JP2016500911A - バッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュール - Google Patents

Abstract

バッテリーセルの個数に制限されることなくバッテリーセルを拡張できるようにしたバッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュールが開示される。本発明によるバッテリーセルは、本体、前記本体に設けられる少なくとも１つのレール、および前記レールが設けられていない前記本体の他面に形成される少なくとも１つのレール溝を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、電圧の拡張または電流量の拡張に用いられるバッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュールに関する。

最近、経済的な利点、環境的な利点などの理由で２次電池に対する関心が急増している。２次電池は、外部の電気エネルギーを化学エネルギーの形態で貯蔵しておき、必要時に電気を作り出す装置であり、最近では、電気自動車へその活用範囲が拡大している。このような２次電池は少なくとも１つのバッテリーセルからなるが、その使用環境、使用目的に応じて複数のバッテリーセルを電気的に接続して電圧を拡張したり、電流量を拡張したりして用いられることもある。この時、電気的に接続された複数のバッテリーセルは堅固に支持されなければ電気的な接続状態を維持することができない。

このように複数のバッテリーセルが電気的に接続され、複数のバッテリーセルが堅固に支持されるようにする技術については、既に「大韓民国公開特許第２０１２−００５１２３７号、バッテリーモジュールケース」に開示されている。前記登録特許は、上、下、側面分離型ケースを含み、前記ケースによって複数のバッテリーセルが安定的に支持されるようにするものである。

しかし、前記登録特許のように複数のバッテリーセルを支持するための別途のケースが構成されると、下記のような問題点がある。

第１に、ケース内部に締結されるバッテリーセルの個数が限定されることによってバッテリーセルの拡張が制限されるという問題点がある。

第２に、複数のバッテリーセルからなるバッテリーモジュールの全体重さ、外形などが必要以上に肥大化するという問題点がある。

第３に、バッテリーモジュールの製造費用が上昇するという問題点がある。

本発明の第１目的は、バッテリーセルの個数に制限されることなくバッテリーセルを拡張できるようにしたバッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュールを提供することにある。

本発明の第２目的は、スリムなバッテリーモジュールを製造できるようにしたバッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュールを提供することにある。

本発明の第３目的は、製造費用が節減されるようにしたバッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュールを提供することにある。

本発明によるバッテリーセルは、本体、前記本体に設けられる少なくとも１つのレール、および前記レールが設けられていない前記本体の他面に形成される少なくとも１つのレール溝を含む。

前記レールは前記本体の外側方向に次第に拡大する断面を有し、前記レール溝は前記本体の内側方向に次第に拡大する断面を有しても良い。

前記レールには、外部に開放される冷却孔が形成されても良い。

一方、本発明によるバッテリーモジュールは、第１本体に設けられる少なくとも１つの第１レールと、前記第１レールが設けられていない前記第１本体の他面に少なくとも１つの第１レール溝とが形成された第１バッテリーセル、および第２本体に設けられる少なくとも１つの第２レールと、前記第２レールが設けられていない前記第２本体の他面に少なくとも１つの第２レール溝とが形成された第２バッテリーセル、を含み、前記第１レールが前記第２レール溝に沿ってスライドするか、または前記第２レールが前記第１レール溝にスライドして、前記第１バッテリーセルと前記第２バッテリーセルが締結される。

前記第１レールおよび前記第２レールは前記第１本体および前記第２本体の外側方向に次第に拡大する断面を有し、前記第１レール溝および前記第２レール溝は前記第１本体および前記第２本体の内側方向に次第に拡大する断面を有しても良い。

前記第１レールおよび前記第２レールには、外部に開放される冷却孔が形成されても良い。

前記バッテリーモジュールは、前記第１バッテリーセルと前記第２バッテリーセルの整列位置において、前記第１バッテリーセルまたは前記第２バッテリーセルのスライド駆動が停止するように、前記第１レールと前記第２レール溝との間および前記第２レールと前記第１レール溝との間に設けられる整列部をさらに含んでも良い。

前記整列部は、前記第１レールと前記第２レール溝のうちいずれか１つおよび前記第２レールと前記第１レール溝のうちいずれか１つに形成される整列溝、および前記整列溝が形成されていない前記第１レールと前記第２レール溝のうち残りの１つおよび前記第２レールと前記第１レール溝のうち残りの１つに設けられるストッパーを含んでも良い。

前記ストッパーは、前記整列溝が形成されていない前記第１レールと前記第２レール溝のうち残りの１つおよび第２レールと前記第１レール溝のうち残りの１つに設けられるボール、および前記ボールを弾性支持する弾性体をさらに含んでも良い。

前記ストッパーは、前記整列溝が形成されていない前記第１レールと前記第２レール溝のうち残りの１つおよび第２レールと前記第１レール溝のうち残りの１つに設けられ、前記整列溝に対応する位置に凸部が形成される板スプリングであっても良い。

前記ストッパーは、前記板スプリングから延び、整列位置に締結された前記第１バッテリーセルと前記第２バッテリーセルの外部に露出するリードをさらに含んでも良い。

本発明によるバッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュールは、バッテリーセルの個数に制限されることなくバッテリーセルの個数を拡張できるという効果がある。

また、本発明によるバッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュールは、スリムなバッテリーモジュールを製造できるという効果がある。

なお、本発明によるバッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュールは、バッテリーモジュールの製造費用を節減できるという効果がある。

第１実施形態によるバッテリーモジュールを示す図である。 第１実施形態によるバッテリーモジュールの拡張状態を示す図である。 図２に示された「Ｉ」部を拡大して第１実施形態によるバッテリーモジュールの整列部を示す図である。 図２に示された「Ｉ」部を拡大して第１実施形態によるバッテリーモジュールの整列部を示す図である。 第１バッテリーセルまたは第２バッテリーセルと同一の構造を有するバッテリーセルがさらに締結されたバッテリーモジュールの状態を示す図である。

本明細書および請求範囲に用いられた用語や単語は通常的であるかまたは辞典的な意味に限定して解釈してはならず、発明者は自身の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に立ち、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈するべきである。したがって、本明細書に記載された実施形態と図面に示された構成は本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、これらを代替できる様々な均等物と変形例があり得るということを理解しなければならない。

図１は第１実施形態によるバッテリーモジュールを示す斜視図であり、図２は第１実施形態によるバッテリーモジュールを示す平面図である。

図１および図２を参照すれば、本実施形態によるバッテリーモジュール（以下、「バッテリーモジュール」という。）１０は、第１バッテリーセル１００および第２バッテリーセル２００を含む。

図示されてはいないが、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００は、本体の内部にカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）、アノード（ａｎｏｄｅ）、分離膜（ｓｅｐｅｒａｔｏｒ）、電解液などが設けられることができる。このようなバッテリーセルの内部構造については本技術分野で周知のものであるので、詳細な説明は省略する。

第１バッテリーセル１００は第１本体１１０を含む。第１本体１１０は長方形の筺体からなる。すなわち、第１本体１１０は、側面を形成する第１、第２、第３、第４面１１１，１１２，１１３，１１４、上面を形成する第５面１１５、および下面を形成する第６面１１６を含む。第１面１１１および第１面１１１に隣り合う第２面１１２には第１レール１２０が各々設けられる。第２面１１２に隣り合う第３面１１３および第３面１１３に隣り合う第４面１１４には第１レール溝１３０が各々形成される。

第２バッテリーセル２００は、上述した第１バッテリーセル１００とその形状と構成が類似するので、詳細な説明は省略する。第２バッテリーセル２００の第１面２１１と第２面２１２には第２レール２２０が各々設けられ、第２バッテリーセル２００の第３面２１３と第４面２１４には第２レール溝２３０が各々形成される。

このような第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００は、第１レール１２０が第２レール溝２３０に沿ってスライドするか、第２レール２２０が第１レール溝１３０に沿ってスライドして互いに締結されることができる。

この時、互いに締結された第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００が第１レール１２０の厚さ方向、第２レール２２０の厚さ方向に離脱しないように、第１レール１２０は第１本体１１０の外側方向に次第に拡大する断面を有し、第２レール２２０は第２本体２１０の外側方向に次第に拡大する断面を有する。また、第１レール溝１３０は第１本体１１０の内側方向に次第に拡大する断面を有し、第２レール溝２３０は第２本体２１０の内側方向に次第に拡大する断面を有する。

また、各々の第１レール１３０および第２レール２３０の内部には、外部に開放される冷却孔１２１，２２１が形成されることができる。冷却孔１２１，２２１は、締結された第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００との間に流体（例えば、空気、冷却ガスなどの冷媒）の流路を形成して、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００が冷却されるようにする。

一方、バッテリーモジュール１０は、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００が整列位置に整列し、整列位置に第１バッテリーセル１００、または第２バッテリーセル２００がこれ以上スライドしないようにするための整列部３００をさらに含む。

図３は、図２に示された「Ｉ」部を拡大して第１実施形態によるバッテリーモジュールの整列部を示す図である。

図３を参照すれば、第１実施形態によるバッテリーモジュールの整列部３００は整列溝３１０およびストッパー３３０を含む。整列溝３１０は第１レール１２０に形成される。ストッパー３３０は第１レール１２０がスライドする第２レール溝２３０に設けられる。ストッパー３３０はボール３３１および弾性体３３２を含むことができる。第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００が分離した状態においても、弾性体３３２からボール３３１が離脱しないように、ボール３３１は転がり動作が維持され、弾性体３３２に拘束されるように設けられることができる。

ここで、第１レール１２０が第２レール溝２３０に沿ってスライドすることにより、整列溝３１０はストッパー３３０に向かって移動する。この時、ボール３３１は第１レール１２０によって加圧され、第１レール１２０の加圧力によって弾性体３３２は圧縮される。

次に、第１レール１２０が第２レール溝２３０に沿ってスライドし、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００が整列位置に達すれば、弾性体３３２によって弾性支持されるボール３３１は整列溝３１０の内部に挿入される。したがって、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００はこれ以上スライドせず、整列位置において堅固に締結されることができる。

その後、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００の分離時、作業者が第１バッテリーセル１００または第２バッテリーセル２００を加圧する加圧力によってボール３３１は整列溝３１０から離脱し、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００は円滑に分離することができる。

図３は、図２に示された「Ｉ」部を拡大して第２実施形態によるバッテリーモジュールの整列部を示す図である。

図３を参照すれば、第２実施形態によるバッテリーモジュールの整列部４００は整列溝３１０およびストッパー３３０を含む。整列溝４１０は第１レール１３０に形成される。ストッパー４３０は第１レール１２０がスライドする第２レール溝２３０に設けられる。ストッパー４３０は板スプリングであることができる。ストッパー４３０は第２レール溝２３０に内設される固定部４３１、および固定部４３１から折り曲げられて第１レール１２０に向かう弾性部４３２からなり、弾性部４３２には第１レール１２０に向かって突出する凸部４３３が形成されることができる。また、ストッパー４３０は、凸部４３３から延び、整列位置に締結された第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００の外部に露出するリード（Ｌｅａｄ）４３４を含むことができる。

ここで、第１レール１２０が第２レール溝２３０に沿ってスライドすることにより、整列はストッパー４３０に向かって移動する。この時、弾性部４３２および凸部４３３は第１レール１２０によって加圧され、第１レール１２０の加圧力によって固定部４３１側に圧縮される。

次に、第１レール１２０が第２レール溝２３０に沿ってスライドし、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００が整列位置に達すれば、弾性部４３２によって弾性支持される凸部４３３は整列溝４１０の内部に挿入される。したがって、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００はこれ以上スライドせず、整列位置において堅固に締結されることができる。

その後、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００の分離時、作業者がリード４３４を加圧することによって凸部４３３は整列溝４１０から離脱し、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００は円滑に分離することができる。

上述した説明において、整列溝３１０，４１０は第１レール１２０に形成され、ストッパー３３０，４３０は第２レール溝２３０に形成されるものとして説明しているが、整列溝３１０，４１０は第１レール１２０と第２レール溝２３０のうちいずれか１つおよび第２レール２２０と第１レール溝１３０のうちいずれか１つに形成され、ストッパー３３０，４３０は整列溝３１０が形成されていない第１レール１２０と第２レール溝２３０のうち残りの１つおよび第２レール２２０と第１レール溝１３０のうち残りの１つに設けられることができる。

このように第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００は、整列部３００により、整列位置において締結状態が堅固に維持されることができる。

また、図５に示すように、第１バッテリーセル１００の残りの第１レール１２０または残りの第１レール溝１３０、第２バッテリーセル２００の残りの第２レール２２０または残りの第２レール溝２３０のうち少なくともいずれか１つに、第１バッテリーセル１００または第２バッテリーセル２００と同一の構造を有するバッテリーセルがさらに締結されることができる。

したがって、本発明によるバッテリーセルおよびそれを用いたバッテリーモジュールは、バッテリーセルの個数に制限されることなく、バッテリーセルを拡張することができ、安価な製造費用でスリムなバッテリーモジュールを製造することができる。

上記で説明し、図面に示された本発明の実施形態は本発明の技術的思想を限定するものとして解釈してはならない。本発明の保護範囲は請求範囲に記載された事項によってのみ制限され、本発明の技術分野で通常の知識を有した者であれば、本発明の技術的思想を様々な形態に改良変更することができる。したがって、このような改良および変更は通常の知識を有する者に明らかな限り、本発明の保護範囲に属するであろう。

第１実施形態によるバッテリーモジュールを示す図である。 第１実施形態によるバッテリーモジュールの拡張状態を示す図である。 図２に示された「Ｉ」部を拡大して第１実施形態によるバッテリーモジュールの整列部を示す図である。 図２に示された「Ｉ」部を拡大して第２実施形態によるバッテリーモジュールの整列部を示す図である。 第１バッテリーセルまたは第２バッテリーセルと同一の構造を有するバッテリーセルがさらに締結されたバッテリーモジュールの状態を示す図である。

図３を参照すれば、第１実施形態によるバッテリーモジュールの整列部３００は整列溝３１０およびストッパー３３０を含む。整列溝３１０は第１レール溝１３０に形成される。ストッパー３３０は第２レール２２０に設けられる。ストッパー３３０はボール３３１および弾性体３３２を含むことができる。第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００が分離した状態においても、弾性体３３２からボール３３１が離脱しないように、ボール３３１は転がり動作が維持され、弾性体３３２に拘束されるように設けられることができる。

ここで、第２レール２２０が第１レール溝１３０に沿ってスライドすることにより、ストッパー３３０は整列溝３１０に向かって移動する。この時、ボール３３１は第１レール溝１３０によって加圧され、第１レール溝１３０の加圧力によって弾性体３３２は圧縮される。

次に、第２レール２２０が第１レール溝１３０に沿ってスライドし、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００が整列位置に達すれば、弾性体３３２によって弾性支持されるボール３３１は整列溝３１０の内部に挿入される。したがって、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００はこれ以上スライドせず、整列位置において堅固に締結されることができる。

図４は、図２に示された「Ｉ」部を拡大して第２実施形態によるバッテリーモジュールの整列部を示す図である。

図４を参照すれば、第２実施形態によるバッテリーモジュールの整列部４００は整列溝４１０およびストッパー４３０を含む。整列溝４１０は第１レール溝１３０に形成される。ストッパー４３０は第２レール２２０に設けられる。ストッパー４３０は板スプリングであることができる。ストッパー４３０は第２レール２２０に内設される固定部４３１、および固定部４３１から折り曲げられて第１レール溝１３０に向かう弾性部４３２からなり、弾性部４３２には第１レール溝１３０に向かって突出する凸部４３３が形成されることができる。また、ストッパー４３０は、凸部４３３から延び、整列位置に締結された第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００の外部に露出するリード（Ｌｅａｄ）４３４を含むことができる。

ここで、第２レール２２０が第１レール溝１３０に沿ってスライドすることにより、ストッパー４３０は整列溝４１０に向かって移動する。この時、弾性部４３２および凸部４３３は第１レール溝１３０によって加圧され、第１レール溝１３０の加圧力によって固定部４３１側に圧縮される。

次に、第２レール２２０が第１レール溝１３０に沿ってスライドし、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００が整列位置に達すれば、弾性部４３２によって弾性支持される凸部４３３は整列溝４１０の内部に挿入される。したがって、第１バッテリーセル１００と第２バッテリーセル２００はこれ以上スライドせず、整列位置において堅固に締結されることができる。

上述した説明において、整列溝３１０，４１０は第１レール溝１３０に形成され、ストッパー３３０，４３０は第２レール２２０に形成されるものとして説明しているが、整列溝３１０，４１０は第１レール１２０と第２レール溝２３０のうちいずれか１つおよび第２レール２２０と第１レール溝１３０のうちいずれか１つに形成され、ストッパー３３０，４３０は整列溝３１０が形成されていない第１レール１２０と第２レール溝２３０のうち残りの１つおよび第２レール２２０と第１レール溝１３０のうち残りの１つに設けられることができる。

Claims (11)

1. 本体、
   前記本体に設けられる少なくとも１つのレール、および
   前記レールが設けられていない前記本体の他面に形成される少なくとも１つのレール溝、
   を含むことを特徴とするバッテリーセル。
2. 前記レールは前記本体の外側方向に次第に拡大する断面を有し、
   前記レール溝は前記本体の内側方向に次第に拡大する断面を有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーセル。
3. 前記レールには、外部に開放される冷却孔が形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーセル。
4. 第１本体に設けられる少なくとも１つの第１レールと、前記第１レールが設けられていない前記第１本体の他面に少なくとも１つの第１レール溝とが形成された第１バッテリーセル、および
   第２本体に設けられる少なくとも１つの第２レールと、前記第２レールが設けられていない前記第２本体の他面に少なくとも１つの第２レール溝とが形成された第２バッテリーセル、
   を含み、
   前記第１レールが前記第２レール溝に沿ってスライドするか、または前記第２レールが前記第１レール溝にスライドして、前記第１バッテリーセルと前記第２バッテリーセルが締結されることを特徴とするバッテリーモジュール。
5. 前記第１レールおよび前記第２レールは前記第１本体および前記第２本体の外側方向に次第に拡大する断面を有し、
   前記第１レール溝および前記第２レール溝は前記第１本体および前記第２本体の内側方向に次第に拡大する断面を有することを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
6. 前記第１レールおよび前記第２レールには、外部に開放される冷却孔が形成されることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
7. 前記第１バッテリーセルと前記第２バッテリーセルの整列位置において、前記第１バッテリーセルまたは前記第２バッテリーセルのスライド駆動が停止するように、前記第１レールと前記第２レール溝との間および前記第２レールと前記第１レール溝との間に設けられる整列部をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
8. 前記整列部は、
   前記第１レールと前記第２レール溝のうちいずれか１つおよび前記第２レールと前記第１レール溝のうちいずれか１つに形成される整列溝、および
   前記整列溝が形成されていない前記第１レールと前記第２レール溝のうち残りの１つおよび前記第２レールと前記第１レール溝のうち残りの１つに設けられるストッパー、
   を含むことを特徴とする、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
9. 前記ストッパーは、
   前記整列溝が形成されていない前記第１レールと前記第２レール溝のうち残りの１つおよび第２レールと前記第１レール溝のうち残りの１つに設けられるボール、および
   前記ボールを弾性支持する弾性体、
   をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーモジュール。
10. 前記ストッパーは、
    前記整列溝が形成されていない前記第１レールと前記第２レール溝のうち残りの１つおよび第２レールと前記第１レール溝のうち残りの１つに設けられ、前記整列溝に対応する位置に凸部が形成される板スプリングであることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーモジュール。
11. 前記ストッパーは、
    前記板スプリングから延び、整列位置に締結された前記第１バッテリーセルと前記第２バッテリーセルの外部に露出するリードをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。

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