KR101326182B1

KR101326182B1 - Battery Module Based upon Unit Module Having External Covering Member and Cartridge

Info

Publication number: KR101326182B1
Application number: KR1020100136238A
Authority: KR
Inventors: 이범현; 윤종문; 신인철
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2013-11-07
Also published as: KR20120074415A

Abstract

본 발명은 전극단자들이 상단 또는 하단에 함께 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 단위모듈로서, 전극단자들이 직렬 및/또는 병렬로 상호 연결되어 있고 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 3개의 전지셀들; 상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 외장부재; 및 전지셀들 사이에 개재된 상태로 전지셀들을 장착하고 있는 한 쌍의 카트리지;를 포함하는 것으로 구성된 단위모듈을 제공한다.The present invention relates to a unit module including plate-shaped battery cells having electrode terminals formed on top or bottom thereof. The electrode terminals are interconnected in series and / or in parallel, and the connecting portions of the electrode terminals are bent to form a stacked structure. Three battery cells; A pair of exterior members coupled to each other to cover the entire outer surface of the battery cell stack except for the electrode terminal portion; It provides a unit module comprising a; and a pair of cartridges for mounting the battery cells in the state interposed between the battery cells.

Description

외장부재와 카트리지를 포함하는 단위모듈에 기반한 전지모듈 {Battery Module Based upon Unit Module Having External Covering Member and Cartridge}Battery module based upon unit module having external covering member and cartridge}

본 발명은, 신규한 구조의 단위모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극단자들이 상단 또는 하단에 함께 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 단위모듈로서, 전극단자들이 직렬 및/또는 병렬로 상호 연결되어 있고 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 3개의 전지셀들, 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 외장부재, 및 전지셀들 사이에 개재된 상태로 전지셀들을 장착하고 있는 한 쌍의 카트리지를 포함하는 것으로 구성된 단위모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a unit module having a novel structure, and more particularly, a unit module including plate-shaped battery cells in which electrode terminals are formed at the top or the bottom thereof, wherein the electrode terminals are connected in series and / or in parallel. Three battery cells connected to each other and the connecting portion of the electrode terminals are bent to form a stacked structure, a pair of exterior members coupled to surround the entire outer surface of the battery cell stack except for the electrode terminal portion, and the battery cell It relates to a unit module comprising a pair of cartridges for mounting the battery cells in a state interposed between them.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.Due to the development of technology and demand for mobile devices, the demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries, which have high energy density, high operating voltage and excellent storage and life characteristics, It is widely used as an energy source.

이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고, 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.The secondary battery is roughly classified into a cylindrical battery, a prismatic battery and a pouch-shaped battery according to the structural characteristics of the outside and the inside. Among them, the secondary battery can be stacked with a high degree of integration, and prismatic batteries and pouch- .

또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. In addition, the secondary battery is attracting attention as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like, which is proposed as a solution for air pollution in existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels.

따라서, 이차전지를 사용하는 어플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다도 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.Therefore, the type of applications using the secondary battery is very diversified due to the advantages of the secondary battery, and it is expected that the secondary battery will be applied to many fields and products from now on.

이와 같이 이차전지의 적용 분야와 제품들이 다양화됨에 따라, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 당해 분야 및 제품들에 적용되는 전지들은 소형 경량화가 강력히 요구되고 있다.As the application fields and products of the secondary battery are diversified, the type of the battery is also diversified to provide an appropriate output and capacity. In addition, batteries applied to the art and products are strongly required for small size and light weight.

예를 들어, 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 소형 모바일 기기들은 해당 제품들의 소형 경박화 경향에 따라 그에 상응하도록 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 소형 경량의 전지셀들이 사용되고 있다. 반면에, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀 또는 단위모듈을 전기적으로 연결한 전지모듈(또는 "전지팩"으로 칭하기도 함)이 사용되고 있는데, 전지모듈의 크기와 중량은 당해 중대형 디바이스 등의 수용 공간 및 출력 등에 직접적인 관련성이 있으므로, 제조업체들은 가능한 한 소형이면서 경량의 전지모듈을 제조하려고 노력하고 있다.For example, small mobile devices such as mobile phones, PDAs, digital cameras, notebook computers, and the like are used with one or two or four small light battery cells per device according to the miniaturization tendency of the products. On the other hand, medium and large devices such as electric vehicles and hybrid electric vehicles, due to the need for high output capacity, a battery module (or sometimes referred to as a "battery pack") electrically connecting a plurality of battery cells or unit modules is used. Since the size and weight of the battery module are directly related to the accommodation space and the output of the medium and large devices, manufacturers are trying to manufacture a battery module that is as small and lightweight as possible.

그러나, 이제까지의 종래기술들은 다수의 전지셀들을 포함하면서도 중량 증가를 최소화하면서 콤팩트하고 안정한 구조로 제작할 수 있는 구조의 전지모듈을 제시하고 있지는 못하다. However, the prior art does not propose a battery module having a structure that can be manufactured in a compact and stable structure while including a plurality of battery cells while minimizing weight increase.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

구체적으로, 본 발명의 목적은 3개의 전지셀을 한 쌍의 외장부재와 카트리지를 사용하여 용이하게 제조할 수 있는 콤팩트한 단위모듈 구조를 제공하는 것이다.Specifically, an object of the present invention is to provide a compact unit module structure that can be easily manufactured by using a pair of exterior members and a cartridge three battery cells.

본 발명의 또 다른 목적은, 전지셀의 낮은 기계적 강성을 효과적으로 보강하면서 중량 및 크기의 증가를 최소화할 수 있고, 별도의 체결 부재 없이도 용이하게 결합이 가능한 단위모듈을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a unit module which can minimize the increase in weight and size while effectively reinforcing the low mechanical rigidity of the battery cell and is easily coupled without a separate fastening member.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단위모듈은, 전극단자들이 상단 또는 하단에 함께 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 단위모듈로서, The unit module according to the present invention for achieving the above object is a unit module including a plate-shaped battery cells having electrode terminals formed on the top or bottom,

전극단자들이 직렬 및/또는 병렬로 상호 연결되어 있고 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 3개의 전지셀들;Three battery cells in which electrode terminals are connected to each other in series and / or in parallel, and a connecting portion of the electrode terminals is bent to form a stacked structure;

상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 외장부재; 및 A pair of exterior members coupled to each other to cover the entire outer surface of the battery cell stack except for the electrode terminal portion; And

전지셀들 사이에 개재된 상태로 전지셀들을 장착하고 있는 한 쌍의 카트리지; A pair of cartridges for mounting the battery cells interposed between the battery cells;

를 포함하는 구조로 구성되어 있다.As shown in FIG.

따라서, 본 발명에 따른 단위모듈은 3개의 전지셀들을 한 쌍의 외장부재와 카트리지에 의해 하나의 단위모듈로 용이하게 제작하고, 이러한 단위모듈들로 구성된 전지모듈은 2개의 전지셀로 조립된 단위모듈들로 구성된 전지모듈보다 콤팩트하게 구성될 수 있다.Therefore, the unit module according to the present invention can be easily produced as a single unit module by a pair of the outer member and the cartridge of the three battery cells, the battery module consisting of these unit modules is a unit assembled from two battery cells It may be more compact than the battery module consisting of modules.

또한, 상기 단위모듈은, 전극단자들의 연결부가 절곡되어 전지셀들이 적층구조를 이루고 있고, 상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체가 상호 결합되는 한 쌍의 외장부재에 의해 감싸여 있어서, 기계적 강성이 낮은 전지셀을 보호하면서 충방전시의 반복적인 팽창 및 수축의 변화를 억제하여 전지셀의 실링부위가 분리되는 것을 방지한다.In addition, the unit module, the connecting portion of the electrode terminal is bent to form a battery cell is laminated structure, except for the electrode terminal portion is surrounded by a pair of outer member that is coupled to the entire outer surface of the battery cell stack. In this case, while protecting the battery cell with low mechanical rigidity, it is possible to suppress the change of repeated expansion and contraction during charging and discharging to prevent the sealing portion of the battery cell from being separated.

하나의 바람직한 예에서, 상기 외장부재는 전지셀 적층체의 외면 형상에 대응하는 내면 구조를 가지고 있으며, 특히 별도의 체결 부재를 필요로 하지 않는 조립 체결방식으로 결합되는 구조로 이루어져 있다.In one preferred example, the outer member has an inner surface structure corresponding to the outer surface shape of the battery cell stack, and in particular, it is composed of a structure coupled to the assembly fastening method does not require a separate fastening member.

구체적으로, 상기 조립 체결방식은 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 제 1 외장부재의 양측 단부에 형성된 체결 돌기, 및 상기 체결 돌기에 대응하는 형상으로 제 2 외장부재에 형성된 체결구의 조합으로 이루어질 수 있다. 이러한 구조에서, 체결 돌기가 그에 대응되는 체결구에 슬라이딩 방식으로 체결됨으로써 한 쌍의 제 1 외장부재와 제 2 외장부재의 기계적 체결이 이루어질 수 있다.Specifically, the assembly fastening method may be implemented in various ways, for example, a combination of a fastening protrusion formed on both ends of the first exterior member, and a fastener formed on the second exterior member in a shape corresponding to the fastening projection. Can be made. In this structure, the fastening protrusion may be fastened to the fastener corresponding thereto in a sliding manner so that mechanical fastening of the pair of first and second exterior members may be performed.

즉, 상기 외장부재의 단면 결합부는, 바람직하게는 외장부재들이 서로 대면하도록 접촉시킨 상태로 가압하였을 때 탄력적인 결합에 의해 맞물릴 수 있도록, 체결 돌기와 체결구에 의해 결합되는 구조로 이루어질 수 있다.That is, the end face coupling portion of the sheathing member may be configured to be coupled by a fastening protrusion and a fastener so that the sheathing members may be engaged by an elastic coupling when the sheathing members are pressed to face each other.

이 경우, 조립 체결구조로 다른 체결부재의 사용 없이 간단히 외장부재의 간단한 결합이 가능하여 제조 생산성이 향상됨과 동시에 콤팩트한 단위모듈의 생산이 가능하며, 앞서 설명한 바와 같이, 체결된 외장부재들이 전지셀을 감싸면서 결속하여, 충격 또는 진동과 같은 환경에서 전지셀의 견고한 구조를 유지하는 효과가 있다. In this case, the assembly fastening structure enables simple coupling of the external member without using other fastening members, thereby improving manufacturing productivity and producing a compact unit module. As described above, the fastened external members are battery cells. By binding while binding, there is an effect of maintaining a solid structure of the battery cell in an environment such as shock or vibration.

상기 외장부재의 단면 결합부에는, 바람직하게는 냉매의 유로로 사용될 수 있도록 외부와 연통되는 개구부가 형성되어 있어서, 냉매가 각각의 전지셀을 냉각하여 단위모듈의 냉각 효율성을 향상시킬 수 있다.The end face coupling portion of the exterior member is preferably formed with an opening in communication with the outside so as to be used as a flow path of the refrigerant, the refrigerant can cool each battery cell to improve the cooling efficiency of the unit module.

상기 전극단자들의 결합은 용접, 솔더링, 기계적 체결 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 바람직하게는 용접으로 달성될 수 있다.The coupling of the electrode terminals can be realized in various ways such as welding, soldering, mechanical fastening, etc., and can be achieved preferably by welding.

본 발명에서 상기 판상형 전지셀은 충방전이 가능한 이차전지라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 리튬 이차전지, 니켈-수소(Ni-MH) 이차전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 이차전지 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 중량 대비 고출력을 제공하는 리튬 이차전지가 바람직하게 사용될 수 있다.In the present invention, the plate-shaped battery cell is not particularly limited as long as it is a secondary battery capable of charging and discharging. For example, a lithium secondary battery, a nickel-hydrogen (Ni-MH) secondary battery, a nickel-cadmium (Ni-Cd) secondary battery And the like, and among these, a lithium secondary battery that provides a high output to weight may be preferably used.

리튬 이차전지는 형태에 따라 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 구분되는데, 그 중 본 발명의 전지셀은 외주면 단부 부위에 열융착에 의한 실링부가 형성되어 있는 판상형 전지셀에 바람직하게 적용될 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 본 발명의 판상형 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 구체적으로는 열융착을 위한 내부 수지층, 차단성 금속층, 및 우수한 내구성의 외부 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 가벼운 중량의 파우치형 전지일 수 있다.The lithium secondary battery is classified into a cylindrical battery, a square battery, a pouch-type battery, and the like according to its shape. Among them, the battery cell of the present invention may be preferably applied to a plate-shaped battery cell in which a sealing portion formed by heat fusion is formed at an end portion of an outer circumferential surface thereof. have. In one preferred embodiment, the plate-shaped battery cell of the present invention may be made of a structure in which the electrode assembly of the anode / separator / cathode structure is built in the battery case of the laminate sheet comprising a resin layer and a metal layer, specifically, heat-sealed It may be a light weight pouch-type battery in which the electrode assembly is built in a battery case of a laminate sheet including an inner resin layer, a barrier metal layer, and a durable outer resin layer.

상기 파우치형 전지에서 전지케이스는 다양한 구조로 이루어질 수 있는 바, 예를 들어, 2 단위의 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후 상하부 접촉부위를 밀봉하는 구조일 수 있다. 상기와 같은 구조의 파우치형 전지는 본 출원인의 PCT 국제출원 제PCT/KR2004/003312호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.In the pouch-type battery, the battery case may be formed in various structures. For example, the battery case may be formed as a member of two units to seal the upper and lower contact portions after storing the electrode assembly in the upper and / or lower inner surfaces. It may be a structure. A pouch-type battery having such a structure is disclosed in PCT International Application No. PCT / KR2004 / 003312 to the applicant, which is incorporated by reference in the context of the present invention.

상기 전극조립체는 충방전이 가능할 수 있도록 양극과 음극으로 구성되어 있으며, 예를 들어, 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 적층된 구조로서 젤리-롤 방식, 스택형 방식, 또는 스택-폴딩형 방식으로 이루어져 있다. 상기 전극조립체의 양극과 음극은 그것의 전극 탭이 직접 전지의 외부로 돌출된 형태이거나, 또는 상기 전극 탭이 별도의 리드에 접속되어 전지의 외부로 돌출된 형태일 수 있다.The electrode assembly is composed of an anode and a cathode so as to be capable of charging and discharging. For example, a structure in which an anode and a cathode are stacked with a separator interposed therebetween may be a jelly-roll type, a stack type, or a stack- Lt; / RTI > The positive electrode and the negative electrode of the electrode assembly may have a form in which electrode tabs thereof protrude directly to the outside of the battery, or the electrode tabs may be connected to separate leads and protrude out of the battery.

한편, 이차전지에서, 충방전 중에 발생한 열이 외부로 효과적으로 방출되지 못하면, 전지의 수명과 안전성 측면에서 심각한 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, in the secondary battery, if heat generated during charging and discharging is not effectively discharged to the outside, serious problems may occur in terms of battery life and safety.

이러한 점을 전반적으로 고려할 때, 상기 외장부재는 내부의 전지셀에서 발생하는 열이 외부로 방출되는 것이 더욱 용이할 수 있도록 높은 열전도성의 금속 판재로 이루어지는 것이 바람직하다.In consideration of this point, it is preferable that the exterior member is made of a highly thermally conductive metal plate so that the heat generated in the battery cells inside can be more easily discharged to the outside.

하나의 바람직한 예에서, 상기 외장부재는 폭 방향(횡 방향)으로 서로 이격되어 있는 다수의 선형 돌출부들이 그것의 외면에 형성되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 단위모듈이 적층된 상태에서 외장부재의 폭 방향으로 냉매(예를 들어, 공기)가 유동하여, 냉각효율이 더욱 향상될 수 있다. In one preferred example, the exterior member is formed of a structure in which a plurality of linear protrusions spaced apart from each other in the width direction (lateral direction) is formed on the outer surface thereof, the width direction of the exterior member in a state in which the unit module is stacked As the refrigerant (for example, air) flows, the cooling efficiency can be further improved.

상기 선형 돌출부들 중 상단 돌출부와 하단 돌출부의 양측 단부에는 바람직하게는 인접한 단위모듈과의 결합이 용이하도록 원형 돌기와 원형 홈이 각각 형성되어 있으며, 이러한 원형 돌기와 원형 홈은 적층시 인접하는 단위모듈과 상호 대응되는 형상을 갖고 있어서 단위모듈 간에 적층되는 위치가 뒤바뀌거나 또는 어긋나는 것을 방지하는 효과가 있다.Preferably, circular protrusions and circular grooves are formed at both ends of the upper protrusion and the lower protrusion of the linear protrusions so as to be easily coupled to adjacent unit modules. Having a corresponding shape has an effect of preventing the position of the stack between the unit modules to be reversed or shifted.

경우에 따라서는, 상기 돌출부들 중에서 그것의 양단부가 외장부재의 폭 길이보다 작도록 구성하여, 냉매가 외장부재의 길이 방향으로 유동하도록 할 수 있다.In some cases, both ends of the protrusions may be configured to be smaller than the width of the exterior member, such that the refrigerant flows in the longitudinal direction of the exterior member.

또 다른 바람직한 예에서, 상기 외장부재의 측면 가장자리에는 프레임 부재와의 결합시 모듈의 고정을 용이하게 하기 위해 소정 크기의 단차가 형성되어 있을 수 있다. 바람직하게는, 상단과 하단에 인접한 측면에는 모듈의 고정을 용이하게 하기 위한 소정 크기의 단차가 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 단차가 외장부재의 좌우 양단에 인접한 측면에 형성될 수 있다. 더욱 바람직하게는 외장부재의 상하단과 좌우 양단 모두에 단차가 형성됨으로써 모듈의 고정을 더욱 확실하게 할 수 있다.In another preferred embodiment, a step size of a predetermined size may be formed at the side edge of the exterior member to facilitate fixing of the module when the frame member is coupled with the frame member. Preferably, a step of a predetermined size may be formed on side surfaces adjacent to the top and bottom to facilitate fixing of the module, and in some cases, the step may be formed on sides of the left and right ends of the exterior member. More preferably, a step is formed in both the upper and lower ends and the left and right ends of the exterior member, thereby making it possible to more securely fix the module.

상기 카트리지는, 전지셀이 장착될 수 있도록 상기 전지셀에 대응하는 장방형 구조로서, 방열을 위한 개구가 중앙 부위에 천공되어 있고, 전지셀들을 고정하기 위한 체결부재가 삽입되는 체결구가 4 모서리에 각각 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The cartridge has a rectangular structure corresponding to the battery cell so that the battery cell can be mounted, the opening for heat dissipation is perforated in the center portion, and the fastener into which the fastening member for fixing the battery cells is inserted at four corners. Each may be formed of a structure.

본 발명은 또한, 상기 단위모듈 다수 개를 포함하는 전지모듈을 제공한다.The present invention also provides a battery module including a plurality of the unit modules.

이러한 전지모듈의 바람직한 예로는, 단위모듈 다수 개를 측면으로 배열한 구조의 단위모듈 적층체; 상기 단위모듈 적층체의 네 모서리에 장착되는 커버부재; 및 전지셀들의 전압을 센싱하기 위해 단위모듈 적층체의 전면 또는 후면에 장착되는 전압 센싱 어셈블리;를 포함하고 있는 구조를 들 수 있다.Preferred examples of such a battery module include a unit module stack having a structure in which a plurality of unit modules are arranged laterally; A cover member mounted at four corners of the unit module stack; And a voltage sensing assembly mounted on the front or the rear of the unit module stack to sense the voltage of the battery cells.

상기 카트리지의 전면에는, 바람직하게는, 전압 센싱 어셈블리가 버스 바에 안정적으로 접속될 수 있도록, 상기 센싱 어셈블리 및 버스 바의 장착을 위한 장착용 절연부재가 조립 방식으로 체결될 수 있는 구조의 결합부가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 버스 바는 장착용 절연부재의 사출물에 열융착되어 있는 구조일 수 있다.On the front surface of the cartridge, preferably, a coupling portion having a structure in which a mounting insulation member for mounting the sensing assembly and the bus bar can be fastened in an assembly manner so that the voltage sensing assembly can be stably connected to the bus bar. It may be made of a structure, for example, the bus bar may be a structure that is heat-sealed to the injection molding of the insulating member for mounting.

상기 장착용 절연부재는, 바람직하게는 단위모듈 적층체의 전면에 대응하는 크기를 가진 직육면체 구조로 이루어져 있고, 후면에는 카트리지의 전면 단부가 삽입되어 결합될 수 있는 카트리지 결합홈이 형성되어 있으며, 전면에는 전지셀의 전극단자 연결부가 후방으로부터 도입되어 노출될 수 있도록 전극단자 관통홈들이 양 측면에 형성되어 있는 구조일 수 있다.The mounting insulation member is preferably made of a rectangular parallelepiped structure having a size corresponding to the front surface of the unit module stack, and a rear surface of the cartridge is formed with a cartridge coupling groove into which the front end of the cartridge can be inserted and coupled. It may have a structure in which the electrode terminal through grooves are formed on both sides so that the electrode terminal connecting portion of the battery cell is introduced from the rear to be exposed.

하나의 바람직한 예에서, 상기 장착용 절연부재의 전면에는, 버스 바의 외부 입출력 단자 접속부를 안정적으로 탑재하기 위한 외부 입출력 단자 접속부용 안착부가 양측 단부에 형성되어 있고, 블록 케이스를 안정적으로 탑재하기 위한 블록 케이스용 안착부가 중앙 부위에 형성되어 있으며, 버스 바를 장착하기 위한 버스 바용 안착부들이 버스 바에 대응하는 크기로 형성되어 있는 구조일 수 있다.In a preferred embodiment, the front surface of the mounting insulating member, the mounting portion for the external input and output terminal connecting portion for stably mounting the external input and output terminal connecting portion of the bus bar is formed at both ends, for stable mounting of the block case The seating portion for the block case is formed at the center portion, and the seating portion for the bus bar for mounting the bus bar may have a structure having a size corresponding to the bus bar.

한편, 상기 전압 센싱 어셈블리는, 예를 들어, On the other hand, the voltage sensing assembly, for example,

(a) 전기절연성의 소재로 이루어져 있고, 전지셀들의 전극단자 연결부들 사이의 공간에 수평방향으로 전지모듈의 전면 또는 후면 상에 장착되는 블록 케이스;(a) a block case made of an electrically insulating material and mounted on the front or rear side of the battery module in a horizontal direction in a space between the electrode terminal connections of the battery cells;

(b) 상기 전지셀들의 전극단자 연결부와 전기적 접속되어 있는 버스 바의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있는 전압 센싱용 단자에 각각 접속되는 와이어들; 및(b) wires connected to voltage sensing terminals formed integrally with an upper end portion or a lower end portion of a bus bar electrically connected to an electrode terminal connection portion of the battery cells; And

(c) 상기 와이어들의 검출 전압을 제어부로 송부하는 커넥터; (c) a connector for transmitting the detected voltage of the wires to a control unit;

를 포함하고 있는 구조로 이루어질 수 있다.It may be made of a structure comprising a.

따라서, 상기 전압 센싱 어셈블리는, 전지셀들의 전압을 센싱하기 위한 부재가 하나의 모듈화된 어셈블리 구조로 이루어져 있으므로, 전압 센싱 어셈블리를 전지모듈의 전면 또는 후면에 용이하게 장착할 수 있다.Therefore, since the member for sensing the voltage of the battery cells has a modular assembly structure, the voltage sensing assembly can be easily mounted on the front or the rear of the battery module.

또한, 상기와 같이 별도의 독립적인 파트로 구성된 어셈블리 구조는 외주 생산을 가능하게 하므로 전지모듈의 제조 생산성을 크게 향상시키고, 전압 센싱 어셈블리를 구성하는 부품들의 이상 발생시, 종래의 전지모듈 구조와 비교하여 전지모듈 내부를 분해하지 않고 전지모듈의 전면 또는 후면에 장착된 전압 센싱 어셈블리만 교체하면 되므로, 유지 보수성 또한 크게 향상된다.In addition, as described above, the assembly structure composed of separate independent parts enables outer production, thereby greatly improving the manufacturing productivity of the battery module and, when an abnormality occurs in the components constituting the voltage sensing assembly, compared with the conventional battery module structure. Maintenance is also greatly improved because only the voltage sensing assembly mounted on the front or rear of the battery module needs to be replaced without disassembling the inside of the battery module.

상기 블록 케이스는 와이어들을 안정적으로 고정하기 위해 전면 방향으로 돌출되어 있는 체결구를 포함하고 있으며, 상기 와이어들이 블록 케이스의 체결구에 장착된 상태에서 버스 바의 전압 센싱용 단자와 접속되는 구조로 구성될 수 있다.The block case includes a fastener protruding in the front direction to stably fix the wires, and the block case is configured to be connected to a voltage sensing terminal of a bus bar in a state where the wires are mounted on the fastener of the block case. Can be.

따라서, 상기 구조의 전압 센싱 어셈블리는 와이어들이 블록 케이스의 체결구에 장착된 상태에서 버스 바의 전압 센싱용 단자에 접속되는 구조로 구성되어 있어서, 전체적으로 조립 과정이 간소하며 콤팩트하고 안정적으로 전압 검출이 가능한 구조를 가질 수 있다.Therefore, the voltage sensing assembly of the above structure has a structure in which the wires are connected to the voltage sensing terminals of the bus bars in a state where the wires are mounted at the fasteners of the block case, so that the overall assembly process is simple, and the voltage detection is compact and stable. It may have a possible structure.

또한, 와이어들이 리셉터클 단자와 같은 별도의 조립 부품 없이 버스바의 전압 센싱용 단자에 접속되므로 부품수를 감소시켜 원가를 절감하고, 조립 부품의 접촉 저항이 발생하지 않으므로 전압 센싱의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the wires are connected to the voltage sensing terminal of the busbar without any separate assembly such as the receptacle terminal, the cost can be reduced by reducing the number of parts and the reliability of voltage sensing can be improved because the contact resistance of the assembly does not occur. have.

본 발명에 따른 전지모듈은 전체적으로 콤팩트한 구조를 가지며, 많은 수의 부재들을 사용하지 않고도 구조적으로 안정한 기계적 체결과 전기적 접속을 이룰 수 있다. 또한, 소정의 단위들, 예를 들어, 4개, 6개, 8개, 10개 등의 전지셀들 또는 셀 모듈들로 전지모듈을 구성함으로써, 전지모듈을 필요한 수만큼 한정된 공간내에 효과적으로 장착할 수 있다.The battery module according to the present invention has a compact structure as a whole and can achieve structurally stable mechanical fastening and electrical connection without using a large number of members. In addition, by configuring a battery module with predetermined units, for example, four, six, eight, ten battery cells or cell modules, the battery module can be effectively mounted in a limited space as necessary. Can be.

따라서, 본 발명은 상기 전지모듈을 단위체로 사용하여 제조되는 고출력 대용량의 전지팩을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a high-output large-capacity battery pack manufactured using the battery module as a unit.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 차량을 제공한다.The present invention also provides a vehicle including the battery pack as a power source, having a limited mounting space, and exposed to frequent vibrations and strong shocks.

이 경우, 상기 차량은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차일 수 있다.In this case, the vehicle may be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle.

전지팩을 전원으로 사용하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, etc. using battery packs as power sources are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 단위모듈은, 3개의 전지셀이 한 쌍의 외장부재와 카트리지에 의해 조립되므로, 2개의 전지셀로 구성된 단위모듈과 비교하여 용량이 증대되어 단위 체적당 상대적으로 고용량 또는 고출력을 제공하는 콤팩트한 구조의 전지모듈과 전지팩을 제작할 수 있다.As described above, in the unit module according to the present invention, since three battery cells are assembled by a pair of exterior members and a cartridge, the capacity of the unit module is increased compared to the unit module composed of two battery cells, thereby increasing the relative per unit volume. As a result, a battery module and a battery pack having a compact structure providing high capacity or high power can be manufactured.

또한, 본 발명에 따른 단위모듈은 전지셀의 낮은 기계적 강성을 효과적으로 보강하면서 중량 및 크기의 증가를 최소화할 수 있고, 별도의 체결 부재 없이도 용이하게 결합할 수 있다.In addition, the unit module according to the present invention can minimize the increase in weight and size while effectively reinforcing the low mechanical rigidity of the battery cell, it can be easily coupled without a separate fastening member.

도 1은 단위모듈에 장착되는 전지셀의 사시도이다;
도 2는 도 1의 분해 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위모듈의 분해도이다;
도 4는 도 3의 단위모듈이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다;
도 5는 도 4의 단위모듈을 상부에서 바라본 평면도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 센싱 어셈블리가 장착된 전지모듈의 사시도이다;
도 7은 도 6의 전지모듈의 A 부위를 확대한 사시도이다;
도 8은 도 7의 B 부위를 확대한 사시도이다;
도 9는 도 6의 전지모듈의 전면을 나타내는 부분 확대도이다;
도 10은 도 6의 전지모듈의 전면에 전면커버가 부착된 것을 나타내는 사시도이다;
도 11은 도 10의 전지모듈에서 커버부재가 일부 제외된 상태를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view of a battery cell mounted in a unit module;
Fig. 2 is an exploded schematic view of Fig. 1; Fig.
3 is an exploded view of a unit module according to one embodiment of the present invention;
4 is a perspective view illustrating a state in which the unit module of FIG. 3 is coupled;
5 is a plan view of the unit module of FIG. 4 viewed from above;
6 is a perspective view of a battery module equipped with a voltage sensing assembly according to another embodiment of the present invention;
7 is an enlarged perspective view of a portion A of the battery module of FIG. 6;
8 is an enlarged perspective view of a portion B of FIG. 7;
9 is a partially enlarged view illustrating a front surface of the battery module of FIG. 6;
10 is a perspective view showing that the front cover is attached to the front of the battery module of Figure 6;
11 is a perspective view illustrating a state in which a cover member is partially removed from the battery module of FIG. 10.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 1에는 본 발명의 단위모듈에 장착되는 하나의 예시적인 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 분해 모식도가 도시되어 있다.1 is a perspective view of an exemplary battery cell mounted on a unit module of the present invention, and FIG. 2 is an exploded schematic view of FIG.

이들 도면을 참조하면, 파우치형 전지셀(200)은, 파우치형 전지케이스(100) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체가 그것의 양극 및 음극 탭들(220, 230)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극단자(222, 232)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to these figures, the pouch-shaped battery cell 200 includes an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator disposed between the anode and cathode taps 220 and 230 And two electrode terminals 222 and 232, which are electrically connected to each other, are sealed to be exposed to the outside.

전지케이스(100)는 전극조립체(210)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(142)를 포함하는 케이스 본체(140)와 그러한 본체(140)에 일체로서 연결되어 있는 덮개(150)로 이루어져 있다.The battery case 100 includes a case body 140 including a concave shaped storage portion 142 on which the electrode assembly 210 can be seated and a lid 150 integrally connected to the body 140 have.

스택형 또는 스택/폴딩형의 구조를 가진 전극조립체(210)는 다수의 양극 탭들(220)과 다수의 음극 탭들(230)이 각각 융착되어 전극단자(222, 232)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(140)의 잉여부(144)와 덮개 (150)가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극단자(222, 232) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극단자(222, 232)와 전지케이스(100)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극단자(222, 232)의 상하면에 절연필름(240)이 부착된다. The electrode assembly 210 having the stacked or stacked / folded structure has a plurality of anode tabs 220 and a plurality of anode tabs 230 welded to each other and coupled to the electrode terminals 222 and 232. In addition, when the excess portion 144 and the cover 150 of the case body 140 are heat-sealed by the heat welder, the short between the heat welder and the electrode terminals 222 and 232 is prevented from occurring and the electrode terminal 222 is prevented. The insulating film 240 is attached to upper and lower surfaces of the electrode terminals 222 and 232 to secure the sealing property between the battery pack 232 and the battery case 100.

케이스 본체(140)와 덮개(150)는 외측 수지층(110), 차단성 금속층(120) 및 내측 수지층(130)으로 구성되어 있고, 내측 수지층(130)은 케이스 본체(140)의 외면과 덮개(150)의 외면에 가해지는 열융착기(도시하지 않음)로부터의 열과 압력에 의해 밀착 고정될 수 있게 된다. The case body 140 and the cover 150 are composed of an outer resin layer 110, a barrier metal layer 120, and an inner resin layer 130, and the inner resin layer 130 is an outer surface of the case body 140. And it can be tightly fixed by the heat and pressure from the heat welding machine (not shown) applied to the outer surface of the cover 150.

전해액이 함침된 전극조립체(210)를 수납부(142)에 안착한 상태에서 케이스 본체(140)의 잉여부(144)와 덮개(150)의 접촉부위를 열융착시키면 실링부가 형성된다.The sealing part is formed by heat-sealing the contact portion between the excess part 144 of the case body 140 and the cover 150 while the electrode assembly 210 impregnated with the electrolyte is seated on the accommodating part 142.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위모듈의 분해도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 단위모듈이 결합된 상태를 나타내는 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 5에는 도 4의 단위모듈을 상부에서 바라본 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.3 is an exploded view schematically showing a unit module according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view schematically showing a state in which the unit module of Figure 3 is coupled. 5 is a plan view schematically showing the unit module of FIG. 4 from above.

이들 도면을 참조하면, 단위모듈(510)은 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있고 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 3개의 전지셀(512, 514, 516), 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 외장부재인 제 1 외장부재(520)와 제 2 외장부재(522), 및 전지셀들 사이에 개재된 상태로 전지셀들을 장착하고 있는 한 쌍의 카트리지(530, 532)로 구성되어 있다.Referring to these drawings, the unit module 510 excludes three battery cells 512, 514, 516, and electrode terminals in which electrode terminals are connected to each other in series and the connection parts of the electrode terminals are bent to form a stacked structure. And mounting the battery cells in a state interposed between the first exterior member 520, the second exterior member 522, and the battery cells, which are a pair of exterior members coupled to surround the entire outer surface of the battery cell stack. And a pair of cartridges 530 and 532.

제 1 외장부재(520)와 제 2 외장부재(522)는 전지셀 적층체의 외면 형상에 대응하는 내면 구조를 가지고 있고, 조립 체결방식으로 결합되어 있다.The first exterior member 520 and the second exterior member 522 have an inner surface structure corresponding to the outer surface shape of the battery cell stack, and are coupled in an assembly fastening manner.

또한, 제 1 외장부재(520)와 제 2 외장부재(522)의 단면 결합부(546)는, 체결 돌기와 체결구에 의해 결합되는 구조로 이루어져 있어서, 제 1 외장부재(520)와 제 2 외장부재(522)가 서로 대면하도록 접촉시킨 상태로 가압하였을 때 탄력적인 결합에 의해 맞물린다. 또한, 외부와 연통되는 개구부(550)가 제 1 외장부재(520)와 제 2 외장부재(522) 의 단면 결합부(546)에 형성되어 있어서 냉매의 유로로 사용된다.In addition, the cross-section coupling portion 546 of the first exterior member 520 and the second exterior member 522 has a structure that is coupled by a fastening protrusion and a fastener, the first exterior member 520 and the second exterior When the members 522 are pressed in contact with each other to face each other, they are engaged by elastic engagement. In addition, an opening 550 communicating with the outside is formed in the cross-section coupling part 546 of the first exterior member 520 and the second exterior member 522 and used as a flow path for the refrigerant.

제 1 전지셀(512)과 제 3 전지셀(516)의 전극단자는 내측으로 절곡된 상태로 제 2 전지셀(514)의 전극단자와 용접에 의해 병렬방식으로 결합된다.The electrode terminals of the first battery cell 512 and the third battery cell 516 are coupled in parallel by welding with electrode terminals of the second battery cell 514 while being bent inwardly.

3개의 선형 돌출부들(543, 544, 545)이 폭 방향(W)으로 서로 이격되어 있는 상태로 금속 판재인 외장부재(520)의 외면에 형성되어 있고, 원형 돌기(541)와 원형 홈(542)이 상단 돌출부(543)와 하단 돌출부(545)의 양측 단부에 각각 형성되어 있어서 인접한 단위모듈(도시하지 않음)과의 결합이 용이하게 달성된다.The three linear protrusions 543, 544, and 545 are formed on the outer surface of the exterior member 520, which is a metal plate, in a state of being spaced apart from each other in the width direction W, and the circular protrusion 541 and the circular groove 542. ) Are formed at both ends of the upper protrusion 543 and the lower protrusion 545, respectively, so that coupling with adjacent unit modules (not shown) is easily achieved.

선형 돌출부들(543, 544, 545)은 양 단부가 외장부재(520)의 폭 길이(W)보다 작고, 소정 크기의 단차들이(547, 548)가 외장부재(520)의 상단과 하단에 인접한 측면 및 외장 부재(520)의 좌우 양단에 인접한 측면에 형성되어 있어서, 모듈의 고정을 용이하게 한다.The linear protrusions 543, 544, and 545 have both ends smaller than the width length W of the exterior member 520, and the steps 547 and 548 of a predetermined size are adjacent to the top and bottom of the exterior member 520. It is formed on the side and adjacent sides of the left and right ends of the exterior member 520, thereby facilitating the fixing of the module.

카트리지(530, 532)는 전지셀(512)이 장착될 수 있도록 전지셀(512)에 대응하는 장방형 구조로서, 방열을 위한 개구(534)가 중앙 부위에 천공되어 있고, 전지셀들(512, 514, 516)을 고정하기 위한 체결부재(도 11의 552)가 삽입되는 체결구(536)들이 4 모서리에 각각 형성되어 있다.The cartridges 530 and 532 have a rectangular structure corresponding to the battery cells 512 so that the battery cells 512 can be mounted. The cartridges 530 and 532 have a perforated opening 534 for radiating heat, and the battery cells 512 Fasteners 536 into which fastening members (552 of FIG. 11) are inserted to fix 514 and 516 are formed at four corners, respectively.

도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 센싱 어셈블리가 장착된 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 전지모듈의 A 부위를 확대한 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 8에는 도 7의 B 부위를 확대한 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.6 is a perspective view schematically showing a battery module equipped with a voltage sensing assembly according to another embodiment of the present invention, Figure 7 is a perspective view showing an enlarged portion A of the battery module of FIG. It is. 8 is an enlarged perspective view schematically illustrating the portion B of FIG. 7.

이들 도면을 참조하면, 전압 센싱 어셈블리(300)는 전기절연성의 소재로 이루어져 있는 블록 케이스(310), 전압 센싱용 단자에 각각 접속되는 와이어들(320), 와이어들(320)의 검출 전압을 제어부(도시하지 않음)로 송부하는 커넥터(330)를 포함하고 있다.Referring to these drawings, the voltage sensing assembly 300 controls the detection voltage of the block case 310 made of an electrically insulating material, the wires 320 connected to the voltage sensing terminals, and the wires 320, respectively. The connector 330 sent to (not shown) is included.

블록 케이스(310)는 전지셀들의 전극단자 연결부들 사이의 공간에 수평방향으로 전지모듈(800)의 전면 상에 장착되어 있고, 전압 센싱용 단자들(342, 346)은 전지셀들의 전극단자 연결부와 전기적 접속되어 있는 버스 바들(340)의 하단부 또는 상단부에 형성되어 있다.The block case 310 is mounted on the front surface of the battery module 800 in a horizontal direction in a space between the electrode terminal connection portions of the battery cells, and the voltage sensing terminals 342 and 346 are connected to the electrode terminal of the battery cells. And a lower end or an upper end of the bus bars 340 which are electrically connected to each other.

집게 형상의 체결구(312)는 와이어들(320)을 안정적으로 고정하기 위해 블록 케이스(310)의 전면 방향으로 돌출되어 있고, 와이어들(320)은 블록 케이스(310)의 체결구(312)에 장착된 상태에서 버스 바(340)의 전압 센싱용 단자(346)와 접속되어 있다.Clamp-shaped fasteners 312 protrude in the front direction of the block case 310 to stably fix the wires 320, and the wires 320 are fasteners 312 of the block case 310. It is connected to the voltage sensing terminal 346 of the bus bar 340 in a state mounted on the.

또한, 블록 케이스(310)의 상단부와 하단부에는 버스 바(340)의 전압 센싱용 단자(342)가 삽입될 수 있도록 전압 센싱용 단자(342)에 대응하는 위치에 개구들(314)이 각각 형성되어 있고, 전압 센싱용 단자(342)는 와이어(320)가 삽입되어 끼워지는 클램핑 구조로 이루어져 있다.In addition, openings 314 are formed at positions corresponding to the voltage sensing terminals 342 so that the voltage sensing terminals 342 of the bus bar 340 may be inserted into the upper and lower ends of the block case 310. The voltage sensing terminal 342 has a clamping structure into which the wire 320 is inserted and inserted.

와이어들(320)은 외부와의 절연을 위해 절연성 관상부재(322)에 내장되어 있고, 버스 바(340)는 판상형 본체(344)와 전압 센싱용 단자(342)로 구성되어 있다.The wires 320 are embedded in the insulating tubular member 322 to insulate the outside, and the bus bar 340 includes a plate-shaped body 344 and a voltage sensing terminal 342.

판상형 본체(344)는 전지셀의 전극단자 결합부와 전기적 접속되도록 양측 단부가 수직으로 절곡되어 있고, 전압 센싱용 단자(342)는 판상형 본체의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있다.The plate-shaped body 344 is bent at both ends vertically so as to be electrically connected to the electrode terminal coupling portion of the battery cell, the voltage sensing terminal 342 is formed integrally with the upper end or the lower end of the plate-shaped body.

또한, 양극용 외부 입출력 단자(402)와 음극용 외부 입출력 단자(404)에 연결되는 버스 바는, 판상형 본체(344)의 하단부 일측면으로부터 대각선 방향으로 하향 연장되어 있는 외부 입출력 단자 접속부(348)를 포함하고 있다.In addition, a bus bar connected to the positive external input / output terminal 402 and the negative external input / output terminal 404 has an external input / output terminal connecting portion 348 extending downward from one side of the lower end of the plate-shaped body 344 in a diagonal direction. It includes.

체결용 홈(349)이 버스 바의 외부 입출력 단자 접속부(348)에 천공되어 있으므로, 외부 입출력 단자(404)가 체결용 홈(349)에 삽입되어 버스 바와 외부 입출력 단자(404)의 전기적 연결이 달성된다.Since the fastening groove 349 is drilled in the external input / output terminal connection portion 348 of the bus bar, the external input / output terminal 404 is inserted into the fastening groove 349 so that the electrical connection between the bus bar and the external input / output terminal 404 is established. Is achieved.

또한, 양극용 외부 입출력 단자(402)와 음극용 외부 입출력 단자(404)에 연결되는 버스 바의 전압 센싱용 단자(346)는 전지모듈(800)의 전방으로 수직 절곡되어 있는 버스 바 본체(344)의 하단부에 형성되어 있다. In addition, the voltage sensing terminal 346 of the bus bar connected to the positive external input / output terminal 402 and the negative external input / output terminal 404 is a bus bar body 344 vertically bent toward the front of the battery module 800. It is formed in the lower end of the).

격벽들(316)은 블록 케이스(310)의 상단면과 하단면에 형성되어 있어서 수분에 의한 통전을 방지하게 된다.The partitions 316 are formed on the top and bottom surfaces of the block case 310 to prevent electricity from being supplied.

도 9에는 도 6의 전지모듈의 전면을 나타내는 부분 확대도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 10에는 도 6의 전지모듈의 전면에 전면커버가 부착된 것을 나타내는 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 11에는 도 10의 전지모듈에서 커버부재가 일부 제외된 상태를 나타내는 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.9 is a partially enlarged view schematically illustrating the front surface of the battery module of FIG. 6, and FIG. 10 is a perspective view schematically showing that the front cover is attached to the front surface of the battery module of FIG. 6. 11 is a perspective view schematically showing a state in which the cover member is partially removed from the battery module of FIG. 10.

이들 도면을 도 3 및 도 6 내지 도 8과 함께 참조하면, 전지모듈(900)은 전압 센싱 어셈블리(300), 2개의 단위모듈 적층체(500), 및 단위모듈 적층체(500)의 네 모서리에 장착되는 커버 부재(600)로 구성되어 있다.3 and 6 to 8, the battery module 900 includes four edges of a voltage sensing assembly 300, two unit module stacks 500, and a unit module stack 500. It is composed of a cover member 600 attached to.

단위모듈 적층체(500)는 3개의 전지셀(512, 514, 516)이 2개의 외장부재 (520, 522)에 내장된 상태에서 2개의 카트리지(530, 532)에 장착되어 있는 구조의 단위모듈(510) 4 개가 측면으로 배열된 구조로 이루어져 있다.The unit module stack 500 includes a unit module having a structure in which three battery cells 512, 514, and 516 are mounted on two cartridges 530 and 532 in a state in which three battery cells 512, 514, and 516 are embedded in two exterior members 520 and 522. (510) It consists of four arranged side by side.

카트리지(530)의 전면에는, 전압 센싱 어셈블리(300)가 버스 바에 안정적으로 접속될 수 있도록, 전압 센싱 어셈블리(300) 및 버스 바의 장착을 위한 장착용 절연부재(700)가 조립 방식으로 체결될 수 있는 구조의 결합부(538)가 형성되어 있다.On the front surface of the cartridge 530, a mounting insulating member 700 for mounting the voltage sensing assembly 300 and the bus bar may be fastened in an assembly manner so that the voltage sensing assembly 300 may be stably connected to the bus bar. The coupling part 538 of the structure which can be formed is formed.

장착용 절연부재(700)는 단위모듈 적층체(500)의 전면에 대응하는 크기를 가진 직육면체 구조로 이루어져 있고, 후면에는 카트리지의 전면 단부가 삽입되어 결합될 수 있는 카트리지 결합홈(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 전면에는 전지셀의 전극단자 연결부가 후방으로부터 도입되어 노출될 수 있도록 전극단자 관통홈들(710)이 형성되어 있다.Mounting insulating member 700 is composed of a rectangular parallelepiped structure having a size corresponding to the front of the unit module stack 500, the cartridge coupling groove (not shown) that can be coupled to the front end of the cartridge inserted into the rear The electrode terminal through-grooves 710 are formed on the front surface thereof so that the electrode terminal connection portions of the battery cells can be introduced and exposed from the rear side.

또한, 외부 입출력 단자 접속부용 안착부(720)가 버스 바(340)의 외부 입출력 단자 접속부(348)를 안정적으로 탑재하기 위해 장착용 절연부재(700)의 전면의 양측 단부에 형성되어 있고, 블록 케이스용 안착부(730)는 블록 케이스(330)를 안정적으로 탑재하기 위해 장착용 절연부재(700)의 전면 중앙 부위에 형성되어 있다.In addition, the mounting portion 720 for the external input / output terminal connection portion is formed at both ends of the front surface of the mounting insulating member 700 in order to stably mount the external input / output terminal connection portion 348 of the bus bar 340, The case mounting part 730 is formed at the front center portion of the mounting insulating member 700 to stably mount the block case 330.

버스 바용 안착부들(740)은 버스 바(340)를 장착하기 위해 장착용 절연부재(700)의 전면에 버스 바(340)에 대응하는 크기로 형성되어 있다.The bus bar seating parts 740 are formed in a size corresponding to the bus bar 340 on the front surface of the mounting insulating member 700 to mount the bus bar 340.

또한, 전극단자 관통홈(710)을 통해 전면으로 노출된 전지셀의 전극단자 연결부는 전극단자 관통홈(710)에 장착되어 있는 버스 바(340)의 양 측면과 전기적 접속되어 있다.In addition, the electrode terminal connection portion of the battery cell exposed through the electrode terminal through groove 710 is electrically connected to both side surfaces of the bus bar 340 mounted in the electrode terminal through groove 710.

버스 바(340)는 버스 바용 안착부(740)와 열융착에 의해 결합되어 있고, 격벽들(750, 752)이 장착용 절연부재(700)의 상단면과 하단면에 형성되어 있어서, 수분에 의한 통전을 방지한다. The bus bar 340 is coupled to the bus bar seating part 740 by heat fusion, and partition walls 750 and 752 are formed on the top and bottom surfaces of the mounting insulating member 700 to prevent moisture. To prevent power failure.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

Claims

전극단자들이 상단 또는 하단에 함께 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서,
전극단자들이 (i) 직렬 또는 (ii) 병렬 또는 (iii) 직렬 및 병렬로 상호 연결되어 있고 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 3개의 전지셀들,
상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 외장부재, 및
전지셀들 사이에 개재된 상태로 전지셀들을 장착하고 있는 한 쌍의 카트리지,
를 포함하는 것으로 구성된 단위모듈;
상기 단위모듈 다수 개를 측면으로 배열한 구조의 단위모듈 적층체;
상기 단위모듈 적층체의 네 모서리에 장착되는 커버부재; 및
전지셀들의 전압을 센싱하기 위해 단위모듈 적층체의 전면 또는 후면에 장착되는 전압 센싱 어셈블리;
를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.A battery module including plate-shaped battery cells, the electrode terminals are formed together at the top or bottom,
Three battery cells in which electrode terminals are interconnected (i) in series or (ii) in parallel or (iii) in series and in parallel, and the connecting portions of the electrode terminals are bent to form a stacked structure,
A pair of exterior members coupled to each other to cover the entire outer surface of the battery cell stack except for the electrode terminal portion;
A pair of cartridges in which the battery cells are mounted while interposed between the battery cells,
To include A unit module configured;
A unit module stack having a plurality of unit modules arranged side by side;
A cover member mounted at four corners of the unit module stack; And
A voltage sensing assembly mounted on the front or rear of the unit module stack to sense the voltage of the battery cells;
The battery module comprising:

제 1 항에 있어서, 상기 외장부재는 전지셀 적층체의 외면 형상에 대응하는 내면 구조를 가지고 있으며, 조립 체결방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the exterior member has an inner surface structure corresponding to the outer surface shape of the battery cell stack, and is coupled in an assembly fastening manner.

제 2 항에 있어서, 상기 외장부재의 단면 결합부는, 외장부재들이 서로 대면하도록 접촉시킨 상태로 가압하였을 때 탄력적인 결합에 의해 맞물릴 수 있도록, 체결 돌기와 체결구에 의해 결합되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.According to claim 2, wherein the cross-section coupling portion of the outer member, the outer member is made of a structure that is coupled by the fastening protrusion and the fastener so that when they are pressed in a state in contact with each other facing by the elastic coupling. Battery module.

제 2 항에 있어서, 상기 외장부재의 단면 결합부에는 냉매의 유로로 사용될 수 있도록 외부와 연통되는 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 2, wherein the cross section coupling portion of the exterior member has an opening communicating with the outside so as to be used as a flow path of the refrigerant.

제 1 항에 있어서, 상기 전극단자들은 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the electrode terminals are joined by welding.

제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the battery cell is a pouch type battery cell in which an electrode assembly is built in a case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.

제 1 항에 있어서, 상기 외장부재는 금속 판재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the exterior member is made of a metal plate.

제 1 항에 있어서, 상기 외장부재의 외면에는 폭 방향(횡 방향)으로 서로 이격되어 있는 다수의 선형 돌출부들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈. The battery module according to claim 1, wherein a plurality of linear protrusions spaced apart from each other in the width direction (lateral direction) are formed on an outer surface of the exterior member.

제 8 항에 있어서, 상기 선형 돌출부들 중 상단 돌출부와 하단 돌출부의 양측 단부에는 인접한 단위모듈과의 결합이 용이하도록 원형 돌기와 원형 홈이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 8, wherein circular protrusions and circular grooves are formed at both ends of the upper protrusion and the lower protrusion of the linear protrusions to facilitate coupling with adjacent unit modules.

제 8 항에 있어서, 상기 선형 돌출부들은 그것의 양 단부가 외장부재의 폭 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 전지모듈.9. The battery module according to claim 8, wherein both ends of the linear protrusions are smaller than the width of the outer member.

제 1 항에 있어서, 상기 외장부재의 상단과 하단에 인접한 측면에는 모듈의 고정을 용이하게 하기 위한 소정 크기의 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein a step of a predetermined size is formed on side surfaces adjacent to the upper and lower ends of the exterior member to facilitate fixing of the module.

제 1 항에 있어서, 상기 외장부재의 좌우 양단에 인접한 측면에는 모듈의 고정을 용이하게 하기 위한 소정 크기의 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein a step of a predetermined size is formed on side surfaces adjacent to the left and right ends of the exterior member to facilitate fixing of the module.

제 1 항에 있어서, 상기 카트리지는, 전지셀이 장착될 수 있도록 상기 전지셀에 대응하는 장방형 구조로서, 방열을 위한 개구가 중앙 부위에 천공되어 있고, 전지셀들을 고정하기 위한 체결부재가 삽입되는 체결구가 4 모서리에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The method of claim 1, wherein the cartridge is a rectangular structure corresponding to the battery cell so that the battery cell can be mounted, the opening for heat dissipation is perforated in the central portion, the fastening member for fixing the battery cells is inserted Battery module, characterized in that the fastener is formed in each of the four corners.

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제 1 항에 있어서, 상기 카트리지의 전면에는, 전압 센싱 어셈블리가 버스 바에 안정적으로 접속될 수 있도록, 상기 전압 센싱 어셈블리 및 버스 바의 장착을 위한 장착용 절연부재가 조립 방식으로 체결될 수 있는 구조의 결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The structure of claim 1, wherein a mounting insulating member for mounting the voltage sensing assembly and the bus bar may be fastened in an assembly manner so that the voltage sensing assembly may be stably connected to the bus bar. Battery module characterized in that the coupling portion is formed.

제 15 항에 있어서, 상기 장착용 절연부재는 단위모듈 적층체의 전면에 대응하는 크기를 가진 직육면체 구조로 이루어져 있고, 후면에는 카트리지의 전면 단부가 삽입되어 결합될 수 있는 카트리지 결합홈이 형성되어 있으며, 전면에는 전지셀의 전극단자 연결부가 후방으로부터 도입되어 노출될 수 있도록 전극단자 관통홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.16. The method of claim 15, wherein the mounting insulating member has a rectangular parallelepiped structure having a size corresponding to the front surface of the unit module stack, the rear surface is formed with a cartridge coupling groove that can be coupled to the front end of the cartridge is inserted; The front surface of the battery module, characterized in that the electrode terminal through grooves are formed so that the electrode terminal connecting portion of the battery cell is introduced from the rear to be exposed.

제 16 항에 있어서, 상기 장착용 절연부재의 전면에는,
버스 바의 외부 입출력 단자 접속부를 안정적으로 탑재하기 위한 외부 입출력 단자 접속부용 안착부가 양측 단부에 형성되어 있고,
블록 케이스를 안정적으로 탑재하기 위한 블록 케이스용 안착부가 중앙 부위에 형성되어 있으며,
버스 바를 장착하기 위한 버스 바용 안착부들이 버스 바에 대응하는 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The method of claim 16, wherein the front surface of the mounting insulating member,
Mounting portions for external input / output terminal connecting portions for stably mounting the external input / output terminal connecting portions of the bus bars are formed at both ends,
The mounting portion for the block case for stably mounting the block case is formed in the center part,
Battery module, characterized in that the bus bar mounting portion for mounting the bus bar is formed in a size corresponding to the bus bar.

제 1 항에 있어서, 상기 전압 센싱 어셈블리는,
(a) 전기절연성의 소재로 이루어져 있고, 전지셀들의 전극단자 연결부들 사이의 공간에 수평방향으로 전지모듈의 전면 또는 후면 상에 장착되는 블록 케이스;
(b) 상기 전지셀들의 전극단자 연결부와 전기적 접속되어 있는 버스 바의 상단부 또는 하단부에 일체형으로 형성되어 있는 전압 센싱용 단자에 각각 접속되는 와이어들; 및
(c) 상기 와이어들의 검출 전압을 제어부로 송부하는 커넥터;
를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The method of claim 1, wherein the voltage sensing assembly,
(a) a block case made of an electrically insulating material and mounted on the front or rear side of the battery module in a horizontal direction in a space between the electrode terminal connections of the battery cells;
(b) wires connected to voltage sensing terminals formed integrally with an upper end portion or a lower end portion of a bus bar electrically connected to an electrode terminal connection portion of the battery cells; And
(c) a connector for transmitting the detected voltage of the wires to a control unit;
The battery module comprising:

제 18 항에 있어서, 상기 블록 케이스는 와이어들을 안정적으로 고정하기 위해 전면 방향으로 돌출되어 있는 체결구를 포함하고 있으며, 상기 와이어들이 블록 케이스의 체결구에 장착된 상태에서 버스 바의 전압 센싱용 단자와 접속되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The terminal of claim 18, wherein the block case includes a fastener protruding in the front direction to stably fix the wires, and the terminal for voltage sensing of the bus bar while the wires are mounted on the fastener of the block case. Battery module, characterized in that connected with.

제 1 항에 따른 전지모듈을 단위체로 사용하여 제조되는 고출력 대용량의 전지팩.A high output large capacity battery pack manufactured by using the battery module according to claim 1 as a unit.

제 20 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량. A vehicle comprising the battery pack according to claim 20 as a power source.

제 21 항에 있어서, 상기 차량은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차인 것을 특징으로 하는 차량.22. The vehicle according to claim 21, wherein the vehicle is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle.