WO2014178566A1 - Battery module aggregate included in battery pack for vehicle - Google Patents

Abstract

The present invention discloses a battery module aggregate included in a battery pack for a vehicle. The battery module aggregate according to the present invention comprises four battery modules inside of which a plurality of cylindrical secondary battery cells (hereinafter referred to as "cells") are interposed between an upper frame and a lower frame, wherein two of the four battery modules are arranged side-by-side, and two battery modules are stacked on top of the two battery modules arranged side-by-side. According to the present invention, the stable and economical battery module aggregate comprising the plurality of secondary battery cells can be provided.

Description

자동차용 배터리 팩에 포함되는 배터리 모듈 집합체Battery module assembly included in car battery pack

본 발명은 배터리 모듈 집합체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차용 배터리 팩에 포함되는 배터리 모듈 집합체에 있어서 배터리 모듈 사이의 기계적 연결에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module assembly, and more particularly to a mechanical connection between the battery module in the battery module assembly included in the automotive battery pack.

본 출원은 2013년 4월 29일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2013-0047475호 및 2013년 5월 31일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2013-0063089호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.This application is a priority application for Korean Patent Application No. 10-2013-0047475, filed April 29, 2013, and Korean Patent Application No. 10-2013-0063089, filed May 31, 2013. All the contents disclosed in the specification and drawings of this application are incorporated in this application by reference.

제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.The secondary battery has high applicationability and high electrical energy characteristics such as high energy density according to the product group, and is not only a portable device but also an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV) driven by an electric driving source. It is applied universally. The secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of drastically reducing the use of fossil fuels is generated but also no by-products of energy use are generated.

현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀의 작동 전압은 약 2.5V~4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 다수의 이차전지 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 이차전지 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 이차전지 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and the like. The operating voltage of the unit secondary battery cell is about 2.5V to 4.2V. Therefore, when a higher output voltage is required, a plurality of secondary battery cells may be connected in series to configure a battery pack. In addition, the battery pack may be configured by connecting a plurality of secondary battery cells in parallel according to charge and discharge capacity required for the battery pack. Therefore, the number of secondary battery cells included in the battery pack may be variously set according to the required output voltage or charge and discharge capacity.

한편 다수의 이차전지 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 배터리 팩에 포함된 이차전지 셀들은 전기적 및 기계적으로 견고하게 연결될 필요가 있다. 따라서, 이와 같이 이차 전지 셀들의 연결이 견고하게 이루어질 수 있도록 하는 안정적이고 경제적인 배터리 모듈 집합체 및 배터리 팩 디자인이 요구된다.Meanwhile, when a plurality of secondary battery cells are connected in series / parallel to configure a battery pack, the secondary battery cells included in the battery pack need to be electrically and mechanically connected. Accordingly, there is a need for a stable and economical battery module assembly and battery pack design that enables the connection of secondary battery cells to be securely made.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 자동차용 배터리 팩에 포함되는 배터리 모듈 집합체를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the prior art as described above, and an object thereof is to provide a battery module assembly included in a battery pack for an automobile.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈 집합체는 다수의 원통형 이차전지 셀(이하 '셀')이 상부 프레임 및 하부 프레임 사이에 개재된 4개의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 집합체로서, 상기 4개의 배터리 모듈 중 2개의 배터리 모듈이 나란히 배열되고, 상기 나란히 배열된 2개의 배터리 모듈 위에 2개의 배터리 모듈이 적층된다.The battery module assembly according to the present invention for achieving the above technical problem is a battery module assembly comprising a plurality of cylindrical secondary battery cells (hereinafter 'cell') including four battery modules interposed between the upper frame and the lower frame, Two battery modules of the four battery modules are arranged side by side, and two battery modules are stacked on the two battery modules arranged side by side.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리 모듈의 상부 프레임의 상단부에는 돌출부가 형성되어 있고, 상기 하부 프레임의 하단부에는 상기 돌출부의 형상 및 위치에 대응되는 만입부가 형성되어 있으며, 상기 적층되는 배터리 모듈 중 어느 하나의 상기 돌출부와 나머지 하나의 상기 만입부가 결합된다.According to an embodiment of the present invention, a protrusion is formed at an upper end of the upper frame of the battery module, an indentation corresponding to the shape and position of the protrusion is formed at the lower end of the lower frame, and the stacked battery modules Any one of the protrusions and the other one indentation is combined.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 프레임 또는 상기 하부 프레임의 일 측면에는 다른 배터리 모듈과 결합을 위한 연결부가 형성되어 있으며, 상기 4개의 배터리 모듈 중 각각 나란히 배열되는 배터리 모듈은, 상기 연결부에 의해 연결된다. 이 때, 상기 연결부는, '

' 또는 '

' 형상을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, one side of the upper frame or the lower frame is formed with a connection for coupling with the other battery module, the battery modules arranged in parallel with each of the four battery modules, the connection portion Is connected by. At this time, the connecting portion, '

' or '

Can have a shape.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나란히 배열되고 아래 위치한 2개의 배터리 모듈은, 하부에 개재된 플레이트를 통해서 연결된다. 이 경우, 상기 하부에 개재된 플레이트는, 상기 나란히 배열되고 아래 위치한 2개의 배터리 모듈을 합한 면적보다 크며, 상기 하부에 개재된 플레이트에서, 상기 나란히 배열되고 아래 위치한 2개의 배터리 모듈을 벗어난 부분은 수직으로 접혀 상기 나란히 배열되고 아래 위치한 2개의 배터리 모듈의 측면에 나사를 통해 연결된다.According to one embodiment of the invention, the two battery modules arranged side by side and positioned below, are connected through a plate interposed at the bottom. In this case, the plate interposed in the lower portion is larger than the sum of the two battery modules arranged side by side and located below, and in the plate interposed in the lower portion, the portions apart from the two battery modules arranged side by side and positioned below are vertical. Folded into the side by side and are connected via a screw to the side of the two battery modules located below.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나란히 배열되고 아래 위치한 2개의 배터리 모듈의 상단부에는, 일부가 수직으로 접힌 플레이트가 연결되고, 상기 수직으로 접힌 플레이트 부분이 상기 나란히 배열된 2개의 배터리 모듈 위에 적층된 2개의 배터리 모듈과 각각 연결된다. 이 때, 상기 상부 프레임 및 하부 프레임의 측면에는 나사선이 형성되어 있고, 상기 나사선과 나사를 통해서 상기 수직으로 접힌 플레이트 부분이 상기 상부 프레임 또는 상기 하부 프레임과 연결된다.According to an embodiment of the present invention, the upper part of the two battery modules arranged side by side and positioned below, a portion of the vertically folded plate is connected, the vertically folded plate portion is stacked on the two battery modules arranged side by side Connected to each of the two battery modules. At this time, a screw thread is formed on the side surfaces of the upper frame and the lower frame, and the vertically folded plate portion is connected to the upper frame or the lower frame through the screw thread and the screw.

본 발명의 일 측면에 따르면, 다수의 이차전지 셀을 포함하는 안정적이고 경제적인 배터리 모듈 집합체를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, it is possible to provide a stable and economical battery module assembly including a plurality of secondary battery cells.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체를 포함하는 배터리 팩을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view of a battery pack including a battery module assembly according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체를 포함하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view of a battery pack including a battery module assembly according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 배터리 모듈 집합체를 구성하는 배터리 모듈의 사시도이다.3 is a perspective view of a battery module constituting a battery module assembly according to the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체에 포함되는 4개의 배터리 모듈 중 1번 배터리 모듈의 사시도이다.4 is a perspective view of abattery module 1 of the four battery modules included in the battery module assembly according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체에 포함되는 4개의 배터리 모듈 중 2번 배터리 모듈의 사시도이다.5 is a perspective view of a battery module 2 of the four battery modules included in the battery module assembly according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체에 포함되는 4개의 배터리 모듈 중 1번 및 2번 배터리 모듈이 연결된 모습을 도시한 분해 사시도이다.FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating a state in whichbattery modules 1 and 2 are connected among four battery modules included in a battery module assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체에 포함되는 4개의 배터리 모듈 중 3번 및 4번 배터리 모듈이 적층되는 모습을 도시한 분해 사시도이다.FIG. 7 is an exploded perspective view illustrating the stacking of three and four battery modules among four battery modules included in a battery module assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체의 사시도이다.8 is a perspective view of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체(50)를 포함하는 배터리 팩(1)을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view illustrating abattery pack 1 including abattery module assembly 50 according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 배터리 팩(1)은 자동차, 하이브리드차(HEV), 전기차(EV) 등에 장착될 수 있는 자동차용 배터리 팩(1)이다.Thebattery pack 1 illustrated in FIG. 1 is anautomotive battery pack 1 that may be mounted on an automobile, a hybrid vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), and the like.

바람직하게, 상기 배터리 팩(1)의 크기는 자동차용 표준 배터리의 규격을 따른다. 따라서, 상기 배터리 팩(1)은 전체적으로 육면체의 형상을 가질 수 있다.Preferably, the size of thebattery pack 1 is in accordance with the standard of the automotive standard battery. Therefore, thebattery pack 1 may have a hexahedron shape as a whole.

또한 바람직하게, 상기 배터리 모듈 집합체(50) 역시 자동차용 표준 배터리의 규격을 따르기 위한 크기를 가질 수 있다. 그러나, 상기 배터리 팩(1) 및 배터리 모듈 집합체(50)의 크기는 상기 예시에 제한되지 않으며 실시예에 따라 가로, 세로, 높이의 길이는 다양할 수 있다.Also preferably, thebattery module assembly 50 may also have a size to comply with the standard of the standard battery for automobiles. However, sizes of thebattery pack 1 and thebattery module assembly 50 are not limited to the above examples, and the length of thebattery pack 1 and thebattery module assembly 50 may vary depending on the embodiment.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체(50)를 포함하는 배터리 팩(1)의 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view of abattery pack 1 including abattery module assembly 50 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체(50)는 내부 케이스(30)가 연결되고, 상부 팩 케이스(10)와 하부 팩 케이스(70) 사이에 내장되어 배터리 팩(1)을 구성한다.Thebattery module assembly 50 according to the exemplary embodiment of the present invention has aninner case 30 connected thereto and is embedded between theupper pack case 10 and thelower pack case 70 to constitute thebattery pack 1.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체(50)를 구성하는 배터리 모듈(60)의 사시도이다.3 is a perspective view of thebattery module 60 constituting thebattery module assembly 50 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 배터리 모듈(60)은 다수의 원통형 이차전지 셀(62, 이하 '셀')이 상부 프레임(61) 및 하부 프레임(63) 사이에 개재되어 구성된다. 설명의 편의상 상부 프레임(61) 쪽으로 노출된 셀(62)의 전극을 고전위 전극(+), 하부 프레임(63) 쪽으로 노출된 셀(62)의 전극을 저전위(-)으로 가정하겠다. 그리고, 상기 상부 프레임(61)과 하부 프레임(63)은 육안상 식별을 용이하게 하기 위해, 상부 프레임(61)은 짙은 색이며 하부 프레임(63)은 옅은 색으로 도시하였다.Referring to FIG. 3, thebattery module 60 includes a plurality of cylindrical secondary battery cells 62 (hereinafter, referred to as 'cells') interposed between theupper frame 61 and thelower frame 63. For convenience of explanation, it is assumed that the electrode of thecell 62 exposed toward theupper frame 61 is the high potential electrode (+), and the electrode of thecell 62 exposed toward thelower frame 63 is the low potential (−). In addition, theupper frame 61 and thelower frame 63 are illustrated in theupper frame 61 in a dark color and thelower frame 63 in a light color to facilitate visual identification.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 자동차용으로서 12V의 작동 전압을 가질 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 셀(62)은 3V의 작동 전압을 가질 수 있다. 따라서, 4개의 배터리 모듈(60)은 직렬로 연결되어 배터리 모듈 집합체(50)를 구성할 수 있다.Thebattery pack 1 according to an embodiment of the present invention may have an operating voltage of 12V for an automobile. In addition, thesecondary battery cell 62 according to an embodiment of the present invention may have an operating voltage of 3V. Therefore, the fourbattery modules 60 may be connected in series to form thebattery module assembly 50.

이하에서는, 도 3에 도시된 배터리 모듈(60)을 통해 구성된 배터리 모듈 집합체(50)에 대해서 설명하도록 하겠다. 참고로, 본 명세서에서 상부, 하부, 상단 및 하단은 도면에 도시된 방향을 중심으로 위치를 가르키는 용어이다.Hereinafter, thebattery module assembly 50 configured through thebattery module 60 shown in FIG. 3 will be described. For reference, in the present specification, the top, bottom, top, and bottom are terms indicating a location about a direction shown in the drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체(50)는 4개의 배터리 모듈(60)로 구성된다. 이하 4개의 배터리 모듈(60)을 구분하기 위해서 순서대로 번호를 붙이도록 하겠다.Battery module assembly 50 according to an embodiment of the present invention is composed of four battery modules (60). Hereinafter, in order to distinguish the fourbattery modules 60 will be numbered in order.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체(50)에 포함되는 4개의 배터리 모듈 중 1번 배터리 모듈(60-1)의 사시도이다.4 is a perspective view of a battery module 60-1 of four battery modules included in thebattery module assembly 50 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 도 3에 도시된 배터리 모듈(60)의 상부 프레임(61-1)에 플레이트(51)가 추가된 것을 확인할 수 있다. 상기 플레이트(51)는 금속으로서 상기 배터리 모듈(60-1)의 고전위 단자와 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 플레이트(51)에 의해서 상기 배터리 모듈(60-1)에 포함된 셀(62-1)들의 고전위 단자가 전기적으로 병렬 연결될 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that theplate 51 is added to the upper frame 61-1 of thebattery module 60 shown in FIG. 3. Theplate 51 is a metal and is electrically connected to the high potential terminal of the battery module 60-1. Therefore, the high potential terminals of the cells 62-1 included in the battery module 60-1 may be electrically connected in parallel by theplate 51.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이트(51)의 재질은 니켈, 구리, 황동 및 니켈 도금된 구리로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 재질은 일 예시에 불과하며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 대체할 수 있는 모든 금속을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the material of theplate 51 may be any one selected from the group consisting of nickel, copper, brass and nickel plated copper. The material is only one example and may include any metal that can be easily replaced by those skilled in the art.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이트(51)의 두께는 0.1mm~0.4mm이다. 상기 두께는 금속의 성질에 따른 강성, 전기 전도성 등을 고려하여 다양하게 설계가 가능하다.According to one embodiment of the invention, the thickness of theplate 51 is 0.1mm ~ 0.4mm. The thickness can be variously designed in consideration of the stiffness, electrical conductivity, etc. according to the properties of the metal.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이트(51)과 상기 셀(62-1)들의 연결은 저항 용접, 초음파 용접, 레이저 용접 또는 도전성 접착제에 의해 이루어진다.According to an embodiment of the present invention, theplate 51 and the cell 62-1 are connected by resistance welding, ultrasonic welding, laser welding or conductive adhesive.

상기 플레이트(51)의 전체 면적은 상기 1번 배터리 모듈(60-1)의 상부 프레임(61-1)면적보다 크다. 그리고, 상기 플레이트(51)의 일부 즉, 상기 1번 배터리 모듈(60-1)의 상부 프레임(61-1) 면적보다 벗어난 부분(51-a)은 수직으로 접혀있다. 상기 접힌 부분(51-a)은 이후 배터리 모듈 집합체(50)를 구성할 때, 상부에 적층되는 배터리 모듈(도 7의 60-3 참조)과 기계적 연결 및 전기적 연결을 위한 부분이다.The total area of theplate 51 is larger than the area of the upper frame 61-1 of the first battery module 60-1. In addition, a part of theplate 51, that is, a portion 51-a that is out of an area of the upper frame 61-1 of the first battery module 60-1, is folded vertically. The folded portion 51-a is a portion for mechanical connection and electrical connection with a battery module (see 60-3 of FIG. 7) stacked on the upper side when configuring thebattery module assembly 50.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체(50)에 포함되는 4개의 배터리 모듈 중 2번 배터리 모듈(60-2)의 사시도이다.FIG. 5 is a perspective view of a battery module 60-2 of four battery modules included in thebattery module assembly 50 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 2번 배터리 모듈(60-2)은 도 3에 도시된 배터리 모듈(60)이 뒤집어 진 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 2번 배터리 모듈(60-2)의 하부 프레임(63-2)에 플레이트(52)가 추가된 것을 확인할 수 있다. 상기 플레이트(52)는 금속으로서 상기 배터리 모듈(60-2)의 저전위 단자와 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 플레이트(52)에 의해서 상기 2번 배터리 모듈(60-2)에 포함된 셀(62-2)들의 저전위 단자가 전기적으로 병렬 연결될 수 있다.Referring to FIG. 5, the second battery module 60-2 may check that thebattery module 60 shown in FIG. 3 is turned upside down. In addition, theplate 52 is added to the lower frame 63-2 of the battery module 60-2. Theplate 52 is a metal and is electrically connected to the low potential terminal of the battery module 60-2. Therefore, the low potential terminals of the cells 62-2 included in the second battery module 60-2 may be electrically connected in parallel by theplate 52.

상기 플레이트(52)의 재질, 두께 및 용접 방식은 도 4에 도시된 플레이트(51)와 동일하다.The material, thickness, and welding method of theplate 52 are the same as those of theplate 51 shown in FIG. 4.

상기 플레이트(52)의 전체 면적은 상기 2번 배터리 모듈(60-2)의 하부 프레임(63-2) 면적보다 크다. 그리고, 상기 플레이트(52)의 일부 즉, 상기 2번 배터리 모듈(60-2)의 하부 프레임(63-2)보다 벗어난 부분(52-a)은 수직으로 접혀있다. 상기 접힌 부분(52-a)은 이후 배터리 모듈 집합체(50)를 구성할 때, 상부에 적층되는 배터리 모듈(도 7의 60-4 참조)과 기계적 연결 및 전기적 연결을 위한 부분이다.The total area of theplate 52 is larger than that of the lower frame 63-2 of the second battery module 60-2. A portion of theplate 52, that is, a portion 52-a deviating from the lower frame 63-2 of the battery module 60-2, is vertically folded. The folded portion 52-a is a portion for mechanical connection and electrical connection with a battery module (see 60-4 of FIG. 7) stacked on top when thebattery module assembly 50 is configured.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체(50)에 포함되는 4개의 배터리 모듈 중 1번 및 2번 배터리 모듈(60-1, 60-2)이 연결된 모습을 도시한 분해 사시도이다.FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating a case in which the first and second battery modules 60-1 and 60-2 of the four battery modules included in thebattery module assembly 50 are connected according to an exemplary embodiment of the present invention. .

도 6을 참조하면, 상기 1번 및 2번 배터리 모듈(60-1, 60-2) 하단에 플레이트(53)가 배치된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that theplate 53 is disposed at the bottom of the first and second battery modules 60-1 and 60-2.

상기 플레이트(53)는 금속으로서 상기 1번 배터리 모듈(60-1)의 저전위 단자와 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 플레이트(53)에 의해서 상기 1번 배터리 모듈(60-1)에 포함된 셀(62-1)들의 저전위 단자가 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 한편, 상기 플레이트(53)는 금속으로서 상기 2번 배터리 모듈(60-2)의 고전위 단자와 전기적으로 연결되다. 따라서, 상기 플레이트(53)에 의해서 상기 2번 배터리 모듈(60-2)에 포함된 셀(62-)들의 고전위 단자가 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 동시에, 상기 플레이트(53)는 상기 1번 배터리 모듈(60-1) 및 상기 2번 배터리 모듈(60-2)을 모두 포함하는 면적을 가지고 있다. 따라서, 상기 1번 배터리 모듈(60-1)의 저전위 단자와 2번 배터리 모듈(60-2)의 고전위 단자가 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.Theplate 53 is a metal and is electrically connected to the low potential terminal of the first battery module 60-1. Accordingly, the low potential terminals of the cells 62-1 included in the first battery module 60-1 may be electrically connected in parallel by theplate 53. On the other hand, theplate 53 is a metal is electrically connected to the high potential terminal of the second battery module 60-2. Accordingly, the high potential terminals of the cells 62-included in the second battery module 60-2 may be electrically connected in parallel by theplate 53. At the same time, theplate 53 has an area including both the first battery module 60-1 and the second battery module 60-2. Therefore, the low potential terminal of the first battery module 60-1 and the high potential terminal of the second battery module 60-2 may be electrically connected in series.

상기 플레이트(53)의 재질, 두께 및 용접 방식은 도 4에 도시된 플레이트(51)와 동일하다.The material, thickness, and welding method of theplate 53 are the same as theplate 51 shown in FIG. 4.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이트(53)의 전체 면적은 상기 1번 배터리 모듈(60-1) 및 2번 배터리 모듈(60-2)을 합한 면적보다 크다. 그리고, 상기 플레이트(53)의 일부 즉, 상기 1번 배터리 모듈(60-1)과 2번 배터리 모듈(60-2)을 합한 면적보다 벗어난 부분(53-a)은 수직으로 접혀있다. 그리고, 상기 1번 배터리 모듈(60-1)의 측면과 2번 배터리 모듈(60-2)의 측면에는 나사선(68)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 수직으로 접힌 부분(53-a)에 나사 구멍을 형성하고, 상기 나사선(68) 및 나사를 통해서 상기 플레이트(53)는 1번 배터리 모듈(60-1) 및 2번 배터리 모듈(60-2)과 기계적으로 연결될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the total area of theplate 53 is larger than the sum of the area of the first battery module 60-1 and the second battery module 60-2. In addition, a part of theplate 53, that is, the portion 53-a that is out of the area of the sum of the first battery module 60-1 and the second battery module 60-2, is folded vertically. Ascrew thread 68 is formed on the side of the first battery module 60-1 and the side of the second battery module 60-2. Accordingly, a screw hole is formed in the vertically folded portion 53-a, and theplate 53 is connected to the first battery module 60-1 and thesecond battery module 60 through thescrew line 68 and the screw. -2) and can be mechanically connected.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리 모듈(60)은 상기 상부 프레임(61) 또는 상기 하부 프레임(63)의 일 측면에는 다른 배터리 모듈과 결합을 위한 연결부(67, 67-1)가 형성되어 있다.According to an embodiment of the present invention, thebattery module 60 is formed on one side of theupper frame 61 or thelower frame 63, the connectingportion 67, 67-1 for coupling with the other battery module is formed. It is.

다시 도 3을 참조하면, 상기 배터리 모듈(60)의 상기 상부 프레임(61) 및 상기 하부 프레임(63)의 측면에 형성된 연결부(67, 67-1)를 확인할 수 있다. 상술하였듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 4개의 배터리 모듈(60)이 배터리 모듈 집합체(50)를 구성한다(도 2 참조번호 50 참고). 이때, 배터리 모듈(60)은 상기 연결부(67, 67-1)를 통해 측면에 인접 배치된 다른 배터리 모듈(60)과 기계적으로 결합될 수 있다.Referring back to FIG. 3, the connectingparts 67 and 67-1 formed on the side surfaces of theupper frame 61 and thelower frame 63 of thebattery module 60 may be identified. As described above, in thebattery pack 1 according to the exemplary embodiment of the present invention, fourbattery modules 60 constitute the battery module assembly 50 (seereference numeral 50 of FIG. 2). In this case, thebattery module 60 may be mechanically coupled to anotherbattery module 60 disposed adjacent to the side through the connectingparts 67 and 67-1.

본 발명의 일 예시에 따르면, 상기 연결부(67, 67-1)는 '

' 또는 '

' 형상을 가진다. 상기 '

' 형상의 연결부(67)와 '

' 형상의 연결부(67-1)가 상호 연결되어 상기 배터리 모듈(60)의 수평 방향 이탈을 방지할 수 있다. 이를 위해 차후 배터리 모듈 집합체(50)를 구성할 때 상호 인접하게 될 배터리 모듈(60)에는 상기 '

' 형상의 연결부(67)와 '

' 형상의 연결부(67-1)가 상호 연결되도록 배치될 수 있다.According to one example of the invention, the connecting portion (67, 67-1) is'

' or '

'Has a shape. remind '

'Connected section 67 of the shape'

The connecting portions 67-1 of the 'shape are connected to each other to prevent thebattery module 60 from escaping in the horizontal direction. To this end, when thebattery module assembly 50 is configured in the future, thebattery modules 60 to be adjacent to each other include the above '

'Connected section 67 of the shape'

'-Shaped connecting portion 67-1 may be arranged to be interconnected.

상기 1번 배터리 모듈(60-1) 및 상기 2번 배터리 모듈(60-2)의 측면에 연결부(67, 67-1)가 형성된 경우, 상기 1번 배터리 모듈(60-1) 및 상기 2번 배터리 모듈(60-2)은 상기 연결부(67, 67-1)를 통해서 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 연결부(67, 67-1)는 배터리 모듈 집합체(50)를 구성하는 배터리 모듈(60) 사이의 기계적 결합력을 향상시켜준다.When the connectingparts 67 and 67-1 are formed on the side surfaces of the first battery module 60-1 and the second battery module 60-2, the first battery module 60-1 and the second battery module 60-1 are formed. The battery module 60-2 may be mechanically connected through theconnection parts 67 and 67-1. The connectingparts 67 and 67-1 improve the mechanical coupling force between thebattery modules 60 constituting thebattery module assembly 50.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체(50)에 포함되는 4개의 배터리 모듈 중 3번 및 4번 배터리 모듈(60-3, 60-4)이 적층되는 모습을 도시한 분해 사시도이다.FIG. 7 is an exploded perspective view illustrating a stacking of three and four battery modules 60-3 and 60-4 among four battery modules included in thebattery module assembly 50 according to an exemplary embodiment of the present invention. to be.

도 7을 참조하면, 상기 3번 배터리 모듈(60-3)의 고전위 단자에는 플레이트(54)가 결합된다. 그리고, 상기 3번 배터리 모듈(60-3)의 저전위 단자에는 플레이트(55)가 결합된다. 상기 플레이트(54, 55)에 의해 상기 3번 배터리 모듈(60-3)에 포함된 셀(62-3)들은 전기적으로 병렬 연결될 수 있다.Referring to FIG. 7, a plate 54 is coupled to the high potential terminal of the third battery module 60-3. In addition, the plate 55 is coupled to the low potential terminal of the third battery module 60-3. The cells 62-3 included in the third battery module 60-3 by the plates 54 and 55 may be electrically connected in parallel.

상기 4번 배터리 모듈(60-4)의 고전위 단자에는 플레이트(56)가 결합된다. 그리고, 상기 4번 배터리 모듈(60-3)의 저전위 단자에는 플레이트(57)가 결합된다. 상기 플레이트(56, 57)에 의해 상기 4번 배터리 모듈(60-4)에 포함된 셀(62-4)들은 전기적으로 병렬 연결될 수 있다.Theplate 56 is coupled to the high potential terminal of the fourth battery module 60-4. In addition, theplate 57 is coupled to the low potential terminal of the fourth battery module 60-3. The cells 62-4 included in the 4th battery module 60-4 by theplates 56 and 57 may be electrically connected in parallel.

도 7을 참조하면, 나란하게 배열된 1번 배터리 모듈(60-1) 및 2번 배터리 모듈(60-2) 위에 각각 3번 배터리 모듈(60-3) 및 4번 배터리 모듈(60-4)이 적층되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, the number 3 battery module 60-3 and the number 4 battery module 60-4 on the first battery module 60-1 and the second battery module 60-2 arranged side by side, respectively. It can be confirmed that this is laminated.

상기 3번 배터리 모듈(60-3)은 상기 1번 배터리 모듈(60-1)과 전기적으로 직렬 연결된다. 따라서, 상기 3번 배터리 모듈(60-3)의 저전위 단자가 상기 1번 배터리 모듈(60-1)의 고전위 단자와 인접하도록 적층된다.The third battery module 60-3 is electrically connected in series with the first battery module 60-1. Therefore, the low potential terminal of the third battery module 60-3 is stacked to be adjacent to the high potential terminal of the first battery module 60-1.

그리고, 상기 4번 배터리 모듈(60-4)은 상기 2번 배터리 모듈(60-2)과 전기적으로 직렬 연결된다. 따라서, 상기 4번 배터리 모듈(60-4)의 고전위 단자가 상기 2번 배터리 모듈(60-2)의 저전위 단자와 인접하도록 적층된다.The fourth battery module 60-4 is electrically connected in series with the second battery module 60-2. Therefore, the high potential terminal of the fourth battery module 60-4 is stacked to be adjacent to the low potential terminal of the second battery module 60-2.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리 모듈(60)의 상기 상부 프레임(61)의 상단부에는 돌출부(66)가 형성되어 있으며, 상기 하부 프레임(63)의 하단부에는 상기 돌출부(66)의 형상 및 위치에 대응되는 만입부(66-1)가 형성되어 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, aprotrusion 66 is formed at an upper end of theupper frame 61 of thebattery module 60, and a shape of theprotrusion 66 is formed at a lower end of thelower frame 63. And an indentation 66-1 corresponding to the position.

다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 상부 프레임(61)의 상단부에는 형성된 돌출부(66)와 상기 하부 프레임(63)의 하단부에는 상기 돌출부(66)에 대응되는 형상 및 위치에 만입부(66-1)가 형성된 것을 확인 할 수 있다.3 to 5 again,protrusions 66 formed at the upper end of theupper frame 61 and lower ends of thelower frame 63 correspond to theprotrusions 66 according to an embodiment of the present invention. It can be seen that the indentation portion 66-1 is formed in the shape and position.

상술하였듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 4개의 배터리 모듈(60)이 배터리 모듈 집합체(50)를 구성한다(도 2 참조번호 50 참고). 이때 상기 돌출부(66) 및 만입부(66-1)는 상기 배터리 모듈들(60-1 ~ 60-4)이 수직으로 적층될 때, 상부에 위치한 배터리 모듈과 하부에 위치한 배터리 모듈의 위치를 고정시킬 수 있다. 또한, 상기 돌출부(66)와 만입부(66-1)에 의해 배터리 모듈들(60-1 ~ 60-4)이 적층될 때, 배터리 모듈(60)이 쉽게 적층될 수 있으며, 상부 배터리 모듈(60)과 하부 배터리 모듈(60)이 정(正)위치에서 벗어나는 것을 방지할 수 있다.As described above, in thebattery pack 1 according to the exemplary embodiment of the present invention, fourbattery modules 60 constitute the battery module assembly 50 (seereference numeral 50 of FIG. 2). In this case, theprotrusions 66 and the indents 66-1 fix the positions of the battery module located above and the battery module located below when the battery modules 60-1 to 60-4 are stacked vertically. You can. In addition, when the battery modules 60-1 to 60-4 are stacked by theprotrusion 66 and the indentation 66-1, thebattery modules 60 can be easily stacked, and the upper battery module ( 60 and thelower battery module 60 can be prevented from escaping from the correct position.

상기 1번 및 3번 배터리 모듈(60-1, 60-3)에 상기 돌출부(66) 및 상기 만입부(66-1)가 형성된 경우, 상기 1번 배터리 모듈(60-1)과 상기 3번 배터리 모듈(60-3)은 상기 돌출부(66) 및 만입부(66-1)를 통해서 기계적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 2번 및 4번 배터리 모듈(60-2, 60-4)에 상기 돌출부(66) 및 상기 만입부(66-1)가 형성된 경우, 상기 2번 배터리 모듈(60-2)과 상기 4번 배터리 모듈(60-4)은 상기 돌출부(66) 및 만입부(66-1)를 통해서 기계적으로 연결될 수 있다.When theprotrusions 66 and the indents 66-1 are formed on the first and third battery modules 60-1 and 60-3, the first battery module 60-1 and the third The battery module 60-3 may be mechanically connected through theprotrusion 66 and the indentation 66-1. In addition, when theprotrusion part 66 and the indentation part 66-1 are formed in the second and fourth battery modules 60-2 and 60-4, the second battery module 60-2 and the The 4th battery module 60-4 may be mechanically connected through theprotrusion 66 and the indentation 66-1.

한편, 상기 1번 배터리 모듈(60-1)과 상기 3번 배터리 모듈(60-3)은 플레이트(51)에서 수직으로 접힌 부분(51-a)을 통해서 기계적 연결 및 전기적 연결을 구성할 수 있다. 또한, 상기 2번 배터리 모듈(60-2)과 상기 4번 배터리 모듈(60-4)은 플레이트(52)에서 수직으로 접힌 부분(52-a)을 통해서 기계적 연결을 구성할 수 있다. 이때, 상기 3번 배터리 모듈(60-3)의 하부 프레임에 형성된 나사선(68), 상기 플레이트(51)에서 수직으로 접힌 부분(51-a) 및 나사를 통해서 기계적 연결을 구성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 4번 배터리 모듈(60-4)의 상부 프레임에 형성된 나사선(68), 상기 플레이트(51)에서 수직으로 접힌 부분(51-a) 및 나사를 통해서 기계적 연결을 구성할 수 있다.Meanwhile, the first battery module 60-1 and the third battery module 60-3 may form a mechanical connection and an electrical connection through the vertically folded portion 51-a of theplate 51. . In addition, the No. 2 battery module 60-2 and the No. 4 battery module 60-4 may form a mechanical connection through the vertically folded portion 52-a in theplate 52. In this case, a mechanical connection may be configured through thescrew line 68 formed on the lower frame of the third battery module 60-3, the vertically folded portion 51-a and the screw from theplate 51. Similarly, a mechanical connection may be configured through ascrew line 68 formed on the upper frame of the fourth battery module 60-4, a portion 51-a vertically folded from theplate 51, and a screw.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 집합체(50)의 사시도이다.8 is a perspective view of abattery module assembly 50 according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한 배터리 모듈들(60-1 ~ 60-4)가 기계적 연결 및 전기적 연결을 구성된 모습을 확인 할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the battery modules 60-1 to 60-4 described with reference to FIGS. 4 to 7 constitute mechanical and electrical connections.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수직으로 적층되는 배터리 모듈(60) 사이 즉, 상기 1번 배터리 모듈(60-1)과 상기 3번 배터리 모듈(60-3), 상기 2번 배터리 모듈(60-2)과 상기 4번 배터리 모듈(60-4)은 버스바(58)를 통해서 전기적으로 직렬 연결된다. 상기 버스바(58) 역시 나사를 통해서 상기 1번 배터리 모듈(60-1)과 상기 3번 배터리 모듈(60-3), 상기 2번 배터리 모듈(60-2)과 상기 4번 배터리 모듈(60-4) 사이에 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, thebattery modules 60 stacked vertically, that is, the first battery module 60-1 and the third battery module 60-3, the second battery module ( 60-2 and the fourth battery module 60-4 are electrically connected in series through abus bar 58. Thebus bar 58 is also the first battery module 60-1, the third battery module 60-3, the second battery module 60-2 and thefourth battery module 60 through the screw. -4) can be connected between.

본 발명에 따르면, 다수의 이차전지 셀을 포함하는 안정적이고 경제적인 배터리 모듈 집합체를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a stable and economical battery module assembly including a plurality of secondary battery cells.

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 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

Claims (8)

1. 다수의 원통형 이차전지 셀(이하 '셀')이 상부 프레임 및 하부 프레임 사이에 개재된 4개의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 집합체에 있어서,In the battery module assembly comprising a plurality of cylindrical secondary battery cells (hereinafter referred to as 'cells') including four battery modules interposed between the upper frame and the lower frame,

   상기 4개의 배터리 모듈 중 2개의 배터리 모듈이 나란히 배열되고, 상기 나란히 배열된 2개의 배터리 모듈 위에 2개의 배터리 모듈이 적층된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 집합체.Two battery modules of the four battery modules are arranged side by side, the battery module assembly, characterized in that two battery modules are stacked on the two battery modules arranged side by side.
2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,

   상기 배터리 모듈의 상부 프레임의 상단부에는 돌출부가 형성되어 있고, 상기 하부 프레임의 하단부에는 상기 돌출부의 형상 및 위치에 대응되는 만입부가 형성되어 있으며,A protrusion is formed at an upper end of the upper frame of the battery module, and an indentation corresponding to the shape and position of the protrusion is formed at the lower end of the lower frame.

   상기 적층되는 배터리 모듈 중 어느 하나의 상기 돌출부와 나머지 하나의 상기 만입부가 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 집합체.The battery module assembly of claim 1, wherein the protrusion of any one of the stacked battery modules and the other indentation are coupled to each other.
3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,

   상기 상부 프레임 또는 상기 하부 프레임의 일 측면에는 다른 배터리 모듈과 결합을 위한 연결부가 형성되어 있으며,One side of the upper frame or the lower frame is formed with a connection for coupling with the other battery module,

   상기 4개의 배터리 모듈 중 각각 나란히 배열되는 배터리 모듈은, 상기 연결부에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 집합체.Battery modules arranged in parallel with each other of the four battery modules, the battery module assembly, characterized in that connected by the connecting portion.
4. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein

   상기 연결부는, '

   

   ' 또는 '

   

   ' 형상을 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 집합체.The connecting portion,

   

   ' or '

   

   Battery module assembly characterized by having a shape.
5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,

   상기 나란히 배열되고 아래 위치한 2개의 배터리 모듈은, 하부에 개재된 플레이트를 통해서 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 집합체.The two battery modules arranged side by side and located below, the battery module assembly, characterized in that connected via a plate interposed below.
6. 제5항에 있어서,The method of claim 5,

   상기 하부에 개재된 플레이트는, 상기 나란히 배열되고 아래 위치한 2개의 배터리 모듈을 합한 면적보다 크며,The plate interposed in the lower portion is larger than the sum of the two battery modules arranged side by side and positioned below,

   상기 하부에 개재된 플레이트에서, 상기 나란히 배열되고 아래 위치한 2개의 배터리 모듈을 벗어난 부분은 수직으로 접혀 상기 나란히 배열되고 아래 위치한 2개의 배터리 모듈의 측면에 나사를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 집합체.In the plate interposed in the lower portion of the two battery modules arranged side by side and disposed below the vertically folded battery module assembly, characterized in that connected to the side by side of the two battery modules arranged side by side and arranged below.
7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,

   상기 나란히 배열되고 아래 위치한 2개의 배터리 모듈의 상단부에는, 일부가 수직으로 접힌 플레이트가 연결되고,To the upper end of the two battery modules arranged side by side and located below, a part folded vertically is connected,

   상기 수직으로 접힌 플레이트 부분이 상기 나란히 배열된 2개의 배터리 모듈 위에 적층된 2개의 배터리 모듈과 각각 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 집합체.And the vertically folded plate portions are respectively connected to two battery modules stacked on the two battery modules arranged side by side.
8. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein

   상기 상부 프레임 및 하부 프레임의 측면에는 나사선이 형성되어 있고,Side threads of the upper frame and the lower frame is formed,

   상기 나사선과 나사를 통해서 상기 수직으로 접힌 플레이트 부분이 상기 상부 프레임 또는 상기 하부 프레임과 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 집합체.The vertically folded plate portion is connected to the upper frame or the lower frame through the screw and the screw assembly.

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