JP5300909B2 - 電池モジュール及び車両 - Google Patents

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Description

本発明は、電池モジュール及び車両に関する。
２次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池である。低容量の２次電池は、携帯電話機やノートパソコンおよびビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に使用され、大容量電池は、ハイブリッド自動車のモータ駆動用電源または電力貯蔵用として使用される。
しかしながら、複数の電池を有する電池モジュールにおいて、端子と連結部材との間の接触抵抗が増大する問題がある。また、端子と連結部材との間に腐蝕が発生するという問題がある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、連結部材と端子を安定的に連結して接触抵抗を減少させることが可能な、新規かつ改良された電池モジュール及び車両を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１金属を含む第１端子を有する第１電池;前記第１金属と異なる第２金属を含む第２端子を有する第２電池;および前記第１端子と前記第２端子を電気的に連結する連結部材を含み、前記連結部材は、第１部分と第２部分を有し、前記第１部分の一面は前記第２部分の一面に接合され、前記第１部分の前記一面と前記第２部分の前記一面が接触する部分にナゲット部（ｎｕｇｇｅｔ ｚｏｎｅ）が位置し、前記第１部分は第３金属を含み、前記第２部分は前記第３金属と異なる第４金属を含む電池モジュールが提供される。
前記第１部分の前記一面と前記第２部分の前記一面は摩擦撹拌溶接により共に接合されても良い。
前記第１部分の前記一面と前記第２部分の前記一面は前記連結部材の厚さ方向に伸びても良い。
前記第１部分の前記一面と前記第２部分の前記一面はバットジョイント方式（ｂｕｔｔｊｏｉｎｔ）により接合されても良い。
前記第１部分と前記第２部分が共に接合される部分に溶接部が形成され、前記溶接部は前記ナゲット部と共に熱および機械的影響部、および熱影響部を含んでも良い。
前記溶接部は点形態からなるものであっても良い。
前記溶接部は線形態からなるものであっても良い。
前記第１部分は前記第１端子に固定され、前記第１金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記第２金属は銅または銅合金であり、前記第３金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記第４金属は銅または銅合金であっても良い。
前記第１部分は前記第１端子に溶接されるものであっても良い。
前記第１部分は固定部材を通じて前記第１端子に付着されるものであっても良い。
前記固定部材はナットであっても良い。
前記第１部分は、第１端子連結部;第１中間段差部;および前記第１端子連結部との間に前記第１中間段差部が位置するように形成される第１溶接突起を含み、前記第２部分は、第２端子連結部;第２中間段差部;および前記第２端子連結部との間に前記第２中間段差部が位置するように形成される第２溶接突起を含み、前記第１溶接突起と前記第２溶接突起は共に接合されても良い。
前記第１中間段差部は前記第１溶接突起の厚さよりも厚い厚さを有し、前記第１端子連結部の厚さよりも薄い厚さを有し、前記第２中間段差部は前記第２溶接突起の厚さよりも厚い厚さを有し、前記第２端子連結部の厚さよりも薄い厚さを有しても良い。
前記第１端子連結部は前記第１端子に溶接されても良い。
前記第１端子連結部は第１端子ホール（ｈｏｌｅ）を有し、前記第２端子連結部は第２端子ホール（ｈｏｌｅ）を有し、前記第１端子は前記第１端子ホールを通じて突出し、前記第１端子連結部は固定部材を通じて前記第１端子に付着されても良い。
前記固定部材はナットであっても良い。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、動力を提供する動力源;および前記動力源に電気を供給するように構成された電池モジュールを含み、前記電池モジュールは、第１金属を含む第１端子を有する第１電池;前記第１金属と異なる第２金属を含む第２端子を有する第２電池;および前記第１端子と前記第２端子を電気的に連結する連結部材を含み、前記連結部材は、第１部分と第２部分を有し、前記第１部分の一面は前記第２部分の一面に接合され、前記第１部分の前記一面と前記第２部分の前記一面が接触する部分にナゲット部（ｎｕｇｇｅｔ ｚｏｎｅ）が位置し、前記第１部分は第３金属を含み、前記第２部分は前記第３金属と異なる第４金属を含む、車両が提供される。
本発明によれば、端子と連結部材との間の接触抵抗が減少して電池モジュールの出力および寿命が向上し、腐蝕が減少して電池モジュールの寿命が向上することができる。
本発明の第１実施形態による電池モジュールを示した斜視図である。 本発明の第１実施形態による連結部材を示した斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。 本発明の第２実施形態による電池モジュールの連結部材を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態による電池モジュールを示した斜視図である。 本発明の第４実施形態による空冷式電池パックを含む車両を示した概略図である。
以下、添付図面を参照し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することができるように本発明の実施形態を詳しく説明する。しかしながら、本発明は多様な異なる形態で具現することができ、以下で説明する実施形態に限定されない。そして、本明細書および図面において同一の符号は実質的に同一の構成要素を示す。
図面において、説明の明確化のために層または領域のサイズは誇張して示されても良い。一つの層または要素が他の層または基材の「上」にあるということは、直接的に上にあったり、その間にさらに他の層を介在していると理解されるだろう。そして、一つの層が他の層の「下」にあるということは、直接的に下にあったり、その間に一つ以上のさらに他の層を介在していると理解されるだろう。ひいては、一つの層が二つの層の「間」にあるということは、その一つの層が二つの層の間の唯一つの層であったり、その間に一つ以上のさらに他の層が介在していると理解されるだろう。
図１は、本発明の第１実施形態による電池モジュールの斜視図であり、図２は、本発明の第１実施形態による連結部材の斜視図である。
図１および図２を参照して説明すれば、本実施形態による電池モジュール１００は、正極端子１３０と負極端子１４０を有する複数の２次電池１１０、例えば図１で２次電池１１０−１、１１０−２と、２次電池１１０を電気的に連結する連結部材１６０とを含む。
本実施形態による電池モジュール１００は２次電池１１０を直列に連結して形成される。ただし、本発明がこれに制限されるのではなく、２次電池１１０は並列に連結されても良い。
本実施形態による２次電池１１０は角型からなり、ケース１１２とケース１１２の開口に結合されるキャッププレート１１４、およびケース１１２の外側に突出した正極端子１３０と負極端子１４０を含む。本実施形態では角型２次電池を例に挙げて説明するか、本発明がこれに限定されるのではなく、ケースは円筒型、パウチ型またはその他の形状からなっても良い。
キャッププレート１１４には内部圧力の上昇時に開放されるベント部材１１６と電解液注入口を密封する密封キャップ１１８とが設置される。
そして、端子１３０、１４０はキャッププレート１１４の外側に突出するようにキャッププレート１１４に設置され、キャッププレート１１４と端子１３０、１４０との間には絶縁および密封のためのガスケット１２３が設置される。正極端子１３０と負極端子１４０はほぼ板形状からなり、ケース１１２内に挿入された電極群（図示せず）と電気的に連結される。また、正極端子１３０はアルミニウムからなり、負極端子１４０は銅からなる。
平行に配列された２次電池１１０は連結部材１６０により直列に連結される。例えば、図１に示されているように、２次電池１１０−１の正極端子１３０と２次電池１１０−２の負極端子１４０が交互に配置された状態で一側２次電池１１０−１の正極端子１３０とこれに隣接した２次電池１１０−２の負極端子１４０に連結部材１６０が溶接により接合される。
連結部材１６０は板形状からなり、正極端子１３０と負極端子１４０の上で正極端子１３０と負極端子１４０を覆うように配置される。この状態で溶接により正極端子１３０および負極端子１４０に接合され、連結部材１６０には端子溶接部１６５が形成される。
連結部材１６０は、第１連結バー（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｂａｒ）１６１と第１連結バー１６１に摩擦撹拌溶接により接合された第２連結バー１６２とを含む。第１連結バー１６１は、正極端子１３０と同一なアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、第２連結バー１６２は負極端子１４０と同一な銅または銅合金からなる。第１連結バー１６１は正極端子１３０に溶接により固定され、第２連結バー１６２は負極端子１４０に溶接により固定される。
第１連結バー１６１は、正極端子１３０に溶接される端子連結部１６１ａと端子連結部１６１ａよりも小さな厚さを有する溶接突起１６１ｃおよび端子連結部１６１ａと溶接突起１６１ｃを連結する中間段差部１６１ｂを含む。
端子連結部１６１ａは板状からなり、端子連結部１６１ａの一側端に連結されて形成された中間段差部１６１ｂは端子連結部１６１ａよりも小さな厚さを有し、溶接突起１６１ｃよりも大きい厚さを有する。また、溶接突起１６１ｃは中間段差部１６１ｂの一側端で側方向に突出形成される。これによって、端子連結部１６１ａと中間段差部１６１ｂとの間、および中間段差部１６１ｂと溶接突起１６１ｃとの間には段差が形成される。
第２連結バー１６２も第１連結バーと同一に端子連結部１６２ａと端子連結部１６２ａよりも小さな厚さを有する溶接突起１６２ｃおよび端子連結部１６２ａと溶接突起１６２ｃを連結する中間段差部１６２ｂを含む。
第１連結バー１６１の溶接突起１６１ｃと第２連結バー１６２の溶接突起１６２ｃとは側端が互いに当接するように配置され、この状態で摩擦撹拌溶接により溶接突起１６１ｃ、１６２ｃを接合する。これによって、溶接突起１６１ｃ、１６２ｃが接する部分には溶接部１５０が形成され、溶接部１５０は点（ｐｏｉｎｔ）形態（点溶接）からなる。
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。図３を参照して説明すれば、溶接突起１６１ｃ、１６２ｃを当接するように設置した状態で工具を回転させて動的流動により組織を再結晶して溶接部１５０を形成する。工具はピンとピンが固定されるシャンク（ｓｈａｎｋ）を含み、シャンクでピンが突出した端部をショルダーという。
第１連結バー１６１と第２連結バー１６２は点溶接により接合されるが、ショルダーと連結部材１６０が当接する部分が溶接部１５０となり、溶接部１５０にはピンが挿入されていた位置に溶接溝１５１が形成される。
溶接部１５０には動的再結晶により形成されたナゲット部１５２と熱および機械的影響部（ｔｈｅｒｍｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｚｏｎｅ;ＴＭＡＺ）１５４、および熱影響部（ｈｅａｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｚｏｎｅ;ＨＡＺ）１５６が形成される。
ナゲット部１５２は、高い熱と変形量により回復と再結晶が起きる部分であって、ナゲット部１５２を動的再結晶部ともいう。ナゲット部１５２は熱により溶融が起きる一般的な溶接とは異なり、摩擦熱と撹拌により固相溶融された素材が動的再結晶をなして形成される。ナゲット部１５２の直径はピンの直径よりは大きく、ショルダーの直径よりは小さいことが一般的である。ナゲット部１５２の大きさは工具の回転速度により変動するが、回転速度が速ければナゲット部１５２の大きさが減少する。ただし、回転速度が速すぎれば結晶粒の形状が不完全になり、結晶粒が不完全な部分で欠陥が発生することがある。ナゲット部１５２は第１連結バー１６１と第２連結バー１６２の素材が動的再結晶された部分であるため、一般的に溶融された部分と異なって周辺組織と有機的に結合している。これによって、溶接部１５０にクラックなどが発生せず、有機的な結合により内部抵抗が低いため、電力を安定的に伝達することができる。
熱および機械的影響部１５４は、工具のショルダーと連結部材１６０との間の接触面で摩擦による塑性変形により部分的な再結晶を示す部分であって、摩擦による熱変形とショルダーによる機械的変形が同時に起きる領域である。熱および機械的影響部１５４は素材の深刻な塑性流動と変形により軟化した結晶組織が傾斜して分布する。この熱および機械的影響部１５４には異種の素材が回転方向に沿って傾斜して曲がって混合されている部分であって、異種素材が再結晶をなしてはいないが、機械的に混合されて分離されない。したがって、第１連結バー１６１と第２連結バー１６２が安定的に連結され得る。
熱影響部１５６は、熱および機械的影響部１５４よりは熱による影響を受ける部分であって、斜線形状の結晶粒が示され、多数の気孔が示される。
本実施形態のように正極端子１３０と接触する第１連結バー１６１を正極端子１３０と同一の素材で形成し、負極端子１４０と接触する第２連結バー１６２を負極端子１４０と同一の素材で形成すれば、連結部材１６０と端子１３０、１４０との間に接触抵抗が増加したり腐蝕が発生することを防止することができる。これによって、電池モジュール１００の出力が向上するばかりか、連結部材１６０と端子１３０、１４０との間の接合寿命が向上するため、電池モジュール１００全体の寿命が向上する。
また、連結部材１６０において正極端子１３０と同一の素材からなる部分が正極端子１３０に熔接され、負極端子１４０と同一の素材からなる部分が負極端子１４０に溶接されるため、連結部材１６０と端子１３０、１４０との間の溶接性が向上する。
第１連結バー１６１と第２連結バー１６２を摩擦撹拌溶接により接合すればアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第１連結バー１６１と銅および銅合金からなる第２連結バー１６２を容易に接合することができる。銅とアルミニウムは融点が異なって抵抗溶接や超音波溶接などにより接合する場合、溶接部１５０に欠陥が発生する可能性が非常に大きく、外部の衝撃や振動により溶接部が脱落することがある。特に電気自動車やハイブリッド電気自動車などに電池モジュールが適用される場合、持続的な振動が連結部材１６０に伝達されるが、このような振動は連結部材１６０と端子１３０、１４０との間の接触不良を招く。
しかしながら、本実施形態のように摩擦撹拌溶接により第１連結バー１６１と第２連結バー１６２を接合すれば固相接合が行われるため、溶融点が異なる連結部材１６０と端子１３０、１４０を安定的に接合することができる。特に、溶接部１５０の中央に形成されたナゲット部１５２は動的再結晶が起きた領域であって、外部の振動や衝撃に強い構造を有する。また、熱および機械的影響部１５４には二つの連結バー１６１、１６２が共に回転しながら接合された領域であって、母材が混合されていて外部の衝撃と振動に強い構造的な特徴を示す。
また、摩擦撹拌溶接は他の溶接に比べて熱源、溶接棒、溶可材などが不要であるため、溶接過程で有害光線や有害物質が排出されない親環境的な溶接である。また、動的再結合が起きるため、溶融接合で生じ得る凝固亀裂を防止することができ、変形が殆どないため機械的な性質に優れている。
溶接突起１６１ｃ、１６２ｃの厚さが薄いほどより容易に溶接し、溶接時間も短縮することができる。しかしながら、連結バー１６１、１６２の厚さが小さければ抵抗が大きくなる問題がある。これに対し、溶接突起１６１ｃ、１６２ｃの厚さを小さく形成しながらも、端子連結部１６１ａ、１６２ａの厚さをより大きく形成すれば抵抗が大きくなる問題を解決することができる。
また、溶接突起１６１ｃ、１６２ｃと端子連結部１６１ａ、１６２ａとの間に形成された中間段差部１６１ｂ、１６２ｂは、溶接時に溶接突起１６１ｃ、１６２ｃで伝達される熱が端子連結部１６１ａ、１６２ａに伝達されることを遮断し、溶接突起１６１ｃ、１６２ｃに伝達された力を支持する役割を果たす。中間段差部１６１ｂ、１６２ｂの厚さが端子連結部１６１ａ、１６２ａの厚さと同一であれば、溶接突起１６１ｃ、１６２ｃで発生した熱が端子連結部１６１ａ、１６２ａに急速に伝達されて端子連結部１６１ａ、１６２ａの組織が損傷することがある。しかしながら、中間段差部１６１ｂ、１６２ｂの厚さを端子連結部１６１ａ、１６２ａの厚さよりも小さく形成すれば熱の移動を減少させることができる。
また、溶接時に強い回転力が工具で強い回転力が溶接突起１６１ｃ、１６２ｃに伝達されるところ、中間段差部１６１ｂ、１６２ｂと端子連結部１６１ａ、１６２ａとの厚さの差が大きかったり、溶接突起１６１ｃ、１６２ｃの厚さが薄い場合には、溶接突起１６１ｃ、１６２ｃ自体が変形することがある。しかしながら、中間段差部１６１ｂ、１６２ｂを形成すれば、中間段差部１６１ｂ、１６２ｂが溶接突起１６１ｃ、１６２ｃに伝達された力を支持して溶接突起１６１ｃ、１６２ｃが変形することを防止することができる。
図４は、本発明の第２実施形態による電池モジュールの連結部材を示した斜視図である。図４を参照して説明すれば、本実施形態による電池モジュールは連結部材を除いては前記第１実施形態による電池モジュールと同一の構造からなるため同一の構造についての重複説明は省略する。
本実施形態による連結部材２３０は、第１連結バー２３１と第１連結バー２３１に溶接で付着された第２連結バー２３２とを含む。第１連結バー２３１と第２連結バー２３２は異なる素材からなるが、第１連結バー２３１は正極端子１３０と同一の素材からなり、第２連結バー２３２は負極端子１４０と同一の素材からなっても良い。
第１連結バー２３１と第２連結バー２３２はほぼ四角板形状からなる。第１連結バー２３１は、正極端子１３０に溶接される端子連結部２３１ａと端子連結部２３１ａよりも小さな厚さを有する溶接突起２３１ｃおよび端子連結部２３１ａと溶接突起２３１ｃを連結する中間段差部２３１ｂを含む。端子連結部２３１ａは板状からなり、中間段差部２３１ｂは端子連結部２３１ａの一側端に連結されて形成され、端子連結部２３１ａよりも小さな厚さを有し、溶接突起２３１ｃよりも大きい厚さを有する。また、溶接突起２３１ｃは中間段差部２３１ｂの一側端で突出形成される。
第２連結バー２３２も第１連結バーと同一に端子連結部２３２ａと端子連結部２３２ａよりも小さな厚さを有する溶接突起２３２ｃおよび端子連結部２３２ａと溶接突起２３２ｃを連結する中間段差部２３２ｂを含む。
第１連結バー２３１の溶接突起２３１ｃと第２連結バー２３２の溶接突起２３２ｃは互いに当接するように配置される。この状態で第１連結バー２３１と第２連結バー２３２の境界面に工具を設置して第１連結バー２３１と第２連結バー２３２を溶接により固定する。工具は第１連結バー２３１と第２連結バー２３２の境界面に沿って移動しながら溶接を行う。これによって、溶接部２５０は線形態（線溶接）からなる。溶接部２５０の中央にはピンが挿入されていた溶接溝２５１が形成される。
本実施形態によれば溶接部２５０が線形態からなるため、溶接された部分が広くなって第１連結バー２３１と第２連結バー２３２がより安定的に固定され得る。
図５は、本発明の第３実施形態による電池モジュールを示した斜視図である。図５を参照して説明すれば、本実施形態による電池モジュール３００は、正極端子３３０と負極端子３４０を有する複数の２次電池３１０と２次電池３１０を電気的に連結する連結部材３５０とを含む。
本実施形態による電池モジュール３００は２次電池３１０を直列に連結して形成される。本実施形態による２次電池３１０は角型からなり、ケース３１２とケース３１２の開口に結合されるキャッププレート３１４、およびケース３１２の外側に突出した正極端子３３０と負極端子３４０を含む。キャッププレート３１４には内部圧力の上昇時に開放されるベント部材３１６と電解液注入口を密封する密封キャップ３１８が設置される。
そして、端子３３０、３４０はキャッププレート３１４の外側に突出するようにキャッププレート３１４に設置され、端子３３０、３４０には端子３３０、３４０をキャッププレート３１４の上で支持する下部ナット３２３が設置される。また、下部ナット３２３とキャッププレート３１４との間には絶縁のためのガスケット３２１が設置される。
正極端子３３０と負極端子３４０はほぼ柱形状からなり、外周面にナットが締結され得るようにねじ加工される。また、正極端子３３０と負極端子３４０はケース３１２内に挿入された電極群と電気的に連結される。また、正極端子３３０はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、負極端子３４０は銅または銅合金からなる。
連結部材３５０は下部ナット３２３の上に設置されるところ、連結部材３５０は正極端子３３０と接触する第１連結バー３５１と負極端子３４０と接触する第２連結バー３５２とを含む。第１連結バー３５１は正極端子３３０と同一の素材からなり、第２連結バー３５２は負極端子３４０と同一の素材からなる。
第１連結バー３５１には正極端子３３０が挿入される端子ホール３５１ａが形成された端子連結部と端子連結部よりも小さな厚さを有する溶接突起および端子連結部と溶接突起を連結する中間段差部を含む。
また、第２連結バー３５２には負極端子３４０が挿入される端子ホール３５２ａが形成された端子連結部と端子連結部よりも小さな厚さを有する溶接突起および端子連結部と溶接突起を連結する中間段差部を含む。
各端子ホール３５１ａ、３５２ａに正極端子３３０または負極端子３４０が挿入された状態で上部ナット３２４がそれぞれの端子３３０、３４０に締結されて連結部材３５０を端子３３０、３４０に固定させる。
溶接突起が当接するように配置された状態で摩擦撹拌溶接により第１連結バー３５１と第２連結バー３５２が接合され、これによって、第１連結バー３５１と第２連結バー３５２が接する部分には溶接部３６０が形成される。溶接部３６０は点形態で形成されるが、本発明がこれに制限されるのではなく、溶接部は線形態で形成されても良い。
本実施形態によれば連結部材３５０において正極端子３３０と接触する部分は正極端子３３０と同一の素材からなり、負極端子３４０と接触する部分は負極端子３４０と同一の素材からなるため、連結部材３５０と端子３３０、３４０との間で腐蝕が発生することを減少させることができる。また、第１連結バー３５１と第２連結バー３５２が摩擦撹拌溶接により接合されるため、異種金属を安定的に固定することができる。
図６は、本発明の第４実施形態による電池モジュール３００を含む車両６００を示した概略図である。前記電池モジュールは類似するように使用され得る。一具現例において、前記車両６００は、電気自動車またはハイブリッド自動車、例えば、プラグ−イン電気自動車、オートバイ、自転車、スクーターなどと、ガスまたはディーゼル−電気ハイブリッド自動車、オートバイ、自転車、スクーターなどのように乗客運送用または貨物輸送用、および人間が運転したり自動的に制御されたり、ロボットにより制御される車両を含む。前記電気自動車は電池から出力される電気エネルギーにより駆動される電気エンジンを利用しても良い。前記電気自動車は、前記実施形態による電池モジュールを利用して動力、例えば主動力源または補助動力源としての動力を提供することができる。前記ハイブリッド車両は２種類以上の動力源、例えば、内燃機関と電気モータを利用しても良い。他の具現例において、前記内燃機関は電気発生にのみ利用されても良い。さらに他の具現例において、燃料電池が電気発生に利用されても良い。
一方、前記車両６００は、前記車両を運行する動力を提供する動力源と、前記実施形態による電池モジュール３００とを含み、前記電池モジュール３００は前記動力源に電気を提供するように構成される。一具現例において、前記電池モジュール３００は、ケース６１０内に内蔵されても良い。前記ケース６１０は、大気と連通する流入口および流出口６２０と結合されても良い。
前記のように、高エネルギー密度の非水電解液を利用した高出力電池モジュールが開発されており、このような電池モジュールは、通常直列に連結される複数の２次電池からなる。
２次電池は円筒型と角型などからなっても良い。角型２次電池は、正極と負極がセパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を介して位置する電極群と電極群が内蔵される空間を備えたケース、ケースを密閉し、電極端子が挿入される端子ホールが形成されたキャッププレート、電極群と電気的に連結され、端子ホールに挿入されてケースの外側に突出する電極端子を含む。
電極端子はナットによりキャッププレートに固定されるが、外部の持続的な振動や衝撃によりナットが緩む問題が発生する。ナットが緩めば２次電池接触抵抗を増加させて２次電池の出力が低下し、寿命が減少する問題を招く。
特に、正極端子はアルミニウムからなり、負極端子は銅からなる場合、連結部材と正極端子または負極端子が異なる素材からなるため、異種金属間の接触で腐蝕が発生したり接触抵抗が持続的に増加する問題がある。
このような問題を解決するために連結部材を正極端子と負極端子に抵抗溶接により接合する方案が提示された。
しかしながら、連結部材が正極端子または負極端子と異なる素材から形成される場合には、融点が異なって連結部材と端子を抵抗溶接または超音波溶接により接合し難い問題がある。
以上で、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明がこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付図面の範囲内で多様に変形して実施することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１００、３００…電池モジュール
１１０、３１０…２次電池
１１２、３１２…ケース
１１４、３１４…キャッププレート
１３０、３３０…正極端子
１４０、３４０…負極端子
１５０、２５０…溶接部
１５１、２５１…溶接溝
１５２…ナゲット部
１５４…熱および機械的影響部
１５６…熱影響部
１６０、２３０、３５０…連結部材
１６１、２３１、３５１…第１連結バー
１６２、２１２、２３２、３５２…第２連結バー
１６１ａ、１６２ａ、２３１ａ、２３２ａ…端子連結部
１６１ｂ、１６２ｂ、２３１ｂ、２３２ｂ…中間段差部
１６１ｃ、１６２ｃ、２３１ｃ、２３２ｃ…溶接突起
１６５…端子溶接部
３２３…下部ナット
３２４…上部ナット
３５１ａ、３５２ａ…端子ホール

Claims (17)

  1. 第１金属によって形成される第１端子を有する第１電池と；
    前記第１金属と異なる第２金属によって形成される第２端子を有する第２電池と；
    前記第１端子と前記第２端子を電気的に連結する連結部材と；
    を含み、
    前記連結部材は、第１部分と第２部分を有し、前記第１部分の一面は前記第２部分の一面に接合され、前記第１部分の前記一面と前記第２部分の前記一面が接触する部分にナゲット部が位置し、前記第１部分は前記第１金属と同一の第３金属によって形成され、前記第２部分は前記第２金属と同一の第４金属によって形成され、
    前記連結部材は、前記第１端子と第２端子とを連結する方向に、前記連結部材の厚さを変化させる段差部を有する、電池モジュール。
  2. 前記第１部分の前記一面と前記第２部分の前記一面は摩擦撹拌溶接により共に接合される、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記第１部分の前記一面と前記第２部分の前記一面は前記連結部材の厚さ方向に伸びる、請求項１に記載の電池モジュール。
  4. 前記第１部分の前記一面と前記第２部分の前記一面はバットジョイント方式により接合される、請求項１に記載の電池モジュール。
  5. 前記第１部分と前記第２部分が共に接合される部分に溶接部が形成され、前記溶接部は前記ナゲット部と共に熱および機械的影響部、並びに熱影響部を含み、
    前記熱および機械的影響部は、熱変形及び機械的変形が同時に生じることにより、前記第３金属と前記第４金属とが機械的に混合された部分であり、
    前記熱影響部は、熱により前記第３金属及び前記第４金属の結晶形状に変形が生じた部分である、
    請求項１に記載の電池モジュール。
  6. 前記溶接部は点形態からなる、請求項５に記載の電池モジュール。
  7. 前記溶接部は線形態からなる、請求項５に記載の電池モジュール。
  8. 前記第１部分は前記第１端子に固定され、
    前記第１金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、
    前記第２金属は銅または銅合金であり、
    前記第３金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、
    前記第４金属は銅または銅合金である、請求項１に記載の電池モジュール。
  9. 前記第１部分は前記第１端子に溶接される、請求項１に記載の電池モジュール。
  10. 前記第１部分は固定部材を通じて前記第１端子に付着される、請求項１に記載の電池モジュール。
  11. 前記固定部材はナットである、請求項１０に記載の電池モジュール。
  12. 前記第１部分は、
    第１端子連結部と；
    第１中間段差部と；
    前記第１端子連結部との間に前記第１中間段差部が位置するように形成される第１溶接突起と；
    を含み、
    前記第２部分は、
    第２端子連結部と；
    第２中間段差部と；
    前記第２端子連結部との間に前記第２中間段差部が位置するように形成される第２溶接突起と；
    を含み、
    前記第１溶接突起と前記第２溶接突起は共に接合される、請求項１に記載の電池モジュール。
  13. 前記第１中間段差部は前記第１溶接突起の厚さよりも厚い厚さを有し、前記第１端子連結部の厚さよりも薄い厚さを有し、
    前記第２中間段差部は前記第２溶接突起の厚さよりも厚い厚さを有し、前記第２端子連結部の厚さよりも薄い厚さを有する、請求項１２に記載の電池モジュール。
  14. 前記第１端子連結部は前記第１端子に溶接される、請求項１２に記載の電池モジュール。
  15. 前記第１端子連結部は第１端子ホールを有し、
    前記第２端子連結部は第２端子ホールを有し、
    前記第１端子は前記第１端子ホールを通じて突出し、
    前記第１端子連結部は固定部材を通じて前記第１端子に付着される、請求項１２に記載の電池モジュール。
  16. 前記固定部材はナットである、請求項１５に記載の電池モジュール。
  17. 動力を提供する動力源と；
    前記動力源に電気を供給するように構成された電池モジュールと；
    を含み、
    前記電池モジュールは、
    第１金属によって形成される第１端子を有する第１電池と；
    前記第１金属と異なる第２金属によって形成される第２端子を有する第２電池と；
    前記第１端子と前記第２端子を電気的に連結する連結部材と；
    を含み、
    前記連結部材は、第１部分と第２部分を有し、前記第１部分の一面は前記第２部分の一面に接合され、前記第１部分の前記一面と前記第２部分の前記一面が接触する部分にナゲット部が位置し、前記第１部分は前記第１金属と同一の第３金属によって形成され、前記第２部分は前記第２金属と同一の第４金属によって形成され、
    前記連結部材は、前記第１端子と第２端子とを連結する方向に、前記連結部材の厚さを変化させる段差部を有する、車両。
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