KR20210101619A

KR20210101619A - Battery module and manufacturing method thereof

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Publication number: KR20210101619A
Application number: KR1020200015805A
Authority: KR
Inventors: 서경호; 주재현; 윤지수; 강다훈
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2021-08-19

Abstract

본 발명은 용접성을 향상시키는 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 및 상하좌우면으로 형성되어 상기 전지셀 적층체를 수용하는 프레임을 포함하고, 상기 프레임은, 일면을 형성하는 제1 프레임면; 상기 제1 프레임면의 일 모서리 부분이 벤딩되어 형성되는 제2 프레임면; 상기 제1 프레임면과 대향하는 부분에 형성된 상기 제2 프레임면의 일 모서리 부분이 벤딩되어 형성되는 제3 프레임면; 및 상기 제2 프레임면과 대향하는 부분에 형성된 상기 제3 프레임면의 일 모서리 부분이 벤딩되어 형성되는 제4 프레임면을 포함하고, 상기 제1 프레임면의 모서리들 중 일 모서리와 상기 제4 프레임면의 모서리들 중 일 모서리는 하나의 용접 라인을 형성하고, 상기 제1 프레임면과 상기 제4 프레임면은 상기 용접 라인을 따라 용접되어 서로 결합한다.The present invention relates to a battery module for improving weldability and a method for manufacturing the same, and a battery module according to an embodiment of the present invention includes: a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; and a frame formed on upper, lower, left, and right surfaces to accommodate the battery cell stack, wherein the frame includes: a first frame surface forming one surface; a second frame surface formed by bending one corner of the first frame surface; a third frame surface formed by bending a corner portion of the second frame surface formed on a portion opposite to the first frame surface; and a fourth frame surface formed by bending one corner of the third frame surface formed at a portion opposite to the second frame surface, wherein one of the corners of the first frame surface and the fourth frame One of the corners of the surfaces forms one welding line, and the first frame surface and the fourth frame surface are welded along the welding line to be coupled to each other.

Description

Battery module and its manufacturing method TECHNICAL FIELD

본 발명은 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접성을 향상시키는 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a battery module for improving weldability and a method for manufacturing the same.

이차 전지는 모바일 기기 및 전기 자동차 등의 다양한 제품군에서 에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존 제품의 사용을 대체할 수 있는 유력한 에너지 자원으로서, 에너지 사용에 따른 부산물이 발생하지 않아 친환경 에너지원으로서 각광받고 있다.Secondary batteries are receiving a lot of attention as an energy source in various product groups such as mobile devices and electric vehicles. Such a secondary battery is a powerful energy resource that can replace the use of conventional products using fossil fuels, and is in the spotlight as an eco-friendly energy source because no by-products are generated due to energy use.

최근 이차 전지의 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 이차 전지 구조에 대한 필요성이 높아지면서, 다수의 이차 전지가 직렬/병렬로 연결된 전지 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 전지팩에 대한 수요가 증가하고 있다.Recently, as the need for a high-capacity secondary battery structure, including the use of secondary batteries as an energy storage source, increases, the demand for a battery pack having a multi-module structure in which a plurality of secondary batteries are assembled in series/parallel connected battery pack is increasing. .

한편, 복수개의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지셀로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지팩을 구성하는 방법이 일반적이다.On the other hand, when configuring a battery pack by connecting a plurality of battery cells in series/parallel, a battery module including at least one battery cell is configured, and other components are added using the at least one battery module to form a battery pack. The general way to configure

이러한 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 전지셀 적층체를 수용하는 프레임, 전지셀 적층체의 전후면에 형성되는 엔드 플레이트를 포함한다.Such a battery module includes a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, a frame accommodating the battery cell stack, and end plates formed on front and rear surfaces of the battery cell stack.

도 1은 U자형 프레임을 포함하는 전지 모듈의 조립 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an assembly state of a battery module including a U-shaped frame.

도 1을 참조하면, 종래의 U자형 프레임을 포함하는 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층 형성된 전지셀 적층체(10)가 U자형 프레임(21, 22, 23)에 삽입된 후, 상부 프레임(24)을, U자형 프레임의 좌측 프레임(22) 상단 모서리에 형성된 용접라인(w1)과 우측 프레임(23)의 상단 모서리에 형성된 용접라인(w2) 모두와 용접시키는 과정을 통해 상부 프레임(24)이 U자형 프레임(21, 22, 23)과 결합한다.Referring to FIG. 1 , in the conventional battery module including a U-shaped frame, the battery cell stack 10 in which a plurality of battery cells are stacked is inserted into the U-shaped frames 21 , 22 and 23 , and then the upper frame (24), the upper frame 24 through the process of welding both the welding line (w1) formed in the upper edge of the left frame 22 of the U-shaped frame and the welding line (w2) formed in the upper edge of the right frame 23 ) is coupled to the U-shaped frame (21, 22, 23).

이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 프레임(24)을 지그로 고정한 상태에서 좌우측에 두 용접라인(w1, w2)에 대한 용접을 실시하는데, 용접 과정에서 상부 프레임의 평탄도와 용접시 상부 프레임의 유동 등에 의한 용접 편차 발생 등의 이유로 정밀한 용접이 이루어지지 않아 용접시 갭(gap)이 발생하여 이로 인하여 제품의 불량률이 높아지는 문제가 있었다.At this time, as shown in FIG. 1 , welding is performed on the two welding lines w1 and w2 on the left and right sides while the upper frame 24 is fixed with a jig. There was a problem in that precise welding was not performed due to the occurrence of welding deviation due to the flow of metal, and thus a gap was generated during welding, thereby increasing the defect rate of the product.

또한, 본 발명의 구조와 동일한 상하좌우면으로 형성된 프레임을 포함하는 전지 모듈은, 종래 압출 성형을 통해 상하좌우면 프레임을 생산하였으나, 압출 성형시 프레임이 급히 식으면서 프레임의 길이 방향으로 변형이 발생하여 프레임 치수의 관리에 있어서 어려움이 있었으며, 폴리머를 압출기에 공급하여 주조하는 과정에서 불순물이 혼합될 가능성이 있어 그에 따른 프레임 품질 저하가 우려되고, 프레임 금형의 life cycle이 짧아 추가 금형 제조 비용이 발생하는 문제가 있었다.In addition, the battery module including a frame formed with the same upper, lower, left, and right surfaces as in the structure of the present invention was produced through conventional extrusion molding, but the frame cooled rapidly during extrusion and deformation in the longitudinal direction of the frame occurred. As a result, there was a difficulty in managing the frame dimensions, and there is a possibility that impurities may be mixed in the process of supplying polymer to the extruder and casting, so there is concern about deterioration of frame quality. there was a problem with

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 프레임의 품질 편차를 줄이고 용접성을 향상시키는 전지 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a battery module and a method of manufacturing the same for reducing quality deviation of a frame and improving weldability.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 및 상하좌우면으로 형성되어 상기 전지셀 적층체를 수용하는 프레임을 포함하고, 상기 프레임은, 일면을 형성하는 제1 프레임면; 상기 제1 프레임면의 일 모서리 부분이 벤딩되어 형성되는 제2 프레임면; 상기 제1 프레임면과 대향하는 부분에 형성된 상기 제2 프레임면의 일 모서리 부분이 벤딩되어 형성되는 제3 프레임면; 및 상기 제2 프레임면과 대향하는 부분에 형성된 상기 제3 프레임면의 일 모서리 부분이 벤딩되어 형성되는 제4 프레임면을 포함하고, 상기 제1 프레임면의 모서리들 중 일 모서리와 상기 제4 프레임면의 모서리들 중 일 모서리는 하나의 용접 라인을 형성하고, 상기 제1 프레임면과 상기 제4 프레임면은 상기 용접 라인을 따라 용접되어 서로 결합한다.A battery module according to an embodiment of the present invention for realizing the above object includes: a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; and a frame formed on upper, lower, left, and right surfaces to accommodate the battery cell stack, wherein the frame includes: a first frame surface forming one surface; a second frame surface formed by bending one corner of the first frame surface; a third frame surface formed by bending a corner portion of the second frame surface formed on a portion opposite to the first frame surface; and a fourth frame surface formed by bending one corner of the third frame surface formed at a portion opposite to the second frame surface, wherein one of the corners of the first frame surface and the fourth frame One of the corners of the surfaces forms one welding line, and the first frame surface and the fourth frame surface are welded along the welding line to be coupled to each other.

또한 상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법은, 프레스 공정으로 프레임면을 제조하는 단계; 상기 프레임면을 벤딩하여 상하좌우면을 형성하는 단계; 및 상기 프레임면의 상하좌우면 사이에 형성된 네 모서리 중, 분리되어 있는 한 모서리를 용접으로 결합하는 단계를 포함한다.In addition, the manufacturing method of the battery module according to an embodiment of the present invention for realizing the above object, manufacturing a frame surface by a press process; forming upper, lower, left, and right surfaces by bending the frame surface; and joining the separated one corner among the four corners formed between the upper, lower, left, and right surfaces of the frame surface by welding.

상기 제2,3,4 프레임면은 모두 수직으로 벤딩되어 형성될 수 있다.All of the second, third, and fourth frame surfaces may be vertically bent.

상기 프레임 및 상기 전지셀 적층체의 전후면을 커버하는 엔드 플레이트를 더 포함할 수 있다.It may further include an end plate that covers the front and rear surfaces of the frame and the battery cell stack.

상기 엔드 플레이트는 상기 제1,2,3,4 프레임면들끼리 연결되지 않는 제1,2,3,4 프레임면의 모서리들과 용접 결합할 수 있다.The end plate may be welded to edges of the first, second, third, and fourth frame surfaces that are not connected to each other.

상기 프레임면을 벤딩하여 상하좌우면을 형성하는 단계에서, 상기 프레임면의 좌우면을 상기 프레임면의 하면과 수직을 이루도록 벤딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the step of forming the upper, lower, left and right surfaces by bending the frame surface, the method may further include bending the left and right surfaces of the frame surface to be perpendicular to the lower surface of the frame surface.

상기 프레임면의 하면과 수직을 이루도록 상기 프레임면의 좌우면을 벤딩하는 단계 후, 상기 프레임면의 좌우면과 수직을 이루도록 상기 프레임면의 상면을 벤딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.After bending the left and right sides of the frame surface to be perpendicular to the lower surface of the frame surface, the method may further include bending the upper surface of the frame surface to be perpendicular to the left and right surfaces of the frame surface.

분리되어 있는 한 모서리를 용접으로 결합하는 단계 후, 상기 프레임의 상하좌우면 내부로 전지셀 적층체를 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the step of joining the separated corners by welding, the method may further include inserting the battery cell stack into the upper, lower, left, and right surfaces of the frame.

상기 전지셀 적층체를 삽입하는 단계 후, 엔드 플레이트를 전후단에 형성된 상기 프레임면의 모서리 부분들과 각각 용접 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.After inserting the battery cell stack, the method may further include welding the end plate to the edge portions of the frame surface formed at the front and rear ends, respectively.

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 및 그 제조 방법은, 종래 U자형 프레임을 포함하는 전지 모듈에 비해 용접 라인이 하나로 형성되어 용접시 갭(gap)이 거의 발생하지 않으므로 제품의 불량률을 최소화하는 효과를 제공한다.A battery module and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, compared to a battery module including a conventional U-shaped frame, a welding line is formed in one, so that a gap hardly occurs during welding, so that the defect rate of the product is minimized. provides an effect.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 및 그 제조 방법은, 종래 압출 성형으로 제조하는 상하좌우면으로 형성된 프레임에 비해 프레스 성형으로 상하좌우면으로 형성된 프레임을 제조함으로써, 변형 없이 일정한 치수로 형성될 수 있고 불순물의 유입이 없어 품질을 확보할 수 있으며 불순물 최소화로 용접성이 향상될 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the battery module and the method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention are formed in a constant dimension without deformation by manufacturing a frame formed by press molding compared to a frame formed by vertical, left and right surfaces manufactured by conventional extrusion molding. quality can be secured because there is no inflow of impurities, and weldability can be improved by minimizing impurities.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 U자형 프레임을 포함하는 전지 모듈의 조립 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 용접라인이 형성된 프레임을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 좌우면이 벤딩된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 좌면과 프레임 상면이 용접되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 적층체가 프레임에 삽입되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트가 프레임에 결합되는 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an assembly state of a battery module including a U-shaped frame.
2 is an exploded perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a frame in which one welding line is formed according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a frame surface according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a state in which the left and right sides of the frame are bent according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a state in which the frame seat surface and the frame upper surface are welded according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a state in which the battery cell stack according to an embodiment of the present invention is inserted into the frame.
8 is a view showing a state in which the end plate according to an embodiment of the present invention is coupled to the frame.

이하에서 설명되는 실시 예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.It should be understood that the embodiments described below are illustratively shown in order to help the understanding of the invention, and the present invention may be implemented with various modifications different from the embodiments described herein. However, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or component may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description and detailed illustration thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are not drawn to scale in order to help understanding of the invention, but dimensions of some components may be exaggerated.

본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The first and second terms used in the present application may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다", "이루어진다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the scope of rights. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "comprises", "consists of" or "consisting It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of further other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 포함한 전지 모듈에 대해 설명한다.Hereinafter, a battery module including a frame according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 용접라인이 형성된 프레임을 나타낸 도면이다.2 is an exploded perspective view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing a frame in which one welding line is formed according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀(110)이 적층되어 있는 전지셀 적층체(100) 및 상하좌우면으로 형성되어 전지셀 적층체(100)를 수용하는 프레임(200)을 포함하고, 프레임(200)은, 일면을 형성하는 제1 프레임면(210), 제1 프레임면(210)의 일 모서리 부분이 벤딩되어 형성되는 제2 프레임면(220), 제1 프레임면(210)과 대향하는 부분에 형성된 제2 프레임면(220)의 일 모서리 부분이 벤딩되어 형성되는 제3 프레임면(230) 및 제2 프레임면(220)과 대향하는 부분에 형성된 제3 프레임면(230)의 일 모서리 부분이 벤딩되어 형성되는 제4 프레임면(240)을 포함하고, 제1 프레임면(210)의 모서리들 중 일 모서리와 제4 프레임면(240)의 모서리들 중 일 모서리는 하나의 용접 라인(W)을 형성하고, 제1 프레임면(210)과 제4 프레임면(240)은 용접 라인(W)을 따라 용접되어 서로 결합한다.2 and 3 , the battery module according to an embodiment of the present invention is formed of a battery cell stack 100 in which a plurality of battery cells 110 are stacked, and up, down, left and right surfaces, and thus a battery cell stack. It includes a frame 200 for accommodating 100, and the frame 200 includes a first frame surface 210 forming one surface, and a second formed by bending one corner of the first frame surface 210. The frame surface 220 , the third frame surface 230 and the second frame surface 220 are formed by bending one corner of the second frame surface 220 formed on the portion opposite to the first frame surface 210 . and a fourth frame surface 240 formed by bending one corner portion of the third frame surface 230 formed at a portion opposite to the first frame surface 240 , and one corner and the fourth frame among the corners of the first frame surface 210 . One edge of the corners of the surface 240 forms one welding line (W), and the first frame surface 210 and the fourth frame surface 240 are welded along the welding line (W) and coupled to each other. .

전지셀(110)은 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 구성될 수 있다. 이러한 전지셀(110)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수개의 전지셀(110)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 상호 적층되어 전지셀 적층체(100)를 형성할 수 있다. 복수개의 전지셀(110)은 각각 전극 조립체, 셀 케이스 및 전극 조립체로부터 돌출된 전극 리드를 포함할 수 있다.The battery cell 110 is a secondary battery and may be configured as a pouch-type secondary battery. The battery cells 110 may be configured in plurality, and the plurality of battery cells 110 may be stacked to each other so as to be electrically connected to each other to form the battery cell stack 100 . Each of the plurality of battery cells 110 may include an electrode assembly, a cell case, and an electrode lead protruding from the electrode assembly.

프레임(200)은 상하좌우면으로 형성되어, 전지셀 적층체(100)의 상하좌우면을 커버하도록 형성될 수 있다. 프레임(200)을 통해 전지셀 적층체(100)의 수용 공간이 형성되고, 외부의 물리력으로부터 내부의 전장품을 보호할 수 있다.The frame 200 may be formed in upper, lower, left, and right surfaces to cover the upper, lower, left, and right surfaces of the battery cell stack 100 . An accommodating space for the battery cell stack 100 is formed through the frame 200 , and internal electrical components can be protected from external physical forces.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프레임(200)은 프레스 공법으로 제조될 수 있다. 종래에는 상하좌우면으로 형성된 프레임을 압출 성형 방식으로 생산하였으나, 압출 성형 방식으로 프레임을 생산할 경우 프레임면이 급격하게 식으면서 프레임의 길이 방향으로 변형이 일어나 프레임면의 평탄도 및 길이 증가 등 프레임 치수 관리에 문제가 발생할 수 있고, 폴리머를 압출기에 공급하여 주조하는 과정에서 불순물이 혼합될 가능성이 있어 그에 따른 프레임 품질 저하가 우려되며, 프레임 금형의 life cycle이 짧아 추가 금형 제조 비용이 발생하는 문제가 있었다.According to an embodiment of the present invention, the frame 200 may be manufactured by a press method. Conventionally, a frame formed of up, down, left and right surfaces was produced by extrusion molding. However, when the frame is produced by the extrusion method, the frame surface is rapidly cooled and deformed in the longitudinal direction of the frame, so that the frame dimensions such as flatness and length increase of the frame surface Management problems may occur, and there is a possibility that impurities may be mixed in the process of supplying the polymer to the extruder and casting, so there is concern about deterioration of frame quality, and the problem of additional mold manufacturing costs due to the short life cycle of the frame mold there was.

이에 본 발명의 일 실시예에 따라 프레스 공법으로 프레임면(200)을 생산함으로써, 보다 일정한 치수를 가진 프레임면을 생산할 수 있으며, 불순물이 혼합되지 않아 제품별 품질 편차가 최소화되고 전체적인 프레임 품질이 향상될 수 있다. 이에 따라 제품의 불량률이 감소함으로써 프레임의 제조 비용을 전체적으로 절약할 수 있다.Accordingly, by producing the frame surface 200 by the press method according to an embodiment of the present invention, it is possible to produce a frame surface having a more uniform dimension, and impurities are not mixed, so that the quality deviation for each product is minimized and the overall frame quality is improved can be Accordingly, it is possible to reduce the overall manufacturing cost of the frame by reducing the defective rate of the product.

프레임(200)은, 좌면을 형성하는 제1 프레임면(210), 제1 프레임면(210)의 하단 모서리 부분이 벤딩되어 하면을 형성되는 제2 프레임면(220), 제2 프레임면(220)의 우단 모서리 부분이 벤딩되어 우면을 형성하는 제3 프레임면(230), 제3 프레임면(230)의 상단 모서리 부분이 벤딩되어 상면을 형성하는 제4 프레임면(240)으로 형성될 수 있다. 이때 제1 프레임면(210)의 상단 모서리와 제4 프레임면(240)의 좌단 모서리는 하나의 용접 라인(W)을 형성하고, 제1 프레임면(210)과 제4 프레임면(240)은 용접 라인(W)을 따라 용접되어 서로 결합할 수 있다. 이때, 제2,3,4 프레임면(220, 230, 240)은 모두 수직으로 벤딩될 수 있다.The frame 200 includes a first frame surface 210 forming a seating surface, a second frame surface 220 formed by bending a lower edge of the first frame surface 210 to form a lower surface, and a second frame surface 220 ) may be formed as a third frame surface 230 forming a right surface by bending the right end edge portion, and a fourth frame surface 240 forming an upper surface by bending an upper edge portion of the third frame surface 230 . . At this time, the upper edge of the first frame surface 210 and the left end edge of the fourth frame surface 240 form one welding line (W), and the first frame surface 210 and the fourth frame surface 240 are Welded along the welding line (W) can be coupled to each other. In this case, all of the second, third, and fourth frame surfaces 220 , 230 , and 240 may be vertically bent.

종래 U자형 프레임을 포함하는 전지 모듈에서는, U자형 프레임과 상측에서 결합하는 상부 프레임을 지그로 고정한 상태에서 U자형 프레임의 양측 상단 두 모서리와 상부 프레임의 양단 부분에 대해 용접을 실시하여 사면의 프레임 구조를 제조해야 하는데, 용접 라인이 두개가 형성되므로, 용접 과정에서 상부 프레임의 평탄도와 용접시 상부 프레임의 유동 등에 의한 용접 편차가 발생할 수 있어 용접 위치에 오차가 발생할 수 있고 용접시 갭(gap)이 커질 수 있어 용접성이 좋지 않아 제품의 불량률이 높아지는 문제가 있었다.In a battery module including a conventional U-shaped frame, welding is performed on the upper two corners of both sides of the U-shaped frame and both ends of the upper frame in a state in which the U-shaped frame and the upper frame coupled from the upper side are fixed with a jig, so that the frame of the slope Since two welding lines are formed, welding deviations may occur due to the flatness of the upper frame during welding and the flow of the upper frame during welding, so an error may occur in the welding position, and a gap may occur during welding. This could increase, so there was a problem in that the defect rate of the product was increased due to poor weldability.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프레임면(200)을 세차례 벤딩하고, 프레임면(200)의 시작 부분 모서리와 끝부분 모서리 사이에 하나의 용접 라인(W)만이 형성되어 한 용접 라인만 용접을 실시하면 되므로, 종래 상부 프레임의 평탄도에 따라 용접성에 영향을 받는 U자형 프레임과 달리 프레임면(200)의 평탄도에 따라 용접성에 영향을 받지 않으며, 한 용접 라인만 용접하면 되므로 용접 과정을 간소화시킬 수 있고 용접에 따른 불량률도 최소화시킬 수 있는 효과를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, the frame surface 200 is bent three times, and only one welding line (W) is formed between the starting edge and the end edge of the frame surface 200, so that only one welding line is welded. Unlike the conventional U-shaped frame that is affected by the flatness of the upper frame, the weldability is not affected by the flatness of the frame surface 200, and only one welding line is required to simplify the welding process. It provides the effect of minimizing the defect rate due to welding.

엔드 플레이트(300)는 프레임(200) 및 전지셀 적층체(100)의 전후면을 커버하도록 형성될 수 있다. 엔드 플레이트(300)는 외부의 충격으로부터 전지셀 적층체(100)의 전후면에 형성된 버스바 프레임, 전지셀 적층체 및 이들과 연결된 여러 전장품을 보호하고, 마운팅 구조가 형성되어 마운팅 구조를 통해 전지팩에 장착될 수 있다. 엔드 플레이트는, 제1,2,3,4 프레임면(210, 220, 230, 240)들끼리 연결되지 않는 제1,2,3,4 프레임면(210, 220, 230, 240)의 모서리들과 용접 결합할 수 있다.다시 말하면, 엔드 플레이트(300)는 제1,2,3,4 프레임면(210, 220, 230, 240)의 전후면 모서리들과 용접 결합할 수 있다.The end plate 300 may be formed to cover the front and rear surfaces of the frame 200 and the battery cell stack 100 . The end plate 300 protects the bus bar frame formed on the front and rear surfaces of the battery cell stack 100 from external impact, the battery cell stack, and various electrical components connected thereto, and a mounting structure is formed to form a battery through the mounting structure. Can be mounted on a pack. The end plate is the corners of the first, second, third, and fourth frame surfaces 210, 220, 230, and 240 that are not connected to the first, second, third and fourth frame surfaces 210, 220, 230, and 240 In other words, the end plate 300 may be welded to the front and rear edges of the first, second, third, and fourth frame surfaces 210 , 220 , 230 , and 240 .

이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a battery module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 8 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임면을 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 좌우면이 벤딩된 모습을 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 좌면과 프레임 상면이 용접되는 모습을 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 적층체가 프레임에 삽입되는 모습을 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트가 프레임에 결합되는 모습을 나타낸 도면이다.4 is a view showing a frame surface according to an embodiment of the present invention. 5 is a view showing a state in which the left and right sides of the frame are bent according to an embodiment of the present invention. 6 is a view showing a state in which the frame seat surface and the frame upper surface are welded according to an embodiment of the present invention. 7 is a view showing a state in which the battery cell stack according to an embodiment of the present invention is inserted into the frame. 8 is a view showing a state in which the end plate according to an embodiment of the present invention is coupled to the frame.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법은, 프레스 공정으로 프레임면(200)을 제조하는 단계(도 4), 프레임면(200)을 벤딩하여 상하좌우면을 형성하는 단계(도 5 및 도 6) 및 프레임면(200)의 상하좌우면 사이에 형성된 네 모서리 중, 분리되어 있는 한 모서리를 용접으로 결합하는 단계(도 6)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접하는 모서리는 프레임의 좌면(210)과 프레임의 상면(240)이 될 수 있다.4 to 7 , in the method of manufacturing a battery module according to an embodiment of the present invention, the manufacturing of the frame surface 200 by a pressing process ( FIG. 4 ), the frame surface 200 is bent up and down Forming the left and right surfaces (FIGS. 5 and 6) and joining the separated one edge among the four edges formed between the upper, lower, left, and right surfaces of the frame surface 200 by welding (FIG. 6). According to an embodiment of the present invention, the edge to be welded may be the seat surface 210 of the frame and the upper surface 240 of the frame.

프레임면(200)을 벤딩하여 상하좌우면을 형성하는 단계에서, 프레임면(200)의 좌우면(210, 230)을 프레임의 하면(220)과 수직을 이루도록 벤딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the step of bending the frame surface 200 to form the upper, lower, left and right surfaces, the step of bending the left and right surfaces 210 and 230 of the frame surface 200 to be perpendicular to the lower surface 220 of the frame may be further included. .

프레임면의 하면(220)과 수직을 이루도록 프레임면의 좌우면(210, 230)을 벤딩하는 단계 후, 프레임면의 좌우면(210, 230)과 수직을 이루도록 프레임면의 상면(240)을 벤딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the step of bending the left and right surfaces 210 and 230 of the frame surface to be perpendicular to the lower surface 220 of the frame surface, the upper surface 240 of the frame surface is bent to be perpendicular to the left and right surfaces 210 and 230 of the frame surface. It may further include the step of

분리되어 있는 한 모서리를 용접으로 결합하는 단계 후, 프레임면(200)의 상하좌우면 내부로 전지셀 적층체(100)를 삽입하는 단계(도 7)를 더 포함할 수 있으며, 전지셀 적층체(100)를 삽입하는 단계 후, 엔드 플레이트(300)를 전후단에 형성된 프레임면(200)의 모서리 부분들과 각각 용접 결합하는 단계(도 8)를 더 포함할 수 있다.After the step of joining the separated corners by welding, the step of inserting the battery cell stack 100 into the upper, lower, left, and right surfaces of the frame surface 200 ( FIG. 7 ) may be further included ( FIG. 7 ), the battery cell stack After the step of inserting (100), the end plate 300 may further include a step of welding each of the edge portions of the frame surface 200 formed at the front and rear ends (FIG. 8).

앞에서 설명한 전지 모듈은 전지팩에 포함될 수 있다. 전지팩은, 본 실시예에 따른 전지 모듈을 하나 이상 모아서 전지의 온도나 전압 등을 관리해 주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS)과 냉각 장치 등을 추가하여 패킹한 구조일 수 있다.The battery module described above may be included in the battery pack. The battery pack may have a structure in which one or more battery modules according to the present embodiment are collected and a battery management system (BMS) that manages the temperature or voltage of the battery and a cooling device are added and packed.

상기 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.The battery pack may be applied to various devices. Such a device may be applied to transportation means such as an electric bicycle, an electric vehicle, and a hybrid vehicle, but the present invention is not limited thereto and is applicable to various devices that can use a battery module, which also falls within the scope of the present invention .

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those having the knowledge of, of course, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

100: 전지셀 적층체
110: 전지셀
200: 프레임(프레임면)
210: 제1 프레임면(프레임 좌면)
220: 제2 프레임면(프레임 하면)
230: 제3 프레임면(프레임 우면)
240: 제4 프레임면(프레임 상면)
W: 용접라인
300: 엔드 플레이트100: battery cell stack
110: battery cell
200: frame (frame side)
210: first frame surface (frame seat surface)
220: second frame surface (frame bottom)
230: third frame side (frame right side)
240: fourth frame surface (frame upper surface)
W: welding line
300: end plate

Claims

a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; and
It is formed on the top, bottom, left and right surfaces and includes a frame for accommodating the battery cell stack,
The frame is
a first frame surface forming one surface;
a second frame surface formed by bending one corner of the first frame surface;
a third frame surface formed on a portion opposite to the first frame surface and formed by bending a corner portion of the second frame surface; and
and a fourth frame surface formed on a portion opposite to the second frame surface and formed by bending a corner portion of the third frame surface,
One corner of the corners of the first frame surface and one corner of the corners of the fourth frame surface form one welding line,
The first frame surface and the fourth frame surface are welded along the welding line to be coupled to each other.

In claim 1,
The second, third, and fourth frame surfaces are all vertically bent to form a battery module.

In claim 1,
A battery module further comprising an end plate covering the front and rear surfaces of the frame and the battery cell stack.

In claim 3,
The end plate is a battery module welded to the corners of the first, second, third, and fourth frame surfaces that are not connected to each other.

manufacturing a frame by a press process;
forming upper, lower, left, and right surfaces by bending the frame; and
Among the four corners formed between the upper, lower, left, and right surfaces of the frame, the method of manufacturing a battery module comprising the step of joining the separated one corner by welding.

In claim 5,
In the step of bending the frame to form upper, lower, left and right surfaces, the method of manufacturing a battery module further comprising: bending the left and right surfaces of the frame to be perpendicular to the lower surface of the frame.

In claim 6,
After bending the left and right surfaces of the frame to be perpendicular to the lower surface of the frame, the method for manufacturing a battery module further comprising: bending the upper surface of the frame to be perpendicular to the left and right surfaces of the frame.

In claim 5,
After joining the separated corners by welding, the method of manufacturing a battery module further comprising inserting a battery cell stack into the upper, lower, left, and right surfaces of the frame.

In claim 8,
After inserting the battery cell stack, the method of manufacturing a battery module further comprising: welding an end plate to the edge portions of the frame formed at front and rear ends, respectively.

A battery pack comprising the battery module according to claim 1 .