JP2016157670A - バッテリパック - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリパックを提供する。【解決手段】バッテリパックに係り、該バッテリパックは、電極タブを含むバッテリセルと、電極タブが貫通するように嵌め込まれるセルホルダと、セルホルダ上で電極タブと結合されることにより、電極タブを挟んで互いに対向するように配置される第１連結タブ及び第２連結タブの対を含む連結タブと、を含む。これにより、複数のバッテリセルを連結する連結タブとバッテリセルとの結合強度が向上されたバッテリパックが提供される。【選択図】図３

Description

本発明は、バッテリパックに関する。
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、充放電が可能な電池である。二次電池は、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気自転車、無停電電源供給装置（uninterruptible power supply）などのエネルギー源として使用され、適用される外部機器の種類によって、単一電池の形態で使用されたり、複数の電池を電気的に連結し、１つの単位に束ねたパックの形態で使用されたりする。
本発明が解決しようとする課題は、複数のバッテリセルを連結する連結タブとバッテリセルとの結合強度が向上されたバッテリパックを提供することである。
前述のような課題及びそれ以外の課題を解決するために、本発明のバッテリパックは、電極タブを含むバッテリセル；前記電極タブが貫通するように嵌め込まれるセルホルダ；及び前記セルホルダ上で、前記電極タブと結合されることにより、前記電極タブを挟んで互いに対向するように配置される第１連結タブ及び第２連結タブの対を含む連結タブ；を含む。
例えば、前記電極タブと連結タブは、溶接結合される。
例えば、前記バッテリセルは、複数のバッテリセルを含み、前記連結タブは、バッテリセルの配列方向に沿って互いに隣接する第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブと結合される。
例えば、前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブは、第１連結タブ及び第２連結タブの間に介在されるが、互いに重ならないように配置される。
例えば、前記電極タブと連結タブとの結合部断面は、前記第１連結タブ及び第２連結タブと、前記第１連結タブ及び第２連結タブの間に介在される第１バッテリセルまたは第２バッテリセルの電極タブを含んで最大で３層になるように形成される。
例えば、前記連結タブは、前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルのうち少なくともいずれか１つの電極タブと異なる素材から形成される。
例えば、前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブは、互いに異なる素材から形成される。
例えば、前記第１連結タブ及び第２連結タブは、同じ素材から形成される。
例えば、前記第１連結タブには、前記電極タブが貫通されるためのタブホールが形成され、前記第２連結タブは、前記タブホール上に露出された電極タブを覆う。
例えば、前記タブホールを貫通した電極タブは、前記第１連結タブ及び第２連結タブと平行方向に曲折され、第１連結タブ及び第２連結タブと面接触する。
例えば、前記第１連結タブには、第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブが貫通されるための第１タブホール及び第２タブホールが形成され、前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブは、互いに対向する方向に曲折され、第１連結タブ及び第２連結タブと面接触する。
例えば、前記第１連結タブには、第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブが貫通されるための第１タブホール及び第２タブホールが形成され、前記第１タブホール及び第２タブホールは、前記第１連結タブの辺部から互いに同距離に形成される。
例えば、前記第１連結タブの辺部は、バッテリセルの配列方向と平行方向に延長される。
例えば、前記第１連結タブには、第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブが貫通されるための第１タブホール及び第２タブホールが形成され、前記第１タブホール及び第２タブホールは、前記第１連結タブの辺部から互いに異なる距離に形成される。
例えば、前記第１連結タブには、第１バッテリセルないし第４バッテリセルの電極タブが貫通されるための第１タブホールないし第４タブホールがそれぞれ形成され、前記第１タブホール及び第２タブホール同士、並びに第３タブホール及び第４タブホール同士は、前記第１連結タブの辺部からそれぞれ互いに同距離に形成され、前記第１タブホール及び第３タブホールは、前記第１連結タブの辺部から互いに異なる距離に形成される。
本発明によれば、複数のバッテリセルを電気的に連結する連結タブとバッテリセルとの結合構造を改善することにより、溶接のような結合作業の作業性が改善され、結合強度が向上するバッテリパックが提供される。
本発明の望ましい一実施形態によるバッテリパックが図示した図面である。 図１に図示されたバッテリセルの斜視図が図示された図面である。 図１に図示されたバッテリパックの分解斜視図が図示された図面である。 バッテリパックの接続構造について説明するための分解斜視図が図示された図面である。 バッテリパックの接続構造について説明するための分解斜視図が図示された図面である。 図５の切断線に沿って切り取った断面図が図示された図面である。 バッテリパックの上部構造を示す平面図が図示された図面である。 本発明の他の実施形態によるバッテリパックが図示された図面である。 図８に図示されたバッテリパックの分解斜視図が図示された図面である。 バッテリパックの接続構造について説明するための図面であり、斜視図が図示された図面である。 バッテリパックの接続構造について説明するための図面であり、上部構造を図示した平面図が図示された図面である。
以下、添付された図面を参照し、本発明の望ましい実施形態に係わるバッテリパックについて説明する。
図１には、本発明の望ましい一実施形態によるバッテリパックが図示されている。図２には、図１に図示されたバッテリセルの斜視図が図示されている。そして、図３には、図１に図示されたバッテリパックの分解斜視図が図示されている。
図１を参照すれば、前記バッテリパックは、少なくとも２以上の複数バッテリセルＣと、前記バッテリセルＣが組み込まれるセルホルダ１１０と、を含む。バッテリセルＣは、例えば、リチウム−イオンバッテリを含んでもよい。図面に図示されていないが、前記バッテリセルＣは、互いに異なる極性の第１電極板及び第２電極板（図示せず）、並びにそれらの間に介在されたセパレータ（図示せず）が積層された電極集電体（図示せず）を含み、高出力、高容量のバッテリセルＣを提供するために、複数の第１電極板及び第２電極板、並びにセパレータが積層される。
図２を参照すれば、前記バッテリセルＣは、前記電極集電体（図示せず）を密封する外装材１３を含んでもよい。前記バッテリセルＣは、金属カンに比べて柔軟な柔軟性外装材１３を含むポーチ型バッテリとして作られる。前記バッテリセルＣは、前記電極集電体（図示せず）と電気的に連結され、前記外装材１３の外部に延長された電極タブ１０を含んでもよい。前記バッテリセルＣは、第１電極板及び第２電極板（図示せず）とそれぞれ電気的連結され、互いに異なる極性を有する第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２を含んでもよい。本明細書を通じて、電極タブ１０とは、前記第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２のうちのいずれか１つの電極タブを意味するか、あるいは前記第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２を総括的に意味する。一方、図面番号１５は、電極タブ１０が引き出しされるバッテリセルＣのテラスを示す。
図３を参照すれば、前記バッテリセルＣは、セルホルダ１１０に組み込まれる。さらに具体的には、前記バッテリセルＣは、リードタブ１０がセルホルダ１１０の上面に露出されるように、セルホルダ１１０に組み込まれる。前記セルホルダ１１０は、複数のバッテリセルＣを支持する機能を行い、複数のバッテリセルＣは、前記セルホルダ１１０に嵌め込まれて組み込まれることにより、定位置を維持する。前記セルホルダ１１０は、複数のバッテリセルＣを１つのモジュール単位に構造的に束ねて結束させる。
前記セルホルダ１１０には、複数のバッテリセルＣに対応して複数のタブホール１１０’が形成される。前記タブホール１１０’には、それぞれのバッテリセルＣから延長される電極タブ１０が露出されるように嵌め込まれる。前記タブホール１１０’は、それぞれのバッテリセルＣから延長される第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２が嵌め込まれるタブホール１１０’が対をなすように形成される。例えば、それぞれのバッテリセルＣから延長される第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２が、タブホール１１０’に嵌め込まれた後、互いに反対になる前後方向に曲折され、前後方向に配列された隣接する他のバッテリセルＣと電気的な連結を形成することができる。
前後方向に隣接するように配列されたバッテリセルＣは、第１タブ１１上及び第２電極タブ１２上に重なるように配置される連結タブ１２０を介して互いに電気的に連結される。前後方向に配列された１列のバッテリセルＣは、セルホルダ１１０によって構造的にモジュール化され、連結タブ１２０の接続によって、互いに電気的にモジュール化される。
前記連結タブ１２０は、タブホール１１０’を介してセルホルダ１１０上に延長された電極タブ１０上に重なるように配置される。そして、前記連結タブ１２０は、電極タブ１０上に結合されるが、例えば、前記電極タブ１０に溶接される。
さらに具体的には、前記連結タブ１２０は、電極タブ１０を間に介在し、電極タブ１０の上下両側に配置された１対の第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２を含んでもよい。かように連結タブ１２０が電極タブ１０をサンドイッチ方式で間に挟み込み、電極タブ１０の上下両面に配置されることにより、電極タブ１０と連結タブ１２０との電気的連結がさらに円滑に行われる。すなわち、前記連結タブ１２０と電極タブ１０との電気的結合面積が拡大されることは言うまでもなく、前記連結タブ１２０と電極タブ１０との結合強度が向上する。
本発明の一実施形態で、前記連結タブ１２０と電極タブ１０は、溶接を介して互いに結合される。本発明と対比される比較例において、前記連結タブ１２０と電極タブ１０は、半田付けを介して互いに結合される。該半田付けは、手作業で行われる作業特性、及び多量の半田が投入される工程特性のために、結合品質が均一ではなくなるので、脆弱な半田付け部分において結合が途切れるという問題が発生する。また、半田が結合部位を外れ、他の伝導性部分に侵入する場合には、短絡の問題が引き起こされる。そして、電極タブ１０の素材特性によって、接合品質が落ちることになるが、例えば、アルミニウム素材の電極タブにおいて、ガルバニック腐食による接合不良が引き起こされる。本発明では、溶接結合を形成するので、自動化に有利であり、均一な結合品質を確保することにより、電気的な連結が途切れたり、あるいは短絡の問題が発生したりしない。
前記セルホルダ１１０は、バッテリセルＣに向かって突出した支持リブ１１５を含んでもよい。前記支持リブ１１５は、バッテリセルＣに向かって下方に突設される。前記支持リブ１１５は、バッテリセルＣの一部を支持するためのものであり、例えば、バッテリセルＣのテラス１５を支持するためのものである。例えば、セルホルダ１１０の下部からバッテリセルＣを組み立てるとき、バッテリセルＣのテラス１５が、セルホルダ１１０の下面にぶつかって損傷されないようにし、セルホルダ１１０から適切に離隔を確保し、電極タブ１０の溶接による損傷を防止することができる。すなわち、前記セルホルダ１１０から、バッテリセルＣのテラス１５に向けて突設された支持リブ１１５を形成することにより、バッテリセルＣの組立て高を規制し、セルホルダ１１０から適切な距離を維持し、それによって、セルホルダ１１０の衝撃による損傷や、電極タブ１０の溶接時の損傷を防止することができる。
図４及び図５には、バッテリパックの接続構造について説明するための分解斜視図が図示されている。そして、図６には、図５の切断線に沿って切り取った断面図が図示されている。図７には、バッテリパックの上部構造を示す平面図が図示されている。
図４ないし図６を参照すれば、前記第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２は、電極タブ１０を挟んで互いに対向する方向に配置される。このとき、前記第１連結タブ１２１には、電極タブ１０が貫通されるためのタブホール１２１’が形成される。そして、前記第２連結タブ１２２は、前記タブホール１２１’上に露出された電極タブ１０を覆うように配置される。例えば、バッテリセルＣから引き出される電極タブ１０は、セルホルダ１１０のタブホール１１０’、及び第１連結タブ１２１のタブホール１２１’を貫通し、第１連結タブ１２１の上面に露出され、電極タブ１０が露出された第１連結タブ１２１上に、第２連結タブ１２２が重なるように配置される。このとき、前記電極タブ１０は、第１連結タブ１２１のタブホール１２１’を貫通し、第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２と平行方向に曲折され、第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２と面接触する。そして、かように互いに対して重なった第１連結タブ１２１、電極タブ１０及び第２連結タブ１２２は、溶接を介して互いに対して結合される。
図４を参照すれば、前記連結タブ１２０は、バッテリセルＣの配列方向に沿って互いに隣接する第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２を連結することができる。例えば、第１連結タブ１２１の互いに異なるタブホール１２１’を貫通するように嵌め込まれた第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の電極タブ１１，１２は、互いに対向する方向に曲折され、第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２と面接触し、第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２と溶接結合される。
図６に図示されているように、前記第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の電極タブ１０は、第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２の間に共に介在される。前記第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の電極タブ１０は、第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２と平行に延長されるが、前記電極タブ１０の末端は、所定間隔ほど離隔されている。すなわち、前記第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の電極タブ１０は、第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２の間において、互いに対して重ならなず、互いから離隔されている。このような構造は、電極タブ１０と連結タブ１２０との結合部において、結合の対象になる母材の層数を最大３層に制限するためのである。もし第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の電極タブ１０が、第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２の間で互いに対して重なってしまえば、電極タブ１０と連結タブ１２０との結合部は、４層構造を形成し、このとき、結合部の厚み増大により、十分な結合強度を確保し難くなる。このような理由で、本発明の一実施形態において、第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の電極タブ１０を互いに重ならないように配置することにより、電極タブ１０と連結タブ１２０との結合部を最大３層に制限することができる。
前記連結タブ１２０と電極タブ１０は、溶接結合されるが、１対の第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２が、電極タブ１０を挟んで溶接されることにより、互いに異なる異種素材の電極タブ１０と連結タブ１２０とが高い強度で結合される。
例えば、前記連結タブ１２０が、第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の電極タブ１０を連結するとき、前記連結タブ１２０は、互いに異なる異種素材から形成された第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２を連結することができる。例えば、前記第１電極タブ１１は、銅またはニッケルの素材から形成され、前記第２電極タブ１２は、アルミニウムまたはニッケルの素材から形成される。前記連結タブ１２０は、ニッケル素材から形成される。例えば、対をなす第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２は、同一素材から形成され、ニッケル素材から形成される。
例えば、前記連結タブ１２０が、第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２を直列連結するとき、前記連結タブ１２０は、第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２のうち少なくともいずれか１つのバッテリセルＣの電極タブ１０とは異なる異種素材から形成される。例えば、前記連結タブ１２０は、銅素材の電極タブ１０とは異なるニッケル素材から形成される。このとき、銅素材の電極タブ１０を間に介在し、上下両側に第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２が対で配置されることにより、互いに異なる異種素材間の十分な溶接強度を確保することができる。
前記連結タブ１２０が、第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の電極タブ１０を連結するとき、互いに同じ極性の第１電極タブ１１同士、または第２電極タブ１２同士を連結することができる。このとき、前記連結タブ１２０は、互いに同じ素材から形成された電極タブ１０同士を連結することになる。ただし、かような場合にも、前記連結タブ１２０は、銅素材の第１電極タブ１１同士を連結し、前記連結タブ１２０は、銅素材の第１電極タブ１１とは異なるニッケル素材から形成される。
本発明の一実施形態において、前記連結タブ１２０が、電極タブ１０を挟んで上下両面に対で配置される第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２を含むことにより、溶接品質が向上する。もし前記連結タブ１２０が単一連結タブ、すなわち、第１連結タブ１２１のみを含むとき、電極タブ１０は、連結タブ１２１の上面に露出され、その状態で溶接が行われる。このとき、前記電極タブ１０の素材特性によって溶接品質が低下する。例えば、銅素材電極タブ１０の場合、電気抵抗溶接では、小さい抵抗及び急冷によって、接合性能が不足し、レーザ溶接では、銅素材の高い反射率のために、多くのエネルギーが要求される。そして、アルミニウム素材電極タブ１０の場合には、機械的な強度が十分ではなく、単一連結タブの場合には、結合部の引っ張り強度が弱くなる。
単一連結タブ１２０の場合には、溶接エネルギーが集中されながら、バックビード不良が引き起こされる。例えば、結合部、背面に溶接ホールが形成され、溶接ホールによって、工程管理及び品質管理の側面で困難さが生じる。本発明の一実施形態においては、電極タブ１０を挟んで対をなして配置される第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２を適用することにより、溶接エネルギーが分散し、溶接ホールのようなバックビード不良が防止される。
一方、前記電極タブ１０と連結タブ１２０との結合部は、バッテリセルＣの充放電電流が流れる電流パスを形成する。このとき、前記結合部は、バッテリセルＣの内外を電気的に連結する個所であり、相対的に狭幅の電流パスを形成するので、全体の充放電電流パスの抵抗を左右する。単一連結タブ１２０の場合、充放電電流のパスが制限されるので、それだけ抵抗損失が増大する。すなわち、電気的な出力性能が落ちる。
本発明の一実施形態においては、電極タブ１０の上下両面に対をなして配置される第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２を適用することにより、電極タブ１０が直接露出されず、電極タブ１０の素材特性による溶接品質の低下が発生しない。また、電極タブ１０と連結タブ１２０との結合部において、機械的な引っ張り強度が向上し、結合部の電気抵抗が低下するので、全体的に溶接品質が向上する。
前記連結タブ１２０と電極タブ１０との間には、レーザ溶接が行われてもよい。このとき、連結タブ１２０が薄い電極タブ１０を上下両側からで取り囲むように、第１連結タブ１２１及び第２連結タブ１２２の対で形成されるので、レーザ溶接の高い入熱にもかかわらず、電極タブ１０の溶接が円滑に行われる。一方、前記連結タブ１２０には、レーザ溶接のための溶接ホール（図示せず）が形成され、前記溶接ホール（図示せず）を中心に、レーザ溶接が行われる。
本発明の一実施形態において、前記連結タブ１２０と電極タブ１０は、溶接を介して互いに結合される。本発明と対比される比較例において、前記連結タブ１２０と電極タブ１０は、半田付けを介して互いに結合される。半田付けは、手作業で行われる作業特性、及び多量の半田が投入される工程特性のために、結合品質が均一ではなくなるので、脆弱な半田付け部分において、結合が途切れるという問題が発生する。また、半田が結合部位を外れ、他の伝導性部分に侵入する場合には、短絡の問題が引き起こされる。そして、電極タブ１０の素材特性によって接合品質が落ちることになるが、例えば、アルミニウム素材の電極タブ１０において、ガルバニック腐食による接合不良が引き起こされる。本発明では、溶接結合を形成するので、自動化に有利であり、均一な結合品質を確保することにより、電気的な連結が途切れたり、あるいは短絡の問題が発生したりするということがない。
互いに隣接する１対のバッテリセルＣは、連結タブ１２０によって互いに電気的に連結される。このとき、前記１対のバッテリセルＣは、同じ極性同士、または互いに反対極性同士電気的に連結される。
図４に例示されているように、直列連結の構成では、互いに隣接する１対のバッテリセルＣが、互いに反対極性同士電気的に連結される。すなわち、互いに隣接する１対のバッテリセルＣは、第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２が互い違いになるように左右に反転されるように配置され、例えば、第１バッテリセルＣ１の第１電極タブ１１は、隣接する第２バッテリセルＣ２の第２電極タブ１２と対向する。このとき、第１バッテリセルＣ１の第１電極タブ１１は、連結タブ１２０を介して隣接する第２バッテリセルＣ２の第２電極タブ１２と連結され、第２バッテリセルＣ２の第１電極タブ１１は、他の連結タブ１２０を介して隣接する第３バッテリセルＣ３の第２電極タブ１２と連結される。図７を参照すれば、第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の電極タブ１０が貫通するための第１タブホール１２０１’及び第２タブホール１２０２’は、連結タブ１２０の辺部１２０Ｓから互いに異なる距離ｄに形成される。ここで、前記連結タブ１２０の辺部１２０Ｓとは、バッテリセルＣの配列方向と平行に延長される辺部を意味する。
一方、図面に図示されていないが、並列連結の構成では、互いに隣接する１対のバッテリセルＣが、互いに同じ極性同士電気的に連結されてもよい。すなわち、互いに隣接する１対のバッテリセルＣは、第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２が、同じ左右側に配置されるように配列され、その場合、第１バッテリセルＣ１の第１電極タブ１１は、隣接する第２バッテリセルＣ２の第１電極タブ１１と対向する。このとき、第１バッテリセルＣ１の第１電極タブ１１は、連結タブ１２０を介して隣接する第２バッテリセルＣ２の第１電極タブ１１と連結され、第１バッテリセルＣ１の第２電極タブ１２は、他の連結タブ１２０を介して隣接する第２バッテリセルＣ２の第２電極タブ１２と連結される。このとき、第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の電極タブ１０が貫通するための第１タブホール１２０１’及び第２タブホール１２０２’は、連結タブ１２０の辺部１２０Ｓから互いに同距離ｄに形成される。ここで、前記連結タブ１２０の辺部１２０Ｓとは、バッテリセルＣの配列方向と平行に延長される辺部を意味する。
図２に図示されているように、バッテリセルＣの正の電極タブ、及び負の電極タブ、すなわち、第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２は、バッテリセルＣの中心線ＣＬに対して非対称的な位置に形成される。すなわち、前記第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２は，バッテリセルＣの中心線ＣＬから左右いずれか一辺に偏った位置に形成される。直列連結で互いに隣接するバッテリセルＣは、左右反転される配向に配列され、並列連結で互いに隣接するバッテリセルＣは、左右反転なしに、同じ配向に配列される。結論として、直列連結されるバッテリセルＣの電極タブ１０が貫通されるためのタブホール１２０１’，１２０２’は、左右方向、すなわち、第１連結タブ１２１の辺部１２０Ｓから互いに異なる距離ｄに形成され、並列連結されるバッテリセルＣの電極タブ１０が貫通されるためのタブホール１２０１’，１２０２’は、左右方向、すなわち、第１連結タブ１２１の辺部１２０Ｓから同じ距離に形成される。
例えば、直列連結で、バッテリセルＣの配列方向に沿って互いに隣接するバッテリセルＣは、左右反転配向で互い違いになるように配置される。手作業で行われる組み立ての特性上、かようなバッテリセルＣの左右配向にエラーが発生しやすいが、かようなエラーは、連結タブ１２０のタブホール１２０１’，１２０２’によってある程度規制される。例えば、直列連結で、互いに隣接するバッテリセルＣが左右反転なしに、そのまま配列されれば、第１連結タブ１２１のタブホール１２０１’，１２０２’と、バッテリセルＣの電極タブ１０とが互いに合わなくなるので、作業者としては、配向エラーを前もって感知するのである。
本発明のバッテリパックはバ、ッテリセルの個数を倍加させることにより、高出力用途に拡張される。例えば、前記バッテリパックは、単位パックを１つのまとまりにし、複数の単位パックが反復されるように拡張される。
図８には、本発明の他の実施形態によるバッテリパックが図示されている。図９には、図８に図示されたバッテリパックの分解斜視図が図示されている。
図８を参照すれば、前記バッテリパックは、互いに対して結合された第１単位パックＮ１及び第２単位パックＮ２を含んでもよい。後述するように、前記バッテリパックは、要求される出力容量によって、いずれか１つの単位パックＮ１，Ｎ２だけでバッテリパックを構成するか、あるいは第１単位パックＮ１及び第２単位パックＮ２を結合してバッテリパックを構成することもできる。後述するように、第１単位パックＮ１及び第２単位パックＮ２は、実質的に同一構造に形成される。
本発明によれば、実質的に互いに同じ構造を備えた第１単位パックＮ１及び第２単位パックＮ２が互い連結され、出力性能が倍数に拡張される。このとき、第１単位パックＮ１及び第２単位パックＮ２が実質的に同一構造を備えることにより、多様な出力の要求に柔軟に対処する。例えば、相対的に低い出力が要求される所要先については、単一単位パックＮ１，Ｎ２を備えたバッテリパックを供給し、相対的に高い出力が要求される所要先については、第１単位パックＮ１及び第２単位パックＮ２を互いに連結させることにより、高い出力のバッテリパックを供給する。かように多様な出力の需要に能動的に対処しながらも、実質的に同一構造の単位パックＮ１，Ｎ２を介して、生産効率を高めることができ、それぞれの出力需要による互いに異なる構造のバッテリパックの生産のための設計や生産設備などの重複的な投資を防ぐことができる。
本発明の一実施形態において、前記第１単位パックＮ１及び第２単位パックＮ２は、実質的に同一構造を有する。ここで、実質的に同一構造というのは、第１単位パックＮ１及び第２単位パックＮ２が完全に同一形状を有するものではないが、ほとんどの構造が同一であるということを意味する。例えば、前記第１単位パックＮ１及び第２単位パックＮ２は、後述する拡張連結部ＮＣを含み、いくつかの個所で若干違いがあるが、ほとんでおにおいて、同一設計が適用されるのである。
図９を参照すれば、前記セルホルダ２１０には、拡張連結部ＮＣが設けられる。前記拡張連結部ＮＣは、第１単位パックＮ１及び第２単位パックＮ２を互いに結合する。さらに具体的には、前記拡張連結部ＮＣは、セルホルダ２１０の端、またはセルホルダ２１０の外郭に形成され、連結対象になる他の単位パックＮ１，Ｎ２の拡張連結部ＮＣと結合を形成する。例えば、第１単位パックＮ１のセルホルダ２１０には、第２単位パックＮ２のセルホルダ２１０との結合のための拡張連結部Ｎ１ａ，Ｎ１ｂが形成され、第２単位パックＮ２のセルホルダ２１０には、第１単位パックＮ１のセルホルダ２１０との結合のための拡張連結部Ｎ２ａ，Ｎ２ｂが形成される。
図９を参照すれば、前記セルホルダ２１０には、バッテリセルＣのテラス１５を支持するためにセルホルダ２１０の下方に突出した支持リブ２１５が形成される。前記支持リブ２１５は、バッテリセルＣのテラス１５に直接接触する。一方、バッテリセルＣを電気的に連結するための連結タブ２２０は、第１連結タブ２２１及び第２連結タブ２２２を含んでもよい。このとき、前記第１連結タブ２２１及び第２連結タブ２２２は、バッテリセルＣの電極タブ１０をサンドイッチ方式で間に挟み込み、上下両側に配置される。
本発明において、互いに隣接するバッテリセルＣは、直列、並列または直並列の混合で連結される。このような多様な電気的な連結方式は、要求される電気的な出力仕様に合わせて変化する。
図１０及び図１１は、バッテリパックの接続構造について説明するための図面であり、それぞれ斜視図及び上部構造を図示した平面図が図示されている。
図１０に例示された実施形態は、直並列混合で構成される。例えば、配列方向に互いに隣接する１対の第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２、並びに他の１対の第３バッテリセルＣ３及び第４バッテリセルＣ４は、互いに同じ極性同士電気的に連結されながら（並列構成）、かように対で連結された第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２と隣接した他の対の第３バッテリセルＣ３及び第４バッテリセルＣ４は、互いに反対極性同士連結される（直列構成）。例えば、バッテリセルＣの配列方向に沿って、バッテリセルＣの左右配列は、互い違いに配置される。その場合、ある１連結タブ２２０は、第１バッテリセルＣ１の第１電極タブ１１と隣接する第２バッテリセルＣ２の第１電極タブ１１を連結することにより、１対の第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２を並列連結しながら、第３バッテリセルＣ３の第２電極タブ１２と、隣接する第４バッテリセルＣ４の第２電極タブ１２とを連結することにより、他の１対の第３バッテリセルＣ３及び第４バッテリセルＣ４を並列連結する。同時に、前記連結タブ２２０は、１対の第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の第１電極タブ１１と異なる対の第３バッテリセルＣ３及び第４バッテリセルＣ４の第２電極タブ１２を直列連結する。
図１１に図示された直並列混合連結において、あつ１連結タブ２２０には、第１バッテリセルＣ１、第２バッテリセルＣ２、第３バッテリセルＣ３及び第４バッテリセルＣ４の電極タブ１１，１２が貫通するための第１タブホールないし２２０１’、第２タブホール２２０２’、第３タブホール２２０３’及び第４タブホール２２０４’が形成される。このとき、前記連結タブ２２０は、互いに隣接する１対の第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２を並列に連結しながら、互いに隣接する他の対の第３バッテリセルＣ３及び第４バッテリセルＣ４を並列に連結する。このとき、前記第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２の対と、第３バッテリセルＣ３及び第４バッテリセルＣ４の対は、互いに直列に連結される。それにより、前記第１タブホール２２０１’及び第２タブホール２２０２’同士は、第１連結タブ２２１の辺部２２０Ｓから同じ距離ｄに形成され、前記第３タブホール２２０３’及び第４タブホール２２０４’同士は、第１連結タブ２２１の辺部２２０Ｓから同じ距離ｄに形成される。そして、第１タブホール２２０１’と第３タブホール２２０３’は、第１連結タブ２２１の辺部２２０Ｓから互いに異なる距離ｄに形成される。ここで、前記連結タブ２２０Ｓの辺部とは、バッテリセルＣの配列方向と平行に延長される辺部を意味する。
図１０に図示されているように、バッテリセルＣの正の電極タブ及び負の電極タブ、すなわち、第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２は、バッテリセルＣの中心線ＣＬに対して非対称的な位置に形成される。すなわち、前記第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２は、バッテリセルＣの中心線ＣＬから左右いずれか一辺に偏った位置に形成される。直列連結において、互いに隣接するバッテリセルＣは、左右反転される配向に配列され、並列連結において、互いに隣接するバッテリセルＣは、左右反転なしに同じ配向に配列される。それにより、直列連結されるバッテリセルＣの電極タブ１０が貫通されるためのタブホール２２０１’，２２０２’，２２０３’，２２０４’は、左右方向、すなわち、第１連結タブ２２１の辺部２２０Ｓから互いに異なる距離ｄに形成され、並列連結されるバッテリセルＣの電極タブ１０が貫通されるためのタブホール２２０１’，２２０２’，２２０３’，２２０４’は、左右方向、すなわち、第１連結タブ２２１の辺部２２０Ｓから同じ距離に形成される。
例えば、直並列混合連結において、バッテリセルＣの配列方向に沿って互いに隣接するバッテリセルＣは、左右方向に同じ配向及び反転配向に互い違いになるように配置される。手作業でなされる組み立ての特性上、かようなバッテリセルＣの左右配向にエラーが発生しやすいが、かようなエラーは、連結タブ２２０のタブホール２２０１’，２２０２’，２２０３’，２２０４’によって、ある程度規制される。例えば、直列連結で互いに隣接するバッテリセルＣが、左右反転なしにそのまま配列されれば、連結タブ２２０のタブホール２２０１’，２２０２’，２２０３’，２２０４’と、バッテリセルＣの電極タブ１０とが互いに合わなくなるので、作業者としては配向エラーを前もって感知するのである。
本発明によれば、複数のバッテリセルを電気的に連結する連結タブとバッテリセルとの結合構造を改善することにより、溶接のような結合作業の作業性が改善され、結合強度が向上するバッテリパックが提供される。
本発明は、図面に図示された実施形態を参照して説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者であるならば、それら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点を理解するであろう。従って、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められるものである。
本発明のバッテリパックは、例えば、電源関連の技術分野に効果的に適用可能である。
１０ 電極タブ
１１ 第１電極タブ
１２ 第２電極タブ
１３ 外装材
１５ テラス
１１０，２１０ セルホルダ
１１０’，１２１’ タブホール
１１５，２１５ 支持リブ
１２０，２２０ 連結タブ
１２０Ｓ，２２０Ｓ 連結タブの辺部
１２１，２２１ 第１連結タブ
１２２，２２１ 第２連結タブ
１２０１’，２２０１’ 第１タブホール
１２０２’，２２０２’ 第２タブホール
２２０３’ 第３タブホール
２２０４’ 第４タブホール
ｄ 連結タブの辺部からタブホールまでの距離
Ｃ バッテリセル
Ｃ１ 第１バッテリセル
Ｃ２ 第２バッテリセル
Ｃ３ 第３バッテリセル
Ｃ４ 第４バッテリセル
ＣＬ バッテリセルの中心線
Ｎ１ 第１単位パック
Ｎ２ 第２単位パック
ＮＣ，Ｎ１ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ａ，Ｎ２ｂ 拡張連結部

Claims (15)

  1. 電極タブを含むバッテリセルと、
    前記電極タブが貫通するように嵌め込まれるセルホルダと、
    前記セルホルダ上で、前記電極タブと結合されることにより、前記電極タブを挟んで互いに対向するように配置される第１連結タブ及び第２連結タブの対を含む連結タブと、を含むバッテリパック。
  2. 前記電極タブと連結タブは、溶接結合されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
  3. 前記バッテリセルは、複数のバッテリセルを含み、
    前記連結タブは、バッテリセルの配列方向に沿って互いに隣接する第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブと結合されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
  4. 前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブは、第１連結タブ及び第２連結タブの間に介在されるが、互いに重ならないように配置されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリパック。
  5. 前記電極タブと連結タブとの結合部断面は、
    前記第１連結タブ及び第２連結タブと、前記第１連結タブ及び第２連結タブとの間に介在される第１バッテリセルまたは第２バッテリセルの電極タブを含み、最大で３層になるように形成されたことを特徴とする請求項４に記載のバッテリパック。
  6. 前記連結タブは、前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルのうち少なくともいずれか１つの電極タブと異なる素材から形成されたことを特徴とする請求項３に記載のバッテリパック。
  7. 前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブは、互いに異なる素材から形成されたことを特徴とする請求項６に記載のバッテリパック。
  8. 前記第１連結タブ及び第２連結タブは、同じ素材から形成されたことを特徴とする請求項６に記載のバッテリパック。
  9. 前記第１連結タブには、前記電極タブが貫通されるためのタブホールが形成され、
    前記第２連結タブは、前記タブホール上に露出された電極タブを覆うことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
  10. 前記タブホールを貫通した電極タブは、前記第１連結タブ及び第２連結タブと平行方向に曲折され、前記第１連結タブ及び第２連結タブと面接触することを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。
  11. 前記第１連結タブには、第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブが貫通されるための第１タブホール及び第２タブホールが形成され、
    前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブは、互いに対向する方向に曲折され、前記第１連結タブ及び第２連結タブと面接触することを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。
  12. 前記第１連結タブには、前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブが貫通されるための第１タブホール及び第２タブホールが形成され、
    前記第１タブホール及び第２タブホールは、前記第１連結タブの辺部から互いに同距離に形成されたことを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。
  13. 前記第１連結タブの辺部は、バッテリセルの配列方向と平行方向に延長されることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
  14. 前記第１連結タブには、第１バッテリセル及び第２バッテリセルの電極タブが貫通されるための第１タブホール及び第２タブホールが形成され、
    前記第１タブホール及び第２タブホールは、前記第１連結タブの辺部から互いに異なる距離に形成されたことを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。
  15. 前記第１連結タブには、第１バッテリセルないし第４バッテリセルの電極タブが貫通されるための第１タブホールないし第４タブホールがそれぞれ形成され、
    前記第１タブホール及び第２タブホール同士、並びに第３タブホール及び第４タブホール同士は、前記第１連結タブの辺部からそれぞれ互いに同距離に形成され、前記第１タブホール及び第３タブホールは、前記第１連結タブの辺部から互いに異なる距離に形成されたことを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。
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