JP2014229615A - バッテリーモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリーモジュール間の連結のための電源端子を含むバッテリーモジュールを提供する。
【解決手段】一方向に配置されて一面に第１端子及び第２端子を具備する複数のバッテリーセルのうち最外郭に配置される第１バッテリーセル１１０と、第１バッテリーセル１１０に隣接して配置され、第１電源端子部を含む第１エンドブロック１５０と、第１バッテリーセル１１０の第１端子と第１電源端子部１５１とを電気的に連結する連結部と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーモジュールに関し、より詳細には、複数のバッテリーセルを含む新規な構造からなるバッテリーモジュールに関する。
一般に、バッテリーセルは、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気などのエネルギー源として使用されており、適用される外部機器の種類に応じて様々にその形態を変化させて使用する。
携帯電話などのような小型モバイル機器は、単一のバッテリーセルの出力と容量により所定時間の間動作が可能である。しかしながら、消費電力の大きい電気自動車、ハイブリッド自動車などのように長時間駆動、高電力駆動が必要な場合には、出力と容量を高めることができるように、複数のバッテリーセルを電気的に連結して大容量のバッテリーモジュールを構成する。バッテリーモジュールは、内蔵されたバッテリーセルの数に応じて出力電圧や出力電流を高めることができる。そして、このようなバッテリーモジュールを電気的に多数個連結してバッテリーパックを構成することができる。
したがって、本発明は、上記の問題を解決するために案出されたもので、その目的は、バッテリーモジュール間の連結のための電源端子を含むバッテリーモジュールを提供することである。
上記目的を達成するために本発明の好適な一実施例によれば、一方向に配置されて一面に第１端子及び第２端子を具備する複数のバッテリーセルのうち最外郭に配置される第１バッテリーセルと、前記第１バッテリーセルに隣接して配置され、第１電源端子部を含む第１エンドブロックと、前記第１バッテリーセルの第１端子と前記第１電源端子部とを電気的に連結する連結部と、を含むバッテリーモジュールが提供される。
また、前記第１エンドブロックの前記第１バッテリーセルと隣接する部分は、前記第１バッテリーセルと電気的に絶縁されることができる。
また、前記第１エンドブロックは絶縁物質で形成され、前記第１電源端子部は、前記第１エンドブロックに挿入される導電性の電源端子を含むことができる。
また、前記第１エンドブロックは、前記第１バッテリーセルの側面に配置されることができる。
また、前記複数のバッテリーセルのうち、前記第１バッテリーセルの反対側の最外郭に配置される第２バッテリーセルをさらに含み、前記第１バッテリーセル及び前記第２バッテリーセルは、前記第１エンドブロックと第２エンドブロックとの間に配置されることができる。
また、前記第２エンドブロックは、前記第２バッテリーセルの端子と連結される第２電源端子部を含み、前記第２電源端子部は、前記第１電源端子部とは反対の極性を持つことができる。
前記第１エンドブロック及び前記第２エンドブロックの外側面にはエンドプレートがそれぞれ配置され、前記エンドプレートは、前記第１エンドブロック及び前記第２エンドブロックを前記第１バッテリーセル及び前記第２バッテリーセルの方向にそれぞれ加圧することができる。
前記第１及び第２エンドブロックと対面する前記エンドプレートの側面には、前記第１及び第２エンドブロックの方向に突出する少なくとも一つの突出領域が形成され、前記第１及び第２エンドブロックには、前記突出領域を収容する少なくとも一つの収容領域が形成されることができる。
また、前記連結部は、第１連結領域、第２連結領域及び前記第１連結領域と前記第２連結領域とを連結する延長領域を含むことができる。
また、前記第１連結領域は、前記第１バッテリーセルの第１端子と連結されることができる。
また、前記第１連結領域は、前記第１バッテリーセルの第１端子と電気的に連結されることができる。
前記第１バッテリーセルの第２端子は、前記第１バッテリーセルと隣接して配置されるバッテリーセルの第１端子とバスバーを介して連結され、前記バッテリーセルの第１端子には、最外郭のバスバーが連結され、前記第１連結領域は、前記最外郭のバスバーと電気的に連結されることができる。
また、前記第１電源端子部は、前記第１エンドブロックの一面に形成される挿入ホールと、前記挿入ホールに挿入され、端子ホールを具備する電源端子を含むことができる。
また、前記挿入ホールは、前記第１エンドブロックの上面から前記第１エンドブロックの側面方向に傾斜するように形成されることができる。
また、前記第２連結領域には、前記電源端子の端子ホールと対応する貫通ホールが形成されることができる。
また、前記第２連結領域は、前記電源端子と電気的に連結されることができる。
また、前記連結部は、金属の単一片で形成されることができる。
前記第１エンドブロックは、前記第１電源端子部の周辺に形成される少なくとも一つの突起部をさらに含み、前記突起部は、前記連結部を前記第１電源端子部にガイドすることができる。
また、前記連結部は、前記突起部と接触されることができる。
また、前記連結部には、ガイドホールが形成され、前記突起部は、前記ガイドホールに挿入され、前記第１エンドブロックと前記連結部とを結合することができる。
以上のように、本発明によれば、複数のバッテリーセルのうち最外郭に配置されたバッテリーセルの側面に電源端子部を具備するエンドブロックを配置することにより、他のバッテリーモジュールとの連結が可能である。また、エンドブロックが複数のバッテリーセルを強く加圧することにより、バッテリーセルのスウェリング（Ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象を防止することができる。
本発明の好ましい実施例によるバッテリーモジュールの斜視図である。 図１のバッテリーモジュールの分解斜視図である。 エンドブロックと連結部との連結関係を説明するために、図１のＡ領域を拡大した図である。 本発明の一実施例によるエンドブロックを示す図である。 本発明の一実施例による連結部を示す側面図である。 本発明の一実施例による連結部を示す斜視図である。 本発明の別の実施例によるバッテリーモジュールの斜視図である。 図６に示したエンドブロック及びエンドプレートの斜視図である。 本発明の別の実施例による連結部と電源端子部との間の結合関係を説明するために示す図である。 本発明の別の実施例による連結部の斜視図である。 図９の連結部と電源端子部との間の結合関係を説明するために示す図である。
その別の実施例の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。また、本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すると明確になるだろう。しかし、本発明は、以下に開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現することができ、以下の説明ではある部分が他の部分と連結されているとしたとき、これは、直接連結されている場合のみならず、その中間に他の素子を間に置いて電気的に連結されている場合をも含む。また、図面において、本発明と関係のない部分は本発明の説明を明確にするために省略しており、明細書全体を通じて類似した部分については同一の符号を付した。
以下、添付した図面を参照して、本発明について説明する。図１は、本発明の好ましい実施例によるバッテリーモジュールの斜視図、図２は図１のバッテリーモジュールの分解斜視図である。
本発明の好ましい一実施例によれば、バッテリーモジュール１００は、一方向に整列されるが、それぞれ一面に端子部１１１を含む複数のバッテリーセル１１０、バッテリーセル１１０の外側に配置され、一面に電源端子部１５１を具備するエンドブロック１５０と、前記最外郭に配置されたバッテリーセル１１０ａの端子部１１１ａと前記電源端子部１５１とを電気的に連結する連結部１４０を含む。
バッテリーセル１１０は、一面が開口されたバッテリーケースと前記バッテリーケース内に収納された電極組立体及び電解液からなることができる。電極組立体及び電解液は、電気化学的に反応してエネルギーを発生し、前記バッテリーケースは、第１面１１８によって密閉されることができる。例えば、前記バッテリーセル１１０の第１面１１８は、キャップ組立体を含むことができる。
前記第１面１１８には、互いに異なる極性を有する陽極端子１１２及び陰極端子１１３、ベント部１１４が具備されることができ、前記ベント部１１４は、バッテリーセル１１０の安全手段としてバッテリーセル１１０の内部から発生する気体を外部に放出する通路として作用する。
エンドブロック１５０の外側面には、一対のエンドプレート１６０が配置され、バッテリーセル１１０の側面には一対のサイドプレート１７０が配置される。複数のバッテリーセル１１０は、一対のエンドプレート１６０と一対のサイドプレート１７０とによって区画された空間の中に一方向に整列されて具備されることができる。この時、前記バッテリーセル１１０は、複数個が広い前面が互いに対向するように並んで整列されるため、隣接した二つのバッテリーセル１１０の陽極端子１１２及び陰極端子１１３は、バスバー１３０を介して電気的に連結されることができる。
複数のバッテリーセル１１０の上部には、前記端子部１１１が露出するように開口部１２１が形成されるバスバーホルダー１２０が配置されることができ、バスバー１３０は、前記端子部１１０との連結のために開口部１２１上に配置される。バスバー１３０は、バスバーホルダー１２０に形成される第１締結孔１２２及びバスバー１３０に形成される第２締結孔１３０ａに挿入されるボルト（図示せず）によって締結されることができる。
複数のバッテリーセル１１０の最外郭に配置されたバッテリーセル１１０ａの端子部１１１のうち、バスバー１３０が連結されていない端子部１１１ａは、最外郭のバスバー１３１が連結される。最外郭のバスバー１３１は、隣接したバッテリーセル１１０ａの端子部１１１には連結されず、前記端子部１１１ａ及び連結部１４０と電気的に連結される。最外郭のバスバー１３１は、最外郭のバスバー１３１に形成される第３締結孔１３１ａ及び前記バスバーホルダー１２０に形成される第１締結孔１２２に挿入されるボルト（図示せず）によって締結されることができる。前記バスバー１３０及び最外郭のバスバー１３１の形状等は、陽極端子１１２及び陰極端子１１３の設計によって自由に変形して実施することができる。
図３は、エンドブロックと連結部との連結関係を説明するために、図１のＡ領域を拡大した図、図４は、本発明の一実施例によるエンドブロックを示す図、図５Ａは、本発明の一実施例による連結部を示す側面図、図５Ｂは、本発明の一実施例による連結部を示す斜視図である。
図３ないし図５を参照すると、エンドブロック１５０の一面には電源端子部１５１が具備される。電源端子部１５１は、複数のバッテリーセル１１０のうち最外郭に配置されたセルの端子部１１１ａと電気的に連結される電源端子１５３をバッテリーモジュール１００に提供することにより、電源端子１５３に連結される電源ケーブルによって他のバッテリーモジュールと連結ができるようにする。より詳細には、電源端子部１５１は、エンドブロック１５０の一面に形成される挿入ホール１５２、前記挿入ホール１５２に挿入されて端子ホール１５３ａを含む電源端子１５３を含むことができる。
この時、電源端子１５３がエンドブロック１５０に挿入できるスペースを増やすために、挿入ホール１５２は、エンドブロック１５０の上面からエンドブロック１５０の側面方向に傾斜するように形成されることができる。また、電源端子１５３は、インサートナットでありうるし、インサートナットを挿入ホール１５２に挿入してエンドブロック１５０を射出成形することができる。
連結部１４０は、最外郭に配置されたバッテリーセル１１０ａの端子部１１１ａと電気的に連結される第１連結領域１４１、第１連結領域１４１から折り曲げられて１４３、前記電源端子部１５１方向に延びる延長領域１４５及び延長領域１４５から延びて、電源端子１５３の端子ホール１５３ａと対応する貫通ホール１４７ａが形成される第２連結領域１４７を含むことができる。
第１連結領域１４１は、最外郭に配置されたバッテリーセル１１０ａの端子部１１１ａに連結された最外郭のバスバー１３１に連結されることにより、前記端子部１１１ａと電気的に連結されることができる。また別の実施例として、第１連結領域１４１は、最外郭のバスバー１３１から延びて形成されることができる。すなわち、図３ないし図５の実施例は、最外郭のバッテリーセル１１０ａの端子部１１１ａと第１連結領域１４１とが電気的に連結されることを説明するための一実施例であるだけで、端子部１１１ａ及び最外郭のバスバー１３１の形状に応じて第１連結領域１４１が、前記端子部１１１ａに電気的に連結される様々な形態の実施例が存在することは勿論である。
第２連結領域１４７は、電源端子１５３と電気的に連結される。上記において、連結部の第１連結領域１４１、延長領域１４５及び第２連結領域１４７は、金属の単一片で形成されることができる。
エンドブロック１５０の上面の電源端子１５３の周辺には、少なくとも一つの突起部１５４が形成される。また、第２連結領域１４７には、電源端子１５３の周囲に形成される突起部１５４によってガイドされるガイド部１４７ｂが形成されることができる。つまり、ガイド部１４７ｂが突起部１５４に引っかかることによって、第２連結領域１４７の位置がガイドされ、これにより電源端子１５３の端子ホール１５３ａと第２連結領域１４７の貫通ホール１４７ａが互いに対応するように配置されることができる。
このように、本発明の一実施例によれば、エンドブロック１５０は、絶縁物質で形成されることができ、連結部１４０及び電源端子１５３は、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、銅合金またはアルミニウム合金などの導電性金属で構成されることができる。
バッテリーモジュール１００は、電源端子１５３を具備するエンドブロック１５０を含むことにより、他のバッテリーモジュールに形成された電源端子１５３を介して相互に連結されることができる。電源端子１５３間の連結は、電源ケーブルまたは別途のバスバーなどを介して連結されることができる。
また、エンドブロック１５０は、それぞれ最外郭のバッテリーセル１１０ａと面接触するように配置され、複数のバッテリーセル１１０の内側に加圧することにより、バッテリーセル１１０から発生するスウェリング現象を防止するようにする。従来のバッテリーモジュール１００の場合、エンドプレート１６０のみを利用してバッテリーセル１１０ａを加圧した。この場合、エンドプレート１６０の厚さが薄いため、バッテリーセル１１０を強く加圧することに限界があった。しかし、本発明の場合、エンドブロック１５０がさらに具備されることにより、バッテリーセル１１０ａを加圧する部分の厚さが増加し、これにより、バッテリーセル１１０ａをより強く加圧することができる。
図６は、本発明の別の実施例によるバッテリーモジュールの斜視図、図７は、図６に示したエンドブロック及びエンドプレートの斜視図である。以下、これを参照して本実施例によるエンドブロック及びエンドプレートについて説明する。ここで、同一または対応する構成要素は同一の符号に指称され、以前の実施例と重複する説明は省略する。
図６ないし図７を参照すると、エンドプレート１６０の側面には、エンドブロック１５０の方向に突出する少なくとも一つの突出領域１６１が形成される。また、エンドブロック１５０の側面には、前記突出領域１６１を収容する少なくとも一つの収容領域１５５が形成される。前記突出領域１６１が前記収容領域１５５に収容されることにより、エンドブロック１５０とエンドプレート１６０との間の緊密な結合が可能であり、エンドプレート１６０の曲げに対する剛性を高めることができる。
図８は、本発明の別の実施例による連結部と電源端子部との間の結合関係を説明するために示す図である。以下、これを参照して本実施例による連結部について説明する。ここで、同一または対応する構成要素は同一の符号と指称され、以前の実施例と重複する説明は省略する。
図８を参照すると、連結部８４０は、最外郭のバスバー１３１と電気的に連結される第１連結領域８４１と、第１連結領域８４１から折り曲げられて８４３、電源端子部１５１方向に延びる延長領域８４５及び、前記延長領域８４５から延長されるが、電源端子部１５１の端子ホール１５３ａと対応する貫通ホール８４７ａが形成される第２連結領域８４７を含む。
また、第２連結領域８４７には、エンドブロック１５０の上面に形成された突起部１５０に挿入されて位置ガイドされるガイドホール８４７ｂが形成される。つまり、連結部８４０は、ガイドホール８４７ｂが突起部１５４に挿入されることによって、第２連結領域８４７の位置がガイドされ、これにより、電源端子の端子ホール１５３ａと第２連結領域８４７の貫通ホール８４７ａが互いに対応するように配置されることができる。また、ガイドホール８４７ｂが挿入された突起部１５４には、ナットなどのような締結部材（図示せず）が結合されることにより連結部８４０と電源端子部１５１とを堅固に結合することができる。
図９は、本発明の別の実施例による連結部の斜視図、図１０は、図９の連結部と電源端子部との間の結合関係を説明するために示す図である。以下、これを参照して本実施例による連結部について説明する。ここで、同一または対応する構成要素は同一の符号と指称され、以前の実施例と重複する説明は省略する。
図９ないし図１０を参照すると、連結部９４０は、最外郭に配置されたバッテリーセル１１０ａの端子部１１１ａと連結される最外郭のバスバー９３１、前記最外郭のバスバー９３１から折り曲げられて９４３、電源端子部１５１方向に延びる延長領域９４５及び、前記延長領域９４５から延びて、電源端子１５３の端子ホール１５３ａと対応する貫通ホール９４７ａが形成される第２連結領域９４７とを含むことができる。つまり、図２の実施例とは異なり、連結部９４０は、最外郭のバスバー９３１と一体で形成され、電源端子部１５１と前記最外郭のバスバー９３１と連結された端子部１１１ａとを電気的に連結することができる。ここで、最外郭のバスバー９３１の形状は、陽極端子１１２及び陰極端子１１３の設計によって自由に変形して実施することができる。
以上のように、本発明の属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明は、その技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形で実施することができることを理解できるだろう。したがって、上述した実施例はすべての面から例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。本発明の範囲は、上記の詳細な説明より後述する特許請求の範囲によって開示され、特許請求の範囲の意味及び範囲そしてその均等概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。
１００ バッテリーモジュール
１１０ バッテリーセル
１１０ａ 最外郭のバッテリーセル
１１１、１１１ａ 端子部
１１２ 陽極端子
１１３ 陰極端子
１１４ ベント
１２０ バスバーホルダー
１２２ 第１締結孔
１３０ バスバー
１３０ａ 第２締結孔
１３１、９３１ 最外郭のバスバー
１３１ａ 第３締結孔
１４０、８４０、９４０ 連結部
１４１、８４１ 第１連結領域
１４５、８４５、９４５ 延長領域
１４７、８４７、９４７ 第２連結領域
１４７ａ、８４７ａ、９４７ａ 貫通ホール
１４７ｂ ガイド部
１５０ エンドブロック
１５１ 電源端子部
１５２ 挿入ホール
１５３ 電源端子
１５３ａ 端子ホール
１５４ 突起部
１５５ 収容領域
１６０ エンドプレート
１６１ 押出し領域
１７０ サイドプレート
８４７ｂ ガイドホール

Claims (20)

  1. 一方向に配置されて一面に第１端子及び第２端子を具備する複数のバッテリーセルのうち最外郭に配置される第１バッテリーセルと、
    前記第１バッテリーセルに隣接して配置され、第１電源端子部を含む第１エンドブロックと、
    前記第１バッテリーセルの第１端子と前記第１電源端子部とを電気的に連結する連結部と、
    を含むことを特徴とする、バッテリーモジュール。
  2. 前記第１エンドブロックの前記第１バッテリーセルと隣接する部分は、前記第１バッテリーセルと電気的に絶縁されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  3. 前記第１エンドブロックは、絶縁物質で形成され、前記第１電源端子部は、前記第１エンドブロックに挿入される導電性の電源端子を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記第１エンドブロックは、前記第１バッテリーセルの側面に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記複数のバッテリーセルのうち、前記第１バッテリーセルの反対側の最外郭に配置される第２バッテリーセルをさらに含み、
    前記第１バッテリーセル及び前記第２バッテリーセルは、前記第１エンドブロックと第２エンドブロックとの間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記第２エンドブロックは、前記第２バッテリーセルの端子と連結される第２電源端子部を含み、
    前記第２電源端子部は、前記第１電源端子部とは反対の極性を持つことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記第１エンドブロック及び前記第２エンドブロックの外側面にはエンドプレートがそれぞれ配置され、
    前記エンドプレートは、前記第１エンドブロック及び前記第２エンドブロックを前記第１バッテリーセル及び前記第２バッテリーセルの方向にそれぞれ加圧することを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーモジュール。
  8. 前記第１及び第２エンドブロックと対面する前記エンドプレートの側面には、前記第１及び第２エンドブロックの方向に突出する少なくとも一つの突出領域が形成され、
    前記第１及び第２エンドブロックには、前記突出領域を収容する少なくとも一つの収容領域が形成されることを特徴とする、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
  9. 前記連結部は、第１連結領域、第２連結領域及び前記第１連結領域と前記第２連結領域とを連結する延長領域を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  10. 前記第１連結領域は、前記第１バッテリーセルの第１端子と連結されることを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーモジュール。
  11. 前記第１連結領域は、前記第１バッテリーセルの第１端子と電気的に連結されることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。
  12. 前記第１バッテリーセルの第２端子は、前記第１バッテリーセルと隣接して配置されるバッテリーセルの第１端子とバスバーを介して連結され、
    前記バッテリーセルの第１端子には、最外郭のバスバーが連結され、前記第１連結領域は、前記最外郭のバスバーと電気的に連結されることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。
  13. 前記第１電源端子部は、前記第１エンドブロックの一面に形成される挿入ホールと、
    前記挿入ホールに挿入され、端子ホールを具備する電源端子と、
    を含むことを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーモジュール。
  14. 前記挿入ホールは、前記第１エンドブロックの上面から前記第１エンドブロックの側面方向に傾斜するように形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリーモジュール。
  15. 前記第２連結領域には、前記電源端子の端子ホールと対応する貫通ホールが形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリーモジュール。
  16. 前記第２連結領域は、前記電源端子と電気的に連結されることを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリーモジュール。
  17. 前記連結部は、金属の単一片で形成されることを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーモジュール。
  18. 前記第１エンドブロックは、前記第１電源端子部の周辺に形成される少なくとも一つの突起部をさらに含み、
    前記突起部は、前記連結部を前記第１電源端子部にガイドすることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  19. 前記連結部は、前記突起部と接触されることを特徴とする、請求項１８に記載のバッテリーモジュール。
  20. 前記連結部には、ガイドホールが形成され、前記突起部は、前記ガイドホールに挿入され、前記第１エンドブロックと前記連結部とを結合することを特徴とする、請求項１９に記載のバッテリーモジュール。
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