WO2023121246A1 - 로지컬 셀, 이차전지 모듈 및 이를 포함하는 이차전지 팩 - Google Patents

로지컬 셀, 이차전지 모듈 및 이를 포함하는 이차전지 팩 Download PDF

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WO2023121246A1
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WO
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bus bar
logical
case
pouch
cell
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PCT/KR2022/020877
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이선정
이태경
허남훈
신주환
이형석
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a logical cell, a secondary battery module, and a secondary battery pack including the same.
  • a secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and types of secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries. These secondary batteries are used not only for small products such as digital cameras, laptops, mobile phones, PDAs and E-bikes, but also for large products requiring high output, such as electric vehicles and hybrid vehicles, and power storage devices that store surplus generated power or renewable energy. and backup power storage devices are also applied and used.
  • These secondary batteries are classified into pouch type and can type according to the material of the battery case accommodating the electrode assembly.
  • the pouch type an electrode assembly is accommodated in a pouch made of a flexible polymer material having an irregular shape.
  • the electrode assembly is accommodated in a case made of a material such as metal or plastic having a constant shape.
  • the secondary battery may be composed of a cell, a module, or a pack according to a unit in which the secondary battery is collected.
  • a cell is a basic unit of a secondary battery that can be used by charging and discharging electrical energy, and may be the aforementioned pouch-type or can-type secondary battery.
  • a secondary battery module refers to an assembly that is bundled in a certain number or placed in a frame to protect cells from external shock, heat, vibration, etc.
  • a pack is the final form of a battery system, which includes various types of secondary battery modules such as BMS and cooling system. It is completed by installing a control and protection system.
  • FIGS. 1 and 2 are a perspective view showing a conventional secondary battery module.
  • 2 is a perspective view showing a conventional secondary battery pack.
  • cells are arranged in the thickness direction of the cells to form modules, and the secondary battery modules are placed inside the pack case in a lattice form.
  • A space and parts
  • the distance between cells in a pack unit increases. This not only lowers the energy density per unit volume in the pack unit, but also increases the volume of the pack, resulting in an increase in the space occupied by the battery in the final product stage.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to form a logical cell by storing a pouch cell assembly in which a plurality of pouch cells are arranged along the longitudinal direction inside the case, and one of the cases
  • a reinforcing plate on one side or the other side to reinforce rigidity
  • the ease of handling of the pouch cell and the utilization rate of space inside the secondary battery pack are maximized, and at the same time, the safety of the secondary battery is improved by preventing damage to the side vulnerable to impact. It is to provide a logical cell that can be improved, a secondary battery module, and a secondary battery pack including the same.
  • an object of the present invention is to store a pouch cell assembly in which a plurality of pouch cells are arranged along the longitudinal direction inside the case, and electrically connect the pouch cell assembly using a center bus bar frame assembly and a center bus bar between the pouch cell assemblies. It is to provide a logical cell, a secondary battery module, and a secondary battery pack including the same that can maximize the ease of handling of the pouch cell and the utilization rate of space in the pack by forming a logical cell.
  • the logical cell is a pouch cell assembly formed by arranging a plurality of pouch cells in the thickness direction, and a plurality of the pouch cell assemblies are stored inside along the length direction, but one side and the other end are open
  • a case formed in a form a side bus bar frame assembly coupled to the pouch cell assembly at one end or the other end of the case, coupled to one side of the side bus bar frame assembly, and one open side of the case
  • an end plate covering the other end, a side bus bar provided between the side bus bar frame assembly and the end plate, and electrically connected to the pouch cell assembly to transmit an output to the outside, and one side of the end plate It includes a reinforcing plate provided on.
  • the logical cell according to an embodiment of the present invention is a pouch cell assembly formed by arranging a plurality of pouch cells in the thickness direction, and a plurality of the pouch cell assemblies are stored inside along the length direction, but one side and the other end are open
  • the logical cell according to the present invention forms a logical cell by accommodating a pouch cell assembly in which a plurality of pouch cells are arranged along the longitudinal direction inside a case, and reinforcing rigidity by providing a reinforcing plate on one side or the other side of the case By doing so, it is possible to maximize the ease of handling of the pouch cell and the utilization rate of space inside the secondary battery pack, and at the same time, it is possible to improve the safety of the secondary battery by preventing damage to the side vulnerable to impact.
  • the logical cell according to the present invention is a pouch cell assembly formed by arranging a plurality of pouch cells in the thickness direction, and a plurality of pouch cell assemblies stored inside along the length direction, one end and the other end being open.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a conventional secondary battery module.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a conventional secondary battery pack.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a logical cell according to a first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A and 4B are exploded perspective views illustrating an exploded logical cell according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a state in which a case of a logical cell according to a first embodiment of the present invention is removed.
  • FIG. 6A is a perspective view showing a side bus bar provided between a side bus bar frame assembly of a logical cell according to a first embodiment of the present invention and an end plate equipped with a reinforcing plate.
  • 6B is an exploded perspective view illustrating the side bus bar frame assembly, the reinforcing plate, the end plate, and the side bus bar of the logical cell according to the first embodiment of the present invention in an exploded manner;
  • FIG. 7A is a perspective view illustrating a pair of center bus bar frame assemblies of a logical cell according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is an exploded perspective view illustrating a pair of center bus bar frame assemblies and a center bus bar of a logical cell according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating an insulating plate provided between an end plate and a reinforcing plate of a logical cell according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating a secondary battery pack according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a perspective view illustrating a state in which a center bus bar is provided in a center bus bar frame assembly of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 10B is an exploded perspective view illustrating an exploded view of a center bus bar frame assembly and a center bus bar of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged perspective view illustrating a state in which a center bus bar frame assembly and a center bus bar are provided between a plurality of pouch cell assemblies.
  • FIG. 12A is a perspective view illustrating a state in which a front bus bar frame assembly, a front cover plate, and a front bus bar of a logical cell are coupled according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12B is an exploded perspective view illustrating a state in which a front bus bar frame assembly, a front cover plate, and a front bus bar of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention are disassembled.
  • FIG. 13 is a view showing a state in which a front bus bar frame assembly and a front bus bar of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention are coupled to a lid of a pouch cell assembly.
  • FIG. 14A is a perspective view illustrating a combination of a rear bus bar frame assembly and a rear cover plate of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 14B is an exploded perspective view illustrating an exploded state in which a rear bus bar frame assembly, a rear cover plate, and a rear bus bar of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention are disassembled.
  • FIG. 15 is a perspective view illustrating a secondary battery module according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a logical cell according to a first embodiment of the present invention.
  • 4A is an exploded perspective view illustrating an exploded logical cell according to a first embodiment of the present invention.
  • 5 is a perspective view illustrating a state in which a case of a logical cell according to a first embodiment of the present invention is removed.
  • the logical cell 100 includes a pouch cell assembly 110, a case 120, a side bus bar frame assembly 130, an end It includes a plate 140, a side bus bar 150 and a reinforcing plate 160.
  • the logical cell 100 may mean a unit in which a plurality of pouch cells 111 or pouch cell assemblies 110 are electrically connected.
  • the pouch cell assembly 110 is formed by arranging a plurality of pouch cells 111 in the thickness direction (DT), the case 120 is formed in a form with one end and the other end open, and a plurality of pouch cells.
  • the assembly 110 is accommodated therein along the longitudinal direction DL.
  • the side bus bar frame assembly 130 is coupled to the pouch cell assembly 110 at one end or the other end of the case 120, and the end plate 140 is coupled to one side of the side bus bar frame assembly 130. And covers the open end of one side or the other side of the case 120.
  • the side bus bar 150 is provided between the frame of the side bus bar 150 and the end plate 140, and is electrically connected to the pouch cell assembly 110 to transmit an output to the outside.
  • the reinforcing plate 160 of the logical cell 100 is provided on one side of the end plate 140 .
  • one side of the end plate 140 may mean a side opposite to a side to which the end plate 140 is coupled to the side bus bar frame assembly 130 .
  • the reinforcing plate 160 may include a material capable of reinforcing the rigidity of a side region corresponding to one side or the other side of the logical cell 100, and preferably may include aluminum.
  • the present invention arranges the pouch cells 111 in the thickness direction (DT) to form the pouch cell assembly 110, and stores a plurality of pouch cell assemblies 110 in the longitudinal direction (DL) to By forming the logical cell 100, it is possible to improve the ease of handling of the cell compared to the pouch cell 111 inserted into a conventional secondary battery module or pack. That is, by achieving modularization of the pouch cell 111 at a stage prior to the module of the secondary battery, it can be applied to secondary battery packs of various structures and sizes.
  • the secondary battery module inside the secondary battery pack it can be arranged in one direction (thickness direction (DT) of the pouch cell 111 or logical cell 100), so that the isolation cover provided in the secondary battery pack And minimizing the number of inter busbars, reducing the distance between the logical cells 100, maximizing the space utilization rate inside the secondary battery pack, and ultimately optimizing the volume of the secondary battery pack and energy density per unit volume can be maximized.
  • DT thickness direction
  • the reinforcing plate 160 is additionally provided on one side of the end plate 140 to prevent damage to a side vulnerable to impact and to improve the safety of the secondary battery.
  • the logical cell 100 may further include an insulating plate 190 provided between the end plate 140 and the reinforcing plate 160, whereby the reinforcing plate 160 may be insulated from being electrically connected to the pouch cell assembly 110 by the side bus bar 150 .
  • a logical cell 100 includes a pouch cell assembly 110, a case 120, and a center bus bar frame assembly ( 230) and the center bus bar 240.
  • the pouch cell assembly 110 is formed by arranging a plurality of pouch cells 111 in the thickness direction (DT), the case 120 is formed in a form with one end and the other end open, and a plurality of pouch cells.
  • the assembly 110 is accommodated therein along the longitudinal direction DL.
  • the center bus bar frame assembly 230 is provided between the plurality of pouch cell assemblies 110, the center bus bar 240 is provided in the center bus bar frame assembly 230, and the plurality of pouch cell assemblies 110 electrically connect That is, the logical cell 100 of the present invention may mean a unit in which a plurality of pouch cells 111 or pouch cell assemblies 110 are electrically connected.
  • the present invention arranges the pouch cells 111 in the thickness direction (DT) to form the pouch cell assembly 110, and stores a plurality of pouch cell assemblies 110 in the longitudinal direction (DL) to By forming the logical cell 100, it is possible to improve the ease of handling of the cell compared to the pouch cell 111 inserted into a conventional secondary battery module or pack. That is, by achieving modularization of the pouch cell 111 at a stage prior to the module of the secondary battery, it can be applied to secondary battery packs of various structures and sizes.
  • the secondary battery module inside the secondary battery pack it can be arranged in one direction (thickness direction (DT) of the pouch cell 111 or logical cell 100), so that the isolation cover provided in the secondary battery pack And by minimizing the number of inter busbars and reducing the distance between the logical cells 100, it is possible to maximize the space utilization rate inside the secondary battery pack, ultimately optimizing the volume of the secondary battery pack and maximizing the energy density per unit volume. can do.
  • DT thickness direction
  • the pouch cell assembly 110 is formed by gathering a plurality of pouch cells 111, and in the present invention, preferably three pouch cells 111 are pouch cells 111 ) may be arranged side by side in the thickness direction (DT) of the thickness direction (DT), length direction (DL), and width direction (DT) to form the pouch cell assembly 110.
  • the pouch cell 111 is connected to a soft pouch corresponding to an exterior material, an electrode assembly accommodated inside the pouch, a plurality of electrode tabs drawn out from the electrode assembly, and a plurality of electrode tabs, and a lead protruding out of the pouch. (112).
  • the pouch cell assembly 110 may include a lead 112 protruding from the pouch cell 111 .
  • a plurality of pouch cell assemblies 110 are accommodated along the longitudinal direction DL, and in the present invention, preferably two pouch cell assemblies 110 are pouch cell assemblies 110 It may be accommodated inside along the longitudinal direction (DL) of.
  • the case 120 may be formed in a shape in which one end and the other end are open and covered by the end plate 140 .
  • the logical cell 100 according to the present invention can additionally secure rigidity by being housed in the case 120 additionally provided in addition to the pouch of the pouch cell 111, thereby reducing the need to secure rigidity in the pack unit, Simplification of structure and volume can be achieved.
  • an insulating sheet may be provided between the pouch cell 111 and the case 120 to achieve insulation.
  • the case 120 may be integrally formed, but may be formed by combining the first case 121 and the second case 122 .
  • the first case 121 may be formed in a recessed shape in which the pouch cell assembly 110 is accommodated
  • the second case 122 is formed in a flat shape and is one part of the first case 121. It may be coupled with the first case 121 on the side. In this way, when the case 120 is formed in the form of including the first case 121 and the second case 122 and coupling the second case 122 to the first case 121, the logical cell 100 Ease of manufacture can be improved.
  • case 120 may be formed to correspond to the side shape of the end plate 140 at one or the other open end.
  • the shape of the side of the end plate 140 will be described in detail below.
  • the pouch cell assembly 110 is formed by gathering a plurality of pouch cells 111, and in the present invention, preferably two pouch cells 111 are pouch cells 111
  • the pouch cell assembly 110 may be formed by being arranged side by side in the thickness direction DT among the thickness direction DT, the length direction DL, and the width direction DT.
  • the pouch cell 111 includes a soft pouch corresponding to an exterior material, an electrode assembly stored inside the pouch, a plurality of electrode tabs drawn out from the electrode assembly, and a lead 112 connected to the plurality of electrode tabs and protruding out of the pouch. ) may be included.
  • the pouch cell assembly 110 may include a lead 112 protruding from the pouch cell 111 .
  • a plurality of pouch cell assemblies 110 are accommodated therein along the longitudinal direction DL, and in the present invention, preferably two pouch cell assemblies 110 are of the pouch cell assembly 110. It may be accommodated inside along the longitudinal direction DL.
  • one end and the other end may be formed in an open shape and covered by a front cover plate 260-1 and a rear cover plate 260-2 to be described later.
  • the logical cell 100 according to the present invention can additionally secure rigidity by being housed in the case 120 additionally provided in addition to the pouch of the pouch cell 111, thereby reducing the need to secure rigidity in the pack unit, Simplification of structure and volume can be achieved.
  • an insulating sheet (I) is provided between the pouch cell 111 and the case 120 to achieve insulation.
  • the case 120 may be integrally formed, but may be formed by combining the first case 121 and the second case 122 .
  • the first case 121 may be formed in a recessed shape in which the pouch cell assembly 110 is accommodated
  • the second case 122 is formed in a flat shape and is one part of the first case 121. It may be coupled with the first case 121 on the side. In this way, when the case 120 is formed in the form of including the first case 121 and the second case 122 and coupling the second case 122 to the first case 121, the logical cell 100 Ease of manufacture can be improved.
  • 6A is a perspective view showing a side bus bar provided between a side bus bar frame assembly of a logical cell according to a first embodiment of the present invention and an end plate equipped with a reinforcing plate.
  • 6B is an exploded perspective view illustrating the side bus bar frame assembly, the reinforcing plate, the end plate, and the side bus bar of the logical cell according to the first embodiment of the present invention in an exploded manner;
  • the side bus bar frame assembly 130 may be an injection-molded insulating material coupled to the pouch cell assembly 110 at one end or the other end of the case 120 .
  • the pouch cell assembly 110 may include the lead 112 protruding from the pouch cell 111
  • the side bus bar frame assembly 130 may include the lead 112 of the pouch cell assembly 110.
  • a plurality of side lead through-holes 131 into which ) are inserted may be formed, and a side bus bar seating portion 132 in which the side bus bar 150 is seated may be formed in an area between the plurality of side lead through-holes 131. there is.
  • the side bus bar seating portion 132 may be formed in a recessed shape to allow the side bus bar 150 to be seated thereon.
  • the end plate 140 is coupled to one side of the side bus bar frame assembly 130 and covers one or the other open end of the case 120 .
  • one side of the side bus bar frame assembly 130 means a side opposite to the side where the side bus bar frame assembly 130 is coupled to the pouch cell assembly 110, and at the same time faces the outside of the case 120. It may mean the same direction as the direction.
  • covering the open end of one side or the other side of the case 120 means, for example, that the end surface of the open case 120 and the end surface of the one side or the other side are finished coincidentally so that a step does not occur.
  • the end plate 140 may include a first cover surface 141, a second cover surface 142, and a stepped surface 143. .
  • the first cover surface 141 may be coupled to come into contact with the side bus bar frame assembly 130 . That is, the first cover surface 141 is positioned above the end plate 140 and allows the end plate 140 to be coupled to the side bus bar frame assembly 130 .
  • the first cover surface 141 may be coupled to the side bus bar frame assembly 130 by various methods, and may be coupled so as to come into contact with the side bus bar frame assembly 130 by, for example, a fitting method.
  • the second cover surface 142 may be provided to be spaced apart from the side bus bar frame assembly 130 at the lower part of the first cover surface 141, and the stepped surface 143 is formed between the first cover surface 141 and the second cover surface 141.
  • the cover surface 142 is connected, but a step difference may be formed between the first cover surface 141 and the second cover surface 142, and the second cover surface 142 is side bus by the stepped surface 143.
  • It may be provided to be spaced apart from the bar frame assembly 130. That is, the side shape of the end plate 140 may be formed in a stepped shape by forming a stepped surface 143 between the upper first cover surface 141 and the lower second cover surface 142 .
  • the second cover surface 142 of the end plate 140 is provided to be spaced apart from the side bus bar frame assembly 130 by the stepped surface 143, so that the side bus bar frame assembly 130 and the end plate 140 A space can be secured between them, and in the space, the lead 112 is bent and bonded to the side bus bar 150, and it can also serve as a buffer space when an external shock is applied.
  • the first cover surface 141 is formed with a bus bar through-hole 141a penetrating the front and rear surfaces of the first cover surface 141, and the upper area of the side bus bar 150 is bent so that the bus bar 141 is bent. It may be provided to pass through the bar through-hole 141a.
  • the side bus bar 150 provided between the end plate 140 and the side bus bar frame assembly 130 is exposed and can serve as an output terminal.
  • the number of bus bar through-holes 141a is not limited, but may be formed as one when the side bus bar frame assembly 130, the end plate 140, and the side bus bar 150 are provided on both sides of the case 120.
  • the side bus bar frame assembly 130, the end plate 140, and the side bus bar 150 are provided only on one side of the case 120, they are formed in two, but the two side bus bars 150 are Exposed on one side, each can serve as an output terminal.
  • the bus bar through hole 141a may be formed not only on the first cover surface 141 but also on the second cover surface 142 or the stepped surface 143 as needed.
  • the side bus bar 150 is provided between the side bus bar frame assembly 130 and the end plate 140 and is electrically connected to the pouch cell assembly 110 to transmit an output to the outside.
  • the side bus bar 150 may be formed of a conductor.
  • the pouch cell assembly 110 includes the lead 112 protruding from the pouch cell 111 as described above, and the lead 112 may be electrically connected to the side bus bar 150 by welding. That is, the leads 112 are formed on both sides of the pouch cell assembly 110 and may be electrically connected to the side bus bar 150 and the center bus bar 180 to be described later by welding.
  • 7A is a perspective view illustrating a pair of center bus bar frame assemblies of a logical cell according to a first embodiment of the present invention.
  • 7B is an exploded perspective view illustrating a pair of center bus bar frame assemblies and a center bus bar of a logical cell according to a first embodiment of the present invention.
  • the logical cell 100 may further include a center bus bar frame assembly 170 and a center bus bar 180.
  • a pair of center bus bar frame assemblies 170 may be provided to face each other between the plurality of pouch cell assemblies 110 provided. That is, it may be provided at the end of each pouch cell assembly 110 in the two pouch cell assemblies 110 stored in the longitudinal direction inside the case 120 .
  • the center bus bar 180 is provided in the center bus bar frame assembly 170 and can electrically connect the plurality of pouch cell assemblies 110 to each other.
  • the aforementioned pouch cell assembly 110 includes the lead 112 protruding from the pouch cell 111, and the center bus bar frame assembly 170 includes the lead 112 of the pouch cell assembly 110.
  • a plurality of center lead through holes 171 into which ) are inserted are formed, and a center bus bar seating portion 172 in which the center bus bar 180 is seated is formed in an area between the plurality of center lead through holes 171.
  • the lead 112 may be bent while penetrating through the center lead through hole 171 and electrically connected to the center bus bar 180 of the center bus bar mounting portion 172 .
  • Embodiment 2 of the present invention is different from embodiment 1 in that it is a secondary battery module including the logical cell 100 of embodiment 1. Contents common to Example 1 will be omitted as much as possible, and Example 2 will be described with a focus on differences. That is, it is obvious that the content not described in Example 2 can be regarded as the content of Example 1 when necessary.
  • the secondary battery module according to the second embodiment of the present invention includes a logical cell 100, a circuit board, and a cover member.
  • the logical cell 100 is provided with a plurality of logical cells 100 and is arranged to overlap in the thickness direction.
  • five logical cells 100 are They may be arranged in the thickness direction of the logical cell 100 to form one secondary battery module.
  • the logical cell 100 may be understood as the same as the logical cell 100 of Example 1, and a pouch cell assembly 110 formed by arranging a plurality of pouch cells 111 in the thickness direction, a plurality of pouch cells
  • the assembly 110 is accommodated inside along the length direction, and the case 120 is formed in an open form at one end and the other end, and the pouch cell assembly 110 at one end or the other end of the case 120
  • the side bus bar frame assembly 130 coupled to, coupled to one side of the side bus bar frame assembly 130, and the end plate 140 covering the open end of one side or the other side of the case 120, the side One side of the side bus bar 150 and the end plate 140 are provided between the bus bar frame assembly 130 and the end plate 140 and are electrically connected to the pouch cell assembly 110 to transmit output to the outside. It includes a reinforcing plate 160 provided on.
  • the circuit board is a printed circuit board (PCB), which electrically connects the side bus bars 150 of the plurality of logical cells 100, and at the same time connects the components necessary for controlling the secondary battery module to the plurality of logical cells 100 ) Is integrally welded to the plurality of logical cells 100 on one side or the other side.
  • PCB printed circuit board
  • the cover member may be integrally coupled to the plurality of logical cells 100 on one side or the other side of the plurality of logical cells 100 and cover the circuit board.
  • the cover member may be a sensing component that protects the circuit board and the bus bar from external impact and performs sensing at the same time.
  • the logical cell 100 in which the pouch cell assembly 110 is accommodated along the longitudinal direction constitutes a module, so that components for connecting modules to modules can be minimized when placed in a secondary battery pack. It can maximize the space utilization rate inside the pack and increase the energy density.
  • a reinforcing plate is provided on one side or the other side of the case of the logical cell to intensively prevent damage to a side portion vulnerable to impact, thereby improving the safety of the secondary battery.
  • Embodiment 3 of the present invention is different from Embodiments 1 and 2 in that it is a secondary battery pack including the logical cell of Embodiment 1 and the secondary battery module of Embodiment 2. Contents common to Embodiments 1 and 2 will be omitted as much as possible, and Embodiment 3 will be described with a focus on differences. That is, it is obvious that the contents of Embodiments 1 and 2 can be regarded as contents not described in Embodiment 3 when necessary.
  • a secondary battery pack 1 according to a third embodiment of the present invention includes a pack case 20 and a secondary battery module 10 .
  • the pack case 20 has a storage space therein, and may be formed of a material having rigidity to protect the secondary battery module 10 or the logical cell stored therein from external impact.
  • the shape and size of the pack case 20 may be variously formed as needed, but the size of the internal storage space of the pack case 20 may be formed such that the length of at least one side corresponds to the length of the secondary battery module 10.
  • the secondary battery module 10 is provided in the storage space of the pack case 20, and is particularly arranged in the storage space of the pack case 20 along the thickness direction of the secondary battery module 10.
  • the secondary battery modules 10 are arranged in a grid pattern in the storage space inside the secondary battery pack 1, and structures for connecting modules occupy the space inside the pack, but the present invention consists of a plurality of logical cells (consisting of By arranging the secondary battery module 10 in the thickness direction, which is one direction, it is possible to increase space utilization rate and improve energy density inside the pack, while minimizing the structure in the secondary battery pack, and at the same time, the side of the logical cell vulnerable to breakage. In order to reinforce the rigidity of the region, safety of the secondary battery may be improved by providing a reinforcing plate on one side or the other side of the case.
  • Example 3 of the present invention can be understood as the same as those of the logical cell and the secondary battery module in Example 1 and 2.
  • FIGS. 4B and 10A, 14B and 15 are an exploded perspective view illustrating an exploded logical cell according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 10A is a perspective view illustrating a state in which a center bus bar is provided in a center bus bar frame assembly of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 14B is an exploded perspective view illustrating an exploded view of a center bus bar frame assembly and a center bus bar of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 15 is an enlarged perspective view illustrating a state in which a center bus bar frame assembly and a center bus bar are provided between a plurality of pouch cell assemblies.
  • the center bus bar frame assembly 230 may include a pair of support parts 231 and a pair of center bus bar seating parts 232 .
  • the support parts 231 may be formed as a pair to support the pouch cell assembly 110 between the pouch cell assemblies 110 (see FIG. 4B ), and the center bus bar mounting part 232 is a pair of support parts 231 ) It may be formed as a pair to be indented in a direction perpendicular to the pair of support parts 231 between them.
  • the support parts 231 are formed as a pair may mean that the two support parts 231 are formed to face opposite directions on the same line.
  • the center bus bar seating parts 232 are formed as a pair may mean that the two center bus bar seating parts 232 are formed to face opposite directions on the same line.
  • the center bus bar 240 may be provided by being inserted into the center bus bar mounting portion 232 .
  • the center bus bar 240 is formed of a conductor to transmit electrical energy, and is provided on both sides of the center bus bar frame assembly 230 while being inserted into the center bus bar mounting portion 232.
  • the pouch cell assembly 110 can be electrically connected.
  • the pouch cell assembly 110 includes a lead 112 protruding from the pouch cell 111, and the lead 112 is coupled to the center bus bar 240 by welding.
  • the plurality of pouch cell assemblies 110 may be electrically connected.
  • the center bus bar seating portion 232 is formed to be recessed in a direction perpendicular to the support portion 231 formed to support the pouch cell assembly 110, and the bus bar is inserted into the center bus bar seating portion 232, At the same time that the pouch cell assembly 110 is supported by the support part 231, the lead 112 formed by protruding in the longitudinal direction of the pouch cell assembly 110 is coupled to the bus bar to both sides of the center bus bar frame assembly 230.
  • the pouch cell assembly 110 provided in can be electrically connected.
  • the logical cell 100 includes a front bus bar frame assembly 250-1, a front cover plate 260-1 and a front bus bar ( 270-1) may be further included.
  • 12A is a perspective view illustrating a state in which a front bus bar frame assembly, a front cover plate, and a front bus bar of a logical cell are coupled according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 12B is an exploded perspective view illustrating a state in which a front bus bar frame assembly, a front cover plate, and a front bus bar of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention are disassembled.
  • 13 is a view showing a state in which a front bus bar frame assembly and a front bus bar of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention are coupled to a lid of a pouch cell assembly.
  • the front bus bar frame assembly 250-1 may be an injection product coupled to the pouch cell assembly 110 at one side of the case 120.
  • one side of the case 120 may mean any one side of both sides of the case 120 in the longitudinal direction.
  • the front bus bar 270-1 mounting portion and the lead 112 through which the front bus bar 270-1 can be seated pass through the front bus bar 270-1.
  • a lead through hole may be formed to be bonded with.
  • the front cover plate 260-1 is coupled to one side of the front bus bar frame assembly 250-1 and may cover one open end of the case 120.
  • one side of the front bus bar frame assembly 250-1 means a side opposite to the side where the front bus bar frame assembly 250-1 is coupled to the pouch cell assembly 110, and at the same time, the case 120 It may mean a direction toward the outside of .
  • covering the open end of one side of the case 120 may mean, for example, that the end surface of the open side of the case 120 and the end surface of the case 120 are closed so that a step does not occur. It is not limited and may mean that the end of the case 120 is closed so that the pouch cell assembly 110 is not exposed to the outside of the case 120 even if a step is partially generated.
  • the front bus bar 270-1 is provided between the front bus bar frame assembly 250-1 and the front cover plate 260-1, and is electrically connected to the pouch cell assembly 110 to transmit output to the outside.
  • a front bus bar 270-1 may be further included.
  • the logical cell 100 according to the present invention has the front bus bar 270-1 electrically connected to the pouch cell assembly 110 at one side of the case 120, thereby providing external Since output can be delivered to the module, it can be easily placed and assembled inside the module or pack.
  • the pouch cell assembly 110 includes a lead 112 protruding from the pouch cell, and the lead 112 is electrically connected to the front bus bar 270-1 by welding. It is connected and output can be delivered to the outside. That is, the leads 112 are formed on both sides of the pouch cell assembly 110 and may be electrically connected to the center bus bar and the front bus bar 270-1 by welding, respectively.
  • the front cover plate 260-1 is coupled to the lower part of one side of the front bus bar frame assembly 250-1 so that the upper part of the front bus bar 270-1 is exposed. 1) can be combined.
  • the side shape of one open end of the case 120 of the logical cell 100 is the front cover plate 260-1 and the front bus bar frame assembly 250-1 It may be formed to correspond to the shape of the coupled side.
  • the logical cell 100 includes a rear bus bar frame assembly 250-2, a rear cover plate 260-2, and a rear bus bar 270-2.
  • 14A is a perspective view illustrating a combination of a rear bus bar frame assembly and a rear cover plate of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 14B is an exploded perspective view illustrating an exploded state in which a rear bus bar frame assembly, a rear cover plate, and a rear bus bar of a logical cell according to a fourth embodiment of the present invention are disassembled.
  • the rear bus bar frame assembly 250 - 2 may be an injection-molded product coupled to the pouch cell assembly 110 on the other side of the case 120 .
  • the other side of the case 120 may mean the other side opposite to one side of both sides of the case 120 in the longitudinal direction.
  • the rear bus bar frame assembly 250-2 the rear bus bar 270-2 mounting portion and the lead 112 through which the rear bus bar 270-2 can be seated pass through, and the rear bus bar 270-2 A through hole may be formed in the lead 112 to be bonded with.
  • the rear cover plate 260-2 is coupled to one side of the rear bus bar frame assembly 250-2 and may cover the other open end of the case 120.
  • One side of the rear bus bar frame assembly 250-2 means a side opposite to the side where the rear bus bar frame assembly 250-2 is coupled to the pouch cell assembly 110, and at the same time, the outer side of the case 120 can mean a direction towards .
  • covering the end of the other side of the case 120 may mean, for example, that the end surface of the case 120 where the other side is open and the end surface of the case 120 are not matched so that a step does not occur, but is not necessarily limited thereto. Otherwise, it may mean that the end of the case 120 is closed so that the pouch cell assembly 110 is not exposed to the outside of the case 120 even if a step is partially generated.
  • the rear bus bar 270-2 is provided between the rear bus bar frame assembly 250-2 and the rear cover plate 260-2 and electrically connects the pouch cells 111 of the pouch cell assembly 110.
  • the rear bus bar 270 - 2 may serve to electrically connect the pouch cells 111 of the pouch cell assembly 110 without transmitting the output of the pouch cell assembly 110 to the outside.
  • the rear cover plate 260-2 may be coupled to one side of the rear bus bar frame assembly 250-2 to cover the entire surface of the rear bus bar 270-2. That is, the rear bus bar 270-2 located on the other side of the case 120 is provided between the rear bus bar frame assembly 250-2 and the rear cover plate 260-2, and the rear bus bar frame assembly It is not exposed to the outside by the rear cover plate 260-2 covering the entire surface of 250-2, and thus the logical cell 100 according to the present invention is provided on one side of the unidirectional case 120 The output is transferred to the outside from the front bus bar 270-1. As a result, in the logical cell 100 according to the present invention, since the output terminal by the bus bar is unified in one direction (one side of the case), it is possible to easily combine parts, connect cells to cells, and form modules.
  • Example 5 of the present invention is different from Example 4 in that it is a secondary battery module 10 including the logical cell 100 of Example 4. Contents common to Example 4 will be omitted as much as possible, and Example 5 will be described with a focus on differences. That is, it is obvious that the content not described in Example 5 can be regarded as the content of Example 4 when necessary.
  • a secondary battery module 10 includes a logical cell 100 , a circuit board 300 and a cover member 400 .
  • 15 is a perspective view illustrating a secondary battery module according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the logical cell 100 is provided with a plurality of logical cells 100 and arranged to overlap in the thickness direction.
  • five logical cells 100 are logical cells ( 100) to form one secondary battery module 10.
  • the logical cell 100 may be understood as the same as the logical cell 100 of Example 4, and as shown in FIG.
  • a pouch cell assembly formed by arranging a plurality of pouch cells 111 in the thickness direction ( 110) and a plurality of pouch cell assemblies 110 are accommodated therein along the longitudinal direction, and a case 120 formed in an open form with one end and the other end provided between the plurality of pouch cell assemblies 110 It includes the center bus bar frame assembly 230 and the center bus bar 240 provided on the center bus bar frame assembly 230 and electrically connecting the plurality of pouch cell assemblies 110 to each other.
  • the circuit board 300 is a printed circuit board (PCB) 300, electrically connecting the front bus bars 270-1 of the plurality of logical cells 100, and at the same time a component necessary for controlling the secondary battery module 10 It is integrally welded to the plurality of logical cells 100 at one side of the plurality of logical cells 100 so that they can be connected.
  • PCB printed circuit board
  • cover member 400 may be integrally coupled to the plurality of logical cells 100 at one side of the plurality of logical cells 100 to cover the circuit board 300 .
  • the cover member 400 may be a sensing component that protects the circuit board 300 and the bus bar from external impact and performs sensing.
  • the logical cell 100 in which the pouch cell assembly 110 is accommodated along the longitudinal direction constitutes a module, so that components for connecting modules to modules when placed in a secondary battery pack can be minimized, space utilization rate inside the pack can be maximized, and energy density can be increased.
  • the logical cell 100 is a front bus bar frame assembly 250-1 coupled to the pouch cell assembly 110 on one side of the case 120 and one side of the front bus bar frame assembly 250-1 coupled and provided between the front cover plate 260-1 covering the open end of the case 120 and the front bus bar frame assembly 250-1 and the front cover plate 260-1, the pouch A front bus bar 270-1 electrically connected to the cell assembly 110 and transmitting an output to the outside may be further included.
  • the circuit board 300 may be integrally welded to the front bus bar 270-1 of the plurality of logical cells 100.
  • the logical cell 100 of the secondary battery module 10 includes the front bus bar 270-1 electrically connected to the pouch cell assembly 110 at one side of the case 120 as described above.
  • Embodiment 6 of the present invention is different from Embodiments 4 and 5 in that it is a secondary battery pack 1 including the logical cell 100 of Embodiment 4 and the secondary battery module 10 of Embodiment 5.
  • Contents common to Embodiments 4 and 5 will be omitted as much as possible, and Embodiment 6 will be described with a focus on differences. That is, it is obvious that the content not described in Example 6 can be regarded as the content of Embodiments 4 and 5 when necessary.
  • the secondary battery pack 1 according to the sixth embodiment of the present invention includes a pack case 20 and a secondary battery module 10 .
  • 12 is a perspective view illustrating a secondary battery pack according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the pack case 20 has a storage space therein, and may be formed of a material having rigidity to protect the secondary battery module 10 or the logical cell 100 stored therein from external impact.
  • the shape and size of the pack case 20 may be variously formed as needed, but the size of the internal storage space of the pack case 20 may be formed such that the length of at least one side corresponds to the length of the secondary battery module 10.
  • the secondary battery module 10 is provided in the storage space of the pack case 20, and is particularly arranged in the storage space of the pack case 20 along the thickness direction of the secondary battery module 10.
  • secondary battery modules 10 are arranged in a grid pattern in the storage space inside the secondary battery pack 1, and structures for connecting modules occupy space inside the pack, but the present invention provides a plurality of logical cells 100
  • the secondary battery module 10 composed of is arranged in a thickness direction, which is one direction, so that the space utilization rate inside the pack can be increased and the energy density can be improved.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 로지컬 셀, 이차전지 모듈 및 이를 포함하는 이차전지 팩에 관한 것으로서, 복수 개의 파우치 셀이 배열된 파우치 셀 어셈블리를 케이스의 내부에서 길이 방향을 따라 수납하여 로지컬 셀을 형성하고, 케이스의 일 측 또는 타 측에 보강 플레이트를 구비하여 강성을 보강함으로써, 파우치 셀의 핸들링 용이성 및 이차전지 팩 내부의 공간 활용률을 극대화하며, 동시에 충격에 취약한 사이드(side)의 파손을 방지하여 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 로지컬 셀, 이차전지 모듈 및 이를 포함하는 이차전지 팩에 관한 것이다.

Description

로지컬 셀, 이차전지 모듈 및 이를 포함하는 이차전지 팩
관련 출원과의 상호인용
본 출원은 2021년 12월 24일자 한국특허출원 제10-2021-0187826호 및 2021년 12월 24일자 한국특허출원 제10-2021-0187827호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 로지컬 셀, 이차전지 모듈 및 이를 포함하는 이차전지 팩에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 이차전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차전지는 디지털 카메라, 노트북, 휴대폰, PDA 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
이러한 이차전지는 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형(Pouch Type)은 형태가 일정하지 않은 유연한 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용한다. 그리고 캔 형(Can Type)은 형태가 일정한 금속 또는 플라스틱 등의 재질로 제조된 케이스에 전극 조립체를 수용한다.
또한 이차전지는 이차전지를 모으는 단위에 따라 셀, 모듈, 팩으로 구성될 수 있다. 셀은 전기 에너지를 충방전하여 사용할 수 있는 이차전지의 기본 단위로, 상술한 파우치 형 또는 캔 형의 이차전지 등일 수 있다. 이차전지 모듈은 셀을 외부 충격과, 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶거나 혹은 프레임에 넣은 조립체를 의미하며, 팩은 배터리 시스템의 최종 형태로 이차 전지 모듈에 BMS, 냉각 시스템 등 각종 제어 및 보호 시스템을 장착하여 완성한 것이다.
도 1은 종래의 이차전지 모듈을 도시한 사시도이다. 도 2는 종래의 이차전지 팩을 도시한 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 이차전지 모듈 및 팩은, 셀의 두께 방향으로 셀을 배열하여 모듈을 구성하였으며, 이차전지 모듈을 격자 형식으로 팩 케이스 내부에 배치하였다. 그러나 이러한 방식의 경우 이차전지 모듈을 격자로 배치 또는 연결하기 위한 공간 및 부품(A)이 많이 필요하게 되며, 특히 모듈의 End plate, Isolation cover 및 모듈과 모듈을 연결하기 위한 Inter busbar 등이 추가로 필요하게 되어 팩 단위에서의 셀 간 거리가 증가하게 된다. 이는 팩 단위에서 단위 부피당 에너지 밀도를 저하시킬 뿐 아니라, 결국에는 팩의 부피를 증가시켜 최종 제품 단계에서 배터리가 차지하는 공간이 증가하게 되는 문제점이 있다.
이에 이차전지 팩 내부의 공간 활용률을 극대화 하고, 에너지 밀도를 높일 수 있고, 동시에 강성을 보강하여 이차전지의 안전성을 담보할 수 있는 보다 간소화된 단위의 셀과 이를 포함하는 이차전지 모듈 및 이차전지 팩의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는, 복수 개의 파우치 셀이 배열된 파우치 셀 어셈블리를 케이스의 내부에서 길이 방향을 따라 수납하여 로지컬 셀을 형성하고, 케이스의 일 측 또는 타 측에 보강 플레이트를 구비하여 강성을 보강함으로써, 파우치 셀의 핸들링 용이성 및 이차전지 팩 내부의 공간 활용률을 극대화하며, 동시에 충격에 취약한 사이드(side)의 파손을 방지하여 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 로지컬 셀, 이차전지 모듈 및 이를 포함하는 이차전지 팩을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 과제는, 복수 개의 파우치 셀이 배열된 파우치 셀 어셈블리를 케이스의 내부에서 길이 방향을 따라 수납하되, 파우치 셀 어셈블리의 사이에 센터 버스바 프레임 어셈블리 및 센터 버스바를 이용하여 전기적으로 연결하여 로지컬 셀을 형성함으로써, 파우치 셀의 핸들링 용이성 및 팩 내 공간 활용률을 극대화 할 수 있는 로지컬 셀, 이차전지 모듈 및 이를 포함하는 이차전지 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 로지컬 셀은 복수 개의 파우치 셀이 두께 방향으로 배열되어 형성되는 파우치 셀 어셈블리, 복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리가 길이 방향을 따라 내부에 수납되되, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되는 케이스, 상기 케이스의 일 측 또는 타 측 단부에서 상기 파우치 셀 어셈블리와 결합되는 사이드 버스바 프레임 어셈블리, 상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리의 일 측에 결합되며, 상기 케이스의 개방된 일 측 또는 타 측 단부를 커버하는 엔드 플레이트, 상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리와 상기 엔드 플레이트 사이에 구비되며, 상기 파우치 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달하는 사이드 버스바 및 상기 엔드 플레이트의 일 측에 구비되는 보강 플레이트를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 로지컬 셀은 복수 개의 파우치 셀이 두께 방향으로 배열되어 형성되는 파우치 셀 어셈블리, 복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리가 길이 방향을 따라 내부에 수납되되, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되는 케이스, 복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리 사이에 구비되는 센터 버스바 프레임 어셈블리 및 상기 센터 버스바 프레임 어셈블리에 구비되며, 상기 복수 개의 파우치 셀 어셈블리를 전기적으로 연결하는 센터 버스바를 포함한다.
본 발명에 따른 로지컬 셀은 복수 개의 파우치 셀이 배열된 파우치 셀 어셈블리를 케이스의 내부에서 길이 방향을 따라 수납하여 로지컬 셀을 형성하고, 케이스의 일 측 또는 타 측에 보강 플레이트를 구비하여 강성을 보강함으로써, 파우치 셀의 핸들링 용이성 및 이차전지 팩 내부의 공간 활용률을 극대화하며, 동시에 충격에 취약한 사이드(side)의 파손을 방지하여 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 로지컬 셀은 복수 개의 파우치 셀이 두께 방향으로 배열되어 형성되는 파우치 셀 어셈블리, 복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리가 길이 방향을 따라 내부에 수납되되, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되는 케이스, 복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리 사이에 구비되는 센터 버스바 프레임 어셈블리 및 상기 센터 버스바 프레임 어셈블리에 구비되며, 상기 복수 개의 파우치 셀 어셈블리를 전기적으로 연결하는 센터 버스바를 포함하며, 이로써, 모듈 또는 팩 내에서 파우치 셀의 핸들링 용이성 및 팩 내 공간 활용률 및 에너지 밀도를 극대화할 수 있다.
도 1은 종래의 이차전지 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 이차전지 팩을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀을 도시한 사시도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀을 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 케이스를 제거한 모습을 도시한 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 사이드 버스바 프레임 어셈블리와 보강 플레이트가 구비된 엔드 플레이트 사이에 사이드 버스바가 구비된 모습을 도시한 사시도이다.
도 6b는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 사이드 버스바 프레임 어셈블리, 보강 플레이트, 엔드 플레이트 및 사이드 버스바를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 한 쌍의 센터 버스바 프레임 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 7b는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 한 쌍의 센터 버스바 프레임 어셈블리 및 센터 버스바를 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 엔드 플레이트와 보강 플레이트 사이에 구비되는 절연 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 팩을 도시한 사시도이다.
도 10a은 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 센터 버스바 프레임 어셈블리에 센터 버스바가 구비된 모습을 도시한 사시도이다.
도 10b는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 센터 버스바 프레임 어셈블리와 센터 버스바를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 11은 복수 개의 파우치 셀 어셈블리 사이에 센터 버스바 프레임 어셈블리 및 센터 버스바가 구비된 모습을 확대하여 도시한 확대 사시도이다.
도 12a는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 프론트 버스바 프레임 어셈블리, 프론트 커버 플레이트, 프론트 버스바가 결합된 모습을 도시한 사시도이다.
도 12b는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 프론트 버스바 프레임 어셈블리, 프론트 커버 플레이트 및 프론트 버스바가 분해된 모습을 도시한 분해 사시도이다.
도 13는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 프론트 버스바 프레임 어셈블리와 프론트 버스바가 파우치 셀 어셈블리의 리드에 결합된 모습을 도시한 도면이다.
도 14a는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 리어 버스바 프레임 어셈블리와 리어 커버 플레이트가 결합된 모습을 도시한 사시도이다.
도 14b는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 리어 버스바 프레임 어셈블리와 리어 커버 플레이트 및 리어 버스바가 분해된 모습을 도시한 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 5에 따른 이차전지 모듈을 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.
실시예 1
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀을 도시한 사시도이다. 도 4a는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀을 분해하여 도시한 분해 사시도이다. 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 케이스를 제거한 모습을 도시한 사시도이다.
도 3, 도 4a, 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀(100)은, 파우치 셀 어셈블리(110), 케이스(120), 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130), 엔드 플레이트(140), 사이드 버스바(150) 및 보강 플레이트(160)를 포함한다. 여기서 로지컬 셀(100)이란 복수의 파우치 셀(111) 또는 파우치 셀 어셈블리(110)가 모여 전기적으로 연결되는 단위체를 의미할 수 있다.
먼저 파우치 셀 어셈블리(110)는 복수 개의 파우치 셀(111)이 두께 방향(DT)으로 배열되어 형성되고, 케이스(120)는 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되며, 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110)가 길이 방향(DL)을 따라 내부에 수납된다. 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)는 케이스(120)의 일 측 또는 타 측 단부에서 파우치 셀 어셈블리(110)와 결합되고, 엔드 플레이트(140)는 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)의 일 측에 결합되며, 케이스(120)의 개방된 일 측 또는 타 측 단부를 커버한다. 사이드 버스바(150)는 사이드 버스바(150) 프레임과 엔드 플레이트(140) 사이에 구비되며, 상기 파우치 셀 어셈블리(110)와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달한다.
또한 본 발명에 따른 로지컬 셀(100)의 보강 플레이트(160)는 엔드 플레이트(140)의 일 측에 구비된다. 여기서 엔드 플레이트(140)의 일 측이란 엔드 플레이트(140)가 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)와 결합되는 측의 반대 측을 의미할 수 있다. 보강 플레이트(160)는 로지컬 셀(100)의 일 측 또는 타 측에 해당하는 사이드 영역의 강성을 보강할 수 있는 재질을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄을 포함할 수 있다.
이처럼 본 발명은 파우치 셀(111)을 두께 방향(DT)으로 배열하여 파우치 셀 어셈블리(110)를 형성하고, 파우치 셀 어셈블리(110)를 길이 방향(DL)으로 복수 개 수납하여 기본 단위체에 해당하는 로지컬 셀(100)을 형성함으로써, 종래의 이차전지 모듈 또는 팩에 삽입되는 파우치 셀(111)에 비해 셀의 핸들링 용이성을 향상시킬 수 있다. 즉, 이차전지의 모듈 이전 단계에서 파우치 셀(111)의 모듈화를 달성하여 다양한 구조와 크기의 이차전지 팩에 적용할 수 있다.
또한 이차전지 팩 내부에 이차전지 모듈을 배열하는 과정에서, 일 방향(파우치 셀(111) 또는 로지컬 셀(100)의 두께 방향(DT))으로 배열할 수 있어, 이차전지 팩 내에 구비되는 Isolation cover 및 Inter busbar의 개수를 최소화하고, 로지컬 셀(100) 간의 간격을 줄일 수 있으며, 이차전지 팩 내부의 공간 활용률을 극대화할 수 있고, 궁극적으로 이차전지 팩의 부피를 최적화하고 단위 부피 당 에너지 밀도를 극대화할 수 있다.
또한 엔드 플레이트(140)의 일 측에 보강 플레이트(160)를 추가적으로 구비하여, 충격에 취약한 사이드(side)의 파손을 방지하며 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 로지컬 셀(100)은, 도 8에 도시된 바와 같이 엔드 플레이트(140)와 보강 플레이트(160) 사이에 구비되는 절연 플레이트(190)를 더 포함할 수 있으며, 이로써 보강 플레이트(160)가 사이드 버스바(150)에 의해 파우치 셀 어셈블리(110)와 전기적으로 연결되지 않도록 절연될 수 있다.
도 3, 도 4b 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 후술하는 실시예 4에 따른 로지컬 셀(100)(logical cell)은 파우치 셀 어셈블리(110), 케이스(120), 센터 버스바 프레임 어셈블리(230) 및 센터 버스바(240)를 포함한다.
먼저 파우치 셀 어셈블리(110)는 복수 개의 파우치 셀(111)이 두께 방향(DT)으로 배열되어 형성되고, 케이스(120)는 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되며, 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110)가 길이 방향(DL)을 따라 내부에 수납된다. 또한 센터 버스바 프레임 어셈블리(230)는 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110) 사이에 구비되고, 센터 버스바(240)는 센터 버스바 프레임 어셈블리(230)에 구비되며, 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110)를 전기적으로 연결한다. 즉, 본 발명의 로지컬 셀(100)이란, 복수의 파우치 셀(111) 또는 파우치 셀 어셈블리(110)가 모여 전기적으로 연결되는 단위체를 의미할 수 있다.
이처럼 본 발명은 파우치 셀(111)을 두께 방향(DT)으로 배열하여 파우치 셀 어셈블리(110)를 형성하고, 파우치 셀 어셈블리(110)를 길이 방향(DL)으로 복수 개 수납하여 기본 단위체에 해당하는 로지컬 셀(100)을 형성함으로써, 종래의 이차전지 모듈 또는 팩에 삽입되는 파우치 셀(111)에 비해 셀의 핸들링 용이성을 향상시킬 수 있다. 즉, 이차전지의 모듈 이전 단계에서 파우치 셀(111)의 모듈화를 달성하여 다양한 구조와 크기의 이차전지 팩에 적용할 수 있다.
또한 이차전지 팩 내부에 이차전지 모듈을 배열하는 과정에서, 일 방향(파우치 셀(111) 또는 로지컬 셀(100)의 두께 방향(DT))으로 배열할 수 있어, 이차전지 팩 내에 구비되는 Isolation cover 및 Inter busbar의 개수를 최소화하고, 로지컬 셀(100) 간의 간격을 줄일 수 있어 이차전지 팩 내부의 공간 활용률을 극대화할 수 있으며, 궁극적으로 이차전지 팩의 부피를 최적화하고 단위 부피 당 에너지 밀도를 극대화할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 로지컬 셀(100)의 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
먼저 도 3, 도 4a 및 도 5를 참조하면, 파우치 셀 어셈블리(110)는 복수 개의 파우치 셀(111)이 모여 형성되는 것으로, 본 발명에서는 바람직하게 3개의 파우치 셀(111)이 파우치 셀(111)의 두께 방향(DT), 길이 방향(DL), 폭 방향(DT) 중 두께 방향(DT)으로 나란하게 배열되어 파우치 셀 어셈블리(110)를 형성할 수 있다. 파우치 셀(111)은 외장재에 해당하는 연질의 파우치와, 파우치 내부에 수납되는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체에서 인출된 복수의 전극 탭, 상기 복수의 전극 탭과 연결되며, 파우치 외부로 돌출되는 리드(112)를 포함할 수 있다. 따라서, 파우치 셀 어셈블리(110)는 상기 파우치 셀(111)에서 돌출된 리드(112)를 포함할 수 있다.
다음으로 케이스(120)는, 내부에 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110)가 길이 방향(DL)을 따라 수납되며, 본 발명에서 바람직하게는 2개의 파우치 셀 어셈블리(110)가 파우치 셀 어셈블리(110)의 길이 방향(DL)을 따라 내부에 수납될 수 있다. 또한, 케이스(120)는 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되어 엔드 플레이트(140)에 의해 커버될 수 있다. 이처럼 본 발명에 따른 로지컬 셀(100)은 파우치 셀(111)의 파우치 이외에 추가적으로 구비되는 케이스(120) 내부에 수납됨으로써 강성을 추가적으로 확보할 수 있으며, 이로써 팩 단위에서의 강성 확보 필요성이 감소하여 팩 구조 및 부피의 간소화를 도모할 수 있다. 또한, 파우치 셀(111)과 케이스(120) 사이에는 절연 시트가 구비되어, 절연을 달성할 수 있다.
한편, 케이스(120)는 일체형으로 형성될 수 있으나, 제1 케이스(121) 및 제2 케이스(122)의 결합에 의해 형성될 수 있다. 이를 상세히 설명하면, 제1 케이스(121)는 파우치 셀 어셈블리(110)가 수납되도록 만입된 형태로 형성될 수 있으며, 제2 케이스(122)는 평면 형태로 형성되어 제1 케이스(121)의 일 측에서 제1 케이스(121)와 결합될 수 있다. 이처럼 제1 케이스(121)와 제2 케이스(122)를 포함하고, 제1 케이스(121)에 제2 케이스(122)를 결합되는 형태로 케이스(120)가 형성되는 경우, 로지컬 셀(100)의 제조 용이성이 향상될 수 있다.
또한 케이스(120)는 개방된 일 측 또는 타 측 단부에서 엔드 플레이트(140)의 측면 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 엔드 플레이트(140)의 측면 형상에 대해서는 아래에서 상세히 후술하도록 한다.
도 3, 도 4b 및 도 5를 참조하면, 파우치 셀 어셈블리(110)는 복수 개의 파우치 셀(111)이 모여 형성되는 것으로, 본 발명에서는 바람직하게 2개의 파우치 셀(111)이 파우치 셀(111)의 두께 방향(DT), 길이 방향(DL), 폭 방향(DT) 중 두께 방향(DT)으로 나란하게 배열되어 파우치 셀 어셈블리(110)를 형성할 수 있다. 파우치 셀(111)은 외장재에 해당하는 연질의 파우치, 파우치 내부에 수납되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체에서 인출된 복수의 전극 탭, 상기 복수의 전극 탭과 연결되며, 파우치 외부로 돌출되는 리드(112)를 포함할 수 있다. 따라서, 파우치 셀 어셈블리(110)는 상기 파우치 셀(111)에서 돌출된 리드(112)를 포함할 수 있다.
다음으로 케이스(120)는, 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110)가 길이 방향(DL)을 따라 내부에 수납되며, 본 발명에서는 바람직하게 2개의 파우치 셀 어셈블리(110)가 파우치 셀 어셈블리(110)의 길이 방향(DL)을 따라 내부에 수납될 수 있다. 또한, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되어 후술할 프론트 커버 플레이트(260-1) 및 리어 커버 플레이트(260-2)에 의해 커버될 수 있다. 이처럼 본 발명에 따른 로지컬 셀(100)은 파우치 셀(111)의 파우치 이외에 추가적으로 구비되는 케이스(120) 내부에 수납됨으로써 강성을 추가적으로 확보할 수 있으며, 이로써 팩 단위에서의 강성 확보 필요성이 감소하여 팩 구조 및 부피의 간소화를 도모할 수 있다. 또한, 파우치 셀(111)과 케이스(120) 사이에는 절연 시트(I)가 구비되어, 절연을 달성할 수 있다.
한편, 케이스(120)는 일체형으로 형성될 수 있으나, 제1 케이스(121) 및 제2 케이스(122)의 결합에 의해 형성될 수 있다. 이를 상세히 설명하면, 제1 케이스(121)는 파우치 셀 어셈블리(110)가 수납되도록 만입된 형태로 형성될 수 있으며, 제2 케이스(122)는 평면 형태로 형성되어 제1 케이스(121)의 일 측에서 제1 케이스(121)와 결합될 수 있다. 이처럼 제1 케이스(121)와 제2 케이스(122)를 포함하고, 제1 케이스(121)에 제2 케이스(122)를 결합되는 형태로 케이스(120)가 형성되는 경우, 로지컬 셀(100)의 제조 용이성이 향상될 수 있다.
다음으로 도 4a, 및 도 6a, 6b를 참조하여 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)에 대해 설명한다. 도 6a는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 사이드 버스바 프레임 어셈블리와 보강 플레이트가 구비된 엔드 플레이트 사이에 사이드 버스바가 구비된 모습을 도시한 사시도이다. 도 6b는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 사이드 버스바 프레임 어셈블리, 보강 플레이트, 엔드 플레이트 및 사이드 버스바를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)는 케이스(120)의 일 측 또는 타 측 단부에서 파우치 셀 어셈블리(110)와 결합되는 절연 사출물일 수 있다. 또한 상술한 바와 같이, 파우치 셀 어셈블리(110)는 파우치 셀(111)에서 돌출된 리드(112)를 포함할 수 있으며, 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)는 파우치 셀 어셈블리(110)의 리드(112)가 삽입되는 복수 개의 사이드 리드 관통홀(131)이 형성되고, 복수 개의 사이드 리드 관통홀(131) 사이 영역에는 사이드 버스바(150)가 안착되는 사이드 버스바 안착부(132)가 형성될 수 있다. 사이드 버스바 안착부(132)는 사이드 버스바(150)가 안착되도록 만입된 형태로 형성될 수 잇다.
계속해서 도 4a, 및 도 6a, 6b를 참조하여 엔드 플레이트(140)에 대해 설명한다. 엔드 플레이트(140)는 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)의 일 측에 결합되며, 케이스(120)의 개방된 일 측 또는 타 측 단부를 커버한다. 여기서 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)의 일 측이란, 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)가 파우치 셀 어셈블리(110)와 결합되는 측과 반대되는 측을 의미하며, 동시에 케이스(120)의 외측을 향하는 방향과 동일한 방향을 의미할 수 있다. 또한, 케이스(120)의 개방된 일 측 또는 타 측 단부를 커버한다는 것은, 예를 들어 일 측 또는 타 측이 개방된 케이스(120)의 단부면과 단차가 발생하지 않도록 일치하게 마감되는 것을 의미할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고 단차가 일부 발생하더라도 파우치 셀 어셈블리(110)가 케이스(120) 외측으로 노출되지 않도록 케이스(120)의 단부에서 마감되는 것을 의미할 수 있다.
도 6b를 참조하여 엔드 플레이트(140)의 구성을 보다 상세히 설명하면, 엔드 플레이트(140)는 제1 커버면(141), 제2 커버면(142) 및 단차면(143)을 포함할 수 있다.
먼저 제1 커버면(141)은 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)와 맞닿도록 결합될 수 있다. 즉, 제1 커버면(141)은 엔드 플레이트(140)의 상부에 위치하는 구성으로, 엔드 플레이트(140)가 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)에 결합될 수 있게 한다. 제1 커버면(141)은 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)와 다양한 방식에 의해 결합될 수 있으며, 예를 들어 끼움 결합 방식에 의해 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)와 맞닿도록 결합될 수 있다.
제2 커버면(142)은 제1 커버면(141)의 하부에서 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)와 이격되도록 구비될 수 있고, 단차면(143)은 제1 커버면(141)과 제2 커버면(142)을 연결하되, 제1 커버면(141)과 제2 커버면(142) 사이에서 단차를 형성할 수 있으며, 제2 커버면(142)은 단차면(143)에 의해 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)으로부터 이격되도록 구비될 수 있다. 즉, 엔드 플레이트(140)의 측면 형상은, 상부의 제1 커버면(141)과 하부의 제2 커버면(142) 사이에 단차면(143)이 형성됨으로써 단차진 형태로 형성될 수 있다.
이처럼 엔드 플레이트(140)의 제2 커버면(142)이 단차면(143)에 의해 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)로부터 이격되도록 구비됨으로써, 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)와 엔드 플레이트(140) 사이에 공간을 확보할 수 있고, 상기 공간에서 리드(112)가 절곡되어 사이드 버스바(150)와 접합되며, 외부에서 충격이 가해지는 경우 완충 공간으로의 역할도 수행할 수 있게 된다.
또한, 제1 커버면(141)에는 제1 커버면(141)의 전후면을 관통하는 형태의 버스바 관통홀(141a)이 형성되고, 사이드 버스바(150)는 상부 영역이 절곡되어 상기 버스바 관통홀(141a)을 통과하도록 구비될 수 있다. 이로써 엔드 플레이트(140)와 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130) 사이에 구비된 사이드 버스바(150)가 노출되어 출력 단자의 역할을 할 수 있다. 버스바 관통홀(141a)의 개수에는 제한이 없으나, 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130), 엔드 플레이트(140) 및 사이드 버스바(150)가 케이스(120)의 양 측에 구비되는 경우 하나로 형성될 수 있으며, 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130), 엔드 플레이트(140) 및 사이드 버스바(150)가 케이스(120)의 일 측에만 구비되는 경우, 두개로 형성되되 두 개의 사이드 버스바(150)가 일 측으로 노출되어 각각 출력 단자 역할을 수행하도록 할 수 있다. 또한 버스바 관통홀(141a)은 필요에 따라 제1 커버면(141) 뿐 아니라 제2 커버면(142) 또는 단차면(143)에 형성될 수도 있다.
사이드 버스바(150)는 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)와 엔드 플레이트(140) 사이에 구비되며, 파우치 셀 어셈블리(110)와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달한다. 이를 위해 사이드 버스바(150)는 전도체로 형성될 수 있다. 또한, 파우치 셀 어셈블리(110)는 상술한 바와 같이 파우치 셀(111)에서 돌출된 리드(112)를 포함하며, 리드(112)는 사이드 버스바(150)와 용접에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 리드(112)는 파우치 셀 어셈블리(110)의 양 측으로 형성되며, 사이드 버스바(150)와 후술할 센터 버스바(180)와 각각 용접에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7a는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 한 쌍의 센터 버스바 프레임 어셈블리를 도시한 사시도이다. 도 7b는 본 발명의 실시예 1에 따른 로지컬 셀의 한 쌍의 센터 버스바 프레임 어셈블리 및 센터 버스바를 도시한 분해 사시도이다.
도 4a, 및 도7a, 도 7b를 참조하면, 본 발명에 따른 로지컬 셀(100)은 센터 버스바 프레임 어셈블리(170) 및 센터 버스바(180)를 더 포함할 수 있다. 먼저 센터 버스바 프레임 어셈블리(170)는 복수 개로 구비되는 파우치 셀 어셈블리(110)의 사이에서 서로 마주보도록 한 쌍이 구비될 수 있다. 즉, 케이스(120)의 내부에서 길이 방향으로 수납되는 2개의 파우치 셀 어셈블리(110)에서 각각의 파우치 셀 어셈블리(110)의 단부에 구비될 수 있다. 센터 버스바(180)는 센터 버스바 프레임 어셈블리(170)에 구비되며, 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110)를 전기적으로 연결할 수 있다.
이를 보다 상세히 설명하면, 상술한 파우치 셀 어셈블리(110)는 파우치 셀(111)에서 돌출된 리드(112)를 포함하며, 센터 버스바 프레임 어셈블리(170)는 파우치 셀 어셈블리(110)의 리드(112)가 삽입되는 복수 개의 센터 리드 관통홀(171)이 형성되고, 복수 개의 센터 리드 관통홀(171) 사이 영역에는 상기 센터 버스바(180)가 안착되는 센터 버스바 안착부(172)가 형성될 수 있다. 이로써 센터 리드 관통홀(171)로 리드(112)가 관통된 채 절곡되어 센터 버스바 안착부(172)의 센터 버스바(180)와 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예 2
본 발명의 실시예 2는 실시예 1의 로지컬 셀(100)을 포함하는 이차전지 모듈인 점에서 실시예 1과 차이가 있다. 실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 모듈은 로지컬 셀(100), 회로 기판 및 커버 부재를 포함한다.
먼저 도 4a를 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지 모듈에서 로지컬 셀(100)은 복수 개의 로지컬 셀(100)이 구비되어 두께 방향으로 겹쳐지도록 배열되며, 바람직하게는 5개의 로지컬 셀(100)이 로지컬 셀(100)의 두께 방향으로 배열되어 하나의 이차전지 모듈을 구성할 수 있다. 여기서 로지컬 셀(100)이란 실시예 1의 로지컬 셀(100)과 동일하게 이해될 수 있으며, 복수 개의 파우치 셀(111)이 두께 방향으로 배열되어 형성되는 파우치 셀 어셈블리(110), 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110)가 길이 방향을 따라 내부에 수납되되, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되는 케이스(120), 케이스(120)의 일 측 또는 타 측 단부에서 파우치 셀 어셈블리(110)와 결합되는 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130), 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)의 일 측에 결합되며, 케이스(120)의 개방된 일 측 또는 타 측 단부를 커버하는 엔드 플레이트(140), 사이드 버스바 프레임 어셈블리(130)와 엔드 플레이트(140) 사이에 구비되며, 파우치 셀 어셈블리(110)와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달하는 사이드 버스바(150) 및 엔드 플레이트(140)의 일 측에 구비되는 보강 플레이트(160)를 포함한다.
회로 기판은 인쇄 회로 기판(PCB)으로, 복수 개의 로지컬 셀(100)의 사이드 버스바(150)들을 전기적으로 연결하며, 동시에 이차전지 모듈의 제어에 필요한 부품들을 접속할 수 있도록 복수 개의 로지컬 셀(100)의 일 측 또는 타 측에서 복수 개의 로지컬 셀(100)에 일체로 용접된다.
또한, 커버 부재는 복수 개의 로지컬 셀(100)의 일 측 또는 타 측에서 복수개의 로지컬 셀(100)에 일체로 결합되되, 회로 기판을 커버하도록 결합될 수 있다. 상기 커버 부재는 회로 기판 및 버스바를 외부의 충격으로부터 보호하고, 동시에 센싱을 수행하는 센싱 부품일 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 이차전지 모듈은 파우치 셀 어셈블리(110)가 길이 방향을 따라 수납된 로지컬 셀(100)이 모듈을 구성함으로써, 이차전지 팩 내에 배치 시 모듈과 모듈을 연결하기 위한 부품을 최소화할 수 있으며, 팩 내부의 공간 활용률을 극대화하고 에너지 밀도를 높일 수 있다.
또한, 이차전지 팩 내에 구조물을 최소화하면서, 로지컬 셀의 케이스의 일 측 또는 타 측에 보강 플레이트를 구비하여 충격에 취약한 사이드 부분의 파손을 집중적으로 방지하며 이로써 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
이외에도 본 발명의 실시예 2에서 별도로 설명하지 않은 로지컬 셀(100)의 상세한 구성 및 그에 따른 효과는 실시예 1의 로지컬 셀(100)과 동일하게 이해될 수 있다.
실시예 3
본 발명의 실시예 3은 실시예 1의 로지컬 셀 및 실시예 2의 이차전지 모듈을 포함하는 이차전지 팩인 점에서 실시예 1 및 2와 차이가 있다. 실시예 1 및 2와 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 3에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 3에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1 및 2의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 팩을 도시한 사시도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 팩(1)은 팩 케이스(20) 및 이차전지 모듈(10)을 포함한다.
팩 케이스(20)는 내부에 수납공간이 마련되며, 외부의 충격으로부터 내부에 수납되는 이차전지 모듈(10) 또는 로지컬 셀을 보호할 수 있도록 강성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 팩 케이스(20)의 형상 및 크기는 필요에 따라 다양하게 형성될 수 있으나, 팩 케이스(20)의 내부 수납 공간의 크기는 적어도 한 변의 길이가 이차전지 모듈(10)의 길이와 대응되도록 형성될 수 있다. 또한 이차전지 모듈(10)은 상기 팩 케이스(20)의 수납 공간에 구비되며, 특히 이차전지 모듈(10)의 두께 방향을 따라 팩 케이스(20)의 수납 공간에 배열된다.
종래에는 이차전지 팩(1) 내부의 수납공간에 이차전지 모듈(10)을 격자형으로 배치하여 모듈 간 연결을 위한 구조물들이 팩 내부의 공간을 차지하였으나, 본 발명은 복수 개의 로지컬 셀(로 구성된 이차전지 모듈(10)이, 일 방향인 두께 방향으로 배열됨으로써 팩 내부의 공간 활용률을 높이고 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 이차전지 팩 내에 구조물을 최소화하면서, 동시에 파손에 취약한 로지컬 셀의 사이드 영역의 강성을 보강하기 위해, 케이스의 일 측 또는 타 측에 보강 플레이트를 구비하여 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
이외에도 본 발명의 실시예 3에서 별도로 설명하지 않은 로지컬 셀 및 이차전지 모듈의 상세한 구성 및 그에 따른 효과는 실시예 1 및 2에서의 로지컬 셀, 이차전지 모듈과 동일하게 이해될 수 있다.
이상에서 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 실시가 가능하다.
실시예 4
다음으로 도 4b 및 도 10a, 14b 및 도 15을 참조하여 센터 버스바 프레임 어셈블리(230)에 대해 상세히 설명한다. 도 4b는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀을 분해하여 도시한 분해 사시도이다. 도 10a는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 센터 버스바 프레임 어셈블리에 센터 버스바가 구비된 모습을 도시한 사시도이다. 도 14b는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 센터 버스바 프레임 어셈블리와 센터 버스바를 분해하여 도시한 분해 사시도이다. 도 15은 복수 개의 파우치 셀 어셈블리 사이에 센터 버스바 프레임 어셈블리 및 센터 버스바가 구비된 모습을 확대하여 도시한 확대 사시도이다.
도 10a 및 도 14b에 도시된 바와 같이 센터 버스바 프레임 어셈블리(230)는, 한 쌍의 지지부(231) 및 한 쌍의 센터 버스바 안착부(232)를 포함할 수 있다.
지지부(231)는 파우치 셀 어셈블리(110) 사이에서 파우치 셀 어셈블리(110)를 지지하도록 한 쌍으로 형성될 수 있으며(도 4b 참조), 센터 버스바 안착부(232)는 한 쌍의 지지부(231) 사이에서 한 쌍의 지지부(231)와 수직한 방향으로 만입되게 한 쌍으로 형성될 수 있다. 여기서 지지부(231)가 한 쌍으로 형성된다는 것은 2개의 지지부(231)가 동일 선상에서 서로 반대되는 방향을 향하도록 형성되는 것을 의미할 수 있다. 또한 센터 버스바 안착부(232)가 한 쌍으로 형성된다는 것은 2개의 센터 버스바 안착부(232)가 동일 선상에서 서로 반대되는 방향을 향하도록 형성되는 것을 의미할 수 있다.
센터 버스바(240)는 센터 버스바 안착부(232)에 삽입되어 구비될 수 있다. 센터 버스바(240)는 전기적 에너지를 전달하기 위해 전도체로 형성되며, 센터 버스바 안착부(232)에 삽입된 상태에서 센터 버스바 프레임 어셈블리(230)의 양 측에 구비되는 파우치 셀 어셈블리(110)를 전기적으로 연결할 수 있다. 도 15을 참조하여 이를 상세히 설명하면, 파우치 셀 어셈블리(110)는 파우치 셀(111)에서 돌출된 리드(112)를 포함하고, 상기 리드(112)는 센터 버스바(240)와 용접에 의해 결합되어 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110)를 전기적으로 연결할 수 있다.
이처럼 파우치 셀 어셈블리(110)를 지지하도록 형성된 지지부(231)와 수직한 방향으로 만입되게 센터 버스바 안착부(232)가 형성되고, 센터 버스바 안착부(232)에 버스바가 삽입되도록 구비됨으로써, 파우치 셀 어셈블리(110)가 지지부(231)에 지지됨과 동시에 파우치 셀 어셈블리(110)의 길이 방향으로 돌출되어 형성되는 리드(112)가 버스바에 결합되어, 센터 버스바 프레임 어셈블리(230)의 양 측에 구비되는 파우치 셀 어셈블리(110)를 전기적으로 연결할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 로지컬 셀(100)은 도 4b, 도 12a, 12b 및 도 13에 도시된 바와 같이, 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1), 프론트 커버 플레이트(260-1) 및 프론트 버스바(270-1)를 더 포함할 수 있다. 도 12a는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 프론트 버스바 프레임 어셈블리, 프론트 커버 플레이트, 프론트 버스바가 결합된 모습을 도시한 사시도이다. 도 12b는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 프론트 버스바 프레임 어셈블리, 프론트 커버 플레이트 및 프론트 버스바가 분해된 모습을 도시한 분해 사시도이다. 도 13는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 프론트 버스바 프레임 어셈블리와 프론트 버스바가 파우치 셀 어셈블리의 리드에 결합된 모습을 도시한 도면이다.
도 4b 및 도 12a 및 도 12b를 참조하면 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)는 케이스(120)의 일 측에서 파우치 셀 어셈블리(110)와 결합되는 사출물일 수 있다. 여기서 케이스(120)의 일 측이란 케이스(120)의 길이 방향 양 측 중 어느 하나의 측을 의미하는 것일 수 있다. 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)에는 프론트 버스바(270-1)가 안착될 수 있는 프론트 버스바(270-1) 안착부 및 리드(112)가 관통하여 프론트 버스바(270-1)와 접합할 수 있도록 하는 리드 관통홀이 형성될 수 있다.
또한, 프론트 커버 플레이트(260-1)는 상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)의 일 측에 결합되며, 케이스(120)의 개방된 일 측 단부를 커버할 수 있다. 여기서 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)의 일 측이란, 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)가 파우치 셀 어셈블리(110)와 결합되는 측과 반대되는 측을 의미하며, 동시에 케이스(120)의 외측을 향하는 방향을 의미할 수 있다. 또한, 케이스(120)의 개방된 일 측 단부를 커버한다는 것은, 예를 들어 일 측이 개방된 케이스(120)의 단부면과 단차가 발생하지 않도록 일치하게 마감하는 것을 의미할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고 단차가 일부 발생하더라도 파우치 셀 어셈블리(110)가 케이스(120) 외측으로 노출되지 않도록 케이스(120)의 단부에서 마감하는 것을 의미할 수 있다.
프론트 버스바(270-1)는 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)와 프론트 커버 플레이트(260-1) 사이에 구비되며, 파우치 셀 어셈블리(110)와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달하는 프론트 버스바(270-1)를 더 포함할 수 있다. 이처럼 본 발명에 따른 로지컬 셀(100)은 상술한 바와 같이 케이스(120)의 일 측에서 파우치 셀 어셈블리(110)와 전기적으로 연결되는 프론트 버스바(270-1)를 구비함으로써, 단 방향으로 외부에 출력을 전달할 수 있어 모듈 및 팩 내부에서의 배치 및 조립이 용이할 수 있다.
또한, 도 13를 참조하면 상술한 바와 같이 파우치 셀 어셈블리(110)는 파우치 셀에서 돌출된 리드(112)를 포함하며, 리드(112)는 프론트 버스바(270-1)와 용접에 의해 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달할 수 있다. 즉, 리드(112)는 파우치 셀 어셈블리(110) 양 측으로 형성되며, 각각 센터 버스바와 프론트 버스바(270-1)와 용접에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 프론트 커버 플레이트(260-1)는 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)의 일 측 하부에 결합되되, 프론트 버스바(270-1)의 상부가 노출되도록 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)에 결합될 수 있다.
또한 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 로지컬 셀(100)의 케이스(120)의 개방된 일 측 단부의 측면 형상은 프론트 커버 플레이트(260-1)와 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)가 결합한 측면의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.
다음으로 도 4b, 도 14a, 14b를 참조하면, 본 발명에 따른 로지컬 셀(100)은 리어 버스바 프레임 어셈블리(250-2), 리어 커버 플레이트(260-2) 및 리어 버스바(270-2)를 포함할 수 있다. 도 14a는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 리어 버스바 프레임 어셈블리와 리어 커버 플레이트가 결합된 모습을 도시한 사시도이다. 도 14b는 본 발명의 실시예 4에 따른 로지컬 셀의 리어 버스바 프레임 어셈블리와 리어 커버 플레이트 및 리어 버스바가 분해된 모습을 도시한 분해 사시도이다.
리어 버스바 프레임 어셈블리(250-2)는 케이스(120)의 타 측에서 파우치 셀 어셈블리(110)와 결합되는 사출물일 수 있다. 여기서 케이스(120)의 타 측이란 케이스(120)의 길이 방향 양 측 중 일 측의 반대 측인 타 측을 의미할 수 있다. 리어 버스바 프레임 어셈블리(250-2)에는 리어 버스바(270-2)가 안착될 수 있는 리어 버스바(270-2) 안착부 및 리드(112)가 관통하여 리어 버스바(270-2)와 접합할 수 있도록 하는 리드(112) 관통홀이 형성될 수 있다.
또한, 리어 커버 플레이트(260-2)는 리어 버스바 프레임 어셈블리(250-2)의 일 측에 결합되며, 케이스(120)의 개방된 타 측 단부를 커버할 수 있다. 리어 버스바 프레임 어셈블리(250-2)의 일 측이란 리어 버스바 프레임 어셈블리(250-2)가 파우치 셀 어셈블리(110)와 결합되는 측과 반대되는 측을 의미하며, 동시에 케이스(120)의 외측을 향하는 방향을 의미할 수 있다. 또한 케이스(120)의 타 측 단부를 커버한다는 것은, 예를 들어 타 측이 개방된 케이스(120)의 단부면과 단차가 발생하지 않도록 일치하게 마감하는 것을 의미할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고 단차가 일부 발생하더라도 파우치 셀 어셈블리(110)가 케이스(120) 외측으로 노출되지 않도록 케이스(120)의 단부에서 마감하는 것을 의미할 수 있다.
또한, 리어 버스바(270-2)는 리어 버스바 프레임 어셈블리(250-2)와 리어 커버 플레이트(260-2) 사이에 구비되며 파우치 셀 어셈블리(110)의 파우치 셀(111)들을 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 리어 버스바(270-2)는 파우치 셀 어셈블리(110)의 출력을 외부로 전달하지 않고, 파우치 셀 어셈블리(110)의 파우치 셀(111)들을 전기적으로 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 리어 커버 플레이트(260-2)는 리어 버스바(270-2)의 전체 면을 덮도록 상기 리어 버스바 프레임 어셈블리(250-2)의 일 측에 결합될 수 있다. 즉, 케이스(120)의 타 측에 위치하는 리어 버스바(270-2)는 리어 버스바 프레임 어셈블리(250-2)와 리어 커버 플레이트(260-2) 사이에 구비되되, 리어 버스바 프레임 어셈블리(250-2)의 전체 면을 덮는 리어 커버 플레이트(260-2)에 의해 외부로 노출되지 않고, 이로써 본 발명에 따른 로지컬 셀(100)은 단 방향인 케이스(120)의 일 측에 구비되는 프론트 버스바(270-1)에서 외부로 출력을 전달하게 된다. 결국, 본 발명에 따른 로지컬 셀(100)은 버스바에 의한 출력 터미널이 단 방향(케이스의 일 측)으로 통일되어 부품 결합 및 셀과 셀 사이의 연결 및 모듈 형성이 용이할 수 있다.
실시예 5
본 발명의 실시예 5는 실시예 4의 로지컬 셀(100)을 포함하는 이차전지 모듈(10)인 점에서 실시예 4과 차이가 있다. 실시예 4과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 5에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 5에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 4의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
도 15을 참조하면, 본 발명의 실시예 5에 따른 이차전지 모듈(10)은 로지컬 셀(100), 회로 기판(300) 및 커버 부재(400)를 포함한다. 도 15은 본 발명의 실시예 5에 따른 이차전지 모듈을 도시한 사시도이다.
먼저 본 발명에 따른 이차전지 모듈(10)에서 로지컬 셀(100)은 복수 개의 로지컬 셀(100)이 구비되어 두께 방향으로 겹쳐지도록 배열되며, 바람직하게는 5개의 로지컬 셀(100)이 로지컬 셀(100)의 두께 방향으로 배열되어 하나의 이차전지 모듈(10)을 구성할 수 있다. 여기서 로지컬 셀(100)이란 실시예 4의 로지컬 셀(100)과 동일하게 이해될 수 있으며, 도 4b에 도시된 바와 같이 복수 개의 파우치 셀(111)이 두께 방향으로 배열되어 형성되는 파우치 셀 어셈블리(110)와 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110)가 길이 방향을 따라 내부에 수납되되, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되는 케이스(120) 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110) 사이에 구비되는 센터 버스바 프레임 어셈블리(230) 및 센터 버스바 프레임 어셈블리(230)에 구비되며, 복수 개의 파우치 셀 어셈블리(110)를 전기적으로 연결하는 센터 버스바(240)를 포함한다.
회로 기판(300)은 인쇄 회로 기판(PCB, 300)으로, 복수 개의 로지컬 셀(100)의 프론트 버스바(270-1)들을 전기적으로 연결하며, 동시에 이차전지 모듈(10)의 제어에 필요한 부품들을 접속할 수 있도록 복수 개의 로지컬 셀(100)의 일 측에서 복수 개의 로지컬 셀(100)에 일체로 용접된다.
또한, 커버 부재(400)는 복수 개의 로지컬 셀(100)의 일 측에서 복수개의 로지컬 셀(100)에 일체로 결합되되, 회로 기판(300)을 커버하도록 결합될 수 있다. 상기 커버 부재(400)는 회로 기판(300) 및 버스바를 외부의 충격으로부터 보호하고, 센싱을 수행하는 센싱 부품일 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 이차전지 모듈(10)은 파우치 셀 어셈블리(110)가 길이 방향을 따라 수납된 로지컬 셀(100)이 모듈을 구성함으로써, 이차전지 팩 내에 배치 시 모듈과 모듈을 연결하기 위한 부품을 최소화할 수 있으며, 팩 내부의 공간 활용률을 극대화하고 에너지 밀도를 높일 수 있다.
또한, 로지컬 셀(100)은 케이스(120)의 일 측에서 파우치 셀 어셈블리(110)와 결합되는 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)와 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)의 일 측에 결합되며, 케이스(120)의 개방된 일 측 단부를 커버하는 프론트 커버 플레이트(260-1) 및 프론트 버스바 프레임 어셈블리(250-1)와 프론트 커버 플레이트(260-1) 사이에 구비되며, 파우치 셀 어셈블리(110)와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달하는 프론트 버스바(270-1)를 더 포함할 수 있다. 이때, 회로 기판(300)은 복수 개의 로지컬 셀(100)의 프론트 버스바(270-1)와 일체로 용접될 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 이차전지 모듈(10)의 로지컬 셀(100)은 상술한 바와 같이 케이스(120)의 일 측에서 파우치 셀 어셈블리(110)와 전기적으로 연결되는 프론트 버스바(270-1)를 구비함으로써, 이차전지 모듈(10)의 출력 방향이 단 방향으로 통일되므로 팩 내부에서의 배치 및 조립이 용이하고 구조를 간소화할 수 있어 이차전지 팩 내에서의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
이외에도 본 발명의 실시예 5에서 별도로 설명하지 않은 로지컬 셀(100)의 상세한 구성 및 그에 따른 효과는 실시예 4의 로지컬 셀(100)과 동일하게 이해될 수 있다.
실시예 6
본 발명의 실시예 6은 실시예 4의 로지컬 셀(100) 및 실시예 5의 이차전지 모듈(10)을 포함하는 이차전지 팩(1)인 점에서 실시예 4 및 5와 차이가 있다. 실시예 4 및 5와 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 6에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 6에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 4 및 5의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 실시예 6에 따른 이차전지 팩(1)은 팩 케이스(20) 및 이차전지 모듈(10)을 포함한다. 도 12는 본 발명의 실시예 6에 따른 이차전지 팩을 도시한 사시도이다.
팩 케이스(20)는 내부에 수납공간이 마련되며, 외부의 충격으로부터 내부에 수납되는 이차전지 모듈(10) 또는 로지컬 셀(100)을 보호할 수 있도록 강성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 팩 케이스(20)의 형상 및 크기는 필요에 따라 다양하게 형성될 수 있으나, 팩 케이스(20)의 내부 수납 공간의 크기는 적어도 한 변의 길이가 이차전지 모듈(10)의 길이와 대응되도록 형성될 수 있다. 또한 이차전지 모듈(10)은 상기 팩 케이스(20)의 수납 공간에 구비되며, 특히 이차전지 모듈(10)의 두께 방향을 따라 팩 케이스(20)의 수납 공간에 배열된다.
종래에는 이차전지 팩(1) 내부의 수납공간에 이차전지 모듈(10)을 격자형으로 배치하여 모듈 간 연결을 위한 구조물들이 팩 내부의 공간을 차지하였으나, 본 발명은 복수 개의 로지컬 셀(100)로 구성된 이차전지 모듈(10)이, 일 방향인 두께 방향으로 배열됨으로써 팩 내부의 공간 활용률을 높이고 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
이외에도 본 발명의 실시예 6에서 별도로 설명하지 않은 로지컬 셀(100) 및 이차전지 모듈(10)의 상세한 구성 및 그에 따른 효과는 실시예 1 및 2에서의 로지컬 셀(100), 이차전지 모듈(10)과 동일하게 이해될 수 있다.
[부호의 설명]
1: 이차전지 팩
10: 이차전지 모듈
20: 팩 케이스
100: 로지컬 셀
110: 파우치 셀 어셈블리
111: 파우치 셀
112: 리드
120: 케이스
121: 제1 케이스
122: 제2 케이스
130: 사이드 버스바 프레임 어셈블리
131: 사이드 리드 관통홀
132: 사이드 버스바 안착부
140: 엔드 플레이트
141: 제1 커버면
141a: 버스바 관통홀
142: 제2 커버면
143: 단차면
150: 사이드 버스바
160: 보강 플레이트
170: 센터 버스바 프레임 어셈블리
171: 센터 리드 관통홀
172 센터 버스바 안착부
180: 센터 버스바
190: 절연 플레이트
230: 센터 버스바 프레임 어셈블리
231: 지지부
232: 센터 버스바 안착부
240: 센터 버스바
250-1: 프론트 버스바 프레임 어셈블리
250-2: 리어 버스바 프레임 어셈블리
260-1: 프론트 커버 플레이트
260-2: 리어 커버 플레이트
270-1: 프론트 버스바
270-2: 리어 버스바
300: 회로 기판
400: 커버 부재

Claims (25)

  1. 파우치 셀 어셈블리가 내부에 수납되는 케이스;
    상기 케이스의 일 측 또는 타 측 단부에서 상기 파우치 셀 어셈블리와 결합되는 사이드 버스바 프레임 어셈블리; 및
    상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리의 일 측에 결합되며, 상기 케이스의 개방된 일 측 또는 타 측 단부를 커버하는 엔드 플레이트를 포함하고,
    상기 엔드 플레이트는,
    상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리에 맞닿도록 결합되는 제1 커버면; 및
    상기 제1 커버면의 하부에서 상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리와 이격되도록 구비되는 제2 커버면을 포함하는, 로지컬 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리와 상기 엔드 플레이트 사이에 구비되며, 상기 파우치 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달하는 사이드 버스바; 및
    상기 엔드 플레이트의 일 측에 구비되는 보강 플레이트를 포함하는 로지컬 셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트는,
    상기 제1 커버면과 상기 제2 커버면을 연결하되. 상기 제1 커버면과 상기 제2 커버면 사이에서 단차를 형성하는 단차면을 더 포함하고,
    상기 제2 커버면은,
    상기 단차면에 의해 상기 사이드 버스바 프레임으로부터 이격되도록 구비되는 로지컬 셀.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 커버면은,
    상기 제1 커버면의 전후면을 관통하는 형태의 버스바 관통홀이 형성되고,
    상기 사이드 버스바는,
    상부 영역이 절곡되어 상기 버스바 관통홀을 통과하도록 구비되는 로지컬 셀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 셀 어셈블리는,
    복수개의 파우치 셀; 및
    상기 파우치 셀에서 돌출된 리드를 포함하며,
    상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리는,
    상기 파우치 셀 어셈블리의 리드가 삽입되는 복수 개의 사이드 리드 관통홀이 형성되고,
    상기 복수 개의 사이드 리드 관통홀 사이 영역에는 상기 사이드 버스바가 안착되는 사이드 버스바 안착부가 형성되는 로지컬 셀.
  6. 제1항에 있어서,
    복수 개로 구비되는 상기 파우치 셀 어셈블리의 사이에서 서로 마주보도록 구비되는 한 쌍의 센터 버스바 프레임 어셈블리; 및
    상기 센터 버스바 프레임 어셈블리에 구비되며, 상기 복수 개의 파우치 셀 어셈블리를 전기적으로 연결하는 센터 버스바를 더 포함하는 로지컬 셀.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파우치 셀 어셈블리는,
    복수개의 파우치 셀; 및
    상기 파우치 셀에서 돌출된 리드를 포함하며,
    상기 센터 버스바 프레임 어셈블리는,
    상기 파우치 셀 어셈블리의 리드가 삽입되는 복수 개의 센터 리드 관통홀이 형성되고,
    상기 복수 개의 센터 리드 관통홀 사이 영역에는 상기 센터 버스바가 안착되는 센터 버스바 안착부가 형성되는 로지컬 셀.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 파우치 셀 어셈블리가 수납되도록 만입된 형태로 형성되는 제1 케이스; 및
    상기 제1 케이스의 일 측에서 상기 제1 케이스와 결합되는 평면 형태의 제2 케이스를 포함하는 로지컬 셀.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는,
    개방된 일 측 또는 타 측 단부에서 상기 엔드 플레이트의 측면 형상과 대응되도록 형성되는 로지컬 셀.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트와 상기 보강 플레이트 사이에 구비되는 절연 플레이트를 더 포함하는 로지컬 셀.
  11. 두께 방향으로 겹쳐지도록 배열되는 복수 개의 로지컬 셀;
    상기 복수 개의 로지컬 셀의 일 측 또는 타 측에서 상기 복수 개의 로지컬 셀에 일체로 용접되는 회로 기판; 및
    상기 복수 개의 로지컬 셀의 일 측 또는 타 측에서 상기 회로 기판을 커버하는 커버 부재를 포함하고,
    상기 로지컬 셀은,
    복수 개의 파우치 셀이 두께 방향으로 배열되어 형성되는 파우치 셀 어셈블리;
    복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리가 길이 방향을 따라 내부에 수납되되, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되는 케이스;
    상기 케이스의 일 측 또는 타 측 단부에서 상기 파우치 셀 어셈블리와 결합되는 사이드 버스바 프레임 어셈블리;
    상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리의 일 측에 결합되며, 상기 케이스의 개방된 일 측 또는 타 측 단부를 커버하는 엔드 플레이트;
    상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리와 상기 엔드 플레이트 사이에 구비되며, 상기 파우치 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달하는 사이드 버스바; 및
    상기 엔드 플레이트의 일 측에 구비되는 보강 플레이트를 포함하는 이차전지 모듈.
  12. 내부에 수납 공간이 마련되는 팩 케이스; 및
    상기 팩 케이스의 수납 공간에 구비되며, 두께 방향을 따라 배열되는 복수 개의 이차전지 모듈을 포함하고,
    상기 이차전지 모듈은,
    두께 방향으로 겹쳐지도록 배열되는 복수 개의 로지컬 셀;
    상기 복수 개의 로지컬 셀의 일 측 또는 타 측에서 상기 복수 개의 로지컬 셀에 일체로 용접되는 회로 기판; 및
    상기 복수 개의 로지컬 셀의 일 측 또는 타 측에서 상기 회로 기판을 커버하는 커버 부재를 포함하고,
    상기 로지컬 셀은,
    복수 개의 파우치 셀이 두께 방향으로 배열되어 형성되는 파우치 셀 어셈블리;
    복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리가 길이 방향을 따라 내부에 수납되되, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되는 케이스;
    상기 케이스의 일 측 또는 타 측 단부에서 상기 파우치 셀 어셈블리와 결합되는 사이드 버스바 프레임 어셈블리;
    상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리의 일 측에 결합되며, 상기 케이스의 개방된 일 측 또는 타 측 단부를 커버하는 엔드 플레이트;
    상기 사이드 버스바 프레임 어셈블리와 상기 엔드 플레이트 사이에 구비되며, 상기 파우치 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달하는 사이드 버스바; 및
    상기 엔드 플레이트의 일 측에 구비되는 보강 플레이트를 포함하는 이차전지 팩.
  13. 복수 개의 파우치 셀이 두께 방향으로 배열되어 형성되는 파우치 셀 어셈블리;
    복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리가 길이 방향을 따라 내부에 수납되되, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되는 케이스;
    복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리 사이에 구비되는 센터 버스바 프레임 어셈블리; 및
    상기 센터 버스바 프레임 어셈블리에 구비되며, 상기 복수 개의 파우치 셀 어셈블리를 전기적으로 연결하는 센터 버스바를 포함하는 로지컬 셀.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 센터 버스바 프레임 어셈블리는,
    상기 파우치 셀 어셈블리 사이에서 상기 파우치 셀 어셈블리를 지지하도록 형성되는 한 쌍의 지지부; 및
    상기 한 쌍의 지지부 사이에서 상기 한 쌍의 지지부와 수직한 방향으로 만입되게 형성되는 한 쌍의 센터 버스바 안착부를 포함하고,
    상기 센터 버스바는,
    상기 센터 버스바 안착부에 삽입되어 구비되는 로지컬 셀.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 파우치 셀 어셈블리는,
    상기 파우치 셀에서 돌출된 리드를 포함하고,
    상기 리드는,
    상기 센터 버스바와 용접에 의해 결합되어 상기 복수 개의 파우치 셀 어셈블리를 전기적으로 연결하는 로지컬 셀.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 케이스의 일 측에서 상기 파우치 셀 어셈블리와 결합되는 프론트 버스바 프레임 어셈블리;
    상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리의 일 측에 결합되며, 상기 케이스의 개방된 일 측 단부를 커버하는 프론트 커버 플레이트; 및
    상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리와 상기 프론트 커버 플레이트 사이에 구비되며, 상기 파우치 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달하는 프론트 버스바를 더 포함하는 로지컬 셀.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 파우치 셀 어셈블리는,
    상기 파우치 셀에서 돌출된 리드를 포함하고,
    상기 리드는,
    상기 프론트 버스바와 용접에 의해 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달하는 로지컬 셀.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 프론트 커버 플레이트는,
    상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리의 일 측 하부에 결합되되,
    상기 프론트 버스바의 상부가 노출되도록 상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리에 결합되는 로지컬 셀.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 케이스의 타 측에서 상기 파우치 셀 어셈블리와 결합되는 리어 버스바 프레임 어셈블리;
    상기 리어 버스바 프레임 어셈블리의 일 측에 결합되며, 상기 케이스의 개방된 타 측 단부를 커버하는 리어 커버 플레이트; 및
    상기 리어 버스바 프레임 어셈블리와 상기 리어 커버 플레이트 사이에 구비되며, 파우치 셀 어셈블리의 파우치 셀들을 전기적으로 연결하는 리어 버스바를 포함하는 로지컬 셀.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 리어 커버 플레이트는,
    상기 리어 버스바의 전체 면을 덮도록 상기 리어 버스바 프레임 어셈블리의 일 측에 결합되는 로지컬 셀.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 파우치 셀 어셈블리가 수납되도록 만입된 형태로 형성되는 제1 케이스; 및
    상기 제1 케이스의 일 측에서 상기 제1 케이스와 결합되는 평면 형태의 제2 케이스를 포함하는 로지컬 셀.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 케이스의 개방된 일 측 단부의 측면 형상은,
    상기 프론트 커버 플레이트와 상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리가 결합한 측면의 형상에 대응되도록 형성되는 로지컬 셀.
  23. 두께 방향으로 겹쳐지도록 배열되는 복수 개의 로지컬 셀;
    상기 복수 개의 로지컬 셀의 일 측에서 상기 복수 개의 로지컬 셀에 일체로 용접되는 회로 기판; 및
    상기 복수 개의 로지컬 셀의 일 측에서 상기 복수 개의 로지컬 셀에 일체로 결합되며, 상기 회로 기판을 커버하는 커버 부재를 포함하고,
    상기 로지컬 셀은,
    복수 개의 파우치 셀이 두께 방향으로 배열되어 형성되는 파우치 셀 어셈블리;
    복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리가 길이 방향을 따라 내부에 수납되되, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되는 케이스;
    복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리 사이에 구비되는 센터 버스바 프레임 어셈블리; 및
    상기 센터 버스바 프레임 어셈블리에 구비되며, 상기 복수 개의 파우치 셀 어셈블리를 전기적으로 연결하는 센터 버스바를 포함하는 이차전지 모듈.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 로지컬 셀은,
    상기 케이스의 일 측에서 상기 파우치 셀 어셈블리와 결합되는 프론트 버스바 프레임 어셈블리;
    상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리의 일 측에 결합되며, 상기 케이스의 개방된 일 측 단부를 커버하는 프론트 커버 플레이트; 및
    상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리와 상기 프론트 커버 플레이트 사이에 구비되며, 상기 파우치 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되어 외부로 출력을 전달하는 프론트 버스바를 더 포함하고,
    상기 회로 기판은,
    상기 복수 개의 로지컬 셀의 프론트 버스바와 일체로 용접되는 이차전지 모듈.
  25. 내부에 수납공간이 마련되는 팩 케이스; 및
    상기 팩 케이스의 수납 공간에 구비되며, 두께 방향을 따라 배열되는 복수 개의 이차전지 모듈을 포함하고,
    상기 이차전지 모듈은,
    두께 방향으로 겹쳐지도록 배열되는 복수 개의 로지컬 셀;
    상기 복수 개의 로지컬 셀의 일 측에서 상기 복수 개의 로지컬 셀에 일체로 용접되는 회로 기판; 및
    상기 복수 개의 로지컬 셀의 일 측에서 상기 복수 개의 로지컬 셀에 일체로 결합되며, 상기 회로 기판을 커버하는 커버 부재를 포함하고,
    상기 로지컬 셀은,
    복수 개의 파우치 셀이 두께 방향으로 배열되어 형성되는 파우치 셀 어셈블리;
    복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리가 길이 방향을 따라 내부에 수납되되, 일 측 및 타 측 단부가 개방된 형태로 형성되는 케이스;
    복수 개의 상기 파우치 셀 어셈블리 사이에 구비되는 센터 버스바 프레임 어셈블리; 및
    상기 센터 버스바 프레임 어셈블리에 구비되며, 상기 복수 개의 파우치 셀 어셈블리를 전기적으로 연결하는 센터 버스바를 포함하는 이차전지 팩.
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