KR20220065586A - Battery module and battery pack including the same - Google Patents

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KR20220065586A
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신제환
김관우
성준엽
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

A battery module according to one embodiment of the present invention includes: a plurality of battery cell laminates each of which comprises at least one battery cell; and one module frame for accommodating the plurality of battery cell laminates, wherein each of the plurality of battery cell laminates comprises electrode leads protruding through end portions on both sides of the battery cell laminates in a lengthwise direction, the plurality of battery cell laminates are arranged such that the lengthwise direction of the battery cell laminates is identical to a lengthwise direction of the module frame within the module frame, and one of the plurality of battery cell laminates is directly connected to the electrode leads of another adjacent battery cell laminate. According to the present invention, it is possible to enhance an energy density of a battery pack.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}A battery module and a battery pack including the same

본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 공간 활용률을 향상시키고, 부품을 최소화한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module and a battery pack including the same, and more particularly, to a battery module having improved space utilization and minimizing parts, and a battery pack including the same.

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.Secondary batteries are receiving a lot of attention as an energy source in various product groups such as mobile devices and electric vehicles. Such a secondary battery is a powerful energy resource that can replace the use of conventional products using fossil fuels, and is in the spotlight as an eco-friendly energy source because by-products due to energy use do not occur.

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.Recently, as the need for a large-capacity secondary battery structure, including the use of secondary batteries as an energy storage source, increases, the demand for a battery pack having a multi-module structure in which a plurality of secondary batteries are assembled in series/parallel connected battery pack is increasing. .

한편, 복수개의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지셀로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지팩을 구성하는 방법이 일반적이다.On the other hand, when configuring a battery pack by connecting a plurality of battery cells in series/parallel, a battery module including at least one battery cell is configured, and other components are added using the at least one battery module to form a battery pack. The general way to configure

이러한 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 및 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임을 포함할 수 있다.Such a battery module may include a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, and a module frame for accommodating the battery cell stack.

도 1은 종래의 전지 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 모듈을포함하는 전지팩을 나타낸 모식도이다.1 is a perspective view showing a conventional battery module. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a battery pack including the battery module of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 전지 모듈(100’)은 복수의 전지셀이 적층 형성된 전지셀 적층체(11), 전지셀 적층체(11)를 수용하는 하부 프레임(21), 전지셀 적층체(11)의 상부를 덮는 상부 플레이트(22), 전지셀 적층체(11)의 전면과 후면에 각각 위치하는 엔드 플레이트(31) 및 전지셀 적층체(11)와 엔드 플레이트(31) 사이에 위치하는 버스바 프레임(32)을 포함한다. 1 and 2 , a conventional battery module 100 ′ includes a battery cell stack 11 in which a plurality of battery cells are stacked, a lower frame 21 accommodating the battery cell stack 11 , and a battery. The upper plate 22 covering the upper portion of the cell stack 11, the end plate 31 positioned on the front and rear surfaces of the battery cell stack 11, respectively, and the battery cell stack 11 and the end plate 31 and a busbar frame 32 positioned therebetween.

이러한 전지셀 적층체(11)는 하나의 전지셀 적층체(11)가 하나의 모듈 프레임, 즉 하부 프레임(21)과 상부 플레이트(22) 사이에 수납되도록 구성된다. 이들을 전지팩(10’)으로 구성할 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 팩 프레임(20’) 내에 2열을 이루도록(즉, x축 방향을 따라 전지 모듈의 길이 방향이 배치되고, 이 때 x축에 평행한 일 행 상에 2개의 전지 모듈이 위치하도록) 배치된다. 이 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 서로 길이 방향 단부가 마주하는 2개의 전지 모듈(100’) 사이에는, 2개의 엔드 플레이트와 2개의 버스바 프레임이 중첩하여 배치되게 된다. 따라서, 중복되어 불필요한 부품이 증가하고 이에 따라 공간 활용 효율이 저하되어 전지팩의 에너지 밀도 역시 저하된다는 문제가 있다.The battery cell stack 11 is configured such that one battery cell stack 11 is accommodated between one module frame, that is, the lower frame 21 and the upper plate 22 . When these are configured as the battery pack 10', as shown in FIG. 2, the longitudinal direction of the battery module is arranged to form two rows in the pack frame 20' (that is, the longitudinal direction of the battery module along the x-axis direction, at this time x It is arranged so that two battery modules are located on one row parallel to the axis). In this case, as shown in FIG. 2 , between the two battery modules 100 ′ whose longitudinal ends face each other, two end plates and two bus bar frames are overlapped and disposed. Therefore, there is a problem in that redundant and unnecessary parts are increased, and thus the space utilization efficiency is lowered, so that the energy density of the battery pack is also lowered.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 부품을 최소화한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a battery module with minimized parts and a battery pack including the same.

그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above problems and may be variously expanded within the scope of the technical idea included in the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 각각 적어도 하나의 전지셀을 포함하는 복수개의 전지셀 적층체, 및 상기 복수개의 전지셀 적층체를 수용하는 하나의 모듈 프레임을 포함하고, 상기 복수개의 전지셀 적층체 각각은 상기 전지셀 적층체의 길이 방향 양측 단부를 통해 돌출된 전극 리드들을 포함하고, 상기 복수개의 전지셀 적층체는 상기 모듈 프레임 내에서 상기 전지셀 적층체의 길이 방향이 상기 모듈 프레임의 길이 방향과 일치하도록 배치되고, 상기 복수개의 전지셀 적층체 중 하나의 상기 전극 리드들은 이웃하는 다른 전지셀 적층체의 상기 전극 리드들과 직접 연결되어 있다.A battery module according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery cell stacks each including at least one battery cell, and one module frame accommodating the plurality of battery cell stacks, wherein the plurality of batteries Each of the cell stacks includes electrode leads protruding through both ends in the longitudinal direction of the battery cell stack, and the plurality of battery cell stacks have a longitudinal direction of the battery cell stack in the module frame in the module frame. The electrode leads of one of the plurality of battery cell stacks are directly connected to the electrode leads of another adjacent battery cell stack.

상기 복수개의 전지셀 적층체는 상기 길이 방향을 따라 나란하게 배치되어각각의 전극 리드들이 서로 마주하도록 배치된 제1 전지셀 적층체 및 제2 전지셀 적층체를 포함하고, 상기 제1 전지셀 적층체에서 상기 길이 방향의 제1 방향 단부로 돌출된 전극 리드들은, 상기 제2 전지셀 적층체에서 상기 길이 방향의 제2 방향 단부로 돌출된 전극 리드들과 마주하여 직접 연결되어 있을 수 있다. 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 상기 길이 방향에서 각각 반대측을 향하는 방향이다.The plurality of battery cell stacks are arranged in parallel along the longitudinal direction and include a first battery cell stack and a second battery cell stack disposed so that respective electrode leads face each other, and the first battery cell stack The electrode leads protruding from the sieve to the first end in the longitudinal direction may be directly connected to the electrode leads protruding from the second battery cell stack to the second end in the longitudinal direction. The first direction and the second direction are directions facing opposite sides in the longitudinal direction, respectively.

상기 제1 전지셀 적층체의 상기 제1 방향 단부로 돌출된 전극 리드들은, 상기 제2 전지셀 적층체의 상기 제2 방향 단부로 돌출된 전극 리드들과 용접에 의해 직접 연결되어 있을 수 있다.The electrode leads protruding toward the end in the first direction of the first battery cell stack may be directly connected to the electrode leads protruding toward the end in the second direction of the second battery cell stack by welding.

상기 제1 전지셀 적층체에서 상기 길이 방향의 제1 방향 단부로 돌출된 전극 리드들은, 상기 제2 전지셀 적층체에서 상기 길이 방향의 제2 방향 단부로 돌출된 전극 리드들과 직렬 연결되어 있을 수 있다.The electrode leads protruding from the first battery cell stack to the first end in the longitudinal direction are connected in series with the electrode leads protruding from the second battery cell stack to the second end in the longitudinal direction. can

상기 제1 전지셀 적층체의 상기 제2 방향 단부로 돌출된 전극 리드들 및, 상기 제2 전지셀 적층체의 상기 제1 방향 단부로 돌출된 전극 리드들을 덮는 한쌍의 엔드 플레이트를 더욱 포함할 수 있다.It may further include a pair of end plates covering the electrode leads protruding toward the end of the first battery cell stack in the second direction, and the electrode leads protruding toward the end of the second battery cell stack in the first direction. there is.

상기 엔드 플레이트와 상기 제1 전지셀 적층체 사이 및 상기 엔드 플레이트와 상기 제2 전지셀 적층체 사이에 각각 배치되는 한쌍의 버스바 프레임을 더욱 포함할 수 있다.It may further include a pair of bus bar frames respectively disposed between the end plate and the first battery cell stack and between the end plate and the second battery cell stack.

상기 모듈 프레임은, 상기 복수개의 전지셀 적층체의 하면 전체 상기 복수개의 전지셀 적층체의 측면 전체를 커버하는 하부 프레임 및 상기 복수개의 전지셀 적층체의 상면 전체를 커버하는 상부 플레이트를 포함할 수 있다.The module frame may include a lower frame that covers the entire lower surface of the plurality of battery cell stacks and an upper plate that covers the entire upper surface of the plurality of battery cell stacks. there is.

상기 상부 플레이트는 상기 복수개의 전지셀 적층체 사이의 영역에 대응하여 상기 하부 프레임을 향하여 함몰된 함몰부를 포함할 수 있다.The upper plate may include a recessed portion recessed toward the lower frame to correspond to an area between the plurality of battery cell stacks.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 앞에서 설명한 적어도 하나의전지 모듈 및 상기 적어도 하나의 전지 모듈을 수납하는 팩 케이스를 포함한다.A battery pack according to another embodiment of the present invention includes at least one battery module described above and a pack case accommodating the at least one battery module.

상기 팩 케이스 내에서 상기 전지 모듈의 길이 방향에 평행한 일 변에는, 하나의 전지 모듈만이 배치될 수 있다.Only one battery module may be disposed on one side parallel to the longitudinal direction of the battery module in the pack case.

실시예들에 따르면, 하나의 모듈 프레임 내에 전극 리드들이 직접 연결된 복수개의 전지 모듈을 배치하는 것에 의해, 2개 이상의 전지셀 적층체를 포함하더라도 추가의 부품 증가 없이 배치할 수 있다. 따라서, 이러한 전지 모듈을 포함하는 전지팩은, 불필요한 부품 수를 감소시킴에 따라 중량 감소 및 공간 활용 효율의 증대를 통해 전지팩의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. According to embodiments, by arranging a plurality of battery modules to which the electrode leads are directly connected in one module frame, even including two or more battery cell stacks, it can be arranged without an increase in additional components. Accordingly, in the battery pack including the battery module, the energy density of the battery pack can be improved by reducing the weight and increasing space utilization efficiency by reducing the number of unnecessary parts.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 종래의 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 모듈을 포함하는 전지팩을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대한 사시도이다.
도 4는 도 3의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 C부분을 정면에서 바라본 모습을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 도 3의 전지 모듈을 포함하는 전지팩을 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 모듈에서 전지셀 적층체가 마주하는 부분 및 상부 플레이트를 도시한 도면이다.1 is a perspective view showing a conventional battery module.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a battery pack including the battery module of FIG. 1 .
3 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 3 .
FIG. 5 is an enlarged view of a portion C of FIG. 4 when viewed from the front.
6 is a schematic diagram illustrating a battery pack including the battery module of FIG. 3 .
7 is a view showing a portion and an upper plate facing the battery cell stack in the battery module according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. And in the drawings, for convenience of description, the thickness of some layers and regions are exaggerated.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Further, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where another part is in between. . Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle. In addition, to be "on" or "on" the reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily mean to be located "on" or "on" in the direction opposite to the gravity not.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when referring to "planar", it means when the target part is viewed from above, and "cross-sectional" means when viewed from the side when a cross-section of the target part is vertically cut.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대한 사시도이다. 도 4는 도 3의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 C부분을 정면에서 바라본 모습을 확대하여 도시한 도면이다.3 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention. 4 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 3 . FIG. 5 is an enlarged view of a portion C of FIG. 4 when viewed from the front.

도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 복수의 전지셀(111)이 적층된 복수개의 전지셀 적층체(110, 120), 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)를 수납하는 모듈 프레임(200) 및 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)가 수납된 모듈 프레임(200)의 양 단을 감싸는 한 쌍의 엔드 플레이트(300)를 포함한다.3 to 5 , the battery module 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery cell stacks 110 and 120 in which a plurality of battery cells 111 are stacked, and a plurality of battery cells. A module frame 200 for accommodating the stacked bodies 110 and 120 and a pair of end plates 300 surrounding both ends of the module frame 200 in which the plurality of battery cell stacks 110 and 120 are accommodated are included. do.

복수개의 전지셀 적층체(110, 120)는 각각 일방향으로 적층된 복수의 전지셀(111)을 포함하고, 복수의 전지셀(111)은 도 4에 도시한 바와 같이 y축 방향으로 적층될 수 있다. 전지셀(111)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 예를 들어, 전지셀(111)은 두 개의 전극 리드(112)가 서로 대향하여 전지셀(111)의 길이 방향의 양 단부, 즉 도 4에서 x축 방향 중 제1 방향(x1)측 단부 및 제2 방향(x2)측 단부 각각으로 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 따라서, 복수의 전지셀(111)은 도 4의 x축 방향으로 적층되어, 복수개의 전지셀 적층체(110, 120) 각각은 x축 방향의 양 단부로 돌출된 전극 리드들(112)을 포함하게 된다. 이러한 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)는, z축 방향으로 모듈 프레임(200) 내부에 배치되고, 모듈 프레임(200) 바닥부에 형성되는 열전도성 수지층(미도시)에 의해 냉각이 진행될 수 있다. The plurality of battery cell stacks 110 and 120 may each include a plurality of battery cells 111 stacked in one direction, and the plurality of battery cells 111 may be stacked in the y-axis direction as shown in FIG. 4 . there is. The battery cell 111 is preferably a pouch-type battery cell. For example, the battery cell 111 has two electrode leads 112 opposite to each other, so that both ends of the battery cell 111 in the longitudinal direction, that is, the end of the first direction (x1) side of the x-axis direction in FIG. 4 and The second direction (x2) side end has a structure that protrudes, respectively. Accordingly, the plurality of battery cells 111 are stacked in the x-axis direction of FIG. 4 , and each of the plurality of battery cell stacks 110 and 120 includes electrode leads 112 protruding from both ends in the x-axis direction. will do The plurality of battery cell stacks 110 and 120 are disposed inside the module frame 200 in the z-axis direction, and cooling is performed by a thermally conductive resin layer (not shown) formed at the bottom of the module frame 200 . can proceed.

전지셀 적층체(200)를 수납하는 모듈 프레임(200)는 상부 플레이트(220)와 하부 프레임(210)을 포함할 수 있다. 하부 프레임(210)은 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)를 길이방향으로 정렬하여 수납할 수 있도록 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)의 U자형으로 형성된다. 상부 플레이트(220)는 하부 프레임(210)에 장착된 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)의 상부를 덮는 판상형 구조로 형성될 수 있다. 즉, 하부 프레임(210)은 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)의 하면 및 양 측면을 감싸고, 상부 플레이트(220)는 나머지 상면(z축 방향)을 감쌀 수 있다. 상부 플레이트(220)와 하부 프레임(210)은 서로 대응하는 모서리 부위들이 접촉된 상태에서, 용접 등에 의해 결합되어 일체화됨으로써, 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)를 상하좌우로 커버하는 구조를 형성할 수 있다. 상부 플레이트(220)와 하부 프레임(210)을 통해 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)를 물리적으로 보호할 수 있다. 이를 위해 상부 플레이트(220)와 하부 프레임(210)은 소정의 강도를 갖는 금속 재질을 포함할 수 있다.The module frame 200 accommodating the battery cell stack 200 may include an upper plate 220 and a lower frame 210 . The lower frame 210 is formed in a U-shape of the plurality of battery cell stacks 110 and 120 so that the plurality of battery cell stacks 110 and 120 can be arranged and accommodated in the longitudinal direction. The upper plate 220 may be formed in a plate-shaped structure that covers the upper portions of the plurality of battery cell stacks 110 and 120 mounted on the lower frame 210 . That is, the lower frame 210 may surround the lower surface and both sides of the plurality of battery cell stacks 110 and 120 , and the upper plate 220 may cover the remaining upper surface (z-axis direction). The upper plate 220 and the lower frame 210 are integrated by welding, etc. in a state where the corresponding corner portions are in contact with each other, thereby providing a structure for covering the plurality of battery cell stacks 110, 120 vertically and horizontally. can be formed The plurality of battery cell stacks 110 and 120 may be physically protected through the upper plate 220 and the lower frame 210 . To this end, the upper plate 220 and the lower frame 210 may include a metal material having a predetermined strength.

아울러, 구체적으로 도시하지 않았으나, 변형예에 따른 모듈 프레임(200)는 상면, 하면 및 양 측면이 일체화된 금속 판재 형태의 모노 프레임일 수 있다. 즉, 하부 프레임(210)과 상부 플레이트(220)가 상호 결합되는 구조가 아니라, 압출 성형으로 제조되어 상면, 하면 및 양 측면이 일체화된 구조일 수 있다.In addition, although not specifically illustrated, the module frame 200 according to the modified example may be a mono frame in the form of a metal plate in which the upper surface, the lower surface and both sides are integrated. That is, the lower frame 210 and the upper plate 220 are not mutually coupled, but may be manufactured by extrusion molding to have a structure in which the upper surface, the lower surface, and both sides are integrated.

한편, 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)는 모듈 프레임(200) 내에서 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)의 길이 방향(x축 방향)이, 모듈 프레임(200)의 길이 방향(x축 방향)과 일치하도록 일렬로 배치된다. 이 때, 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)는 이웃하는 전지셀 적층체들과 서로 전극 리드들(112)을 마주하도록 배치되어, 전극 리드들(112)이 서로 직접 연결되도록 구성된다. 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)는 모듈 프레임(200)의 폭방향(y축 방향)으로는 서로 중첩하지 않도록 배치된다. On the other hand, in the plurality of battery cell stacks 110 , 120 in the module frame 200 , the longitudinal direction (x-axis direction) of the plurality of battery cell stacks 110 , 120 is the longitudinal direction of the module frame 200 . (x-axis direction) and arranged in a line. In this case, the plurality of battery cell stacks 110 and 120 are arranged to face the electrode leads 112 with the adjacent battery cell stacks, and the electrode leads 112 are configured to be directly connected to each other. The plurality of battery cell stacks 110 and 120 are disposed so as not to overlap each other in the width direction (y-axis direction) of the module frame 200 .

본 실시예에서 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)는, 제1 전지셀 적층체(110) 및 제2 전지셀 적층체(120)를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 더 많은 수의 전지셀 적층체를 포함하여 구성될 수 있다.In this embodiment, the plurality of battery cell stacks 110 and 120 may include a first battery cell stack 110 and a second battery cell stack 120 . However, the present invention is not limited thereto, and may be configured to include a larger number of battery cell stacks.

제1 전지셀 적층체(110) 및 제2 전지셀 적층체(120)는, 전지 모듈(100)의 길이 방향(x축 방향), 즉 전지셀 적층체(110, 120) 및 모듈 프레임(200)의 길이 방향을 따라 나란하게 배치되어, 각각의 전극리드들(112)이 서로 마주하도록 배치된다. 보다 구체적으로, 제1 전지셀 적층체(110)에서 x축의 제1 방향(x1)으로 돌출된 전극 리드들(112)은, 제2 전지셀 적층체(120)에서 x축의 제2 방향(x2)으로 돌출된 전극 리드들(112)과 마주하도록 배치되고, 이 때, 서로 마주하는 전극 리드들(112)은 직접 연결되는 것에 의해 제1 전지셀 적층체(110) 및 제2 전지셀 적층체(120)가 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, x축의 제1 방향(x1) 및 제2 방향(x2)은, 도 4에 도시한 바와 같이 길이 방향(x축 방향)에서 각각 반대측을 향하는 방향이다.The first battery cell stack 110 and the second battery cell stack 120 are in the longitudinal direction (x-axis direction) of the battery module 100 , that is, the battery cell stacks 110 and 120 and the module frame 200 . ) are arranged in parallel along the longitudinal direction, so that each of the electrode leads 112 face each other. More specifically, the electrode leads 112 protruding in the first direction (x1) of the x-axis in the first battery cell stack 110 are in the second direction (x2) of the x-axis in the second battery cell stack 120 . ) is disposed to face the protruding electrode leads 112 , and in this case, the electrode leads 112 facing each other are directly connected to the first battery cell stack 110 and the second battery cell stack. 120 may be electrically connected. Here, the first direction (x1) and the second direction (x2) of the x-axis are directions respectively facing opposite sides in the longitudinal direction (x-axis direction) as shown in FIG. 4 .

즉, 제1 전지셀 적층체(110)에서 x축의 제1 방향(x1)으로 돌출된 전극 리드들(112)과, 제2 전지셀 적층체(120)에서 x축의 제2 방향(x2)으로 돌출된 전극 리드들(112)은 서로 직접 연결되어 전기적인 연결을 달성하기 때문에, 이들 사이에 전기적 연결을 위한 추가의 구성이 부가되지 않아도 된다. 또한, 이들이 별도의 전지 모듈 내에 포함될 경우, 도 2에서 설명한 바와 같이 이들 사이에 2개의 엔드 플레이트와 2개의 버스바 프레임이 더욱 포함되어야 하나, 본 실시예에서는 서로 마주하는 전극 리드들(112)이 직접 연결되어 있기 때문에 상술한 부품들을 생략할 수 있다.That is, in the first battery cell stack 110 , the electrode leads 112 protrude in the first direction (x1) of the x-axis, and in the second battery cell stack 120 in the second direction (x2) of the x-axis. Since the protruding electrode leads 112 are directly connected to each other to achieve an electrical connection, there is no need to add an additional configuration for electrical connection therebetween. In addition, when they are included in a separate battery module, two end plates and two bus bar frames should be further included between them as described in FIG. 2 , but in this embodiment, the electrode leads 112 facing each other are Since they are directly connected, the above-mentioned parts can be omitted.

이 때, 제1 전지셀 적층체(110)에서 x축의 제1 방향(x1)으로 돌출된 전극 리드들(112)과, 제2 전지셀 적층체(120)에서 x축의 제2 방향(x2)으로 돌출된 전극 리드들(112)은 용접에 의해 결합되어 용접선(W)을 형성한다. 이와 같은 용접에 의해 전기적으로 직렬 연결될 수 있다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이 제1 전지셀 적층체(110)의 양극 리드와, 제2 전지셀 적층체(120)의 음극 리드가 서로 용접에 의해 연결되어 용접선(W)을 형성하는 것에 의해, 추가의 구성 없이도 제1 전지셀 적층체(110) 및 제2 전지셀 적층체(120)의 전기적 연결을 달성할 수 있다.At this time, the electrode leads 112 protruding from the first battery cell stack 110 in the first direction (x1) of the x-axis, and the second direction (x2) of the x-axis in the second battery cell stack 120 . The electrode leads 112 protruding to are joined by welding to form a welding line (W). It can be electrically connected in series by such welding. That is, as shown in FIG. 5 , the positive lead of the first battery cell stack 110 and the negative lead of the second battery cell stack 120 are connected to each other by welding to form a weld line W. Accordingly, it is possible to achieve electrical connection of the first battery cell stack 110 and the second battery cell stack 120 without an additional configuration.

한편, 제1 전지셀 적층체(110) 및 제2 전지셀 적층체(120)가 수납된 모듈 프레임(200)의 개방된 양측에는 각각의 양 단을 감싸는 한 쌍의 엔드 플레이트(300)를 포함한다. 구체적으로, 제1 전지셀 적층체(110)의 제2 방향(x2) 단부로 돌출된 전극 리드들(112)이 위치하는 부분, 및 제2 전지셀 적층체(120)의 제1 방향(x1) 단부로 돌?w뢴 전극 리드들(112)이 위치하는 부분을 각각 감싸는 한 쌍의 엔드 플레이트(300)를 포함할 수 있다. 이러한 엔드 플레이트(300)는 외부의 충격으로부터 전지셀 적층체(110, 120) 및 기타 전장품을 물리적으로 보호할 수 있다.On the other hand, the open sides of the module frame 200 in which the first battery cell stack 110 and the second battery cell stack 120 are accommodated include a pair of end plates 300 surrounding each end. do. Specifically, the portion in which the electrode leads 112 protruding toward the end of the second direction (x2) of the first battery cell stack 110 are positioned, and the first direction (x1) of the second battery cell stack 120 . ) may include a pair of end plates 300 each surrounding a portion where the electrode leads 112 are located. The end plate 300 may physically protect the battery cell stacks 110 and 120 and other electrical components from external impact.

또한, 각각의 엔드 플레이트(300)와 제1 전지셀 적층체(110) 및 제2 전지셀 적층체(120) 사이 각각에 배치되는 한 쌍의 버스바 프레임(310)을 더욱 포함할 수 있다. 버스바 프레임(310)은 제1 전지셀 적층체(110) 및 제2 전지셀 적층체(120)와 외부 기기와의 연결을 안내하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 버스바 프레임(310)에는 버스 바(미도시)가 장착될 수 있으며, 전지셀(111)의 전극 리드(112)가 버스바 프레임(310)에 형성된 슬롯을 통과한 후 구부러져 버스 바와 접합될 수 있다. 이를 통해 제1 전지셀 적층체(110) 및 제2 전지셀 적층체(120) 각각을 구성하는 전지셀(111)들이 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다.In addition, a pair of bus bar frames 310 disposed between each end plate 300 and the first battery cell stack 110 and the second battery cell stack 120 may be further included. The bus bar frame 310 may serve to guide the connection between the first battery cell stack 110 and the second battery cell stack 120 and an external device. Specifically, a bus bar (not shown) may be mounted on the bus bar frame 310 , and the electrode lead 112 of the battery cell 111 passes through a slot formed in the bus bar frame 310 and then bends to form the bus bar. can be joined. Through this, the battery cells 111 constituting each of the first battery cell stack 110 and the second battery cell stack 120 may be connected in series or in parallel.

특히, 본 발명의 실시예에서는, 제1 전지셀 적층체(110) 및 제2 전지셀 적층체(120) 각각의 어느 일 단부에만 버스바 프레임(310)이 형성되고, 반대측 단부들은 서로 마주하여 전극 리드들(112)이 직접 연결되는 것에 의해, 버스바 프레임(310) 없이 직렬 연결되는바, 이에 의해 추가로 2개의 버스바 프레임(310)을 생략할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 엔드 플레이트(300) 역시 제1 전지셀 적층체(110) 및 제2 전지셀 적층체(120) 각각의 어느 일 단부에만 결합되기 때문에, 도 1 및 도 2에 도시한 종래 구성에 비하여, 2개의 엔드 플레이트를 더욱 생략할 수 있다. In particular, in the embodiment of the present invention, the bus bar frame 310 is formed only at one end of each of the first battery cell stack 110 and the second battery cell stack 120 , and opposite ends face each other Since the electrode leads 112 are directly connected, they are connected in series without the bus bar frame 310 , thereby omitting two additional bus bar frames 310 . In addition, as described above, since the end plate 300 is also coupled to only one end of each of the first battery cell stack 110 and the second battery cell stack 120 , the conventional shown in FIGS. 1 and 2 . Compared to the configuration, two end plates can be further omitted.

한편, 구체적으로 도시하지 않았으나, 버스바 프레임(310)과 엔드 플레이트(300) 사이에는 전기적 절연을 위한 절연 커버 등의 형성될 수 있다.Meanwhile, although not specifically illustrated, an insulating cover for electrical insulation may be formed between the bus bar frame 310 and the end plate 300 .

도 6은 도 3의 전지 모듈을 포함하는 전지팩을 나타낸 모식도이다.6 is a schematic diagram illustrating a battery pack including the battery module of FIG. 3 .

도 6을 참고하면, 본 실시예에 전지팩(10)은, 앞서 설명한 전지 모듈(100)을 적어도 하나, 바람직하게는 2개 이상 포함하고, 이와 같은 적어도 하나의 전지 모듈(100)을 수납하는 팩프레임(20)을 포함한다. 이 때, 팩 케이스(20) 내에서 전지 모듈(100)은 길이 방향(x축 방향)의 평행한 일 변에 하나의 전지 모듈(100)만이 배치된다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이 전지 모듈(100)이 하나의 열만을 이루도록 배치된다. 이러한 구성에 의해, 종래 기술과 동일한 개수의 전지셀 적층체를 포함하더라도 이들을 포함하는 전지 모듈(100)에서 전지셀 적층체들이 마주하는 부분의 버스바 프레임, 엔드 플레이트 등의 추가 부품을 생략할 수 있기 때문에, 보다 적은 용량 및 부피의 전지팩을 구성하는 것이 가능하다. 즉, 전지팩(10)의 전체 중량을 감소시키면서, 차지하는 공간 역시 감소시킬 수 있는바, 결과적으로 전지팩의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 부품 수 자체를 감소시킬 수 있는바 제조 비용 역시 감소시킬 수 있다. Referring to FIG. 6 , the battery pack 10 in this embodiment includes at least one, preferably two or more, the battery modules 100 described above, and accommodating the at least one battery module 100 . Includes a pack frame (20). At this time, in the pack case 20 , only one battery module 100 is disposed on one side parallel to the longitudinal direction (x-axis direction) of the battery module 100 . That is, as shown in FIG. 6 , the battery modules 100 are arranged to form only one row. By this configuration, even if the battery cell stack includes the same number of battery cell stacks as in the prior art, additional parts such as a bus bar frame and an end plate at a portion facing the battery cell stacks in the battery module 100 including them can be omitted. Therefore, it is possible to configure a battery pack having a smaller capacity and volume. That is, while the total weight of the battery pack 10 is reduced, the space occupied can also be reduced, and as a result, the energy density of the battery pack can be improved. In addition, since the number of parts itself can be reduced, the manufacturing cost can also be reduced.

본 실시예에 따르면, 하나의 모듈 프레임(200) 내에 전극 리드들(112)이 직접 연결되는 2개 이상의 전지셀 적층체(110, 120)가 배치되는 것에 의해 엔드 플레이트 및 버스바 프레임 등의 부품 소요를 최소화 할 수 있다. 이에 의해, 전지 모듈(100) 및 전지팩(10)의 중량 및 부피를 감소시켜서 에너지 밀도를 향상시키고, 제조 비용을 감소시킬 수 있다. According to the present embodiment, by arranging two or more battery cell stacks 110 and 120 to which the electrode leads 112 are directly connected in one module frame 200, parts such as an end plate and a bus bar frame requirements can be minimized. Accordingly, it is possible to reduce the weight and volume of the battery module 100 and the battery pack 10 to improve energy density and reduce manufacturing cost.

도 7은 도 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 모듈에서 전지셀 적층체가 마주하는 부분 및 상부 플레이트를 도시한 도면이다.7 is a view illustrating a portion and an upper plate facing the battery cell stack in the battery module according to another embodiment of the present invention.

본 실시예는, 앞서 설명한 실시예와 대부분의 구성이 동일하므로 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Since most of the configuration of the present embodiment is the same as that of the above-described embodiment, only parts with differences will be described below.

도 7을 참고하면, 상부 플레이트(220)는, 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)사이의 영역에 대응하여, 하부 프레임(210)을 향하여 함몰된 함몰부(220)를 포함할 수 있다. 이에 의하여, 전지 모듈(100) 내에서 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)가 배치되는 위치를 구획하고 복수개의 전지셀 적층체(110, 120)를 함몰부(220)에 의해 고정할 수 있는바, 전지 모듈(100)의 안정성을 보다 향상시킬 수 있다. Referring to FIG. 7 , the upper plate 220 may include a depression 220 that is recessed toward the lower frame 210 to correspond to the area between the plurality of battery cell stacks 110 and 120 . . Thereby, the position at which the plurality of battery cell stacks 110 and 120 are disposed within the battery module 100 is partitioned and the plurality of battery cell stacks 110 and 120 can be fixed by the recessed part 220 . As a result, the stability of the battery module 100 can be further improved.

이상 차이가 있는 부분을 제외하고 도 3 내지 6의 실시예에서 설명한 내용은 모두 본 실시예에 적용 가능하다.All contents described in the embodiments of FIGS. 3 to 6 may be applied to the present embodiment except for the above differences.

앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은 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 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.The above-described battery module and battery pack including the same may be applied to various devices. Such a device may be applied to transportation means such as an electric bicycle, an electric vehicle, and a hybrid vehicle, but the present invention is not limited thereto and is applicable to various devices that can use a battery module and a battery pack including the same, and this It belongs to the scope of the invention.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the

10: 전지팩
100: 전지 모듈
111: 전지셀
112: 전극 리드
110: 제1 전지셀 적층체
120: 제2 전지셀 적층체
200: 모듈 프레임
210: 하부 프레임
220: 상부 플레이트
300: 엔드 플레이트
310: 버스바 프레임10: battery pack
100: battery module
111: battery cell
112: electrode lead
110: first battery cell stack
120: second battery cell stack
200: module frame
210: lower frame
220: upper plate
300: end plate
310: bus bar frame

Claims (10)

각각 적어도 하나의 전지셀을 포함하는 복수개의 전지셀 적층체, 및
상기 복수개의 전지셀 적층체를 수용하는 하나의 모듈 프레임을 포함하고,
상기 복수개의 전지셀 적층체 각각은 상기 전지셀 적층체의 길이 방향 양측 단부를 통해 돌출된 전극 리드들을 포함하고,
상기 복수개의 전지셀 적층체는 상기 모듈 프레임 내에서 상기 전지셀 적층체의 길이 방향이 상기 모듈 프레임의 길이 방향과 일치하도록 배치되고,
상기 복수개의 전지셀 적층체 중 하나의 상기 전극 리드들은 이웃하는 다른 전지셀 적층체의 상기 전극 리드들과 직접 연결되어 있는 전지 모듈.A plurality of battery cell stacks each including at least one battery cell, and
It includes a single module frame for accommodating the plurality of battery cell stacks,
Each of the plurality of battery cell stacks includes electrode leads protruding through both ends in the longitudinal direction of the battery cell stack,
The plurality of battery cell stacks are arranged so that the longitudinal direction of the battery cell stack coincides with the longitudinal direction of the module frame in the module frame,
The electrode leads of one of the plurality of battery cell stacks are directly connected to the electrode leads of another adjacent battery cell stack. 제1항에서,
상기 복수개의 전지셀 적층체는 상기 길이 방향을 따라 나란하게 배치되어 각각의 전극 리드들이 서로 마주하도록 배치된 제1 전지셀 적층체 및 제2 전지셀 적층체를 포함하고,
상기 제1 전지셀 적층체에서 상기 길이 방향의 제1 방향 단부로 돌출된 전극 리드들은, 상기 제2 전지셀 적층체에서 상기 길이 방향의 제2 방향 단부로 돌출된 전극 리드들과 마주하여 직접 연결되어 있고,
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 상기 길이 방향에서 각각 반대측을 향하는 방향인 전지 모듈.In claim 1,
The plurality of battery cell stacks include a first battery cell stack and a second battery cell stack disposed side by side in the longitudinal direction so that respective electrode leads face each other,
The electrode leads protruding from the first battery cell stack to the first end in the longitudinal direction are directly connected to the electrode leads protruding from the second battery cell stack to the second end in the longitudinal direction. has been made,
The first direction and the second direction are directions facing each other in the longitudinal direction of the battery module. 제2항에서,
상기 제1 전지셀 적층체의 상기 제1 방향 단부로 돌출된 전극 리드들은, 상기 제2 전지셀 적층체의 상기 제2 방향 단부로 돌출된 전극 리드들과 용접에 의해 직접 연결되어 있는 전지 모듈.In claim 2,
The electrode leads protruding toward the end in the first direction of the first battery cell stack are directly connected to the electrode leads protruding toward the end in the second direction of the second battery cell stack by welding. 제2항에서,
상기 제1 전지셀 적층체에서 상기 길이 방향의 제1 방향 단부로 돌출된 전극 리드들은, 상기 제2 전지셀 적층체에서 상기 길이 방향의 제2 방향 단부로 돌출된 전극 리드들과 직렬 연결되어 있는 전지 모듈.In claim 2,
The electrode leads protruding from the first battery cell stack to the first end in the longitudinal direction are connected in series with the electrode leads protruding from the second battery cell stack to the second end in the longitudinal direction. battery module. 제2항에서,
상기 제1 전지셀 적층체의 상기 제2 방향 단부로 돌출된 전극 리드들 및, 상기 제2 전지셀 적층체의 상기 제1 방향 단부로 돌출된 전극 리드들을 덮는 한쌍의 엔드 플레이트를 더욱 포함하는 전지 모듈.In claim 2,
A battery further comprising a pair of end plates covering the electrode leads protruding toward the end of the first battery cell stack in the second direction, and the electrode leads protruding toward the end in the first direction of the second battery cell stack module. 제5항에서,
상기 엔드 플레이트와 상기 제1 전지셀 적층체 사이 및 상기 엔드 플레이트와 상기 제2 전지셀 적층체 사이에 각각 배치되는 한쌍의 버스바 프레임을 더욱 포함하는 전지 모듈.In claim 5,
A battery module further comprising a pair of bus bar frames respectively disposed between the end plate and the first battery cell stack and between the end plate and the second battery cell stack. 제1항에서,
상기 모듈 프레임은, 상기 복수개의 전지셀 적층체의 하면 전체 상기 복수개의 전지셀 적층체의 측면 전체를 커버하는 하부 프레임 및 상기 복수개의 전지셀 적층체의 상면 전체를 커버하는 상부 플레이트를 포함하는 전지 모듈.In claim 1,
The module frame is a battery including a lower frame that covers the entire lower surface of the entire lower surface of the plurality of battery cell stacks and an upper plate that covers the entire upper surface of the plurality of battery cell stacks module. 제7에서,
상기 상부 플레이트는 상기 복수개의 전지셀 적층체 사이의 영역에 대응하여 상기 하부 프레임을 향하여 함몰된 함몰부를 포함하는 전지 모듈.In the 7th,
The upper plate is a battery module including a depression that is depressed toward the lower frame corresponding to the region between the plurality of battery cell stacks. 제1항에 기재된 적어도 하나의 전지 모듈, 및
상기 적어도 하나의 전지 모듈을 수납하는 팩 케이스를 포함하는 전지팩.At least one battery module according to claim 1, and
A battery pack comprising a pack case accommodating the at least one battery module. 제9항에서,
상기 팩 케이스 내에서 상기 전지 모듈의 길이 방향에 평행한 일 변에는, 하나의 전지 모듈만이 배치되는 전지팩.In claim 9,
A battery pack in which only one battery module is disposed on one side parallel to the longitudinal direction of the battery module in the pack case.
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