JP2019506728A - ストラップタイプのフレームを備えるバッテリーモジュール及びこのためのフレームアセンブリー - Google Patents

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Abstract

本発明は、少なくとも一つ以上のセルと、前記セルの下端面を支持する下部プレート、前記下部プレートの四つの角部から垂直に延び、前記セルの最外側に隣接するように配置されるストラップ形態のサイドプレート、及び前記サイドプレートの上端と結合し、前記セルの上部を覆う上部プレートを備えるフレームアセンブリーと、を含むバッテリーモジュールを開示する。

Description

本発明は、バッテリーモジュールに関し、より詳しくは、外郭のフレームによってセルが支持される構造を有するバッテリーモジュール及びこのためフレームアセンブリーに関する。
本出願は、２０１６年８月１２日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−０１０３０８４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。
通常、バッテリーモジュールは、複数のセルが直列及び／または並列接続によって集合した構造から形成される。このようなバッテリーモジュールは、通常、複数のセルが一方向に配列されて積層されたセルアセンブリーと、セルアセンブリーを囲むプレートを有するフレームと、を備えるバッテリーモジュールが開示されている。
従来のバッテリーモジュールは、図１に示したように、押出やダイキャスト工法によって形成されるフレーム１０によってセルアセンブリー２０が囲まれた構造として製作されていた。
しかし、このような押出やダイキャスト工法は、工程費用が高くてバッテリーモジュールの単価を上昇させる主要原因となり、強制的にバッテリーモジュールの膨張を抑制するため、セルの寿命に悪影響を及ぼし得る恐れがある。
代案として、韓国公開特許第２０１４−０１１８７３４号公報は、ハウジングが、サイドプレート、ボトムプレート及び前記サイドプレートと前記ボトムプレートとの間に形成される折曲部を含んでなり、前記折曲部は、前記サイドプレート及び前記ボトムプレートが、前記バッテリーセルの方向へ偏るように形成されることを特徴とするバッテリーモジュールを開示している。
韓国公開特許第２０１５−０１４２７９０号公報は、従来のエンドプレートとは違って上部ストラップをさらに含むことで、スウェリング現象によるバッテリーモジュールの外形の変化を防止することができるバッテリーモジュールを開示している。
前記のような技術が提示されているにもかかわらず、従来技術によるバッテリーモジュールは、重さを減らすのに限界があり、スウェリングによるエンドプレートの膨張を充分許容しながらもバッテリーモジュールを安定的に支持し、素材や工程面から費用を節減することができる技術的手段が提示されておらず、これに対する対策が求められる。
韓国公開特許第２０１４−０１１８７３４号公報 韓国公開特許第２０１５−０１４２７９０号公報
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、メタルシートなどの素材からなるプレートによってフレームが形成され、軽量化が可能な構造を有するバッテリーモジュール及びこのためフレームアセンブリーを提供することを目的とする。
また、本発明は、溶接加工によってフレームが形成できる構造を有するバッテリーモジュール及びこのためフレームアセンブリー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、本発明は、少なくとも一つ以上のセルと、前記セルの下端面を支持する下部プレート、前記下部プレートの四つの角部から垂直に延び、前記セルの最外側に隣接するように配置されるストラップ形態のサイドプレート、及び前記サイドプレートの上端と結合し、前記セルの上部を覆う上部プレートを備えるフレームアセンブリーと、を含むバッテリーモジュールを含む。
前記サイドプレートの端部は、折り曲げられて前記上部プレートの上面に溶接されて結合することが望ましい。
前記フレームアセンブリーは、前記下部プレート及び前記上部プレートの長手方向の両端と前記サイドプレートとに結合して前記セルの両端を支持する一対のエンドプレートをさらに含み得る。
前記サイドプレートは、前記下部プレートから折り曲げられて一体で形成され得る。
本発明の他面によれば、バッテリーモジュールの外郭で少なくとも一つ以上のセルを支持するフレームアセンブリーであって、セルの下端面を支持する下部プレートと、前記下部プレートの四つの角部から垂直に延びて前記セルの最外側に隣接するように配置されるストラップ形態のサイドプレートと、前記サイドプレートの上端と結合して前記セルの上部を覆う上部プレートと、を含むことを特徴とするバッテリーモジュールのフレームアセンブリーが提供される。
本発明によれば、フレームアセンブリーがメタルシートのようなプレート素材から製作され、サイドプレートがストラップの形態からなるため、モジュールの軽量化が可能であり、溶接加工によって組み立てられることで工程費用が節減される。
また、セルの過充電などによってバッテリーモジュールにスウェリングが発生したとき、サイドプレートの膨張程度を十分確保しながらもセルを安定的に支持することができるため、フレームがセルの寿命に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
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。
従来技術によるバッテリーモジュールの外観を示した斜視図である。 本発明の望ましい実施例によるバッテリーモジュールの構成を示した分解斜視図である。 図２の結合斜視図である。
図２は、本発明の望ましい実施例によるバッテリーモジュールの構成を示した分解斜視図である。
図２を参照すれば、本発明の望ましい実施例によるバッテリーモジュールは、複数個のセル１００と、複数個のセル１００を囲むように配置され、下部プレート１１１、ストラップ（ｓｔｒａｐ）形態のサイドプレート１１３及び上部プレート１１４を備えるフレームアセンブリー１１０と、を含む。
各々のセル１００は、薄板状の胴体を有するものであって、望ましくは、パウチ型二次電池によって構成される。複数のセル１００は、一方向に配列され、実質的に積層構造をなす。
フレームアセンブリー１１０は、複数個のセル単位としてセル１００を収容して支持及び保護する構造物であって、セル１００の下部に位置する下部プレート１１１と、セル１００の最外側に隣接するように配置されるサイドプレート１１３と、セル１００の上部に位置する上部プレート１１４と、を備える。フレームアセンブリー１１０を成す各々のプレート１１１、１１３、１１４は、数ミリメートル程度の薄い厚さを有する、例えば、アルミニウム板材のようなメタルシート（またはメタルプレート）によって形成される。
下部プレート１１１は、複数個のセル１００の下端面を一括的に支持できるベース面を備える。
サイドプレート１１３は、相対的に幅が狭くて長さが長い形状のメタルシートによってストラップ形態からなり、下部プレート１１１の四つの角部から垂直上方に延びてセル１００の最外側に隣接するように配置される。即ち、サイドプレート１１３は、下部プレート１１１の四つの角に対応して四つが備えられ、その間隔は複数個のセル１００が収容可能な程度に設定される。
サイドプレート１１３は、下部プレート１１１の長辺の端部から折り曲げられて一体で形成することが望ましい。また、上部プレート１１４との緊密な結合のために、サイドプレート１１３の長手方向の端部にはフレームアセンブリー１１０の内方へ垂直に折り曲げられて形成された結合部１１３ａを設けることが望ましい。
上部プレート１１４は、サイドプレート１１３の上端と結合し、複数個のセル１００の上部を一括的に覆う。上部プレート１１４は、サイドプレート１１３の端部に設けられた結合部１１３ａと各々溶接（Ｗｅｌｄｉｎｇ）されることが望ましい。これによって、サイドプレート１１３と上部プレート１１４とが接触する四箇所には、溶接部（図３のＷ参照）が形成される。ここで、溶接法としては、レーザー溶接、超音波溶接、スポット溶接などを採用することができる。
図３には、溶接によってサイドプレート１１３の上端と上部プレート１１４とが組み立てられた状態が示されている。図３に示されたように、複数個のセル１００単位として備えられるフレームアセンブリー１１０を備えたバッテリーモジュールは、複数個のセル１００がフレームアセンブリー１１０内に配置された状態で、上部プレート１１４の上面における四つの角部に、サイドプレート１１３の結合部１１３ａが溶接されることで製作される。
フレームアセンブリー１１０の長手方向の両端には、一対のエンドプレート１１２が配置される。一対のエンドプレート１１２は、下部プレート１１１及び上部プレート１１４の長手方向の両端とサイドプレート１１３とに結合し、セル１００の両端を支持する。各々のエンドプレート１１２には、セル１００から引き出された電極リード１０１が通過可能なスリット１１２ａが形成されている。
前記のような構成を有する本発明の望ましい実施例によるバッテリーモジュールは、複数個のセル１００単位でフレームアセンブリー１１０が結合した形態として提供される。
フレームアセンブリー１１０は、アルミニウム板材のようなメタルシート（またはメタルプレート）によって形成された下部プレート１１１、ストラップ形態のサイドプレート１１３及び上部プレート１１４が有機的に結合してなるため、軽量化が可能である。
フレームアセンブリー１１０の製作過程において、下部プレート１１１とサイドプレート１１３とは、曲げ加工によって一体で形成され、サイドプレート１１３と上部プレート１１４とは、溶接によって結合する。上部プレート１１４は、その上面がサイドプレート１１３の端部に位置した結合部１１３ａと重なり、その長手方向における両端の下面がエンドプレート１１２の上端の上に置かれた状態でレーザー溶接または超音波溶接のような溶接加工が行われることでサイドプレート１１３と結合する。
本発明によって製造されたフレームアセンブリーは、既存の押出やダイキャスト工法によって製造されるフレームに比べ、軽量化が可能であり、組立工程費用を節減することができる。
１０ フレーム
２０ セルアセンブリー
１００ セル
１０１ 電極リード
１１０ フレームアセンブリー
１１１ 下部プレート
１１２ エンドプレート
１１２ａ スリット
１１３ サイドプレート
１１３ａ 結合部
１１４ 上部プレート

Claims (8)

  1. 少なくとも一つ以上のセルと、
    前記セルの下端面を支持する下部プレート、前記下部プレートの四つの角部から垂直に延び、前記セルの最外側に隣接するように配置されるストラップ形態のサイドプレート、及び前記サイドプレートの上端と結合し、前記セルの上部を覆う上部プレートを備えるフレームアセンブリーと、を含むことを特徴とするバッテリーモジュール。
  2. 前記サイドプレートの端部は、折り曲げられて前記上部プレートの上面に溶接されてい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. 前記下部プレート及び前記上部プレートの長手方向の両端と前記サイドプレートとに結合して前記セルの両端を支持する一対のエンドプレートをさらに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. 前記サイドプレートは、前記下部プレートから折り曲げられて一体で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。
  5. バッテリーモジュールの外郭で少なくとも一つ以上のセルを支持するフレームアセンブリーであって、
    セルの下端面を支持する下部プレートと、
    前記下部プレートの四つの角部から垂直に延びて前記セルの最外側に隣接するように配置されるストラップ形態のサイドプレートと、
    前記サイドプレートの上端と結合して前記セルの上部を覆う上部プレートと、を含むことを特徴とするバッテリーモジュールのフレームアセンブリー。
  6. 前記サイドプレートの端部が折り曲げられて前記上部プレートの上面に溶接されてい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のフレームアセンブリー。
  7. 前記下部プレート及び前記上部プレートの長手方向の両端と前記サイドプレートとに結合して前記セルの両端を支持する一対のエンドプレートをさらに含む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のフレームアセンブリー。
  8. 前記サイドプレートが、前記下部プレートから折り曲げられて一体で形成され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のフレームアセンブリー。
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