KR20210125722A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20210125722A
KR20210125722A KR1020200043244A KR20200043244A KR20210125722A KR 20210125722 A KR20210125722 A KR 20210125722A KR 1020200043244 A KR1020200043244 A KR 1020200043244A KR 20200043244 A KR20200043244 A KR 20200043244A KR 20210125722 A KR20210125722 A KR 20210125722A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
bus bar
end plates
module
cell stack
Prior art date
Application number
KR1020200043244A
Other languages
English (en)
Inventor
김민섭
성준엽
최종화
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020200043244A priority Critical patent/KR20210125722A/ko
Publication of KR20210125722A publication Critical patent/KR20210125722A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

본 발명은 조립성 및 강도가 개선된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 상기 전지셀 적층체의 전후면에 형성된 제1,2 버스바 프레임; 상기 제1,2 버스바 프레임의 일측에 각각 형성된 제1,2 커넥터; 및 상기 전지셀 적층체 기준 상기 제1,2 버스바 프레임의 외측을 커버하는 제1,2 엔드 플레이트를 포함하고, 상기 제1,2 커넥터는 상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부 상에 형성되고, 상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부는 상기 제1,2 엔드 플레이트 상단 모서리 라인보다 하측에 위치하고, 상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부와 대응하는 상기 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인은, 대응되는 상기 모듈 프레임의 상면 모서리 라인과 용접을 통해 서로 결합한다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조립성 및 강도가 개선된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 모바일 기기 및 전기 자동차 등의 다양한 제품군에서 에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존 제품의 사용을 대체할 수 있는 유력한 에너지 자원으로서, 에너지 사용에 따른 부산물이 발생하지 않아 친환경 에너지원으로서 각광받고 있다.
최근 이차 전지의 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 이차 전지 구조에 대한 필요성이 높아지면서, 다수의 이차 전지가 직렬/병렬로 연결된 전지 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 전지팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
한편, 복수개의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지팩을 구성하는 경우, 전지셀들로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임, 전지셀 적층체의 전후면에 형성된 버스바 프레임, 버스바 프레임의 외측을 커버하는 엔드 플레이트 및 버스바들로부터 센싱된 전압 정보를 전달하는 커넥터를 포함한다.
도 1은 종래 연성평판케이블이 결합된 전지 모듈을 나타낸 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 구성들이 조립된 모습을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체(10), 전지셀 적층체(10)의 하면 및 양측면을 커버하는 하부 프레임(21) 및 전지셀 적층체(10)의 상면을 커버하는 상부 플레이트(21)를 포함하는 모듈 프레임(20), 전지셀 적층체(10)의 전후면을 커버하는 버스바 프레임(30), 버스바 프레임(30)의 외측을 커버하는 엔드 플레이트(40), 버스바 프레임(30)의 상측에 형성된 커넥터(50) 및 커넥터(50)와 연결되고, 전지셀 적층체(10)의 전후면에 형성된 버스바 프레임(30)을 연결하는 연성평판케이블(FFC: Flexible Flat Cable)(60)을 포함할 수 있다.
이때, 연성평판케이블(60)은 전지셀 적층체(10)의 상단에 위치하여, 전지셀 적층체(10) 양단에 형성된 버스바 프레임(30) 및 버스바 프레임(30)에 형성된 버스바들을 전기적으로 연결할 수 있다. 연성평판케이블(60)은 전지셀 적층체(10) 양단에 위치한 버스바 프레임(30) 중 하나의 버스바 프레임의 상측에 위치한 커넥터(50)와 연결되어, 버스바들 및 써미스터로부터 센싱된 정보를 BMS(Battery Management System)으로 전달할 수 있다.
다만 커넥터(50)가 전지셀 적층체(10)의 전후면을 커버하는 두 버스바 프레임 중 하나의 버스바 프레임 부분에만 위치하므로, 전지셀 적층체(10)의 상측에서 전지셀 적층체(10)를 가로지르도록 배치된 연성평판케이블(60)을 통해 커넥터(50)가 위치하지 않은 부분의 버스바 프레임에서 커넥터(50)로 센싱 정보를 전달해야 하는 불편함이 있었다.
또한 도 2에 도시된 바와 같이, 연성평판케이블(FFC)(60)이 엔드 플레이트(40)의 개구부에 위치한 커넥터(50)와 연결되어야 하므로, 연성평판케이블(60) 및 이와 연결된 커넥터(50)가 형성된 부분은 엔드 플레이트(40)와 모듈 프레임(20)이 용접을 통해 결합될 수 없다. 따라서, 연성평판케이블(60)의 양측 부분에만 국부적으로 용접을 해야 하므로, 엔드 플레이트(40)와 모듈 프레임(20)간 용접 거리가 축소되어 전지 모듈의 구조 강도가 약해지는 문제가 있었다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 필요하지 않은 부품을 삭제함으로써 구조를 단순화 시키고 조립성을 개선하며, 구조 강도를 향상시키는 구조를 가진 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 상기 전지셀 적층체의 전후면에 형성된 제1,2 버스바 프레임; 상기 제1,2 버스바 프레임의 일측에 각각 형성된 제1,2 커넥터; 및 상기 전지셀 적층체 기준 상기 제1,2 버스바 프레임의 외측을 커버하는 제1,2 엔드 플레이트를 포함하고, 상기 제1,2 커넥터는 상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부 상에 형성되고, 상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부는 상기 제1,2 엔드 플레이트 상단 모서리 라인보다 하측에 위치하고, 상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부와 대응하는 상기 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인은, 대응되는 상기 모듈 프레임의 상면 모서리 라인과 서로 결합한다.
상기 제1,2 버스바 프레임에는, 상기 제1,2 커넥터를 커버하는 커넥터 커버부가 형성되고, 상기 커넥터 커버부는 상기 제1,2 커넥터와 함께 상기 제1,2 엔드 플레이트의 개구부 상에 형성될 수 있다.
상기 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인 및 이에 대응되는 상기 모듈 프레임의 상면 모서리 라인은 직선으로 형성될 수 있다.
상기 제1,2 버스바 프레임의 상단 양측에는 단자 버스바가 형성되고, 상기 단자 버스바가 형성된 부분에서는 상기 모듈 프레임의 상면과 상기 제1,2 엔드 플레이트가 서로 이격되도록 형성될 수 있다.
상기 모듈 프레임은, 상기 전지셀 적층체의 측면 및 하면을 커버하는 하부 프레임; 및 상기 전지셀 적층체의 상면을 커버하는 상부 플레이트를 포함하고, 상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부와 대응하는 상기 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인은, 대응되는 상기 상부 플레이트의 모서리 라인과 용접을 통해 서로 결합할 수 있다.
상기 제1 커넥터는 상기 제1 버스바 프레임에 장착된 제1 버스바의 전압 정보를 센싱하고, 상기 제2 커넥터는 상기 제2 버스바 프레임에 장착된 제2 버스바의 전압 정보를 센싱하고, 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터는 센싱된 전압 정보를 각각 BMS(Battery Management system)로 전달할 수 있다.
상기 제1, 2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인은, 대응되는 상기 모듈 프레임의 상면 모서리 라인과 용접에 의해 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 상기 전지 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은, 연성평판케이블을 삭제함으로써 원가를 절감하고 전지 모듈 구조가 단순화되며 조립성을 개선할 수 있다. 또한 연성평판케이블의 조립 공정 및 연결 불량 확인 공정이 삭제되어 제조 공정이 단순화될 수 있다.
또한 커넥터의 상측에 형성된 엔드 플레이트 상단 모서리와 모듈 프레임의 상면 모서리 라인이 용접 결합될 수 있게 됨으로써 용접 구간을 확보할 수 있고 그를 통해 전지 모듈의 구조 강도를 강화할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 연성평판케이블이 결합된 전지 모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 구성들이 조립된 모습으로, 엔드 플레이트와 모듈 프레임 상면 사이의 용접 구간이 표시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 연성평판케이블이 삭제된 전지 모듈 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 구성들이 조립된 모습으로, 엔드 플레이트와 모듈 프레임 상면 사이의 용접 구간이 표시된 도면이다.
이하에서 설명되는 실시 예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다", "이루어진다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연성평판케이블이 삭제된 전지 모듈에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 연성평판케이블이 삭제된 전지 모듈 구조를 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3의 구성들이 조립된 모습으로, 엔드 플레이트와 모듈 프레임 상면 사이의 용접 구간이 표시된 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체(100), 전지셀 적층체(100)를 수용하는 모듈 프레임(200), 전지셀 적층체(100)의 전후면에 형성된 제1,2 버스바 프레임(410, 420), 제1,2 버스바 프레임(410, 420)의 일측에 각각 형성된 제1,2 커넥터(510, 520) 및 전지셀 적층체(100) 기준 제1,2 버스바 프레임(410, 420)의 외측을 커버하는 제1,2 엔드 플레이트(610, 620)를 포함하고, 제1,2 커넥터(510, 520)는 제1,2 엔드 플레이트 개구부(611, 621) 상에 형성되고, 제1,2 엔드 플레이트 개구부(611, 621)는 제1,2 엔드 플레이트(610, 620) 상단 모서리 라인보다 하측에 위치하고, 제1,2 엔드 플레이트 개구부(611, 621)와 대응하는 제1,2 엔드 플레이트(610, 620)의 상단 모서리 라인은, 대응되는 모듈 프레임(200)의 상면 모서리 라인과 용접을 통해 서로 결합한다.
본 실시예에 따른 전지셀은 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 구성될 수 있다. 이러한 전지셀은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수개의 전지셀은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 상호 적층되어 전지셀 적층체(100)를 형성할 수 있다. 복수개의 전지셀은 각각 전극 조립체, 셀 케이스 및 전극 조립체로부터 돌출된 전극 리드를 포함할 수 있다.
모듈 프레임(200)은 전지셀 적층체(100)를 수용한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모듈 프레임(200)은 전지셀 적층체(100)의 하면 및 양측면을 커버하는 하부 프레임(210), 전지셀 적층체(100)의 상면을 커버하는 상부 플레이트(220)를 포함할 수 있다. 다만, 모듈 프레임(200) 구조는 이에 제한되지 않고, 전지셀 적층체(100)의 전후면을 제외하고 4면에서 둘러싸는 모노 프레임 형태일 수도 있다.
본 실시예에 따른 전지 모듈(200)은, 전지셀 적층체(100)의 전후면을 커버하는 엔드 플레이트(600)를 더 포함할 수 있다. 앞에서 설명한 모듈 프레임(200)을 통해 내부에 수용된 전지셀 적층체(100)를 물리적으로 보호할 수 있다.
히트 싱크(300)는 모듈 프레임(200)의 하부에 형성될 수 있다. 히트 싱크(300)는, 히트 싱크(300)의 골격을 형성하고 모듈 프레임(200)의 바닥부와 접촉하는 하부 플레이트(310), 히트 싱크(300)의 일측에 형성되어 외부로부터 히트 싱크(300) 내부로 냉매를 공급하는 인렛(320), 히트 싱크의 일측에 형성되어 히트 싱크 내부에서 유동된 냉매가 히트 싱크 외부로 유출되도록 하는 아웃렛(330), 인렛(320)과 아웃렛(330)을 연결하고 냉매가 유동하는 유로부(340)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 유로부(340)는 모듈 프레임(200)의 바닥부에 해당하는 하부 프레임(210)의 하면과 접촉하는 하부 플레이트(310)가 하측으로 함몰 형성된 구조를 가리킬 수 있다. 유로부(340)의 상측은 개방됨으로써 유로부(340)와 모듈 프레임(205) 바닥부 사이에 유로가 형성되며, 상기 유로를 통해 냉매가 유동할 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 전지 모듈(200)은, 모듈 프레임(200)의 바닥부가 히트 싱크(300)의 상부 플레이트에 대응하는 역할을 하는 냉각 일체형 구조를 가질 수 있다.
종래에는 모듈 프레임 하측에 냉매가 흐르는 구조가 별도로 형성되어 있어 모듈 프레임을 간접적으로 냉각할 수 밖에 없으므로 냉각 효율이 저하되고 별도의 냉매 유동 구조가 형성되어 있어 전지 모듈 및 전지 모듈이 장착된 전지 팩 상의 공간 활용률이 낮아지는 문제가 있었다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면 모듈 프레임(200)의 하부에 히트 싱크(300)를 일체화 시킨 구조를 채용하여, 유로부(340)와 모듈 프레임(200)의 바닥부 사이로 냉매가 직접 유동할 수 있게 됨으로써, 직접 냉각에 따른 냉각 효율이 상승하고, 히트 싱크(300)가 모듈 프레임(200)의 바닥부와 일체화된 구조를 통해 전지 모듈 및 전지 모듈이 장착된 전지 팩 상의 공간 활용률을 보다 향상시킬 수 있다.
버스바 프레임(400)은 전지셀 적층체(100)의 전후면에 형성된 제1,2 버스바 프레임(410, 420)을 포함할 수 있다. 제1 버스바 프레임(410)에는 제1 버스바(411)가 장착되어 있고, 제2 버스바 프레임(420)에는 제2 버스바(421)가 장착될 수 있다.
버스바 프레임(400)에는 커넥터(500)가 장착될 수 있다. 커넥터(500)는 버스바 프레임(400)에 장착된 버스바들 또는 써미스터로부터 전압 및 온도를 센싱하여 BMS에 전달할 수 있다. 제1 버스바 프레임(410)의 일측에는 제1 커넥터(510)가 형성될 수 있고, 제2 버스바 프레임(420)의 일측에는 제2 커넥터(520)가 형성될 수 있다. 제1,2 커넥터(510, 520)를 감싸도록 커넥터 커버부(501)가 형성되어 제1,2 커넥터(510, 520)를 물리적으로 보호할 수 있다. 커넥터 커버부(501)는 제1,2 커넥터(510, 520)와 함께 제1,2 엔드 플레이트 개구부(611, 621) 상에 형성될 수 있다.
종래에는 전지셀 적층체의 전후면에 형성된 두 버스바 프레임 중 하나의 버스바 프레임 부분에만 커넥터가 형성되고, 커넥터가 형성되지 않은 버스바 프레임 부분은 연성평판케이블을 통해 전지셀 적층체 기준 반대편에 위치한 커넥터로 전압 및 온도 센싱 정보를 전달하였다. 이때 연성평판케이블이 전지셀 적층체의 상측에 위치함으로써 연성평판케이블을 조립하는 공정 및 연성평판케이블을 통한 연결에 문제가 없는지 확인하는 공정이 별도로 필요하였다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지셀 적층체(100)의 전후면에 형성된 제1,2 버스바 프레임(410, 420) 각각의 일측에 제1,2 커넥터(510, 520)가 별도로 형성됨으로써, 연성평판케이블을 별도로 조립할 필요 없이 각 버스바 프레임에 형성된 커넥터를 통해 센싱된 전압 및 온도를 양방향으로 BMS로 전송할 수 있다. 이를 통해 전지 모듈의 제조 원가를 절감할 수 있고 전지 모듈 구조가 단순화될 수 있다. 또한 연성평판케이블의 조립 공정 및 연결 불량 확인 공정이 삭제되어 전지 모듈 제조 공정이 단순화될 수 있다.
도 4에는 전지 모듈의 전방 부분만이 도시되어 있으나, 전지 모듈의 후방 부분도 동일한 구조로 형성되어 있다. 이는 도 4에 관해 후술할 설명에서도 동일하게 적용된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 엔드 플레이트와 모듈 프레임 상면 사이에 형성된 용접 구간에 대해 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1,2 엔드 플레이트 개구부(611, 521)는 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인(612, 622)보다 하측에 위치하고, 제1,2 엔드 플레이트 개구부(611, 621)와 대응하는 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인(612, 622)은, 대응되는 모듈 프레임(200)의 상면 모서리 라인, 즉 상부 플레이트(220)의 모서리 라인과 용접을 통해 서로 결합한다.
종래에는 연성평판케이블과 연결된 커넥터가 형성된 부분은 엔드 플레이트와 모듈 프레임이 용접을 통해 결합될 수 없어, 연성평판케이블 및 커넥터의 양측 부분에만 국부적으로 용접할 수 밖에 없었다. 이에 따라 용접 구간이 복수개로 형성되어 용접 공정이 증가하는 문제가 있었으며, 또한 용접 길이가 축소되어 엔드 플레이트와 모듈 프레임 간의 결합 강도가 약해지는 문제가 있었다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 적층체(100)와 같이 적층되는 전지셀의 개수가 도 1에 도시된 전지셀 적층체(10)에서의 전지셀 개수보다 많아지는 대면적 모듈의 경우, 전지 모듈의 수평 방향 길이가 길어지게 된다. 대면적 모듈에서는 전지 모듈의 수평 방향 길이가 길어진 구조이므로, 중심 부위에서의 하중이 커서 휨 변형 가능성이 높아진다. 여기서, 수평 방향 길이란, 전지셀이 적층된 방향으로의 길이를 의미할 수 있다. 이때, 커넥터가 전지 모듈의 가운데 또는 가운데와 인접한 부분에 위치하면, 연성평판케이블 등과 연결되는 커넥터 부분에서는, 모듈 프레임과 엔드 플레이트의 용접부를 형성하기 어렵다. 이 경우, 전지 모듈의 수평 방향 길이를 갖는 전지 모듈 중심에서의 강성이 약해져서 전지 모듈의 휨 변형이 발생하여, 전지 모듈의 품질 저하가 우려될 수 있다. 뿐만 아니라, 전지셀의 개수가 많아지면, 하나의 연성평판케이블 등으로 연결해야 할 전지셀 개수가 너무 많아져 공정이 복잡해지고, 불량 발생 가능성도 높아질 우려가 있다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연성평판케이블과 같은 연결부를 생략하고, 제1,2 커넥터(510, 520)가 형성된 제1,2 엔드 플레이트 개구부(611, 612)가 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인(612, 622)보다 하측에 위치하도록 하여, 커넥터(500)와 상관없이 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인(612, 622)이 모듈 프레임(200)의 상면 모서리 라인과 접촉하도록 형성될 수 있다.
이에 따라 제1,2 엔드 플레이트 개구부(611, 621)와 대응하는 부분에서도 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인(612, 622) 과 모듈 프레임(200)의 상면 모서리 라인이 용접을 통해 서로 결합할 수 있게 되어, 엔드 플레이트(600)와 모듈 프레임(200)의 상면 사이의 용접 구간을 단일화할 수 있어 용접 공정이 단순화될 수 있고, 용접 길이가 증가하여 엔드 플레이트(600)와 모듈 프레임(200)간의 결합 강도가 강화될 수 있다.
또한 커넥터(500)가 형성된 전지 모듈의 가운데 부분에서 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인(612, 622) 과 모듈 프레임(200)의 상면 모서리 라인이 용접을 통해 서로 결합할 수 있게 되어, 본 실시예와 같이 수평 방향으로 길이가 길어진 전지 모듈의 휨 변형 발생을 막을 수 있어 전지 모듈의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인(612, 622) 및 이에 대응되는 모듈 프레임(200)의 상면 모서리 라인은 직선으로 형성될 수 있다. 또한 제1,2 버스바 프레임(410, 420)의 상단 양측에는 단자 버스바(401)가 형성될 수 있고, 단자 버스바(401)가 형성된 부분에서는 모듈 프레임(200)의 상면과 제1,2 엔드 플레이트(610, 620)가 서로 이격되도록 형성될 수 있다.
앞에서 설명한 전지 모듈은 전지팩에 포함될 수 있다. 전지팩은, 본 실시예에 따른 전지 모듈을 하나 이상 모아서 전지의 온도나 전압 등을 관리해 주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS)과 냉각 장치 등을 추가하여 패킹한 구조일 수 있다.
상기 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
400: 버스바 프레임
401: 단자 버스바
410: 제1 버스바 프레임
411: 제1 버스바
420: 제2 버스바 프레임
421: 제2 버스바
500: 커넥터
501: 커넥터 커버부
510: 제1 커넥터
520: 제2 커넥터
600: 엔드 플레이트
610: 제1 엔드 플레이트
611: 제1 엔드 플레이트 개구부
612: 제1 엔드 플레이트 상단 모서리 라인
620: 제2 엔드 플레이트
621: 제2 엔드 플레이트 개구부
622: 제2 엔드 플레이트 상단 모서리 라인

Claims (8)

  1. 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체;
    상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임;
    상기 전지셀 적층체의 전후면에 형성된 제1,2 버스바 프레임;
    상기 제1,2 버스바 프레임의 일측에 각각 형성된 제1,2 커넥터; 및
    상기 전지셀 적층체 기준 상기 제1,2 버스바 프레임의 외측을 커버하는 제1,2 엔드 플레이트를 포함하고,
    상기 제1,2 커넥터는 상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부 상에 형성되고,
    상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부는 상기 제1,2 엔드 플레이트 상단 모서리 라인보다 하측에 위치하고,
    상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부와 대응하는 상기 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인은, 대응되는 상기 모듈 프레임의 상면 모서리 라인과 서로 결합하는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 제1,2 버스바 프레임에는, 상기 제1,2 커넥터를 커버하는 커넥터 커버부가 형성되고,
    상기 커넥터 커버부는 상기 제1,2 커넥터와 함께 상기 제1,2 엔드 플레이트의 개구부 상에 형성되는 전지 모듈.
  3. 제1항에서,
    상기 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인 및 이에 대응되는 상기 모듈 프레임의 상면 모서리 라인은 직선으로 형성되는 전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 제1,2 버스바 프레임의 상단 양측에는 단자 버스바가 형성되고, 상기 단자 버스바가 형성된 부분에서는 상기 모듈 프레임의 상면과 상기 제1,2 엔드 플레이트가 서로 이격되도록 형성되는 전지 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 모듈 프레임은,
    상기 전지셀 적층체의 측면 및 하면을 커버하는 하부 프레임; 및
    상기 전지셀 적층체의 상면을 커버하는 상부 플레이트를 포함하고,
    상기 제1,2 엔드 플레이트 개구부와 대응하는 상기 제1,2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인은, 대응되는 상기 상부 플레이트의 모서리 라인과 용접을 통해 서로 결합하는 전지 모듈.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 커넥터는 상기 제1 버스바 프레임에 장착된 제1 버스바의 전압 정보를 센싱하고, 상기 제2 커넥터는 상기 제2 버스바 프레임에 장착된 제2 버스바의 전압 정보를 센싱하고, 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터는 센싱된 전압 정보를 각각 BMS(Battery Management system)로 전달하는 전지 모듈.
  7. 제1항에서,
    상기 제1, 2 엔드 플레이트의 상단 모서리 라인은, 대응되는 상기 모듈 프레임의 상면 모서리 라인과 용접에 의해 결합되는 전지 모듈.
  8. 제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.
KR1020200043244A 2020-04-09 2020-04-09 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 KR20210125722A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200043244A KR20210125722A (ko) 2020-04-09 2020-04-09 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200043244A KR20210125722A (ko) 2020-04-09 2020-04-09 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210125722A true KR20210125722A (ko) 2021-10-19

Family

ID=78228263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200043244A KR20210125722A (ko) 2020-04-09 2020-04-09 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210125722A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102466707B1 (ko) * 2022-03-23 2022-11-17 덕양산업 주식회사 버스바 매설형 커버구조를 갖는 배터리모듈 및 배터리팩

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102466707B1 (ko) * 2022-03-23 2022-11-17 덕양산업 주식회사 버스바 매설형 커버구조를 갖는 배터리모듈 및 배터리팩

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5593443B2 (ja) バッテリーモジュール
US9269934B2 (en) Battery module
US20150162648A1 (en) Middle or large-sized battery module
US11312219B2 (en) Chassis components, vehicle battery system integrally formed with chassis components, and integrated battery system vehicle comprising same
KR20210037454A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
US20220376340A1 (en) Battery Module and Battery Pack Including the Same
KR20210125722A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR102473336B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR102503536B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
US20220393322A1 (en) Battery module and battery pack including same
US20220302540A1 (en) Battery Module and Battery Pack Including the Same
KR102464825B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210125723A (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
KR20210113049A (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
KR20220011431A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210036132A (ko) 전지팩 및 그 제조 방법
KR20210048329A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210010239A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
US20230037871A1 (en) Battery module and battery pack including the same
KR102391985B1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
US20230291060A1 (en) Battery module and battery pack including the same
KR20210071552A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20220051709A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210113754A (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20220060715A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩