KR20130002749A - Battery module of novel structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 신규한 구조의 전지모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 (a) 다수의 전지셀들이 병렬 또는 직렬로 연결되어 있는 단위셀 조립체; (b) 상기 단위셀 조립체의 좌측면에 결합하고, 센싱 어셈블리가 체결될 수 있도록 좌측 외면에는 전지모듈의 길이 방향에 평행하게 연장된 제 1 체결홈이 형성되어 있고, 양 단부에는 제 2 체결홈이 전지모듈의 높이 방향에 평행하게 각각 형성되어 있는 좌측 케이스; 및 (c) 상기 단위셀 조립체의 우측면에 결합하고, 전지모듈의 전면으로 외부 입출력 단자가 배향되어 있으며, 상기 단위셀 조립체들이 체결 고정될 수 있도록 단위셀 조립체의 길이 방향에 평행하게 다수의 고정 홈이 우측 내면에 형성되어 있는 우측 케이스; 를 포함하는 구조의 전지모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a battery module having a novel structure, and more particularly, (a) a unit cell assembly in which a plurality of battery cells are connected in parallel or in series; (b) A first coupling groove is formed on the left outer surface of the unit cell assembly and extends parallel to the length direction of the battery module so that the sensing assembly can be coupled, and second coupling grooves are formed at both ends of the unit cell assembly. A left case each formed in parallel with the height direction of the battery module; And (c) a plurality of fixing grooves coupled to the right side of the unit cell assembly and having an external input / output terminal oriented to the front surface of the battery module and parallel to a length direction of the unit cell assembly so that the unit cell assemblies can be fastened and fixed. A right case formed on the right inner surface; It relates to a battery module having a structure comprising a.
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.
한편, 전지모듈은 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 시간 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있는 바, 이러한 검출수단의 장착 내지 연결과 이들의 제어수단이 전지모듈의 조립과정을 매우 복잡하게 하고, 이를 위한 다수의 배선으로 인해 단락의 위험성도 존재한다. On the other hand, since a battery module 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 operation state in real time or at regular time intervals, the installation or connection of such detection means and their control means facilitate the assembly of the battery module. It is very complicated and there is a risk of short circuit due to the large number of wirings for this.
따라서, 상기의 문제점들을 해결하면서 보다 콤팩트하고 구조적 안정성이 우수하며, 센싱 어셈블리의 조립이 효율적인 구조의 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high need for a battery module having a more compact structure, excellent structural stability, and efficient assembly of a sensing assembly while solving the above problems.
본 발명은 종래기술의 문제점들과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다. The present invention aims to solve the problems of the prior art and the technical problem that has been requested from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은 차량 등과 같은 제한된 공간에서 최소의 공간으로 안정적으로 장착될 수 있는 콤팩트한 구조를 가지며, 기계적 체결과 전기 배선뿐만 아니라 센싱 어셈블리의 조립이 효율적인 전지모듈을 제공하는 것이다.Specifically, an object of the present invention is to provide a battery module having a compact structure that can be stably mounted to a minimum space in a limited space such as a vehicle, and efficient assembly of the sensing assembly as well as mechanical fastening and electrical wiring.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은, Battery module according to the present invention for achieving this object,
(a) 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 병렬 또는 직렬로 연결되어 있는 단위셀 조립체;(a) a unit cell assembly in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in parallel or in series;
(b) 상기 단위셀 조립체의 좌측면에 결합하고, 센싱 어셈블리가 체결될 수 있도록 상면에는 전지모듈의 길이 방향에 평행하게 연장된 제 1 체결홈이 형성되어 있고, 양 단부에는 제 2 체결홈이 전지모듈의 높이 방향에 평행하게 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 좌측 케이스; 및(b) coupled to the left side of the unit cell assembly, the upper surface is formed with a first fastening groove extending in parallel to the longitudinal direction of the battery module so that the sensing assembly can be fastened, both ends of the second fastening groove A left case which is formed in parallel with the height direction of the battery module, respectively; And
(c) 상기 단위셀 조립체의 우측면에 결합하고, 전지모듈의 전면으로 외부 입출력 단자가 배향되어 있으며, 상기 단위셀 조립체들이 체결 고정될 수 있도록 단위셀 조립체의 길이 방향에 평행하게 다수의 고정 홈이 형성되어 있는 우측 케이스;(c) coupled to the right side of the unit cell assembly, the external input and output terminals are oriented to the front surface of the battery module, and a plurality of fixing grooves parallel to the length direction of the unit cell assembly so that the unit cell assemblies can be fastened and fixed. A formed right case;
를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. It may be made of a structure comprising a.
상기 단위셀 조립체는 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 구조로 이루어져 있고, 장방형 전지모듈은 상기 단위셀 조립체의 좌측면과 우측면에 각각 케이스가 결합되어 있는 구조이므로, 단위셀 조립체의 외형에 따라 전지모듈의 외형이 결정된다. The unit cell assembly has a structure in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series, and the rectangular battery module has a structure in which cases are coupled to left and right sides of the unit cell assembly, respectively, The appearance of the battery module is determined by the appearance of the.
따라서, 예를 들어, 2 이상의 개수로 판상형 전지셀들을 적층하거나 단위모듈들을 적층하여 상기 장방형 전지모듈을 구성할 수 있다. Therefore, for example, the rectangular battery module may be configured by stacking plate-shaped battery cells or stacking unit modules in two or more numbers.
본 발명에서 모듈 케이스와 단위셀 적층체의 위치 내지 방향을 표현하기 위해 사용된 용어들인 "좌측"과 "우측"은 서로 상대적인 위치 내지 방향을 표현한 것으로, 일측과 그에 대향하는 타측을 나타낸 것으로 이해할 수 있다. 따라서, 사용된 용어들인 "좌측"과 "우측"을 "우측"과 "좌측"으로 각각 변경하여 적용할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. In the present invention, the terms "left" and "right", which are used to express the position or direction of the module case and the unit cell stack, represent positions or directions relative to each other, and may be understood as representing one side and the other side opposite thereto. have. Accordingly, the terms "left" and "right" used may be changed to "right" and "left", respectively, and they should all be interpreted as being included in the scope of the present invention.
하나의 바람직한 예에서, 상기 좌측 케이스의 전면 및 후면에는 전지모듈들을 결합하기 위한 체결구가 각각 전지모듈의 폭 방향으로 형성되어 있는 구조일 수 있다. In one preferred example, the front and rear of the left case may have a structure in which fasteners for coupling the battery modules are formed in the width direction of the battery module, respectively.
좌측 케이스와 마찬가지로, 상기 우측 케이스의 전면 및 후면에는 전지모듈들을 결합하기 위한 체결구가 각각 전지모듈의 폭 방향으로 형성되어 있는 구조일 수 있다.Like the left case, fasteners for coupling the battery modules may be formed in the width direction of the battery module on the front and rear of the right case, respectively.
바람직하게는, 상기 좌측 케이스의 좌측면 및 우측 케이스의 우측면에, 냉매가 단위셀 조립체로 유입되어 냉각시킨 후 외부로 배출될 수 있도록 다수의 관통구들이 형성되어 있는 구조일 수 있다.Preferably, a plurality of through holes may be formed on the left side of the left side case and the right side of the right side case so that the refrigerant flows into the unit cell assembly, cools, and is discharged to the outside.
상기 좌측 케이스의 양 단부에는 센싱 어셈블리와 전기적으로 연결되는 센싱 회로부의 일단이 좌측 케이스와 결합할 수 있도록 삽입구가 형성되어 있어서, 센싱 어셈블리의 장착을 더욱 용이하게 하고 전체적으로 번잡한 배선을 방지할 수 있다.Inserts are formed at both ends of the left case so that one end of the sensing circuit portion electrically connected to the sensing assembly can be coupled to the left case, thereby making it easier to mount the sensing assembly and preventing the overall troublesome wiring. .
경우에 따라서는, 상기 센싱 어셈블리가 좌측 케이스에 장착된 후, 좌측 케이스의 상면 및 양 단부에는 외부 충격으로부터 센싱 어셈블리를 보호하는 보호 커버들이 각각 장착될 수 있다.In some cases, after the sensing assembly is mounted on the left case, protective covers for protecting the sensing assembly from external shock may be mounted on the upper surface and both ends of the left case.
하나의 바람직한 예에서, 상기 우측 케이스에는 전지모듈의 입출력 단자가 형성되는 전면의 배향면인 후면에 센싱 회로부를 구성하는 커넥터가 지면 또는 수평면과 평행하게 장착되어 고정되도록 평판 구조의 고정부가 형성되어 있는 구조일 수 있다. In one preferred embodiment, the right side case is formed with a fixing portion of the flat structure so that the connector constituting the sensing circuit portion is mounted in parallel to the ground or horizontal plane is fixed to the rear surface that is the orientation surface of the front surface where the input and output terminals of the battery module is formed It may be a structure.
따라서, 외부 충격이 전지모듈에 인가되더라도 고정부에 의해 커넥터가 정위치를 이탈하지 않고 안정적인 결합 상태를 유지하므로 커넥터의 단전 가능성을 최소화할 수 있다.Therefore, even when an external shock is applied to the battery module, the connector maintains a stable coupling state without leaving the correct position by the fixing part, thereby minimizing the possibility of disconnection of the connector.
상기 전지셀 또는 단위모듈들은 길이 방향 및/또는 높이 방향이 지면 또는 수평면과 평행하도록 배열되는 구조일 수 있다.The battery cells or unit modules may have a structure in which a longitudinal direction and / or a height direction are arranged parallel to the ground or a horizontal plane.
하나의 구체적인 예에서, 상기 센싱 어셈블리는 전지모듈을 구성하는 전지셀들 또는 단위모듈들의 전압을 검출하기 위한 부재로서,In one specific example, the sensing assembly is a member for detecting the voltage of the battery cells or unit modules constituting the battery module,
(a) 입출력 단자가 형성되는 전지모듈의 전면 및 그 배향면인 후면에서 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들의 전기적 연결부위에 암수체결 방식으로 장착되도록 상기 직렬 연결부위에 대응하는 형상으로 구성된 다수의 체결부들이 형성되어 있는 육면체 구조의 한 쌍의 절연성 지지부들;(a) a plurality of configurations configured in a shape corresponding to the series connection portion so as to be mounted in a male and female manner on an electrical connection portion of the plurality of battery cells or unit modules at the front and rear surfaces of the battery module in which the input / output terminals are formed; A pair of insulating supports of a hexahedral structure in which fastening portions are formed;
(b) 일단은 상기 전기적 연결부위와 연결되고, 타단은 센싱 회로부와 전기적으로 연결되어 상기 체결부들을 전기적으로 상호 연결하는 선형 구조의 접속부; 및(b) one end of which is connected to the electrical connection portion, the other end of which is electrically connected to a sensing circuit portion, and a linear structure connection portion electrically connecting the fastening portions; And
(c) 일단은 상기 접속부와 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 체결부 내에서 결합된 상태로 상기 전기적 연결부위와 연결되는 도전성 센싱부; (c) one end of which is electrically connected to the connection part, the other end of which is connected to the electrical connection part in a state of being coupled within the fastening part;
를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.It may be made of a structure comprising a.
이러한 구조에서, 상기 접속부는 바람직하게는 다수의 와이어들로 구성될 수 있다. In this structure, the connection may preferably be composed of a plurality of wires.
또한, 상기 센싱 어셈블리의 절연성 지지부들은 장방형 전지모듈들의 직렬 연결부위에 장착됨으로써, 전기적 접속 구조와 그에 따라 조립 과정을 더욱 간소화하고, 전기적 접속수단의 길이를 감소시켜 내부 저항의 증가를 방지하며, 외부 충격 등에 의해 접속수단이 단전되는 위험성을 감소시킬 수 있다. In addition, the insulating supports of the sensing assembly are mounted on the series connection portions of the rectangular battery modules, thereby simplifying the electrical connection structure and consequently the assembly process, and reducing the length of the electrical connection means to prevent an increase in the internal resistance, The risk of disconnection of the connecting means by an impact or the like can be reduced.
따라서, 상기 센싱 어셈블리를 포함하는 본 발명의 전지모듈은, 조립 공정에서 센싱 회로들이 꼬이는 것을 방지하므로 조립공정 이후 센싱 회로들을 정돈하기 위한 별도의 시간을 필요로 하지 않고, 이는 조립 공정의 효율성이 향상되는 효과를 발휘한다. Therefore, the battery module of the present invention including the sensing assembly prevents twisting of the sensing circuits in the assembly process, and thus does not require an additional time for arranging the sensing circuits after the assembly process, which improves the efficiency of the assembly process. It is effective.
더욱이, 상기 구조의 센싱 어셈블리는 전압 검출을 위한 다수의 회로들로 인해 매우 복잡해질 수 있는 전지모듈 어셈블리의 전체 구조를 최대한 간소화하고, 전지모듈에 대한 탈장착을 용이하게 하므로 센싱 어셈블리의 수리 및 교체 시간을 단축시킬 수 있다.Furthermore, the sensing assembly of the structure simplifies the entire structure of the battery module assembly as much as possible due to the large number of circuits for voltage detection, and facilitates the detachment and detachment of the battery module. Can be shortened.
한편, 상기 단위모듈의 구조는 다양한 구성으로 이루어질 수 있으며, 바람직한 예를 하기에서 설명한다.Meanwhile, the structure of the unit module may have various configurations, and preferred examples will be described below.
예를 들어, 단위모듈은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들이 전기적으로 상호 연결되어 있는 구조로서, 직렬 또는 병렬로 연결된 2 이상의 전지셀들, 및 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 결합되는 셀 커버를 포함하는 것으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 단위모듈을 구성하는 전지셀의 수는 2 이상 내지 6 이하일 수 있다.For example, the unit module is a structure in which the plate-shaped battery cells, the electrode terminals are formed on the top and bottom, respectively, are electrically interconnected, except for two or more battery cells connected in series or in parallel, and the electrode terminal portion It may be configured to include a cell cover coupled to surround the outer surface of the battery cells. Preferably, the number of battery cells constituting the unit module may be 2 or more and 6 or less.
상기 판상형 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 이차전지이다. The plate-shaped battery cell is a secondary battery having a thin thickness and a relatively wide width and length so as to minimize the overall size when it is charged for the configuration of the battery module.
그러한 바람직한 예로는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고 상하 양단부에 전극단자가 돌출되어 있는 구조의 이차전지를 들 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 파우치형 전지셀로 칭하기도 한다.A preferable example thereof is a secondary battery 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. More specifically, It may be a structure in which an electrode assembly is built in the case. The secondary battery having such a structure may also be referred to as a pouch-shaped battery cell.
이러한 전지셀들은 2 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 comprise a unit module structured in a high-strength cell cover made of synthetic resin or metal in two or more units, and the high-strength cell cover repeatedly protects the battery cells having low mechanical stiffness while charging and discharging. It prevents the sealing part of the battery cell from being separated by suppressing the change of expansion and contraction. Accordingly, it becomes possible to manufacture a middle- or large-sized battery module with superior safety.
단위모듈 내부 또는 단위모듈 상호간의 전지셀들은 직렬 및/또는 병렬 방식으로 연결되어 있으며, 바람직한 예에서, 전지셀들을 그것의 전극단자들이 연속적으로 상호 인접하도록 길이 방향으로 직렬 배열한 상태에서 전극단자들을 결합시킨 뒤, 2 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 parallel manner, and in a preferred embodiment, the electrode terminals are arranged with the battery cells arranged in series in the longitudinal direction such that their electrode terminals are continuously adjacent to each other. After the combination, 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 then wrapping the battery cells in a predetermined unit.
경우에 따라서는, 2 또는 그 이상의 단위로 전지셀들을 적층한 후 그것의 외면을 셀 커버에 의해 감싼 뒤, 전극단자들을 전기적으로 연결하는 방식으로 제조될 수도 있음은 물론이다. In some cases, the battery cells may be manufactured by stacking the battery cells in units of two or more, wrapping the outer surface thereof with a cell cover, and then electrically connecting the electrode terminals.
상기 전극단자들의 결합은 용접, 솔더링, 기계적 체결 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 바람직하게는 용접으로 달성될 수 있다.The coupling of the electrode terminals can be realized in various ways such as welding, soldering, mechanical fastening, etc., and can be achieved preferably by welding.
전극단자들이 상호 연결되어 있고 높은 밀집도로 충적된 다수의 전지셀 또는 단위모듈들은, 바람직하게는, 조립식 체결구조로 결합되는 상하 분리형의 케이스에 수직으로 장착되어 상기 장방형 전지모듈을 구성할 수 있다. The plurality of battery cells or unit modules, in which electrode terminals are interconnected and filled with high density, may be vertically mounted in a vertically separated case coupled to a prefabricated fastening structure to form the rectangular battery module.
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.
상기 구조에서, 셀 커버는 상부 커버와 하부 커버의 체결구조로서, 상기 상부 커버와 하부 커버의 표면에는 전지모듈의 높이 방향에 평행한 다수의 돌기들이 형성되어 있는 것이 바람직하고, 이 때, 상기 돌기들은 상하로 적층된 단위모듈들 사이로 냉매가 흐를 수 있도록 유로를 형성한다.In the above structure, the cell cover is a fastening structure of the upper cover and the lower cover, it is preferable that a plurality of protrusions parallel to the height direction of the battery module is formed on the surface of the upper cover and the lower cover, the protrusions They form a flow path so that the refrigerant flows between the unit modules stacked up and down.
본 발명은 또한, 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 길이 방향(종 방향) 및/또는 폭 방향(횡 방향)으로 적어도 2개 이상씩 적층되어 전체적으로 육면 적층체 구조를 이루고 있고, 상기 장방형 전지모듈은 그것의 길이 방향이 지면 또는 수평면과 평행하도록 배열되어 있는 구조로 구성되어 있는 전지모듈 어셈블리를 제공한다.The present invention also relates to a plurality of rectangular battery modules in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in series are stacked at least two or more in the longitudinal direction (longitudinal direction) and / or the width direction (lateral direction). A rectangular battery module is provided, and the rectangular battery module provides a battery module assembly having a structure in which its longitudinal direction is arranged parallel to the ground or a horizontal plane.
즉, 본 발명의 전지모듈 어셈블리는 길이 방향 및/또는 폭 방향으로 장방형 전지모듈 다수 개가 적층되어 육면 적층체를 이루고 있으므로, 전체적으로 매우 콤팩트하고 안정적인 구조가 만들어질 수 있으며, 전지모듈 어셈블리를 차량의 내부 공간 등 소정의 부위에 장착함에 있어서 크기 제한 문제를 해소할 수 있다.That is, in the battery module assembly of the present invention, since a plurality of rectangular battery modules are stacked in a length direction and / or a width direction to form a hexahedral stack, a very compact and stable structure can be made as a whole. The size limitation problem can be solved in mounting to a predetermined part such as space.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈 어셈블리를 포함하고 있는 고출력 대용량의 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a high-capacity battery pack including the battery module assembly.
본 발명에 따른 전지팩은 장착 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.The battery pack according to the present invention is preferably used as a power source for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle, which has a limited mounting space and is exposed to frequent vibrations and strong shocks in consideration of mounting efficiency, structural stability, and the like. Can be used.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은, 차량 등과 같은 제한된 공간에서 최소의 공간으로 안정적으로 장착될 수 있는 콤팩트한 구조를 가지고, 외부 충격에 대한 구조적 안정성이 향상되며, 기계적 체결과 전기 배선뿐만 아니라 전압 센싱 배선의 구성이 간소하여, 조립 작업의 효율성을 높일 수 있다.As described above, the battery module according to the present invention has a compact structure that can be stably mounted in a limited space in a limited space such as a vehicle, and the structural stability against external impact is improved, mechanical fastening and electrical Not only the wiring but also the configuration of the voltage sensing wiring is simple, and the efficiency of assembly work can be improved.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 분해도이다;
도 2 및 도 3은 도 1의 전지모듈의 사시도들이다;
도 4는 2개의 전지셀들이 직렬로 연결된 상태를 나타내는 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도이다.1 is an exploded view of a battery module according to an embodiment of the present invention;
2 and 3 are perspective views of the battery module of Figure 1;
4 is a schematic diagram showing a state in which two battery cells are connected in series;
5 is a perspective view of a battery module assembly according to another embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정된 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 분해도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2 및 도 3에는 도 1의 전지모듈의 사시도들이 모식적으로 도시되어 있다.1 is an exploded view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 and FIG. 3 are perspective views of the battery module of FIG.
또한, 도 4에는 2개의 전지셀들이 직렬로 연결된 상태를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.4 is a schematic diagram showing a state in which two battery cells are connected in series.
먼저 도 1 및 도 4를 참조하면, 도 1에서 단위셀 조립체(200)는 2개의 전지셀들(100a, 100b)을 직렬로 연결하여 전극단자들(110a, 110b, 120a, 120b)을 절곡한 상태에서 고강도 셀 커버(210)로 감싼 구조의 4개의 단위모듈들(100)로 이루어져 있다. 4개의 단위모듈들(100)은 하나의 전지셀(100a)의 양극단자(110a)와 다른 하나의 전지셀(100b)의 음극단자(120b)를 직렬 연결시키는 도 4에서와 같은 방법으로 직렬 연결되어 있다. First, referring to FIGS. 1 and 4, in FIG. 1, the
이때, 제 1 전지셀(100a)의 양극단자(110a)는 하향 절곡되고 음극단자(120a)는 상향 절곡되어 있으며, 제 2 전지셀(100b)의 양극단자(110b)는 하향 절곡되어 있고, 음극단자(120b)는 상향 절곡되어 있다.At this time, the
다시 도 1을 참조하면, 전지모듈(300)은 단위모듈들(100)이 직렬로 전기적 연결되어 있는 단위셀 조립체(200), 단위셀 조립체(200)의 좌측면에 결합되는 좌측 케이스(320), 및 단위셀 조립체(200)의 우측면에 결합되는 우측 케이스(330)로 구성되어 있다.Referring back to FIG. 1, the
한편, 전지모듈(300)은 폭(w) 대비 높이(h)가 큰 직육면체로서, 그것의 길이 방향(y)과 높이 방향(z)이 지면과 평행하도록 배열되어 있다.On the other hand, the
좌측 케이스(320)는 센싱 어셈블리(310)가 체결되도록 좌측면에는 전지모듈(300)의 길이 방향(y)에 평행하게 연장된 제 1 체결홈(321)이 형성되어 있고, 양 단부에는 제 2 체결홈들(322)이 전지모듈의 높이 방향(x)에 평행하게 각각 형성되어 있다.The
우측 케이스(330)는 전지모듈(300)의 전면으로 외부 입출력 단자(331)가 배향되어 있고, 단위셀 조립체(200)가 체결 고정될 수 있도록 단위셀 조립체(200)의 길이 방향(y)에 평행하게 다수의 고정 홈들(332)이 형성되어 있다.The
또한, 좌측 케이스(320)의 전면 및 후면에는 전지모듈(300)을 결합하기 위한 체결구들(323)이 각각 전지모듈(300)의 폭 방향(z)으로 형성되어 있고, 우측 케이스(330)의 전면 및 후면에는 전지모듈(300)을 결합하기 위한 체결구들(333)이 각각 전지모듈(300)의 폭 방향(z)으로 형성되어 있다.In addition,
좌측 케이스(320)의 좌측면 및 우측 케이스(330)의 우측면에는 다수의 관통구들(324)이 형성되어 있어서, 냉매가 단위셀 조립체(200)로 유입되어 단위모듈들(100)을 냉각시킨 후 외부로 배출된다.A plurality of through
좌측 케이스(320)의 양 단부에는 각각 삽입구(325)가 형성되어 있어서, 센싱 어셈블리(310)와 전기적으로 연결되는 센싱 회로부(420)의 일단이 좌측 케이스(320)와 결합된다.
또한, 좌측 케이스(320)의 좌측면 및 양 단부에는 보호 커버들(340, 342, 344)이 각각 장착되어 있어서, 외부 충격으로부터 센싱 어셈블리(310)를 보호하고, 우측 케이스(330)에는 전지모듈(300)의 입출력 단자(331)가 형성되는 전면의 배향면인 후면에 평판 구조의 고정부(350)가 형성되어 있어서, 센싱 회로부(420)를 구성하는 커넥터가 지면과 평행하게 장착되어 고정된다.In addition,
전지셀(100a)과 단위모듈들(100)은 높이 방향(x) 및 길이 방향(y)이 지면과 평행하도록 배열되어 있다.The
센싱 어셈블리(310)는 전지모듈(300)을 구성하는 단위모듈들(100)의 전압을 검출하기 위한 부재로서, 한 쌍의 절연성 지지부들(312, 314), 선형 구조의 접속부(316), 및 도전성 센싱부들(도시하지 않음)로 구성되어 있다.The
절연성 지지부들(312, 314)은 입출력 단자(331)가 형성되는 전지모듈(300)의 전면 및 그 배향면인 후면에서 단위모듈들(100)의 전기적 연결부위(130)에 암수체결 방식으로 장착되도록 전기적 연결부위(130)에 대응하는 형상으로 구성된 집게 형상의 다수의 체결부들(318)이 형성되어 있는 육면체 구조로 이루어져 있다.The insulating
접속부(316)는 일단이 전기적 연결부위(130)와 연결되고, 타단은 센싱 회로부(420)와 전기적으로 연결되어 체결부들(318)을 전기적으로 상호 연결하고 있다. 또한, 도전성 센싱부는 일단이 접속부(316)와 전기적으로 연결되고, 타단은 체결부(318) 내에서 결합된 상태로 전기적 연결부위(130)와 리셉터클 방식으로 연결되어 있다.One end of the
따라서, 센싱 어셈블리(310)를 좌측 케이스(320)의 제 1 체결홈(321) 및 제 2 체결홈(322)에 결합한 후 센싱 어셈블리(310)를 외부 충격으로부터 보호하도록 좌측 케이스(320)의 좌측면 및 양 단부에는 각각 보호 커버들(340, 342, 344)을 결합하고, 입출력 단자(331)와 버스바(352)를 결합한 후 하부 케이스(330)에는 입출력 단자(331)가 위치한 부위를 외부 충격으로부터 보호하도록 보호커버(360)를 결합시킨다. Accordingly, after the
한편, 단위모듈(100)은 전극단자들(110a, 120a)이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들(100a, 100b)이 전기적으로 상호 연결되어 있는 구조로서, 직렬로 연결된 2개의 전지셀들(100a, 100b), 및 전극단자 부위(110a, 120a, 110b, 120b)를 제외하고 전지셀들(100a, 100b)의 외면을 감싸도록 결합되는 셀 커버(210)를 포함하고 있다.The
또한, 셀 커버(210)는 상부 커버와 하부 커버의 체결구조로서, 상부 커버와 하부 커버의 표면에는 전지모듈의 높이 방향에 평행한 5개의 돌기들(212, 214)이 형성되어 있고, 이러한 돌기들(212, 214)은 적층된 단위모듈들(100) 사이로 냉매가 흐를 수 있도록 유로를 형성하고 있다.In addition, the
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.5 is a perspective view schematically showing a battery module assembly according to another embodiment of the present invention.
도 5를 도 1과 함께 참조하면, 전지모듈 어셈블리(800)는 9개의 장방형 전지모듈들(300a, 300b, 300c, 300d, 300e, 300f, 300g, 300h, 300i)이 전지모듈 어셈블리(800)의 길이 방향(y) 및 폭 방향(z)으로 각각 3개씩 적층되어 전체적으로 육면 적층체 구조를 이루고 있다.Referring to FIG. 5 together with FIG. 1, the
육면 적층체는 3개의 전지모듈들로 이루어진 제 1 전지모듈군(300a, 300b, 300c)과 제 2 전지모듈군(300d, 300e, 300f)이 전지모듈 어셈블리(800)의 길이 방향(y)으로 서로 대향하여 배열된 구조로 적층되어 있어서, 각각의 전지모듈들(300a, 300b, 300c, 300d, 300e, 300f)은 입출력 단자가 위치한 방향으로 서로 인접하도록 배열되어 있고, 전체적으로 직육면체 구조를 이루고 있다.The hexahedral stack includes the first
즉, 입출력 단자(도 1의 331)가 형성된 전지모듈들(300a, 300b, 300c, 300d, 300e, 300f)의 전면에서는 입출력 단자(331)가 서로 인접하도록 배열되어 있는 구조가 이루어지고, 이러한 구조는 전지모듈들(300a, 300b, 300c, 300d, 300e, 300f) 간의 전기적 접속 길이 및 접속부재(500)의 장착 구조를 간소화 한다.
That is, the front and rear of the
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.
Claims (15)
(b) 상기 단위셀 조립체의 좌측면에 결합하고, 센싱 어셈블리가 체결될 수 있도록 좌측 외면에는 전지모듈의 길이 방향에 평행하게 연장된 제 1 체결홈이 형성되어 있고, 양 단부에는 제 2 체결홈이 전지모듈의 높이 방향에 평행하게 각각 형성되어 있는 좌측 케이스; 및
(c) 상기 단위셀 조립체의 우측면에 결합하고, 전지모듈의 전면으로 외부 입출력 단자가 배향되어 있으며, 상기 단위셀 조립체들이 체결 고정될 수 있도록 단위셀 조립체의 길이 방향에 평행하게 다수의 고정 홈이 우측 내면에 형성되어 있는 우측 케이스;
를 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.(a) a unit cell assembly in which a plurality of battery cells or unit modules are connected in parallel or in series;
(b) A first coupling groove is formed on the left outer surface of the unit cell assembly and extends parallel to the length direction of the battery module so that the sensing assembly can be coupled, and second coupling grooves are formed at both ends of the unit cell assembly. A left case each formed in parallel with the height direction of the battery module; And
(c) coupled to the right side of the unit cell assembly, the external input and output terminals are oriented to the front surface of the battery module, and a plurality of fixing grooves parallel to the length direction of the unit cell assembly so that the unit cell assemblies can be fastened and fixed. A right case formed on the right inner surface;
Battery module, characterized in that consisting of a structure comprising a.
(a) 입출력 단자가 형성되는 전지모듈의 전면 및 그 배향면인 후면에서 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들의 전기적 연결부위에 암수체결 방식으로 장착되도록 상기 전기적 연결부위에 대응하는 형상으로 구성된 다수의 체결부들이 형성되어 있는 육면체 구조의 한 쌍의 절연성 지지부들;
(b) 일단은 상기 전기적 연결부위와 연결되고, 타단은 센싱 회로부와 전기적으로 연결되어 상기 체결부들을 전기적으로 상호 연결하는 선형 구조의 접속부; 및
(c) 일단은 상기 접속부와 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 체결부 내에서 결합된 상태로 상기 전기적 연결부위와 연결되는 도전성 센싱부;
를 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.The method of claim 1, wherein the sensing assembly is a member for detecting the voltage of the battery cells or unit modules constituting the battery module,
(A) a plurality of configurations configured in a shape corresponding to the electrical connection portion to be mounted on the electrical connection portion of the plurality of battery cells or unit modules in the front and rear surfaces of the battery module in which the input and output terminals are formed; A pair of insulating supports of a hexahedral structure in which fastening portions are formed;
(b) one end of which is connected to the electrical connection portion, the other end of which is electrically connected to a sensing circuit portion, and a linear structure connection portion electrically connecting the fastening portions; And
(c) one end of which is electrically connected to the connection part, the other end of which is connected to the electrical connection part in a state of being coupled within the fastening part;
Battery module, characterized in that consisting of a structure comprising a.
상기 장방형 전지모듈은 그것의 길이 방향이 지면 또는 수평면과 평행하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.The method of claim 1, wherein the plurality of battery modules are laminated at least two or more in the longitudinal direction (longitudinal direction) and / or the width direction (transverse direction) to form a hexahedral stack structure as a whole,
The rectangular battery module is a battery module assembly, characterized in that its longitudinal direction is arranged parallel to the ground or a horizontal plane.
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