KR100669333B1 - Secondary battery module - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지 모듈의 체결 구조를 개선하여 전지 모듈의 무게를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 체결구조의 안정성을 강화할 수 있도록, 일렬로 배열된 다수개의 단위전지와 상기 단위전지 사이에 설치되어 냉각통로를 제공하는 전지 격벽을 포함하는 전지 집합체와 상기 전지 집합체의 외측에 각각 설치되어 상기 단위전지들을 내측으로 가압하는 엔드 플레이트 및 상기 엔드 플레이트들을 연결하며 상기 전지 집합체에 고정되는 다수의 연결 로드를 포함하는 이차전지 모듈을 제공한다. The present invention not only can reduce the weight of the battery module by improving the fastening structure of the secondary battery module, but also installed between a plurality of unit cells and the unit cells arranged in a row so as to enhance the stability of the fastening structure is cooled A battery assembly including a battery partition wall providing a passage, and an end plate installed at an outer side of the battery assembly to pressurize the unit cells inward, and a plurality of connection rods connected to the end plates and fixed to the battery assembly; It provides a secondary battery module.
이차전지, 이차전지 모듈, 엔드 플레이트, 연결 로드Secondary Battery, Secondary Battery Module, End Plate, Connecting Rod
Description
도 1은 본 발명에 의한 이차전지 모듈을 도시한 사시도이다. 1 is a perspective view illustrating a secondary battery module according to the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈을 도시한 분해 사시도이다. 2 is an exploded perspective view illustrating a rechargeable battery module according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈을 도시한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a secondary battery module according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈을 도시한 사시도이다. 4 is a perspective view illustrating a secondary battery module according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 이차전지 모듈에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 체결구조를 개선한 이차전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery module, and more particularly, to a secondary battery module having an improved fastening structure.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동을 위해서는 상기한 고출력 이차 전지 복수개를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지를 구성할 필요가 있다.Recently, a high output secondary battery using a high energy density nonaqueous electrolyte has been developed, and a plurality of high output secondary batteries connected in series to drive a motor requiring a large power, for example, an electric vehicle, have a large capacity secondary battery. You need to configure
이와 같이 하나의 대용량 이차 전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 전지 모듈이라 칭한다)는 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 단위전지라 칭한다)로 이루어지며, 상기 각각의 단위전지는 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 위치하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 내장되는 공간부를 구비하는 케이스와, 상기 케이스에 결합되어 이를 밀폐하고 상기 극판과 전기적으로 연결되는 단자가 구비된 캡 조립체를 포함한다.As described above, one large capacity secondary battery (hereinafter, referred to as a battery module for convenience of description throughout) is made of a plurality of secondary batteries (hereinafter, referred to as unit cells for convenience of description throughout the specification) connected in series. Each unit cell includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are positioned with a separator interposed therebetween, a case including a space part in which the electrode assembly is embedded, and a terminal coupled to the case to seal the terminal plate and electrically connected to the electrode plate. And a cap assembly provided.
그리고 각각의 단위전지는 통상 하우징 내에서 일정 간격으로 배열 장착되고 각 단위전지의 단자를 연결하여 전지 모듈을 구성하게 된다.In addition, each unit cell is usually arranged in a predetermined interval in the housing and connects the terminals of each unit cell to form a battery module.
여기서 상기 전지 모듈은 다수의 단위전지를 전기적으로 연결하며, 전지 모듈의 안정성을 위해서 다수의 단위전지를 하나의 전지 모듈로 체결하는 구조를 가지게 된다.Here, the battery module electrically connects a plurality of unit cells, and has a structure in which a plurality of unit cells are connected to one battery module for stability of the battery module.
즉, 다수의 단위전지를 일렬로 배열시키고, 상기 단위전지들의 최외측에 두개의 앤드 플레이트를 배치하며, 상기 앤드 플레이트가 일렬로 배열된 단위전지를 내측으로 밀착시킬 수 있도록 상기 앤드 플레이트에 4개의 막대 형태의 연결 로드(restraint bar)를 너트로 결합시킴으로써 다수의 단위전지를 안정적으로 고정한다.That is, a plurality of unit cells are arranged in a row, two end plates are disposed on the outermost sides of the unit cells, and four end plates are arranged on the end plates so that the end plates are arranged in close contact with each other. A plurality of unit cells are stably fixed by coupling a rod-shaped strain bar with a nut.
그러나 전지 모듈을 장시간 사용하여 단위전지 내부에서 스웰링 현상이 발생하는 경우, 단위전지가 팽창하여 상기 엔드 플레이트를 가압함으로써, 상기 엔드 플레이트가 휘어지게되는데, 이로 인하여 상기 연결 로드와 엔드 플레이트가 불균일하게 접촉하게되고, 상기 접촉 부위에 응력이 집중한다. However, when a swelling phenomenon occurs inside a unit cell by using a battery module for a long time, the end plate is bent by expanding the unit cell to pressurize the end plate, which causes the connecting rod and the end plate to be uneven. Contact, stress is concentrated on the contact site.
따라서 응력이 집중하는 부분에서 변형이 발생하거나 심각한 경우에는 취약한 부분이 파손되는 문제점이 발생한다. Therefore, the deformation occurs in the concentrated portion of the stress or, in serious cases, the problem that the vulnerable portion is broken.
또한, 이러한 문제를 해결하기 위해 연결 로드 또는 엔드 플레이트를 두껍게 제작하면 이차전지 모듈의 전체적인 무게가 증가하여 전지모듈이 장착되는 기기의 성능을 저하시키는 원인이 된다. In addition, if the connection rod or the end plate is made thick in order to solve this problem, the overall weight of the secondary battery module is increased, which causes the performance of the device in which the battery module is mounted.
특히, HEV(하이브리드 전기 자동차), 전기 자전거, 전기 스쿠터 등에 사용되는 모터 구동용 이차 전지의 경우 상기 기기들의 성능을 향상시키기 위해서 전지의 자체 하중을 줄이는 것은 무엇보다 중요하다고 할 수 있는데, 엔드플레이트의 두께를 증가시키는 것은, 전지 모듈의 무게 증가로, 무게 대비 출력이 저하되어 모터 구동용으로 적용하기 힘든 문제점이 있다.In particular, in the case of a secondary battery for driving a motor used in a hybrid electric vehicle (HEV), an electric bicycle, an electric scooter, etc., it is important to reduce the self-load of the battery in order to improve the performance of the devices. Increasing the thickness is an increase in the weight of the battery module, there is a problem that is difficult to apply for driving the motor power is reduced compared to the weight.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본발명의 목적은 연결 로드를 전지 격벽에 고정시켜서 응력을 분산시킴으로써 응력집중에 의하여 엔드 플레이트가 변형되거나 파손되는 것을 방지하고, 이차전지 모듈의 무게를 감소시킬 수 있는 이차전지 모듈을 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to fix the connecting rod to the battery partition wall to distribute the stress to prevent the end plate is deformed or damaged by stress concentration, secondary It is to provide a secondary battery module that can reduce the weight of the battery module.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 연결 로드는 전지 집합체에 고정되는 구조로 설치된다.In order to achieve the above object, the present invention is a connection rod is installed in a structure fixed to the battery assembly.
이를 위하여 본 발명의 전지 모듈은 다수개의 단위 전지 및 상기 단위전지 사이에 설치되어 냉각 통로를 제공하는 전지 격벽을 포함하는 전지 집합체, 상기 전지 집합체의 최외측에 각각 배치되는 엔드 플레이트, 상기 엔드 플레이트를 연결하며 전지 집합체에 고정되는 다수의 연결 로드를 포함한다.To this end, the battery module of the present invention includes a battery assembly including a plurality of unit cells and a battery partition wall installed between the unit cells to provide a cooling passage, an end plate disposed at an outermost side of the battery assembly, and the end plate. And a plurality of connecting rods for connecting and secured to the cell assembly.
여기서 상기 연결 로드는 이차전지 모듈의 측면에서 상기 전지 격벽에 고정됨이 바람직하다.Here, the connection rod is preferably fixed to the battery partition on the side of the secondary battery module.
그리고 상기 연결 로드가 전지 격벽에 고정되는 수단에 대해서는 제한하지 않으나 바람직하게는 볼트 너트 체결방식 또는 나사를 이용한 체결방식 등을 적용할 수 있다.The connection rod is not limited to the means for fixing the battery partition wall, but preferably a bolt nut fastening method or a fastening method using a screw may be applied.
또한 격벽과 연결 로드를 안정적으로 고정시키기 위해서 연결로드와 체결되는 전지 격벽의 최외측 벽은 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. In addition, in order to stably fix the partition and the connecting rod, the outermost wall of the battery partition fastened to the connecting rod is preferably formed thick.
상기 연결 로드는 상기 엔드 플레이트와 일체로 형성될 수 있으며, 또한, 나사를 매개로 상호 결합될 수 있다.The connecting rod may be integrally formed with the end plate and may be mutually coupled via a screw.
여기서 상기 연결 로드는 사각 막대 형상으로 형성될 수 있으며, 중심부는 사각 막대 형상으로 형성되고 외측부는 원통형으로 형성될 수 있다.Here, the connecting rod may be formed in a square bar shape, the center portion may be formed in a square bar shape, and the outer portion may be formed in a cylindrical shape.
상기 엔드 플레이트의 일측면에는 다수의 연결로드가 설치될 수 있으며, 바람직하게는 두 개의 연결로드가 설치될 수 있다.A plurality of connecting rods may be installed on one side of the end plate, and preferably, two connecting rods may be installed.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a
상기한 도면을 참조하여 설명하면 다수의 단위전지(11)를 적층 배열하고, 상기 단위전지(11) 사이에 전지 격벽(12)을 설치하여 전지 집합체(10)를 형성한다. Referring to the drawings described above, a plurality of
여기서 상기 전지 집합체(10)의 양 측단에는 각각 엔드 플레이트(20)를 배열 설치하여 상기 전지 집합체(10)를 가압 고정하는 구조로 형성되며, 상기 엔드 플레이트(20)에 다수의 연결 로드(22)를 일체로 형성하여 상기 엔드 플레이트(20)들을 연결한다.Here, the
그리고 상기 엔드플레이트(20)는 상기 단위전지(11)보다 측방향으로 더 길게 형성되고, 상기 단위 전지(11)의 외측에 밀착 배치되어 잉여부분이 생기게 되는데, 상기 잉여부분에 다수의 연결 로드(22)를 일체로 형성한다.In addition, the
또한 상기 연결 로드(22)는 다수의 부분에서 상기 전지 집합체(10)에 고정되는데, 볼트(24)와 너트를 이용하여 전지 격벽(12)에 고정할 수 있다.In addition, the
즉 상기 연결 로드(22)에는 다수의 홀을 형성하고, 상기 전지 격벽(12)의 측면에도 다수의 홀을 형성하여, 상기 홀들을 관통하여 볼트(24)를 삽입하고 너트를 체결함으로써 상기 연결 로드(22)를 상기 격벽(12)에 고정할 수 있다.That is, a plurality of holes are formed in the connecting
따라서 스웰링 현상이 발생하면, 연결 로드(22)와 전지 격벽(12)이 고정된 부분에서 일정한 힘을 지지하므로 엔드 플레이트(20)에 작용하는 응력은 감소하게된다.Therefore, when a swelling phenomenon occurs, the stress applied to the
또한 엔드 플레이트(20)에 작용하는 응력이 작아지므로 엔드 플레이트(20)의 두께를 감소시켜서 이차전지 모듈(100)의 무게를 감소시킬 수 있다.In addition, since the stress acting on the
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈(200)을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 나타난 모든 부품을 결합한 이차전지 모듈(200)의 결합 사시도이다.2 is an exploded perspective view of a
상기한 도면을 참조하여 설명하면, 다수개의 단위전지(11)와 상기 단위전지(11) 사이에 설치되는 전지 격벽(14)을 포함하는 전지 집합체(10)에 있어서, 상기 전지 집합체(10)의 외측에는 각각 엔드 플레이트(21)가 배열 설치되며, 상기 엔드 플레이트(21) 사이에는 엔드 플레이트(21)를 연결하는 연결 로드(23)가 설치된다. Referring to the drawings described above, in the
여기서 상기 연결 로드(23)는 다수개가 설치될 수 있으며, 본 실시예에서는 엔드 플레이트(21)의 양측면에 각각 두 개의 연결 로드(23)가 설치된 구조로 된다.Here, a plurality of
또한, 엔드 플레이트(21)의 양쪽 측부에는 다수개의 나사가공된 홀(211)이 형성되고, 연결 로드(23)의 양측단에는 연결 로드(23)의 길이방향으로 나사가공된 홀(232)을 형성한다.In addition, a plurality of threaded
여기서 상기 엔드 플레이트(21)에 형성된 홀(211)과 연결 로드(23)에 형성된 홀(232)을 관통하여 볼트(24)를 체결함으로서 상기 엔드 플레이트(21)와 연결 로드(23)가 일체로 결합된다. Here, the
그리고 상기 전지 격벽(14)들의 최외측 벽(141)은 타 격벽보다 두껍게 형성하고 상기 최외측 벽(141)에 다수의 나사가공된 홀(143)을 형성한다. In addition, the
또한 상기 연결 로드(23)의 측면에도 다수의 나사가공된 홀(24)을 형성하여 상기 연결 로드(23)에 형성된 홀(25)과 상기 전지 격벽(14)에 형성된 홀(143)을 관통하여 볼트(24)를 체결한다. In addition, a plurality of threaded
여기서 상기 전지 격벽(14)들의 최외측 벽(141)을 두껍게 형성하여 볼트(24)를 충분히 지지할 수 있으며, 상기 볼트(24)들이 연결 로드(23)를 고정하여 엔드 플레이트(21)에 작용하는 힘을 감소시킨다. Here, the
따라서 상기 엔드 플레이트(21)는 큰 강도를 요구하지 않으므로 두께를 감소시켜서 이차전지 모듈(200)의 무게를 줄일 수 있다.Therefore, since the
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈(300)을 도시한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a
상기한 도면을 참조하여 설명하면, 다수개의 단위전지(11)와 상기 단위전지(11) 사이에 설치되는 전지 격벽(14)을 포함하는 전지 집합체(10)에 있어서, 상기 전지 집합체(10)의 외측에는 상기 전지 집합체를 내측으로 가압하는 엔드 플레이트(23)를 배열 설치하고, 상기 엔드 플레이트(23) 사이에는 엔드 플레이트(23)를 연결하는 연결 로드(28)를 설치한다. Referring to the drawings described above, in the
상기 연결 로드(28)에 있어서, 중앙에 형성되는 중심부(281)는 사각막대 형상으로 형성되고, 양측 단부에 형성되는 외측부(283)는 단면이 원형이고 외측면이 나사가공된 구조로 형성된다. In the connecting
그리고 상기 엔드 플레이트(23)는 양측면에 다수의 고리부(231)가 형성되며, 상기 고리부(231)에 연결 로드(28)의 외측부(283)를 삽입하여, 너트(29)를 체결함으로써 상기 엔드 플레이트(23)와 연결 로드(28)를 결합한다.In addition, the
여기서 상기 너트(29)를 죄는 상태에 따라 상기 엔드 플레이트(23)가 단위전지(11)들를 가압하는 힘이 달라지므로, 단위전지(11)들을 용이하게 고정할 수 있다.Here, since the force for pressing the
또한, 상기 연결 로드(28)의 중앙부에는 다수의 나사가공된 홀이 형성되고, 상기 홀에 대응하는 격벽의 측면에 나사가공된 홀이 형성된다. In addition, a plurality of threaded holes are formed in the central portion of the connecting
그리고 상기 홀들을 관통하여 나사(26)를 체결함으로써 연결 로드를 격벽에 용이하게 고정할 수 있다.The connection rod may be easily fixed to the partition wall by fastening the
또한, 나사가공된 홀이 형성되는 전지 격벽(14)의 최외측 벽(141)은 두껍게 형성하여 나사(26)를 충분히 지지할 수 있는 구조로 된다.In addition, the
상기한 구조로 형성되어 연결 로드가 전지 격벽(14)에 고정되며, 스웰링 현상으로 엔드 플레이트에 응력이 작용할 때, 상기 응력을 분산시킬 수 있다.The connection rod is formed in the above structure, and the connection rod is fixed to the
본 발명의 이차전지는 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로서 사용될 수 있다.The secondary battery of the present invention is a device that operates by using a motor such as a hybrid electric vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), a wireless cleaner, an electric bicycle, an electric scooter, and the like, and is used as an energy source for driving a motor of the device. Can be used.
상기에서는 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.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 연결 로드를 전지 집합체의 다수 곳에서 고정하여 엔드 플레이트에 작용하는 응력을 분산시킴으로써 엔드 플레이트의 변형 및 파손을 방지할 수 있고, 엔드 플레이트의 무게를 감소시킴으로써 이차전지 모듈의 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the connection rod is fixed at a plurality of locations of the cell assembly to disperse the stress applied to the end plate, thereby preventing deformation and breakage of the end plate, and reducing the weight of the end plate. The performance of the secondary battery module can be improved.
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