WO2015133760A1 - 리셉터클 구조의 전압 센싱부재를 포함하는 전지모듈 - Google Patents

리셉터클 구조의 전압 센싱부재를 포함하는 전지모듈 Download PDF

Info

Publication number
WO2015133760A1
WO2015133760A1 PCT/KR2015/001849 KR2015001849W WO2015133760A1 WO 2015133760 A1 WO2015133760 A1 WO 2015133760A1 KR 2015001849 W KR2015001849 W KR 2015001849W WO 2015133760 A1 WO2015133760 A1 WO 2015133760A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
electrode terminal
battery module
battery cell
sensing member
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/001849
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박진홍
이형석
윤종문
김보현
홍순창
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN201580012004.4A priority Critical patent/CN106104855B/zh
Priority to JP2016555500A priority patent/JP6334725B2/ja
Priority to US15/123,572 priority patent/US10497989B2/en
Priority to EP15757657.0A priority patent/EP3101714B1/en
Publication of WO2015133760A1 publication Critical patent/WO2015133760A1/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
    • 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
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • 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
    • 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
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • 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
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • 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
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • 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
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • 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
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series
    • 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
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/512—Connection only in parallel
    • 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
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/516—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by welding, soldering or brazing
    • 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
    • H01M50/531—Electrode connections inside 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
    • 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
    • H01M50/543—Terminals
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a battery module including a voltage sensing member having a receptacle structure.
  • the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle that has been proposed as a solution for air pollution of existing gasoline and diesel vehicles using fossil fuel. It is attracting attention as a power source such as (Plug-In HEV).
  • One or two or four battery cells are used for small mobile devices, while battery modules, which are electrically connected to a plurality of battery cells, are used for medium and large devices such as automobiles due to the necessity of high output capacity.
  • the battery module is preferably manufactured in as small a size and weight as possible, a square battery, a pouch-type battery, etc., which can be charged with high integration and have a small weight to capacity, are mainly used as battery cells of a medium-large battery module.
  • a pouch-type battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has attracted much attention in recent years due to the advantages of low weight and low manufacturing cost.
  • the battery module has a structure in which a plurality of battery cells are combined, when some battery cells are overvoltage, overcurrent, or overheating, the safety and operation efficiency of the battery module are greatly detrimental, so a means for detecting and controlling them is necessary. Do. Therefore, by connecting a voltage sensor or the like to the battery cells to check and control the operation state in real time or at regular intervals, the installation or connection of such a detection means makes the assembly process of the battery module very complicated and multiple wirings for this. There is also a risk of short circuits.
  • the secondary battery is used as a power source for automobiles and the like, the fastening means for maintaining the stable contact state even when a strong shock or vibration is applied is required.
  • the voltage sensor mounted on the battery module uses a physical connection structure in which the voltage sensor is connected to the electrode terminals of the battery cells by welding, or the voltage sensor is closely connected to the electrode terminals of the battery cells.
  • the welding method may cause damage to the electrode terminal, and requires a space for welding and precision of the welding process, thereby increasing the manufacturing processability and manufacturing cost.
  • an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
  • an object of the present invention is to provide a battery module including a voltage sensing member that can be manufactured by a simple assembly method without using a plurality of members for mechanical fastening and electrical connection.
  • Another object of the present invention is to prevent the breakage of the electrode terminal generated in the process of fastening and connecting the voltage sensing member to the electrode terminal, to reduce the failure rate during the manufacturing of the battery module battery module having a structure that improves productivity and safety To provide.
  • a battery cell stack in which a plurality of battery cells or unit modules connected in series and / or in parallel are stacked in a lateral direction;
  • Voltage sensing members electrically connected to electrode terminal connection portions of battery cells respectively disposed on the front and rear surfaces of the battery cell stack and having connection terminals at ends thereof for detecting a voltage of the battery cells or unit modules;
  • a lower case having a structure coupled to the upper case while surrounding the other end portion and the upper and lower portions of the battery cell stack, and having an external input / output terminal in a front portion thereof;
  • the voltage sensing unit may have a receptacle structure fitted to an electrode terminal connecting portion from an upper portion thereof, and the mounting portion may have a structure in which the width of the voltage sensing portion is narrowed in a direction in which the electrode terminal connecting portion is inserted.
  • the battery module according to the present invention is electrically connected to the electrode terminal connecting portion of the battery cells respectively located on the front and rear of the battery cell stack in a state where the voltage sensing members are inserted into and mounted on the front and rear mounting portions of the upper case. It is composed of a structure that, as a whole, the assembly process is simple, has a structure that can be detected compact and stable voltage.
  • the member for detecting the voltage of the battery cells is made of a modular voltage sensing member, such a voltage sensing member can be easily mounted on the front and rear of the battery module, by minimizing the intermediate connection of the voltage detection structure The reliability of voltage detection can be improved.
  • At least a part of electrical connection parts of the battery cells inside the unit module or between the unit modules are connected in series, and after the battery cells are arranged such that their electrode terminals are adjacent to each other,
  • a plurality of unit modules may be manufactured.
  • this manufacturing process may be changed in some order. For example, a plurality of unit modules may be manufactured, respectively, and then electrical connections between the unit modules may be performed.
  • the battery cell stack in which electrode terminals are interconnected and filled with high density, is vertically mounted to a case of a vertically separate case joined by a prefabricated fastening structure.
  • the upper and lower cases cover only the outer circumferential surface of the battery cell stack for easy heat dissipation of the battery cell stack in a state where the battery cell stack is mounted on the upper and lower cases and assembled together with the upper and lower cases. It may be made of a structure exposed to. That is, the upper case may be configured to surround one end of the battery cell stack and a portion of the upper and lower ends, and the lower case may be configured to surround the other end and the upper and lower portions of the battery cell stack.
  • connection terminal of the voltage sensing member is formed of a receptacle (receptacle) structure that is fitted to the electrode terminal connecting portion from the top, even when an external shock is applied, the connection terminal of the voltage sensing member and the electrode terminal connection of the battery cells is stable electrical You can stay connected.
  • the battery cell may be formed of, for example, a plate-shaped battery cell in which electrode terminals are formed at upper and lower ends, respectively.
  • the voltage sensing member is not particularly limited as long as the voltage sensing member is electrically connected to the electrode terminal connection parts of the battery cells to easily detect the voltage of the battery cell or the unit module.
  • the structure may include a front sensing member connected to an electrode terminal connection part disposed on the front surface of the battery cell stack, and a rear sensing member connected to an electrode terminal connection part located on the rear surface of the battery cell stack.
  • the front sensing member and the rear sensing member are electrically inserted into the mounting portions of the upper case, respectively, so that the front sensing member and the rear sensing member are electrically connected to the electrode terminal connecting portions located at the front and rear of the battery cell stack.
  • the front sensing member and the rear sensing member are respectively connected to a body portion formed in a connector shape having a hollow structure and a series connection bending portion (electrode terminal connection portion) of battery cell electrode terminals in a state of being inserted into the body portion. It may be made of a structure consisting of a connection terminal.
  • the main body may have a lower portion in a branched structure so that the connection terminal can be inserted for each electrode terminal connection portion, and the connection terminal of the voltage sensing member inserted into the branched structure in the lower portion may be a battery cell stack.
  • the electrode terminals of the battery cells respectively located on the front and rear of the can be easily connected to each other.
  • the number of lower branches of the main body portion of the front sensing member and the rear sensing member may vary depending on the number of unit modules constituting the battery module, a series and / or parallel connection structure of the unit modules, or a shape of a bus bar.
  • front sensing is performed so as to be connected to the electrode terminal connecting portions respectively located on the front and rear surfaces of the battery cell stack.
  • the main body portion of the member may be divided into three lower portions, and the main body portion of the rear sensing member may have a structure in which four lower portions are branched.
  • connection terminal may have a structure including two or more connection parts elastically connected to both sides of the electrode terminal connection part.
  • the width between the connecting portions connected to both sides of the electrode terminal connecting portion may have a structure larger than the width of the electrode terminal connecting portion.
  • the width between the connection portion may be formed in the size of 105% to 200% of the width of the electrode terminal connection portion.
  • connection parts may have a structure in which the width between the connection parts is narrowed so as to be in close contact with both sides of the electrode terminal connection part while the electrode terminal connection part is fitted.
  • This structure is achieved by the structure in which the mounting portion is narrowed in the direction in which the electrode terminal connecting portion is inserted. That is, the width of the mounting portion is narrowed while the electrode terminal connecting portion is inserted between the connecting portions, so that the width between the connecting portions closely contacted to the inside of the mounting portion is also narrowed, so that the connecting portions are in close contact with both sides of the electrode terminal connecting portion. Can be done.
  • the mounting portion is formed in the front and rear of the upper case in an upward open structure, respectively, after completing the assembly of the battery module by inserting the voltage sensing member from the top to the mounting portion can be achieved electrical connection of the voltage sensing member and the electrode terminal connection.
  • the front cover of the insulating material may be a structure in which the voltage sensing member opened to the upper portion is sealed from the outside.
  • the cover for sealing the voltage sensing member may be integrally formed in the upper case without configuring a separate component.
  • the battery cell stack may include a plurality of unit modules including plate-shaped battery cells in which electrode terminals are formed at upper and lower ends, respectively.
  • the unit module may be coupled to each other to surround the entire outer surface of the battery cell stack except for two or more battery cells having electrode terminals interconnected in series and / or parallel, and electrode terminals of the battery cells. It may be configured to include a pair of high strength cell covers.
  • the structure in which the electrode terminals are interconnected in series is not particularly limited as long as the structure of the electrode terminals is easily connected.
  • the electrode terminals may be directly connected by welding or connected by using a bus bar.
  • the battery module according to the present invention has a compact structure as a whole, it is possible to achieve structurally stable mechanical fastening and electrical connection without using a large number of members.
  • a battery module by configuring a battery module with predetermined units, for example, four, six, eight, ten battery cells or unit modules, the battery module can be effectively mounted in a limited space as necessary. Can be.
  • the present invention also provides a high-output large-capacity battery pack manufactured by using the battery module as a unit.
  • the medium-large battery pack may have a structure in which battery modules are stacked in a lateral direction, and the battery modules each include a voltage sensing member.
  • each of the voltage sensing members may be connected to a battery management system (BMS) by a wiring harness, and the BMS may be configured to control the battery pack using voltage detection values input from the voltage sensing members.
  • BMS battery management system
  • Medium and large battery packs according to the present invention can be manufactured by combining the battery modules according to the desired output and capacity, and considering the mounting efficiency, structural stability, etc. as described above, has a limited mounting space and frequent vibration and strong impact It can be preferably used as a power source of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle to be exposed.
  • FIG. 1 is a perspective view of a plate-shaped battery cell mounted to the battery module
  • FIG. 2 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded schematic view of the battery module of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a perspective view of a battery cell stack in the battery module of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a process in which the connecting terminal is connected to the electrode terminal connecting portion.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing one exemplary plate-shaped battery cell mounted to the unit module of the present invention.
  • the plate-shaped battery cell 10 has a structure in which two electrode leads 11 and 12 protrude from each other to protrude from an upper end portion and a lower end portion of the battery main body 13.
  • the exterior member 14 is composed of two upper and lower units, and both side surfaces 14b and the upper end 14a and the lower end, which are mutually contacting portions, with the electrode assembly (not shown) mounted on the receiving portion formed on the inner surface thereof. By attaching 14c, the battery cell 10 is made.
  • the exterior member 14 has a laminate structure of a resin layer / metal foil layer / resin layer, and can be attached by mutually fusion bonding the resin layer by applying heat and pressure to both side surfaces 14b and the upper and lower ends 14a and 14c which are in contact with each other.
  • the adhesive may be attached using an adhesive. Since both side surfaces 14b are in direct contact with the same resin layer of the upper and lower exterior members 14, uniform sealing is possible by melting.
  • the sealing properties are improved in consideration of the thickness of the electrode leads 11 and 12 and the heterogeneity with the material of the exterior member 14. It is comprised by the structure which heat-sealed in the state which interposed the film-like sealing member 16 between the electrode leads 11 and 12 so that it might be possible.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded schematic view of the battery module of Figure 2
  • Figure 4 is a battery cell stack of Figure 3
  • a perspective view of is schematically shown.
  • the battery module 100 includes a battery cell stack 110, voltage sensing members 122 and 124, an upper case 130, and a lower case 140.
  • the battery cell stack 110 is stacked in a state in which four unit modules 112 connected in series stand in a lateral direction, and the electrode terminal of the battery cell 114 is connected to the external input / output terminal 142 of the lower case 140.
  • the bus bar 116 is provided at the front part for connection.
  • the voltage sensing members 122 and 124 are electrically connected to the electrode terminal connecting portions 118 and 119 of the unit modules 112 respectively positioned on the front and rear surfaces of the battery cell stack 110 so that the voltage of the unit module 112 is increased.
  • Connection terminals 123 and 125 for detecting a voltage are provided.
  • the voltage sensing members 122 and 124 may be formed on the front sensing member 124 electrically connected to the electrode terminal connecting portion 118 located on the front surface of the battery cell stack 110, and on the rear surface of the battery cell stack 110.
  • the rear sensing member 122 is connected to the electrode terminal connecting portion 119 located.
  • the upper case 130 has a structure surrounding the one side end portion and the upper and lower portions of the battery cell stack 110.
  • the front case 130 includes mounting portions 132 for inserting and mounting the voltage sensing members 122 and 124. It is provided in the and back part, respectively.
  • the lower case 140 has a structure coupled to the upper case 130 while surrounding the other end portion and the upper and lower portions of the battery cell stack 110.
  • the lower case 140 includes an external input / output terminal 142 on the front side.
  • the battery cell stack 110 includes four unit modules 112 composed of two plate-shaped battery cells 114 having electrode terminals formed at upper and lower ends thereof, respectively.
  • the unit module 112 includes two battery cells 114 in which electrode terminals are interconnected in series, and connecting portions 118 and 119 of the electrode terminals are bent to form a stacked structure, and electrodes of the battery cells 114. Except for the terminal portion, a pair of high strength cell covers 115 are coupled to each other to surround the entire outer surface of the battery cells 114.
  • connection terminal is connected to the electrode terminal connection portion.
  • the voltage sensing member 124 inserted into the mounting portion 132 of the upper case 130 is inserted into the hollow structure body portion 128 and the body portion 128. It consists of the connection terminal 125 connected to the electrode terminal connection part 118. As shown in FIG. 5 together with FIG. 2, the voltage sensing member 124 inserted into the mounting portion 132 of the upper case 130 is inserted into the hollow structure body portion 128 and the body portion 128. It consists of the connection terminal 125 connected to the electrode terminal connection part 118. As shown in FIG.
  • connection portions 126 are elastically connected to both side surfaces of the electrode terminal connection portion 118.
  • the width W1 between the connecting portions 126 is configured to be larger than the width W2 of the electrode terminal connecting portion 118.
  • the voltage sensing member 124 moves toward the electrode terminal connecting portion 118 and has a structure in which the width between the connecting portions 126 is narrowed such that the connecting portions 126 are in close contact with both sides of the electrode terminal connecting portion 118. .
  • the voltage sensing member 124 moves in the direction of the electrode terminal connecting portion 118 to be in close contact with the inside of the mounting portion 132. Since the width between the main body portion 128 and the connecting portions 126 is also narrowed, the connecting portions 126 are configured to be in close contact with both sides of the electrode terminal connecting portion 118.
  • the voltage sensing member of the receptacle structure included in the battery module according to the present invention is connected to the electrode terminal connecting portion by a simple assembly method without using a plurality of members for mechanical fastening and electrical connection, thereby providing a battery module. It lowers the overall manufacturing cost of the device and enables stable voltage detection even when strong shocks or vibrations are applied from the outside.
  • the voltage sensing member of the battery module according to the present invention has the effect of reducing the defective rate in the battery module manufacturing process, thereby improving safety by preventing breakage of the electrode terminal connecting portion generated in the process of inserting the electrode terminal connecting portion for voltage detection. to provide.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은, 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 측면방향으로 세워진 상태로 적층되어 있는 전지셀 적층체, 상기 전지셀 적층체의 전면 및 후면에 각각 위치한 전지셀들의 전극단자 연결부에 전기적으로 연결되어 전지셀 또는 단위모듈의 전압을 검출하기 위한 접속단자를 단부에 구비하고 있는 전압 센싱부재들, 상기 전지셀 적층체의 일측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸는 구조로서, 상기 전압 센싱부재들이 삽입되어 장착되기 위한 장착부가 구비되어 있는 상부 케이스, 및 상기 전지셀 적층체의 타측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸면서 상기 상부 케이스와 결합되는 구조로서, 전면부에 외부 입출력 단자가 구비되어 있는 하부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 전압 센싱부는 상부로부터 전극단자 연결부에 끼워지는 리셉터클 구조로 형성되어 있고, 상기 장착부는 전극단자 연결부가 삽입되는 방향으로 폭이 좁아지는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈을 제공한다.

Description

리셉터클 구조의 전압 센싱부재를 포함하는 전지모듈
본 발명은 리셉터클 구조의 전압 센싱부재를 포함하는 전지모듈에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈이 사용된다.
전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
또한, 전지모듈은 다수의 전지셀들이 조합된 구조로 이루어져 있으므로 일부 전지셀들이 과전압, 과전류 또는 과발열 되는 경우에는 전지모듈의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이들을 검출하여 제어하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 전압센서 등을 전지셀들에 연결하여 실시간 또는 일정한 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있는 바, 이러한 검출수단의 장착 내지 연결은 전지모듈의 조립과정을 매우 번잡하게 하고 이를 위한 다수의 배선으로 인해 단락의 위험성도 존재한다. 또한 이차전지의 활용 범위의 확대로 자동차 등의 동력원으로 사용됨에 따라 강한 충격이나 진동이 가해지는 경우에도 상기 검출수단이 안정적인 접촉 상태를 유지할 수 있도록 하는 체결수단이 필요하다.
일반적으로, 전지모듈에 장착되는 전압센서는 전지셀들의 전극단자에 용접 방식으로 접속되거나, 또는 전압센서를 전지셀들의 전극단자에 밀착시켜 접속을 이루는 물리적 접속 구조를 사용하였다.
그러나, 용접 방식은 전극단자의 손상을 일으킬 수 있으며, 용접을 위한 공간 및 용접 과정의 정밀함을 요구하고 있으며, 그로 인해 제조 공정성 및 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.
또한, 전압센서가 전극단자에 밀착된 상태로 고정시키는 과정에서도 다양한 문제점이 발생하고 있다. 즉, 이들의 안정적인 접속 상태를 유지시키기 위해 전극단자를 압박하거나 또는 전압센서에 전극단자를 끼우는 과정에서 전극단자가 파손되는 문제점이 발생하고 있다.
이와는 별도로, 다수의 전지셀들을 사용하여 전지모듈을 구성하거나 또는 소정 단위의 전지셀들로 이루어진 단위모듈 다수를 사용하여 전지모듈을 구성하는 경우, 이들의 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 일반적으로 많은 부재들이 필요하므로, 이러한 부재들을 조립하는 과정은 매우 복잡하다. 더욱이, 기계적 체결 및 전기적 접속을 위한 다수의 부재들의 결합, 용접, 솔더링 등을 위한 공간이 요구되며, 그로 인해 시스템 전체의 크기는 커지게 된다. 이러한 크기 증가는 앞서 설명한 바와 같은 측면에서 바람직하지 않으며, 보다 콤팩트하고 구조적 안정성이 우수한 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 다수의 부재들을 사용하지 않고도 간단한 조립방법에 의해 제조할 수 있는 전압 센싱부재를 포함하는 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전극단자에 전압 센싱부재를 체결 및 접속하는 과정에서 발생하는 전극단자의 파손을 방지하여, 전지모듈의 제조시 불량률을 감소시켜 생산성 및 안전성을 향상시키는 구조의 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은,
직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 측면방향으로 세워진 상태로 적층되어 있는 전지셀 적층체;
상기 전지셀 적층체의 전면 및 후면에 각각 위치한 전지셀들의 전극단자 연결부에 전기적으로 연결되어 전지셀 또는 단위모듈의 전압을 검출하기 위한 접속단자를 단부에 구비하고 있는 전압 센싱부재들;
상기 전지셀 적층체의 일측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸는 구조로서, 상기 전압 센싱부재들이 삽입되어 장착되기 위한 장착부가 구비되어 있는 상부 케이스; 및
상기 전지셀 적층체의 타측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸면서 상기 상부 케이스와 결합되는 구조로서, 전면부에 외부 입출력 단자가 구비되어 있는 하부 케이스;
를 포함하고 있으며,
상기 전압 센싱부는 상부로부터 전극단자 연결부에 끼워지는 리셉터클 구조로 형성되어 있고, 상기 장착부는 전극단자 연결부가 삽입되는 방향으로 폭이 좁아지는 구조로 구성될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지모듈은 전압 센싱부재들이 상부 케이스의 전면 및 후면에 위치한 장착부에 삽입되어 장착된 상태에서 전지셀 적층체의 전면 및 후면에 각각 위치한 전지셀들의 전극단자 연결부에 전기적으로 연결되는 구조로 구성되어 있어서, 전체적으로 조립 과정이 간소하며 콤팩트하고 안정적으로 전압 검출이 가능한 구조를 가진다.
또한, 전지셀들의 전압을 검출하기 위한 부재가 모듈화된 전압 센싱부재들로 이루어져 있으므로, 이러한 전압 센싱부재들을 전지모듈의 전면 및 후면에 용이하게 장착할 수 있고, 전압 검출구조의 중간 연결부를 최소화하여 전압 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전압 센싱부재의 이상 발생시, 종래의 전지모듈 구조와 비교하여 전지모듈 내부를 분해하지 않고 전지모듈의 전면과 후면에 장착된 전압 센싱부재만 교체하면 되므로, 전지모듈의 유지 보수성 또한 크게 향상된다.
상기 단위모듈 내부 또는 단위모듈 상호간의 전지셀들은 전기적 연결 부위의 적어도 일부가 직렬로 연결되어 있으며, 전지셀들을 그것의 전극단자들이 상호 인접하도록 배열한 상태에서 상기 전극단자들을 결합시킨 뒤, 소정의 단위로 셀 커버에 의해 감쌈으로써 다수의 단위모듈들을 제조할 수 있다. 이러한 제조과정은 일부 순서가 변경될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 다수의 단위모듈들을 각각 제조한 후 단위모듈간 전기적 접속을 행할 수도 있다.
전극단자들이 상호 연결되어 있고 높은 밀집도로 충적된 상기 전지셀 적층체는 조립식 체결구조로 결합되는 상하 분리형의 케이스에 수직으로 장착된다.
상기 상하부 케이스는, 전지셀 적층체를 상하부 케이스에 장착한 후 상하부 케이스를 상호 조립한 상태에서, 전지셀 적층체의 용이한 방열을 위해 전지셀 적층체의 외주면만을 감싸고 그것의 외면이 케이스의 외부로 노출되는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 상부 케이스는 전지셀 적층체 일측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸는 구조로 이루어져 있고, 하부 케이스는 전지셀 적층체의 타측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸는 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전압 센싱부재의 접속단자는 상부로부터 전극단자 연결부에 끼워지는 리셉터클(receptacle)형 구조로 이루어져 있어서, 외부 충격의 인가시에도 전압 센싱부재의 접속단자와 전지셀들의 전극단자 연결부는 안정적인 전기적 연결 상태를 유지할 수 있다.
상기 전지셀은, 예를 들어, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀로 이루어질 수 있다.
상기 전압 센싱부재는 전지셀들의 전극단자 연결부에 전기적으로 연결되어 전지셀 또는 단위모듈의 전압을 용이하게 검출할 수 있는 구조라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 전지셀 적층체의 전면에 위치한 전극단자 연결부와 접속되는 전방 센싱부재와, 전지셀 적층체의 후면에 위치한 전극단자 연결부와 접속되는 후방 센싱부재를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 전방 센싱부재와 후방 센싱부재는 상부 케이스의 장착부들에 각각 삽입됨으로써 전지셀 적층체의 전면과 후면에 위치한 전극단자 연결부에 전기적으로 용이하게 접속된다.
구체적으로, 상기 전방 센싱부재와 후방 센싱부재는 각각 중공형 구조의 커넥터 형상으로 이루어진 본체부와, 상기 본체부 내에 삽입된 상태에서 전지셀 전극단자들의 직렬 연결 절곡부위(전극단자 연결부)에 접속되는 접속단자로 구성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 구조의 하나의 예로서, 본체부는 전극단자 연결부 별로 접속단자가 삽입될 수 있도록 하부가 분지형 구조로 이루어질 수 있으며, 하부의 분지형 구조에 삽입된 전압 센싱부재의 접속단자는 전지셀 적층체의 전면과 후면에 각각 위치한 전지셀들의 전극단자 연결부별로 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전방 센싱부재와 후방 센싱부재의 본체부 하부 분지 개수는 전지모듈을 구성하는 단위모듈들의 개수, 단위모듈들의 직렬 및/또는 병렬 연결 구조, 또는 버스 바의 형상에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 4개의 단위모듈들(8개의 전지셀들)이 측면 방향으로 세워진 상태로 적층된 전지셀 적층체의 경우, 전지셀 적층체의 전면과 후면에 각각 위치한 전극단자 연결부에 대응하여 연결될 수 있도록 전방 센싱부재의 본체부는 하부가 3개 분지되어 있고, 후방 센싱부재의 본체부는 하부가 4개 분지되어 있는 구조일 수 있다.
상기 접속단자는 전극단자 연결부의 양 측면에 탄력적으로 접속되는 둘 이상의 접속부들을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 접속단자는 전극단자 연결부에 접속되지 않은 경우 상기 전극단자 연결부의 양 측면에 접속되는 접속부들 사이의 폭은 전극단자 연결부의 폭보다 큰 구조로 이루어져 있을 수 있다. 이 때, 상기 접속부들 사이의 폭은 전극단자 연결부의 폭의 105% 내지 200%의 크기로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 접속부들은 전극단자 연결부가 끼워지면서 전극단자 연결부의 양 측면에 밀착되도록 접속부들 사이의 폭이 좁아지는 구조로 이루어질 수 있다.
이러한 구조는, 상기 장착부가 전극단자 연결부가 삽입되는 방향으로 폭이 좁아지는 구조에 의해 달성된다. 즉, 상기 접속부들 사이에 전극단자 연결부가 끼워지면서 상기 장착부의 폭이 좁아지는 구조에 의해 장착부의 내측에 밀착된 접속부들 사이의 폭도 좁아지게 되면서 접속부들이 전극단자 연결부의 양 측면에 밀착되는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 장착부는 상부 케이스의 전면과 후면에 상향 개방 구조로 각각 형성되어 있어서, 전지모듈의 조립을 완성한 후에 전압 센싱부재를 상부로부터 장착부에 삽입함으로써 전압 센싱부재와 전극단자 연결부의 전기적 연결이 달성될 수 있다.
경우에 따라서는, 절연성 소재의 전면 커버가 상부로 개방된 전압 센싱부재를 외부로부터 밀폐하고 있는 구조일 수 있다. 이와는 달리, 전압 센싱부재를 밀폐하기 위한 커버를 별도의 부품으로 구성하지 않고, 상부 케이스에 일체형으로 형성할 수도 있다.
상기 전지셀 적층체는 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 단위모듈 다수 개로 이루어질 수 있다. 상기 단위모듈은, 전극단자들이 직렬 및/또는 병렬로 상호 연결되어 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들, 및 상기 전지셀들의 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
상기에서, 전극단자들을 직렬로 상호 연결하는 구조는 전극단자들의 전기적 연결이 용이한 구조이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 전극단자들을 용접에 의해 직접 연결하거나, 버스 바를 이용하여 연결할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지모듈은 전체적으로 콤팩트한 구조를 가지며, 많은 수의 부재들을 사용하지 않고도 구조적으로 안정한 기계적 체결과 전기적 접속을 이룰 수 있다. 또한, 소정의 단위들, 예를 들어, 4개, 6개, 8개, 10개 등의 전지셀들 또는 단위모듈들로 전지모듈을 구성함으로써, 전지모듈을 필요한 수만큼 한정된 공간내에 효과적으로 장착할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈을 단위체로 사용하여 제조되는 고출력 대용량의 중대형 전지팩을 제공한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 중대형 전지팩은 전지모듈들이 측면방향으로 적층되어 있고, 상기 전지모듈들은 각각 전압 센싱부재를 포함하고 있는 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전압 센싱부재들은 각각 와이어링 하니스에 의해 BMS(Battery Management System)에 연결될 수 있으며, 상기 BMS는 전압 센싱부재들로부터 입력된 전압 검출값을 이용하여 전지팩을 제어하는 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 중대형 전지팩은 소망하는 출력 및 용량에 따라 전지모듈들을 조합하여 제조될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같은 장착 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 중대형 전지팩이 장착되어 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 및 플러그-인 하이브리드 전기자동차의 일반적인 구조는 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
도 1은 전지모듈에 장착되는 판상형 전지셀의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도이다;
도 3은 도 2의 전지모듈의 분해 모식도이다;
도 4는 도 3의 전지모듈에서 전지셀 적층체의 사시도이다;
도 5는 접속단자가 전극단자 연결부에 접속되는 과정에 관한 모식도들이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 단위모듈에 장착되는 하나의 예시적인 판상형 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 판상형 전지셀(10)은 두 개의 전극리드(11, 12)가 서로 대향하여 전지 본체(13)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(14)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(14b)과 상단부(14a) 및 하단부(14c)를 부착시킴으로써 전지셀(10)이 만들어진다.
외장부재(14)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(14b)과 상단부 및 하단부(14a, 14c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양측면(14b)은 상하 외장부재(14)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다.
반면에, 상단부(14a)와 하단부(14c)에는 전극리드(11, 12)가 돌출되어 있으므로 전극리드(11, 12)의 두께 및 외장부재(14) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(11, 12)와의 사이에 필름상의 실링부재(16)를 개재한 상태에서 열융착시킨 구조로 구성되어 있다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 전지모듈의 분해 모식도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 전지셀 적층체의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전지모듈(100)은 전지셀 적층체(110), 전압 센싱부재들(122, 124), 상부 케이스(130), 및 하부 케이스(140)로 구성되어 있다.
전지셀 적층체(110)는 직렬로 연결된 4개의 단위모듈들(112)이 측면방향으로 세워진 상태로 적층되어 있고, 전지셀(114)의 전극단자를 하부 케이스(140)의 외부 입출력 단자(142)에 연결하기 위한 버스 바(116)가 전면부에 구비되어 있다.
전압 센싱부재들(122, 124)은 전지셀 적층체(110)의 전면과 후면에 각각 위치한 단위모듈들(112)의 전극단자 연결부(118, 119)에 전기적으로 연결되어 단위모듈(112)의 전압을 검출하기 위한 접속단자들(123, 125)을 구비하고 있다.
전압 센싱부재들(122, 124)은 전지셀 적층체(110)의 전면에 위치한 전극단자 연결부(118)와 전기적으로 접속되는 전방 센싱부재(124)와, 전지셀 적층체(110)의 후면에 위치한 전극단자 연결부(119)와 접속되는 후방 센싱부재(122)로 이루어져 있다.
상부 케이스(130)는 전지셀 적층체(110)의 일측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸는 구조로서, 전압 센싱부재들(122, 124)이 삽입되어 장착되기 위한 장착부들(132)을 전면부와 후면부에 각각 구비하고 있다.
하부 케이스(140)는 전지셀 적층체(110)의 타측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸면서 상부 케이스(130)와 결합되는 구조로서, 전면부에 외부 입출력 단자(142)를 구비하고 있다.
전지셀 적층체(110)는 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들(114) 2개로 구성된 단위모듈들(112) 4개로 이루어져 있다.
단위모듈(112)은 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있고 전극단자들의 연결부(118, 119)가 절곡되어 적층 구조를 이루고 있는 2개의 전지셀들(114), 및 전지셀들(114)의 전극단자 부위를 제외하고 전지셀들(114)의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버(115)로 구성되어 있다.
도 5에는 접속단자가 전극단자 연결부에 접속되는 과정에 관한 모식도들이 도시되어 있다.
도 5를 도 2와 함께 참조하면 상부 케이스(130)의 장착부(132)에 삽입되어 있는 전압 센싱부재(124)는 중공형 구조 본체부(128)와, 본체부(128) 내에 삽입된 상태에서 전극단자 연결부(118)에 접속되는 접속단자(125)로 구성되어 있다.
접속단자(125)의 하부에는 전극단자 연결부(118)의 양 측면에 탄력적으로 접속되는 접속부들(126)이 형성되어 있다. 이러한 접속단자(125)는 전극단자 연결부(118)에 접속되지 않은 상태에서, 접속부들(126) 사이의 폭(W1)은 전극단자 연결부(118)의 폭(W2)보다 큰 구조로 이루어져 있으며, 전압 센싱부재(124)가 전극단자 연결부(118) 방향으로 이동하면서 전극단자 연결부(118)의 양 측면에 접속부들(126)이 밀착되도록 접속부들(126) 사이의 폭이 좁아지는 구조로 이루어져 있다.
즉, 장착부(132)가 전극단자 연결부(118)의 삽입 방향으로 폭이 좁아지는 구조에 의해, 전압 센싱부재(124)가 전극단자 연결부(118) 방향으로 이동하면서 장착부(132)의 내측에 밀착된 본체부(128) 및 접속부들(126) 사이의 폭도 좁아지게 됨으로써 접속부들(126)이 전극단자 연결부(118)의 양 측면에 밀착되어 접속되는 구조로 이루어져 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈에 포함되는 리셉터클 구조의 전압 센싱부재는 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 다수의 부재들을 사용하지 않고 간단한 조립방법에 의해 전극단자 연결부에 접속됨으로써, 전지모듈의 전반적인 제조비용을 낮추고, 외부로부터 강한 충격이나 진동이 가해질 경우에도 안정적인 전압검출이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 전지모듈의 전압 센싱부재는 전압 검출을 위하여 전극단자 연결부에 끼우는 과정에서 발생하는 전극단자 연결부의 파손을 방지함으로써 전지모듈 제조과정에서의 불량률을 줄이고, 안전성을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (17)

  1. 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 측면방향으로 세워진 상태로 적층되어 있는 전지셀 적층체;
    상기 전지셀 적층체의 전면 및 후면에 각각 위치한 전지셀들의 전극단자 연결부에 전기적으로 연결되어 전지셀 또는 단위모듈의 전압을 검출하기 위한 접속단자를 단부에 구비하고 있는 전압 센싱부재들;
    상기 전지셀 적층체의 일측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸는 구조로서, 상기 전압 센싱부재들이 삽입되어 장착되기 위한 장착부가 구비되어 있는 상부 케이스; 및
    상기 전지셀 적층체의 타측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸면서 상기 상부 케이스와 결합되는 구조로서, 전면부에 외부 입출력 단자가 구비되어 있는 하부 케이스;
    를 포함하고 있으며,
    상기 전압 센싱부재는 상부로부터 전극단자 연결부에 끼워지는 리셉터클 구조로 형성되어 있고, 상기 장착부는 전극단자 연결부가 삽입되는 방향으로 폭이 좁아지는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전압 센싱부재는 전지셀 적층체의 전면에 위치한 전극단자 연결부와 접속되는 전방 센싱부재와, 전지셀 적층체의 후면에 위치한 전극단자 연결부와 접속되는 후방 센싱부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전방 센싱부재와 후방 센싱부재는 각각 중공형 구조의 커넥터 형상으로 이루어진 본체부와, 상기 본체부 내에 삽입된 상태에서 전지셀 전극단자들의 직렬 연결 절곡부위(전극단자 연결부)에 접속되는 접속단자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 본체부는 전극단자 연결부 별로 접속단자가 삽입될 수 있도록 하부가 분지형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전방 센싱부재의 본체부는 하부가 3개 분지되어 있고, 후방 센싱부재의 본체부는 하부가 4개 분지되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 접속단자는 전극단자 연결부의 양 측면에 탄력적으로 접속되는 둘 이상의 접속부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 전극단자 연결부의 양 측면에 접속되는 접속부들 사이의 폭은 전극단자 연결부의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 접속부들 사이의 폭은 전극단자 연결부의 폭의 105% 내지 200%인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 접속부들은 전극단자 연결부가 끼워지면서 전극단자 연결부의 양 측면에 밀착되도록 접속부들 사이의 폭이 좁아지는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 장착부는 상부 케이스의 전면과 후면에 상향 개방 구조로 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 1 항에 있어서, 절연성 소재의 커버가 상부로 개방된 전압 센싱부재를 외부로부터 밀폐하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 적층체는 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 단위모듈 다수 개로 이루어져 있고, 상기 단위모듈은,
    전극단자들이 직렬 및/또는 병렬로 상호 연결되어 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들; 및
    상기 전지셀들의 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버;
    를 포함하는 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전지모듈을 단위체로 사용하여 제조되는 고출력 대용량의 중대형 전지팩.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전지팩은 전지모듈들이 측면방향으로 적층되어 있고, 상기 전지모듈들은 각각 전압 센싱부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 전압 센싱부재들은 각각 와이어링 하니스에 의해 BMS(Battery Management System)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 전지팩은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
PCT/KR2015/001849 2014-03-06 2015-02-26 리셉터클 구조의 전압 센싱부재를 포함하는 전지모듈 WO2015133760A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580012004.4A CN106104855B (zh) 2014-03-06 2015-02-26 包括具有容座结构的电压感测部件的电池模块
JP2016555500A JP6334725B2 (ja) 2014-03-06 2015-02-26 レセプタクル構造の電圧センシング部材を含む電池モジュール
US15/123,572 US10497989B2 (en) 2014-03-06 2015-02-26 Battery module including voltage sensing member having receptacle structure
EP15757657.0A EP3101714B1 (en) 2014-03-06 2015-02-26 Battery module having voltage sensing member having receptacle structure

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140026422A KR101841663B1 (ko) 2014-03-06 2014-03-06 리셉터클 구조의 전압 센싱부재를 포함하는 전지모듈
KR10-2014-0026422 2014-03-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015133760A1 true WO2015133760A1 (ko) 2015-09-11

Family

ID=54055515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/001849 WO2015133760A1 (ko) 2014-03-06 2015-02-26 리셉터클 구조의 전압 센싱부재를 포함하는 전지모듈

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10497989B2 (ko)
EP (1) EP3101714B1 (ko)
JP (1) JP6334725B2 (ko)
KR (1) KR101841663B1 (ko)
CN (1) CN106104855B (ko)
WO (1) WO2015133760A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107925030A (zh) * 2016-02-12 2018-04-17 株式会社Lg化学 集成盒和包括该集成盒的电池组
US11437660B2 (en) * 2017-06-13 2022-09-06 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102102927B1 (ko) * 2016-10-06 2020-04-21 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
US10569634B2 (en) * 2017-08-18 2020-02-25 GM Global Technology Operations LLC Multi-functional cooling channel and busbar for battery cell pack
KR102280997B1 (ko) 2017-12-20 2021-07-22 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20200080067A (ko) * 2018-12-26 2020-07-06 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102622140B1 (ko) 2019-01-29 2024-01-09 현대모비스 주식회사 배터리 조립모듈
KR102412601B1 (ko) * 2021-09-14 2022-06-24 나노인텍 주식회사 유니버설 배터리 팩 및 유니버설 배터리 팩을 사용하는 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110112900A (ko) * 2010-04-08 2011-10-14 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 센싱부재를 포함하는 전지모듈
JP2012014952A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Sanyo Electric Co Ltd 電池およびその製造方法
KR20120108260A (ko) * 2011-03-23 2012-10-05 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지팩
KR20130018494A (ko) * 2011-08-01 2013-02-25 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지모듈
KR101327473B1 (ko) * 2013-02-07 2013-11-08 (주)대은 출력감지모듈 및 출력감지모듈을 포함하는 셀어레이 모니터링 장치가 구비된 태양광발전장치

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6333336Y2 (ko) * 1980-06-13 1988-09-06
JPH10275646A (ja) 1997-03-28 1998-10-13 Asmo Co Ltd コネクタの接続方法及びコネクタ
JP5344932B2 (ja) * 2006-03-06 2013-11-20 エルジー・ケム・リミテッド 中型または大型電池モジュール
US9484591B2 (en) * 2006-03-06 2016-11-01 Lg Chem, Ltd. Voltage sensing member and battery module employed with the same
JP5225255B2 (ja) 2009-12-01 2013-07-03 日本航空電子工業株式会社 電池間接続装置
KR101297176B1 (ko) * 2010-06-03 2013-08-21 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지모듈
WO2012121505A2 (ko) * 2011-03-10 2012-09-13 주식회사 엘지화학 안정적인 측정 수단을 구비한 전지팩
US9005794B2 (en) 2011-10-21 2015-04-14 Tyco Electronics Corporation Battery connector system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110112900A (ko) * 2010-04-08 2011-10-14 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 센싱부재를 포함하는 전지모듈
JP2012014952A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Sanyo Electric Co Ltd 電池およびその製造方法
KR20120108260A (ko) * 2011-03-23 2012-10-05 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지팩
KR20130018494A (ko) * 2011-08-01 2013-02-25 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지모듈
KR101327473B1 (ko) * 2013-02-07 2013-11-08 (주)대은 출력감지모듈 및 출력감지모듈을 포함하는 셀어레이 모니터링 장치가 구비된 태양광발전장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3101714A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107925030A (zh) * 2016-02-12 2018-04-17 株式会社Lg化学 集成盒和包括该集成盒的电池组
EP3416209A4 (en) * 2016-02-12 2019-01-16 LG Chem, Ltd. INTEGRATED CARTRIDGE AND BATTERY PACK COMPRISING IT
US10608219B2 (en) 2016-02-12 2020-03-31 Lg Chem, Ltd. Integrated cartridge and battery pack comprising same
US11437660B2 (en) * 2017-06-13 2022-09-06 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module

Also Published As

Publication number Publication date
EP3101714A4 (en) 2016-12-14
KR20150104733A (ko) 2015-09-16
EP3101714A1 (en) 2016-12-07
JP2017511963A (ja) 2017-04-27
KR101841663B1 (ko) 2018-05-04
JP6334725B2 (ja) 2018-05-30
US10497989B2 (en) 2019-12-03
EP3101714B1 (en) 2018-04-11
US20170077562A1 (en) 2017-03-16
CN106104855B (zh) 2018-12-07
CN106104855A (zh) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015133760A1 (ko) 리셉터클 구조의 전압 센싱부재를 포함하는 전지모듈
WO2011126315A2 (ko) 신규한 구조의 센싱부재를 포함하는 전지모듈
WO2014171559A1 (ko) 신규한 구조의 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2011099703A2 (ko) 용접 신뢰성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩
WO2012148100A2 (ko) 신규한 구조의 버스 바 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2010128792A2 (ko) 전압 센싱부재 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2014148791A1 (ko) 전압 검출부재 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2012023754A1 (ko) 전압 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2019107734A1 (ko) 셀 조립체에 대한 초기 가압력 강화 구조를 갖는 배터리 모듈 및 그 제조방법
WO2018038513A1 (ko) 전지모듈 내에서 공간을 적게 점유하는 상호 연결 부재 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2014073808A1 (ko) 버스 바 어셈블리를 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2011126314A2 (ko) 전지모듈용 전압 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2009110771A2 (ko) 전지모듈의 전극단자 접속부재
WO2011152668A2 (en) Battery module having novel structure
WO2013187661A1 (ko) 단일 전극단자 결합부를 가진 전지 조합체
WO2010114281A2 (ko) 전압 검출부재 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2013089467A1 (ko) 신뢰성이 향상된 전지모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 중대형 전지팩
WO2013019008A2 (ko) 안전성이 향상된 전지모듈
WO2015105335A1 (ko) 단위모듈들을 포함하는 전지모듈 어셈블리
WO2012157856A2 (ko) 전압 센싱 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2015152637A1 (ko) 텐션 바를 포함하는 배터리 팩
WO2014027786A1 (ko) 조립 체결 구조를 가진 전지모듈
WO2015186923A1 (ko) 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2012070782A2 (ko) 콤팩트한 구조의 전지팩
WO2017217641A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 자동차

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15757657

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015757657

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015757657

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016555500

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15123572

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE