JP5584820B2 - 新規構造を備えた検知部材を有する電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、新規構造の検知部材を有する電池モジュールに関し、より詳細には、互いに直列および／または並列に接続される複数の電池セルまたはユニットモジュールを、これらが横方向に積み重ねられた状態で有する電池セルスタックと、電池セルまたはユニットモジュールの電圧を検知するために、電池セルスタックの前方および後方に配置されている電池セルの電極端子接続部に電気的に接続される接続端子がその端部に設けられた電圧検知部材と、電圧検知部材が配置される配置部が設けられた上部ケースと、その前方に外部入出力端子が設けられた下部ケースとを含む電池モジュールに関する。

近年、充放電可能な二次電池が、無線モバイル機器用のエネルギー源として広く使用されている。また、化石燃料を使用する既存のガソリン車及びディーゼル車により引き起こされる大気汚染等の問題を解決するために開発されている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、およびプラグインハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ−ｉｎ ＨＥＶ）用の電源として、二次電池が大きな注目を集めている。

小型のモバイル機器は、各機器につき１つまたはいくつかの電池セルを使用する。一方、中型または大型の機器には高出力かつ大容量が必要であるため、自動車等の中型または大型の機器は、互いに電気的に接続された複数の電池セルを有する電池モジュールを使用する。

好ましくは、電池モジュールは可能な限り小さくて軽量となるよう製造される。このため、通常、高集積度で積層でき且つ重量対容量比が小さい角柱電池またはパウチ型電池が、中型または大型の電池モジュールの電池セルとして使用される。特に、アルミニウムの積層シートを外装部材として使用するパウチ型電池に、現在多くの関心が集中している。これは、パウチ型電池が軽量でその製造コストが低いためである。

また、複数の電池セルが組み合わされて電池モジュールが構成される。過電圧の時には、過電流または過熱がいくつかの電池セルにおいて発生するので、電池モジュールの安全性および動作効率が著しく低下する。そのため、このような過電圧、過電流、または過熱を検知し制御するためのユニットを設けることが必要である。そこで、リアルタイムまたは所定の間隔で電池セルの動作状態を確認し電池セルの電圧を制御するために、電圧センサーが電池セルに接続される。しかし、そのような検知ユニットの取り付けまたは接続は、電池モジュールの組み立てプロセスを非常に複雑にする。更に、検知ユニットの取り付けまたは接続に使用される複数のワイヤーが原因で短絡が発生する可能性がある。また、二次電池を幅広く適用した結果、自動車用の電源として二次電池が使用されている。このため、強い衝撃または振動が検知ユニットに加えられた場合であっても、検知ユニットの接触状態を安定的に維持するために、固定ユニットを設ける必要がある。

一方で、複数の電池セルを使用して電池モジュールを構成する場合、またはそれぞれが所定数の電池セルを含む複数のユニットモジュールを使用して電池モジュールを構成する場合には、電池セル間またはユニットモジュール間に機械的結合および電気的接続を実現するために数多くの部材を設けることが一般に必要である。しかし、そのような部材を組み立てるプロセスは非常に複雑である。

更に、電池セル間またはユニットモジュール間で機械的結合および電気的接続を実現するために、部材が結合、溶接、またははんだ付けされる空間を設けることが必要である。結果として、全体的なシステムのサイズが増加する。前述した通り、サイズの増加は好ましくない。そのため、よりコンパクトで高い構造的安定性を示す電池モジュールに対する必要性が高い。

したがって、本発明は、上記の問題および他の未解決の技術的問題を解決するためになされた。

具体的には、本発明は、機械的結合および電気的接続の実現のために複数の部材を使用することなく単純な組み立て方法を使用して製造され得る電圧検知部材を含む電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、電池モジュールの生産性およびメンテナンス性を向上させるために別個に設けられた電圧検知部材を含む電池モジュールを提供することである。

本発明の更なる目的は、所望の出力および容量を有するよう製造された電池モジュールを含む中型または大型の電池パックを提供することである。

本発明の一態様によれば、上記の目的および他の目的は、（ａ）互いに直列および／または並列に接続される複数の電池セルまたはユニットモジュールを、これらが横方向に積み重ねられた状態で有する電池セルスタックであって、電池セルの電極端子を外部入出力端子と接続するためのバスバーがその前方に設けられた電池セルスタックと、（ｂ）電池セルまたはユニットモジュールの電圧を検知するために、電池セルスタックの前方および後方に配置されている電池セルの電極端子接続部に電気的に接続される接続端子がその端部に設けられた電圧検知部材と、（ｃ）電池セルスタックの片側の端部ならびに電池セルスタックの頂部および底部の一部を覆う上部ケースであって、電圧検知部材が配置される配置部が設けられた上部ケースと、（ｄ）電池セルスタックの反対側の端部ならびに電池セルスタックの頂部および底部の一部を覆う状態で上部ケースと結合する下部ケースであって、外部入出力端子がその前方に設けられた下部ケースとを含む電池モジュールを提供することによって達成できる。

本発明による電池モジュールにおいて、電圧検知部材は、上部ケースの前方および後方に配置されている配置部内に配置された状態で、電池セルスタックの前方および後方に配置されている電池セルの電極端子接続部に電気的に接続される。そのため、各電圧検知部材の組み立てプロセスは非常に単純であり、各電圧検知部材はコンパクトな構造を有して安定的に電圧を検知する。

また、電池セルの電圧を検知するための各電圧検知部材は、モジュール組み立て構造を有するよう構成される。その結果、電圧検知構造物の中間接続部が最小化された電池モジュールの前方または後方に電圧検知部材を容易に配置でき、これによって電圧検知の信頼性が向上する。

更に、それぞれが別個のユニットとして構成された電圧検知部材は、その単純な構造のため、低い製造コストで製造され得る。また、電圧検知部材は、外注によっても製造され得る。そのため、電池モジュールの生産性を大きく向上させることが可能である。

また、電圧検知部材が正常に作動しない場合には、電池モジュールを分解することなく電池モジュールの前方および後方に配置された電圧検知部材のみを交換できるので、従来の電池モジュールの構造と比べてメンテナンス性が大きく向上する。

更に、電圧検知部材が配置される配置部は、上部ケースに形成されている。その結果、電池モジュールの組み立て後、必要に応じて、電圧検知部材を電池モジュールに選択的に配置することが可能になる。したがって、電圧検知部材が下部ケースに配置された既存の電池モジュールの構造よりも更にコンパクトな構造を有するよう電圧検知部材を構成することが可能となる。

好ましい例では、ユニットモジュールにおける電池セルの少なくともいくつかの電気的接続部が互いに直列に接続するか、または１つのユニットモジュールにおける電池セルの少なくともいくつかの電気的接続部が他のユニットモジュールにおける電池セルの少なくともいくつかの電気的接続部と直列に接続する。電池セルの電極端子が互いに隣接するよう電池セルが配置された状態で、電池セルの電極端子は互いに結合し、所定数の電池セルがセルカバーによって被覆されて複数のユニットモジュールが製造される。この製造プロセスの順序は部分的に変更されてもよい。例えば、複数のユニットモジュールは個別に製造されてもよく、ユニットモジュール間の電気的接続が行われてもよい。

電池セルの電極端子が互いに接続された状態で電池セルが高集積度で積み重ねられた電池セルスタックは、組み立て型結合構造で垂直方向に分離され且つ互いに結合される上部ケースおよび下部ケース内に、垂直方向に配置される。

電池セルスタックが上部および下部ケース内に配置され、上部および下部ケースが互いに結合された時に、電池セルスタックからの熱を容易に放散させるため、電池セルスタックの対向する主要面が上部および下部ケースの外側に露出されるよう、上部および下部ケースが好ましくは電池セルスタックの縁部のみを被覆する。したがって、上述の通り、上部ケースは電池セルスタックの片側の端部ならびに電池セルスタックの頂部および底部の一部を覆い、下部ケースは電池セルスタックの反対側の端部ならびに電池セルスタックの頂部および底部の一部を覆う。

一方で、複数のユニットモジュールで構成された電池モジュールにおいては、電池モジュールの安全性および動作効率を考慮し、電圧を測定し制御することが必要である。特に、各ユニットモジュールについてまたはユニットモジュールの各電気的接続部について電圧を測定することが必要である。しかし、そのような電圧検知部材の取り付けは、電池モジュールの構造を更に複雑にする。

本発明による電池モジュールでは、電圧検知部材は上部ケースの配置部内に配置され、これにより上記の課題が解決される。すなわち、電圧検知部材は、上部ケースの前方および後方に位置する各配置部内に配置される。

各電池セルは、例えば、その上端部および下端部に電極端子が形成される板状電池セルであってもよい。

電池セルまたはユニットモジュールの電圧を容易に検知するために電圧検知部材が電池セルの電極端子接続部に電気的に接続されていれば、電圧検知部材は特に限定されることはない。好ましい例では、電圧検知部材には、電池セルスタックの前方に配置された電極端子接続部に接続される前方検知部材と、電池セルスタックの後方に配置された電極端子接続部に接続される後方検知部材とがある。

そして、前方検知部材および後方検知部材が上部ケースの各配置部内に配置され、その結果、前方検知部材および後方検知部材は、電池セルスタックの前方および後方に位置する電極端子接続部に容易に電気的に接続される。

好ましくは、前方検知部材および後方検知部材は、中空構造を有するコネクター形にそれぞれが形成された本体と、それぞれの本体に嵌合された状態で電池セルの電極端子の直列接続屈曲領域（電極端子接続部）に接続される接続端子と、をそれぞれ含む。

上記構造の例では、各電極端子接続部のために、接続端子が本体に挿入され得る分割型構造を有するよう、各本体の下部が形成されてもよい。その結果、分割型構造を有する下部に配置された電圧検知部材の接続端子は、電池セルスタックの前方および後方に配置された電池セルの電極端子接続部に容易に電気的に接続される。

電池モジュールを構成するユニットモジュールの数、ユニットモジュールが互いに直列および／または並列で接続される構造、またはバスバーの形に応じて、前方検知部材および後方検知部材の各本体の下部の分割される部分の数は変更されてもよい。例えば、電池セルスタックが横方向に積み重ねられた４つのユニットモジュール（８つの電池セル）を含む場合、前方検知部材および後方検知部材が電池セルスタックの前方および後方に配置された電極端子接続部に接続できるよう、前方検知部材の本体の下部は３つの部分に分割されてもよく、後方検知部材の本体の下部は４つの部分に分割されてもよい。

上記構造の他の例では、電極端子接続部の対応する１つに各接続端子が上から挿入されるレセプタクル型構造を有するように、各接続端子が形成されてもよい。その結果、外部衝撃が電池モジュールに加えられた時でも、電圧検知部材の接続端子と電池セルの電極端子接続部との間の電気的接続は安定的に維持され、これは好ましいことである。

上部ケースの前方および後方において上向きに開口するように配置部が形成される。したがって、電池モジュールの組み立て後に電圧検知部材が各配置部へ上から挿入されることにより、電圧検知部材と電極端子接続部との間の電気的接続が達成され、これは組み立て効率の点において非常に好ましい。

その一方で、電池モジュールは、電池モジュールの温度を測定するために、電池セル間またはユニットモジュール間に配置される電池モジュール温度センサーを更に含んでもよい。この場合には、過度の温度上昇を検知し制御することが可能であり、それによって電池モジュールが引火または爆発するのを効果的に防ぐことができる。

電池モジュール温度センサーは、例えばサーミスタでもよい。

場合によっては、電池パックを構成するために複数の電池モジュールが設けられてもよい。この場合には、電池パックは複数の電池モジュール温度センサーを含む。各電池モジュール温度センサーの上端部は、電池モジュール温度センサーを容易に電気的に接続するために、上部ケースの貫通孔を通って上向きにまたは下部ケースの貫通孔を通って下向きに突出してもよい。

よって、自動車において、電池モジュール温度センサーは、電池モジュールの取り付け位置に基づいて、上部ケースまたは下部ケースの貫通孔を通って選択的に挿入されてもよい。

下部ケースはその前方に、電池セルスタックの最も外側の電極端子に接続されたバスバーが挿入される一組のスリットが設けられている。そのため、バスバーは容易に下部ケースに配置され得る。

各バスバーは、電池モジュールの最も外側の電極端子の対応する１つに電気的に接続された電極端子接続部、および下部ケースの外部入出力端子の対応する１つに接続される入出力端子接続部を含んでもよい。入出力端子接続部は、電極端子接続部から直角に、電池モジュールの内側に向かって曲げられてもよい。

そのため、上記構造物を有するバスバーは、電池モジュールの最も外側の電極端子および下部ケースの外部入出力端子を互いに同時に接続してもよく、これは好ましいことである。

上記構造において、各バスバーの入出力端子接続部はその下部に、内側に凹んだ領域が設けられてもよく、各外部入出力端子はその凹状領域に嵌合してもよい。これによって、各外部入出力端子とバスバーの対応する１つとの間の電気的接続が達成される。

その結果、バスバーが外部入出力端子と電気的に接続した後に、バスバーの位置が変わってしまうのを効果的に防ぐことが可能である。

状況によっては、上向きに開口する電圧検知部材は、外部から隔離されるように絶縁カバーによって被覆されてもよい。各電圧検知部材を被覆するための絶縁カバーは別個に製造されてもよく、または上部ケースにおいて一体に形成されてもよい。

好ましくは、電池セルスタックは、複数のユニットモジュールを含み、そのユニットモジュールそれぞれが板状電池セルを含み、その板状電池セルそれぞれがその上端部および下端部において形成された電極端子を有する。各ユニットモジュールは、電極端子が直列および／または並列で互いに接続している２つ以上の電池セル、ならびに電池セルの電極端子を除いた電池セルスタックの外側全体を被覆するよう互いに結合した一組の高強度セルカバーを含んでもよい。

電極端子が互いに直列に接続される構造は、電極端子が容易に電気的に互いに接続され得る限り、特に制限されることはない。例えば、電極端子は溶接によって互いに直接接続されてもよい。あるいは、電極端子はバスバーを介して互いに接続されてもよい。

状況によっては、電圧検知部材の反復使用における信頼性を向上させるために、追加の端子が電極端子またはバスバーに接続されてもよい。その一方で、本発明による電池モジュールは一般に、コンパクトな構造を有するよう構成される。また、構造的に安定な機械的結合および電気的接続が、多数の部材を使用することなく達成される。更に、４、６、８、もしくは１０等の所定の数の電池セルまたはユニットモジュールが電池モジュールを構成する。そのため、必要な数の電池モジュールを限られた空間に効果的に取り付けることが可能である。

したがって、本発明の他の態様によれば、上記構造物をユニットモジュールとして有する電池モジュールを使用して製造される高出力且つ高容量の中型または大型の電池パックが提供される。

好ましい例では、中型または大型の電池パックは、横方向に積み重ねられた電池モジュールを含んでもよく、各電池モジュールは電圧検知部材および電池モジュール温度センサーを含んでもよい。

したがって、電池パックの構造において、各電池モジュールは、各電池モジュールの電圧を検知するための電池モジュール電圧検知部材に加えて、各電池モジュールの温度を検知および制御するための電池モジュール温度センサーを含んでもよい。これによって電池モジュールが引火または爆発するのを防いでおり、これは電池パックの安全性において好ましい。

他の例では、電圧検知部材および電池モジュール温度センサーは、ワイヤーリングハーネスを介して電池管理システム（ＢＭＳ）に接続されてもよい。その結果、電圧検知部材から入力された電圧検出値および温度センサーから入力された温度測定値に基づき、ＢＭＳは電池パックを容易に制御することができる。

状況によっては、電池パックは、冷却剤導入部における空気の温度を測定するための空気温度センサーを更に含んでもよい。

一般に、電池パックは、電池パックの冷却のために冷却剤が電池パック内を流れる構造を有するよう構成される。この場合、電池パックの冷却効率は冷却剤導入部の温度に依存するので、冷却剤導入部の温度を測定することが重要である。そのため、上述のような空気温度センサーの取り付け構造は、電池モジュールの安全性を向上させる際に非常に好ましい。

本発明による中型または大型の電池パックは、所望の出力および容量に基づき、電池モジュールを組み合わせることで製造されてもよい。また、上述の通り、本発明による中型または大型の電池パックは、取り付け効率および構造的安定性を考慮し、好ましくは、取り付け空間が限られ且つ頻繁な振動および強い衝撃にさらされる電気自動車、ハイブリッド電気自動車、またはプラグインハイブリッド電気自動車用の電源として使用される。

本発明の上述のおよび他の目的、特徴、ならびに他の利点は、添付の図面とともに以下の詳細な説明からより明らかに理解されよう。

電池モジュールに配置される板状電池セルを示す斜視図である。 本発明の一態様による電池モジュールを示す斜視図である。 図２の電池モジュールを示す典型的な分解立体図である。 図３の電池モジュールの電池セルスタックを示す斜視図である。 図３の電池モジュールの後方検知部材および電池モジュール温度センサーを示す斜視図である。 図３の電池モジュールの前方検知部材を示す斜視図である。 図３の電池モジュールの上部ケースを示す斜視図である。 図３の電池モジュールの下部ケースを示す斜視図である。 本発明の他の実施態様による中型または大型の電池パックを示す斜視図である。

ここで、本発明の好適な実施形態が、添付の図面を参照しながら詳細に説明される。しかし、本発明の範囲は、例示された実施形態に限定されないことに留意されたい。

図１は、本発明によるユニットモジュール内に配置される代表的な板状電池セルを典型的に示す斜視図である。

図１を参照すると、２つの電極リード１１および１２が互いに対向するように電池本体１３の上端部および下端部からそれぞれ突出する構造となるよう、板状電池セル１０が構成されている。外装部材１４には、上側外装部および下側外装部がある。すなわち、外装部材１４は２ユニット部材である。電極集合体（図示せず）は、外装部材１４の上側外装部と下側外装部との間に定められた受信部内に配置される。外装部材１４の上側外装部および下側外装部の接触領域である対向側１４ｂ、上端部１４ａ、および下端部１４ｃは互いに接着され、これによって電池セル１０が製造される。外装部材１４は、樹脂層／金属箔層／樹脂層の積層構造を有するよう構成される。よって、その樹脂層を互いに溶接するために外装部材１４の上側外装部および下側外装部の対向側１４ｂ、上端部１４ａ、および下端部１４ｃに熱と圧力を加えることにより、互いに接触している外装部材１４の上側外装部および下側外装部の対向側１４ｂ、上端部１４ａ、および下端部１４ｃを互いに接着することが可能である。場合によっては、外装部材１４の上側外装部および下側外装部の対向側１４ｂ、上端部１４ａ、および下端部１４ｃは、接着材を使用して互いに接着されてもよい。外装部材１４の対向側１４ｂについては、外装部材１４の上側外装部および下側外装部の同じ樹脂層が互いに直接接触しているので、溶接によって外装部材１４の対向側１４ｂにおける均一な密封が達成される。一方、外装部材１４の上端部１４ａおよび下端部１４ｃでは、電極リード１１および１２が外装部材１４の上端部１４ａおよび下端部１４ｃからそれぞれ突出している。このような理由から、外装部材１４の密封性を向上させるために、電極リード１１および１２の厚みならびに電極リード１１および１２と外装部材１４との原料の違いを考慮して、フィルム型密封部材１６が電極リード１１および１２と外装部材１４との間に置かれた状態で、外装部材１４の上側外装部および下側外装部の上端部１４ａおよび下端部１４ｃが互いに熱的に溶接される。

図２は、本発明の一実施形態による電池モジュールを典型的に示した斜視図である。図３は、図２の電池モジュールの典型的な分解図である。

これらの図を図４とともに参照すると、電池モジュール７００は、電池セルスタック２００、電圧検知部材１１０および１２０、上部ケース３００、ならびに下部ケース４００を含む。

電池セルスタック２００は、横方向に積み重ねられた状態で互いに直列に接続した４つのユニットモジュール２０８と、電池セル２２０の電極端子を下部ケース４００の外部入出力端子４０２と接続するために電池セルスタック２００の前方に設けられたバスバー２０２とを含む。

ユニットモジュール２０８の電圧を検知するため、電圧検知部材１１０および１２０はその下端部に、電池セルスタック２００の前方および後方に配置されたユニットモジュールの電極端子接続部２０４および２０６に電気的に接続される接続端子１１４および１２４が設けられている。

電圧検知部材１１０および１２０には、電池セルスタック２００の前方に配置された電極端子接続部２０４に電気的に接続される前方検知部材１２０と、電池セルスタック２００の後方に配置された電極端子接続部２０６に電気的に接続される後方検知部材１１０とがある。

上部ケース３００は、電池セルスタック２００の片側の端部ならびに電池セルスタック２００の頂部および底部の一部を覆う。上部ケース３００はその前方および後方に、電圧検知部材１１０および１２０がそれぞれ配置される電圧検知部材配置部３０２が設けられている。

下部ケース４００は、電池セルスタック２００の反対側の端部ならびに電池セルスタック２００の頂部および底部の一部を覆った状態で、ボルト３０６によって上部ケース３００と結合される。下部ケース４００はその前方に、外部入出力端子４０２が設けられている。

更に、本発明による電池モジュール７００は、電池セルスタック２００が下部ケース４００内に配置され、上部ケース３００がボルト３０６によって下部ケース４００と結合され、電圧検知部材１１０および１２０が上部ケース３００の電圧検知部材配置部３０２内に配置される構造を有するよう構成されている。その結果、電圧検知部材１１０および１２０が正常に作動しない場合には、電池モジュール７００を分解することなく電圧検知部材１１０および１２０のみを交換できるので、電圧検知部材が下部ケースに配置され上部ケースがボルトにより下部ケースに結合される従来の電池モジュールの構造と比べ、メンテナンス性が大きく向上する。

また、例えばサーミスタ等の、電池モジュール７００の温度を測定するための電池モジュール温度センサー１３０は、ユニットモジュール２０８間に配置される。電池モジュール温度センサー１３０の上端部は、上部ケース３００の貫通孔３０４を通って上向きに突出する。

したがって、電池モジュール温度センサー１３０が正常に作動しない場合には、電池モジュール７００を分解することなく電池モジュール温度センサー１３０のみを交換できるので、従来の電池モジュールの構造と比べてメンテナンス性が大きく向上する。

図４は、図３の電池モジュールの電池セルスタックを典型的に示す斜視図である。

図３とともに図４を参照すると、電池セルスタック２００は４つのユニットモジュール２０８を含む。各ユニットモジュール２０８は２つの板状電池セル２２０を含み、そのそれぞれがその上端部および下端部に形成された電極端子を有する。

各ユニットモジュール２０８は、電池セル２２０がスタック構造で配置されるよう、電極端子が互いに直列に接続され且つ電極端子間の接続部２０４が曲げられている２つの電池セル２２０と、電池セル２２０の電極端子を除いた電池セルスタック２００の外側全体を覆うように互いに結合された一組の高強度セルカバー２１０とを含む。

各バスバー２０２は、電池モジュール７００の最も外側の電極端子の対応する１つに電気的に接続された電極端子接続部２１２と、下部ケース４００の外部入出力端子４０２の対応する１つに電気的に接続される入出力端子接続部２１４とを含む。

入出力端子接続部２１４は、電極端子接続部２１２から直角に、電池モジュール７００の内側に向けて曲げられている。また、入出力端子接続部２１４にはその下部に、内側に凹んだ領域２１６が設けられている。下部ケース４００の各外部入出力端子４０２は、入出力端子接続部２１４の対応する１つの凹状領域２１６に嵌合し、これによって、各外部入出力端子４０２とバスバー２０２の対応する１つとの間の電気的接続が達成される。

図５は、図３の電池モジュールの後方検知部材および電池モジュール温度センサーを典型的に示す斜視図である。また、図６は、図３の電池モジュールの前方検知部材を典型的に示す斜視図である。

これらの図を図４とともに参照すると、前方検知部材１２０および後方検知部材１１０は、中空構造を有するコネクター形にそれぞれが形成された本体１２２および１１２と、それぞれの本体１２２および１１２に嵌合された状態で電池セルの電極端子の直列接続屈曲領域（電極端子接続部）に接続される接続端子１２４および１１４とをそれぞれ含む。すなわち、接続端子１１４および１２４の端部は、本体１１２および１２２に嵌合された状態で、本体１１２および１２４の下端部を介して外部に露出している。

また、電池セルスタック２００の各電極端子接続部２０４のために、各本体１１２および１２２の下部は、接続端子１１４および１２４が本体１１２および１２２に挿入され得る分割型構造を有するよう形成される。各接続端子１１４および１２４は、電極端子接続部の対応する１つに各接続端子１１４および１２４が上から挿入されるレセプタクル型構造を有するように形成される。

前方検知部材１２０の本体１２２の下部は、電池セルスタック２００の前方に位置する電極端子接続部２０４が接続される、３つの部分に分割される。後方検知部材１１０の本体１１２の下部は、電池セルスタック２００の後方に位置する電極端子接続部２０６が接続される、４つの部分に分割される。

図７は、図３の電池モジュールの上部ケースを典型的に示す斜視図である。また、図８は、図３の電池モジュールの下部ケースを典型的に示す斜視図である。

これらの図を図３とともに参照すると、電圧検知部材１１０および１２０が配置される電圧検知部材配置部３０２が、上部ケース３００の前方および後方において上向きに開口するように形成されている。

また、下部ケース４００はその前方に、電池セルスタックの最も外側の電極端子に電気的に接続されたバスバー２０２が挿入される一組のスリット４０４が設けられている。

図９は、本発明の他の実施形態による中型または大型の電池パックを典型的に示す斜視図である。

図９を参照すると、電池パック８００は、横方向に積み重ねされた複数の電池モジュール７００を含む。各電池モジュール７００は、電圧検知部材１１０および１２０ならびに電池モジュール温度センサー１３０を含む。

また、電圧検知部材１１０および１２０ならびに電池モジュール温度センサー１３０は、ワイヤーリングハーネス１５０および１６０を介して、電池管理システム（ＢＭＳ）（図示せず）に電気的に接続される。

ワイヤーリングハーネス１５０および１６０は、電池パック８００の上に配置される。したがって、自動車から生じた振動等の外力が電池パック８００に加えられた際に、ワイヤーリングハーネス１５０および１６０が電池パック８００によって損傷を受けるのを効果的に防ぐ。

更に、電池パック８００は、電池パック８００の冷却剤導入部における空気の温度を測定するための空気温度センサー１４０を含む。その結果、冷却剤導入部における空気の温度も各電池モジュール７００の温度も測定することが可能である。

本発明の好適な実施形態が例示を目的として開示されているが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に開示された本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、様々な変更、追加、および代替が可能であることを理解するであろう。

上述の記載より明らかであるように、本発明による各電圧検知部材は、機械的結合および電気的接続を得るために複数の部材を使用することなく、単純な組み立て方法を使用することで製造できる。そのため、各電圧検知部材の製造コストを削減することが可能である。また、強い外部衝撃または振動が電圧検知部材に加えられた時でも、安定的に電圧を検知することが可能である。

また、本発明による各電圧検知部材は別個に設けることができ、これによって電池モジュールの生産性および電池モジュールのメンテナンス性が大幅に向上する。

更に、本発明による電圧検知部材を含む電池モジュールは、所望の出力と容量を有する中型または大型の電池パックを容易に製造するために、ユニットモジュールとして利用することができる。

１０ 電池セル
１１ 電極リード
１２ 電極リード
１３ 電池本体
１４ 外装部材
１４ａ 上端部
１４ｂ 対向側
１４ｃ 下端部
１６ フィルム型密封部材
１１０ 電圧検知部材
１１２ 本体
１１４ 接続端子
１２０ 電圧検知部材
１２２ 本体
１２４ 接続端子
１３０ 電池モジュール温度センサー
１４０ 空気温度センサー
１５０ ワイヤーリングハーネス
１６０ ワイヤーリングハーネス
２００ 電池セルスタック
２０２ バスバー
２０４ 電極端子接続部
２０６ 電極端子接続部
２０８ ユニットモジュール
２１０ セルカバー
２１２ 電極端子接続部
２１４ 入出力端子接続部
２１６ 凹状領域
２２０ 電池セル
３００ 上部ケース
３０２ 電圧検知部材配置部
３０４ 貫通孔
３０６ ボルト
４００ 下部ケース
４０２ 外部入出力端子
４０４ スリット
７００ 電池モジュール
８００ 電池パック

Claims (19)

1. （ａ）互いに直列および／または並列に接続される複数の電池セルまたはユニットモジュールを、これらが横方向に積み重ねられた状態で有する電池セルスタックであって、前記電池セルの電極端子を外部入出力端子と接続するためのバスバーがその前方に設けられた電池セルスタックと、
   （ｂ）前記電池セルまたは前記ユニットモジュールの電圧を検知するために、前記電池セルスタックの前方および後方に配置されている前記電池セルの電極端子接続部に電気的に接続される接続端子がその端部に設けられた電圧検知部材と、
   （ｃ）前記電池セルスタックの片側の端部ならびに前記電池セルスタックの頂部および底部の一部を覆う上部ケースであって、前記電圧検知部材が配置される配置部が設けられた上部ケースと、
   （ｄ）前記電池セルスタックの反対側の端部ならびに前記電池セルスタックの頂部および底部の一部を覆う状態で前記上部ケースと結合する下部ケースであって、外部入出力端子がその前方に設けられた下部ケースとを備え、
   前記電圧検知部材が、前記電池セルスタックの前方に配置された前記電極端子接続部に接続される前方検知部材と、前記電池セルスタックの後方に配置された前記電極端子接続部に接続される後方検知部材とを備え、
   前記前方検知部材および前記後方検知部材が、中空構造を有するコネクター形にそれぞれが形成された本体と、それぞれの本体に嵌合された状態で前記電池セルの前記電極端子の直列接続屈曲領域（電極端子接続部）に接続される接続端子とをそれぞれ備える
   ことを特徴とする電池モジュール。
2. 前記各電池セルが、その上端部および下端部に形成された電極端子を有する板状電池セルである請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記各電極端子接続部のために、前記接続端子が前記本体に挿入され得る分割型構造を有するよう前記各本体の下部が形成される請求項１に記載の電池モジュール。
4. 前記前方検知部材の前記本体の前記下部は３つの部分に分割され、前記後方検知部材の前記本体の前記下部は４つの部分に分割される請求項３に記載の電池モジュール。
5. 前記電極端子接続部の対応する１つに前記各接続端子が上から挿入されるレセプタクル型構造を有するように、前記各接続端子が形成される請求項１に記載の電池モジュール。
6. 前記上部ケースの前方および後方において上向きに開口するように前記配置部が形成される請求項１に記載の電池モジュール。
7. 前記電池モジュールの温度を測定するために、前記電池セル間または前記ユニットモジュール間に配置される電池モジュール温度センサーを更に備える請求項１に記載の電池モジュール。
8. 前記電池モジュール温度センサーがサーミスタである請求項７に記載の電池モジュール。
9. 前記電池モジュール温度センサーの上端部が、前記上部ケースの貫通孔を通って上向きにまたは前記下部ケースの貫通孔を通って下向きに突出する請求項７に記載の電池モジュール。
10. 前記下部ケースはその前方に、前記電池セルスタックの最も外側の電極端子に接続された前記バスバーが挿入される一組のスリットが設けられている請求項１に記載の電池モジュール。
11. 前記各バスバーが、前記電池モジュールの最も外側の電極端子の対応する１つに電気的に接続された電極端子接続部と、前記下部ケースの前記外部入出力端子の対応する１つに接続される入出力端子接続部とを備え、前記入出力端子接続部が前記電極端子接続部から直角に前記電池モジュールの内側に向かって曲げられている請求項１に記載の電池モジュール。
12. 前記入出力端子接続部はその下部に、内側に凹んだ領域が設けられ、前記各外部入出力端子が前記内側に凹んだ領域に嵌合し、これによって前記各外部入出力端子と前記バスバーの対応する１つとの間の電気的接続が達成される請求項１１に記載の電池モジュール。
13. 上向きに開口する前記電圧検知部材が、外部から隔離されるように絶縁カバーによって被覆される請求項１に記載の電池モジュール。
14. 前記電池セルスタックが、複数のユニットモジュールを備え、そのユニットモジュールそれぞれが板状電池セルを備え、その板状電池セルそれぞれがその上端部および下端部において形成された電極端子を有し、
    前記各ユニットモジュールが、電極端子が直列および／または並列で互いに接続している２つ以上の電池セルと、前記電池セルの前記電極端子を除いた前記電池セルスタックの外側全体を被覆するよう互いに結合した一組のセルカバーとを備える請求項１に記載の電池モジュール。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の電池モジュールをユニットモジュールとして使用して製造される電池パック。
16. 前記電池パックが、横方向に積み重ねられた電池モジュールを備え、前記各電池モジュールが電圧検知部材および電池モジュール温度センサーを備える請求項１５に記載の電池パック。
17. 前記電圧検知部材および前記電池モジュール温度センサーは、ワイヤーリングハーネスを介して電池管理システム（ＢＭＳ）に接続される請求項１６に記載の電池パック。
18. 前記電池パックは、冷却剤導入部における空気の温度を測定するための空気温度センサーを更に備える請求項１６に記載の電池パック。
19. 前記電池パックが、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、またはプラグインハイブリッド電気自動車用の電源として使用される請求項１８に記載の電池パック。

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