JP5376475B2 - セルモジュールアセンブリーの電圧センシングのための接触パッド及びセルモジュールアセンブリー - Google Patents

Description

本発明は、セルモジュールアセンブリー（Ｃｅｌｌ Ｍｏｄｕｌｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ；ＣＭＡ）を構成する各電池セルの電圧センシング及び管理などのために、外部の電気電子モジュールと連結され、前記電池セルの電極と電気的に接触する接触パッドに関し、より詳しくは、前記電池セル電極との電気的接触の信頼性などを向上させるための伝導性有機弾性体からなる接触パッドに関する。

セルモジュールアセンブリーとは、充電または放電が可能な１つ以上の電池セル、及びＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と関連して求められる電気電子モジュールなどからなる１つのアセンブリーを意味する。

前記セルモジュールアセンブリーは、図１に示されたように、１つ以上の電池セルで構成されるセルパック１０、アセンブリーハウジング２０、前記電池セルの電極３０、前記電池セルの電極と接触する接触手段４０、支持体５０、及び外部モジュールとの電気的連結のための配線ライン６０などで構成される。

前記配線ライン６０は、前記１つ以上のセルで構成されるセルモジュールアセンブリーを動作させるため、前記電池セルの電圧を測定する電圧センシングモジュール７０または強制電流（バランシング電流）流入モジュール８０などと電気的に連結される。

通常、セルモジュールアセンブリーなどの二次電池で構成されるバッテリーは、充電及び放電が繰り返され、電気化学的に不安定な要因を有しているため、前記電池セルの電圧を持続的にモニタリングする必要性が高い。

前記電圧センシングモジュール７０は、上記のように電池セルの電圧を持続的にモニタリングするための構成要素を意味する。また、前記強制電流流入モジュール８０は、前記セルパックの１つ以上の電池セル間に電圧偏差が生じる場合、セルモジュールアセンブリーを効率的に動作させるために強制電流（バランシング電流）を流れ込ませて前記電池セルの間の電圧をバランシングする構成要素を意味する。

前記電圧センシングモジュール７０または前記強制電流流入モジュール８０は、ＢＭＳと連動するように構成されることが一般的である。前記電圧センシングモジュール７０または前記強制電流流入モジュール８０が上記のような機能さえを果たせば、その名称または物理的な構成に制限されないことは言うまでもない。

図１を再び参照すると、前記接触手段４０は所定の支持体５０を介在して前記配線ライン６０と連結され、前記接触手段４０の一面は電池セルの電極３０と電気的に接触する。

従来、このような接触手段４０はバネのような形態で構成される。図２に示されたように、従来の接触手段４０は前記電極３０と所定の点接触（Ａ）をなして物理的に接触する。

しかし、従来の接触方式は点接触であるため、電気的接触信頼性が低いという根本的な問題点を有し、前記接触部分（Ａ）が異物などで汚染される場合、電気的接触の不良が発生する確率が高くなる。

また、セルモジュールアセンブリーを製造する際にも、バネで構成される接触手段４０はボルト締め、溶接、リベット打ちなどの作業を必要とするため、組立工程に不都合を与え、生産性及び作業効率性を低下させるという問題点も有する。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池セルの電極との電気的信頼性及び接触持続力などを向上させることができる接触手段及びそれを含むセルモジュールアセンブリー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後述され、本発明の実施例によって理解できるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示された構成の組合せによって実現され得る。

上記の課題を達成するために、本発明のセルモジュールアセンブリーの電圧センシングのための接触パッドは、１つ以上の電池セルからなるセルモジュールアセンブリーの電池セルの電圧を測定するための電圧センシングモジュールと電気的に連結され、前記電池セルの電極の少なくとも１つの面と電気的に面接触する接触パッドであって、前記接触パッドが、伝導性有機弾性体の材質からなり、前記電池セルの電極と嵌合して前記電極の少なくとも１つの面と面接触する結合手段を備えることを特徴とする。

より望ましくは、前記結合手段は、内側に傾斜した内面が形成され、前記電池セルの電極に対応する間隔を有する嵌合部が前記傾斜した内面に延設されるように構成され得る。

望ましくは、前記結合手段は、前記嵌合部の内側に備えられ、嵌合する電池セルの電極に電気的に接触して外部バランシング電流が流れ込む金属材質の接触部をさらに有し得る。

本発明の他の態様によるセルモジュールアセンブリーは、内部に空間が形成されたハウジング；前記ハウジングの内部空間に設けられる１つ以上の電池セル；及び前記電池セルの電圧を測定するための電圧センシングモジュールと電気的に連結され、前記電池セルの電極と電気的に接触する接触パッドを含み、前記接触パッドは伝導性有機弾性体の材質で構成され得る。

本発明による接触パッド及びそれを含むセルモジュールアセンブリーは、電池セルの電極と面接触するため、相互間の電気的接触信頼性を向上させることができ、より広い接触面積を確保することで外部の異物などによる電気的な接触不良を補完及び克服することができる。

また、本発明は電気的接触構造を単純な結合構造で代替することで、セルモジュールアセンブリーの工程を単純化させて生産性及び工程の効率性が向上できるため、より経済的なセルモジュールアセンブリーを製造することができ、組立工程の便宜性を一層高めることができる。

さらに、電圧偏差を解消するための電流が流れ込むとき、電気的抵抗の低い金属材質の接触部を通して電流が流れ込むように構成することで、電力喪失を最小化することができる。

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例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。
一般的な電池セルモジュールの構成を示した分解斜視図である。 従来の接触手段と電池セルとの点接触を示した図である。 本発明の望ましい実施例による接触パッドを示した断面図である。 本発明の他の実施例による接触パッドを示した断面図である。 本発明のさらに他の実施例による接触パッドを示した断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求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例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例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

図３は、本発明の望ましい実施例によるセルモジュールアセンブリーの電圧センシングのための接触パッドを示した断面図である。図３に示された本発明の接触パッド１００は伝導性を有する有機弾性体材質で構成される。

前記有機弾性体材質は伝導性を有する材質であって、ゴムなどの有機弾性体の物理的性質を有する材質を使用し得、具体的には伝導性シリコーン材質などを使用し得る。

上記のように従来のバネ構造の接触手段４０（図１を参照）を伝導性有機弾性体材質の接触パッド１００で代替することで、電池セルの電極との接触が面接触となることで、より高い電気的接続信頼性を実現することができる。

接触面をさらに広め、且つ、接触パッド１００と電極３０との間の結合保持力などの電気的特性を改善させるため、図３に示されたように、前記接触パッド１００は前記電池セルの電極３０が嵌合する結合手段１１０を備えることがより望ましい。

また、本発明の他の実施例を示している図４を参照すると、本発明の接触パッド１００の結合手段１１０は、内面１１１が内側に斜めに形成され、前記電池セルの電極に対応する間隔を有する嵌合部１１２が斜めの内面に延設されるように構成することがより望ましい。

このように内面を斜めに構成することで、電池セルの電極３０と本発明の接触パッド１００とを結合する工程において、斜めの内面によって電極３０をガイドすることができ、容易且つ迅速な結合を誘導することができる。また、電池セルの電極３０と接触パッド１００との結合を解除する場合にも、前記内面の外側端に力を加えることでより容易に結合を解除することができる。

また、本発明の接触パッド１００は弾性を有する材質で構成されるので、電池セルの電極３０が接触パッド１００の結合手段１１０に結合された場合、接触パッドの物理的性質によって相互間の結合を維持することができる。このような弾性を十分活用するために、前記嵌合部１１２の間隔は前記電池セルの電極と実質的に同一であるか又は電池セルの電極より少し小さく構成することがより望ましい。

図３及び図４などに示された本発明による接触パッド１００は一実施例に過ぎず、多様な実施形態による電極の形状や模様などに対応するように接触パッドを構成して本発明の技術思想を適用できることは言うまでもない。

前述したように、本発明の接触パッド１００が前記電池セルの電極３０と電気的に連結されることで、電圧センシングモジュール７０またはＢＭＳは前記電池セルの電圧を測定またはモニタリングすることができる。また、センシングされた各電池セルの電圧が異なるなど電圧の偏差が生じても、効率的に電池を動作させるために各電圧をバランシング（平滑化）することができる。

このために、本発明の伝導性弾性体材質の接触パッド１００を通じて必要な電池セルの電極にバランシング電流が流れ込むように構成し得るが、この場合、損失される電力を最小化することがより望ましい。

すなわち、電流などの電気的特性値の損失を最小化するために、図５に示されたように、前記嵌合部１１２の内側に備えられ、嵌合する電池セルの電極３０と電気的に接触する金属材質の接触部１１３をさらに含むことが望ましい。このように前記金属材質の接触部１１３を通して外部のバランシング電流が流れ込むように構成する。

前記金属材質の接触部１１３は、損失される電気的特性値などを低めるために、抵抗成分が小さい金属材質で構成することが望ましい。

前記金属材質の接触部１１３は、前記電極３０との電気的接触力を高めるために、嵌合部１１２からある程度突出する形状で構成し得、所定の板バネで構成することもできる。

また、バランシング電流が電池セルの電極のみに流れ込むように誘導するため、前記金属材質の接触部１１３と結合手段１１０とが接合される部分は絶縁処理をすることがさらに望ましい。

以上、本発明を限定された実施例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、本発明が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及び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。

Claims (5)

1. １つ以上の電池セルを含むセルモジュールアセンブリーの電池セルの電圧を測定するための電圧センシングモジュールと電気的に連結され、前記電池セルの電極の少なくとも１つの面と電気的に面接触する接触パッドであって、
   前記接触パッドは、伝導性有機弾性体の材質からなり、前記電池セルの電極と嵌合して前記電極の少なくとも１つの面と面接触する結合手段を備えることを特徴とするセルモジュールアセンブリーの電圧センシングのための接触パッド。
2. 前記結合手段は、内側に傾斜した内面が形成され、前記電池セルの電極に対応する間隔を有する嵌合部が前記傾斜した内面に延設されることを特徴とする請求項１に記載のセルモジュールアセンブリーの電圧センシングのための接触パッド。
3. 前記結合手段は、
   前記嵌合部の内側に備えられ、嵌合する電池セルの電極に電気的に接触して外部バランシング電流が流れ込む金属材質の接触部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のセルモジュールアセンブリーの電圧センシングのための接触パッド。
4. 前記伝導性有機弾性体は、伝導性ゴム及び伝導性シリコーンからなる群より選択されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のセルモジュールアセンブリーの電圧センシングのための接触パッド。
5. 内部に空間が形成されたハウジングと、
   前記ハウジングの内部空間に設けられる１つ以上の電池セルと、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の接触パッドと
   を含むセルモジュールアセンブリー。