접합시키는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
35. 제33항에 있어서,
    제1 말단 센싱 구조물의 인쇄회로 기판은 상기 제1 중간 센싱 구조물의 제 1 와이어부, 그리고 상기 제1 말단 센싱 구조물의 제1 및 제2 센싱 버스바와 전기적으로 접속하여 상기 제1 중간 센싱 구조물과 접촉하는 각각의 전지 셀의 전위를 센싱하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
36. 제33항에 있어서,
    제2 말단 센싱 구조물의 전압 센싱 모듈은, 상기 카트리지 적층체의 상기 후면 측에서, 최 하단 리드 인출 슬릿에 최 하단 전지 셀의 최 하단 전극 리드를 삽입시켜 상기 최 하단 전극 리드를 상기 제2 센싱 버스바에 접합시키고, 상기 최 하단 리드 인출 슬릿 위에서 각각의 리드 인출 슬릿에 두 개의 인접한 전지 셀의 한 쌍의 전극 리드를 삽입시켜 상기 한 쌍의 전극 리드를 상기 제1 센싱 버스바 또는 상기 제2 센싱 버스바에 접합시키는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
37. 제33항에 있어서,
    제2 말단 센싱 구조물의 인쇄회로 기판은 상기 제2 중간 센싱 구조물의 제 2 와이어부와 접촉하여 상기 제2 중간 센싱 구조물과 접촉하는 각각의 전지 셀의 전위를 센싱하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
38. 제33항에 있어서,
    상기 리드 절연 패턴은 두 개의 인접하는 제1 및 2 센싱 버스바를 전기적으로 절연시키거나 상기 제 1 센싱 버스바 아래에서 두 개의 인접하는 제2 센싱 버스바를 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.

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