JP6440001B2 - 二次電池モジュールの電極リード溶接方法及びそれを用いたコンパクトな二次電池モジュール - Google Patents
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Description
本出願は、2014年12月24日出願の韓国特許出願第10−2014−0188072号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
望ましくは、それぞれのセルのリードは、対応するカートリッジに収納された状態でリード絶縁部から約1mmの地点で直角に折り曲げられる。
望ましくは、前記溶接はレーザー溶接である。
望ましくは、前記レーザーの方向はセンシングハウジングに実質的に垂直である。
望ましくは、バスバーと第2リードは銅で製作され、第1リードはアルミニウムで製作される。
望ましくは、センシングハウジングは、それぞれのバスバーによって感知されるそれぞれのセルの電圧及び/または温度データを管理するためのBMS回路基板をさらに備える。
望ましくは、センシングハウジングはカートリッジ組立体にスナップまたはフック結合される。
望ましくは、二次電池モジュールはセンシングハウジングに結合されるセンシングカバーをさらに備える。
望ましくは、センシングカバーはセンシングハウジングにスナップまたはフック結合される。
望ましくは、カートリッジ組立体の隣接する2つのカートリッジは相互フック結合される。
望ましくは、カートリッジ組立体は両端のカートリッジにそれぞれフック結合される上部カバーと下部カバーをさらに備える。
望ましくは、前記(a)段階で、対応するカートリッジに収納された状態でそれぞれのリードがセルのリード絶縁部から約1mmの地点で直角に折り曲げられる。
望ましくは、前記(d)段階ではレーザー溶接機を使用する。
望ましくは、レーザー溶接機のレーザー照射方向はセンシングハウジングに実質的に垂直である。
望ましくは、バスバーと第2リードは銅で製作され、第1リードはアルミニウムで製作される。
本発明のさらに他の態様によれば、上述した方法によるコンパクトな二次電池モジュールを含む二次電池パックが提供される。
第一に、セルリードの折り曲げ長さを最小限に構成し、バスバーが取り付けられた構造物をカートリッジ組立体の側面に組み立てる過程で、特にレーザー溶接で母材の順序を変更(例えば、バスバー−アルミニウムリード及びバスバー−銅リードとの2つの溶接点で個別的に溶接するか、又は、バスバー−銅リード−アルミニウムリードを同時に溶接)した構造、すなわち、異種材溶接によってセンシング構造物の溶接品質を向上させ、コンパクトなモジュールを構成することができる。
第二に、モジュール構成における不要な空間を最小化してモジュールをコンパクトに構成することで、エネルギー効率を向上させることができる。
第三に、セルリードとバスバーとの間の溶接母材の順序において、バスバーが先に加熱される方式を適用することで、リードの損傷を防止することができる。
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1及び図2を参照すれば、本発明の望ましい例示的実施例によるコンパクトな二次電池モジュール100は、それぞれのセル2を収納する多数のカートリッジ10が積層されたカートリッジ組立体20、カートリッジ組立体20の側面に、例えば、ワンタッチ形態、スナップフィット(snap−fit)又はフック形態で結合されるセンシングハウジング30、そしてセンシングハウジング30に設けられた多数のバスバー32及びBMS回路基板34を保護するためのセンシングカバー40を備える。図2の部材番号36は、多数のモジュール100が結合される場合、それぞれのBMS回路基板34の間でデータを伝送するための一対のデータ通信ポートであり、部材番号38は、二次電池モジュール100内部の温度を測定するための温度センサ(図示せず)の信号を受信するための温度データポートである。部材番号31は、完成された二次電池モジュール100の正極ターミナル端子と負極ターミナル端子とをそれぞれ示す。
図1ないし図5を参照すれば、センシングハウジング30にはそれぞれのリード溶接部に対応する多数のバスバー32が設けられる。それぞれのバスバー32は、例えば銅で製作されることが望ましい。また、センシングハウジング30は略長方形であり、例えば絶縁性プラスチックで射出成形でき、それぞれのバスバー32を収納可能な多数の収納孔35が所定パターンで貫設されている。センシングハウジング30の略中央部には対応するバスバー32によって感知されるそれぞれのセル2の電圧及び/または温度データを収集し、収集したデータに基づいて該当セル2をバランシングし、モジュールの他の制御部(図示せず)にデータを伝達する機能を有するBMS回路基板34が設けられる。BMS回路基板34はそれぞれのバスバー32の一端と電気的に連結される。
まず、相互逆極性を有する第1リード12と第2リード14とが反対方向に折り曲げられた多数のセル2を用意する。ここで、第1リード12と第2リード14の長さは、セル2がカートリッジ10に収納されたとき、カートリッジ10の幅の約半分になることが望ましい。また、セル2がそれぞれ対応するカートリッジ10に収納された状態で、セルのリード12、14はリード絶縁部15から約0.8〜1.2mm、望ましくは1mmの地点で直角に折り曲げられることで、エネルギー効率を最大化させることができる。
図9を参照すれば、本実施例による二次電池の電極リード溶接方法及びそれを用いたコンパクトな二次電池モジュールにおいて、隣接するセルの逆極性を有する第1リード12と第2リード14とを相互重ねてリード溶接部を形成する。この過程において、第2リード14をカートリッジ10の側壁に面するようにし、バスバー32と第2リード14との間に第1リード12を位置させる。すなわち、このようにリード溶接部を構成することで、例えば、レーザー溶接機を用いてリード溶接部を溶接するとき、バスバー32、第1リード12及び第2リード14が順次位置した状態で1つのポイントで溶接することができる。本実施例による溶接方法の場合、3つの母材を同時に溶接せねばならないため、2つの母材のみを溶接する上述した実施例より溶接機の出力が一層高いものを使用することが望ましい。
10 カートリッジ
12 第1リード
14 第2リード
20 カートリッジ組立体
30 センシングハウジング
32 バスバー
100 二次電池モジュール
Claims (22)
- 隣接するセルの第1リードと第2リードとが重なる多数のリード溶接部がカートリッジの側壁に予め決められたパターンで位置し、それぞれのセルを収納しながら積層された多数のカートリッジを含むカートリッジ組立体と、
それぞれのリード溶接部に対応し位置して溶接可能な多数のバスバーが設けられ、カートリッジ組立体の側面に配置可能なセンシングハウジングと、
を備え、
カートリッジ組立体にセンシングハウジングが結合されるとき、カートリッジの側壁から外側に第1リード、第2リード及びバスバーが順次位置した状態でバスバーの方向から1つの溶接ポイントで溶接されることを特徴とするコンパクトな二次電池モジュール。 - 隣接するセルのリードの終端が実質的に同一線上に位置し、多数のリード溶接部がカートリッジの側壁に予め決められたパターンで形成され、それぞれのセルを収納しながら積層された多数のカートリッジを含むカートリッジ組立体と、
それぞれのリード溶接部に対応し位置して溶接可能な多数のバスバーが設けられ、カートリッジ組立体の側面に配置可能なセンシングハウジングと、
を備え、
カートリッジ組立体にセンシングハウジングが結合されるとき、それぞれのバスバーは、対応するセルの第1リードと、第1リードと逆極性の第2リードとに、異なる溶接ポイントで溶接され、
溶接作業時にセルを保護するため、それぞれのカートリッジの側面に設けられた隔壁であって、外側に開口するように構成されたコ字状の隔壁を備えることを特徴とするコンパクトな二次電池モジュール。 - 溶接作業時にセルを保護するため、それぞれのカートリッジの側面に設けられた隔壁を備えることを特徴とする請求項1に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- それぞれのセルのリードは、対応するカートリッジに収納された状態でリード絶縁部から約1mmの地点で直角に折り曲げられることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- 前記溶接は、レーザー溶接であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- 前記レーザーの方向は、センシングハウジングに実質的に垂直であることを特徴とする請求項5に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- バスバーと第2リードは銅で製作され、第1リードはアルミニウムで製作されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- センシングハウジングは、それぞれのバスバーによって感知されるそれぞれのセルの電圧及び/または温度データを管理するためのBMS回路基板をさらに備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- センシングハウジングは、カートリッジ組立体にスナップまたはフック結合されることを特徴とする請求項8に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- センシングハウジングに結合されるセンシングカバーをさらに備えることを特徴とする請求項8に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- センシングカバーは、センシングハウジングにスナップまたはフック結合されることを特徴とする請求項10に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- カートリッジ組立体の隣接する2つのカートリッジは、相互フック結合されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- カートリッジ組立体は、両端のカートリッジにそれぞれフック結合される上部カバーと下部カバーとをさらに備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンパクトな二次電池モジュール。
- (a)相互逆極性を有する第1リードと第2リードとが逆方向にそれぞれ折り曲げられた多数のセルを用意する段階と、
(b)隣接するセルのうち一方のセルの第1リードがカートリッジの側壁に面し、他方のセルの第2リードが第1リードに面するように重なるリード溶接部がカートリッジの側壁に予め決められたパターンで形成されるように、それぞれのセルが収納された多数のカートリッジを積層してカートリッジ組立体を形成する段階と、
(c)それぞれの第2リードに対面可能な多数のバスバーが設けられたセンシングハウジングをカートリッジ組立体の側面に組み立てる段階と、
(d)それぞれのバスバーと、それに対応する第2リード及び第1リードとを1つの溶接ポイントで溶接する段階と、
を含むことを特徴とするコンパクトな二次電池モジュールの電極リード溶接方法。 - (a)相互逆極性を有する第1リードと第2リードとが逆方向にそれぞれ折り曲げられた多数のセルを用意する段階と、
(b)隣接するセルのうち一方のセルの第1リードと他方のセルの第2リードとがカートリッジの側壁で同一線上に位置するリード溶接部がカートリッジの側壁に形成されるように、それぞれのセルが収納された多数のカートリッジを積層してカートリッジ組立体を形成する段階と、
(c)対応するそれぞれの第1リードと第2リードとに同時に対面可能な多数のバスバーが設けられたセンシングハウジングをカートリッジ組立体の側面に組み立てる段階と、
(d)それぞれのバスバーを第1リードと第2リードとに対応する異なる溶接点で溶接する段階と、
を含み、
前記(b)段階では、それぞれのカートリッジの側面に、外側に開口するように構成されたコ字状の隔壁を形成することを特徴とするコンパクトな二次電池モジュールの電極リード溶接方法。 - 前記(b)段階では、それぞれのカートリッジの側面に隔壁を形成することを特徴とする請求項14に記載のコンパクトな二次電池モジュールの電極リード溶接方法。
- 前記(a)段階では、対応するカートリッジに収納された状態でセルのリード絶縁部から約1mmの地点でそれぞれのリードを直角に折り曲げることを特徴とする請求項14または請求項15に記載のコンパクトな二次電池モジュールの電極リード溶接方法。
- 前記(d)段階では、レーザー溶接機を使用することを特徴とする請求項14または請求項15に記載のコンパクトな二次電池モジュールの電極リード溶接方法。
- レーザー溶接機のレーザー照射方向は、センシングハウジングに実質的に垂直であることを特徴とする請求項18に記載のコンパクトな二次電池モジュールの電極リード溶接方法。
- バスバーと第2リードは銅で製作され、第1リードはアルミニウムで製作されることを特徴とする請求項14または請求項15に記載のコンパクトな二次電池モジュールの電極リード溶接方法。
- 請求項14または請求項15に記載の方法によって製造されたコンパクトな二次電池モジュール。
- 請求項21に記載のコンパクトな二次電池モジュールを含む二次電池パック。
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