JP2020520061A

JP2020520061A - 電池モジュールおよび電池モジュールアセンブリー

Info

Publication number: JP2020520061A
Application number: JP2019561989A
Authority: JP
Inventors: ヨンホ・イ; ジョンファ・チェ; ヨンスン・ユン; ソ・ユル・キム
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2039-01-17
Also published as: JP7055431B2; EP3605660A4; WO2019146962A1; CN110603663A; EP3605660A1; US20200203697A1; CN110603663B; KR20190091049A; KR102328124B1; US20230395925A1; US11764433B2

Abstract

本発明の実施例による電池モジュールアセンブリーは、複数の電池セルを内蔵するモジュールケースと前記モジュールケースの一側に設置されている第１入出力端子および第２入出力端子を含む第１電池モジュール、および複数の電池セルを内蔵するモジュールケースと前記モジュールケースの一側に設置されている第１入出力端子および第２入出力端子を含む第２電池モジュールを含み、前記第１電池モジュールの第１入出力端子は、前記モジュールケース内部の前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第１モジュールバスバーが拡張されて形成されるものであり、前記第２電池モジュールの第２入出力端子まで延びて接続されている。

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は、２０１８年１月２６日付韓国特許出願第１０−２０１８−００１００１１号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として組み含まれる。

本発明は、電池モジュールおよび電池モジュールアセンブリーに関し、詳細には２個以上の電池モジュールを結合して一つの電池モジュールアセンブリーを構成するに当たって、電池モジュール間の電気的連結を簡素化した構造に関する。

モバイル機器に対する技術開発と需要が増加することに伴い、エネルギー源として二次電池の需要が急激に増加している。これによって、多様な要求に応えることができる二次電池に対する研究が多く行われている。

二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコンなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置に対するエネルギー源としても多くの関心を集めている。

携帯電話、カメラなどの小型デバイスには一つの電池セルがパックされている小型電池パックが使用されるが、ノートパソコン、電気自動車などの中大型デバイスには２個またはそれ以上の電池セルを並列および／または直列に連結した電池モジュールの多数個を一つに結束して一つのアセンブリーを構成した中型または大型電池モジュールアセンブリーが使用されている。

このような中大型電池モジュールアセンブリーは、電池モジュール間の電気的連結のためのバスバーを採用している。従来は電池モジュール間を連結するバスバーを電池モジュールとは別個の部品で作製して、電池モジュールに形成されているボルトの間に挿入してナットを締めることによって組み立てた。しかし、このようなバスバーの組み立て工程は、電池モジュールアセンブリーを作製するに当たって、作業性を低下させて工程時間を増加させる一つの原因として作用する。

本発明が解決しようとする技術的課題は、電池モジュールアセンブリーの組み立てにおいて作業性を向上し、工程時間を短縮させることにある。

本発明の一実施例による電池モジュールは、複数の電池セルを内蔵するモジュールケースと、前記モジュールケースの一側に設置されている第１入出力端子および第２入出力端子とを含み、前記第１入出力端子は、前記モジュールケース内部の前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第１モジュールバスバーが拡張されて前記モジュールケースを離れた位置まで延びて形成されている。

前記第１入出力端子は、端部分に湾入部を有し、前記湾入部は、前記第２入出力端子と同じ高さで形成されており、前記電池モジュールの側に他の電池モジュールを配置した時、前記他の電池モジュールの前記第２入出力端子が前記第１入出力端子の湾入部に嵌合されてもよい。

前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第２モジュールバスバーをさらに含み、前記第２入出力端子は、ねじ山を有する本体とそれに連結されているヘッドを含むボルトの形態を有し、前記第２モジュールバスバーは、上端に下向きの湾入部を有し、前記第２入出力端子の本体が前記第２モジュールバスバーの湾入部に嵌合されて外部に露出してもよい。

前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第２モジュールバスバーをさらに含み、前記第２入出力端子は、ねじ山を有する端子孔を有するナットの形態を有し、前記第２モジュールバスバーは、上端に下向きの湾入部を有し、前記第２入出力端子の端子孔が前記第２モジュールバスバーの湾入部を通じて外部に露出するように配置されていてもよく、前記端子孔に締結されているボルトをさらに含んでもよい。

前記第１入出力端子は、垂直方向に延びた第１部分と前記第１部分から直角に曲げられて水平方向に延びた第２部分を含み、前記湾入部は、前記第２部分の端で水平方向に湾入されて形成されてもよい。

本発明の一実施例による電池モジュールアセンブリーは、複数の電池セルを内蔵するモジュールケースと前記モジュールケースの一側に設置されている第１入出力端子および第２入出力端子を含む第１電池モジュール；複数の電池セルを内蔵するモジュールケースと前記モジュールケースの一側に設置されている第１入出力端子および第２入出力端子を含む第２電池モジュールを含み、前記第１電池モジュールの第１入出力端子は、前記モジュールケース内部の前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第１モジュールバスバーが拡張されて形成されるものであり、前記第２電池モジュールの第２入出力端子まで延びて互いに接続されてもよい。

前記第１電池モジュールの第１入出力端子は、垂直方向に延びた第１部分と前記第１部分から直角に曲げられて水平方向に延びた第２部分を含み、前記第２部分には端から水平方向に湾入されて形成された湾入部を含んでもよい。

前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールは、前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第２モジュールバスバーをさらに含み、前記第１電池モジュールの第２入出力端子と前記第２電池モジュールの第２入出力端子は、ねじ山を有する本体とそれに連結されているヘッドを含むボルトの形態を有し、前記第２モジュールバスバーは、上端に下向きの湾入部を有し、前記第１電池モジュールの第２入出力端子または前記第２電池モジュールの第２入出力端子の本体が前記第２モジュールバスバーの湾入部に嵌合されて外部に露出してもよい。

前記第２電池モジュールの第２入出力端子の本体は、前記第１電池モジュールの第１入出力端子の湾入部に嵌合されており、前記第２電池モジュールの第２入出力端子の本体に締結されているナットをさらに含んでもよい。

前記第２電池モジュールは、前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第２モジュールバスバーをさらに含み、前記第２電池モジュールの第２入出力端子は、ねじ山を有する端子孔を有するナットの形態を有し、前記第２モジュールバスバーは、上端に下向きの湾入部を有し、前記第２電池モジュールの第２入出力端子の端子孔が前記第２モジュールバスバーの湾入部を通じて外部に露出するように配置されてもよい。

前記第２電池モジュールの第２入出力端子の端子孔は、前記第１電池モジュールの第１入出力端子の湾入部に配置されており、前記第２電池モジュールの第２入出力端子の端子孔に締結されているボルトをさらに含んでもよい。

前記第２電池モジュールは、前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第３モジュールバスバーをさらに含み、前記第２電池モジュールの第１入出力端子は、ねじ山を有する本体とそれに連結されているヘッドを含むボルトの形態を有し、前記第３モジュールバスバーは、上端に下向きの湾入部を有し、前記第２電池モジュールの第１入出力端子の本体が前記第３モジュールバスバーの湾入部に嵌合されて外部に露出してもよい。

本発明の一実施例による電池モジュールアセンブリーは、前記第１電池モジュールを２個以上含んでもよい。この時、前記第１電池モジュールは、順次に隣接するように配置されており、前記第２電池モジュールは、前記第１電池モジュールのうちの最外側に位置したものの外側に配置されてもよい。

本発明の一実施例によるデバイスは、前述した電池モジュールアセンブリーを含む。

本発明の実施例による電池モジュールは、隣接する電池モジュールと連結できるバスバーをモジュール自体が有することによって、電池モジュール間の結合を簡便にし、組み立てに要する部品数と時間が短縮することができる。

本発明の一実施例による電池モジュールアセンブリーの斜視図である。図１の電池モジュールアセンブリーを組み立てる最終段階での電池モジュールアセンブリーの斜視図である。図１の電池モジュールアセンブリーを構成する一つの電池モジュールの拡大斜視図である。図３の電池モジュールの左側カバーとモジュールバスバーの配置構造を示す分解斜視図である。本発明の他の一実施例による電池モジュールアセンブリーの斜視図である。図５の電池モジュールアセンブリーを組み立てる最終段階での電池モジュールアセンブリーの斜視図である。図５の電池モジュールアセンブリーを構成する一つの電池モジュールの拡大斜視図である。図７の電池モジュールの左側カバーとモジュールバスバーの配置構造を示す分解斜視図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。

図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似の部分については同一の図面符号を付した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には中間にまた他の部分がないことを意味する。

図１は本発明の一実施例による電池モジュールアセンブリーの斜視図であり、図２は図１の電池モジュールアセンブリーを組み立てる最終段階での電池モジュールアセンブリーの斜視図であり、図３は図１の電池モジュールアセンブリーを構成する一つの電池モジュールの拡大斜視図であり、図４は図３の電池モジュールの左側カバーとモジュールバスバーの配置構造を示す分解斜視図である。

図１乃至図４を参照すると、本発明の一実施例による電池モジュールアセンブリー１００は、互いに並んで密着している６個の電池モジュール１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０を含む。ここで電池モジュール１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０の個数は必要に応じて調整され得る。それぞれの電池モジュール１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０は、複数の電池セル（図示せず）を含み、複数の電池セルは、所定の配列に密着配置されており、互いに直列または並列に連結されてモジュールケース内に収容されている。

これら電池セルのうちのいずれか一つの電池セルの入出力端子は、電池モジュール１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０のモジュールバスバーを通じて電池モジュール外部に引き出されて隣接する電池モジュールと連結されたり、電池モジュールアセンブリー１００の入出力端子として使用されたりする。各電池モジュール１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０は、モジュールケースの一側に設置されている第１入出力端子と第２入出力端子を有し、本発明の一実施例では第１入出力端子を拡張されたモジュールバスバー１として構成する。

電池モジュール１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０のうちの第１電池モジュール１１０を除いた残りの電池モジュール１２０、１３０、１４０、１５０、１６０は、隣接する右側電池モジュールと連結するための拡張されたモジュールバスバー１を有する。拡張されたモジュールバスバー１は、電池モジュール１２０、１３０、１４０、１５０、１６０の内部の電池セルの端子と連結されるモジュールバスバーが垂直方向に延び、直角に曲げられて水平方向に延びたものであり、第１入出力端子の役割を果たし、それ自体が隣接する右側電池モジュールの第２入出力端子２に至ることができるように拡張された構造である。拡張されたモジュールバスバー１の端部分には湾入部１１が形成されており、この湾入部１１に隣接する電池モジュールの第２入出力端子２が嵌合される。

電池モジュール１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０の左側には第２入出力端子２が設置されている。第２入出力端子２は、ねじ山を有する本体と四角形ヘッド２１を有するボルトの形態を有する。図４に図示したように、第２入出力端子２はモジュールバスバー４と連結されている。モジュールバスバー４の上端はＵ字形に下方に湾入されており、この部分に第２入出力端子２の本体が嵌合されている。第２入出力端子２は、四角形ヘッド２１がモジュールバスバー４に押されて固定される。また拡張されたモジュールバスバー１とモジュールバスバー４の下部は側面カバー１０１に覆われて固定されている。

拡張されたモジュールバスバー１の湾入部１１が隣接する電池モジュールの第２入出力端子２に嵌合された状態でナット３が第２入出力端子２に締結されて拡張されたモジュールバスバー１と第２入出力端子２の連結を強固にする。

第１電池モジュール１１０は、電池モジュールアセンブリー１００の最右側に配置されており、電気的に連結する電池モジュールがそれ以上ない。したがって、１電池モジュール１１０の第１入出力端子８は、第２入出力端子２と同様にねじ山を有する本体と四角形ヘッドを有するボルトの形態を有する。第１電池モジュール１１０の第１入出力端子８は電池モジュール内部と連結されるモジュールバスバー５と連結されている。第１電池モジュール１１０の第１入出力端子８は電池モジュールアセンブリー１００の入出力端子として使用される。

このような構造の電池モジュールを用いると、別途のバスバーを用いることなく拡張されたモジュールバスバー１を隣接する電池モジュールの第２入出力端子２に嵌合してナット３を用いて固定することによって簡便に電池モジュール１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０の間を電気的に連結することができる。したがって、部品数を低減することはもちろん、組み立てに必要な工程数も節減することができるため、工程時間を短縮させることができる。

図５は本発明の他の一実施例による電池モジュールアセンブリーの斜視図であり、図６は図５の電池モジュールアセンブリーを組み立てる最終段階での電池モジュールアセンブリーの斜視図であり、図７は図８の電池モジュールアセンブリーを構成する一つの電池モジュールの拡大斜視図であり、図８は図７の電池モジュールの左側カバーとモジュールバスバーの配置構造を示す分解斜視図である。

前述した実施例では第２入出力端子２がボルトの形態を有し、ここにナットを締結して拡張されたモジュールバスバー１を固定する構造であるが、本実施例では、図５乃至図８に示されているように、端子孔６を有する端子ナット２２を電池モジュール内部に設置し、ボルト７を端子孔６に締結することによって拡張されたモジュールバスバー１を固定し、第２入出力端子を構成する形態を有する。図８に示されているように、拡張されたモジュールバスバー１の湾入部と対応する位置に端子孔６が位置するように端子ナット２２をモジュールバスバー４内側に配置し、この端子孔６にボルト７を締結することによって第２入出力端子を構成する。

このような構造の電池モジュールを用いると、拡張されたモジュールバスバー１の湾入部を隣接する電池モジュールの端子孔６に位置させ、ボルト７を端子孔６に締結して固定することによって簡便に電池モジュール１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０の間を電気的に連結することができる。したがって、部品数を低減することはもちろん、組み立てに必要な工程の数も節減することができるため、工程時間を短縮させることができる。

前述した電池モジュールアセンブリーは、多様なデバイスに適用可能である。電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用可能であるが、これに制限されず、電池モジュールアセンブリーを用いることができる多様なデバイスに適用可能である。

以上で本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

１：拡張されたモジュールバスバー
１１：湾入部
２：第２入出力端子
８：第１入出力端子
５：第２モジュールバスバー
３：ナット
６：端子孔
７：ボルト
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０：電池モジュール
１００：電池モジュールアセンブリー

Claims

複数の電池セルを内蔵するモジュールケース；および
前記モジュールケースの一側に設置されている第１入出力端子および第２入出力端子を含み、
前記第１入出力端子は、前記モジュールケース内部の前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第１モジュールバスバーが拡張されて前記モジュールケースを離れた位置まで延びてなる電池モジュール。
前記第１入出力端子は、端部分に湾入部を有し、前記湾入部は、前記第２入出力端子と同じ高さで形成されており、前記電池モジュールの側に他の電池モジュールを配置した時、前記他の電池モジュールの前記第２入出力端子が前記第１入出力端子の湾入部に嵌合される、請求項１に記載の電池モジュール。
前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第２モジュールバスバーをさらに含み、
前記第２入出力端子は、ねじ山を有する本体とそれに連結されているヘッドを含むボルトの形態を有し、前記第２モジュールバスバーは、上端に下向きの湾入部を有し、前記第２入出力端子の本体が前記第２モジュールバスバーの湾入部に嵌合されて外部に露出している、請求項２に記載の電池モジュール。
前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第２モジュールバスバーをさらに含み、
前記第２入出力端子は、ねじ山を有する端子孔を有するナットの形態を有し、前記第２モジュールバスバーは、上端に下向きの湾入部を有し、前記第２入出力端子の端子孔が前記第２モジュールバスバーの湾入部を通じて外部に露出するように配置されている、請求項２または３に記載の電池モジュール。
前記端子孔に締結されているボルトをさらに含む、請求項４に記載の電池モジュール。
前記第１入出力端子は、垂直方向に延びた第１部分と前記第１部分から直角に曲げられて水平方向に延びた第２部分を含み、前記湾入部は、前記第２部分の端で水平方向に湾入されて形成された、請求項２〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
複数の電池セルを内蔵するモジュールケースと前記モジュールケースの一側に設置されている第１入出力端子および第２入出力端子を含む第１電池モジュール；および
複数の電池セルを内蔵するモジュールケースと前記モジュールケースの一側に設置されている第１入出力端子および第２入出力端子を含む第２電池モジュール
を含み、
前記第１電池モジュールの第１入出力端子は、前記モジュールケース内部の前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第１モジュールバスバーが拡張されて形成されるものであり、前記第２電池モジュールの第２入出力端子まで延びて互いに接続されている電池モジュールアセンブリー。
前記第１電池モジュールの第１入出力端子は、垂直方向に延びた第１部分と前記第１部分から直角に曲げられて水平方向に延びた第２部分を含み、前記第２部分には端から水平方向に湾入されて形成された湾入部を含む、請求項７に記載の電池モジュールアセンブリー。
前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールは、前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第２モジュールバスバーをさらに含み、
前記第１電池モジュールの第２入出力端子と前記第２電池モジュールの第２入出力端子は、ねじ山を有する本体とそれに連結されているヘッドを含むボルトの形態を有し、前記第２モジュールバスバーは、上端に下向きの湾入部を有し、前記第１電池モジュールの第２入出力端子または前記第２電池モジュールの第２入出力端子の本体が前記第２モジュールバスバーの湾入部に嵌合されて外部に露出している、請求項８に記載の電池モジュールアセンブリー。
前記第２電池モジュールの第２入出力端子の本体は前記第１電池モジュールの第１入出力端子の湾入部に嵌合されており、
前記第２電池モジュールの第２入出力端子の本体に締結されているナットをさらに含む、請求項９に記載の電池モジュールアセンブリー。
前記第２電池モジュールは、前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第２モジュールバスバーをさらに含み、
前記第２電池モジュールの第２入出力端子は、ねじ山を有する端子孔を有するナットの形態を有し、前記第２モジュールバスバーは、上端に下向きの湾入部を有し、前記第２電池モジュールの第２入出力端子の端子孔が前記第２モジュールバスバーの湾入部を通じて外部に露出するように配置されている、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電池モジュールアセンブリー。
前記第２電池モジュールの第２入出力端子の端子孔は、前記第１電池モジュールの第１入出力端子の湾入部に配置されており、
前記第２電池モジュールの第２入出力端子の端子孔に締結されているボルトをさらに含む、請求項１１に記載の電池モジュールアセンブリー。
前記第２電池モジュールは、前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つと連結されている第３モジュールバスバーをさらに含み、
前記第２電池モジュールの第１入出力端子は、ねじ山を有する本体とそれに連結されているヘッドを含むボルトの形態を有し、前記第３モジュールバスバーは、上端に下向きの湾入部を有し、前記第２電池モジュールの第１入出力端子の本体が前記第３モジュールバスバーの湾入部に嵌合されて外部に露出している、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の電池モジュールアセンブリー。
前記第１電池モジュールを２個以上含み、前記第１電池モジュールは、順次に隣接するように配置されており、前記第２電池モジュールは、前記第１電池モジュールのうちの最外側に位置したものの外側に配置されている、請求項１３に記載の電池モジュールアセンブリー。
請求項７に記載の電池モジュールアセンブリーを含むデバイス。