JP2023064022A - 電気自動車用バッテリーモジュール - Google Patents
電気自動車用バッテリーモジュール Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023064022A JP2023064022A JP2021206299A JP2021206299A JP2023064022A JP 2023064022 A JP2023064022 A JP 2023064022A JP 2021206299 A JP2021206299 A JP 2021206299A JP 2021206299 A JP2021206299 A JP 2021206299A JP 2023064022 A JP2023064022 A JP 2023064022A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensing
- busbar
- battery
- power
- case
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 14
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
- H01M50/521—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
- H01M50/526—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material having a layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
- H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
- H01M50/521—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
- H01M50/522—Inorganic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
- H01M50/521—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
- H01M50/524—Organic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
【課題】重さを軽量化するとともに製造原価を大幅に節減できるようにした電気自動車用バッテリーモジュールを提供する。【解決手段】モジュールケース１００；前記モジュールケース１００の内部に設置される複数個のバッテリーセル；前記モジュールケース１００の一側面に設置され、前記バッテリーセルを互いに電気的に連結するための複数個のセンシングバスバー３００；および前記センシングバスバー３００のうち、一端と他端にそれぞれ電気的に連結される複数個のパワーバスバー４００を含むことを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は電気自動車用バッテリーモジュールに関し、特に重さを軽量化するとともに、製造原価を大幅に節減できるようにした電気自動車用バッテリーモジュールに関する。
電気自動車は電気を動力にする自動車であって、化石燃料の燃焼から駆動エネルギーを得るものではなく、バッテリーに蓄積された電気でモータを回転させて駆動エネルギーを得る自動車をいう。
このような電気自動車は１８７３年にガソリン自動車より先に開発されたが、当時はバッテリーの製作技術の限界によるバッテリーの重い重量および充電にかかる長い時間などの問題で実用化されることができなかった。
しかし、環境汚染が深刻となり、資源不足の問題が台頭するにつれて、１９９０年代から各国の自動車企業等の電気自動車の開発競争が激しく展開されている。
現在電気自動車は一般的な内燃機関車と比較する時、価格が高いため電気自動車の普及が遅いのが実情であり、電気自動車の販売促進のための価格競争力を確保するためには電気自動車の製造原価の４０％に達するバッテリー価格の下落が必須であるが、通常１ｋＷｈ当たり１００ドルまでに下がらないと既存の内燃機関車と肩を並べる程度の価格競争力は生じないと言われている。
したがって、各国の電気自動車製造業者だけでなく、電気自動車用バッテリー製造業者ではバッテリーの製造原価を下げるための研究開発（Ｒ＆Ｄ）と生産効率化に取り組んでいる。
一般的に電気自動車に使われるバッテリーモジュールは、金属材からなるモジュールケース、モジュールケースの内部に収容される多数のバッテリーセル、バッテリーセルの電極リードと電気的に連結されるセンシングバスバー、センシングバスバーと電気的に連結されるパワーバスバーで構成される。
韓国登録特許第１０－２１８７０６７号（２０２０１１３０登録）は、バッテリーモジュールおよびバッテリーモジュールの製造方法に関して記載されており、開示された技術によると、電極リードが備えられるバッテリーセルが複数で設けられ、複数のバッテリーセルが互いに積層されるバッテリーセル積層体；および複数のバッテリーセルのうちいずれか一つのバッテリーセルの電極リードと、いずれか一つのバッテリーセルに隣り合う他の一つのバッテリーセルの電極リードが互いに連結される電極リード連結体が折り曲げられて結合されるＩＣＢカバーを含み、ＩＣＢカバーは複数で設けられ、複数のＩＣＢカバーは互いに異なるレイヤを有するように配置され、複数のＩＣＢカバーは、バッテリーセルの本体から近接した位置に配置される第１ＩＣＢカバー；およびバッテリーセルの本体から第１ＩＣＢカバーより遠距離に配置される第２ＩＣＢカバーを含むことを特徴とする。
韓国公開特許第１０－２０１９－００４２３４１号（２０１９０４２４公開）はバッテリーモジュールおよびこれを含むバッテリーパックに関して記載されている。開示された技術によると、垂直方向に隣り合って連続配列され、正（＋）極および負（－）極が同一方向に配置される複数個のバッテリーセル；複数個のバッテリーセルを収容するモジュールケース；モジュールケースの一面に配置されて互いに隣り合うバッテリーセルの正（＋）極を電気的に連結する正極端子結合部；と正極端子結合部から垂直折り曲げ延びる正極端子延長部；を具備する正極バスバー；および正極バスバーと対向するモジュールケースの他面に配置されて互いに隣り合うバッテリーセルの負（－）極を電気的に連結する負極バスバーを含んで構成されることを特徴とする。
上述した通り、従来のバッテリーモジュールの構成のうちバスバーは、そのほとんどが電気伝導性が優秀な銅で製造されるが、金属材である銅が有する素材の特性上、重さが重く製造原価が高い短所がある。
このように銅素材からなるバスバーは一般的に一つのバッテリーモジュールに１２個～２０個まで設置され、一般的な電気自動車には６～２０個のバッテリーモジュールで構成されるバッテリーパックが設置される。
したがって、銅素材からなるバスバーを使うバッテリーモジュールはその重さが相当に重いためバッテリーパックの重量増加の要因となり、このようなバッテリーパックの重量の増加は電気自動車の燃費低下の要因となる。
また、銅素材からなるバスバーを使うバッテリーモジュールは製造原価が高いため、電気自動車の製造原価で占める比重が高い短所があった。
本発明が達成しようとする技術的課題は前述したような問題点を解決するためのものであって、重さを軽量化するとともに製造原価を大幅に削減できるようにした電気自動車用バッテリーモジュールを提供する。
このような課題を解決するために、本発明の一特徴によると、モジュールケース；前記モジュールケースの内部に設置される複数個のバッテリーセル；前記モジュールケースの一側面に設置され、前記バッテリーセルを互いに電気的に連結するための複数個のセンシングバスバー；および前記センシングバスバーのうち、一端と他端にそれぞれ電気的に連結される複数個のパワーバスバーを含む電気自動車用バッテリーモジュールを提供する。
一実施例において、前記モジュールケースは、内部に収容空間が備えられ、前記収容空間に前記バッテリーセルを設置するためのケース部；前記ケース部の上部に形成されて前記ケース部の上部を開閉するためのカバー部；前記ケース部の一側面に形成されて前記バッテリーセルから引き出される電極リードを外部に露出させるための複数個のリードスリット部；および前記リードスリット部の両側に形成されて前記センシングバスバーまたは前記パワーバスバーを設置できるようにするためのバスバー設置部を含むことを特徴とする。
一実施例において、前記センシングバスバーは、アルミニウム素材からなる第１センシングレイヤ部；および前記第１センシングレイヤ部の一面に形成され、銅素材からなる第２センシングレイヤ部を含むことを特徴とする。
一実施例において、前記センシングバスバーは、前記第１センシングレイヤ部と第２センシングレイヤ部が８０～９０：１０～２０の厚さ比で形成されたことを特徴とする。
一実施例において、前記第２センシングレイヤ部は、厚さが０．４ｍｍ以上であることを特徴とする。
一実施例において、前記センシングバスバーは、前記第１センシングレイヤ部と前記第２センシングレイヤ部間に形成され、接合力９ｋｇｆ／２５ｍｍ以上を有するセンシングバスバー接合層をさらに含むことを特徴とする。
一実施例において、前記センシングバスバーは、前記第１センシングレイヤ部の表面と前記第２センシングレイヤ部の表面にそれぞれ形成されるセンシングバスバーメッキ層をさらに含むことを特徴とする。
一実施例において、前記パワーバスバーは、アルミニウム素材からなる第１パワーレイヤ部；および前記第１パワーレイヤ部の一面に形成され、銅素材からなる第２パワーレイヤ部を含むことを特徴とする。
一実施例において、前記パワーバスバーは、第１パワーレイヤ部と第２パワーレイヤ部が８０～９０：１０～２０の厚さ比で形成されたことを特徴とする。
一実施例において、前記パワーバスバーは、前記第１パワーレイヤ部と前記第２パワーレイヤ部間に形成され、接合力９ｋｇｆ／２５ｍｍ以上を有するパワーバスバー接合層をさらに含むことを特徴とする。
一実施例において、前記パワーバスバーは、前記第１パワーレイヤ部の表面と前記第２パワーレイヤ部の表面にそれぞれ形成されるパワーバスバーメッキ層をさらに含むことを特徴とする。
本発明によると、バッテリーモジュールを構成する複数個のバッテリーセルを電気的に連結するセンシングバスバーおよびパワーバスバーの構造改善を通じて重さを軽量化することによって、バッテリーモジュールが使われる電気自動車の電費を向上させることができる効果がある。
また、バッテリーモジュールの製造原価を大幅に下げて電気自動車の製造原価を下げることができるようになることによって、電気自動車の普及をさらに活性化できる効果がある。
また、センシングバスバーまたはパワーバスバー素材の接合力を向上させ、塩水によるガルバニック腐食およびアルミニウム腐食を防止できる効果がある。
以下では、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で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明に関する説明は構造的乃至機能的説明のための実施例に過ぎないため、本発明の権利範囲は本文に説明された実施例によって制限されるものと解釈されてはならない。すなわち、実施例は多様な変更が可能であり、多様な形態を有することができるため、本発明の権利範囲は技術的思想を実現できる均等物を含むものと理解されるべきである。また、本発明で提示された目的または効果は、特定の実施例がこれを全て含まなければならないとか、そのような効果のみを含まなければならないという意味ではないので、本発明の権利範囲はこれによって制限されるものと理解されてはならない。
一方、本発明で叙述される用語の意味は次のように理解されるべきである。
「第１」、「第２」等の用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別するためのものであって、これらの用語によって権利範囲が限定されてはならない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名され得、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名され得る。
或る構成要素が他の構成要素に「連結されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されてもよいが、中間に他の構成要素が存在してもよいと理解されるべきである。反面、或る構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないものと理解されるべきである。一方、構成要素の間の関係を説明する他の表現、すなわち「～間に」と「すぐに～間に」または「～に隣り合う」と「～に直接隣り合う」等も同様に解釈されるべきである。
単数の表現は文脈上明白に異なるように意味しない限り複数の表現を含むものと理解されるべきであり、「含む」または「有する」等の用語は実施された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。
ここで使われるすべての用語は異なって定義されない限り、本発明が属する分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に使われる辞書に定義されている用語は関連技術の文脈上有する意味と一致するものと解釈されるべきであり、本発明で明白に定義しない限り理想的または過度に形式的な意味を有するものと解釈され得ない。
本発明の実施例に係る電気自動車用バッテリーモジュールについて、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る電気自動車用バッテリーモジュールを説明する図面であり、図２は一実施例に係る電気自動車用バッテリーモジュールを説明する断面例示図である。
図１～図２を参照すると、電気自動車用バッテリーモジュール１０は、モジュールケース１００、バッテリーセル２００、センシングバスバー３００、パワーバスバー４００を含む。
モジュールケース１００は、内部に複数個のバッテリーセル２００を収容し、一側面にはセンシングバスバー３００とパワーバスバー４００の設置が可能であるようにする。
一実施例において、モジュールケース１００は、ケース部１１０、カバー部１２０、リードスリット部１３０、バスバー設置部１４０からなり得る。
ケース部１１０は、内部に収容空間が備えられ、その収容空間にバッテリーセル２００を設置できるようにする。
一実施例において、ケース部１１０は、外部衝撃、熱、振動などからバッテリーセル２００を保護するためにステンレス鋼で製造されることが好ましい。
ステンレス鋼は融点が高いためバッテリー発火の可能性が低く、バッテリー発火による爆発の危険を減らすことができるだけでなく、強度が優れているため外部の物理的衝撃からバッテリーセル２００を保護することができ、腐食にも強いためサビがあまり発生しない長所がある。
一実施例において、ケース部１１０は、内部面に少なくとも一つ以上の緩衝パット（説明の便宜上図面には図示しない）が備えられ、外部衝撃を緩衝させてバッテリーセル２００に衝撃が伝達されないようにすることができる。
一実施例において、緩衝パッドは、ケース部１１０の収容空間に複数個のバッテリーセル２００をできるだけ容易に収容できるように、スポンジなどのように弾性を有する素材からなることが好ましい。
カバー部１２０は、ケース部１１０の上部に形成されてケース部１１０の上部を開閉させる。
一実施例において、カバー部１２０は、ケース部１１０と同じステンレス鋼で製造され得る。
リードスリット部１３０は、ケース部１１０の一側面に互いに一定の間隔（例えば、５～１０ｍｍ）を置いて複数個で形成されてバッテリーセル２００から引き出される電極リード２２０をケース部１１０の外部に露出させる。
一実施例において、リードスリット部１３０は、ケース部１１０の前側面または後側面または両方に形成され得る。
バスバー設置部１４０は、リードスリット部１３０の両側に形成されてセンシングバスバー３００またはパワーバスバー４００を設置できるようにする。
一実施例において、バスバー設置部１４０は、樹脂のように絶縁性を有する素材で形成され、リードスリット部１３０を通じて外部に露出された電極リード２２０と電気的に連結されるセンシングバスバー３００またはセンシングバスバー３００と電気的に連結されるパワーバスバー４００が設置されるようにする。
バッテリーセル２００は、モジュールケース１００の内部に複数個で設置される。
一実施例において、バッテリーセル２００は、ケース部１００の内部に備えられた収容空間に収容されるものの、パウチタイプで適用されることが好ましいであろうが、これに限定されるものではない。
一実施例において、バッテリーセル２００は、セルケース２１０、電極組立体（説明の便宜上図面には図示しない）、電極リード２２０からなり得る。
セルケース２１０は、樹脂層／金属層／樹脂層が順次積層された多層のパウチフィルムからなる上部ケースと下部ケースで構成されてその内部に電極組立体を収容し、電極リード２２０が外部に突出した状態で上部ケースと下部ケースの縁部分が接触して熱融着されることによって密封される。
電極組立体は、交互的に繰り返し積層された正極板と負極板間にセパレータを介在させた形態を有し、両側の最外郭には絶縁のためにセパレータが位置することが好ましい。
ここで、正極板は、正極集電体およびその一面上にコーティングされる正極活物質層からなり、一側端部には正極活物質がコーティングされていない正極無コーティング部領域が形成されるが、このような正極無コーティング部領域は正極タブとして機能する。
負極板は、負極集電体およびその一面または両面上にコーティングされる負極活物質層からなり得、一側端部には負極活物質がコーティングされていない負極無コーティング部領域が形成されるが、このような負極無コーティング部領域は負極タブとして機能する。
セパレータは正極板と負極板間に介在されて互いに異なる極性を有する電極板同士で直接接触することを防止するものの、正極板と負極板間で電解質を媒介体としてイオンの移動を可能とするために多孔性材質からなり得る。
電極リード２２０は、それぞれ正極タブおよび負極タブと電気的に連結されてセルケース２１０の外側に引き出されるように形成される。
この時、電極リード２２０は一対がバッテリーセル２００の長さ方向の一側に突出するように形成されたり、バッテリーセル２００の長さ方向の両側にそれぞれ突出するように形成され得る。
センシングバスバー３００は、モジュールケース１００の一側面に複数個で設置され、バッテリーセル２００を互いに電気的に連結する。
すなわち、リードスリット部１３０を通じてケース部１００の外部に露出された電極リード２２０は、センシングバスバー３００と密着するように折り曲げられた後、複数個のセンシングバスバー３００に溶接などによって固定されるのである。
一実施例において、センシングバスバー３００は、銅とアルミニウムが接合されたクラッドメタルで形成され得る。
パワーバスバー４００は、複数個で備えられ、複数個のセンシングバスバー３００のうち一端と他端にそれぞれ電気的に連結されることによって、バッテリーモジュールの外部と内部を最終的に連結させる大電流段の役割をする。
一実施例において、パワーバスバー４００は、複数個のセンシングバスバーのうち最も左側に設置されたセンシングバスバーと最も右側に設置されたセンシングバスバーにそれぞれ電気的に連結され得るものである。
一実施例において、パワーバスバー４００は、銅とアルミニウムが接合されたクラッドメタルで形成され得る。
上述したような構成を有する電気自動車用バッテリーモジュール１０は、福数個のバッテリーセル２００を電気的に連結するセンシングバスバー３００およびパワーバスバー４００の構造改善を通じて重さを軽量化することによって、バッテリーモジュールが使われる電気自動車の電費を向上させることができる。
また、電気自動車用バッテリーモジュール１０の製造原価を大幅に下げて電気自動車の製造原価を下げることができるようになることによって、電気自動車の普及をさらに活性化することができる。
図３は、図１にあるセンシングバスバーを説明する図面である。
図３を参照すると、センシングバスバー３００は、第１センシングレイヤ部３１０、第２センシングレイヤ部３２０を含む。
第１センシングレイヤ部３１０は、アルミニウム素材からなる。
一実施例において、第１センシングレイヤ部３１０は、「□」の形状、「⊂」の形状などの多様な形状からなり得る。
第２センシングレイヤ部３２０は、第１センシングレイヤ部３１０の一面に形成され、銅素材からなる。
一実施例において、第２センシングレイヤ部３２０は、第１センシングレイヤ部３１０に対応する形状からなり得る。
一実施例において、第２センシングレイヤ部３２０は、第１センシングレイヤ部３１０の一面に摩擦溶接で接合され得る。
この時、第１センシングレイヤ部３１０と第２センシングレイヤ部３２０が８０～９０：１０～２０の厚さ比で形成され、第２センシングレイヤ部３２０は、厚さが少なくとも０．４ｍｍ以上であることを特徴とする。
例えば、アルミニウムと銅の含量が８５：１５の場合、第１センシングレイヤ部３１０と第２センシングレイヤ部３２０の厚さ比８５：１５、重量比６３：３７からなり得る。
また、センシングバスバー３００のサイズが縦長１００ｍｍ、横長１０ｍｍ、厚さ３ｍｍである場合に、第１センシングレイヤ部３１０の厚さが２５５ｍｍであり、第２センシングレイヤ部３２０の厚さが０４５ｍｍであってもよい。
このようなセンシングバスバー３００は、バッテリーセル２００の電極リード２２０と溶接で連結されるため、第２センシングレイヤ部３２０の厚さが０．４ｍｍ以上必要であり、第２センシングレイヤ部３２０の厚さが０．４ｍｍ未満の場合には電極リード２２０と溶接時にＣＣＡ内部のアルミニウムが表面に湧出して脆性（Ｃｒａｃｋ）が発生する可能性がある。
上述したような構成を有したセンシングバスバー３００は、センシングバスバー接合層３３０、センシングバスバーメッキ層３４０をさらに含むことができる。
センシングバスバー接合層３３０は、第１センシングレイヤ部３１０と第２センシングレイヤ部３２０の間に形成され、接合力が９ｋｇｆ／２５ｍｍ以上を有する。
すなわち、第１センシングレイヤ部３１０と第２センシングレイヤ部３２０の間の接合力が９ｋｇｆ／２５ｍｍ以上であるため、センシングバスバー３００と電極リード２２０の溶接時に第１センシングレイヤ部３１０と第２センシングレイヤ部３２０が剥離されないようにする。
一実施例において、センシングバスバー接合層３３０は、摩擦溶接によって第１センシングレイヤ部３１０が溶融しながらアルミニウムの拡散層をなし、第２センシングレイヤ部３２０が溶融しながら銅の拡散層をなし、アルミニウムの拡散層と銅の拡散層が混合されて混合層をなして硬化して形成されるものである。
センシングバスバーメッキ層３４０は、第１センシングレイヤ部３１０の表面と第２センシングレイヤ部３２０の表面にそれぞれ形成される。
一実施例において、センシングバスバーメッキ層３４０は、リールツーリール方式などの多様な方式を利用して第１センシングレイヤ部３１０の表面と第２センシングレイヤ部３２０の表面それぞれにニッケルメッキされたものであり得る。
上述したような構成を有するセンシングバスバー３００は、アルミニウムである第１センシングレイヤ部３１０と銅である第２センシングレイヤ部３２０間の接合力を向上させ、塩水によるガルバニック腐食およびアルミニウム腐食を防止することができる。
図４は、図１にあるパワーバスバーを説明する図面である。
図４を参照すると、パワーバスバー４００は、第１パワーレイヤ部４１０、第２パワーレイヤ部４２０を含む。
第１パワーレイヤ部４１０は、アルミニウム素材からなる。
一実施例において、第１パワーレイヤ部４１０は、「□」の形状、「⊂」の形状などの多様な形状からなり得る。
第２パワーレイヤ部４２０は、第１パワーレイヤ部４１０の一面に形成され、銅素材からなる。
一実施例において、第２パワーレイヤ部４２０は、第１パワーレイヤ部４１０に対応する形状からなり得る。
一実施例において、第２パワーレイヤ部４２０は、第１パワーレイヤ部４１０の一面に摩擦溶接で接合され得る。
この時、第１パワーレイヤ部４１０と第２パワーレイヤ部４２０が８０～９０：１０～２０の厚さ比で形成され、第２パワーレイヤ部４２０は、厚さが少なくとも０．４ｍｍ以上であることを特徴とする。
例えば、アルミニウムと銅の含量が８５：１５の場合、第１パワーレイヤ部４１０と第２パワーレイヤ部４２０の厚さ比８５：１５、重量比６３：３７からなり得る。
また、第１パワーレイヤ部４１０の厚さが２５５ｍｍであり、第２パワーレイヤ部４２０の厚さが０４５ｍｍであってもよい。
上述したような構成を有するパワーバスバー４００は、パワーバスバー接合層４３０、パワーバスバーメッキ層４４０をさらに含むことができる。
パワーバスバー接合層４３０は、第１パワーレイヤ部４１０と第２パワーレイヤ部４２０の間に形成され、接合力が９ｋｇｆ／２５ｍｍ以上を有する。
すなわち、第１パワーレイヤ部４１０と第２パワーレイヤ部４２０の間の接合力が９ｋｇｆ／２５ｍｍ以上であるので、パワーバスバー４００とセンシングバスバー３００の連結時に第１パワーレイヤ部４１０と第２パワーレイヤ部４２０が剥離されないようにする。
一実施例において、パワーバスバー接合層４３０は、摩擦溶接によって第１パワーレイヤ部４１０が溶融しながらアルミニウムの拡散層をなし、第２パワーレイヤ部４２０が溶融しながら銅の拡散層をなし、アルミニウムの拡散層と銅の拡散層が混合されて混合層をなして硬化して形成されるものである。
パワーバスバーメッキ層４４０は、第１パワーレイヤ部４１０の表面と第２パワーレイヤ部４２０の表面にそれぞれ形成される。
一実施例において、パワーバスバーメッキ層４４０は、リールツーリール方式などの多様な方式を利用して第１パワーレイヤ部４１０の表面と第２パワーレイヤ部４２０の表面それぞれにニッケルメッキされたものであり得る。
上述したような構成を有するパワーバスバー４００は、アルミニウムである第１パワーレイヤ部４１０と銅である第２パワーレイヤ部４２０間の接合力を向上させ、塩水によるガルバニック腐食およびアルミニウム腐食を防止することができる。
前記のように、第１センシングレイヤ部３１０と第２センシングレイヤ部３２０の２つのレイヤで構成されるセンシングバスバー３００および第１パワーレイヤ部４１０と第２パワーレイヤ部４２０の２つのレイヤで構成されるパワーバスバー４００の機械的特性と電気的特性を確認するために、既存のバッテリーモジュールで使われる銅からなるバスバーおよび３つのレイヤで構成されるバスバーと素材的特性を比較した実験を実施したし、実験の結果は下記の表１の通りである。
実験の結果、引張強度、電気抵抗、電気伝導率の特性は従来の銅からなるバスバーが優秀であるが、２つまたは３つのレイヤで構成されたバスバーは銅の量が少なくなって重量が軽く、既存の銅バスバー対比類似する温度上昇特性を有し、特に２つのレイヤで構成されたバスバーは高い延伸率を確保して加工性が非常に優秀なものと確認された。
また、２つのレイヤと３つのレイヤで構成されたバスバーの特性はほぼ類似しており、３つのレイヤで構成されるバスバーより２つのレイヤで構成されるバスバーを製造するのが容易であるため生産性が優秀であり、関連産業に非常に有用である。
以上、本発明の実施例は前述した装置および／または運用方法を通じてのみ具現されるものではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するためのプログラム、そのプログラムが記録された記録媒体等を通じて具現されてもよく、このような具現は前述した実施例の記載から本発明が属する技術分野の専門家であれば容易に具現できるものである。
以上、本発明の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るものではなく、下記の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ものである。
１０：電気自動車用バッテリーモジュール
１００：モジュールケース
１１０：ケース部
１２０：カバー部
１３０：リードスリット部
１４０：バスバー設置部
２００：バッテリーセル
２１０：セルケース
２２０：電極リード
３００：センシングバスバー
３１０：第１センシングレイヤ部
３２０：第２センシングレイヤ部
３３０：センシングバスバー接合層
３４０：センシングバスバーメッキ層
４００：パワーバスバー
４１０：第１パワーレイヤ部
４２０：第２パワーレイヤ部
４３０：パワーバスバー接合層
４４０：パワーバスバーメッキ層
１００：モジュールケース
１１０：ケース部
１２０：カバー部
１３０：リードスリット部
１４０：バスバー設置部
２００：バッテリーセル
２１０：セルケース
２２０：電極リード
３００：センシングバスバー
３１０：第１センシングレイヤ部
３２０：第２センシングレイヤ部
３３０：センシングバスバー接合層
３４０：センシングバスバーメッキ層
４００：パワーバスバー
４１０：第１パワーレイヤ部
４２０：第２パワーレイヤ部
４３０：パワーバスバー接合層
４４０：パワーバスバーメッキ層
Claims (5)
- モジュールケース；
前記モジュールケースの内部に設置される複数個のバッテリーセル；
前記モジュールケースの一側面に設置され、前記バッテリーセルを互いに電気的に連結するための複数個のセンシングバスバー；および
前記センシングバスバーのうち、一端と他端にそれぞれ電気的に連結される複数個のパワーバスバーを含む、電気自動車用バッテリーモジュール。 - 前記モジュールケースは、
内部に収容空間が備えられ、前記収容空間に前記バッテリーセルを設置するためのケース部；
前記ケース部の上部に形成されて前記ケース部の上部を開閉するためのカバー部；
前記ケース部の一側面に形成されて前記バッテリーセルから引き出される電極リードを外部に露出させるための複数個のリードスリット部；および
前記リードスリット部の両側に形成されて前記センシングバスバーまたは前記パワーバスバーを設置できるようにするためのバスバー設置部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車用バッテリーモジュール。 - 前記センシングバスバーは、
アルミニウム素材からなる第１センシングレイヤ部；および
前記第１センシングレイヤ部の一面に形成され、銅素材からなる第２センシングレイヤ部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車用バッテリーモジュール。 - 前記センシングバスバーは、
前記第１センシングレイヤ部と第２センシングレイヤ部が８０～９０：１０～２０の厚さ比で形成されたことを特徴とする、請求項３に記載の電気自動車用バッテリーモジュール。 - 前記第２センシングレイヤ部は、
厚さが０．４ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項３に記載の電気自動車用バッテリーモジュール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210142634A KR102434712B1 (ko) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 전기차용 배터리 모듈 |
| KR10-2021-0142634 | 2021-10-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023064022A true JP2023064022A (ja) | 2023-05-10 |
| JP7320298B2 JP7320298B2 (ja) | 2023-08-03 |
Family
ID=78844682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021206299A Active JP7320298B2 (ja) | 2021-10-25 | 2021-12-20 | 電気自動車用バッテリーモジュール |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230130146A1 (ja) |
| EP (1) | EP4170811A1 (ja) |
| JP (1) | JP7320298B2 (ja) |
| KR (1) | KR102434712B1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140144473A (ko) * | 2013-06-11 | 2014-12-19 | 주식회사 엘지화학 | 조립식 전압 센싱 버스 바를 포함하는 전지모듈 |
| KR20180119372A (ko) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 |
| JP2021506082A (ja) * | 2018-07-26 | 2021-02-18 | エルジー・ケム・リミテッド | バスバー組立体 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013051012A2 (en) * | 2011-06-06 | 2013-04-11 | Tata Motors Limited | Bimetallic busbar device for battery cell assemblies |
| KR20160053282A (ko) * | 2014-11-03 | 2016-05-13 | 주식회사 뉴인텍 | 클래드 메탈 버스바를 구비한 커패시터 |
| KR102056361B1 (ko) * | 2015-07-20 | 2019-12-16 | 주식회사 엘지화학 | 전극 리드 연결 구조물, 전극 리드 연결 구조물을 포함하는 전지 모듈과 이를 포함하는 전지 팩 |
| KR102082903B1 (ko) * | 2016-02-22 | 2020-02-28 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 |
| KR102436424B1 (ko) * | 2017-06-27 | 2022-08-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
| KR102187067B1 (ko) | 2017-08-10 | 2020-12-04 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 제조 방법 |
| KR102444124B1 (ko) | 2017-10-16 | 2022-09-16 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 |
| JP7067098B2 (ja) * | 2018-02-09 | 2022-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置 |
| JP2019186041A (ja) * | 2018-04-10 | 2019-10-24 | カルソニックカンセイ株式会社 | 組電池及び組電池の製造方法 |
| KR102372383B1 (ko) * | 2018-12-26 | 2022-03-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 에너지 밀도가 향상된 구조를 갖는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 |
| KR20220012038A (ko) * | 2020-07-22 | 2022-02-03 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 |
-
2021
- 2021-10-25 KR KR1020210142634A patent/KR102434712B1/ko active IP Right Grant
- 2021-12-13 EP EP21214107.1A patent/EP4170811A1/en active Pending
- 2021-12-14 US US17/550,279 patent/US20230130146A1/en active Pending
- 2021-12-20 JP JP2021206299A patent/JP7320298B2/ja active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140144473A (ko) * | 2013-06-11 | 2014-12-19 | 주식회사 엘지화학 | 조립식 전압 센싱 버스 바를 포함하는 전지모듈 |
| KR20180119372A (ko) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 |
| JP2021506082A (ja) * | 2018-07-26 | 2021-02-18 | エルジー・ケム・リミテッド | バスバー組立体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102434712B1 (ko) | 2022-08-22 |
| JP7320298B2 (ja) | 2023-08-03 |
| EP4170811A1 (en) | 2023-04-26 |
| US20230130146A1 (en) | 2023-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101985387B1 (ko) | 내구성이 우수한 배터리팩 | |
| US7008720B2 (en) | Battery having a terminal lead surface covering layer and related method | |
| JP6014837B2 (ja) | リチウムイオン電池用の負極端子および蓋部材、並びにリチウムイオン電池 | |
| KR101495586B1 (ko) | 단자간 접속 도체, 조전지, 및 조전지의 제조 방법 | |
| JP6038802B2 (ja) | 組電池及びこの組電池に使用するための角形二次電池 | |
| CN103503196B (zh) | 具有改善的接触电阻的二次电池 | |
| JP5656592B2 (ja) | 二次電池 | |
| JP5112429B2 (ja) | バッテリーセル用電極板及びその製造方法 | |
| EP2378593B1 (en) | Battery module | |
| US8372536B2 (en) | Battery module | |
| US20110117408A1 (en) | Battery Assembly | |
| CN102820448A (zh) | 电池电芯连接装置 | |
| CN111900320B (zh) | 电极组件和充电电池 | |
| JP2010526424A (ja) | ぽかよけ接続部を持つエネルギー貯蔵装置 | |
| US20100282529A1 (en) | Electrochemical cell and energy storage assembly | |
| KR20190104685A (ko) | 용접용 레이저 광선을 차단하는 구조를 포함하는 원통형 이차전지 및 이를 포함하는 전지팩 | |
| US20100273043A1 (en) | Electrochemical cell with weld points connections and energy storage assembly | |
| JP5558878B2 (ja) | 組電池、抵抗溶接方法および組電池の製造方法 | |
| JP7320298B2 (ja) | 電気自動車用バッテリーモジュール | |
| CN101034739A (zh) | 蓄电池用导电连接体及蓄电池 | |
| KR20220030823A (ko) | 전기차용 배터리 모듈 | |
| US20190221855A1 (en) | Electrode Component, Electrode Assembly And Rechargeable Battery | |
| CN219779019U (zh) | 盖板组件及包含其的电池包 | |
| JP6807494B1 (ja) | 組電池パックの入出力構造とその製造方法 | |
| JP2011100661A (ja) | 組電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211220 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230104 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230323 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230704 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230714 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7320298 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |