KR101080123B1 - Battery Module Assembly - Google Patents

Battery Module Assembly Download PDF

Info

Publication number
KR101080123B1
KR101080123B1 KR1020070073520A KR20070073520A KR101080123B1 KR 101080123 B1 KR101080123 B1 KR 101080123B1 KR 1020070073520 A KR1020070073520 A KR 1020070073520A KR 20070073520 A KR20070073520 A KR 20070073520A KR 101080123 B1 KR101080123 B1 KR 101080123B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery module
battery
module assembly
rectangular
modules
Prior art date
Application number
KR1020070073520A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090010426A (en
Inventor
이범현
하진웅
양희국
윤종문
신용식
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020070073520A priority Critical patent/KR101080123B1/en
Publication of KR20090010426A publication Critical patent/KR20090010426A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101080123B1 publication Critical patent/KR101080123B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

본 발명은 전지모듈 어셈블리로서, 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2 개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들은 프레임 부재에 의해 고정되어 있으며, 상기 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에는 외부 장치에 전지모듈 어셈블리를 장착하기 위한 결합부가 양 단부에 각각 형성되어 있는 장착용 프레임이 설치되어 있는 구조의 전지모듈 어셈블리를 제공한다.The present invention relates to a battery module assembly, in which a plurality of rectangular battery modules in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series is stacked two or more in its width direction (vertical direction) and height direction (lateral direction). And a hexahedron structure (hexahedral stack) as a whole, the outer peripheral edges of the hexahedral stack are fixed by a frame member, and the battery module assembly is connected to an external device in a frame member that fixes the corners of one side of the hexahedral stack. It provides a battery module assembly having a structure in which the mounting frame is formed on each end of the coupling portion for mounting the.

Description

전지모듈 어셈블리 {Battery Module Assembly}Battery Module Assembly {Battery Module Assembly}

본 발명은 전지모듈 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2 개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들은 프레임 부재에 의해 고정되어 있으며, 상기 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에는 외부 장치에 전지모듈 어셈블리를 장착하기 위한 결합부가 양 단부에 각각 형성되어 있는 장착용 프레임이 설치되어 있는 것으로 구성된 전지모듈 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module assembly, and more particularly, a plurality of rectangular battery modules in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series has two widthwise (longitudinal) and high (lateral) directions. It is laminated in pieces or more to form a hexahedral structure (hexahedral laminate) as a whole, the outer peripheral edges of the hexahedral laminate is fixed by a frame member, the frame member for fixing the corners of one side of the hexahedral laminate The present invention relates to a battery module assembly comprising a mounting frame having coupling portions for mounting the battery module assembly to an external device, respectively, formed at both ends thereof.

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(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. Secondary batteries are also attracting attention as a power source for electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which are proposed as a way to solve air pollution in conventional gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels. .

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.In a small mobile device, one or two or more battery cells are used per device, while a middle- or large-sized battery module such as an automobile is used as a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a large-

중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the medium-large battery module is preferably manufactured in a small size and weight, the rectangular battery, the pouch-type battery, etc., which can be charged with high integration and have a small weight to capacity, are mainly used as battery cells of the medium-large battery module. In particular, a pouch-type battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has attracted much attention in recent years due to its advantages such as low weight, low manufacturing cost, and easy deformation.

중대형 전지모듈이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 전지셀들을 직렬 방식으로 전기적으로 연결하여야 하고 외력에 대해 안정적인 구조를 유지할 수 있어야 한다.In order for the medium-large battery module to provide the output and capacity required by a given device or device, it is necessary to electrically connect a plurality of battery cells in series and maintain a stable structure against external force.

따라서, 다수의 전지셀들을 사용하여 중대형 전지모듈을 구성하는 경우, 이들의 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 일반적으로 많은 부재들이 필요하므로, 이러한 부재들을 조립하는 과정은 매우 복잡하다. 더욱이, 기계적 체결 및 전기적 접속을 위한 다수의 부재들의 결합, 용접, 솔더링 등을 위한 공간이 요구되며, 그로 인해 시스템 전체의 크기는 커지게 된다. 이러한 크기 증가는 중대형 전지모듈이 장착되는 장치 내지 디바이스의 공간상의 한계 측면에서 바람직하지 않다. 더욱이, 차량 등과 같이 한정된 내부공간에 효율적으로 장착되기 위해서는 더욱 콤팩트한 구조의 중대형 전지모듈이 요구된다.Therefore, in the case of constructing a medium-large battery module using a plurality of battery cells, since a large number of members are generally required for their mechanical fastening and electrical connection, the process of assembling these members is very complicated. Moreover, space is required for joining, welding, soldering, etc. a plurality of members for mechanical fastening and electrical connection, thereby increasing the size of the entire system. This increase in size is undesirable in view of the space limitations of the apparatus or device in which the medium-large battery module is mounted. Furthermore, in order to be efficiently mounted in a limited interior space such as a vehicle, a medium to large battery module having a more compact structure is required.

이와 관련하여, 일본 공개특허 제2005-050616호는 버스 등의 대형 차량에 탑재되는 중대형 전지모듈에서 차량의 충돌 등으로 인한 외력에 대해 안전성을 높이기 위하여, 전지팩을 각각 2 개씩 재치하는 하단 랙(rack) 및 상단 랙을 포함하고 있고, 하단 랙 가대부재(stand member)와 상단 랙 가대부재는 하단 랙 현가부재(suspension member) 및 상단 랙 현가부재에 의해 차량의 보디(body)에 현가되며, 상기 가대부재의 강성이 높고 상기 현가부재의 강성이 낮은 구조의 중대형 전지모듈이 개시되어 있다.In this regard, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2005-050616 discloses a bottom rack in which two battery packs are each placed in order to increase safety against external force due to a collision of a vehicle in a medium-large battery module mounted in a large vehicle such as a bus ( a rack and an upper rack, the lower rack stand member and the upper rack mount member are suspended in a body of the vehicle by a lower rack suspension member and an upper rack suspension member. Disclosed is a medium-large battery module having a high rigidity of a mount member and a low rigidity of the suspension member.

그러나, 상기 기술의 중대형 전지모듈은 다수의 랙들을 사용함으로써 차량 충돌시의 안전성을 향상시킬 수는 있지만, 총 4 개의 전지팩을 장착하기 위해 2 개의 복잡한 랙을 구성해야 하므로 부피 및 중량이 증가하게 되고, 콤팩트한 구조의 전지모듈을 구성하는 데 있어서, 기술적 측면에서 적용하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 상기 기술은 높은 기계적 강성을 부여하기 위하여 외형을 크게 형성해야 하므로 부피 및 중량이 매우 커지는 단점을 가지고 있다.However, the medium-large battery module of the above technology can improve safety in a vehicle crash by using a plurality of racks, but it is necessary to configure two complex racks to mount a total of four battery packs, thereby increasing volume and weight. In the construction of a battery module having a compact structure, there is a problem that it is difficult to apply from a technical point of view. That is, the technique has a disadvantage that the volume and weight are very large because the outer shape must be large in order to give high mechanical rigidity.

한편, 전지모듈 어셈블리는 다수의 전지셀들이 조합된 구조체이므로 일부 전지셀들이 과전압, 과전류, 과발열 되는 경우에는 전지모듈의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이들을 검출하여 제어하는 수단이 필요하다. 따라서, 전압센서, 온도센서 등을 전지셀들에 연결하여 실시간 또는 일정한 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있는 바, 이러한 검출수단의 장착 내지 연결과 이들의 제어수단이 전지모듈의 조립과정을 매우 번잡하게 하고, 이를 위한 다수의 배선으로 인해 단락의 위험성도 존재한다.On the other hand, since the battery module assembly is a structure in which a plurality of battery cells are combined, when some battery cells are overvoltage, overcurrent, and overheating, safety and operation efficiency of the battery module are greatly detrimental, and thus a means for detecting and controlling them is required. Therefore, by connecting a voltage sensor, a temperature sensor, and the like to the battery cells to check and control the operating state in real time or at regular intervals, the installation or connection of such detection means and their control means greatly facilitate the assembly of the battery module. It is cumbersome and there is a risk of short circuit due to the large number of wirings for it.

따라서, 앞서 설명한 바와 같이 보다 콤팩트하고 구조적 안정성이 우수하며, 간단한 구조로 검출수단의 장착이 가능한 전지모듈 어셈블리에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, as described above, there is a high need for a battery module assembly which is more compact, has excellent structural stability, and is capable of mounting a detection means with a simple structure.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

구체적으로, 본 발명의 목적은 차량 등과 같은 제한된 공간에서 최소의 공간으로 안정적으로 장착될 수 있는 콤팩트한 구조를 가지며, 기계적 체결 및 전기적 접속을 위한 부재의 수가 적고 간단한 방법으로 조립할 수 있으며, 외부의 충격에 대해 구조적 안정성이 우수한 전지모듈 어셈블리를 제공하는 것이다.Specifically, an object of the present invention has a compact structure that can be stably mounted in a minimum space in a limited space such as a vehicle, and can be assembled in a simple manner with a small number of members for mechanical fastening and electrical connection. It is to provide a battery module assembly excellent in structural stability against impact.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈 어셈블리는, 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2 개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들은 프레임 부재에 의해 고정되어 있으며, 상기 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에는 외부 장치에 전지모듈 어셈블리를 장착하기 위한 결합부가 양 단부에 각각 형성되어 있는 장착용 프레임이 설치되어 있는 것으로 구성되어 있다.The battery module assembly according to the present invention for achieving this object, a plurality of rectangular battery modules in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series in its width direction (vertical direction) and height direction (lateral direction) Two or more stacked by each of them to form a hexahedral structure (hexahedral stack) as a whole, the outer edges of the hexahedral stack is fixed by a frame member, the frame member for fixing the corners of one side of the hexahedral stack It is configured that the mounting frame is formed on each end of the coupling portion for mounting the battery module assembly to the external device is installed.

즉, 본 발명의 전지모듈 어셈블리는, 종 방향과 횡 방향으로 장방형 전지모듈 다수 개가 적층되어 육면 적층체를 이루고 있고 이러한 육면 적층체가 프레임 부재에 의해 고정됨으로써, 전체적으로 콤팩트하고 안정적인 구조를 가지며, 많은 수의 부재들을 사용하지 않고도 기계적 체결과 전기적 접속을 이룰 수 있다.That is, in the battery module assembly of the present invention, a plurality of rectangular battery modules are laminated in a longitudinal direction and a lateral direction to form a hexahedral stack, and the hexahedral stack is fixed by a frame member, thereby having a compact and stable structure as a whole and a large number. Mechanical fastening and electrical connection can be made without the use of members.

또한, 육면 적층체 중 1면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에는 외부 장치를 연결하기 위한 결합부가 형성되어 있는 장착용 프레임이 설치되어 있어서, 전지모듈 어셈블리를 차량 등과 같은 외부 디바이스에 안정적이면서 용이하게 장착할 수 있다.In addition, the frame member for fixing the corners of one side of the six-sided stack is provided with a mounting frame formed with a coupling portion for connecting the external device, so that the battery module assembly can be mounted stably and easily on an external device such as a vehicle. can do.

바람직한 하나의 예로서, 상기 장착용 프레임의 결합부는 각각의 단부가 프레임 부재에 결합된 상태에서 외측으로 돌출되도록 절곡된 2 개의 판상형 부재들로 이루어질 수 있다.As one preferred embodiment, the engaging portion of the mounting frame may be composed of two plate-like members that are bent to protrude outward with each end coupled to the frame member.

즉, 2 개의 장착용 프레임은, 그것의 본체가 전지모듈 어셈블리에 안정적으로 결합된 상태에서, 외측으로 돌출된 4 개의 결합부가 외부 디바이스와 기계적으로 결합됨으로써, 실질적으로 전지모듈 어셈블리의 육면 중 일면이 디바이스의 장착 위치에 견고하게 결합될 수 있다. That is, the two mounting frames have four coupling parts protruding outwards mechanically coupled to the external device while the main body is stably coupled to the battery module assembly. It can be firmly coupled to the mounting position of the device.

본 발명에 있어서, 상기 육면 적층체를 이루는 상기 다수의 장방형 전지모듈들은, 앞서 설명한 바와 같이, 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 구조로 이루어져 있다. 예를 들어, 판상형 전지셀들을 2 또는 그 이상의 개수로 적층하면 상기 장방형 전지모듈이 만들어진다. 바람직하게는, 횡 방향으로 2 개의 장방형 전지모듈들이 서로 대향 배열된 상태로, 상기 각각의 장방형 전지모듈에 대해 종 방향으로 1 개 또는 그 이상의 장방형 전지모듈들이 배열되어 육면 적층체를 이루는 구조로 이루어질 수 있다.In the present invention, the plurality of rectangular battery modules constituting the hexahedral stack, as described above, has a structure in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series. For example, the rectangular battery module is formed by stacking two or more plate-shaped battery cells. Preferably, the two rectangular battery modules in the transverse direction are arranged to face each other, one or more rectangular battery modules are arranged in the longitudinal direction with respect to each rectangular battery module to form a hexahedral stack structure. Can be.

상기 장방형 전지모듈은 폭 대비 높이가 큰 직육면체 형상을 이루며, 육면 적층체는 전체적으로 대략 직육면체 형상을 이루는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 전체적으로 매우 콤팩트하고 안정적인 구조가 만들어질 수 있으며, 전지모듈 어셈블리를 차량의 내부 공간 등 소정의 부위에 장착함에 있어서 크기 제한 문제를 해소할 수 있다.The rectangular battery module may have a rectangular parallelepiped shape having a large width to height, and the six-sided laminate may have a generally rectangular parallelepiped shape. Therefore, a very compact and stable structure can be made as a whole, and the size limitation problem can be solved in mounting the battery module assembly in a predetermined portion such as an interior space of the vehicle.

상기 단위모듈의 구조는 다양한 구성으로 이루어질 수 있으며, 바람직한 예를 하기에서 설명한다.The structure of the unit module may be configured in various configurations, a preferred example will be described below.

단위모듈은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들이 직렬로 상호 연결되어 있는 구조로서, 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층 구조를 이루고 있는 2 또는 그 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 결합되는 고강도 셀 커버를 포함하는 것으로 구성되어 있다.The unit module has a structure in which plate-shaped battery cells having electrode terminals formed at upper and lower ends thereof are connected to each other in series, and two or more battery cells having a stacked structure in which the connecting portions of the electrode terminals are bent, and the Excluding the electrode terminal portion is configured to include a high-strength cell cover coupled to surround the outer surface of the battery cells.

상기 판상형 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 이차전지 셀이다. 그러한 바람직한 예로는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고 상하 양 단부에 전극단자가 돌출되어 있는 구조의 이차전지 셀을 들 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지 셀을 파우치형 전지셀로 칭하기도 한다.The plate-shaped battery cell is a secondary battery cell having a thin thickness and a relatively wide width and length so as to minimize the overall size when the battery cell is charged for the configuration of the battery module. Such a preferable example may be a secondary battery cell having a structure in which an electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and electrode terminals protrude from both upper and lower ends thereof. It may be a structure in which the electrode assembly is built in the pouch type case. The secondary battery cell of such a structure is also called a pouch type battery cell.

이러한 전지셀들은 2 또는 그 이상의 단위로 합성수지 또는 금속 소재의 고강도 셀 커버에 감싸인 구조로 하나의 단위모듈을 구성하는 바, 상기 고강도 셀 커버는 기계적 강성이 낮은 전지셀을 보호하면서 충방전시의 반복적인 팽창 및 수축의 변화를 억제하여 전지셀의 실링부위가 분리되는 것을 방지하여 준다. 따라서, 궁극적으로 더욱 안전성이 우수한 중대형 전지모듈의 제조가 가능해 진다.These battery cells constitute one unit module in a structure wrapped in a high-strength cell cover made of synthetic resin or metal in two or more units, and the high-strength cell cover protects the battery cells having low mechanical rigidity while charging and discharging. By suppressing repeated expansion and contraction changes it prevents the sealing of the battery cell is separated. Therefore, it becomes possible to manufacture a medium-large battery module with more excellent safety ultimately.

단위모듈 내부 또는 단위모듈 상호간의 전지셀들은 직렬 및/또는 병렬 방식으로 연결되어 있으며, 바람직한 예에서, 전지셀들을 그것의 전극단자들이 연속적으로 상호 인접하도록 길이방향으로 직렬 배열한 상태에서 전극단자들을 결합시킨 뒤, 2 또는 그 이상의 단위로 전지셀들을 중첩되게 접고 소정의 단위로 셀 커버에 의해 감쌈으로써 다수의 단위모듈들을 제조할 수 있다.The battery cells in the unit module or between the module modules are connected in series and / or in parallel, and in a preferred embodiment, the electrode terminals are arranged with the battery cells arranged longitudinally in series so that their electrode terminals are continuously adjacent to each other. After combining, the plurality of unit modules may be manufactured by folding the battery cells in two or more units so as to overlap each other and wrapping the cells in a predetermined unit by the cell cover.

단위모듈과 이러한 단위모듈 다수 개를 사용하여 제조되는 장방형 전지모듈의 더욱 구체적인 내용은 본 출원인의 한국 특허출원 제2006-45443호에 개시되어 있으며, 상기 내용은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.More specific details of a unit module and a rectangular battery module manufactured using a plurality of such unit modules are disclosed in Korean Patent Application No. 2006-45443, filed by the present applicant, which is incorporated herein by reference.

상기에서 "대향 배열"이란, 2 개의 장방형 전지모듈들이 그것의 동일 부위가 서로 대면하도록 배열되어 있는 것을 의미한다. 예를 들어, 입출력 단자들이 일 측면에 위치하는 구조의 장방형 전지모듈에서, 상기 장방형 전지모듈들 각각의 입출력 단자들이 상기 육면 적층체의 일면(a)을 향하도록 대향 배열되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 대향 배열 구조는 전기적 접속 등을 위한 구성을 더욱 간소화시킬 수 있는 장점이 있다.As used herein, the term “facing arrangement” means that two rectangular battery modules are arranged such that their same portions face each other. For example, in the rectangular battery module having a structure in which the input / output terminals are located at one side, the input / output terminals of each of the rectangular battery modules may be arranged to face the one side (a) of the hexahedral stack. Such an opposing arrangement has an advantage of further simplifying the configuration for electrical connection and the like.

이러한 대향 배열 구조에서, 상기 입출력 단자들이 위치하는 면(단자 배향 면: a)에는, 바람직하게는, 과전류 및 과전압 방지, 전지모듈 어셈블리 분리시의 전압 강하 등을 위한 PRA(Power Relay Assembly)가 장착될 수 있다.In such an opposing arrangement structure, a surface on which the input and output terminals are located (terminal alignment surface: a) is preferably equipped with a power relay assembly (PRA) for preventing overcurrent and overvoltage, voltage drop when removing the battery module assembly, and the like. Can be.

또한, 전지모듈의 작동 제어를 위한 전지 제어 시스템인 BMS(Battery Management System)가 상기 입출력 단자들이 위치하는 면(단자 배향 면: a) 또는 상기 단자 배향 면(a)의 대향 면(d)에 장착된 구조를 사용할 수 있다. 이러한 구조는 입출력 단자들 또는 대향 면에 위치하고 있는 슬레이브 BMS와의 접속이 용이하고, 전기적 접속 구조와 그에 따라 조립 과정을 더욱 간소화할 수 있으며, 전기적 접속수단의 길이를 감소시켜 내부 저항의 증가를 방지하고, 외부 충격 등에 의해 접속수단이 단전되는 위험성을 감소시킬 수 있다.In addition, a battery management system (BMS), which is a battery control system for controlling the operation of a battery module, is mounted on a surface (terminal orientation surface: a) or an opposing surface (d) of the terminal alignment surface (a) where the input / output terminals are located. Structure can be used. This structure allows easy connection with input / output terminals or slave BMSs located on opposite sides, further simplifies the electrical connection structure and thus the assembly process, and reduces the length of the electrical connection means to prevent an increase in internal resistance. It is possible to reduce the risk of disconnection of the connection means due to an external impact.

본 발명의 전지모듈 어셈블리에 있어서, 상기 BMS는 PRA와 함께 장착되어 있거나 그로부터 이격된 상태로 설치될 수 있으며, 바람직하게는, BMS는 상기 입출력 단자들이 위치하는 면에 PRA와 함께 장착되거나 PRA와 인접하여 또는 소정의 이격된 거리에 설치되어 전기적 접속수단에 의해 연결되어 있는 구조일 수 있다.In the battery module assembly of the present invention, the BMS may be mounted with or spaced apart from the PRA. Preferably, the BMS is mounted with the PRA or adjacent to the PRA on the side where the input / output terminals are located. It may be a structure that is installed at a predetermined distance or connected by an electrical connection means.

상기 장방형 전지모듈 내부의 전지셀 또는 단위모듈들은 높은 공간 활용도를 달성하기 위해, 육면 적층체의 한 쌍의 대향 면들(b, c)에 평행하도록 배열함으로써, 육면 적층체의 대향 면들(b, c)에 대해 장방형 전지모듈들도 평행하게 배열된다. 이러한 장방형 전지모듈들 사이로 냉매가 이동하여, 충방전시 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하게 된다.The battery cells or unit modules inside the rectangular battery module are arranged to be parallel to the pair of opposing faces b and c of the hexahedral stack to achieve high space utilization, so that the opposing faces b and c of the hexahedral stack are arranged. The rectangular battery modules are also arranged in parallel. The refrigerant moves between the rectangular battery modules to remove heat generated from the battery cells during charging and discharging.

반면에, 본 발명의 전지모듈 어셈블리에서 장방형 전지모듈들을 고정하는 프레임 부재는 육면 적층체의 외주 모서리들 만을 고정하고 있으므로, 상기와 같은 냉매가 소정의 방향으로 한정적으로 유동할 수 있도록 유도하고, 동시에 외측과 내측 장방형 전지모듈들의 온도 편차를 감소시키기 위하여, 상기 대향 면들(b, c)에는 바람직하게는 밀폐 부재가 장착될 수 있다.On the other hand, the frame member for fixing the rectangular battery modules in the battery module assembly of the present invention is fixed only the outer peripheral edges of the hexahedral stack, so as to induce the refrigerant to flow in a predetermined direction, and at the same time, In order to reduce the temperature variation of the outer and inner rectangular battery modules, the opposing surfaces b and c may be preferably equipped with a sealing member.

즉, 육면 적층체의 양측 대향 면들(b, c)에 각각 밀폐 부재를 장착하여 육면 적층체의 양 측면을 폐쇄함으로써, 냉매가 육면 적층체를 통해서만 이동하도록 만든다. 따라서, 밀폐 부재가 장착되지 않을 경우, 외부로 개방되는 외측 장방형 전지모듈의 상대적으로 빠른 냉각을 방지한다. 일반적으로, 전지모듈은 빠른 냉각이 바람직하지만, 중대형 전지 시스템에서 일부 전지모듈만의 높은 냉각률은 전지모듈들 상호간의 불균형을 초래하고, 그러한 불균형은 궁극적으로 전지셀의 열화를 가속시키기 때문이다. 따라서, 상기 밀폐 부재는 냉매(공기)의 유로를 형성함과 동시에 단위 전지모듈들 간의 온도 균일성을 높여주는 역할을 한다.That is, by closing the both sides of the hexahedral stack by mounting the sealing member on both opposing surfaces (b, c) on both sides of the hexahedral stack, the refrigerant is moved only through the hexahedral stack. Therefore, when the sealing member is not mounted, relatively fast cooling of the outer rectangular battery module opened to the outside is prevented. Generally, fast cooling of the battery module is preferable, but in the medium and large battery system, the high cooling rate of only some of the battery modules causes an unbalance between the battery modules, and such an imbalance ultimately accelerates the deterioration of the battery cell. Therefore, the sealing member forms a flow path of the refrigerant (air) and at the same time serves to increase the temperature uniformity between the unit battery modules.

이러한 밀폐 부재는 장방형 전지모듈에 대면하는 내측면에 냉매 유로가 형성될 수 있도록 굴곡져 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같은 전지모듈들 간의 온도 균일성을 더욱 높이기 위하여, 상기 밀폐 부재는 단열 소재로 이루어진 것이 바람직하다. 특히, 전지모듈 어셈블리의 전체 중량을 최소화하면서 단열성을 높일 수 있도록, 상기 밀폐 부재는 발포성 수지로 만들어질 수 있다.The sealing member may have a structure that is bent so that the refrigerant passage is formed on the inner surface facing the rectangular battery module. In addition, in order to further increase the temperature uniformity between the battery modules as described above, the sealing member is preferably made of a heat insulating material. In particular, the sealing member may be made of a foamable resin so as to increase the thermal insulation while minimizing the total weight of the battery module assembly.

상기 장방형 전지모듈들로 이루어진 육면 적층체의 외주 모서리를 고정하는 프레임 부재는 다양한 구조가 가능하며, 예를 들어, 12 개의 육면체 모서리를 고정하는 각각의 프레임들이 일체로 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있거나, 또는, 적어도 1 면의 4 개 모서리들을 고정하는 프레임들이 일체로 형성되어 있는 구조일 수 있다.The frame member for fixing the outer circumferential edge of the hexahedral stack consisting of the rectangular battery modules can be a variety of structures, for example, it may be made of a structure in which each of the frames fixing the 12 hexahedral corners are integrally formed or Alternatively, the frame may be integrally formed with frames fixing four corners of at least one surface thereof.

바람직하게는, 육면 적층체 중 서로 대면하는 한 쌍의 면(b, c)들에 위치하는 각각 4 개 모서리들을 고정하는 프레임들은 일체로 형성되어 있고, 나머지 4 개의 개별 프레임들은 상기 일체형 프레임들과 체결되는 구조일 수 있다. 이러한 체결 구조는, 예를 들어, 상기 개별 프레임들을 2 개 단위로 사용하여 상부 열의 장방형 전지모듈들과 하부 열의 장방형 전지모듈을 각각의 세트로 고정하고, 이들 개별 프레임들에 2 개의 일체형 프레임을 체결함으로써, 전지모듈 어셈블리의 조립이 가능해지므로, 조립 공정의 효율성이 우수하다.Preferably, the frames fixing each of the four corners located on the pair of faces b and c facing each other in the six-layered stack are integrally formed, and the remaining four individual frames are connected to the one-piece frames. It may be a fastening structure. Such a fastening structure, for example, uses the individual frames in two units to fix the rectangular battery modules in the upper row and the rectangular battery modules in the lower row in each set, and fastens two unitary frames to these individual frames. As a result, assembling of the battery module assembly becomes possible, the efficiency of the assembling process is excellent.

앞서 설명한 밀폐 부재는, 경우에 따라서는, 상기 프레임 부재 상에 장착되는 방식으로 육면 적층체의 양측 대향 면들(b, c)을 폐쇄시킬 수 있다. The sealing member described above may optionally close both opposing faces b and c of the hexahedral stack in a manner mounted on the frame member.

또한, 앞서 설명한 PRA와 BMS는, 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에 체결되는 판재에 안전소자들 및 제어소자들이 탑재되어 있는 구조일 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, PRA와 BMS는 플라스틱 기판에 다수의 소자들을 탑재하고 이들을 버스 바에 의해 전기적으로 연결하는 구조로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 플라스틱 기판은 프레임 부재에 결합되므로 프레임 부재의 형틀을 유지하는 역할도 병행할 수 있다.In addition, the PRA and BMS described above may have a structure in which safety elements and control elements are mounted on a plate that is fastened to a frame member that fixes corners of one surface of a six-side stack. In one preferred example, the PRA and BMS can be constructed with a structure that mounts multiple devices on a plastic substrate and electrically connects them by bus bars. Here, since the plastic substrate is coupled to the frame member, the plastic substrate may also serve to maintain the mold of the frame member.

따라서, 본 발명은 또한 상기 전지모듈 어셈블리를 다수 개 연결하여 구성되는 고출력 대용량의 중대형 전지팩을 제공한다.Accordingly, the present invention also provides a high output large-capacity battery pack configured by connecting a plurality of battery module assemblies.

또한, 본 발명에 따른 전지팩은 소망하는 출력 및 용량에 따라 전지모듈들을 조합하여 제조될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같은 장착 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기오토바이, 전기자전거 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있지만, 적용 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.In addition, the battery pack according to the present invention can be manufactured by combining the battery modules according to the desired output and capacity, and considering the mounting efficiency, structural stability, etc. as described above, has a limited mounting space and frequent vibration and strong impact Although it can be preferably used as a power source such as an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric motorcycle, an electric bicycle exposed to the back, the scope of application is not limited to these.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리에서 장방형 전지모듈들의 육면 적층체가 프레임 부재들에 의해 고정되어 있는 구조의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에서 PRA 및 BMS를 제외한 구조의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.1 is a perspective view schematically showing a structure in which a hexagonal stack of rectangular battery modules is fixed by frame members in a battery module assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. A perspective view of a structure excluding the BMS is schematically illustrated.

이들 도면을 참조하면, 전지모듈 어셈블리(100)는 6 개의 장방형 전지모듈들(201, 202, 203, 204, 205, 206)과, 장방형 전지모듈들의 육면 적층체(200a) 외주 모서리들을 고정하는 프레임 부재(300), PRA(400)와 BMS(500), 및 외부 디바이스와 연결되는 프레임 부재로서의 장착용 프레임(380)으로 구성되어 있으며, 전체 적으로 직육면체 형상을 나타내고 있다.Referring to these drawings, the battery module assembly 100 includes six rectangular battery modules 201, 202, 203, 204, 205, and 206, and a frame fixing the outer circumferential edges of the hexahedral stack 200a of the rectangular battery modules. It consists of the member 300, the PRA 400 and the BMS 500, and the mounting frame 380 as a frame member connected with an external device, and shows the rectangular parallelepiped shape as a whole.

6 개의 장방형 전지모듈들(201, 202, 203, 204, 205, 206)은 횡 방향으로 3 개씩, 종 방향으로 2 개씩 적층되어 있고, 그것의 일 측면에 형성되어 있는 입출력 단자들(240)이 서로 인접하도록 대향 배열 구조로 적층되어 있다. 즉, 상부 행의 전지모듈들(201, 202, 203)과 하부 행의 전지모듈들(204, 205, 206)이 가상 중심선을 중심으로 서로 대칭 구조를 이루도록, 상부 행의 전지모듈들(201, 202, 203)은 뒤집힌 형태로 하부 행의 전지모듈들(204, 205, 206) 상에 적층되어 있다.The six rectangular battery modules 201, 202, 203, 204, 205, and 206 are stacked three by one in the transverse direction and two by the longitudinal direction, and the input / output terminals 240 formed at one side thereof are It is laminated | stacked in the opposing arrangement structure so that it may adjoin each other. That is, the upper row battery modules 201, 202, 203 and the lower row battery modules 204, 205, 206 have a symmetrical structure with respect to the virtual center line, so that the upper row battery modules 201, 202 and 203 are stacked on the battery modules 204, 205 and 206 in the lower row in an inverted form.

각각의 장방형 전지모듈들(201, 202, 203, 204, 205, 206)은 다수의 판상형 단위모듈들이 세워진 형태로 내장되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 그에 대한 자세한 내용은 도 5를 참조하여 이후에 별도로 설명한다.Each of the rectangular battery modules 201, 202, 203, 204, 205, and 206 has a structure in which a plurality of plate-shaped unit modules are built in a standing form, and details thereof will be described later with reference to FIG. 5. Explain.

프레임 부재(300)는 육면 적층체(200a)의 12 개 외주 모서리를 안정적으로 고정할 수 있도록 다수의 프레임들이 결합되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 육면 적층체(200a)를 장착한 상태에서 육면 적층체(200a)의 6 개 면은 외부로 개방되어 있다.The frame member 300 has a structure in which a plurality of frames are combined to stably fix 12 outer peripheral edges of the six-sided laminate 200a, and the six-sided laminate in a state where the six-sided laminate 200a is mounted. Six faces of 200a are open to the outside.

장착용 프레임(380)은 양측 단부가 외측으로 돌출되도록 절곡된 결합부를 포함하고 있으며, 그러한 결합부에는 외부 디바이스(도시하지 않음)와 결합하기 위한 체결홈(382)이 형성되어 있다. 따라서, 볼트/너트를 이용하여 상호간에 체결할 수 있다. 결합부의 체결홈(382)은 다른 외부 디바이스와 체결이 가능할 수 있는 기타의 구조로 대체될 수 있음은 물론이다. 또한, 장착용 프레임(380)은 그 자체가 전지모듈 어셈블리의 배열 상태를 고정하는 프레임 부재일 수도 있고, 또는 그러한 프레임 부재에 부가적으로 결합되는 별도의 부재일 수도 있다.Mounting frame 380 includes a coupling portion bent so that both ends protrude outward, the coupling portion is formed with a fastening groove 382 for engaging with an external device (not shown). Therefore, the bolt / nut can be fastened to each other. The coupling groove 382 of the coupling portion may be replaced with other structures that may be coupled with other external devices. In addition, the mounting frame 380 may itself be a frame member for fixing the arrangement state of the battery module assembly, or may be a separate member additionally coupled to such a frame member.

프레임 부재(300)와 육면 적층체(200a)의 양 측면의 사이에 형성된 중앙 중공부에는 밀폐 부재(370)가 삽입되고 'H' 자 형상의 프레임(372)이 밀폐 부재의 외면에 추가로 장착되어 있다. 밀폐 부재(370)는 단열 효과를 높이면서 중량을 낮추기 위하여 발포성 수지로 이루어져 있고, 내측면에는 냉매의 유로를 형성하기 위한 굴곡 구조(도시하지 않음)가 형성되어 있다.A sealing member 370 is inserted into the central hollow portion formed between the frame member 300 and both sides of the six-sided stack 200a, and an 'H' shaped frame 372 is additionally mounted on the outer surface of the sealing member. It is. The sealing member 370 is made of a foamable resin to increase the heat insulation effect and lower the weight, and a bent structure (not shown) is formed on the inner side to form a flow path of the refrigerant.

도 3에는 육면 적층체의 일 측면에 PRA가 장착된 구조가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 구조에 BMS가 추가로 장착된 구조가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 3 schematically illustrates a structure in which a PRA is mounted on one side of the hexahedral laminate, and FIG. 4 schematically illustrates a structure in which a BMS is additionally mounted in the structure of FIG. 3.

이들 도면을 참조하면, 입출력 단자들(도2: 240)이 위치하는 육면 적층체(도1: 200a)의 정면 상에는, 필요에 따라 전류를 통전시켜 충전 및 방전을 행하고, 전지 시스템의 작동 개시 또는 분해 과정에서 적절한 전압 강하를 행하며, 장방형 전지모듈들의 전기적 접속을 행하고, 과전류, 과전압 등으로부터의 회로를 보호하기 위한 PRA(400)가 장착되어 있다. 장방형 전지모듈들의 입출력 단자들이 서로 인접해 있으므로, PRA(400)의 연결이 용이하고, 전기적 접속을 위한 부재의 길이를 대폭 줄일 수 있다. 전지모듈의 작동 제어를 위한 전지 제어 시스템인 BMS(500)는 PRA(400)에 인접되어 설치되며 접속부재에 의해 전기적으로 연결되는 구조로 이루어져 있다.Referring to these drawings, on the front side of the hexahedral stack (FIG. 1: 200a) where the input / output terminals (FIG. 2: 240) are located, a current is charged and discharged as necessary to start charging and discharging the battery system. The PRA 400 is mounted to appropriately lower the voltage in the disassembling process, to electrically connect the rectangular battery modules, and to protect the circuit from overcurrent and overvoltage. Since the input / output terminals of the rectangular battery modules are adjacent to each other, the connection of the PRA 400 is easy and the length of the member for the electrical connection can be greatly reduced. The battery control system BMS 500 for controlling the operation of the battery module is installed adjacent to the PRA (400) and has a structure that is electrically connected by a connection member.

PRA(400)의 더욱 자세한 내용은 도 10을 참조하여 이후에 별도로 설명한다.More details of the PRA 400 will be described later separately with reference to FIG. 10.

이러한 PRA(400)와 BMS(500)를 포함하는 전지모듈 어셈블리(100)는 장착용 프레임 결합부(도 2: 380)에 의해 외부 장치 또는 디바이스에 효과적으로 장착될 수 있다.The battery module assembly 100 including the PRA 400 and the BMS 500 may be effectively mounted to an external device or device by a mounting frame coupling part (FIG. 2: 380).

도 5에는 도 1의 전지모듈 어셈블리에서 육면 적층체를 구성하는 장방형 전지모듈의 구조가 사시도로서 도시되어 있고, 도 6 및 도 7에는 장방형 전지모듈을 구성하는 단위모듈들과 팩 케이스의 구조가 사시도로서 도시되어 있다. 또한, 도 8 및 도 9에는 단위모듈을 구성하는 전지셀들과 셀 커버의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.5 is a perspective view of the rectangular battery module constituting the hexahedral stack in the battery module assembly of Figure 1, Figure 6 and Figure 7 is a perspective view of the structure of the unit module and the pack case constituting the rectangular battery module It is shown as. 8 and 9 schematically illustrate perspective views of the battery cells and the cell cover constituting the unit module.

이들 도면을 참조하면, 장방형 전지모듈(201)은 단위모듈 적층체(210)를 측면으로 직립시킨 상태로 상하 조립형의 팩 케이스(220, 230)에 장착한 구조로 이루어져 있다. 상부 케이스(220)의 전면에는 입출력 단자(240)가 형성되어 있다. 하부 케이스(230)의 전면에는 입출력 단자(240)와 전기적 연결을 위한 버스 바(250)가 형성되어 있고, 후면에는 전압 및 온도 검출용 센서의 접속을 위한 커넥터(260)가 형성되어 있다.Referring to these drawings, the rectangular battery module 201 has a structure in which the unit module stack 210 is mounted on the pack cases 220 and 230 of the up and down assembly type in a state of standing upright. The input / output terminal 240 is formed on the front surface of the upper case 220. A bus bar 250 for electrical connection with the input / output terminal 240 is formed on the front surface of the lower case 230, and a connector 260 for connection of a sensor for detecting voltage and temperature is formed on the rear surface.

단위모듈 적층체(210)는 4 개의 단위모듈들(211, 212, 213, 214)을 전기적으로 연결하여 적층한 구조로 이루어져 있다. 각각의 단위모듈(211)은 양극단자와 음극단자가 양단에 형성되어 있는 2 개의 전지셀들(210a, 210b)을 직렬로 연결하여 전극단자를 절곡한 상태에서 고강도 셀 커버(210c)로 감싼 구조로 이루어져 있다.The unit module stack 210 has a structure in which four unit modules 211, 212, 213, and 214 are electrically connected and stacked. Each unit module 211 has a structure in which a positive electrode terminal and a negative electrode terminal are connected to two battery cells 210a and 210b formed at both ends in series to be wrapped with a high strength cell cover 210c in a state in which the electrode terminals are bent. Consists of

장방형 전지모듈(201)에 대한 더욱 자세한 내용은, 앞서 설명한 바와 같이, 본 출원인의 한국 특허출원 제2006-45443호에 기재되어 있는 내용을 참조할 수 있다.For further details about the rectangular battery module 201, as described above, reference may be made to the contents described in Korean Patent Application No. 2006-45443.

도 10에는 PRA의 구조가 모식적으로 도시되어 있다. 10 schematically illustrates the structure of the PRA.

도 10을 참조하면, PRA(400)는 두터운 플라스틱 기판(410) 상에 각종 소자들이 탑재되어 있고, 이들이 버스 바와 와이어에 의해 연결되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 10, the PRA 400 has a structure in which various elements are mounted on a thick plastic substrate 410 and are connected by bus bars and wires.

절연성의 플라스틱 기판(410)은 도 2에서 프레임 부재(300)로 둘러싸인 전지모듈 어셈블리의 개방된 우측면에 일치하게 설치될 수 있는 형상과 크기로 이루어져 있고, 양 측면에 결합용 체결부(412)가 돌출되어 있으므로, 도 2의 프레임 부재(300) 내측으로 돌출된 PRA 체결부(312)와 기계적으로 체결된다.The insulating plastic substrate 410 has a shape and size that can be installed to correspond to the open right side of the battery module assembly surrounded by the frame member 300 in FIG. 2, and coupling fastening portions 412 are provided at both sides. Since it protrudes, it is mechanically fastened with the PRA fastening portion 312 protruding into the frame member 300 of FIG.

따라서, PRA(400)의 플라스틱 기판(410)은 관련 소자들과 버스 바 및 와이어가 탑재되는 공간을 제공할 뿐만 아니라, 프레임 부재의 골격을 지지하는 구조체로서의 역할도 동시에 수행한다.Accordingly, the plastic substrate 410 of the PRA 400 not only provides a space in which relevant elements, bus bars and wires are mounted, but also serves as a structure for supporting the frame of the frame member.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈 어셈블리는 차량 등과 같은 제한된 공간에서 최소의 공간으로 안정적으로 장착될 수 있는 콤팩트한 구조를 가지고, 장착용 프레임을 외부 디바이스에 장착하는 것이 용이하며, 상호간에 결합력이 향상된 구조로 형성되어 있어서, 외부의 충격에 대해 구조적 안정성이 우 수하다는 장점을 가진다.As described above, the battery module assembly according to the present invention has a compact structure that can be stably mounted in a minimum space in a limited space such as a vehicle, and it is easy to mount a mounting frame to an external device, and mutually Since the bond force is formed in an improved structure, the structural stability against external impact is excellent.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리에서 장방형 전지모듈들의 육면 적층체가 프레임 부재들에 의해 고정되어 있는 구조의 모식도이다;1 is a schematic diagram of a structure in which a hexahedral stack of rectangular battery modules in a battery module assembly according to an embodiment of the present invention is fixed by frame members;

도 2는 도 1의 전지모듈 어셈블리에서 PRA 및 BMS를 제외한 구조의 모식도이다;FIG. 2 is a schematic diagram of a structure excluding PRA and BMS in the battery module assembly of FIG. 1; FIG.

도 3은 전지모듈 어셈블리에서 육면 적층체의 일 측면에 PRA가 장착된 구조의 모식도이다;3 is a schematic diagram of a structure in which the PRA is mounted on one side of the hexahedral stack in the battery module assembly;

도 4는 도 3의 구조에 BMS가 추가로 장착된 구조의 모식도이다;4 is a schematic diagram of a structure in which a BMS is additionally mounted to the structure of FIG. 3;

도 5는 도 1의 전지모듈 어셈블리에서 육면 적층체를 구성하는 장방형 전지모듈의 구조의 모식도이다;FIG. 5 is a schematic diagram of a structure of a rectangular battery module constituting a hexahedral stack in the battery module assembly of FIG. 1; FIG.

도 6 및 도 7은 장방형 전지모듈을 구성하는 단위모듈들과 팩 케이스의 구조의 모식도들이다;6 and 7 are schematic views of the structure of the unit module and the pack case constituting the rectangular battery module;

도 8 및 도 9는 단위모듈을 구성하는 전지셀들과 셀 커버의 모식도들이다; 8 and 9 are schematic views of the battery cells and the cell cover constituting the unit module;

도 10은 전지모듈 어셈블리에 장착되는 PRA의 모식도이다.10 is a schematic view of a PRA mounted to the battery module assembly.

Claims (22)

다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2 개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들은 프레임 부재에 의해 고정되어 있으며, 상기 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에는 외부 장치에 전지모듈 어셈블리를 장착하기 위한 결합부가 양 단부에 각각 형성되어 있는 장착용 프레임이 설치되어 있는 구조이고,A plurality of rectangular battery modules, in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series, are stacked two or more in the width direction (longitudinal direction) and in the height direction (lateral direction) to form a hexahedron structure (hexahedral stack). The outer peripheral edges of the hexahedral stack are fixed by a frame member, and coupling portions for mounting the battery module assembly to an external device are provided at frame members for fixing the corners of one side of the hexahedral stack. The mounting frame is formed in each of the installed structure, 상기 장방형 전지모듈은 폭 대비 높이가 큰 직육면체이며, 상기 육면 적층체는 전체적으로 직육면체 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The rectangular battery module is a rectangular parallelepiped having a large width to height, and the six-sided laminate is a battery module assembly, characterized in that the overall rectangular parallelepiped structure. 제 1 항에 있어서, 상기 장착용 프레임의 결합부는 각각의 단부가 프레임 부재에 결합된 상태에서 외측으로 돌출되도록 절곡된 2 개의 판상형 부재들로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The battery module assembly according to claim 1, wherein the coupling part of the mounting frame is formed of two plate-shaped members that are bent to protrude outward while each end is coupled to the frame member. 제 1 항에 있어서, 상기 육면 적층체는 횡 방향으로 2 개의 장방형 전지모듈들이 서로 대향하여 배열된 상태로, 상기 각각의 장방형 전지모듈에 대해 종 방향으로 1 개 또는 그 이상의 장방형 전지모듈들이 배열되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.According to claim 1, wherein the hexahedral stack has two rectangular battery modules arranged in the transverse direction opposite to each other, one or more rectangular battery modules are arranged in the longitudinal direction for each rectangular battery module Battery module assembly, characterized in that made of a structure. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 단위모듈은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들이 직렬로 상호 연결되어 있는 구조로서, 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층 구조를 이루고 있는 2 또는 그 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 결합되는 고강도 셀 커버를 포함하는 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The method of claim 1, wherein the unit module is a structure in which the plate-shaped battery cells having the electrode terminals formed on the top and bottom, respectively, are connected in series, two or more of the electrode terminals are bent to form a laminated structure The battery module assembly, characterized in that it comprises a high-strength cell cover coupled to surround the outer surface of the battery cells, except for the electrode terminal portion. 제 1 항에 있어서, 상기 장방형 전지모듈들 각각의 입출력 단자들은 상기 육면 적층체의 일면(a)을 향하도록 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The battery module assembly of claim 1, wherein the input / output terminals of each of the rectangular battery modules are oriented to face one surface (a) of the hexahedral stack. 제 6 항에 있어서, 입출력 단자들의 배향 면(a)에는 PRA(Power Relay Assembly)와 BMS(Battery Management System)가 장착되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The battery module assembly of claim 6, wherein a power relay assembly (PRA) and a battery management system (BMS) are mounted on the alignment surface (a) of the input / output terminals. 제 6 항에 있어서, 상기 장방형 전지모듈 내부의 전지셀 또는 단위모듈들은 상기 육면 적층체의 한 쌍의 대향면들(b, c)에 평행하도록 배열되어 있고, 상기 대향면들(b, c)에는 밀폐 부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블 리.The method of claim 6, wherein the battery cells or unit modules in the rectangular battery module are arranged parallel to the pair of opposing surfaces (b, c) of the hexahedral stack, the opposing surfaces (b, c) The battery module assembly, characterized in that the sealing member is mounted. 제 8 항에 있어서, 상기 밀폐 부재는 장방형 전지모듈에 대면하는 내측면에 냉매 유로가 형성될 수 있도록 굴곡져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The battery module assembly of claim 8, wherein the sealing member is bent to form a refrigerant passage on an inner surface of the rectangular battery module. 제 8 항에 있어서, 상기 밀폐 부재는 단열 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The battery module assembly of claim 8, wherein the sealing member is made of a heat insulating material. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임 부재는 12 개의 육면체 모서리를 고정하는 각각의 프레임들이 일체로 형성되어 있거나, 또는 적어도 1 면의 4 개 모서리들을 고정하는 프레임들이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The battery of claim 1, wherein the frame member is integrally formed with respective frames fixing twelve hexahedral edges or integrally formed with frames for fixing four corners of at least one side thereof. Module assembly. 제 11 항에 있어서, 상기 프레임 부재는 육면 적층체 중 서로 대면하는 한 쌍의 면(b, c)들에 위치하는 각각 4 개 모서리들을 고정하는 프레임들이 일체로 형성되어 있고, 나머지 4 개의 개별 프레임들은 상기 일체형 프레임들에 체결되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리. 12. The frame member of claim 11, wherein the frame member is integrally formed with frames fixing four corners respectively located on a pair of faces b and c facing each other of the six-dimensional laminate, and the remaining four individual frames. The battery module assembly, characterized in that made of a structure that is fastened to the one-piece frames. 제 12 항에 있어서, 상기 일체형 프레임들에는 밀폐 부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리. 13. The battery module assembly of claim 12, wherein a sealing member is mounted to the unitary frames. 제 12 항에 있어서, 상기 개별 프레임들을 2 개 단위로 사용하여 상부 열의 장방형 전지모듈들과 하부 열의 장방형 전지모듈을 각각의 세트로 고정하고, 이들 개별 프레임들에 2 개의 일체형 프레임을 체결하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리. The method according to claim 12, wherein the rectangular frames of the upper row and the rectangular battery modules in the lower row are fixed to each set by using the individual frames in two units, and the two integral frames are fastened to these individual frames. Battery module assembly, characterized in that. 제 7 항에 있어서, 상기 PRA와 BMS는 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에 체결되는 판재에 안전소자들 및 제어소자들이 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The battery module assembly according to claim 7, wherein the PRA and the BMS have safety elements and control elements mounted on a plate that is fastened to a frame member that fixes corners of one side of the six-layered laminate. 제 1 항에 따른 전지모듈 어셈블리를 포함하고 있는 중대형 전지팩. Medium and large battery pack containing a battery module assembly according to claim 1. 제 16 항에 있어서, 상기 전지팩은 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.The medium and large battery pack of claim 16, wherein the battery pack is used as a power source for an electric vehicle or a hybrid electric vehicle. 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2 개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들은 프레임 부재에 의해 고정되어 있으며, 상기 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에는 외부 장치에 전지모듈 어셈블리를 장착하기 위한 결합부가 양 단부에 각각 형성되어 있는 장착용 프레임이 설치되어 있는 구조이고,A plurality of rectangular battery modules, in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series, are stacked two or more in the width direction (longitudinal direction) and in the height direction (lateral direction) to form a hexahedron structure (hexahedral stack). The outer peripheral edges of the hexahedral stack are fixed by a frame member, and coupling portions for mounting the battery module assembly to an external device are provided at frame members for fixing the corners of one side of the hexahedral stack. The mounting frame is formed in each of the installed structure, 상기 장착용 프레임의 결합부는 각각의 단부가 프레임 부재에 결합된 상태에서 외측으로 돌출되도록 절곡된 2 개의 판상형 부재들로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The coupling portion of the mounting frame is a battery module assembly, characterized in that consisting of two plate-shaped members bent so as to project outward in the state that each end is coupled to the frame member. 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2 개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들은 프레임 부재에 의해 고정되어 있으며, 상기 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에는 외부 장치에 전지모듈 어셈블리를 장착하기 위한 결합부가 양 단부에 각각 형성되어 있는 장착용 프레임이 설치되어 있는 구조이고,A plurality of rectangular battery modules, in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series, are stacked two or more in the width direction (longitudinal direction) and in the height direction (lateral direction) to form a hexahedron structure (hexahedral stack). The outer peripheral edges of the hexahedral stack are fixed by a frame member, and coupling portions for mounting the battery module assembly to an external device are provided at frame members for fixing the corners of one side of the hexahedral stack. The mounting frame is formed in each of the installed structure, 상기 육면 적층체는 횡 방향으로 2 개의 장방형 전지모듈들이 서로 대향하여 배열된 상태로, 상기 각각의 장방형 전지모듈에 대해 종 방향으로 1 개 또는 그 이상의 장방형 전지모듈들이 배열되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The hexahedral stack has a structure in which one or more rectangular battery modules are arranged in a longitudinal direction with respect to each rectangular battery module in a state in which two rectangular battery modules are arranged to face each other in a lateral direction. Battery module assembly. 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2 개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들은 프레임 부재에 의해 고정되어 있으며, 상기 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에는 외부 장치에 전지모듈 어셈블리를 장착하기 위한 결합부가 양 단부에 각각 형성되어 있는 장착용 프레임이 설치되어 있는 구조이고,A plurality of rectangular battery modules, in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series, are stacked two or more in the width direction (longitudinal direction) and in the height direction (lateral direction) to form a hexahedron structure (hexahedral stack). The outer peripheral edges of the hexahedral stack are fixed by a frame member, and coupling portions for mounting the battery module assembly to an external device are provided at frame members for fixing the corners of one side of the hexahedral stack. The mounting frame is formed in each of the installed structure, 상기 단위모듈은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들이 직렬로 상호 연결되어 있는 구조로서, 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층 구조를 이루고 있는 2 또는 그 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 결합되는 고강도 셀 커버를 포함하는 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The unit module is a structure in which the plate-shaped battery cells are formed in the upper and lower electrode terminals are connected to each other in series, the two or more battery cells are bent to form a stacked structure of the connecting portion of the electrode terminals, and Battery module assembly, characterized in that it comprises a high-strength cell cover coupled to surround the outer surface of the battery cells, except for the electrode terminal portion. 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2 개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들은 프레임 부재에 의해 고정되어 있으며, 상기 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에는 외부 장치에 전지모듈 어셈블리를 장착하기 위한 결합부가 양 단부에 각각 형성되어 있는 장착용 프레임이 설치되어 있는 구조이고,A plurality of rectangular battery modules, in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series, are stacked two or more in the width direction (longitudinal direction) and in the height direction (lateral direction) to form a hexahedron structure (hexahedral stack). The outer peripheral edges of the hexahedral stack are fixed by a frame member, and coupling portions for mounting the battery module assembly to an external device are provided at frame members for fixing the corners of one side of the hexahedral stack. The mounting frame is formed in each of the installed structure, 상기 장방형 전지모듈들 각각의 입출력 단자들은 상기 육면 적층체의 일면(a)을 향하도록 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.Battery module assembly, characterized in that the input and output terminals of each of the rectangular battery modules are oriented toward one surface (a) of the hexahedral stack. 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2 개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들은 프레임 부재에 의해 고정되어 있으며, 상기 육면 적층체 중 1 면의 모서리들을 고정하는 프레임 부재에는 외부 장치에 전지모듈 어셈블리를 장착하기 위한 결합부가 양 단부에 각각 형성되어 있는 장착용 프레임이 설치되어 있는 구조이고,A plurality of rectangular battery modules, in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series, are stacked two or more in the width direction (longitudinal direction) and in the height direction (lateral direction) to form a hexahedron structure (hexahedral stack). The outer peripheral edges of the hexahedral stack are fixed by a frame member, and coupling portions for mounting the battery module assembly to an external device are provided at frame members for fixing the corners of one side of the hexahedral stack. The mounting frame is formed in each of the installed structure, 상기 프레임 부재는 12 개의 육면체 모서리를 고정하는 각각의 프레임들이 일체로 형성되어 있거나, 또는 적어도 1 면의 4 개 모서리들을 고정하는 프레임들이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The frame member is a battery module assembly, characterized in that each of the frames fixing the 12 hexahedral corners are integrally formed, or that the frames fixing the four corners of at least one side are integrally formed.
KR1020070073520A 2007-07-23 2007-07-23 Battery Module Assembly KR101080123B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070073520A KR101080123B1 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Battery Module Assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070073520A KR101080123B1 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Battery Module Assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090010426A KR20090010426A (en) 2009-01-30
KR101080123B1 true KR101080123B1 (en) 2011-11-04

Family

ID=40489603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070073520A KR101080123B1 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Battery Module Assembly

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101080123B1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101231111B1 (en) 2010-10-27 2013-02-07 주식회사 엘지화학 Battery Pack of Improved Durability
KR101294176B1 (en) 2011-10-25 2013-08-08 기아자동차주식회사 Battery system for preventing electromechanical wave of battery management system
CN103843175B (en) 2011-12-14 2016-10-26 株式会社Lg化学 There is the battery module assembly of the reliability of improvement and use the set of cells of this battery module assembly
KR101805757B1 (en) * 2013-08-23 2017-12-07 주식회사 엘지화학 Battery Module Assembly Having Protruded Communication Terminals of BMS in Front thereof
KR102475180B1 (en) * 2019-07-19 2022-12-07 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery module and battery pack including the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100316403B1 (en) * 1999-10-14 2001-12-12 이계안 Lithium polymer battery for electric vehicle or hybrid electric vehicle
US20050260488A1 (en) * 2004-05-24 2005-11-24 Shijian Zhou Battery pack arrangements
JP2006185815A (en) 2004-12-28 2006-07-13 Toyota Motor Corp Battery pack
JP2006190530A (en) 2005-01-05 2006-07-20 Nec Lamilion Energy Ltd Battery cell holding member and battery module

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100316403B1 (en) * 1999-10-14 2001-12-12 이계안 Lithium polymer battery for electric vehicle or hybrid electric vehicle
US20050260488A1 (en) * 2004-05-24 2005-11-24 Shijian Zhou Battery pack arrangements
JP2006185815A (en) 2004-12-28 2006-07-13 Toyota Motor Corp Battery pack
JP2006190530A (en) 2005-01-05 2006-07-20 Nec Lamilion Energy Ltd Battery cell holding member and battery module

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090010426A (en) 2009-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101217459B1 (en) battery module assembly
KR101272055B1 (en) Battery Pack of Excellent Structural Reliability
KR101488411B1 (en) Battery Pack Including Connecting member, Side Supporting Member and Bottom Supporting Member
JP6019125B2 (en) Battery module assembly with improved reliability and medium-to-large battery pack including the same
KR101833526B1 (en) Battery Module Having Water-Cooled Type Cooling Structure
JP5932990B2 (en) Battery module and battery assembly including the same
KR100948002B1 (en) Middle or Large-sized Battery Module
KR100920207B1 (en) Power Switching Module for Battery Module Assembly
KR101143279B1 (en) Battery Pack Having Novel Cooling Structure
KR100892046B1 (en) Battery Module, and Middle or Large-sized Battery Pack Containing The Same
KR101231111B1 (en) Battery Pack of Improved Durability
KR101305224B1 (en) Battery Module and Battery Pack Comprising the Same
KR20130091040A (en) Battery pack of novel air cooling structure
KR101799565B1 (en) Battery Pack of Improved Safety
KR20070112489A (en) Middle or large-sized battery module
KR100897179B1 (en) Frame Member for Preparation of Middle or Large-sized Battery Module
KR101080123B1 (en) Battery Module Assembly
KR20130001381A (en) Battery module assembly and battery pack comprising the same
KR101283329B1 (en) Battery Module Assembly and Battery Pack Including The Same
US10014508B2 (en) Battery module assembly
KR101535795B1 (en) Battery Pack of Air Cooling Structure
KR101233060B1 (en) Battery Pack of Excellent Structural Stability
KR20130002749A (en) Battery module of novel structure
KR20120039795A (en) Battery pack of excellent safety

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140924

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150923

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181016

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191016

Year of fee payment: 9