JP7045552B2 - バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車 - Google Patents
バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車 Download PDFInfo
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Description
本発明は、バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車に関する。
本出願は、２０１８年１月１２日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－０００４４０８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、すべて本出願に組み込まれる。
多様な製品への適用が容易であり、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用器機のみならず電気的駆動源によって駆動する電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＥＶ）またはハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＨＥＶ）などに普遍的に適用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させることができるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用に伴う副産物が一切発生しないという点で環境に優しく、エネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。
現在、広く使用される二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、即ち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．６Ｖである。したがって、これよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数の二次電池セルを直列接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーモパックに要求される充放電容量によって複数の二次電池セルを並列接続してバッテリーパックを構成し得る。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定することができる。
一方、複数の二次電池セルを直列・並列接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのバッテリーセルからなるバッテリーモジュールを先に構成し、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を追加してバッテリーパックを構成する方法が通常である。ここで、バッテリーモジュールやバッテリーパックを構成するバッテリーセルは、通常、容易に相互積層可能な利点を有するパウチ型二次電池として備えられる。
従来のバッテリーモジュールは、通常、複数個のバッテリーセル及び複数個のバッテリーセルをパッケージングするモジュールケースを含んで構成される。ここで、従来の複数個のバッテリーセルの間にはセルスウェリングによる体積変化を制御するための緩衝パッドが挿入される。
しかし、このような複数個のバッテリーセルの間ごとに配置される緩衝パッドで構成されたバッテリーモジュールの場合、モジュールケース内の複数個の緩衝パッドによる空間損失によって全体のバッテリーモジュールのエネルギー密度が減少し、振動や衝撃などの発生時、モジュールケース内でバッテリーセルの相対運動によって器具的に弱いという問題がある。
これを解決するために、従来のバッテリーモジュールは、複数個の緩衝パッドの代りに複数個のバッテリーセルの両端でバッテリーセルを加圧する高剛性の加圧プレート構造を採択していた。
このような加圧プレート構造の場合、全体のバッテリーモジュールの内部でバッテリーセルが占める空間を相対的にさらに確保することができ、モジュールの内部でバッテリーセルの相対運動を減少させ得る長所がある。
このような加圧プレート構造は、加圧プレートと、バッテリーセルを覆うモジュールカバーの曲げ部分とが溶接結合などによって接合され、この際、これらの部材間の接合強度の確保が重要である。
従来のモジュールカバーは、加圧プレートとの接合のために両端部が曲げられるが、曲げ成形角度による偏差発生時、加圧プレートとの接合が不均一になるなどの接合不良が発生し得る。曲げ成形工程上、ある程度の曲げ偏差が発生する可能性が大きいため、溶接接合が行われるモジュールカバーの曲げ部分が不均一に曲げられても、接合品質の均一性を確保して所望する接合強度を満すことができる方案が求められる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、モジュールカバーと加圧プレートとの相互接合時、接合品質の均一性を確保することができるバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車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、バッテリーモジュールであって、少なくとも一つのバッテリーセルと、前記少なくとも一つのバッテリーセルの両側面に配置される一対の加圧プレートと、前記一対の加圧プレートと結合し、前記少なくとも一つのバッテリーセルの上下側を覆うモジュールカバーと、を含み、前記モジュールカバーの両端部が、前記一対の加圧プレートの上下側端部を覆うように曲げられ、前記一対の加圧プレートと溶接結合し、前記モジュールカバーの長手方向に沿って相互所定の距離で離隔する複数個の補助溶接ビードを含むことを特徴とするバッテリーモジュールを提供する。
前記モジュールカバーの両端部には、前記曲げ後、前記一対の加圧プレートとの溶接のための複数個の溶接部が設けられ、前記複数個の補助溶接ビードは、前記複数個の溶接部の間に配置され得る。
前記複数個の補助溶接ビードは、前記複数個の溶接部に対して段差を設けるように配置され得る。
前記複数個の補助溶接ビードは、所定の大きさの凹んだ溝形状であり得る。
前記モジュールカバーの両端部の曲げによって前記モジュールカバーの両端部が前記一対の加圧プレートと並んで配置されれば、前記複数個の溶接部で溶接結合が行われ、前記モジュールカバーの両端部の曲げによって前記モジュールカバーの両端部が前記一対の加圧プレートの外へ所定の角度で傾くように配置されれば、前記複数個の補助溶接ビードにて溶接結合が行われ得る。
前記一対の加圧プレートには、前記モジュールカバーの曲げられる両端部が載置されるカバー載置部が設けられ得る。
前記複数個の補助溶接ビードは、前記複数個の溶接部と多段のビード形状の構造で配置され、前記曲げによって発生し得る曲げ角度の偏差を補い得る。
なお、本発明は、バッテリーパックであって、前述の実施例による少なくともの一つのバッテリーモジュールと、前記少なくとも一つのバッテリーモジュールをパッケージングするパックケースと、を含むことを特徴とするバッテリーパックを提供する。
また、本発明は、自動車であって、前述の実施例による少なくとも一つのバッテリーパックを含むことを特徴とする自動車を提供する。
以上のような多様な実施例によって、モジュールカバーと加圧プレートとの相互接合時、接合品質の均一性を確保することができるバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。
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。
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。なお、本明細書に添付の図面における要素の形状、大きさ、縮尺または比率などは、より明確な説明を強調するために誇張され得る。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを説明するための図であり、図２は、図１のバッテリーモジュールの断面図であり、図３は、図１のバッテリーモジュールの主要部を説明するための図である。
図１から図３を参照すれば、バッテリーモジュール１０は、バッテリーセル１００、加圧プレート２００、保護パッド３００、ヒートシンク４００及びモジュールカバー５００を含み得る。
前記バッテリーセル１００は、二次電池であって、パウチ型二次電池、円筒状二次電池及び角形二次電池のいずれか一つであり得る。以下、本実施例において、前記バッテリーセル１００は、パウチ型二次電池として備えられたことに限定して説明する。
このような前記バッテリーセル１００は、少なくとも一つまたはそれ以上の複数個が設けられ得、以下、本実施例においては、前記バッテリーセル１００が複数個で備えられたことに限定して説明する。
前記加圧プレート２００は、一対として備えられ、前記少なくとも一つ、本実施例の場合、前記複数個のバッテリーセル１００の両側面に配置され、前記複数個のバッテリーセル１００を加圧できるように備えられ得る。
本実施例の場合、このような前記一対の加圧プレート２００を用いて前記複数個のバッテリーセル１００のセルスウェリングを制御することができる。これによって、従来のようなバッテリーセル１００の間に備えられる緩衝パッドが省略可能であるため、前記バッテリーモジュール１０の全体のエネルギー密度を高めることができる。
前記一対の加圧プレート２００には、カバー載置部２０５が設けられ得る。
前記カバー載置部２０５は、各々の加圧プレート２００の上下側に備えられ、後述するモジュールカバー５００の曲げられる両端部５５０が載置され得る。このために、前記カバー載置部２０５は、後述するモジュールカバー５００の曲げられる両端部５５０に対応する形状を有し得る。
前記保護パッド３００は一対として備えられ、前記複数個のバッテリーセル１００のうち前記加圧プレート２００に向い合うバッテリーセル１００と、前記加圧プレート２００との間に配置され得る。
このような前記保護パッド３００は、前記加圧プレート２００による前記バッテリーセル１００の加圧時、前記加圧プレート２００に向い合うバッテリーセル１００の直接的な接触による損傷などを防止することができ、外部衝撃などの発生時、前記加圧プレート２００から伝達される衝撃などを緩衝することができる。
前記ヒートシンク４００は、前記複数個のバッテリーセル１００の冷却のためのものであって、前記複数個のバッテリーセル１００の底部に配置され得る。このような前記ヒートシンク４００は、空冷式または水冷式構造として設けられ得、高い熱伝逹効率を有する素材として備えられ得る。
前記モジュールカバー５００は、前記一対の加圧プレート２００と結合し、前記少なくとも一つ、本実施例の場合、前記複数個のバッテリーセル１００の上下側を覆い得る。このような前記モジュールカバー５００は、前記一対の加圧プレート２００と結合によって前記複数個のバッテリーセル１００をパッケージングすることができる。
前記モジュールカバー５００は、前記一対の加圧プレート２００と結合のために両端部５５０が曲げられ得る。具体的に、前記モジュールカバー５００の両端部５５０は、前記一対の加圧プレート２００の上下側端部を覆うように垂直方向に沿って曲げられ得、前記一対の加圧プレート２００の前記カバー載置部２０５に載置された後、溶接結合によって前記一対の加圧プレート２００に固定され得る。即ち、前記モジュールカバー５００の両端部５５０は、前記一対の加圧プレート２００に溶接結合によって接合されて固定され得る。
このような溶接結合のために、前記モジュールカバー５００の両端部５５０には、複数個の溶接部５５２が備えられ得る。前記複数個の溶接部５５２は、前記モジュールカバー５００の両端部５５０の表面に形成され、前記モジュールカバー５００の両端部５５０を曲げた後、前記一対の加圧プレート２００と溶接が行われるメイン溶接ポイントであり得る。
前記モジュールカバー５００の両端部５５０には、複数個の補助溶接ビード５５５が備えられ得る。
前記複数個の補助溶接ビード５５５は、前記モジュールカバー５００の長手方向に沿って前記モジュールカバー５００の両端部から相互所定の距離で離隔して配置され得る。このような前記複数個の補助溶接ビード５５５は、前記複数個の溶接部５５２の間に配置され得る。即ち、前記複数個の補助溶接ビード５５５は、前記複数個の溶接部５５２と交互に配置され得る。
前記複数個の補助溶接ビード５５５は、前記複数個の溶接部５５２に対して段差を設けるように配置され得る。具体的に、前記複数個の補助溶接ビード５５５は、所定の大きさの凹んだ溝形状であり得る。言い換えれば、前記複数個の補助溶接ビード５５５は、前記複数個の溶接部５５２と多段のビード形状構造で配置され得る。このような多段のビード形状構造は、前記曲げ成形角度によって偏差が発生しても、即ち、曲げ角度の偏差が発生しても、曲げ角度の偏差を補い、溶接品質の低下を防止できる。
これによって、前記複数個の補助溶接ビード５５５の前記モジュールカバー５００の前記両端部５５０の厚さにおいて前記複数個の溶接部５５２よりも薄い厚さを有することができる。
以下では、このような本実施例による前記モジュールカバー５００の溶接工程についてより具体的に説明する。
図４～図７は、図１のバッテリーモジュールのモジュールカバーの溶接工程を説明するための図である。
図４及び図５を参照すれば、前記モジュールカバー５００の両端部５５０の曲げによって前記モジュールカバー５００の両端部５５０が前記一対の加圧プレート２００と並んで配置され得る。
前記モジュールカバー５００の両端部５５０が垂直に曲げられて前記一対の加圧プレート２００と並んで配置される場合、即ち、前記曲げられる両端部５５０の寸法及び平坦度に偏りがない場合、溶接結合Ｓは、前記複数個の溶接部５５２が配置されるメイン溶接ポイントＰ１で行われ得る。
図６及び図７を参照すれば、前記モジュールカバー５００の両端部５５０の曲げによって前記モジュールカバー５００の両端部５５０が前記一対の加圧プレート２００の外へ所定の角度に傾くように配置され得る。
前記モジュールカバー５００の両端部５５０が直角ではなく所定の角度へ傾くように曲げられて、前記一対の加圧プレート２００と所定の角度を形成するように配置される場合、即ち、前記曲げられる両端部５５０の寸法及び平坦度に偏りがある場合、前記溶接結合Ｓが前記複数個の溶接部５５２で行われれば、偏りによる段差によって溶接品質が不均一になるなどの溶接不良が発生する恐れが大きくなり得る。
本実施例では、このような前記モジュールカバー５００の両端部５５０の曲げによる寸法及び平坦度に偏りが発生する場合、前記溶接結合Ｓが前記複数個の溶接部５５２の前記メイン溶接ポイントＰ１（図５参照）ではなく、前記補助溶接ビード５５５が配置される補助溶接ポイントＰ２で行われ得る。
この場合、前記溶接部５５２よりも相対的に薄い厚さを有する前記補助溶接ビード５５５が前記偏りによる段差を補償できるため、前記溶接結合Ｓ時において、溶接品質が不均一になるなどの溶接不良が発生する恐れを大幅減少させることができる。
これによって、本実施例においては、前記補助溶接ビード５５５によって、前記モジュールカバー５００の両端部５５０の曲げ成形角度によって曲げ偏差が発生しても、前記モジュールカバー５００の両端部５５０と前記加圧プレート２００との接合部分が均一に相互接合できる。
また、本実施例においては、前記補助溶接ビード５５５によって、前記曲げ偏差による接合強度の低下も、効果的に防止することができる。
図８は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。
図８を参照すれば、バッテリーパック１は、前述の実施例による少なくとも一つのバッテリーモジュール１０及び前記少なくとも一つのバッテリーモジュール１０をパッケージングするパックケース５０を含み得る。
このような前記バッテリーパック１は、自動車の燃料源として自動車に備えられ得る。例えば、前記バッテリーパック１は、電気自動車、ハイブリッド自動車及びその他のバッテリーパック１を燃料源として使用できるその他の方式で自動車に備えられ得る。また、前記バッテリーパック１は、前記自動車の外にも、二次電池を用いる電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのその他の装置や器具及び設備などにも具備可能であることは勿論である。
このように、本実施例による前記バッテリーパック１と前記自動車のような前記バッテリーパック１を備える装置や器具及び設備は、前述の前記バッテリーモジュール１０を含むことから、前述のバッテリーモジュール１０による長所を全て有するバッテリーパック１及びこのバッテリーパック１を備える自動車などの装置や器具及び設備などを具現することができる。
以上のような多様な実施例によって、モジュールカバー５００と加圧プレート２００との相互接合時、接合品質の均一性が確保可能なバッテリーモジュール１０、これを含むバッテリーパック１及び自動車を提供することができる。
以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはいけない。
１ バッテリーパック
１０ バッテリーモジュール
５０ パックケース
１００ バッテリーセル
２００ 加圧プレート
２０５ カバー載置部
３００ 保護パッド
４００ ヒートシンク
５００ モジュールカバー
５５０ 両端部
５５２ 溶接部
５５５ 補助溶接ビード
Ｐ１ メイン溶接ポイント
Ｐ２ 補助溶接ポイント
Ｓ 溶接結合
１０ バッテリーモジュール
５０ パックケース
１００ バッテリーセル
２００ 加圧プレート
２０５ カバー載置部
３００ 保護パッド
４００ ヒートシンク
５００ モジュールカバー
５５０ 両端部
５５２ 溶接部
５５５ 補助溶接ビード
Ｐ１ メイン溶接ポイント
Ｐ２ 補助溶接ポイント
Ｓ 溶接結合
Claims (8)
- バッテリーモジュールであって、
少なくとも一つのバッテリーセルと、
前記少なくとも一つのバッテリーセルの両側面に配置される一対の加圧プレートと、
前記一対の加圧プレートと結合し、前記少なくとも一つのバッテリーセルの上下側を覆うモジュールカバーと、を含み、
前記モジュールカバーの両端部が、
前記一対の加圧プレートの上下側端部を覆うように曲げられ、前記一対の加圧プレートと溶接結合し、前記モジュールカバーの長手方向に沿って相互所定の距離で離隔する複数個の補助溶接ビードを含み、
前記モジュールカバーの両端部には、前記曲げ後、前記一対の加圧プレートとの溶接のための複数個の溶接部が設けられ、
前記複数個の補助溶接ビードが、前記複数個の溶接部に対して段差を設けるように配置されることを特徴とするバッテリーモジュール。 - 前記複数個の補助溶接ビードが、前記複数個の溶接部の間に配置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。
- 前記複数個の補助溶接ビードが、所定の大きさの凹んだ溝形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバッテリーモジュール。
- 前記モジュールカバーの両端部の曲げによって前記モジュールカバーの両端部が前記一対の加圧プレートと並んで配置されれば、前記複数個の溶接部で溶接結合が行われ、
前記モジュールカバーの両端部の曲げによって前記モジュールカバーの両端部が前記一対の加圧プレートの外へ所定の角度で傾くように配置されれば、前記複数個の補助溶接ビードにて溶接結合が行われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。 - 前記一対の加圧プレートには、前記モジュールカバーの曲げられる両端部が載置されるカバー載置部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
- 前記複数個の補助溶接ビードが、前記複数個の溶接部と多段のビード形状の構造で配置され、前記曲げによって発生し得る曲げ角度の偏差を補うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
- 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の少なくとも一つのバッテリーモジュールと、
前記少なくとも一つのバッテリーモジュールをパッケージングするパックケースと、を含む、バッテリーパック。 - 請求項７に記載の少なくとも一つのバッテリーパックを含む、自動車。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180004408A KR102353921B1 (ko) | 2018-01-12 | 2018-01-12 | 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 |
| KR10-2018-0004408 | 2018-01-12 | ||
| PCT/KR2019/000103 WO2019139302A1 (ko) | 2018-01-12 | 2019-01-03 | 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020522849A JP2020522849A (ja) | 2020-07-30 |
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