JP2021510903A - Ｉｃｂ組立体、それを含むバッテリーモジュール及びその製造方法 - Google Patents

Ｉｃｂ組立体、それを含むバッテリーモジュール及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向しながら積層される水平積層構造のバッテリーモジュールに適したＩＣＢ組立体、それを含むバッテリーモジュール、そしてその製造方法を提供する。本発明によるＩＣＢ組立体は、セルリードが一端部に形成されている片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向しながら位置するように前記セルリードを収容するＩＣＢフレームと、前記ＩＣＢフレームに形成されて前記セルリードと電気的に接続されるバスバーとを含み、前記ＩＣＢフレームの長手方向で他のＩＣＢフレームとヒンジ構造で連結される。

Description

本発明は、バッテリーモジュール及びその製造方法に関し、より詳しくは、組み立てが容易であって、簡単な過程で拡張可能なバッテリーモジュールとその製造方法、及びそのようなバッテリーモジュールの製造に適用可能な部品に関する。
本出願は、２０１８年９月１０日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−０１０７９８４号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
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）などに普遍的に適用されている。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。このような二次電池において、１つのバッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数のバッテリーセルを直列で連結してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に合わせて複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、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、複数のバッテリーセルは直列／並列の多様な組合せで連結されて積層される。中大型装置のバッテリーパックには、積層が容易であって軽量であるという長所から、パウチ型バッテリーセルが多く用いられている。一般に、複数のバッテリーセルを含むバッテリーパックを構成する場合、まず複数のバッテリーセルを直列／並列で連結してバッテリーモジュールを構成し、該バッテリーモジュールにその他の構成要素を付け加えてバッテリーパックを構成する。
図１及び図２は、従来の垂直積層構造のバッテリーモジュールを説明するための図である。
図１のバッテリーモジュールは、セルリード１２が両端部に形成されている板状両方向バッテリーセル１０を含む。バッテリーセル１０は垂直に立てられ、セルリード１２が一側に集められるように並んで積層される。例えば、積層されたバッテリーセル１０を直列で連結するため、バッテリーセル１０は隣接するバッテリーセル１０とセルリード１２が互いに反対極性になるように交互に積層される。
バッテリーモジュールは、バッテリーセル１０を電気的に接続するため、レーザー溶接方式を採択することがある。例えば、積層されたバッテリーセル１０の一側において、セルリード１２を折り曲げて互いに重ねた後、折り曲げられたセルリード１２部分をレーザー発生器ＬＧから放出されるレーザーＬＢで融着させる。積層されたバッテリーセル１０の他側でも同様にセルリード１２部分を融着させることで電気的に接続する。
このとき、図２のようなＩＣＢ（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ ｂｏａｒｄ）組立体１４を用いることもある。図２は、従来の垂直積層構造のバッテリーモジュールの一部分を概略的に示した斜視図である。図示及び説明の便宜上、ＩＣＢ組立体１４の一部分のみを示した。
例えば、図１のように積層されたバッテリーセル１０の一方のセルリード１２側にＩＣＢ組立体１４を結合し、ＩＣＢ組立体１４のバスバー１８とセルリード１２とを溶接して線形溶接部Ｐを形成する。
ＩＣＢ組立体１４は、ＩＣＢフレーム１６にバスバー１８を備えたものであり、バッテリーセル１０のセルリード１２はＩＣＢフレーム１６に形成された接続穿孔口を貫通してバスバー１８上に重ねられて溶接される。このようにＩＣＢ組立体１４は、セルリード１２を連結してバッテリーセル１０を電気的に接続する一方、バッテリーセル１０の充電及び放電が繰り返される間に、バッテリーセル１０の温度に対応する電気信号及びバッテリーセル１０の電流または電圧に対応する電気信号をバッテリー管理システム（ＢＭＳ）に伝達するために使用される。
上述した垂直積層構造のバッテリーモジュールでは、セルリード１２とバスバー１８とを溶接するとき、バッテリーセル１０の側方から溶接する。これは垂直積層構造のバッテリーモジュールのみに適した溶接方向であり、それに応じた製造方法、そしてそれに適したＩＣＢ組立体１４である。したがって、例えば図３のような片方向バッテリーセルを複数個含む図４のような単位セルを用いて、図５のような水平積層構造のバッテリーモジュールを製造する場合は、これをそのまま適用し難い。
図３には、一般的なバッテリーモジュールで単位セルを構成する片方向バッテリーセルの斜視図が示されている。
図３に示されたバッテリーセル１１０は、セルリード１１２が一端部に形成されている板状型片方向バッテリーセルである。具体的には、バッテリーセル１１０は、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートのパウチ型ケース１２０に電極組立体１０５を収納し、例えば、熱融着によってシーリング部ＳＰを形成した構造である。正極性（＋）のセルリード１１２は電極組立体１０５内の正極板に連結され、負極性（−）のセルリード１１２は電極組立体１０５内の負極板に連結されている。
バッテリーモジュールの単位セルは、このようなバッテリーセル１１０を１つ含むか、または、２つ以上のバッテリーセル１１０を直列又は並列で連結したものであり得る。図４は、例えば３つのバッテリーセル１１０を並列で連結した３Ｐバンク単位セルの側面図である。
図４を参照すれば、バッテリーセル１１０は、水平に横たえられ、同一極性のセルリード１１２が上下に位置するように地面から高さ方向に積層された後、上下に位置したセルリード１１２同士が統合される。セルリード１１２は、１つの単位セル２００から一側に露出した状態になる。
図５は、図３の単位セル２００を８つ用いた水平積層構造のバッテリーモジュールの一例を示している。
図５を参照すると、４つの単位セル２００を水平に横たえて地面から高さ方向に積層したバッテリーセル組立体２３０の２つを、それぞれのセルリード１１２が対向するように連結してバッテリーモジュール２５０を製造しようとする構造が示されている。このように片方向バッテリーセル１１０を水平積層し、且つ、片方向バッテリーセル１１０が対向する構造のモジュールを製作する場合、以下のような問題がある。
２つのバッテリーセル組立体２３０の間でセルリード１１２が対向する構造のため、図１や図２のように側方からの溶接は困難であって、単位セル２００の上側から溶接しなければならない。上側から溶接するためには、先に２つのバッテリーセル組立体２３０を製造し、これらの間を溶接する方式は適用できず、２つの単位セル２００を対向させて上側からセルリード１１２同士を溶接（第１層）、その上に２つの単位セル２００を対向させて積層した後、上側からセルリード１１２同士を溶接（第２層）、さらにその上に２つの単位セル２００を対向させて積層した後、上側からセルリード１１２同士を溶接（第３層）するなどの順に、積層と溶接を順次に繰り返しながら地面から高さ方向に、すなわち下方から上方に単位セル２００を組み立てなければならない。このように水平積層構造のバッテリーモジュール２５０では製造工程が非常に複雑になる問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向しながら積層される水平積層構造のバッテリーモジュールに適したＩＣＢ組立体、それを含むバッテリーモジュール、そしてその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の目的を達成するため、本発明によるＩＣＢ組立体は、セルリードが一端部に形成されている片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向しながら位置するように前記セルリードを収容するＩＣＢフレームと、前記ＩＣＢフレームに形成されて前記セルリードと電気的に接続されるバスバーとを含み、前記ＩＣＢフレームの長手方向で他のＩＣＢフレームとヒンジ構造で連結される。
前記ＩＣＢフレームの側面には棒状突出部が形成され、長手方向に並んだ２つのＩＣＢフレームは、その側面の間で、前記突出部が嵌められる溝を備えたジョイント部材によって連結され得る。
本発明によるバッテリーモジュールの製造方法は、本発明によるＩＣＢ組立体を用いて行われ得る。
本発明によるバッテリーモジュールの製造方法は、（ａ）セルリードが一端部に形成されている片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向しながら位置するように前記セルリードを収容するＩＣＢフレームと、前記ＩＣＢフレームに形成されて前記セルリードと電気的に接続されるバスバーとを含み、前記ＩＣＢフレームの長手方向で他のＩＣＢフレームとヒンジ構造で連結されるＩＣＢ組立体を複数個用意する段階と、（ｂ）前記ＩＣＢ組立体の前記ＩＣＢフレームの側面をヒンジ構造で連結して前記ＩＣＢフレームの長手方向に並べる段階と、（ｃ）側面が連結されたＩＣＢフレームの長手方向の左右側に前記バッテリーセルを載置し、前記バッテリーセルが対向するように平面上に並べる段階と、（ｄ）並べられたバッテリーセルに対して上側から前記バスバーとセルリードとを一括溶接し、前記ＩＣＢ組立体と前記バッテリーセルとを連結する段階と、（ｅ）並べられた前記ＩＣＢフレームを前記ヒンジ構造で折り畳んで前記バッテリーセルを積層する段階と、（ｆ）前記ＩＣＢフレームの側面に露出しているバスバーの間に追加バスバーを結合する段階とを含む。
このとき、前記バッテリーセルは、同一極性のセルリード同士が接しながら並列で連結されるように積層されているバンク単位セルであることが望ましい。
前記（ｃ）段階及び（ｄ）段階を行った後、連結された前記ＩＣＢ組立体と前記バッテリーセルを裏返して前記ＩＣＢフレームの下面を上向きにした後、再び（ｃ）段階及び（ｄ）段階を行うことで、前記ＩＣＢフレームの上面及び下面に前記バッテリーセルを連結してもよい。
前記（ｃ）段階は、前記バスバー上に前記セルリードを載置し、前記バッテリーセルを平面上に並べる段階である。
前記（ｅ）段階は、アコーディオン式折り畳み方式で前記バッテリーセルを積層する段階である。
本発明によるバッテリーモジュールは、本発明によるＩＣＢ組立体を含み得る。
本発明によるバッテリーモジュールは、セルリードが一端部に形成されている片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向しながら位置するようにＩＣＢ組立体を介在して対向するように連結されたバッテリーセル−ＩＣＢ組立体−バッテリーセルの単位が地面から高さ方向に積層されたバッテリーモジュールであって、各ＩＣＢ組立体が、前記セルリードを収容するＩＣＢフレームと、前記ＩＣＢフレームに形成されて前記セルリードと電気的に接続されるバスバーとを含み、積層されたＩＣＢ組立体の間がジョイント部材で連結され、積層されたＩＣＢ組立体の側面には前記バッテリーセルの上下直列連結のための追加バスバーが結合されている。
前記バッテリーセルは、同一極性のセルリード同士が接しながら並列で連結されるように積層されているバンク単位セルであることが望ましい。
対向する２つのバッテリーセル同士は、前記ＩＣＢ組立体に形成されたバスバーを通じて平面上に直列で連結され得る。
前記ＩＣＢ組立体の上面及び下面にバッテリーセルが連結されることで、１つのＩＣＢ組立体に４つのバッテリーセルが連結され、上下に位置する２つのバッテリーセル同士は、前記ＩＣＢ組立体に形成されたバスバーを通じて上下直列で連結され得る。
前記ジョイント部材は、ヒンジ構造であることが望ましい。
本発明によれば、セルリードが一端部に形成されている片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向しながら水平積層された構造のバッテリーモジュールに適したＩＣＢ組立体、及びそれを用いたバッテリーモジュールの製造方法が提供される。
本発明のＩＣＢ組立体は、セルリードが一端部に形成されている片方向バッテリーセルのセルリード同士を対向するように位置させる。したがって、片方向バッテリーセルの水平積層＋片方向バッテリーセルが対向する構造のバッテリーモジュールの製作に便利に用いることができる。本発明のＩＣＢ組立体は、従来の垂直積層構造のバッテリーモジュールに用いられるＩＣＢ組立体とは差別化される。特に、本発明のＩＣＢ組立体は、他のＩＣＢ組立体と側面で連結可能であるという点を特徴とする。
本発明によれば、バッテリーセルを一括溶接し、折り畳んで積層する方法を通じて、バッテリーモジュールの製造工程を単純化することができる。特に、本発明のバッテリーモジュールの製造方法によれば、片方向バッテリーセルを水平積層し、片方向バッテリーセル同士が対向する構造のバッテリーモジュールの製造段階が非常に簡単になる。
従来は、バッテリーセルの積層及びセルリードの溶接からなる段階を順次に数回繰り返して水平積層構造のバッテリーモジュールを製造したが、本発明のバッテリーモジュールの製造方法によれば、バッテリーセルを一回溶接し、一度に折り畳んで積層することができ、大量生産に非常に適している。また、本発明によれば、バッテリーセルを積層する前に、セルリードとバスバーとの溶接及びセンシングワイヤの接合を一度に完了することができる。
本発明のバッテリーモジュールは、本発明のＩＣＢ組立体を含むことで組み立てが非常に容易である。そして、バッテリーセル−ＩＣＢ組立体−バッテリーセルの単位をさらに付け加える簡単な過程を通じて、直列で連結されるバッテリーセルの個数を増加でき、バッテリーモジュールを自在に拡張させることができる。
本発明によれば、バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセル同士の数多い電気的接続関係の場合の数のうち最も単純であって、工法が簡単な連結を提供することができる。バッテリーセルの積層のための積層ガイドとしてはヒンジ構造が適用でき、ＩＣＢ組立体同士の電気的接続はＩＣＢフレームの側面に追加バスバーを結合して達成することができる。
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形態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ものであるため、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。
従来の垂直積層構造のバッテリーモジュールを説明するための図である。 従来の垂直積層構造のバッテリーモジュールを説明するための図である。 従来のバッテリーモジュールで単位セルを構成する片方向バッテリーセルの斜視図である。 従来のバッテリーモジュールに含まれる単位セルの側面図である。 図４の単位セルを含む水平積層構造のバッテリーモジュールの一例を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの製造方法のフロー図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール及びその製造方法の段階を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール及びその製造方法の段階を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール及びその製造方法の段階を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール及びその製造方法の段階を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール及びその製造方法の段階を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール及びその製造方法の段階を説明するための図である。 本発明の他の実施形態による３Ｐ８Ｓバッテリーモジュールの電気的接続関係を示した図である。 本発明の他の実施形態によるＩＣＢフレームの斜視図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールに用いられるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールに用いられるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールに用いられるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の他の実施形態によるＩＣＢ組立体の連結方法を説明するための図である。 ＩＣＢ組立体の連結に用いられるジョイント部材の斜視図である。 図１９のジョイント部材を用いてＩＣＢ組立体が連結された状態を示した図である。 ４つの図１５〜図１７のＩＣＢ組立体を側面で連結して並べた状態を示した図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの製造方法において、単位セル載置段階及び上面溶接段階を説明するための図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの製造方法において、アコーディオン式折り畳み方式で単位セルを積層する段階を説明するための図である。 図２３の方法によって単位セルが積層されられた状態の斜視図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの製造方法において、単位セルの直列連結を完成するためさらに必要な追加バスバーを結合する段階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形態を詳しく説明する。ただし、本発明による実施形態は多くの他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施形態は、当業界で平均的な知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
本明細書及び特許請求の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形態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形態に過ぎず、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。
図６は本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの製造方法のフロー図であり、図７〜図１２は本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール及びその製造方法の段階を説明するための図である。
まず、図６〜図１２を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図６の段階Ｓ１及び図７のように、ＩＣＢ組立体を用意する（Ｓ１）。
図７は、例を挙げて説明するＩＣＢ組立体の上面図である。図７に示したように、ＩＣＢ組立体２０１はＩＣＢフレーム２１０及びバスバー２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃを含む。
ＩＣＢフレーム２１０は、相互のセルリード同士が対向する片方向バッテリーセル（本実施形態では図３のバッテリーセル１１０）の間に備えられ得る。ＩＣＢフレームは、長さＬ及び幅Ｗを有する板状構造物であり、長手方向の中心線を基準にして両側にバッテリーセルが相互対向しながら位置するように、バッテリーセルのセルリードを載置することができる。ＩＣＢフレーム２１０を基準にして両側に片方向バッテリーセルが対向しながら位置するため、「中央」ＩＣＢフレームとも称する。
バスバー２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃは、ＩＣＢフレーム２１０に形成され、バッテリーセルのセルリードと電気的に接続される。バスバー２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃの模様及び位置は任意の例を挙げて図示した。
ＩＣＢフレーム２１０は、様々な模様のバスバーを差等適用できるように形成され得る。例えば、ＩＣＢフレーム２１０には、任意のバスバーが任意の位置に組み立てられるように複数個の段差及びバスバー挿入孔が形成され、バスバーは、段差及びバスバー挿入孔を通じてＩＣＢフレーム２１０に組み立てられ得る様々な模様のバスバーからなる群よりバッテリーセル間の電気的接続関係を考慮して選択したバスバーの組合せであり得る。このとき、ＩＣＢ組立体２０１は、ＩＣＢフレーム２１０にバスバーを嵌め込んで組み立てる方法で設けられ得る。ＩＣＢフレーム２１０はプラスチック射出物などから製造され得る。バスバーはＩＣＢフレーム２１０に着脱自在に組み立てられ得る。
ＩＣＢ組立体２０１は、最初からＩＣＢフレーム２１０とバスバーとが結合されて製造されたものであってもよい。例えば、インサート射出などの方法で、電気的接続関係などの目的に合わせたバスバーを最初からＩＣＢフレーム２１０に一体的に形成したＩＣＢ組立体２０１であってもよい。
本実施形態に示した１つのＩＣＢフレーム２１０には２つのバッテリーセルが位置する。この場合、バスバー２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃは、ＩＣＢフレーム２１０の上面に形成される。バッテリーセルのセルリードはバスバー２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ上に載置される。
１つのＩＣＢフレーム２１０には４つのバッテリーセルが位置してもよい。この場合、バッテリーセルのセルリードはＩＣＢフレーム２１０の上面及び下面に載置される。これらの間を連結できるように、バスバーは、例えばＩＣＢフレーム２１０の上面及び下面に同時に位置する模様で形成され得る。
特に、ＩＣＢフレーム２１０は、その長さＬ方向で他のＩＣＢフレームとヒンジ構造で連結される。そのため、ＩＣＢフレーム２１０の側面にヒンジ構造が直接設けられるか、または、ジョイント部材を用いて連結する構造が設けられ得る。本実施形態では、ＩＣＢフレーム２１０の側面に棒状突出部２１２を形成した例を挙げる。すると、ジョイント部材は、この突出部２１２が嵌められる溝を備えたものとして具現され得る。突出部２１２は、幅Ｗ方向の側辺に形成され得る。２つの側辺のうち一方のみに形成されてもよい。
このようなＩＣＢ組立体２０１には、少なくとも２つのバッテリーセルが相互対向しながら連結され得る。バッテリーモジュールを構成するバッテリーセルの個数を考慮してＩＣＢ組立体２０１を複数個用意する。
次いで、図６の段階Ｓ２及び図８のように、ＩＣＢ組立体の側面を連結する（Ｓ２）。
図８は、複数個のＩＣＢ組立体２０１の側面が連結された状態の上面図である。ここで、互いに連結されるＩＣＢ組立体２０１は、図示したように完全に同じ構造であってもよく、相異なる構造であってもよい。例えば、それぞれのＩＣＢ組立体２０１のＩＣＢフレーム２１０の詳細な模様は相異なり得る。または、ＩＣＢフレーム２１０の詳細な模様は同じであるが、バスバーの模様が相異なることもあり得る。バスバーは、バッテリーセルの電気的接続関係を考慮した模様で形成されなければならない。
ＩＣＢフレーム２１０は、他のＩＣＢフレーム２１０にヒンジ構造で連結される。本実施形態では、ＩＣＢフレーム２１０の側面に棒状突出部２１２を形成した例を挙げる。２つのＩＣＢフレーム２１０の間にジョイント部材２１５を介在させて相互を連結する。
側面連結によって、ＩＣＢフレーム２１０の長さＬ方向で複数個のＩＣＢ組立体２０１が並べられる。ジョイント部材２１５を中心にして、２つのＩＣＢフレーム２１０が回動自在になる。
その後、図６の段階Ｓ３及び図９のように、バッテリーセルを並べる（Ｓ３）。
図９は、図８のＩＣＢ組立体に図３のようなバッテリーセル１１０が並べられた状態の上面図である。側面が連結されたＩＣＢフレーム２１０の長手方向の左右側にバッテリーセル１１０を載置して、バッテリーセル１１０が対向するように平面上に並べる。このとき、バスバー、例えば最左側のＩＣＢ組立体２０１に置かれるバッテリーセル１１０は、そのセルリード１１２がバスバー２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ上に載置されるように置かれる。他のＩＣＢ組立体２０１も同様に、バスバー上にバッテリーセル１１０のセルリード１１２が載置されるようにしてバッテリーセル１１０を平面上に並べる。
次いで、図６の段階Ｓ４のように、バスバーとセルリード１１２とを一括溶接する（Ｓ４）。並べられたバッテリーセル１１０に対し、上側から上下に位置したバスバーとセルリード１１２とを一括溶接することで、ＩＣＢ組立体２０１とバッテリーセル１１０とを連結することができる。
次いで、図６の段階Ｓ５のように、バッテリーセル１１０を積層する（Ｓ５）。並べられたＩＣＢフレーム２１０はヒンジ構造で、本実施形態ではジョイント部材２１５を支点にして折り畳まれ得る。したがって、図９のように並べられて溶接されたバッテリーセル１１０を一度に且つ容易に折り畳んで積層することができる。このとき、図１０のような方法を用い得る。
図１０は、アコーディオン式折り畳み方式でバッテリーセル１１０を積層する様子を示した図であり、図示の便宜上、図９のバッテリーセル１１０の図示は省略し、ＩＣＢフレーム２１０を主に図示した。２つのＩＣＢ組立体２０１の間のジョイント部材２１５を支点にしてジグザグに折り畳まれ、ここに連結されたバッテリーセル１１０は一緒にジグザグに折り畳まれながら積層できる。
図６の段階Ｓ５の後、バッテリーセル１１０は図１１のように積層された状態になる。
その後、図６の段階Ｓ６及び図１２のように、追加バスバーを結合する（Ｓ６）。
ＩＣＢフレーム２１０で側面に露出しているバスバーがあれば、その間に追加バスバー２３０を重ねて溶接するなどの方法で結合する。追加バスバー２３０は、上下に置かれているバッテリーセル１１０間の上下直列連結を構成することができる。追加バスバー２３０は、図示された例に限定されず、バッテリーセル１１０間の上下直列連結が必要な位置に結合できる。
このように本発明は、片方向バッテリーセル１１０をＩＣＢフレーム２１０に対向するように平面上に並べて載置して一括溶接し、ＩＣＢフレーム２１０に備えられたヒンジ構造を通じてバッテリーセル１１０を一括的に折り畳んで積層した後、ＩＣＢフレーム２１０の側面に追加バスバー２３０を結合する方法によってバッテリーモジュールを製造するバッテリーモジュールの製造方法を提供することに特徴がある。
このようなバッテリーモジュールにおいて、対向する２つのバッテリーセル１１０は、ＩＣＢ組立体２０１に形成されたバスバーを通じて平面上に直列で連結され得る。例えば、図７に示したバスバー２２１ｃがそのような役割をする。
本発明によれば、バッテリーセルの水平積層＋片方向バッテリーセルが対向する構造のバッテリーモジュールを製作するとき、２つのバッテリーセルを対向するように積層しセルリード同士を溶接、その上に２つのバッテリーセルを対向するように積層しセルリード同士を溶接、さらにその上に２つのバッテリーセルを対向するように積層しセルリード同士を溶接する従来の方法のように、積層及び溶接を順次に繰り返さなくても良いという長所がある。バッテリーセルを平面に並べて上側から一括溶接する段階、折り畳んで積層する段階、積層されたバッテリーセル同士が上下に連結されるように側面から追加バスバーを結合する段階を含んで簡単にバッテリーモジュールを製造することができる。本発明のＩＣＢ組立体は、側面にヒンジ構造を適用することで他のＩＣＢ組立体と連結でき、このようなヒンジ構造を支点にして折り畳むことができるため、本発明のバッテリーモジュールの製造方法を行うのに好適である。
図１３は、本発明の他の実施形態による３Ｐ８Ｓバッテリーモジュールの電気的接続関係を示した図である。
図１３において、バッテリーモジュール３００は、図５に示したような単位セル２００を含む。そして、対向する単位セル２００の前面をすべて上方に向かせて地面から高さ方向に配列して総４つの層で積層する場合であり、バッテリーモジュール３００の上端にＨｖターミナル［Ｈｖ正極（Ｈｖ＋）とＨｖ負極（Ｈｖ−）］を位置させた場合である。上下に置かれる単位セル２００のセルリード１１２が反対極性になるように交互に配置する。対向する単位セル２００のセルリード１１２は互いに反対極性になる。
バッテリーモジュール３００を構成する複数の単位セル２００の間は数多い電気的接続関係が可能である。本発明では、中でも最も単純であって工法が簡単な連結を提供する。
地面から高さ方向の順に第１層、第２層、第３層、第４層とすると、第１層〜第４層のそれぞれの層では対向する単位セル２００のセルリード１１２同士を、実線で示したように、平面上に直列で連結（Ｓ１１）することができる。上下に置かれる単位セル２００のセルリード１１２同士も、点線で示したように、上下に直列で連結（Ｓ１２）することができる。
例えば、第４層の右側単位セル２００の負極セルリード１１２は、バッテリーモジュール３００の上端のＨｖ負極（Ｈｖ−）に連結する。第４層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２は、第４層の左側単位セル２００の負極セルリード１１２に連結し、第４層の左側単位セル２００と右側単位セル２００との間は平面上に直列で連結（Ｓ１１）する。第４層の左側単位セル２００の正極セルリード１１２は第３層の左側単位セル２００の負極セルリード１１２に連結し、第４層の左側単位セル２００と第３層の左側単位セル２００とは上下直列で連結（Ｓ１２）する。第３層の左側単位セル２００の正極セルリード１１２は第３層の右側単位セル２００の負極セルリード１１２に連結し、第３層の左側単位セル２００と第３層の右側単位セル２００とは平面上に直列で連結（Ｓ１１）する。第３層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２は第２層の右側単位セル２００の負極セルリード１１２に連結し、第３層の右側単位セル２００と第２層の右側単位セル２００とは上下直列で連結（Ｓ１２）する。第２層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２は第２層の左側単位セル２００の負極セルリード１１２に連結し、第２層の右側単位セル２００と第２層の左側単位セル２００とは平面上に直列で連結（Ｓ１１）する。第２層の左側単位セル２００の正極セルリード１１２は第１層の左側単位セル２００の負極セルリード１１２に連結し、第２層の左側単位セル２００と第１層の左側単位セル２００とは上下直列で連結（Ｓ１２）する。第１層の左側単位セル２００の正極セルリード１１２は第１層の右側単位セル２００の負極セルリード１１２に連結し、第１層の左側単位セル２００と第１層の右側単位セル２００とは平面上に直列で連結（Ｓ１１）する。第１層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２はバッテリーモジュール３００の上端のＨｖ正極（Ｈｖ＋）に、一点鎖線で示したように、下端から上端に直列で連結（Ｓ１３）する。
本実施形態では、第１層〜第４層それぞれの層内の２つのセルバンク単位セル２００当り１つのＩＣＢフレームを適用してバッテリーモジュール３００を製造する実施形態を提供する。図１３において、ボックスで囲まれた単位セル２００の間に１つのＩＣＢフレームが連結される。すなわち、各層毎にＩＣＢフレームが必要であり、該ＩＣＢフレームには単位セル２００が２つ置かれるようになる。このように２つの単位セル２００を水平方向で連結するＩＣＢフレームをタイプ１のＩＣＢフレームと称する。本実施形態では総８つの単位セル２００があるため、総４つのタイプ１のＩＣＢフレームが必要である。ＩＣＢフレームは長手方向で並んで連結され得、多様な電気的接続関係を具現できるように、バスバーフレームにはそれぞれ異なる模様のバスバーが形成されている。
本実施形態においては、ＩＣＢ組立体は、セルリードが一端部に形成されている片方向バッテリーセルを含む単位セル２つを相互のセルリード同士が対向しながら位置するようにして連結することができる。直列で連結される単位セルの個数が２つずつ増加する度にＩＣＢ組立体が１個ずつ増加する。したがって、直列で連結された単位セルの個数が４つ、６つ、８つなどと増加すると、２つ、３つ、４つなどのＩＣＢ組立体が必要となる。その他、ＩＣＢ組立体に関して説明していない事項は、上述した実施形態における説明と同様である。
以下、図６及び図１３〜図２５を参照して、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール及びその製造方法について説明する。
本実施形態では、まず、図６の段階Ｓ１によって、ＩＣＢ組立体を用意する（Ｓ１）。
図１４は、本発明の他の実施形態によるＩＣＢフレームの斜視図であって、バスバーが形成されていない状態のタイプ１のＩＣＢフレームを示している。
図１４を参照すると、ＩＣＢフレーム３１０は、相互のセルリード同士が対向する片方向バッテリーセル（本実施形態では図４の単位セル２００）の間に備えられ得る。ＩＣＢフレーム３１０を基準にして両側に片方向バッテリーセルが対向しながら置かれるため、「中央」ＩＣＢフレームとも称する。
ＩＣＢフレーム３１０には、セルリード載置部Ａ１１〜Ａ１４及びＨｖターミナル載置部Ｂ１１、Ｂ１２が形成されている。ＩＣＢフレーム３１０は、バッテリーセルのセルリードが載置されるように、略バッテリーセルのセルリード側の側辺に該当する程度の長さＬ及びそれより狭い幅Ｗを有する略長方形の空間を占める板状構造物である。
ＩＣＢフレーム３１０の長さＬ方向の中心線を基準にして両側に片方向バッテリーセルが対向しながら置かれるように、セルリード載置部Ａ１１〜Ａ１４が長さＬ方向の第１及び第２側辺３１１ａ、３１１ｂに沿って２か所ずつ両側に形成されている。これにより、第１側辺３１１ａに沿って第１セルリード載置部Ａ１１及び第３セルリード載置部Ａ１３が形成され、第２側辺３１１ｂに沿って第１セルリード載置部Ａ１１と対向する第２セルリード載置部Ａ１２及び第３セルリード載置部Ａ１３と対向する第４セルリード載置部Ａ１４が形成される。
第１側辺３１１ａ側に形成された一側のセルリード載置部Ａ１１、Ａ１３には、例えば左側単位セルのセルリードが置かれ、第２側辺３１１ｂ側に形成された他側のセルリード載置部Ａ１２、Ａ１４には、それと対向するように他の単位セル、例えば右側単位セルのセルリードが置かれる。
Ｈｖターミナル載置部Ｂ１１、Ｂ１２は、長さＬ方向の側辺３１１ａ、３１１ｂに垂直な幅Ｗ方向の第３及び第４側辺３１１ｃ、３１１ｄ側にそれぞれ形成されている。第１Ｈｖターミナル載置部Ｂ１１は第３側辺３１１ｃ側に形成され、第２Ｈｖターミナル載置部Ｂ１２は第４側辺３１１ｄ側に形成される。
図示したＩＣＢフレーム３１０は、その上面にバスバーが形成される。形成されたバスバー上に単位セル２００のセルリード１１２が置かれるため、ＩＣＢフレーム３１０の上面で単位セル２００のセルリード１１２と電気的接続が行われる。そして、ＩＣＢフレーム３１０上面に第１〜第４セルリード載置部Ａ１１〜Ａ１４、第１及び第２Ｈｖターミナル載置部Ｂ１１、Ｂ１２が形成されるため、ＩＣＢフレーム３１０の上面には突出した部分と陥没した部分が存在して段差が形成される。これに対し、電気的接続に用いられないＩＣＢフレーム３１０の下面は略扁平面を成し得る。このようなＩＣＢフレーム３１０は、プラスチック射出物などから製造され得る。そして、ＩＣＢフレーム３１０の厚さ（地面から高さ方向への厚さ）は、単位セル２００の厚さ（地面から高さ方向への厚さ）と同様に設計され得る。単位セル２００に含まれるバッテリーセルの個数が増加し、単位セル２００が厚くなれば、それに合わせてＩＣＢフレーム３１０も厚くする。しかし、ＩＣＢフレーム３１０の厚さをそれ以上厚くすることができない場合は、ＩＣＢフレーム３１０に追加的な厚さ増加をもたらして単位セル２００の厚さと同様になるように、ＩＣＢフレーム３１０に重ねられる別途の構造物であるスペーサをさらに導入してもよい。
図１５〜図１７は、本発明による多様なＩＣＢ組立体を示した図である。それぞれの図において、（ａ）はＩＣＢフレームに形成されるバスバーを示し、（ｂ）はＩＣＢフレームに（ａ）のバスバーが形成された状態を示している。
図１５〜図１７を参照すると、本発明のＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３は何れも図７のＩＣＢフレーム３１０を含む。ＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３は、印刷回路基板や電圧センシングのためのワイヤ部品をさらに含み得る。印刷回路基板や電圧センシングのためのワイヤ部品がこのようなＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３にさらに連結されてもよい。ＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３は、ＩＣＢフレーム３１０に様々な模様のバスバーを多種に組み合わせて含む。バスバーはＩＣＢフレーム３１０に形成されて単位セル２００のセルリード１１２と電気的に接続される。
まず、図１５のＩＣＢ組立体３０１は、図１３の電気的接続関係で上端である第４層に使用するためのものであって、ＩＣＢフレーム３１０にバスバー３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃが形成されたものである。ＩＣＢフレーム３１０にバスバー３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃを形成する方法としては、組み立てまたはインサート射出を通じる一体型製造などの方法が用いられ得る。
バスバー３２１ａは、Ｈｖターミナルバスバーであって、第１Ｈｖターミナル載置部Ｂ１１に置かれる部分及び第２セルリード載置部Ａ１２に置かれる部分を含んでいる。後続工程で、バスバー３２１ａには第４層の右側単位セル２００の負極セルリード１１２が連結される。したがって、バスバー３２１ａはバッテリーモジュール３００上端のＨｖ負極（Ｈｖ−）を形成する。
バスバー３２１ｂは、第１セルリード載置部Ａ１１に置かれる部分を含む連結用バスバーである。バスバー３２１ｃは、貫通バスバーであって、第３及び第４セルリード載置部Ａ１３、Ａ１４上に同時に置かれる。後続工程で、バスバー３２１ｃは第３セルリード載置部Ａ１３上に置かれる単位セルのセルリードと、対向する第４セルリード載置部Ａ１４上に置かれる他の単位セルのセルリードとに同時に連結されるため、対向する２つの単位セルの間を直列で連結することができる。したがって、対向する単位セルを平面上に直列で連結する、図１３の「Ｓ１１」を実現するための構成である。このようにＩＣＢ組立体３０１は、バスバー３２１ｃを通じて図１３の電気的接続関係でバッテリーモジュール３００の上端、すなわち第４層にある２つの単位セル２００の間を直列で連結（Ｓ１１）し、バスバー３２１ａを通じてはバッテリーモジュール３００上端のＨｖ負極（Ｈｖ−）を形成する部品である。
図１６のＩＣＢ組立体３０２は、ＩＣＢフレーム３１０にバスバー３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃが形成されており、図１４のＩＣＢフレーム３１０を平面上で１８０度回転して示したものであり、図１３の電気的接続関係で中間層である第３層及び第２層に使用するための部品である。ここでも、ＩＣＢフレーム３１０にバスバー３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃを形成する方法としては、組み立てまたはインサート射出を通じる一体型製造などの方法が用いられ得る。
バスバー３２２ａは連結用バスバーであって、第１セルリード載置部Ａ１１に形成される。バスバー３２２ｂも連結用バスバーであって、第２セルリード載置部Ａ１２に形成される。
図１６のバスバー３２２ｃは、図１５のバスバー３２１ｃと同じものである。したがって、バスバー３２２ｃは貫通バスバーであって、第３及び第４セルリード載置部Ａ１３、Ａ１４上に置かれる。これによって、対向する単位セルを平面上に直列で連結する、図１３の「Ｓ１１」を実現する。
このようなＩＣＢ組立体３０２は２つが必要であり、そのうち一つはバスバー３２２ｃを通じて図１３の電気的接続関係で第３層にある２つの単位セルの間を直列で連結（Ｓ１１）し、他の一つはバスバー３２２ｃを通じて図１３の電気的接続関係で第２層にある２つの単位セルの間を直列で連結（Ｓ１１）するために用いられ得る。
図１７のＩＣＢ組立体３０３は、ＩＣＢフレーム３１０にバスバー３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃが形成されており、図１４のＩＣＢフレーム３１０を平面上で１８０度回転して示したものであり、図１３の電気的接続関係で下端である第１層に使用するための部品である。ここでも、ＩＣＢフレーム３１０にバスバー３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃを形成する方法としては、組み立てまたはインサート射出を通じる一体型製造などの方法が用いられ得る。
バスバー３２３ａは、Ｈｖ延長バスバーであって、バッテリーモジュール３００の上端に形成されるＨｖ正極（Ｈｖ＋）に連結するためのものである。バッテリーモジュール３００の下端から上端に直列で連結するための構成であって、後続工程で第１層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２がバスバー３２３ａに連結されることで、図１３の「Ｓ１３」を具現することができる。このようなバスバー３２３ａは、ＩＣＢフレーム３１０で第２Ｈｖターミナル載置部Ｂ１２に置かれる部分、及び第１セルリード載置部Ａ１１に置かれる部分を含む。
バスバー３２３ｂは連結用バスバーであって、第２セルリード載置部Ａ１２に形成される。バスバー３２１ａ、３２２ａ、３２２ｂ、３２３ｂはすべて連結用バスバーであって、同じ模様を有し得る。
図１７のバスバー３２３ｃは、図１５及び図１６で上述したバスバー３２１ｃ、３２２ｃと同じものである。バスバー３２３ｃは、第３及び第４セルリード載置部Ａ１３、Ａ１４上に形成される。バスバー３２３ｃは、バスバー３２１ｃ、３２２ｃと同様に、第３セルリード載置部Ａ１３上に置かれる単位セルのセルリードと、対向する第４セルリード載置部Ａ１４上に置かれる他の単位セルのセルリードとに同時連結されるため、対向するバッテリーセルの間を直列で連結することができる。したがって、対向する単位セルを平面上に直列で連結する、図１３の「Ｓ１１」を実現する構成である。このようなＩＣＢ組立体３０３は、バスバー３２３ｃを通じて図１３の電気的接続関係で最下層である第１層、すなわちバッテリーモジュール３００の下端にある２つの単位セル２００の間を直列で連結（Ｓ１１）し、バスバー３２３ａを通じて第１層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２をバッテリーモジュール３００上端のＨｖ正極（Ｈｖ＋）に直列で連結（Ｓ１３）することができる。
このように、バスバー３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ、３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃは、単位セル２００間の電気的接続関係を考慮して選択したバスバーの組合せである。
一方、図１５〜図１７に示したＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３の模様は例示に過ぎず、本発明のＩＣＢ組立体がこれらと異なる模様を有し得ることは言うまでもない。本実施形態では３Ｐ８Ｓのバッテリーモジュールを例に挙げている。単位セル２００として既に３Ｐ構造を有するものを用いて並列連結を具現した場合であるため、ＩＣＢフレーム３１０のバスバー３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ、３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃは、単位セル２００の直列連結のためのものを例に挙げた。勿論、バッテリーモジュール内の直列／連結構造によって、ＩＣＢフレームの模様、そこに形成されるバスバーの模様と位置が自在に変わり得ることを理解しなければならない。
次いで、図６の段階Ｓ２によって、ＩＣＢ組立体の側面を連結する（Ｓ２）。
ＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３は、互いに並んでＩＣＢフレーム３１０の長さＬ方向で連結され得る。すなわち、ＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３は、ＩＣＢフレーム３１０の長さＬ方向で他のＩＣＢフレーム３１０に連結され得る。例えば、図１８に示したように、ＩＣＢ組立体３０１の側面に他のＩＣＢ組立体３０２が並んで配列された後、これらの間が連結され得る。図１８には、ＩＣＢ組立体３０１のＩＣＢフレーム３１０の第４側辺３１１ｄの側面にＩＣＢ組立体３０２のＩＣＢフレーム３１０の第４側辺３１１ｄが並んで配列された状態が示されている。
このとき、図１９に示したようなジョイント部材３１５を用いることができる。ジョイント部材３１５を中心にして２つのＩＣＢフレーム３１０が回動できるように、ヒンジ構造で連結することが望ましい。そのため、ＩＣＢフレーム３１０の側面に棒状突出部３１２を形成し、長さＬ方向に並んだ２つのＩＣＢフレーム３１０の側面の間をジョイント部材３１５で連結することができる。本実施形態では、ジョイント部材３１５が略Ｈ字状であって端部の４か所に溝３１６を備えている。該溝３１６にＩＣＢフレーム３１０の側面、本実施形態では第３及び第４側辺３１１ｃ、３１１ｄに形成された突出部３１２が嵌められ得る。
図２０は、ジョイント部材３１５を用いてＩＣＢ組立体３０１のＩＣＢフレーム３１０の側面を他のＩＣＢ組立体３０２のＩＣＢフレーム３１０の側面に長手方向で連結した状態を示した図である。
ＩＣＢフレーム３１０の第３及び第４側辺３１１ｃ、３１１ｄに棒状の突出部３１２を形成し、ジョイント部材３１５の溝３１６を該棒が嵌められるＣ字状に形成すれば、溝３１６の開放部分にＩＣＢフレーム３１０の突出部３１２を嵌め込んで２つのＩＣＢフレーム３１０の間を連結することができる。そして、溝３１６内で突出部３１２が回転するかまたは突出部３１２を回って溝３１６が動くことで、２つのＩＣＢフレーム３１０がジョイント部材３１５を支点にして回動することができる。
本実施形態では、ジョイント部材３１５の一端部の２か所に一方のＩＣＢフレーム３１０の２つの突出部３１２がそれぞれ嵌められ、他端部の２か所に他方のＩＣＢフレーム３１０の２つの突出部３１２がそれぞれ嵌められ、略Ｈ字状のジョイント部材がＩＣＢフレーム３１０の長手方向に沿って横の平面上に置かれる構成を例に挙げた。ヒンジ連結構造を実現可能なものであれば、ジョイント部材３１５及び突出部３１２の構造は示された例に限定されず、多様に構成され得る。
上記のように用意した様々なＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３のＩＣＢフレーム３１０をヒンジ構造で側面連結し、ＩＣＢフレーム３１０の長さＬ方向に並べた後、図６の段階Ｓ２を行う。
図２１は、図１９に示されたジョイント部材３１５を用いてＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３の４つのＩＣＢフレーム３１０を長さＬ方向で側面連結して並べた状態を示した図である。
最左側にあるＩＣＢ組立体３０１のＩＣＢフレーム３１０に対し、その隣のＩＣＢ組立体３０２のＩＣＢフレーム３１０は平面上で１８０度回転して連結される。そのＩＣＢ組立体３０２のＩＣＢフレーム３１０に対し、右側の他のＩＣＢ組立体３０２のＩＣＢフレーム３１０は平面上で１８０度回転して、ＩＣＢ組立体３０１のＩＣＢフレーム３１０と同じ方向で連結される。それに対し、最右側にあるＩＣＢ組立体３０３のＩＣＢフレーム３１０は、平面上で１８０度回転して連結される。
本実施形態では、３Ｐ８Ｓのバッテリーモジュールを挙げている。１つのＩＣＢフレーム３１０に２つの単位セル２００が連結されるため、総８つの単位セルを連結するためには４つのＩＣＢフレーム３１０が必要であることを理解しなければならない。そして、バッテリーモジュール内の単位セルの個数に合わせて必要なＩＣＢフレームの個数が変わり得ることを分かるであろう。
次いで、図６の段階Ｓ３によって、バッテリーセルを並べる（Ｓ３）。その後、図６の段階Ｓ４によって、バスバーとセルリードとを一括溶接する（Ｓ４）。
図２２は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの製造方法において、単位セル載置段階及び溶接段階を説明するための図である。
図２１に示されたように、必要な個数のＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３を並べてジョイント部材３１５で相互のＩＣＢフレーム３１０を側面連結した後、図２２を参照して、図４に示されたような単位セル２００のセルリード１１２をＩＣＢフレーム３１０のセルリード載置部Ａ１１〜Ａ１４に載置する。１つのＩＣＢフレーム３１０を基準にして、左右両側に単位セル２００を載置する。ＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３において、ＩＣＢフレーム３１０の各セルリード載置部Ａ１１〜Ａ１４にはバスバー３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ、３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃが形成されている。単位セル２００のセルリード１１２はバスバー３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ、３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ上に載置されるようになる。
このとき、ＩＣＢフレーム３１０を基準にして対向するセルリード１１２は、図１３のような電気的接続関係を具現するためのものであるため反対極性である。もし図１３の電気的接続関係と異なるものを具現しようとすると、対向するセルリード１１２は同じ極性であってもよく、それによってＩＣＢフレーム３１０に結合されるバスバーの種類と模様は変わり得、それによってＩＣＢフレーム３１０の模様も変わり得ることは言うまでもない。
理解を助けるため、図１３の電気的接続関係で第１層〜第４層に該当する部分を図２２にも示した。総８つの単位セル２００が平面上に並べられ、各単位セル２００のセルリード１１２がバスバー３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ、３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ上に載置された後、上側から一括溶接を行って各単位セル２００のセルリード１１２とその下に置かれたバスバー３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ、３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃとの間を連結する。これによって、ＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３と単位セル２００とが連結される。溶接はレーザー溶接または超音波溶接を用い得る。電圧センシングのためのワイヤ部品をさらに含む場合、この過程でその部品も同時に溶接可能である。
図２２の溶接まで終われば、貫通バスバー３２１ｃ、３２２ｃ、３２３ｃに互いに連結されて対向する単位セル２００同士は電気的に接続されるが、ＩＣＢフレーム３１０の配列方向に並んで置かれた他の単位セル２００同士の電気的な接続は未だに行われていない。すなわち、図１３で対向する単位セル２００のセルリード１１２同士は平面上に直列で連結（Ｓ１１）されているが、上下に置かれる単位セル２００のセルリード１１２同士が上下に直列で連結（Ｓ１２）される構成はまだ実現されていない。
そこで、並んだＩＣＢフレーム３１０をヒンジ構造であるジョイント部材３１５を支点にしてジグザグに折り畳むと、単位セル２００がアコーディオン式折り畳み構造で積層される。例えば、図２３に示した方法のように折り畳まれ得る。図２３は、本発明のバッテリーモジュールの製造方法において、アコーディオン式折り畳み方式で単位セルを積層する段階を説明するための図である。
図２３を参照すると、まず、（ａ）のように中央から内側に半分に折る。すなわち、２つのＩＣＢ組立体３０２の間のジョイント部材３１５を支点にして図２２の構造を半分に折る。その後、図２３の（ｂ）、（ｃ）の順に進行して完全に重ねた後、（ｄ）のように最外側にある単位セル２００を外側に折り下げる。すなわち、ＩＣＢ組立体３０１とＩＣＢ組立体３０２との間のジョイント部材３１５、及びＩＣＢ組立体３０２とＩＣＢ組立体３０３との間のジョイント部材３１５を支点にして折り下げる。すると、（ｅ）のように、逆Ｗ字状に折り畳まれながら積層され、最終的には図２４のように、第１層〜第４層の総４つの層が積層された構造に折り畳まれ得る。図２４には、図１３の電気的接続関係での第４層が上端に置かれるように図示した。
その後、図６の段階Ｓ６によって、追加バスバーを結合する（Ｓ６）。
図２５は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの製造方法において、単位セルの直列連結、具体的には上下の直列連結（Ｓ１２）及び下端から上端への直列連結（Ｓ１３）を完成するため、追加的に必要な別途の追加バスバーを結合する段階を説明するための図である。図２５において、（ａ）は追加バスバーを示し、（ｂ）は（ａ）の追加バスバーが結合された状態を示す。
図２４のように積層した後、ＩＣＢフレーム３１０から側面（図示した例では左側であり、ＩＣＢフレーム３１０では第３側辺３１１ｃ側である）に露出している上下層のバスバー３２１ｂ、３２２ｂの間に追加バスバー３３０ａを結合する。結合方法としては重ねて溶接する方法を用い得る。これによって、バスバー３２１ｂ、３２２ｂの間が連結されながら、第４層の左側単位セル２００と第３層の左側単位セル２００との間が上下直列で連結（Ｓ１２）される。
そして同様に、その下で側面に露出している上下層のバスバー３２２ａ、３２３ｂの間に追加バスバー３３０ｂを結合する。バスバー３２２ａ、３２３ｂの間が連結されながら、第２層の左側単位セル２００と第１層の左側単位セル２００との間が上下直列で連結（Ｓ１２）される。
また同様に、その隣で側面に露出している上下層のバスバー３２２ａ、３２２ｂの間に追加バスバー３３０ｃを結合する。バスバー３２２ａ、３２２ｂの間が連結されながら、第３層の右側単位セル２００と第２層の右側単位セル２００との間が上下直列で連結（Ｓ１２）される。
このように、側面で追加バスバー３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃを重ねて溶接するなどの方法で結合させれば、上下の直列連結（Ｓ１２）がすべて具現され、図２３の構造でＩＣＢフレーム３１０の配列方向に並んで置かれた他の単位セル２００同士、そして図２４の構造で積層されて上下に置かれた他の単位セル２００同士の連結がなされるようになる。
ＩＣＢフレーム３１０の他側面（図示した例では右側であり、ＩＣＢフレーム３１０では第４側辺３１１ｄ側である）では、下端にバスバー３２３ａ（位置上、図面では見えない）が露出している。ここには追加バスバー３３０ｄを結合する。すると、図６の「Ｓ１３」が具現される。
追加バスバー３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄの模様及び個数は、直列／並列の連結構造によって変わり得る。本実施形態において、図２５に示した３つの単純長方形状の追加バスバー３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃは積層状態で上下に隣接する層の単位セル２００同士を連結するものである。追加バスバー３３０ａは、第４層と第３層の単位セル２００同士を連結する。追加バスバー３３０ｂは、第２層と第１層の単位セル２００同士を連結する。追加バスバー３３０ｃは、第３層と第２層の単位セル２００同士を連結する。
１つの「『」状追加バスバー３３０ｄは、第１層からバッテリーモジュール３００の側面に沿って第４層に掛かるように形成され、追加バスバー３３０ｄの一側はＩＣＢ組立体３０３のバスバー３２３ａに連結されて第１層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２と連結され、追加バスバー３３０ｄの他側は第４層のＩＣＢ組立体３０１のＨｖターミナル載置部Ｂ１２に載置されてＨｖ正極（Ｈｖ−）を形成するようになる。
以上のように、本発明によるバッテリーモジュールの製造方法は、地面から高さ方向に積層された単位セル同士の上下直列連結（Ｓ１２）のため、側面から追加バスバーを結合する段階を含む。このように、追加バスバーを結合することで、図２５のような本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール３００が完成される。このバッテリーモジュール３００は、図１３に図示したような電気的接続関係を有するものであり、セルリードの極性に合わせて複雑に相互を連結する必要なく、ＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３を用意し、そこに単位セル２００を配列した後、一括溶接して折り畳んで積層するなどの上述したような製造方法を通じて簡単に製造される。このように本発明の実施形態によれば、８つの３Ｐバンク単位セル２００がすべて直列で連結され、３Ｐ８Ｓ電気的接続を実現した水平積層構造のバッテリーモジュールを非常に簡単な方法で製造することができる。
このようなバッテリーモジュール３００は、ＩＣＢ組立体３０３を通じて水平方向で互いに連結された２つの単位セル２００、ＩＣＢ組立体３０２を通じて水平方向で互いに連結された２つの単位セル２００、そしてＩＣＢ組立体３０１を通じて水平方向で互いに連結された単位セル２００が地面から高さ方向に積層され、バッテリーモジュール３００の上端にＨｖターミナル［Ｈｖ正極（Ｈｖ＋）とＨｖ負極（Ｈｖ−）］が形成されている。ＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３の間はジョイント部材３１５で連結され、ＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３の側面には単位セル２００の上下直列連結のための追加バスバー３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃが結合され、下端から上端を直列で連結するための追加バスバー３３０ｄもＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３の他側面に結合されている。平面上で対向する２つの単位セル２００の間はＩＣＢ組立体３０１、３０２、３０３に形成された貫通バスバーであるバスバー３２１ｃ、３２２ｃ、３２３ｃを通じて平面上に直列で連結され、地面から高さ方向に積層されている単位セル２００の間は追加バスバー３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃを通じて上下直列で連結されている。
このように、本発明のＩＣＢ組立体を用いれば、複数のバッテリーセルを平面に並べて一括溶接し、折り畳んで積層してバッテリーモジュールを製造することができる。特に、ＩＣＢ組立体は、複数のバッテリーセルを電気的に接続する数多くの場合の数のうち最も簡単な連結関係を具現することができる。これを用いた本発明のバッテリーモジュールの製造方法によれば、片方向バッテリーセルを水平積層し、片方向バッテリーセル同士が対向する構造のバッテリーモジュールの製造段階が非常に簡単になる。
本発明のバッテリーモジュールは、本発明のＩＣＢ組立体を含むことで組み立てが非常に容易である。そして、バッテリーセル−ＩＣＢ組立体−バッテリーセルの単位を追加してさらに含ませる簡単な過程を通じて、直列で連結されるバッテリーセルの個数を増加させることができ、バッテリーモジュールを自在に拡張可能であるという長所がある。すなわち、本発明のバッテリーモジュールは、ＩＣＢ組立体を介在して対向するように連結されたバッテリーセル−ＩＣＢ組立体−バッテリーセルの単位を地面から高さ方向に多層積層したものであるため、バッテリーセル−ＩＣＢ組立体−バッテリーセルの単位の個数を増加させれば、バッテリーモジュールを拡張させることができる。
一方、上記の実施形態では、第１層〜第４層のそれぞれの層に対し、２つのセルバンク単位セル２００当り１つのＩＣＢフレームを適用してバッテリーモジュール３００を製造する実施形態を説明したが、２つの層毎にＩＣＢフレームを提供することで、１つのＩＣＢフレームに４つの単位セル２００が置かれる実施形態も可能である。すると、２つの単位セル２００はＩＣＢフレームの上面に、残りの２つはＩＣＢフレームの下面に置かれる。このように４つの単位セル２００を連結するＩＣＢフレームをタイプ２のＩＣＢフレームと称し、タイプ１のＩＣＢフレームと区別し得る。総８つの単位セル２００を含むバッテリーモジュールの場合、２つのタイプ２のＩＣＢフレームが必要である。ここでもＩＣＢフレームは長手方向に並んで連結され得、互いに連結されるＩＣＢフレームの模様はすべて同一である。ここに、それぞれ異なる模様のバスバーを適用することで、多様な電気的接続関係を具現してもよい。例えば、あるＩＣＢフレームには「コ」字状のバスバーを適用し、他のＩＣＢフレームには「Ｓ」字状のバスバーを適用するなど、同じ模様のＩＣＢフレームに異なる模様の多様なバスバーを適用して多様な構成のＩＣＢ組立体を形成し、これを用いてバッテリーモジュールを製造してもよい。
ＩＣＢフレームに連結されるバッテリーセル（または、単位セル）の個数、ＩＣＢフレームの上面と下面の全てにバッテリーセル（または、単位セル）を連結することで、それに適したバスバー、すなわちＩＣＢフレームの上面及び下面に形成されるバスバーを含むという点、そして具体的な電気的接続関係などを除き、上述した実施形態で説明したＩＣＢ組立体、バッテリーモジュールの製造方法、及びバッテリーモジュールに関するすべての事項をそのまま適用可能である。
そして、ＩＣＢ組立体の上面にまず、バッテリーセル（または、単位セル）の一部を並べた後、上側から一括溶接し、ＩＣＢ組立体に溶接されたバッテリーセル（または、単位セル）を裏返してＩＣＢ組立体の下面を上向きにした後、残りのバッテリーセル（または、単位セル）を並べて再度上側から一括溶接すれば、ＩＣＢ組立体の下面とバッテリーセル（または、単位セル）とを連結可能である。
そして、この方法を通じて製造されるバッテリーモジュールは、ＩＣＢ組立体の上面及び下面にバッテリーセル（または、単位セル）が連結されることで、１つのＩＣＢ組立体に４つのバッテリーセル（または、単位セル）が連結されており、上下に位置する２つのバッテリーセル（または、単位セル）の間はＩＣＢ組立体に形成されたバスバーを通じて上下直列で連結され得る。
以上のように、本発明を限定された実施形態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。
１０５ 電極組立体
１１０ 片方向バッテリーセル
１１２ セルリード
１２０ パウチ型ケース
２００ 単位セル
２０１ ＩＣＢ組立体
２１０ ＩＣＢフレーム
２１２ 突出部
２１５ ジョイント部材
２２１ａ バスバー
２２１ｂ バスバー
２２１ｃ バスバー
２５０ バッテリーモジュール
３００ バッテリーモジュール
３０１ ＩＣＢ組立体
３０２ ＩＣＢ組立体
３０３ ＩＣＢ組立体
３１０ ＩＣＢフレーム
３１１ａ 第１側辺
３１１ｂ 第２側辺
３１１ｃ 第３側辺
３１１ｄ 第４側辺
３１２ 突出部
３１５ ジョイント部材
３１６ 溝
３２１ａ バスバー
３２１ｂ バスバー
３２１ｃ バスバー（貫通バスバー）
３２２ａ バスバー
３２２ｂ バスバー
３２２ｃ バスバー（貫通バスバー）
３２３ａ バスバー
３２３ｂ バスバー
３２３ｃ バスバー（貫通バスバー）
３３０ａ 追加バスバー
３３０ｂ 追加バスバー
３３０ｃ 追加バスバー
３３０ｄ 追加バスバー

Claims (12)

  1. セルリードが一端部に形成されている片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向しながら位置するように前記セルリードを収容するＩＣＢフレームと、
    前記ＩＣＢフレームに形成されて前記セルリードと電気的に接続されるバスバーとを含み、
    前記ＩＣＢフレームの長手方向で他のＩＣＢフレームとヒンジ構造で連結される、ＩＣＢ組立体。
  2. 前記ＩＣＢフレームの側面には棒状の突出部が形成され、長手方向に並んだ２つのＩＣＢフレームは、その側面の間で、前記突出部が嵌められる溝を備えたジョイント部材によって連結される、請求項１に記載のＩＣＢ組立体。
  3. （ａ）セルリードが一端部に形成されている片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向しながら位置するように前記セルリードを収容するＩＣＢフレームと、前記ＩＣＢフレームに形成されて前記セルリードと電気的に接続されるバスバーとを含み、前記ＩＣＢフレームの長手方向で他のＩＣＢフレームとヒンジ構造で連結されるＩＣＢ組立体を複数個用意する段階と、
    （ｂ）前記ＩＣＢ組立体の前記ＩＣＢフレームの側面をヒンジ構造で連結して前記ＩＣＢフレームの長手方向に並べる段階と、
    （ｃ）側面が連結されたＩＣＢフレームの長手方向の左右側に前記バッテリーセルを載置し、前記バッテリーセルが対向するように平面上に並べる段階と、
    （ｄ）並べられたバッテリーセルに対して上側から前記バスバーとセルリードとを一括溶接し、前記ＩＣＢ組立体と前記バッテリーセルとを連結する段階と、
    （ｅ）並べられた前記ＩＣＢフレームを前記ヒンジ構造で折り畳んで前記バッテリーセルを積層する段階と、
    （ｆ）前記ＩＣＢフレームの側面に露出しているバスバーの間に追加バスバーを結合する段階とを含むバッテリーモジュールの製造方法。
  4. 前記バッテリーセルは、同一極性のセルリード同士が接しながら並列で連結されるように積層されているバンク単位セルである、請求項３に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
  5. 前記（ｃ）段階及び（ｄ）段階を行った後、連結された前記ＩＣＢ組立体と前記バッテリーセルを裏返して前記ＩＣＢフレームの下面を上向きにした後、再び（ｃ）段階及び（ｄ）段階を行うことで、前記ＩＣＢフレームの上面及び下面に前記バッテリーセルを連結する、請求項３又は４に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
  6. 前記（ｃ）段階は、前記バスバー上に前記セルリードを載置し、前記バッテリーセルを平面上に並べる段階である、請求項３から５のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
  7. 前記（ｅ）段階は、アコーディオン式折り畳み方式で前記バッテリーセルを積層する段階である、請求項３から６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
  8. セルリードが一端部に形成されている片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向しながら位置するようにＩＣＢ組立体を介在して対向するように連結されたバッテリーセル−ＩＣＢ組立体−バッテリーセルの単位が地面から高さ方向に積層されたバッテリーモジュールであって、
    各ＩＣＢ組立体は、前記セルリードを収容するＩＣＢフレームと、前記ＩＣＢフレームに形成されて前記セルリードと電気的に接続されるバスバーとを含み、積層されたＩＣＢ組立体の間はジョイント部材で連結され、積層されたＩＣＢ組立体の側面には前記バッテリーセルの上下直列連結のための追加バスバーが結合されている、バッテリーモジュール。
  9. 前記バッテリーセルは、同一極性のセルリード同士が接しながら並列で連結されるように積層されているバンク単位セルである、請求項８に記載のバッテリーモジュール。
  10. 対向する２つのバッテリーセル同士は、前記ＩＣＢ組立体に形成されたバスバーを通じて平面上に直列で連結されている、請求項８又は９に記載のバッテリーモジュール。
  11. 前記ＩＣＢ組立体の上面及び下面にバッテリーセルが連結されることで、１つのＩＣＢ組立体に４つのバッテリーセルが連結され、上下に位置する２つのバッテリーセル同士は、前記ＩＣＢ組立体に形成されたバスバーを通じて上下直列で連結されている、請求項８から１０のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  12. 前記ジョイント部材は、ヒンジ構造である、請求項８から１１のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
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