JP2024518468A - バッテリーモジュールおよびそれを含むバッテリーパック - Google Patents
バッテリーモジュールおよびそれを含むバッテリーパック Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024518468A JP2024518468A JP2023568717A JP2023568717A JP2024518468A JP 2024518468 A JP2024518468 A JP 2024518468A JP 2023568717 A JP2023568717 A JP 2023568717A JP 2023568717 A JP2023568717 A JP 2023568717A JP 2024518468 A JP2024518468 A JP 2024518468A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- sensing
- cells
- module
- battery cell
- 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.)
- Pending
Links
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims description 42
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 28
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 28
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 28
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 12
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 5
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 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
- H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
-
- 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
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
- H01M50/358—External gas exhaust passages located on the battery cover or case
-
- 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
-
- 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
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
- H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
- H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag 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
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular 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
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch 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
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
- H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
本発明に係るバッテリーモジュールは、長手方向両端にリードが形成された電池セルが長手方向に2個以上一列に配列されて長手方向単位セルを形成し、上記長手方向単位セルが上記電池セルの厚さ方向に2列以上積層されてからなる電池セル組立体と、上記電池セル組立体に含まれた電池セルの電極リードに電気的に連結されるセンシングラインと、上記電池セル組立体を包んで収容するモジュールケースと、を含み、上記センシングラインの端部には、上記モジュールケースの外部へ導出されるセンシングピンが設けられることを特徴とする。
Description
本発明はバッテリーモジュールに関するものである。
より詳細には、拡張性があるように構成したバッテリーモジュールにおいて、バッテリーモジュール間の電気的特性のセンシングを容易に行い得るバッテリーモジュールに関するものである。
また、本発明は、上記バッテリーモジュールを含むバッテリーパックに関するものである。
本出願は、2021年11月12日付の韓国特許出願第10-2021-0155933号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
近年、充放電が可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広く使用されている。また、二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車、ディーゼル車などに起因する大気汚染などを解決するための対策として提示されている電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのエネルギー源としても注目されている。したがって、二次電池を使用するアプリケーションの種類は二次電池の長所により非常に多様化しており、今後は今より多くの分野と製品に二次電池が適用されると予想される。
また、エネルギー貯蔵装置(ESS)および電気自動車などの動力源として、電気的に直列または並列に連結された多数の二次電池を内部に収容したバッテリーモジュールおよび上記バッテリーモジュールで構成されたバッテリーパックに対する需要が増加している。
このようなバッテリーモジュールやバッテリーパックは、複数の二次電池を外部衝撃から保護したり収納保管したりするために、金属材質の外部ハウジングを備えている。
図1の(a)は従来の一般的なバッテリーモジュール1の部分斜視図であり、図1の(b)は従来のバッテリーモジュールのモジュール間のセンシングのためのバッテリーモジュールの連結構造を示したものである。このような従来のバッテリーモジュールは次のような問題点を有している。
第1に、単一の電池セルをその厚さ方向にのみ積層しているので、電池セル配置の空間活用度および設計自由度が低い。そのため、このような形態のモジュールを束ねてバッテリーパックを構成することには限界があった。すなわち、自動車などの制限された空間または多様な形態の空間に符合するように、バッテリーモジュールまたはバッテリーパックを構成することが容易ではなかった。また、1つのモジュールに数十個程度の多数の電池セルを積層しているので、1つの電池セルに発火が発生したときに、他の電池セルに火炎が伝播されやすく、モジュールが短時間で全焼する危険性がある。
第2に、図1の(a)のようにセンシングライン2をコネクタ3に連結し、上記コネクタ3を外部の対となるコネクタに連結してバッテリーモジュールの電気的特性をセンシングする構造であるので、モジュールごとに複雑な構造のコネクタを設置する必要があった。また、モジュールに設置されたコネクタと雌雄結合構造を有する外部コネクタが別途に必要であった。このような雌雄結合構造のコネクタは複雑な形状を有するので、バッテリーモジュールの電気的特性のセンシングのための端子結合構造(雌雄コネクタ構造)が複雑になった。また、複雑な構造のコネクタは成形が困難であるので、製造原価上昇の原因となった。
第3に、図1の(b)のように、隣接するバッテリーモジュール1のバンク間のセンシングのためにはモジュール間をバスバー4で連結する作業と、センシングコネクタを連結するハーネス5が必要であった。したがって、従来のモジュール間のセンシングのためには、複雑な組立構造でモジュールを連結し、レーザー溶接などで部材を固定する作業が必要であった。
したがって、バッテリーモジュールおよびバッテリーパックの設計自由度を高めることができるのみならず、各単位モジュールのセンシングはもちろん、モジュール間のセンシングを簡素な構造で容易にし得るバッテリーモジュール関連技術の開発が要望される。
本発明は、上記のような問題点を解決するために作られたものであって、電池セルを厚さ方向の他にも長手方向に連結してバッテリーモジュールおよびバッテリーパックの空間活用を向上させた拡張性バッテリーモジュールを提供することを目的とする。
また、上記拡張性モジュールにおいて、従来のような複雑な雌雄結合構造のコネクタを省略し、モジュールのダイレクトセンシングが可能な構造のバッテリーモジュールを提供することを目的とする。
また、本発明は、複数個のバッテリーモジュール間のセンシング時に、複雑な組立構造なしで簡単にダイレクトセンシングが可能な構造のバッテリーパックを提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明に係るバッテリーモジュールは、長手方向両端にリードが形成された電池セルが長手方向に2個以上一列に配列されて長手方向単位セルを形成し、上記長手方向単位セルが上記電池セルの厚さ方向に2列以上積層されてからなる電池セル組立体と、上記電池セル組立体に含まれた電池セルの電極リードに電気的に連結されるセンシングラインと、上記電池セル組立体を包んで収容するモジュールケースと、を含み、上記センシングラインの端部には、上記モジュールケースの外部へ導出されるセンシングピンが設けられることを特徴とする。
一例として、上記モジュールケースは、上記センシングピンの位置に対応される位置に開口部を備え、上記センシングピンが上記開口部を介して外部へ導出され得る。
具体例として、上記センシングラインは、上記電池セル組立体に含まれた電池セルの電極リードと結合されるバスバーおよび上記バスバーに結合されるセンシング部材の少なくとも1つを介して上記電池セル組立体のすべての電池セルの電極リードと電気的に連結される。
一例として、上記バスバーは、外部端子と連結されるターミナルバスバーおよび電池セルの電極リードと結合されて電池セルを電気的に連結するインターバスバーの少なくとも1つであり得る。
一実施形態として、上記電池セルの長手方向を基準に両側にそれぞれ同じ個数の列の長手方向単位セルが配置され、上記両側の長手方向単位セルのうち一側の長手方向単位セルにおいて長手方向に対向する電池セルの電極リードは、インターバスバーにそれぞれ結合され、上記両側の長手方向単位セルのうち他側の長手方向単位セルにおいて長手方向に対向する電池セルの電極リードは、ターミナルバスバーに結合され得る。
具体例として、上記センシングラインは上記インターバスバーおよびターミナルバスバーにそれぞれ連結され、上記センシングラインのセンシングピンは、上記インターバスバーおよびターミナルバスバーを連結するセンシングラインの部分から上向または下向に折曲されてモジュールケースの外部へ導出され得る。
より具体的な例として、上記ターミナルバスバーは、長手方向に互いに対向する電池セルの電極リードのうち一方の電極リードに結合される第1ターミナルバスバーと、他の一方の電極リードに結合される第2ターミナルバスバーからなり、上記センシングピンは、上記第1ターミナルバスバー側の第1センシングピンと、上記第2ターミナルバスバー側の第2センシングピンと、を含み得る。
一例として、上記同じ個数の長手方向単位セルの列の間に、上記モジュールケースの前端と後端にわたって上記電池セルの長手方向に延長設置され、内部にベンティングチャネルが形成されたベンティングプレートが設置され、上記ターミナルバスバー、インターバスバー、およびセンシングラインは、上記ベンティングプレートに支持され得る。
他の実施形態として、上記長手方向単位セルの前端と後端に、上記長手方向単位セルの前端と後端の電池セルから導出される電極リードに結合されるインターバスバーが設置され、上記センシングラインは上記インターバスバーに結合され、上記センシングラインのセンシングピンは、上記モジュールケースの前端部板および後端部板の少なくとも1つを介して外部へ導出され得る。
具体例として、上記電池セルの長手方向を基準に両側にそれぞれ同じ個数の列の長手方向単位セルが配置され、上記同じ個数の長手方向単位セルの列の間に、上記モジュールケースの前端と後端にわたって上記電池セルの長手方向に延長設置され、内部にベンティングチャネルが形成されたベンティングプレートが設置され、上記インターバスバーおよびセンシングラインは、上記ベンティングプレートに支持され得る。
本発明の他の側面としてのバッテリーパックは、上記バッテリーモジュールが、電池セルの厚さ方向に複数個が積層されて形成されるバッテリーモジュール積層体と、上記電池セルの厚さ方向に延長され、上記バッテリーモジュールの外部へ導出されたセンシングピンにそれぞれ結合されるセンシングブロックと、を含む。
一例として、上記センシングブロックの上記センシングピンに対向する結合面には、上記センシングピンが嵌められる結合溝が形成され得る。
他の例のバッテリーパックは、上記バッテリーモジュールが、電池セルの厚さ方向に複数個が積層されて形成されるバッテリーモジュール積層体と、上記電池セルの厚さ方向に延長され、上記バッテリーモジュール内のセンシングラインから上向または下向に折曲され、上記モジュールケースの外部へ導出されたセンシングピンにそれぞれ結合されるセンシングブロックと、を含み得る。
別の例のバッテリーパックは、上記バッテリーモジュールが、電池セルの厚さ方向に複数個が積層されて形成されるバッテリーモジュール積層体と、上記電池セルの厚さ方向に延長され、上記バッテリーモジュールの第1センシングピンおよび第2センシングピンにそれぞれ結合される第1センシングブロックおよび第2センシングブロックと、を含み得る。
本発明の他のバッテリーパックは、バッテリーモジュールが、電池セルの厚さ方向に複数個が積層されて形成されるバッテリーモジュール積層体と、上記電池セルの厚さ方向に延長され、上記モジュールケースの前端部板または後端部板を介して外部へ導出されるセンシングラインのセンシングピンに結合される側部センシングブロックと、を含み得る。
本発明によると、電池セルを厚さ方向の他にも長手方向に連結してバッテリーモジュールおよびバッテリーパックの空間活用を向上させた拡張性バッテリーモジュールを得ることができる。
また、本発明は、このような拡張性バッテリーモジュールに好適なダイレクトセンシング構造を実現することができる。
また、本発明は、複数個のバッテリーモジュール間のセンシング時に、複雑な組立構造なしで簡単にダイレクトセンシングが可能な構造のバッテリーパックを提供することができる。
〔符号の説明〕
10:電池セル
11、12:リード
100:電池セル組立体
110:長手方向単位セル
200:センシングライン
210、210’:センシングピン
220、220’:補強部材
300:モジュールケース
310:C字ウォール
311:開口部
320:I字ウォール
330:前端部板
330S:開口部
340:後端部版
400:ベンティングプレート
410:本体部
411、416:ベンティングチャネル
410C:隔壁
412、412’:インターバスバー結合用長孔
413、413’:インターバスバーセンシング部材結合用長孔
414、414’:ベンティング用長孔
415:支持ブロック結合孔
417:結合孔
420:熱伝播防止板
421:インターバスバー結合用長孔
510:インターバスバー
520、520’:ターミナルバスバー
610、610’:インターバスバー支持ブロック
620、620’:ターミナルバスバーセンシング部材
630:インターバスバーセンシング部材
700、700’:シーリング部材
800:絶縁弾性部材
1000:バッテリーモジュール
1000’:バッテリーモジュール積層体
1100、1100’:センシングブロック
1100”:側部センシングブロック
10:電池セル
11、12:リード
100:電池セル組立体
110:長手方向単位セル
200:センシングライン
210、210’:センシングピン
220、220’:補強部材
300:モジュールケース
310:C字ウォール
311:開口部
320:I字ウォール
330:前端部板
330S:開口部
340:後端部版
400:ベンティングプレート
410:本体部
411、416:ベンティングチャネル
410C:隔壁
412、412’:インターバスバー結合用長孔
413、413’:インターバスバーセンシング部材結合用長孔
414、414’:ベンティング用長孔
415:支持ブロック結合孔
417:結合孔
420:熱伝播防止板
421:インターバスバー結合用長孔
510:インターバスバー
520、520’:ターミナルバスバー
610、610’:インターバスバー支持ブロック
620、620’:ターミナルバスバーセンシング部材
630:インターバスバーセンシング部材
700、700’:シーリング部材
800:絶縁弾性部材
1000:バッテリーモジュール
1000’:バッテリーモジュール積層体
1100、1100’:センシングブロック
1100”:側部センシングブロック
以下、本発明について詳細に説明する。その前に、本明細書および特許請求の範囲に使用される用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が彼自身の発明を最善の方法により説明するために用語の概念を適切に定義し得るという原則に基づいて、本発明の技術的な思想に合致する意味と概念として解釈されるべきである。
本発明の明細書全体で使用される「含む」や「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであって、1つまたはそれ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものとして理解されるべきである。
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする場合、これは他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとする場合、それは他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。また、本発明の明細書において「上に」配置されるということは、上部のみならず下部に配置される場合も含むものであり得る。
[バッテリーモジュール]
本発明に係るバッテリーモジュールは、長手方向両端にリードが形成された電池セルが長手方向に2個以上一列に配列されて長手方向単位セルを形成し、上記長手方向単位セルが上記電池セルの厚さ方向に2列以上積層されてからなる電池セル組立体と、上記電池セル組立体に含まれた電池セルの電極リードに電気的に連結されるセンシングラインと、上記電池セル組立体を包んで収容するモジュールケースと、を含み、上記センシングラインの端部には、上記モジュールケースの外部へ導出されるセンシングピンが設けられることを特徴とする。
本発明に係るバッテリーモジュールは、長手方向両端にリードが形成された電池セルが長手方向に2個以上一列に配列されて長手方向単位セルを形成し、上記長手方向単位セルが上記電池セルの厚さ方向に2列以上積層されてからなる電池セル組立体と、上記電池セル組立体に含まれた電池セルの電極リードに電気的に連結されるセンシングラインと、上記電池セル組立体を包んで収容するモジュールケースと、を含み、上記センシングラインの端部には、上記モジュールケースの外部へ導出されるセンシングピンが設けられることを特徴とする。
図2は本発明のバッテリーモジュールの分解斜視図であり、図3は、図2のバッテリーモジュールに含まれるベンティングプレートの構造を示す斜視図である。
図2に図示されたように、本発明は、長手方向単位セル110を含む電池セル組立体100と、上記電池セル組立体100が収容されるモジュールケース300と、を含む。図2では、両端にリード11、12が形成され、長手方向に長く延長された通常のパウチ型電池セル10を基準に、X方向が電池セル10またはモジュールケース300の長手方向、Y方向が電池セル10またはモジュールケース300の厚さ方向(電池セルの積層方向)、Z方向を上下方向とする。
本発明の電池セル10は、長手方向両端に電極リード11、12が形成された電池セル(いわゆる両方向電池セル(両方向パウチセル))を対象とする。このような構成によると、1つの電池セル10において両端に正極リード11と負極リード12がそれぞれ導出形成されるため、リード間の干渉がなくなって電極リードの面積を広げることができ、電極リード11、12とバスバーの結合作業などをより容易に行い得る。
本発明の電池セル組立体100は、このような両方向電池セル10を長手方向に2個以上一列に配列し、長手方向に対向する電池セル10の電極リード同士を電気的に連結した電池セル10の束を長手方向単位セル110として含む。図2では、長手方向に電池セル10を2個連結して長手方向単位セル110としたが、2個以上で電池セルを長手方向に連結することもできる。バッテリーモジュールケース300またはバッテリーモジュール1000が設置されるバッテリーパックの空間が許容される限り、上記長手方向に連結される電池セル10の個数は、原則的に限定されない。ただし、実際的に自動車などに設置し得るバッテリーモジュール1000やバッテリーパックの空間には限界があるため、約2~4個程度の電池セル10を長手方向に連結することが好ましい。また、連結される電池セル10のサイズ(長さ)に応じて、長手方向に連結される電池セル10の個数は変動され得る。上述したように、本明細書において、長手方向両端にリード11、12が形成された2個以上の電池セル10が一列に配列され、互いに対向する電池セル端部のリード11、12同士が電気的に連結されて形成する電池セル10の結合体を長手方向単位セル110と称する。
本発明のバッテリーモジュール1000に含まれる電池セル組立体100は、上記長手方向単位セル110を電池セル10の厚さ方向(Y方向)に再び2列以上積層してからなる。長手方向単位セル110が積層される列の個数も、バッテリーモジュール1000およびバッテリーパックの許容空間、電池セル10のサイズなどに左右される。また、上記電池セル10の長手方向の個数、列の個数は、必要とする電気デバイスの所要容量などを考慮して決定され得る。このように、本発明は、モジュールケース300内に収容される電池セル組立体100の電池セルの長手方向の個数および列の個数を調整し得るため、設計自由度が向上される。また、上記電池セル組立体100を従来のように、数十個で積層せずに例えば長手方向に2~4個程度、電池セルの厚さ方向に2~6列程度積層すれば、電池セル組立体100をよりコンパクトに構成し得る。また、このような少数の電池セル10で構成された電池セル組立体100をそれぞれ別個のモジュールケース300に収容して、このようなモジュールケース300を含むバッテリーモジュール1000を電池セル10の長手方向または厚さ方向に、まるでレゴブロックのように積層すれば、バッテリーモジュール1000が設置される空間あるいはバッテリーパックの設置空間を考慮して自由にバッテリーパックを構成し得る。例えば、上記バッテリーモジュール1000を長手方向に積層すると、上記長手方向単位セル110の電池セルを長手方向にさらに長く連結しなくても同一の効果を達成し得る。これにより、個別のバッテリモジュール(単位モジュール)をよりコンパクトに構成し得る。また、バッテリーモジュール1000を電池セルの厚さ方向に必要な個数ほど積層することにより、設計自由度を向上させ得る。図1のように、1つのモジュールケースに数十個の電池セルが積層される構造では、望む通りにバッテリーパックを構成することが困難である。すなわち、バッテリーパックを構成するバッテリーモジュールに含まれた電池セルの最小単位が異なるため、従来のバッテリーモジュール1はその分の設計自由度が低下するしかない。
また、例えばバッテリーモジュール内に含まれた一部の電池セルに発火が発生した場合に、図1のバッテリーモジュール1は隣接する電池セルに火炎が伝播され易い。しかし、図2のバッテリーモジュール1000または後述する図11に開示されたバッテリーパックの構造は、少ない個数の電池セル組立体100がそれぞれ別個にバッテリーモジュール1000に収容されているため、1つのバッテリーモジュール1000内の電池セル10で発火が発生しても、他のバッテリーモジュール1000に発火が伝播されにくい。
以上から、本発明の電池セル組立体100は、長手方向および電池セルの厚さ方向に連結され、特定個数の電池セル10からなる電池セル組立体100がそれぞれのモジュールケース300に収容される形態である。したがって、このような電池セル組立体100を含むバッテリーモジュール1000の積層(設計)方式に応じて、いくらでも多様な形態のバッテリーパックを製造し得るため、本発明のバッテリーモジュール1000は拡張性モジュールと称し得る。
図2に図示された本発明の電池セル組立体100は、電池セル10が長手方向に2個連結され、上記長手方向単位セル110が4列に積層され、いわゆる2P4Sの連結構造として合計8個の電池セル10で電池セル組立体100が構成されている。
しかし、長手方向に2個連結される長手方向単位セル110の列の個数を異なるようにして、偶数列の2列積層(1P4S)、6列積層(3P4S)、8列積層(4P4S)などの電池セル組立体も可能である。また、長手方向に2個ではなく3個を連結する構造(1P6S、2P6S、3P6S、、、、)、4個連結する構造(1P8S、2P8S、3P8S、、、、)の他それ以上連結する構造も可能である。要するに、上述したバッテリーモジュール1000およびバッテリーパックの設計要請に応じて、長手方向単位セル110と電池セル組立体100の積層構造を多様かつ拡張性があるように変更させ得ることが本発明の長所である。
図示されないが、上記長手方向単位セル110の列の間には断熱板や絶縁シートなどを設置し得る。本発明の一実施形態では、上記長手方向単位セル110の列の間に断熱板の代わりにベンティングプレート400を設置している。
図3を参照すると、電池セル組立体100を構成する長手方向単位セル110の列の間において、モジュールケース300の前端と後端にわたって電池セル10の長手方向にベンティングプレート400が延長設置されている。上記ベンティングプレート400を中心に両側に同じ個数の長手方向単位セル110の列が配置される。
上記ベンティングプレート400は、過熱または発火による火炎発生時に長手方向単位セル110間の熱伝播を防止する機能を果たし得る。特に、上記ベンティングプレート400は、内部にガスおよび火炎を排出し得るベンティングチャネル411、416が形成された中空型構造を有する。上記ベンティングチャネル411、416は、隔壁410Cによって複数個に区分された長手方向チャネル411と長手方向チャネル411から延長される幅方向チャネル416で構成されているため、モジュール内で発生するガスや火炎をモジュールの外部へ排出し得る。上記ベンティングプレート400は、電池セル10、特に電極リード部から発生するガスや火炎を排出し得るように長手方向単位セル110を完全にカバーし得る程度のサイズおよび長さを有する。図3のように、上記ベンティングプレート400の本体部410は、モジュールケース300の前端と後端にわたるほど長く形成されている。上記ベンティングプレート400は、また、後述するバスバーや電極リード、あるいはバスバーおよび電極リードを支持する支持部材を設置し得る設置台の役割も果たし得る。そのために、図3のベンティングプレート400は、各種部材を設置し得る設置孔を備えている。また、上記ベンティングプレート400の本体部410の中央には、長手方向に対向する電池セル10の電極リードとそれに結合されるバスバーを支持するための熱伝播防止板420が上記本体部410と垂直に形成されている。上記熱伝播防止板420は、長手方向に電池セル10間で熱が伝播されることを防止する役割を果たす。具体的には、上記ベンティングプレート400の本体部410の前端部と後端部には、インターバスバー結合用長孔412、412’と、上記長孔412、412’の後方にセンシング部材結合用長孔413、413’がそれぞれ形成されている。また、本体部410の中央部の熱伝播防止板420の左右にも、上記センシング部材結合用413,413’と類似したサイズのベンティング用長孔414,414’がそれぞれ形成されている。このような長孔は、上述したベンティングチャネル411と連通されているため、電極リード部から発生されるガスや火炎が上記ベンティングチャネル411の内部に導入されて外部へ排出され得る。本体部410の中央部の熱伝播防止板420とベンティング用長孔414、414’との間には、後述するターミナルバスバー520、520’が結合されるセンシング部材620が結合され得る結合孔417、インターバスバー支持ブロック610を結合するための結合孔415がそれぞれ形成されている。
一方、上記熱伝播防止板420には、長手方向に対向する電極リードが結合されるインターバスバー510が結合される貫通孔(長孔)421が形成されている。
本発明の拡張性バッテリーモジュールにおいて、長手方向単位セル110の間に上記のような構造のベンティングプレート400が設置されれば、上述したようにガスおよび火炎排出を容易にし得、バスバーおよび電極リードの設置を簡便に行い得るという長所がある。特に、上記ベンティングプレート400は、後述するように、本発明に係るセンシングライン200およびその端部のセンシングピン210、210’を支持する機能を果たし得る。
本発明はまた、上記電池セル組立体100に含まれた電池セル10の電極リードに電気的に連結されるセンシングライン200を含む。上記センシングライン200は、伝導性のセンシング金属線または上記センシング金属線に所定の被覆となったセンシングケーブルであり得る。好ましくは、上記センシングライン200は可撓性があることが良く、さらに好ましくは、上記センシングライン200は曲げたり折曲したりし得るものであって、曲がった状態でその形態を維持する塑性変形可能なセンシングケーブルであることが良い。このような材質のセンシングライン200を採択すれば、バッテリーモジュール内で電極リード部またはそれに連結されたバスバーやセンシング部材に連結されたセンシングライン200の経路をモジュール内の空間に符合するように自由に変更してモジュールケース300の外部へ導出し得る。
本発明のセンシングライン200は、バッテリーモジュールの電気的特性、すなわち電圧、電流、抵抗などをセンシングするためのものである。したがって、上記センシングライン200は、モジュール外部のセンシング装置、例えば後述するセンシングブロックなどに連結され得、究極的にはバッテリーパックに設置されたBMS、ECUあるいは所定のコントローラに連結され、単位バッテリーモジュール、あるいは複数個のバッテリーモジュール間の電気的特性を測定し得る。バッテリーモジュール間の電気的特性を測定し得るように、上記センシングライン200は、上記電池セル組立体100に含まれたすべての電池セル10の電極リードと電気的に連結される必要がある。ただし、上記センシングライン200を必ずしも各電極リードと直接連結する必要はなく、上記電極リードと結合されるバスバーおよび上記バスバーに結合されるセンシング部材の少なくとも1つを介して電極リードと電気的に連結されれば十分である。
本発明の特徴的な点は、上記センシングライン200の端部には、モジュールケース300の外部へ導出されるセンシングピン210、210’が設けられることである。すなわち、従来のバッテリーモジュールのように、センシングのために雌雄結合構造のコネクタが設置されず、モジュールの内部的にすべての電池セル10に連結されたセンシングライン200を外部に向かって方向転換し、そのセンシングライン200の端部にセンシングピン210、210’を設置し、このセンシングピン210、210’をモジュールケース300の外部に位置させる。このように、本発明のセンシングピン210、210’はコネクタ構造ではなく単純なピン形態であるため、外部端子との電気的結合が非常に容易である。また、結合構造が非常に単純なピン形態であるため、数個のバッテリーモジュールのセンシングピン210、210’と一度に結合し得る形態で外部接続機構を構成すれば、モジュール間のセンシングも非常に容易になる。センシングピン210、210’に結合される好ましい外部接続機構の形態については後述する。
本発明は、上記電池セル組立体100を包んで収容するモジュールケース300を含む。モジュールケース300は、本発明特有の電池セル組立体100を収容し得るように長手方向に長く延長された直六面体の構造を有する。図2では、上記モジュールケース300が、C字型ウォール(wall)310とI字型ウォール(wall)320との結合でからなるが、これに限定されるものではない。例えば、左右または上下に配置される2個のC字型ウォールが結合される形態も可能であり、上下左右のケースがそれぞれ分離されて溶接、フッキング結合、締結部材で結合される形態も可能である。また、本発明のモジュールケース300は、前端部板330と後端部板340とを備える。上記前端部板330、後端部板340は、C字型ウォール310-I字型ウォール320結合体にそれぞれ結合され、モジュールの前方と後方を閉鎖する。
本発明のモジュールケース300は、上記センシングピンの位置に対応する位置に開口部311、330Sを備え得る。この開口部311、330Sを介して上記センシングピンはモジュールケース300の外部へ導出され得る。後述するように、上記センシングピンは、長手方向単位セル110の中間部の位置から導出されるか、または、前端または後端の位置から導出され得る。したがって、上記モジュールケース300の開口部311、330Sは、図2のように、モジュールケース300の中間部の上部または下部に形成されるか、または前端部板330、後端部板340の所定の位置に形成され得る。
しかしながら、上記センシングピンがモジュールケース300の外部へ好適に導出され得る形態であれば、必ずしも開口部を形成しなければならないわけではない。例えば、左右に分離されたモジュールケース300の間に上記センシングピン210、210’を引き出してモジュールケース300の外部に位置させ、左右のモジュールケース300を組立して、結果的にセンシングピンをモジュールケース300の外部に位置させ得る。ただし、この場合には、センシングピン210、210’に連結されるセンシングライン200がモジュールケース300の間に嵌められて損傷したり、センシングライン200によってモジュールケース300の間に隙間が形成され得るので、ケース間の締結圧力、シーリング裕隔などを好適に考慮してモジュールケース300を結合する必要がある。
上述したように、上記センシングライン200は、バスバーまたはセンシング部材を介して電池セル組立体100のすべての電池セル10の電極リードと電気的に連結される必要がある。このような前提のもとで、本発明のバッテリーモジュールに適用され得る実施形態のバスバーなどの構造を見て、それに関連された具体的なセンシングラインおよびセンシングピンの構造について説明する。
(第1実施形態)
図4は、本発明の一実施形態に係るターミナルバスバーセンシング部材とインターバスバー支持ブロックとの結合構造を示す背面図および正面図であり、図5は、本発明の一実施形態に係るセンシングラインのセンシングピン結合構造を示す斜視図であり、図6は、図5の反対側から見たセンシングラインのセンシングピン結合構造の一実施形態を示す斜視図であり、図7は、上部から見たセンシングライン、センシングピンと電池セル組立体100の結合構造を示す斜視図である。
図4は、本発明の一実施形態に係るターミナルバスバーセンシング部材とインターバスバー支持ブロックとの結合構造を示す背面図および正面図であり、図5は、本発明の一実施形態に係るセンシングラインのセンシングピン結合構造を示す斜視図であり、図6は、図5の反対側から見たセンシングラインのセンシングピン結合構造の一実施形態を示す斜視図であり、図7は、上部から見たセンシングライン、センシングピンと電池セル組立体100の結合構造を示す斜視図である。
本発明のセンシングライン200は、バスバーを介して電池セル組立体100の電池セルと電気的に連結され得る。上記バスバーは、外部端子と連結されるターミナルバスバー520、520’および電池セル10の電極リードと結合されて電池セルを電気的に連結するインターバスバー510の少なくとも1つであり得る。
図5~図7には、上記ターミナルバスバー520、520’およびインターバスバー510とセンシングライン200とが連結された実施形態を示している。
図5~図7の説明に先立ち、上記ターミナルバスバーおよびインターバスバーを本発明のバッテリーモジュールに設置するためのターミナルバスバーセンシング部材およびインターバスバー支持ブロックの構造の一例を図4を参照して説明する。
図4を参照すると、上記ターミナルバスバー520、520’が嵌められるフック622、622’を備えたターミナルバスバーセンシング部材620、620’が設けられる。上記ターミナルバスバーセンシング部材620、620’は、ターミナルバスバー520、520’と対向する前面にセンシングピン部を備え、上記センシングピン部の上端および下端にターミナルバスバー520、520’が嵌められる結合フック部622、622’を備えている。したがって、ターミナルバスバー520、520’を上記結合フック部622、622’に嵌めて結合すると、ターミナルバスバー520、520’が上記センシングピン部と接触されてターミナルバスバーセンシング部材620、620’と上記ターミナルバスバー520、520’が電気的に連結される。
本実施形態のターミナルバスバーセンシング部材620、620’は、後面上側にベンティングプレート本体部410の結合孔417に結合される結合突出部621、621’が形成される。また、ターミナルバスバーセンシング部材620、620’の後面下側には、本体部410の結合孔415に結合されるインターバスバー支持ブロック610、610’が形成されている。上記インターバスバー支持ブロック610、610’は、ターミナルバスバーセンシング部材620、620’を上記ベンティングプレート400に強固に締結させる。また、上記インターバスバー支持ブロック610、610’の上端と下端にもフック611、611’が形成され、このフック611、611’にターミナルバスバーセンシング部材620、620’の後面側に位置するインターバスバー510が締結される。このように、本実施形態のターミナルバスバーセンシング部材620、620’は、ベンティングプレート400、インターバスバー510と結合する締結部を備えているため、長手方向単位セルの結合構造の剛性をより向上させ得る。
本発明の電池セル組立体100は、長手方向単位セル110が2列以上積層される構造であるため、長手方向単位セル110の対向する電池セル10の電極リードにおいて、上述したように、ターミナルバスバー520、520’とインターバスバー510を何れも適用し得る。例えば、2P4Sで電池セル組立体100が構成される場合には、電池セルの長手方向を基準に両側にそれぞれ同じ個数の列(2列ずつ)の長手方向単位セル110を配置し得る。1P4Sの構造であれば、両側にそれぞれ1列ずつの長手方向単位セル110を配置し得る。
図5~図7を参照すると、同じ個数の長手方向単位セル110の間に、上述したベンティングプレート400を設置し得る。電池セル10の長手方向を基準に一側(図5の前方側)の長手方向単位セル110において長手方向に対向する電池セル10の電極リード11、12は、インターバスバー510にそれぞれ結合される。上記インターバスバー510を支持するために、インターバスバー510の後面に上記インターバスバー支持ブロック610、610’が設置される。
長手方向に対向する電池セル10の電極リード11、12は、上記インターバスバー510の左右側にそれぞれ結合され得る(図7参照)。上記インターバスバーをより確実に固定するために、ベンティングプレート400の本体部410と垂直に配置される熱伝播防止板420にインターバスバー結合用長孔421が形成されており(図3参照)、この長孔421を介してインターバスバー510を熱伝播防止板420に結合し得る(図4参照)。インターバスバー510をより確実に固定するために、熱伝播防止板420の左右に絶縁弾性部材800を嵌めることができる。ただし、電極リードとインターバスバー510との結合のために上記ベンティングプレート400が必須的であるものではなく、例えば対向する電池セル10の電極リードに上記インターバスバー510を溶接することにより、インターバスバー510を対向する電池セル10の電極リード11、12の間に固定して位置させることももちろん可能である。ただし、ベンティングプレート400があれば、インターバスバー510の固定はもちろん、センシングライン200の支持にも有利であるため、ベンティングプレート400があることが好ましい。
上記インターバスバー支持ブロック610、610’は、ターミナルバスバー520、520’と結合されるターミナルバスバーセンシング部材620、620’と一体に形成されるため、ターミナルバスバー520、520’、ベンティングプレート400、インターバスバー510およびセンシングライン200の結合構造をより強固に形成し得る。図6を参照すると、上記ベンティングプレート400の反対側面にターミナルバスバーセンシング部材620、620’がベンティングプレート400に結合されたことが図示されている。
図5は、上記熱伝播防止板420を中心に左側から見たものであるが、右側にも左側と同じインターバスバー支持ブロック610’、ターミナルバスバー520’、ターミナルバスバーセンシング部材620’がベンティングプレート400に結合される。上記ターミナルバスバー520、520’は、ターミナルバスバーセンシング部材620、620’にフックによる嵌合結合などにより簡便に結合され得る(図6参照)。図5の(a)にはターミナルバスバー520、520’の結合前の様子が、図5の(b)にはターミナルバスバー520、520’がターミナルバスバーセンシング部材620、620’に結合された状態が示されている。図5の(b)において、ターミナルバスバー520、520’の上部には、ターミナルバスバーの上端に嵌められるシーリング部材700、700’が示されている。上記シーリング部材700、700’には、ターミナルバスバーの頭部が嵌められる嵌合溝710、710’が形成される。図6および図7には、図示の便宜のために上記シーリング部材700,700’の図示を省略している。
図6および図7を参照すると、上記ターミナルバスバーセンシング部材620、620’の前面に上記ターミナルバスバー520、520’が結合され、上記ターミナルバスバー520、520’の前端に電池セル組立体100の電池セル10から導出された電極リード11、12がそれぞれ結合される。
図5を参照すると、本発明に係るセンシングライン200は、上記インターバスバー510の上部に連結される部分211と、そこから上記ベンティングプレート400の長孔414、414’を通過してベンティングプレート400の反対側の側面に延長される部分212を備える。上記連結される部分211と延長される部分212との間でセンシングライン200が上向に導出され、この上向に導出される部分213の端部のセンシングラインにセンシングピン210、210’が形成される。上記センシングピン210、210’は、端部に被覆部または補強部材220、220’が設置される。このセンシングピン210、210’は、図8に図示されたようにモジュールケース300の外部へ導出される。
一方、図6を参照すると、上記センシングライン200は、ベンティングプレート400の反対側の側面に延長される部分212と、そこからつながるターミナルバスバー接触部214、上記ターミナルバスバー接触部214から長手方向単位セル110の両端部につながる長手方向センシングライン215をさらに含む。長手方向センシングライン215は長手方向に延長され、長手方向単位セル110の両端部にある電池セル10の電極リードと連結される。すなわち、上述したように、本発明のセンシングライン200は、電池セル組立体100に含まれたすべての電池セルの電極リードと連結されるため、上記センシングライン200のセンシングピン210、210’はバッテリーモジュール1000の全体、すなわちモジュール間の電気的特性を測定し得る。
図5および図7では、上記センシングピン210、210’が上記インターバスバー510およびターミナルバスバー620、620’を連結するセンシングラインの部分213から上向に折曲されたが、下向に折曲されてモジュールケース300の外部へ導出されることも可能である。この場合は、上記センシングピン210、210’の位置に対応して、上記モジュールケース300の上部または下部にセンシングピン210、210’が通過し得る開口部311、311’を形成することができる。
図8には、上記モジュールケース300の外部に2つのセンシングピン210、210’が導出されたことが図示されている。図8には、上述したターミナルバスバー520、520’と上記ターミナルバスバーをシーリングするシーリング部材700、700’もモジュールケース300の外部に露出されている。上記ターミナルバスバー520、520’は外部端子と接続し得る。
上記センシングライン200が本発明のすべての電池セルと電気的に連結されているため、上記センシングピン210、210’は、図8のように2つが設置される代わりに、左右いずれか一方にのみ設置されてもモジュール間の電気的特性をセンシングすることに問題はない。ただし、本発明のような構造のバッテリーモジュール1000を、例えば電池セル10の厚さ方向に積層してバッテリーパックを構成するときには、バッテリーモジュール1000に含まれる電池セル10または電池セル組立体100の電気的極性の方向を交代に異なるように配置する場合がある。この場合には、長手方向単位セル110において互いに対向する電池セル10の電極リードの極性も交代に変化する。したがって、このような場合を鑑みて、バッテリーパック単位でのセンシングを容易にするための側面において、図8のように、長手方向に対向する電池セル10の電極リードのうち一方の電極リードまたは電極リードに結合されるターミナルバスバー(第1ターミナルバスバー520)側から導出されるセンシングピン(第1センシングピン210)と、他の一方の電極リードまたは電極リードに結合されるターミナルバスバー(第2ターミナルバスバー520’)側から導出されるセンシングピン(第2センシングピン210’)でセンシングピンを対として構成し得る。
(第2実施形態)
図9は、本発明の他の実施形態に係るセンシングラインのセンシングピン結合構造を示す斜視図であり、図10は、本発明の他の実施形態に係るインターバスバーセンシング部材の構造を示す斜視図、正面図および平面図である。
図9は、本発明の他の実施形態に係るセンシングラインのセンシングピン結合構造を示す斜視図であり、図10は、本発明の他の実施形態に係るインターバスバーセンシング部材の構造を示す斜視図、正面図および平面図である。
本実施形態は、上述したように、上記長手方向センシングライン215が長手方向単位セル110の互いに対向する電池セル10の電極リードと電気的に連結されたという前提のもとで、上記センシングライン200が、長手方向単位セル110の前端と後端の電池セル10と電気的に連結された構造である。
図9を参照すると、上記長手方向単位セル110の前端と後端の電池セル10から導出される電極リード11、12に結合されるインターバスバー510が設置される。上記インターバスバー510を中心に両側に同じ個数の列の長手方向単位セル110が配置され、上記両側の単位セル110の端部の電池セルリード11、12が折曲されて、上記インターバスバー510に結合される。したがって、上記長手方向センシングライン215を上記インターバスバー510に結合させると、センシングライン215が上記端部の電池セルリード11、12と電気的に連結されるのである。上記インターバスバー510と連結されたセンシングラインを外部に向けて導出し、その導出された部分216の端部のセンシングピン210をモジュールケース300の外部へ導出すると、図8とは異なる位置のモジュールケース300の外部にセンシングピン210を位置させ得る。図9では、上記端部のセンシングピン210を外部へ導出するために、インターバスバー510の前に結合される前端部板330に上記センシングピン210が通過し得る開口部330Sが形成される。図示しないが、モジュールケース300の後端においても同一構造のセンシングピン210と開口部を有する後端部板340を設置し得る。
本実施形態においても、上述したベンティングプレート400を同じ個数の長手方向単位セル110の列の間に設置すると、そのベンティングプレート400の前端に設置した長孔412に上記インターバスバー510を容易に設置し得る。インターバスバー510の固定を確実にするために、上記ベンティングプレート400の左右側面に絶縁弾性部材800を嵌めることができる。
また、インターバスバー510の後端にインターバスバーセンシング部材630を設置し得る。上記長手方向センシングライン215をインターバスバー510に連結して電池セルの電気的特性をセンシングし得るが、上記インターバスバーセンシング部材630に連結してもセンシングが可能である。
図10を参照すると、本実施形態のインターバスバーセンシング部材630は、両側に互いに対向する本体部を有し、上記対向する本体部が互いに連結された大略コ字形状を有する(図10の平面図参照)。上記本体部前面の上端と下端にインターバスバー510が嵌められ得る第1フック部631が突出形成され、上記第1フック部631の間の本体部前面に複数個のセンシングピン632が形成される。したがって、上記インターバスバー510は、上記第1フック部631の間に嵌められ、上記センシングピン632と接触してインターバスバーセンシング部材630と電気的に連結される。また、上記インターバスバーセンシング部材630は、本体部の上部および下部に第2フック部633を備えている。上記第2フック部633は、インターバスバーセンシング部材630が、上述したベンティングプレート400に結合されるときに、上記ベンティングプレート400の貫通部縁(インターバスバーセンシング部材結合用長孔413、413’)に嵌合結合される部分である(図3参照)。
[バッテリーパック]
(第1実施形態)
図11は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの結合過程を示す斜視図であり、図12は、図11の実施形態に係るバッテリーパックをより詳細に示した斜視図である。
(第1実施形態)
図11は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの結合過程を示す斜視図であり、図12は、図11の実施形態に係るバッテリーパックをより詳細に示した斜視図である。
図11では、本発明の3個のバッテリーモジュール1000が電池セルの厚さ方向に積層されてバッテリーモジュール積層体1000’を構成することが図示されている。
上記バッテリーモジュール1000は、図5~図8の実施形態であって、モジュールケース300の上部に一対のセンシングピン210、210’が導出されている。図12を参照すると、上記センシングピン210、210’に電池セルの厚さ方向に延長されるセンシングブロック1100、1100’を結合することにより、複数個のバッテリーモジュール1000のセンシングピン210、210’を一挙に連結し得る。すなわち、上記センシングブロック1100、1100’の上記センシングピン210、210’に対向する結合面に、上記センシングピン210、210’が嵌められる結合溝1100Sを形成して、上記センシングピン210、210’をセンシングブロック1100、1100’に容易に結合し得る。センシングブロック1100、1100’の結合を強化するために、上記センシングブロック1100、1100’をバッテリーモジュール1000またはバッテリーモジュール積層体1000’のモジュールケース300とも別途結合し得る。このように、センシングブロック1100、1100’を電池セルの厚さ方向に配置し、その下部にセンシングピン210、210’を一度に結合することにより、従来のようにコネクタを形成したり、モジュール間にインターバスバーやハーネスを設置したりするなどの不便を除去し得る。上部でセンシングブロック1100、1100’を下部のセンシングピン210、210’に嵌めて結合するだけで、センシングユニットの結合を簡便に完了し得る。上記センシングブロック1100、1100’は、例えば導電性金属ブロックであって、バッテリーパックのBMSなどとケーブルによって連結され得る。
図12では、センシングブロック1100、1100’が上部モジュールケース300側に設置されるが、上記センシングピンがバッテリーモジュール内のセンシングライン200から下向に折曲されて外部へ導出される場合には、センシングブロック1100、1100’をモジュールケース300の下部に結合させ得る。
また、センシングライン200がすべての電池セルと連結されるため、左右のセンシングブロック1100、1100’がすべて必要であるわけではないが、上述したように、バッテリーモジュール間で電極リードの極性を異にして積層される場合を鑑みると、上記バッテリーモジュール1000の第1センシングピン210および第2センシングピン210’にそれぞれ結合される第1センシングブロック1100および第2センシングブロック1100’をすべて含むことが好ましい。
(第2実施形態)
図13は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックを示す斜視図である。
図13は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックを示す斜視図である。
本実施形態のバッテリーパックは、図9のバッテリーモジュールを電池セルの厚さ方向に3個積層した場合を示したものである。
本発明の他のバッテリーパックは、バッテリーモジュール1000が電池セルの厚さ方向に複数個が積層されて形成されるバッテリーモジュール積層体1000’と、上記電池セルの厚さ方向に延長され、上記モジュールケース300の前端部板330または後端部板340を介して外部へ導出されるセンシングラインのセンシングピン210に結合される側部センシングブロック1100”と、を含む。上記前端部板330または後端部板340には、長手方向の前端または後端に導出されるセンシングピン210が通過され得る開口部330Sが形成され、上記開口部330Sを介して外部へ導出されたセンシングピン210は、モジュールケース300の前端部板330または後端部板340で電池セルの厚さ方向に延長される側部センシングブロック1100”と結合する。モジュール内のセンシングラインが電池セル10とすべて連結されているため、上記側部センシングブロック1100”も前端または後端のいずれか一方のみあっても、モジュール間でのセンシングは可能である。しかしながら、積層されるモジュールの電池セル10の電気的極性の方向が交代に配置される場合には、前端または後端にのみ側部センシングブロック1100”を設置する場合、モジュール間のセンシングまたはバッテリーパック単位のセンシングが困難な場合がある。したがって、図11のように、モジュールケース300の前端部板330および後端部板340にそれぞれ側部センシングブロック1100”を設置することが好ましい。
以上、本発明に開示された図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。
なお、本明細書では上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が用いられているが、これらの用語は説明の便宜のためのものであり、対象となる物体の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは自明である。
Claims (15)
- 長手方向両端にリードが形成された電池セルが長手方向に2個以上一列に配列されて長手方向単位セルを形成し、前記長手方向単位セルが前記電池セルの厚さ方向に2列以上積層されてからなる電池セル組立体と、
前記電池セル組立体に含まれた電池セルの電極リードに電気的に連結されるセンシングラインと、
前記電池セル組立体を包んで収容するモジュールケースと、
を含み、
前記センシングラインの端部には、前記モジュールケースの外部へ導出されるセンシングピンが設けられる、バッテリーモジュール。 - 前記モジュールケースは、前記センシングピンの位置に対応される位置に開口部を備え、前記センシングピンが前記開口部を介して外部へ導出される、請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記センシングラインは、前記電池セル組立体に含まれた電池セルの電極リードと結合されるバスバーおよび前記バスバーに結合されるセンシング部材の少なくとも1つを介して前記電池セル組立体のすべての電池セルの電極リードと電気的に連結される、請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記バスバーは、外部端子と連結されるターミナルバスバーおよび電池セルの電極リードと結合されて電池セルを電気的に連結するインターバスバーの少なくとも1つである、請求項3に記載のバッテリーモジュール。
- 前記電池セルの長手方向を基準に両側にそれぞれ同じ個数の列の長手方向単位セルが配置され、
前記両側の長手方向単位セルのうち一側の長手方向単位セルにおいて長手方向に対向する電池セルの電極リードは、インターバスバーにそれぞれ結合され、
前記両側の長手方向単位セルのうち他側の長手方向単位セルにおいて長手方向に対向する電池セルの電極リードは、ターミナルバスバーに結合される、請求項4に記載のバッテリーモジュール。 - 前記センシングラインは前記インターバスバーおよび前記ターミナルバスバーにそれぞれ連結され、
前記センシングラインの前記センシングピンは、前記インターバスバーおよび前記ターミナルバスバーを連結する前記センシングラインの部分から上向または下向に折曲されて前記モジュールケースの外部へ導出される、請求項5に記載のバッテリーモジュール。 - 前記ターミナルバスバーは、長手方向に互いに対向する電池セルの電極リードのうち一方の電極リードに結合される第1ターミナルバスバーと、他の一方の電極リードに結合される第2ターミナルバスバーからなり、
前記センシングピンは、前記第1ターミナルバスバー側の第1センシングピンと、前記第2ターミナルバスバー側の第2センシングピンと、を含む、請求項6に記載のバッテリーモジュール。 - 前記同じ個数の長手方向単位セルの列の間に、前記モジュールケースの前端と後端とにわたって前記電池セルの長手方向に延長設置され、内部にベンティングチャネルが形成されたベンティングプレートが設置され、
前記ターミナルバスバー、前記インターバスバー、および前記センシングラインは、前記ベンティングプレートに支持される、請求項6に記載のバッテリーモジュール。 - 前記長手方向単位セルの前端と後端とに、前記長手方向単位セルの前端と後端との電池セルから導出される電極リードに結合されるインターバスバーが設置され、
前記センシングラインは前記インターバスバーに結合され、前記センシングラインの前記センシングピンは、前記モジュールケースの前端部板および後端部板の少なくとも1つを介して外部へ導出される、請求項3に記載のバッテリーモジュール。 - 前記電池セルの長手方向を基準に両側にそれぞれ同じ個数の列の長手方向単位セルが配置され、
前記同じ個数の長手方向単位セルの列の間に、前記モジュールケースの前端と後端とにわたって前記電池セルの長手方向に延長設置され、内部にベンティングチャネルが形成されたベンティングプレートが設置され、
前記インターバスバーおよび前記センシングラインは、前記ベンティングプレートに支持される、請求項9に記載のバッテリーモジュール。 - 請求項1~10のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールが、電池セルの厚さ方向に複数個が積層されて形成されるバッテリーモジュール積層体と、
前記電池セルの厚さ方向に延長され、前記バッテリーモジュールの外部へ導出されたセンシングピンにそれぞれ結合されるセンシングブロックと、
を含む、バッテリーパック。 - 前記センシングブロックの前記センシングピンに対向する結合面には、前記センシングピンが嵌められる結合溝が形成されている、請求項11に記載のバッテリーパック。
- 請求項6に記載のバッテリーモジュールが、電池セルの厚さ方向に複数個が積層されて形成されるバッテリーモジュール積層体と、
前記電池セルの厚さ方向に延長され、前記モジュールケースの外部へ導出されたセンシングピンにそれぞれ結合されるセンシングブロックと、
を含む、バッテリーパック。 - 請求項7に記載のバッテリーモジュールが、電池セルの厚さ方向に複数個が積層されて形成されるバッテリーモジュール積層体と、
前記電池セルの厚さ方向に延長され、前記バッテリーモジュールの第1センシングピンおよび第2センシングピンにそれぞれ結合される第1センシングブロックおよび第2センシングブロックと、
を含む、バッテリーパック。 - 請求項9に記載のバッテリーモジュールが、電池セルの厚さ方向に複数個が積層されて形成されるバッテリーモジュール積層体と、
前記電池セルの厚さ方向に延長され、前記モジュールケースの前端部板または後端部板を介して外部へ導出されるセンシングラインのセンシングピンに結合される側部センシングブロックと、
を含む、バッテリーパック。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210155933A KR102656950B1 (ko) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | 배터리 모듈 및 이를 포함한 배터리 팩 |
KR10-2021-0155933 | 2021-11-12 | ||
PCT/KR2022/017445 WO2023085726A1 (ko) | 2021-11-12 | 2022-11-08 | 배터리 모듈 및 이를 포함한 배터리 팩 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024518468A true JP2024518468A (ja) | 2024-05-01 |
Family
ID=86336103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023568717A Pending JP2024518468A (ja) | 2021-11-12 | 2022-11-08 | バッテリーモジュールおよびそれを含むバッテリーパック |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4318788A1 (ja) |
JP (1) | JP2024518468A (ja) |
KR (2) | KR102656950B1 (ja) |
CN (1) | CN117337517A (ja) |
CA (1) | CA3219127A1 (ja) |
WO (1) | WO2023085726A1 (ja) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101746127B1 (ko) * | 2013-08-23 | 2017-06-12 | 주식회사 엘지화학 | 직렬 연결 구조의 적층형 전지모듈 |
KR101747400B1 (ko) * | 2013-08-23 | 2017-06-27 | 주식회사 엘지화학 | 링 단자 가이드를 포함하는 전지모듈 |
KR101717197B1 (ko) * | 2014-05-22 | 2017-03-16 | 주식회사 엘지화학 | 복수의 단위셀들로 구성된 플렉서블 전지 |
KR102093942B1 (ko) * | 2015-09-21 | 2020-03-26 | 주식회사 엘지화학 | 전지팩의 와이어 조립 구조 및 그 조립 방법 |
KR102018720B1 (ko) * | 2016-11-29 | 2019-09-04 | 주식회사 엘지화학 | 센싱 커넥터 고정 구조를 갖는 배터리 모듈 |
KR102259416B1 (ko) | 2017-12-14 | 2021-06-01 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈 |
KR20210042658A (ko) * | 2019-10-10 | 2021-04-20 | 주식회사 엘지화학 | 직렬연결 및 전압 센싱 방식을 개선한 배터리 팩 |
KR20210155933A (ko) | 2020-06-17 | 2021-12-24 | 아베스타 바라미안 | 맵 기반 유저 연결 플랫폼 |
-
2021
- 2021-11-12 KR KR1020210155933A patent/KR102656950B1/ko active IP Right Grant
-
2022
- 2022-11-08 EP EP22893146.5A patent/EP4318788A1/en active Pending
- 2022-11-08 WO PCT/KR2022/017445 patent/WO2023085726A1/ko active Application Filing
- 2022-11-08 CA CA3219127A patent/CA3219127A1/en active Pending
- 2022-11-08 CN CN202280033888.1A patent/CN117337517A/zh active Pending
- 2022-11-08 JP JP2023568717A patent/JP2024518468A/ja active Pending
-
2024
- 2024-01-30 KR KR1020240014051A patent/KR20240023398A/ko active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4318788A1 (en) | 2024-02-07 |
KR20230069687A (ko) | 2023-05-19 |
CN117337517A (zh) | 2024-01-02 |
KR20240023398A (ko) | 2024-02-21 |
CA3219127A1 (en) | 2023-05-19 |
KR102656950B1 (ko) | 2024-04-16 |
WO2023085726A1 (ko) | 2023-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI504045B (zh) | 電池模組及包含此電池模組之電池組 | |
US7875378B2 (en) | Voltage sensing member and battery module employed with the same | |
EP2421070B1 (en) | Battery pack | |
EP2645454B1 (en) | Bus bar assembly having a novel structure | |
CN112616323B (zh) | 电池模块和包括该电池模块的电池组 | |
JP2020205175A (ja) | バスバモジュール | |
JP2012059500A (ja) | 電池モジュール | |
JP2018515902A (ja) | バスバー構造物 | |
WO2017179650A1 (ja) | 蓄電装置 | |
JP2024518468A (ja) | バッテリーモジュールおよびそれを含むバッテリーパック | |
CN112448091B (zh) | 电池布线模块 | |
EP4283766A1 (en) | Battery module and battery pack comprising same | |
CN114846679A (zh) | 电池布线模块 | |
CN111937180A (zh) | 包括内部板的电池模块 | |
JP2024517896A (ja) | バッテリーモジュールおよびそれを含むバッテリーパック | |
KR20230066868A (ko) | 배터리 모듈 및 이를 포함한 배터리 팩 | |
CN220985060U (zh) | 防止热失控的汇流条装置 | |
JP7367021B2 (ja) | コネクター、バッテリー管理ユニット及びバッテリーパック | |
CN215732088U (zh) | 端子相互焊接的电池组、车辆和电气设备 | |
KR102669979B1 (ko) | 배터리 팩 | |
KR20150107698A (ko) | 버스 바 어셈블리를 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩 | |
CN117321841A (zh) | 电池模块以及包括该电池模块的电池组 | |
JP2023551213A (ja) | 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 | |
CN115989611A (zh) | 电池包 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231108 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231108 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20240311 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20240312 |