JP7045590B2 - バスバーアセンブリーを備えたバッテリーモジュール - Google Patents

Description

本発明は、バスバーアセンブリーを備えたバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、バスバーアセンブリーと二次電池との電気的接続を容易にして製造性を向上させたバッテリーモジュールに関する。

本出願は、２０１７年１１月３０日出願の韓国特許出願第１０－２０１７－０１６２８６７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。

現在、商用化した二次電池としては、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、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いなどの長所から脚光を浴びている。

このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物及び炭素材をそれぞれ正極活物質及び負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質及び負極活物質がそれぞれ塗布された正極板及び負極板がセパレータを介して配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、即ち、電池ケースと、を備える。

一般に、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに収納されているパウチ型二次電池とに分けることができる。

なお、最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池を電気的に接続する。特に、このような中・大型装置には、積層が容易であり、軽いという長所からパウチ型二次電池がよく用いられる。

バッテリーモジュールの内部で二次電池が電気的に接続するためには、電極リードが相互接続し、そのような接続状態を維持するために接続部分が溶接され得る。さらに、このようなバッテリーモジュールは、二次電池間の並列及び／または直列の電気的接続を有し得、このために電極リードの一端部は、二次電池同士の電気的接続のためのバスバーに溶接するなどの方式で接触固定され得る。

ここで、二次電池同士の電気的接続は、電極リードをバスバーに接合する方式で構成される場合が多い。即ち、複数の二次電池を並列に電気的に接続するためには、同じ極性の電極リードを相互接続して接合し、直列に電気的に接続するためには、異なる極性の電極リードを相互接続して接合する。

一方、電極リードは弱い素材からなっているため、作業者は、バスバーと電極リードとの不良接合または誤接合時、これを再作業するために、結合した電極リードを分離する過程または再接合する過程で、電極リードが損傷しやすいことから、このような再作業が不可能であった。

また、電極リードをバスバーの上に取り付けるために電極リードを折り曲げる曲げ（ｂｅｎｄｉｎｇ）工程を行った場合、折り曲げられた電極リードがスプリングバック（ｓｐｒｉｎｇ－ｂａｃｋ）現象を起こして電極リードとバスバーとが密着しにくかった。これによって、複数の電極リードが相互密着した状態でレーザー溶接を行わなければならないので、溶接性の低下がよく発生していた。

そこで、前述した従来技術の問題を解決するように、電極リードとバスバーとの接触がよく維持され、バスバーと電極リードとの不良接合または誤接合時、再作業が可能な技術が必要な実情である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バスバーアセンブリーと二次電池との電気的接続を容易にして製造性を向上させたバッテリーモジュールを提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーモジュールは、
電極リードが備えられた複数の二次電池が相互積層されて形成されたセル積層体と、
前記複数の二次電池を相互電気的に接続するように構成され、前記セル積層体の電極リードのうち二つ以上が接触しながら少なくとも一つ以上の前記電極リードが挿入されるように形成された挿入溝が備えられた連結バスバー、及び前記連結バスバーに結合し、後面が前記接触した電極リードを加圧するように形成された結合バスバーを備えたバスバーアセンブリーと、を含み得る。

また、前記バスバー及び前記結合バスバーは、上下方向へ延びたバー形状であり、前記挿入溝は、前記連結バスバーの前面に形成され得る。

さらに、前記挿入溝は、前記連結バスバーの前端から後端へ凹んだ構造で備えられ、前記挿入溝の凹みの深さは、前記挿入溝に挿入された少なくとも一つ以上の電極リードの挿入方向における全厚さの大きさ以下であり得る。

そして、前記挿入溝の上下方向の幅は、前記挿入溝に挿入された電極リードの上下方向の長さ以上であり得る。

また、前記バスバーアセンブリーは、前記連結バスバーを前面に取り付け、前記二次電池の本体前方と前記連結バスバーの後方との間に位置したバスバーフレームをさらに含み得る。

また、前記バスバーアセンブリーは、前記連結バスバーと前記結合バスバーとを相互結合するように構成された締結部材をさらに含み得る。

さらに、前記締結部材は、前記連結バスバー及び前記結合バスバーに挿通する締結ボルトと、前記締結ボルトの丸い棒と、が前記バスバーフレームに挿入固定され得る。

そして、前記挿入溝は、前記連結バスバーの前面の一側端から他側端まで延びるように形成され得る。そして、前記電極リードには、前記締結ボルトが挿入されるように形成された貫通孔が形成され得る。また、前記連結バスバーの左側から右側へ挿入された電極リードの折曲端部と、前記連結バスバーの右側から左側へ挿入された電極リードの折曲端部とが、前記挿入溝に相互積層されて位置し得る。

また、前記連結バスバーには、複数の挿入溝が形成され得る。

さらに、前記複数の挿入溝のうち、一部の挿入溝は、前記連結バスバーの前面の左側端から中央へ延びた形態であり、残りの挿入溝は、前記連結バスバーの前面の右側端から中央へ延びた形態であり得る。

また、前記連結バスバーの前面の左側端から中央へ延びるように形成された挿入溝には、前記連結バスバーの前面の左側から右側へ挿入された前記少なくとも一つ以上の電極リードの端部が挿入され得る。

さらに、前記連結バスバーの前面の右側端から中央へ延びるように形成された挿入溝には、前記連結バスバーの前面の右側から左側へ挿入された前記少なくとも一つ以上の電極リードの端部が挿入され得る。

そして、前記電極リードは、正極リード及び負極リードを含み得る。また、前記正極リードが挿入される挿入溝の深さと前記負極リードが挿入される挿入溝の深さとは相異なり得る。

また、前記結合バスバーには、前記挿入溝に挿入されるように形成された少なくとも一つ以上の圧着突起が形成され得る。

さらに、前記圧着突起が二つ以上形成され得、前記二つ以上の圧着突起は、前記挿入溝に挿入される方向へ突出した隆起面の突出大きさが相異なり得る。

そして、前記の目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、前記バッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含み得る。

なお、前記の目的を達成するための本発明による自動車は、前記バッテリーパックを備え得る。

本発明の一面によれば、バッテリーモジュールは、電極リードを連結バスバーに形成された挿入溝に挿入することで、電極リードを結合バスバーで効果的に圧着することができ、前記連結バスバーと前記電極リードとのレーザー溶接などの接合工程を経なくても、信頼性が高い電気的接続をなすことができる。

また、本発明の一面によれば、バッテリーモジュールは、締結部材を用いてバスバーフレームに連結バスバー及び結合バスバーを安定的に固定することができるので、製品の耐久性を高めることができ、さらに、前記締結部材が結合バスバーを圧着して電極リードを挿入溝に堅固に固定できる。

さらに、本発明のこのような面によれば、本発明は、前記締結ボルトのヘッドとナットとの距離を調節することで、前記連結バスバーと前記結合バスバーとの間隔を調節することができるため、前記結合バスバーが前記挿入溝に挿入された電極リードを適切な圧着力で加圧して、電極リードと連結バスバーとの信頼度の高い電気的接続をなすことができる。

また、本発明の一面によれば、本発明のバッテリーモジュールは、誤接合または組立てミスによってバスバーアセンブリーをセル積層体から分離する作業においても、バスバーに接触した電極リードを容易に分離することができ、また、分離した連結バスバーと電極リードとを再接続することが容易である。したがって、従来技術では、電極リードの損傷のためバスバーアセンブリーの再組立が不可能であったが、本発明は、電極リードの大きい損傷なく再組立が可能であるという利点がある。

さらに、本発明の一面によれば、圧着突起が前記連結バスバーの挿入溝に挿入された電極リードの外面を効果的に圧着でき、前記結合バスバーと前記連結バスバーとの間隙を最小化することで、電極リード及び連結バスバーとの電気的接続の信頼性を高めることができる。

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。

本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した正面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した後面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である二次電池を概略的に示した平面図である。 図２の線Ａ－Ａ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した一部断面図である。 図３の線Ｂ－Ｂ’に沿って見たバッテリーモジュールのバスバーアセンブリーの構成を概略的に示した一部断面図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールのバスバーアセンブリーの構成を概略的に示した一部断面図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した正面図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した後面図である。 図８の線Ｄ－Ｄ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した一部断面図である。 図８の線Ｅ－Ｅ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した垂直断面図である。 図９の線Ｆ－Ｆ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した一部断面図である。 図９の線Ｇ－Ｇ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した一部断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

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は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した正面図である。図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した後面図である。そして、図４は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である二次電池を概略的に示した平面図である。

図１～図４を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール３００は、セル積層体３１０及びバスバーアセンブリー２００Ａ、２００Ｂを含む。

ここで、前記セル積層体３１０は、電極リード１１０が備えられた複数の二次電池１００を備える。

この際、二次電池１００は、パウチ型二次電池１００であり得る。特に、このようなパウチ型二次電池１００は、電極組立体、電解液及びパウチ１２０を備え得る。

ここで、前記パウチ１２０は、凹んだ形態の収納部１１５が形成されている左側パウチ及び右側パウチの二つのパウチから構成され得る。また、前記収納部１１５に電極組立体及び電解液が収納され得る。そして、各々のパウチは、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備え、パウチ１２０の縁部には内部接着層が相互溶着することで、封止部が形成され得る。さらに、前記パウチ１２０の正極リード１１１及び負極リード１１２が形成された両端部の各々にテラス部Ｓが形成され得る。

そして、前記電極組立体は、電極と分離膜との組立体であって、一つ以上の正極板及び一つ以上の負極板が分離膜を間に挟んで配置された形態で構成され得る。また、前記電極組立体の正極板には正極タブが備えられ、一つ以上の正極タブが正極リード１１１と接続し得る。

ここで、前記正極リード１１１は、一端が前記正極タブに連結され、他端がパウチ１２０の外部に露出し、このように露出した部分が二次電池１００の電極端子、例えば、二次電池１００の正極端子として機能できる。

また、前記電極組立体の負極板には負極タブが備えられ、一つ以上の負極タブが負極リード１１２と接続し得る。そして、前記負極リード１１２は、一端が前記負極タブに接続し、他端がパウチの外部に露出し、このように露出した部分が二次電池１００の電極端子、例えば、二次電池１００の負極端子として機能できる。

さらに、前記正極リード１１１及び前記負極リード１１２は、二次電池１００の中心を基準にして相互反対方向の両端部に形成され得る。即ち、前記正極リード１１１は、前記二次電池１００の中心を基準にして一端部に備えられ得る。また、前記負極リード１１２は、二次電池１００の中心を基準にして他端部に備えられ得る。例えば、図１及び図２に示したように、各二次電池１００は、正極リード１１１及び負極リード１１２が前方と後方へ突出するように構成され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、一つの二次電池１００において、正極リード１１１と負極リード１１２との間における干渉がなくなり、電極リード１１０の面積を広げることができる。

また、前記正極リード１１１及び前記負極リード１１２は、プレート形態で構成され得る。特に、前記正極リード１１１及び前記負極リード１１２は、広い面が左側及び右側に向けるように立てられた状態で水平方向へ突出し得る。

そして、前記二次電池１００は、バッテリーモジュール３００に複数個が含まれ、少なくとも一方向へ積層されるように配列され得る。例えば、図１及び図２に示したように、複数のパウチ型二次電池１００が左右方向へ並んで相互積層した形態で構成され得る。

この際、各々のパウチ型二次電池１００は、Ｆ方向（図１に図示）から見たとき、二つの広い面が左右側に各々位置し、上部及び下部、前方及び後方には封止部が位置するように地面に略垂直に立てられて配置され得る。言い換えれば、各二次電池１００は、上下方向へ立てられて構成され得る。一方、本明細書においては、特に説明しない限り、上、下、前、後、左、右方向は、Ｆ方向から見たときを基準にする。

しかし、本発明によるバッテリーモジュール３００には、前述したパウチ型二次電池１００にのみ限定されず、本願発明の出願時点における公知の多様な二次電池１００が採用できる。

また、図１～図３を参照すれば、前記バスバーアセンブリー２００Ａは、連結バスバー２１０及び結合バスバー２２０Ａを含み得る。

具体的に、前記連結バスバー２１０は、前記セル積層体３１０の電極リード１１０のうち二つ以上が接触するように構成され得る。即ち、前記連結バスバー２１０は、二つ以上の二次電池１００を電気的に相互並列及び／または直列に接続するように構成され得る。

そして、前記連結バスバー２１０は、電気伝導性の素材を含み得る。より具体的に、前記電気伝導性の素材は、伝導性の高い金属であり得、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、金であり得る。

例えば、図２及び図３に示したように、７個の連結バスバー２１０は、１２個の二次電池１００を電気的に並列及び直列に接続するように構成されている。具体的に、図２の３個の連結バスバー２１０Ａには、４個の正極リード１１１ または４個の負極リード１１２が接触し得る。また、図３の二つの連結バスバー２１０Ｂには、二つの正極リード１１１及び二つの負極リード１１２が接触している。そして、図３の二つの連結バスバー２１０Ｂ２の各々には、二つの負極リード１１２が接触連結されている。

図５は、図２の線Ａ－Ａ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した一部断面図である。

図５を参照すれば、前記連結バスバー２１０Ａには、少なくとも一つ以上の前記電極リード１１０が挿入されるように形成された挿入溝２１２が備えられ得る。

具体的に、前記挿入溝２１２は、前記電極リード１１０の前記連結バスバー２１０Ａの前面に取り付けられる部位の形状と対応する形状またはそれよりも大きい形状を有し得る。また、前記挿入溝２１２は、前記連結バスバー２１０Ａの前面で一部が前端から後端へ凹んだ構造で備えられ得る。そして、前記挿入溝２１２の凹みの深さＤ１は、前記挿入溝２１２に挿入された少なくとも一つ以上の電極リード１１０の挿入方向における全厚さＴ１の大きさ以下であり得る。

即ち、前記挿入溝２１２の挿入された少なくとも一つ以上の電極リード１１０の外面は、前記挿入溝２１２が形成されていない前記連結バスバー２１０Ａの前端の表面と同一線上に位置するか、前端よりも前方へ突出して位置し得る。

さらに、前記挿入溝２１２の上下方向の幅は、前記挿入溝２１２に挿入された電極リード１１０の上下方向の長さ以上であり得る。

また、前記結合バスバー２２０Ａは、前記連結バスバー２１０Ａと結合して前記連結バスバー２１０Ａの前端に位置し得る。即ち、前記結合バスバー２２０Ａの後面は、前記連結バスバー２１０Ａの挿入溝２１２に接触した電極リード１１０の前面を加圧するように形成され得る。

そして、前記結合バスバー２２０Ａは、電気伝導性の素材を含み得る。より具体的に、前記電気伝導性の素材は、伝導性の高い金属であり得、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、金であり得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記挿入溝２１２に挿入された少なくとも一つ以上の電極リード１１０の最前面が前記連結バスバー２１０Ａの前面と同一線上に位置するか、それよりも突出して位置することで、電極リード１１０を結合バスバー２２０Ａと効果的に圧着することができる。これによって、前記連結バスバー２１０Ａと前記電極リード１１０とのレーザー溶接などの接合工程を省略しても、信頼性の高い電気的接続をなすことができる。また、前記結合バスバー２２０Ａに圧着によって電極リード１１０が挿入溝２１２に堅固に固定される。

さらに、前記連結バスバー２１０Ａ及び前記結合バスバー２２０Ａは、全体的に上下方向へ延びたバー形状であり得る。具体的に、記連結バスバー２１０Ａ及び前記結合バスバー２２０Ａは、前面、後面及び側面を含み得る。そして、前記挿入溝２１２は、前記連結バスバー２１０Ａの前面に形成され得る。

一方、図１及び図５を参照すれば、前記バスバーアセンブリー２００Ａは、バスバーフレーム２３０をさらに含み得る。

ここで、前記バスバーフレーム２３０は、前記連結バスバー２１０Ａを前面に取り付けて前記連結バスバー２１０Ａを固定できる。そして、前記バスバーフレーム２３０は、前記セル積層体３１０の電極リード１１０と前記連結バスバー２１０Ａとが適切な位置で相互接触できるように前記連結バスバー２１０Ａを位置させ得る。

具体的に、前記バスバーフレーム２３０は、電気絶縁性の素材を含み得る。例えば、前記電気絶縁性の素材は、プラスチックであり得る。

また、前記バスバーフレーム２３０は、前記二次電池１００の本体の前方と前記連結バスバー２１０Ａの後方との間に位置し得る。即ち、前記バスバーフレーム２３０は、前記セル積層体３１０の電極リード１１０が貫通する貫通口Ｈ４が形成されるか、または前記電極リード１１０が前記バスバーフレーム２３０の側部を通して前方へ突出するように構成され得る。

例えば、図１に示したように、バッテリーモジュール３００は、前方及び後方の各々位置した二つバスバーフレーム２３０を備えており、前記前方に位置したバスバーフレーム２３０は、前記セル積層体３１０の二次電池１００の本体の前方と前記連結バスバー２１０Ａの後方との間に位置し、前記連結バスバー２１０Ａを前面に取り付けている。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバーフレーム２３０は絶縁素材からなり、前記連結バスバー２１０Ａと前記二次電池１００との短絡を防止することができる。また、前記バスバーフレーム２３０の前面に前記連結バスバー２１０Ａを固定することで、前記連結バスバー２１０Ａと前記電極リード１１０との電気的接続が容易となるように形成されている。

また、図５を参照すれば、前記バスバーアセンブリー２００Ａは、前記連結バスバー２１０Ａと前記結合バスバー２２０Ａを相互結合するように構成された締結部材２４０をさらに含み得る。

具体的に、前記締結部材２４０は、前記連結バスバー２１０Ａ及び前記結合バスバー２２０Ａに挿通する締結ボルト２４２を含み得る。

ここで、前記締結ボルト２４２は、ヘッド２４２ｂ及び丸い棒２４２ａを備え得る。そして、前記丸い棒２４２ａにはねじ線が形成され得る。前記丸い棒２４２ａは、前記バスバーフレーム２３０の内部に挿入固定され得る。また、このために前記バスバーフレーム２３０には、前記丸い棒２４２ａの一部が挿入固定される締結溝Ｈ５が形成され得る。

また、前記締結部材２４０は、前記締結ボルト２４２の丸い棒２４２ａが挿入固定されるように構成されたナット２４３をさらに含み得る。さらに、前記ナット２４３は、前記バスバーフレーム２３０の内部に挿入固定され得る。即ち、前記締結ボルト２４２は、前記丸い棒２４２ａが前記連結バスバー２１０Ａ及び前記結合バスバー２２０Ａを貫通し、前記丸い棒２４２ａの端部は、前記バスバーフレーム２３０に挿入されたナット２４３に挿入固定されるように構成され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバーアセンブリー２００Ａは、前記締結部材２４０を用いて前記バスバーフレーム２３０に前記連結バスバー２１０Ａ及び前記結合バスバー２２０Ａを安定的に固定でき、製品の耐久性を向上させることができる。

さらに、本発明は、前記締結ボルト２４２のヘッド２４２ｂと前記バスバーフレーム２３０との距離を調節することで、前記連結バスバー２１０Ａ及び前記結合バスバー２２０Ａとの間隔を調節することができるので、前記結合バスバー２２０Ａが前記挿入溝２１２に挿入された電極リード１１０を適切な圧着力で加圧することで、電極リード１１０と連結バスバー２１０Ａとの信頼性の高い電気的接続をなすことができる。

また、図５を参照すれば、前記挿入溝２１２は、前記連結バスバー２１０に複数個が形成され得る。具体的に、前記複数の挿入溝２１２の一部は、前記連結バスバー２１０の前面の左側端から中央へ延びた形態であり得る。また、複数の挿入溝２１２の残りは、前記連結バスバー２１０の前面の右側端から中央へ延びた形態であり得る。

そして、前記連結バスバー２１０の前面の左側端２１０ａから中央へ延びるように形成された挿入溝２１２には、前記連結バスバー２１０の前面の左側から右側へ挿入された前記少なくとも一つ以上の電極リード１１０の端部が挿入され得る。

さらに、前記連結バスバー２１０の前面の右側端２１０ｂから中央へ延びるように形成された挿入溝２１２には、前記連結バスバー２１０の前面の右側から左側へ挿入された前記少なくとも一つ以上の電極リード１１０の端部が挿入され得る。

例えば、図５に示したように、前記連結バスバー２１０の前面には、二つの挿入溝２１２が形成され得る。一つの挿入溝２１２は、前記連結バスバー２１０の前面の左側端２１０ａから中央へ延びた形態であり得る。また、他の一つの挿入溝２１２は、前記連結バスバー２１０の前面の右側端２１０ｂから中央へ延びた形態であり得る。

さらに、前記左側端２１０ａから中央へ延びた挿入溝２１２には、前記連結バスバー２１０の前面の左側から右側へ挿入された、積層された二つの正極リード１１１が取り付けられ得る。さらに、右側端２１０ｂから中央へ延びた挿入溝２１２には、前記連結バスバー２１０の前面の右側から左側へ挿入された、積層された二つの正極リード１１１の端部が取り付けられ得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、電極リード１１０の残りの面よりも相対的に広い面を有する側面が前記連結バスバー２１０の挿入溝２１２に取り付けられ、前記電極リード１１０を結合バスバー２２０Ａの後面に圧着することで、レーザー溶接などによるバスバーと電極リード１１０との接合工程を行わなくても、信頼性の高い電気的接続をなすことができ、前記電極リード１１０を前記挿入溝２１２に安定的に固定することができる。

したがって、本発明のこのような構成によれば、誤接合または組立てミスによってバスバーアセンブリー２００Ａをセル積層体３１０から分離する作業においても、バスバーに接触した電極リード１１０を容易に分離することができる。さらに、本発明は、分離した連結バスバー２１０と電極リード１１０との再接続を容易にする。さらに、従来技術においては、電極リード１１０の損傷のためバスバーアセンブリー２００Ａの再作業が不可能であったが、本発明では、電極リード１１０の大きい損傷なくこのような再作業の可能であるという利点がある。

図６は、図３の線Ｂ－Ｂ’に沿って見たバッテリーモジュールのバスバーアセンブリーの構成を概略的に示した一部断面図である。

図６を参照すれば、本発明のまた他の実施例によるバスバーアセンブリー２００Ｂは、一つの連結バスバー２１０Ｂに複数の正極リード１１１及び複数の負極リード１１２が接続し得る。また、前記複数の正極リード１１１及び前記複数の負極リード１１２の前記挿入溝２１２Ｂに挿入される方向の厚さＴ１は、相異なり得る。

また、前記連結バスバー２１０Ｂ及び前記結合バスバー２２０Ａが電極リード１１０を効果的に圧着するためには、前記挿入溝２１２Ｂに挿入された複数の電極リード１１０の最前面が前記連結バスバー２１０Ｂの凹んでいない前面と同一線上に位置するか、それよりも突出する必要がある。

これを考慮して、本発明の連結バスバー２１０Ｂは、前記正極リード１１１が前記負極リード１１２よりも薄い厚さＴ１を有する場合、前記正極リード１１１が挿入される挿入溝２１２Ｂ１の深さＤ１と前記負極リード１１２が挿入される挿入溝２１２Ｂ２の深さＤ２とを相違に形成することができる。

例えば、図６に示したように、二つの正極リード１１１の全厚さＴ１は、二つの負極リード１１２の全厚さＴ２よりも薄いので、前記正極リード１１１が挿入される挿入溝２１２Ｂ１の深さＤ１が、前記負極リード１１２が挿入される挿入溝２１２Ｂ２の深さＤ２よりも浅く形成することができる。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記挿入溝２１２Ｂに接触した正極リード１１１及び負極リード１１２の厚さＴ１が相異なる場合、前記正極リード１１１が挿入される挿入溝２１２Ｂの深さＤ１と前記負極リード１１２が挿入される挿入溝２１２Ｂの深さＤ１とを相違に設定することで、前記結合バスバー２２０Ａと前記連結バスバー２１０Ｂとの間に間隙が発生して電気的接続の信頼性が低下する問題を効果的に解決することができる。

図７は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールのバスバーアセンブリーの構成を概略的に示した一部断面図である。

図７を参照すれば、前記結合バスバー２２０Ｂ２には、前記挿入溝２１２Ｂ３に挿入されるように形成された少なくとも一つ以上の圧着突起２２５が形成され得る。具体的に、前記圧着突起２２５は、前記結合バスバー２２０Ｂ２の後面で前記連結バスバー２１０Ｂの挿入溝２１２Ｂ３と対応する位置に形成され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記圧着突起２２５が前記連結バスバー２１０Ｂの挿入溝２１２Ｂ３に挿入された電極リード１１０の外面を効果的に圧着でき、前記結合バスバー２２０Ｂ２と前記連結バスバー２１０Ｂとの間隙を最小化することで、電極リード１１０と連結バスバー２１０Ｂとの電気的接続の信頼性を向上させることができる。

より具体的に、前記結合バスバー２２０Ｂ２には、前記圧着突起２２５が二つ以上形成され得る。また、前記複数の挿入溝２１２Ｂ３には、極性が相異なる正極リード１１１及び負極リード１１２が挿入され得る。

この際、前記二つ以上の圧着突起２２５は、前記挿入溝２１２Ｂ３に挿入される方向へ突出した隆起面の突出大きさＬ１が相異なり得る。即ち、前記挿入溝２１２Ｂ３に挿入された電極リード１１０の厚さＴ１によって前記挿入溝２１２Ｂ３に対応する位置の圧着突起２２５の突出大きさＬ１を設定することができる。

例えば、図７に示したように、前記連結バスバー２１０Ｂには二つの挿入溝２１２Ｂ３が形成され、各々には二つの負極リード１１２及び二つの正極リード１１１が挿入されている。

また、前記結合バスバー２２０Ｂ２の後面には、前記二つの挿入溝２１２Ｂ３と対応する位置に二つの圧着突起２２５が各々形成されている。そして、前記負極リード１１２を圧着する圧着突起２２５は、前記正極リード１１１を圧着する圧着突起２２５よりも突出大きさが小さくてもよい。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記連結バスバー２１０Ｂに形成された複数の挿入溝２１２Ｂ３の深さＤ１を相違に設定しなくても、前記結合バスバー２２０Ｂ２に形成された、突出大きさＬ１が相異なる圧着突起２２５を用いて前記挿入溝２１２Ｂ３に挿入された正極リード１１１及び負極リード１１２を効果的に圧着することができる。

図８は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した正面図である。図９は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した後面図である。図１０は、図８の線Ｄ－Ｄ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した一部断面図である。そして、図１１は、図８の線Ｅ－Ｅ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した垂直断面図である。

図８～図１１を参照すれば、バスバーアセンブリー２００Ｃは、図１のバスバーアセンブリー２００Ａと比較して連結バスバー２１０Ｃにおいて構造的な差がある。

即ち、前記バスバーアセンブリー２００Ｃが備えた連結バスバー２１０Ｃに形成された挿入溝２１２Ｃは、前記連結バスバー２１０Ｃの前面の左側端２１０Ｃ１から右側端２１０Ｃ２まで延びるように形成され得る。言い換えれば、前記挿入溝２１２Ｃは、前記連結バスバー２１０Ｃの前面から後方（内部方向）へ凹んだ部位が左側端２１０Ｃ１から右側端２１０Ｃ２まで延びるように形成され得る。

この際、前記連結バスバー２１０Ｃの左側から右側へ挿入された電極リード１１１の折り曲げられた端部１１１ａと、前記連結バスバー２１０Ｃの右側から左側へ挿入された電極リード１１１の折り曲げられた端部１１１ｂとが、前記挿入溝２１２Ｃに相互積層されて位置し得る。

そして、前記電極リード１１１には、前記締結ボルト２４２が挿入されるように貫通孔Ｈ１が形成され得る。即ち、前記締結部材２４０（図５）が前記貫通孔Ｈ１に挿入されることによって複数の前記電極リード１１１と前記連結バスバー２１０Ｃとを一体に締結できる。さらに、前記貫通孔Ｈ１は、前記電極リード１１１の積層された端部に形成され得る。

例えば、図１０に示したように、二つの正極リード１１１が前記連結バスバー２１０Ｃの左側から右側へ挿入され、挿入された正極リード１１１の二つの端部が相互積層されて挿入溝２１２Ｃに挿入され得る。また、二つの正極リード１１１は、前記連結バスバー２１０Ｃの右側から左側へ挿入され、挿入された正極リード１１１の二つの端部が相互積層され、挿入溝２１２Ｃに挿入され得る。

そして、図１０に示したように、二つの正極リード１１１の端部と二つの正極リード１１１の端部とは相互積層されて配置され得る。さらに、前記正極リード１１１の積層された端部には、前記締結ボルト２４２が挿入されるように貫通孔Ｈ１が形成され得る。

また、前記結合バスバー２２０Ｃ及び前記連結バスバー２１０Ｃの各々に前記締結ボルト２４２の丸い棒２４２ａが挿通されるように締結孔Ｈ２及び挿入孔Ｈ３が形成され得る。さらに、前記バスバーフレーム２３０に前記締結ボルト２４２が挿入されて固定され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記電極リード１１１に前記締結ボルト２４２を挿入する場合、前記締結ボルト２４２の締結力を直接的に電極リード１１１に伝達できるので、前記連結バスバー２１０Ｃと前記電極リード１１０とがより高い信頼性の電気的接続をなすことができる。

そして、前記挿入溝２１２Ｃの凹みの深さＤ３は、前記挿入溝２１２Ｃに積層された電極リード１１１の端部の挿入方向における全厚さＴ３の大きさ以下であり得る。例えば、図１０に示したように、前記挿入溝２１２Ｃの凹みの深さＤ３は、前記挿入溝２１２Ｃに積層された電極リード１１０の端部の挿入方向における全厚さＴ３と同一に構成され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記結合バスバー２２０Ｃと前記電極リード１１０との接触を容易にし、前記結合バスバー２２０Ｃによって前記電極リード１１０を前記連結バスバー２１０Ｃの挿入溝２１２Ｃに効果的に圧着でき、電気的接続の信頼性を向上させることができる。

図１２は、図９の線Ｆ－Ｆ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した一部断面図である。そして、図１３は、図９の線Ｇ－Ｇ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した一部断面図である。

図１２及び図１３を参照すれば、バスバーアセンブリー２００Ｄは、前記負極リード１１２が前記連結バスバー２１０Ｄの左側から右側へ挿入されることで挿入溝２１２Ｄに挿入され得る。また、前記正極リード１１１は、前記連結バスバー２１０Ｄの右側から左側へ挿入されることで挿入溝２１２Ｄに挿入され得る。この際、前記負極リード１１２の折曲端部と前記正極リード１１１の折曲端部とが相互積層されて配置され得る。そして、積層された端部には、前記締結ボルト２４２が挿入されるように貫通孔Ｈ１が形成され得る。

この際、前記連結バスバー２１０Ｄ及び前記結合バスバー２２０Ｄが電極リード１１０を効果的に圧着するためには、前記挿入溝２１２Ｄに積層された負極リード１１２及び正極リード１１１のうち最上位に位置した電極リード１１０の最前面が前記連結バスバー２１０Ｄにおける凹んでいない前面と同一線上に位置するか、それよりも突出する必要がある。

これを考慮して、前記挿入溝２１２Ｄの凹みの深さＤ４は、負極リード１１２の折曲端部及び正極リード１１１の折曲端部が積層された大きさＴ４と同一であるか、またはそれより浅く設定され得る。

例えば、図１２に示したように、二つの負極リード１１２が前記連結バスバー２１０Ｄの左側から右側へ挿入されることで挿入溝２１２Ｄに挿入され、二つの正極リード１１１が前記連結バスバー２１０Ｄの右側から左側に挿入されることで挿入溝２１２Ｄに挿入され得る。また、二つの負極リード１１２の端部と二つの正極リード１１１の端部とは、相互積層されて配置され得る。そして、前記連結バスバー２１０Ｄの挿入溝２１２Ｄの凹みの深さＤ４は、二つの負極リード１１２の折曲端部と二つの正極リード１１１の折曲端部とが相互積層された大きさＴ４を同一に設定できる。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記連結バスバー２１０Ｄの挿入溝２１２Ｄは、負極リード１１２及び正極リード１１１の折曲端部が相互積層された大きさと同一であるか、またはそれより少なく設定されることで、前記結合バスバー２２０Ｄが前記挿入溝２１２Ｄに挿入された電極リード１１０を効果的に圧着でき、電気的接続の信頼性を向上させることができ、前記結合バスバー２２０Ｄの圧着によって電極リード１１０が挿入溝２１２Ｄに堅固に固定される。

また、本発明のバスバーアセンブリー２００Ｄは、前記連結バスバー２１０Ｄにただ一つの挿入溝のみを形成すればよいので、図３のバスバーアセンブリー２００Ｂに比べて、製造過程を単純化することができるという利点がある。

なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本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本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

本発明は、バスバーアセンブリーを備えたバッテリーモジュールに関する。また、本発明の複数のバッテリーモジュール及び電装部品を備えたバッテリーパック及びこれを備えた電子デバイス、またはエネルギー貯蔵システム、または自動車関連産業に利用可能である。

２２０Ａ、２２０Ｂ 結合バスバー
１１０、１１１、１１２ 電極リード
１００ 二次電池
２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ バスバーアセンブリー
２１０ 連結バスバー
２１２ 挿入溝
２２５ 圧着突起
２３０ バスバーフレーム
２４０ 締結部材
２４２ 締結ボルト
２４３ ナット
３００ バッテリーモジュール
３１０ セル積層体
Ｈ１ 貫通孔

Claims (13)

1. 電極リードが備えられた複数の二次電池が相互積層されて形成されたセル積層体と、
   前記複数の二次電池を電気的に相互接続するように構成され、前記セル積層体の電極リードのうち二つ以上が接触しながら少なくとも一つ以上の前記電極リードが挿入されるように形成された挿入溝が備えられた連結バスバー、及び前記連結バスバーに結合し、後面が前記接触した電極リードを加圧するように形成された結合バスバーを備えたバスバーアセンブリーと、を含み、
   前記結合バスバーには、前記挿入溝に挿入されるように形成された少なくとも一つ以上の圧着突起が形成されたことを特徴とするバッテリーモジュール。
2. 前記連結バスバー及び前記結合バスバーは、上下方向へ延びたバー形状であり、前記挿入溝は、前記連結バスバーの前面に形成された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。
3. 前記挿入溝は、前記連結バスバーの前端から後端へ凹んだ構造で備えられ、
   前記挿入溝の凹みの深さは、前記挿入溝に挿入された少なくとも一つ以上の電極リードの挿入方向における全厚さの大きさ以下であることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
4. 前記挿入溝の上下方向の幅は、前記挿入溝に挿入された電極リードの上下方向の長さ以上であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のバッテリーモジュール。
5. 前記バスバーアセンブリーは、前記連結バスバーを前面に取り付け、前記二次電池の本体の前方部と前記連結バスバーの後方部との間に位置したバスバーフレームをさらに含む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。
6. 前記バスバーアセンブリーが、前記連結バスバーと前記結合バスバーとを相互結合するように構成された締結部材をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のバッテリーモジュール。
7. 前記締結部材は、前記連結バスバー及び前記結合バスバーに挿通する締結ボルトと、前記締結ボルトの丸い棒と、が前記バスバーフレームに挿入固定されたことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーモジュール。
8. 前記挿入溝は、前記連結バスバーの前面の一側端から他側端まで延びるように形成され、
   前記電極リードには、前記締結ボルトが挿入されるように形成された貫通孔が形成され、
   前記連結バスバーの左側から右側へ挿入された電極リードの折曲端部と、前記連結バスバーの右側から左側へ挿入された電極リードの折曲端部とが、前記挿入溝に相互積層されて位置したことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーモジュール。
9. 前記連結バスバーには、複数の挿入溝が形成され、
   前記複数の挿入溝のうち、一部の挿入溝は、前記連結バスバーの前面の左側端から中央へ延びた形態であり、残りの挿入溝は、前記連結バスバーの前面の右側端から中央へ延びた形態であり、
   前記連結バスバーの前面の左側端から中央へ延びるように形成された挿入溝には、前記連結バスバーの前面の左側から右側へ挿入された前記少なくとも一つ以上の電極リードの端部が挿入され、
   前記連結バスバーの前面の右側端から中央へ延びるように形成された挿入溝には、前記連結バスバーの前面の右側から左側へ挿入された前記少なくとも一つ以上の電極リードの端部が挿入されたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
10. 前記電極リードが、正極リード及び負極リードを含み、
    前記正極リードが挿入される挿入溝の深さと前記負極リードが挿入される挿入溝の深さとは相異なることを特徴とする請求項９に記載のバッテリーモジュール。
11. 前記圧着突起が二つ以上形成され、
    前記二つ以上の圧着突起は、前記挿入溝に挿入される方向へ突出した隆起面の突出大きさが相異なることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含む、バッテリーパック。
13. 請求項１２に記載のバッテリーパックを備える、自動車。

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