WO2021112364A1 - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

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WO2021112364A1
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battery
battery module
frame
bus bar
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백승률
임종민
박준규
김수열
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주식회사 엘지에너지솔루션
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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 including an improved sensing connection part and a battery pack including the same.
  • Secondary batteries are receiving a lot of attention as an energy source in various product groups such as mobile devices and electric vehicles.
  • Such a secondary battery is a powerful energy resource that can replace the use of conventional products using fossil fuels, and is in the spotlight as an eco-friendly energy source because no by-products are generated due to energy use.
  • a battery module including at least one battery cell is configured, and other components are added using the at least one battery module to form a battery pack.
  • Such a battery module is configured to include a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, a bus bar frame respectively formed at both ends of the battery cell stack, and a connection unit connecting the bus bar frames at both ends.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a conventional battery module 10 .
  • the conventional battery module 10 includes a battery cell stack 20 in which a plurality of battery cells are stacked, a mono frame 70 accommodating the battery cell stack 20 , and an open structure of the mono frame. and an end plate 80 covering the front and rear surfaces.
  • the bus bar frames 32 and 33 , the bus bar 40 , and the insulating member 60 are sequentially positioned.
  • a flexible printed circuit (FPC, flexible printed circuit) 50 for voltage sensing and temperature sensing of the battery cells may be positioned on the upper surface of the battery cell stack 20 .
  • the bus bar frames 32 and 33 at both ends are connected through the flexible circuit board 50 , and the cover plate 31 is installed on the upper end of the flexible circuit board 50 to be accommodated in the mono frame 70 . It was intended to prevent damage to the flexible printed circuit board 50 that may occur when this occurs.
  • the height of the battery module also increases by the thickness thereof, and there is a problem in that the weight of the module increases.
  • An object of the present invention is to provide a battery module with improved space utilization and automatic assembly of a connection part formed of a flexible flat cable, 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 lower frame covering the lower surface and both sides of the battery cell stack; an upper frame covering the upper surface of the battery cell stack; Bus bar frames respectively formed on the front and rear surfaces of the battery cell stack; and a connection part for connecting the bus bar frame, wherein the connection part is formed of a flexible flat cable (FFC) and is attached to the upper frame.
  • FFC flexible flat cable
  • connection part may be attached to the upper frame.
  • the adhesive member may be a double-sided tape.
  • connection part may be positioned between the upper frame and the battery cell stack.
  • connection part may be formed in a flexible flat shape.
  • connection unit may include: a connection body positioned on an upper surface of the battery cell stack; a connection cable formed by being bent from both ends of the connection body in the direction of the bus bar frame; and a connector connector connected to the connection cable and respectively coupled to the bus bar frame.
  • the connector connector may be coupled to a connector formed in the bus bar frame.
  • a recess recessed in a shape corresponding to the connection part may be formed in a lower surface of the upper frame, and the connection part may be attached to the groove.
  • An adhesive member may be positioned between the inner surface of the groove and the connection part.
  • connection part may be formed to be parallel to a longitudinal direction of one of the plurality of battery cells.
  • the connecting portion may extend in a straight line between the bus bar frames.
  • the lower frame may have an open upper surface, and the upper frame may cover the open upper surface of the lower frame.
  • the height of the battery module is reduced due to the removal of the cover plate, thereby increasing the energy density of the battery module itself and securing the installation space of the battery module. have. Therefore, when such a battery module or battery pack is installed in a vehicle, the driving performance may be improved.
  • the weight of the battery module is reduced due to the removal of the cover plate, thereby enhancing the utility of the battery module and fuel efficiency when the battery module is installed in a vehicle. has the effect of improving
  • connection part formed of the flexible flat cable is assembled while attached to the upper frame, thereby improving manufacturing processability.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a conventional battery module.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a state in which a connection part included in the battery module of FIG. 2 and a bus bar frame are combined.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a connection part and an upper frame included in the battery module of FIG. 2 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the cutting line A-A' of FIG. 3 .
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an assembly method of an upper frame and a connection part.
  • FIG. 7 is a view of a connection part included in the battery module of FIG. 2 as viewed from above.
  • FIG. 8 is an enlarged view of part “C” of FIG. 7 .
  • connection cable 9 is a view from above of a connection cable according to an embodiment of the present invention.
  • connection cable 10 is a front view of a connection cable according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing a state in which a connection cable according to an embodiment of the present invention is installed on a bus bar frame.
  • connection part 12 is a perspective view illustrating an upper frame in which a connection part and a groove are formed.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the connection part and the upper frame of FIG. 12 upside down.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the cutting line B-B' of FIG. 12 .
  • a part of a layer, film, region, plate, etc. when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where there is another part in between. . Conversely, when we say that a part is “just above” another part, we mean that there is no other part in the middle.
  • the reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily mean to be located “on” or “on” in the direction opposite to gravity no.
  • planar view means when the target part is viewed from above
  • cross-sectional view means when the target part is vertically cut cross-section when viewed from the side.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view showing a state in which the connection part 400 and the bus bar frame 300 included in the battery module of FIG. 2 are combined.
  • the battery module includes a battery cell stack in which a plurality of battery cells 100 are stacked, and a lower portion covering the lower surface and both sides of the battery cell stack.
  • the connection part 400 and the upper frame 220 are shown to be spaced apart, but in this embodiment, the connection part 400 is formed of a flexible flat cable (FFC) and attached to the upper frame 220 . do.
  • FFC flexible flat cable
  • the battery cell 100 is a secondary battery and may be configured as a pouch-type secondary battery.
  • the battery cells 100 may be configured in plurality, and the plurality of battery cells 100 may be stacked to each other so as to be electrically connected to each other to form a battery cell stack.
  • each of the plurality of battery cells may include an electrode assembly, a battery case, and an electrode lead protruding from the electrode assembly.
  • the plurality of battery cells 100 may be disposed parallel to both side surfaces 212 of the lower frame 210 and sequentially stacked along the y-axis direction.
  • the battery cell stack is formed surrounded by a lower frame 210 that covers a lower surface and both side surfaces and an upper frame 220 that covers the upper surface.
  • the lower frame 210 is formed in a U-shaped structure with an open upper surface (z-axis direction), and may include a bottom portion 211 and both side surface portions 212 extending upward from both ends of the bottom portion 211 . have.
  • the battery cell stack is inserted on the bottom 211 of the lower frame 210, and then the battery cell stack is mounted inside the frame by covering the upper surface of the battery cell stack through the upper frame 220.
  • the lower frame 210 and the upper frame 220 are coupled to each other to accommodate the battery cell stack located inside the frame.
  • the two frames may be joined through welding, but the method of joining the frames is not limited thereto, and may be implemented through various embodiments.
  • a bus bar frame 300 is formed on the front and rear surfaces of the battery cell stack.
  • the bus bar frame 300 includes a bus bar and a cell connection board, and may electrically connect the electrode leads of the plurality of battery cells 100 through a bus bar mounted on the bus bar frame 300 .
  • the electrode leads of the battery cell 100 may pass through a slit formed in the bus bar frame 300 and then be bent to be connected to the bus bar.
  • the bus bar frame 300 is formed of a first bus bar frame 310 formed on one side of the battery cell stack and a second bus bar frame 320 formed on the other side of the battery cell stack, so that the battery cell stack is stacked.
  • the electrode leads on both sides of the body may be electrically connected to each other.
  • End plates 311 and 312 may be coupled to the open front and rear surfaces of the combined lower frame 210 and the upper frame 220 . That is, the end plates 311 and 312 may cover the first and second bus bar frames 310 and 320 .
  • the end plates 311 and 312 protect various electrical components provided in the first and second bus bar frames 310 and 320 from external impact, and at the same time, between the first and second bus bar frames 310 and 320 and an external power source. Electrical connections can be guided. An insulating member (not shown) is inserted between the end plates 311 and 312 and the first and second bus bar frames 310 and 320 , so that unnecessary connections between the bus bar frames 310 and 320 and the end plates 311 and 312 are unnecessary. Electrical connections may be interrupted.
  • the connection unit 400 is provided between the first and second bus bar frames 310 and 320 to electrically connect the two bus bar frames.
  • a flexible printed circuit FPC
  • FPC flexible printed circuit
  • the two busbar frames are connected through the flexible circuit board, and the upper end of the flexible circuit board is covered to prevent damage to the flexible printed circuit board. plate was installed.
  • the cover plate protecting and supporting the flexible circuit board is removed, and a flexible flat cable (FFC: Flexible) formed of a flat cable that does not require a protective member such as a cover plate instead of the flexible circuit board
  • FFC Flexible
  • the height of the battery module is reduced to increase the energy density of the battery itself, it is possible to secure the installation space for the battery module, and when the battery module is installed in a vehicle, driving performance and fuel efficiency are improved can do it
  • connection part 400 formed of a flexible flat cable (FFC) is positioned between the upper frame 220 and the battery cell 100 stack.
  • an insulating film (not shown) is formed on the upper surface of the battery cell 100 stack, and the connection part 400 is positioned between the insulating film (not shown) and the upper frame 220 .
  • connection part 400 may be formed to be parallel to the longitudinal direction (x-axis direction) of one of the plurality of battery cells 100 .
  • the connection part 400 is formed to be parallel to the longitudinal direction of the battery cell at a position corresponding to the 16th battery cell based on the outermost battery cell on one side of the plurality of battery cells 100 . can be In this way, by matching the position of the connection part with one of the battery cells, the assembly of the connection part 400 can be made more easily.
  • connection part 400 is formed of a soft cable and can be bent, and since the circuit for electrical connection between the bus bar frames is inserted in the cable, it is easy to cope with an external shock.
  • connection part 400 may be formed in a flexible flat shape, that is, a flat shape. Therefore, it can be bent more flexibly compared to the case of the wire-type sensing circuit, which has a strong reaction force against bending, so that it is easy to set a certain position during automatic assembly.
  • the wire-type sensing circuit which has a strong reaction force against bending, so that it is easy to set a certain position during automatic assembly.
  • an additional structure to protect the wire is required and a separate assembly process is required rather than directly applied to the battery module.
  • the flexible flat cable can be directly applied to the battery module assembly without a separate protective structure.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the connection part 400 and the upper frame 220 included in the battery module of FIG. 2
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the cutting line A-A' of FIG. 3 .
  • connection part 400 is formed of a flexible flat cable (FFC) and is attached to the upper frame 220 .
  • the adhesive member 500 is positioned between the connection part 400 and the upper frame 220 , so that the connection part 400 may be attached to the upper frame 220 .
  • the adhesive member 500 may include a material having an adhesive property, and may be a double-sided tape.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an assembly method of an upper frame and a connection part.
  • the lower frame 210 has the upper surface (z-axis direction) open, and the lower frame 210 has the battery cell stack inserted on the bottom 211 of the lower frame 210 .
  • the upper frame 220 may cover the open upper surface (z-axis direction) of the frame 210 .
  • the lower frame 210 and the upper frame 220 may be joined by a method such as welding.
  • connection part 400 since the connection part 400 is attached to the upper frame 220 , the connection part 400 on the battery cell stack at the same time as the bonding of the lower frame 210 and the upper frame 220 . can be located.
  • connection part 400 is formed of a flexible flat cable (FFC), the cover plate can be removed on the connection part 400 , and the connection part 400 is attached to the upper frame 220 . It can be attached directly. Therefore, since the battery module can be completed by assembling the upper frame 220 and the connection part 400 at the same time, manufacturing processability is improved.
  • FFC flexible flat cable
  • connection part 400 Since the connection part 400 is assembled while being attached to the upper frame 220 , it is possible to reduce the possibility that the connection part 400 is erroneously located outside a predetermined position on the battery cell stack during the assembly process.
  • the adhesive member 500 in this embodiment is much thinner than the conventional cover plate, the height of the completed battery module can be reduced, thereby increasing the energy density of the battery module itself and increasing the battery It is possible to secure the installation space of the module. Accordingly, when such a battery module or battery pack is installed in a vehicle, the driving performance may be improved.
  • the usability of the battery module can be enhanced and fuel efficiency when the battery module is installed in a vehicle is improved.
  • FIG. 7 is a view of the connection part 400 included in the battery module of FIG. 2 as viewed from above, and FIG. 8 is an enlarged view of part “C” of FIG. 7 .
  • connection part 400 is formed to be parallel to the longitudinal direction (x-axis direction) of the plurality of battery cells 100 , and the connection part 400 is formed in a straight line between the bus bar frames 300 . It may be in the form of an extension of Through this, the length of the connection part 400 can be minimized, the cost of manufacturing the connection part can be reduced, and when connected to the bus bar frame 300 , it can be easily connected in the vertical direction.
  • an insulating film (not shown) may be formed on the upper surface of the battery cell 100 stack, and the connection part 400 may be positioned on the insulating film (not shown).
  • connection part 400 is a connection body 410 positioned on the upper surface of the battery cell 100 stack, and the first and second bus bar frames 310 at both ends of the connection body 410 .
  • , 320 may include a connecting cable 420 bent in the direction, and a connector connector 430 connected to the connecting cable 420 and respectively coupled to the bus bar frame 300 .
  • connection cable 9 is a view from above of a connection cable according to an embodiment of the present invention.
  • 10 is a front view of a connection cable according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a view showing a state in which a connection cable according to an embodiment of the present invention is installed on a bus bar frame.
  • the connection cable 420 is a first connection cable 421 formed in a downward direction, and in one direction among the stacking directions of the battery cell 100 stack from the first connection cable 421 . It may include a second connecting cable 422 formed by bending, and a third connecting cable 423 formed by being bent from the second connecting cable 422 in the other direction among the stacking directions of the battery cell 100 stack.
  • the connection cable 420 is formed in a flexible flat shape, and may be bent around a flat surface to be installed.
  • the connector connector 430 may be connected to the third connecting cable 423 to be coupled to the connector 440 formed on one side of the bus bar frame 300 .
  • the connection part 440 is formed on the opposite side of the second connection cable 422 with respect to the first connection cable 421 , and the third connection cable 423 is more than the second connection cable 422 . long formed.
  • connection cable 420 connected to the connection body 410 is first extended in the lower vertical direction through the first connection cable 421 along the frame surface of the bus bar frame 300, and the height at which the connection part 440 is located. is bent at 90 degrees through the second connection cable 422 and horizontally extended in the opposite direction of the connection part 440, and after the second connection cable 422 is extended by a predetermined length, connect the third connection cable 423 again. It may have a structure that is bent in a 180 degree direction through the horizontal extension in the direction in which the connection part 440 is located.
  • the sum of the lengths of the second connection cable 422 and the third connection cable 423 may be longer than the distance between the first connection cable 421 and the connection part 440 .
  • the connecting cable 420 forms a bent portion and the second connecting cable 422 and the third connecting cable 423 secure an extra length, so that when the connecting portion 400 is tensioned, an electrical connection route between the bus bars is formed. It can be operated stably.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the upper frame 220a in which the connection part 400 and the groove 221 are formed
  • FIG. 13 is a perspective view showing the connection part 400 and the upper frame 220a of FIG. 12 upside down
  • FIG. It is a cross-sectional view taken along the cutting line B-B' of Fig. 12.
  • a groove 221 recessed in a shape corresponding to the connection part 400 is formed on the lower surface of the upper frame 220a, and the connection part 400 can be attached to the groove 221 . have.
  • the adhesive member 500 is positioned between the inner surface of the groove 221 and the connection part 400 , so that the connection part 400 may be attached to the groove 221 .
  • the adhesive member 500 may include a material having an adhesive property, and may be a double-sided tape.
  • the groove 221 may be recessed in a shape corresponding to the connection part 400 , but it is preferable that the width of the recessed part is slightly longer than the width of the connection part 400 so that the connection part 400 can be easily attached.
  • the width of the recessed portion and the width of the connecting portion 400 mean the length in the y-axis direction.
  • connection part 400 After preparing the shape of the groove 221 in the upper frame 220a in advance, the connection part 400 is attached to the groove 221 , and assembling it in the battery cell stack and the lower frame 210, the manufacture of the battery module It is easy to arrange the connection part 400 in a preset place without error.
  • the groove 221 structure can have the effect of further improving the energy density and space efficiency of the battery module.
  • One or more battery modules according to the present embodiment described above may be mounted together with various control and protection systems such as a battery management system (BMS) and a cooling system to form a battery pack.
  • BMS battery management system
  • a cooling system to form a battery pack.
  • the battery module or battery pack may be applied to various devices.
  • a device may be applied to transportation means such as an electric bicycle, an electric vehicle, or a hybrid, but is not limited thereto, and may be applied to various devices that may use a secondary battery.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 하부면 및 양측면을 커버하는 하부 프레임; 상기 전지셀 적층체의 상부면을 커버하는 상부 프레임; 상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 형성되는 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성되어 상기 상부 프레임에 부착된다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2019년 12월 5일자 한국 특허 출원 제10-2019-0160899호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개선된 센싱 연결부를 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 모바일 기기 및 전기 자동차 등의 다양한 제품군에서 에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존 제품의 사용을 대체할 수 있는 유력한 에너지 자원으로서, 에너지 사용에 따른 부산물이 발생하지 않아 친환경 에너지원으로서 각광받고 있다.
최근 이차 전지의 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 이차 전지 구조에 대한 필요성이 높아지면서, 다수의 이차 전지가 직렬/병렬로 연결된 전지 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 전지팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
한편, 복수개의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지셀로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 전지셀 적층체의 양단에 각각 형성되는 버스바 프레임, 양단의 버스바 프레임을 연결하는 연결부를 포함하여 구성된다.
도 1은 종래의 전지 모듈(10)에 대한 분해 사시도이다.
도 1을 참고하면, 종래의 전지 모듈(10)은 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체(20), 전지셀 적층체(20)를 수납하는 모노 프레임(70), 모노 프레임의 개방된 전후면을 덮는 엔드 플레이트(80)를 포함한다.
전지셀 적층체(20)와 엔드 플레이트(80) 사이에는 버스바 프레임(32, 33), 버스바(40), 절연 부재(60)가 차례로 위치한다.
전지셀 적층체(20)의 상부면에는 전지셀의 전압 센싱 및 온도 센싱 등을 위한 연성회로기판(50; FPC, Flexible printed circuit)이 위치할 수 있다.
종래에는 양단의 버스바 프레임(32, 33)을 연성회로기판(50)을 통해 연결하고, 연성회로기판(50)의 상단에 커버 플레이트(31)를 설치하여, 모노 프레임(70)에 수납될 때 발생할 수 있는 연성회로기판(50)의 손상을 막고자 하였다.
그러나, 도 1에 개시된 바와 같이, 연성회로기판(50) 상에 배치된 커버 플레이트(31)로 인해 그 두께만큼 전지 모듈의 높이 또한 증가하며, 모듈의 무게가 증가하는 문제점이 있다.
이와 같이 전지 모듈의 크기가 증가할 경우, 전지 모듈의 설치시 설치 공간이 더 많이 필요하고, 차량에 전지 모듈을 설치할 경우 차량의 주행 성능을 감소시키는 문제점이 있다.
또한 전지 모듈의 무게가 증가할 경우, 전지 모듈의 활용성이 전반적으로 감소하고, 마찬가지로 차량에 무게가 나가는 전지 모듈을 설치할 경우 차량의 주행 성능이 하락하여 연비가 감소하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 연성평판케이블로 형성된 연결부의 자동 조립이 가능하고 공간 활용도가 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.
다만, 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 적층된 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 하부면 및 양측면을 커버하는 하부 프레임; 상기 전지셀 적층체의 상부면을 커버하는 상부 프레임; 상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 형성되는 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성되어 상기 상부 프레임에 부착된다.
상기 연결부와 상기 상부 프레임 사이에 접착부재가 위치하여, 상기 연결부가 상기 상부 프레임에 부착될 수 있다.
상기 접착부재는 양면 테이프일 수 있다.
상기 연결부는 상기 상부 프레임과 상기 전지셀 적층체 사이에 위치할 수 있다.
상기 연결부는 연성의 평평한 형태로 형성될 수 있다.
상기 연결부는, 상기 전지셀 적층체의 상부면에 위치하는 연결본체; 상기 연결본체의 양단에서 버스바 프레임 방향으로 각각 구부러져 형성된 연결 케이블; 및 상기 연결 케이블과 연결되어 상기 버스바 프레임과 각각 결합하는 연결부 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 연결부 커넥터는 상기 버스바 프레임에 형성된 접속부와 결합할 수 있다.
상기 상부 프레임의 하부면에 상기 연결부와 대응하는 형태로 만입된 홈이 형성되고, 상기 연결부가 상기 홈에 부착될 수 있다.
상기 홈의 내면과 상기 연결부 사이에 접착부재가 위치할 수 있다.
상기 연결부는 상기 복수의 전지셀 중 하나의 전지셀의 길이 방향과 평행하도록 형성될 수 있다.
상기 연결부는 상기 버스바 프레임 사이에서 일자형태로 뻗어 있을 수 있다.
상기 하부 프레임은 상부면이 개방되고, 상기 하부 프레임의 개방된 상기 상부면을 상기 상부 프레임이 덮을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은, 커버 플레이트의 제거로 인해 전지 모듈의 높이가 축소 됨으로써, 전지 모듈 자체의 에너지 밀도를 증가시키고 전지 모듈의 설치 공간을 확보할 수 있다. 따라서 차량에 이러한 전지 모듈 또는 전지팩을 설치시 주행 성능을 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩은, 커버 플레이트의 제거로 인해 전지 모듈의 무게가 감소함으로써, 전지 모듈의 활용성을 강화할 수 있고 차량에 전지 모듈 설치시 연비를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 연성평판케이블로 형성된 연결부가 상부 프레임에 부착된 채 조립되어, 제조 공정성이 향상된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 전지 모듈에 포함된 연결부와 버스바 프레임을 결합한 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 전지 모듈에 포함된 연결부와 상부 프레임을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.
도 6은 상부 프레임 및 연결부의 조립 방식을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 2의 전지 모듈에 포함된 연결부를 위에서 바라본 도면이다.
도 8은 도 7의 “C” 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 케이블을 위에서 바라본 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 케이블을 앞에서 바라본 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 케이블이 버스바 프레임에 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 12는 연결부와 홈이 형성된 상부 프레임을 나타낸 사시도이다.
도 13은 도 12의 연결부와 상부 프레임을 뒤집어 나타낸 사시도이다.
도 14는 도 12의 절단선 B-B’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 모듈의 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 2의 전지 모듈에 포함된 연결부(400)와 버스바 프레임(300)을 결합한 모습을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀(100)이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 전지셀 적층체의 하부면 및 양측면을 커버하는 하부 프레임(210), 전지셀 적층체의 상부면을 커버하는 상부 프레임(220), 전지셀 적층체의 전후면에 각각 형성되는 버스바 프레임(300) 및 버스바 프레임을 연결하는 연결부(400)를 포함한다. 설명의 편의를 위해 연결부(400)와 상부 프레임(220)을 이격하여 도시하였으나, 본 실시예에서 연결부(400)는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성되어 상부 프레임(220)에 부착된다. 연결부(400)가 상부 프레임(220)에 부착된 특징에 대해서는 도 4 및 도 5와 함께 후술하도록 한다.
전지셀(100)은 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 구성될 수 있다. 이러한 전지셀(100)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지셀(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 상호 적층되어 전지셀 적층체를 형성할 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 복수의 전지셀은 각각 전극 조립체, 전지 케이스 및 전극 조립체로부터 돌출된 전극 리드를 포함할 수 있다. 한편, 도 2에서 도시한 바와 같이, 복수의 전지셀(100)은 하부 프레임(210)의 양측면부(212)와 평행하게 배치되어 y축 방향을 따라 차례로 적층될 수 있다.
전지셀 적층체는, 하부면 및 양측면을 커버하는 하부 프레임(210) 및 상부면을 커버하는 상부 프레임(220)으로 둘러싸여 형성된다. 하부 프레임(210)은 상부면(z축 방향)이 개방된 U자형 구조로 형성되어, 바닥부(211) 및 바닥부(211)의 양 단부에서 상향 연장된 양측면부(212)를 포함할 수 있다.
하부 프레임(210)의 바닥부(211) 상에 전지셀 적층체가 삽입 되고, 그 후 상부 프레임(220)을 통해 전지셀 적층체의 상부면을 커버하는 방법으로 전지셀 적층체가 프레임 내부에 장착될 수 있다.
하부 프레임(210) 및 상부 프레임(220)은 서로 결합되어 프레임 내부에 위치한 전지셀 적층체를 수용한다. 이때 두 프레임은 용접을 통해 접합될 수 있으며, 다만 프레임의 접합 방식은 이에 한정되지 않고, 다양한 실시예를 통해 구현될 수 있다.
전지셀 적층체의 전후면에는 각각 버스바 프레임(300)이 형성된다. 버스바 프레임(300)은 버스바 및 셀 연결 보드를 포함하며, 버스바 프레임(300)에 장착된 버스바를 통해 복수의 전지셀(100)의 전극 리드들을 전기적으로 연결할 수 있다. 구체적으로는, 전지셀(100)의 전극리드들이 버스바 프레임(300)에 형성된 슬릿을 통과한 후 구부러져 버스바와 연결될 수 있다.
버스바 프레임(300)은, 전지셀 적층체의 일측면에 형성된 제1 버스바 프레임(310), 전지셀 적층체의 타측면에 형성된 제2 버스바 프레임(320)으로 형성되어, 전지셀 적층체 양측의 전극 리드들을 각각 전기적으로 연결할 수 있다.
결합된 하부 프레임(210) 및 상부 프레임(220)의 개방된 전, 후면에 엔드 플레이트(311, 312)가 결합될 수 있다. 즉, 제1,2 버스바 프레임(310, 320)을 엔드 플레이트(311, 312)가 덮을 수 있다.
엔드 플레이트(311, 312)는 외부의 충격으로부터 제1,2 버스바 프레임(310, 320)에 구비된 여러 전장품을 보호하고, 동시에 제1,2 버스바 프레임(310, 320)과 외부 전원 간의 전기적 연결을 안내할 수 있다. 엔드 플레이트(311, 312)와 제1,2 버스바 프레임(310, 320) 사이에는 절연 부재(미도시)가 삽입되어, 버스바 프레임(310, 320)과 엔드 플레이트(311, 312)와의 불필요한 전기적 연결을 차단할 수 있다.
연결부(400)는 제1,2 버스바 프레임(310, 320) 사이에 구비되어 두 버스바 프레임을 전기적으로 연결한다. 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 설치되었다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연성회로기판을 보호 및 지지하던 커버 플레이트를 제거하고, 연성회로기판 대신 커버 플레이트 등의 보호 부재를 필요로 하지 않는 편평한 케이블로 형성된 연성평판케이블(FFC: Flexible Flat Cable)로 형성된 케이블을 사용하여 제1,2 버스바 프레임(310, 320)을 연결한다.
이렇게 FFC를 통한 두 버스바 프레임의 연결을 통해, 전지 모듈 높이가 축소되어 배터리 자체의 에너지 밀도를 증가시키고, 전지 모듈의 설치 공간 확보가 가능하며, 자동차에 전지 모듈 설치시 주행 성능 및 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 연성평판케이블(FFC)로 형성된 연결부(400)는 상부 프레임(220)과 전지셀(100) 적층체 사이에 위치한다. 보다 상세하게는, 전지셀(100) 적층체의 상부면에는 절연 필름(미도시)이 형성되고, 연결부(400)는 절연 필름(미도시)과 상부 프레임(220) 사이에 위치한다.
연결부(400)는 복수의 전지셀(100) 중 하나의 전지셀의 길이 방향(x축 방향)과 평행하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부(400)는 복수의 전지셀(100) 중 일측의 최외곽 전지셀을 기준으로 16번째 전지셀에 대응되는 위치에서 상기 전지셀의 길이 방향과 평행하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 연결부의 위치를 전지셀 중 하나와 대응시킴으로서, 연결부(400)의 조립이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
연결부(400)는 연질의 케이블로 형성되어 휘어질 수 있으며, 버스바 프레임 간의 전기적 연결을 위한 회로는 케이블 내부에 삽입되어 있으므로, 외부의 충격에 대처하기 용이하다.
또한 연결부(400)는 연성의 평평한 형태, 즉 플랫(plat)한 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 구부러짐에 대한 반력이 심한 와이어 타입의 센싱 회로의 경우에 비해 유연하게 구부러질 수 있어 자동 조립 시 일정한 위치를 설정하기 용이하다. 또한 와이어 타입의 경우 와이어를 보호하는 추가 구조물이 필요하고 바로 전지 모듈에 적용하는 것이 아닌 별도의 조립 과정이 필요하나, 연성평판케이블은 별도의 보호 구조물 없이 바로 전지 모듈 조립에 적용이 가능하다.
도 4는 도 2의 전지 모듈에 포함된 연결부(400)와 상부 프레임(220)을 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 3의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 상술한 바 대로, 연결부(400)는 연성평판케이블(FFC)로 형성되어 상부 프레임(220)에 부착된다. 특히, 연결부(400)와 상부 프레임(220) 사이에 접착부재(500)가 위치하여, 연결부(400)가 상부 프레임(220)에 부착될 수 있다. 이 때, 접착부재(500)는 접착성질을 갖는 물질을 포함할 수 있으며, 양면 테이프일 수 있다.
도 6은 상부 프레임 및 연결부의 조립 방식을 설명하기 위한 사시도이다. 도 6을 참고하면, 상술한 바 대로, 하부 프레임(210)은 상부면(z축 방향)이 개방되고, 하부 프레임(210)의 바닥부(211) 상에 전지셀 적층체가 삽입된 상태에서 하부 프레임(210)의 개방된 상부면(z축 방향)을 상부 프레임(220)이 덮을 수 있다. 하부 프레임(210) 및 상부 프레임(220)은 용접 등의 방법으로 접합될 수 있다.
이 때, 본 실시예에 따르면, 연결부(400)가 상부 프레임(220)에 부착되어 있기 때문에, 하부 프레임(210) 및 상부 프레임(220)의 접합과 동시에 전지셀 적층체 상에 연결부(400)를 위치시킬 수 있다.
종래의 전지 모듈과 달리, 본 실시예에서는 연결부(400)를 연성평판케이블(FFC)로 형성하고, 연결부(400) 위에 커버 플레이트를 제거할 수 있으며, 연결부(400)를 상부 프레임(220)에 바로 부착시킬 수 있다. 따라서, 상부 프레임(220)과 연결부(400)를 동시에 조립하여 전지 모듈을 완성할 수 있으므로 제조 공정성이 향상된다.
연결부(400)가 상부 프레임(220)에 부착된 상태로 조립되기 때문에, 조립 과정에서 연결부(400)가 전지셀 적층체 상에 예정된 위치를 벗어나 잘못 위치할 가능성을 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에서의 접착부재(500)는, 종래의 커버 플레이트와 비교하여, 두께가 훨씬 얇기 때문에 완성된 전지 모듈의 높이를 줄일 수 있고, 이를 통해 전지 모듈 자체의 에너지 밀도를 증가시키고 전지 모듈의 설치 공간을 확보할 수 있다. 따라서, 차량에 이러한 전지 모듈 또는 전지팩을 설치시 주행 성능을 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 커버 플레이트의 제거로 인해 전지 모듈의 무게가 감소함으로써, 전지 모듈의 활용성을 강화할 수 있고 차량에 전지 모듈 설치시 연비를 향상시키는 효과가 있다.
도 7은 도 2의 전지 모듈에 포함된 연결부(400)를 위에서 바라본 도면이고, 도 8은 도 7의 “C” 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 연결부(400)는 복수의 전지셀(100)의 길이 방향(x축 방향)과 평행하도록 형성되어, 연결부(400)가 버스바 프레임(300) 사이에서 일자형태로 뻗어 있는 형태일수 있다. 이를 통해 연결부(400)의 길이를 최소화 할 수 있으며, 연결부 제작에 드는 원가를 절감할 수 있고, 버스바 프레임(300)과의 연결 시 수직 방향으로 용이하게 연결할 수 있다.
한편, 구체적으로 도시하지 않았으나, 전지셀(100) 적층체의 상부면에는 절연 필름(미도시)이 형성될 수 있고, 연결부(400)가 상기 절연 필름(미도시) 상에 위치할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따르면, 연결부(400)는, 전지셀(100) 적층체의 상부면에 위치하는 연결본체(410), 연결본체(410)의 양단에서 제1,2 버스바 프레임(310, 320) 방향으로 각각 구부러져 형성된 연결 케이블(420) 및 연결 케이블(420)과 연결되어 버스바 프레임(300)과 각각 결합하는 연결부 커넥터(430)를 포함할 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 11을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제1,2,3 연결 케이블 및 연결 케이블 커넥터의 구성에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 케이블을 위에서 바라본 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 케이블을 앞에서 바라본 도면이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 케이블이 버스바 프레임에 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 11을 참고하면, 연결 케이블(420)은, 하측 방향으로 형성된 제1 연결 케이블(421), 제1 연결 케이블(421)로부터 전지셀(100) 적층체의 적층 방향 중 일 방향으로 구부러져 형성된 제2 연결 케이블(422), 상기 제2 연결 케이블(422)로부터 전지셀(100) 적층체의 적층 방향 중 타 방향으로 구부러져 형성된 제3 연결 케이블(423)을 포함할 수 있다. 연결 케이블(420)은 연성의 평평한 형태로 형성되어, 평평한 면을 중심으로 구부러져 설치될 수 있다.
연결부 커넥터(430)는 제3 연결 케이블(423)과 연결되어, 버스바 프레임(300)의 일측에 형성되어 있는 접속부(440)와 결합할 수 있다. 보다 상세하게는, 접속부(440)는 제1 연결 케이블(421)을 기준으로 제2 연결 케이블(422)의 반대편에 형성되며, 제3 연결 케이블(423)은 제2 연결 케이블(422)보다 더 길게 형성된다.
따라서 연결본체(410)와 연결된 연결 케이블(420)은, 먼저 버스바 프레임(300)의 프레임 면을 따라 제1 연결 케이블(421)을 통해 하측 수직 방향으로 연장되고, 접속부(440)가 위치한 높이에 다다랐을 시 제2 연결 케이블(422)을 통해 90도로 꺾여 접속부(440)의 반대 방향으로 수평 연장되며, 제2 연결 케이블(422)이 소정 길이만큼 연장된 후 다시 제3 연결 케이블(423)을 통해 180도 방향으로 구부러져 접속부(440)가 위치한 방향으로 수평 연장되는 구조를 가질 수 있다.
또한 제1 연결 케이블(421)과 접속부(440) 사이의 거리보다 제2 연결 케이블(422)과 제3 연결 케이블(423)의 길이의 합이 더 길 수 있다. 이렇게 연결 케이블(420)이 구부러진 부분을 형성하고 제2 연결 케이블(422)과 제3 연결 케이블(423)이 여분의 길이를 확보함으로써, 연결부(400)가 인장될 시 버스바 간의 전기적 연결 루트를 안정적으로 운용할 수 있다.
이하, 도 12 내지 도 14와 함께, 본 발명의 변형된 실시예로써, 홈(221)이 형성된 상부 프레임(220)에 대해 설명하도록 한다.
도 12는 연결부(400)와 홈(221)이 형성된 상부 프레임(220a)을 나타낸 사시도이고, 도 13은 도 12의 연결부(400)와 상부 프레임(220a)을 뒤집어 나타낸 사시도이며, 도 14는 도 12의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면도이다.
도 12 내지 도 14를 참고하면, 상부 프레임(220a)의 하부면에 연결부(400)와 대응하는 형태로 만입된 홈(221)이 형성되고, 연결부(400)가 홈(221)에 부착될 수 있다.
특히, 홈(221)의 내면과 연결부(400) 사이에 접착부재(500)가 위치하여, 연결부(400)가 홈(221)에 부착될 수 있다. 이 때, 접착부재(500)는 접착성질을 갖는 물질을 포함할 수 있으며, 양면 테이프일 수 있다.
홈(221)은 연결부(400)와 대응하는 형태로 만입될 수 있으나, 연결부(400)의 부착이 용이하도록, 만입된 부분의 폭은 연결부(400)의 폭보다 약간 긴 것이 바람직하다. 여기서 만입된 부분의 폭과 연결부(400)의 폭은, y축 방향의 길이를 의미한다.
상부 프레임(220a)에 미리 홈(221) 형태를 마련한 다음, 연결부(400)를 그 홈(221)에 부착한 채, 전지셀 적층체 및 하부 프레임(210)에 조립하는 것이므로, 전지 모듈의 제조에 있어 연결부(400)를 기설정된 곳에 오차 없이 배치하기에 수월하다.
또한, 만입된 부분만큼 완성된 전지 모듈의 높이를 더 줄일 수 있으므로, 이러한 홈(221) 구조는 전지 모듈의 에너지 밀도 및 공간 효율성을 더욱 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 하나 또는 그 이상의 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
상기 전지 모듈이나 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
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: 전지셀
210: 하부 프레임
220, 220a: 상부 프레임
221: 홈
300: 버스바 프레임
310: 제1 버스바 프레임
320: 제2 버스바 프레임
311, 312: 엔드 플레이트
400: 연결부
410: 연결본체
420: 연결 케이블
421: 제1 연결 케이블
422: 제2 연결 케이블
423: 제3 연결 케이블
430: 연결부 커넥터
440: 접속부
500: 접착부재

Claims (13)

  1. 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체;
    상기 전지셀 적층체의 하부면 및 양측면을 커버하는 하부 프레임;
    상기 전지셀 적층체의 상부면을 커버하는 상부 프레임;
    상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 형성되는 버스바 프레임; 및
    상기 버스바 프레임을 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 연결부는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable; FFC)로 형성되어 상기 상부 프레임에 부착되는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 연결부와 상기 상부 프레임 사이에 접착부재가 위치하여, 상기 연결부가 상기 상부 프레임에 부착되는 전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 접착부재는 양면 테이프인 전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 연결부는 상기 상부 프레임과 상기 전지셀 적층체 사이에 위치하는 전지 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 연결부는 연성의 평평한 형태로 형성되는 전지 모듈.
  6. 제1항에서,
    상기 연결부는,
    상기 전지셀 적층체의 상부면에 위치하는 연결본체;
    상기 연결본체의 양단에서 버스바 프레임 방향으로 각각 구부러져 형성된 연결 케이블; 및
    상기 연결 케이블과 연결되어 상기 버스바 프레임과 각각 결합하는 연결부 커넥터를 포함하는 전지 모듈.
  7. 제6항에서,
    상기 연결부 커넥터는 상기 버스바 프레임에 형성된 접속부와 결합하는 전지 모듈.
  8. 제1항에서,
    상기 상부 프레임의 하부면에 상기 연결부와 대응하는 형태로 만입된 홈이 형성되고,
    상기 연결부가 상기 홈에 부착되는 전지 모듈.
  9. 제8항에서,
    상기 홈의 내면과 상기 연결부 사이에 접착부재가 위치하는 전지 모듈.
  10. 제1항에서,
    상기 연결부는 상기 복수의 전지셀 중 하나의 전지셀의 길이 방향과 평행하도록 형성된 전지 모듈.
  11. 제1항에서,
    상기 연결부는 상기 버스바 프레임 사이에서 일자형태로 뻗어 있는 전지 모듈.
  12. 제1항에서,
    상기 하부 프레임은 상부면이 개방되고,
    상기 하부 프레임의 개방된 상기 상부면을 상기 상부 프레임이 덮는 전지 모듈.
  13. 제1항에 따른 전지 모듈을 하나 이상 포함하는 전지 팩.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101050315B1 (ko) * 2009-02-26 2011-07-19 에스비리모티브 주식회사 이차 전지 모듈
KR20180018113A (ko) * 2016-08-12 2018-02-21 주식회사 엘지화학 스트랩 타입의 프레임을 구비한 배터리 모듈 및 이를 위한 프레임 어셈블리
KR20180038253A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20180099437A (ko) * 2017-02-28 2018-09-05 주식회사 유라코퍼레이션 프레임 조립체 및 이를 제조하기 위한 방법
JP2019153543A (ja) * 2018-03-06 2019-09-12 株式会社東芝 電池モジュール及び組電池

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018159928A1 (ko) * 2017-02-28 2018-09-07 주식회사 유라코퍼레이션 프레임 조립체 및 이를 제조하기 위한 방법
US10601003B2 (en) * 2017-10-30 2020-03-24 Lg Chem, Ltd. Battery module and method of assembling the battery module
KR102150679B1 (ko) * 2018-03-13 2020-09-01 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
EP3772124A4 (en) * 2019-06-18 2021-06-23 Lg Chem, Ltd. BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING IT

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101050315B1 (ko) * 2009-02-26 2011-07-19 에스비리모티브 주식회사 이차 전지 모듈
KR20180018113A (ko) * 2016-08-12 2018-02-21 주식회사 엘지화학 스트랩 타입의 프레임을 구비한 배터리 모듈 및 이를 위한 프레임 어셈블리
KR20180038253A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20180099437A (ko) * 2017-02-28 2018-09-05 주식회사 유라코퍼레이션 프레임 조립체 및 이를 제조하기 위한 방법
JP2019153543A (ja) * 2018-03-06 2019-09-12 株式会社東芝 電池モジュール及び組電池

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