KR20210111967A - A Cell Case Structure for cylindrical battery Cells - Google Patents

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KR20210111967A KR1020200026904A KR20200026904A KR20210111967A KR 20210111967 A KR20210111967 A KR 20210111967A KR 1020200026904 A KR1020200026904 A KR 1020200026904A KR 20200026904 A KR20200026904 A KR 20200026904A KR 20210111967 A KR20210111967 A KR 20210111967A
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Abstract

The present invention relates to a lithium battery pack structure with an integrated spring electrode terminal, which comprises: a first outer frame including a battery insertion groove formed to allow four small cylindrical battery cells to be inserted thereinto side by side, a plurality of circular slots provided inside to help air flow along the circumference of the battery insertion groove, two insertion guides provided in a diagonal direction, a guide bar having a fastening hole provided at the end of the insertion guide to allow a fastening bolt to be inserted thereinto, and a guide groove fixed by being coupled to the fastening hole of a second outer frame; the second outer frame having the same structure as the first outer frame and having a battery insertion groove in which the opposite electrode of the cell is inserted from the opposite side of the cylindrical battery cell; a spring electrode terminal integrally injected with a terminal injection space for electrical connection of the battery cells inside the battery insertion groove of the outer frame; and a single screw hole perforated for screw connection between the integrally injected spring electrode terminal and a busbar. Accordingly, a fastening process of a cell terminal and a spring is included in the existing outer frame manufacturing process, thereby leading an increase in yield and a reduction in a defect rate occurring during a terminal insertion process. In addition, busbar fastening areas are disposed on the upper and lower surfaces for each unit battery module, respectively, thereby contributing to reducing production cost and increasing yield.

Description

일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조{A Cell Case Structure for cylindrical battery Cells}Lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal {A Cell Case Structure for cylindrical battery Cells}

본 발명은 부스바 체결을 용이하게 하는 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리 셀 케이스의 외부프레임에 일체형 스프링 전극 단자를 사출할 공간과 그 스프링 전극 단자를 구비하여 셀 단자와 스프링의 체결 과정을 기존 외부프레임 제작공정에 포함함으로써 수율 향상과 단자 삽입 과정 중 생기는 불량률 감소를 유도하며 부스 바 체결 부위도 단위 배터리 모듈당 상, 하면 각각 하나를 배치함으로써 생산비 절감 및 수율 향상에 기여할 수 있는 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a lithium battery battery pack having an integrated spring electrode terminal that facilitates busbar fastening, and more specifically, a space for injecting an integrated spring electrode terminal into an outer frame of a battery cell case and a spring electrode terminal thereof By including the cell terminal and spring fastening process in the existing external frame manufacturing process, yield improvement and a reduction in the defect rate generated during the terminal insertion process are induced. It relates to a lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal that can contribute to saving and improving yield.

현재 많은 곳에서 전기에너지를 저장하는 장치로 배터리를 사용하고 있으며, 1차 전지와 2차 전지 대부분은 원통형(Cylindrical), 각형(Prismatic), 파우치 (Pouch)의 형태를 가지고 있다. 재충전하여 사용이 가증한 2차 전지는 스마트폰, 노트북 등 휴대용 전자기기부터 배터리를 이용한 충전 가능한 전기차 등 광범위하게 사용되고 있으며, 최근에는 여러 개의 배터리 셀을 직/병렬로 연결하여 태양광, 풍력 등에서 만들어진 전기를 저장하여 사용하는 ESS(Energy Storage System) 등에도 사용되고 있다. Currently, batteries are used as devices for storing electrical energy in many places, and most primary and secondary batteries have cylindrical, prismatic, and pouch shapes. Rechargeable secondary batteries are widely used from portable electronic devices such as smartphones and laptops to electric vehicles that can be recharged using batteries. It is also used in ESS (Energy Storage System) that stores and uses electricity.

원통형 배터리 셀을 직/병렬 형태로 연결하는 방법에는 배터리 셀의 양극과 음극 단자를 또 다른 외부의 연결 판(Bus Bar)을 이용하여 용접을 하는 경우가 대부분이다. 이때 병렬 연결(양극끼리 그리고 음극끼리의 연결)을 통해 전류 용량을 증가시킬 수 있으며, 직렬연결(양극과 또다른 전지의 음극을 연결)을 통해 전압을 올릴 수 있다. 주로 배터리 셀의 양극, 음극과 동일한 소재인 니켈판을 이용하여 용접을 하는 경우가 대부분이다. 통상 사용되는 전기장치(휴대용에서 전기자동차용, ESS용)는 12V, 24V, 48V, 72V, 110V, 200V, 380V 등이므로 수 In the method of connecting cylindrical battery cells in series/parallel type, most of the cases are welding the positive and negative terminals of the battery cells using another external connecting plate (Bus Bar). At this time, the current capacity can be increased through parallel connection (connection between positive poles and negative poles), and voltage can be increased through series connection (connection between positive electrode and negative electrode of another battery). In most cases, welding is performed using nickel plates, which are the same material as the positive and negative electrodes of battery cells. Electric devices normally used (portable to electric vehicles, ESS) are 12V, 24V, 48V, 72V, 110V, 200V, 380V, etc.

개에서 수십 개의 직렬연결이 필요하며, 사용되는 에너지량에 따라 수 개에서 수백 개, 수천 개의 병렬연결이 필요한 경우도 있다.Several to several dozen series connections are required, and depending on the amount of energy used, several to hundreds or thousands of parallel connections are sometimes required.

종래의 방법으로는 첨부된 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 배터리의 양극과 음극을 직렬과 병렬로 연결할 때 별도의 극판과 배터리 전극 사이를 순간적으로 전압을 가하는 점(Spot) 용접 또는 레이져 용접 등을 이용하여 연결하는 형태로 다수의 셀을 직렬과 병렬로 연결하는 방법을 이용하였다. 한 개의 배터리 셀과 동일한 전압을 가지면서 전류 용량만 증가된 배터리 모듈이라고 부른다. 다수개의 배터리 셀이 병렬로 연결되어 전류용량이 증가된 하나의 배터리 모듈의 (+)극과 또 다른 하나의 배터리 모듈의 (-)극을 다수 연결하면(직렬연결) 원하는 전압까지 올릴 수 있으며, 이를 배터리 팩이라고 부른다. 예컨대 3.7V, 3Ah의 원통셀 다수개를 이용하여 4직렬 20병렬로 연결하면 14.4V 60Ah의 배터리 팩을, 7직렬 10병렬 연결하면 25.9V 30Ah의 전지 팩을 제작할 수 있다.In a conventional method, as shown in FIGS. 1 and 2, when the positive and negative electrodes of the battery are connected in series and in parallel, a voltage is applied momentarily between a separate electrode plate and the battery electrode by spot welding or laser welding. A method of connecting a plurality of cells in series and in parallel was used in the form of connecting using the like. It is called a battery module having the same voltage as a single battery cell and increasing only the current capacity. When a plurality of battery cells are connected in parallel and the (+) pole of one battery module with increased current capacity and the (-) pole of another battery module are connected (series connection), the desired voltage can be raised. This is called a battery pack. For example, if a plurality of 3.7V, 3Ah cylindrical cells are connected in 4 series and 20 parallel, a battery pack of 14.4V 60Ah can be manufactured, and if 7 series and 10 are connected in parallel, a 25.9V 30Ah battery pack can be manufactured.

그러나 소용량 원통 셀로 이뤄진 배터리 모듈을 다수개를 직/병렬로 연결해서 사용하는 배터리 팩의 구조에서는 경우에 따라 수천 개를 직렬과 병렬로 연결될 수 있는데 점(Spot) 용접을 이용하는 경우 다음과 같은 몇 가지 문제가 발생한다. However, in the structure of a battery pack that uses a plurality of battery modules made of small-capacity cylindrical cells connected in series/parallel, in some cases, thousands of units can be connected in series and parallel. A problem arises.

먼저, 배터리 셀의 (+) 부와 (-) 부의 Spot 용접부는 저항체이므로, 전류가 흐를 때 열이 발생하고, 충/방전 시 배터리 자체에서 열이 발생하면서 수축 및 팽창을 하는데 Spot 용접 방식의 경우 배터리 셀이 밀집된 형태를 취하기 때문에 열을 방출할 통로가 없고 이로 인한 배터리 셀의 노화가 급속히 진행된다. 즉, 충/방전 시 셀에서 발생하는 열을 방열시키는 방안을 해결해야 하고, 하나의 셀이 부풀어 오를 때 밀집되어 있는 이웃한 셀이 압력을 받지 않도록 간격 유지해야 한다. First, since the (+) and (-) part of the battery cell is a resistor, it generates heat when current flows and contracts and expands as the battery itself generates heat during charging/discharging. Because the battery cells take a dense form, there is no path to dissipate heat, and the aging of the battery cells is rapid. In other words, it is necessary to solve a method of dissipating the heat generated in the cell during charging/discharging, and to maintain the space so that the neighboring cells are not subjected to pressure when one cell is inflated.

또한, 다수 개의 배터리 셀을 Spot 용접을 통해 결합시키는 경우 진동으로 인한 접점 불량 또는 용접 불량 등이 다수 발생하며, 이 경우 접점 불량 부위를 찾아내기도 어렵고, 찾아낸다고 하더라도 이를 교정하여 다시 Spot 용접을 통해 결합하는 작업은 전기적 쇼트 발생가능성과 대형 배터리 팩 자체의 고중량으로 인한 작업의 곤란성을 해결해야 한다.In addition, when a plurality of battery cells are combined through spot welding, a number of contact defects or welding defects due to vibration occur. The joining operation must solve the difficulty of operation due to the possibility of electric short circuit and the high weight of the large battery pack itself.

특히, 하나의 셀이 노화되어 온도가 상승되면 이 셀을 따로 교체하기가 어렵고, 셀 내부에서 (+)극과 (-)극이 연결되어 전지로서 기능을 못할 때, 셀 내부에서 쇼트상태를 유지하는 경우 이 셀과 병렬로 연결된 다른 셀의 전류가 쇼트 상태인 배터리 셀을 통해 전기에너지를 모두 소진하게 되는 문제도 있다. 이 경우에도 기계적으로 Spot 용접 상태를 유지한 배터리 모듈이나 팩의 경우에는 하나의 배터리 셀을 교체할 수 있는 대책을 세울 수 없는데, 하나의 셀이 문제 발생시, 이웃한 셀에 문제가 전이되지 않도록 하는 방안의 모색이 필요하다.In particular, when one cell ages and the temperature rises, it is difficult to replace the cell separately, and when the (+) and (-) poles are connected inside the cell and the cell does not function as a battery, a short-circuit is maintained inside the cell. In this case, there is also a problem in that all electrical energy is consumed through the battery cell in which the current of other cells connected in parallel with this cell is short-circuited. Even in this case, in the case of a battery module or pack that mechanically maintains the spot welded state, it is not possible to take measures to replace one battery cell. It is necessary to find a way out.

위와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인의 등록특허 제10-1919943호 원통 전지용 배터리 팩 구조에서 첨부된 도 3 내지 도 5는 셀 케이스의 외부 프레임 커버에 분할된 셀 단자 4개를 삽입하고, 삽입된 셀 단자에 분할된 4개의 스프링을 체결한 후, 이를 셀 케이스의 외부 프레임과 다시 결합하는 단계를 거쳐야 하는 등 추가 공정이 필요한 문제가 대두되고, 이를 통해 수율의 감소와 공정의 불규칙성에 기한 제품의 신뢰성 저하를 유발하여 공정 절차를 간소화할 수 있는 새로운 형태의 셀 케이스 개발이 요구되고 있으며, 부가적으로 부스 바 접촉을 위하여 지나치게 많은 구멍을 배치하여 부스 바 자재 및 나사 낭비와 더불어 과도한 체결 공정으로 인한 수율 감소의 문제가 있어 그 문제 해결이 요구되었다.In order to solve the above problem, in the present applicant's Patent Registration No. 10-1919943 in the battery pack structure for a cylindrical battery, 3 to 5 are attached to the outer frame cover of the cell case, four divided cell terminals are inserted and inserted After fastening the four divided springs to the cell terminal, there is a problem that requires additional processing, such as having to go through a step of recombining it with the outer frame of the cell case. There is a need to develop a new type of cell case that can simplify the process procedure by causing a decrease in reliability of There was a problem of a decrease in yield due to the problem, and the problem was required to be solved.

1. 원통 전지용 배터리 팩 구조(A Cell Case Structure for cylindrical battery Cells)(특허등록번호 제10-1919943호)1. A Cell Case Structure for cylindrical battery Cells (Patent Registration No. 10-1919943) 2. 리튬배터리 팩에 사용하는 PCB 부스바(PCB busbars used in assembling Lithium battery pack)(특허등록번호 제10-2061747호)2. PCB busbars used in assembling Lithium battery pack (Patent Registration No. 10-2061747)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 4개의 소형 원통 배터리 셀이 각각 삽입되도록 배터리 삽입 홈이 형성되고, 삽입 홈의 주변을 따라 공기의 유동을 돕는 다수개의 원형 슬롯과 부스 바 체결을 위한 구멍 하나가 구비되며, 사출 방식으로 삽입된 일체형 스프링 전극 단자가 각각 구비된 2개의 외부프레임을 포함하여 구성되는 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, a battery insertion groove is formed so that four small cylindrical battery cells are respectively inserted, and a plurality of circular slots that help air flow along the periphery of the insertion groove and a bus bar for fastening It is to provide a structure of a lithium battery battery pack having an integral spring electrode terminal having one hole and including two outer frames each having an integral spring electrode terminal inserted by an injection method.

또한, 본 발명은 셀 단자와 스프링의 체결 과정을 기존 외부프레임 제작공정에 포함함으로써 수율 향상과 단자 삽입 과정 중 생기는 불량률 감소를 유도하며 부스 바 체결 부위도 단위 배터리 모듈당 상, 하면 각각 하나를 배치함으로써 생산비 절감 및 수율 향상에 기여할 수 있는 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention induces a yield improvement and a reduction in the defect rate generated during the terminal insertion process by including the cell terminal and spring fastening process in the existing external frame manufacturing process. This is to provide a lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal that can contribute to reducing production costs and improving yield.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조는 4개의 소형 원통 배터리 셀이 나란하게 각각 삽입되도록 배터리 삽입홈이 형성되고 배터리 삽입홈의 원주를 따라 공기의 유동을 돕도록 내부에 다수개의 원형 슬롯이 구비되고, 대각선 방향으로 2개의 삽입가이드가 구비되고 삽입가이드 끝 단에 체결볼트가 삽입되도록 체결홀이 형성된 가이드바를 구비되고, 제 2 외부프레임의 체결홀과 결합되어 고정되는 가이드 홈이 구비된 제 1 외부프레임, 상기 제 1 외부프레임과 동일한 구조를 가지며 원통형 배터리 셀의 반대편에서 셀의 반대 전극이 삽입되도록 배터리 삽입홈을 구비한 제 2 외부프레임, 상기 외부프레임의 배터리 삽입홈 내측에 배터리 셀의 전기적 연결을 위해 단자 사출공간과 함께 일체로 사출된 스프링 전극 단자, 및 일체로 사출된 스프링 전극단자와 부스 바(Bus Bar)의 나사 연결을 위해 통공된 하나의 나사홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, in the lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal according to an embodiment of the present invention, a battery insertion groove is formed so that four small cylindrical battery cells are respectively inserted side by side, and the circumference of the battery insertion groove A plurality of circular slots are provided inside to help the air flow along A first outer frame having a guide groove coupled to and fixed with a fastening hole of the frame, a second outer frame having the same structure as the first outer frame and having a battery insertion groove to insert the opposite electrode of the cell from the opposite side of the cylindrical battery cell An external frame, a spring electrode terminal integrally ejected together with a terminal injection space for electrical connection of a battery cell inside the battery insertion groove of the outer frame, and a screw connection between the integrally ejected spring electrode terminal and a bus bar It is characterized in that it is configured to include a single screw hole drilled for.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조의 스프링 전극 단자는 외부프레임 내부에서 사출과정에서 펀칭을 통해 형성되는 판 스프링 부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the spring electrode terminal of the lithium battery battery pack structure having the integrated spring electrode terminal according to the embodiment of the present invention is characterized in that it further includes a leaf spring portion formed through punching in the injection process inside the outer frame. .

또한, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조는 외부프레임의 각 측면의 중심부에 슬롯 형상으로 다수개의 외부 프레임이 결합이 가능하도록 각각 4개의 결합키 홈이 구비되고, 외부프레임의 결합키 홈과 결합키에 의해 삽입되어 체결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal according to an embodiment of the present invention is provided with four coupling key grooves so that a plurality of external frames can be coupled in a slot shape in the center of each side of the external frame. It is characterized in that it is inserted and fastened by the coupling key groove and the coupling key of the outer frame.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조의 외부 프레임은 2개의 외부 프레임을 연결할 수 있도록 외부 프레임과 일체로 구성되어 대각선 방향으로 2개의 삽입가이드와 삽입가이드 끝 단에 일체로 형성된 체결볼트가 삽입되도록 체결 홀이 형성된 가이드바를 구비하고, 대각선 방향으로 상기 가이드 바가 각각 안착되고 체결 홀을 통해 삽입되는 2개의 가이드 홈이 구비되고, 외부프레임의 측면의 중심부에 슬롯 형상으로 각각 형성되어 다수 개의 외부프레임과 결합되도록 구비된 4 개의 결합키 홈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 한다.In addition, the outer frame of the lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal according to an embodiment of the present invention is integrally configured with the outer frame so that the two outer frames can be connected, and thus two insertion guides and an insertion guide in a diagonal direction. A guide bar having a fastening hole formed therein so that a fastening bolt integrally formed at the end is inserted, the guide bar is seated in a diagonal direction, and two guide grooves inserted through the fastening hole are provided, and at the center of the side of the outer frame It is characterized in that it further comprises four coupling key grooves each formed in a slot shape and provided to be coupled to a plurality of external frames.

본 발명의 실시예에 따른 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조는, 4개의 소형 원통 배터리 셀이 각각 삽입되도록 배터리 삽입홈이 형성되고, 배터리 삽입홈의 주변을 따라 공기의 유동을 돕는 다수개의 원형 슬롯과 부스 바 체결을 위하여 하나의 홀을 구비하고 사출 방식으로 삽입된 일체형 스프링 전극 단자가 외부프레임에 각각 구비되어 셀 케이스 제작 시 셀 케이스의 구조와 공정 절차를 변경이 용이하여, 수율 증가와 제품 신뢰성 향상에 기여한다.In the lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal according to an embodiment of the present invention, a battery insertion groove is formed so that four small cylindrical battery cells are respectively inserted, and it helps the air flow along the periphery of the battery insertion groove. One hole is provided for fastening a plurality of circular slots and busbars, and an integral spring electrode terminal inserted by injection method is provided in each external frame, making it easy to change the structure and process procedure of the cell case when manufacturing the cell case. increase and contribute to the improvement of product reliability.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조는 셀 단자와 스프링의 체결 과정을 기존 외부프레임 제작공정에 포함함으로써 수율 향상과 단자 삽입 과정 중 생기는 불량률 감소를 유도하며 부스 바 체결 부위도 단위 배터리 모듈당 상, 하면 각각 하나를 배치함으로써 생산비 절감 및 수율 향상에 기여할 수 있다.In addition, the lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal according to an embodiment of the present invention includes the process of fastening the cell terminal and the spring to the existing external frame manufacturing process, thereby improving the yield and reducing the defect rate generated during the terminal insertion process. In addition, by arranging one bus bar fastening area on the upper and lower surfaces per unit battery module, it can contribute to reducing production costs and improving yield.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조는 배터리 셀 케이스의 별도의 외부 프레임 커버를 구비하지 않고, 외부 프레임에 부스 바와 체결되는 부위가 한 곳으로 제한함으로써 자재의 원가 절감, 수율 향상에 기여할 수 있다.In addition, the lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal according to an embodiment of the present invention does not include a separate outer frame cover of the battery cell case, and by limiting the portion fastened to the bus bar to the outer frame to one place. It can contribute to material cost reduction and yield improvement.

뿐만아니라, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조는 외부 프레임에 존재하는 단자 사출 공간에 일체형 스프링 전극 단자를 사출함으로써 별도의 전극삽입과 스프링을 체결하는 절차가 필요하지 않아 공정과정이 단순해져 수율 향상을 기대할 수 있고, 작업자의 개별 능력에 관계없이 일정한 품질의 셀 케이스를 제조, 생산해 내 제품의 신뢰성을 향상할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal according to an embodiment of the present invention has a separate electrode insertion and spring fastening procedure by injecting the integrated spring electrode terminal into the terminal injection space existing in the outer frame. As it is not necessary, the process process is simplified and yield improvement can be expected, and it provides the effect of improving the reliability of the product by manufacturing and producing cell cases of constant quality regardless of the individual ability of the operator.

도 1은 종래의 방식인 Spot 용접을 통해 제작된 리튬이온 배터리팩 구조의 사시도.
도 2는 종래의 다른 실시예로서 리튬이온 배터리팩의 구조의 사시도.
도 3은 종래의 셀 케이스를 이용한 배터리 모듈의 사시도
도 4는 종래의 셀 케이스를 이용한 배터리 모듈의 분해사시도
도 5는 종래의 셀 케이스를 이용한 배터리 팩의 사시도
도 6은 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 모듈의 사시도
도 7은 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 모듈의 분해도
도 8은 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 셀 케이스 외부 프레임의 단면도
도 9는 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 모듈의 단면도
도 10은 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 팩의 사시도, 정면도, 평면도 및 측면도
도 11은 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 팩 외부 프레임의 사시도, 정면도, 평면도, 측면도 및 저면도
도 12는 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 팩의 사시도1 is a perspective view of a structure of a lithium-ion battery pack manufactured through spot welding, which is a conventional method.
Figure 2 is a perspective view of the structure of a lithium-ion battery pack as another embodiment of the prior art.
3 is a perspective view of a battery module using a conventional cell case;
4 is an exploded perspective view of a battery module using a conventional cell case;
5 is a perspective view of a battery pack using a conventional cell case;
6 is a perspective view of a battery module having an integrated spring electrode terminal according to the present invention;
7 is an exploded view of a battery module having an integrated spring electrode terminal according to the present invention;
8 is a cross-sectional view of an outer frame of a battery cell case having an integrated spring electrode terminal according to the present invention;
9 is a cross-sectional view of a battery module having an integrated spring electrode terminal according to the present invention;
10 is a perspective view, a front view, a plan view and a side view of a battery pack having an integrated spring electrode terminal according to the present invention;
11 is a perspective view, a front view, a plan view, a side view, and a bottom view of an external frame of a battery pack having an integrated spring electrode terminal according to the present invention;
12 is a perspective view of a battery pack having an integrated spring electrode terminal according to the present invention;

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, detailed description of preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description 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.

도 6은 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 모듈의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 모듈의 분해도를 나타내는데, 첨부된 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조를 살펴보면, 본 발명의 리튬전지 배터리 팩 구조는 크게 외부프레임(100a,100b)은 서로 체결구조를 갖는 제 1 외부프레임(100a) 및 제 2 외부프레임(100b)로 구성된다. 6 is a perspective view of a battery module having an integrated spring electrode terminal of the present invention, and FIG. 7 is an exploded view of a battery module having an integrated spring electrode terminal of the present invention. Looking at the structure of the lithium battery battery pack having an integrated spring electrode terminal according to the present invention, the lithium battery battery pack structure of the present invention is largely composed of the first outer frame 100a and the second outer frame 100a and 100b having a fastening structure with each other. It is composed of two external frames (100b).

제 1 외부프레임(100a)은 4개의 소형 원통 배터리 셀(111)이 나란하게 각각 삽입되도록 배터리 삽입홈(110)이 형성되고 배터리 삽입홈(110)의 원주를 따라 공기의 유동을 돕도록 내부에 다수개의 원형 슬롯(120)이 구비되고, 제 2 외부프레임(100b)은 제 1 외부프레임(100a)과 동일한 구조를 가지며 원통형 배터리 셀(111)의 반대편에서 셀의 반대 전극이 삽입되도록 배터리 삽입홈(110)이 구비되어 제 1 외부프레임(100a)과 체결된다.The first outer frame 100a has a battery insertion groove 110 formed so that four small cylindrical battery cells 111 are inserted in parallel, respectively, and is inside to help the air flow along the circumference of the battery insertion groove 110 . A plurality of circular slots 120 are provided, the second outer frame 100b has the same structure as the first outer frame 100a, and the battery insertion groove is inserted from the opposite side of the cylindrical battery cell 111 so that the opposite electrode of the cell is inserted. 110 is provided and is fastened to the first external frame 100a.

상기 외부프레임(100a,100b)은 배터리 삽입홈(110) 내측에 배터리 셀(111)이 전기적 연결을 위해 사출된 스프링 전극단자(130)가 구비되는데, 각 외부프레임 내에 단자 사출공간(132)과 함께 스프링 전극단자(130)가 일체로 사출되어 성형되어 구성된다.The outer frames 100a and 100b are provided with spring electrode terminals 130 in which the battery cells 111 are injected for electrical connection inside the battery insertion grooves 110, and terminal injection spaces 132 and The spring electrode terminal 130 is integrally injected and molded together.

즉, 종래의 외부프레임과 외부 프레임 커버가 체결되어 구비된 셀 케이스의 구조의 불편을 해소하기 위해 외부프레임만의 결합구조로 셀 케이스를 구성하고, 외부프레임(100a,100b) 내의 배터리 삽입홈(110)에 삽입되는 배터리 셀(111)과 일체형 스프링 전극단자(130)와의 전기적 접촉을 용이하게 하고 공정 및 구조를 간소화하기 위해 각 외부프레임 내에 단자 사출공간(132)과 함께 스프링 전극단자(130)가 일체로 사출되어 구비된다.That is, in order to solve the inconvenience of the structure of the cell case provided in which the conventional outer frame and the outer frame cover are fastened, the cell case is configured with a coupling structure of only the outer frame, and the battery insertion groove (100a, 100b) in the outer frame (100a, 100b) In order to facilitate electrical contact between the battery cell 111 and the integrated spring electrode terminal 130 inserted into the 110) and simplify the process and structure, the spring electrode terminal 130 together with the terminal injection space 132 in each outer frame. is integrally injected and provided.

따라서, 배터리 셀(111)에 전기적 연결을 위해 외부프레임(100a,100b)에 사출된 일체형 스프링 전극 단자(130)와 단자 사출 공간(132)이 존재하고, 일체형 스프링 전극 단자(130)와 부스바(170)를 연결하기 위해 외부 프레임(100a,100b)의 중앙에 나사 홀(140)이 구비되고, 각 외부프레임(100a,100b)에 일체로 연장되어 부설된 가이드 바(150a,150b)에 의해 각각 연결되도록 구성된다.Accordingly, the integrated spring electrode terminal 130 and the terminal injection space 132 injected into the external frames 100a and 100b for electrical connection to the battery cell 111 exist, and the integrated spring electrode terminal 130 and the bus bar are present. A screw hole 140 is provided in the center of the outer frames 100a and 100b to connect the 170, and the guide bars 150a and 150b are integrally extended to each of the outer frames 100a and 100b. Each is configured to be connected.

첨부된 도 8은 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 셀 케이스 외부 프레임의 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 배터리 모듈의 단면도를 도시한 것으로서, 첨부된 도 6 내지 9를 참조하여 배터리 모듈의 세부구성을 살펴보면, 상기 외부프레임(100)은 제 1 외부프레임(100a) 및 제 2 외부프레임(100b)이 각각 체결되도록 서로 대응되도록 형성되는데, 외부프레임(100a,100b)은 4개의 소형 원통 배터리 셀(111)이 삽입될 수 있는 배터리 삽입홈(110)이 구비되고, 배터리 삽입홈(110)의 주변을 따라 공기의 유동 및 냉각을 돕는 다수개의 원형 슬롯(120)이 구비되고, 일체형 스프링 전극 단자가 사출되는 단자사출공간(132) 및 사출 삽입된 일체형 스프링 전극 단자(130) 및 상기 공간의 일체형 단자와 부스 바(Bus Bar)(170)의 나사(141) 연결을 위해 뚫린 하나의 나사 홀(140)으로 구성되고, 상기 일체형 스프링 전극 단자(30)는 사출과정에서 펀칭을 통해 형성된 판 스프링 부(131)를 포함하여 구성된다.8 is a cross-sectional view of an external frame of a battery cell case having an integrated spring electrode terminal of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view of a battery module having an integrated spring electrode terminal of the present invention. Looking at the detailed configuration of the battery module with reference to 9 to 9, the outer frame 100 is formed to correspond to each other so that the first outer frame 100a and the second outer frame 100b are respectively fastened, the outer frame 100a, 100b) is provided with a battery insertion groove 110 into which four small cylindrical battery cells 111 can be inserted, and a plurality of circular slots 120 that help air flow and cooling along the periphery of the battery insertion groove 110 . ) is provided, the terminal injection space 132 into which the integrated spring electrode terminal is injected, the injection-inserted integrated spring electrode terminal 130, and the integrated terminal and the screw 141 of the Bus Bar 170 in the space. It consists of a single screw hole 140 drilled for connection, and the integrated spring electrode terminal 30 includes a leaf spring part 131 formed through punching in the injection process.

또한, 상기 외부프레임(100)은 외부프레임과 일체로 대각선 방향으로 2개의 삽입가이드(151a,151b)가 구비되고 삽입가이드(151a,151b) 끝 단에 체결볼트가 삽입되도록 체결홀(152)이 형성된 가이드바(150a,150b)를 구비되고, 각 외부프레임(100a,100b)이 체결홀(152)을 통해 연결되어 체결구조를 갖는다.In addition, the outer frame 100 is provided with two insertion guides 151a and 151b in a diagonal direction integrally with the outer frame, and a fastening hole 152 so that the fastening bolts are inserted at the ends of the insertion guides 151a and 151b. The formed guide bars 150a and 150b are provided, and each of the external frames 100a and 100b is connected through a fastening hole 152 to have a fastening structure.

즉, 상기 제 1 외부프레임(100a)의 가이드 바(150a)의 체결홀(152a)과 제 2 외부프레임(100b)의 가이드 홈(153b)이 각각 체결되어 고정된다.That is, the fastening hole 152a of the guide bar 150a of the first outer frame 100a and the guide groove 153b of the second outer frame 100b are respectively fastened and fixed.

보다 세부적으로, 상기 외부프레임(100)은 4개의 배터리 삽입홈(110)의 중앙에 위치하여 삽입된 배터리 셀(111)의 동작에 따라 발생되는 공기 유동 또는 냉각을 위해 원형슬롯(120)이 형성되고, 각각 대각선 방향으로 가이드 바(150a,150b)가 구비되고, 각 가이드 바(150a,150b)의 길이 방향으로 가이드 홈(153a,153b)가 구비되며 가이드 홈(153a,153b)이 구비된 가이드 바(150a,150b)의 끝단은 외부프레임(100a,100b)가 체결을 위한 체결홀(152a,152b)을 통해 삽입되는 2개의 가이드 홈(153a,153b)이 구비된다. 또한, 상기 외부프레임(100a,100b)의 측면의 중심부에 슬롯 형상으로 각각 형성되어 다수 개의 외부프레임과 결합되도록 구비된 4개의 결합키홈(160)이 구성된다.In more detail, the outer frame 100 is positioned at the center of the four battery insertion grooves 110 and a circular slot 120 is formed for air flow or cooling generated according to the operation of the inserted battery cell 111 . and guide bars 150a and 150b are provided in the diagonal direction, guide grooves 153a and 153b are provided in the longitudinal direction of each guide bar 150a, 150b, and guide grooves 153a and 153b are provided. The ends of the bars 150a and 150b are provided with two guide grooves 153a and 153b into which the outer frames 100a and 100b are inserted through the fastening holes 152a and 152b for fastening. In addition, each of the four coupling key grooves 160 formed in a slot shape in the center of the side surfaces of the external frames 100a and 100b to be coupled to a plurality of external frames are configured.

또한, 각 외부프레임의 측면의 중심부에 슬롯 형상으로 다수개의 외부 프레임이 결합이 가능하도록 각각 4개의 결합키 홈(160)이 구비되고, 타 외부프레임(100a,100b)의 결합키 홈(160)과 결합키(도면 미도시)에 의해 삽입되어 체결되어 고정된다. In addition, each of the four coupling key grooves 160 are provided so that a plurality of external frames can be coupled in a slot shape in the center of the side surface of each external frame, and the coupling key grooves 160 of the other external frames 100a and 100b are provided. It is inserted and fastened by a coupling key (not shown) and fixed.

또한, 본 발명의 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩은 일체형 스프링 전극 단자(130)와 일체형 스프링 전극 단자 사출공간(132)은 외부프레임(100)의 내부에 위치한 단자 사출공간(132)에 결합해 위치함으로써 종래의 배터리 모듈처럼 스프링과 전극 단자(130)가 외부프레임(111)과의 분리되지 않고, 외부프레임(100)의 내부에 위치한 단자 사출공간(32)에 결합해 위치한다. 또한, 사출된 일체형 스프링 전극 단자(130)에 펀칭 공정을 통해 생성된 스프링 부(131)가 존재하여 별도로 전극단자(130)에 스프링을 삽입하는 공정이 필요 없다.In addition, in the lithium battery battery pack having an integrated spring electrode terminal of the present invention, the integrated spring electrode terminal 130 and the integrated spring electrode terminal injection space 132 are the terminal injection space 132 located inside the outer frame 100 . By being coupled to the position, the spring and the electrode terminal 130 are not separated from the external frame 111 like a conventional battery module, but are coupled to the terminal injection space 32 located inside the external frame 100 and positioned. In addition, since the spring part 131 generated through the punching process is present in the injected integral spring electrode terminal 130 , there is no need to separately insert the spring into the electrode terminal 130 .

또한, 본 발명은 외부 프레임(100)에 공기 유동을 위한 원형슬롯(120)을 제외한 단 하나의 나사홀(140)이 존재하여 부스 바(170)의 체결 면적 및 나사(141) 체결 수의 감소를 통해 원가 감소를 유도할 수 있다.In addition, in the present invention, there is only one screw hole 140 in the outer frame 100 except for the circular slot 120 for air flow, thereby reducing the fastening area of the bus bar 170 and the number of fastening screws 141 . can lead to cost reduction.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.As described above, preferred embodiments of the present invention have been disclosed in the present specification and drawings, and although specific terms are used, these are only used in a general sense to easily explain the technical contents of the present invention and to help the understanding of the present invention. , it is not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

100a : 제 1 외부프레임 100b : 제 2 외부프레임
110 : 배터리 삽입홈
111a,111b,111c,111d : 배터리 셀
120 : 원형 슬롯
130 : 일체형 스프링 단자
131 : 스프링 부 132 : 단자사출공간
140 : 나사홀
141 : 나사
150a : 제 1 가이드 바 150b : 제 2 가이드바
151 : 삽입 가이드 152 : 체결홀
153 : 가이드 홈
160 : 결합키 홈 170 : 부스 바100a: first outer frame 100b: second outer frame
110: battery insertion groove
111a,111b,111c,111d : battery cell
120: circular slot
130: integral spring terminal
131: spring part 132: terminal injection space
140: screw hole
141: screw
150a: first guide bar 150b: second guide bar
151: insertion guide 152: fastening hole
153: guide groove
160: combination key groove 170: bus bar

Claims (4)

4개의 소형 원통 배터리 셀(111)이 나란하게 각각 삽입되도록 배터리 삽입홈(110)이 형성되고 배터리 삽입홈(110)의 원주를 따라 공기의 유동을 돕도록 내부에 다수개의 원형 슬롯(111)이 구비되고, 대각선 방향으로 2개의 삽입가이드(151a)가 구비되고 삽입가이드(151a) 끝 단에 체결볼트가 삽입되도록 체결홀(152a)이 형성된 가이드바(150a)를 구비되고, 제 2 외부프레임(100b)이 체결홀(152a)과 결합되어 고정되는 가이드 홈(153a)이 구비된 제 1 외부프레임(100a),
상기 제 1 외부프레임(100a)과 동일한 구조를 가지며 원통형 배터리 셀(111)의 반대편에서 셀의 반대 전극이 삽입되도록 배터리 삽입홈(110)을 구비한 제 2 외부프레임(100b),
상기 외부프레임(100a,100b)의 배터리 삽입홈(110) 내측에 배터리 셀(111)의 전기적 연결을 위해 단자 사출공간(132)과 함께 일체로 사출된 스프링 전극 단자(130), 및 일체로 사출된 스프링 전극단자(130)와 부스 바(Bus Bar)(160)의 나사(141) 연결을 위해 통공된 하나의 나사홀(140)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조.
The battery insertion groove 110 is formed so that the four small cylindrical battery cells 111 are respectively inserted side by side, and a plurality of circular slots 111 are formed therein to help the air flow along the circumference of the battery insertion groove 110 . is provided, two insertion guides 151a are provided in a diagonal direction, and a guide bar 150a having a fastening hole 152a to insert a fastening bolt into the end of the insertion guide 151a is provided, and a second outer frame ( 100b) a first outer frame (100a) provided with a guide groove (153a) fixed by being coupled to the fastening hole (152a);
A second outer frame 100b having the same structure as the first outer frame 100a and having a battery insertion groove 110 so that the opposite electrode of the cell is inserted from the opposite side of the cylindrical battery cell 111;
The spring electrode terminal 130 integrally injected together with the terminal injection space 132 for electrical connection of the battery cell 111 inside the battery insertion groove 110 of the outer frame 100a, 100b, and integrally injected With an integrated spring electrode terminal, characterized in that it comprises a single screw hole 140 for connecting the screw 141 of the spring electrode terminal 130 and the bus bar 160 Lithium battery battery pack structure.
 제 1 항에 있어서,
상기 스프링 전극 단자(30)는
상기 외부프레임(100a,100b) 내부에서 사출과정에서 펀칭을 통해 형성되는 판 스프링 부(131)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조.
The method of claim 1,
The spring electrode terminal 30 is
A lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal, characterized in that it further includes a leaf spring part (131) formed through punching in the injection process inside the outer frame (100a, 100b).
 제 1 항에 있어서,
상기 외부프레임(100a,100b)의 각 측면의 중심부에 슬롯 형상으로 다수개의 외부 프레임이 결합이 가능하도록 각각 4개의 결합키 홈(160)이 구비되고,
외부프레임(100a,100b)의 결합키 홈(160)과 결합키에 의해 삽입되어 체결되는 것을 특징으로 하는 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조.
The method of claim 1,
In the center of each side of the outer frame (100a, 100b), each of four coupling key grooves 160 are provided so that a plurality of external frames can be coupled in a slot shape,
A lithium battery battery pack structure having an integrated spring electrode terminal, characterized in that it is inserted and fastened by the coupling key groove 160 and the coupling key of the external frames 100a and 100b.
 제 1 항에 있어서,
상기 외부 프레임(100a,100b)은
2개의 외부 프레임(100a,100b)를 연결할 수 있도록 외부 프레임과 일체로 구성되어 대각선 방향으로 2개의 삽입가이드(151a,151b)와 삽입가이드 끝 단에 일체로 형성된 체결볼트가 삽입되도록 체결 홀(152a,152b)이 형성된 가이드 바(150a,150b)를 구비하고, 대각선 방향으로 상기 가이드 바(150a,150b)가 각각 안착되고 체결 홀(152a,152b)을 통해 삽입되는 2개의 가이드 홈(153a,153b)이 구비되고, 외부프레임의 측면의 중심부에 슬롯 형상으로 각각 형성되어 다수 개의 외부프레임과 결합되는 4개의 결합키 홈(160)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조.The method of claim 1,
The outer frames 100a and 100b are
The two outer frames 100a and 100b are integrally formed with the outer frame to connect the two insertion guides 151a and 151b in the diagonal direction and the fastening bolt integrally formed at the end of the insertion guide is inserted into the fastening hole 152a. , 152b) having guide bars 150a and 150b formed therein, and two guide grooves 153a and 153b in which the guide bars 150a and 150b are seated, respectively, and inserted through fastening holes 152a and 152b. ) is provided, and each of which is formed in a slot shape in the center of the side of the outer frame and further includes four coupling key grooves 160 coupled to a plurality of outer frames. Lithium battery battery pack structure.
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