JP6650516B2 - エンドプレートの構造が改善したバッテリーモジュール及びこのためのエンドプレート部材 - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリーモジュールに関し、より詳しくは、複数のセルが集合したセルアセンブリーにエンドプレートが結合している構造を有するバッテリーモジュール及びこのためのエンドプレート部材に関する。
本出願は、２０１５年１２月９日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−０１７５２４４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。
通常、バッテリーモジュールは、複数のセルが直列及び／または並列連結によって集合した構造として形成される。このようなバッテリーモジュールは、通常、図１に示したような形状に製作される。図１には、複数のセルが一方向へ配列されて積層されたセルアセンブリー１０と、セルアセンブリー１０を囲むエンドプレート２１を有するケース２０と、を備えたバッテリーモジュールが示されている。
ところが、バッテリーモジュールは、セルの過充電などによってモジュールにスウェリング（Ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が発生するようになれば、セルアセンブリー１０が変形するとともに、両側端のエンドプレート２１が図２に示したようにモジュールの外方へ膨らんでしまう問題が発生する。
このようなスウェリング問題を考慮してバッテリーモジュール内に余裕空間（Ｍａｒｇｉｎ）を予め確保し得るが、余裕空間の確保はモジュールのサイズ増加をもたらすので、別途の余裕空間の確保は適切な解決策となれない。
その代案として、セルアセンブリーの両側に剛性を有するエンドプレートを配置し、バッテリーモジュールの膨張を抑制する技術が通常使用されているが、強制的にバッテリーモジュールの膨張を抑制する場合、セルの寿命（ＳＯＨ）に悪影響を与え得る。即ち、ある程度膨張を許容しながらも、膨張による側方への最大変位を制限する必要がある。
バッテリーモジュールのスウェリングに係わる技術として、特開２００５−１０８６９３号には、ラミネートセルの内圧が変化してラミネートセルに厚さの変動が発生したとき、対をなす弾性部が弾性変形することでラミネートセルの厚さ変動を吸収してラミネートセルの中心位置及び電極端子の位置が変位しないバッテリーパックが開示されている。
また、韓国公開特許第２００７−００２５７３４号には、二次電池モジュールのエンドプレートに屈曲部を形成し、単位電池の体積の膨張時に発生する曲げ変形を防止する二次電池モジュールが開示されている。
前記のような技術が提示されたにもかかわらず、従来にはスウェリングによるエンドプレートの膨張をある程度許容しながらも膨張によるエンドプレートの側方への変位を適正水準に制御できる技術的手段が提示されておらず、これに対する対策が求められている。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、スウェリングの発生時にエンドプレートの膨張を許容しながらもエンドプレートの最大変位を制限できる構造を有するバッテリーモジュール及びこのためのエンドプレート部材を提供することを目的とする。
上記の課題を達成するため、本発明は、複数のセルが一方向へ配列されているセルアセンブリーと、前記セルアセンブリーにおける少なくともセルの配列方向の最外側を覆うエンドプレート部材と、を含み、前記エンドプレート部材は、エンドプレートの厚さ方向に穿たれた孔からなる少なくとも二つ以上の開口部と、隣接した開口部の間に位置するフレーム部と、を備えることを特徴とするバッテリーモジュールを提供する。
前記フレーム部は、前記エンドプレート部材の長手方向における中心部分で前記エンドプレート部材の高さ方向へ延びている第１フレームを備え、前記開口部は、前記第１フレームを基準として両側に対称的に形成されていることが望ましい。
前記フレーム部は、前記第１フレームと連結され、前記第１フレームに対して垂直をなし、前記エンドプレート部材の長手方向へ延びた第２フレームを備え、前記開口部は、前記第２フレームを基準として上下対称的に形成され得る。
前記開口部は、前記エンドプレート部材の長手方向へ延びた長方形の孔によって提供されることが望ましい。
本発明の他面によれば、セルアセンブリーのセル配列方向の最外側を覆うバッテリーモジュールのエンドプレート部材であって、エンドプレートの厚さ方向へ穿たれた孔からなる少なくとも二つ以上の開口部と、隣接した開口部の間に位置するフレーム部と、を備えることを特徴とするバッテリーモジュールのエンドプレート部材が提供される。
本発明によれば、セルの過充電などによってバッテリーモジュールにスウェリングが発生したとき、エンドプレートの膨張程度を適正水準に許容することで、剛性を確保しながらもセルの寿命に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
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。
図３は、本発明の望ましい実施例によるバッテリーモジュールの主要構成を示した斜視図である。
図３を参照すれば、本発明の望ましい実施例によるバッテリーモジュールは、セルアセンブリー１００と、セルアセンブリー１００の両端部を覆うエンドプレート１１１を有するエンドプレート部材１１０と、を含む。
セルアセンブリー１００を成す各々のセルは、薄板状の本体を有し、望ましくはパウチ型二次電池によって構成される。複数のセルは、一方向へ配列されて実質的に積層構造を成す。
エンドプレート部材１１０は、セルアセンブリー１００の両端の最外側を覆ってセルを固定する前後一対のエンドプレート１１１と、前記一対のエンドプレート１１１を相互連結する上部プレート１１２と、を含む。エンドプレート部材１１０は、セルアセンブリー１００に対する機械的剛性を提供し、セルアセンブリー１００を外部の衝撃などから保護する役割を果たす。このために、エンドプレート部材１１０は、スチールなどの金属材質から構成できる。
エンドプレート部材１１０は、エンドプレート１１１の厚さ方向へ穿たれた孔（Ｈｏｌｅ）からなる少なくとも二つ以上の開口部１２０と、隣接した開口部１２０の間に位置するフレーム部１２１と、を備える。
開口部１２０は、エンドプレート部材１１０の長手方向へ延びるように形成された長方形の孔によって提供される。
フレーム部１２１は、スウェリング時において最大変位が発生する位置であるエンドプレート部材１１０の長手方向における中心部分で、前記エンドプレート部材１１０の高さ方向に延びる第１フレーム１２１ａを備える。この際、開口部１２０は、第１フレーム１２１ａを基準として両側に対称的に形成され、最大変位が発生する位置をエンドプレートの長手方向における第１フレーム１２１ａの両側に対称的に分散させる作用をする。
エンドプレート部材１１０において最大変位が発生する位置に対する分散効果をさらに高めるために、フレーム部１２１には第２フレーム１２１ｂが備えられる。第２フレーム１２１ｂは、第１フレーム１２１ａと連結され、前記第１フレーム１２１ａに対して垂直を成して前記エンドプレート部材１１０の長手方向へ延びるように形成される。この際、第２フレーム１２１ｂの周辺の開口部１２０は、第２フレーム１２１ｂを基準として上下対称的に形成される。このような構成によれば、エンドプレート部材１１０において最大変位が発生する位置を四方へ分散させることができる。
図４に示したように、エンドプレート部材１１０に第１フレーム１２１ａのみが備えられる場合、開口部１２０は第１フレーム１２１ａを中心に両側に各々一つずつ備えられる。
上部プレート１１２は、一対のエンドプレート１１１の上端を相互連結して一体化する。付加的に、上部プレート１１２には、エンドプレート部材１１０の長手方向に沿って所定間隔を置いて複数の通孔１１３が互いに離間されて形成されることで、より効果的に応力を分散させることができる。
前記のような構成を有する本発明の望ましい実施例によるバッテリーモジュールは、セルの過充電などによるスウェリングの発生によってエンドプレート部材１１０の長手方向における中心部分で最大変位が発生するとき、剛性が大きい第１フレーム１２１ａによって反りなどのような変形が抑制されると共に相対的に剛性が弱い周辺の開口部１２０へ変形が分散する効果を期待することができる。
本発明を適用する場合、スウェリングの発生時、エンドプレート部材の膨張程度を適正水準に許容するように設計可能であるため、剛性を有しながらも寿命が向上したバッテリーモジュールを具現することができる。
１００ セルアセンブリー
１１０ エンドプレート部材
１１１ 一対のエンドプレート
１１２ 上部プレート
１２０ 二つ以上の開口部
１２１ フレーム部
１１０ エンドプレート部材
１１１ 一対のエンドプレート
１１２ 上部プレート
１２０ 二つ以上の開口部
１２１ フレーム部
Claims (4)
- 複数のセルが一方向へ配列されているセルアセンブリーと、
前記セルアセンブリーにおける少なくともセルの配列方向の最外側を覆うエンドプレート部材と、を含み、
前記エンドプレート部材が、エンドプレートの厚さ方向へ穿たれた孔からなる少なくとも二つ以上の開口部と、隣接した開口部の間に位置し、剛性を有するフレーム部と、を備え、
前記フレーム部が、前記エンドプレート部材の長手方向における中心部分で前記エンドプレート部材の高さ方向へ延びている第１フレームを備え、
前記二つ以上の開口部が、前記第１フレームを基準として両側に対称的に形成され、
前記フレーム部が、前記第１フレームと連結され、前記第１フレームに対して垂直をなし、前記エンドプレート部材の長手方向へ延びた第２フレームを備え、
前記二つ以上の開口部が、前記第２フレームを基準として上下対称的に形成されていることを特徴とするバッテリーモジュール。 - 前記二つ以上の開口部が、前記エンドプレート部材の長手方向へ延びた長方形の孔によって提供されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
- セルアセンブリーのセルの配列方向の最外側を覆うバッテリーモジュールのエンドプレート部材であって、
エンドプレートの厚さ方向へ穿たれた孔からなる少なくとも二つ以上の開口部と、隣接した開口部の間に位置するフレーム部と、を備え、
前記フレーム部が、前記エンドプレート部材の長手方向の中心部分で前記エンドプレート部材の高さ方向へ延びている第１フレームを備え、
前記二つ以上の開口部が、前記第１フレームを基準として両側に対称的に形成され、
前記フレーム部が、前記第１フレームと連結され、前記第１フレームに対して垂直をなし、前記エンドプレート部材の長手方向へ延びた第２フレームを備え、
前記二つ以上の開口部が、前記第２フレームを基準として上下対称的に形成されていることを特徴とするバッテリーモジュールのエンドプレート部材。 - 前記二つ以上の開口部が、前記エンドプレート部材の長手方向へ延びた長方形の孔によって提供されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュールのエンドプレート部材。
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