WO2020256271A1 - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

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WO2020256271A1
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battery
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battery module
shaped frame
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윤한기
성준엽
백승률
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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 specifically, to a battery module for improving space utilization and a battery pack including the same.
  • Secondary batteries having high ease of application according to product groups and having electrical characteristics such as high energy density are commonly applied to electric vehicles or hybrid vehicles driven by electric drive sources, power storage devices, as well as portable devices.
  • Such a secondary battery is attracting attention as a new energy source for eco-friendly and energy efficiency enhancement in that it does not generate by-products from the use of energy as well as the primary advantage that it can dramatically reduce the use of fossil fuels.
  • Small mobile devices use one or two or three battery cells per device, whereas medium-sized devices such as automobiles require high power and large capacity. Therefore, a medium or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected is used.
  • the medium and large-sized battery modules are preferably manufactured with a small size and weight as possible, prismatic batteries and pouch-type batteries, which can be stacked with a high degree of integration and have a small weight to capacity, are mainly used as battery cells of the medium and large battery modules.
  • the battery module in order to protect the cell stack from external shock, heat, or vibration, the front and rear surfaces may be opened to include a frame member for accommodating the battery cell stack in the inner space.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery module having a conventional mono frame.
  • the battery module includes a battery cell stack 12 formed by stacking a plurality of battery cells 11, a mono frame 20 with open front and rear surfaces to cover the battery cell stack 12,
  • the cover plate 40 covering the top surface of the battery cell stack 12, the bus bar frame 30 covering the front and rear surfaces of the battery cell stack 12, and the end covering the front and rear surfaces of the mono frame 20 It may include a plate 60.
  • Two busbar frames 30 corresponding to each other may be connected by a cover plate 40.
  • a temperature sensor 50 is attached to the cover plate 40.
  • the height of the battery module increases as much as the thickness thereof, and the weight of the battery module may increase.
  • the height of the mono frame 20 should be designed to be large in consideration of the maximum height of the battery cell stack 12 and an assembly tolerance in the insertion process, and thus, unnecessary space may be generated.
  • the problem to be solved by the present invention is to improve space utilization by modifying the structure of the frame member surrounding the battery cell stack, and to maximize the advantages of this new structure, a sensing connection member having a more compact and simple structure and a new temperature It is to provide a battery module having a sensor attachment method and a battery pack including the same.
  • a battery module includes a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, a U-shaped frame having an open upper portion of the battery cell stack, and the battery at the top of the opened U-shaped frame.
  • a signal connection unit and a bridge adjacent to the signal connection unit and hinged to the bus bar frame are included, and a temperature sensor is attached to the bridge.
  • the bridge may have a rotating shaft.
  • the battery module may further include a compression pad positioned between the bridge and the battery cell stack.
  • the battery module may further include a double-sided tape positioned between the compression pad and the battery cell stack.
  • the temperature sensor may be a thermistor element.
  • a surface of the battery cell stack that is perpendicular to the stacking direction of the plurality of battery cells may be mounted on the bottom of the U-shaped frame.
  • the U-shaped frame further includes end plates coupled to both open sides of the U-shaped frame, and both open sides of the U-shaped frame may face each other based on a protruding direction of the electrode lead of the battery cell stack.
  • the U-shaped frame includes two side portions facing each other while being connected by a bottom portion and the bottom portion, and a distance between the two side portions may be the same as the width of the upper plate.
  • the signal connection portion is formed of a flexible flat cable (FFC) to connect busbar frames at both ends of the battery cell stack.
  • FFC flexible flat cable
  • a battery pack according to another embodiment of the present invention includes the battery module described above.
  • space utilization may be improved by reducing a tolerance between the battery cell stack and the frame compared to the prior art.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a battery module having a conventional mono frame.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which a signal connection part and a bridge are combined with a bus bar frame in the battery module of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a view showing an enlarged portion P of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a side view of FIG. 5 as viewed from one side.
  • FIG. 7 is an enlarged view of portion Q of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a partial view schematically showing the interior of part Q of FIG. 1.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the cutting line I-I' of FIG. 7.
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc.
  • this includes not only “directly over” another part, but also a case where another part is in the middle.
  • another part when one part is “right above” another part, it means that there is no other part in the middle.
  • the reference part means that it is located above or below the reference part, and means that it is located “above” or “on” in the direction opposite to gravity. no.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a perspective view showing a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 100 includes a battery cell stack 120 including a plurality of battery cells 110, a U-shaped frame 210 with open top, front and rear surfaces. , The top plate 220 covering the top of the battery cell stack 120, the end plates 311 and 312 respectively located on the front and rear surfaces of the battery cell stack 120, and the battery cell stack 120 and the end It includes busbar frames 310 and 320 positioned between the plates 311 and 312.
  • the U-shaped frame 210 is formed of the battery cell stack 120 corresponding to the first side and the second side. It consists of a plate-shaped structure bent so as to continuously surround the front, upper and rear surfaces adjacent to each other among the remaining outer surfaces except for the surface.
  • the upper plate 220 is a plate-shaped structure that surrounds the rest of the outer surfaces excluding the front and rear surfaces of the battery cell stack 120, except for the front, upper and rear surfaces that are wrapped by the U-shaped frame 210. consist of.
  • the U-shaped frame 210 includes a bottom portion 300a and two side portions 300b facing each other.
  • the U-shaped frame 210 and the upper plate 220 may form a structure surrounding the battery cell stack 120 by being coupled by welding or the like in a state in which the corresponding corner portions are in contact with each other. That is, the U-shaped frame 210 and the upper plate 220 may be coupled to each other by welding or the like at corners corresponding to each other.
  • the battery cell stack 120 includes a plurality of battery cells 110 stacked in one direction, and the plurality of battery cells 110 may be stacked in the Y-axis direction as shown in FIG. 2.
  • the battery cell 110 is preferably a pouch-type battery cell.
  • two electrode leads 111 and 112 face each other so that one end 114a of the battery body 113 and the other end 114b ) Has a structure that protrudes from each.
  • the battery cell 110 is manufactured by bonding both ends 114a and 114b of the battery case 114 and a side portion 114c connecting them in a state in which the electrode assembly (not shown) is accommodated in the battery case 114 Can be.
  • the battery cell 110 has a total of three sealing portions 114sa, 114sb, and 114sc, and the sealing portions 114sa, 114sb, 114sc are sealed by a method such as thermal fusion.
  • the other side portion may be formed of the connection portion 115.
  • the distance between both ends 114a and 114b of the battery case 114 is defined in the longitudinal direction of the battery cell 110, and a connection part with one side 114c connecting both ends 114a and 114b of the battery case 114 Between 115 may be defined in the width direction of the battery cell 110.
  • connection part 115 is an area extending long along an edge of the battery cell 110, and a protrusion 110p of the battery cell 110 may be formed at an end of the connection part 115.
  • the protrusion 110p may be formed on at least one of both ends of the connection part 115 and may protrude in a direction perpendicular to a direction in which the connection part 115 extends.
  • the protrusion 110p may be positioned between one of the sealing portions 114sa and 114sb of both ends 114a and 114b of the battery case 114 and the connection portion 115.
  • the battery case 114 is generally made of a laminate structure of a resin layer/metal thin film layer/resin layer.
  • a battery cell stacked body by attaching an adhesive member such as an adhesive adhesive such as double-sided tape or a chemical adhesive bonded by a chemical reaction upon adhesion to the surface of the battery case. 120 can be formed.
  • the battery cell stack 120 is stacked in the Y-axis direction, and is accommodated in the U-shaped frame 300 in the Z-axis direction, so that the battery cell stack 120 and the bottom of the U-shaped frame 300 Cooling may be performed by a thermally conductive resin layer (not shown) formed between 210a.
  • a thermally conductive resin layer (not shown) formed between 210a.
  • the battery cells are formed of cartridge-shaped parts, and the fixing between the battery cells is made by assembling the battery module frame.
  • due to the presence of the cartridge-type component there is little or no cooling action, or it may proceed in the direction of the surface of the battery cell, and cooling is not well performed in the height direction of the battery module.
  • a thermally conductive resin is applied to the bottom portion 210a of the U-shaped frame 210, The thermally conductive resin may be cured to form a thermally conductive resin layer.
  • the battery cell stack 120 may be mounted on the bottom portion 210a of the U-shaped frame 210 while moving in a direction perpendicular to the bottom portion 210a of the U-shaped frame 210.
  • the thermally conductive resin layer is positioned between the bottom portion 210a of the U-shaped frame 210 and the battery cell stack 120.
  • the thermally conductive resin layer may serve to transfer heat generated from the battery cell 110 to the bottom of the battery module 100 and fix the battery cell stack 120.
  • the width of the side portion 210b and the upper plate 220 of the U-shaped frame 210 according to the present embodiment may be the same.
  • the edge portion along the X-axis direction of the upper plate 220 and the edge portion along the X-axis direction of the side portion 210b of the U-shaped frame 210 may be directly met and joined by a method such as welding.
  • the battery module 100 is located adjacent to the signal connection unit 400 and the signal connection unit 400 connecting the bus bar frames 310 and 320 respectively formed at both ends of the battery cell stack 120 It includes a bridge 500 to.
  • the bridge 500 is hinged to the bus bar frame 320 and a temperature sensor 450 is attached thereto.
  • the signal connection part 400 may be formed of a flexible flat cable (FFC).
  • a flexible printed circuit is provided between the bus bar frames, so that two bus bar frames are connected through the flexible circuit board, and a cover on the top of the flexible circuit board to prevent damage to the flexible circuit board Additional plates were installed.
  • the cover plate was a component to be added separately from the plate corresponding to the upper plate 220 according to the present embodiment.
  • a cover plate protecting and supporting a flexible circuit board is removed, and a flexible flat cable (FFC) that does not require a protection member such as a cover plate instead of the flexible circuit board is used.
  • the two busbar frames 310 and 320 are connected. Since it has a method and structure for covering the battery cell stack 120 by combining the U-shaped frame 210 and the upper plate 220, even if a flexible flat cable is used without the existing cover plate, the flexible flat cable in the assembly process Damage can be prevented.
  • the height of the battery module 100 is reduced, thereby increasing the energy density of the battery module itself.
  • the signal connection part 400 formed of FFC according to an embodiment of the present invention is located between the upper plate 220 and the battery cell stack 120.
  • an insulating member (not shown) is formed on the upper side of the battery cell stack 120, and the signal connection part 400 may be positioned between the insulating member (not shown) and the upper plate 220. .
  • the signal connection part 400 is formed of a soft cable and can be bent, and since the circuit for electrical connection between busbar frames is inserted into the cable, it is easy to cope with an external shock.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which a connection signal unit and a bridge are combined with a bus bar frame in the battery module of FIG. 2.
  • 5 is a view showing an enlarged portion P of FIG. 4.
  • 6 is a side view of FIG. 5 as viewed from one side.
  • the temperature sensor 450 according to the present embodiment is attached to the bridge 500. As the bridge 495 rotates with the rotation shaft 495, the temperature sensor 450 may also rotate.
  • the temperature sensor 450 according to this embodiment may be formed of a thermistor element.
  • the thermistor device is a semiconductor device using a phenomenon in which a resistance value varies depending on temperature, and may be formed by mixing and sintering oxides such as copper, manganese, nickel, cobalt, chromium, and iron. Such thermistors have an advantage in that they are small in size and can be measured even with rapid temperature changes or fine temperature changes.
  • the temperature information measured by the temperature sensor 450 as described above may be transmitted to another device outside the battery module.
  • the measured temperature information is transmitted to a battery management system (BMS) outside the battery module, and may be used to control the battery module.
  • BMS battery management system
  • the battery module may include a temperature measurement cable (not shown) having one end connected to the temperature sensor 450.
  • a connector may be provided at the other end of the cable, and this connector may be connected to an external device such as a BMS.
  • the temperature sensor 450 may be located on the flexible printed circuit board 490.
  • a compression pad 480 may be formed on the flexible printed circuit board 490.
  • the compression pad 480 may be formed of polyurethane foam. When the compression pad 480 is added, durability of the bridge 500 may be improved.
  • the compression pad 480 may be coupled to the bridge 500 by the first adhesive layer 470a and coupled to the flexible printed circuit board 490 by the second adhesive layer 470b.
  • the adhesive layer 470 including the first adhesive layer 470a and the second adhesive layer 470b may be a double-sided tape.
  • a part of the flexible printed circuit board 490 may be connected to the temperature sensor 450 to transmit the sensed temperature information to the BMS outside the battery module.
  • the temperature sensor 450 according to the present embodiment is positioned adjacent to the battery cell 110 according to the rotation of the bridge 500, so that the temperature according to the heat generated from the battery cell 110 may be sensed.
  • FIG. 7 is an enlarged view of portion Q of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a partial view schematically showing the interior of part Q of FIG. 1.
  • 9 is a cross-sectional view taken along the cutting line I-I' of FIG. 7. 7 to 9 are for explaining a temperature sensor according to a comparative example.
  • a part of the cover plate 40 of FIG. 1 is cut to form an elastic member 21.
  • a flexible printed circuit board 25 is positioned under the elastic member 21. One end of the flexible printed circuit board 25 is formed along a direction in which the elastic member 21 extends, and most of the elastic member 21 may overlap the flexible printed circuit board 25.
  • a compression pad 23 is positioned between the elastic member 21 and one end of the flexible printed circuit board 25.
  • An adhesive layer 24 is formed on the upper and lower surfaces of the compression pad 23, respectively, and specifically, a first adhesive layer 24a is positioned between the compression pad 23 and the elastic member 21, and the compression pad 23
  • a second adhesive layer 24b may be positioned between the and the flexible printed circuit board 25.
  • the first adhesive layer 24a and the second adhesive layer 24b are double-sided tapes.
  • the flexible printed circuit board 25 may be coupled to the elastic member 21 by using such a double-sided tape.
  • the temperature sensor 26 is mounted between the compression pad 23 and the battery cell 11. When the elastic member 21 is pressed, the temperature sensor 26 detects the temperature of the battery cell 11.
  • the temperature sensor 450 of FIG. 6 according to this embodiment is attached to the bridge 500 rather than the cover plate and assembled through the rotating shaft 495, it is assembled during the assembly process of the battery module of the U-shaped frame structure. It can be assembled in a position to minimize interference and sense the temperature of the battery cell without a cover plate. Therefore, according to the present embodiment, there is an advantage in terms of weight and space reduction and cost reduction by removing the cover plate of the comparative example.
  • the temperature sensor 26 since the temperature sensor 26 is assembled in a fixed state under the cover plate, it is difficult to check whether the temperature sensor 26 is in the correct position, but the temperature sensor 450 according to the present embodiment Since it is attached to the bridge 500, it is possible to check and adjust whether the temperature sensor 450 is in the correct position before assembling it to the busbar frame 320.
  • the process of inserting the mono frame 20 according to the comparative example into the battery cell stack 12 production defects due to jamming of the cover plate can be reduced.
  • one or more of the battery modules may be packaged in a pack case to form a battery pack.
  • the battery module and the battery pack including the same may be applied to various devices.
  • a device may be applied to a vehicle such as an electric bicycle, an electric vehicle, or a hybrid vehicle, but the present invention is not limited thereto, and the present invention is applicable to various devices that can use a battery module and a battery pack including the same. It belongs to the scope of the invention.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 상기 전지셀 적층체를 수용하고 상부가 개방된 U자형 프레임, 상기 개방된 U자형 프레임 상부에서 상기 전지셀 적층체를 덮는 상부 플레이트, 상기 전지셀 적층체의 양단에 각각 형성되는 버스바 프레임, 상기 상부 플레이트와 상기 전지셀 적층체 사이에 위치하고, 상기 전지셀 적층체 양단에 각각 형성된 버스바 프레임를 연결하는 신호 연결부, 및 상기 신호 연결부에 이웃하며 상기 버스바 프레임에 힌지 결합된 브릿지를 포함하고, 상기 브릿지에 온도 센서가 부착되어 있다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2019년 6월 18일자 한국 특허 출원 제10-2019-0072499호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 공간 활용률을 향상시키는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의해 구동하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 한편, 전지 모듈은, 셀 적층체를 외부 충격, 열 또는 진동으로부터 보호하기 위해, 전면과 후면이 개방되어 전지셀 적층체를 내부 공간에 수납하는 프레임 부재를 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 모노 프레임을 갖는 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참고하면, 전지 모듈은 복수의 전지셀(11)이 적층되어 형성된 전지셀 적층체(12), 전지셀 적층체(12)를 덮도록 전면과 후면이 개방된 모노 프레임(20), 전지셀 적층체(12)의 상부면을 덮는 커버 플레이트(40), 전지셀 적층체(12)의 전면과 후면을 덮는 버스바 프레임(30) 및 모노 프레임(20)의 전면과 후면을 덮는 엔드 플레이트(60)를 포함할 수 있다. 서로 대응하는 2개의 버스바 프레임(30)은 커버 플레이트(40)에 의해 연결될 수 있다. 이러한 커버 플레이트(40)에는 온도 센서(50)가 부착되어 있다.
이러한 전지 모듈을 형성하기 위해, 도 1에 도시한 화살표와 같이 X축 방향을 따라 모노 프레임(20)의 개방된 전면 또는 후면으로 전지셀 적층체(12)가 삽입되도록 수평 조립이 필요하다. 다만, 이러한 수평 조립이 안정적으로 될 수 있도록 전지셀 적층체(12)와 모노 프레임(20) 사이에 충분한 공차(clearance)를 확보해야 한다. 여기서, 공차(clearance)란 끼워 맞춤 등에 의해 발생하는 틈을 말한다. 또한, 커버 플레이트(40)와 전지셀 적층체(12) 사이에 양단의 버스바 프레임(30)을 전기적으로 연결하는 연성회로기판(15)이 형성되어 있는데, 커버 플레이트(40)는 수평 조립시 연성회로기판(15)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
다만, 연성회로기판(15)이 구비된 커버 플레이트(40)로 인해 그 두께만큼 전지 모듈의 높이 또한 증가하며, 전지 모듈의 무게가 증가할 수 있다.
이와 같이 전지 모듈의 크기가 증가할 경우, 전지 모듈을 포함하는 전지팩을 차량 하부에 배치하는 경우에 차량의 주행 성능 및 연비에 영향을 미칠 수 있다.
뿐만 아니라, 모노 프레임(20)의 높이는 전지셀 적층체(12)의 최대 높이와 삽입 과정에서의 조립 공차 등을 고려해 크게 설계되어야 하며, 그로 인해 불필요하게 낭비되는 공간이 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지셀 적층체를 감싸는 프레임 부재의 구조를 변형함으로써 공간 활용률을 향상시키고, 이러한 신규 구조의 장점을 극대화하기 위해 보다 컴팩트하고 단순한 구조를 가진 센싱 연결 부재 및 신규 온도 센서 부착 방식을 갖는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 상기 전지셀 적층체를 수용하고 상부가 개방된 U자형 프레임, 상기 개방된 U자형 프레임 상부에서 상기 전지셀 적층체를 덮는 상부 플레이트, 상기 전지셀 적층체의 양단에 각각 형성되는 버스바 프레임, 상기 상부 플레이트와 상기 전지셀 적층체 사이에 위치하고, 상기 전지셀 적층체 양단에 각각 형성된 버스바 프레임를 연결하는 신호 연결부, 및 상기 신호 연결부에 이웃하며 상기 버스바 프레임에 힌지 결합된 브릿지를 포함하고, 상기 브릿지에 온도 센서가 부착되어 있다.
상기 브릿지는 회전축을 가질 수 있다.
상기 전지 모듈은 상기 브릿지와 상기 전지셀 적층체 사이에 위치하는 압축 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 전지 모듈은 상기 압축 패드와 상기 전지셀 적층체 사이에 위치하는 양면 테이프를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 센서는 써미스터 소자일 수 있다.
상기 복수의 전지셀의 적층 방향과 수직한 상기 전지셀 적층체의 면이 상기 U자형 프레임의 바닥부에 장착될 수 있다.
상기 U자형 프레임의 개방된 양측에 각각 결합된 엔드 플레이트를 더 포함하고, 상기 U자형 프레임의 개방된 양측은 상기 전지셀 적층체의 전극 리드가 돌출된 방향을 기준으로 서로 대향할 수 있다.
상기 U자형 프레임은 바닥부 및 상기 바닥부에 의해 연결되면서, 서로 마주보는 2개의 측면부를 포함하고, 상기 2개의 측면부 사이의 거리는 상기 상부 플레이트의 폭과 동일할 수 있다.
상기 신호 연결부는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성되어 상기 상기 전지셀 적층체 양단의 버스바 프레임을 연결할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지팩은 상기에서 설명한 전지 모듈을 포함한다.
실시예들에 따르면, U자형 프레임을 구현하여 종래 기술 대비하여 전지셀 적층체와 프레임 사이의 공차를 줄여 공간 활용률을 향상시킬 수 있다.
또한, U자형 프레임 구조의 장점을 극대화하기 위해, 커버 플레이트를 제거하고, 온도 센서 브릿지에 온도 센서를 부착함으로써 조립 간섭을 최소화하며, 온도 센서를 일정한 위치에 고정시킬 수 있다.
도 1은 종래의 모노 프레임을 갖는 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 전지 모듈에서 신호 연결부와 브릿지를 버스바 프레임에 결합한 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 P부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5를 일측면에서 바라본 측면도이다.
도 7은 도 1의 Q부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1의 Q부분의 내부를 개략적으로 나타내는 부분 도면이다.
도 9은 도 7의 절단선 I-I’를 따라 자른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지를 나타내는 사시도이다.
도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수의 전지셀(110)을 포함하는 전지셀 적층체(120), 상부면, 전면 및 후면이 개방된 U자형 프레임(210), 전지셀 적층체(120)의 상부를 덮는 상부 플레이트(220), 전지셀 적층체(120)의 전면과 후면에 각각 위치하는 엔드 플레이트(311, 312) 및 전지셀 적층체(120)와 엔드 플레이트(311, 312) 사이에 위치하는 버스바 프레임(310, 320)을 포함한다.
U자형 프레임(210)의 개방된 양측을 각각 제1 측과 제2 측이라고 할 때, U자형 프레임(210)은 상기 제1 측과 상기 제2 측에 대응하는 전지셀 적층체(120)의 면을 제외하고 나머지 외면들 중에서, 서로 인접한 전면, 상면 및 후면을 연속적으로 감싸도록 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있다.
상부 플레이트(220)는 전지셀 적층체(120)의 전면과 후면을 제외한 나머지 외면들 중에서, U자형 프레임(210)에 의해 감싸지는 전면, 상면 및 후면을 제외한 나머지 하면을 감싸는 하나의 판상형 구조로 이루어져 있다. U자형 프레임(210)은 바닥부(300a) 및 서로 마주보는 2개의 측면부(300b)를 포함한다. U자형 프레임(210)과 상부 플레이트(220)는 서로 대응하는 모서리 부위들이 접촉된 상태에서, 용접 등에 의해 결합됨으로써 전지셀 적층체(120)를 감싸는 구조를 형성할 수 있다. 즉, U자형 프레임(210)과 상부 플레이트(220)는 서로 대응하는 모서리 부위에 용접 등으로 결합될 수 있다.
전지셀 적층체(120)는 일방향으로 적층된 복수의 전지셀(110)을 포함하고, 복수의 전지셀(110)은 도 2에 도시한 바와 같이 Y축 방향으로 적층될 수 있다. 전지셀(110)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 3을 참고하면 본 실시예에 따른 전지셀(110)은 두 개의 전극 리드(111, 112)가 서로 대향하여 전지 본체(113)의 일단부(114a)와 다른 일단부(114b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 전지셀(110)은, 전지 케이스(114)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 전지 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)와 이들을 연결하는 일측부(114c)를 접착함으로써 제조될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 전지셀(110)은 총 3군데의 실링부(114sa, 114sb, 114sc)를 갖고, 실링부(114sa, 114sb, 114sc)는 열융착 등의 방법으로 실링되는 구조이며, 나머지 다른 일측부는 연결부(115)로 이루어질 수 있다. 전지 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b) 사이가 전지셀(110)의 길이 방향으로 정의하고, 전지 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)를 연결하는 일측부(114c)와 연결부(115) 사이를 전지셀(110)의 폭 방향으로 정의할 수 있다.
연결부(115)는 전지셀(110)의 일 테두리를 따라 길게 뻗어 있는 영역이며, 연결부(115)의 단부에 전지셀(110)의 돌출부(110p)가 형성될 수 있다. 돌출부(110p)는 연결부(115)의 양 단부 중 적어도 하나에 형성될 수 있고, 연결부(115)가 뻗는 방향에 수직한 방향으로 돌출될 수 있다. 돌출부(110p)는 전지 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)의 실링부(114sa, 114sb) 중 하나와 연결부(115) 사이에 위치할 수 있다.
전지 케이스(114)는 일반적으로 수지층/금속 박막층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있다. 예를 들어, 전지 케이스 표면이 O(oriented)-나일론 층으로 이루어져 있는 경우에는, 중대형 전지 모듈을 형성하기 위하여 다수의 전지셀들을 적층할 때, 외부 충격에 의해 쉽게 미끄러지는 경향이 있다. 따라서, 이를 방지하고 전지셀들의 안정적인 적층 구조를 유지하기 위해, 전지 케이스의 표면에 양면 테이프 등의 점착식 접착제 또는 접착시 화학 반응에 의해 결합되는 화학 접착제 등의 접착 부재를 부착하여 전지셀 적층체(120)를 형성할 수 있다. 본 실시예에서 전지셀 적층체(120)는 Y축 방향으로 적층되고, Z축 방향으로 U자형 프레임(300) 내부에 수용되어 전지셀 적층체(120)와 U자형 프레임(300)의 바닥부(210a) 사이에 형성되는 열전도성 수지층(미도시)에 의해 냉각이 진행될 수 있다. 이에 대한 비교예로서 전지셀이 카트리지 형태의 부품으로 형성되어 전지셀 간의 고정이 전지 모듈 프레임으로 조립으로 이루어지는 경우가 있다. 이러한 비교예에서는 카트리지 형태의 부품의 존재로 인해 냉각 작용이 거의 없거나 전지셀의 면 방향으로 진행될 수 있고, 전지 모듈의 높이 방향으로는 냉각이 잘 되지 않는다.
본 실시예에 따른 전지셀 적층체(120)가 U자형 프레임(300)의 바닥부(300a)에 장착되기 전에, U자형 프레임(210)의 바닥부(210a)에 열전도성 수지를 도포하고, 열전도성 수지를 경화하여 열전도성 수지층을 형성할 수 있다.
이후 전지셀 적층체(120)는 U자형 프레임(210)의 바닥부(210a)에 수직한 방향을 따라 이동하면서 U자형 프레임(210)의 바닥부(210a)에 장착될 수 있다. 이때, 열전도성 수지층은 U자형 프레임(210)의 바닥부(210a)와 전지셀 적층체(120) 사이에 위치한다. 열전도성 수지층은 전지셀(110)에서 발생하는 열을 전지 모듈(100) 바닥으로 전달하고 전지셀 적층체(120)를 고정하는 역할을 할 수 있다.
본 실시예에 따른 U자형 프레임(210)의 측면부(210b)와 상부 플레이트(220)의 폭은 서로 동일할 수 있다. 다시 말해, 상부 플레이트(220)의 X축 방향에 따른 모서리 부분과 U자형 프레임(210)의 측면부(210b)의 X축 방향에 따른 모서리 부분이 직접 만나서 용접 등의 방법에 의해 결합될 수 있다.
본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 전지셀 적층체(120)의 양단에 각각 형성되는 버스바 프레임(310, 320)을 연결하는 신호 연결부(400) 및 신호 연결부(400)에 이웃하여 위치하는 브릿지(500)를 포함한다. 브릿지(500)는 버스바 프레임(320)에 힌지 결합되어 있고, 온도 센서(450)가 부착되어 있다. 신호 연결부(400)는 연성 평판 케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성될 수 있다.
종래에는 버스바 프레임 사이에 연성회로기판(FPC: Flexible printed circuit)이 구비되어, 두 버스바 프레임이 상기 연성회로기판을 통해 연결되며, 연성회로기판의 상단에는 연성회로기판의 손상을 방지하도록 커버 플레이트가 추가 설치되었다. 상기 커버 플레이트는 본 실시예에 따른 상부 플레이트(220)와 대응하는 플레이트와 별개도 추가되는 구성품이었다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연성회로기판을 보호 및 지지하던 커버 플레이트를 제거하고, 연성회로기판 대신 커버 플레이트 등의 보호 부재를 필요로 하지 않는 연성 평판 케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 두 버스바 프레임(310, 320)을 연결한다. U자형 프레임(210)과 상부 플레이트(220)의 결합에 의해 전지셀 적층체(120)를 덮는 방법 및 구조를 갖기 때문에 기존의 커버 플레이트 없이 연성 평판 케이블을 사용하더라도 조립 과정에서의 연성 평판 케이블의 손상을 방지할 수 있다.
이렇게 FFC를 통한 두 버스바 프레임의 연결을 통해, 전지 모듈(100) 높이가 축소되어 전지 모듈 자체의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 FFC로 형성된 신호 연결부(400)는 상부 플레이트(220)와 전지셀 적층체(120) 사이에 위치한다. 보다 상세하게는, 전지셀 적층체(120)의 상측면에는 절연 부재(미도시)가 형성되고, 신호 연결부(400)는 절연 부재(미도시)와 상부 플레이트(220) 사이에 위치할 수 있다.
신호 연결부(400)는 연질의 케이블로 형성되어 휘어질 수 있으며, 버스바 프레임 간의 전기적 연결을 위한 회로는 케이블 내부에 삽입되어 있으므로, 외부의 충격에 대처하기 용이하다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 도 2의 전지 모듈에서 연결 신호부와 브릿지를 버스바 프레임에 결합한 모습을 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4의 P부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5를 일측면에서 바라본 측면도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 온도 센서(450)는 브릿지(500)에 부착되어 있다. 브릿지(495)는 회전축(495)을 갖고 회전함에 따라 온도 센서(450)도 회전할 수 있다. 본 실시예에 따른 온도 센서(450)는 써미스터 소자로 형성될 수 있다. 써미스터 소자는 온도에 따라 저항값이 달라지는 현상을 이용한 반도체 소자로서, 구리, 망간, 니켈, 코발트, 크롬, 철 등의 산화물을 혼합 및 소결하는 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 써미스터는, 크기가 작고, 빠른 온도 변화나 세밀한 온도 변화에도 측정이 가능하다는 장점이 있다.
이와 같이 온도 센서(450)에 의해 측정된 온도 정보는, 전지 모듈 외부의 다른 장치로 전달될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(450)에 의해 온도가 측정되면, 측정된 온도 정보는 전지 모듈 외부의 전지 관리 시스템(Battery Management System; BMS)로 전달되어, 전지 모듈을 제어하는데 이용될 수 있다. 이를 위해, 전지 모듈은, 온도 센서(450)에 일단이 연결된 온도 측정용 케이블(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 케이블의 타단에는 커넥터가 구비될 수 있으며, 이러한 커넥터는 BMS와 같은 외부 장치에 접속될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 온도 센서(450)는 플렉서블 인쇄회로기판(490) 상에 위치할 수 있다. 플렉서블 인쇄회로기판(490) 상에 압축 패드(480)가 형성될 수 있다. 압축 패드(480)는 폴리우레탄폼으로 형성될 수 있다. 압축 패드(480)가 추가될 경우 브릿지(500)의 내구성이 향상될 수 있다. 압축 패드(480)는 제1 접착층(470a)에 의해 브릿지(500)와 결합되고, 제2 접착층(470b)에 의해 플렉서블 인쇄회로기판(490)와 결합될 수 있다. 제1 접착층(470a)과 제2 접착층(470b)을 포함하는 접착층(470)은 양면 테이프일 수 있다. 플렉서블 인쇄회로기판(490)은 일부가 온도 센서(450)와 연결되어 감지된 온도 정보를 전지 모듈 외부의 BMS로 전달할 수 있다. 본 실시예에 따른 온도 센서(450)는 브릿지(500)의 회전에 따라 전지셀(110)에 인접 위치하게 됨으로써, 전지셀(110)에서 발생하는 열에 따른 온도를 감지할 수 있다.
도 7은 도 1의 Q부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 8은 도 1의 Q부분의 내부를 개략적으로 나타내는 부분 도면이다. 도 9은 도 7의 절단선 I-I’를 따라 자른 단면도이다. 도 7 내지 도 9는 비교예에 따른 온도 센서를 설명하기 위한 것이다.
도 7 내지 도 9를 참고하면, 도 1의 커버 플레이트(40)의 일부가 절개되어 탄성 부재(21)가 형성되어 있다. 탄성 부재(21) 하단에 플렉서블 인쇄회로기판(25)이 위치한다. 플렉서블 인쇄회로기판(25)의 일단부는 탄성 부재(21)가 뻗어 있는 방향을 따라 형성되어 있고, 탄성 부재(21)의 대부분은 플렉서블 인쇄회로기판(25)과 중첩할 수 있다. 탄성 부재(21)와 플렉서블 인쇄회로기판(25)의 일단부 사이에는 압축 패드(23)가 위치한다. 압축 패드(23)의 상부면과 하부면에는 각각 접착층(24)이 형성되고, 구체적으로 압축 패드(23)와 탄성 부재(21) 사이에 제1 접착층(24a)이 위치하고, 압축 패드(23)와 플렉서블 인쇄회로기판(25) 사이에 제2 접착층(24b)이 위치할 수 있다. 제1 접착층(24a) 및 제2 접착층(24b)은 양면 테이프이다. 이러한 양면 테이프를 사용하여 플렉서블 인쇄회로기판(25)을 탄성 부재(21)에 결합시킬 수 있다.
본 비교예에서 온도 센서(26)는 압축 패드(23)와 전지셀(11) 사이에 장착되어 있다. 탄성 부재(21)를 가압하면 온도 센서(26)가 전지셀(11)이 온도를 감지하게 된다. 이에 반해, 본 실시예에 따른 도 6의 온도 센서(450)는 커버 플레이트가 아닌 브릿지(500)에 부착되어 회전축(495)을 통해 조립하게 되므로, U자형 프레임 구조의 전지 모듈의 조립 과정에서 조립 간섭을 최소화하고 커버 플레이트가 없이도 전지셀의 온도를 감지하기 위한 위치에 조립될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 비교예의 커버 플레이트를 제거하여 무게와 공간 축소 및 비용 감소 면에서 장점이 있다. 뿐만 아니라, 비교예에서는 커버 플레이트의 하부에 온도 센서(26)가 고정된 상태로 조립되어 있기 때문에 온도 센서(26)가 정위치에 있는지 확인하기 어려우나, 본 실시예에 따른 온도 센서(450)는 브릿지(500)에 부착되어 있으므로 온도 센서(450)가 정위치에 있는지 버스바 프레임(320)에 조립하기 전에 확인 및 조정이 가능하다. 추가로, 비교예에 따른 모노 프레임(20)을 전지셀 적층체(12)에 삽입하는 공정에서 커버 플레이트 걸림에 의한 생산 불량을 줄일 수 있습니다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지팩을 형성할 수 있다.
앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
부호의 설명
100: 전지 모듈
200: 상부 플레이트
210: U자형 프레임
400: 연결 신호부
450: 온도 센서
500: 브릿지

Claims (10)

  1. 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체,
    상기 전지셀 적층체를 수용하고 상부가 개방된 U자형 프레임,
    상기 개방된 U자형 프레임 상부에서 상기 전지셀 적층체를 덮는 상부 플레이트,
    상기 전지셀 적층체의 양단에 각각 형성되는 버스바 프레임,
    상기 상부 플레이트와 상기 전지셀 적층체 사이에 위치하고, 상기 전지셀 적층체 양단에 각각 형성된 버스바 프레임를 연결하는 신호 연결부, 및
    상기 신호 연결부에 이웃하며 상기 버스바 프레임에 힌지 결합된 브릿지를 포함하고,
    상기 브릿지에 온도 센서가 부착되어 있는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 브릿지는 회전축을 갖는 전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 브릿지와 상기 전지셀 적층체 사이에 위치하는 압축 패드를 더 포함하는 전지 모듈.
  4. 제3항에서,
    상기 압축 패드와 상기 전지셀 적층체 사이에 위치하는 양면 테이프를 더 포함하는 전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 온도 센서는 써미스터 소자인 전지 모듈.
  6. 제1항에서,
    상기 복수의 전지셀의 적층 방향과 수직한 상기 전지셀 적층체의 면이 상기 U자형 프레임의 바닥부에 장착되는 전지 모듈.
  7. 제6항에서,
    상기 U자형 프레임의 개방된 양측에 각각 결합된 엔드 플레이트를 더 포함하고, 상기 U자형 프레임의 개방된 양측은 상기 전지셀 적층체의 전극 리드가 돌출된 방향을 기준으로 서로 대향하는 전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 U자형 프레임은 바닥부 및 상기 바닥부에 의해 연결되면서, 서로 마주보는 2개의 측면부를 포함하고,
    상기 2개의 측면부 사이의 거리는 상기 상부 플레이트의 폭과 동일한 전지 모듈.
  9. 제1항에서,
    상기 신호 연결부는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성되어 상기 상기 전지셀 적층체 양단의 버스바 프레임을 연결하는 전지 모듈.
  10. 제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지팩.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3139668A1 (fr) 2022-09-14 2024-03-15 Renault S.A.S. Module de batterie d’accumulateurs et véhicule automobile équipé d’un tel module
JP7453465B2 (ja) 2021-02-09 2024-03-19 エルジー エナジー ソリューション リミテッド コネクタの効率的なレイアウトのためのバスバーフレームを備えたバッテリモジュール及びそれを含むバッテリパック

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200144423A (ko) * 2019-06-18 2020-12-29 주식회사 엘지화학 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR102471092B1 (ko) * 2019-07-18 2022-11-24 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈, 이의 제조 방법 및 전지팩
KR20220122402A (ko) * 2021-02-26 2022-09-02 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20240003775A (ko) 2022-07-01 2024-01-10 현대모비스 주식회사 열폭주 안정성을 갖는 배터리 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016134334A (ja) * 2015-01-21 2016-07-25 株式会社オートネットワーク技術研究所 接続モジュール
KR20180038253A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20180099438A (ko) * 2017-02-28 2018-09-05 주식회사 유라코퍼레이션 프레임 조립체, 프레임 조립체의 제조 방법 및 배터리 모듈의 제조 방법
WO2019088625A1 (ko) * 2017-10-30 2019-05-09 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 배터리 모듈을 조립하는 방법
KR20190061378A (ko) * 2017-11-27 2019-06-05 주식회사 유라코퍼레이션 연성회로기판 및 이를 이용하는 배터리팩

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4694278B2 (ja) * 2005-04-28 2011-06-08 本田技研工業株式会社 バッテリユニット構造
JP4808648B2 (ja) 2007-02-26 2011-11-02 富士通テレコムネットワークス株式会社 バッテリーの温度検出スイッチの取付構造
JP6163369B2 (ja) 2013-07-03 2017-07-12 矢崎総業株式会社 バスバモジュール及び電源装置
WO2018124494A2 (ko) 2016-12-27 2018-07-05 주식회사 유라코퍼레이션 버스바 어셈블리 및 프레임 조립체
KR101928072B1 (ko) * 2016-12-30 2018-12-11 주식회사 유라코퍼레이션 배터리셀 모듈의 힌지 구조
JP2018195524A (ja) * 2017-05-22 2018-12-06 矢崎総業株式会社 導電モジュール
KR102169632B1 (ko) * 2017-07-28 2020-10-23 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 전력 저장 장치
KR102327049B1 (ko) * 2017-11-06 2021-11-15 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈
KR20200144423A (ko) * 2019-06-18 2020-12-29 주식회사 엘지화학 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016134334A (ja) * 2015-01-21 2016-07-25 株式会社オートネットワーク技術研究所 接続モジュール
KR20180038253A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20180099438A (ko) * 2017-02-28 2018-09-05 주식회사 유라코퍼레이션 프레임 조립체, 프레임 조립체의 제조 방법 및 배터리 모듈의 제조 방법
WO2019088625A1 (ko) * 2017-10-30 2019-05-09 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 배터리 모듈을 조립하는 방법
KR20190061378A (ko) * 2017-11-27 2019-06-05 주식회사 유라코퍼레이션 연성회로기판 및 이를 이용하는 배터리팩

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3916839A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7453465B2 (ja) 2021-02-09 2024-03-19 エルジー エナジー ソリューション リミテッド コネクタの効率的なレイアウトのためのバスバーフレームを備えたバッテリモジュール及びそれを含むバッテリパック
FR3139668A1 (fr) 2022-09-14 2024-03-15 Renault S.A.S. Module de batterie d’accumulateurs et véhicule automobile équipé d’un tel module
WO2024056409A1 (fr) 2022-09-14 2024-03-21 Ampere S.A.S. Module de batterie d'accumulateurs et vehicule automobile equipe d'un tel module

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Publication number Publication date
EP3916839A1 (en) 2021-12-01
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KR20200144423A (ko) 2020-12-29
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