WO2019208938A1 - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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secondary battery
assembly guide
frame
circuit board
printed circuit
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김수열
이영호
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module and a battery pack including the same, and more particularly, to a battery module and a battery pack including the improved structural safety and assembly.
  • Small mobile devices use one or two or four secondary battery cells per device, whereas medium and large devices such as automobiles use a medium-large battery module that electrically connects a large number of secondary battery cells due to the need for high output capacity.
  • a battery pack implemented by connecting a plurality of such battery modules may be used.
  • battery modules are usually mounted in the bodywork or trunk space. Therefore, battery modules / packs for electric vehicles must be as small as possible, yet have a very high energy density, and must be able to maintain structural stability even in a vibration and shock environment.
  • pouch type secondary battery cells that are easy to stack and have high energy density to volume are used to construct a battery module for an electric vehicle.
  • the battery module composed of the pouch type secondary battery cells is a means for easily and stably connecting the electrode leads.
  • the busbars may generally be mounted in a predetermined pattern on a busbar frame in the form of a board.
  • the battery module composed of pouch-type secondary battery cells includes a large number of wires, voltage sensing components such as a printed circuit board and a connector to sense and control when some secondary battery cells are overvoltage, overcurrent, or overheating. It comprises a module case for storing and protecting the pouch-type secondary battery cells.
  • Pouch type secondary battery cells have low mechanical stiffness.
  • the parts where the electrode leads protrude are particularly vulnerable to impact.
  • the bus bar frame is mounted to the portion where the electrode lead protrudes, the conventional battery module is the bus bar frame is bent or broken toward the secondary battery cells when an external impact is directly hit the secondary electrode protruding portion to the secondary battery cells Battery cells are often damaged. Therefore, even if the busbar frame is deformed during an external impact, a busbar frame capable of minimizing damage to the secondary battery cells is required.
  • the voltage sensing components are proportional to the number of secondary battery cells, the number of components is large and the connection structure is somewhat complicated. Medium and large battery modules are limited in the assembly space in the battery module due to these voltage sensing components, especially in the case of the sensing wire, the wire may be shorted due to external shock may cause various events. Accordingly, there is a need for a method of disposing the voltage sensing components together with the secondary battery cells in a module case safely and space-efficiently.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery module having a compact size by assembling a bus bar, a printed circuit board, and voltage sensing components by efficiently utilizing a space of a bus bar frame and a module case. It is done.
  • an object of the present invention is to provide a battery module having a bus bar frame capable of improving assembling with secondary battery cells and minimizing damage of secondary battery cells during an external impact.
  • the module case formed of a hollow structure;
  • a cell stack including secondary battery cells disposed in the module case and stacked in one direction;
  • a plurality of busbars electrically connecting the secondary battery cells and sensing members sensing the voltage of the secondary battery cells to be assembled at a predetermined position, installed around the cell stack, and integrally with the cell stack.
  • a bus bar frame inserted into the module case, wherein the bus bar frame is arranged in a length direction of the cell stack, is hinged to both ends of the horizontal frame, and the horizontal frame, and the front part of the cell stack.
  • a battery module including a pair of vertical frames disposed in the height direction on the rear surface may be provided.
  • the pair of vertical frames may include slot parts formed through the electrode leads of the secondary battery cell at predetermined intervals along one direction, and assembly guide parts provided between the slot parts, and the assembly guides.
  • the parts may be selectively mounted with a printed circuit board connected to the bus bars and the sensing members.
  • the assembly guide parts include a plurality of first assembly guide parts on which the bus bar is mounted and a second assembly guide part on which the printed circuit board is mounted, and the second assembly guide part is provided at any one of the pair of vertical frames. Can be.
  • the first and second assembly guide parts may include a body provided in a size corresponding to the area of the bus bar or the printed circuit board, and the body may face the cell stack such that the cross section is arc shaped. It can take the shape curved in the direction.
  • the body may be curved to be located at a distance greater than at least the length of the terrace of the secondary battery cells from one side of the cell stack, and a predetermined shock buffer space may be provided between the body and one side of the cell stack.
  • the plurality of bus bars are formed in a rectangular metal plate shape having a predetermined thickness
  • the first assembly guide parts include a corner support member for accommodating the lower corner portion of the bus bar
  • the vertical frame has a locking jaw that is provided on the upper portion of the first assembly guide portion
  • the bus bar has a lower corner portion is fitted to the corner support member is disposed on the first assembly guide portion and the upper end is the locking jaw
  • the hanging position can be fixed.
  • the first assembly guide parts may further include ribs that define an inner empty space surrounded by the body, and one surface of the bus bar may be in contact with and supported by the ribs.
  • the printed circuit board may be disposed in the second assembly guide part so that electronic devices are accommodated in an inner space surrounded by the body.
  • the second assembly guide unit may further include at least one support which protrudes from the inner surface of the body toward the printed circuit board, and the printed circuit board may include a plurality of holes corresponding to the at least one support. It may be fixed to the second assembly guide portion is inserted into the at least one post.
  • One of the pair of vertical frames is a front frame on which the printed circuit board is mounted and the other is defined as a rear frame, and the sensing member is connected to the bus bars located at the front frame to connect the secondary battery cells.
  • a first voltage sensing unit sensing a voltage;
  • a second voltage sensing unit connected to the bus bars positioned in the rear frame to sense a voltage of the secondary battery cells, wherein the first voltage sensing unit and the second voltage sensing unit are connected to the printed circuit board.
  • the second voltage sensing unit may be connected to the printed circuit board through a transmission member provided with any one of a plurality of wires, a flat flexible cable (FFC), and a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the horizontal frame may be disposed on an upper portion of the cell stack, and the transmission member may be attached to a lower surface of the horizontal frame.
  • Both ends of the horizontal frame are disposed on the upper ends of the pair of vertical frames, and one of both ends of the horizontal frame is thinner than the other part so as not to contact the upper ends of the pair of vertical frames. It is possible to form an opening through which the transmission member can exit.
  • a battery pack including at least one or more battery modules described above may be provided.
  • the battery pack can be used as an energy source for devices such as electric vehicles or power storage devices.
  • a battery module having a compact size may be provided by assembling a secondary battery cell, a bus bar, a printed circuit board, and a voltage sensing component by efficiently utilizing a space of a bus bar frame and a module case.
  • a battery module having a bus bar frame capable of improving assembling with secondary battery cells and minimizing damage of secondary battery cells during an external impact may be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1.
  • FIG 3 is a perspective view of a cell busbar frame assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a front side of the battery module from which the module cover is removed.
  • FIG. 5 is a front view of the front frame of the bus bar frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. 5.
  • FIG. 7 and 8 are enlarged views of the front frame portion of FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view of the front frame of FIG. 5.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a printed circuit board mounting region in the front frame of FIG. 4.
  • 11 and 12 are partial exploded perspective views of a bus bar frame of a sensing member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a partially enlarged view of FIG. 11.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1
  • FIG. 3 is a perspective view of a cell busbar frame assembly according to an embodiment of the present invention
  • 4 is a perspective view showing the front portion of the battery module 1 with the module cover removed.
  • the battery module 1 includes a module case 10, a module cover 20, a cell stack 30, and a busbar frame 40.
  • the module case 10 is a hollow structure for accommodating the cell stack 30 and the busbar frame 40 in an inner space, and has a rectangular tube shape to provide mechanical support to the cell stack 30 and It serves to protect the internal components including the cell stack 30 from the impact. Therefore, the module case 10 may be made of a metal material such as steel to ensure rigidity.
  • the module case 10 is manufactured to have a size such that the cell busbar frame assembly formed of the cell stack 30 and the busbar frame 40 can be inserted into the internal space by means of interference fit. As such, by reducing the dimensions of the module case 10, the volume of the battery module 1 may be slim while maintaining a high energy density per unit volume of the battery module 1.
  • the cell busbar frame assembly may be tightly pressed into the inner space of the module case 10, the secondary battery cells 32 may flow even without using a separate fixing component such as, for example, a cartridge. This can be suppressed.
  • the module cover 20 is mounted to an opening of the module case 10 to prevent the electrode leads 34 and the bus bars 50 of the secondary battery cell 32 from being exposed to the outside.
  • the module cover 20 may be made of an insulating material such as plastic, and may include holes for extracting the wire connector 74 and the electrode terminal from the inside of the battery module 1.
  • the cell stack 30 may be a collection of a plurality of secondary battery cells 32.
  • the secondary battery cell 32 is a bidirectional type pouch type secondary battery in which a positive electrode lead and a negative electrode lead protrude in opposite directions, and are vertically aligned and closely arranged in a horizontal direction to form the cell stack 30.
  • a buffer pad may be further interposed between the secondary battery cells 32. The buffer pad may serve to absorb expansion force due to swelling of the secondary battery cells 32 in the charging and discharging process.
  • the pouch type secondary battery may include an electrode assembly, an electrolyte, and a pouch sheath.
  • the pouch sheath may be composed of two pouches, at least one of which may be formed with a concave inner space.
  • the electrode assembly may be accommodated in the inner space of the pouch. Sealing portions are provided on the outer circumferential surfaces of the two pouches, and the sealing portions are fused to each other, so that an inner space in which the electrode assembly is accommodated may be sealed.
  • An electrode lead 34 may be attached to the electrode assembly, and the electrode lead 34 may serve as an electrode terminal of a secondary battery by being interposed between the sealing portions of the pouch case and being exposed to the outside of the pouch case.
  • the bus bar frame 40 of the present embodiment may fix the bus bar 50 and the terminal terminal, and includes a horizontal frame 41 and a pair of vertical frames 42 and 43 as a frame formed of an insulating material.
  • the bus bar frame 40 may include a plurality of bus bars 50 electrically connecting the secondary battery cells 32 and sensing members sensing voltages of the secondary battery cells 32 at predetermined positions. .
  • the horizontal frame 41 is disposed in the longitudinal direction of the cell stack 30 at the top of the cell stack 30, and a pair of vertical frames 42, 43 are disposed at the front and rear portions of the cell stack 30.
  • the cell stack 30 may be disposed in the height direction to partially surround the circumference of the cell stack 30.
  • the busbar frame 40 surrounds the upper, front and rear portions of the cell stack 30 in an approximately "c" shape having a size corresponding to the length and width of the cell stack 30. It may be installed in the cell stack 30 in the form.
  • the front part and the rear part of the cell stack 30 mean a place where the electrode leads 34 of the secondary battery cells 32 are positioned, and the upper part of the cell stack 30 is an edge of the secondary battery cells 32 that stand up. Means parts.
  • the pair of vertical frames 42 and 43 are hinged 40a to the horizontal frame 41 and are provided to be rotated by a predetermined angle with respect to both ends of the horizontal frame 41. Since the vertical frames 42 and 43 are rotatably provided with respect to the horizontal frame 41, welding of the electrode leads 34 may be facilitated when assembling the bus bar frame 40 to the cell stack 30.
  • one end portion of the electrode leads 34 of the secondary battery cells 32 may be provided in the vertical frames 42 and 43. ), They are bent and ultrasonically welded to the surface of the corresponding busbar 50. At this time, for example, if a pair of vertical frames 42 and 43 are fixed at right angles to the horizontal frame 41, each secondary battery cell is assembled when the bus bar frame 40 is covered on the cell stack 30. The space for inserting the electrode lead 34 portions of the 32 into the slot portion 47 of the vertical frames 42 and 43 cannot be secured.
  • the horizontal frame 41 is disposed on the cell stack 30 and the vertical frames 42 and 43 are rotated by a predetermined angle so that the electrode leads of the respective secondary battery cells 32 may be formed.
  • the vertical frames 42 and 43 are rotated by a predetermined angle so that the electrode leads of the respective secondary battery cells 32 may be formed.
  • the bus bar frame 40 having a “c” structure corresponding to the dimension of the cell stack 30 is disposed, any one of the vertical frames 42 may be formed on the front surface of the cell stack 30 without damaging the electrode leads 34.
  • After assembling 43 it is possible to assemble the other vertical frames 42 and 43 to the rear surface of the cell stack 30.
  • the pair of vertical frames 42 and 43 may include slot portions formed through the electrode leads 34 of the secondary battery cells 32 at predetermined intervals along one direction. 47 and assembly guide portions 44 and 45 provided between the slot portions 47. Bus bars 50 and a printed circuit board 60 may be selectively mounted on the assembly guide parts 44 and 45.
  • the printed circuit board 60 is a component connected to a sensing member for measuring the voltage of the secondary battery cells 32 and transmits voltage information of the secondary battery cells 32 to a BMS (not shown).
  • the assembly guide portions 44 and 45 include a plurality of first assembly guide portions 44 and a second stage assembly guide portion 45.
  • the plurality of first assembly guide parts 44 may be provided at least as many as the number corresponding to the number of bus bars 50 required for the battery module 1, and the second assembly guide part 45 may include a printed circuit board. The number corresponding to the number of 60 may be provided.
  • the vertical frame disposed on the front part of the cell stack 30 is referred to as the front frame 42, and the vertical frame disposed on the back part of the cell stack 30 is referred to as the rear frame 43. do.
  • the cell stack 30 includes a total of 24 pouch type secondary battery cells 32.
  • three secondary battery cells 32 are connected in parallel in a bundle, and a total of eight bundles of secondary battery cells 32 of three in parallel are configured to be connected in series.
  • busbars 50 are mounted on the first assembly guides 44 of the front frame 42 and four busbars 50 are mounted on the first assembly guides 44 of the rear frame 43. Is mounted.
  • a second assembly guide 45 is added to the front frame 42 to mount the printed circuit board 60.
  • Each of the secondary battery cells 32 in the bundled unit has the bus bars 50 having the electrode leads 34 integrally passing back and forth through the slot portion 47 provided in the front frame 42 and the rear frame 43. It is connected in series by attaching it in a welding manner.
  • bus bars 50 of the front frame 42 positive lead of the first bundle of secondary battery cells 32 is welded to the first bus bar 50 in an arrangement order, and the bus bars of the front frame 42 are welded. Negative leads of the secondary battery cells 32 of the second bundle are welded to the fifth bus bar 50 in the arrangement order among the 50.
  • Each of the bus bars 50 of the front frame 42 and the rear frame 43 has a positive lead of one bundle of secondary battery cells 32 and a negative lead of another bundle of secondary battery cells 32. As a result of welding, a total of 24 secondary battery cells 32 are connected in series and in parallel.
  • the front frame 42 and the rear frame 43 differ in the number and arrangement intervals of the first assembly guide portions 44 and the presence or absence of the second assembly guide portion 45. However, since the basic structure is the same, the front frame ( The vertical frames 42 and 43 will be described with reference to 42).
  • the first assembly guide portion 44 and the second assembly guide portion 45 are provided to have a size corresponding to the area of the bus bar 50 or the printed circuit board 60. It includes a body 46, the body 46 has a curved shape in a direction opposite to the cell stack 30 so that the cross section is in the form of an arc (arc).
  • the first assembly guide portion 44 and the second assembly guide portion 45 are provided with convex back surfaces.
  • the bus bar 50 may be a bus bar 50 having a rectangular metal plate shape having a predetermined thickness.
  • the first assembly guide portions 44 may include a rib 44b that defines an inner empty space surrounded by the body 46, and a corner support member 44a that accommodates the lower corner portion of the bus bar 50. It may include.
  • the body 46 may be rigid.
  • the wide side of the busbar 50 is disposed in front of the body 46 to which the grid-shaped rib 44b is applied.
  • the corner support member 44a may be provided in a pocket shape capable of holding the bottom corner portion of the bus bar 50 when the bus bar 50 is inserted from the top to the bottom.
  • the upper portion of the bus bar 50 may be fixed by the locking jaw 48.
  • the locking jaw 48 is positioned above the first assembly guide 44, but protrudes in the form of a cantilever with respect to the front surface of the front frame 42, and its end is bent downward. Take it.
  • the bus bar 50 may be inserted into the corner support member 44a from a lower portion thereof, and then attached to the first assembly guide 44 so that the rear surface closely contacts the grid-shaped rib 44b. At this time, the catching jaw 48 is flipped upward, and when the bus bar 50 is completely in close contact with the grid-shaped rib 44b, it is returned to its original position and the end thereof is caught on the top of the bus bar 50. Accordingly, the bus bar 50 may be fixed to the first assembly guide part 44 by the locking jaw 48.
  • the bus bars 50 may be installed in the first assembly guide 44 of the front frame 42, and the electrode leads 34 of the secondary battery cells 32 may be attached to the bus bars 50. Can be attached.
  • the first assembly guide portion 44 is formed in the arc portion of the body 46, the electrode leads 34 of the secondary battery cells 32 are bent along the curved surface of the body 46 of the body 46 It can be guided to easily fit into the slot 47 located on both sides.
  • the projection 46 has a gentle protruding depth so as to be located at a distance D from at least one side of the cell stack 30 (the body of the secondary battery cells 32) longer than the length of the terraces 36 of the secondary battery cells 32. It may have a curved surface.
  • a predetermined shock buffer space may be provided between the body 46 and one side of the cell stack 30.
  • a shock absorbing space is secured, even if an external force of a predetermined level or less is applied and the front part or the rear part of the battery module 1 is compressed, the body of the rear surface of the front frame 42, that is, the first and second assembly guide parts 45, is compressed. Since the 46 parts do not directly contact the bodies of the secondary battery cells 32, an event that reduces the safety performance of the battery module 1 may be prevented.
  • the body 46 of the assembly guide part has a smooth curved structure, thereby alleviating the impact on the secondary battery cells 32. Can be.
  • diaphragms 49 may be further provided between the first assembly guide parts 44 to prevent a short circuit between the electrode leads 34.
  • the diaphragms 49 protrude more than the attachment surface of the bus bar 50 to function as a wall separating the adjacent bus bars 50 from each other. Therefore, the risk of short circuiting may be prevented by the diaphragms 49 of the electrode leads 34 of the unit cell secondary battery cells 32 attached to the bus bars 50.
  • the second assembly guide part 45 is a component for installing the printed circuit board 60 to the front frame 42.
  • the printed circuit board 60 may be disposed in the second assembly guide part 45 so that the electronic devices are accommodated in the inner space surrounded by the body 46. As such, when the electronic elements of the printed circuit board 60 are disposed to face the space inside the body 46, the electronic elements may be protected and the module cover 20 may be covered when the front cover 42 covers the module cover 20. ) And interference between the electronic elements of the printed circuit board 60 may be prevented.
  • the second assembly guide part 45 further includes at least one support 45a protruding from the inner surface of the body 46 toward the printed circuit board 60, and the printed circuit board 60. There may be provided a number of holes corresponding to the at least one pillar (45a).
  • the second assembly guide portion 45 of this embodiment has three struts 45a.
  • the printed circuit board 60 is provided with three holes.
  • the printed circuit board 60 may be fixed to the second assembly guide part 45 by inserting three holes into the three struts 45a.
  • the battery module 1 further includes a sensing member installed in the busbar frame 40.
  • the sensing member is connected to bus bars 50 located at the front frame 42 to sense a voltage of the secondary battery cells 32 and a bus bar located at the rear frame 43. It may include a second voltage sensing unit 72 connected to the 50 to sense the voltage of the secondary battery cells (32).
  • the voltage values of the busbars 50 are connected to the respective busbars 50. It corresponds to the voltage value of 32).
  • the first voltage sensing unit 71 includes five sensing pins P, and the five sensing pins P are respectively provided on five bus bars 50 positioned on the front frame 42. Attached to sense the voltage value at the busbars 50 at that location.
  • the second voltage sensing unit 72 has four sensing pins P and is attached to four busbars 50 positioned on the rear frame 43, respectively, so that the voltages at the busbars 50 at the corresponding positions are provided. Sensing a value
  • Voltage values of the secondary battery cells 32 sensed by the first and second voltage sensing units 71 and 72 are transmitted to the printed circuit board 60, and the printed circuit board 60 transmits the voltage information to the BMS. Send. At this time, the printed circuit board 60 may be connected to the BMS (not shown) and the wire connector 74.
  • the present invention further includes a transmission member 73 which serves to connect the second voltage sensing unit 72 and the printed circuit board 60.
  • any one of a harness wire, a flat flexible cable (FFC), and a flexible printed circuit board (FPCB) may be employed.
  • FFC flat flexible cable
  • FPCB flexible printed circuit board
  • using FFC or FPCB as the transmission member 73 may be advantageous to increase the space utilization and to prevent the risk of short circuit between conductors.
  • the transmission member 73 may be fixedly attached to the lower surface of the horizontal frame 41. Although not shown in detail, a groove may be provided along the length of the lower surface of the horizontal frame 41 to allow the transmission member 73 to be fitted to the groove.
  • the horizontal frame 41 is supported on the front frame 42 by placing both ends 41a on the upper end of the front frame 42 and out of the transmission member 73.
  • the openings 41b are provided at both ends 41a of the horizontal frame 41 so as to be pulled out.
  • both ends 41a of the horizontal frame 41 may be thinner than another portion so as not to contact the upper end of the front frame 42 to form the opening 41b.
  • the transmission member 73 can be routed over the upper end of the front frame 42 through the opening 41b and to the front part of the front frame 42.
  • the second assembly guide 45 of the front frame 42 may be positioned under the opening 41b to facilitate mounting of the printed circuit board 60 connected to the transmission member 73.
  • components such as the bus bar 50, the printed circuit board 60, and the sensing members may be efficiently disposed in the interior space of the bus bar frame 40 and the module case 10.
  • the battery module 1 can be provided with high structural stability and high energy density per unit volume.
  • a battery pack (not shown) according to an embodiment of the present invention includes one or more battery modules 1 described above.
  • the battery pack in addition to the battery module 1, a case (not shown) for accommodating the battery module 1, various devices (not shown) for controlling the charge and discharge of the battery module 1, for example, BMS (Battery) Management system), a current sensor, a fuse, etc. may be further included.
  • BMS Battery Management system
  • the battery module 1 may be applied to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 모듈은, 중공 구조로 형성된 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스 속에 배치되고 일 방향으로 적층된 이차전지 셀들로 이루어진 셀 적층체; 및 상기 이차전지 셀들을 전기적으로 연결하는 복수 개의 버스바들과, 상기 이차전지 셀들의 전압을 센싱하는 센싱 부재들이 미리 결정된 위치에 조립되고 상기 셀 적층체의 둘레에 설치되며 상기 셀 적층체와 일체로 상기 모듈 케이스 속에 삽입 배치되는 버스바 프레임을 포함하고, 상기 버스바 프레임은, 상기 셀 적층체의 길이 방향으로 배치되는 수평 프레임과, 상기 수평 프레임의 양단부에 힌지 결합되고 상기 셀 적층체의 전면부와 후면부에 높이 방향으로 배치되는 한 쌍의 수직 프레임을 포함한다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
본 발명은 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구조적 안전성과 조립성이 개선된 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 04월 25일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2018-0048055호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 이차전지 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 많은 수의 이차전지 셀들을 전기적으로 연결한 중대형 배터리 모듈이 사용되며, 이러한 배터리 모듈을 다수 연결하여 구현된 배터리 팩이 이용되기도 한다.
전기자동차의 경우 배터리 모듈이 일반적으로 차체 또는 트렁크 공간에 탑재된다. 따라서 전기자동차용 배터리 모듈/팩은 가능한 부피가 작으면서도 에너지 밀도는 매우 높아야 하고, 진동 및 충격이 지속되는 환경에서도 구조적 안정성이 유지될 수 있어야 한다. 이를 위해 적층이 용이하고 부피 대비 에너지 밀도가 높은 파우치형 이차전지 셀들이 전기자동차용 배터리 모듈을 구성하는데 많이 사용되고 있다.
파우치형 이차전지 셀들은 전극 단자 기능을 하는 전극 리드들이 박형의 금속 시트 형태로 제공되기 때문에 파우치형 이차전지 셀들로 구성된 배터리 모듈은 상기 전극 리드들을 쉽고 안정적으로 연결하기 수단으로서 금속판 형상의 버스바들을 포함한다. 상기 버스바들은 일반적으로 보드(board) 형태의 버스바 프레임 상에 일정한 패턴으로 장착될 수 있다.
그리고 파우치형 이차전지 셀들로 구성된 배터리 모듈은 일부 이차전지 셀들이 과전압, 과전류 또는 과발열되는 경우, 이를 센싱하고 제어하기 위해 많은 수의 와이어들과, 인쇄회로기판, 커넥터 등과 같은 전압 센싱 부품들과 파우치형 이차전지 셀들을 수납하여 보호하기 위한 모듈 케이스를 포함하여 구성된다.
한편, 전기자동차용 배터리 모듈을 설계할 때 외부 충격에 대한 안전성는 중요한 고려 요소 중 하나이다. 파우치형 이차전지 셀들은 기계적 강성이 낮은데 파우치형 이차전지 셀에서 전극 리드가 돌출되어 있는 부분은 특히 충격에 취약하다. 그런데 상기 전극 리드가 돌출되어 있는 부분에 버스바 프레임이 장착되는데, 종래의 배터리 모듈은 외부 충격시 버스바 프레임이 이차전지 셀들을 향해 휘어지거나 깨어져 상기 전극 리드가 돌출되어 있는 부분을 직접 타격하여 이차전지 셀들이 손상되는 경우가 종종 있다. 따라서 외부 충격시 버스바 프레임이 변형되더라도 이차전지 셀들의 손상을 최소화시킬 수 있는 버스바 프레임이 요구된다.
또한, 상기 전압 센싱 부품들은 각 이차전지 셀들의 수에 비례하기 때문에 부품 수가 많고 연결 구조가 다소 복잡하다. 중대형 배터리 모듈은 이들 전압 센싱 부품들로 인해 배터리 모듈 내 조립 공간에 제약이 생기며 특히 센싱 와이어의 경우, 외부 충격으로 와이어들이 단락되어 각종 이벤트가 유발될 염려도 있다. 이에 상기 전압 센싱 부품들을 이차전지 셀들과 함께 안전하면서도 공간 효율적으로 모듈 케이스 내부에 배치시킬 방안이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 버스바 프레임 및 모듈 케이스의 공간을 효율적으로 활용하여 버스바, 인쇄회로기판 및 전압 센싱 부품들을 조립함으로서 컴팩트한 사이즈의 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이차전지 셀들과의 조립성 향상 및 외부 충격시 이차전지 셀들의 손상을 최소화시킬 수 있는 버스바 프레임을 구비한 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 중공 구조로 형성된 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스 속에 배치되고 일 방향으로 적층된 이차전지 셀들로 이루어진 셀 적층체; 및 상기 이차전지 셀들을 전기적으로 연결하는 복수 개의 버스바들과 상기 이차전지 셀들의 전압을 센싱하는 센싱 부재들이 미리 결정된 위치에 조립되고, 상기 셀 적층체의 둘레에 설치되며 상기 셀 적층체와 일체로 상기 모듈 케이스 속에 삽입 배치되는 버스바 프레임을 포함하고, 상기 버스바 프레임은, 상기 셀 적층체의 길이 방향으로 배치되고 수평 프레임, 상기 수평 프레임의 양단부에 힌지 결합되고 상기 셀 적층체의 전면부와 후면부에 높이 방향으로 배치되는 한 쌍의 수직 프레임을 포함하는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
상기 한 쌍의 수직 프레임은, 일 방향을 따라 미리 결정된 간격을 두고 상기 이차전지 셀의 전극 리드가 통과하도록 관통 형성된 슬롯부들과, 상기 슬롯부들 사이에 마련되는 조립 가이드부들을 포함하고, 상기 조립 가이드부들에는 상기 버스바들과 상기 센싱 부재들에 연결되는 인쇄회로기판이 선택적으로 장착될 수 있다.
상기 조립 가이드부들은 상기 버스바가 장착되는 복수 개의 제1 조립 가이드부들과 상기 인쇄회로기판이 장착되는 제2 조립 가이드부를 포함하며, 상기 제2 조립 가이드부는 상기 한 쌍의 수직 프레임 중 어느 한 곳에 마련될 수 있다.
상기 제1 및 제2 조립 가이드부는, 상기 버스바 또는 상기 인쇄회로기판의 면적에 대응하는 사이즈로 마련된 바디를 포함하고, 상기 바디는 횡단면이 아크(arc) 형태가 되게 상기 셀 적층체에 대향하는 방향으로 만곡된 형상을 취할 수 있다.
상기 바디는 상기 셀 적층체의 일측으로부터 적어도 상기 이차전지 셀들의 테라스 길이보다 먼 거리에 위치하게 만곡되어 상기 바디와 상기 셀 적층체의 일측 사이에는 소정의 충격 완충공간이 마련될 수 있다.
상기 복수의 버스바들은 소정의 두께를 갖는 사각 형태의 금속 판형으로 형성되고, 상기 제1 조립 가이드부들은 상기 버스바의 하단 코너 부분을 감싸는 형태로 수용하는 코너 받침부재를 구비하며, 상기 한 쌍의 수직 프레임은 상기 제1 조립 가이드부들의 상부에 마련되는 걸림턱들을 구비하고, 상기 버스바는 하단 코너 부분이 상기 코너 받침부재에 끼워져 상기 제1 조립 가이드부에 배치되고 상단부가 상기 걸림턱에 걸려 위치 고정될 수 있다.
상기 제1 조립 가이드부들은, 상기 바디로 둘러싸인 내측 빈 공간을 구획하는 리브를 더 포함하고, 상기 버스바의 일면은 상기 리브에 접촉되어 지지될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 전자 소자들이 상기 바디로 둘러싸인 내측 공간에 수용되게 제2 조립 가이드부에 배치될 수 있다.
상기 제2 조립 가이드부는, 상기 바디의 내측면에서 상기 인쇄회로기판을 향하는 방향으로 돌출되게 마련된 적어도 하나의 지주를 더 포함하고, 상기 인쇄회로기판은 상기 적어도 하나의 지주에 대응하는 개수의 홀들을 구비하고, 상기 적어도 하나의 지주에 꽂혀 상기 제2 조립 가이드부에 고정될 수 있다.
상기 한 쌍의 수직 프레임 중 어느 하나는 상기 인쇄회로기판이 장착된 프런트 프레임이고 나머지 하나는 리어 프레임으로 정의되며, 상기 센싱 부재는, 상기 프런트 프레임에 위치한 상기 버스바들에 연결되어 상기 이차전지 셀들의 전압을 센싱하는 제1 전압 센싱유닛; 및 상기 리어 프레임에 위치한 상기 버스바들에 연결되어 상기 이차전지 셀들의 전압을 센싱하는 제2 전압 센싱유닛을 포함하고, 상기 제1 전압 센싱유닛과 상기 제2 전압 센싱유닛은 상기 인쇄회로기판에 연결되되, 상기 제2 전압 센싱유닛은 다수의 와이어, FFC(Flat Flexible Cable) 및 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 중 어느 하나로 마련된 전송부재를 통해 상기 인쇄회로기판에 연결될 수 있다.
상기 수평 프레임은 상기 셀 적층체의 상부에 배치되고, 상기 전송부재는 상기 수평 프레임의 하면에 부착될 수 있다.
상기 한 쌍의 수직 프레임의 상단부 위에 상기 수평 프레임의 양쪽 끝단부가 놓이고, 상기 수평 프레임의 양쪽 끝단부 중 일 부분은 상기 한 쌍의 수직 프레임의 상단부에 접촉되지 않게 다른 부분보다 두께가 얇게 마련되어 상기 전송 부재가 빠져나올 수 있는 개구를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
상기 배터리 팩은 전기 자동차 또는 전력 저장장치와 같은 디바이스의 에너지원으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 버스바 프레임 및 모듈 케이스의 공간을 효율적으로 활용하여 이차전지 셀, 버스바, 인쇄회로기판 및 전압 센싱 부품들을 조립함으로써 컴팩트한 사이즈의 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 이차전지 셀들과의 조립성 향상 및 외부 충격시 이차전지 셀들의 손상을 최소화시킬 수 있는 버스바 프레임을 구비한 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 버스바 프레임 조립체의 사시도이다.
도 4는 모듈 커버를 분리한 배터리 모듈의 전면부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 프레임 중 프런트 프레임의 정면도이다.
도 6은 도 5의 부분 확대도이다.
도 7과 도 8은 도 2의 프런트 프레임 부분의 확대도들이다.
도 9는 도 5의 프런트 프레임의 사시도이다.
도 10은 도 4의 프런트 프레임에서 인쇄회로기판 장착 영역의 확대도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 부재가 버스바 프레임의 부분 분해 사시도들이다.
도 13은 도 11의 부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도, 도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 버스바 프레임 조립체의 사시도, 도 4는 모듈 커버를 분리한 배터리 모듈(1)의 전면부를 도시한 사시도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 모듈 케이스(10), 모듈 커버(20), 셀 적층체(30), 버스바 프레임(40)을 포함한다.
모듈 케이스(10)는 내부 공간에 상기 셀 적층체(30)와 버스바 프레임(40)을 수납할 수 있는 중공 구조로서 사각 관 형상으로 마련되어 셀 적층체(30)에 기계적 지지력을 제공하고 외부의 충격 등으로부터 셀 적층체(30)를 비롯한 내부 구성품들을 보호하는 역할을 한다. 따라서 모듈 케이스(10)는 강성이 확보될 수 있도록 스틸 등의 금속 재질로 제작될 수 있다.
모듈 케이스(10)는 치수가 셀 적층체(30)와 버스바 프레임(40)으로 형성된 셀 버스바 프레임 조립체를 내부 공간에 억지 끼움 방식으로 넣을 수 있을 정도의 치수를 갖도록 제작된다. 이와 같이 모듈 케이스(10)의 치수를 줄임으로서 배터리 모듈(1)의 단위 부피당 에너지 밀도는 높게 유지되면서 그 부피는 슬림(slim)해질 수 있다.
또한, 모듈 케이스(10)의 내부 공간에 셀 버스바 프레임 조립체가 타이트(tight)하게 끼워져 압박될 수 있기 때문에 이차전지 셀(32)들은, 예컨대 카트리지와 같은 별도의 고정용 부품을 사용하지 않더라도 유동이 억제될 수 있다.
모듈 커버(20)는 이차전지 셀(32)의 전극 리드(34) 및 버스바(50)들이 외부로 노출되는 것을 막을 수 있도록 모듈 케이스(10)의 개방부에 장착된다. 모듈 커버(20)는 플라스틱과 같은 절연 소재로 제작될 수 있으며, 배터리 모듈(1) 내부에서 와이어 커넥터(74)와 전극 터미널 등을 빼어낼 수 있는 홀들을 포함할 수 있다.
셀 적층체(30)는 다수의 이차전지 셀(32)들의 집합체일 수 있다. 본 실시예에서 이차전지 셀(32)은 양극 리드와 음극 리드가 서로 반대 방향으로 돌출된 양방향 타입의 파우치형 이차전지로서, 상하 방향으로 세워지고 수평 방향으로 밀착 배열되어 셀 적층체(30)를 형성한다. 이차전지 셀(32)들 사이에는 완충 패드가 더 개재될 수 있다. 상기 완충 패드는 충방전 과정에서 이차전지 셀(32)들의 스웰링(swelling)에 따른 팽창력을 흡수하는 역할을 할 수 있다.
상기 파우치형 이차전지는 전극 조립체, 전해질 및 파우치 외장재로 구성될 수 있다. 파우치 외장재는, 2개의 파우치로 구성될 수 있으며, 그 중 적어도 하나에는 오목한 내부 공간이 형성될 수 있다. 그리고 파우치의 내부 공간에 전극 조립체가 수납될 수 있다. 2개의 파우치 외주면에는 실링부가 구비되어 실링부가 서로 융착됨으로써, 전극 조립체가 수용된 내부 공간이 밀폐될 수 있다. 상기 전극 조립체에 전극 리드(34)가 부착될 수 있고 이러한 전극 리드(34)는 파우치 외장재의 실링부 사이에 개재되어 파우치 외장재의 외부로 노출됨으로써 이차전지의 전극 단자로서 기능할 수 있다.
본 실시예의 버스바 프레임(40)은 버스바(50) 및 터미널 단자 등을 고정 시킬 수 있고 절연성 소재로 형성된 프레임으로서 수평 프레임(41)과 한 쌍의 수직 프레임(42,43)을 포함한다. 상기 버스바 프레임(40)에는 이차전지 셀(32)들을 전기적으로 연결하는 복수 개의 버스바(50)들과 이차전지 셀(32)들의 전압을 센싱하는 센싱 부재들이 미리 결정된 위치에 조립될 수 있다.
수평 프레임(41)은 셀 적층체(30)의 상부에서 셀 적층체(30)의 길이 방향으로 배치되고 한 쌍의 수직 프레임(42,43)은 셀 적층체(30)의 전면부와 후면부에 높이 방향으로 배치되어 셀 적층체(30)의 둘레를 부분적으로 감싸는 형태로 셀 적층체(30)에 설치될 수 있다.
이를테면, 도 3과 같이, 버스바 프레임(40)은 셀 적층체(30)의 길이와 폭에 대응하는 사이즈의 대략 "ㄷ" 형상으로 셀 적층체(30)의 상부, 전면부, 후면부를 둘러싸는 형태로 셀 적층체(30)에 설치될 수 있다. 여기서 상기 셀 적층체(30)의 전면부와 후면부는 이차전지 셀(32)들의 전극 리드(34)들이 위치한 곳을 의미하고 셀 적층체(30)의 상부는 세워진 이차전지 셀(32)들의 에지 부분들을 의미한다.
특히, 상기 한 쌍의 수직 프레임(42,43)이 수평 프레임(41)에 힌지(40a) 결합되어 수평 프레임(41)의 양단부를 기준으로 소정 각도 회전 가능하게 마련된다. 수직 프레임(42,43)이 수평 프레임(41)에 대해 소정 각도 회전 가능하게 마련됨으로써 셀 적층체(30)에 버스바 프레임(40)을 조립시 전극 리드(34) 용접이 수월해질 수 있다.
부연 설명하면, 버스바 프레임(40)과 셀 적층체(30)를 조립하기 위해서는 이차전지 셀(32)들의 전극 리드(34)들의 일단부를 수직 프레임(42,43)에 구비되는 슬롯부(47)에 끼워넣은 다음, 이들을 벤딩시켜 대응하는 버스바(50)의 표면에 초음파 용접한다. 이때, 예컨대 한 쌍의 수직 프레임(42,43)이 수평 프레임(41)에 대해 직각으로 고정되어 있다면, 버스바 프레임(40)을 셀 적층체(30) 위에 씌우는 방식으로 조립시 각 이차전지 셀(32)들의 전극 리드(34) 부분을 수직 프레임(42,43)의 슬롯부(47)에 끼워넣을 수 있는 공간이 확보될 수 없다.
그러나 본 발명의 경우, 수평 프레임(41)을 셀 적층체(30)의 상부에 놓고 수직 프레임(42,43)을 소정 각도 회전시킬 수 있게 구성되어 있어 각 이차전지 셀(32)들의 전극 리드(34) 부분을 수직 프레임(42,43)의 슬롯부(47)에 끼워넣을 수 있는 공간 확보가 가능하다. 따라서 셀 적층체(30)의 치수에 대응하는 "ㄷ" 구조의 버스바 프레임(40)이라도 전극 리드(34)들이 손상 없이 셀 적층체(30)의 전면부에 어느 하나의 수직 프레임(42,43)을 조립 후 셀 적층체(30)의 후면부에 다른 하나의 수직 프레임(42,43)을 조립하는 것이 가능하다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 한 쌍의 수직 프레임(42,43)은, 일 방향을 따라 미리 결정된 간격을 두고 이차전지 셀(32)의 전극 리드(34)가 통과하도록 관통 형성된 슬롯부(47)들과, 상기 슬롯부(47)들 사이에 마련되는 조립 가이드부(44,45)들을 포함한다. 상기 조립 가이드부(44,45)들에는 버스바(50)들과 인쇄회로기판(60)이 선택적으로 장착될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(60)은 이차전지 셀(32)들의 전압 측정을 위한 센싱 부재와 연결된 부품으로 이차전지 셀(32)들의 전압 정보를 BMS(미도시)에 전송한다.
상기 조립 가이드부(44,45)는 복수 개의 제1 조립 가이드부(44)들과 단수의 제2 조립 가이드부(45)를 포함한다. 상기 복수 개의 제1 조립 가이드부(44)들은 적어도 배터리 모듈(1)에 필요한 버스바(50)들의 개수에 대응하는 개수만큼 구비될 수 있으며, 상기 제2 조립 가이드부(45)는 인쇄회로기판(60)의 개수에 대응하는 개수만큼 구비될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위해 셀 적층체(30)의 전면부에 배치된 수직 프레임을 프런트 프레임(42)이라 하고 셀 적층체(30)의 후면부에 배치된 수직 프레임을 리어 프레임(43)이라 하기로 한다.
본 실시예의 경우, 도 2와 함께 도 7을 참조하여 살펴보면, 셀 적층체(30)가 총 24개의 파우치형 이차전지 셀(32)들로 구성되어 있다. 그리고 이차전지 셀(32)들은 3개가 한 묶음으로 병렬연결되고, 이렇게 병렬 연결된 3개씩의 총 8 묶음의 이차전지 셀(32)들이 직렬 연결되게 구성되어 있다.
프런트 프레임(42)의 제1 조립 가이드부(44)들에 5개의 버스바(50)가 장착되고 리어 프레임(43)의 제1 조립 가이드부(44)들에 4개의 버스바(50)가 장착된다. 그리고 상기 프런트 프레임(42)에는 제2 조립 가이드부(45)가 추가되어 인쇄회로기판(60)을 장착할 수 있도록 하였다.
각 묶음 단위의 이차전지 셀(32)들은 전극 리드(34)들이 일체로 프런트 프레임(42)과 리어 프레임(43)에 구비된 슬롯부(47)를 전후로 통과하여 대응하는 버스바(50)들에 용접 방식으로 부착됨으로서 직렬 연결된다.
프런트 프레임(42)의 버스바(50)들 중 배열 순서상 첫 번째 버스바(50)에는 첫 번재 묶음의 이차전지 셀(32)들의 양극 리드들이 용접되고, 프런트 프레임(42)의 버스바(50)들 중 배열 순서상 다섯 번째 버스바(50)에는 여덞 번재 묶음의 이차전지 셀(32)들의 음극 리드들이 용접된다. 그리고 나머지 프런트 프레임(42)과 리어 프레임(43)의 버스바(50)들 각각에는 어느 한 묶음의 이차전지 셀(32)들의 양극 리드들과 다른 한 묶음의 이차전지 셀(32)들의 음극 리드들이 용접됨으로 총 24개의 이차전지 셀(32)들이 직렬 및 병렬 연결된다.
프런트 프레임(42)과 리어 프레임(43)은 제1 조립 가이드부(44)들의 개수와 배치 간격 그리고 제2 조립 가이드부(45)의 유무에 차이가 있으나 기본적인 구조는 같으므로 이하에서는 프런트 프레임(42)을 기준으로 수직 프레임(42,43)에 대해 설명한다.
제1 조립 가이드부(44)와 제2 조립 가이드부(45)는, 도 5 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 버스바(50) 또는 인쇄회로기판(60)의 면적에 대응하는 사이즈로 마련된 바디(46)를 포함하고, 상기 바디(46)는 횡단면이 아크(arc) 형태가 되게 상기 셀 적층체(30)에 대향하는 방향으로 만곡된 형태를 취한다. 이러한 제1 조립 가이드부(44) 및 제2 조립 가이드부(45)는 배면이 볼록하게 마련된다.
본 실시예에서 버스바(50)는 소정의 두께를 갖는 사각 형태의 금속 판형의 버스바(50)일 수 있다. 제1 조립 가이드부(44)들은 상기 바디(46)로 둘러싸인 내측 빈 공간을 구획하는 리브(44b)와, 상기 버스바(50)의 하단 코너 부분을 감싸는 형태로 수용하는 코너 받침부재(44a)를 포함할 수 있다.
바디(46)의 내측 빈 공간에 격자 모양으로 리브(44b)를 배치함으로서 바디(46)가 강성을 갖도록 할 수 있다. 버스바(50)의 넓은 면은 격자 모양의 리브(44b)가 적용된 바디(46)의 전면에 배치된다. 코너 받침부재(44a)는 버스바(50)를 위에서 아래로 끼워 넣었을 때, 버스바(50)의 하단 코너 부분을 잡아줄 수 있는 포켓 형상으로 마련될 수 있다.
버스바(50)의 상단 부분은 걸림턱(48)에 의해 고정될 수 있다. 상기 걸림턱(48)은, 도 9와 같이, 제1 조립 가이드부(44)들의 상부에 위치하되 프런트 프레임(42)의 전면에 대해 외팔보 형태로 돌출되고 그 끝단은 하방향으로 꺾여진 형태를 취한다.
버스바(50)는 하단 부분부터 상기 코너 받침부재(44a)에 끼워 넣어진 다음, 배면이 상기 격자 모양의 리브(44b)에 밀착되게 제1 조립 가이드부(44)에 부착될 수 있다. 이때 걸림턱(48)은 상부 방향으로 젖혀졌다가 버스바(50)가 상기 격자 모양의 리브(44b)에 완전히 밀착되면 다시 원 위치되어 그 끝단이 버스바(50)의 상단에 걸리게 된다. 따라서 버스바(50)는 상기 걸림턱(48)에 의해 제1 조립 가이드부(44)에 위치 고정될 수 있다.
이와 같이, 버스바(50)들이 프런트 프레임(42)의 제1 조립 가이드부(44)에 설치될 수 있으며, 상기 버스바(50)들에 이차전지 셀(32)들의 전극 리드(34)들이 부착될 수 있다. 이때 제1 조립 가이드부(44)는 바디(46) 부분이 아크 형상으로 형성되어 있어 이차전지 셀(32)들의 전극 리드(34)들이 상기 바디(46)의 곡면을 타고 휘어져 바디(46)의 양옆에 위치한 슬롯부(47)에 쉽게 끼워지게 가이드될 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8을 참조하면, 프런트 프레임(42)을 셀 적층체(30)의 전면부에 조립한 때, 제1 조립 가이드부(44)와 제2 조립 가이드부(45)의 바디(46)는 셀 적층체(30)의 일측(이차전지 셀(32)의 몸체)으로부터 적어도 이차전지 셀(32)들의 테라스(36) 길이보다 먼 거리(D)에 위치하도록 돌출 깊이가 완만한 곡면을 가질 수 있다.
이 경우, 상기 바디(46)와 상기 셀 적층체(30)의 일측 사이에 소정의 충격 완충공간이 마련될 수 있다. 이러한 충격 완충공간이 확보되면, 예컨대 일정 수준 이하의 외력이 가해져 배터리 모듈(1)의 전면부 또는 후면부가 압축되더라도 프런트 프레임(42)의 배면 즉 제1 및 제2 조립 가이드부(45)의 바디(46)들이 이차전지 셀(32)들의 몸체에 직접적으로 닿지 않게 되어 배터리 모듈(1)의 안전 성능을 저하시키는 이벤트가 방지될 수 있다.
다른 한편으로는 일정 수준을 초과한 외력이 가해져 프런트 프레임(42)의 배면이 닿더라도 조립 가이드부의 바디(46)가 완만한 곡면 구조로 되어 있어 이차전지 셀(32)들에 가해지는 충격이 완화될 수 있다.
또한, 제1 조립 가이드부(44)들 사이에는 전극 리드(34)들 간의 단락을 방지하기 위한 격판(49)들이 더 구비될 수 있다. 상기 격판(49)들은 버스바(50)의 부착면보다 더 돌출되어 서로 이웃한 버스바(50) 사이를 갈라놓는 벽체와 같은 기능을 한다. 따라서 각 버스바(50)에 부착된 단위 묶음의 이차전지 셀(32)들의 전극 리드(34)들은 격판(49)들에 의해 단락 위험이 방지될 수 있다.
제2 조립 가이드부(45)는 인쇄회로기판(60)을 프런트 프레임(42)에 설치하기 위한 구성요소이다.
도 7 내지 도 8을 다시 참조하면, 인쇄회로기판(60)은 전자 소자들이 바디(46)로 둘러싸인 내측 공간에 수용되게 제2 조립 가이드부(45)에 배치될 수 있다. 이와 같이, 인쇄회로기판(60)의 전자 소자들이 바디(46) 안쪽 공간을 향하게 배치되면 전자 소자들이 보호될 수 있고 추후 프런트 프레임(42)에 모듈 커버(20)를 덮어씌울 때 모듈 커버(20)와 인쇄회로기판(60)의 전자 소자들 간의 간섭 내지 부딪힘이 방지될 수 있다.
제2 조립 가이드부(45)는 상기 바디(46)의 내측면에서 상기 인쇄회로기판(60)을 향하는 방향으로 돌출되게 마련된 적어도 하나의 지주(45a)를 더 포함하고, 인쇄회로기판(60)에는 상기 적어도 하나의 지주(45a)에 대응하는 개수의 홀들을 구비할 수 있다.
이를테면, 도 9 에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 제2 조립 가이드부(45)는 3개의 지주(45a)를 갖는다. 그리고 인쇄회로기판(60)에는 3개의 홀이 구비된다. 도 10과 같이, 인쇄회로기판(60)은 3개의 홀을 상기 3개의 지주(45a)에 꽂아 넣음으로써 제2 조립 가이드부(45)에 고정될 수 있다.
한편, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 버스바 프레임(40)에 설치되는 센싱 부재를 더 포함한다.
상기 센싱 부재는 프런트 프레임(42)에 위치한 버스바(50)들에 연결되어 이차전지 셀(32)들의 전압을 센싱하는 제1 전압 센싱유닛(71)과, 리어 프레임(43)에 위치한 버스바(50)들에 연결되어 이차전지 셀(32)들의 전압을 센싱하는 제2 전압 센싱유닛(72)을 포함할 수 있다.
한 묶음 단위의 이차전지 셀(32)들은 버스바(50)들을 매개로 직렬 연결되어 있으므로 각 버스바(50)들에서의 전압 값은 각 버스바(50)들에 연결되어 있는 이차전지 셀(32)들의 전압 값에 해당한다. 본 실시예의 경우, 상기 제1 전압 센싱유닛(71)은 5개의 센싱핀(P)들을 구비하고 상기 5개의 센싱핀(P)들은 프런트 프레임(42)에 위치한 5개의 버스바(50)에 각각 부착되어 해당 위치의 버스바(50)들에서의 전압 값을 센싱한다. 마찬가지로 제2 전압 센싱유닛(72)은 4개의 센싱핀(P)들을 구비하고 리어 프레임(43)에 위치한 4개의 버스바(50)에 각각 부착되어 해당 위치의 버스바(50)들에서의 전압 값을 센싱한다.
상기 제1 및 제2 전압 센싱유닛(71,72)으로 센싱한 이차전지 셀(32)들의 전압 값들은 인쇄회로기판(60)에 전송되고, 상기 인쇄회로기판(60)은 BMS에 상기 전압 정보들은 전송한다. 이때 인쇄회로기판(60)은 BMS(미도시)와 와이어 커넥터(74)를 연결될 수 있다.
상기 제1 전압 센싱유닛(71)과 인쇄회로기판(60)은 프런트 프레임(42)에 배치되므로 이들 간의 연결은 비교적 간단하다. 그러나 상기 제2 전압 센싱유닛(72)은 리어 프레임(43)에 배치되므로 인쇄회로기판(60)에 연결하려면 별도의 수단이 필요하다. 이를 위해 본 발명은 제2 전압 센싱유닛(72)과 인쇄회로기판(60)에 연결하는 역할을 하는 전송부재(73)를 더 포함한다.
전송부재(73)로는 하네스 와이어, FFC(Flat Flexible Cable) 및 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 중 어느 하나가 채용될 수 있다. 바람직하게는 FFC 또는 FPCB를 전송부재(73)로 사용하는 것이 공간 활용도 증가 및 도체 간 단락 위험을 방지에 유리할 수 있다.
이러한 전송부재(73)는 수평 프레임(41)의 하면에 고정되게 부착될 수 있다. 자세히 도시하지 않았으나, 수평 프레임(41)의 하면에 길이 방향을 따라 그루브를 내어 전송부재(73)가 상기 그루브에 끼워져 부착될 수 있게 할 수 있다.
또한, 도 10과 도 13에 도시한 바와 같이, 수평 프레임(41)은 프런트 프레임(42)의 상단부 위에 양쪽 끝단부(41a)가 놓여 프런트 프레임(42) 위에 지지되고 전송부재(73)를 밖으로 빼어낼 수 있게 수평 프레임(41)의 양쪽 끝단부(41a)에 개구(41b)를 갖는다.
이를테면 수평 프레임(41)의 양쪽 끝단부(41a) 중 일 부분은 프런트 프레임(42)의 상단부에 접촉되지 않게 다른 부분보다 두께가 얇게 마련되어 상기 개구(41b)를 형성할 수 있다. 전송부재(73)는 이러한 개구(41b)를 통해 프런트 프레임(42)의 상단부 위로 나와 프런트 프레임(42)의 전면부로 배선될 수 있다. 그리고 상기 개구(41b) 아래에 프런트 프레임(42)의 제2 조립 가이드부(45)가 위치하도록 하도록 함으로서 전송부재(73)와 연결된 인쇄회로기판(60)의 장착을 쉽게 할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따르면, 버스바(50), 인쇄회로기판(60) 및 센싱 부재들과 같은 부품들이 버스바 프레임(40) 및 모듈 케이스(10) 내부 공간에 효율적으로 배치될 수 있어 구조적 안정성과 단위 부피당 에너지 밀도가 높은 배터리 모듈(1)이 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은 상술한 배터리 모듈(1)을 하나 이상 포함한다.
이때, 배터리 팩에는 배터리 모듈(1) 이외에, 배터리 모듈(1)을 수납하기 위한 케이스(미도시), 배터리 모듈(1)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

Claims (13)

  1. 중공 구조로 형성된 모듈 케이스;
    상기 모듈 케이스 속에 배치되고 일 방향으로 적층된 이차전지 셀들로 이루어진 셀 적층체; 및
    상기 이차전지 셀들을 전기적으로 연결하는 복수 개의 버스바들과, 상기 이차전지 셀들의 전압을 센싱하는 센싱 부재들이 미리 결정된 위치에 조립되고 상기 셀 적층체의 둘레에 설치되며 상기 셀 적층체와 일체로 상기 모듈 케이스 속에 삽입 배치되는 버스바 프레임을 포함하고,
    상기 버스바 프레임은,
    상기 셀 적층체의 길이 방향으로 배치되는 수평 프레임과, 상기 수평 프레임의 양단부에 힌지 결합되고 상기 셀 적층체의 전면부와 후면부에 높이 방향으로 배치되는 한 쌍의 수직 프레임을 포함하는 것을 특징으로 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 수직 프레임은,
    일 방향을 따라 미리 결정된 간격을 두고 상기 이차전지 셀의 전극 리드가 통과하도록 관통 형성된 슬롯부들과, 상기 슬롯부들 사이에 마련되는 조립 가이드부들을 포함하고,
    상기 조립 가이드부들에는 상기 버스바들과 상기 센싱 부재들에 연결되는 인쇄회로기판이 선택적으로 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조립 가이드부들은 상기 버스바가 장착되는 복수 개의 제1 조립 가이드부들과 상기 인쇄회로기판이 장착되는 제2 조립 가이드부를 포함하며, 상기 제2 조립 가이드부는 상기 한 쌍의 수직 프레임 중 어느 한 곳에 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 조립 가이드부는, 상기 버스바 또는 상기 인쇄회로기판의 면적에 대응하는 사이즈로 마련된 바디를 포함하고, 상기 바디는 횡단면이 아크(arc) 형태가 되게 상기 셀 적층체에 대향하는 방향으로 만곡된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바디는 상기 셀 적층체의 일측으로부터 적어도 상기 이차전지 셀들의 테라스 길이보다 먼 거리에 위치하게 만곡되어 상기 바디와 상기 셀 적층체의 일측 사이에는 소정의 충격 완충공간이 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 버스바들은 소정의 두께를 갖는 사각 형태의 금속 판형으로 형성되고,
    상기 제1 조립 가이드부들은 상기 버스바의 하단 코너 부분을 감싸는 형태로 수용하는 코너 받침부재를 구비하며, 상기 한 쌍의 수직 프레임은 상기 제1 조립 가이드부들의 상부에 마련되는 걸림턱들을 구비하고,
    상기 버스바는 하단 코너 부분이 상기 코너 받침부재에 끼워져 상기 제1 조립 가이드부에 배치되고 상단부가 상기 걸림턱에 걸려 위치 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 조립 가이드부들은,
    상기 바디로 둘러싸인 내측 빈 공간을 구획하는 리브를 더 포함하고, 상기 버스바의 일면은 상기 리브에 접촉되어 지지되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 전자 소자들이 상기 바디로 둘러싸인 내측 공간에 수용되게 제2 조립 가이드부에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제2 조립 가이드부는, 상기 바디의 내측면에서 상기 인쇄회로기판을 향하는 방향으로 돌출되게 마련된 적어도 하나의 지주를 더 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은 상기 적어도 하나의 지주에 대응하는 개수의 홀들을 구비하고, 상기 적어도 하나의 지주에 꽂혀 상기 제2 조립 가이드부에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 수직 프레임 중 어느 하나는 상기 인쇄회로기판이 장착된 프런트 프레임이고 나머지 하나는 리어 프레임으로 정의되며,
    상기 센싱 부재는,
    상기 프런트 프레임에 위치한 상기 버스바들에 연결되어 상기 이차전지 셀들의 전압을 센싱하는 제1 전압 센싱유닛; 및 상기 리어 프레임에 위치한 상기 버스바들에 연결되어 상기 이차전지 셀들의 전압을 센싱하는 제2 전압 센싱유닛을 포함하고,
    상기 제1 전압 센싱유닛과 상기 제2 전압 센싱유닛은 상기 인쇄회로기판에 연결되되, 상기 제2 전압 센싱유닛은 다수의 와이어, FFC(Flat Flexible Cable) 및 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 중 어느 하나로 마련된 전송부재를 통해 상기 인쇄회로기판에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수평 프레임은 상기 셀 적층체의 상부에 배치되고, 상기 전송부재는 상기 수평 프레임의 하면에 부착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 한 쌍의 수직 프레임의 상단부 위에 상기 수평 프레임의 양쪽 끝단부가 놓이고, 상기 수평 프레임의 양쪽 끝단부 중 일 부분은 상기 한 쌍의 수직 프레임의 상단부에 접촉되지 않게 다른 부분보다 두께가 얇게 마련되어 상기 전송부재가 빠져나올 수 있는 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 팩.
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CN (1) CN111279515B (ko)
WO (1) WO2019208938A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111403668A (zh) * 2020-04-29 2020-07-10 湖北亿纬动力有限公司 一种胶框结构、软包电池模组及新能源汽车
CN111490209A (zh) * 2020-04-29 2020-08-04 湖北亿纬动力有限公司 一种软包电池模组及新能源汽车
JP2022524161A (ja) * 2020-01-03 2022-04-27 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
EP4057433A4 (en) * 2020-08-07 2024-03-06 Lg Energy Solution Ltd BATTERY MODULE AND BATTERY PACK WITH IT

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210059450A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20210110919A (ko) 2020-03-02 2021-09-10 주식회사 엘지에너지솔루션 인쇄회로기판의 단자부와 버스바가 직접 체결된 구조의 전지 모듈
KR20210122509A (ko) * 2020-04-01 2021-10-12 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20210156089A (ko) * 2020-06-17 2021-12-24 주식회사 엘지에너지솔루션 버스바와 전압 센싱부재의 연결구조로서 비용접 방식 구조가 적용된 배터리 모듈
KR20220012033A (ko) * 2020-07-22 2022-02-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 리드와 전압 센싱부재 간의 연결을 단순화한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20220012037A (ko) * 2020-07-22 2022-02-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 리드와 전압 센싱부재 간의 연결을 단순화한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
DE102020121878A1 (de) * 2020-08-20 2022-02-24 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Zellmodul für eine Hochvoltbatterie sowie Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung
CN213071273U (zh) * 2020-08-24 2021-04-27 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种软包大模组及含有其的电动汽车
CN112290153B (zh) * 2020-09-28 2021-09-17 东风汽车集团有限公司 一种动力电池的安装支架总成
KR20220101962A (ko) * 2021-01-12 2022-07-19 주식회사 엘지에너지솔루션 편심 부재를 포함하는 배터리 모듈
WO2022182136A1 (ko) * 2021-02-23 2022-09-01 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이의 제조 방법
CN113206285B (zh) * 2021-03-29 2022-12-09 东莞新能德科技有限公司 电池
JP2023049715A (ja) * 2021-09-29 2023-04-10 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン 電圧検出装置及び電池モジュール
CN217787321U (zh) * 2022-04-28 2022-11-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 采样组件、电池及用电装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140017553A1 (en) * 2012-07-12 2014-01-16 Honda Motor Co., Ltd. Rotation preventing structure of terminal bus bar of battery connector
KR20150109726A (ko) * 2014-03-20 2015-10-02 에스케이이노베이션 주식회사 전지모듈의 어셈블리
KR20170103232A (ko) * 2016-03-03 2017-09-13 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR101844852B1 (ko) * 2016-12-30 2018-04-03 주식회사 유라코퍼레이션 배터리셀 모듈의 연성회로기판 고정 구조
KR20180038253A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20180048055A (ko) 2016-11-02 2018-05-10 주식회사 만도 자동차의 조향 컬럼

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009013346A1 (de) 2009-03-16 2010-09-30 Li-Tec Battery Gmbh Elektroenergie-Speichervorrichtung mit Flachzellen und Abstandselementen
US8492022B2 (en) * 2009-10-07 2013-07-23 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery with buffer sheet between electrode assembly and battery case
CN201936935U (zh) * 2010-05-31 2011-08-17 比亚迪股份有限公司 一种电池隔圈、电芯保护结构及动力电池
US20120052341A1 (en) * 2010-09-01 2012-03-01 Duk-Jung Kim Rechargeable battery
KR101815876B1 (ko) 2011-04-28 2018-01-08 에스케이이노베이션 주식회사 과전류 방지장치를 포함한 배터리 팩
US8846240B2 (en) * 2012-02-16 2014-09-30 Lg Chem, Ltd. Battery cell interconnect and voltage sensing assembly and method of manufacturing the assembly
KR101991798B1 (ko) 2012-04-20 2019-06-24 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
KR20140072689A (ko) 2012-12-05 2014-06-13 에스케이이노베이션 주식회사 전지모듈 어셈블리
KR101424896B1 (ko) * 2012-12-27 2014-08-01 에이치엘그린파워 주식회사 차량용 배터리에 이용되는 배터리 셀의 하우징 구조
JP6011876B2 (ja) * 2013-09-13 2016-10-19 株式会社オートネットワーク技術研究所 蓄電モジュール
KR101747397B1 (ko) 2013-09-25 2017-06-14 주식회사 엘지화학 댐핑 구조가 형성되어 있는 전극리드를 포함하는 전지모듈
KR101841801B1 (ko) 2014-06-11 2018-05-04 주식회사 엘지화학 엔드 플레이트를 결합시키는 부싱을 포함한 배터리 팩
KR102551738B1 (ko) * 2014-10-24 2023-07-06 타이코에이엠피 주식회사 센싱 모듈 조립체 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체
KR101711558B1 (ko) 2015-07-17 2017-03-02 동아대학교 산학협력단 다공성 디스크를 포함하는 글로브밸브
DE102015216029A1 (de) * 2015-08-21 2017-02-23 Robert Bosch Gmbh Batteriepack
KR102077272B1 (ko) * 2015-09-14 2020-02-13 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이에 적용되는 보호구조물
JP6680881B2 (ja) 2016-02-11 2020-04-15 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーモジュール
DE102016103840A1 (de) * 2016-03-03 2017-09-07 Johnson Controls Advanced Power Solutions Gmbh Drehbarer Träger für elektrische Komponenten eines Batteriemoduls
CN106099020B (zh) * 2016-08-24 2019-04-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 软包电池组
KR102032999B1 (ko) 2017-02-28 2019-10-17 주식회사 유라코퍼레이션 프레임 조립체 및 이를 제조하기 위한 방법
EP3565022B1 (en) 2016-12-27 2021-03-10 Yura Corporation Co., Ltd. Flexible circuit board and frame assembly including same
KR101829350B1 (ko) 2016-12-30 2018-02-14 한국단자공업 주식회사 배터리모듈용 센싱장치
CN206742318U (zh) * 2017-04-25 2017-12-12 广东润盛科技材料有限公司 一种电动车的蓄电池防护壳体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140017553A1 (en) * 2012-07-12 2014-01-16 Honda Motor Co., Ltd. Rotation preventing structure of terminal bus bar of battery connector
KR20150109726A (ko) * 2014-03-20 2015-10-02 에스케이이노베이션 주식회사 전지모듈의 어셈블리
KR20170103232A (ko) * 2016-03-03 2017-09-13 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20180038253A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20180048055A (ko) 2016-11-02 2018-05-10 주식회사 만도 자동차의 조향 컬럼
KR101844852B1 (ko) * 2016-12-30 2018-04-03 주식회사 유라코퍼레이션 배터리셀 모듈의 연성회로기판 고정 구조

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3696878A4

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022524161A (ja) * 2020-01-03 2022-04-27 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
JP7258376B2 (ja) 2020-01-03 2023-04-17 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
CN111403668A (zh) * 2020-04-29 2020-07-10 湖北亿纬动力有限公司 一种胶框结构、软包电池模组及新能源汽车
CN111490209A (zh) * 2020-04-29 2020-08-04 湖北亿纬动力有限公司 一种软包电池模组及新能源汽车
EP4057433A4 (en) * 2020-08-07 2024-03-06 Lg Energy Solution Ltd BATTERY MODULE AND BATTERY PACK WITH IT

Also Published As

Publication number Publication date
JP7062176B2 (ja) 2022-05-06
CN111279515B (zh) 2024-01-30
KR20190124022A (ko) 2019-11-04
JP2021501447A (ja) 2021-01-14
CN111279515A (zh) 2020-06-12
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US11489235B2 (en) 2022-11-01
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US20210194101A1 (en) 2021-06-24

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