JP2007042630A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】単位電池間の接続に柔軟性のある連結具を用いることによって、電極端子の大きさが変化しても対応でき、また電極端子に容易に設置したり、除去できる。さらに電池の外形が外力によって変形した場合にも、電極端子と連結具の電気的接続が破壊されない電池モジュールを提供する。
【解決手段】単位電池は電極端子２１、２２を有する。単位電池を電気的に接続する連結具３０は電極端子に弾性的に結合されるクリップ３１と柔軟性のある導電体３２からなり、単位電池の各電極端子に連結される。
【選択図】図１

Description

本発明は電池モジュールに関し、より詳細には、単位電池を締結する構造を改善して、組立性を向上させた電池モジュールに関する。

二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なって、充電及び放電が可能な電池であって、低容量の電池は、電話やラップトップコンピュータ、そしてカムコーダーなどの携帯が可能な小型電子機器に使用され、大容量の電池は、ハイブリッド電気自動車などのモータ駆動用電源として幅広く使用されている。

前記二次電池は、多様な形状に製造されているが、代表的な形状としては、円筒形、角形などがあり、大電力を必要とする機器、例えば前記ハイブリッド電気自動車などのモータ駆動用として使用される場合には、電池モジュールを構成する。

このように、通常の電池モジュールは、直列に連結される複数の二次電池（以下、単位電池とする）からなり、前記各々の単位電池は、正極及び負極がセパレータを間において位置する電極組立体、前記電極組立体が内蔵される空間部が形成されているケース、前記ケースに結合して、これを密閉するキャップ組立体を含む。ここで、前記キャップ組立体は、前記正極及び前記負極に各々電気的に連結されて、前記ケースの内、外部にわたって配置される端子を含む。

前記単位電池が角形である場合、この単位電池は、キャップ組立体上に突出した正極端子及び負極端子を隣接する単位電池の正極端子及び負極端子と交差するように交差配列した状態で、外周面の一部がねじ加工された前記正極端子及び前記負極端子に導電体の連結具がナットによって設置されることによって、互いに電気的に連結されて、電池モジュールを構成するようになる。

しかし、前記電池モジュールの構造は、前記連結具を前記端子に設置するのに時間がかかり、工程が複雑であるという問題点がある。

また、前記電池モジュールの構造は、前記連結具に一定の大きさのホールが形成されて、前記ホールに前記電極端子が挿入される構造で前記連結具及び前記電極端子の結合が行われるが、ここで、前記連結具は、一定の大きさの電極端子にだけ設置される。つまり、電極端子の大きさが前記連結具に形成されたホールより小さいと、接触不良になる恐れがあり、電極端子の大きさが前記連結具に形成されたホールより大きいと、このホールに前記電極端子が挿入されない問題点が発生することがある。

さらに、前記電極端子に対する前記連結具の結合構造は、前記連結具が前記電極端子に堅固に固定される構造であるので、電池モジュールにおいて、単位電池の変形（例：単位電池が隆起（スウェリング）されて外形が変化すること）がもたらされ、それによって発生するエネルギーが前記結合部位に提供されると、これを円滑に吸収することができず、このエネルギーによってこの結合構造が損傷する確率が高い。

従って、本発明は、前記問題点を解消するためのものであって、本発明の目的は、電極端子の大きさに対応し、この電極端子に弾力的に結合される連結具を含む、電池モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は、前記連結具を容易に前記電極端子に設置したり、前記電極端子から除去することができるようにした、電池モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は、単位電池の外形が変形する場合のように、予期できない状況によって発生したエネルギーによって電極端子及び連結具の結合構造が破損するのを防止することができるようにした、電池モジュールを提供することにある。

本発明の実施例による電池モジュールは、電極端子を含む単位電池、及び前記単位電池の各電極端子に連結されていて、この単位電池を電気的に連結する連結具を含み、前記連結具は、前記電極端子に弾性的に結合されるクリップを含む。

前記連結具は、前記クリップを一対含み、この一対のクリップは、導電体で互いに電気的に連結される。

前記連結具は、前記電極端子に密着するソケット部、及び前記ソケット部に連結されていて、このソケット部に弾性力を付加する弾性部材を含む。

前記ソケット部は、前記電極端子の外形に対応する形状に形成された少なくとも一つのカバーを含む。

前記カバーは、金属薄板からなる。

前記カバーは、前記電極端子の外形に対応する形状の曲面部、及びこの曲面部の両先端に形成された平面部を含む。

前記カバーの内周面に、ねじ山が形成される。

前記連結具は、前記クリップを囲むハウジングをさらに含む。

前記弾性部材は、引張スプリング、圧縮スプリング、及び弾性バンドのうちのいずれか一つから選択される。

前記両平面部に、前記カバーに弾性力を付加する弾性部材が連結設置される。

前記ハウジング及び前記クリップの間に、弾性部材が設置される。

前記弾性部材は、弾性バンドからなり、この弾性バンドは、前記ソケット部の外側面に設置される。

前記連結具は、前記クリップの前記電極端子の挿入方向に配置された案内部材をさらに含む。

前記案内部材は、前記クリップ及び前記ハウジングの先端に連結設置されている。

前記案内部材は、弾性体からなる。

前記案内部材は、バンド形状に形成される。

前記導電体は、電線からなる。

本発明によれば、電極端子を収容するソケット部が弾性部材によって支持されて、大きさが変化するので、大きさが異なる電極端子に容易に結合される。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相異した形態で具現され、ここで説明する実施例に限定されない。

図１は本発明の第１実施例による電池モジュールを示した斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した本発明の第１実施例による単位電池の断面図である。

図１及び図２を参照すれば、電池モジュールは、複数の単位電池１０を含む。ここで、各単位電池１０は、正極１１及び負極１２がセパレータ１３を間において位置する電極群１５、前記電極群１５が内蔵される空間が形成されているケース１４、前記ケース１４に結合されて、これを密閉するキャッププレート１７、前記正極１１及び負極１２に電気的に連結されて、前記キャッププレート１７の外側に突出する正極端子２１及び負極端子２２を含む。

前記ケース１４は、アルミニウム、アルミニウム合金、またはニッケルがメッキされたスチールなどの導電性金属からなり、その形状は、電極群１５が位置する内部空間を有する六面体の角形、またはそれ以外の形状に形成される。

本実施例では、単位電池１０が角形に形成されるが、本発明における単位電池はこれに限定されず、円筒形の電池など、多様な形状が適用される。

前記構造の各単位電池１０は、電池モジュール１００を構成するために、正、負極端子２１、２２が片側に配置されるように、例えば図面に示したように、上に向かう状態で、互いに一定の間隔をおいて配置される。この時、互いに隣接する単位電池１０は、隣接する端子の極性が互いに異なるように配置される。つまり、一つの単位電池１０の正極端子２１に隣接して、他の単位電池１０の負極端子２２が位置する。

このような単位電池１０の間には、電池モジュールを冷却するために、冷却媒体の流動通路となる隔壁２６が設置される。

このような電池モジュールにおいて、単位電池１０の中央を基準にしてその両側には、各々正極端子２１及び負極端子２２が繰り返し一定の間隔で配列される電極端子列が形成される。ここで、この電極端子列は、極性が交差する電極端子が一列に配列されて構成される一つのラインであると理解される。

前記構造の電池モジュールにおいて、単位電池１０は、直列に互いに電気的に連結されるが、このために、隣接する単位電池１０の間の正極端子２１及び負極端子２２には、連結具３０が装着される。本実施例で、この連結具３０は、正、負極端子２１、２２と結合される一対のクリップ３１を導電体３２が電気的に連結する構造からなる。

図３は本発明の第１実施例による連結具のクリップを示した斜視図である。

図３を参照して説明すれば、クリップ３１は、外形をなすハウジング３６、前記ハウジング３６の内部に設置されて、前記正極端子２１または負極端子２２に嵌合されて密着するソケット部３４、前記ソケット部３４に弾性力を付加する弾性部材３５を含む。

本実施例で、ソケット部３４は、正極端子２１または負極端子２２を囲む一対のカバー３４０を含み、このカバー３４０の外形は、端子２１、２２の形状に対応する。

弾性部材３５は、一対のカバー３４０に連結されて、これらのカバー３４０が弾性的に動くことができるように適正な弾性力を付加するが、本実施例で、この弾性部材３５は、カバー３４０の周縁に任意の間隔をおいて設置されて、これらのカバー３４０を連結する。ここで、この弾性部材３５の数や設置される位置は、特に限定されない。

本実施例で、カバー３４０は、ドーム形状に形成されて、正極端子２１または負極端子２２に密着する曲面部３４１、前記曲面部３４１の側端に形成される平面部３４２を含む。

また、本実施例で、弾性部材３５は、引張スプリングからなって、一対のカバー３４０の平面部３４２に設置されることによって、この一対のカバー３４０を互いに連結する。これによって、弾性部材３５は、一対のカバー３４０が形成する内部空間に正極端子２１または負極端子２２が挿入されると、この一対のカバー３４０を引っ張って、これらのカバー３４０が正極端子２１または負極端子２２の外周面に密着する。

カバー３４０には、前記導電体３２が設置され、この導電体３２は、電線からなり、前記導電体３２は、前記カバー３４０にはんだ付けなどの方法で連結される。

一方、ハウジング３６は、前記カバー３４０に正極端子２１または負極端子２２が挿入されて、このカバー３４０の位置が変動することを考慮して、十分な内部空間を有する大きさに形成され、絶縁性が優れている素材からなることができる。また、カバー３４０は、端子２１、２２の間の電気的連結のために、導電性を有する材質からなることができる。

さらに、ハウジング３６及びソケット部３４のカバー３４０は、弾性的な材質（例：スポンジ）の部材３８によって互いに連結され、これによって、ソケット部３４のカバー３４０は、ハウジング３６内に安定的に位置することができる。

図４は本発明の第２実施例によるクリップのソケット部を示した斜視図であって、この第２実施例のクリップは、前記第１実施例のクリップと基本的な構造は同一であり、ソケット部の構造が異なるので、以下では、このソケット部についてのみ説明する。

図４を参照すれば、ソケット部４４は、前記第１実施例のソケット部とは異なって、一体に構成された金属薄板からなって、正極端子または負極端子の外形に対応した形状に形成される。

具体的に、このソケット部４４は、ほぼ円形のパイプ形状の曲面部４４１、及びこの曲面部４４１の両先端に形成されて、弾性部材４５が設置される平面部４４２を含むカバー４４０からなる。

このように形成されたソケット部４４は、カバー４４０の内側に正極端子または負極端子が挿入されると、前記ソケット部４４のカバー４４０は、前記正極または負極端子の外形に合わせて弾性的に変形し、ここに弾性部材４５がカバー４４０に弾性力を付加してこのカバー４４０の両平面部４４２を引っ張るようになるので、これによって、ソケット部４４のカバー４４０は、正極端子及び負極端子に弾力的に密着して接触する。

図５は本発明の第３実施例によるクリップを示した断面図である。

前記図面を参照して説明すれば、この第３実施例のクリップ５１は、前記第１実施例のクリップと基本的な構造は同一であり、以下で説明される案内部材５７をさらに含むことが異なるので、以下では、この案内部材５７を中心にして説明する。

この第３実施例において、案内部材５７は、ソケット部５４下に配置されて、このソケット部５４の下端及びハウジング５６の下端に連結設置される。

実質的に、案内部材５７は、弾性的に変形が可能な、例えばゴムなどの材質からなって、その一端はソケット部５４のカバー５４０の下端に付着させ、他の一端はハウジング５６の開口部の周囲部に付着させて、ソケット部５４及びハウジング５６に連結設置される。

本実施例で、この案内部材５７は、ソケット部５４のカバー５４０及びハウジング５６の周囲に沿って配置されるバンド形状に形成されるが、これは、適正な数、例えばカバー５４０の数に対応する数で前記周囲に配置されて、ソケット部５４のカバー５４０及びハウジング５６を連結する帯状の部材に形成されることもできる。

このような案内部材５７は、正極端子または負極端子がソケット部５４のカバー５４０の内側に挿入された時に、弾性的に変形して、前記電極端子がカバー５４０の内側に容易に挿入されるように、案内（ガイド）の役割を果たす。

図６は本発明の第４実施例によるクリップを示した断面図である。

前記図面を参照して説明すれば、この第４実施例のクリップ６１は、前記第１実施例のクリップと基本的な構造は同一であり、ソケット部６４のカバー６４０の形状が異なるので、以下では、このカバー６４０を中心にして説明する。

この第４実施例で、カバー６４０は、その内側面にねじ山が形成された構造からなる。

このようなカバー６４０は、このカバー６４０に結合される正極端子７１または負極端子７３が、その外周面にねじ山を形成した場合に、両者の間の結合をより堅固に行うことができるようにする。

つまり、この第４実施例によるカバー６４０は、通常の単位電池の電極端子がその外周面にねじ山を形成して形成されることを勘案して形成されたものであって、このカバー６４０は、その内側に正極端子７１または負極端子７３が挿入された時に、弾性部材６５の弾性力によって弾性的に動いて、この正極端子７１または負極端子７３に付着するようになる。最終的に、この第４実施例において、このカバー６４０及び正極端子７１または負極端子７３は、ねじ結合される。

この第４実施例によれば、通常の単位電池の電極端子に対応して、本発明による連結具のクリップを有用に適用することができ、さらにクリップ及び電極端子の間の結合力を一層強化することができるようになる。

図７は本発明の第５実施例によるクリップを示した斜視図であり、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。

前記図面を参照して説明すれば、この第５実施例のクリップ７１は、前記第１実施例のクリップと基本的な構造は同一であり、弾性部材７３の構造が異なるので、以下では、この弾性部材７３を中心にして説明する。

この第５実施例において、弾性部材７３は、圧縮スプリングからなって、ハウジング７５及びソケット部７７のカバー７７０の間に配置される。

つまり、弾性部材７３は、ハウジング７５の内周面及びカバー７７０の外周面に連結設置されて、カバー７７０の内側に正極端子または負極端子が挿入された時に、収縮してこのカバー７７０に弾性力を付加する。本実施例では、図面に示したように、この弾性部材７３がカバー７７０に対して四方に配置されるが、これは一例にすぎず、その配置形態や数は、図面のものに限定されない。

図９は本発明の第６実施例によるクリップを示した斜視図である。

図９を参照すれば、この第６実施例のクリップ８１も、前記第１実施例のクリップと基本的な構造は同一であり、弾性部材８３の構造が異なるので、以下では、この弾性部材８３を中心にして説明する。

この第６実施例において、弾性部材８３は、ソケット部８５のカバー８５０の外周面に設置されて、弾性的に収縮または弛緩する弾性バンドからなる。

この第６実施例において、ソケット部８５のカバー８５０は、弾性部材８３が良好な状態でその外周面に設置されるようにするために、前記実施例とは異なって、その両先端に形成された平面部を排除して、正極端子９１または負極端子９３の外形に対応する曲面部だけを含んで形成されている。

このように形成されたクリップ８１は、図面に示したように、ソケット部８５のカバー８５０の内側に正極端子９１または負極端子９３が嵌合されると、弾性部材８３の弾性力によってソケット部８５のカバー８５０が正極端子９１または負極端子９３の外周面に密着して、これに固定されるようになる。

以上で説明した本発明の実施例による電池モジュールは、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、無線掃除機、電動自転車、電動スクーターなどのモータを使用して作動する機器において、当該機器のモータを駆動するためのエネルギー源として使用することができる。

前記では、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することができ、これも本発明の範囲に属する。

本発明の第１実施例による電池モジュールを示した斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。 本発明の第１実施例による連結具のクリップを示した斜視図である。 本発明の第２実施例による連結具のクリップを示した斜視図である。 本発明の第３実施例による連結具のクリップを示した断面図である。 本発明の第４実施例による連結具のクリップを示した断面図である。 本発明の第５実施例による連結具のクリップを示した斜視図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。 本発明の第６実施例による連結具のクリップを示した斜視図である。

符号の説明

１０ 単位電池
１００ 電池モジュール
１１ 正極
１２ 負極
１３ セパレータ
１４ ケース
１５ 電極群
１７ キャッププレート
２１ 正極端子
２２ 負極端子
２６ 隔壁
３０ 連結具
３１ クリップ
３２ 導電体
３４ ソケット部
３４０ カバー
３４１ 曲面部
３４２ 平面部
３５ 弾性部材
３６ ハウジング
５７ 案内部材

Claims (18)

1. 電極端子を含む単位電池と、
   前記単位電池の各電極端子に連結されていて、前記単位電池を電気的に連結する連結具と、を含み、
   前記連結具は、前記電極端子に弾性的に結合されるクリップを含む、電池モジュール。
2. 前記連結具は、前記クリップを一対含み、前記一対のクリップは、導電体で互いに電気的に連結されている、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記連結具は、前記電極端子に密着するソケット部と、前記ソケット部に連結されていて、前記ソケット部に弾性力を付加する弾性部材と、を含む、請求項１に記載の電池モジュール。
4. 前記ソケット部は、前記電極端子の外形に対応する形状に形成された少なくとも一つのカバーを含む、請求項３に記載の電池モジュール。
5. 前記カバーは、金属薄板からなる、請求項４に記載の電池モジュール。
6. 前記カバーは、前記電極端子の外形に対応する形状の曲面部と、前記曲面部の両先端に形成された平面部と、を含む、請求項４に記載の電池モジュール。
7. 前記カバーの内周面に、ねじ山が形成されている、請求項４に記載の電池モジュール。
8. 前記連結具は、前記クリップを囲むハウジングをさらに含む、請求項１に記載の電池モジュール。
9. 前記弾性部材は、スプリングからなる、請求項３に記載の電池モジュール。
10. 前記弾性部材は、引張スプリング、圧縮スプリング、及び弾性バンドのうちのいずれか一つから選択される、請求項３に記載の電池モジュール。
11. 前記両平面部に、前記カバーに弾性力を付加する弾性部材が連結設置されている、請求項６に記載の電池モジュール。
12. 前記ハウジング及び前記クリップの間に、弾性部材が設置されている、請求項８に記載の電池モジュール。
13. 前記弾性部材は、弾性バンドからなり、前記弾性バンドは、前記ソケット部の外側面に設置されている、請求項３に記載の電池モジュール。
14. 前記連結具は、前記クリップの前記電極端子の挿入方向に配置された案内部材をさらに含む、請求項８に記載の電池モジュール。
15. 前記案内部材は、前記クリップ及び前記ハウジングの先端に連結設置されている、請求項１４に記載の電池モジュール。
16. 前記案内部材は、弾性体からなる、請求項１４に記載の電池モジュール。
17. 前記案内部材は、バンド形状に形成されている、請求項１４に記載の電池モジュール。
18. 前記導電体は、電線からなる、請求項２に記載の電池モジュール。

Images