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JP7045591B2 - バスバーアセンブリーを備えたバッテリーモジュール - Google Patents

バスバーアセンブリーを備えたバッテリーモジュール Download PDF

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JP7045591B2 JP2019565385A JP2019565385A JP7045591B2 JP 7045591 B2 JP7045591 B2 JP 7045591B2 JP 2019565385 A JP2019565385 A JP 2019565385A JP 2019565385 A JP2019565385 A JP 2019565385A JP 7045591 B2 JP7045591 B2 JP 7045591B2
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Description

本発明は、バスバーアセンブリーを備えたバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、バスバーアセンブリーに設けられるモジュールバスバーの電流経路の発熱現象を減少させたバッテリーモジュールに関する。
本出願は、２０１７年１２月１９日出願の韓国特許出願第１０－２０１７－０１７５１９１号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いなどの長所から脚光を浴びている。
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物及び炭素材をそれぞれ正極活物質及び負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質及び負極活物質がそれぞれ塗布された正極板及び負極板がセパレータを介して配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、即ち、電池ケースと、を備える。
一般に、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに収納されているパウチ型二次電池とに分けることができる。
なお、最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池を電気的に接続する。特に、このような中・大型装置には、積層が容易であり、軽いという長所からパウチ型二次電池がよく用いられる。
また、バッテリーモジュールの内部で二次電池が電気的に接続するためには、電極リードが相互接続し、そのような接続状態を維持するために接続部分が溶接され得る。さらに、このようなバッテリーモジュールは、二次電池間の並列及び／または直列の電気的接続を有し得、このために電極リードの一端部は、二次電池同士の電気的接続のためのバスバーに溶接するなどの方式で接触固定され得る。
そして、二次電池同士の電気的接続は、電極リードをバスバーに接合する方式で構成される場合が多い。この際、複数の二次電池を並列に電気的に接続するためには、同じ極性の電極リードを互いに接続して接合し、直列に電気的に接続するためには、異なる極性の電極リードを互いに接続して接合する。
従来技術では、バッテリーモジュールの複数の二次電池を電気的に接続するようにプレート形状のバスバーを用いた。
しかし、バッテリーモジュールのモジュール端子が形成されるターミナルバスバーの電流経路の断面積が狭く構成される場合、バッテリーモジュールの高出力環境における高電流の印加時、バスバーの発熱によってバスバーの変形またはバスバーと接続している構成の損傷が発生し得た。
また、上記バスバーの電流経路の断面積を広げるために、部材の厚さを厚く設定するか、または別の連結部材を重ねる方式で結合することは、製造コストが上昇するため、望ましくなかった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バスバーアセンブリーに設けられるモジュールバスバーの電流経路の発熱現象を減少させたバッテリーモジュールを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーモジュールは、
各々が複数の電極リードを備え、少なくとも一方向へ積層されるように配列された複数の二次電池を備えたセルアセンブリーと、
外部機器と電気的接続をなすように構成された接続端子を備えたモジュール端子と、
前記複数の二次電池と前記モジュール端子とを電気的に連結し、少なくとも一部が互いに分離した上部プレート部及び下部プレート部、前記上部プレート部及び前記下部プレート部の各々の一側端部へ延在して形成され、前記上部プレート部と前記下部プレート部とを互いに電気的に連結する連結拡張部、前記上部プレート部の上端から外側方向へ折り曲げられて突出して延在し、一部がモジュール端子と結合する折り曲げ接続部を有するモジュールバスバー、及び前記電極リードの端部が前記下部プレート部と密着して接触するように前記電極リードを加圧する加圧バスバーを備えたバスバーアセンブリーと、を含み得る。
また、前記バスバーアセンブリーは、前記モジュールバスバーが外側面に取り付けられ、少なくとも一つ以上の電極リードが貫通して突出するように貫通口が形成されたバスバーフレームをさらに備え得る。
さらに、前記複数の電極リードは、前記二次電池から前後方向へ突出した形態であって、端部が前記バスバーフレームの貫通口を貫通し、前記下部プレート部には、前記複数の電極リードの端部を収容して接触するように、前記電極リードが接触する方向へ凹んだ凹み構造が形成され得る。
そして、前記電極リードが接触するとともに外側方向へ折り曲げて突出したリード接触構造が、前記凹み構造の一部に形成され得る。
さらに、前記バスバーフレームは、前記加圧バスバーを前記電極リードの端部が位置した方向へ加圧するように構成されたスプリングをさらに備え得る。
また、前記バスバーフレームの外側面には、外側方向へ突出して延在した複数の隔壁が形成され、前記隔壁には、前記連結拡張部の端部が挿入されるように凹んだ差込溝が形成され得る。
さらに、前記バスバーフレームには、前記モジュールバスバーを内部に収容するように、外側面が内部方向へ凹んだバスバー取付部が形成され得る。
そして、前記バスバー取付部には、前記下部プレート部または前記加圧バスバーを固定するように外側方向へ突出して形成されたフック構造と、前記下部プレート部の下端部が外側方向へ離脱することを阻止するように上方へ突出して形成された離脱防止構造と、前記加圧バスバーの加圧方向への移動をガイドするように構成されたガイド構造と、が形成され得る。
また、前記連結拡張部は、前記上部プレート部及び前記下部プレート部から内部方向へ傾くように延在し得る。
また、前記バスバーフレームには、前記連結拡張部を収容するように内側方向へ凹んだ補助収容部が形成され得る。
さらに、各々が複数の電極リードを備え、少なくとも一方向へ積層されるように配列された複数の二次電池を備えたセルアセンブリーと、外部機器と電気的接続をなすように構成された接続端子を備えたモジュール端子と、前記複数の二次電池と前記モジュール端子とを電気的に連結し、少なくとも一部が互いに分離された上部プレート部及び下部プレート部、前記上部プレート部及び前記下部プレート部の各々の少なくとも一部と結合して互いに電気的に連結する連結拡張部、前記上部プレート部の上端から外側方向へ折り曲げられて突出して延在し、一部がモジュール端子と結合する折り曲げ接続部を有するモジュールバスバー、前記電極リードの端部が前記下部プレート部と密着して接触するように前記電極リードを加圧する加圧バスバー、及び前記モジュールバスバーが外側面に取り付けられ、少なくとも一つ以上の電極リードが貫通して突出するように貫通口が形成されたバスバーフレームを備えたバスバーアセンブリーと、前記バスバーアセンブリーの外側面に結合するエンドプレートと、前記セルアセンブリーの左右方向の両側面の各々を囲むように構成された複数のサイドプレートと、を含み得る。
さらに、上記の目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、上記バッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含み得る。
なお、上記の目的を達成するための本発明による自動車は、上記バッテリーパックを備え得る。
本発明の一面によれば、バッテリーモジュールは、モジュールバスバーに備えられた連結拡張部がモジュールバスバーの電流経路の面積を拡張することができるため、モジュールバスバーの高い電気抵抗によってバッテリーモジュールの作動中に高熱が発生し、バスバーの形態が変形され、バッテリーモジュールの内部構成が損傷することを防止することができるので、使用時における安全性を向上させることができる。
さらに、本発明のこのような面によれば、本発明は、下部プレート部のリード接触構造が、外側方向へ折り曲げられて突出した形態を有することで、前後方向へ突出した電極リードの左右側面と広い接触面積を有することができる。これによって、上記電極リードと上記モジュールバスバーとの接触連結部位で大きい抵抗が発生することを防止することができ、上記バッテリーモジュールの寿命を増やし、安全性を向上させることができる。
また、本発明の一面によれば、本発明は、バスバーアセンブリーに備えられた加圧バスバーによって、電極リードの端部がモジュールバスバーの表面に密着した状態でレーザー溶接を行うことができるので、信頼性の高い接合を行うことができる。
さらに、本発明の一面によれば、本発明は、バスバーフレームに形成されたフック構造によって、モジュールバスバー及び加圧バスバーが上記バスバーフレームの外側に安定的に固定され、電極リードとモジュールバスバーとの溶接工程の効率を高め、完成品の耐久性を高めることができる。
そして、本発明の一面によれば、本発明のバスバーフレームに形成された離脱防止構造は、上記モジュールバスバーの外部への離脱を阻止するように構成されることで、上記モジュールバスバーが安定的に上記バスバーフレームに固定可能となるだけでなく、上記モジュールバスバーの頻繁な動きが発生することを防止することで、電極リードとモジュールバスバーとの連結構造が損傷することを効果的に防止することができる。
また、本発明の他面によれば、本発明のモジュールバスバーは、上記バスバーフレームの隔壁に形成された差込溝に連結拡張部が挿入されて堅固に固定されるだけでなく、上記差込溝が、上記モジュールバスバーが正確な位置に固定されるようにガイドでき、製造時間を短縮することができるという利点がある。
また、本発明の他面によれば、本発明は、電極リードの端部が、モジュールバスバーと加圧バスバーとの間に介在され、上記モジュールバスバーと上記加圧バスバーに共に接合されることで、上記モジュールバスバーと上記加圧バスバーとの接合面積を効果的に増加させることができ、電気接続の信頼性をさらに高めることができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した平面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図である。 図３のバッテリーモジュールのＣ’領域を概略的に示した一部正面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるモジュールバスバー及び加圧バスバーの一部を概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した側面図である。 図３のバッテリーモジュールの一部構成の他の一部を概略的に示した正面図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した正面図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した平面図である。そして、図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図である。
図１～図３を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール２００は、セルアセンブリー１００、モジュール端子２５０、バスバーアセンブリー２４０、エンドプレート２２０及びサイドプレート２１０を含む。
ここで、上記セルアセンブリー１００は、少なくとも一方向へ積層されるように配列された複数の二次電池１１０を備え得、上記複数の二次電池１１０の各々が複数の電極リード１１１を備え得る。
具体的に、上記二次電池１１０は、パウチ型二次電池１１０であり得る。特に、このようなパウチ型二次電池１１０は、電極組立体（図示せず）、電解液（図示せず）及びパウチを備え得る。
ここで、上記パウチには、凹んだ形態の収納部１１５が形成され得る。そして、上記パウチは、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備え、パウチの周縁部には内部接着層が互いに溶着することで封止部が形成され得る。また、上記収納部１１５に電極組立体及び電解液を密封収納できる。さらに、上記二次電池１１０は、セルアセンブリー１００において上記収納部１１５が左右方向の両側に向かうように立てられて配置され得る。
そして、上記電極組立体は、電極と分離膜との組立体であって、一つ以上の正極板及び一つ以上の負極板が分離膜を間に挟んで配置された形態で構成され得る。また、上記電極組立体の第１電極板には、第１電極タブが備えられ、一つ以上の第１電極タブが第１電極リード１１１Ａと接続し得る。ここで、上記第１電極リード１１１Ａは、一端が上記第１電極タブに接続し、他端がパウチの外部に露出し、このように露出した部分が二次電池１１０の電極端子、例えば、二次電池１１０の正極端子として機能できる。
また、上記電極組立体の第２電極板には、第２電極タブが備えられ、一つ以上の第２電極タブが第２電極リード１１１Ｂと接続し得る。そして、上記第２電極リード１１１Ｂは、一端が上記第２電極タブに接続し、他端がパウチの外部に露出し、このように露出した部分が、二次電池１１０の電極端子、例えば、二次電池１１０の負極端子として機能できる。
この際、上記二次電池１１０が備えている第１電極タブ及び第２電極タブは 正極タブまたは負極タブであり得、また、第１電極リード１１１Ａ及び第２電極リード１１１Ｂは、正極リードまたは負極リードであり得る。さらに、上記第１電極リード１１１Ａ及び上記第２電極リード１１１Ｂは、相異なる極性の電極リード１１１であり得る。例えば、上記第１電極リード１１１Ａは正極リードであり、上記第２電極リード１１１Ｂは負極リードであり得る。
さらに、上記正極リード及び負極リードは、上記二次電池１１０の中心を基準にして互いに反対方向に備えられ得る。例えば、図２に示したように、各二次電池１１０は、第１電極リード１１１Ａ及び第２電極リード１１１Ｂが前方及び後方へ突出するように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、一つの二次電池１１０において、正極リードと負極リードとの干渉がなくなり、電極リード１１１の面積を広げることができ、電極リード１１１同士の溶接工程及び電極リード１１１とバスバー２４１、２４２との溶接工程などをより容易に行うことができる。
また、上記第１電極リード１１１Ａ及び上記第２電極リード１１１Ｂは、プレート形態で構成され得る。特に、上記第１電極リード１１１Ａ及び上記第２電極リード１１１Ｂは、広い面が左側と右側に向けるように立てられて前後方向へ突出し得る。
また、上記複数の二次電池１１０は、バッテリーモジュール２００に複数個が含まれ、一方向へ配列され得る。例えば、図２に示したように、複数のパウチ型二次電池１１０が水平方向へ並んで積層された形態で構成され得る。この際、各々のパウチ型二次電池１１０は、Ｆ方向（図１に図示）から見るとき、二つの広い面が左右両側に各々位置し、上部及び下部、前方及び後方には、封止部が位置するように地面に略垂直に立てられて配置され得る。
言い換えれば、上記二次電池１１０は、収納部１１５が側部に位置するように上下方向へ立てられて構成され得る。一方、本明細書においては、 特に説明しない限り、上、下、前、後、左、右方向は、Ｆ方向から見たことを基準にする。
前述したパウチ型二次電池１１０の構成については、本願が属する技術分野における当業者にとって自明な事項であるので、より詳細な説明を省略する。そして、本発明によるバッテリーモジュール２００には、本願発明の出願時点における公知の多様な二次電池を採用することができる。
ここで、上記モジュール端子２５０は、外部機器と電気的接続をなすように構成された接続端子を備え得る。そして、上記接続端子は、端子ボルトであり得る。また、上記モジュール端子２５０は、上記バッテリーモジュール２００に備えられた端子として正極モジュール端子２５０Ａ及び負極モジュール端子２５０Ｂを含み得る。さらに、上記モジュール端子２５０は、バッテリーモジュール２００の複数の二次電池１１０と外部デバイス（図示せず）との連結をなすようにエンドプレート２２０の外部に露出し得る。
また、上記バッテリーモジュール２００は、電極リード１１１と電気的に接続したバスバー２４２の電圧センシングなどを行うためのセンシング回路基板２６０をさらに備え得る。
図４は、図３のバッテリーモジュールのＣ’領域を概略的に示した一部正面図である。図５は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるモジュールバスバー及び加圧バスバーの一部を概略的に示した斜視図である。そして、図６は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した側面図である。
図４～図６を参考すれば、上記バスバーアセンブリー２４０は、モジュールバスバー２４１及び加圧バスバー２４６を含み得る。
ここで、上記モジュールバスバー２４１は、上記複数の二次電池１１０と上記モジュール端子２５０とを電気的に接続するように構成され得る。即ち、上記モジュールバスバー２４１は、電気伝導率が比較的高い電気伝導性金属材料で構成され得る。例えば、上記モジュールバスバー２４１は、ニッケル、銅、アルミニウム、鉛またはスズより選択されるいずれか一つ以上の電気伝導性素材を備え得る。
さらに、上記モジュールバスバー２４１は、電極リード１１１またはモジュール端子２５０などと溶接で結合する必要があり、内部に気泡が生成され得る押出成形または鋳造で製造しにくい。これによって、本発明の上記バスバーは、圧延、打ち抜き、曲げなどの加工によって製造し得る。
また、上記モジュールバスバー２４１は、上部プレート部２４１Ａ、下部プレート部２４１Ｂ、上記上部プレート部２４１Ａと上記下部プレート部２４１Ｂとを電気的に連結する連結拡張部２４１Ｃ、及び上記上部プレート部２４１Ａの上部に形成された折り曲げ接続部２４１Ｄを備え得る。
具体的に、上記上部プレート部２４１Ａは、上記下部プレート部２４１Ｂの上部に位置し、少なくとも一部が上記下部プレート部２４１Ｂと互いに分離した形態であり得る。さらに、上記上部プレート部２４１Ａの上部には、上記折り曲げ接続部２４１Ｄが形成され得る。そして、上記下部プレート部２４１Ｂは、上記電極リード１１１と直接接続し得る。
さらに、上記連結拡張部２４１Ｃは、上記上部プレート部２４１Ａと上記下部プレート部２４１Ｂとを互いに電気的に連結するように、上記上部プレート部２４１Ａ及び上記下部プレート部２４１Ｂの各々の一側端部へ延在して形成され得る。
そして、上記連結拡張部２４１Ｃは、上記上部プレート部２４１Ａ及び上記下部プレート部２４１Ｂの一側から左右方向へ延在して突出した形態であり得る。さらに、上記連結拡張部２４１Ｃの突出した形態は、例えば、プレート形状であり得る。
さらに、上記折り曲げ接続部２４１Ｄは、上記上部プレート部２４１Ａの上端から外側方向へ折り曲げられて突出するように延在して形成され得る。また、上記折り曲げ接続部２４１Ｄは、少なくとも一部が上記モジュール端子２５０と結合するように構成され得る。
さらに、上記折り曲げ接続部２４１Ｄには、上記モジュール端子２５０の接続端子を挿入するための挿入孔Ｈ２が形成され得る。即ち、上記接続端子が端子ボルト及びナットを備える場合、上記端子ボルトの丸い棒が上記折り曲げ接続部２４１Ｄの挿入孔Ｈ２に挿入され、上記挿入孔Ｈ２に貫通した上記端子ボルトの丸い棒が追加的に折り曲げ接続部２４１Ｄの下部に位置したナットの貫通孔に挿入されて締結され得る。さらに、上記ナットには、外部伝導性物質との短絡を防止するために絶縁カバー２５２が覆われ得る。
一方、上記加圧バスバー２４６は、電気伝導率が比較的高い電気伝導性の金属材料から構成され得る。例えば、上記加圧バスバー２４６は、ニッケル、銅、アルミニウム、鉛またはスズより選択される一つ以上の電気伝導性素材を備え得る。
また、上記加圧バスバー２４６は、上記電極リード１１１の端部が上記下部プレート部２４１Ｂと密着して接触するように上記電極リード１１１を加圧するように構成され得る。具体的に、上記加圧バスバー２４６は、上記電極リード１１１の端部の左右側面に対応する形状の一側面を有し得る。例えば、上記加圧バスバー２４６は、上下方向へ長く延在し、少なくとも六面体以上のバー（ｂａｒ）の形態であり得る。さらに、上記加圧バスバー２４６は、上記モジュールバスバー２４１の下部プレート部２４１Ｂと向い合うように位置し得る。
即ち、上記電極リード１１１の端部に対しては、左右方向の両側に上記モジュールバスバー２４１の上記加圧バスバー２４６及び上記下部プレート部２４１Ｂの各々が位置し得る。言い換えれば、上記電極リード１１１の端部は、上記加圧バスバー２４６と上記下部プレート部２４１Ｂとの間に挟まれ得る。
この際、上記電極リード１１１の端部が、前後方向へ突出した状態で上記モジュールバスバー２４１と接触する構造では、上記下部プレート部２４１Ｂの左右幅の長さを狭く形成する必要があった。これによって、上記幅の狭い下部プレート部２４１Ｂは、上記モジュール端子２５０と電気的に接続するモジュールバスバー２４１の電流経路が狭くなるボトルネック区間になり、バスバーの電気抵抗を高めるようになり、発熱現象が起こるなどの問題が発生し得た。
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記連結拡張部２４１Ｃは、モジュールバスバー２４１の電流経路の面積を拡張できるため、上記下部プレート部２４１Ｂの狭い電流経路を有する構造による高い電気抵抗による高熱発生を防止することができ、バッテリーモジュール２００の作動中にバッテリーモジュール２００の内部構成が損傷するか、火事が発生することを防止することができる。
図７は、図３のバッテリーモジュールの一部構成の他の一部を概略的に示した正面図である。
図３と共に図７を参照すれば、上記バスバーアセンブリー２４０には、少なくとも一つ以上の連結バスバー２４２が備えられ得る。具体的に、上記連結バスバー２４２は、上部プレート部２４２Ａ及び下部プレート部２４２Ｂを備え得る。また、上記上部プレート部２４２Ａは、相対的に上記下部プレート部２４２Ｂの上部に位置し得る。さらに、上記上部プレート部２４２Ａは、上記連結バスバー２４２に電気的に接続した二次電池１１０の電圧センシングを行うように伝導性素材を含んでいるセンシングリード２６１と接触するように構成され得る。そして、上記下部プレート部２４２Ｂは、少なくとも一つ以上の電極リード１１１と接続し得る。なお、上記連結バスバー２４２は、伝導性金属素材を含み得る。
例えば、図３に示したように、上記バスバーアセンブリー２４０は、三つの連結バスバー２４２を備え得る。また、例えば、図７に示したように、上記連結バスバー２４２の両側面の各々には、三つの電極リード１１１の端部が重なった形態で接続し得る。さらに、上記連結バスバー２４２と上記三つの電極リード１１１の端部とは、レーザー溶接などによって溶接されることで接続し得る。
図３と共に図４をさらに参照すれば、上記バスバーアセンブリー２４０は、上記モジュールバスバー２４１、上記加圧バスバー２４６及び上記連結バスバー２４２を取り付けるように構成されたバスバーフレーム２４７をさらに備え得る。また、上記バスバーフレーム２４７は、電気絶縁性の素材を含み得る。例えば、上記電気絶縁性の素材は、プラスチックであり得る。
さらに、上記バスバーフレーム２４７は、上記モジュールバスバー２４１を外側面に取り付け得る。具体的に、上記モジュールバスバー２４１は、上記バスバーフレーム２４７に取り付けられて固定され得る。そして、上記モジュールバスバー２４１は、上記バスバーフレーム２４７の外側面において、左右方向の両側部に位置し得る。さらに、上記バスバーフレーム２４７の外側面において、左側に位置したモジュールバスバー２４１と右側に位置したモジュールバスバー２４１とは、電気的極性が相異なり得る。
そして、上記バスバーフレーム２４７には、少なくとも一つ以上の電極リード１１１が貫通して突出するように貫通口Ｈ１が形成され得る。具体的に、上記複数の電極リード１１１の端部は、上記二次電池１１０から前後方向へ突出した形態で上記バスバーフレーム２４７の貫通口Ｈ１を貫通するように構成され得る。
また、上記貫通口Ｈ１は、上記モジュールバスバー２４１の下部プレート部２４１Ｂの側部と対面する位置に形成され得る。即ち、上記貫通口Ｈ１は、上記モジュールバスバー２４１の左右方向の一側部に隣接して形成され得る。これによって、上記貫通口Ｈ１は、上記バスバーフレーム２４７に挿通した電極リード１１１の端部が上記モジュールバスバー２４１の下部プレート部２４１Ｂの側部に接続しやすい位置及び大きさに形成され得る。
図７をさらに参照すれば、上記貫通口Ｈ１は、上記連結バスバー２４２の左右方向の両側部の各々に隣接して形成され得る。これによって、上記貫通口Ｈ１は、上記貫通口Ｈ１に挿通した電極リード１１１の端部が上記連結バスバー２４２の下部プレート部２４１Ｂの両側部の各々に容易に接続するように二つが形成され得る。
図５をさらに参照すれば、上記モジュールバスバー２４１の上記下部プレート部２４１Ｂには、上記複数の電極リード１１１の端部を収容及び接触するように上記電極リード１１１の接触方向へ凹んだ凹み構造２４１Ｓが形成され得る。即ち、上記下部プレート部２４１Ｂの凹み構造２４１Ｓは、上記電極リード１１１の端部が内部に収容されるように凹んだ構造であり得る。
また、上記凹み構造２４１Ｓの一部には、電極リード１１１との接触面積を増やすように構成されたリード接触構造２４１Ｅが形成され得る。
具体的に、上記リード接触構造２４１Ｅは、上記電極リード１１１が突出する外側方向へ折り曲げられて突出した形態であり得る。これによって、上記電極リード１１１の端部の左右側面は、上記突出したリード接触構造２４１Ｅの突出した左右側面に付着され得る。例えば、図４に示したように、上記モジュールバスバー２４１のリード接触構造２４１Ｅの左側面には、三つの電極リード１１１のうち一つの右側面と接続し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記リード接触構造２４１Ｅは、外側方向へ折り曲げられて突出した形態を有することで、前後方向へ突出した電極リード１１１の左右側面と広い接触面積を有することができる。これによって、上記電極リード１１１と上記モジュールバスバー２４１との接続部位で大きい抵抗が発生することを防止することができ、上記バッテリーモジュール２００の寿命を増やし、安全性を向上させることができる。
さらに、上記加圧バスバー２４６は、上記下部プレート部２４１Ｂと上記電極リード１１１との溶接作業時にのみ、溶接ジグなどの道具を用いて電極リード１１１の端部を加圧できる。即ち、上記加圧バスバー２４６は、溶接ジグなどによって上記電極リード１１１の端部が上記下部プレート部２４１Ｂのリード接触構造２４１Ｅに密着接触するように、上記モジュールバスバー２４１の下部プレート部２４１Ｂが位置した方向へ加圧され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記加圧バスバー２４６によって、上記電極リード１１１の端部が上記モジュールバスバー２４１の表面に密着した状態でレーザー溶接を行うことができるので、信頼性の高い接合を行うことができる。
即ち、上記電極リード１１１の端部は、レーザー溶接などに溶接された形態で上記加圧バスバー２４６及び／または上記モジュールバスバー２４１の側部に接続できる。
図８は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した正面図である。
図５と共に図８を参照すれば、上記バスバーフレーム２４７Ｂは、上記加圧バスバー２４６を上記電極リード１１１の端部が位置した方向へ加圧するように構成されたスプリング２４４をさらに備え得る。即ち、上記加圧バスバー２４６は、スプリング２４４の弾性力を用いて上記モジュールバスバー２４１の下部プレート部２４１Ｂが位置した方向へ加圧され得る。このために、上記バスバーフレーム２４７Ｂの外側へ突出して形成された隔壁２４７Ｔには、上記スプリング２４４が取り付けられ得る。
例えば、上記加圧バスバー２４６が収容されたバスバーフレーム２４７Ｂの外側面には、上記スプリング２４４の一側を支持できる隔壁２４７Ｔが形成され得る。また、上記スプリング２４４は、一側が上記隔壁２４７Ｔと連結され、他側が上記加圧バスバー２４６の一側面を加圧し得る。さらに、上記スプリング２４４は、上記加圧バスバー２４６が上記下部プレート部２４１Ｂのリード接触構造２４１Ｅが位置した方向へ上記電極リード１１１を加圧することができる。
図９は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図である。
図９を参照すれば、上記バスバーフレーム２４７の外側面には外側方向へ突出して延在した複数の隔壁２４７Ｔが形成され得る。具体的に、上記隔壁２４７Ｔは、上記バッテリーモジュール２００の前方に形成されたバスバーフレーム２４７の場合、前方へ突出するように形成され得る。また、上記隔壁２４７Ｔは、上記バッテリーモジュール２００の後方に形成されたバスバーフレーム２４７の場合、後方へ突出するように形成され得る。
また、図９を参照すれば、上記バスバーフレーム２４７には、上記モジュールバスバー２４１を内部に収容するように外側面が内部方向へ凹んだバスバー取付部２４８が形成され得る。さらに、上記バスバー取付部２４８は、上記モジュールバスバー２４１の外形の少なくとも一部に対応するだけ内部方向へ凹んで形成され得る。
そして、上記バスバー取付部２４８には、上記下部プレート部２４１Ｂまたは上記加圧バスバー２４６を固定するように外側方向へ突出して形成されたフック構造２４８Ｃが形成され得る。具体的に、上記フック構造２４８Ｃは、上記下部プレート部２４１Ｂまたは上記加圧バスバー２４６の外側部を内部方向へ加圧する構造であり得る。
例えば、図９に示したように、上記フック構造２４８Ｃは、上記下部プレート部２４１Ｂの一側端部を内部方向へ加圧する構造で形成され得る。また、さらに他の形態のフック構造２４８Ｃは、上記加圧バスバー２４６の上端部を加圧する構造で形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記フック構造２４８Ｃによって上記モジュールバスバー２４１及び上記加圧バスバー２４６が上記バスバーフレーム２４７の外側に安定的に固定され、上記電極リード１１１と上記モジュールバスバー２４１との溶接工程の効率を高め、完成品の耐久性を高めることができる。
さらに、上記バスバー取付部２４８には、上記下部プレート部２４１Ｂの下端部が外側方向へ離脱することを阻止するように、上方へ突出して形成された離脱防止構造２４８Ａが形成され得る。具体的に、上記離脱防止構造２４８Ａは、上記下部プレート部２４１Ｂの下端部の少なくとも一部と対応する位置に形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記離脱防止構造２４８Ａは、上記モジュールバスバー２４１の外部への離脱を阻止するように構成されることで、上記モジュールバスバー２４１が安定的に上記バスバーフレーム２４７に固定されるだけでなく、上記モジュールバスバー２４１の頻繁な動きの発生を防止することで、上記電極リード１１１と上記モジュールバスバー２４１との連結構造が損傷することを効果的に防止することができる。
そして、上記加圧バスバー２４６の加圧方向の移動をガイドするように構成されたガイド構造２４８Ｇが形成され得る。具体的に、上記ガイド構造２４８Ｇは、上記加圧バスバー２４６が上記電極リード１１１を加圧する加圧方向へ延在したガイド壁でり得る。
例えば、図９に示したように、上記モジュールバスバー２４１は、上記バスバーフレーム２４７の内部方向へ凹んだバスバー取付部２４８に取り付けられている。また、上記バスバー取付部２４８には、上記下部プレート部２４１Ｂの下部の離脱を防止する離脱防止構造２４８Ａが形成されており、さらに、上記加圧バスバー２４６の加圧方向への移動をガイドするように構成されたガイド構造２４８Ｇが形成されている。
さらに、上記連結拡張部２４１Ｃは、上記上部プレート部２４１Ａ及び上記下部プレート部２４１Ｂから内部方向へ傾くように延在し得る。即ち、上記連結拡張部２４１Ｃは、上記バスバーフレーム２４７の外側面に沿って傾くように折り曲げられ得る。そして、上記バスバーフレーム２４７には、上記連結拡張部２４１Ｃを収容するように内側方向へ傾くように凹んだ補助収容部２４９が形成され得る。
例えば、図９に示したように、上記モジュールバスバー２４１の連結拡張部２４１Ｃは、右方向へ延在し、上記バスバーフレーム２４７の外側面に沿って内側方向へ傾くように折り曲げられて延在し得る。
また、上記連結拡張部２４１Ｃのプレート形状の一部には、内部方向へ屈曲した構造を有し得る。そして、上記バスバーフレーム２４７には、上記連結拡張部２４１Ｃを内部に収容するように内側方向へ傾くように凹んだ補助収容部２４９が形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記連結拡張部２４１Ｃは、内側方向へ傾くように折り曲げられて延在することで、上記モジュールバスバー２４１の連結拡張部２４１Ｃが外部物体と接触するか、または干渉が発生することを防止することができ、上記モジュールバスバー２４１をよりコンパクトに製造することができる。
また、図１及び図２を参照すれば、上記エンドプレート２２０は、上記バッテリーモジュール２００の前方または後方の各々に位置した上記バスバーアセンブリー２４０の外側に結合し得る。
また、上記サイドプレート２１０は、上記セルアセンブリー１００の左右方向の両側面の各々を囲むように複数個が構成され得る。
そして、上記バッテリーモジュール２００は、上部及び下部を覆うように上部カバー２３０Ａ及び下部カバー２３０Ｂをさらに含み得る。
図１０は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した一部斜視図である。
図１０を参照すれば、上記バスバーフレーム２４７Ｃに形成された隔壁２４７Ｔは、上記バスバーフレーム２４７Ｃに取り付けられるモジュールバスバー２４３を外部から保護するようにバスバーの外面を囲むように突出して形成され得る。
さらに、上記隔壁２４７Ｔには、上記モジュールバスバー２４３の一部が挿入されるように凹んだ差込溝２４７Ｇが形成され得る。具体的に、上記差込溝２４７Ｇには、上記モジュールバスバー２４３の連結拡張部２４３Ｃの端部が挿入され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記モジュールバスバー２４３は、上記差込溝２４７Ｇに連結拡張部２４３Ｃが挿入されて堅固に固定されるだけでなく、上記差込溝２４７Ｇが、上記モジュールバスバー２４３が正確な位置に固定されるようにガイドすることができ、製造時間を短縮することができるという利点がある。
また、上記加圧バスバー２４６Ｆの一部は、上記電極リード１１１の端部と接合し得る。具体的に、上記加圧バスバー２４６Ｆは、上下方向へ延在したバーの形態であり得る。そして、上記加圧バスバー２４６Ｆの一側面は、上記電極リード１１１の端部と接合し得る。
さらに、上記加圧バスバー２４６Ｆの一部は、上記モジュールバスバー２４３と接合され得る。そして、上記加圧バスバー２４６Ｆの上端部及び下端部は、上記モジュールバスバー２４３の下部プレート部２４３Ｂの一部と接合され得る。
例えば、図１０に示したように、上記下部プレート部２４３Ｂに形成された凹み構造２４３Ｓには、上記電極リード１１１の端部の一側面が接合されており、上記電極リード１１１の端部の他側面は、上記加圧バスバー２４６Ｆの一側面と接合され得る。また、上記加圧バスバー２４６Ｆの上下方向の両端部は、上記下部プレート部２４３Ｂの凹み構造２４３Ｓの上部２４３Ｓ１及び下部２４３Ｓ２に接合され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記電極リード１１１の端部は、上記モジュールバスバー２４３と上記加圧バスバー２４６Ｆとの間に介在され、上記モジュールバスバー２４３と上記加圧バスバー２４６Ｆに共に接合され、上記加圧バスバー２４６Ｆの両端部は、上記下部プレート部２４３Ｂの凹み構造２４３Ｓの上部及び下部に接合されるため、上記モジュールバスバー２４３と上記加圧バスバー２４６Ｆとの接合面積を効果的に増加させることで、上記電極リード１１１と上記モジュールバスバー２４３との連結構造で発生し得る高い抵抗を効果的に減少させることができ、電気接続の信頼性をより向上させることができる。
さらに、本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュール２００を一つ以上含み得る。また、本発明によるバッテリーパックは、このようなバッテリーモジュール２００に加え、バッテリーモジュール２００を収納するためのパックケース、バッテリーモジュール２００の充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。
また、本発明によるバッテリーパックは、電気自動車のような自動車に適用可能である。即ち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含み得る。
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
本発明は、バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックに関する。なお、本発明は、上記バッテリーモジュールが備えられた電子デバイスまたは自動車関連産業に利用可能である。
１００ セルアセンブリー
１１０ 二次電池
１１５ 収納部
１１１ 電極リード
２００ バッテリーモジュール
２１０ サイドプレート
２２０ エンドプレート
２４０ バスバーアセンブリー
２４１ モジュールバスバー
２４１Ａ 上部プレート部
２４１Ｂ 下部プレート部
２４１Ｃ 連結拡張部
２４１Ｄ 折り曲げ接続部
２４１Ｅ リード接触構造
２４１Ｓ 凹み構造
２４２ 連結バスバー
２４４ スプリング
２４６ 加圧バスバー
２４７ バスバーフレーム
２４７Ｇ 差込溝
２４７Ｔ 隔壁
２４８ バスバー取付部
２４８Ａ 離脱防止構造
２４８Ｃ フック構造
２４８Ｇ ガイド構造
２４９ 補助収容部
２５０ モジュール端子
Ｈ１ 貫通口

Claims (8)

  1. 各々が複数の電極リードを備え、少なくとも一方向へ積層されるように配列された複数の二次電池を備えたセルアセンブリーと、
    外部機器と電気的接続をなすように構成された接続端子を備えたモジュール端子と、
    前記複数の二次電池と前記モジュール端子とを電気的に連結し、少なくとも一部が互いに分離した上部プレート部及び下部プレート部、前記上部プレート部及び前記下部プレート部の各々の一側端部へ延在して形成され、前記上部プレート部と前記下部プレート部とを互いに電気的に連結する連結拡張部、前記上部プレート部の上端から外側方向へ折り曲げられて突出して延在し、一部がモジュール端子と結合する折り曲げ接続部を有するモジュールバスバー、及び前記電極リードの端部が前記下部プレート部と密着して接触するように前記電極リードを加圧する加圧バスバーを備えたバスバーアセンブリーと、を含むバッテリーモジュールであって、
    前記バスバーアセンブリーは、前記モジュールバスバーが外側面に取り付けられ、少なくとも一つ以上の電極リードが貫通して突出するように貫通口が形成されたバスバーフレームをさらに備え、
    前記複数の電極リードは、前記二次電池から前後方向へ突出した形態であり、端部が前記バスバーフレームの貫通口を貫通し、
    前記下部プレート部には、前記複数の電極リードの端部を収容して接触するように、前記電極リードが接触する方向へ凹んだ凹み構造が形成され、
    前記バスバーフレームは、前記加圧バスバーを前記電極リードの端部が位置した方向へ加圧するように構成されたスプリングをさらに備えたことを特徴とするバッテリーモジュール。
  2. 前記電極リードが接触するとともに外側方向へ折り曲げて突出したリード接触構造が、前記凹み構造の一部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  3. 前記バスバーフレームの外側面には、外側方向へ突出して延在した複数の隔壁が形成され、
    前記隔壁には、前記連結拡張部の端部が挿入されるように凹んだ差込溝が形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記バスバーフレームには、前記モジュールバスバーを内部に収容するように、外側面が内部方向へ凹んだバスバー取付部が形成され、
    前記バスバー取付部には、
    前記下部プレート部または前記加圧バスバーを固定するように外側方向へ突出して形成されたフック構造と、
    前記下部プレート部の下端部が外側方向へ離脱することを阻止するように上方へ突出して形成された離脱防止構造と、
    前記加圧バスバーの加圧方向への移動をガイドするように構成されたガイド構造と、が形成されたことを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  5. 各々が複数の電極リードを備え、少なくとも一方向へ積層されるように配列された複数の二次電池を備えたセルアセンブリーと、
    外部機器と電気的接続をなすように構成された接続端子を備えたモジュール端子と、
    前記複数の二次電池と前記モジュール端子とを電気的に連結し、少なくとも一部が互いに分離した上部プレート部及び下部プレート部、前記上部プレート部及び前記下部プレート部の各々の一側端部へ延在して形成され、前記上部プレート部と前記下部プレート部とを互いに電気的に連結する連結拡張部、前記上部プレート部の上端から外側方向へ折り曲げられて突出して延在し、一部がモジュール端子と結合する折り曲げ接続部を有するモジュールバスバー、及び前記電極リードの端部が前記下部プレート部と密着して接触するように前記電極リードを加圧する加圧バスバーを備えたバスバーアセンブリーと、を含むバッテリーモジュールであって、
    前記バスバーアセンブリーは、前記モジュールバスバーが外側面に取り付けられ、少なくとも一つ以上の電極リードが貫通して突出するように貫通口が形成されたバスバーフレームをさらに備え、
    前記バスバーフレームの外側面には、外側方向へ突出して延在した複数の隔壁が形成され、
    前記隔壁には、前記連結拡張部の端部が挿入されるように凹んだ差込溝が形成され、
    前記連結拡張部は、前記上部プレート部及び前記下部プレート部から内部方向へ傾くように延在し、
    前記バスバーフレームは、前記連結拡張部を収容するように内側方向へ凹んだ補助収容部が形成されたことを特徴とするバッテリーモジュール。
  6. 前記バスバーアセンブリーの外側面に結合するエンドプレートと、
    前記セルアセンブリーの左右方向の両側面の各々を囲むように構成された複数のサイドプレートと、をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のバッテリーモジュール。
  7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含む、バッテリーパック。
  8. 請求項７に記載のバッテリーパックを備えることを特徴とする自動車。
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