JP2014199813A

JP2014199813A - バッテリモジュール

Info

Publication number: JP2014199813A
Application number: JP2014063661A
Authority: JP
Inventors: 顯民鄭; Hyun Min Jung
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2014-10-23
Also published as: EP2793289A2; KR20140118734A; EP2793289B1; CN104078628A; EP2793289A3; US20140295235A1

Abstract

【課題】バッテリセルの幅がフレームの幅よりも大きいかまたは小さい公差を持つ場合にも、フレームがバッテリセルに密着するようにして、バッテリセルを堅固に固定することができるバッテリモジュールを提供する。
【解決手段】一方向に配置された少なくとも一つのバッテリセル１０と、バッテリセル１０の側面に面接触するように配置される一対のサイドプレート１１３と、一対のサイドプレート１１３から延びて形成され、バッテリセル１０の下部と対面するボトムプレート１１４とを含み、サイドプレート１１３とボトムプレート１１４とが連結される領域Ａには、サイドプレート１１３がバッテリセル１０の側面方向またはそれと反対方向に流動できるように、外側に凸断面形状を持つ折り曲げ部１１６が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリモジュールに関する。

近年、高エネルギー密度の非水電解液を用いた高出力バッテリモジュールが開発されており、前記高出力バッテリモジュールは、大電力を必要とする機器、例えば、電気自動車などのモータ駆動に使用することができるように複数のバッテリセルを直列に連結して大容量のバッテリモジュールを構成する。

大韓民国特許公開第２０１２−００１０９５２号特開２００１−０８４９８０号公報

このような、バッテリモジュールは、出力電圧、電流を考慮し、複数のバッテリセルを含んでおり、バッテリセルを堅固に固定するためのフレームを含む。この場合、バッテリセルの幅が公差を持つことによりフレームの幅よりも大きいか、又は小さい場合、バッテリセルを堅固に固定することができないという問題がある。

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、バッテリセルの幅方向の公差を吸収することが可能な、新規かつ改良されたバッテリモジュール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、一方向に配置された少なくとも一つのバッテリセルと、前記バッテリセルが収容されるハウジングと、を含み、前記ハウジングは、サイドプレート、ボトムプレート及び前記サイドプレートと前記ボトムプレートとの間に形成される折り曲げ部を含み、前記折り曲げ部は、前記サイドプレート及び前記ボトムプレートが前記バッテリセルの方向に偏るように形成されることを特徴とする、バッテリモジュールが提供される。

前記折り曲げ部は、ラウンド形状であり得る。

前記折り曲げ部は、前記サイドプレート又は前記ボトムプレートのうち、少なくともいずれか一つから外側に向かって突出して形成されることができる。

前記折り曲げ部は、前記サイドプレート及び前記ボトムプレートから外側に向かって突出して形成されることができる。

前記折り曲げ部の一部分は、前記バッテリセルから離隔することができる。

前記折り曲げ部は、前記ボトムプレートから延びる第１延長部及び前記サイドプレートから延びる第２延長部を含むことができる。

前記第２延長部は、前記サイドプレートに対して傾きを持ちながら延びることができる。

前記折り曲げ部は、切開溝をさらに含むことができる。

前記切開溝は、前記第１延長部と前記第２延長部との間に形成されることができる。

前記折り曲げ部は、前記バッテリセルの側面方向、または前記側面方向と反対方向に流動することができ、前記バッテリセルの大きさに応じて形状が変形されることができる。

前記バッテリセルのうち最外郭のバッテリセルと面接触するように配置される一対のエンドプレートをさらに含み、前記エンドプレートは、前記サイドプレート又は前記ボトムプレートのうち少なくともいずれか一つに結合されることができる。

前記ボトムプレートは、前記エンドプレートと結合される少なくとも一つの締結孔を持つ締結部を含むことができる。

前記サイドプレート、前記ボトムプレート及び前記折り曲げ部は、一つの構成要素で統合されて一体型で形成されることができる。

前記折り曲げ部は、前記サイドプレートの全長に沿って延びて形成されることができる。

前記バッテリセルの上部を覆うために配置されるトップカバーをさらに含み、前記トップカバーは、前記サイドプレートと結合することができる。

前記サイドプレートは、前記バッテリセルの各側面に平行するように延びて形成されることができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、一方向に配置された少なくとも一つのバッテリセルと、前記バッテリセルが収容されるハウジングと、を含み、前記ハウジングは、サイドプレート、ボトムプレート及び前記サイドプレートと前記ボトムプレートとの間に形成される折り曲げ部を含み、前記折り曲げ部は、前記サイドプレート又は前記ボトムプレートのうち少なくともいずれか一つから外側に向かって突出して形成されることを特徴とする、バッテリモジュールが提供される。

以上説明したように本発明によれば、バッテリセルの幅方向の公差を吸収することが可能な、バッテリモジュールを提供することができる。

本発明の一実施例によるバッテリモジュールを概略的に示した斜視図である。図１の分解斜視図である。図１のＡ領域を示した拡大断面図である。図１のＡ領域を示した拡大断面図である。図１のＡ領域を示した拡大断面図である。折り曲げ部が形成されていない場合のバッテリモジュールの前面の下部を示した部分断面図である。折り曲げ部が形成されていない場合のバッテリモジュールの前面の下部を示した部分断面図である。本発明の他の実施例によるバッテリモジュールの前面下部の一部分を示した拡大断面図である。本発明の他の実施例によるバッテリモジュールの前面下部の一部分を示した拡大断面図である。本発明の他の実施例によるバッテリモジュールの前面下部の一部分を示した拡大断面図である。本発明の他の実施例によるバッテリモジュールの前面の下部を示した部分断面図である。

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、本発明の一実施例によるバッテリモジュールを概略的に示した斜視図、図２は、図１の分解斜視図である。

本発明の一実施例によるバッテリモジュール１００は、一方向に配置され、それぞれの電極端子１１、１２を備えた複数のバッテリセル１０を含み、バッテリセル１０は、隣接するバッテリセル１０の広い面が互いに対面するように整列される。

バッテリモジュール１００を構成するバッテリセル１０は、バッテリケースに陽極板及び陰極板と、これらの極板の間に介在されたセパレータからなる電極組立体と電解液を収容させた後、キャッププレート１４を利用して電極組立体を収容したバッテリケースを密閉させることで、製造することができる。

キャッププレート１４には、陽極板に連結される陽極端子１１、陰極板に連結される陰極端子１２の電極端子らが外部に突出した形態で備えられることができる。陽極板と陰極板とは、電解液と反応して電気化学エネルギーを発生させることができるが、このとき発生したエネルギーは、陽極端子１１及び陰極端子１２を介して外部に伝達される。また、陽極端子１１と陰極端子１２との間には、ベント１３が備えられて気体を放出する通路の役目をする。

本実施例では、バッテリセル１０は、リチウムイオン二次電池として角型であるものを一例として説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、リチウムポリマー電池または円筒形電池など、様々な形態の電池を適用することができる。

本発明の一実施例によるバッテリセル１０を収容するハウジング１１０は、バッテリセル１０のうち、最も外郭のバッテリセル１０と面接触するように配置された一対のエンドプレート１１２と、一対のエンドプレート１１２との間に配置され、バッテリセル１０の側面と面接触するように配置された一対のサイドプレート１１３と、バッテリセル１０の下部と対面するボトムプレート１１４と、で構成される。このとき、ボトムプレート１１４は、一対のサイドプレート１１３から垂直な方向に延びてサイドプレート１１３と一体で形成されることができる。

サイドプレート１１３は、トップカバー１１５と締結される少なくとも一つのサイドプレート第１締結部１１３ａ１とを備え、サイドプレート第１締結部１１３ａ１に形成されたサイドプレートの第１締結孔１１３ａ２を備える。

ボトムプレート１１４は、エンドプレート１１２と締結される少なくとも一つのボトムプレート締結部１１４ａ１を備え、ボトムプレート締結部１１４ａ１に形成されたボトムプレート締結孔１１４ａ２を備える。

トップカバー１１５は、サイドプレート１１３と締結される少なくとも一つのトップカバー第１締結部１１５ａ１と、エンドプレート１１２と締結されるトップカバー第２締結部１１５ｂ１とを備え、トップカバー第１締結部１１５ａ１及びトップカバー第２締結部１１５ｂ１にそれぞれ形成されたトップカバー第１締結孔１１５ａ２及びトップカバー第２締結孔１１５ｂ２を備える。

エンドプレート１１２は、トップカバー１１５と締結される少なくとも一つのエンドプレート第１締結部１１２ａ１と、ボトムプレート１１４と締結される少なくとも一つのエンドプレート第２締結部１１２ｃ１とを備え、エンドプレート第１締結部１１２ａ１及びエンドプレート第２締結部１１２ｃ１にそれぞれ形成されたエンドプレート第１締結孔１１２ａ２及びエンドプレート第２締結孔１１２ｃ２を備える。

第１及び第２エンドプレート１１２は、それぞれ最外郭のバッテリセル１０と面接触するように配置され、複数のバッテリセル１０を内側に加圧することができる。サイドプレート１１３は、第１及び第２エンドプレート１１２を連結するが、サイドプレート１１３の一端は、第１エンドプレート１１２に締結され、サイドプレート１１３の他端は、第２エンドプレート１１２に締結される。このとき、第１及び第２エンドプレート１１２とサイドプレート１１３とはレーザー溶接によって締結されることができる。

また、サイドプレート１１３は、第１及び第２エンドプレート１１２を連結し、複数のバッテリセル１０が整列することができる空間を提供すると同時に、バッテリセル１０の両側面を支持することができる。図２を参照すると、本実施例では、バッテリセル１０の両側面を支持し、冷媒流路用の開口部が形成された形態で示されているが、サイドプレート１１３の形状等は、バッテリモジュール１００の設計によって自由に変形可能である。第１及び第２エンドプレート１１２と、サイドプレート１１３によって区画された空間でバッテリセル１０は固定されて外部からの衝撃によって容易に流動しない。

また、バッテリセル１０とバッテリセル１０との間には、バリア３０が介在されることができる。バリア３０にはスペーサー（図示せず）が備えられ、隣接する複数のバッテリセル１０を離間させて、バッテリセル１０の間に空間を形成し、バッテリセル１０を冷却させる冷媒の移動経路を提供することができる。

バッテリモジュール１００には、バッテリセル１０の各電極端子１１、１２を連結するためのバスバー２０及び隣接するバスバー２０を取り囲む遮断壁２１がさらに備えられる。

遮断壁２１は、バッテリセル１０に備えられる電極端子１１、１２を電気的に連結する複数のバスバー２０を区画し、隣接するバスバー２０の間の短絡を防止してバッテリモジュール１００に使用される材料である、ボルト又はナットなどの金属からなる導電体による短絡を防止するために備えられる。ここで、第１実施例では、すべての締結部１１３ａ１、１１４ａ１、１１５ａ１、１１５ｂ１、１１２ａ１、１１２ｃ１と締結孔１１３ａ２、１１４ａ２、１１５ａ２、１１５ｂ２、１１２ａ２、１１２ｃ２は、ボルト及びナット又はスタッドなどのような締結部材によって締結されることができる。また、必要に応じて溶接によって締結されることも可能である。

図３Ａ〜図３Ｃは、図１のＡ領域を示した一部分断面図である。

図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、サイドプレート１１３とボトムプレート１１４とが連結される領域には、折り曲げ部１１６が形成される。折り曲げ部１１６は、サイドプレート１１３及びボトムプレート１１４がバッテリセルの方向に偏るように形成されたものであり、サイドプレート１１３またはボトムプレート１１４のうちいずれか少なくとも一つから外側に向かって突出して形成される。また、折り曲げ部１１６は、サイドプレート１１３の全長に沿って延びて形成される。

折り曲げ部１１６によってサイドプレート１１３は、バッテリセル１０の側面方向またはそれと反対方向に流動することができ、バッテリセルの大きさに応じて形状が変形することができる。このため、折り曲げ部１１６は、外側に凸の断面形状を持つことができる。すなわち、折り曲げ部１１６の一部分は、バッテリセル１０から離隔されることがありえる。

本発明の一実施例によれば、折り曲げ部１１６の断面形状は、ラウンド形状であり得る。一例として、バッテリセル１０の幅方向の長さが一対のサイドプレート１１３間の間隔よりも短い場合、図３Ｂのように折り曲げ部１１６の変化を通じてサイドプレート１１３は、バッテリセル１０の側面方向への水平移動が可能である。すなわち、外部方向から加わる力によってサイドプレート１１３は、バッテリセル１０の側面方向に移動し、バッテリセル１０の側面と面接触する。

また、バッテリセル１０の幅方向の長さが一対のサイドプレート１１３間の間隔よりも長い場合、図３Ｃのように折り曲げ部１１６の変化を通じてサイドプレート１１３は、バッテリセル１０の側面反対方向への水平移動が可能である。すなわち、サイドプレート１１３の水平移動を通じてバッテリセル１０がサイドプレート１１３とボトムプレート１１４との間で生成された空間に挿入されて組み立てられることができ、バッテリセル１０の挿入時に、サイドプレート５１３とバッテリセル１０の側面とが面接触されるようにする。本発明の一実施例によれば、サイドプレート１１３、ボトムプレート１１４、及び折り曲げ部１１６は一つの構成要素に統合されて一体型で形成することができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、折り曲げ部が形成されていない場合のバッテリモジュールの前面下部を示した部分断面図である。折り曲げ部が形成されていない場合、サイドプレート４１３はボトムプレート４１４から垂直方向に延びて形成されることができる。

バッテリセル１０の幅方向の長さが一対のサイドプレート４１３間の間隔よりも短い場合、図４Ａのように、サイドプレート４１３とバッテリセル１０の側面との間に空隙が発生し、サイドプレート４１３をバッテリセル１０の側面方向へ移動させても、サイドプレート４１３とバッテリセル１０の側面とを面接触させることができないという問題が発生する。また、バッテリセル１０の幅方向の長さが一対のサイドプレート４１３の間隔よりも長い場合、図４Ｂに示したように、バッテリセル１０をサイドプレート４１３とボトムプレート４１４との間に生成された空間に組み立てることができないという問題が発生する。

このような問題を解決するために本発明の一実施例によるバッテリモジュールは、図３Ａ〜Ｃに示したように、サイドプレート１１３とボトムプレート１１４とが連結されている領域に折り曲げ部１１６を形成することにより、バッテリセル１０の幅方向の長さが一定でない場合においてもバッテリセル１０の側面とサイドプレート１１３とが面接触が可能となるようにする。

図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の他の実施例によるバッテリモジュールの前面下部の一部分を示した拡大断面図である。図５Ａを参照すると、サイドプレート５１３とボトムプレート５１４とが連結される領域には、サイドプレート５１３またはボトムプレート５１４のうちいずれか少なくとも一つから外側に向かって突出し、凸断面形状を持つ折り曲げ部５１６が形成される。

折り曲げ部５１６は、ボトムプレート５１４から延びる第１延長部５１６ａ及びサイドプレート５１３から延びる第２延長部５１６ｂを含むことができる。この時、第２延長部５１６ｂは、サイドプレート５１３に対して傾きを持ちながら延びることができる。また、第１延長部５１６ａはボトムプレート５１４と平行な方向に延びて形成されたものに図示されているが、第１延長部５１６ａが９０°以下の傾斜を持って延びて形成される場合もありえる。

一例として、バッテリセル１０の幅方向の長さが一対のサイドプレート５１３間の間隔よりも短い場合、図５Ｂのように外部方向からバッテリセル１０の側面方向に加わる力により、第１延長部５１６ａと第２延長部５１６ｂとの間に形成される角度を減少させることができる。これにより、サイドプレート５１３がバッテリセル１０の側面方向へ水平移動され、サイドプレート５１３とバッテリセル１０とが面接触することになる。

また、バッテリセル１０の幅方向の長さが一対のサイドプレート５１３間の間隔よりも長い場合、図５ｃに示したように外部方向からバッテリセル１０の側面反対方向に加わる力により、第１延長部５１６ａと第２延長部５１６ｂとの間に形成される角度を増加させることができる。この場合、サイドプレート５１３は、バッテリセル１０の側面反対方向へ水平移動する。従って、バッテリセル１０の幅方向の長さが一対のサイドプレート５１３間の間隔よりも長い場合にも、バッテリセル１０をサイドプレート５１３とボトムプレート５１４との間に生成された空間に挿入できるようにし、バッテリセル１０の挿入時にサイドプレート５１３とバッテリセル１０との側面が面接触されるようにする。

図６は、本発明の他の実施例によるバッテリモジュールの前面下部を示した部分断面図である。図６を参照すると、折り曲げ部５１６の構成以外には、図５に示された本発明の実施例と同じ構成である。従って、同一の構成については、同一符号をそのまま使用し、詳細な説明は省略する。

図６に示したように、折り曲げ部５１６は、ボトムプレート５１４から延びる第１延長部５１６ａ、サイドプレート５１３から傾きを持って延長される第２延長部５１６ｂ、及び第１延長部５１６ａと第２延長部５１６ｂとの間に形成される切開溝５１６ｃを含むことができる。ここで、切開溝５１６ｃは、第２延長部５１６ｂと第１延長部５１６ａとの間の角度の変化を容易にするための役目をすることができる。

以上、前述したように、サイドプレート１１３、５１３とボトムプレート１１４、５１４とが連結される領域にサイドプレート１１３、５１３が流動できるようにする折り曲げ部１１６、５１６を形成することにより、バッテリセル１０の幅方向の長さと一対のサイドプレート１１３、５１３との間の間隔に公差が発生した場合にも、バッテリセル１０の側面にサイドプレート１１３、５１３が面接触できるようにする。すなわち、バッテリセルの幅方向の長さに関係なく、フレームをバッテリセルに面接触できるようにすることで、バッテリセルを堅固に固定することができる。

以上説明したように、バッテリセルの幅がフレームの幅よりも大きいかまたは小さい場合にも、フレームがバッテリセルに密着するようにして、バッテリセルを堅固に固定することが可能となる。これにより、バッテリセルの幅方向の公差を吸収することができるバッテリモジュールを提供することができる。

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。

１０バッテリセル
１００バッテリモジュール
１１０ハウジング
１１２エンドプレート
１１３、５１３サイドプレート
１１４、５１４ボトムプレート
１１５トップカバー
１１６、５１６折り曲げ部
５１６ａ第１延長部
５１６ｂ第２延長部
５１６ｃ切開溝

Claims

一方向に配置された少なくとも一つのバッテリセルと、
前記バッテリセルが収容されるハウジングと、を含み、
前記ハウジングは、サイドプレート、ボトムプレート及び前記サイドプレートと前記ボトムプレートとの間に形成される折り曲げ部を含み、
前記折り曲げ部は、前記サイドプレート及び前記ボトムプレートが前記バッテリセルの方向に偏るように形成されることを特徴とする、バッテリモジュール。
前記折り曲げ部は、ラウンド形状であることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
前記折り曲げ部は、前記サイドプレート又は前記ボトムプレートのうち、少なくともいずれか一つから外側に向かって突出して形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のバッテリモジュール。
前記折り曲げ部は、前記サイドプレート及び前記ボトムプレートから外側に向かって突出して形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリモジュール。
前記折り曲げ部の一部分は、前記バッテリセルから離隔することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリモジュール。
前記折り曲げ部は、前記ボトムプレートから延びる第１延長部及び前記サイドプレートから延びる第２延長部を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリモジュール。
前記第２延長部は、前記サイドプレートに対して傾きを持ちながら延びることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリモジュール。
前記折り曲げ部は、切開溝をさらに含むことを特徴とする、請求項６または７に記載のバッテリモジュール。
前記切開溝は、前記第１延長部と前記第２延長部との間に形成されることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリモジュール。
前記折り曲げ部は、前記バッテリセルの側面方向、または前記側面方向と反対方向に流動することができ、前記バッテリセルの大きさに応じて形状が変形されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のバッテリモジュール。
前記バッテリセルのうち最外郭のバッテリセルと面接触するように配置される一対のエンドプレートをさらに含み、
前記エンドプレートは、前記サイドプレート又は前記ボトムプレートのうち少なくともいずれか一つに結合されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバッテリモジュール。
前記ボトムプレートは、前記エンドプレートと結合される少なくとも一つの締結孔を持つ締結部を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリモジュール。
前記サイドプレート、前記ボトムプレート及び前記折り曲げ部は、一つの構成要素で統合されて一体型で形成されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバッテリモジュール。
前記折り曲げ部は、前記サイドプレートの全長に沿って延びて形成されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバッテリモジュール。
前記バッテリセルの上部を覆うために配置されるトップカバーをさらに含み、前記トップカバーは、前記サイドプレートと結合することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のバッテリモジュール。
前記サイドプレートは、前記バッテリセルの各側面に平行するように延びて形成されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のバッテリモジュール。
一方向に配置された少なくとも一つのバッテリセルと、
前記バッテリセルが収容されるハウジングと、を含み、
前記ハウジングは、サイドプレート、ボトムプレート及び前記サイドプレートと前記ボトムプレートとの間に形成される折り曲げ部を含み、
前記折り曲げ部は、前記サイドプレート又は前記ボトムプレートのうち少なくともいずれか一つから外側に向かって突出して形成されることを特徴とする、バッテリモジュール。
前記折り曲げ部は、ラウンド形状であることを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリモジュール。
前記折り曲げ部は、前記ボトムプレートから延びる第１延長部と、前記サイドプレートから延びる第２延長部とを含むことを特徴とする、請求項１７または１８に記載のバッテリモジュール。
前記サイドプレート、前記ボトムプレート及び前記折り曲げ部は、一つの構成要素に統合されて一体型で形成されることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載のバッテリモジュール。