KR20210064716A - Battery Pack Comprising Top Frame having Blocking Part Formed thereof - Google Patents

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KR20210064716A
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battery pack
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KR1020190153245A
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김수열
성준엽
박준규
윤한종
이강일
이창제
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

The present invention relates to a battery pack including a top frame having a blocking part formed thereon. According to the present invention, the battery pack comprises: a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; a main frame formed of a bottom surface and two side walls to cover the lower surface and both sides of the battery cell stack; a top frame disposed on the upper surface of the battery cell stack; and an end frame disposed to face an electrode lead of the battery cell stack, wherein the top frame includes a step portion having a thin thickness formed on the outer periphery thereof. Accordingly, the present invention provides a battery pack preventing a laser beam according to laser welding from being transmitted into the battery pack during a battery pack manufacturing process and having increased energy density while reducing the weight compared to the same volume of the battery pack.

Description

차단부가 성형된 탑 프레임을 포함하는 전지팩 {Battery Pack Comprising Top Frame having Blocking Part Formed thereof}Battery Pack Comprising Top Frame having Blocking Part Formed thereof}

본원 발명은 차단부가 성형된 탑 프레임을 포함하는 전지팩에 대한 것으로서, 전지팩 프레임을 조립할 때 레이저 용접이 전지팩 내부로 투과되는 것을 방지하기 위하여 직각으로 절삭하는 성형 방법에 의해 차단부가 성형된 탑 프레임을 포함하는 전지팩에 대한 것이다.The present invention relates to a battery pack including a top frame in which a blocking part is formed, and a top in which a blocking part is formed by a molding method of cutting at a right angle to prevent laser welding from penetrating into the battery pack when assembling the battery pack frame. It relates to a battery pack including a frame.

휴대용 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장시스템과 같은 중대형 장치에도 이차전지가 주요 동력원으로 자리잡고 있다. 특히, 화석연료의 사용에 따른 미세먼지와 환경 오염에 대한 문제가 심각해짐에 따라 자동차 산업에도 하이브리드 자동차나 전기자동차에 대한 관심이 증가하고 있다.In addition to small devices such as portable electronic devices, secondary batteries are positioned as a major power source in medium and large devices such as automobiles and power storage systems. In particular, as the problem of fine dust and environmental pollution due to the use of fossil fuels becomes serious, interest in hybrid vehicles or electric vehicles is also increasing in the automobile industry.

상기 하이브리드 자동차나 전기자동차는 전지팩의 충방전을 통해 차량의 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진만을 사용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질의 배출이 거의 없거나 배출량을 감소시킬 수 있다. 이와 같은 하이브리드 자동차 및 전기자동차에서 가장 핵심 부품 중 하나는 전지팩이며, 상기 전지팩은 다수의 전지셀들이 직렬 연결 및/또는 병렬 연결로 결합되어 출력과 용량을 향상시킨다.Since the hybrid vehicle or electric vehicle can obtain driving force of the vehicle through charging and discharging of the battery pack, the fuel efficiency is excellent and the emission of pollutants is little or reduced compared to a vehicle using only an engine. One of the most core components in such hybrid and electric vehicles is a battery pack, in which a plurality of battery cells are coupled in series and/or parallel connection to improve output and capacity.

상기 다수의 전지셀들이 전기적으로 연결된 상태에서 수용되는 전지팩 케이스는 다양한 형태로 제조될 수 있는 바, 공간 활용성이 증대되고 써말 레진(thermal resin)의 사용량을 감소시킬 수 있는 U-프레임 구조의 프레임이 사용된다.The battery pack case accommodated in a state in which the plurality of battery cells are electrically connected can be manufactured in various forms, and thus has a U-frame structure that can increase space utilization and reduce the amount of thermal resin used. frame is used.

상기 U-프레임은 복수의 전지셀들이 적층되어 있는 전지셀 적층체의 바닥면과 양측면의 외면을 감싸는 형태로 이루어지고, 추가적으로 상기 전지셀 적층체의 상면에 부가되는 탑 프레임과 전지셀 적층체의 양측 끝단에 부가되는 엔드 프레임과 함께 팩 케이스를 구성한다.The U-frame is made of a shape surrounding the outer surface of the bottom surface and both sides of the battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, and a top frame and a battery cell stack that are additionally added to the upper surface of the battery cell stack. It constitutes a pack case with end frames attached to both ends.

상기 팩 케이스는, 엔드 플레이트와 결합된 전지셀 적층체를 상기 U-프레임 내부에 수납한 후, 탑 프레임이 상기 U-프레임과 결합되는데, 상기 U-프레임과 탑 프레임의 결합시 레이저 용접을 사용한다. 이 때, 상기 레이저 용접이 팩 케이스 내부로 투과되는 경우 전지셀 적층체가 손상될 수 있는 바, 이를 방지하기 위하여 레이저 빔 투과 방지 구조를 탑 프레임에 형성할 수 있다.In the pack case, after accommodating the battery cell stack combined with the end plate in the U-frame, the top frame is coupled to the U-frame, and laser welding is used when the U-frame and the top frame are combined. do. At this time, when the laser welding is transmitted into the pack case, the battery cell stack may be damaged. In order to prevent this, a laser beam transmission preventing structure may be formed on the top frame.

이와 관련하여, 도 1은 일반적인 전지팩의 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 결합된 상태의 부분 확대도이다.In this regard, FIG. 1 is an exploded perspective view of a general battery pack, and FIG. 2 is a partially enlarged view of the combined state of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 전지팩(100)은 복수의 전지셀들(111)이 적층된 전지셀 적층체(110)가 전지팩 프레임에 탑재된다.1 and 2 , in the battery pack 100 , a battery cell stack 110 in which a plurality of battery cells 111 are stacked is mounted on a battery pack frame.

상기 전지팩 프레임은, 바닥면(121) 및 2개의 측벽(122)들로 구성되어, 전지셀 적층체(110)의 하면과 양쪽 측면을 감싸는 구조의 메인 프레임(120)과, 전지셀 적층체(110)의 상면에 위치하는 탑 프레임(130), 및 전지셀 적층체의 전극리드가 돌출되는 방향에 부가되는 엔드 프레임(140)을 포함한다.The battery pack frame is composed of a bottom surface 121 and two sidewalls 122, the main frame 120 having a structure surrounding the lower surface and both sides of the battery cell stack 110, and the battery cell stack It includes a top frame 130 positioned on the upper surface of 110 , and an end frame 140 that is added to the direction in which the electrode leads of the battery cell stack protrude.

탑 프레임(130)과 메인 프레임(120)은 용접부(101)에서 레이저 용접을 통해 결합되는 바, 레이저 빔이 메인 프레임 내부로 투과되는 경우, 전지셀 적층체 및 전지팩(100) 내부 구조체가 손상될 수 있다.The top frame 130 and the main frame 120 are coupled through laser welding at the welding portion 101, and when the laser beam is transmitted into the main frame, the battery cell stack and the battery pack 100 internal structure are damaged. can be

이에, 도 2에 도시된 바와 같이 탑 프레임(130)의 내측에 리브(131)를 형성하여 레이저 빔이 메인 프레임 내부로 투과되는 것을 차단할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 2 , the rib 131 may be formed inside the top frame 130 to block the laser beam from being transmitted into the main frame.

그러나, 전지팩의 에너지밀도 증가를 위해 탑 프레임의 두께를 감소시킬 필요가 있는 바, 얇은 두께의 탑 프레임을 압출 성형하는 경우, 성형재료의 투입량 대비 인출되어 성형되는 양이 너무 적고, 탑 프레임의 두께가 얇아질수록 압출을 위해 인가되는 압력이 증가함에 따라 압출 금형이 손상되는 문제가 있다. 또한, 탑 프레임의 두께가 얇아질수록 성형품의 형태가 틀어지거나 두께가 균일하지 못한 문제가 있다.However, it is necessary to reduce the thickness of the top frame in order to increase the energy density of the battery pack. In the case of extrusion molding of a thin top frame, the amount drawn out and molded compared to the input amount of the molding material is too small, and the amount of the top frame is too small. As the thickness decreases, as the pressure applied for extrusion increases, there is a problem in that the extrusion mold is damaged. In addition, as the thickness of the top frame decreases, the shape of the molded product is distorted or the thickness is not uniform.

이에, 두께가 얇은 탑 프레임을 적용함에도 메인 프레임과 탑 프레임의 결합시 레이저 빔이 전지팩 내부로 투과되는 것을 방지하여 전지팩의 생산성을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high need for a technology capable of improving the productivity of the battery pack by preventing the laser beam from being transmitted into the battery pack when the main frame and the top frame are combined even when a thin top frame is applied.

본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 프레싱 또는 절삭 가공에 의해 성형된 레이저 빔 차단 구조를 포함함으로써, 레이저 용접에 의해 전지셀이 손상되는 것을 방지할 뿐 아니라, 얇은 두께의 탑 프레임을 적용함으로써 제품 수율 증대 및 에너지 밀도가 향상된 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and by including a laser beam blocking structure formed by pressing or cutting, not only prevents damage to the battery cell by laser welding, but also provides a thin top frame An object of the present invention is to provide a battery pack with improved product yield and improved energy density by application.

이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 전지팩은, 복수의 전지셀들이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 상기 전지셀 적층체의 하면과 양쪽 측면을 감싸도록 바닥면과 2개의 측벽으로 구성되는 메인 프레임, 상기 전지셀 적층체의 상면 상에 위치하는 탑 프레임, 및 상기 전지셀 적층체의 전극리드와 대향하도록 배치되는 엔드 프레임을 포함하고, 상기 탑 프레임은 외주변 상에, 탑 프레임의 다른 부분보다 상대적으로 두께가 얇은 단차부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.A battery pack according to the present invention for achieving this object is a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, and a main consisting of a bottom surface and two side walls to surround a lower surface and both sides of the battery cell stack A frame, a top frame positioned on the upper surface of the battery cell stack, and an end frame disposed to face an electrode lead of the battery cell stack, wherein the top frame is on the outer periphery, another part of the top frame It may be formed of a structure including a step portion having a relatively thin thickness.

상기 단차부는 상기 탑 프레임을 직각으로 절삭 가공하여 성형할 수 있다.The step portion may be formed by cutting the top frame at a right angle.

상기 탑 프레임은, 상기 전지셀 적층체와 대면하는 평판형의 본체부, 및 상기 메인 프레임의 측벽 상단에 안착되는 단차부를 포함한다.The top frame includes a flat body part facing the battery cell stack, and a step part mounted on the upper side of the side wall of the main frame.

상기 본체부에서 단차부로 연결되는 본체부의 측면은 상기 메인 프레임의 측벽 끝단과 대면하도록 배치될 수 있다.A side surface of the body part connected to the step part from the body part may be disposed to face an end of a side wall of the main frame.

상기 단차부의 두께는 단차부의 전체 부분에서 균일하게 형성된다.The thickness of the step portion is uniformly formed over the entire portion of the step portion.

상기 본체부의 두께는 2 ㎜ 이하이고, 상기 본체부의 두께와 상기 단차부의 두께 차이는 0.5 ㎜ 내지 0.9 ㎜이하일 수 있다.The thickness of the main body may be 2 mm or less, and a difference between the thickness of the main body and the thickness of the step may be 0.5 mm to 0.9 mm or less.

상기 메인 프레임의 측벽 상단에 안착되는 단차부의 폭은 상기 메인 프레임 측벽의 두께보다 클 수 있다.The width of the step portion seated on the upper end of the sidewall of the main frame may be greater than the thickness of the sidewall of the main frame.

상기 메인 프레임과 상기 탑 프레임의 결합을 위한 레이저 용접시, 레이저 빔은 상기 본체부의 측면에 의해 차단된다.During laser welding for coupling the main frame and the top frame, the laser beam is blocked by the side surface of the main body.

본 발명은 또한, 상기 전지팩의 제조방법을 제공하는 바, 상기 전지팩 제조방법은 하기의 단계들을 포함할 수 있다.The present invention also provides a method for manufacturing the battery pack. The method for manufacturing the battery pack may include the following steps.

(a) 탑 프레임의 양측 끝단을 직각으로 절삭 가공하여 탑 프레임의 다른 부분의 두께보다 얇은 두께를 갖는 단차부를 성형하는 단계;(a) cutting both ends of the top frame at right angles to form a step portion having a thickness thinner than that of other portions of the top frame;

(b) 메인 프레임에 전지셀 적층체를 수용하고, 상기 전지셀 적층체에 엔드 프레임을 결합하는 단계; 및(b) accommodating the battery cell stack in the main frame, and coupling the end frame to the battery cell stack; and

(c) 상기 메인 프레임에 상기 탑 프레임을 배치하고 용접으로 결합하는 단계(c) arranging the top frame on the main frame and joining by welding

또한, 상기 단계 (a)는 상기 탑 프레임의 외주변부를 깎아내는 과정을 포함할 수 있다.In addition, the step (a) may include the process of cutting off the outer periphery of the top frame.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 에너지원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device including the battery pack as an energy source.

상기 디바이스로는, 예를 들어, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전력저장장치 및 전기자전거 등을 포함하는 고출력, 고용량의 에너지원을 필요로 하는 제품들이 이에 해당될 수 있다.The device may include, for example, products requiring high-output and high-capacity energy sources, including electric vehicles, hybrid electric vehicles, power storage devices, and electric bicycles.

이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 차단부가 형성된 탑 프레임을 포함하는 전지팩은 레이저 빔이 투과되는 것을 방지할 수 있다.As described above, the battery pack including the top frame in which the blocking part according to the present invention is formed can prevent the laser beam from being transmitted.

또한, 성형과정에서 재료가 손실되지 않는 밀링(milling) 가공에 의해 차단부를 성형하기 때문에, 부품 수율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the blocking part is formed by milling in which material is not lost during the forming process, it is possible to prevent a decrease in the yield of parts.

또한, 판상형의 탑 프레임을 절곡하여 변형할 뿐 종래 기술의 리브 구조와 같이 돌출된 형태의 구조가 불필요하기 때문에, 탑 프레임의 무게 증가 없이 차단부를 구비할 수 있다.In addition, since the plate-shaped top frame is bent and deformed and a protruding structure like the rib structure of the prior art is unnecessary, a blocking part can be provided without increasing the weight of the top frame.

또한, 탑 프레임의 두께를 최소화할 수 있기 때문에 전지셀 적층체의 공간을 더 확보할 수 있는 바, 에너지밀도가 향상될 수 있다.In addition, since the thickness of the top frame can be minimized, the space of the battery cell stack can be further secured, so that the energy density can be improved.

도 1은 일반적인 전지팩의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 전지팩이 결합된 상태의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전지팩의 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 탑 프레임의 사시도이다.
도 5는 도 4의 정면도이다.
도 6은 도 3이 결합된 상태의 부분 확대도이다.
도 7은 도 5의 부분 확대도이다.1 is an exploded perspective view of a general battery pack.
FIG. 2 is a partially enlarged view of a state in which the battery pack of FIG. 1 is coupled.
3 is an exploded perspective view of the battery pack according to the present invention.
4 is a perspective view of the top frame of FIG. 3 ;
FIG. 5 is a front view of FIG. 4 ;
FIG. 6 is a partially enlarged view of a state in which FIG. 3 is combined.
7 is a partially enlarged view of FIG. 5 .

이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments in which those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the detailed description of the principle of operation of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.

구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.Descriptions that limit or add elements are applicable to all inventions unless there are special limitations, and are not limited to specific inventions.

본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention will be described along with detailed examples according to the drawings.

도 3은 본 발명에 따른 전지팩의 분해사시도이다.3 is an exploded perspective view of the battery pack according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전지팩(200)은 메인 프레임(220) 및 탑 프레임(230)으로 구성되는 전지팩 케이스 내부에 복수의 전지셀들(211)이 수용된 상태로 이루어진다.Referring to FIG. 3 , the battery pack 200 according to the present invention has a state in which a plurality of battery cells 211 are accommodated in the battery pack case including the main frame 220 and the top frame 230 .

구체적으로, 복수의 전지셀들(211)이 적층된 상태로 밀착 배열되어 전지셀 적층체(210)를 구성하고, 전지팩 케이스는, 전지셀 적층체(210)를 내부에 수용하도록 전지셀 적층체(210)의 하면과 양쪽 측면을 감싸는 구조로 이루어진 메인 프레임(220), 전지셀 적층체(210)의 상면 상에 위치하는 탑 프레임(230), 및 전지셀 적층체(210)의 전극리드와 대향하도록 배치되는 2개의 엔드 프레임들(240)을 포함한다.Specifically, a plurality of battery cells 211 are closely arranged in a stacked state to constitute the battery cell stack 210 , and the battery pack case is stacked to accommodate the battery cell stack 210 therein. The main frame 220 having a structure surrounding the lower surface and both sides of the body 210 , the top frame 230 positioned on the upper surface of the battery cell stack 210 , and electrode leads of the battery cell stack 210 . and two end frames 240 disposed to face each other.

메인 프레임(220)은, 바닥면(221) 및 2개의 측벽(222)들로 구성되고, 복수의 전지셀들(211)은 파우치형 전지셀이 사용될 수 있으며, 양극리드 및 음극리드가 서로 반대 방향으로 돌출되는 양방향 전지셀들을 사용할 수 있다.The main frame 220 is composed of a bottom surface 221 and two sidewalls 222 , and a pouch-type battery cell may be used for the plurality of battery cells 211 , and the positive lead and the negative lead are opposite to each other. Bidirectional battery cells protruding in the direction may be used.

상기 복수의 전지셀들은 소망하는 전지팩의 출력 및 용량에 따라 직렬 및/또는 병렬로 연결이 되도록 버스바 등을 이용하여 전극리드들의 전기적인 연결이 이루어질 수 있고, 필요에 따라, 상기 전지셀 적층체는 상기 전지셀을 수용하는 카트리지, 완충부재, 또는 냉각판 등을 더 포함할 수 있다.The plurality of battery cells may be electrically connected to the electrode leads using a bus bar or the like to be connected in series and/or in parallel according to the desired output and capacity of the battery pack, and if necessary, the battery cell stacking The sieve may further include a cartridge for accommodating the battery cell, a buffer member, or a cooling plate.

상기 엔드 프레임은 전지셀 적층체에 결합한 상태에서 전지셀 적층체와 함께 메인 프레임에 탑재될 수 있고, 또는 전지셀 적층체가 메인 프레임에 탑재되고, 상기 메인 프레임에 탑 프레임이 결합된 상태에서 엔드 프레임이 결합될 수 있다.The end frame may be mounted on the main frame together with the battery cell stack in a state coupled to the battery cell stack, or the battery cell stack is mounted on the main frame, and the end frame in a state in which the top frame is coupled to the main frame. can be combined.

탑 프레임(230)은 외주변 상에 상대적으로 두께가 얇은 단차부(232)를 포함한다. 즉, 단차부의 두께는 탑 프레임에서 단차부를 제외한 다른 부분의 두께보다 얇은 두께로 성형된다.The top frame 230 includes a step portion 232 having a relatively thin thickness on the outer periphery. That is, the thickness of the step portion is formed to be thinner than the thickness of other portions except for the step portion in the top frame.

단차부(232)는 탑 프레임(230)과 메인 프레임(220)의 결합을 위한 레이저 용접시 레이저 빔이 전지팩 내부로 투과되는 것을 방지하기 위한 구조로서, 탑 프레임(230)의 양쪽 단부의 내측면을 부분적으로 절삭하는 방법에 의해 형성될 수 있다.The step portion 232 is a structure for preventing the laser beam from being transmitted into the battery pack during laser welding for coupling the top frame 230 and the main frame 220 , and is provided at both ends of the top frame 230 . It may be formed by a method of partially cutting the side surface.

하나의 구체적인 실시예로서, 상기 전지팩의 제조방법은, 탑 프레임의 양측 끝단을 직각으로 절삭 가공하여 탑 프레임의 다른 부분의 두께보다 얇은 두께를 갖는 단차부를 성형하는 단계, 메인 프레임에 전지셀 적층체를 수용하고, 상기 전지셀 적층체에 엔드 프레임을 결합하는 단계, 및 상기 메인 프레임에 상기 탑 프레임을 배치하고 용접으로 결합하는 단계를 포함할 수 있고, 구체적으로, 상기 단계 (a)는 상기 탑 프레임의 외주변부를 깎아내는 과정을 포함할 수 있다.As a specific embodiment, the method for manufacturing the battery pack includes forming a step portion having a thickness thinner than that of other parts of the top frame by cutting both ends of the top frame at right angles, stacking the battery cells on the main frame Accommodating a sieve, coupling the end frame to the battery cell stack, and placing the top frame on the main frame and bonding by welding, specifically, the step (a) is the It may include the process of cutting off the outer periphery of the top frame.

예를 들어, 상기 단차부 성형을 위하여 NC 머신을 이용하여 설정된 형태가 되도록 외주변 단부를 깎아내는 과정을 진행할 수 있다. 이와 같은 방법은 정밀한 성형이 가능하기 때문에 상기 단차부에서 단차가 형성되는 코너에 라운딩 구조가 형성되지 않고, 접하는 면들이 서로 직각이 되도록 접하는 형태로 절삭 가공 성형을 할 수 있다.For example, a process of cutting the outer peripheral end to a set shape using an NC machine for forming the step portion may be performed. In this method, since precise molding is possible, a rounding structure is not formed at the corner where the step is formed in the step portion, and the contacting surfaces may be in contact with each other so that they are at right angles to each other.

즉, 압출 성형에 의해 리브가 형성된 탑 프레임을 성형하는 종래에는 리브의 높이 설계시 라운딩 형태의 코너부가 형성되는 것을 고려한 반면, 본 발명은 레이저 빔을 차단하기에 필요한 길이를 단차부의 높이로 설정하고 있는 바, 레이저 빔을 차단하는 구조를 성형하는 방법의 차이에 따라 설계상 차이가 발생한다.That is, in the prior art of molding a top frame in which ribs are formed by extrusion, it is considered that a rounded corner portion is formed when designing the height of the ribs, whereas the present invention sets the length required to block the laser beam as the height of the step portion. Bar, there is a difference in design depending on the difference in the method of forming the structure that blocks the laser beam.

도 4는 도 3의 탑 프레임의 사시도이고, 도 5는 도 4의 정면도이다.4 is a perspective view of the top frame of FIG. 3 , and FIG. 5 is a front view of FIG. 4 .

도 4 및 도 5를 참조하면, 탑 프레임(230)은 전지셀 적층체와 대면하는 평판형의 본체부(231), 및 메인 프레임의 측벽 상단에 안착되는 단차부(232)를 포함한다.4 and 5 , the top frame 230 includes a flat body part 231 facing the battery cell stack, and a step part 232 seated on the top of the side wall of the main frame.

탑 프레임은 양측 단부 끝단 중 한쪽면을 절삭하여 단차부를 성형하는 바, 단차부가 성형되지 않은 탑 프레임의 다른쪽 면은 평면 형태이다.The top frame cuts one side of both ends to form a stepped portion, and the other side of the top frame, on which the stepped portion is not formed, is flat.

또한, 상기 단차부는 절삭 가공에 의해 탑 프레임의 양측 끝단 단부의 두께를 얇게 형성하는 것인 바, 단차부의 두께는 단차부의 전체 부분에서 균일하게 형성될 수 있다.In addition, since the step portion is formed to have a thin thickness of both ends of the top frame by cutting, the thickness of the step portion may be uniformly formed over the entire portion of the step portion.

탑 프레임은 단차부가 메인 프레임의 측벽 끝단 상에 위치하도록 메인 프레임과 결합하고, 탑 프레임과 메인 프레임이 접촉한 부분이 용접부가 된다.The top frame is coupled to the main frame so that the step portion is located on the end of the side wall of the main frame, and a portion in contact with the top frame and the main frame becomes a welding portion.

이와 같이, 메인 프레임과 탑 프레임의 결합을 위한 레이저 용접시, 레이저 빔은 상기 본체부의 측면에 의해 차단된다. 따라서, 레이저 빔에 의해 전지셀들이 손상되는 것을 방지할 수 있다.As such, during laser welding for coupling the main frame and the top frame, the laser beam is blocked by the side surface of the main body. Accordingly, it is possible to prevent the battery cells from being damaged by the laser beam.

하나의 구체적인 예에서, 탑 프레임의 x축 방향 중심축에서 좌우 방향 각각으로 115.5 ㎜가 되도록 탑 프레임의 x축 방향 폭을 설정하여 전체 길이가 231 ㎜인 경우, 단차부는 탑 프레임의 외주변 양측 끝단 각각에서 내측으로 약 2.1 ㎜까지 형성된다. 즉, 탑 프레임의 x축 방향 중심축에서 약 113.4 ㎜ 떨어진 위치에서부터 단차부가 형성될 수 있다.In one specific example, when the total length is 231 mm by setting the width in the x-axis direction of the top frame to be 115.5 mm in the left and right directions from the central axis in the x-axis direction of the top frame, the step portion is both ends of the outer periphery of the top frame Each is formed inwardly to about 2.1 mm. That is, the step portion may be formed from a position about 113.4 mm away from the central axis in the x-axis direction of the top frame.

도 6은 도 3이 결합된 상태의 부분 확대도이고, 도 7은 도 5의 부분 확대도이다.FIG. 6 is a partially enlarged view of a state in which FIG. 3 is combined, and FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. 5 .

도 6 및 도 7을 참조하면, 본체부(231)에서 단차부(232)로 연결되는 본체부의 측면(233)은 메인 프레임의 측벽(222) 끝단과 평행하게 대면한다.6 and 7 , the side surface 233 of the body part connected from the body part 231 to the step part 232 faces in parallel with the end of the side wall 222 of the main frame.

탑 프레임과 메인 프레임의 결합의 편의성을 고려할 때, 단차부 (232)의 폭(a1)은 메인 프레임 측벽(222)의 두께(a2) 보다 크게 형성될 수 있고, 또는, 전지팩의 밀봉력을 높이기 위한 측면에서 단차부 (232)의 폭(a1)은 메인 프레임 측벽(222)의 두께(a2)와 동일한 크기로 이루어질 수 있음은 물론이다.In consideration of the convenience of coupling the top frame and the main frame, the width a1 of the step portion 232 may be formed to be larger than the thickness a2 of the main frame sidewall 222, or the sealing force of the battery pack is reduced. Of course, in terms of heightening, the width a1 of the step portion 232 may be the same size as the thickness a2 of the main frame sidewall 222 .

본 발명에 따른 탑 프레임은 절삭 가공에 의해 레이저 빔을 차단하는 구조를 성형하기 때문에, 종래의 탑 프레임을 압출성형하는 경우와 비교할 때 얇은 두께의 탑 프레임을 제조할 수 있는 바, 예를 들어, 상기 탑 프레임의 본체부의 두께는 2 ㎜ 이하로 형성될 수 있다.Since the top frame according to the present invention forms a structure that blocks the laser beam by cutting, it is possible to manufacture a thin top frame compared to the case of extrusion molding of the conventional top frame, for example, The thickness of the body portion of the top frame may be formed to be 2 mm or less.

하나의 구체적인 예에서, 본체부의 두께(h1)는 2 ㎜ 이하일 때, 본체부의 두께와 상기 단차부의 두께 차이(h2), 즉, 레이저 빔의 투과를 방지할 수 있는 본체부 측면의 두께는 0.5 ㎜ 내지 0.9 ㎜일 수 있으며, 상세하게는 0.7 ㎜일 수 있다.In one specific example, when the thickness h1 of the body portion is 2 mm or less, the difference between the thickness of the body portion and the thickness of the step portion (h2), that is, the thickness of the side surface of the body portion capable of preventing transmission of the laser beam is 0.5 mm to 0.9 mm, specifically 0.7 mm.

상기 본체부 측면의 두께가 0.7 ㎜ 보다 작은 경우에는 레이저 빔을 차단하지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 0.7 ㎜ 보다 큰 경우에는 레이저 용접이 되는 용접부의 면적이 줄어들기 때문에 용접 불량이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.If the thickness of the side of the body part is less than 0.7 mm, a problem may occur that the laser beam cannot be blocked, and if it is larger than 0.7 mm, the welding defect may occur because the area of the welding part to be laser welded is reduced, so it is not preferable. not.

이와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 레이저 빔을 차단할 수 있도록 단차부가 성형된 탑 프레임을 사용하며, 상기 단차부는 절삭 가공 방법으로 성형되기 때문에, 얇은 두께를 갖는 탑 프레임의 제조가 가능하고, 이와 같이 변형된 탑 프레임을 사용하더라도 전지팩의 두께가 변하지 않는 바, 전지팩의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.As such, the battery pack according to the present invention uses a top frame in which a step portion is formed to block a laser beam, and since the step portion is formed by a cutting method, it is possible to manufacture a top frame having a thin thickness, Since the thickness of the battery pack does not change even when the modified top frame is used, the energy density of the battery pack can be increased.

본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

100, 200: 전지팩
101: 용접부
110, 210: 전지셀 적층체
111, 211: 전지셀
120, 220: 메인 프레임
121, 221: 바닥면
122, 222: 측벽
130, 230: 탑 프레임
131: 리브
140, 240: 엔드 프레임
231: 본체부
232: 단차부
233: 본체부의 측면
a1: 단차부의 폭
a2: 측벽의 두께
h1: 본체부의 두께
h2: 본체부의 두께와 단차부의 두께 차이100, 200: battery pack
101: welding part
110, 210: battery cell stack
111, 211: battery cell
120, 220: main frame
121, 221: bottom surface
122, 222: side wall
130, 230: top frame
131: rib
140, 240: end frame
231: body part
232: step part
233: side of the body part
a1: the width of the step
a2: thickness of the side wall
h1: thickness of the body
h2: the difference between the thickness of the main body and the thickness of the step

Claims (11)

복수의 전지셀들이 적층되어 있는 전지셀 적층체;
상기 전지셀 적층체의 하면과 양쪽 측면을 감싸도록 바닥면과 2개의 측벽으로 구성되는 메인 프레임;
상기 전지셀 적층체의 상면 상에 위치하는 탑 프레임; 및
상기 전지셀 적층체의 전극리드와 대향하도록 배치되는 엔드 프레임;
을 포함하고,
상기 탑 프레임은 외주변 상에, 탑 프레임의 다른 부분보다 상대적으로 두께가 얇은 단차부를 포함하는 전지팩.a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked;
a main frame comprising a bottom surface and two side walls to surround a lower surface and both sides of the battery cell stack;
a top frame positioned on the upper surface of the battery cell stack; and
an end frame disposed to face the electrode lead of the battery cell stack;
including,
The top frame is on the outer periphery, the battery pack including a step portion having a relatively thinner thickness than other parts of the top frame. 제 1 항에 있어서, 상기 단차부는 상기 탑 프레임을 직각으로 절삭 가공하여 성형하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the step portion is formed by cutting the top frame at a right angle. 제 1 항에 있어서, 상기 탑 프레임은,
상기 전지셀 적층체와 대면하는 평판형의 본체부, 및 상기 메인 프레임의 측벽 상단에 안착되는 단차부를 포함하는 전지팩.According to claim 1, wherein the top frame,
A battery pack comprising a flat body portion facing the battery cell stack, and a step portion seated on an upper end of a side wall of the main frame. 제 3 항에 있어서, 상기 본체부에서 단차부로 연결되는 본체부의 측면은 상기 메인 프레임의 측벽 끝단과 대면하도록 배치되는 전지팩.The battery pack according to claim 3, wherein a side surface of the main body connected to the step portion from the main body is disposed to face an end of a side wall of the main frame. 제 3 항에 있어서, 상기 단차부의 두께는 단차부의 전체 부분에서 균일하게 형성되는 전지팩.The battery pack according to claim 3, wherein the thickness of the step portion is uniformly formed over the entire portion of the step portion. 제 3 항에 있어서, 상기 본체부의 두께는 2 ㎜ 이하이고, 상기 본체부의 두께와 상기 단차부의 두께 차이는 0.5 ㎜ 내지 0.9 ㎜이하인 전지팩.The battery pack according to claim 3, wherein the thickness of the main body is 2 mm or less, and the difference between the thickness of the main body and the thickness of the step is 0.5 mm to 0.9 mm or less. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 프레임의 측벽 상단에 안착되는 단차부의 폭은 상기 메인 프레임 측벽의 두께보다 큰 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein a width of the step portion seated on an upper end of the sidewall of the main frame is greater than a thickness of the sidewall of the main frame. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 프레임과 상기 탑 프레임의 결합을 위한 레이저 용접시, 레이저 빔은 상기 본체부의 측면에 의해 차단되는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein, during laser welding for coupling the main frame and the top frame, a laser beam is blocked by a side surface of the main body. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 전지팩의 제조방법으로서,
(a) 탑 프레임의 양측 끝단을 직각으로 절삭 가공하여 탑 프레임의 다른 부분의 두께보다 얇은 두께를 갖는 단차부를 성형하는 단계;
(b) 메인 프레임에 전지셀 적층체를 수용하고, 상기 전지셀 적층체에 엔드 프레임을 결합하는 단계; 및
(c) 상기 메인 프레임에 상기 탑 프레임을 배치하고 용접으로 결합하는 단계;
를 포함하는 전지팩의 제조방법.A method for manufacturing a battery pack according to any one of claims 1 to 8, comprising:
(a) cutting both ends of the top frame at a right angle to form a step portion having a thickness thinner than that of other portions of the top frame;
(b) accommodating the battery cell stack in the main frame, and coupling the end frame to the battery cell stack; and
(c) disposing the top frame on the main frame and joining by welding;
A method of manufacturing a battery pack comprising a. 제 9 항에 있어서, 상기 단계 (a)는 상기 탑 프레임의 외주변부를 깎아내는 과정을 포함하는 전지팩의 제조방법.10. The method of claim 9, wherein step (a) comprises a step of cutting off an outer periphery of the top frame. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 전지팩을 에너지원으로 포함하는 디바이스.A device comprising the battery pack according to any one of claims 1 to 8 as an energy source.
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