JP2011243561A - バッテリーパック - Google Patents

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Abstract

【課題】積層された電池モジュール間の電気的な連結を容易に行う。
【解決手段】本発明のバッテリーパックは、複数の電池セル１０１が収容され、陽極及び陰極端子が外部に突出した電池ユニット１００が複数積層されて形成された電池モジュールと、隣接した電池ユニット１００の極性が異なる電極端子１０４を相互に連結させるバスバー２２０と、を備え、同一層に配列された電池モジュールは、バスバー２２０によって一つのループに相互に電気的に連結され、他の層に配列された電池モジュールは、接続部材４００によって相互に電気的に連結されたバッテリーパックである。これにより、他の層に配列された電池モジュールを接続部材４００によって電気的に容易に連結できるため、バッテリーパックの製造工程が単純化し、バッテリーパックの信頼性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーパックに係り、積層された電池モジュールを相互に電気的に連結させるバッテリーパックに適用して好適である。
一般的に、二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な電池である。二次電池は、携帯電話、ノート型パソコン、カムコーダのような小型のモバイル機器や電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電気自転車、無停電電源供給装置(Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ：ＵＰＳ）のような重大型デバイスのエネルギー源として使われる。
このうち、小型のモバイル機器は、デバイス１個当り少量の電池セルが使われる。一方、電気自動車やハイブリッド電気自動車、ＵＰＳのような中大型デバイスは、高出力、大容量が要求される。したがって、重大型デバイスは、多数の電池セルが相互に電気的に連結されたバッテリーパックを使用する。
一般的に、多数の電池セルは、直列または並列に連結して電池ユニットに内蔵される。複数の電池ユニットは、バスバーのような連結部材によって相互に連結させて電池モジュールを形成している。多数の電池モジュールは、さらに高い出力及び容量を提供するために、多数連結して、バッテリーパックを形成している。
このように、複数の電池モジュールを利用して、バッテリーパックを組立てる時、複数の電池モジュールを相互にしっかりと連結して、安定した構造のバッテリーパックを構成する必要がある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、積層された電池モジュール間の電気的な連結を容易に行うことが可能な、新規かつ改良されたバッテリーパックを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の電池セルが収容され、陽極及び陰極端子が外部に突出した電池ユニットが複数積層されて形成された電池モジュールと、隣接した電池ユニットの極性が異なる電極端子を相互に連結させるバスバーと、を備え、同一層に配列された電池モジュールは、前記バスバーによって一つのループに相互に電気的に連結され、他の層に配列された電池モジュールは、接続部材によって相互に電気的に連結されたバッテリーパックが提供される。
前記接続部材は、各層に配列された少なくとも一つの電池ユニットをカバーするブロック部と、前記ブロック部上に位置し、前記電池ユニットの電極端子に結合された接続端と、を備え、前記接続端は、他の層に配列された極性を異ならせる電池ユニットの第１電極端子と、これと極性を異ならせる第２電極端子と、を相互に電気的に連結させるものであってもよい。
前記ブロック部は、前記電池ユニットの上面をカバーする第１部分と、前記第１部分から前記電池ユニットの側面に延びる第２部分とを備え、ブロック部内には、前記接続端が装着される装着部が形成されているものであってもよい。
前記ブロック部は、高分子樹脂からなるものであってもよい。
前記接続端は、前記電池ユニットの電極端子に電気的に連結された複数のコネクションバーと、前記コネクションバーに電気的に連結され、両端部にそれぞれのターミナルリングを有する複数のワイヤと、を備え、前記それぞれのコネクションバーの一端は、一層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第１電極端子に連結され、前記コネクションバーの他端は、ワイヤの第１ターミナルリングと電気的に連結され、前記ワイヤの第２ターミナルリングは、他の層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第２電極端子に連結されたものであってもよい。
前記コネクションバーは、一層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの上面から、これと異なる層に配列された電池モジュールに向かって、前記電池ユニットの側面に延在するものであってもよい。
上下に積層された電池モジュールのうち、最上層に位置した電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの一つの電極端子は、第１コネクションバーに連結され、前記第１コネクションバーは、第１ワイヤに連結されることによって、第１出力端子を形成し、最下層に位置した電池モジュールの少なくとも一つのユニットの極性を異ならせる他の一つの電極端子は、第２コネクションバーに連結され、前記第２コネクションバーは、第２ワイヤに連結されることによって、第２出力端子を形成するものであってもよい。
前記コネクションバーの他端に対して、ワイヤの第１ターミナルリングが結合される部分と対応するブロック部とには、これらを相互に締結するための締結部が形成されたものであってもよい。
前記接続端は、前記電池ユニットの電極端子に電気的に連結されたコネクションバーを備え、前記コネクションバーは、一層に配列された電池モジュールの電池ユニットの上面から、これとは異なる層に配列された電池モジュールに向かって、前記電池ユニットの側面に延在するものであってもよい。
前記コネクションバーの一端は、一層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第１電極端子に結合され、前記コネクションバーの他端は、他の層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第２電極端子に結合されたものであってもよい。
前記各層に配列された電池ユニットの各電極端子は、垂直方向に同じ位置に配列され、前記接続端は、一層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第１電極端子と、他の層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第２電極端子と、を連結するように斜線方向に連結されているものであってもよい。
前記接続部材は、各層に配列された電池モジュールの中央に配列された少なくとも一つの電池ユニットに設置されたものであってもよい。
前記一層に配列された電池モジュールと、他の層に配列された電池モジュールとの間には、前記接続部材が位置するように、間隔が形成されたものであってもよい。
前記電池ユニットは、複数の電池セルと、前記電池セルが収容される空間を提供するケースと、前記電池セルと連結され、前記電池ケースの外部に突出した陽極端子及び陰極端子と、を備えるものであってもよい。
同一層に配列された電池ユニットの最外郭には、一対のエンドプレートが配され、
前記一対のエンドプレートは、ガイドプレートによって結合されたものであってもよい。
前記各エンドプレートには、結合孔が形成され、隣接したエンドプレートには、前記結合孔を通じてファスナーで結合されたものであってもよい。
本発明によれば、バッテリーパックは、電池モジュールを接続部材によって電気的に容易に連結できるため、バッテリーパックの製造工程が単純化して、バッテリーパックの信頼性が向上する。
本発明の一実施形態による電池ユニットを示す分離斜視図である。 図１の電池ユニットが集合された電池モジュールを示す斜視図である。 図２の電池モジュールが集合されたバッテリーパックを示す斜視図である。 図３のバッテリーパックを示す正面図である。 図３のバッテリーパックの接続部材が設置された部分を拡大して示す斜視図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態による電池ユニット１００を示した図面である。
図面を参照すれば、前記電池ユニット１００は、複数の電池セル１０１が収容されるケース１０２と、前記複数の電池セル１０１を電気的に連結する電極タブ１０３と、前記電極タブ１０３に電気的に連結され、前記ケース１０２の外部に突出した複数の電極端子１０４と、電池セル１０１の温度や充電状態を測定するための電気的信号を伝達する通信コネクタ１０５と、を備える。
前記電池セル１０１は、円筒形二次電池である。円筒形二次電池は、正極板、負極板、及びその間に介されるセパレータがジェリーロール型に巻き込まれた電極組立体と、前記電極組立体が収容される円筒形缶と、前記円筒形缶の開口を密閉させる缶組立体と、を備える。
本実施形態では、高出力、大容量の電池ユニット１００を構成するために、複数の電池セル１０１が連続的に並んで配されており、これらが相互に電気的に連結されている。前記電池セル１０１は、円筒形二次電池だけでなく、角形二次電池やポリマー二次電池などいずれか一つの二次電池に限定されるものではない。
前記ケース１０２は、上部ケース１０６と、前記上部ケース１０６と結合される下部ケース１０７と、を備える。前記上部ケース１０６及び下部ケース１０７は、結合時複数の電池セル１０１を収容できる内部空間を提供している。前記上部ケース１０６や下部ケース１０７には、駆動中に発生する熱を外部に速かに放出するための多数の放熱孔１０８が形成されている。
前記電池セル１０１は、前記ケース１０２内の長手方向に沿って連続的に配されており、複数の電池セル１０１は、複数の電池セル１０１は、電極タブ１０３によって連結されている。前記電極タブ１０３は、電池セル１０１の一側に連結される第１電極タブ１０９と、他側に連結される第２電極タブ１１０とを備える。
前記第１電極タブ１０９と第２電極タブ１１０とは、ニッケルのような導電性プレートであり、ストリップ型である。前記第１電極タブ１０９と第２電極タブ１１０とは、溶接によって、それぞれの電池セル１０１に極性を異ならせて電気的に連結されている。
前記第１電極タブ１０９は、下部ケース１０７の長手方向の第１側壁１０７ａの内側に配され、前記第２電極タブ１１０は、前記第１側壁１０７ａに対して反対になる第２側壁１０７bの内側に配される。
前記複数の電池セル１０１は、第１電極タブ１０９と第２電極タブ１１０とによって並列連結される。本実施形態では、前記複数の電池セル１０１は、直列に連結された方式や、それ以外にも直列及び並列が混合されて連結された方式など、いずれか一つの連結方式に限定されるものではない。
前記ケース１０２の一側前方には、複数の電極端子１０４が形成されている。前記電極端子１０４は、第１電極タブ１０９と電気的に連結される第１電極端子１１１と、第２電極タブ１１０と電気的に連結される第２電極端子１１２と、を備える。前記第１電極端子１１１及び第２電極端子１１２は、ケース１０２の内部から延びて外部に突出している。この時、前記第１電極端子１１１と第２電極端子１１２とは、ボルト形状であるが、これに限定されるものではない。
前記通信コネクタ１０５は、複数の連結ピン１１３がコネクタハウジング部１１４内に設置された状態で、前記第１電極端子１１１及び第２電極端子１１２が設置されたケース１０２の一側前方に配されている。前記通信コネクタ１０５は、複数のサーミスタライン１１５及びバランシングライン１１６と電気的に連結されており、前記電池セル１０１の状態についてのデータ、例えば、電池セル１０１の温度や充電状態を表す電気的な信号をＢＭＳ(Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ)のようなコントローラに伝達可能である。
前記サーミスタライン１１５の端部には、温度を検出する素子であるサーミスタセンサー１１７が設置されている。前記バランシングライン１１６の端部には、電池ユニット１００の内部の充電量を検出するバランシングセンサー１１８が設置されている。前記サーミスタセンサー１１７とバランシングセンサー１１８とは、複数の電池セル１０１に電気的に連結される構造ならば、いずれか一つの位置に限定されるものではない。前記複数のサーミスタライン１１５及びバランシングライン１１６は、連結ピン１１３に電気的に連結されている。前記複数の連結ピン１１３は、その数がいずれか一つに制限的ではなく、当業者ならば、多様な連結ピンの数が可能であることが分かる。
前記第１電極端子１１１と第２電極端子１１２とには、隣接した一対の電池ユニット１００を電気的に連結させるために、バスバー２２０がそれぞれ設置されている。前記バスバー２２０は、導電性のプレートである。前記バスバー２２０には、前記第１電極端子１１１と第２電極端子１１２とが挿し込まれる挿入孔２２１が形成されている。前記挿入孔２２１には、前記第１電極端子１１１と第２電極端子１１２とが挿し込まれ、前記第１電極端子１１１及び第２電極端子１１２の回りにワシャー１２１が介在された状態で、ナット１２２によって前記第１電極端子１１１及び第２電極端子１１２が締結される。
図２は、本発明の一実施形態による電池ユニット１００が積層された電池モジュール２００を示した図面である。
ここで、前記図面のような参照番号は、同じ機能を行う同じ部材を示す。
図面を参照すれば、前記電池モジュール２００は、複数の電池ユニット１００を備える。複数の電池ユニット１００は、Ｙ方向に沿って連続的に配されている。Ｙ方向に沿って配列された複数の電池ユニットは、一つの電池モジュール２００を成している。一つの電池モジュール２００は、Ｘ方向に沿って積層されるか、Ｚ方向に沿って積層されるか、またはＸ方向及びＺ方向に沿って同時に積層されうる。
一つの電池ユニット１００の内部には、複数の電池セル１０１(図１）が積層されている。複数の電池セル１０１は、ケース１０２の内部に収容されている。複数の電池セル１０１は、第１電極タブ１０９(図１)と第２電極タブ１１０(図１)とによって電気的に連結され、第１電極タブ１０９と第２電極タブ１１０とは、それぞれケース１０２の外部に突出した第１電極端子１１１と第２電極端子１１２とに電気的に連結されている。
隣接した電池ユニット１００は、極性が交互になるように、交差配列している。一つの電池ユニット１００の第１電極端子１１１は、バスバー２２０によって、これと隣接した他の一つの電池ユニット１００の第２電極端子１１２と連結されている。前記電池ユニット１００の数は、設計時に要求される充電及び放電容量を考慮して定められうる。
前記電池モジュール２００の最外郭には、一対のエンドプレート２３０が設置されている。前記エンドプレート２３０は、前記電池モジュール２００の一端部に設置された第１エンドプレート２３１と、前記電池モジュール２００の他端部に設置された第２エンドプレート２３２とを備える。
前記第１エンドプレート２３１の一面と第２エンドプレート２３２の一面とは、前記電池モジュール２００の最外郭の両側に配された電池ユニット１００の外面にそれぞれ密着されている。
前記第１エンドプレート２３１と第２エンドプレート２３２とは、ガイドプレート２４０によって結合されている。前記ガイドプレート２４０は、複数の電池ユニット１００の側壁に沿って延びている。前記ガイドプレート２４０は、ストリップ型のプレートであって、一端は、第１エンドプレート２３１に螺合され、他端は、第２エンドプレート２３２に螺合されている。これにより、前記複数の電池ユニット１００は、水平方向に連続的に配列された状態で、位置離脱がない。
前記ガイドプレート２４０には、放熱孔２４１が形成されている。前記放熱孔２４１は、ガイドプレート２４０の長手方向に沿って所定間隔離隔されて配されている。前記放熱孔２４１は、駆動中に電池ユニット１００から発生する熱を外部に速かに排出するために形成されている。
図３は、図２の電池モジュール２００が積層されたバッテリーパック３００を示した図面であり、図４は、図３のバッテリーパック３００が接続部材４００によって連結された部分を示した図面である。
図面を参照すれば、前記バッテリーパック３００は、複数の電池モジュール２００が水平方向及び垂直方向に積層されて形成された集合体で形成されている。隣接して配列された複数の電池ユニット１００は、最外郭に配列された第１エンドプレート２３１と第２エンドプレート２３２とをガイドプレート２４０によって相互に連結させることによって、堅く固定が可能である。隣接して配列された複数の電池モジュール２００は、第１エンドプレート２３１と第２エンドプレート２３２とにそれぞれ形成された結合孔を通じてファスナー２５１を結合させることによって固定可能である。
この時、同じ層に配列された電池モジュール２００は、バスバー２２０によって一つの電気的ループを成している。
第１層には、隣接して位置した第１電池モジュール２０４と第２電池モジュール２０５とを含む第１電池モジュール群２０１が配列されている。前記第１電池モジュール群２０１の上部である第２層には、隣接して位置した第３電池モジュール２０６と第４電池モジュール２０７とを含む第２電池モジュール群２０２が配列されている。前記第２電池モジュール群２０２の上部である第３層には、隣接して位置した第５電池モジュール２０８と第６電池モジュール２０９とを含む第３電池モジュール群２０３が配列されている。
第１層において、隣接して位置した第１電池モジュール２０４及び第２電池モジュール２０５は、バスバー２２０によって極性が交互に交差配列されている。第２層において、隣接して位置した第３電池モジュール２０６及び第４電池モジュール２０７も、バスバー２２０によって相互に電気的に連結されている。第３層において、隣接して位置した第５電池モジュール２０８及び第６電池モジュール２０９も、バスバー２２０によって相互に電気的に連結されている。
このように、同じ層、すなわち、水平方向に隣接して配列された複数の電池モジュール２００は、一つの電池ユニット１００の第１電極端子１１１が、バスバー２２０によって、これと隣接した他の一つの電池ユニット１００の第２電極端子１１２と電気的に連結されることによって、それぞれ一つのループを成している。
ここで、他の層、すなわち、垂直方向に隣接して配列された第１電池モジュール群２０１、第２電池モジュール群２０２、及び第３電池モジュール群２０３は、接続部材４００によって相互に電気的に連結されている。このために、前記第１電池モジュール群２０１と第２電池モジュール群２０２との間及び、第２電池モジュール群２０２と第３電池モジュール群２０３との間には、前記接続部材４００が設置されるための間隔が形成されている。
さらに詳細に説明すれば、次の通りである。
以下、電池モジュールの中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１００の第１電極端子１１１及び第２電極端子１１２とは、一つの電池ユニット１００の第１電極端子１１１と、これと隣接した他の一つの電池ユニット１００の第２電極端子１１２とをそれぞれ称す。
第１層に配列された第１電池モジュール２０４及び第２電池モジュール２０５を含む第１電池モジュール群２０１は、バスバー２２０によって相互に電気的に連結されている。これにより、第１電池モジュール群２０１は、水平方向に第１ループを成している。
第２層に配列された第３電池モジュール２０６及び第４電池モジュール２０７を含む第２電池モジュール群２０２も、バスバー２２０によって相互に電気的に連結されている。これにより、第２電池モジュール群２０２は、水平方向に第２ループを成している。
第３層に配列された第５電池モジュール２０８及び第６電池モジュール２０９を含む第３電池モジュール群２０３も、バスバー２２０によって相互に電気的に連結されている。これにより、第３電池モジュール群２０３は、水平方向に第３ループを成している。
この時、第１層に配列された第１電池モジュール群２０１の第２電池モジュール２０５の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１００の第１電極端子１１１は、第１接続部材４１０によって、第２層に配列された第４電池モジュール群２０２の第４電池モジュール２０７の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１００の第２電極端子１１２に電気的に連結されている。
第２層に配列された第２電池モジュール群２０１の第４電池モジュール２０７の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１００の第１電極端子１１１は、第２接続部材４２０によって、第３層に配列された第３電池モジュール群２０３の第６電池モジュール２０９の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１００の第２電極端子１１２に電気的に連結されている。
しかも、第１層に配列された第１電池モジュール群２０１の第２電池モジュール２０５の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１００の第２電極端子１１２は、前記第１接続部材４１０に連結されて第１外部出力端子を形成する。第３層に配列された第３電池モジュール群２０３の第６電池モジュール２０９の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１１０の第１電極端子１１１は、前記第３接続部材４３０に連結されて第２外部出力端子を形成する。
図５は、本発明の一実施形態による接続部材４３０を示した図面である。
ここでは、第３層に配列された第３電池モジュール群２０３の第６電池モジュール２０９の中央に位置した第３接続部材４３０を例として説明したが、前記第１接続部材４１０や第２接続部材４２０を含む接続部材４００は、実質的に同じ構成を有している。
図面を参照すれば、第３層に配列された第３電池モジュール群２０３の前記第６電池モジュール２０９は、一方向に沿って電池ユニット１００が連続的に積層されている。このうち、第６電池モジュール２０９の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１００には、第３接続部材４３０が設置されている。
前記第３接続部材４３０は、隣接して配列された一対の電池ユニット１００をカバーするブロック部４３１を備える。前記ブロック部４３１は、絶縁性素材、例えば、高分子樹脂で形成されることが望ましい。
前記ブロック部４３１は、一対の電池ユニット１００の上面に位置する第１部分４３２と、前記第１部分４３２から一対の電池ユニット１００の側面に延びる第２部分４３３とを備える。
前記第２部分４３３は、前記第１部分４３２に対して一体に形成され、結合された第１部分４３２及び第２部分４３３は、一対の電池ユニット１００の上面から側面までカバーするように、約９０°に折り曲げられた形状である。
前記ブロック部４３１上には、隣接して位置した一対の電池ユニット１００の第１電極端子１１１と第２電極端子１１２とに対して、それぞれ電気的に連結される接続端４３５が形成されている。前記接続端４３５は、コネクションバー４３６と、前記コネクションバー４３６に電気的に連結されるワイヤ４３７と、を備える。
前記コネクションバー４３６は、隣接して位置した一対の電池ユニット１００の前記第１電極端子１１１に電気的に連結される第１コネクションバー４３８と、第２電極端子１１２に電気的に連結される第２コネクションバー４３９とを備える。前記コネクションバー４３６は、導電性を有するプレートである。
前記第１コネクションバー４３８と第２コネクションバー４３９とは、前記ブロック部４３１の折り曲げられた形状とそれぞれ対応し、一対の電池ユニット１００の上面から側面をカバーするように、約９０°に折り曲げられている。
前記第１コネクションバー４３８と第２コネクションバー４３９とは、第３層に配列された第３電池モジュール群２０３の第６電池モジュール２０９の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１００の上面から、これと隣接した第２層に配列された第２電池モジュール群２０１の第４電池モジュール２０７に向かって前記第３層に配列された一対の電池ユニット１００の側面に、一体に折り曲げられている。
前記第１コネクションバー４３８と第２コネクションバー４３９とは、それぞれ前記ブロック部４３１に形成された装着部４４０に装着されている。前記装着部４４０は、前記第１コネクションバー４３８を収容する第１装着部４４１と、第２コネクションバー４３９を収容する第２装着部４４２とを備える。
前記第１装着部４４１は、前記第１コネクションバー４３８の幅方向の両エッジの外部で、前記ブロック部４３１の第１部分４３２から第２部分４３３に複数の折り曲げられたウィング部形状に突出して、その内部に前記第１コネクションバー４３８を収容している。前記第２装着部４４２も、前記第２コネクションバー４３９の幅方向の両エッジの外部でウィング部形状に突出して、その内部に前記第２コネクションバー４３９を収容している。
この時、前記第１部分４３２には、締結孔(図示せず）が形成され、締結孔を通じて隣接して位置した一対の電池ユニット１１０の第１電極端子１１１の端部と第２電極端子１１２の端部とが、それぞれ外部に露出している。
前記第１電極端子１１１には、前記第１コネクションバー４３８の一端部が電気的に連結されており、これと隣接した第２電極端子１１２には、前記第２コネクションバー４３９の一端部が電気的に連結されている。本実施形態では、前記第１電極端子１１１に対する第１コネクションバー４３８の連結や前記第２電極端子１１２に対する第２コネクションバー４３９の連結は、ボルト結合によって形成されるが、レーザ結合や溶接結合、リベッティング結合や螺合など、いずれか一つの結合方式に限定されるものではない。
前記第２コネクションバー４３９の他端部には、前記ワイヤ４３７が連結されている。前記ブロック部４３１の第２部分４３３には、締結部４４３が突出し、前記第２コネクションバー４３９の他端部は、前記締結部４４３に締結される。前記締結部４４３は、ボルト形状であるが、必ずしもこれに限定されない。
前記ワイヤ４３７の一端には、第１ターミナルリング４４４が設置されており、前記第１ターミナルリング４４４は、前記第２コネクションバー４３９の他端部に結合されることによって、前記第２コネクションバー４３９に対するワイヤ４３７を電気的に連結させている。後述するが、前記ワイヤ４３７の他端には、第２ターミナルリング４４５(図４）が設置されており、前記第２ターミナルリング４４５は、他の層に配列された電池ユニット１００の他の極性の電極端子１１１に電気的に連結されている。
一方、前記締結部４４３は、前記ブロック部４３１の射出時に、前記第２部分４３３にインサート射出方式で形成されることが望ましい。
代案としては、前記接続端は、ワイヤのないコネクションバーを含み、コネクションバーの一端は、一層に配列された電池モジュールの電池ユニットの一電極端子に電気的に連結され、コネクションバーの他端は、これと異なる層に配列された電池モジュールの電池ユニットの他の電極端子に電気的に連結させうるなど、異なる層に配列された電池モジュールの極性を異ならせる電極端子間に電気的に連結させうる構造ならば、いずれか一つに限定されない。
前記のような構成を有する第３接続部材４３０を備える接続部材４００を利用して、異なる層に配列された電池モジュール２００を電気的に連結してバッテリーパック３００を完成する過程は、図３ないし図５を参照して説明すれば、次の通りである。
第１層には、複数の電池ユニット１００が積層された第１電池モジュール２０４と、これと隣接した第２電池モジュール２０５とを備える第１電池モジュール群２０１を配列する。前記第１電池モジュール群２０１の上部である第２層には、複数の電池ユニット１００が積層された第３電池モジュール２０６と、これと隣接した第４電池モジュール２０７とを備える第２電池モジュール群２０２を配列する。前記第２電池モジュール群２０２の上部である第３層には、複数の電池ユニット１００が積層された第５電池モジュール２０８と、これと隣接した第６電池モジュール２０９とを備える第３電池モジュール群２０３を配列する。
第１層に配列された第１電池モジュール２０４及び第２電池モジュール２０５や、第２層に配列された第３電池モジュール２０６及び第４電池モジュール２０７や、第３層に配列された第５電池モジュール２０８及び第６電池モジュール２０９は、それぞれバスバー２２０によって電気的に連結される。
これにより、第１層に配列された第１電池モジュール２０４と、これと隣接した第２電池モジュール２０５とを備える第１電池モジュール群２０１は、電気的に連結された第１ループをなし、第２層に配列された第３電池モジュール２０６と、これと隣接した第４電池モジュール２０７とを備える第２電池モジュール群２０２は、電気的に連結された第２ループをなし、第３層に配列された第５電池モジュール２０８と、これと隣接した第６電池モジュール２０９とを備える第３電池モジュール群２０３は、電気的に連結された第３ループを成している。
この時、同じ層に配列された複数の電池ユニット１００の第１電極端子１１１及び第２電極端子１１２は、交互に配列された一方、他の層に配列された複数の電池ユニット１００の第１電極端子１１１及び第２電極端子１１２は、垂直方向に同じ位置に配列されている。代案としては、他の層に配列された複数の電池ユニット１００の第１電極端子１１１及び第２電極端子１１２は、交互に配列されうるなどいずれか一つに限定されない。
次いで、第３接続部材４３０の第２コネクションバー４３９の一端部は、第３層に配列された第３電池モジュール群２０３の第６電池モジュール２０９の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１００の第２電極端子１１２に締結させる。前記第２コネクションバー４３９の他端部は、ワイヤ４３７の一端に形成された第１ターミナルリング４４４を位置させ、ブロック部４３１の第２部分４３３から突出した締結部４４３に結合させることによって、第２コネクションバー４３９に対するワイヤ４３７を電気的に連結させている。
次いで、前記ワイヤ４３７の他端に形成された第２ターミナルリング４４５は、第２層に配列された第２電池モジュール群２０２の第４電池モジュール２０７の中央に配列された一対の電池ユニット１００の第１電極端子１１１に電気的に連結された第２接続部材４２０の第１コネクションバー４２８に対して締結されることによって、第２接続部材４２０の第１コネクションバー４２８によるワイヤ４３７を電気的に連結させている。
一方、第２接続部材４２０の第１コネクションバー４２８の一端部は、第２層に配列された第３電池モジュール群２０２の第４電池モジュール２０７の中央に配列された一対の電池ユニット１００の第１電極端子１１１の端部に電気的に連結されている。
これにより、第３層に配列された第３電池モジュール群２０３の一対の電池ユニット１００の第２電極端子１１２に対する第２層に配列された第２電池モジュール群２０２の他の一つの第１電極端子１１１は、ワイヤ４３７によって相互に電気的に連結されている。
この時、第３層に配列された電池ユニット１００の一対の電池ユニット１００の前記第２電極端子１１２と、これと隣接した第２層に配列された一対の電池ユニット１００の第１電極端子１１１とは、垂直方向に同じ位置に配列されておらず、水平方向に交互に配列されているので、前記ワイヤ４３７によって斜線方向に電気的に連結されている。
次いで、第２接続部材４２０の第２コネクションバー４２９の一端部は、第２層に配列された第２電池モジュール群２０２の第４電池モジュール２０７の中央に位置した一対の電池ユニット１００の第２電極端子１１２に締結し、前記第２コネクションバー４２９の他端部には、ワイヤ４３７の一端に形成された第１ターミナルリング４４４を位置させて締結部４４３に結合させることによって、第２コネクションバー４２９に対するワイヤ４３７を電気的に連結させている。
次いで、前記ワイヤ４３７の他端に形成された第２ターミナルリング４４５は、第１層に配列された第１電池モジュール群２０１の第２電池モジュール２０５の中央に配列された一対の電池ユニット１００の第１電極端子１１１に電気的に連結された第１接続部材４１０の第１コネクションバー４１８に対して締結することによって、第１接続部材４１０の第１コネクションバー４１８に対するワイヤ４３７を電気的に連結させている。
一方、第１接続部材４１０の第１コネクションバー４１８の一端部は、第１層に配列された第１電池モジュール群２０１の第２電池モジュール２０５の中央に配列された一対の電池ユニット１００の第１電極端子１１１の端部に電気的に連結されている。
これにより、第２層に配列された第２電池モジュール群２０２の一対の電池ユニット１００の第２電極端子１１２に対する第１層に配列された第１電池モジュール群２０１の一対の電池ユニット１００の第１電極端子１１１は、ワイヤ４３７によって斜線方向に電気的に連結されている。
一方、第１層に配列された第１電池モジュール群２０１の第２電池モジュール２０５の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１１０の第２電極端子１１２には、第１接続部材４１０の第２コネクションバー４１９が締結され、第１接続部材４１０の第２コネクションバー４１９に対してワイヤ４３７を電気的に連結させている。この時、前記ワイヤ４３７の他端に設置された第２ターミナルリング４４５は、外部コネクタに連結されることによって、第１出力端子を形成する。
第３層に配列された第３電池モジュール群２０３の第６電池モジュール２０９の中央に隣接して位置した一対の電池ユニット１１０の第１電極端子１１１には、第３接続部材４３０の第１コネクションバー４３８が締結され、第３接続部材４３０の第１コネクションバー４３８に対してワイヤ４３７を電気的に連結させている。この時、前記ワイヤ４３７の他端に設置された第２ターミナルリング４４５は、外部コネクタに連結されることによって、第２出力端子を形成する。
このように、本明細書のバッテリーパック３００は、同じ層に配列された第１電池モジュール群２０１、第２電池モジュール群２０２、及び第３モジュール群２０３は、バスバー２２０によってそれぞれ連結され、同じ層同士が一つのループを形成しており、異なる層に配列された第１電池モジュール群２０１、第２電池モジュール群２０２、及び第３モジュール群２０３は、それぞれ第１接続部材４１０、第２接続部材４２０、及び第３接続部材４３０によって、相互に電気的に連結されているので、上下左右に積層された複数の電池ユニット１００は、いずれも電気的に連結されることが可能である。
本発明は、図面に示された一実施形態を参照して説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、二次電池関連の技術分野に好適に適用可能である。
１００ 電池ユニット
１０１ 電池セル
１０２ ケース
１０３ 電極タブ
１０４ 電極端子
１０５ 通信コネクタ
１０６ 上部ケース
１０７ 下部ケース
１０７ａ 第１側壁
１０７ｂ 第２側壁
１０８ 放熱孔
１０９ 第１電極タブ
１１０ 第２電極タブ
１１１ 第１電極端子
１１２ 第２電極端子
１１３ 連結ピン
１１４ コネクタハウジング部
１１５ サーミスタライン
１１６ バランシングライン
１１７ サーミスタセンサー
１１８ バランシングセンサー
１２１ ワシャー
１２２ ナット
２００ 電池モジュール
２０１ 第１電池モジュール群
２０２ 第２電池モジュール群
２０３ 第３電池モジュール群
２０５ 第２電池モジュール
２０７ 第４電池モジュール
２０９ 第６電池モジュール
２２０ バスバー
２２１ 挿入孔
４００ 接続部材
４１０ 第１接続部材
４２０ 第２接続部材
４３０ 第３接続部材
４３１ ブロック部
４３２ 第１部分
４３３ 第２部分
４３５ 接続端
４３６ コネクションバー
４３７ ワイヤ
４４４ 第１ターミナルリング
４４５ 第２ターミナルリング

Claims (16)

  1. 複数の電池セルが収容され、陽極及び陰極端子が外部に突出した電池ユニットが複数積層されて形成された電池モジュールと、
    隣接した電池ユニットの極性が異なる電極端子を相互に連結させるバスバーと、を備え、
    同一層に配列された電池モジュールは、前記バスバーによって一つのループに相互に電気的に連結され、
    他の層に配列された電池モジュールは、接続部材によって相互に電気的に連結されたことを特徴とする、バッテリーパック。
  2. 前記接続部材は、
    各層に配列された少なくとも一つの電池ユニットをカバーするブロック部と、
    前記ブロック部上に位置し、前記電池ユニットの電極端子に結合された接続端と、を備え、
    前記接続端は、他の層に配列された極性を異ならせる電池ユニットの第１電極端子と、これと極性を異ならせる第２電極端子と、を相互に電気的に連結させることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記ブロック部は、前記電池ユニットの上面をカバーする第１部分と、前記第１部分から前記電池ユニットの側面に延びる第２部分とを備え、
    ブロック部内には、前記接続端の装着される装着部が形成されたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記ブロック部は、高分子樹脂からなることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。
  5. 前記接続端は、前記電池ユニットの電極端子に電気的に連結された複数のコネクションバーと、前記コネクションバーに電気的に連結され、両端部にそれぞれのターミナルリングを有する複数のワイヤと、を備え、
    前記それぞれのコネクションバーの一端は、一層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第１電極端子に連結され、前記コネクションバーの他端は、ワイヤの第１ターミナルリングと電気的に連結され、前記ワイヤの第２ターミナルリングは、他の層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第２電極端子に連結されたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
  6. 前記コネクションバーは、一層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの上面から、これと異なる層に配列された電池モジュールに向かって、前記電池ユニットの側面に延在することを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
  7. 上下に積層された電池モジュールのうち、最上層に位置した電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの一つの電極端子は、第１コネクションバーに連結され、前記第１コネクションバーは、第１ワイヤに連結されることによって、第１出力端子を形成し、
    最下層に位置した電池モジュールの少なくとも一つのユニットの極性を異ならせる他の一つの電極端子は、第２コネクションバーに連結され、前記第２コネクションバーは、第２ワイヤに連結されることによって、第２出力端子を形成することを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
  8. 前記コネクションバーの他端に対して、ワイヤの第１ターミナルリングが結合される部分と対応するブロック部とには、これらを相互に締結するための締結部が形成されたことを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
  9. 前記接続端は、前記電池ユニットの電極端子に電気的に連結されたコネクションバーを備え、
    前記コネクションバーは、一層に配列された電池モジュールの電池ユニットの上面から、これと異なる層に配列された電池モジュールに向かって、前記電池ユニットの側面に延在することを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
  10. 前記コネクションバーの一端は、一層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第１電極端子に結合され、前記コネクションバーの他端は、他の層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第２電極端子に結合されたことを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。
  11. 前記各層に配列された電池ユニットの各電極端子は、垂直方向に同じ位置に配列され、
    前記接続端は、一層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第１電極端子と、他の層に配列された電池モジュールの少なくとも一つの電池ユニットの第２電極端子と、を連結するように斜線方向に連結されたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
  12. 前記接続部材は、各層に配列された電池モジュールの中央に配列された少なくとも一つの電池ユニットに設置されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  13. 前記一層に配列された電池モジュールと、他の層に配列された電池モジュールとの間には、前記接続部材が位置するように、間隔が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パック。
  14. 前記電池ユニットは、
    複数の電池セルと、
    前記電池セルが収容される空間を提供するケースと、
    前記電池セルと連結され、前記電池ケースの外部に突出した陽極端子及び陰極端子と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  15. 同一層に配列された電池ユニットの最外郭には、一対のエンドプレートが配され、
    前記一対のエンドプレートは、ガイドプレートによって結合されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  16. 前記各エンドプレートには、結合孔が形成され、
    隣接したエンドプレートには、前記結合孔を通じてファスナーで結合されたことを特徴とする請求項１５に記載のバッテリーパック。
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