KR20190112470A - Battery module and welding method thereof - Google Patents

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KR20190112470A
KR20190112470A KR1020180034497A KR20180034497A KR20190112470A KR 20190112470 A KR20190112470 A KR 20190112470A KR 1020180034497 A KR1020180034497 A KR 1020180034497A KR 20180034497 A KR20180034497 A KR 20180034497A KR 20190112470 A KR20190112470 A KR 20190112470A
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정승용
우수진
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에이치엘그린파워 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a battery module structure embedded with a plurality of plate type battery cells which comprises a cartridge fixing a battery cell and coupling the battery cell to a housing. The cartridge includes a reinforcing bar which supports a force transferred by a welding gun when welding a lead of the battery cell and the lead of other battery cells. A battery cell welding method using the battery cell module structure comprises: a setting step of inserting the cartridge and the battery cell into a lower housing; a fixing step of coupling an upper housing with the lower housing to fix the cartridge and the battery cell; and a welding step of welding the lead of different polarity of the battery cell adjacent to each other. The battery cell lead in the welding step is supported by the reinforcing bar of the cartridge.

Description

배터리 모듈구조 및 이를 이용한 배터리셀 용접방법{BATTERY MODULE AND WELDING METHOD THEREOF}Battery module structure and battery cell welding method using the same {BATTERY MODULE AND WELDING METHOD THEREOF}

본 발명은 복수의 판형 배터리셀을 포함하는 배터리 모듈의 구조 및 배터리셀 용접방법에 관한 것으로, 상세하게는 배터리셀 용접 시 카운터 바가 필요없는 배터리 모듈의 구조와 이를 이용한 배터리셀 용접방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a structure of a battery module including a plurality of plate-shaped battery cells and a battery cell welding method, and more particularly, to a structure of a battery module that does not require a counter bar when welding a battery cell and a battery cell welding method using the same. .

친환경 자동차에 장착되는 배터리 모듈의 경우, 용량 및 전압의 증대를 위해 셀 리드들의 연결이 필요하며 이를 위하여 용접 방식을 택하고 있다. 이때 용접이 적용되기 위해서는 배터리셀 리드의 뒷 부분에 용접 시 용접건에 의해 전달되는 힘을 지지할 수 있는 카운터 바 또는 이와 같은 기능을 하는 기구물 구조가 적용되어야 한다.(도 4, 도 5 참조)In the case of a battery module mounted in an eco-friendly vehicle, connection of cell leads is required to increase capacity and voltage, and for this, a welding method is adopted. In this case, in order for welding to be applied, a counter bar capable of supporting a force transmitted by the welding gun when welding is applied to a rear portion of the battery cell lead or a structure of a mechanism having the same function (see FIGS. 4 and 5).

본 발명의 목적은 배터리셀의 용접 시 별도의 카운터 바가 필요없는 배터리 모듈로, 구성품 수가 줄어듦에 따라 부피 및 무게를 줄이고, 조립상태에서 간단하게 직접 용접할 수 있는 배터리 모듈의 구조 및 이를 이용한 배터리셀의 용접방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is a battery module that does not need a separate counter bar when welding a battery cell, the volume and weight of the component is reduced as the number of components, the structure of a battery module that can be directly welded in an assembly state and a battery cell using the same It is to provide a welding method of.

본 발명은 복수의 판형 배터리셀을 내장하는 배터리 모듈구조에 있어서, 배터리셀을 고정하여 하우징에 체결하는 카트리지를 포함하며, 카트리지는 배터리셀의 리드와 다른 배터리셀 리드의 용접 시 용접건에 의해 전달되는 힘을 지지하는 보강대를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈구조이다.The present invention provides a battery module structure including a plurality of plate-shaped battery cells, including a cartridge for fixing the battery cells to be fastened to the housing, the cartridge is delivered by a welding gun when welding the lead of the battery cell and the other battery cell lead Battery module structure characterized in that it comprises a reinforcement for supporting the force.

이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 구성품의 수가 줄어듦에 따라 배터리 모듈의 부피와 무게를 줄일 수 있으며, 조립상태에서 직접 용접이 가능하고, 별도의 기구물의 설치 및 해체공정이 필요하지 않아 작업 효율도 향상시킬 수 있다.According to the present invention as described above, as the number of components is reduced can reduce the volume and weight of the battery module, can be directly welded in the assembled state, work efficiency is not necessary because the installation and disassembly process of the separate mechanism is not required Can also be improved.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 보강대를 설명하기 위한 정면도(a)와 부분 확대도, 후면도(b)와 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 분해도이다.
도 4는 종래의 배터리 모듈 (a)과 카트리지(b)의 사시도이다.
도 5는 도 4의 카운터 바(앞면) 삽입 위치를 보여주기 위한 평면도와 부분 확대도이다.1 is a perspective view of a battery module according to the present invention.
2 is a front view (a) and a partial enlarged view, a rear view (b) and a partial enlarged view for explaining the reinforcement of the battery module according to the present invention.
3 is an exploded view of a battery module according to the present invention.
4 is a perspective view of a conventional battery module (a) and cartridge (b).
FIG. 5 is a plan view and a partially enlarged view for illustrating a counter bar (front) insertion position of FIG. 4.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described embodiments of the present invention. Like reference numerals in the drawings denote like elements. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.

본 발명은 복수의 판형 배터리셀을 내장하는 배터리 모듈구조에 있어서, 배터리셀(100)을 고정하여 하우징(200)에 체결하는 카트리지(300)를 포함하며 상기 카트리지는 상기 배터리셀의 리드(110)와 다른 배터리셀 리드의 용접 시 용접건에 의해 전달되는 힘을 지지하는 보강대(310)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 배터리셀은 양방향으로 서로 다른 극성의 리드를 포함하는 양방향 배터리셀로 상기 리드는 극성에 따라 서로 다른 방향으로 절곡된 상태이다.The present invention provides a battery module structure incorporating a plurality of plate-shaped battery cells, including a cartridge 300 for fixing the battery cell 100 to the housing 200 and the cartridge having the lead 110 of the battery cell. And a reinforcing rod 310 for supporting the force transmitted by the welding gun when welding the other battery cell leads, wherein the battery cell is a bidirectional battery cell including leads of different polarities in both directions. Is bent in different directions depending on the polarity.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 보강대를 설명하기 위한 정면도(a)와 부분 확대도, 후면도(b)와 부분 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 분해도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명에 따른 배터리 모듈의 구성 및 형상을 이해하는데 도움이 된다.1 is a perspective view of a battery module according to the present invention, Figure 2 is a front view (a) and a partial enlarged view, a rear view (b) and a partial enlarged view for explaining the reinforcement of the battery module according to the invention, Figure 3 is an exploded view of a battery module according to the present invention. 1 to 3 help to understand the configuration and shape of the battery module according to the present invention.

도 1과 도 3을 참조하면 알 수 있듯이, 상기 하우징(200)은 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220)을 포함하며 상기 카트리지(300)는 상기 하부 하우징에 수직방향으로 체결된다.1 and 3, the housing 200 includes an upper housing 210 and a lower housing 220, and the cartridge 300 is fastened vertically to the lower housing.

다시 도 2와 도 3을 참조하면 알 수 있듯이, 상기 카트리지(300)는 상기 배터리셀(100)과 다른 배터리셀의 사이에 위치하며 이격거리를 확보하는 구획부(320), 상기 구획부와 상기 보강대(310)가 고정되는 바닥면(330)을 포함하며, 상기 보강대는 상기 바닥면으로부터 수직방향으로 돌출되는 것을 특징으로 한다.2 and 3 again, the cartridge 300 is located between the battery cell 100 and the other battery cell, the compartment 320 to secure the separation distance, the compartment and the Reinforcing rod 310 includes a bottom surface 330 is fixed, the reinforcing rod is characterized in that the projecting in the vertical direction from the bottom surface.

도 2 및 도 3과 같이, 상기 보강대(310)는 상기 카트리지의 길이방향(L)으로 일측에 위치하는 전방 보강대(311)와 상기 카트리지의 길이방향으로 타측에 위치하는 후방 보강대(312)를 포함하며, 상기 전방 보강대와 상기 후방 보강대는 상기 카트리지의 폭방향(W)으로 서로 엇갈리는 위치에 형성되어 서로 다른 방향으로 절곡된 상기 배터리셀 리드를 각각 지지한다.2 and 3, the reinforcing rod 310 includes a front reinforcing rod 311 is located on one side in the longitudinal direction (L) of the cartridge and a rear reinforcing rod (312) located on the other side in the longitudinal direction of the cartridge. The front reinforcing rod and the rear reinforcing rod are formed at positions crossing each other in the width direction W of the cartridge to respectively support the battery cell leads bent in different directions.

상기 후방 보강대(312)는 상기 카트리지의 폭방향으로 양 끝단에 형성된 제1후방 보강대(312A)와 제2후방 보강대(312B)를 포함하고, 상기 카트리지의 제1후방 보강대와 인접한 다른 카트리지의 제2후방 보강대가 접촉하여 체결된다.The rear reinforcement 312 includes a first rear reinforcement 312A and a second rear reinforcement 312B formed at both ends in the width direction of the cartridge, and the second reinforcement of the other cartridge adjacent to the first rear reinforcement of the cartridge. The rear reinforcement is contacted and fastened.

상기 상부 하우징(210)은 상기 전방 보강대(311)와 체결되는 전방 보강대 지지대(211)와 상기 후방 보강대(312)와 체결되는 후방 보강대 지지대(212)를 포함하고, 상기 전방 보강대 지지대와 상기 후방 보강대 지지대는 돌출부(213)를 포함하며 상기 전방 보강대와 상기 후방 보강대는 상기 돌출부에 대응하는 함몰부(313)를 포함하여 상기 돌출부와 상기 함몰무가 서로 결합하여 상기 배터리 모듈의 조립상태에서의 강도를 높인다.The upper housing 210 includes a front reinforcement support 211 coupled to the front reinforcement 311 and a rear reinforcement support 212 coupled to the rear reinforcement 312, and the front reinforcement support and the rear reinforcement. The support includes a protrusion 213 and the front reinforcement and the rear reinforcement includes a depression 313 corresponding to the protrusion, so that the protrusion and the depression are coupled with each other to increase strength in the assembled state of the battery module. .

다음은 상기 배터리셀 모듈을 이용한 배터리셀 용접방법에 있어서, 상기 카트리지(300)와 상기 배터리셀(100)을 상기 하부 하우징(220)에 삽입하는 세팅단계, 상기 상부 하우징(210)을 상기 하부 하우징과 체결하여 상기 카트리지와 상기 배터리셀을 고정하는 고정단계, 서로 인접한 상기 배터리셀의 다른 극성의 리드를 용접하는 용접단계를 포함하며, 상기 용접단계에서 상기 배터리셀 리드는 상기 카트리지의 보강대(310)에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.Next, in the battery cell welding method using the battery cell module, a setting step of inserting the cartridge 300 and the battery cell 100 into the lower housing 220, the upper housing 210 to the lower housing And a fixing step of fixing the cartridge and the battery cell to each other by welding, and welding a lead of different polarity of the battery cells adjacent to each other, wherein the battery cell lead is the reinforcing rod 310 of the cartridge. It is characterized by being supported by.

상기 세팅단계는 상기 전방 보강대(311)와 상기 후방 보강대(312)에 의해 상기 배터리셀이 상기 카트리지의 길이방향(L)으로 고정되는 단계이고, 상기 고정단계는 상기 상부 하우징의 전방 보강대 지지대(211)와 상기 후방 보방대 지지대(212)에 의해 상기 카트리지가 상기 하우징(200)에 완전 고정되는 단계이다.The setting step is a step in which the battery cell is fixed in the longitudinal direction (L) of the cartridge by the front reinforcement 311 and the rear reinforcement 312, the fixing step is the front reinforcement support 211 of the upper housing And the cartridge is completely fixed to the housing 200 by the rear guard support 212.

도 4는 종래의 배터리 모듈 (a)과 카트리지(b)의 사시도이고, 도 5는 도 4의 카운터 바(앞면) 삽입 위치를 보여주기 위한 평면도와 부분 확대도이다. 도 4와 도 5를 참조하면 알 수 있듯이, 종래의 카트리지는 리드 용접 시 전달되는 힘을 지지하는 구성을 포함하고 있지 않았다. 따라서, 별도의 기구물(카운터 바)이 앞 뒤로 각각 삽입되어 용접단계를 진행해야 했으며, 그로 인해 복잡한 구성은 물론 크기와 무게도 증가할 수 밖에 없었다. 또한, 지지를 위한 별도의 기구물을 설치하고 용접 후에 해체하는 과정으로 인해 작업효율성이 낮았다. 반면, 본 발명은 종래의 단점을 보완할 수 있는 구조로 무게와 크기를 감소시킴은 물론 작업공정수의 감소시켜 작업 효율성을 높였다. Figure 4 is a perspective view of a conventional battery module (a) and cartridge (b), Figure 5 is a plan view and a partially enlarged view for showing the counter bar (front) insertion position of FIG. As can be seen with reference to Figures 4 and 5, the conventional cartridge did not include a configuration for supporting the force transmitted during lead welding. Therefore, separate instruments (counter bars) were inserted into each of the front and back to proceed with the welding step, thereby increasing the size and weight as well as the complex configuration. In addition, the work efficiency was low due to the process of dismantling after installing a separate mechanism for support. On the other hand, the present invention increases the work efficiency by reducing the number of work steps as well as reducing the weight and size to a structure that can compensate for the disadvantages of the prior art.

도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The best embodiments have been disclosed in the drawings and specification. Herein, specific terms have been used, but they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

100 : 배터리셀
200 : 하우징
300 : 카트리지
110 : 리드
210 : 상부 하우징
220 : 하부 하우징
310 : 보강대
320 : 구획부
330 : 바닥면
211 : 전방 보강대 지지대
212 : 후방 보강대 지지대
213 : 돌출부
311 : 전방 보강대
312 : 후방 보강대
313 : 함몰부
312A : 제1후방 보강대
312B : 제2후방 보강대
W : 카트리지 폭방향
L : 카트리지 길이방향100: battery cell
200: housing
300: Cartridge
110: lead
210: upper housing
220: lower housing
310: reinforcement
320: compartment
330: bottom surface
211: anterior brace support
212 rear reinforcement support
213: protrusion
311: front reinforcement
312 rear reinforcement
313: depression
312A: First Rear Reinforcement
312B: Second Rear Reinforcement
W: cartridge width direction
L: Cartridge length direction

Claims (11)

복수의 판형 배터리셀을 내장하는 배터리 모듈구조에 있어서,
배터리셀을 고정하여 하우징에 체결하는 카트리지; 를 포함하며
상기 카트리지는 상기 배터리셀의 리드와 다른 배터리셀 리드의 용접 시 용접건에 의해 전달되는 힘을 지지하는 보강대; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈구조.In a battery module structure containing a plurality of plate-shaped battery cells,
A cartridge fixing the battery cell to the housing; Including
The cartridge may include a reinforcing rod supporting a force transmitted by a welding gun when welding the lead of the battery cell and another battery cell lead; Battery module structure comprising a. 제1항에 있어서,
상기 하우징은
상부 하우징; 과 하부 하우징; 을 포함하며
상기 카트리지는 상기 하부 하우징에 수직방향으로 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈구조.The method of claim 1,
The housing is
Upper housing; And lower housings; Including
The cartridge is a battery module structure, characterized in that fastening in the vertical direction to the lower housing. 제2항에 있어서,
상기 카트리지는
상기 배터리셀과 다른 배터리셀의 사이에 위치하며 이격거리를 확보하는 구획부;
상기 구획부와 상기 보강대가 고정되는 바닥면; 을 포함하며
상기 보강대는 상기 바닥면으로부터 수직방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈구조.The method of claim 2,
The cartridge is
A partition unit positioned between the battery cell and another battery cell to secure a separation distance;
A bottom surface to which the partition and the reinforcement stand are fixed; Including
The reinforcing rod is a battery module structure, characterized in that protruding in the vertical direction from the bottom surface. 제3항에 있어서,
상기 보강대는
상기 카트리지의 길이방향으로 일측에 위치하는 전방 보강대;
상기 카트리지의 길이방향으로 타측에 위치하는 후방 보강대; 를 포함하며
상기 전방 보강대와 상기 후방 보강대는 상기 카트리지의 폭방향으로 서로 엇갈리는 위치에 형성되어 서로 다른 방향으로 절곡된 상기 배터리셀 리드를 각각 지지하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈구조.The method of claim 3, wherein
The reinforcement is
A front reinforcing rod positioned on one side in the longitudinal direction of the cartridge;
A rear reinforcement member located on the other side in the longitudinal direction of the cartridge; Including
And the front reinforcing rod and the rear reinforcing rod are formed at positions crossing each other in the width direction of the cartridge to support the battery cell leads bent in different directions, respectively. 제4항에 있어서,
상기 후방 보강대는
상기 카트리지의 폭방향으로 양 끝단에 형성된 제1후방 보강대; 와 제2후방 보강대; 를 포함하고
상기 카트리지의 제1후방 보강대와 인접한 다른 카트리지의 제2후방 보강대가 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈구조.The method of claim 4, wherein
The rear reinforcement
First rear reinforcement bars formed at both ends in a width direction of the cartridge; And a second rear bracing; Including
And a second rear reinforcement member of another cartridge adjacent to the first rear reinforcement member of the cartridge. 제4항에 있어서,
상기 상부 하우징은
상기 전방 보강대와 체결되는 전방 보강대 지지대;
상기 후방 보강대와 체결되는 후방 보강대 지지대; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈구조.The method of claim 4, wherein
The upper housing
A front reinforcement support coupled to the front reinforcement;
A rear reinforcement support coupled to the rear reinforcement; Battery module structure comprising a. 제6항에 있어서,
상기 전방 보강대 지지대와 상기 후방 보강대 지지대는 돌출부를 포함하며
상기 전방 보강대와 상기 후방 보강대는 상기 돌출부에 대응하는 함몰부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈구조.The method of claim 6,
The front reinforcement support and the rear reinforcement support include a protrusion
And the front reinforcing rod and the rear reinforcing rod include depressions corresponding to the protrusions. 제1항에 있어서,
상기 배터리셀은 양방향으로 서로 다른 극성의 리드를 포함하는 양방향 배터리셀로 상기 리드는 극성에 따라 서로 다른 방향으로 절곡된 상태인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈구조.The method of claim 1,
Wherein the battery cell is a bidirectional battery cell including leads of different polarities in both directions, wherein the leads are bent in different directions according to polarities. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 배터리셀 모듈구조를 이용한 배터리셀 용접방법에 있어서,
카트리지와 배터리셀을 하부 하우징에 삽입하는 세팅단계;
상부 하우징을 상기 하부 하우징과 체결하여 상기 카트리지와 상기 배터리셀을 고정하는 고정단계;
서로 인접한 상기 배터리셀의 다른 극성의 리드를 용접하는 용접단계; 를 포함하며
상기 용접단계에서 상기 배터리셀 리드는 상기 카트리지의 보강대에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 배터리셀 용접방법.In the battery cell welding method using the battery cell module structure of any one of claims 1 to 8,
A setting step of inserting the cartridge and the battery cell into the lower housing;
Fixing an upper housing to the lower housing to fix the cartridge and the battery cell;
Welding the leads of different polarities of the battery cells adjacent to each other; Including
The battery cell lead in the welding step characterized in that the battery cell welding characterized in that supported by the reinforcement of the cartridge. 제9항에 있어서,
상기 세팅단계는
전방 보강대와 후방 보강대에 의해 상기 배터리셀이 상기 카트리지의 길이방향으로 고정되는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리셀 용접방법.The method of claim 9,
The setting step
Battery cell welding method characterized in that the step of fixing the battery cell in the longitudinal direction of the cartridge by the front and rear reinforcement. 제9항에 있어서,
상기 고정단계는
상기 상부 하우징의 전방 보강대 지지대와 상기 후방 보방대 지지대에 의해 상기 카트리지가 상기 하우징에 완전 고정되는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리셀 용접방법.The method of claim 9,
The fixing step
And the cartridge is completely fixed to the housing by the front reinforcing supporter and the rear supporter support of the upper housing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021141397A1 (en) * 2020-01-08 2021-07-15 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery pack having connection plates, electronic device, and vehicle

Cited By (1)

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WO2021141397A1 (en) * 2020-01-08 2021-07-15 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery pack having connection plates, electronic device, and vehicle

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