KR102819127B1

KR102819127B1 - 이종금속으로 이루어진 hv 버스 바 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR102819127B1
Application number: KR1020200039086A
Authority: KR
Inventors: 신주환; 이형석; 김동현
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2025-06-12
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: ES3033849T3; PL4068497T3; JP7391458B2; EP4068497A1; CN114846693B; EP4068497B1; US12148954B2; HUE071577T2; WO2021201446A1; KR20210121786A; US20220407188A1; CN114846693A; JP2023503310A; EP4068497A4

Abstract

본 발명은 이종금속으로 이루어진 HV 버스바 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수 개의 전지 모듈을 연결하는 HV 버스 바에 있어서, 상기 HV 버스 바(100)는, 제1 금속 플레이트(110)와 제2 금속 플레이트(120)를 포함하는 도체부; 및 상기 도체부 외주면의 절연성 수지 피복층을 포함하며, 상기 제2 금속 플레이트(120)는, 상기 제1 금속 플레이트(110)를 구성하는 제1 금속(111)과, 제1 금속(111) 보다 용융 온도가 낮은 제2 금속(121)이 분산된 상태로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 HV 버스 바 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

이종금속으로 이루어진 HV 버스 바 및 이의 제조 방법{High Voltage Busbar Having Dissimilar Metals and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 이종금속으로 이루어진 HV 버스바 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부 충격에 강하면서 전류의 흐름을 확실하게 차단할 수 있고, 게다가 전지 팩 내에서의 전류 차단 온도를 쉽게 조절할 수 있는 HV 버스바 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 또한, 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등에 적용되고 있어, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 갈수록 높아지고 있는 상황이다.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전률이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

한편, 소형 기기에 이용되는 이차 전지는 수개의 전지 셀들이 배치되지만, 자동차등에는 용량과 출력을 향상시키기 위하여 HV 버스 바(High Voltage Busbar)를 이용하여 다수개의 전지 모듈을 전기적으로 연결하는 것이 일반적이다. 이러한 HV 버스 바는 리지드 버스바(Rigid Busbar)와 플렉시블 버스바(Flexible Busbar)로 구분할 수 있고, 이중 플렉시블 버스바(Flexible Busbar)는 전지 모듈들의 직렬이나 병렬 연결 외에도, 각종 전자 기기를 연결하기 위한 용도로 많이 사용되며 특히 공간이 협소하거나 굴곡져 있는 복잡한 경로상에 적용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 전지 팩의 개념도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 HV 버스 바의 외형사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 총 6 개의 전지 모듈(20)들로 구성된 전지팩에서 가로로 배열의 전지 모듈(20)들의 단자(21)들은 평면으로 배열되어 있으므로 도 2(a)와 같은 일반적인 리지드 판상형 HV 버스 바(10)가 사용되며, 세로로 배열을 이루는 전지 모듈(20)들의 단자(21)를 연결할 시에는 도 2(b)와 같은 플렉시블 HV 버스바(10)가 채용된다. 그리고 전지 모듈(20)들의 전기적 연결을 위한 경로가 더욱 복잡하다면 도 2(c)와 같은 다양한 형상의 HV 버스바(10)가 채용될 수 있다.

이러한 HV 버스바(10)는 소정의 두께와 폭을 갖는 금속 플레이트(11)와, 금속 플레이트(11) 외표면을 감싸는 절연성 수지의 피복층(12)으로 이루어지는 것이 일반적이다.

한편, 전지 팩은 고온 노출, 과충전, 외부 단락, 침상 관통, 국부적 손상 등에 의해 짧은 시간 내에 큰 전류가 흐르게 될 경우, 발열에 의해 전지가 가열되면서 폭발이 일어날 위험성이 있기 때문에, 안전 플러그로 불리우는 MSD(Manual Service Disconnect)와 퓨즈가 장착되는 것이 일반적이고, 따라서 이에 따른 부품비용과 부피가 커진다는 문제점이 있다.

이와 관련하여, 특허문헌(한국공개특허공보 제2015-0062694호)에는 폭 방향을 따라 형성된 슬릿을 구비하는 금속 플레이트와, 금속 플레이트보다 저융점을 가지며 슬릿을 채운 상태에서 금속 플레이트와 접합되는 금속 브릿지를 포함하는 이차전지에 흐르는 전류의 경로상에 설치되는 이차전지용 부품이 개시되어 있다.

상기 특허문헌에 의하면 이차전지에 과전류가 흐르는 경우 이차전지의 전류 경로상에 설치된 부품이 신속히 파단됨으로써 과전류를 차단하고, 이로써 이차전지 사용상의 안전성이 확보될 수 있다는 이점은 있으나, 금속 플레이트와 금속 브릿지는 이종 금속인 관계로 서로 접합하는 것이 용이하지 않고 따라서 금속 플레이트의 상면과 하면 중 슬릿에 인접한 영역을 감싸는 형태로 금속 플레이트에 접합되어야 하기 때문에 구조적으로 불안하여 외부충격에 약하고, 또 제조가 용이하지 않다는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제2015-0062694호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 전지 팩의 온도가 비정상적으로 상승하더라도 전류의 흐름을 확실하게 차단할 수 있는 HV 버스 바, 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명에서는 외부 충격으로부터 강하고 제조가 용이한 HV 버스 바, 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 복수 개의 전지 모듈을 연결하는 HV 버스 바(100)는, 복수 개의 전지 모듈을 연결하는 HV 버스 바에 있어서, 상기 HV 버스 바는, 제1 금속 플레이트와 제2 금속 플레이트를 포함하는 도체부; 및 상기 도체부 외주면의 절연성 수지 피복층을 포함하며, 상기 제2 금속 플레이트는, 상기 제1 금속 플레이트를 구성하는 제1 금속과, 제1 금속 보다 용융 온도가 낮은 제2 금속이 분산된 상태로 혼합되어 있으며, 상기 제1 금속의 적어도 일부는 상기 제1 금속 플레이트와 제2 금속 플레이트 경계면에 연속적으로 구비되어 있어 상기 제1 금속 플레이트와 상기 제2 금속 플레이트 사이에는 용접부가 없고, 상기 제2 금속 플레이트와 제2 금속 플레이트는 일체로 형성되고, 상기 제2 금속의 적어도 일부는 외표면적이 서로 상이한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바에서, 상기 제2 금속(121)의 상면과 하면은 상기 제2 금속 플레이트(120) 외부로 노출되고, 측면은 제1 금속(111)과 밀착한 상태로 존재하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바에서, 상기 제2 금속(121)은, 외표면적이 서로 상이한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바에서, 소정 온도 이상으로 가열되면, 상기 제2 금속(121)이 용융되어 상기 제2 금속 플레이트(120)의 단면적이 줄어드는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바에서, 소정 온도 이상으로 가열되면, 상기 제2 금속 플레이트(120)에 파단부(140)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바에서, 상기 제1 금속(111)는 구리 또는 알루미늄이고, 상기 제2 금속(121)은 인듐(In) 및 주석(Sn) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바에서, 상기 제1 금속 플레이트(110)는 2개이고, 상기 제2 금속 플레이트(120)는 1개이되, 상기 제1 금속 플레이트(110) 사이에 상기 제2 금속 플레이트(120)가 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바에서, 상기 제1 금속 플레이트(110)와 상기 제2 금속 플레이트(120)가 길이방향을 따라 번갈아 가면서 위치하되, 길이방향에 따른 양측 가장자리에는 제1 금속 플레이트(110)가 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바의 제조방법은, 제1 금속분말(112)을 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제1 금속 플레이트(110)를 형성시키는 제1 단계; 제1 금속분말(112)과 제2 금속분말(122)이 혼합된 혼합금속분말을 소정 시간동안 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제2 금속 플레이트(120)를 형성시키는 제2 단계; 및 제1 금속분말(112)을 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제1 금속 플레이트(110)를 형성시켜 도체부를 준비하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바의 제조방법에서, 상기 제1 금속분말(112)은 구리 또는 알루미늄이고, 상기 제2 금속분말(122)은 인듐(In)과 주석(Sn)으로 이루어진 합금인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바의 제조방법에서, 상기 제2 금속분말(122)의 입경이 상기 제1 금속분말(112)의 입경 보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 HV 버스 바의 제조방법은, 상기 도체부를 소정 길이로 절단하는 제4 단계; 및 양측 가장자리를 제외한 나머지 면에 절연성 수지를 도포하는 제5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는 전술한 HV 버스 바를 포함하는 배터리 팩인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 HV 버스 바 및 이의 제조방법에 의하면, 제1 금속으로 이루어진 제1 금속 플레이트들 사이에, 제1 금속 및 제1 금속보다 용융온도가 낮은 제2 금속의 혼합물로 이루어진 제2 금속 플레이트가 위치하기 때문에, 제1 금속 플레이트와 제2 금속 플레이트가 강하게 결합하고 있고 따라서 외부 충격에 강하다는 장점이 있다.

또한 본 발명의 HV 버스 바 및 이의 제조방법에 의하면, 전지 팩의 온도가 제2 금속의 용융온도까지 상승하면 제2 금속 플레이트의 소정 영역이 파단되어 전류 흐름이 차단되므로, 제2 금속의 종류를 달리함으로써 전류의 차단 온도를 쉽게 조절할 수 있다는 이점이 있다.

게다가 본 발명의 HV 버스 바 및 이의 제조방법에 의하면, HV 버스 바가 퓨즈 역할을 병행하기 때문에 전지 팩 내에 별도의 퓨즈와 MSD(Manual Service Disconnect)를 생략하는 것이 가능하기 때문에, 에너지밀도 향상과 함께 제조비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전지 팩의 개념도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 HV 버스 바의 외형사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 HV 버스바의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 HV 버스바가 파단되는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 HV 버스바의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 HV 버스바를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 HV 버스 바를 제조하기 위한 장치의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 HV 버스바를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 HV 버스 바를 제조하기 위한 장치의 모식도이다.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

한편, 본 발명에서의 HV 버스 바는 전지 모듈들 사이, 전지 모듈과 차량용 커넥터 구간, 및 전지 팩들을 서로 전기적으로 연결하는 버스 바로 정의하기로 한다.

이하, 본 발명에 따른 이종금속으로 이루어진 HV 버스 바 및 이의제조방법에 관하여 설명하기로 한다. 본 발명의 HV 버스 바는 도 1 및 2를 참고하면서 설명한 바와 같이 복수개의 전지 모듈을 연결하기 위한 HV 버스 바로서, 리지드 또는 플렉시블하며 다양한 형상으로 가공될 수 있고, 도체부를 이루는 금속 플레이트 외측 면에는 절연성 수지가 도포될 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 HV 버스바의 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 HV 버스바가 파단되는 것을 설명하기 위한 개념도이다.

HV 버스 바(100)는 전지 모듈들의 단자를 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 소정의 두께(Y축 방향)와 폭(X축 방향)을 갖는 긴(Z축 방향) 판상이며, 비절단영역에 해당되는 제1 금속 플레이트(110)와, 절단영역에 해당되는 제2 금속 플레이트(120)로 이루어져 있다.

제2 금속 플레이트(120)에는 제1 금속 플레이트(110)를 구성하는 금속 외에도, 용융온도가 상이한 제1 금속이 추가적으로 포함되어 있다. 즉, 제2 금속 플레이트(120)에는 외표면적이 동일하거나 상이한 제2 금속(121)이 분산된 상태로 존재한다. 다시 말해, 제2 금속(121)의 적어도 일부는 외표면적이 서로 상이하다.

여기서, 제2 금속(121)이 제2 금속 플레이트(120)에 분산되어 있다는 의미는, 규칙 또는 비규칙적으로 제2 금속 플레이트(120)의 두께 방향(Y축 방향)으로 소정의 크기와 표면적을 갖는 제2 금속(121)이 완전히 삽입 내지는 함침되어 있는 상태를 의미한다. 즉, 제2 금속(121)은 제2 금속 플레이트(120)의 상면과 하면에서는 외부로 노출되는 반면, 측면은 제1 금속 플레이트(110)를 구성하는 금속들과 완전히 밀착되어 있다.

물론, 제2 금속(121)이 구형이나 침상 등과 같은 제조 시의 원래 형상을 유지할 수도 있지만, 제2 금속 플레이트(120)의 상하면에 노출되는 부분은 편평한 형태로 존재한다.

HV 버스 바(100)를 구성하는 제1 금속 플레이트(110)가 양극 리드와 결합하는 경우라면 양극 리드에 일반적으로 사용되는 알루미늄(Al) 재질로 이루어지는 것이 바람직한데, 이는 용접성을 향상시키고 결합 부위에서의 접촉 저항을 최소화하기 위함이다. 마찬가지로, 제1 금속 플레이트(110)가 음극 리드와 결합할 시에는 음극 리드에 일반적으로 사용되는 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)로 코팅된 구리 재질로 이루어지는 것이 바람직하지만, 접합성과 전도성을 가진 재질이라면 특별히 제한하지 않는다.

제2 금속 플레이트(120)는 제1 금속 플레이트(110)를 이루는 알루미늄(Al)이나 구리(Cu) 보다 용융온도가 낮은 금속, 예로서, 인듐(In), 주석(Sn) 또는 이들 금속의 합금으로부터 선택될 수 있다. 이는 단락 발생이나 과충전 등으로 인해 배터리 모듈이 과열된 경우, HV 버스 바(100)를 신속하게 파단시켜 전기적 연결을 해제하기 위한 것으로, 희망하는 전류 차단 온도에 따라 제2 금속은 얼마든지 변경이 가능하다.

즉, 도 4에서와 같이, 전지 모듈이 정상적으로 작동할 시에는 평판상의 HV 버스 바(100)를 통해 전류가 흐른다(도 4(a)). 하지만 전지 모듈 내에서 단락 등으로 인해 제2 금속(121)의 용융온도 이상으로 과열되면 용융온도가 상대적으로 낮은 제2 금속(121)이 먼저 용융되어 제2 금속(121)이 존재하던 곳은 기공(130)이 형성되고(도 4(b) 참조), 결과적으로 소정 영역, 즉 제2 금속(121)들이 인접하여 존재하던 영역에서는 파단부(140)가 발생하여 HV 버스 바(100)가 파단된다(도 4(c) 참조).

여기서, 제2 금속(121)이 존재하던 기공(130)을 중심으로 하여 파단되는 기술적 원리에 관해 간단히 설명하면, 제2 금속(121)이 용융되어 기공(130)이 형성되면, 기공(130)들 인근은 전류가 이동할 수 있는 표면적이 줄어들어 저항이 증가한다. 이는 기공(130)들이 형성된 영역을 중심으로 급격한 발열을 초래함으로써 제1 금속(111)의 용융온도까지 상승하고, 결과적으로 기공(130)들을 서로 연결하고 있던 제1 금속들도 용융됨으로써 제2 금속 플레이트(120)에 파단부(140)가 형성되어 절단되는 것이다.

한편, 제2 금속(121)은 HV 버스 바(100)의 폭 방향(X축 방향), 길이 방향(Z축 방향) 및 두께 방향(Y축 방향) 등 해당 영역에서 20~90%의 표면적을 차지하는 정도로 존재하는 것이 바람직하다. 만약 20% 미만이면 파단까지 걸리는 시간이 너무 길어지고 반대로 90%를 초과하면 일시적인 과열에 의해서도 HV 버스 바(100)가 파단될 수 있으므로, 상기 범위가 바람직하다.

여기서, HV 버스 바(100) 길이 방향(Z축 방향)으로는 5~10mm 범위로 제2 금속(121)이 위치할 수 있다.

다음은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 관해 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 HV 버스바의 개념도이다.

제2 실시예에서는 HV 버스 바(100)에 위치하는 제2 금속 플레이트(120)가 소정 거리 이격된 채 2개인 것을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 동일하므로, 이하에서는 상이한 구성에 관해서만 설명하기로 한다.

제2 금속(121)을 포함하는 제2 금속 플레이트(120)가 일정 거리 이격되면서 2개 구비될 시에는, 안전계수를 더욱 높일 수 있다는 장점이 있다. 즉, 제2 금속 플레이트(120)가 하나인 경우에는 파단까지 비교적 긴 시간이 소요되거나 자칫 단락이 어려울 수 있지만, 제2 금속 플레이트(120)가 HV 버스 바(100)에 2개 존재하게 되면 더욱 확실하게 파단을 유도할 수 있다는 이점이 있다. 물론 도 5에서는 제2 금속 플레이트(120)가 2개인 것으로 도시하고 있으나 이는 일예시에 불과할 뿐, 3개 이상일 수 있음은 자명하다.

계속해서, 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 HV 버스 바 제조방법과 제조 장치에 관해 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 HV 버스바를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 7은 본 발명의 HV 버스 바를 제조하기 위한 장치의 모식도이다.

본 발명에 따른 제1 실시예에 따른 HV 버스 바 제조방법은, 제1 금속분말(112)을 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제1 금속 플레이트(110)를 형성시키는 제1 단계, 제1 금속분말(112)과 제2 금속분말(122)이 혼합된 혼합금속분말을 소정 시간동안 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제2 금속 플레이트(120)를 형성시키는 제2 단계, 제1 금속분말(112)을 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제1 금속 플레이트(110)를 형성시켜 도체부를 준비하는 제3 단계, 준비된 도체부를 소정 길이로 절단하는 제4 단계, 및 양측 가장자리를 제외한 나머지 면에 절연성 수지를 도포하는 제5 단계를 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명에 따른 버스 바 제조장치는, 컨베이어벨트(200), 트레이(300), 금속 입자 공급조(400), 로울러(500) 및 가열수단(미도시)을 포함하여 이루어질 수 있다.

구체적으로, 제1 단계에서는 제1 공급조(410)의 제1 금속분말(112)을 컨베이어벨트(200) 상부에 위치하는 트레이(300)로 연속적으로 공급함과 동시에 로울러(500)로 가압 및 소정온도로 가열하면서 판상의 비절단영역에 해당되는 제1 금속 플레이트(110)를 형성한다.

제2 단계에서는, 제1 공급조(410)로부터의 제1 금속분말(112) 공급을 일시적으로 중단하는 대신에, 제1 금속분말(112)과 제2 금속분말(122)이 혼합되어 있는 제2 공급조(420)에서 이들 혼합금속을 트레이(300)로 연속적으로 공급하면서 로울러(500)로 가압 및 가열하여 판상의 절단영역에 해당되는 제2 금속 플레이트(120)를 형성한다.

여기서, 제2 금속분말(122)의 입경은 HV 버스 바(100)의 목표 파단 전류량에 따라 달라질 수 있으며, 일예로, 제1 금속분말(112)과 제2 금속분말(122) 입경은 수nm에서 수mm 범위일 수 있고, 제2 금속분말(122)은 제1 금속분말(112)의 입경보다 큰 것이 바람직하고, 제2 금속분말(122)은 제1 금속분말(112)의 2~10배일 수 있다. 이는 상대적으로 융점이 높은 제1 금속분말(112)의 입경을 작게 하여, 제1 금속분말(112)과 제2 금속분말(122)의 소결 온도를 비슷하게 조절하기 위한 것으로, 만약 제1 금속분말(112)과 제2 금속분말(122)의 소결 온도가 비슷해진다면 상기 입경비로 제한하지 않는다.

또 상기 제1 단계 및 제2 단계에서의 가열 온도는 특별히 제한하지 않으며, 제1 금속분말(112)과 제2 금속분말(122)의 입경에 따라 이들 금속분말들이 소결될 수 있는 온도라면 무방하다.

제3 단계는, 제2 공급조(420)로부터의 혼합금속 공급을 일시적으로 중단하고, 다시 제1 공급조(410)의 제1 금속분말(112)을 트레이(300)에 연속적으로 공급하면서, 가압 및 가열하여 비절단영역에 해당되는 제1 금속 플레이트(110)을 형성하는 단계이다.

위와 같은 제1 단계 내지 제3 단계를 거치게 되면, 가운데는 제1 금속분말(112)과 제2 금속분말(122)이 혼합되어 절단영역에 해당되는 제2 금속 플레이트(120), 그리고 제2 금속 플레이트(120) 양측으로는 비절단영역에 해당되는 제1 금속분말(211)로만 이루어진 한 쌍의 제1 금속 플레이트(110)가 연속되는 도체부가 형성된다.

제4 단계는 연결할 전지 모듈간의 거리를 고려하여 준비된 도체부를 적당한 길이로 커팅하는 단계이다.

제5 단계는 도체부 외측 표면에 에폭시수지, 폴리에스터수지 등과 같은 절연성이 우수한 열경화성 수지로 피복층을 균일하게 형성시키는 단계이다. 여기서, 피복층은 스프레이 코팅방식을 이용하여 형성시키는 것이 바람직한데, 이를 통해 피복층의 두께 조절이 쉽고 또 피복을 위한 공정시간과 줄일 수 있기 때문이며, 이러한 피복층 형성 과정은 공지된 기술에 해당되므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, HV 버스 바(100)를 소정 형상으로 절곡하는 단계가 더 구비될수 있으며, 구체적으로 상기 제4 단계의 커팅 후 수행되거나, 또는 피복층 형성 후 수행될 수 있지만, 피복층을 형성시키기 이전에 수행하는 것이 바람직하다. 이는 피복층이 형성된 이후 절곡시킬 경우, 피복층의 일부 들뜸현상이 발생할 수 있고, 또 굴곡된 부분 중심으로 피복층 표면이 매끄럽지 않기 때문이다.

이어서, 전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 HV 버스 바 제조방법에 관해 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 HV 버스바를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 HV 버스 바를 제조하기 위한 장치의 모식도이다.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예 따른 HV 버스 바 제조방법은, 제1 금속분말(112)을 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제1 금속 플레이트(110)를 형성시키는 제1 단계, 제1 금속분말(112)과 제2 금속분말(122)이 혼합된 혼합금속분말을 소정 시간동안 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제2 금속 플레이트(120)를 형성시키는 제2 단계, 제1 금속분말(112)을 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제1 금속 플레이트(110)를 형성시키는 제3 단계, 제1 금속분말(112)과 제2 금속분말(122)이 혼합된 혼합금속분말을 소정 시간동안 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제2 금속 플레이트(120)를 형성시키는 제4 단계, 및 제1 금속분말(112)을 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제1 금속 플레이트(110)를 형성시켜 도체부를 준비하는 제5 단계, 준비된 도체부를 소정 길이로 절단하는 제6 단계, 및 양측 가장자리를 제외한 나머지 면에 절연성 수지를 도포하는 제7 단계를 포함하여 구성된다.

전술한 제1 실시예의 제조방법과는 제2 금속 플레이트(120)가 2개이며, 제2 금속 플레이트(120)들 사이에 제1 금속 플레이트(110)가 더 구비되어 있다는 구성만 제외하고 나머지는 동일하다. 즉, 제4 단계와 제5 단계는 제2 단계와 제3 단계의 조작을 각각 반복 수행하는 것으로, 제4 단계와 제5 단계에 의해 또 하나의 제2 금속 플레이트(120)가 형성되는 것이다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

100 : HV 버스 바
110 : 제1 금속 플레이트
111 : 제1 금속 112 : 제1 금속분말
120 : 제2 금속 플레이트
121 : 제2 금속 122 : 제2 금속분말
130 : 기공
140 : 파단부
200 : 컨베이어벨트
300 : 트레이
400 : 금속 입자 공급조
410 : 제1 공급조
420 : 제2 공급조
500 : 로울러

Claims

복수 개의 전지 모듈을 연결하는 HV 버스 바에 있어서,
상기 HV 버스 바는, 제1 금속 플레이트와 제2 금속 플레이트를 포함하는 도체부; 및
상기 도체부 외주면의 절연성 수지 피복층을 포함하며,
상기 제2 금속 플레이트는, 상기 제1 금속 플레이트를 구성하는 제1 금속과, 제1 금속 보다 용융 온도가 낮은 제2 금속이 분산된 상태로 혼합되어 있으며,
상기 제1 금속의 적어도 일부는 상기 제1 금속 플레이트와 제2 금속 플레이트 경계면에 연속적으로 구비되어 있어 상기 제1 금속 플레이트와 상기 제2 금속 플레이트 사이에는 용접부가 없고, 상기 제2 금속 플레이트와 제2 금속 플레이트는 일체로 형성되고, 상기 제2 금속의 적어도 일부는 외표면적이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 HV 버스 바.
제1항에 있어서,
상기 제2 금속의 상면과 하면은 상기 제2 금속 플레이트 외부로 노출되고, 측면은 제1 금속과 밀착한 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 HV 버스 바.
삭제
제2항에 있어서,
소정 온도 이상으로 가열되면, 상기 제2 금속이 용융되어 상기 제2 금속 플레이트의 단면적이 줄어드는 것을 특징으로 하는 HV 버스 바.
제4항에 있어서,
소정 온도 이상으로 가열되면, 상기 제2 금속 플레이트에 파단부가 형성되는 것을 특징으로 하는 HV 버스 바.
제1항에 있어서,
상기 제1 금속은 구리 또는 알루미늄이고, 상기 제2 금속은 인듐(In) 및 주석(Sn) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 HV 버스 바.
제1항에 있어서,
상기 제1 금속 플레이트는 2개이고, 상기 제2 금속 플레이트는 1개이되, 상기 제1 금속 플레이트 사이에 상기 제2 금속 플레이트가 위치하는 것을 특징으로 하는 HV 버스 바.
제7항에 있어서,
상기 제1 금속 플레이트와 상기 제2 금속 플레이트가 길이방향을 따라 번갈아 가면서 위치하되, 길이방향에 따른 양측 가장자리에는 제1 금속 플레이트가 위치하는 것을 특징으로 하는 HV 버스 바.
제1항에 기재된 HV 버스 바의 제조방법에 있어서,
제1 금속분말을 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제1 금속 플레이트를 형성시키는 제1 단계;
제1 금속분말과 제2 금속분말이 혼합된 혼합금속분말을 소정 시간동안 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제2 금속 플레이트를 형성시키는 제2 단계; 및
제1 금속분말을 연속적으로 공급하면서 소정 온도로 가온 및 가압하여 제1 금속 플레이트를 형성시켜 도체부를 준비하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 HV 버스 바 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 금속분말은 구리 또는 알루미늄이고, 상기 제2 금속분말은 인듐(In)과 주석(Sn)으로 이루어진 합금인 것을 특징으로 하는 HV 버스 바 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 제2 금속분말의 입경이 상기 제1 금속분말의 입경 보다 큰 것을 특징으로 하는 HV 버스 바 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 도체부를 소정 길이로 절단하는 제4 단계; 및
양측 가장자리를 제외한 나머지 면에 절연성 수지를 도포하는 제5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HV 버스 바 제조방법.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 HV 버스 바를 포함하는 배터리 팩.