KR100881641B1 - Middle or Large-sized Battery Pack Having Safety System - Google Patents

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Abstract

본 발명은 둘 또는 그 이상의 전지 셀들을 포함하고 있는 전지팩에서 전지팩 구성요소들의 전기적 연결부재들 중 적어도 하나의 전기적 연결부재가 전지 셀의 임계값 이상으로의 팽창시 상기 전지 셀의 물리적 변화에 의해 기계적으로 단전되는 것으로 구성되어 있는 중대형 전지팩을 제공한다.The present invention relates to a physical change of a battery cell when an electrical connection member of at least one of the electrical connection members of the battery pack components in a battery pack including two or more battery cells expands above a threshold of the battery cell. Provides a medium-large battery pack that is configured to be mechanically disconnected by.

본 발명에 따르면, 과충전, 과방전, 과전류 등의 비정상적인 작동에 의해 전지 셀이 팽창하는 경우와, 계속적인 사용으로 인한 전지 구성요소들의 열화에 의해 전지 셀이 팽창하는 경우에 전기적 연결부재가 기계적으로 단전되게 함으로써 전지팩의 안전성이 확보될 수 있다. 특히, 전지의 열화로 인한 전지 셀의 팽창은 전지팩에 있어서 종래의 안전 시스템으로는 제어할 수 없는 현상이다.According to the present invention, the electrical connection member is mechanically expanded when the battery cell expands due to abnormal operation such as overcharge, over discharge, over current, and when the battery cell expands due to deterioration of battery components due to continuous use. By powering down, the safety of the battery pack can be secured. In particular, expansion of a battery cell due to deterioration of the battery is a phenomenon that cannot be controlled by a conventional safety system in a battery pack.

Description

안전 시스템을 구비한 중대형 전지팩 {Middle or Large-sized Battery Pack Having Safety System}Middle or Large-sized Battery Pack Having Safety System}

도 1은 본 발명의 하나의 실시예 따른 전지팩에서 단위전지의 전극 단자와 버스 바가 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈에 대한 모식도이다;1 is a schematic view of a battery module having a structure in which an electrode terminal and a bus bar of a unit cell in a battery pack according to an embodiment of the present invention can be separated;

도 2는 도 1의 전지 모듈에서 모든 단위전지들이 팽창한 상태의 모식도이다; FIG. 2 is a schematic diagram of an expanded state of all unit cells in the battery module of FIG. 1; FIG.

도 3 및 도 4는 도 1의 전지 모듈에서 정상적인 연결상태와 전지 셀의 팽창으로 인한 단전상태에서 버스 바와 전극단자의 접속 관계를 보여주는 부분 모식도들이다;3 and 4 are partial schematic views illustrating a connection relationship between a bus bar and an electrode terminal in a normal connection state and a disconnection state due to expansion of a battery cell in the battery module of FIG. 1;

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지팩에서 케이블과 단자 탭이 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈에 대한 모식도이다;5 is a schematic view of a battery module having a structure in which a cable and a terminal tab can be separated in a battery pack according to another embodiment of the present invention;

도 6은 도 5의 전지 모듈에서 일부 단위전지들이 팽창한 상태의 모식도이다;FIG. 6 is a schematic view of some unit cells expanded in the battery module of FIG. 5; FIG.

도 7에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전지팩에서 케이블 자체가 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈에 대한 부분 모식도이다;7 is a partial schematic view of a battery module having a structure in which a cable itself may be separated from a battery pack according to another embodiment of the present invention;

도 8은 도 7의 전지 모듈에서 단위전지들이 팽창한 상태의 부분 모식도이다.FIG. 8 is a partial schematic view illustrating an expanded state of unit cells in the battery module of FIG. 7.

본 발명은 안전 시스템을 구비하고 있는 중대형 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 둘 또는 그 이상의 전지 셀들로 구성된 중대형 전지팩에 있어서, 과충전, 과방전, 과전류 등 전지팩의 비정상적인 작동이나 장기간의 충방전 따른 열화로 전지 셀이 팽창할 때 그에 따른 물리적 변화에 의해 전지팩의 전기적 연결부위를 기계적으로 단전시킴으로써 전지팩의 안전성을 담보하는 기술을 제공한다. The present invention relates to a medium-large battery pack having a safety system, and more particularly, in a medium-large battery pack composed of two or more battery cells, abnormal operation or long-term charging of a battery pack such as overcharge, overdischarge, and overcurrent The present invention provides a technology for securing the safety of a battery pack by mechanically disconnecting an electrical connection portion of the battery pack by physical change when the battery cell expands due to deterioration due to discharge.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly. Among them, many researches have been conducted and commercialized and widely used for lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage. It is used.

이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, PDA, 노트북 등의 모바일, 와이어리스 전자기기 뿐만 아니라 전기자전거(E-bike), 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 모으고 있다. Rechargeable batteries are not only mobile phones, digital electronics such as mobile phones, digital cameras, PDAs, notebooks, etc., but also energy sources for power devices such as electric bicycles (EVs), electric vehicles (EVs), and hybrid electric vehicles (HEVs). It is attracting a lot of attention.

휴대폰, 카메라 등의 소형 디바이스에는 하나의 전지 셀이 팩킹되어 있는 소형 전지팩이 사용됨에 반하여, 노트북, 전기자동차 등의 중대형 디바이스에는 둘 또는 그 이상의 전지 셀들(이하에서는, 때때로 "멀티-셀"로 칭하기도 함)을 병렬 및/또는 직렬로 연결한 전지 모듈이 팩킹되어 있는 중형 또는 대형 전지팩이 사용되고 있다.Small battery packs with one battery cell are used for small devices such as mobile phones and cameras, while two or more battery cells (hereinafter sometimes referred to as "multi-cells") are used for medium and large devices such as notebooks and electric vehicles. Medium or large battery packs packed with battery modules connected in parallel and / or in series are used.

앞서 설명한 바와 같이, 리튬 이차전지는 우수한 전기적 특성을 가지고 있음 에 반해 안전성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 리튬 이차전지는 과충전, 과방전, 고온에의 노출, 전기적 단락 등 비정상적인 작동 상태에서 전지 구성요소들인 활물질, 전해질 등의 분해반응이 유발되어 열과 가스가 발생하고 이로 인해 초래된 고온 고압의 조건은 상기 분해반응을 더욱 촉진하여 급기야 발화 또는 폭발을 초래하기도 한다.As described above, the lithium secondary battery has a problem of low safety while having excellent electrical characteristics. For example, lithium secondary batteries cause decomposition reactions of battery components, such as active materials and electrolytes, under abnormal operating conditions such as overcharge, overdischarge, exposure to high temperatures, and electrical short circuits to generate heat and gas, resulting in high temperature and high pressure. The condition of may further accelerate the decomposition reaction, resulting in an air ignition or explosion.

따라서, 리튬 이차전지에는 과충전, 과방전, 과전류시 전류를 차단하는 보호회로, 온도 상승시 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient Element), 가스 발생에 따른 압력 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 안전벤트 등의 안전 시스템이 구비되어 있다. 예를 들어, 원통형의 소형 이차전지에서는 원통형 캔에 내장되어 있는 양극/분리막/음극의 전극조립체(발전소자) 상부에 PCT 소자 및 안전벤트가 통상 설치되어 있고, 각형 또는 파우치형의 소형 이차전지에서는 발전소자가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 각형 캔 또는 파우치형 케이스의 상단에 보호회로모듈, PCT 소자 등이 일반적으로 탑재되어 있다. Therefore, the lithium secondary battery includes a protection circuit that blocks current during overcharge, over discharge, and overcurrent, a PTC element (Positive Temperature Coefficient Element) that blocks current by increasing resistance when temperature rises, and a current when pressure rises due to gas generation. Safety systems are provided, such as safety vents to shut off or vent the gases. For example, in a cylindrical small secondary battery, a PCT element and a safety vent are usually installed on an electrode assembly (power generation element) of a cathode / separation membrane / cathode embedded in a cylindrical can, and in a rectangular or pouch type small secondary battery, The protection circuit module and the PCT element are generally mounted on the top of the square can or pouch case in which the generator is sealed.

리튬 이차전지의 안전성 문제는 멀티-셀 구조의 중대형 전지팩에서 더욱 심각하다. 멀티-셀 구조의 전지팩에서는 다수의 전지 셀들이 사용됨으로 인해 일부 전지 셀에서의 작동 이상은 다른 전지 셀들로 연쇄반응을 유발할 수 있고 그로 인한 발화 및 폭발은 자칫 대형 사고를 초래할 수 있기 때문이다. 따라서, 중대형 전지팩에서 과방전, 과충전, 과전류 등으로부터 전지 셀을 보호하기 위한 퓨즈, 바이메탈, BMS (Battery Management System) 등의 안전 시스템이 구비되어 있다. The safety problem of the lithium secondary battery is more serious in the medium-large battery pack of the multi-cell structure. In the battery pack of the multi-cell structure, because a large number of battery cells are used, a malfunction in some battery cells may cause a chain reaction to other battery cells, and the resulting fire and explosion may cause a large accident. Accordingly, safety systems such as fuses, bimetals, and battery management systems (BMSs) for protecting battery cells from overdischarge, overcharge, and overcurrent are provided in medium and large battery packs.

그러나, 리튬 이차전지는 계속적인 사용, 즉, 계속적인 충방전 과정에서 발전소자, 전기적 연결부재 등이 서서히 열화되는 바, 예를 들어, 발전소자의 열화는 전극재료, 전해질 등의 분해에 의해 가스를 유발하며 그로 인해 전지 셀(캔, 파우치형 케이스)은 서서히 팽창하게 된다. 또한, 일반 정상적인 상태에서는 안전 시스템인 BMS가 과방전, 과충전, 과전류 등을 탐지하고 전지팩을 제어/보호하고 있으나, 비정상적인 상황에서 BMS가 미작동시에는 위험성 및 안전에 대한 전지팩 제어가 어려워진다. 중대형 전지팩은 일반적으로 다수의 전지 셀들이 일정한 케이스 내에 고정된 상태로 장착되어 있는 구조로 되어 있으므로, 각각의 팽창된 전지 셀들은 한정된 케이스 내에서 더욱 가압되고, 비정상적인 작동 조건하에서 발화 및 폭발의 위험성이 크게 높아진다.However, lithium secondary batteries are deteriorated gradually during continuous use, that is, during continuous charging and discharging, such as power generators, electrical connection members, and the like. This causes the battery cells (cans, pouch cases) to expand slowly. In addition, in a normal normal state, the safety system BMS detects overdischarge, overcharge, overcurrent, and the like and controls / protects the battery pack. However, when the BMS is inoperative in an abnormal situation, it becomes difficult to control the battery pack for danger and safety. Since medium and large battery packs generally have a structure in which a plurality of battery cells are fixedly mounted in a predetermined case, each expanded battery cell is further pressurized in a limited case, and there is a risk of fire and explosion under abnormal operating conditions. This greatly increases.

따라서, 중대형 전지팩의 안전성을 근본적으로 담보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.Therefore, there is a very high need for a technology capable of fundamentally securing the safety of medium and large battery packs.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

즉, 본 발명의 목적은 과충전, 과방전, 과전류 등 전지팩의 비정상적인 작동이나 장기간의 충방전 따른 열화로 전지 셀이 팽창할 때 그에 따른 물리적 변화에 의해 전지팩의 전기적 연결부위가 기계적으로 단전됨으로써 안전성이 확보되는 전지팩을 제공하는 것이다.That is, an object of the present invention is that the electrical connection of the battery pack is mechanically disconnected by the physical change when the battery cell is expanded due to abnormal operation of the battery pack such as overcharge, overdischarge, overcurrent or deterioration due to prolonged charge and discharge. It is to provide a battery pack to ensure safety.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 중대형 전지팩은, 둘 또는 그 이상의 전지 셀들을 포함하고 있는 전지팩에서 전지팩 구성요소들의 전기적 연결부재들 중 적어도 하나의 전기적 연결부재가 전지 셀의 임계값 이상으로의 팽창시 상기 전지 셀의 물리적 변화에 의해 기계적으로 단전되는 것으로 구성되어 있다.In the medium-to-large battery pack according to the present invention for achieving the above object, at least one of the electrical connection member of the battery pack components of the battery pack including two or more battery cells, the threshold value of the battery cell In the expansion above, the battery cell is mechanically disconnected by the physical change of the battery cell.

따라서, 본 발명에 따른 중대형 전지팩은 둘 또는 그 이상의 전지 셀들을 포함하고 있는 일명 멀티-셀 구조의 전지팩에서, 전지 셀(단위전지)의 팽창에 따른 물리적 변화에 대응하여 전기적 연결부재가 자동적으로 단전됨으로써 안전성을 확보하게 된다.Therefore, in the medium-large battery pack according to the present invention, in the battery pack of a so-called multi-cell structure including two or more battery cells, the electrical connection member is automatically adapted to the physical change caused by the expansion of the battery cell (unit battery). Safety is ensured by powering off.

전지팩을 구성하는 단위전지로서의 상기 전지 셀들은 충방전이 가능한 이차전지라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지일 수 있으며, 특히 제조비가 낮고 동일 용량 및 출력 대비 부피와 무게가 상대적으로 작은 파우치형 이차전지가 더욱 바람직하다. 파우치형 이차전지는 작은 부피와 무게로 인해 높은 밀집도로 충적될 수 있으므로 전지팩의 전체적인 크기 및 중량을 더욱 작게 하거나 동일 규격 대비 높은 출력과 용량을 제공할 수 있다.The battery cells as unit cells constituting the battery pack are not particularly limited as long as they are rechargeable batteries capable of charging and discharging. Preferably, the battery cells may be rectangular secondary batteries or pouch secondary batteries. Pouch type secondary battery with a relatively small weight is more preferable. The pouch type secondary battery may be charged with high density due to its small volume and weight, thereby making the overall size and weight of the battery pack smaller or providing higher output and capacity than the same standard.

상기 단위전지를 구성하는 양극, 음극, 분리막, 전해액 등은 당업계에 공지되어 있는 것이 그대로 사용될 수 있는 바, 예를 들어, 양극을 구성하는 활물질의 경우, 리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 산화물 등의 리튬 전이금 속 산화물과 이들의 복합 산화물들이 사용될 수 있다.The positive electrode, the negative electrode, the separator, and the electrolyte constituting the unit cell may be used as they are known in the art. For example, in the case of the active material constituting the positive electrode, lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel Oxides in lithium transition metals such as oxides and complex oxides thereof may be used.

전지팩에서 단위전지의 충적 상태는 높은 밀집도를 제공할 수 있도록 바람직하게는 적층 구조로 이루어져 있다. 적층 구조는 단위전지로서의 각형 또는 파우치형 이차전지들을 이들의 캔 또는 케이스 표면이 상호 대면하도록 연속적으로 배열한 구조를 의미한다. 이러한 적층 구조에서 단위전지들은 직접 접한 상태로 대면할 수도 있고 일정한 간격을 두고 대면할 수도 있다. 후자의 경우는, 예를 들어, 적층 구조의 안정화를 위해 특정 부위에 양면 테이프 등의 접착 부재를 개재시켜 연결한 구조나, 하나 또는 그 이상의 단위전지들을 별도의 카트리지에 내장한 상태에서 이들 카트리지들을 적층하여 연결한 구조일 수 있다.The charging state of the unit cell in the battery pack is preferably made of a laminated structure to provide a high density. The stacked structure refers to a structure in which square or pouch type secondary batteries as unit cells are continuously arranged such that their can or case surfaces face each other. In such a stacked structure, the unit cells may face each other in direct contact or may face each other at regular intervals. In the latter case, for example, in order to stabilize the stacking structure, the cartridges may be connected to each other through an adhesive member such as a double-sided tape, or the cartridges may be stored in one or more unit cells in a separate cartridge. It may be a laminated structure.

단위전지들은 소망하는 출력과 용량에 따라 직렬 및/또는 병렬로 상호 전기적으로 연결되며, 또한 전지팩 전체의 제어를 위한 메인 보드 어셈블리, 과충전, 과방전 등의 제어를 위한 FET 소자 등에 전기적으로 연결된다. 또한, 전지팩에는 그 외에도 다수의 구성요소들이 전기적으로 연결되어 있어서 필요한 작용을 수행한다. 이러한 전기적 연결은 버스 바, 와이어, 케이블 등의 전기적 연결부재에 의해 달성된다.The unit cells are electrically connected to each other in series and / or parallel according to the desired output and capacity, and also to the main board assembly for controlling the entire battery pack, and to FET devices for controlling overcharge and overdischarge. . In addition, a plurality of components are electrically connected to the battery pack to perform a necessary function. This electrical connection is achieved by electrical connection members such as bus bars, wires, cables and the like.

본 발명은 이러한 전기적 연결부재가 개개 또는 다수의 단위전지들의 부피 변화에 따라 자동적으로 단전되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 일반적으로, 중대형 전지팩에는 보호회로, 퓨즈, FET 소자 등의 안전 시스템이 포함되어 있지만, 전지 셀의 부피 변화에 따른 물리적 변화에 기반으로 하여 기계적으로 안전성을 추구하는 시스템은 알려져 있지 않다. The present invention is characterized in that the electrical connection member is configured to be automatically disconnected in accordance with the volume change of the individual or multiple unit cells. In general, the medium-large battery pack includes safety systems such as protection circuits, fuses, and FET devices, but a system that seeks mechanical safety based on physical changes caused by changes in volume of battery cells is not known.

예를 들어, 단위전지로서 파우치형 이차전지가 사용될 때, 정상적인 상태에서는 전지의 두께가 최대 범위 10% 이내로 부풀 수 있지만, 비정상인 상태가 지속되면 최대 범위를 넘어 부풀게 되고, 전극내에서 발생한 열화가 발전하여 폭발의 위험성을 가속시킨다. 따라서, 폭발의 위험성이 크게 증가되는 두께 범위 이하를 임계값으로 설정하여 전기적 연결부재의 단전을 이룸으로써 전지팩의 안전성을 담보할 수 있다. 단위전지로서 각형 이차전지는 각형 캔의 기계적 물성으로 인해 파우치형 이차전지보다는 부피 변화가 적으므로, 이러한 점을 고려하여 두께 변화의 임계값을 설정할 수 있다.For example, when a pouch type secondary battery is used as a unit cell, in normal conditions, the thickness of the battery may swell within the maximum range of 10%, but if an abnormal state persists, the battery swells beyond the maximum range, and deterioration in the electrode may occur. Power generation to accelerate the risk of explosion. Therefore, it is possible to ensure the safety of the battery pack by setting the threshold value below the thickness range, which greatly increases the risk of explosion, to achieve electrical disconnection of the electrical connection member. Since the rectangular secondary battery as the unit cell has a smaller volume change than the pouch type secondary battery due to the mechanical properties of the rectangular can, the threshold of the thickness change may be set in consideration of this point.

단위전지의 부피 변화시 기계적으로 단전되는 연결부재의 부위는 다양할 수 있으며, 예를 들어, 전극 단자들과 버스 바 또는 와이어의 연결부위, 케이블과 상기 케이블이 연결되는 탭 단자, 케이블 자체 등 다양할 수 있다. The portion of the connection member which is mechanically disconnected when the volume of the unit cell changes may be varied. For example, the electrode terminal and the connection part of the bus bar or wire, the tab terminal to which the cable is connected to the cable, the cable itself, etc. can do.

구체적으로, 전극 단자들과 버스 바(또는 와이어)의 연결은 주로 용접, 솔더링, 나사 등의 체결로 이루어지므로, 단위전지의 팽창시 이들 사이의 연결부재에 응력이 가해져 의도한 단전이 일어날 수 있도록 연결부재의 길이를 일정하게 한정하거나 결합부위를 일 방향으로 절단되도록 구성할 수 있다.Specifically, since the connection between the electrode terminals and the bus bar (or wire) is mainly made by welding, soldering, screwing, etc., when the unit cell is expanded, stress is applied to the connecting member between them so that an intended short circuit occurs. The length of the connecting member may be defined to be constant or the coupling portion may be cut in one direction.

케이블과 탭 단자는 바람직하게는 분리 및 결합이 가능한 체결구조로 되어 있고 케이블은 단위전지들의 두께 변화에 직접적으로 대응할 수 있도록 적어도 하나 이상의 단위전지의 두께를 감싸는 방향으로 체결식 탭 단자에 연결되어 있는 구조일 수 있다.The cable and the tab terminal are preferably of a fastening structure that can be separated and combined, and the cable is connected to the fastening tab terminal in a direction surrounding the thickness of the at least one unit cell so as to correspond directly to the change in thickness of the unit cells. It may be a structure.

케이블은 일반적으로 상당한 외력이 작용하더라도 파단되지 않는 인장력을 가지도록 제조되므로, 케이블 자체가 절단되게 하는 경우로는, 케이블의 중간에 분리 및 결합이 가능한 체결부재를 포함시키고 케이블은 적어도 하나 이상의 단위전지의 두께를 감싸는 방향으로 장착되어 있는 구조일 수 있다.Cables are generally manufactured to have a tensile force that does not break even when a significant external force is applied, so that when the cable itself is cut, the cable includes a fastening member that can be separated and joined in the middle of the cable, and the cable includes at least one unit cell. It may be a structure that is mounted in a direction surrounding the thickness of.

바람직하게는, 단위전지의 양단부(a, b)를 기준으로, 단전을 유도하는 전기적 연결부재가 단위전지의 한쪽 단부(a) 방향에 위치할 때, 단위전지의 대향 단부(b)를 고정하여, 단위전지의 두께 팽창이 단부(a) 방향쪽으로 주로 나타나게 함으로써 전기적 연결부재의 단전을 용이하게 할 수 있다.Preferably, based on both ends (a, b) of the unit cell, when the electrical connection member for inducing short-circuit is located in one end (a) direction of the unit cell, by fixing the opposite end (b) of the unit cell As a result, the thickness expansion of the unit cell mainly appears toward the end (a), thereby facilitating the electrical disconnection of the electrical connection member.

일반적으로 전지팩은 단위전지들이 기타 구성요소들과 함께 일체형 또는 분리형의 팩 케이스 내부에 장착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 본 발명에서는 단위전지들의 팽창시 두께 방향의 변화가 전기적 연결부재의 단전을 유도하게 되므로, 바람직하게는 상하 분리형 팩 케이스가 사용될 수 있다. 또한, 상하 분리형 팩 케이스에서도 단위전지들의 팽창시 두께 방향의 변화가 반영될 수 있도록 팩 케이스의 체결부위가 가변적으로 변화될 수 있는 구조가 바람직하다. 그러나, 일체형 팩 케이스라 하더라도, 단위전지들이 장착된 공간 내에 상하 가변적인 부위가 존재한다면 본 발명이 구현가능할 수 있으므로, 특별히 한정되는 것은 아니다.In general, the battery pack has a structure in which the unit cells are mounted inside the pack case in one piece or in a separate form together with other components. In the present invention, since the change in the thickness direction during the expansion of the unit cells induces electrical breakdown of the electrical connection member, preferably, a top and bottom split pack case may be used. In addition, in the vertically separate pack case, a structure in which the fastening portion of the pack case may be variably changed so that a change in the thickness direction of the unit cells may be reflected. However, even in the case of an integrated pack case, the present invention may be implemented if a vertically variable portion exists in the space in which the unit cells are mounted, and thus is not particularly limited.

이하에서는, 본 발명의 일부 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.In the following, some embodiments of the present invention will be described in more detail, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예 따른 전지팩에서 단위전지의 전극 단자와 버스 바가 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈이 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically illustrates a battery module having a structure in which an electrode terminal and a bus bar of a unit cell may be separated in a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 중대형 전지팩을 구성하기 위한 전지 모듈(100)은 단위전지로서 다수의 전지 셀들(110)이 그것의 단자들(112, 114)이 동일한 방향으로 배향되어 적층되어 있다. 경우에 따라서는, 각 전지 셀(110)의 단자들(112, 114)이 90 도 또는 180 도로 배향되도록 적층할 수도 있으며, 그에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원 제2004-92887호에 개시되어 있다. 따라서, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.Referring to FIG. 1, a battery module 100 for constructing a medium-large battery pack is a unit battery in which a plurality of battery cells 110 are stacked with their terminals 112 and 114 oriented in the same direction. In some cases, the terminals 112 and 114 of each battery cell 110 may be stacked to be oriented at 90 degrees or 180 degrees, and details thereof are disclosed in Korean Patent Application No. 2004-92887 of the applicant. It is. Accordingly, this application is incorporated by reference in the context of the present invention.

전지 셀들(110)은 서로 직접적으로 접하도록 적층되거나 도 1에서와 같이 일정한 간격으로 이격된 상태로 적층되어 있다. 이차전지인 전지 셀(110)은 충방전 과정에서 열이 발생하고 그러한 열이 축적되면 전지의 비정상적인 작동 내지 열화가 촉진되므로 서로 이격되어 효과적인 방열을 이루는 구조가 바람직하다. 이와 같은 방열식 적층 구조는, 예를 들어, 전지 셀들(110) 사이에 특정한 매개체를 개재시키거나 또는 각각의 전지 셀(110) 또는 일부 조합의 전지 셀들(110)을 별도의 카트리지에 장착한 후 적층함으로써 달성될 수 있다.The battery cells 110 are stacked to be in direct contact with each other, or stacked at regular intervals as shown in FIG. 1. Since the battery cell 110, which is a secondary battery, generates heat during charging and discharging, and accumulates such heat, abnormal operation or deterioration of the battery is promoted, so that the battery cell 110 is spaced apart from each other to achieve effective heat dissipation. Such a heat dissipation stacked structure, for example, after interposing a specific medium between the battery cells 110 or after mounting each of the battery cells 110 or some combination of battery cells 110 in a separate cartridge. By lamination.

단자들(112, 114)은 버스 바(120)에 의해 직렬 방식으로 연결되어 있으며, 단자(112, 114)와 버스 바(120)는 레이저 용접, 스폿 용접, 솔더링, 나사 등에 의해 결합되어 있다. Terminals 112 and 114 are connected in series by bus bar 120, and terminals 112 and 114 and bus bar 120 are coupled by laser welding, spot welding, soldering, screws, and the like.

전지 셀들(110)은 그것의 일부 또는 전부가 비정상적인 작동 내지 계속적인 충방전에 따른 열화로 인해 팽창될 수 있다.Some or all of the battery cells 110 may expand due to deterioration due to abnormal operation or continuous charging and discharging.

도 2에는 전지 모듈을 구성하는 모든 단위전지들이 팽창한 상태의 모식도가 도시되어 있다. 이해의 편의를 위하여 팽창 정도를 다소 과장하여 표현하였다.FIG. 2 is a schematic view of the expanded state of all the unit cells constituting the battery module. For the sake of understanding, the degree of expansion is somewhat exaggerated.

도 2에서와 같이, 전지 셀(110)이 다양한 원인에 의해 팽창되면, 셀 본체의 팽창으로 인해 전극 단자들(112, 114)은 인접한 전지 셀의 전극 단자로부터 더욱 이격되게 된다. 본 발명에서는 전지 셀(110)의 이러한 부피 팽창시 전기적 연결부재로서의 버스 바(120)가 전지 셀(110)의 물리적 변화에 의해 기계적으로 용이하게 단전되도록 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, when the battery cell 110 is expanded by various causes, the electrode terminals 112 and 114 are further spaced apart from the electrode terminals of adjacent battery cells due to the expansion of the cell body. In the present invention, the bus bar 120 as the electrical connection member during the volume expansion of the battery cell 110 is configured to be easily disconnected mechanically by the physical change of the battery cell 110.

도 3 및 도 4에는 정상적인 연결상태와 전지 셀의 팽창으로 인한 단전상태에서 버스 바와 전극단자의 접속 관계가 모식적으로 도시되어 있다.3 and 4 schematically show a connection relationship between a bus bar and an electrode terminal in a normal connection state and a disconnection state due to expansion of a battery cell.

이들 도면을 참조하면, 버스 바(120)는 판상의 도전성 부재로서 전지 셀(110, 110')의 전극 단자(112, 112')에 스폿 용접되어 있다. 용접점(130)은 한쪽 전극 단자(112)에 더 많이 형성되어 있어서, 버스 바(120)는 특정 전극 단자(112)에 대해 더욱 높은 결합력을 가진다. Referring to these drawings, the bus bar 120 is spot welded to the electrode terminals 112, 112 'of the battery cells 110, 110' as a plate-shaped conductive member. Since the welding point 130 is formed at one electrode terminal 112 more, the bus bar 120 has a higher coupling force with respect to the specific electrode terminal 112.

또한, 버스 바(120)의 하단에는 전극 단자(112)의 한쪽 방향으로 걸림 돌기(140)가 형성되어 있다. 이러한 걸림 돌기(140)는 버스 바(120)를 전극 단자(112) 상에 정위치시키기 용이하도록 하여 주는 역할과 함께, 전지 셀(110, 110')의 부피 팽창시 버스 바(120)가 특정 전극 단자(112)와의 결합 상태는 유지하면서 다른 전극 단자(112')로부터는 용이하게 떨어질 수 있도록 도와주는 역할도 병행한다. 경우에 따라서는, 전극 단자(112')에 접하는 버스 바(120)의 하단에도 동일한 방향으로 걸림 돌기(141)가 형성되어 있을 수 있다.In addition, the locking protrusion 140 is formed at one end of the electrode terminal 112 at the lower end of the bus bar 120. The locking protrusion 140 facilitates positioning of the bus bar 120 on the electrode terminal 112, and the bus bar 120 is identified when the battery cells 110 and 110 ′ are inflated. The role of helping to be easily separated from the other electrode terminal 112 'while maintaining the state of engagement with the electrode terminal 112 is also parallel. In some cases, the locking protrusion 141 may be formed at the lower end of the bus bar 120 in contact with the electrode terminal 112 ′ in the same direction.

다시 도 1을 참조하면, 전지 셀(110)의 부피 팽창시 전지팩의 전기적 연결부재들 중 버스 바(120)의 단전이 유도되도록 구성되어 있으므로, 전극 단자(112, 114)의 반대 방향인 전지 셀(110)의 하단을 고정시킬 경우, 전지 셀(110)의 부피 변화는 주로 전극 단자(112, 114)쪽 방향으로 집중되어 버스 바(120)와의 분리가 더욱 용이하게 일어날 수 있다.Referring back to FIG. 1, since the short circuit of the bus bars 120 is induced among the electrical connection members of the battery pack when the volume of the battery cell 110 is expanded, the battery that is opposite to the electrode terminals 112 and 114. When fixing the lower end of the cell 110, the volume change of the battery cell 110 is mainly concentrated toward the electrode terminals 112 and 114, so that separation from the bus bar 120 may occur more easily.

도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지팩에서 케이블과 단자 탭이 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈이 모식적으로 도시되어 있다.5 schematically illustrates a battery module having a structure in which a cable and a terminal tab may be separated from the battery pack according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전지 모듈(200)에서 다수의 전지 셀들(210)은 그것의 전극 단자(212)가 커넥팅 보드(220)에 연결된 상태에서 높은 밀집도로 적층되어 있다. 커넥팅 보드(220)는, 예를 들어, PCB로서 전지 셀(210)을 전기적 및 물리적으로 연결하고 있고, 각 전지 셀(210)의 전압, 온도 등을 센싱하는 역할도 수행한다. 커넥팅 보드(220)로부터의 전류는 케이블(230)을 통해 전지 셀(210)의 후면에 위치한 또다른 PCB(240)로 보내어진다. 후면 PCB(240)는 전지팩 전체의 작동을 제어하는 메인 보드이거나 또는 FET 소자 등이 장착된 세이프티 보드일 수 있으며, 경우에 따라서는 외부 입출력 단자가 포함되어 있을 수 있다.Referring to FIG. 5, in the battery module 200, the plurality of battery cells 210 are stacked at high density with the electrode terminal 212 connected to the connecting board 220. The connecting board 220 electrically and physically connects the battery cells 210 as a PCB, for example, and also senses a voltage, a temperature, and the like of each battery cell 210. Current from the connecting board 220 is sent through the cable 230 to another PCB 240 located at the rear of the battery cell 210. The rear PCB 240 may be a main board that controls the operation of the entire battery pack, or may be a safety board equipped with an FET device. In some cases, an external input / output terminal may be included.

커넥팅 보드(220)와 후면 PCB(240)은 하부 케이스(250)에 고정되어 있고, 케이블(230)은 전지 셀(210)의 외면을 감싸는 구조로 배선되어 있다. 따라서, 도 6에서와 같이 전지 셀(210)이 팽창하는 경우에 상향으로 장력이 가해진다. 도 6에는 일부 전지 셀(210)이 팽창하는 경우를 모식적으로 도시하고 있지만, 모든 전지 셀(210)이 팽창하는 경우에도 당연히 케이블(240)에 대해 상향으로 장력이 가해진다. 전지 셀(210)의 전극 단자들(212)이 커넥팅 보드(220)에 기계적으로 연결되어 있는 관계로, 전지 셀(210)의 부피 팽창은 전지 셀(210)로 집중되게 된다. The connecting board 220 and the rear PCB 240 are fixed to the lower case 250, and the cable 230 is wired in a structure surrounding the outer surface of the battery cell 210. Therefore, when the battery cell 210 expands as shown in FIG. 6, tension is applied upward. 6 schematically illustrates a case in which some of the battery cells 210 are inflated. However, even when all of the battery cells 210 are inflated, tension is applied upward with respect to the cable 240. Since the electrode terminals 212 of the battery cell 210 are mechanically connected to the connecting board 220, the volume expansion of the battery cell 210 is concentrated to the battery cell 210.

케이블(230)의 단부(232)가 커넥팅 보드(220)에 대해 강한 체결력으로 결합되어 있음에 반해, 대향 단부(234)는 후면 PCB(240)의 단자 탭(242)에 분리 및 결합이 가능한 체결 구조로 결합되어 있다. 특히, 케이블 단부(234)가 체결되는 단자 탭(242)은 상향으로 돌출된 결합 구조로 되어 있어서, 상향 장력이 인가될 때 케이블 단부(234)로부터 분리된다. 케이블 단부(234)와 단자 탭(242)이 분리되기 위한 전지 셀(210)의 부피 팽창 임계 조건은, 전지 셀(210)의 길이 대비 케이블(230)의 길이와 케이블 단부(234)와 단자 탭(242)의 결합력에 의해 주로 결정된다. 따라서, 이들 조건들의 적정한 설정에 의해 전기적 연결부재로서 케이블(230)의 단전을 위한 임계 조건을 결정할 수 있다.While the end 232 of the cable 230 is coupled with a strong fastening force against the connecting board 220, the opposite end 234 is a fastening that can be detached and coupled to the terminal tab 242 of the rear PCB 240. Are combined into structures. In particular, the terminal tab 242 to which the cable end 234 is fastened has a coupling structure that protrudes upward, so that the terminal tab 242 is separated from the cable end 234 when upward tension is applied. The volume expansion threshold condition of the battery cell 210 for the cable end 234 and the terminal tab 242 to be separated is the length of the cable 230 relative to the length of the battery cell 210 and the cable end 234 and the terminal tab. It is mainly determined by the binding force of (242). Thus, by appropriate setting of these conditions, it is possible to determine the threshold condition for disconnection of the cable 230 as the electrical connecting member.

도 7에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전지팩에서 케이블 자체가 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈이 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 7 schematically illustrates a battery module having a structure in which a cable itself may be separated from a battery pack according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 전지 모듈(300)은 전지 셀(310)의 외면을 감싸도록 배선되어 있는 케이블(320)의 중간 부위에 분리 및 결합이 가능한 체결부재(330)가 포함되어 있는 구조로 되어 있다.Referring to FIG. 7, the battery module 300 has a structure in which a fastening member 330 that is detachable and coupled to an intermediate portion of the cable 320 that is wired to surround the outer surface of the battery cell 310 is included. have.

케이블(320)은 전지 셀(310)의 표면과 저면을 동시에 감싸도록 배선되어 있어서, 전지 셀(310)의 부피 변화시 장력을 받게 된다. 전지 셀(310)은 부피 팽창시 폭 방향의 길이(두께)가 가장 크게 증가하므로 케이블(320)에는 상향 장력이 주로 인가된다. The cable 320 is wired to surround the surface and the bottom of the battery cell 310 at the same time, so that the cable 320 receives tension when the volume of the battery cell 310 changes. Since the battery cell 310 has the largest length (thickness) in the width direction during volume expansion, upward tension is mainly applied to the cable 320.

케이블(320)의 중간 부위에 포함되어 있는 체결부재(330)는 기계적인 접촉에 의해 결합되는 분리 및 결합 가능한 구조로 이루어져 있으며, 그 외면에 절연성 부 재가 도포되어 있다. 따라서, 도 8에서와 같이, 전지 셀(310)의 부피가 팽창하는 경우에 분리된다. 체결부재(330)는 그것의 내부에 접촉되어 있는 양 단부의 접촉길이가 일정한 크기를 가지므로 전지 셀(310)이 일정한 크기 이상으로 팽창하였을 때 비로소 단전이 이루어질 수 있다. 따라서, 체결부재(330)의 구조에 따라 단전이 일어날 수 있는 전지 셀(310)의 팽창 크기를 결정할 수 있다.The fastening member 330 included in the middle portion of the cable 320 is composed of a detachable and joinable structure coupled by mechanical contact, and an insulating member is coated on its outer surface. Therefore, as shown in FIG. 8, when the volume of the battery cell 310 expands, the battery cell 310 is separated. Since the fastening member 330 has contact sizes at both ends thereof in contact with the inside thereof, disconnection may occur only when the battery cell 310 is expanded to a predetermined size or more. Therefore, according to the structure of the fastening member 330, it is possible to determine the expansion size of the battery cell 310 in which power failure may occur.

체결부재(330)는 도 7 및 8에서와 같이 전지 셀(310)의 표면에 위치한 케이블(320) 상에 형성할 수도 있지만, 경우에 따라서는 전지 셀(310)의 저면에 위치시킬 수도 있다. 후자의 경우, 도 6에서와 같이 전지 셀(310)의 전극 탭 방향을 고정시키면 전지 셀(310)의 부피 팽창은 저면쪽으로 집중되어 체결부재(330)의 분리를 더욱 용이하게 만든다.The fastening member 330 may be formed on the cable 320 positioned on the surface of the battery cell 310 as shown in FIGS. 7 and 8, but may be positioned on the bottom surface of the battery cell 310 in some cases. In the latter case, when the electrode tab direction of the battery cell 310 is fixed as shown in FIG. 6, the volume expansion of the battery cell 310 is concentrated toward the bottom surface, thereby making it easier to separate the fastening member 330.

이상, 본 발명의 몇가지 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.The present invention has been described above with reference to the drawings according to some embodiments of the present invention. However, those skilled in the art to which the present invention pertains have various applications and modifications within the scope of the present invention. It will be possible.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 중대형 전지팩은 과충전, 과방전, 과전류 등의 비정상적인 작동에 의해 전지 셀이 팽창하는 경우와, 계속적인 사용으로 인한 전지 구성요소들의 열화로 인해 전지 셀이 팽창하는 경우에, 그러한 물리적인 변화에 따라 전기적 연결부재가 기계적으로 단전되게 함으로써 전지팩의 안전성을 담보할 수 있다. 특히, 전지의 열화에 의한 전지 셀의 팽창은 전지팩에 있어서 종 래의 안전 시스템으로는 제어할 수 없는 현상으로서 본 발명에 따른 안전 시스템으로만 제어될 수 있다. 이러한 중대형 전지팩은 전기자전거(E-bike), 전기오토바이, 전기자동차, 또는 하이브리드 전기자동차의 동력원으로 바람직하게 사용될 수 있다.As described above, the medium-to-large battery pack according to the present invention has a case in which a battery cell expands due to abnormal operation such as overcharge, overdischarge, overcurrent, and the like, and the battery cell expands due to deterioration of battery components due to continuous use. In this case, the electrical connection member can be mechanically disconnected according to such physical change, thereby ensuring the safety of the battery pack. In particular, the expansion of the battery cell due to the deterioration of the battery is a phenomenon that can not be controlled by the conventional safety system in the battery pack can be controlled only by the safety system according to the present invention. Such medium and large battery packs may be preferably used as a power source of an electric bicycle (E-bike), an electric motorcycle, an electric vehicle, or a hybrid electric vehicle.

Claims (10)

둘 또는 그 이상의 전지 셀들을 포함하고 있는 전지팩에서 전지팩 구성요소들의 전기적 연결부재들 중 적어도 하나의 전기적 연결부재가 전지 셀의 임계값 이상으로 팽창시 상기 전지 셀의 물리적 변화에 의해 기계적으로 단전되는 것으로 구성되어 있으며;In a battery pack including two or more battery cells, at least one of the electrical connection members of the battery pack components is mechanically disconnected by the physical change of the battery cell when the electrical connection member expands above the threshold of the battery cell. Consisting of; 상기 전기적 연결부재는 버스 바, 와이어 또는 케이블이고;The electrical connection member is a bus bar, wire or cable; 전지 셀의 부피 팽창시 기계적으로 단전되는 상기 전기적 연결부재의 부위는, 전극 단자들과 버스 바 또는 와이어의 연결부위, 케이블과 상기 케이블이 연결되는 탭 단자의 연결부위, 또는 케이블 중간의 연결부인 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.The portion of the electrical connection member which is mechanically disconnected during the volume expansion of the battery cell may be a connection portion between electrode terminals and a bus bar or a wire, a connection portion between a cable and a tab terminal to which the cable is connected, or a connection portion in the middle of a cable. Medium and large battery pack characterized by. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 셀(단위전지)은 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.The medium-large battery pack according to claim 1, wherein the battery cell is a rectangular secondary battery or a pouch secondary battery. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 전지 셀(단위전지)들은 방열식 적층 구조로 충적되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.The medium-large battery pack according to claim 1, wherein the battery cells (unit cells) are stacked in a heat dissipation stacked structure. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 케이블은 전지 셀(단위전지)들의 두께 변화에 직접적으로 대응하여 장력을 받을 수 있도록 적어도 하나 이상의 단위전지의 두께를 감싸는 방향으로 배선되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.The medium and large battery pack of claim 1, wherein the cable is wired in a direction surrounding the thickness of at least one unit battery so as to directly receive a tension in response to a change in thickness of the battery cells. 제 1 항에 있어서, 전지 셀(단위전지)의 양단부(a, b)를 기준으로, 단전을 유도하는 전기적 연결부재가 단위전지의 한쪽 단부(a) 방향에 위치할 때, 단위전지의 대향 단부(b)는 고정되어 있어서, 단위전지의 두께 팽창이 단부(a) 방향쪽으로 주로 나타남으로써 전기적 연결부재의 단전이 용이하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.The opposite end of the unit cell according to claim 1, wherein when the electrical connection member for inducing short-circuit is located in the direction of one end (a) of the unit cell, based on both ends (a, b) of the battery cell (unit cell), (B) is fixed, the medium-large battery pack, characterized in that the electrical expansion of the electrical connection member is easily performed because the expansion of the thickness of the unit cell mainly appears toward the end (a) direction. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 전지 셀(단위전지)들이 상하 분리형 팩 케이스에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.The method of claim 1, wherein the battery pack is a medium-large battery pack, characterized in that the battery cells (unit cells) are built in the upper and lower separate pack case. 제 8 항에 있어서, 상기 전지 셀(단위전지)들의 팽창시 두께 방향의 변화가 반영될 수 있도록 팩 케이스의 체결부위가 가변적으로 변화될 수 있는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.The medium and large battery pack according to claim 8, wherein the fastening portion of the pack case is variably changed so that a change in thickness direction may be reflected when the battery cells (unit cells) are expanded. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 전기자전거(E-bike), 전기오토바이, 전기자동차, 또는 하이브리드 전기자동차의 동력원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩. The medium and large battery pack of claim 1, wherein the battery pack is used as a power source of an electric bicycle, an electric motorcycle, an electric vehicle, or a hybrid electric vehicle.
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JP2008507558A JP5220588B2 (en) 2005-05-02 2006-04-24 Medium or large improved battery pack with improved safety
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010044552A3 (en) * 2008-10-14 2010-05-27 주식회사 엘지화학 Medium or large battery pack including electrode connection device
KR20170093577A (en) 2016-02-05 2017-08-16 주식회사 엘지화학 Secondary battery module improved in preventing structure of battery overcharge
KR101776325B1 (en) * 2011-10-25 2017-09-08 현대자동차주식회사 Current interrupt device for high voltage battery of vehicle
KR101792820B1 (en) 2014-12-22 2017-11-01 주식회사 엘지화학 Battery Pack Comprising Terminal Connecting Member with Breakable Portion and Damping Member

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101293206B1 (en) * 2007-06-12 2013-08-05 주식회사 엘지화학 Swelling detection/protection system of battery cartridge module and Methods thereof and Battery cartridge module protected thereby
KR101046192B1 (en) * 2007-10-30 2011-07-05 에스케이이노베이션 주식회사 Overcharge safety device for secondary battery
KR100944987B1 (en) * 2007-12-14 2010-03-02 주식회사 엘지화학 Secondary Battery Having Sealing Portion of Novel Structure
KR101072955B1 (en) 2009-08-14 2011-10-12 에스비리모티브 주식회사 Battery module
KR101351427B1 (en) * 2010-02-12 2014-01-14 주식회사 엘지화학 Apparatus for monitoring and controlling swelling of secondary cell
US8980457B2 (en) 2010-11-04 2015-03-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
US9196883B2 (en) 2010-11-04 2015-11-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
KR101822612B1 (en) 2011-04-27 2018-01-26 에스케이이노베이션 주식회사 Battery module for power shut off when battery is over-charged
KR101294168B1 (en) * 2011-09-26 2013-08-08 기아자동차주식회사 Apparatus for preventing overcharge battery
KR101404712B1 (en) * 2012-01-26 2014-06-09 주식회사 엘지화학 Battery Pack of Improved Safety
WO2013129844A1 (en) * 2012-02-29 2013-09-06 주식회사 엘지화학 Battery cell assembly with improved safety, and battery module including same
KR101487152B1 (en) * 2012-04-05 2015-01-27 주식회사 엘지화학 Unit Module Assembly and Battery Module Comprising The Same
KR101441205B1 (en) * 2012-12-27 2014-09-17 에이치엘그린파워 주식회사 Cell module assembly for vehicle battery
KR101428331B1 (en) 2012-12-27 2014-08-07 현대자동차주식회사 Safety apparatus of battery module for vehicle
KR102318151B1 (en) * 2013-04-18 2021-10-27 에스케이이노베이션 주식회사 Battery Module
KR101500101B1 (en) * 2013-07-10 2015-03-06 현대자동차주식회사 Apparatus for Battery Overcharge Protection
KR101558709B1 (en) 2013-12-30 2015-10-08 현대자동차주식회사 High voltage battery for vehicle
KR102085343B1 (en) * 2016-12-05 2020-03-05 주식회사 엘지화학 Cylindrical secondary battery module
KR102065100B1 (en) 2017-02-24 2020-01-10 주식회사 엘지화학 Battery module

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US58798A (en) * 1866-10-16 Improvement in corn and cane planters
US20040038126A1 (en) * 2002-08-20 2004-02-26 Samsung Sdi Co., Ltd Pouch type secondary battery with safety vent
EP1393402A1 (en) * 2002-05-09 2004-03-03 Mobypower Co., Ltd. Rechargeable battery pack and manufacturing method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US58798A (en) * 1866-10-16 Improvement in corn and cane planters
EP1393402A1 (en) * 2002-05-09 2004-03-03 Mobypower Co., Ltd. Rechargeable battery pack and manufacturing method thereof
US20040038126A1 (en) * 2002-08-20 2004-02-26 Samsung Sdi Co., Ltd Pouch type secondary battery with safety vent

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010044552A3 (en) * 2008-10-14 2010-05-27 주식회사 엘지화학 Medium or large battery pack including electrode connection device
KR101776325B1 (en) * 2011-10-25 2017-09-08 현대자동차주식회사 Current interrupt device for high voltage battery of vehicle
KR101792820B1 (en) 2014-12-22 2017-11-01 주식회사 엘지화학 Battery Pack Comprising Terminal Connecting Member with Breakable Portion and Damping Member
KR20170093577A (en) 2016-02-05 2017-08-16 주식회사 엘지화학 Secondary battery module improved in preventing structure of battery overcharge
US10553850B2 (en) 2016-02-05 2020-02-04 Lg Chem, Ltd. Battery module having improved over-charge prevention structure

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