JP5932990B2 - 電池モジュール及びこれを含む電池アセンブリー - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュール及びこれを含む電池アセンブリーに係り、特に、（ａ）２以上の電池セルが並列又は直列に連結されている単位セル組立体と、（ｂ）該単位セル組立体の左側面に結合され、センシングアセンブリーが締結され得るように左側外面には電池モジュールの長さ方向と平行に第１締結溝が延在しており、両端部には第２締結溝が電池モジュールの高さ方向と平行にそれぞれ形成されている左側ケースと、（ｃ）前記単位セル組立体の右側面に結合され、電池モジュールの前面に外部入出力端子が配向されており、前記単位セル組立体が締結固定され得るように単位セル組立体の長さ方向と平行に複数の固定溝が右側内面に形成されている右側ケースと、を備えた構造の電池モジュール及びこれを含む電池アセンブリーに関する。

近年、充放電可能な二次電池がワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広範囲に使用されている。また、二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車両、ディーゼル車両などにおける大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの動力源としても注目されている。

小型のモバイル機器にはデバイス１台当たり１個又は２〜３個の電池セルが使用されるのに対し、自動車などの中大型のデバイスには、高出力・大容量の必要性から、多数の電池セルを電気的に連結した中大型の電池モジュールが使用されている。

中大型の電池モジュールは、可能な限り、小さい大きさと重量で作製されるのが好ましい。そのため、高い集積度で積み重ね可能であり、且つ容量に対する重量の比が小さい角形電池、パウチ形電池などが中大型の電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。特に、アルミニウムラミネートシートなどを外装部材として使用するパウチ形電池は、重量が小さく、製造コストが低く、形態変形が容易であるという点から最近高い関心を集めている。

中大型の電池モジュールが所定の装置又はデバイスで要求する出力及び容量を提供するには、多数の電池セルを直列方式で電気的に連結し、且つ外力に対して安定した構造を維持する必要がある。

ところで、多数の電池セルを使用して中大型の電池モジュールを構成する場合、それらの機械的締結及び電気的接続に多数の部材が要求されるのが一般的であり、その分、それら部材の組み立てが非常に複雑となる。さらに、機械的締結及び電気的接続のための多数の部材の結合、溶接、ソルダリングなどのための空間が要求されるため、システム全体の大きさも増加してしもう。このような大きさの増加は、中大型の電池モジュールが装着される装置又はデバイスの空間上の限界という側面で好ましくない。さらに、車両のような限られた内部空間への效率的な装着のためには、よりコンパクトな構造の中大型の電池モジュールが要求される。

また、中大型の電池モジュールを構成する電池セルは、充放電可能な二次電池で構成されているから、作動過程で必然的に多量の熱を発生する。このような熱が效果的に除去されないと、電池セルの劣化を促進し、場合によっては発火又は爆発につながることもある。したがって、電池セルの放熱が效率的に行われなければならず、そのためには流路の確保が必要であるが、このような流路は、電池モジュールの大きさを増加させる要因の一つとなる。

これに関し、一部の先行技術による中大型電池モジュールの構造について調べてみる。

日本登録特許第３３５５９５８号には、車両などの限定された空間に多数の電池セルを積層した構造の中大型電池モジュールにおいて、冷媒が１群の積層電池群を通過しつつ昇温した状態で他の積層電池群を連続して通過する場合に発生する冷却効率の低下を防止するべく、冷媒用流路を形成するための突起を電池セルの外面に設け、冷媒が電池群同士の間に流入して積層電池群を通過しつつ電池セルを冷却させる構造が提示されている。この特許文献において、電池セルは、ニッケル−水素二次電池などのようなアルカリ電池で、それ自体で高い機械的剛性を有するように外形ができている。すなわち、多数の電池セルを積み重ねた状態で両面にプレートを当ててバンドで固定する方式で中大型電池モジュールを構成している。

しかしながら、冷却効率性の増大のための構造的特徴は別とし、該特許における電池セルは外形的に積層構造を形成し易いが、高い機械的剛性を与えるための外形構成により嵩及び重量が非常に大きくなるという欠点があった。

また、日本特許公開第２００５−０５０６１６号は、バスなどの大型車両に搭載される中大型電池モジュールであって、車両の衝突などによる外力に対して安全性を高めるために、電池パックをそれぞれ２個ずつ載置する下段ラック（ｒａｃｋ）及び上段ラックを含んでおり、下段ラック架台部材（ｓｔａｎｄ ｍｅｍｂｅｒ）と上段ラック架台部材は、下段ラック懸架部材（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｍｅｍｂｅｒ）及び上段ラック懸架部材により車両のボディー（ｂｏｄｙ）から懸架され、且つ架台部材の剛性が高く、懸架部材の剛性が低い構造の中大型電池モジュールが開示されている。

該特許文献の中大型電池モジュールは、複数のラックを使用することによって車両衝突時の安全性を向上させることはできるが、総４個の電池パックを装着するために２個の複雑なラックを使用しなければならず、嵩及び重量の増加は不回避である。そのため、コンパクトな構造の電池モジュールの構成という技術的側面ではその適用に限界があった。

一方、電池モジュールアセンブリーは、多数の電池セルが組み合わせられた構造体であるだけに、一部の電池セルでの過電圧、過電流、過発熱が電池モジュールの安全性や作動効率に大きい問題を招くことがあり、これらを検出して制御する手段が必要である。そのために、電圧センサー、温度センサーなどを電池セルに連結して実時間で又は一定の間隔で作動状態を確認して制御しているが、このような検出手段の装着や連結及びそれらの制御手段が電池モジュールの組立過程を非常に複雑にさせるだけでなく、そのための多数の配線により短絡が生じることもある。

特に、電圧センシングは直列接続部位のような電気的連結部位においてそれぞれ行われなければならず、多数の電池セルを連結してなる電池モジュール又は電池モジュールアセンブリーを全体的に非常に複雑な構造にさせてしまう。

そこで、上記の問題点を解決し、よりコンパクトであり、構造的安全性に優れており、且つ効率的なセンシングアセンブリーの組立が可能な電池モジュールが切実に望まれている実情である。

なお、複数の電池モジュールから電池モジュールアセンブリーを構成するにあって、組立作業性に優れた電池モジュールアセンブリーも切実に望まれている。

特許第３３５５９５８号公報 特開２００５−０５０６１６号公報

本発明は、従来技術の問題点、及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。

具体的に、本発明の目的は、車両などのような限られた空間に最小の空間で安定的に装着されるようなコンパクトな構造を有し、且つ機械的締結と電気配線に加えて電圧センシングのための回路部の構成も簡素化した電池モジュールを提供することにある。

このような目的を達成するための本発明に係る電池モジュールは、
（ａ）２つ以上の電池セル又は単位モジュールが並列又は直列に連結されている単位セル組立体と、
（ｂ）前記単位セル組立体の左側面に結合され、センシングアセンブリーが締結され得るように左側外面には電池モジュールの長さ方向と平行に第１締結溝が延在しており、両端部には第２締結溝が電池モジュールの高さ方向と平行にそれぞれ形成されている左側ケースと、
（ｃ）前記単位セル組立体の右側面に結合され、電池モジュールの前面に外部入出力端子が配向されており、前記単位セル組立体が締結固定され得るように単位セル組立体の長さ方向と平行に複数の固定溝が右側内面に形成されている右側ケースと、
を備えた構造であればよい。

前記単位セル組立体は、２つ以上の電池セル又は単位モジュールが直列に連結された構造になっており、長方形の電池モジュールは、前記単位セル組立体の左側面と右側面にそれぞれケースが結合されている構造であるから、単位セル組立体の外形によって電池モジュールの外形が決定される。

したがって、例えば、２個以上の板状型の電池セルを積層したり単位モジュールを積層したりして前記長方形の電池モジュールを構成すればよい。

本発明でモジュールケースと単位セル積層体の位置や方向を表現するために使われた用語である「左側」と「右側」は、互いに相対する位置や方向を表すもので、一側とそれに対向する他側を表すものと理解すればよい。したがって、使われた用語「左側」と「右側」を、「右側」と「左側」にそれぞれ言い替えてもよく、それらはいずれも本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。

好適な一例において、前記左側ケースの前面及び後面には電池モジュールを結合するための締結孔がそれぞれ電池モジュールの幅方向に形成されていてもよい。

左側ケースと同様に、前記右側ケースの前面及び後面にも、電池モジュールを結合するための締結孔がそれぞれ電池モジュールの幅方向に形成されていてもよい。

好適には、前記左側ケースの左側面及び右側ケースの右側面に、冷媒が単位セル組立体に流入して冷却させた後外部に排出されるように複数の貫通孔が形成されていてもよい。

前記左側ケースの両端部には、センシングアセンブリーと電気的に連結されるセンシング回路部の一端が左側ケースと結合され得るように挿入孔が形成されており、センシングアセンブリーの装着をより容易にし、全体的に複雑な配線となることを防止することができる。

場合によっては、前記センシングアセンブリーが左側ケースに装着された後、左側ケースの上面及び両端部には、外部衝撃からセンシングアセンブリーを保護する保護カバーがそれぞれ装着されてもよい。

好適な一例において、前記右側ケースには、電池モジュールの入出力端子が形成される前面の対向面である後面に、センシング回路部を構成するコネクターが地面又は水平面と平行に装着されて固定されるように平板構造の固定部が形成されていてもよい。

このような構造であれば、外部衝撃が電池モジュールに印加されても、固定部によりコネクターが定位置から離脱することなく安定した結合状態を維持するため、コネクターの電気接続が切れる可能性を最小化することができる。

前記電池セル又は単位モジュールは、長さ方向及び／又は高さ方向が地面又は水平面と平行に配列される構造であればよい。

一つの具体例において、前記センシングアセンブリーは、電池モジュールを構成する電池セル又は単位モジュールの電圧を検出するための部材であって、
（ａ）入出力端子が形成される電池モジュールの前面及びその対向面である後面において２つ以上の電池セル又は単位モジュールの電気的連結部位に噛合方式で装着されるように前記電気的連結部位に対応する形状をした締結部が形成されている直方体状の一対の絶縁性支持部と、
（ｂ）一端は前記電気的連結部位に連結され、他端はセンシング回路部に電気的に連結されて、前記締結部を電気的に相互連結する線形の接続部と、
（ｃ）一端は前記接続部に電気的に連結され、他端は前記締結部内で結合された状態で前記電気的連結部位に連結される導電性センシング部と、
を備えた構造であればよい。

このような構造において、前記接続部は、複数のワイヤーで構成されることが好ましい。

また、前記センシングアセンブリーの絶縁性支持部は長方形の電池モジュールの直列連結部位に装着されることによって、電気的接続構造とそれによる組立過程をより簡素化し、電気的接続手段の長さを減少させて内部抵抗の増加を防止し、外部衝撃などにより接続手段の電気接続が切れる危険性を減らすことができる。

したがって、前記センシングアセンブリーを備えた本発明の電池モジュールは、組立工程でセンシング回路が絡むことを防止できるため、組立工程の後にセンシング回路を整頓するための別の時間を必要とせず、よって、組立工程の効率性が向上する効果を発揮する。

さらに、上記構造のセンシングアセンブリーは、電圧検出のための複数の回路によって複雑となりがちな電池モジュールアセンブリーの全体構造を極力簡素化し、電池モジュールへの着脱を容易にさせているため、センシングアセンブリーの修理及び交換時間を短縮できる。

一方、前記単位モジュールの構造は様々な構成にすればよく、その好適な例は下記の通りである。

例えば、単位モジュールは、電極端子が上段及び下段にそれぞれ形成されている板状型の電池セルが電気的に相互連結されている構造であり、直列又は並列に連結された２つ以上の電池セルと、電極端子部位を除く前記電池セルの外面を囲むように結合されるセルカバーと、を備えていればよい。好適には、単位モジュールを構成する電池セルの数は、２以上６以下であるとよい。

前記板状型の電池セルは、電池モジュールの構成のために積み重なったとき、全体大きさを最小化できるように、薄い厚さ、及び相対的に大きい幅及び長さを有する二次電池であればよい。

その好適な例として、樹脂層と金属層を含むラミネートシートの電池ケースに電極組立体が内蔵されており、上下両端部に電極端子が突出している構造の二次電池を挙げることができ、具体的に、アルミニウムラミネートシートのパウチ形ケースに電極組立体が内蔵されている構造であればよい。このような構造の二次電池を「パウチ形電池セル」と称するものとする。

このような電池セルは２つ以上の単位で合成樹脂又は金属素材の高強度セルカバーで覆われて一つの単位モジュールを構成し、ここで、前記高強度セルカバーは、機械的剛性が低い電池セルを保護しながら、充放電時の反復的な膨脹及び収縮による変化を抑制することで、電池セルのシーリング部位が分離されることを防止する。その結果、より安全性に富む中大型電池モジュールが作製可能となる。

単位モジュール内部又は単位モジュール相互間の電池セルは直列及び／又は並列方式で連結されており、好適な例において、電池セルをその電極端子が連続的に相互隣接するように長さ方向に直列に配列した状態で電極端子を結合させた後、２つ以上の単位で電池セルを重なるように畳み所定の単位でセルカバーで覆うことで複数の単位モジュールを作製すればよい。

場合によっては、２つ又はそれ以上の単位で電池セルを積層した後、その外面をセルカバーで覆った後、電極端子を電気的に連結する方式で作製してもよい。

前記電極端子の結合は、溶接、ソルダリング、機械的締結などの様々な方式とすればよく、好ましくは、溶接とする。

電極端子が相互連結されており、且つ高い密集度で積み重なっている複数の電池セル又は単位モジュールは、好適には、組立式締結構造で結合される上下分離型のケースに垂直に装着されることで、前記長方形の電池モジュールを構成すればよい。

単位モジュール、及び複数個の単位モジュールから作製される長方形の電池モジュールについてのより詳細な内容は、本出願人の韓国特許出願第２００６−４５４４３号などに開示されており、その内容は本発明に援用される。

前記構造において、セルカバーは、上部カバーと下部カバーとの締結構造であり、前記上部カバー及び下部カバーの表面には、電池モジュールの高さ方向と平行な２つ以上の突起が形成されていることが好ましく、これらの突起は、上下に積層された単位モジュール同士の間に冷媒が流れるように流路を形成する。

本発明はまた、２つ以上の電池セル又は単位モジュールが直列に連結されている長方形の電池モジュール複数個が、その長さ方向（縦方向）及び／又は幅方向（横方向）に少なくとも２つ以上ずつ積層されて全体的に直方体形の積層体になっており、前記長方形の電池モジュールは、その長さ方向が地面又は水平面と平行に配列されていることを特徴とする電池モジュールアセンブリーを提供する。

本発明はまた、２つ以上の電池セル又は単位モジュールが直列に連結されている長方形の電池モジュール複数個が、その高さ方向又は幅方向に少なくとも２つずつ積層されて全体的に直方体形の積層体構造をしており、前記電池セル又は単位モジュールには直列連結部位の電圧を測定するセンシングアセンブリーがそれぞれ装着されており、前記電圧センシングアセンブリーの一端は検出電圧を制御部に送るセンシング回路部に連結され、前記センシング回路部は、制御部に連結される回路配線が一元化するように、幹回路から分岐された複数の枝回路が前記幹回路に統合される統合回路の構造となっていることを特徴とする電池モジュールアセンブリーを提供する。

すなわち、本発明の電池モジュールアセンブリーは、長さ方向及び／又は幅方向に長方形の電池モジュール複数個が積層されて直方体形の積層体を構成しているため、全体的に非常にコンパクトで安定した構造にさせることができ、電池モジュールアセンブリーを車両の内部空間などの所定の部位に装着するにあって大きさによる制限を解消することができる。

好適な一例において、前記直方体形の積層体は、長方形の電池モジュール複数個がその長さ方向及び幅方向に少なくとも２つずつ積層されて全体的に略立方体の形状をしていてもよい。

本発明での方向は、図１に示すように、３次元のｘ、ｙ及びｚ軸を基準にし、電池セルの積層方向を幅方向（ｚ方向）、外部入出力端子が位置している方向を長さ方向（ｙ方向）、残り方向を高さ方向（ｘ方向）と定義する。

前述した通り、本発明に係る電池モジュールアセンブリーにおいて、長方形の電池モジュールはその長さ方向が地面又は水平面と平行に配列されている構造になっているため、これらの電池セル又は単位モジュールは地面又は水平面と平行な状態で上下に積層されて配列される。このような電池モジュールの構造であれば、車両のトランクのように高さが限られた空間でも、電池モジュールアセンブリーの装着を容易にすることができ、好ましい。

好適な一例において、前記直方体形の積層体は、電池モジュールの長さ方向に少なくとも２つの電池モジュールが相対して配列される構造で積層されていてもよい。

ここでいう「対向配列」とは、２個の長方形の電池モジュールがその同一部位が互いに対面するように配列されることを意味する。例えば、入出力端子が一側面に位置する構造の長方形の電池モジュールにおいて、前記長方形の電池モジュールのそれぞれの入出力端子が互いに隣接するように電池モジュールが配列された構造であってよい。

このような対向配列構造によれば、電気的接続などのための構成をより簡素化することができる。

前記電池モジュールは、好適には、その長さ方向と幅方向にそれぞれ２つ以上の電池モジュールが配列されており、それぞれの電池モジュールは幅方向に長ボルトにより相互結合されている構造になっており、電池モジュールの相互結合を容易に達成することができる。

また、長ボルトを用いる締結構造は、上下方向の振動により電池モジュールの結合が緩むことを防止することができ、好ましい。

好適な一例において、前記長方形の電池モジュールは、幅対比高さが大きい直方体の構造になっているため、電池モジュールを長さ方向及び幅方向に容易に配列することができる。

他の好適な一例において、前記直方体形の積層体は全体的に直方体の構造をしているため、よりコンパクトな構造の電池モジュールアセンブリーとすることができる。

本発明はまた、前記電池モジュールアセンブリーを備えた高出力大容量の電池パックを提供する。

本発明に係る電池パックは、装着効率性、構造的安全性などを考慮する時、限定された装着空間を有するだけでなく、頻繁な振動及び強い衝撃などに露出される、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグ−インハイブリッド電気自動車などの電源として好適に使用可能である。

本発明の一実施例に係る電池モジュールの分解図である。 図１の電池モジュールの斜視図である。 図１の電池モジュールの斜視図である。 ２個の電池セルが直列に連結された状態を示す模式図である。 本発明の一実施例に係る電池モジュールアセンブリーの斜視図である。 図５の正面図である。

以下、図面を参照して本発明についてより詳しく説明するが、これに本発明の範囲が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例に係る電池モジュールを模式的に示す分解図であり、図２及び図３は、図１の電池モジュールを模式的に示す斜視図である。また、図４は、２個の電池セルが直列に連結された状態を示す模式図である。

図１乃至図３を参照すると、図１で、単位セル組立体２００は、２個の電池セル１００ａ，１００ｂを直列に連結し、電極端子１１０ａ，１１０ｂ，１２０ａ，１２０ｂを折り曲げた状態で高強度セルカバー２１０で囲んだ構造の４個の単位モジュール１００からなっている。４個の単位モジュール１００は、一つの電池セル１００ａの正極端子１１０ａと他の電池セル１００ｂの負極端子１２０ｂとを直列連結させる図４のような方法で直列連結されている。

ここで、第１電池セル１００ａの正極端子１１０ａは下方に折れ曲がっており、負極端子１２０ａは上方に折れ曲がっているし、第２電池セル１００ｂの正極端子１１０ｂは下方に折れ曲がっており、負極端子１２０ｂは上方に折れ曲がっている。

再び図１を参照すると、電池モジュール３００は、単位モジュール１００が直列に電気的連結されている単位セル組立体２００、外部入出力端子３３１が位置する前面から見て単位セル組立体２００の左側面に結合される左側ケース３２０、及び単位セル組立体２００の右側面に結合される右側ケース３３０で構成されている。

一方、電池モジュール３００は、幅ｗに対する高さｈの比が大きい直方体であり、その長さ方向ｙと幅方向ｚが地面と平行に配列されている。

左側ケース３２０は、左側面に、センシングアセンブリー３１０が締結されるように電池モジュール３００の長さ方向ｙと平行に第１締結溝３２１ａが延在しており、両端部には、第２締結溝３２２が電池モジュールの高さ方向ｘと平行にそれぞれ形成されている。

右側ケース３３０は電池モジュール３００の前面に外部入出力端子３３１が配向され、単位セル組立体２００が締結固定され得るように、単位セル組立体２００の長さ方向ｙと平行に多数の固定溝３３２が形成されている。

また、左側ケース３２０の前面及び後面には、電池モジュール３００を結合するための締結孔３２３がそれぞれ、電池モジュール３００の幅方向ｚに形成されており、右側ケース３３０の前面及び後面には、電池モジュール３００を結合するための締結孔３３３がそれぞれ、電池モジュール３００の幅方向ｚに形成されている。

左側ケース３２０の左側面及び右側ケース３３０の右側面には、多数の貫通孔３２４が形成されているため、冷媒が単位セル組立体２００に流入して単位モジュール１００を冷却させてから外部に排出される。

左側ケース３２０の両端部にはそれぞれ挿入孔３２５が形成されているため、センシングアセンブリー３１０と電気的に連結されるセンシング回路部４２０の一端が左側ケース３２０と結合する。

また、左側ケース３２０の左側面及び両端部には保護カバー３４０ａ，３４０ｂ，３４２がそれぞれ取り付けられているため、外部衝撃からセンシングアセンブリー３１０を保護し、また、右側ケース３３０には、電池モジュール３００の入出力端子３３１が形成される前面の対向面である後面に平板状の固定部３５０が形成されているため、センシング回路部４２０を構成するコネクター（図示せず）が地面と平行に装着されて固定される。

電池セル１００ａと単位モジュール１００は、高さ方向ｘ及び長さ方向ｙが地面と平行に配列されている。

センシングアセンブリー３１０は、長方形の電池モジュール３００を構成する単位セル組立体２００内の電池セル又は単位モジュールの電圧を検出するための部材であって、入出力端子が形成される電池モジュール３００の前面及びその対向面である後面において複数の電池セル又は単位モジュールの直列連結部位１３０に噛合方式で装着されるように直列連結部位１３０に対応する形状をした複数の締結部３３４ａが形成されている直方体状の一対の絶縁性支持部３３２ａ，３３２ｂと、一端は直列連結部位１３０に電気的に連結され、他端はセンシング回路部４２０に電気的に連結されて、締結部３３４ａを電気的に相互連結する線形の接続部３１６と、一端は接続部３１６に電気的に連結され、他端は締結部３３４ａ内で結合された状態で直列連結部位１３０に電気的に連結される導電性センシング部（図示せず）と、を備えた構造になっている。

センシングアセンブリー３１０が左側ケース３２０の第１締結溝３２１ａ及び第２締結溝３２２に結合した後、センシングアセンブリー３１０を外部衝撃から保護するべく、左側ケース３２０の上面及び両端部にはそれぞれ保護カバー３４０ａ，３４０ｂが結合され、且つ入出力端子３３１とバスバー３５２が結合された後、右側ケース３３０には、入出力端子３３１を外部衝撃から保護するべく保護カバー３６０が結合される。

絶縁性支持部３３２ａ，３３２ｂは、入出力端子３３１が設けられる電池モジュール３００の前面及びその対向面である後面において単位モジュール１００の直列連結部位１３０に噛合するように、直列連結部位１３０に対応するはさみ状の複数の締結部３３４ａが形成された直方体構造になっている。

接続部３１６は、一端が直列連結部位１３０に連結され、他端はセンシング回路部４２０と電気的に連結されることで、締結部３３４ａを電気的に相互連結している。また、導電性センシング部は、一端が接続部３１６に電気的に連結され、他端は締結部３３４ａ内で結合された状態で直列連結部位１３０とレセプタクル方式で連結されている。

一方、単位モジュール１００は、電極端子１１０ａ，１２０ａが上段及び下段にそれぞれ形成されている板状型の電池セル１００ａ，１００ｂが電気的に相互連結されている構造であり、直列に連結された２個の電池セル１００ａ，１００ｂと、電極端子１１０ａ，１２０ａ，１１０ｂ，１２０ｂの部位を除いた電池セル１００ａ，１００ｂの外面を囲むように結合されるセルカバー２１０と、を備えている。

また、セルカバー２１０は、上部カバーと下部カバーとが締結される構造であり、上部カバーと下部カバーの表面には電池モジュールの高さ方向と平行な５個の突起２１２，２１４が形成されており、これらの突起２１２，２１４は、積層された単位モジュール１００同士の間に冷媒が流れるような流路を形成している。

図５は、本発明の一実施例に係る電池モジュールアセンブリーを模式的に示す斜視図であり、図６は、図５の正面模式図である。

図５及び図６を図１と共に参照すると、電池モジュールアセンブリー８００は、９個の長方形の電池モジュール３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ，３００ｆ，３００ｇ，３００ｈ，３００ｉが、電池モジュールアセンブリー８００の長さ方向ｘ及び幅方向ｚにそれぞれ３個ずつ積層され、全体的に直方体形の積層体になっている。

直方体形の積層体は、３個の電池モジュール３００ａ，３００ｂ，３００ｃからなる第１電池モジュール群と、３個の電池モジュール３００ｄ，３００ｅ，３００ｆからなる第２電池モジュール群とが、電池モジュールアセンブリー８００の長さ方向ｘに相対して配列された構造で積層されているため、それぞれの電池モジュール３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ，３００ｆは入出力端子が位置している方向に互いに隣接して配列され、且つ全体的に直方体の構造をしている。

すなわち、入出力端子が形成された電池モジュール３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ，３００ｆの前面では入出力端子が互いに隣接して配列される構造になっており、この構造により、電池モジュール３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ，３００ｆ間の電気的接続の長さが減り、且つ接続部材５００の装着構造が簡素化する。

センシング回路部４２０は、幹回路４４０から分岐された複数の枝回路に連結され、それぞれの枝回路は、一端がセンシングアセンブリー３１０に電気的に連結され、他端がセンシング回路部４２０のコネクターにレセプタクル方式で締結される第１検出回路４１０と、一端がセンシング回路部４２０のコネクターにレセプタクル方式で締結され、他端が幹回路４４０に統合される第２検出回路４３０と、第１検出回路４１０と第２検出回路４３０との間に設けられるコネクターと、を備えている。

ここで、左側ケース３２０の両端部には、センシングアセンブリー３１０と電気的に連結されるセンシング回路部４２０の一端が左側ケース３２０に結合され得るように挿入孔が形成されており、右側ケース３３０には、入出力端子が形成される前面の対向面である後面にセンシング回路部４２０のコネクターが地面又は水平面と平行に装着されて固定されるように平板状の固定部３５０が形成されている。センシング回路部４２０の幹回路４４０は第２検出回路４３０とバンド４５０で結合されている。

以上、本発明の実施例に係る図面を参照して説明したが、本発明の属する分野における通常の知識を有する者にとっては、上記内容に基づき、本発明の範囲内で様々な応用及び変形が可能であろう。

以上説明した通り、本発明に係る電池モジュールは、車両などのような限られた空間において最小の空間で安定的に装着されるようなコンパクトな構造を有し、外部衝撃への構造的安全性が向上し、機械的締結及び電気配線に加えて電圧センシング配線の構成も簡素化し、組立作業の効率性を向上させることができる。

１００ 単位モジュール
１００ａ，１００ｂ 電池セル
１１０ａ，１１０ｂ，１２０ａ，１２０ｂ 電極端子
１３０ 直列連結部位
２００ 単位セル組立体
２１０ セルカバー
２１２，２１４ 突起
３００ 電池モジュール
３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ，３００ｆ，３００ｇ，３００ｈ，３００ｉ 電池モジュール
３１０ センシングアセンブリー
３１６ 接続部
３２０ 左側ケース
３２１ａ 第１締結溝
３２２ 第２締結溝
３２３ 締結孔
３２４ 貫通孔
３２５ 挿入孔
３３０ 右側ケース
３３１ 外部入出力端子
３３２ａ，３３２ｂ 絶縁性支持部
３３３ 締結孔
３３４ａ 締結部
３４０ａ，３４０ｂ，３４２ 保護カバー
３５０ 固定部
３５２ バスバー
３６０ 保護カバー
４１０ 第１検出回路
４２０ センシング回路部
４３０ 第２検出回路
４４０ 幹回路
４５０ バンド
５００ 接続部材
８００ 電池モジュールアセンブリー

Claims (21)

1. （ａ）２つ以上の電池セル又は単位モジュールが並列又は直列に連結されている単位セル組立体と、
   （ｂ）前記単位セル組立体の左側面に結合された左側ケースであって、センシングアセンブリーが第１締結溝および第２締結溝に締結されるように、左側ケースの左側外面には電池モジュールの長さ方向と平行に第１締結溝が延在しており、左側ケースの両端部には第２締結溝が電池モジュールの高さ方向と平行にそれぞれ形成されている、左側ケースと、
   （ｃ）前記単位セル組立体の右側面に結合された右側ケースであって、電池モジュールの前面で外部入出力端子が突出されており、前記単位セル組立体が固定溝に締結固定されるように単位セル組立体の長さ方向と平行に複数の固定溝が右側ケースの左側内面に形成されている右側ケースと、
   を備えたことを特徴とする電池モジュール。
2. 前記左側ケースの前面及び後面には電池モジュールを結合するための締結孔がそれぞれ電池モジュールの幅方向に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記右側ケースの前面及び後面には電池モジュールを結合するための締結孔がそれぞれ電池モジュールの幅方向に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュール。
4. 前記左側ケースの左側面及び右側ケースの右側面には、冷媒が単位セル組立体に流入して冷却させた後外部に排出されるように複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュール。
5. 前記左側ケースの両端部には、センシングアセンブリーと電気的に連結されるセンシング回路部の一端が左側ケースと結合されるように挿入孔が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュール。
6. 前記左側ケースの左側面及び両端部には、外部衝撃からセンシングアセンブリーを保護する保護カバーがそれぞれさらに装着されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュール。
7. 前記右側ケースには、電池モジュールの入出力端子が形成される前面の対向面である後面に、センシング回路部を構成するコネクターが地面又は水平面と平行に装着されて固定されるように平板構造の固定部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュール。
8. 前記電池セル又は単位モジュールは、長さ方向及び／又は高さ方向が地面又は水平面と平行に配列されることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュール。
9. 前記センシングアセンブリーは、電池モジュールを構成する電池セル又は単位モジュールの電圧を検出するための部材であって、
   （ａ）入出力端子が形成される電池モジュールの前面及びその対向面である後面において２つ以上の電池セル又は単位モジュールの電気的連結部位に噛合方式で装着されるように前記電気的連結部位に対応する形状をした締結部が形成されている直方体状の一対の絶縁性支持部と、
   （ｂ）一端は前記電気的連結部位に連結され、他端はセンシング回路部に電気的に連結されて、前記締結部を電気的に相互連結する線形の接続部と、
   （ｃ）一端は前記接続部に電気的に連結され、他端は前記締結部内で結合された状態で前記電気的連結部位に連結される導電性センシング部と、
   を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュール。
10. 前記単位モジュールは、電極端子が上段及び下段にそれぞれ形成されている板状型の電池セルが電気的に相互連結されている構造であり、直列又は並列に連結された２つ以上の電池セルと、電極端子の部位を除いた前記電池セルの外面を囲むように結合されるセルカバーと、を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュール。
11. 前記セルカバーは、上部カバーと下部カバーとが締結される構造であり、前記上部カバーと下部カバーの表面には電池モジュールの高さ方向と平行な２つ以上の突起が形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の電池モジュール。
12. 前記突起は、積層された単位モジュール同士の間に冷媒が流れるように流路を形成することを特徴とする、請求項１１に記載の電池モジュール。
13. 長方形の電池モジュール複数個が、その長さ方向（縦方向）及び／又は幅方向（横方向）に少なくとも２つ以上ずつ積層されて全体的に直方体形の積層体になっており、
    前記長方形の電池モジュールは、その長さ方向が地面又は水平面と平行に配列されており、
    前記電池モジュールは、
    （ａ）２つ以上の電池セル又は単位モジュールが直列に連結されている単位セル組立体と、
    （ｂ）前記単位セル組立体の左側面に結合された左側ケースであって、センシングアセンブリーが第１締結溝および第２締結溝に締結されるように、左側ケースの左側外面には電池モジュールの長さ方向と平行に第１締結溝が延在しており、左側ケースの両端部には第２締結溝が電池モジュールの高さ方向と平行にそれぞれ形成されている、左側ケースと、
    （ｃ）前記単位セル組立体の右側面に結合された右側ケースであって、電池モジュールの前面で外部入出力端子が突出されており、前記単位セル組立体が固定溝に締結固定されるように単位セル組立体の長さ方向と平行に複数の固定溝が右側ケースの左側内面に形成されている右側ケースと、
    を備えていることを特徴とする電池モジュールアセンブリー。
14. 前記直方体形の積層体は、電池モジュールの長さ方向に少なくとも２つの電池モジュールが相対して配列された構造で積層されていることを特徴とする、請求項１３に記載の電池モジュールアセンブリー。
15. 前記電池モジュールはその長さ方向と幅方向にそれぞれ２つ以上の電池モジュールが配列されており、それぞれの電池モジュールは幅方向に長ボルトで相互結合されていることを特徴とする、請求項１３に記載の電池モジュールアセンブリー。
16. 前記長方形の電池モジュールは、幅に比べて高さが大きい直方体であることを特徴とする、請求項１３に記載の電池モジュールアセンブリー。
17. 前記直方体形の積層体は、全体的に直方体の構造をしていることを特徴とする、請求項１３に記載の電池モジュールアセンブリー。
18. 長方形の電池モジュール複数個が、その高さ方向又は幅方向に少なくとも２つずつ積層されて全体的に直方体形の積層体構造をしており、電池セル又は単位モジュールには直列連結部位の電圧を測定するセンシングアセンブリーがそれぞれ装着されており、電圧センシングアセンブリーの一端は検出電圧を制御部に送るセンシング回路部に連結され、前記センシング回路部は、制御部に連結される回路配線が一元化するように、幹回路から分岐された複数の枝回路が前記幹回路に統合される統合回路の構造となっており、
    前記電池モジュールは、
    （ａ）２つ以上の電池セル又は単位モジュールが直列に連結されている単位セル組立体と、
    （ｂ）前記単位セル組立体の左側面に結合された左側ケースであって、センシングアセンブリーが第１締結溝および第２締結溝に締結されるように、左側ケースの左側外面には電池モジュールの長さ方向と平行に第１締結溝が延在しており、左側ケースの両端部には第２締結溝が電池モジュールの高さ方向と平行にそれぞれ形成されている、左側ケースと、
    （ｃ）前記単位セル組立体の右側面に結合された右側ケースであって、電池モジュールの前面で外部入出力端子が突出されており、前記単位セル組立体が固定溝に締結固定されるように単位セル組立体の長さ方向と平行に複数の固定溝が右側ケースの左側内面に形成されている右側ケースと、
    を備えていることを特徴とする電池モジュールアセンブリー。
19. 前記直方体形の積層体は、高さ方向に少なくとも２つの長方形の電池モジュールが相対して配列された構造で積層されていることを特徴とする、請求項１８に記載の電池モジュールアセンブリー。
20. 請求項１３又は１８に記載の電池モジュールアセンブリーを備えている電池パック。
21. 電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグ−インハイブリッド電気自動車の電源として使用されることを特徴とする、請求項２０に記載の電池パック。

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