KR100897182B1 - Secondary Battery Module of Improved Stability - Google Patents

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하진웅
김지호
이한호
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 다수의 단위전지들로 이루어진 고출력 대용량의 모듈로서, 충방전이 가능한 이차전지인 다수의 단위전지들이 그것의 극판들이 서로 대면하도록 평행하게 중첩되어 전지 케이스의 내부에 배열되어 있고, 상기 중첩된 단위전지들 중 최외각의 단위전지와 상기 전지 케이스의 사이에 상기 단위전지의 극판에 평행하게 판상의 고강도 안전부재가 장착되어 있는 이차전지 모듈을 제공한다.The present invention is a high-output large-capacity module consisting of a plurality of unit cells, a plurality of unit cells, which is a secondary battery capable of charging and discharging, are arranged in the battery case so that their pole plates face each other and arranged in parallel. Provided is a secondary battery module in which a plate-shaped high strength safety member is mounted between an outermost unit cell of the unit cells and the battery case in parallel with the pole plate of the unit battery.

본 발명에 따른 전지 모듈은 소형 경량으로 컴팩트한 구조를 가지며 외부의 물리적 충격에 대해 높은 안전성을 제공한다.
The battery module according to the present invention has a small size, light weight, compact structure, and provides high safety against external physical shocks.

Description

안전성이 향상된 이차전지 모듈 {Secondary Battery Module of Improved Stability} Secondary Battery Module of Improved Stability             

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 모듈의 모식적 사시도이다;1 is a schematic perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 측면도이다;2 is a side view of FIG. 1;

도 3은 도 1의 전지 모듈에서 상부 케이스와 안전부재의 구성 관계를 보여주는 사시도이다;3 is a perspective view illustrating a configuration relationship between an upper case and a safety member in the battery module of FIG. 1;

도 4는 도 1의 전지 모듈을 조립하는 일부 과정의 모식도이다.
4 is a schematic diagram of a partial process of assembling the battery module of FIG. 1.

<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

100: 전지 모듈 200: 상부 케이스100: battery module 200: upper case

300: 하부 케이스 400: 단위전지300: lower case 400: unit cell

500: 제 1 회로부 600: 제 2 회로부500: first circuit portion 600: second circuit portion

700: 제 3 회로부 800: 안전부재700: third circuit portion 800: safety member

900: 절연부재 1000: 패스너900: insulation member 1000: fastener

1100: 양면 접착 테이프
1100: double sided adhesive tape

본 발명은 안전성이 향상된 이차전지 모듈 또는 팩에 관한 것으로, 충방전이 가능한 이차전지인 다수의 단위전지들이 그것의 극판들이 서로 대면하도록 평행하게 중첩되어 전지 케이스의 내부에 배열되어 있고, 상기 중첩된 단위전지들 중 최외각의 단위전지와 상기 전지 케이스의 사이에 상기 단위전지의 극판에 평행하게 판상의 고강도 안전부재가 장착되어 있어서 외부의 물리적 충격에 대해 높은 기계적 안전성을 제공하는 고출력 대용량의 이차전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery module or a pack having improved safety, and a plurality of unit cells, which are rechargeable / dischargeable secondary batteries, are arranged inside the battery case so that their pole plates face each other and are arranged in parallel. A high output large capacity secondary battery providing high mechanical safety against external physical shocks by mounting a high-strength safety member in parallel to the pole plate of the unit battery between the outermost unit cell and the battery case among the unit cells. It is about a module.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 에플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.Recently, secondary batteries capable of charging and discharging have been widely used as energy sources of wireless mobile devices. In addition, the secondary battery has attracted attention as an energy source of electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc. which are proposed as a solution for air pollution of conventional gasoline and diesel vehicles using fossil fuel. Therefore, the type of applications using the secondary battery is very diversified due to the advantages of the secondary battery, and it is expected that the secondary battery will be applied to many fields and products in the future.

이와 같이 이차전지의 적용 분야와 제품들이 다양화됨에 따라, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 당해 분야 및 제품들에 적용되는 전지들은 소형 경량화가 강력히 요구되고 있다.As the application fields and products of secondary batteries are diversified as described above, the types of batteries are also diversified to provide outputs and capacities suitable for them. In addition, batteries applied to the art and products are strongly required for small size and light weight.

예를 들어, 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 소형 모 바일 기기들은 해당 제품들의 소형 경박화 경향에 따라 그에 상응하도록 디바이스 1 대당 하나 또는 서너 개의 소형 경량의 전지 셀들이 사용되고 있다. 반면에, 전기자전거, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈(또는 "전지 팩"으로 칭하기도 함)이 사용되고 있는데, 전지 모듈의 크기와 중량은 당해 중대형 디바이스 등의 수용 공간 및 출력 등에 직접적인 관련성이 있으므로, 제조업체들은 가능한 한 소형이면서 경량의 전지 모듈을 제조하려고 노력하고 있다.For example, small mobile devices such as mobile phones, PDAs, digital cameras, notebook computers, etc., have correspondingly used one or three or four small light battery cells per device according to the small size of the products. On the other hand, medium and large devices such as electric bicycles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc., due to the need for high output and large capacity, battery modules (or sometimes referred to as "battery packs") that electrically connect a plurality of battery cells are used. Since the size and weight of the battery module are directly related to the accommodation space and output of the medium and large devices, manufacturers are trying to manufacture a battery module that is as small and lightweight as possible.

종래의 중대형 이차전지 모듈은 일정한 크기의 케이스(하우징) 내부에 다수의 단위전지들을 장착하여 이를 전기적으로 연결하고, 그러한 케이스의 외면에 상기 단위전지들의 전압, 전류, 온도 등을 감지하고 전지의 작동을 제어하는 회로부를 포함하는 것으로 구성되어 있다.The conventional medium-large secondary battery module is electrically connected to a plurality of unit cells mounted inside a case (housing) of a predetermined size, and the voltage, current, temperature, etc. of the unit cells on the outer surface of the case to operate the battery It comprises a circuit portion for controlling the.

앞서 설명한 바와 같이, 중대형 디바이스 분야에서 이차전지가 사용되는 제품들이 다양해짐에 따라 그에 부합하는 전기 용량과 출력을 제공할 수 있는 다양한 종류의 전기 모듈들이 요청되고 있으며, 더욱이 동일한 제품군이라 하더라도 제품의 크기가 다른 경우에는 그에 따라 요구되는 전기 용량과 출력 또한 달라지므로 전지 모듈의 설계도 변경되어야 한다.As described above, in the field of medium and large devices, as a variety of products using secondary batteries are required, various types of electric modules are required to provide corresponding capacities and outputs. In other cases, the required capacitance and output also vary, so the design of the battery module must be changed.

한편, 이차전지와 그것을 다수 개 포함하고 있는 전지 모듈에서 가장 문제되고 있는 사항들 중의 하나는 안전성이다. 특히, 고출력 대용량의 전지 모듈은 전기자전거, 전기자동차 등과 같은 대형 디바이스에 사용되므로, 외부로부터 충격, 갖은 진동 등 다양하고 큰 외력을 받게 된다. 더욱이, 전지 모듈을 구성하는 단위전지로서의 사용 가능성에 대해 최근 많은 관심과 연구의 대상이 되고 있는 리튬 이차전지는 안전성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 다수의 단위전지들이 밀집되어 있는 전지 모듈의 안전성 문제는 더욱 심각할 수 있다.On the other hand, one of the most problematic items in a secondary battery and a battery module including a plurality thereof is safety. In particular, the high-output large-capacity battery module is used in large devices such as electric bicycles, electric vehicles, etc., and thus receives various external forces such as shocks and vibrations from the outside. In addition, the lithium secondary battery, which has recently been the subject of much interest and research on the possibility of being used as a unit cell constituting a battery module, has a problem of low safety. Therefore, the safety problem of a battery module in which a plurality of unit cells are concentrated may be more serious.

전지 모듈의 안전성 문제는 크게 과충전 등에 의한 발열, 외부 충격 등에 의한 모듈 구성요소들의 내부 단락 등으로 유발된다. 과충전, 과방전 등에 의한 단위전지의 손상 및 발열 등의 문제점을 해결하기 위하여, 일반적으로 전지 모듈에는 단위전지의 전류와 전압 및 전지 시스템의 온도를 센싱하여 제어할 수 있는 BMS (Battery Management System)의 회로부를 포함하고 있다. 따라서, 과전류, 과전압, 과열 등의 발생시 전류를 차단하여 단위전지를 보호하고 안전성을 확보할 수 있다. The safety problem of the battery module is largely caused by internal short circuit of the module components due to overheating or the like due to overheating or external shock. In order to solve problems such as damage and overheating of the unit cell due to overcharge and overdischarge, generally, the battery module includes a battery management system (BMS) that senses and controls the current and voltage of the unit cell and the temperature of the battery system. It includes a circuit section. Therefore, it is possible to protect the unit cell and to ensure safety by cutting off the current in the event of overcurrent, overvoltage, overheating, and the like.

반면에, 외부의 물리적 충격에 의한 내부 단락의 문제점은 그러한 외부 충격의 종류에 따라 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 전지 모듈이 장착된 디바이스가 전기자전거, 전기모터사이클, 전기자동차 등과 같이 운송용 장치인 경우, 그러한 장치의 충돌에 의해 전지 모듈이 분리되어 낙하되거나 외부의 물체가 전지 모듈에 충돌하는 등의 상황이 발생할 수 있다. 그 중 특히 심각한 상황은 전지 모듈에 가해진 침상도체가 단위전지를 관통하는 경우이며, 침상 도체의 관통은 전지의 폭발을 유발할 수 있다. On the other hand, the problem of an internal short circuit caused by an external physical shock can vary greatly depending on the kind of such an external shock. For example, when a device equipped with a battery module is a transportation device such as an electric bicycle, an electric motorcycle, an electric vehicle, or the like, the battery module may be separated and dropped by an impact of such a device, or an external object may collide with the battery module. The situation may occur. A particularly serious situation is when the needle conductor applied to the battery module penetrates the unit cell, and the penetration of the needle conductor may cause an explosion of the battery.

단위전지는 일반적으로 활물질이 집전체에 각각 도포된 양극과 음극 사이에 다공성 분리막이 개재되어 있는 전극 조립체를 전지 케이스 내에 밀봉하고 있는 구 조로 이루어져 있다. 따라서, 침상도체의 관통에 의해 양극 활물질과 음극 활물질이 접촉하게 되면, 접촉 저항부에 통전되는 전류에 의해 높은 저항열을 유발한다. 이러한 높은 저항열로 인해 전지의 내부온도가 임계치 이상으로 상승하게 되면, 양극 활물질의 산화물 구조가 붕괴되어 열폭주 현상이 발생하게 되고 궁극적으로는 전지의 발화 또는 폭발이 발생한다.A unit cell generally consists of a structure in which an electrode assembly in which a porous separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material on a current collector, is sealed in a battery case. Therefore, when the positive electrode active material and the negative electrode active material contact by penetrating the needle conductor, a high resistance heat is caused by the current passing through the contact resistance portion. When the internal temperature of the battery rises above the threshold due to such high heat of resistance, the oxide structure of the positive electrode active material collapses, causing a thermal runaway phenomenon, and ultimately, the battery ignites or explodes.

이러한 물리적 충격으로부터 전지 모듈을 보호하는 방법 중의 하나는 모듈의 케이스를 높은 강도를 가진 소재나 구조로 만드는 방법들 들 수 있다. 높은 강도를 가진 소재는 대표적으로 금속을 들 수 있지만, 이러한 금속으로 전지 케이스를 제조하게 되면 중량이 크게 증가하고 더욱이 전지 모듈을 구성하는 다양한 소자들과의 단락의 위험성을 유발하는 문제점을 나타낸다. 또한, 고강도를 발휘할 수 있는 전지 모듈의 구조는 예를 들어 전지 케이스의 두께를 두껍게 만들거나 이중 또는 삼중으로 제작하는 것이지만, 이러한 방법 역시 전지 모듈의 크기와 중량을 증가시키므로, 소형 경량화의 요청에 반하게 된다.One method of protecting the battery module from such a physical shock is a method of making the module case of a high strength material or structure. A material having a high strength may be representatively a metal, but when the battery case is manufactured from such a metal, the weight is greatly increased and moreover, there is a problem of causing a short circuit with various elements constituting the battery module. In addition, the structure of the battery module capable of exhibiting high strength is, for example, to make the thickness of the battery case thick or double or triple, but this method also increases the size and weight of the battery module, thereby counteracting the request for compact and lightweight. Done.

따라서, 고출력 대용량을 제공하면서도 소형 및 경량으로 제조될 수 있으며 가장 중요한 과제 중의 하나인 안전성, 특히, 외부의 물리적 충격에 대해 안전성을 확보할 수 있는 전지 모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.
Accordingly, there is a high need for a battery module that can be manufactured in a small size and light weight while providing a high output capacity and, in particular, safety which is one of the most important tasks, in particular, safety against external physical shocks.

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.                         

본 발명자들은, 다양하고 심도있는 연구를 거듭한 끝에, 각형 또는 파우치형 단위전지들을 중첩하여 높은 밀집도의 전지 모듈을 구성함에 있어서, 최외각 단위전지와 모듈 케이스 사이에 단위전지의 극판 방향으로 판상의 고강도 안전부재를 설치하는 경우에는, 상대적으로 약한 강도의 모듈 케이스를 사용하더라도 외부의 물리적 충격에 대해 높은 안전성을 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
The inventors, after extensive and in-depth research, construct a high-density battery module by overlapping square or pouch-type unit cells. When installing a high-strength safety member, even when using a module case of a relatively weak strength, it was confirmed that it can provide a high safety against external physical impact and came to complete the present invention.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지 모듈은, 다수의 단위전지들로 이루어진 고출력 대용량의 모듈로서, 충방전이 가능한 이차전지인 다수의 단위전지들이 그것의 극판들이 서로 대면하도록 평행하게 중첩되어 전지 케이스에 배열되어 있고, 상기 중첩된 단위전지들 중 최외각의 단위전지와 상기 전지 케이스의 사이에 상기 단위전지의 극판에 평행하게 판상의 고강도 안전부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the secondary battery module according to the present invention is a high output large capacity module composed of a plurality of unit cells, and a plurality of unit cells, which are chargeable and dischargeable batteries, are overlapped in parallel so that their pole plates face each other. Arranged, and the plate-shaped high-strength safety member is mounted between the outermost unit cell of the overlapped unit cells and the battery case in parallel to the pole plate of the unit cell.

본 발명에 따르면, 크기 및 중량 대비 고출력 대용량의 전지 모듈을 제공하기 위하여 각 단위전지의 극판이 서로 대면하도록 다수의 단위전지들을 평행하게 배열하여 전기적으로 연결한 구조를 취하고 있다.According to the present invention, in order to provide a battery module having a high output capacity with respect to size and weight, a plurality of unit cells are arranged in parallel so as to face each other and electrically connected to each other.

상기 단위전지는 충방전이 가능한 이차전지라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어, 리튬 이차전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 중량 대비 고출력을 제공하는 리튬 이차전지가 바 람직하게 사용될 수 있다.The unit cell is not particularly limited as long as it is a secondary battery capable of charging and discharging, and examples thereof include lithium secondary batteries, nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, and the like. Among them, a lithium secondary battery providing high power to weight may be preferably used.

상기 단위전지로는 높은 밀집도로 중첩할 수 있는 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지가 사용된다. 각형 이차전지는 양극/분리막/음극으로 구성된 전극 조립체가 알루미늄 등의 각형 케이스에 내장되어 있는 충방전이 가능한 전지이며, 파우치형 이차전지는 상기 전극 조립체가 알루미늄 라이네이트 시트 등으로 만들어진 파우치형 케이스에 내장되어 있는 충방전이 가능한 전지이다. 상기 전극 조립체로는, 예를 들어, 집전체에 각각 활물질을 도포한 양극과 음극의 사이에 다공성 분리막을 개재한 상태로 권회한 후 판상으로 압축한 젤리-롤형 전극 조립체와, 풀셀 또는 바이셀의 단위셀들을 다수 적층한 스택형 전극 조립체가 사용될 수 있다. As the unit cell, a rectangular secondary battery or a pouch-type secondary battery, which can overlap with a high density, is used. The square secondary battery is a battery that can be charged and discharged in which an electrode assembly composed of a positive electrode, a separator, and a negative electrode is built in a rectangular case such as aluminum. Built-in battery capable of charging and discharging. The electrode assembly may be, for example, a jelly-roll electrode assembly and a full cell or bicell that are wound in a plate shape after being wound with a porous separator interposed between a positive electrode and a negative electrode each having an active material applied to a current collector. A stacked electrode assembly in which a plurality of unit cells are stacked may be used.

상기 극판은 이러한 전극 조립체의 집전체 자체 또는 집전체 활물질이 도포된 전극을 의미하므로, 극판들이 서로 대면하도록 단위전지들이 평행하게 중첩되어 있다는 것은, 단위전지(a)의 집전체 또는 전극과 단위전지(b)의 집전체 또는 전극이 서로 마주 보도록 중첩되어 있다는 것을 의미한다. 따라서, 전체적으로 판상의 구조를 가진 단위전지들은 상기와 같은 방식의 중첩시 높은 밀집도로 모듈 케이스에 장착될 수 있다.The electrode plate means the current collector itself of the electrode assembly or the electrode to which the current collector active material is applied, and thus, the unit cells overlap each other in parallel so that the electrode plates face each other. This means that the current collectors or electrodes of (b) are superposed so as to face each other. Therefore, unit cells having a plate-like structure as a whole may be mounted in a module case with high density when overlapping in the above manner.

단위전지들의 중첩시 전극단자의 방향은 전지 모듈의 회로 구성에 따라 달라질 수 있으므로 서로 동일 방향, 대향 방향, 또는 수직 방향일 수 있다. When the unit cells overlap, the direction of the electrode terminal may vary according to the circuit configuration of the battery module, and thus may be in the same direction, opposite direction, or vertical direction to each other.

그와 같은 구성으로 중첩된 단위전지들은 모듈 케이스에 장착되는데, 모듈 케이스는 중첩된 단위전지들의 형상에 상응하는 구조로 이루어져 있다.The unit cells overlapped in such a configuration are mounted in the module case, and the module case has a structure corresponding to the shape of the overlapped unit cells.

상기 모듈 케이스는 단위전지들이 적층될 수 있는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 단위전지들의 설장을 용이하게 할 수 있도록 단위전지의 크기에 상응하는 수납부가 형성되어 있는 케이스 구조일 수 있으며, 또한 그러한 케이스는 적층된 단위전지들의 상부와 하부를 각각 덮는 분리형 구조일 수 있다.The module case is not particularly limited as long as it is a structure in which the unit cells can be stacked, and may be a case structure in which an accommodating part corresponding to the size of the unit cell is formed so as to facilitate the installation of the unit cells. May be a separate structure covering the upper and lower portions of the stacked unit cells, respectively.

모듈 케이스에는 단위전지들의 작동을 제어하는 회로부가 또한 포함되어 있는 바, 그러한 작동 제어에는, 전지의 충전과 방전을 실행하는 기능, 단위전지들의 전압, 전류, 온도 등을 측정하여 과충전, 과방전, 과열 등을 방지하는 기능 등이 포함된다. 컴팩트한 구조의 전지 모듈의 설계를 위해 상기 회로부는 바람직하게는 전지 케이스의 내면 또는 외면에 부착되어 있을 수 있다.The module case also includes a circuit unit for controlling the operation of the unit cells, such operation control, the function of performing the charging and discharging of the battery, by measuring the voltage, current, temperature, etc. of the unit cells, overcharge, over-discharge, Functions to prevent overheating and the like are included. In order to design a battery module having a compact structure, the circuit part may be preferably attached to an inner surface or an outer surface of a battery case.

소형 경량의 전지 모듈의 제조를 위해 가장 바람직한 구조는, 안전성이 확보되면서 모듈 전체의 크기와 중량이 중첩된 단위전지들의 전체 크기 및 중량에 가까운 구조이다. 앞서 설명한 바와 같이 회로부에 의해 담보될 수 있는 안전성 이외에, 물리적 외부 충격에 대한 기계적 안전성은 단위전지들을 둘러싸고 있는 모듈 케이스에 의해 크게 좌우된다. 모듈 케이스에 의해 기계적 안전성을 달성하기 위해서는, 물리적 외부 충격에 견뎌낼 수 있을 정도의 강도를 가지거나 이러한 충격을 완충할 수 있을 정도의 크기를 가져야 한다. 일반적으로 크기 대비 높은 강도를 제공할 수 있는 소재로는 금속이 사용될 수 있지만, 앞서 설명한 바와 같이, 금속은 일반적으로 중량이 크고 도전성을 나타내므로 바람직하지 않다. 따라서, 소형 경량의 전지 모듈을 달성하기 위한 구성은 전지 모듈의 기계적 안전성을 저해하는 구성일 수 있다.The most preferable structure for the manufacture of a small and light battery module is a structure close to the total size and weight of the unit cells in which the size and weight of the entire module is superimposed while ensuring safety. In addition to the safety that can be secured by the circuit unit as described above, the mechanical safety against physical external shocks is highly dependent on the module case surrounding the unit cells. In order to achieve mechanical safety with a module case, it must be of sufficient strength to withstand physical external shocks or of a size sufficient to cushion such shocks. In general, metal may be used as a material capable of providing a high strength to size, but as described above, the metal is generally not preferable because it is heavy in weight and exhibits conductivity. Therefore, the configuration for achieving a compact and lightweight battery module may be a configuration that hinders the mechanical safety of the battery module.

반면에, 본 발명의 전지 모듈에서는 모듈 케이스가 금속에 상응하는 정도의 고강도를 가진 소재로 만들어질 필요는 없다. 상기 모듈 케이스는 바람직하게는 전기 절연성이면서 경량의 소재인 플라스틱 수지나 그것에 강화제가 첨가된 복합체가 사용될 수 있다. 이러한 소재는 경량이면서 공지기술에 의해 다양한 형상으로의 성형이 용이하고 전기 절연성을 나타낸다. 상기 플라스틱 수지의 예로는 다음의 것으로 한정되는 것은 아니지만 바람직하게는 ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), PC (polycarbonate), PBT (Polybutylene Terephthalate) 등을 들 수 있다.On the other hand, in the battery module of the present invention, the module case need not be made of a material having a high strength corresponding to the metal. The module case may be a plastic resin which is preferably electrically insulating and lightweight, or a composite in which a reinforcing agent is added thereto. Such materials are lightweight and easy to form into various shapes by known techniques and exhibit electrical insulation. Examples of the plastic resin include, but are not limited to the following, preferably ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), PC (polycarbonate), PBT (Polybutylene Terephthalate) and the like.

본 발명에서는 높은 기계적 강도를 제공하기 위하여, 중첩 단위전지들 중 최외각 단위전지와 모듈 케이스 사이에 고강도 안전부재를 설치하여 전지 모듈에 요구되는 기계적 안전성을 제공한다. 전지 모듈에서 문제시되는 기계적 안전성은 앞서 설명한 바와 같은 외부 충격에 의한 모듈의 낙하, 충돌, 침상도체의 관통 등에 의한 단위전지의 내부 단락이다. 본 발명자들은 다양하고 심도있는 연구를 거듭하여 그러한 외부 충격이 단위전지의 극판 방향으로 가해질 때 전지 모듈의 안전성이 심각하게 손상될 수 있음을 확인하였다. 따라서, 높은 강도와 판상 구조의 안전부재를 단위전지의 극판 방향으로 케이스 내부에 설치할 경우에는 적은 중량 증가에도 불구하고 높은 기계적 안전성을 제공할 수 있음을 발견하였다.In the present invention, in order to provide a high mechanical strength, by providing a high-strength safety member between the outermost unit cell and the module case of the overlapping unit cells to provide the mechanical safety required for the battery module. The mechanical safety in question in the battery module is an internal short circuit of the unit cell due to falling of the module due to external impact, collision, penetration of the needle conductor, and the like as described above. The inventors have conducted various in-depth studies to confirm that the safety of the battery module may be seriously impaired when such an external shock is applied toward the pole plate of the unit cell. Therefore, it has been found that when a safety member having a high strength and a plate-like structure is installed inside the case in the direction of the pole plate of the unit cell, high mechanical safety can be provided despite a small weight increase.

상기 안전부재는 바람직하게는 고강도 금속 소재로 되어 있으며, 더욱 바람직하게는 스테인리스 스틸로 되어 있다. 안전부재의 크기는 바람직하게는 단위전지에 상응하는 표면적과 적정한 두께를 가지고 있다. 두께가 너무 얇으면 소망하는 기계적 강도를 제공하기 어렵고, 반대로 너무 두꺼우면 전지 모듈의 현저한 중 량 증가를 유발하므로, 바람직하지 않다. The safety member is preferably made of a high strength metal material, more preferably made of stainless steel. The size of the safety member preferably has a surface area and an appropriate thickness corresponding to the unit cell. Too thin a thickness makes it difficult to provide the desired mechanical strength and, on the contrary, too thick causes a significant weight increase of the battery module, which is undesirable.

하나의 바람직한 예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈은, In one preferred embodiment, the battery module according to the present invention,

메인 보드 어셈블리가 부착되는 하단 수납부와 단위전지들이 순차적으로 적층되는 상단 수납부를 포함하고 있는 장방형의 하부 케이스;A rectangular lower case including a lower accommodating part to which the main board assembly is attached and an upper accommodating part to sequentially stack the unit cells;

상기 하부 케이스 상에 적층된 단위전지들의 상단을 덮을 수 있는 하단 수납부를 포함하고 있는 장방형의 상부 케이스;A rectangular upper case including a lower accommodating part covering an upper end of unit cells stacked on the lower case;

단위전지들을 전기적으로 연결하고 전지의 작동을 제어하며 모듈의 측면에 부착되며, 전지의 전압, 전류, 온도 등을 감지하는 센싱보드 어셈블리, 모듈을 전반적으로 제어하는 메인보드 어셈블리, 과전류 방지 소자, 및 외부 출력단자를 포함하는 회로부; 및 A sensing board assembly that electrically connects the unit cells, controls the operation of the battery, and is attached to the side of the module, senses the voltage, current, and temperature of the battery, a main board assembly that controls the module as a whole, an overcurrent protection device, and A circuit unit including an external output terminal; And

상기 상부 케이스, 또는 하부 케이스, 또는 상부 케이스 및 하부 케이스와 단위전지 사이에, 중첩 단위전지들 중 최외각의 단위전지와 케이스의 사이에 단위전지의 극판에 평행하게 장착되는 판상의 고강도 안전부재;A plate-shaped high strength safety member mounted between the upper case or the lower case, or between the upper case and the lower case and the unit cell, between the outermost unit cell of the overlapping unit cells and the case in parallel to the pole plate of the unit cell;

를 포함하는 것으로 구성되어 있다.It is configured to include.

상기 전지 모듈은 상부 케이스와 하부 케이스가 서로 분리되어 있어서, 필요에 따라 용량 및 출력을 변경하고자 할 때, 상부 케이스와 하부 케이스 사이에 단위전지를 추가 또는 제거하는 함으로써 유동적인 설계가 가능하다.The battery module is separated from each other, the upper case and the lower case, when necessary to change the capacity and output, it is possible to design a fluid by adding or removing the unit cell between the upper case and the lower case.

상부 케이스와 하부 케이스의 전체적인 크기는 대략 단위전지의 크기에 상응하는 정도이다. 따라서, 단위전지가 수납되는 하부 케이스의 상단 수납부와 상부 케이스의 하단 수납부는 단위전지의 본체 크기에 상응한다.The overall size of the upper case and the lower case is about the size of the unit cell. Therefore, the upper accommodating part of the lower case in which the unit cell is accommodated and the lower accommodating part of the upper case correspond to the body size of the unit cell.

하나의 바람직한 예에서, 적층되는 단위전지들의 사이에는 양면 접착부재가 개재될 수 있다. 이러한 양면 접착부재는 단위전지들이 더욱 안정적으로 적층되어 전지 모듈내에 고정될 수 있도록 하여 준다. 상기 양면 접착부재의 예로는 양면 접착 테이프를 들 수 있지만 그것만으로 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 한 개의 적층면에 상호 이격된 둘 또는 그 이상의 양면 접착부재를 개재시킬 수 있다. 이 경우, 적층된 단위전지 사이에는 상기 이격되어 있는 양면 접착부재들로 인해 일정한 공간이 확보되는데, 이러한 이격 공간은 충방전시 단위전지의 체적 변화를 완충하는 작용을 하며, 동시에 단위전지의 발열을 돕는다.In one preferred example, a double-sided adhesive member may be interposed between the unit cells to be stacked. This double-sided adhesive member allows the unit cells to be more stably stacked and fixed in the battery module. Examples of the double-sided adhesive member include a double-sided adhesive tape, but is not limited thereto. Preferably, two or more double-sided adhesive members spaced apart from each other may be interposed on one lamination surface. In this case, a predetermined space is secured by the double-sided adhesive members spaced apart between the stacked unit cells, and the separation space functions to buffer a volume change of the unit cell during charge and discharge, and simultaneously generates heat of the unit cell. Help.

단위전지들은 그것의 전극단자가 동일한 방향으로 배향되도록 적층되는데, 바람직하게는, 단위전지들과의 결합을 견고히 하고 동시에 전기적 연결을 위한 연결단자의 접촉을 용이하게 할 수 있도록, 단위전지들의 전극단자에는 관통구에 형성되어 있고, 상기 관통구를 연결하는 연결부재가 상부 케이스와 하부 케이스에 결합되어 있는 구조일 수 있다.The unit cells are stacked so that their electrode terminals are oriented in the same direction. Preferably, the electrode cells of the unit cells can be firmly bonded to the unit cells and at the same time facilitate contact of the connection terminals for electrical connection. It may be formed in the through hole, the connecting member connecting the through hole may be a structure coupled to the upper case and the lower case.

하나의 바람직한 예에서, 상기 회로부는,In one preferred example, the circuit portion,

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 전지 모듈의 정면에 위치하며, 적층된 단위전지들의 전기적 연결을 행하는 연결단자, 및 연결단자들 사이에서 전지의 전압, 전류, 온도 등을 감지하여 과전류 또는 과열의 발생시 전류를 차단하는 안전소자가 장착된 PCB로 이루어진 센싱 보드 어셈블리를 포함하고 있으며, 단위전지들의 전극단자 방향으로 모듈의 측면에 부착되어 있는 제 1 회로부; As shown in FIG. 1, when an overcurrent or overheat occurs by detecting a voltage, a current, a temperature of a battery, and the like, which are located in front of the battery module, and which are connected to each other, the terminals of the stacked unit cells, A first circuit part including a sensing board assembly formed of a PCB mounted with a safety device for blocking current, and attached to the side of the module in the direction of electrode terminals of the unit cells;

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 전지 모듈의 저면에 위치하며, 상기 제 1 회로부와 전기적으로 연결되어 있고, 모듈을 전반적으로 제어하는 PCB로 이루어진 메인 보드 어셈블리를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 하단 수납부에 장착되어 있는 제 2 회로부; 및As shown in FIG. 2, the battery module is located on a bottom surface of the battery module, is electrically connected to the first circuit unit, and includes a main board assembly formed of a PCB for overall control of the module. A second circuit portion mounted to the payment portion; And

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 전지 모듈의 배면에 위치하며, 상기 제 2 회로부에 전기적으로 연결되어 있고, 충전 및 방전시 과전류를 방지하는 FET 소자와 외부 출력단자를 포함하며, 상기 제 1 회로부의 맞은편인 모듈의 대향 측면에 부착되어 있는 제 3 회로부; As shown in FIG. 2, the battery module is disposed on the rear surface of the battery module, is electrically connected to the second circuit unit, and includes an FET device and an external output terminal for preventing overcurrent during charging and discharging. A third circuit portion attached to the opposite side of the opposite module;

로 구성되어 있다.Consists of

상기 제 1 회로부는 단위전지의 전극단자 방향에 부착되어 있다. 제 1 회로부는 단위전지들을 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 연결단자들과 각각의 단위전지로부터 전압 및 전류 신호를 수신하고 전지의 온도를 감지하기 위한 센싱 보드 어셈블리를 포함하고 있다. 온도는 센싱 보드 어셈블리에서 전지 전체의 온도로서 측정될 수 있다.The first circuit portion is attached to the electrode terminal of the unit cell. The first circuit unit includes connection terminals for connecting unit cells in parallel or in series, and a sensing board assembly for receiving voltage and current signals from each unit cell and sensing a temperature of the cells. The temperature can be measured as the temperature of the entire cell in the sensing board assembly.

상기 연결단자의 구성은 단위전지들의 병렬 또는 직렬 방식의 연결을 위한 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 연결단자들 사이에 과전류 또는 과열의 발생시 전류를 차단하는 안전소자가 연결되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 안전소자의 예로는 퓨즈, 바이메탈, PTC 소자 등을 들 수 있다.The configuration of the connection terminal is not particularly limited as long as it is a structure for connecting unit cells in parallel or in series. Preferably, the connection terminal may have a structure in which a safety device for blocking current when an overcurrent or overheating is connected. Examples of such safety devices include fuses, bimetals, PTC devices, and the like.

상기 센싱 보드 어셈블리는 각 단위전지에 전기적으로 연결되어 있는 구조로 되어 있다.The sensing board assembly has a structure electrically connected to each unit cell.

단위전지들은 제 1 회로부를 경유하여 하부 케이스의 하단 수납부에 장착되어 있는 제 2 회로부에 전기적으로 연결되며, 전지의 작동은 제 2 회로부의 메인 보드 어셈블리에서 제어된다.The unit cells are electrically connected to the second circuit unit mounted on the lower housing of the lower case via the first circuit unit, and the operation of the battery is controlled in the main board assembly of the second circuit unit.

제 1 회로부가 장착된 모듈 측면의 대향 측면에는 상기 제 2 회로부에 전기적으로 연결되어 있는 제 3 회로부가 장착되어 있으며, 상기 제 3 회로부는 전지의 충전 및 방전시 과전류를 제어하며 외부 기기에 접속되는 모듈의 최종 소자이다. 충전 및 방전시의 과전류 제어는 바람직하게는 제 3 회로부에 포함되어 있는 FET 소자에 의해 실행될 수 있다.On the opposite side of the module side on which the first circuit portion is mounted, a third circuit portion electrically connected to the second circuit portion is mounted, and the third circuit portion controls an overcurrent during charging and discharging of a battery and is connected to an external device. The final device of the module. The overcurrent control during charging and discharging can preferably be executed by the FET element included in the third circuit section.

상기 센싱 보드 어셈블리와 메인 보드 어셈블리는 바람직하게는 PCB로 되어 있어서, 그 자체로서 일정한 강도를 가지므로 제 2 회로부의 메인 보드 어셈블리는 외부의 충격에 대해 단위전지들을 보호할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 상기 안전부재가 상부 케이스에만 설치될 수 있다.The sensing board assembly and the main board assembly are preferably made of a PCB, so that the sensing board assembly and the main board assembly have a constant strength as such, and thus the main board assembly of the second circuit unit may protect the unit cells against external shock. Therefore, preferably, the safety member may be installed only in the upper case.

상기 전지 모듈은 전지의 작동과 관련한 회로부들이 모듈을 감싼 형태로 연결되어 있어서 모듈의 전체적인 크기를 대폭 축소되어 있다. The battery module is connected to a circuit part related to the operation of the battery wrapped in the module form is greatly reduced the overall size of the module.

본 발명에 따른 전지 모듈은 고출력 대용량의 중대형 전지 시스템에 바람직하게 사용될 수 있으며, 상기 고출력 대용량의 범위는 특별히 한정되지 않는다.The battery module according to the present invention can be preferably used in a medium-to-large battery system of high output large capacity, the range of the high output large capacity is not particularly limited.

예를 들어, 본 발명에 따른 전지는 전기자전거(E-bike), 전기오토바이, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 차량의 동력원 등을 포함한 다양한 분야와 제품들의 전원으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 전지 모듈은 컴팩트한 구조와 안전성 등으로 인해 전기자전거의 동력원으로 특히 바람직하다.
For example, the battery according to the present invention may be used as a power source for various fields and products including a power source of a vehicle such as an electric bicycle, an electric motorcycle, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and the like. The battery module according to the present invention is particularly preferable as a power source of an electric bicycle due to its compact structure and safety.

이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.In the following, with reference to the drawings according to embodiments of the present invention in more detail, this is to help the understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도와 측면도가 모식적으로 도시되어 있다. 1 and 2 schematically show a perspective view and a side view of a battery module according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전지 모듈(100)은 상부 케이스(200), 하부 케이스 (300), 다수의 단위전지들(400), 제 1 회로부(500), 제 2 회로부(600) 및 제 3 회로부(700)를 포함하고 있다. 단위전지들(400)은 서로 분리되어 있는 상부 케이스(200)와 하부 케이스(300) 사이에 적층되어 있으며, 제 1 회로부(500)는 전지 모듈(100)의 정면에 위치하고, 제 2 회로부(600)는 저면에 위치하며, 제 3 회로부(700)는 배면에 위치한다.1 and 2, the battery module 100 includes an upper case 200, a lower case 300, a plurality of unit cells 400, a first circuit unit 500, a second circuit unit 600, and the like. The third circuit portion 700 is included. The unit cells 400 are stacked between the upper case 200 and the lower case 300 which are separated from each other, the first circuit unit 500 is located in front of the battery module 100, the second circuit unit 600 ) Is located at the bottom, and the third circuit portion 700 is located at the back.

상부 케이스(200)와 하부 케이스(300)가 분리되어 있으므로, 적층될 수 있는 단위전지(400)의 수는 그것에 의해 한정되지 않으며, 그러한 단위전지(400)의 적층 수에 따라 제 1 회로부(500)와 제 3 회로부(700)만을 변경하면, 소망하는 전기 용량과 출력의 전지 모듈(100)을 용이하게 디자인할 수 있다. 또한, 단위전지들(400)이 노출되어 있으므로, 충방전시 단위전지들(400)의 방열을 효율적으로 이룰 수 있다.Since the upper case 200 and the lower case 300 are separated, the number of unit cells 400 that can be stacked is not limited thereto, and according to the number of stacked units of the unit cells 400, the first circuit unit 500 may be used. ) And only the third circuit unit 700 can be easily designed, the battery module 100 of the desired capacitance and output. In addition, since the unit cells 400 are exposed, heat dissipation of the unit cells 400 may be efficiently performed during charging and discharging.

도 3에는 도 1의 전지 모듈에서 상부 케이스와 그것에 장착되는 안전부재의 하면 사시도가 도시되어 있다.3 is a perspective view of a lower surface of the upper case and the safety member mounted thereto in the battery module of FIG. 1.

도 3을 참조하면, 상부 케이스(200)는 단위전지(도 1의 400)의 상단부를 덮을 수 있도록 그것의 크기에 상응하는 하단 수납부(220)가 형성되어 있으며, 단위전지(400)의 전극단자의 관통구에 대응하는 위치에 구멍(210)이 천공되어 있다. 이에 대해서는 도 4를 참조하여 이후 상세히 설명한다.Referring to FIG. 3, the upper case 200 has a lower accommodating portion 220 corresponding to its size so as to cover the upper end of the unit cell 400 of FIG. 1, and the electrode of the unit cell 400. The hole 210 is drilled at a position corresponding to the through hole of the terminal. This will be described later in detail with reference to FIG. 4.

상부 케이스(200)는 하부 케이스와 동일하거나 또는 그와 다른 절연성 부재로 제작될 수 있으며, 바람직하게는 플라스틱 수지로 이루어져 있다.The upper case 200 may be made of an insulating member that is the same as or different from the lower case, and is preferably made of plastic resin.

상부 케이스(200)의 하단 수납부(220)에는 판상의 안전부재(800)가 설치된 다. 안전부재(800)는 단위전지와 거의 유사한 크기를 가진다.The lower housing portion 220 of the upper case 200 is provided with a plate-like safety member 800. The safety member 800 has a size substantially similar to that of a unit cell.

도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 전지 모듈을 제조하는 과정의 일부 모식도가 도시되어 있다.4 is a schematic view of a part of a process of manufacturing a battery module according to one embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 서로 분리되어 있는 하부 케이스(300)와 상부 케이스(200) 사이에 다수의 단위전지들(400, 401)을 그것의 전극단자(410, 411)들이 동일한 배향이 되도록 적층한다. 전극단자(410, 411) 사이에는 전기적 절연을 위해 절연부재(900)가 개재되며, 절연부재(900) 상에는 전극단자(410)의 관통구(420)에 삽입될 수 있는 돌출부(910)가 형성되어 있고, 돌출부(910)의 중앙에는 작은 내경의 관통구(920)가 천공되어 있다. Referring to FIG. 4, a plurality of unit cells 400 and 401 are stacked between the lower case 300 and the upper case 200 separated from each other such that the electrode terminals 410 and 411 have the same orientation. . An insulating member 900 is interposed between the electrode terminals 410 and 411 for electrical insulation, and a protrusion 910 is formed on the insulating member 900 to be inserted into the through hole 420 of the electrode terminal 410. The through hole 920 having a small inner diameter is drilled in the center of the protrusion 910.

단위전지(400, 401)를 수납할 수 있는 크기의 하부 케이스(300)와 상부 케이스(200)의 상단부에도 돌출부(910)의 관통구(920)에 상응하는 구멍들(210, 310)이 천공되어 있다. 상부 및 하부 케이스(200, 300)에 각각 형성되어 있는 구멍들(210, 221)의 내경은 절연부재(900)에 형성되어 있는 관통구(920)의 내경과 대략 동일하다. 반면에, 전극단자(410)에 형성되어 있는 관통구(420)의 내경은 상기 구멍(210, 310) 및 관통구(920)보다 크고, 돌출부(910)의 외경과 대략 동일하다. Holes 210 and 310 corresponding to the through hole 920 of the protrusion 910 are drilled in the upper case of the lower case 300 and the upper case 200, which can accommodate the unit cells 400 and 401. It is. The inner diameters of the holes 210 and 221 formed in the upper and lower cases 200 and 300, respectively, are approximately the same as the inner diameter of the through hole 920 formed in the insulating member 900. On the other hand, the inner diameter of the through hole 420 formed in the electrode terminal 410 is larger than the holes 210 and 310 and the through hole 920, and is approximately equal to the outer diameter of the protrusion 910.

따라서, 상기 구멍들이 동일 선상에 위치하도록, 하부 케이스(300) 위에 단위전지들(400, 401)과 그 사이에 개재되는 절연부재(900)를 적층시키고, 단위전지(401) 상에 안전부재(800)가 설치되도록 상부 케이스(200)를 덮은 뒤, 체결부재로서의 패스너(1000)를 구멍들에 삽입하여 단위전지들(400, 401)의 결합을 이룰 수 있고, 패스너(1000)의 하단부에 형성된 나사선(1010)에 대응하는 너트(도시하지 않음)를 하 부 케이스(300)의 하단에 체결하여 고정할 수 있다. Therefore, the unit cells 400 and 401 and the insulating member 900 interposed therebetween are stacked on the lower case 300 so that the holes are located on the same line, and the safety member (on the unit cell 401) is disposed. After covering the upper case 200 so that the 800 is installed, the fastener 1000 as a fastening member may be inserted into the holes to form the unit cells 400 and 401, and formed at the lower end of the fastener 1000. A nut (not shown) corresponding to the screw line 1010 may be fastened to the lower end of the lower case 300 to be fixed.

단위전지(401)와 상부 케이스(200) 사이에 장착되는 안전부재(800)는 전지 모듈에 가해진 외부 충격에 의해 단위전지(400, 401)가 단락되는 것을 방지하여 준다. 전지 모듈에 가해지는 외부 충격은 단위전지(400, 410)의 외형을 변형시키거나 관통함으로써 단락을 유발하는데, 안전부재(800)는 이러한 변형 내지 관통으로부터 단위전지(400, 401)를 보호하여 준다. 특히, 침상도체(도시하지 않음)가 전지 모듈에 가해질 때, 단락의 유발은 주로 단위전지(400, 401)의 극판 방향, 구체적으로는, 넓은 표면적을 갖는 상면 또는 하면에 가해질 경우이다. 따라서, 판상의 안전부재(800)를 단위전지(400, 401)의 극판에 평행하게 배열함으로써 그러한 문제점을 해소할 수 있다.The safety member 800 mounted between the unit cell 401 and the upper case 200 prevents the unit cells 400 and 401 from being shorted by an external shock applied to the battery module. The external shock applied to the battery module causes a short circuit by deforming or penetrating the outer shape of the unit cells 400 and 410, and the safety member 800 protects the unit cells 400 and 401 from such deformation or penetration. . In particular, when a needle conductor (not shown) is applied to the battery module, the short circuit is mainly caused when applied to the pole plate direction of the unit cells 400 and 401, specifically, the upper or lower surface having a large surface area. Therefore, such a problem can be solved by arranging the plate-shaped safety member 800 in parallel with the pole plates of the unit cells 400 and 401.

도 4에는 두 개의 단위전지들(400, 401)을 결합하는 과정이 모식적으로 도시되어 있지만, 단위전지들의 수는 전지 모듈의 용량 및 출력에 따라 달라질 수 있다.In FIG. 4, a process of combining two unit cells 400 and 401 is schematically illustrated, but the number of unit cells may vary depending on the capacity and output of the battery module.

전극단자들(410, 4111)은 절연부재(800)에 체결하는 도전성의 커넥팅 부재(도시하지 않음)에 의해 직렬 또는 병렬방식으로 연결될 수 있으며, 그러한 커넥팅 부재는 다양한 구조로 만들어질 수 있다. 도전성의 커넥팅 부재가 절연부재(900)에 직접 체결됨으로 인해, 상기 커넥팅 부재와 전극단자(410, 411)의 전기적 연결은 물리적 접촉에 의해 용이하게 달성될 수 있으며, 경우에 따라서는 접촉 부위를 용접하여 결합력을 높일 수도 있다.The electrode terminals 410 and 4111 may be connected in series or in parallel by a conductive connecting member (not shown) that is fastened to the insulating member 800, and the connecting member may be made in various structures. Since the conductive connecting member is directly fastened to the insulating member 900, electrical connection between the connecting member and the electrode terminals 410 and 411 can be easily achieved by physical contact, and in some cases, welding the contact portion. You can also increase the bonding strength.

단위전지(100)의 케이스 상단면에는 양면 접착 테이프(110)가 각각 2 개씩 부착되어 있어서 적층되는 단위전지(401)과의 안정적인 결합을 더욱 보장한다. 더욱이, 적층된 단위전지들(400, 401)은 양면 접착 테이프(110)의 두께 만큼 이격되므로, 그러한 이격 홈은 충방전시 단위전지들(400, 401)의 체적 변화를 완충하며 충방전시 단위전지들(400, 401)의 발열을 효과적으로 발산시키는 역할을 한다.Two double-sided adhesive tapes 110 are attached to the upper surface of the case of the unit cell 100 to further ensure stable coupling with the unit cells 401 stacked. In addition, since the stacked unit cells 400 and 401 are spaced apart by the thickness of the double-sided adhesive tape 110, such a spaced groove buffers a volume change of the unit cells 400 and 401 during charging and discharging. It effectively serves to dissipate heat generated by the batteries 400 and 401.

상기에서는 본 발명의 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.
Although the present invention has been described above with reference to the drawings according to embodiments of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains to various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents. It will be possible.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따르면, 단위전지들을 극판이 대면하도록 평행하게 중첩시킴으로써 소형 경량의 전지 모듈을 제조할 수 있고, 최외각 단위전지와 모듈 케이스 사이에 단위전지의 극판 방향으로 판상의 고강도 안전부재를 설치함으로써 상대적으로 약한 강도의 모듈 케이스를 사용하더라도 외부의 물리적 충격에 대해 높은 안전성을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, by compactly overlapping the unit cells in parallel so that the pole plates face, it is possible to manufacture a compact and lightweight battery module, the plate-shaped high strength in the direction of the pole plate of the unit cell between the outermost unit cell and the module case By installing a safety member, even when using a module case of relatively weak strength, it is possible to provide high safety against external physical impact.

따라서, 본 발명 전지 모듈은 전기자전거, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같이 중대형 전지 모듈에 다양하게 적용될 수 있다.Therefore, the battery module of the present invention may be variously applied to medium and large battery modules such as an electric bicycle, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and the like.

Claims (11)

다수의 단위전지들로 이루어진 고출력 대용량의 모듈로서, 충방전이 가능한 이차전지인 다수의 단위전지들이 그것의 극판들이 서로 대면하도록 평행하게 중첩되어 모듈 케이스에 배열되어 있고, 상기 중첩된 단위전지들 중 최외각의 단위전지와 상기 모듈 케이스의 사이에 상기 단위전지의 극판에 평행하게 상기 모듈 케이스보다 강도가 큰 판상의 안전부재가 장착되어 있으며, 상기 모듈 케이스는 전체적으로 육면체 구조로 이루어져 있고, 상기 모듈 케이스의 내면 또는 외면에 단위전지들의 작동을 제어하는 회로부가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.A high-output large-capacity module composed of a plurality of unit cells, wherein a plurality of unit cells, which are chargeable and dischargeable batteries, are arranged in a module case so that their pole plates face each other and are arranged in a module case. Between the outermost unit cell and the module case is mounted a plate-like safety member of greater strength than the module case in parallel to the pole plate of the unit cell, the module case is formed of a hexahedral structure as a whole, the module case Secondary battery module, characterized in that the inner or outer surface of the circuit unit for controlling the operation of the unit cells. 제 1 항에 있어서, 상기 단위전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The secondary battery module of claim 1, wherein the unit battery is a lithium secondary battery. 제 1 항에 있어서, 상기 단위전지는 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The secondary battery module of claim 1, wherein the unit battery is a rectangular secondary battery or a pouch secondary battery. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 모듈 케이스는 플라스틱 수지 또는 그것에 강화제가 첨가된 복합체로 되어있는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The secondary battery module according to claim 1, wherein the module case is made of a plastic resin or a composite in which a reinforcing agent is added thereto. 제 1 항에 있어서, 상기 안전부재는 금속 소재로 되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The secondary battery module according to claim 1, wherein the safety member is made of a metal material. 제 6 항에 있어서, 상기 금속은 스테인리스 스틸인 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The secondary battery module of claim 6, wherein the metal is stainless steel. 제 1 항에 있어서, 상기 안전부재의 크기는 단위전지에 상응하는 표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The secondary battery module of claim 1, wherein the size of the safety member has a surface area corresponding to a unit cell. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈은,The method of claim 1, wherein the module, 모듈을 전반적으로 제어하는 메인 보드 어셈블리가 부착되는 하단 수납부와 단위전지들이 순차적으로 적층되는 상단 수납부를 포함하고 있는 장방형의 하부 케이스;A rectangular lower case including a lower accommodating part to which a main board assembly for overall control of the module is attached and an upper accommodating part to which unit cells are sequentially stacked; 상기 하부 케이스 상에 적층된 단위전지들의 상단을 덮을 수 있는 하단 수납부를 포함하고 있는 장방형의 상부 케이스;A rectangular upper case including a lower accommodating part covering an upper end of unit cells stacked on the lower case; 단위전지들을 전기적으로 연결하고 전지의 작동을 제어하며 모듈의 측면에 부착되어 있는 회로부; 및A circuit unit electrically connected to the unit cells, controlling operation of the cell, and attached to the side of the module; And 상기 상부 케이스, 또는 하부 케이스, 또는 상부 케이스 및 하부 케이스와 단위전지 사이에, 중첩 단위전지들 중 최외각의 단위전지와 케이스의 사이에 단위전지의 극판에 평행하게 장착되는, 상기 케이스보다 강도가 큰 판상의 안전부재;The upper case or the lower case, or between the upper case and the lower case and the unit cell, between the outermost unit cell of the overlapping unit cells and the case is mounted in parallel to the pole plate of the unit cell, the strength is greater than the case Large plate-like safety member; 를 포함하는 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.Secondary battery module, characterized in that consisting of. 제 9 항에 있어서, 상기 회로부는,The method of claim 9, wherein the circuit portion, 적층된 단위전지들의 전기적 연결을 행하고, 전지의 전압, 전류, 온도 등을 감지하는 센싱 보드 어셈블리를 포함하고 있으며, 단위전지들의 전극단자 방향으로 모듈의 측면에 부착되어 있는 제 1 회로부;A first circuit unit including a sensing board assembly configured to electrically connect the stacked unit cells and sense a voltage, a current, a temperature, and the like of the unit cells, the first circuit unit being attached to the side of the module in an electrode terminal direction of the unit cells; 상기 제 1 회로부와 전기적으로 연결되어 있고, 모듈을 전반적으로 제어하는 메인 보드 어셈블리를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 하단 수납부에 장착되어 있는 제 2 회로부; 및A second circuit part electrically connected to the first circuit part and including a main board assembly for overall control of the module and mounted to a lower housing of the lower case; And 상기 제 2 회로부에 전기적으로 연결되어 있고, 과전류를 방지하면서 외부 출력단자와 연결되며, 상기 제 1 회로부의 맞은편인 모듈의 대향 측면에 부착되어 있는 제 3 회로부;A third circuit portion electrically connected to the second circuit portion, connected to an external output terminal while preventing overcurrent, and attached to opposite sides of the module opposite the first circuit portion; 로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.Secondary battery module, characterized in that consisting of. 제 9 항에 있어서, 상기 안전부재는 최외각 단위전지와 상부 케이스 사이에만 설치되는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The secondary battery module of claim 9, wherein the safety member is installed only between the outermost unit cell and the upper case.
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KR102069152B1 (en) * 2013-02-14 2020-01-22 에스케이이노베이션 주식회사 Electrode tab connecting apparatus and battery module having the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02174073A (en) * 1988-12-27 1990-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Sealed lead-acid battery
JPH09219181A (en) * 1996-02-13 1997-08-19 Sony Corp Flat square battery and flat square battery module

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02174073A (en) * 1988-12-27 1990-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Sealed lead-acid battery
JPH09219181A (en) * 1996-02-13 1997-08-19 Sony Corp Flat square battery and flat square battery module

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