JP2018528592A - バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車 - Google Patents

バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車 Download PDF

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Abstract

本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、相互積層される複数のバッテリーセルを含むバッテリーセルアセンブリ、バッテリーセルアセンブリの少なくとも一側に取り付けられ、複数のバッテリーセルを電気的に連結するためのインターコネクションボード、インターコネクションボードに設けられ、バッテリーセルアセンブリの温度を測定するための温度センサが貫通される温度センサ取付溝、及び温度センサ取付溝の底部に備えられ、温度センサが貫通するとき、温度センサと対向するバッテリーセルとの干渉を防止するための誤組付け防止部を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車に関する。
（関連出願のクロス引用）
本出願は、２０１５年１１月５日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−０１５５１９５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。
製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に用いられている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。
現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池セル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．２Ｖである。したがって、これより高い出力電圧が求められる場合、多数の二次電池セルを直列で連結してバッテリーパックを構成することがある。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に応じて多数のバッテリーセルを並列で連結してバッテリーパックを構成することもある。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、求められる出力電圧または充放電容量に応じて多様に設定され得る。
一方、多数のバッテリーセルを直列／並列で連結してバッテリーパックを構成する場合、多数のバッテリーセルからなるバッテリーモジュールをまず構成し、このような多数のバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を付け加え、バッテリーパックを構成する方法が一般的である。
このように多数のバッテリーセルを含んで高出力大容量で設計されるバッテリーモジュール及びバッテリーパックなどの場合、充放電過程などで発生する熱による発火または爆発などが問題になり得る。そこで、バッテリーモジュールには一般に、バッテリーモジュール内部のバッテリーセルの温度を把握するための温度センサが取り付けられる。このような温度センサは、正確な温度測定のため、バッテリーモジュール内部でバッテリーセルの付近に配置されるように、バッテリーモジュール内部に挿通されて取り付けられる。
以下、図１を参照して、従来のバッテリーモジュールにおいて温度センサを取り付けるための組付け工程について詳しく説明する。
図１は、従来のバッテリーモジュールにおける温度センサの組付け不良を説明するための図である。
図１を参照すれば、従来のバッテリーモジュール１は、複数のバッテリーセル３を含むバッテリーセルアセンブリ２、前記バッテリーセルアセンブリ２の上側に取り付けられ、前記複数のバッテリーセル３を電気的に連結するインターコネクションボード５、前記インターコネクションボードに設けられる温度センサ取付溝６、及び前記温度センサ取付溝６に挿通され、前記バッテリーモジュール１内の前記バッテリーセル３の温度を測定する温度センサ７を含む。
しかし、従来のバッテリーモジュール１では、前記温度センサ７を取り付けるとき、前記バッテリーセル３の端部４が前記温度センサ取付溝６の底部に位置する場合、前記温度センサ７の端部８と前記バッテリーセル３の端部４との干渉が頻繁に生じ得る。このような干渉が生じる場合、前記バッテリーモジュール１の内部に前記温度センサ７を取り付け難いという問題がある。
また、このような干渉が生じるとき、前記温度センサ７を無理に押し込むなど前記温度センサ７を取り付けるための組付けが続けられる場合、前記温度センサ７の誤組付け、または、前記バッテリーセル３の損傷発生の危険が大きくなる問題がある。
したがって、本発明は、バッテリーモジュールに温度センサを取り付けるとき、温度センサの誤組付けを防止できるバッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車を提供することを目的とする。
上記の課題を達成するため、本発明は、相互積層される複数のバッテリーセルを含むバッテリーセルアセンブリ、前記バッテリーセルアセンブリの少なくとも一側に取り付けられ、前記複数のバッテリーセルを電気的に連結するためのインターコネクションボード、前記インターコネクションボードに設けられ、前記バッテリーセルアセンブリの温度を測定するための温度センサが貫通される温度センサ取付溝、及び前記温度センサ取付溝の底部に備えられ、前記温度センサが貫通するとき、前記温度センサと対向するバッテリーセルとの干渉を防止するための誤組付け防止部、を含むことを特徴とするバッテリーモジュールを提供する。
前記誤組付け防止部は、前記インターコネクションボードの底部から前記複数のバッテリーセルに向かって突出し、前記温度センサが貫通できるように前記温度センサ取付溝と連通するセンサ貫通孔を備える防止部本体、及び前記防止部本体に備えられ、前記インターコネクションボードを取り付けるとき、対向するバッテリーセルを前記センサ貫通孔の外側に押し付けるセンサ組付けガイド、を含むことができる。
前記センサ組付けガイドは、前記対向するバッテリーセルに向かって傾けて形成することができる。
前記センサ組付けガイドに対向するバッテリーセルは、前記インターコネクションボードを取り付けるとき、前記センサ組付けガイドと接触しながら前記センサ組付けガイドの上方に摺動することができる。
前記センサ組付けガイドは、前記防止部本体の外側面に形成することができる。
前記防止部本体の外径は、前記バッテリーセルアセンブリに向かって次第に減少することができる。
前記誤組付け防止部は、前記インターコネクションボードと一体的に形成することができる。
そして、本発明は、上述した実施例によるバッテリーモジュールを含むことを特徴とするバッテリーパックを提供する。
さらに、本発明は、上述した実施例によるバッテリーパックを含むことを特徴とする自動車を提供する。
上述した多様な実施例によって、バッテリーモジュールに温度センサを取り付けるとき、温度センサの誤組付けを防止できるバッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車を提供することができる。
それにより、温度センサを取り付けるとき、干渉によるバッテリーセルの損傷などを防止できるバッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車を提供することができる。
さらに、このような温度センサ取付け構造を通じて、組立性及び生産性を向上できるバッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車を提供することができる。
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。
従来のバッテリーモジュールの温度センサの組付け不良を説明するための図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを説明するための図である。 図２のバッテリーモジュールの分解斜視図である。 図２のバッテリーモジュールの断面図である。 図２のバッテリーモジュールの温度センサ組付けを説明するための図である。 図２のバッテリーモジュールの温度センサ組付けを説明するための図である。 図２のバッテリーモジュールの温度センサ組付けを説明するための図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。
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とで本発明をより明確にする。後述する実施例は発明の理解を助けるため例示的に示されるものであり、本発明が後述する実施例から多様に変形されて実施できることを理解せねばならない。また、発明の理解を助けるため、添付された図面は、実際の縮尺ではなく、一部構成要素の寸法が誇張して示され得る。
図２は本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを説明するための図であり、図３は図２のバッテリーモジュールの分解斜視図であり、図４は図２のバッテリーモジュールの断面図である。
図２〜図４を参照すれば、バッテリーモジュール１０は、バッテリーセルアセンブリ１００、インターコネクションボード２００、温度センサ取付溝３００、温度センサ４００及び誤組付け防止部５００を含むことができる。
前記バッテリーセルアセンブリ１００は、前記バッテリーモジュール１０を構成する主な各種部品の組立体として備えられる。このような前記バッテリーセルアセンブリ１００は、バッテリーセル１１０、セルカートリッジ１２０及びエンドプレート１３０を含むことができる。
前記バッテリーセル１１０は、パウチ型二次電池であって、複数備えられ得る。前記複数のバッテリーセル１１０は、相互前後方向（Ｙ軸方向）または上下方向（Ｚ軸方向）に積層されて備えられる。
前記複数のバッテリーセル１１０は、それぞれ、電極組立体１１２、パウチケース１１４及び電極リード１１８を含むことができる。
前記電極組立体１１２は、正極板、負極板及びセパレータなどで構成される。前記電極組立体１１２については、周知されているため、詳しい説明を省略する。
前記パウチケース１１４は、前記電極組立体１１２をパッケージングし、樹脂層と金属層とを含むラミネートシートからなり得る。このような前記パウチケース１１４は、パウチ本体１１５及びパウチテラス１１６を含むことができる。
前記パウチ本体１１５は、前記電極組立体１１２を収容することができる。前記パウチテラス１１６は、前記電極組立体１１２を収容するパウチ本体１１５の内部を密封できるように、前記パウチ本体１１５から突出して熱融着することができる。
前記電極リード１１８は、前記電極組立体１１２と電気的に連結され、前記パウチケース１１４の前記パウチテラス１１６の外側に突出することができる。このような前記電極リード１１８は一対で備えられる。前記一対の電極リード１１８は、それぞれ正極リード及び負極リードからなり得る。
前記セルカートリッジ１２０は、少なくとも１つのバッテリーセル１１０を保持してその動きを防止し、相互積層可能に構成されて前記複数のバッテリーセル１１０の組立てをガイドすることができる。このような前記セルカートリッジ１２０は、前記複数のバッテリーセル１１０の積層をガイドできるように複数備えられて、相互積層できる。
前記エンドプレート１３０は、前記複数のセルカートリッジ１２０に取り付けられた前記複数のバッテリーセル１１０を支持するものであって、一対で備えられ、前記複数のセルカートリッジ１２０の前後方向の最外郭に備えられたセルカートリッジ１２０にそれぞれ取り付けられる。
前記インターコネクションボード２００は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の少なくとも一側、具体的に、前記バッテリーセルアセンブリ１００の上側に取り付けられ、前記バッテリーセルアセンブリ１００の前記複数のバッテリーセル１１０を電気的に連結することができる。
このような前記インターコネクションボード２００は、コネクタ取付部２５０を含むことができる。
前記コネクタ取付部２５０は、前記インターコネクションボード２００の上側に備えられ、前記バッテリーモジュール１０の外部の制御装置などと電気的に連結するためのコネクタなどの端子と結合されて連結できる。
前記温度センサ取付溝３００は、前記インターコネクションボード２００に設けることができる。前記温度センサ取付溝３００には、前記バッテリーセルアセンブリ１００の温度、具体的に、前記複数のバッテリーセル１１０の温度を測定するための後述する温度センサ４００を挿通させることができる。
前記温度センサ４００は、上述したように前記複数のバッテリーセル１１０の温度を測定するものであって、前記温度センサ取付溝３００に挿通されて前記バッテリーセル１１０の付近に位置することができる。
このような前記温度センサ４００は、サーミスタ（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）であり得るが、これに限定されず、前記バッテリーセル１１０の温度を測定できるその他の多様な温度センサが使用可能である。
前記誤組付け防止部５００は、前記温度センサ４００の誤組付けを防止するためのものであって、前記温度センサ４００が前記温度センサ取付溝３００を貫通するとき、前記温度センサ４００と対向するバッテリーセル１１０との干渉を防止することができる。
このような前記誤組付け防止部５００は、前記インターコネクションボード２００の底部２０２から下方（−Ｚ軸方向）に突出し、前記温度センサ取付溝３００と連通できるように前記温度センサ取付溝３００の底部に設けられ得る。ここで、前記誤組付け防止部５００は、前記インターコネクションボード２００と一体的に形成することができる。
具体的に、前記誤組付け防止部５００は、防止部本体５１０及びセンサ組付けガイド５２０を含むことができる。
前記防止部本体５１０は、前記インターコネクションボード２００の底部２０２から前記複数のバッテリーセル１１０に向かって下方（−Ｚ軸方向）に突出することができる。ここで、前記防止部本体５１０は、前記インターコネクションボード２００から一体的に延設することができる。
このような前記防止部本体５１０は、センサ貫通孔５１５を含むことができる。
前記センサ貫通孔５１５は、前記温度センサ４００が貫通できるように前記温度センサ取付溝３００と連通することができる。具体的に、前記センサ貫通孔５１５は、前記温度センサ取付溝３００とともに、前記温度センサ４００を貫通させる貫通路を形成することができる。
前記センサ組付けガイド５２０は、前記防止部本体５１０に備えられ、前記インターコネクションボード２００を前記バッテリーセルアセンブリ１００に取り付けるとき、対向するバッテリーセル１１０のパウチテラス１１６の端部１１７を前記センサ貫通孔５１５の外側に押し付けることができる。
このような前記センサ組付けガイド５２０は、前記防止部本体５１０の外側面に前記対向するバッテリーセル１１０に向かって下方（−Ｚ軸方向）に傾けて形成することができる。すなわち、前記センサ組付けガイド５２０は、ほぼ斜線状の断面を有するように形成できる。これによって、前記防止部本体５１０の外径は前記バッテリーセルアセンブリ１００に向かって次第に減少することができる。
以下、本実施例による前記バッテリーモジュール１０の前記温度センサ４００の具体的な組付け工程について詳しく説明する。
図５〜図７は、図２のバッテリーモジュールの温度センサ組付けを説明するための図である。
図５〜図７を参照すれば、まず、製造業者らは、前記バッテリーセルアセンブリ１００の上側をカバーできるように、前記バッテリーセルアセンブリ１００に前記インターコネクションボード２００を取り付けることができる。前記インターコネクションボード２００は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の上側から下方（−Ｚ軸方向）に移動された後、結合部材などによって前記バッテリーセルアセンブリ１００の上側に取り付けられる。
このとき、前記温度センサ取付溝３００の底部に配置されるバッテリーセル１１０は、前記誤組付け防止部５００の前記センサ組付けガイド５２０に対向するように位置することができる。ここで、前記センサ組付けガイド５２０に対向するバッテリーセル１１０の前記パウチテラス１１６の端部１１７は、前記インターコネクションボード２００の下方（−Ｚ軸方向）への移動によって、前記センサ組付けガイド５２０と接触しながら前記センサ組付けガイド５２０の傾斜面に沿って前記センサ組付けガイド５２０の上方に摺動することができる。
これにより、前記センサ組付けガイド５２０に対向するバッテリーセル１１０の前記パウチテラス１１６の端部１１７は、前記センサ貫通孔５１５からずれながら前記センサ貫通孔５１５の外側のいずれか一側、本実施例においては、前記センサ貫通孔５１５の左側に押し付けられる。したがって、前記パウチテラス１１６の端部１１７は、前記温度センサ取付溝３００の底部の外側に位置することができる。
前記インターコネクションボード２００の取付けが完了すれば、製造業者らは前記温度センサ取付溝３００及び前記誤組付け防止部５００の前記センサ貫通孔５１５を通じて前記温度センサ４００を貫通させ、前記インターコネクションボード２００の下側（−Ｚ軸方向）に移動させることができる。
このとき、前記温度センサ取付溝３００の底部に配置される前記バッテリーセル１１０において、前記パウチテラス１１６の端部１１７は前記温度センサ取付溝３００及び前記センサ貫通孔５１５からずれた地点に位置するため、前記温度センサ４００を挿通するとき、前記温度センサ４００の端部４０５と干渉しなくて済む。
したがって、前記温度センサ４００は、取付けの際、前記誤組付け防止部５００を介在して対向するバッテリーセル１１０の端部１１７、すなわち、パウチテラス１１６の端部１１７に干渉せず安定的に前記バッテリーセル１１０の付近に位置できるように取り付けることができる。
このように、本実施例による前記バッテリーモジュール１０は、前記誤組付け防止部５００を用いて前記温度センサ４００の誤組付けを防止でき、前記温度センサ４００を取り付けるとき生じ得る前記バッテリーセル１１０の損傷も防止することができる。
さらに、本実施例による前記バッテリーモジュール１０では、前記温度センサ４００の取付け構造を通じて前記バッテリーモジュール１０の組立性及び生産性を著しく向上させることができる。
図８は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。
図８を参照すれば、バッテリーパックＰは、前記少なくとも１つのバッテリーモジュール１０、及び前記少なくとも１つのバッテリーモジュール１０をパッケージングするためのパックケース５０を含むことができる。
このような前記バッテリーパックＰは、自動車の燃料源として自動車に装着することができる。例えば、前記バッテリーパックＰは、電気自動車、ハイブリッド自動車及びその他バッテリーパックＰを燃料源として使用可能なその他の方式で自動車に装着することができる。
また、前記バッテリーパックＰは、前記自動車の外にも、二次電池を使用する電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのその他の装置や器具及び設備などにも装着できることは言うまでもない。
このように、本実施例による前記バッテリーパックＰ、及び前記自動車のような前記バッテリーパックＰを備える装置や器具及び設備は、上述した前記バッテリーモジュール１０を含むため、上述したバッテリーモジュール１０による長所をすべて有するバッテリーパックＰ及び前記バッテリーパックＰを備える前記自動車のような装置や器具及び設備を具現することができる。
以上、本発明の望ましい実施例を図示し説明したが、本発明が上述した特定の実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。
１０ バッテリーモジュール
１００ バッテリーセルアセンブリ
１１０ バッテリーセル
１２０ セルカートリッジ
１３０ エンドプレート
２００ インターコネクションボード
３００ 温度センサ取付溝
４００ 温度センサ
５００ 誤組付け防止部

Claims (9)

  1. 相互積層される複数のバッテリーセルを含むバッテリーセルアセンブリ、
    前記バッテリーセルアセンブリの少なくとも一側に取り付けられ、前記複数のバッテリーセルを電気的に連結するためのインターコネクションボード、
    前記インターコネクションボードに設けられ、前記バッテリーセルアセンブリの温度を測定するための温度センサが貫通される温度センサ取付溝、及び
    前記温度センサ取付溝の底部に備えられ、前記温度センサが貫通するとき、前記温度センサと対向するバッテリーセルとの干渉を防止するための誤組付け防止部、を含むことを特徴とするバッテリーモジュール。
  2. 前記誤組付け防止部は、
    前記インターコネクションボードの底部から前記複数のバッテリーセルに向かって突出し、前記温度センサが貫通できるように前記温度センサ取付溝と連通するセンサ貫通孔を備える防止部本体、及び
    前記防止部本体に備えられ、前記インターコネクションボードを取り付けるとき、対向するバッテリーセルを前記センサ貫通孔の外側に押し付けるセンサ組付けガイド、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。
  3. 前記センサ組付けガイドは、前記対向するバッテリーセルに向かって傾いて形成されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記センサ組付けガイドに対向するバッテリーセルは、前記インターコネクションボードを取り付けるとき、前記センサ組付けガイドと接触しながら前記センサ組付けガイドの上方に摺動することを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記センサ組付けガイドは、前記防止部本体の外側面に形成されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記防止部本体の外径は、前記バッテリーセルアセンブリに向かって次第に減少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。
  7. 前記誤組付け防止部は、前記インターコネクションボードと一体的に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モジュール。
  8. 請求項１に記載の少なくとも１つのバッテリーモジュール、及び
    前記少なくとも１つのバッテリーモジュールをパッケージングするためのパックケース、を含むことを特徴とするバッテリーパック。
  9. 請求項８に記載のバッテリーパックを含むことを特徴とする自動車。
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