JP2018517262A - 電極リード連結構造物、電極リード連結構造物を含む電池モジュール及びこれを含む電池パック - Google Patents

電極リード連結構造物、電極リード連結構造物を含む電池モジュール及びこれを含む電池パック Download PDF

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Abstract

本発明は、センシングバスバー及び電極バスバーを一体に形成してバスバーの組立工程を単純化し、印刷回路基板においてバスバーの配列をレベル毎に略水平にすることで組立工程で作業者のミスを最小化した電極リード連結構造物、電極リード連結構造物を含む電池モジュール及びこれを含む電池パックを開示する。本発明による電極リード連結構造物は、印刷回路基板と、印刷回路基板の一側縁の最下位レベルと他側縁の最上位レベルに各々配設される第１及び第２の電極一体型センシングバスバーと、一側縁で第１のＬ字形の末端ストリップバスバーの上に配設される第１のセンシングバスバーグループと、他側縁において第２のＬ字形の末端ストリップバスバーの下に配設される第２のセンシングバスバーグループと、を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、構成要素の一部を一体に形成し、構成要素の組立工程を単純化し、構成要素の配列をレベル毎に略水平にすることで組立工程における作業者のミスを最小化した電極リード連結構造物、電極リード連結構造物を含む電池モジュール及びこれを含む電池パックに関する。
本出願は、２０１５年７月２０日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−０１０２６０９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
最近、車両の排出ガスに起因した大気汚染を減らすために、車両は、内燃機関及び／または電気モータを用いて駆動力を確保する研究に基づいて製造されている。これによって、前記車両は、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車及び電気自動車の順に進化してきた。この場合、前記ハイブリッド自動車及びプラグインハイブリッド自動車は、内燃機関、電気モータ及び電池パックを有し、前記電気自動車は、内燃機関なく電気モータ及び電池パックを有する。
併せて、前記電池パックも、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車及び電気自動車とともに進化してきた。前記電池パックは、電気自動車の外部及び内部で充電可能に構成される。前記電池パックは、電池セルと、電池セルと電気的に接続するＩＣＢ（interconnect board）組立体（以下、「電極リード連結構造物」とする。）を含む電池モジュールを有する。前記電池セルは、一方向に向けて垂直に順次積層される。前記電池セルは、一方向に二つの電極リードを有する。
前記電極リード連結構造物は、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）に電気的に接続され、印刷回路基板、複数のセンシングバスバー及び二つの電極バスバーを有する。前記印刷回路基板は、四角形状からなり、各々の電池セルの電圧測定機能を担当する電気回路を有する。前記複数のセンシングバスバーは、印刷回路基板の対向する一側縁と他側縁に同一の個数で配列される。即ち、前記複数のセンシングバスバーが、印刷回路基板の一側縁と他側縁に、二つずつ交互に組み合わせられた対として配列される。
前記センシングバスバーは、印刷回路基板に電気的に接続して電池セルの電圧をセンシングする。前記二つの電極バスバーは、複数のセンシングバスバーで最も高い電位の印加を受ける最高電位のセンシングバスバーと、最も低い電位の印加を受ける最低電位のセンシングバスバーに溶接によって各々接合される。前記最高電位のセンシングバスバーは、印刷回路基板において一側縁のセンシングバスバーのうち最下端センシングバスバーに対応し、前記最低電位のセンシングバスバーは、印刷回路基板において他側縁のセンシングバスバーのうち最上端センシングバスバーに対応する。
前記電極バスバーは、バッテリー管理システムから電源供給を受けて電極リード連結構造物に電源を供給する。この場合、前記電極リード連結構造物は、電池セルの電極リードの周辺に配設され、複数のセンシングバスバーと、二つの電極バスバーと、電池セルの電極リードとの結合によって印刷回路基板を用いて電池セルを電気的に直列接続するように構成される。前記複数のセンシングバスバーと、二つの電極バスバーと、電池セルの電極リードとの結合は、各々の電極バスバーに一つの電極リードを、そして最高電位のセンシングバスバーと最低電位のセンシングバスバー以外の各々のセンシングバスバーに、二つの電極リードを溶接することで行われる。
前記電極リード連結構造物は、印刷回路基板を介して各々の電池セルの電圧をセンシングし、センシングされた電圧関連の電気信号をバッテリー管理システムに伝送する。しかし、前記電極バスバーは、最高電位のセンシングバスバーまたは最低電位のセンシングバスバーと接合するために、かつ、電極リードと接合するために二回溶接される。前記溶接回数は、電池パックの具現のために作業者の作業工数を増加させてしまう。さらに、前記電極バスバーが、車両の振動、または電極リード連結構造物への周辺構造物の衝撃によってセンシングバスバー及び／または電極リードから分離される確率が、溶接された部位において高くなる。
前記センシングバスバーからの電極バスバーの分離は、電極バスバーに電源を印加できず電極リード連結構造物の電気的特性を低下させ、前記電極バスバーからの電極リードの分離は、印刷回路基板を介して電極バスバーに対応しなければならない電池セルの電圧測定を不可能にする。また、前記複数のセンシングバスバーが印刷回路基板の一側縁と他側縁で二つずつ交互に組み合わせられた対で配列されるため、前記複数のセンシングバスバーの少なくとも一つは、作業者のミスによって電池セルの電極リードと接合せず残され得る。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、印刷回路基板に電気的に接続される複数のセンシングバスバーにおいて、最高電位のセンシングバスバーと最低電位のセンシングバスバーとの各々に電極バスバーを一体化することで作業者の作業工数を減らすのに適した電極リード連結構造物を提供することを目的とする。
また、本発明は、電極リード連結構造物において、印刷回路基板の対向する縁部に配設される複数のセンシングバスバーに電池セルの電極リードを接合する間に、電極リードに接合されないセンシングバスバーが生じないようにすることで作業者のミスを最小化できる電極リード連結構造物を含む電池モジュール及びこれを含む電池パックを提供することを他の目的とする。
上記の課題を達成するため、本発明による電極リード構造は、電気回路パターンを含む四角形の印刷回路基板と、前記印刷回路基板の一側縁の最下位レベルで前記電気回路パターンに電気的に接続される第１のＬ字形の末端ストリップバスバー、及び前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーから下方に向けて突出し、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーに対して垂直に折り曲げられて板状で延びる第１の電極バスバーを含む第１の電極一体型センシングバスバーと、前記印刷回路基板の他側縁の最上位レベルで前記電気回路パターンに電気的に接続される第２のＬ字形の末端ストリップバスバー、及び前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーから上方に向けて突出し、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーに対して垂直に折り曲げられて板状で延びる第２の電極バスバーを含む第２の電極一体型センシングバスバーと、前記一側縁で前記電気回路パターンに電気的に接続し、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーの上に規則的に配列される第１のＬ字形の中間ストリップバスバーを含む第１のセンシングバスバーグループと、前記他側縁で前記電気回路パターンに電気的に接続され、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーの下に規則的に配列される第２のＬ字形の中間ストリップバスバーを含む第２のセンシングバスバーグループと、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーは、前記印刷回路基板で前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーよりも高く配設され得る。
望ましくは、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーまたは前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーは、前記印刷回路基板から延びる長手方向に沿って前記印刷回路基板に隣接するかまたは前記印刷回路基板から遠く離れた端部の幅よりも、中央領域の幅が大きくなり得る。
より望ましくは、前記第１の中間ストリップバスバーは、前記印刷回路基板から延びる長手方向に沿って前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバーと同一の幅を有することを特徴とする。
一面によれば、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバー、前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバー及び前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバーは、Ｌ字形に折り曲げられた端部を介して前記印刷回路基板に挿入され、前記電気回路パターンと電気的に接続し得る。
他面によれば、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバー及び前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバーは、前記印刷回路基板で前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバー及び前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバーと同一の長さを有し得る。
さらなる他面によれば、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第１のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔は、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第２のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔よりも小さい大きさを有し得る。
さらなる他面によれば、前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー同士の間隔は、前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバー同士の間隔と同一の大きさを有し得る。
さらなる他面によれば、前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー同士または前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバー同士の間隔は、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第１のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔と同一であり、かつ、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第２のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔よりも小さい大きさを有し得る。
本発明によれば、前記印刷回路基板の前記最下位レベルで水平に対向する前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバー及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバーは、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバーの中央領域において同一のレベルで中心を各々有し得る。
望ましくは、前記印刷回路基板の前記最上位レベルで水平に対向する第１のＬ字形の中間スクリップバスバー及び前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーは、前記第１のＬ字形の中間スクリップバスバーと前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーの中央領域において傾いて対向する中心を各々有し得る。
本発明によって、前記第１の電極バスバーは、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと一体に形成され、前記第２の電極バスバーは、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーと一体に形成され得る。
望ましくは、前記第１の電極バスバーは「Ｌ」字形で第１のＬ字形の末端ストリップバスバーから突出し、前記第２の電極バスバーは
Figure 2018517262
 の形態で第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０から突出し得る。
望ましくは、前記第１の電極バスバーと前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーとは、上方に開口する溝を定義し、前記第２の電極バスバーと前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーとは、下方に開口する溝を定義し得る。
上記技術的課題を達成するための本発明による電池モジュールは、前述の電極リード連結構造物と、前記電極リード連結構造物に結合され、順次積層される複数の電池セルを含む電池モジュールと、を含み、前記複数の電池セルの電極リードが、一方向に向けて左側で順次積層される左側最下端電極リード及び左側リード積層体を構成し、右側で順次積層される右側リード積層体及び右側最上端電極リードを構成し、前記左側最下端電極リードは、折り曲げられた端部が前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーにかかって溶接され、前記左側リード積層体の各々は、前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバーの各々に、二つの電極リードの折り曲げられた端部がかかって溶接され、前記右側最上端電極リードは、 折り曲げられた端部が前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーにかかって溶接され、前記右側リード積層体の各々は、前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバーの各々に、二つの電極リードの折り曲げられた端部がかかって溶接されることを特徴とする。
本発明によれば、前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー同士または前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバー同士の間隔は、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第１のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔と同一であり、かつ、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第２のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔よりも小さい大きさを有し得る。
本発明によれば、前記第１の電極バスバーは、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと一体に形成され、前記第２の電極バスバーは、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーと一体に形成され得る。
本発明によって、前記左側最下端電極リードの前記折り曲げられた端部または前記左側リード積層体の各々の前記折り曲げられた端部は、下方に向けて開放された略「コ」字形の溝として折り曲げられ得る。
望ましくは、前記右側最上端電極リードの前記折り曲げられた端部は、上方に向けて開放された略「コ」字形の溝として折り曲げられ、前記右側リード積層体の各々の前記折り曲げられた端部は、下方に向けて開放された略「コ」字形の溝として折り曲げられ得る。
前記技術的課題を達成するための本発明による電池パックは、前述の電池モジュールと、前記電池モジュールを囲むハウジングと、を含み、前記ハウジングは、前記電池モジュール内に前記電極リード連結構造物の前記第１の電極端子及び第２の電極端子と電気的に各々接続する第１及び第２の外部電極端子を含み、前記第１及び第２の外部電極端子は、前記ハウジングから突出することを特徴とする。
本発明よる電極リード連結構造物は、印刷回路基板に電気的に接続される複数のセンシングバスバーのうち最高及び最低電位のセンシングバスバーの各々に電極バスバーを一体化してなされた電極一体型センシングバスバーを有することから、電極バスバーとセンシングバスバーとの反復的な組立工程が略され、作業者の組立工数を減少させることができる。
本発明による電池モジュールは、印刷回路基板の一側縁と他側縁に複数のセンシングバスバーを同数で配列しながら二個ずつ同一のレベルで組み合わせられた対で配列するため、複数のセンシングバスバーと電池セルの電極リードとの接合時における作業者のミスを最小化することで、センシングバスバーに接合されない電極リードが生じないようにする。
本発明による電池モジュールは、印刷回路基板から突出するセンシングバスバーの長さよりも電池セルの一つの電極リードの幅がさらに小さいことから、センシングバスバーに電極リードを安定的に面接触し、センシングバスバーに電極リードを容易に溶接することができる。
本発明による電池パックは、組立工程において作業者の工数を減らし、作業者のミスを最小化することで、高い歩留まりで製造される電池モジュールを含むため、製造コストを低めることができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明による電池パックを示す斜視図である。 図１の電極リード連結構造物を示す斜視図である。 図１のセルグループ内における電池セルを示す斜視図である。 図１のセルグループの複数の電池セルにおいて、電極リードの電気的連結関係を示す斜視図である。 図２の電極リード連結構造物と図４のセルグループとの結合関係を示す概略図である。 図２の印刷回路基板の一側縁において、図５の電極リード連結構造物とセルグループとの結合関係を詳細に示す部分側面図である。 図２の印刷回路基板の他側縁において、図５の電極リード連結構造物とセルグループとの結合関係を詳細に示す部分側面図である。 図１の電池モジュールを詳細に示す部分斜視図である。 図１の電池モジュールの製造方法を説明する概略図である。 図１の電池モジュールの製造方法を説明する概略図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは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則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
以下に説明される実施例において、電池セルとは、リチウム二次電池を指す。ここで、リチウム二次電池とは、充電及び放電が行われる間にリチウムイオンが作動イオンとして作用し、正極及び負極で電気化学的反応を誘発する二次電池を総称する。しかし、本発明は、電池の種類に限らないことは自明である。
図１は、本発明による電池パックを示す斜視図であり、図２は、図１の電極リード連結構造物を示す斜視図である。また、図３は、図１のセルグループ内に電池セルを示す斜視図であり、図４は、図１のセルグループの複数の電池セルにおいて電極リードの電気的連結関係を示す斜視図である。
図１及び図２を参照すれば、前記電池パック２００は、電池モジュール１５０及びハウジング１９０を含む。前記電池モジュール１５０は、電池パック２００の一方向に沿って順次配列され、相互電気的に接続する電極リード連結構造物１１０及びセルグループ１４０を有する。前記電極リード連結構造物１１０は、電池パック２００の内部に位置するバッテリー管理システム（ＢＭＳ、図示せず）に電気的に接続される。
前記電極リード連結構造物１１０は、略直四角形の印刷回路基板５、第１及び第２のセンシングバスバーグループ３０、８０と、対角線方向に対向する第１及び第２の電極一体型センシングバスバー５０、１００を有する。前記印刷回路基板５は、セルグループ１４０内に含まれた各電池セル１３０の電圧測定機能を担当する電気回路パターンを有する。
前記印刷回路基板５は、一側縁に配設される第１のセンシングバスバーグループ３０と第１の電極一体型センシングバスバー５０、及び他側縁に配設される第２のセンシングバスバーグループ８０と第２の電極一体型センシングバスバー１００を有する。望ましくは、前記第１の電極一体型センシングバスバー５０は、一体に形成された第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０及び第１の電極バスバーからなる。
これと類似に、第２の電極一体型センシングバスバー１００は、一体に形成された第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０及び第２の電極バスバー９０からなる。ここで、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０は、最高電位及び最低電位、または最低電位及び最高電位を各々有する第１の電極バスバー４０及び第２の電極バスバー９０と接続される。
前記第１及び第２の電極一体型センシングバスバー５０、１００の各々は、電池セル１３０の電圧をセンシングするか、充電電流を流入するかまたは放電電流を流出する用途に用いられる。前記第１のセンシングバスバーグループ３０は、第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９を含み、前記第２のセンシングバスバーグループ８０は、第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７１、７２、７３、７５、７７、７９を含む。
前記電極リード連結構造物１１０の印刷回路基板５は、第１及び第２のセンシングバスバーグループ３０、８０と、第１及び第２の電極一体型センシングバスバー５０、１００によって、セルグループ１４０を構成する複数の電池セル１３０の電極リード１２３と接触できる。この場合、図３及び図４において、各電池セル１３０は、一方向に突出する二つの電極リード１２３を有する。
前記複数の電池セル１３０の電極リード１２３は、印刷回路基板５に電池セル１３０を順次積層するように、第１及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー１０、６０、そして第１及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９、７１、７２、７３、７５、７７、７９と接触する。前記第１及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー１０、６０と、第１及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９、７１、７２、７３、７５、７７、７９の各々は、電池セル１３０の電圧をセンシングする。
また、再度図１を参照すれば、前記ハウジング１９０は、電池モジュール１５０を囲む。望ましくは、前記ハウジング１９０は、順次積層されて相互脱着可能な下部ハウジング１６０及び上部ハウジング１８０からなる。前記下部ハウジング１６０及び上部ハウジング１８０は、電池モジュール１４０を囲んで封止する。
ここで、前記上部ハウジング１８０は、内周面を介して第１及び第２の電極一体型センシングバスバー５０、１００の第１及び第２の電極バスバー４０、９０に電気的に接続され、外周面から突出する第１及び第２の外部電極端子１７４、１７８を含む。前記第１及び第２の外部電極端子１７４、１７８は、相互反対の電気極性を有する。
なお、図２を参照して電極リード連結構造物１１０の構造をより詳しく説明する。ここで、前記印刷回路基板５の前方とは、図面において印刷回路基板５から紙面に向ける方向をいい、前記印刷回路基板５の後方とは、印刷回路基板５から紙面の反対方向に向ける方向をいう。
前記電極リード連結構造物１１０において、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０は、印刷回路基板５の前方に配設され、Ｌ字形に折り曲げられた端部を介して印刷回路基板５に挿入され、印刷回路基板５の電気回路パターンと電気的に接続する。前記第１の電極バスバー４０は、第１末端Ｌ字形ストリップバスバー１０から下方に向けて突出し、印刷回路基板５の後方に向けて垂直に折り曲げられて板状の切片として延びる。
望ましくは、前記第１の電極バスバー４０は、印刷回路基板５の一側縁において「Ｌ」字形で第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０から突出する。他面において、前記第１の電極バスバー４０は、第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０に対して略直角を成して第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０とともに上方へ開口する第１の溝Ｇ１を定義する。
これと類似に、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０は、印刷回路基板５の前方に配設され、Ｌ字形に折り曲げられた端部を介して印刷回路基板５に挿入され、印刷回路基板５の電気回路パターンと電気的に接続する。ここで、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０は、印刷回路基板５において第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０よりも高く配設される。
前記第２の電極バスバー９０は、第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０から上方に向けて突出し、印刷回路基板５の後方に向けて垂直に折り曲げられて板状の切片として延びる。望ましくは、前記第２の電極バスバー９０は、印刷回路基板５の他側縁において
Figure 2018517262
 の形態で第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０から突出する。
一面において、前記第２の電極バスバー９０は、第１のＬ字形の末端ストリップバスバー６０に対して略直角を成して第１のＬ字形の末端ストリップバスバー６０とともに下方に開口する第２の溝Ｇ２を定義する。前記第１及び第２の電極バスバー４０、９０の各々は、周辺構造物（図示せず）との結合を容易にするために分枝構造からなる。
前記第１及び第２のセンシングバスバーグループ３０、８０は、印刷回路基板５の一側縁と他側縁に各々配設される。前記第１のセンシングバスバーグループ３０は、印刷回路基板５の一側縁に第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９を含む。前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９は、第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０の周辺で、第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０の上方に向けて所定の間隔を維持して順次かつ規則的に配列される。
これと類似に、前記第２のセンシングバスバーグループ８０は、印刷回路基板５の他側縁に第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７１、７２、７３、７５、７７、７９を含む。前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７１、７２、７３、７５、７７、７９は、第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０の周辺で、第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０の下方に向けて所定の間隔を維持して順次かつ規則的に配列される。ここで、前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２９は、印刷回路基板５の他側縁の第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０と水平に対向する。
前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７９は、印刷回路基板５の一側縁の第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０と同一のレベルで水平に対向する。また、前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７は、印刷回路基板５の他側縁の第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７１、７２、７３、７５、７７と同一のレベルで水平に対向する。
前記第１及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９、７１、７２、７３、７５、７７、７９の各々は、Ｌ字形に折り曲げられた端部を介して印刷回路基板５に挿入され、印刷回路基板５の電気回路パターンと電気的に接続する。望ましくは、対向する第１のＬ字形の末端及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー１０、７９、第１のＬ字形の中間及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー２９、６０、そして第１及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、７１、７２、７３、７５、７７は、印刷回路基板５から印刷回路基板５の前方に向けて突出し、両側部に向けて折り曲げられ、相互遠くなる方向へ延びる。
図３及び図４を参照すれば、前記セルグループ１４０は、複数の電池セル１３０を有し、一つの電池セル１３０は、電極組立体１２１と、二つの電極リード１２３と、二つの封止部材１２５と、パウチ外装材１２７と、を含む。前記電極組立体１２１は、電解質とともにパウチ外装材１２７で囲まれて封止される。
前記電極リード１２３は、一端を介してパウチ外装材１２７の内部で電極組立体１２１と電気的に接続し、他端を介してパウチ外装材１２７の外部に向けて突出する。望ましくは、前記二つの電極リード１２３は、一方に向けてパウチ外装材１２７の外部に露出する。
前記シーリング部材１２５は、パウチ外装材１２７の縁で電極リード１２３を囲み、パウチ外装材１２７と電極リード１２３に密着する。一方、前記複数の電池セル１３０は、図４において、左側に位置して積層された電池セル１３０の上に、図面の右側に位置して積層された電池セル１３０を載置して構成される。
ここで、前記複数の電池セル１３０の電極リード１２３も、電池セル１３０の左側及び右側で順次積層される。前記複数の電池セル１３０の個数は総１３個であるが、これに限定されない。
前記複数の電池セル１３０が上下積層されるとき、前記電池セル１２３の左側に積層される電極リード１２３は、左側最下端電極リードＡ１と、左側最下端電極リードＡ１の上で一対ずつ結合する左側リード積層体グループＡ２からなる。
また、前記電池セル１２３の右側に積層される電極リード１２３は、右側最上端電極リードＢ１と、右側最上端電極リードＢ１の下で一対ずつ結合する右側リード積層体グループＢ２からなる。
より詳しくは、総１３個の電池セル１３０が上下積層されるとき、前記左側リード積層体グループＡ２は、左側最下端電極リードＡ１の上に配設され、左側最下端電極リードＡ１の上方に向けて順次配設される第１〜第６の左側リード積層体Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、Ａ２５、Ａ２６を含む。
また、前記右側リード積層体グループＢ２は、右側最上端電極リードＢ１の下方に向けて順次配設される第１〜第６の右側リード積層体Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４、Ｂ２５、Ｂ２６を含む。
ここで、前記左側最下端電極リードＡ１と右側最上端電極リードＢ１の各々は、一つの電極リード１２３を有し、二つの電極リード１２３を有するリード積層体を構成しない。各リード積層体における二つの電極リード１２３は、電気的に相互反対の極性を有し、図４に示した一点鎖線は、二つの電極リード１２３の組合せを意味する。
図５は、図２の電極リード連結構造物及び図４のセルグループの結合関係を概念的に示す概略図であり、図６は、図２の印刷回路基板の一側縁において図５の電極リード連結構造物とセルグループとの結合関係を詳細に示す部分側面図である。
また、図７は、図２の印刷回路基板の他側縁において、図５の電極リード連結構造物とセルグループとの結合関係を詳細に示す部分側面図であり、図８は、図１の電池モジュールを詳細に示す部分斜視図である。
図５、図６及び図８を参照すれば、総１３個の電池セル１３０が上下積層されてセルグループ１４０を構成し、前記セルグループ１４０の電極リード連結構造物１１０への結合時、左側最下端電極リードＡ１は、端部で下方に向けて開放された略「コ」字形の溝Ｇとして折り曲げられ、電極リード連結構造物１１０の第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０にかかって結合する。
ここで、前記左側最下端電極リードＡ１の溝Ｇの内側面は、第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０の表面と接触する。前記左側最下端電極リードＡ１と第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０との接触部位は、レーザー溶接で溶着されて堅固に接合される。また、前記左側最下端電極リードＡ１の上に、総１２個の電極リード１２３の各々も、端部で下方に向けて開放された略「コ」字形の溝Ｇとして折り曲げられる。
前記総１２個の電極リード１２３の溝Ｇは、二つずつ組を成して重ねられ、前記総１２個の電極リード１２３は、左側最下端電極リードＡ１の上に順次配設される第１〜第６の左側リード積層体Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、Ａ２５、Ａ２６を構成する。前記第１〜第６の左側リード積層体Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、Ａ２５、Ａ２６は、電極リード連結構造物１１０の第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９に各々かかって結合する。
各第１〜第６の左側リード積層体Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、Ａ２５、Ａ２６が二つの電極リード１２３を有し、前記二つの電極リード１２３が下部及び上部の溝Ｇを各々有し、前記下部溝Ｇの内側面は、第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９の各々の表面と接触する。前記第１〜第６の左側リード積層体Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、Ａ２５、Ａ２６と第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９との接触部位は、レーザー溶接で溶着されて堅固に接合される。
なお、前記レーザー溶接は、二つの電極リード１２３の溶接箇所を通じて二つの電極リード１２３のうち少なくとも一つを部分的に融解し、二つの電極リード１２３の接触界面を通じて二つの電極リード１２３を接合する。
図５、図７及び図８を参照すれば、総１３個の電池セル１３０が上下積層されてセルグループ１４０を構成し、前記セルグループ１４０の電極リード連結構造物１１０への結合時、右側最上端電極リードＢ１は、端部で上方に向けて開放された略「コ」字形の溝Ｇとして折り曲げられ、電極リード連結構造物１１０の第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０にかかって結合する。
ここで、前記右側最上端電極リードＢ１の溝Ｇの内側面は、第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０の表面と接触する。前記右側最上端電極リードＢ１と第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０の接触部位とは、レーザー溶接で溶着されて堅固に接合される。また、前記右側最上端電極リードＢ１の下に総１２個の電極リード１２３の各々も、端部で下方に向けて開放された略「コ」字形の溝Ｇにとして折り曲げられる。
前記総１２個の電極リード１２３の溝Ｇは、二個ずつ組を成して重ねられ、前記総１２個の電極リード１２３は、右側最上端電極リードＢ１の下に順次配設される第１〜第６の右側リード積層体Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４、Ｂ２５、Ｂ２６を構成する。前記第１〜第６の右側リード積層体Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４、Ｂ２５、Ｂ２６は、電極リード連結構造物１１０の第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７１、７２、７３、７５、７７、７９に各々かかって結合する。
各第１〜第６の右側リード積層体Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４、Ｂ２５、Ｂ２６が二つの電極リード１２３を有し、前記二つの電極リード１２３が下部及び上部の溝Ｇを各々有し、前記下部溝Ｇの内側面は、第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７１、７２、７３、７５、７７、７９の各々の表面と接触する。前記第１〜第６の右側リード積層体Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４、Ｂ２５、Ｂ２６と、第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７１、７２、７３、７５、７７、７９との接触部位は、レーザー溶接で溶着されて堅固に接合される。
なお、前記レーザー溶接は、二つの電極リード１２３の溶接箇所を通じて二つの電極リード１２３のうち少なくとも一つを部分的に融解し、二つの電極リード１２３の接触界面を通じて二つの電極リード１２３を接合する。
また、図８を参照すれば、本発明の実施例による電池モジュール１５０は、全体として見れば、電極リード連結構造物１１０の印刷回路基板５の一側縁で、第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０に接合する左側最下端電極リードＡ１と、第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９に各々接合される第１〜第６の左側リード積層体Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、Ａ２５、Ａ２６と、を有する。
また、前記電池モジュール１５０は、電極リード連結構造物１１０の印刷回路基板の他側縁で、第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０に接合される右側最上端電極リードＢ１と、第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７１、７２、７３、７５、７７、７９に各々接合される第１〜第６の右側リード積層体Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４、Ｂ２５、Ｂ２６と、を有する。
図９及び図１０は、図１の電池モジュールの製造方法を説明する概略図である。
図９を参照すれば、電極リード連結構造物１１０が設けられる。前記電極リード連結構造物１１０は、印刷回路基板５と、印刷回路基板５の両側に各々配設される第１及び第２のセンシングバスバーグループ３０、８０と、第１のセンシングバスバーグループ３０の下に配設される第１の電極一体型センシングバスバー５０と、第２のセンシングバスバーグループ８０の上に配設される第２の電極一体型センシングバスバー１００と、を含むことができる。
ここで、前記第１のセンシングバスバーグループ３０は、印刷回路基板５の一側縁において所定間隔で配列される第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９を有し、前記第２のセンシングバスバーグループ８０は、印刷回路基板５の他側縁で所定間隔で配列される第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７１、７２、７３、７５、７７、７９を有することができる。
前記第１の電極一体型センシングバスバー５０は、第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０及び第１の電極バスバー４０を有し、前記第２の電極一体型センシングバスバー１００は、第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０及び第２の電極バスバー９０を有することができる。
前記第１及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー１０、６０の各々は、印刷回路基板５から延びる長手方向に沿って印刷回路基板５に隣接するか印刷回路基板５から遠く離れた端部の幅Ｗ１よりも、中央領域の幅Ｗ２を大きくすることができる。
前記第１及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９、７１、７２、７３、７５、７７、７９の各々は、印刷回路基板５から延びる長手方向に沿って同一の幅Ｗ２を有することができる。前記第１及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー１０、６０は、印刷回路基板５における第１及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９、７１、７２、７３、７５、７７、７９と同一の長さを有する。
前記印刷回路基板５の最下位レベルで水平に対向する第１のＬ字形の末端及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー１０、７９は、第１のＬ字形の末端及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー１０、７９の中央領域において同一のレベルで中心を各々有し、前記印刷回路基板５の最上位レベルで水平に対向する第１のＬ字形の中間及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー２９、６０は、第１のＬ字形の中間及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー２９、６０の中央領域で傾いて対向する中心を各々有する。
前記印刷回路基板５の一側縁で第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０と、第１のＬ字形の末端ストリップバスバー１０に隣接する第１のＬ字形の中間ストリップバスバー２１との間隔Ｓ１は、印刷回路基板５の他側縁で第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０と、第２のＬ字形の末端ストリップバスバー６０に隣接する第２のＬ字形の中間ストリップバスバー７１との間隔Ｓ２よりも小さい大きさを有し得る。前記第１及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９、７１、７２、７３、７５、７７、７９は、印刷回路基板５の一側縁と他側縁で同一の間隔Ｓ１で離隔され得る。
図１０を参照すれば、複数の電池セル（図４の１３０）が設けられる。前記複数の電池セル１３０は、一方向に向ける電極リード１２３を有し得る。続いて、前記電極リード１２３は、略「コ」字形の溝Ｇとして折り曲げられ得る。次に、前記複数の電池セル１３０は、電極リード１２３を介して電極リード連結構造物１１０と結合し得る。
ここで、図６及び図７に示したように、前記電極リード１２３は、電極リード連結構造物１１０において第１及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー１０、６０に一つずつ結合し、第１及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９、７１、７２、７３、７５、７７、７９の各々に二つずつ結合する。
より詳しくは、前記電極リード１２３は、一つの溝Ｇを介して第１及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー１０、６０の各々にかかり、二つの溝Ｇを介して第１及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９、７１、７２、７３、７５、７７、７９の各々にかかる。
前記電極リード１２３は、電極リード連結構造物１１０における印刷回路基板５の一側縁に、左側最下端電極リードＡ１及び左側リード積層体グループＡ２を構成し、印刷回路基板５の他側縁に、右側最上端電極リードＢ１及び右側リード積層体グループＢ２を構成し得る。
続いて、前記電極リード連結構造物１１０の印刷回路基板５の前方でレーザー溶接が行われ得る。前記レーザー溶接は、第１及び第２のＬ字形の末端ストリップバスバー１０、６０の各々に一つの電極リード１２３を堅固に接合し、第１及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバー２１、２２、２３、２５、２７、２９、７１、７２、７３、７５、７７、７９の各々に二つの電極リード１２３を堅固に接合できる。
ここで、前記電極リード連結構造物１１０は、複数の電池セル１３０とともに本発明の一実施例による電池モジュール１５０を構成し得る。その後、前記電池モジュール１５０は、図１のハウジング１９０に収容されて封止され得る。前記電池モジュール１５０の電極リード連結構造物１１０は、ハウジング１９０の第１及び第２の外部電極端子１７４、１７８に電気的に接続され得る。これによって、前記電池モジュール１５０は、ハウジング１９０と共に電池パック２００を構成することができる。
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
５ 印刷回路基板
１０ 第１のＬ字形の末端ストリップバスバー
２１、２２、２３、２５、２７、２９ 第１のＬ字形の中間ストリップバスバー
３０ 第１のセンシングバスバーグループ
４０ 第１の電極バスバー
５０ 第１の電極一体型センシングバスバー
６０ 第２のＬ字形の末端ストリップバスバー
７１、７２、７３、７５、７７、７９ 第２のＬ字形の中間ストリップバスバー
８０ 第２のセンシングバスバーグループ
９０ 第２の電極バスバー
１００ 第２の電極一体型センシングバスバー
１１０ 電極リード連結構造物
１２３ 電極リード
１３０ 電池セル
１４０ セルグループ
１５０ 電池モジュール
１９０ ハウジング
２００ 電池パック

Claims (15)

  1. 電気回路パターンを含む四角形の印刷回路基板と、
    前記印刷回路基板の一側縁の最下位レベルで前記電気回路パターンに電気的に接続される第１のＬ字形の末端ストリップバスバー、及び前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーから下方に向けて突出し、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーに対して垂直に折り曲げられて板状で延びる第１の電極バスバーを含む第１の電極一体型センシングバスバーと、
    前記印刷回路基板の他側縁の最上位レベルで前記電気回路パターンに電気的に接続される第２のＬ字形の末端ストリップバスバー、及び前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーから上方に向けて突出し、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーに対して垂直に折り曲げられて板状で延びる第２の電極バスバーを含む第２の電極一体型センシングバスバーと、
    前記一側縁で前記電気回路パターンに電気的に接続し、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーの上に規則的に配列される第１のＬ字形の中間ストリップバスバーを含む第１のセンシングバスバーグループと、
    前記他側縁で前記電気回路パターンに電気的に接続され、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーの下に規則的に配列される第２のＬ字形の中間ストリップバスバーを含む第２のセンシングバスバーグループと、
    を含むことを特徴とする電極リード連結構造物。
  2. 前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーが、前記印刷回路基板で前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーよりも高く位置することを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  3. 前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーまたは前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーは、前記印刷回路基板から延びる長手方向に沿って前記印刷回路基板に隣接するかまたは前記印刷回路基板から遠く離れた端部の幅よりも、中央領域の幅が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  4. 第１の中間ストリップバスバーが、前記印刷回路基板から延びる長手方向に沿って前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバーと同一の幅を有することを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  5. 前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバー、前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバー及び前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバーが、Ｌ字形に折り曲げられた端部を介して前記印刷回路基板に挿入され、前記電気回路パターンと電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  6. 前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバー及び前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバーが、前記印刷回路基板で前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバー及び前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバーと同一の長さを有することを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  7. 前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第１のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔が、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第２のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  8. 前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー同士の間隔が、前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバー同士の間隔と同一であることを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  9. 前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー同士または前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバー同士の間隔が、
    前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第１のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔と同一であり、かつ、
    前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第２のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  10. 前記印刷回路基板の前記最下位レベルで水平に対向する前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバー及び第２のＬ字形の中間ストリップバスバーが、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバーの中央領域において同一のレベルで中心を各々有することを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  11. 前記印刷回路基板の前記最上位レベルで水平に対向する第１のＬ字形の中間スクリップバスバー及び前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーが、前記第１のＬ字形の中間スクリップバスバーと前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーの中央領域において傾いて対向する中心を各々有することを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  12. 前記第１の電極バスバーが、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと一体に形成され、前記第２の電極バスバーが、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーと一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  13. 前記第１の電極バスバーと前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーとが、上方に開口する溝を定義し、前記第２の電極バスバーと前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーとが、下方に開口する溝を定義することを特徴とする請求項１に記載の電極リード連結構造物。
  14. 請求項１に記載の電極リード連結構造物と、
    前記電極リード連結構造物に結合され、順次積層される複数の電池セルを含む電池モジュールと、
    を含み、
    前記複数の電池セルの電極リードが、一方向に向けて左側で順次積層される左側最下端電極リード及び左側リード積層体を構成し、右側で順次積層される右側リード積層体及び右側最上端電極リードを構成し、
    前記左側最下端電極リードは、折り曲げられた端部が前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーにかかって溶接され、前記左側リード積層体の各々は、前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバーの各々に、二つの電極リードの折り曲げられた端部がかかって溶接され、前記右側最上端電極リードは、折り曲げられた端部が前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーにかかって溶接され、前記右側リード積層体の各々は、前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバーの各々に、二つの電極リードの折り曲げられた端部がかかって溶接されることを特徴とする電池モジュール。
  15. 前記第１のＬ字形の中間ストリップバスバー同士または前記第２のＬ字形の中間ストリップバスバー同士の間隔が、
    前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第１のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第１のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔と同一であり、かつ、
    前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーと、前記第２のＬ字形の末端ストリップバスバーに隣接する第２のＬ字形の中間ストリップバスバーとの間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載の電池モジュール。
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