JP2021524142A - 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

Abstract

片方向バッテリーセルのセルリード同士が対向して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て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フレームに組み立てら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フレームの上面及び下面に前記セルリードが載置される。

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１０−２０１８−０１０７９８６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には、一般的なバッテリーモジュールにおいて単位セルを構成するパウチ型バッテリーセルの斜視図が示されている。

図１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、金属層と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。セルリード１１２のうち、正の極性（＋）を帯びるものは電極組立体１０５内の正極板に連結され、負の極性（−）を帯びるものは電極組立体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を直列や並列で連結したものであり得る。図２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２を参照すると、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。

通常、このような単位セル２００は、垂直積層構造のバッテリーモジュールを形成する。垂直積層構造のバッテリーモジュールでは、単位セル２００が垂直に立てられ、セルリード１１２が一側に集められるように並んで積層された後、１つのＩＣＢ（Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ ｂｏａｒｄ）組立体と結合される。ＩＣＢ組立体は、ＩＣＢフレームにバスバーを備えたものであり、セルリード１１２を連結して単位セル２００の電気的接続を達成する一方、バッテリーセル１１０の充電及び放電が繰り返される間に、バッテリーセル１１０の温度に対応する電気信号及びバッテリーセル１１０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。しかし、単位セル２００を水平に横たえ、２つの単位セル２００同士でセルリード１１２が対向するように積層する水平積層構造のバッテリーモジュールには、上述した垂直積層構造のバッテリーモジュールの製造方法とＩＣＢ組立体をそのまま適用し難い。

図３には、図２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が示されている。

図３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。しかし、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、単位セル２００の側面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法は適用できず、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。さらに、Ｈｖターミナル（Ｈｖ正極／負極）の方向が水平積層構造のバッテリーモジュール２５０の上端に位置しなければならない場合であると、電気的接続を構成し難いという問題もある。

図４及び図５は、図３のようなバッテリーモジュール２５０で考えられる単位セル２００の配列を示した図であって、それぞれにおいて、（ａ）はバッテリーモジュール２５０を上方から眺めた図であり、（ｂ）及び（ｃ）はバッテリーモジュール２５０を側方から眺めた図である。多様な配列の中でも、図４及び図５は、特に８つの単位セル２００を互いに直列で連結した場合を示した図である。

まず、図４は、対向する単位セル２００の前面が全て上方に向かうように積層する場合であって、（ａ）を参照すると、対向する単位セル２００の前面が上方に向かうように置かれている。このとき、（ｂ）のように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か（オプション１）、または、（ｃ）のように上下に置かれる単位セル２００のセルリード１１２が同じ極性になるように配置する方法（オプション２）が可能である。

図５は、対向する単位セル２００の一方は裏面が上方に向かい、他方は前面が上方に向かうように積層する場合であって、（ａ）を参照すると、対向する単位セル２００のうち左側の単位セル２００は裏面が上方に向かい、右側の単位セル２００は前面が上方に向かうように置かれている。この場合には、（ｂ）のように上下に置かれる単位セル２００のセルリード１１２が同じ極性になるように配置するか（オプション３）、または、（ｃ）のように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方法が可能である（オプション４）。

このように、水平積層構造のバッテリーモジュール２５０において、８つの単位セル２００を直列で連結するために配列する方法だけでもオプション１〜オプション４の場合の数があり、特に、Ｈｖターミナルの方向がバッテリーモジュール２５０の上端に位置する場合であると、その位置までも考慮して電気的接続を構成しなければならないためさらにややこしくなる。そして、例示した直列連結の外に、他の直／並列連結を構成する場合は、その種類によって電気的接続構造が複雑になる。特に、電気的接続を構成するために各単位セル２００のセルリード１１２同士を連結するとき、その場合の数が数多くなり得る。したがって、数多い場合の数のうち最も単純且つ簡単な連結工法でバッテリーモジュールを製造する方法、そしてその方法を行うために必要なＩＣＢ組立体が必要である。

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て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て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フレームに組み立てら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フレームの上面及び下面に前記セルリードが載置される。

１つの前記ＩＣＢフレームには、４つの前記バッテリーセルが載置され得る。

前記ＩＣＢフレームは、多様な形状のバスバーを別様に適用できるように形成されている。

望ましくは、前記ＩＣＢフレームには、前記セルリードのうちいずれか１つのセルリードと連結されるバスバー、前記セルリードのうち対向するセルリード同士を連結するバスバー、及び前記セルリードのうち前記ＩＣＢフレームを基準にして上下に置かれるセルリード同士を連結するバスバーの少なくともいずれか１つを任意の位置に組み立て可能にする複数の段差とバスバー挿入孔が形成されている。

そして、前記バスバーは、前記段差とバスバー挿入孔を通じて前記ＩＣＢフレームに組み立て可能な多様な形状のバスバーからなる群より、前記バッテリーセル同士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。

一実施形態において、前記ＩＣＢフレームは、長さと幅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前記バッテリーセルが相互対向して位置するように前記バッテリーセルのセルリードを載置可能なセルリード載置部、Ｈｖターミナル載置部、及びバスバー挿入孔を含む。

前記バスバーは、前記セルリード載置部に着脱自在に組み立てられ得る。

前記セルリード載置部は、前記ＩＣＢフレームの前記長手方向の第１及び第２側辺に沿って２か所ずつ両側に形成されており、第１セルリード載置部及び第３セルリード載置部が前記第１側辺に沿って形成され、前記第１セルリード載置部と対向する第２セルリード載置部及び前記第３セルリード載置部と対向する第４セルリード載置部が前記第２側辺に沿って形成され、前記Ｈｖターミナル載置部は、前記第１及び第２側辺に垂直な前記幅方向の第３及び第４側辺の側にそれぞれ形成され、前記第３側辺側の第１Ｈｖターミナル載置部及び前記第４側辺側の第２Ｈｖターミナル載置部を含み得る。

一実施形態において、前記第１〜第４セルリード載置部と第１及び第２Ｈｖターミナル載置部は前記ＩＣＢフレームの上面に形成され、前記ＩＣＢフレームの下面には、前記第１〜第４セルリード載置部のそれぞれの反対側面に前記第１〜第４セルリード載置部と鏡面対称に形成される第１〜第４裏面セルリード載置部が形成され、前記第１及び第２Ｈｖターミナル載置部のそれぞれの反対側面に前記第１及び第２Ｈｖターミナル載置部と鏡面対称に形成される第１及び第２裏面Ｈｖターミナル載置部が形成され得る。

ここで、前記バスバー挿入孔は、前記第３側辺から前記第１セルリード載置部の方へバスバーを挿入するための第１バスバー挿入孔と、前記第３側辺から前記第２セルリード載置部の方へ他のバスバーを挿入するための第２バスバー挿入孔と、前記第４側辺から前記第３セルリード載置部の方へさらに他のバスバーを挿入するための第３バスバー挿入孔と、前記第４側辺から前記第４セルリード載置部の方へさらに他のバスバーを挿入するための第４バスバー挿入孔と、前記第３側辺から前記第１裏面セルリード載置部の方へバスバーを挿入するための追加第１バスバー挿入孔と、前記第３側辺から前記第２裏面セルリード載置部の方へ他のバスバーを挿入するための追加第２バスバー挿入孔と、前記第４側辺から前記第３裏面セルリード載置部の方へさらに他のバスバーを挿入するための追加第３バスバー挿入孔と、前記第４側辺から前記第４裏面セルリード載置部の方へさらに他のバスバーを挿入するための追加第４バスバー挿入孔と、前記第２側辺から内側に前記第２セルリード載置部と第４セルリード載置部との間に形成される第１側面バスバー挿入孔と、前記第１側辺から内側に前記第１セルリード載置部と第３セルリード載置部との間に形成される第２側面バスバー挿入孔とを含み得る。

一実施形態において、一種のＩＣＢ組立体では、前記バスバーが前記第１Ｈｖターミナル載置部に置かれる部分及び第２セルリード載置部に置かれる部分を含むＨｖターミナルバスバーと、前記第２Ｈｖターミナル載置部に置かれる部分及び第３セルリード載置部に置かれる部分を含む他のＨｖターミナルバスバーと、前記第２裏面セルリード載置部に置かれる連結用バスバーと、前記第３裏面セルリード載置部に置かれる他の連結用バスバーと、前記第１セルリード載置部及び第１裏面セルリード載置部に同時に置かれるコ字状バスバーと、前記第４セルリード載置部及び第４裏面セルリード載置部に同時に置かれる他のコ字状バスバーとを含む。前記Ｈｖターミナルバスバーは前記第１Ｈｖターミナル載置部及び第２セルリード載置部に置かれて組み立てられ、前記他のＨｖターミナルバスバーは前記第２Ｈｖターミナル載置部及び第３セルリード載置部に置かれて組み立てられ、前記連結用バスバーは前記追加第２バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記他の連結用バスバーは前記追加第３バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記コ字状バスバーは前記第２側面バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記他のコ字状バスバーは前記第１側面バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられる。

一実施形態において、他の一種のＩＣＢ組立体では、前記バスバーが前記第２裏面セルリード載置部及び第３裏面セルリード載置部に置かれるＳ字状バスバーと、前記第２セルリード載置部に置かれる連結用バスバーと、前記第３セルリード載置部に置かれる他の連結用バスバーと、前記第１セルリード載置部及び第１裏面セルリード載置部に同時に置かれるコ字状バスバーと、前記第４セルリード載置部及び第４裏面セルリード載置部に同時に置かれる他のコ字状バスバーとを含む。前記Ｓ字状バスバーは前記第２裏面及び第３裏面セルリード載置部に置かれて組み立てられ、前記連結用バスバーは前記第３バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記他の連結用バスバーは前記第４バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記コ字状バスバーは前記第２側面バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記他のコ字状バスバーは前記第１側面バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられる。

望ましくは、前記ＩＣＢ組立体は、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。

例えば、前記ＩＣＢフレームの側面には棒状の突出部が形成されており、長手方向に並んだ２つのＩＣＢフレームの側面の間に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。

前記バスバーは、前記ＩＣＢフレームの上面及び下面に組み立てられ得る。

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て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フレームに組み立てら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むＩＣＢ組立体を用意する段階であって、同じ形状のＩＣＢフレームにバスバーのみを変えて嵌め込んで別様に適用して多様なＩＣＢ組立体を用意する段階と、（ｂ）前記ＩＣＢ組立体の前記ＩＣＢフレームをヒンジ構造で側面で連結して前記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前記ＩＣＢフレームの上面及び下面に載置し、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であって、前記バスバー上に前記セルリードを載置して前記バッテリーセルを平面に並べ、並べられたバッテリーセルに対して上側及び下側から前記バスバーとセルリードとを一括溶接して前記ＩＣＢ組立体と前記バッテリーセルとを連結する段階と、（ｄ）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、（ｅ）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（ｃ）段階は、側面連結された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前記ＩＣＢフレームの上面に載置し、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であって、前記バスバー上に前記セルリードを載置して前記バッテリーセルを平面に並べ、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て前記ＩＣＢ組立体と前記バッテリーセルとを連結した後、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、前記ＩＣＢフレームの下面に残りのバッテリーセルを並べて前記バスバーとセルリードとを一括溶接する段階であり得る。

本発明によるバッテリーモジュールは、本発明によるＩＣＢ組立体を含む。

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て位置するように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、それぞれの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フレームに組み立てら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、前記ＩＣＢ組立体の上面と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、上下に置かれた２つのバッテリーセルの間は前記ＩＣＢ組立体に組み立てられたバスバーを通じて上下直列で連結され、それぞれの前記ＩＣＢ組立体のＩＣＢフレームは同じ形状であって、バスバーのみを変えて嵌め込んで別様に適用した多様な種類のＩＣＢ組立体である。

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て並列に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。

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て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。

本発明の一態様の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。

本発明の一態様のＩＣＢ組立体によれば、同じＩＣＢフレームに多様な形状のバスバーを別様に適用して組み立てることができ、より自由な構成の電気的接続が可能になる効果がある。

本発明の一態様によって、ＩＣＢフレームに多様な種類のバスバーを任意の位置に組み立て可能な複数の段差とバスバー挿入孔を形成することで、段差とバスバー挿入孔との任意の組合せを選択して所望の位置に所望の形状のバスバーを組み立てることができる。バスバーは、ＩＣＢフレームに形成した段差とバスバー挿入孔を通じてＩＣＢフレームに組み立て可能な多様な形状のバスバーからなる群より備えておくことができ、その中から所望の電気的接続関係を考慮して選択したバスバーを多様に組み合わせてＩＣＢフレームに組み立てることができる。したがって、１つのＩＣＢフレームの形状を決定しておけば、バスバーのみを変えて嵌め込みながら多様な電気的接続に使用することができる。したがって、本発明のＩＣＢ組立体は、汎用、多目的、多用途である。

本発明の一態様の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、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、バッテリーセル積層及びセルリード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。

本発明の一態様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。

本発明の一態様によれば、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。

従来のバッテリーモジュールにおいて単位セルを構成する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２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。 水平積層構造のバッテリーモジュールにおける単位セルの多様な配列方法を示した図である。 水平積層構造のバッテリーモジュールにおける単位セルの多様な配列方法を示した図である。 本発明の一実施形態による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。 本発明の一実施形態によるＩＣＢフレームの斜視図である。 本発明の一実施形態によるＩＣＢフレームの斜視図である。 本発明の一実施形態によるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の一実施形態によるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の一実施形態によるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の一実施形態によるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の一実施形態によるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の一実施形態によるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の一実施形態によるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の一実施形態によるＩＣＢ組立体の斜視図である。 本発明の一実施形態による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１８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。 ２つの図９〜図１６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。 本発明の一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。 本発明の一実施形態において、単位セルが積層された状態の斜視図である。 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。

本発明は、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の製造に用いることができる部品、それを用いたバッテリーモジュール及びその製造方法を提供する。特に、本発明は、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に適した新規なＩＣＢ組立体に関する。本発明を用いれば、一括溶接、一括積層が可能な新規なバッテリーモジュールの製造方法が提供される。また、簡単な過程で拡張可能なバッテリーモジュールが提供される。

新規なＩＣＢ組立体は、ＩＣＢフレームに電気的接続のための多様な形状のバスバーが組み立て可能なものである。電気的接続関係によっては、複数のＩＣＢフレームを用いることができる。このとき、それぞれのＩＣＢフレームの構造は同一であるが、電気的接続に応じた形状のバスバーを別様に適用すればよい。

このように本発明は、同じ構造のＩＣＢフレームに、異なる形状のバスバーを適用して、電気的接続関係を容易に具現できるようにすることに最大の特徴がある。

以下の実施形態では、３Ｐ８Ｓのバッテリーモジュールを例に挙げて本発明を説明するが、本発明がそれに限定されることはない。並列連結の増加が必要な場合は、単位セルバンク内のバッテリーセルの個数を増加させれば良い。バッテリーセル個数の増加によって単位セルが厚くなってＩＣＢ組立体を用いた積層が空間的に円滑でない場合は、スペーサを組み立てて解決することができる。

直列連結の増加が必要な場合は、単位セル−ＩＣＢ組立体−単位セルからなる単位を追加的に積層すれば良い。１つのＩＣＢ組立体には、単位セルが対向して２つずつ、または、対向する単位セルを２層にして４個ずつ組み立てることができるため、ＩＣＢ組立体の個数が増加すると単位セルの個数は偶数単位で増加するようになる。

実施形態として、図５の（ｂ）に示されたオプション４のような配列でバッテリーモジュールを製造する例を挙げる。

図６は、本発明の一実施形態による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６において、バッテリーモジュール４００は、対向する単位セル２００のうち、一方は裏面を上方に向かせ、他方は前面を上方に向かせて地面から高さ方向に配列して全部で４つの層で積層する場合であり、バッテリーモジュール４００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の極性は交互に配置され、対向する単位セル２００のセルリード１１２は互いに同じ極性になる。

バッテリーモジュール４００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２層〜第４層においては、各層内で対向する単位セル２００のセルリード１１２同士は平面上で連結されない。第１層で対向する単位セル２００のセルリード１１２同士のみを、一点鎖線で示したように、平面上で直列で連結（Ｓ２１）する。上下に置かれる単位セル２００のセルリード１１２同士は、実線で示したように上下に直列で連結（Ｓ２２）するか、点線で示したように上下に直列で連結（Ｓ２３）する。

例えば、第４層の左側単位セル２００の正極セルリード１１２は、バッテリーモジュール４００の上端のＨｖ正極（Ｈｖ＋）に連結する。第４層の左側単位セル２００の負極セルリード１１２は第３層の左側単位セル２００の正極セルリード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とが上下直列で連結（Ｓ２２）される。第３層の左側単位セル２００の負極セルリード１１２は第２層の左側単位セル２００の正極セルリード１１２に連結し、第３層の左側単位セル２００と第２層の左側単位セル２００とが上下直列で連結（Ｓ２３）される。第２層の左側単位セル２００の負極セルリード１１２は第１層の左側単位セル２００の正極セルリード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とが上下直列で連結（Ｓ２２）される。第１層の左側単位セル２００の負極セルリード１１２は第１層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２に連結し、第１層の左側単位セル２００と右側単位セル２００との間が平面上で直列で連結（Ｓ２１）される。

第１層の右側単位セル２００の負極セルリード１１２は第２層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２に連結し、第１層の右側単位セル２００と第２層の右側単位セル２００とが上下直列で連結（Ｓ２２）される。第２層の右側単位セル２００の負極セルリード１１２は第３層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２に連結し、第２層の右側単位セル２００と第３層の右側単位セル２００とが上下直列で連結（Ｓ２３）される。第３層の右側単位セル２００の負極セルリード１１２は第４層の右側単位セル２００の正極セルリード１１２に連結し、第３層の右側単位セル２００と第４層の右側単位セル２００とが上下直列で連結（Ｓ２２）される。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４００の上端のＨｖ負極（Ｈｖ−）に連結する。

本実施形態では、第１層〜第４層それぞれの層内の４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、バッテリーモジュール４００を製造する実施形態を提供する。図６において２つの層毎に１つのＩＣＢフレームが連結される。すなわち、２層毎にＩＣＢフレームが必要であり、１つのＩＣＢフレームには４つの単位セル２００が置かれる。２つは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。

２つの単位セル２００が上面のみに置かれるＩＣＢフレームをタイプ１のＩＣＢフレームと称すると、本実施形態によって４つの単位セル２００を連結するＩＣＢフレームはタイプ２のＩＣＢフレームと称して区別し得る。本実施形態では全部で８つの単位セル２００を備えるため、全部で２つのタイプ２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、互いに連結されるＩＣＢフレームの形状はすべて同一である。そこに、それぞれ異なる形状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できる。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、同じ形状のＩＣＢフレームに異なる形状の多様なバスバーを別様に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４００を製造することができる。

こ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、まず、同じ形状のＩＣＢフレームにバスバーのみを変えて嵌め込んで別様に適用して多様なＩＣＢ組立体を用意する段階を含む。本実施形態において、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片方向バッテリーセルを含む単位セル４つを相互のセルリード同士が対向して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４つずつ増加する度にＩＣＢ組立体が１つずつ増加する。したがって、直列で連結される単位セルの個数が８つ、１２つ、１６つなどに増加すると、２つ、３つ、４つなどのＩＣＢ組立体が必要となる。このとき、それぞれのＩＣＢ組立体は、同じ形状のＩＣＢフレームにバスバーのみを異なる形状に変えて用意することができる。バスバーは単位セル間の電気的接続関係を考慮して選択する。

ＩＣＢフレームにバスバーを適用する方法は単純組立であり得る。例えば、載置、挿入、または嵌め込みなどであり得る。バスバーは、ＩＣＢフレームに着脱自在に組み立てられる。すなわち、一度組み立てられれば永久に結合されるものではなく、必要に応じて又は修正が求められる場合、組み立て位置から取り外すことができるように組み立てられる。

図７及び図８は本発明の一実施形態によるＩＣＢフレームの斜視図であって、バスバーが組み立てられていない状態のタイプ２のＩＣＢフレームを示している。図７はＩＣＢフレームの上面を、図８はそのＩＣＢフレームの下面を主に示している。

図７及び図８を参照すると、ＩＣＢフレーム４１０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２の単位セル２００）の間に備えられ得る。ＩＣＢフレーム４１０を基準にして両側に片方向バッテリーセルが対向して置かれるため、「中央」ＩＣＢフレームとも称する。

ＩＣＢフレーム４１０の上面に２つの単位セル２００が連結され、ＩＣＢフレーム４１０の下面に２つの単位セル２００が連結されることで、全部で４つの単位セル２００が１つのＩＣＢフレーム４１０に連結され得る。

ＩＣＢフレーム４１０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を有する板状構造物であって、バッテリーセルのセルリードと電気的接続のための多様な形状のバスバーを組み立て可能に形成されている。

まず、図７を参照してＩＣＢフレーム４１０の上面を見れば、ＩＣＢフレーム４１０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て置かれるように、セルリード載置部Ａ２１〜Ａ２４が長さＬ方向の第１及び第２側辺４１１ａ、４１１ｂ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４１１ａに沿って第１セルリード載置部Ａ２１及び第３セルリード載置部Ａ２３が形成され、第２側辺４１１ｂに沿って第１セルリード載置部Ａ２１と対向する第２セルリード載置部Ａ２２及び第３セルリード載置部Ａ２３と対向する第４セルリード載置部Ａ２４が形成される。第１側辺４１１ａ側に形成された一側のセルリード載置部Ａ２１、Ａ２３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４１１ｂ側に形成された他側のセルリード載置部Ａ２２、Ａ２４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Ｂ２１、Ｂ２２は、長さＬ方向の側辺４１１ａ、４１１ｂに垂直な幅Ｗ方向の第３及び第４側辺４１１ｃ、４１１ｄにそれぞれ形成されている。第１Ｈｖターミナル載置部Ｂ２１は第３側辺４１１ｃ側に形成され、第２Ｈｖターミナル載置部Ｂ２２は第４側辺４１１ｄ側に形成される。

バスバー挿入孔Ｃ２１、Ｃ２２は、幅Ｗ方向の一側辺に形成され得る。例えば、第１Ｈｖターミナル載置部Ｂ２１が形成されている第３側辺４１１ｃ側に形成され得る。第１バスバー挿入孔Ｃ２１は第３側辺４１１ｃから第１セルリード載置部Ａ２１側にバスバーを挿入して組み立てるためのものであり、第２バスバー挿入孔Ｃ２２は第３側辺４１１ｃから第２セルリード載置部Ａ２２側に他のバスバーを挿入して組み立てるためのものである。

幅Ｗ方向の他側辺にも、バスバー挿入孔Ｃ２１、Ｃ２２と対応する位置にバスバー挿入孔Ｃ２３、Ｃ２４が形成され得る。すなわち、第２Ｈｖターミナル載置部Ｂ２２が形成されている第４側辺４１１ｄ側にもバスバー挿入孔Ｃ２３、Ｃ２４が形成され得る。第３バスバー挿入孔Ｃ２３は第４側辺４１１ｄから第３セルリード載置部Ａ２３側にバスバーを挿入して組み立てるためのものであり、第４バスバー挿入孔Ｃ２４は第４側辺４１１ｄから第４セルリード載置部Ａ２４側に他のバスバーを挿入して組み立てるためのものである。第３バスバー挿入孔Ｃ２３は、ＩＣＢフレーム４１０の中心を基準にして第２バスバー挿入孔Ｃ２２と１８０度回転対称する位置に形成され得る。同様に、第４バスバー挿入孔Ｃ２４は、ＩＣＢフレーム４１０の中心を基準にして第１バスバー挿入孔Ｃ２１と１８０度回転対称する位置に形成され得る。

側面バスバー挿入孔Ｃ２５、Ｃ２６は、長さＬ方向の側辺４１１ａ、４１１ｂから内側に、幅Ｗ方向と平行にそれぞれ両側に形成されている。側面バスバー挿入孔Ｃ２５、Ｃ２６は、地面に垂直な方向でＩＣＢフレーム４１０を貫通している。

例えば、第１側面バスバー挿入孔Ｃ２５は、第２側辺４１１ｂから内側に第２セルリード載置部Ａ２２と第４セルリード載置部Ａ２４との間に形成されている。第２側面バスバー挿入孔Ｃ２６は、第１側辺４１１ａから内側に第１セルリード載置部Ａ２１と第３セルリード載置部Ａ２３との間に形成されている。

次いで、図８を参照してＩＣＢフレーム４１０の下面を見れば、第１〜第４セルリード載置部Ａ２１〜Ａ２４のそれぞれの反対側面に、第１〜第４セルリード載置部Ａ２１〜Ａ２４と鏡面対称に形成される第１〜第４裏面セルリード載置部Ａ２１’〜Ａ２４’が形成されている。一方側の裏面セルリード載置部Ａ２１’、Ａ２３’には、第１及び第３セルリード載置部Ａ２１、Ａ２３に置かれる単位セルの下方に位置する単位セルのセルリードが置かれ、他方側の裏面セルリード載置部Ａ２２’、Ａ２４’には、それと対向するように、他の単位セルのセルリードが置かれる。単位セル上には第２及び第４セルリード載置部Ａ２２、Ａ２４に置かれる他の単位セルが位置するようになる。

裏面Ｈｖターミナル載置部Ｂ２１’、Ｂ２２’もＨｖターミナル載置部Ｂ２１、Ｂ２２のそれぞれの反対側面に形成されている。第１裏面Ｈｖターミナル載置部Ｂ２１’は第１Ｈｖターミナル載置部Ｂ２１と対応する位置に、第２裏面Ｈｖターミナル載置部Ｂ２２’は第２Ｈｖターミナル載置部Ｂ２２と対応する位置に形成される。第１及び第２裏面Ｈｖターミナル載置部Ｂ２１’、Ｂ２２’は第１及び第２Ｈｖターミナル載置部Ｂ２１、Ｂ２２と鏡面対称に形成される。

図７及び図８を参照すると、ＩＣＢフレーム４１０の中心を地面に平行に通る中心平面を基準にするとき、第１及び第２バスバー挿入孔Ｃ２１、Ｃ２２にそれぞれ対称する位置に追加第１及び第２バスバー挿入孔Ｃ２１’、Ｃ２２’が位置している。同様に、ＩＣＢフレーム４１０の中心を地面に平行に通る中心平面を基準にするとき、第３及び第４バスバー挿入孔Ｃ２３、Ｃ２４にそれぞれ対称する位置に追加第３及び第４バスバー挿入孔Ｃ２３’、Ｃ２４’が位置している。

追加第１バスバー挿入孔Ｃ２１’は第３側辺４１１ｃから第１裏面セルリード載置部Ａ２１’側にバスバーを挿入して組み立てるためのものであり、追加第２バスバー挿入孔Ｃ２２’は第３側辺４１１ｃから第２裏面セルリード載置部Ａ２２’側に他のバスバーを挿入して組み立てるためのものである。追加第３バスバー挿入孔Ｃ２３’は第４側辺４１１ｄから第３裏面セルリード載置部Ａ２３’側にバスバーを挿入して組み立てるためのものであり、追加第４バスバー挿入孔Ｃ２４’は第４側辺４１１ｄから第４裏面セルリード載置部Ａ２４’側に他のバスバーを挿入して組み立てるためのものである。

第１及び第２側面バスバー挿入孔Ｃ２５、Ｃ２６は、地面に垂直な方向でＩＣＢフレーム４１０を貫通しているため、ＩＣＢフレーム４１０の下面では第１側面バスバー挿入孔Ｃ２５が第２裏面セルリード載置部Ａ２２’と第４裏面セルリード載置部Ａ２４’との間に形成されている。第２側面バスバー挿入孔Ｃ２６は、第１裏面セルリード載置部Ａ２１’と第３裏面セルリード載置部Ａ２３’との間に形成されている。

このようにＩＣＢフレーム４１０の上面と下面にセルリード載置部Ａ２１〜Ａ２４、Ａ２１’〜Ａ２４’、Ｈｖターミナル載置部Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２１’、Ｂ２２’が形成されるため、上面と下面すべてに突出した部分と陥没した部分が存在する。このようなＩＣＢフレーム４１０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４１０の厚さは、２つの単位セル２００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４１０も厚くする。しかし、ＩＣＢフレーム４１０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４１０に追加的な厚さ増加をもたらして２つの単位セル２００の厚さと同様になるように、別途の構造物であるスペーサをさらに導入してもよい。

このようにＩＣＢフレーム４１０には、セルリード載置部Ａ２１〜Ａ２４、Ａ２１’〜Ａ２４’とＨｖターミナル載置部Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２１’、Ｂ２２’が形成されている。ＩＣＢフレーム４１０にはバスバー挿入孔Ｃ２１〜Ｃ２６、Ｃ２１’〜Ｃ２４’も形成されている。セルリード載置部Ａ２１〜Ａ２４、Ａ２１’〜Ａ２４’とＨｖターミナル載置部Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２１’、Ｂ２２’はＩＣＢフレーム４１０に形成された段差である。このような段差とバスバー挿入孔は、ＩＣＢフレーム４１０に置かれるセルリードのうちいずれか１つのセルリードと連結されるバスバー、対向して置かれるセルリード同士を連結するバスバー、または、ＩＣＢフレーム４１０を基準にして上下に置かれるセルリード同士を連結するバスバーなどを任意の位置に組み立て可能に設けられるものである。特に、ＩＣＢフレーム４１０の上面及び下面にバスバーが組み立てられなければ、ＩＣＢフレーム４１０の上面及び下面で単位セル２００のセルリード１１２と電気的接続を構成することができない。したがって、ＩＣＢフレーム４１０は、上面と下面にセルリード載置部とＨｖターミナル載置部がそれぞれ形成されねばならず、これが本実施形態に示されたタイプ２のＩＣＢフレームの特徴である。このような点でタイプ１のＩＣＢフレームと異なる。

図９〜図１６は、本発明の一実施形態によるＩＣＢ組立体の斜視図である。図９〜図１２はＩＣＢ組立体４０１を示した図であり、図１３〜図１６はＩＣＢ組立体４０２を示した図である。特に、図１０は図９を水平方向で１８０度回転して示した斜視図であり、図１１は図９の下面を示した斜視図であり、図１２は図１１を水平方向で１８０度回転して示した斜視図である。図１４は図１３を水平方向で１８０度回転して示した斜視図であり、図１５は図１３の下面を示した斜視図であり、図１６は図１５を水平方向で１８０度回転して示した斜視図である。図９及び図１３において、（ａ）はＩＣＢフレームに結合されるバスバーを示し、（ｂ）はＩＣＢフレームに（ａ）のバスバーが組み立てられた状態を示している。

図９〜図１６を参照すると、本発明のＩＣＢ組立体４０１、４０２は何れも図７及び図８を参照して説明したＩＣＢフレーム４１０を含む。ＩＣＢ組立体４０１、４０２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むか、または、印刷回路基板や電圧センシングのためのワイヤ部品がさらに連結され得る。ＩＣＢ組立体４０１、４０２は、ＩＣＢフレーム４１０に多様な形状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４１０に組み立てられて単位セル２００のセルリード１１２と電気的に接続される。

まず、図９〜図１２に示したＩＣＢ組立体４０１は、図６の電気的接続関係で上端である第４層及びその下の第３層に使用するためのものであって、ＩＣＢフレーム４１０にバスバー４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ａ’、４２１ｂ’、４２１ｃ’が組み立てられている。

図９及び図１０において、バスバー４２１ａとバスバー４２１ａ’は同じ形状であって、Ｈｖターミナルバスバーである。バスバー４２１ａは、第１Ｈｖターミナル載置部Ｂ２１に置かれる部分及び第２セルリード載置部Ａ２２に置かれる部分を含んでいる。後続工程で、バスバー４２１ａ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４２１ａはバッテリーモジュール４００上端のＨｖ負極（Ｈｖ−）を形成する。

バスバー４２１ａ’は、バスバーフレーム４１０の第２Ｈｖターミナル載置部Ｂ２２に置かれる部分及び第３セルリード載置部Ａ２３に置かれる部分を含んでいる。バスバーフレーム４１０の中心に対し、バスバー４２１ａとバスバー４２１ａ’とは１８０度回転対称する関係にある。後続工程で、バスバー４２１ａ’には第４層の左側単位セル２００の正極セルリード１１２が連結される。したがって、バスバー４２１ａ’はバッテリーモジュール４００上端のＨｖ正極（Ｈｖ＋）を形成する。

バスバー４２１ｂとバスバー４２１ｂ’は連結用バスバーであって同じ形状を有し、バスバーフレーム４１０の中心に対して互いに１８０度回転対称する位置に組み立てられる。バスバー４２１ｂを追加第２バスバー挿入孔Ｃ２２’に挿入して押し込めば、図１１や図１２に示されたように、第２裏面セルリード載置部Ａ２２’に組み立てられる。バスバー４２１ｂ’を追加第３バスバー挿入孔Ｃ２３’に挿入して押し込めば、図１１に示されたように、第３裏面セルリード載置部Ａ２３’に組み立てられる。

バスバー４２１ｃ、４２１ｃ’は、コ字状バスバーであって同じ形状を有し、バスバーフレーム４１０の中心に対して１８０度回転対称する位置に組み立てられる。バスバー４２１ｃは、バスバーフレーム４１０の第１側辺４１１ａから第２側面バスバー挿入孔Ｃ２６に嵌められて第１セルリード載置部Ａ２１及び第１裏面セルリード載置部Ａ２１’に置かれるように組み立てられる。バスバー４２１ｃ’は、バスバーフレーム４１０の第２側辺４１１ｂから第１側面バスバー挿入孔Ｃ２５に嵌められて第４セルリード載置部Ａ２４及び第４裏面セルリード載置部Ａ２４’に置かれるように組み立てられる。このようにバスバー４２１ｃ、４２１ｃ’は、バスバーフレーム４１０の上面から下面にわたって形成される。したがって、バスバー４２１ｃ、４２１ｃ’は、バスバーフレーム４１０の上面に置かれる単位セルのセルリードとバスバーフレーム４１０の下面に置かれる単位セルのセルリードとを連結することができる。したがって、バスバー４２１ｃ、４２１ｃ’は、上下積層されたバッテリーセル同士を直列で連結することができる。したがって、図６で上下直列連結（Ｓ２２）を実現する構成である。このようにＩＣＢ組立体４０１は、図６の連結関係で上端、すなわち第４層と第３層にある２つの単位セル２００同士を直列で連結（Ｓ２２）しながら、バッテリーモジュール４００上端のＨｖ負極（Ｈｖ−）とＨｖ正極（Ｈｖ＋）を形成する部品である。ＩＣＢ組立体４０１のバスバー４２１ｃは、図６の電気的接続関係で第４層の左側単位セル２００と第３層の左側単位セル２００との間を連結する。ＩＣＢ組立体４０１のバスバー４２１ｃ’は、図６の電気的接続関係で第４層の右側単位セル２００と第３層の右側単位セル２００との間を連結する。

図１３〜図１６に示したＩＣＢ組立体４０２は、ＩＣＢフレーム４１０にバスバー４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｂ’、４２２ｃ’が組み立てられたものであって、図７のＩＣＢフレーム４１０を裏返してＩＣＢフレーム４１０の下面を上向きにした図であり、図６の電気的接続関係で第２層及び第１層に使用するための部品である。

図１３及び図１４を参照すると、バスバー４２２ａはＳ字状バスバーであって、第２裏面及び第３裏面セルリード載置部Ａ２２’、Ａ２３’に置かれるように組み立てられる。バスバー４２２ａは、下端である第１層で対向する単位セル２００のセルリード１１２同士を平面上で直列で連結（Ｓ２１）できる。

バスバー４２２ｂとバスバー４２２ｂ’は連結用バスバーであって同じ形状を有し、バスバーフレーム４１０の中心に対して１８０度回転対称する位置に組み立てられる。バスバー４２２ｂは、第２バスバー挿入孔Ｃ２２を通って挿入されて第２セルリード載置部Ａ２２に組み立てられる。バスバー４２２ｂ’は、第３バスバー挿入孔Ｃ２３を通じて第３セルリード載置部Ａ２３に組み立てられる。バスバー４２１ｂ、４２１ｂ’、４２２ｂ、４２２ｂ’は互いに同一である。

バスバー４２２ｃ、４２２ｃ’は、コ字状バスバーであって同じ形状を有し、バスバーフレーム４１０の中心に対して１８０度対称する位置に組み立てられる。バスバー４２２ｃは、バスバーフレーム４１０の第１側辺４１１ａから第２側面バスバー挿入孔Ｃ２６に嵌められて第１セルリード載置部Ａ２１及び第１裏面セルリード載置部Ａ２１’に置かれるように組み立てられる。バスバー４２２ｃ’は、バスバーフレーム４１０の第２側辺４１１ｂから第１側面バスバー挿入孔Ｃ２５に嵌められて第４セルリード載置部Ａ２４及び第４裏面セルリード載置部Ａ２４’に置かれるように組み立てられる。バスバー４２２ｃ、４２２ｃ’は、バスバーフレーム４１０の上面から下面にわたって形成される。バスバー４２１ｃ、４２１ｃ’、４２２ｃ、４２２ｃ’は互いに同一である。

したがって、ＩＣＢ組立体４０２のバスバー４２２ｃ、４２２ｃ’も、ＩＣＢ組立体４０１のバスバー４２１ｃ、４２１ｃ’のように、バスバーフレーム４１０の上面に置かれる単位セルのセルリードとバスバーフレーム４１０の下面に置かれる単位セルのセルリードとを連結することができる。したがって、バスバー４２２ｃ、４２２ｃ’は、上下積層された単位セル同士を直列で連結することができる。したがって、図６で上下直列連結（Ｓ２２）を実現する構成である。このようにＩＣＢ組立体４０２は、図６の電気的接続関係で下端、すなわち第２層と第１層にある２つの単位セル同士を連結するようになる。ＩＣＢ組立体４０２のバスバー４２２ｃは、図６の電気的接続関係で第２層の右側単位セル２００と第１層の右側単位セル２００との間を連結する。ＩＣＢ組立体４０２のバスバー４２２ｃ’は、図６の電気的接続関係で第３層の左側単位セル２００と第１層の左側単位セル２００との間を連結する。

このように、バスバー４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ａ’、４２１ｂ’、４２１ｃ’、４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｂ’、４２２ｃ’は、バスバーフレーム４１０に形成された段差とバスバー挿入孔Ｃ２１〜Ｃ２６、Ｃ２１’〜Ｃ２４’を通じてＩＣＢフレーム４１０に組み立て可能な多様な形状のバスバーからなる群より、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。

上述したように、ＩＣＢフレーム４１０に多様な種類のバスバーを任意の位置に組み立て可能な複数の段差とバスバー挿入孔Ｃ２１〜Ｃ２６、Ｃ２１’〜Ｃ２４’を形成しておくため、段差とバスバー挿入孔Ｃ２１〜Ｃ２６、Ｃ２１’〜Ｃ２４’との任意の組合せを選択して所望の位置に所望の形状のバスバーを組み立てることができる。バスバーは、ＩＣＢフレーム４１０に形成された段差とバスバー挿入孔Ｃ２１〜Ｃ２６、Ｃ２１’〜Ｃ２４’を通じてＩＣＢフレーム４１０に組み立て可能な多様な形状のバスバーからなる群より備えておくことができ、その中から所望の電気的接続関係を考慮して選択したバスバー、特に本実施形態では、バスバー４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ａ’、４２１ｂ’、４２１ｃ’、４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｂ’、４２２ｃ’を多様に組み合わせてＩＣＢフレーム４１０に組み立てることができる。

同じＩＣＢフレーム４１０に対し、バスバー４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ａ’、４２１ｂ’、４２１ｃ’を組み合わせてＩＣＢ組立体４０１を構成し、バスバー４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｂ’、４２２ｃ’を組み合わせてＩＣＢ組立体４０２を構成する例を説明した。このように、１つのＩＣＢフレームの形状を決定しておけば、バスバーのみを変えて嵌め込みながらＩＣＢフレームを多様な電気的接続に使用することができる。したがって、本発明のＩＣＢ組立体は、汎用、多目的、多用途である。

このような本発明のＩＣＢ組立体によれば、同じＩＣＢフレームに多様な形状のバスバーを別様に適用して組み立てることができ、より自由な構成の電気的接続が可能になる効果がある。

一方、図９〜図１６に示したＩＣＢ組立体４０１、４０２の形状は例示に過ぎず、本発明のＩＣＢ組立体がこれらと異なる形状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４１０のバスバー４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ａ’、４２１ｂ’、４２１ｃ’、４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｂ’、４２２ｃ’は、単位セル２００の直列連結のためのものを例に挙げた。並列連結の増加が必要な場合は、単位セルバンク内のバッテリーセルの個数を増加させれば良い。直列連結の増加が必要な場合は、単位セル−ＩＣＢ組立体−単位セルの単位を追加的に積層すれば良い。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フレームの形状、そこに組み立てられるバスバーの形状と位置が変わり得ることを理解しなければならない。

ＩＣＢ組立体４０１、４０２は、互いに並んでＩＣＢフレーム４１０の長さＬ方向で連結され得る。例えば、図１７に示したように、ＩＣＢ組立体４０１の側面に他のＩＣＢ組立体４０２が並んで配列された後、これらの間が連結され得る。ＩＣＢ組立体４０２のＩＣＢフレーム４１０は、ＩＣＢ組立体４０１のＩＣＢフレーム４１０に対して裏返されて連結されてもよい。図１７にはＩＣＢ組立体４０１、４０２の下面が示され、ＩＣＢ組立体４０１のＩＣＢフレーム４１０の第４側辺４１１ｄの側面に、ＩＣＢ組立体４０２のＩＣＢフレーム４１０の第４側辺４１１ｄが位置するように配列された状態が示されている。

このとき、図１８に示したようなジョイント部材４１５を用いることができる。ジョイント部材４１５を中心にして２つのＩＣＢフレーム４１０が回動できるように、ヒンジ連結構造で形成することが望ましい。そのため、ＩＣＢフレーム４１０の側面に棒状の突出部４１２を形成し、長さＬ方向に沿って並んだ２つのＩＣＢフレーム４１０の側面の間にジョイント部材４１５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４１５が長辺と短辺を有する丸い長方形状であって、短辺に該当する端部２か所に溝４１６を備えている。該溝４１６に、ＩＣＢフレーム４１０の第３及び第４側辺４１１ｃ、４１１ｄに形成された突出部４１２が嵌められ得る。

図１９は、ジョイント部材４１５を用いてＩＣＢ組立体４０１のＩＣＢフレーム４１０の側面を他のＩＣＢ組立体４０２のＩＣＢフレーム４１０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４１０の第３及び第４側辺４１１ｃ、４１１ｄに棒状の突出部４１２を形成し、ジョイント部材４１５の溝４１６を該棒が嵌められるＣ字状に形成すれば、溝４１６の開放部分にＩＣＢフレーム４１０の突出部４１２を嵌め込んで２つのＩＣＢフレーム４１０の間を連結することができる。そして、溝４１６内で突出部４１２が回転するかまたは突出部４１２を回って溝４１６が動くことで、２つのＩＣＢフレーム４１０がジョイント部材４１５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４１５の一端部に一方のＩＣＢフレーム４１０の１つの突出部４１２が嵌められ、対向する他端部に他方のＩＣＢフレーム４１０の１つの突出部４１２が嵌められるように構成して、丸い長方形状の長辺がＩＣＢフレーム４１０の長手方向に沿って水平に置かれ、ジョイント部材４１５自体は地面に垂直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４１５及び突出部４１２の構造は示された例に限定されず、多様に構成され得る。

このように、本発明によるバッテリーモジュールの製造方法は、上記のように用意した多様なＩＣＢ組立体４０１、４０２のＩＣＢフレーム４１０をヒンジ構造で側面連結し、ＩＣＢフレーム４１０の長さＬ方向に並べる段階を含む。

図２０は、図１８に示されたジョイント部材４１５を用いてＩＣＢ組立体４０１、４０２のＩＣＢフレーム４１０同士を長さ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４０１のＩＣＢフレーム４１０に対し、その横のＩＣＢ組立体４０２のＩＣＢフレーム４１０は裏返されて連結される。

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４１０に４つの単位セル２００が連結されるため、全部で８つの単位セルを連結するためには２つのＩＣＢフレーム４１０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。

本発明によるバッテリーモジュールの製造方法は、以上のように側面連結されたＩＣＢ組立体を用いて単位セルをＩＣＢ組立体の上面及び下面に、平面に並べる段階を含む。そして、並べられた単位セルを上側及び下側から一括溶接する段階を含む。

特に、本実施形態では、ＩＣＢ組立体４０１、４０２の上面にまず単位セル２００の一部を並べた後、上側から一括溶接し、ＩＣＢ組立体４０１、４０２に溶接された単位セル２００を裏返してＩＣＢ組立体４０１、４０２の下面が上向きにし得る。その状態で、残りの単位セル２００を並べれば、ＩＣＢ組立体４０１、４０２の下面に単位セル２００が並べられることと同様になる。その後、上側から一括溶接すれば、ＩＣＢ組立体４０１、４０２の下面と単位セル２００とが連結される。

図２１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２０に示されたように、必要な個数のＩＣＢ組立体４０１、４０２を並べてジョイント部材４１５で相互を連結した後、図２１を参照して、図２に示されたような単位セル２００をＩＣＢフレーム４１０に載置する。１つのＩＣＢフレーム４１０を基準にして、上面と下面でそれぞれ両側に単位セル２００を載置することに該当する。ＩＣＢ組立体４０１、４０２において、ＩＣＢフレーム４１０の各セルリード載置部Ａ２１〜Ａ２４、Ａ２１’〜Ａ２４’には、バスバー４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ａ’、４２１ｂ’、４２１ｃ’、４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｂ’、４２２ｃ’が組み立てられている。単位セル２００のセルリード１１２はバスバー４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ａ’、４２１ｂ’、４２１ｃ’、４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｂ’、４２２ｃ’の上に載置される。

このとき、ＩＣＢフレーム４１０を基準にして対向するセルリード１１２は、図６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同じ極性である。もし図６のような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は相異なる極性であってもよく、それによってＩＣＢフレーム４１０に結合されるバスバーの種類と形状は変わり得、それによってＩＣＢフレーム４１０の形状も変わり得ることが分かるであろう。

理解を助けるため、図６の電気的接続関係で第１層〜第４層に該当する部分を図２１にも示した。全部で８つの単位セル２００が全て載置された後、上側と下側から溶接を行う。溶接はレーザー溶接または超音波溶接を用い得る。上述したように、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。

そしてこのとき、まず、図２０のようにジョイント部材４１５で連結されたＩＣＢ組立体４０１、４０２の上面に第４層の単位セル２００と第１層の単位セル２００を並べて上側から一括溶接し得る。その後、ＩＣＢ組立体４０１、４０２に溶接された単位セル２００を裏返してＩＣＢ組立体４０１、４０２の下面を上向きにする。その状態で、第２層の単位セル２００と第３層の単位セル２００を並べれば、ＩＣＢ組立体４０１、４０２の下面に単位セル２００が並べられるようになる。その後、上側から一括溶接すれば、ＩＣＢ組立体４０１、４０２の下面と単位セル２００とが連結される。

図２１の溶接まで終われば、コ字状バスバー４２１ｃ、４２１ｃ’に互いに連結されて第４層と第３層にある単位セル２００同士が電気的に接続され、コ字状バスバー４２２ｃ、４２２ｃ’に互いに連結されて第２層と第１層にある単位セル２００同士が電気的に接続されることで、図６の「Ｓ２２」は具現されたが、バスバーフレーム４１０の配列方向に並んで置かれた他の単位セル２００同士の電気的接続が未だに行われていない。すなわち、図６で第３層と第２層にある単位セル２００同士が上下に直列で連結（Ｓ２３）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４１０をヒンジ構造であるジョイント部材４１５を支点にして半分に折れば、単位セル２００が積層される。例えば、図２１の中央部分から外側に折り下げれば、ジョイント部材４１５を支点にして逆Ｖ字状に折り畳まれながら積層され、最終的には図２２のように、第１層〜第４層の全部で４つの層が積層された構造に折り畳まれる。図２２には、図６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。

図２３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において、単位セルの直列連結、具体的には第３層と第２層にある単位セル２００同士の上下直列連結（Ｓ２３）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２３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２２のように積層した後、ＩＣＢフレーム４１０から側面（図示した例では左側であり、ＩＣＢフレーム４１０では第３側辺４１１ｃ側である）に露出している上下層のバスバー４２１ｂ、４２２ｂ’の間に追加バスバー４３０ａ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４２１ｂ、４２２ｂ’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（Ｓ２３）される。

ＩＣＢフレーム４１０の他側面（図示した例では右側であり、ＩＣＢフレーム４１０では第４側辺４１１ｄ側である）では、バスバー４２１ｂ’、４２２ｂ（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４３０ｂを結合する。すると、バスバー４２１ｂ’、４２２ｂの間が連結されながら、第３層の左側単位セル２００と第２層の左側単位セル２００との間が上下直列で連結（Ｓ２３）される。

このように、側面で追加バスバー４３０ａ、４３０ｂ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（Ｓ２３）がすべて具現され、図２１の構造でＩＣＢフレーム４１０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２２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。

追加バスバー４３０ａ、４３０ｂの形状と個数は、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２３に示した２つの単純長方形状の追加バスバー４３０ａ、４３０ｂは、積層状態で上下に隣接する層同士を連結するものであり、より詳しくは、第３層と第２層の単位セル２００同士を連結するものである。

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（Ｓ２３）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２３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４００が完成される。このバッテリーモジュール４００は、図６に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４０１、４０２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。

このように本発明は、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。

以上詳述したように、本発明はこのようなバッテリーモジュールの製造方法を行うための、新規な構造のＩＣＢ組立体も提案する。このようなＩＣＢ組立体は、同じ形状のＩＣＢフレームに多様な形状のバスバーを多様な組合せで嵌め込んで使用でき、ヒンジ連結構造を通じて他のＩＣＢ組立体と連結できるものであるため、連結部位を支点にしてＩＣＢ組立体を折り畳むことでＩＣＢ組立体に連結されているバッテリーセルを積層できる新規な部品である。すなわち、本発明のＩＣＢ組立体は、ヒンジ連結構造で折り畳んで積層でき、多様な電気的接続関係を具現できるように多様なバスバーを変えて嵌め込むことができる部品である。

以上のように、本発明の実施形態で説明したオプション４の構造は、図２３のようなバッテリーモジュール４００として具現されて、タイプ２のＩＣＢフレームにＨｖターミナルバスバー、連結用バスバー、コ字状バスバー、Ｓ字状バスバーのような異なる形状のバスバーを嵌め込んだ２種のＩＣＢ組立体を全部で２つ用意し、このようなＩＣＢ組立体を用いて単位セルをＩＣＢ組立体の上側と下側、すなわち上下から一括溶接し、折り畳んで積層し、積層された単位セル同士の上下直列連結のために側面から追加バスバーを結合する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４００は、ＩＣＢ組立体４０２に４つが連結されているが、水平方向では相互電気的に接続されておらず、上下方向のみに電気的に直列で連結された単位セル２００、ＩＣＢ組立体４０１を通じて４つが連結されており、最下端の単位セル２００同士が水平方向で互いに電気的に接続され、上下方向でも電気的に直列で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４００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４０１、４０２の間はジョイント部材４１５で連結され、ＩＣＢ組立体４０１、４０２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４３０ａ、４３０ｂが結合されている。上下に置かれる２つの単位セル２００の間は、ＩＣＢ組立体４０１、４０２に組み立てられたコ字状バスバーであるバスバー４２１ｃ、４２１ｃ’を通じて上下直列で連結（Ｓ２２）されている。コ字状バスバーであるバスバー４２１ｃ、４２１ｃ’を通じて連結されていない２つの単位セル２００の間は、追加バスバー４３０ａ、４３０ｂを通じて上下直列で連結（Ｓ２３）されている。第１層で対向する単位セル２００同士は、バスバー４２２ａを通じて平面上で直列で連結（Ｓ２１）されている。ＩＣＢ組立体４０１、４０２のＩＣＢフレーム４１０は同じ形状であって、バスバー４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ａ’、４２１ｂ’、４２１ｃ’、４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｂ’、４２２ｃ’のみを変えて嵌め込んで別様に適用した多様な種類のＩＣＢ組立体である。

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で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。

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重ねて溶接するなどで結合して達成することができる。特に、本発明によれば、１つのＩＣＢ組立体に４つの単位セルを連結できるため、より少ない数の部品を持ってバッテリーモジュールを製造可能になり、より速くバッテリーモジュールを製造できるという長所もある。

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 バッテリーセル
１１２ セルリード、正極セルリード、負極セルリード
１２０ パウチ型ケース
２００ 単位セル、右側単位セル、左側単位セル、Ｐバンク単位セル
２３０ バッテリーセル組立体
２５０ バッテリーモジュール
４００ バッテリーモジュール
４０１ ＩＣＢ組立体
４０２ ＩＣＢ組立体
４１０ ＩＣＢフレーム、バスバーフレーム
４１１ａ 第１側辺
４１１ｂ 第２側辺
４１１ｃ 第３側辺
４１１ｄ 第４側辺
４１２ 突出部
４１５ ジョイント部材
４１６ 溝
４２１ａ バスバー
４２１ａ’ バスバー
４２１ｂ バスバー
４２１ｂ’ バスバー
４２１ｃ コ字状バスバー
４２１ｃ’ コ字状バスバー
４２２ａ バスバー
４２２ｂ バスバー
４２２ｂ’ バスバー
４２２ｃ コ字状バスバー
４２２ｃ’ コ字状バスバー
４３０ａ 追加バスバー
４３０ｂ 追加バスバー
Ａ２１ 第１セルリード載置部
Ａ２１’ 第１裏面セルリード載置部
Ａ２２ 第２セルリード載置部
Ａ２２’ 第２裏面セルリード載置部
Ａ２３ 第３セルリード載置部
Ａ２３’ 第３裏面セルリード載置部
Ａ２４ 第４セルリード載置部
Ａ２４’ 第４裏面セルリード載置部
Ｂ２１ 第１Ｈｖターミナル載置部
Ｂ２１’ 第１裏面Ｈｖターミナル載置部
Ｂ２２ 第２Ｈｖターミナル載置部
Ｂ２２’ 第２裏面Ｈｖターミナル載置部
ＢＭＳ バッテリー管理システム
Ｃ２１ 第１バスバー挿入孔
Ｃ２１’ 追加第１バスバー挿入孔
Ｃ２２ 第２バスバー挿入孔
Ｃ２２’ 追加第２バスバー挿入孔
Ｃ２３ 第３バスバー挿入孔
Ｃ２３’ 追加第３バスバー挿入孔
Ｃ２４ 第４バスバー挿入孔
Ｃ２４’ 追加第４バスバー挿入孔
Ｃ２５ 第１側面バスバー挿入孔
Ｃ２６ 第２側面バスバー挿入孔

Claims (20)

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て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フレームに組み立てら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フレームの上面及び下面に前記セルリードが載置される、ＩＣＢ組立体。
2. 前記ＩＣＢフレームは、多様な形状のバスバーを別様に適用できるように形成されている、請求項１に記載のＩＣＢ組立体。
3. 前記ＩＣＢフレームには、前記セルリードのうちいずれか１つのセルリードと連結されるバスバー、前記セルリードのうち対向するセルリード同士を連結するバスバー、及び前記セルリードのうち前記ＩＣＢフレームを基準にして上下に置かれるセルリード同士を連結するバスバーの少なくともいずれか１つを任意の位置に組み立て可能にする複数の段差とバスバー挿入孔が形成されている、請求項１又は２に記載のＩＣＢ組立体。
4. 前記バスバーは、前記段差と前記バスバー挿入孔を通じて前記ＩＣＢフレームに組み立て可能な多様な形状のバスバーからなる群より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、請求項３に記載のＩＣＢ組立体。
5. 前記ＩＣＢフレームは、長さと幅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前記バッテリーセルが相互対向して位置するように前記バッテリーセルのセルリードを載置可能なセルリード載置部、Ｈｖターミナル載置部、及びバスバー挿入孔を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のＩＣＢ組立体。
6. 前記バスバーは、前記セルリード載置部に着脱自在に組み立てられる、請求項５に記載のＩＣＢ組立体。
7. 前記セルリード載置部は、前記ＩＣＢフレームの長手方向の第１側辺及び第２側辺に沿って２か所ずつ両側に形成されており、第１セルリード載置部及び第３セルリード載置部が第１側辺に沿って形成され、前記第１セルリード載置部と対向する第２セルリード載置部及び前記第３セルリード載置部と対向する第４セルリード載置部が第２側辺に沿って形成され、
   前記Ｈｖターミナル載置部は、前記第１側辺及び前記第２側辺に垂直な幅方向の第３側辺及び第４側辺の側にそれぞれ形成され、前記第３側辺側の第１Ｈｖターミナル載置部及び前記第４側辺側の第２Ｈｖターミナル載置部を含む、請求項５又は６に記載のＩＣＢ組立体。
8. 前記第１セルリード載置部、前記第２セルリード載置部、前記第３セルリード載置部、及び前記第４セルリード載置部と前記第１Ｈｖターミナル載置部及び前記第２Ｈｖターミナル載置部は前記ＩＣＢフレームの上面に形成され、
   前記ＩＣＢフレームの下面には、前記第１セルリード載置部、前記第２セルリード載置部、前記第３セルリード載置部、及び前記第４セルリード載置部のそれぞれの反対側面に前記第１セルリード載置部、前記第２セルリード載置部、前記第３セルリード載置部、及び前記第４セルリード載置部と鏡面対称に形成される第１裏面セルリード載置部、第２裏面セルリード載置部、第３裏面セルリード載置部、及び第４裏面セルリード載置部が形成され、
   前記第１Ｈｖターミナル載置部及び前記第２Ｈｖターミナル載置部のそれぞれの反対側面に前記第１Ｈｖターミナル載置部及び前記第２Ｈｖターミナル載置部と鏡面対称に形成される第１裏面Ｈｖターミナル載置部及び第２裏面Ｈｖターミナル載置部が形成される、請求項７に記載のＩＣＢ組立体。
9. 前記バスバー挿入孔は、前記第３側辺から前記第１セルリード載置部の方へバスバーを挿入するための第１バスバー挿入孔と、前記第３側辺から前記第２セルリード載置部の方へ他のバスバーを挿入するための第２バスバー挿入孔と、前記第４側辺から前記第３セルリード載置部の方へさらに他のバスバーを挿入するための第３バスバー挿入孔と、前記第４側辺から前記第４セルリード載置部の方へさらに他のバスバーを挿入するための第４バスバー挿入孔と、前記第３側辺から前記第１裏面セルリード載置部の方へバスバーを挿入するための追加第１バスバー挿入孔と、前記第３側辺から前記第２裏面セルリード載置部の方へ他のバスバーを挿入するための追加第２バスバー挿入孔と、前記第４側辺から前記第３裏面セルリード載置部の方へさらに他のバスバーを挿入するための追加第３バスバー挿入孔と、前記第４側辺から前記第４裏面セルリード載置部の方へさらに他のバスバーを挿入するための追加第４バスバー挿入孔と、前記第２側辺から内側に前記第２セルリード載置部と第４セルリード載置部との間に形成される第１側面バスバー挿入孔と、前記第１側辺から内側に前記第１セルリード載置部と第３セルリード載置部との間に形成される第２側面バスバー挿入孔とを含む、請求項８に記載のＩＣＢ組立体。
10. 前記バスバーは、前記第１Ｈｖターミナル載置部に置かれる部分及び前記第２セルリード載置部に置かれる部分を含むＨｖターミナルバスバーと、前記第２Ｈｖターミナル載置部に置かれる部分及び前記第３セルリード載置部に置かれる部分を含む他のＨｖターミナルバスバーと、前記第２裏面セルリード載置部に置かれる連結用バスバーと、前記第３裏面セルリード載置部に置かれる他の連結用バスバーと、前記第１セルリード載置部及び前記第１裏面セルリード載置部に同時に置かれるコ字状バスバーと、前記第４セルリード載置部及び前記第４裏面セルリード載置部に同時に置かれる他のコ字状バスバーとを含む、請求項９に記載のＩＣＢ組立体。
11. 前記Ｈｖターミナルバスバーは、前記第１Ｈｖターミナル載置部及び前記第２セルリード載置部に置かれて組み立てられ、前記他のＨｖターミナルバスバーは前記第２Ｈｖターミナル載置部及び前記第３セルリード載置部に置かれて組み立てられ、前記連結用バスバーは前記追加第２バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記他の連結用バスバーは前記追加第３バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記コ字状バスバーは前記第２側面バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記他のコ字状バスバーは前記第１側面バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられる、請求項１０に記載のＩＣＢ組立体。
12. 前記バスバーは、前記第２裏面セルリード載置部及び前記第３裏面セルリード載置部に置かれるＳ字状バスバーと、前記第２セルリード載置部に置かれる連結用バスバーと、前記第３セルリード載置部に置かれる他の連結用バスバーと、前記第１セルリード載置部及び前記第１裏面セルリード載置部に同時に置かれるコ字状バスバーと、前記第４セルリード載置部及び前記第４裏面セルリード載置部に同時に置かれる他のコ字状バスバーとを含む、請求項９に記載のＩＣＢ組立体。
13. 前記Ｓ字状バスバーは前記第２裏面セルリード載置部及び前記第３裏面セルリード載置部に置かれて組み立てられ、前記連結用バスバーは前記第３バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記他の連結用バスバーは前記第４バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記コ字状バスバーは前記第２側面バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられ、前記他のコ字状バスバーは前記第１側面バスバー挿入孔に嵌められて組み立てられる、請求項１２に記載のＩＣＢ組立体。
14. 前記ＩＣＢ組立体は、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、請求項１から１３のいずれか一項に記載のＩＣＢ組立体。
15. 前記ＩＣＢフレームの側面には棒状の突出部が形成されており、長手方向に並んだ２つのＩＣＢフレームの側面の間に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１４に記載のＩＣＢ組立体。
16. 前記バスバーは、前記ＩＣＢフレームの上面及び下面に組み立てられる、請求項１から１５のいずれか一項に記載のＩＣＢ組立体。
17. （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て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フレームに組み立てら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むＩＣＢ組立体を用意する段階であって、同じ形状のＩＣＢフレームにバスバーのみを変えて嵌め込んで別様に適用して多様なＩＣＢ組立体を用意する段階と、
    （ｂ）前記ＩＣＢ組立体の前記ＩＣＢフレームをヒンジ構造で側面で連結して前記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前記ＩＣＢフレームの上面及び下面に載置し、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であって、前記バスバー上に前記セルリードを載置して前記バッテリーセルを平面に並べ、並べられたバッテリーセルに対して上側及び下側から前記バスバーとセルリードとを一括溶接して前記ＩＣＢ組立体と前記バッテリーセルとを連結する段階と、
    （ｄ）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、
    （ｅ）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。
18. 前記（ｃ）段階は、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前記ＩＣＢフレームの上面に載置し、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であって、前記バスバー上に前記セルリードを載置して前記バッテリーセルを平面に並べ、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て前記ＩＣＢ組立体と前記バッテリーセルとを連結した後、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、前記ＩＣＢフレームの下面に残りのバッテリーセルを並べて前記バスバーとセルリードとを一括溶接する段階である、請求項１７に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
19. 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て位置するように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、
    それぞれの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フレームに組み立てら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、
    前記ＩＣＢ組立体の上面と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、上下に置かれた２つのバッテリーセルの間は前記ＩＣＢ組立体に組み立てられたバスバーを通じて上下直列で連結され、
    それぞれの前記ＩＣＢ組立体のＩＣＢフレームは同じ形状であって、バスバーのみを変えて嵌め込んで別様に適用した多様な種類のＩＣＢ組立体である、バッテリーモジュール。
20. 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て並列に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１９に記載のバッテリーモジュール。

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