JP7378620B2 - 電極リードと電圧センシング部材との接続を単純化したバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック - 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、バッテリーモジュール内にバッテリーセルの電圧センシングのための電圧センシング部材とバッテリーセルの電極リードとの接続構造を改善したバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパックに関する。
本出願は、２０２０年７月２２日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００９１０７４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。
電気エネルギーを化学エネルギーの形態に転換し、充放電の反復が可能な半永久的な電池を、使い捨ての一次電池と区分して二次電池と指称する。
二次電池には、リチウム二次電池、ニッケルカドミウム（Ｎｉ－Ｃｄ）電池、鉛蓄電池、ニッケル水素（Ｎｉ－ＭＨ）電池、空気亜鉛電池、アルカリマンガン電池などが存在する。これらのうち鉛蓄電池とリチウム二次電池が最も活発に商用化された二次電池であるといえる。
特に、リチウム二次電池は、エネルギー貯蔵密度が高くて軽量化と小型化が可能であり、優秀な安全性、低い放電率、長い寿命のような長所から、最近、電気車のバッテリーとしての活用が活発である。参考までに、リチウム二次電池は、製造形態によって通常的に、円筒型、角形、パウチ型に分けられ、使用用途においても、電気車バッテリーの外にもＥＳＳバッテリー、その他の電気装置などに用いられている。
現在、一つのリチウム二次電池（セル）では電気車を駆動できるほどの十分な出力が得られない。電気車のエネルギー源に二次電池を適用するためには、複数個のリチウムイオン電池セルを直列及び／または並列で接続してバッテリーモジュールを構成し、通常、直列でバッテリーモジュールを接続し、これを機能的に維持させるＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システム、ＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）、電気配線ケーブルなどを含むバッテリーパックを構成する。
一方、図１に示したように、パウチ型二次電池セルでバッテリーモジュールを構成する場合、パウチ型二次電池セルの電極リード１ａ、１ｂをバスバー３にレーザー溶接する。バスバー３は、バッテリーモジュールの前面部、または前面部と後面部に位置し、このようなバスバー３一つ当たり複数個の電極リード１ａ、１ｂが溶接されることで二次電池セルが直列及び並列で接続される。
バッテリーモジュール内の二次電池セルの電圧情報は、各バスバー３に接続されたセンシング部材５を介してＢＭＳに伝達され、ＢＭＳはこれに基づいて各二次電池セルの状態をモニターして二次電池セルの充放電を制御する。
センシング部材５としては、ハーネスワイヤ、フレキシブルフラットケーブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ；ＦＦＣ）またはＦＰＣ基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＦＰＣＢ）などが使用されているが、既存にはセンシング部材５の端部に溶接端子６を圧着し、これをバスバー３にレーザー溶接してセンシング部材５とバスバー３とを電気的に接続している。
どころが、のようにバスバー３を介して電極リード１ａ、１ｂとセンシング部材５とを間接的に接続する方式は、コスト面で損失が大きく、レーザー溶接の品質管理も容易ではないという短所がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バスバーを使用することなくバッテリーセルの電極リードとそれに対応する電圧センシング部材のセンシングパーツとを直接接続してバッテリーモジュールの組立工程を簡素化することを目的とする。
本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していないさらに他の課題は、下記する発明の説明から当業者にとって明確に理解されるであろう。
本発明の一面によると、 一方向に積層されたバッテリーセル、及びバッテリーセルの電極リードが相互に重ねられて形成されたリード重畳部を一つ以上備えるセル積層体と、一つ以上のリード重畳部に直接接続される一つ以上のセンシングパーツを備える電圧センシング部材と、を含み、各々のリード重畳部と各々のセンシングパーツとが、クリンチングによって直接接合されたバッテリーモジュールが提供され得る。
バッテリーセルの積層方向に沿って所定の間隔毎に形成されるスリットを備え、セル積層体の前面部または後面部に配置される支持フレームをさらに含み、各々のリード重畳部は、各々のスリットを通して支持フレームの前面部に引き出され、支持フレームの表面に対面するように配置され得る。
支持フレームは、クリンチング溝を備え、リード重畳部とセンシングパーツとは、重ねられた状態で一領域がクリンチング溝に押し込められ得る。
クリンチング溝は、凹んで形成されたエッジ領域と、エッジ領域によりも相対的に膨らんで形成されたセンター領域と、を備え得る。
リード重畳部を形成する電極リードのうち支持フレームに直接接触するように配置される電極リードは、クリンチング溝の内径よりも小さく形成されたホールを備え得る。
リード重畳部とセンシングパーツとの接続部位を挟んで支持フレームの前面部に密着する第１ホルディングバーを備え、支持フレームに着脱可能に設けられたリードホルディング部材を含み得る。
リードホルディング部材は、支持フレームの下端部にヒンジ結合し、第１ホルディングバーに連結されるシャフトと、シャフトと連結され、第１ホルディングバーと所定の間隔で離隔した位置で平行に延びる第２ホルディングバーと、を含み得る。
支持フレームは、第１ホルディングバーと係合するように設けられた少なくとも一つの係止片を備え得る。
電圧センシング部材は、セル積層体の上部からセル積層体の長手方向へ延びて配置される第１本体部と、第１本体部の両端部からセル積層体の幅方向へ延びる第２本体部と、を含み、各々のセンシングパーツは、第２本体部から各々のリード重畳部に接触するように延び得る。
電圧センシング部材は、フレキシブルフラットケーブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ；ＦＦＣ）またはＦＰＣ基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＦＰＣＢ）から形成され得る。
本発明の他の様態によると、前述したバッテリーモジュールを含むバッテリーパックが提供され得る。
本発明の他の様態によると、前述したバッテリーパックを含む自動車が提供され得る。
本発明によるバッテリーモジュールはバスバーを使用することなくバッテリーセルの電極リードとそれに対応する電圧センシング部材のセンシングパーツとがクリンチングによって直接接続及び固定できるので、組立構造が簡素化する。
また、本発明によると、従来レーザー溶接工法による電極リードとバスバーと電圧センシング部材との接続方式と比較する場合、バスバーを省略して電極リードと電圧センシング部材とをクリンチングすることで製造コストを節減することができる。
本発明の効果は上述した効果に限定されず、言及されていない効果は、本明細書及び添付図面から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明らかに理解されるだろう。
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、本明細書及び特許請求の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。
本発明の実施形態は、通常の技術者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであり、図面における構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさや割合は、実際の大きさや割合を完全に反映することではない。
図２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの部分分解斜視図であり、図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの前面部を示した図であり、図４は、図３の部分拡大図である。
これら図面を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０は、セル積層体１００と、支持フレーム２１０と、電圧センシング部材３００と、を含んで構成され得る。
セル積層体１００は、バッテリーセル１１０で構成された集合体である。バッテリーセル１１０は各々上下方向（±Ｚ）に立てられ、左右方向（±Ｙ）に積層されて一つのセル積層体１００を形成する。
バッテリーセル１１０同士の間には緩衝パッドまたは冷却フィンなどがさらに加えられ得る。緩衝パッドまたは冷却フィンは、衝撃吸収または各バッテリーセル１１０の熱を効率的に外部へ放出するための機能を果たす。
バッテリーセル１１０には、パウチ型バッテリーセルや角形バッテリーセルが適用でき、本実施例では、パウチ型バッテリーセル１１０が適用されている。
パウチ型バッテリーセル１１０は、詳しくは図示していないが、電極組立体、電解液、そしてこれらを封止して収納するためのパウチ外装材で構成され得る。
電極組立体は、正極板／分離膜／負極板のスタック構造であり、正極板と負極板には電極タブが備えられ、一つ以上の電極タブは電極リードと接続される。電極リードは、パウチ外装材の内部から外部へ延び、バッテリーセル１１０の電極端子として機能する。ここで、電極リードは、正極リード１１１ａ及び負極リード１１１ｂを総称する。
パウチ外装材は、電極組立体と電解液などの内部構成要素を保護し、電極組立体と電解液による電気化学的性質に対する補完及び放熱性などを向上させるために、金属薄膜、例えば、アルミニウム薄膜が含まれた形態で構成され得る。アルミニウム薄膜は、電気絶縁性の確保のために、絶縁物質から形成された絶縁層と内部接着層との間に介在され得る。
特に、本発明によるバッテリーモジュール１０の場合、隣接するバッテリーセル１１０の電極リード１１１ａ、１１１ｂが予め決められたパターンで重ね合わせられ、バッテリーセル１１０が直列または直列及び並列で接続される。
例えば、積層方向（±Ｙ軸）に沿ったいずれか一つのバッテリーセル１１０をＮ番セルとし、その次のセルを順次にＮ＋１、Ｎ＋２…番セルとし、各バッテリーセル１１０は、隣接するバッテリーセル１１０と極性が反対方向に向かうように配置されたと仮定すると、セル積層体１００の前面部でＮ番セルの正極リード１１１ａとＮ＋１番セルの負極リード１１１ｂとを重ね、セル積層体１００の後面部でＮ＋１番セルの正極リード１１１ａとＮ＋２番セルの負極リード１１１ｂとを重ねる。このようなパターンでバッテリーセル１１０の電極リードを重ね、これを、後述するリベット部材４００で固定してバッテリーセル１１０を直列接続する。
他の例で、連続する２～３個のバッテリーセル１１０を一つの群にし、同じ群同士は極性が同じ方向に向かうように配置し、一つの群の正極リード１１１ａと他の一つの群の負極リード１１１ｂとを重ねた後、これらを一体でクリンチングしてバッテリーセル１１０を直列及び並列で接続し得る。
上記のようにバッテリーセル１１０を直列または直列及び並列で接続するために電極リードを重ねた構成を、以下では「リード重畳部１１１」とする。
支持フレーム２１０は、セル積層体１００を支持するための手段であって、セル積層体１００の前面部と後面部に各々一つずつ配置され得る。
支持フレーム２１０は、バッテリーセル１１０の積層方向（±Ｙ）に沿って所定の間隔毎に形成されるスリット２１１を備える。セル積層体１００のリード重畳部１１１は、スリット２１１を通過して支持フレーム２１０の前面部へ引き出され得る。スリット２１１を通過したリード重畳部１１１は折り曲げられて支持フレーム２１０の表面に対面するように配置され得る。折り曲げられて配置されたリード重畳部１１１同士の間には任意の金属物体による短絡防止のために隔離板２１３が備えられ得る。
支持フレーム２１０の上部には、上板フレーム２３０が配置され得る。上板フレーム２３０は、セル積層体１００の上端部を覆うための構成であって、その両端部が二つの支持フレーム２１０の上端部にヒンジ結合するように設けられ得る。
電圧センシング部材３００は、直列で接続されたバッテリーセル１１０のノード電圧をセンシングし、各バッテリーセル１１０の電圧情報をＢＭＳ（図示せず、Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に伝送する役割を果たす構成要素である。ＢＭＳは、電圧センシング部材３００を用いてバッテリーセル１１０の状態をモニターし、バッテリーセル１１０の充放電を制御する。
電圧センシング部材３００は、ＦＰＣ基板またはＦＦＣのようなフィルムケーブルで具現され得る。
ＦＰＣ基板は、ベースフィルムの上に銅箔積層板を配置し、ドライフィルムをラミネートし、露光、現象及びエッチング工程を経て一定の間隔を有する導線を形成し、その後、カバーレイフィルムを接着する方式で製作され得る。そして、ＦＦＣは、ベースフィルムの上に各導線を一定の間隔で配設し、その上にカバーレイをラミネートする方式で製作され得る。
このようなフィルムケーブル形態の電圧センシング部材３００は、導線の導電性能に優れており、導線間の絶縁が一枚の絶縁フィルムで完壁に確保されるため、最小の体積で多量の信号処理が可能である。
図２を参照すると、本実施例による電圧センシング部材３００は、ＦＰＣ基板の形態で製作され、セル積層体１００の上部でセル積層体１００の長手方向（±Ｘ軸）へ延びて配置される第１本体部３１０と、第１本体部３１０の両端部からセル積層体１００の幅方向（±Ｙ軸）へ延びる第２本体部３２０と、第２本体部３２０からセル積層体１００の各リード重畳部１１１に対応する位置に延びて配置されるセンシングパーツ３３０と、を含む。第２本体部３２０の一側にコネクター３４０が実装され、コネクター３４０にＢＭＳと連結される他のケーブルコネクター（図示せず）を接続して信号を送受信し得る。
参考までに、電圧センシング部材３００をセル積層体１００の上部に配置したことは、配線距離の短縮と設置の便宜のためである。電圧センシング部材３００は、必要に応じてセル積層体１００の上部ではなく他の位置に配設してもよい。
以下では、電圧センシング部材３００の各センシングパーツ３３０とセル積層体１００の各リード重畳部１１１との電気的接続構造及びその方法について説明する。
図３に示したように、バッテリーモジュール１０の正極ターミナル２１４ａ及び負極ターミナル２１４ｂは、支持フレーム２１０の左側端部と右側端部に各々配置され、上端部が外部へ水平に折り曲げられた金属バーの形態で提供され得る。正極ターミナル２１４ａには、セル積層体１００のうち一側最外郭のバッテリーセル１１０の正極リードが取り付けられ、負極ターミナル２１４ｂには、他側最外郭のバッテリーセル１１０の負極リードが取り付けられ得る。
正極ターミナル２１４ａ及び負極ターミナル２１４ｂに各々取り付けられる電極リードやセンシングパーツ３３０を除いては、他のバッテリーセル１１０の電極リード及びセンシングパーツ３３０はバスバーなく直接接続される。
図４に示したように、各センシングパーツ３３０は、第２本体部３２０から下方へ延びて各リード重畳部１１１の前面に配置され、各センシングパーツ３３０の端部は、絶縁フィルム３３１の一面が除去されてセンシング端子３３３が露出するように構成される。このようなセンシングパーツ３３０の端部がリード重畳部１１１にクリンチングによって接合されて通電される。
言い換えれば、センシングパーツ３３０の端部とリード重畳部１１１とは、重ね合わせられた状態で支持フレーム２１０の上にクリンチングされ得る。参考までに、ダイ（図示せず）とパンチＰで構成されたクリンチング装備を用いてセンシングパーツ３３０とリード重畳部１１１のみをクリンチングして接合することも可能である。但し、この場合、外部衝撃や振動時、センシングパーツ３３０とリード重畳部１１１とが接合されたままで動き得るという短所がある。これに対し、本実施例は、図５に示したように、センシングパーツ３３０の端部とリード重畳部１１１とを支持フレーム２１０の上に圧着してセンシングパーツ３３０とリード重畳部１１１との接合と固定が共に行われるように構成されている。
特に、本実施例は、センシングパーツ３３０とリード重畳部１１１とを一体で支持フレーム２１０に圧着するために、支持フレーム２１０にクリンチング溝２１６がさらに備えられる。クリンチング溝２１６は、クリンチング工程時、リード重畳部１１１とセンシングパーツ３３０を支持するダイの役割を果たすようになる。
このようなクリンチング溝２１６は、凹んで形成されたエッジ領域２１６ａと、エッジ領域２１６ａよりも相対的に膨らんで形成されたセンター領域２１６ｂと、を備え得る。
後述するが、クリンチング溝２１６は、パンチＰの加圧力に充分耐えられるようにステインレススチールのような金属から製作され、インサート射出成形によって支持フレーム２１０に合体し得る。
以下、本実施例によるセンシングパーツ３３０とリード重畳部１１１とのクリンチング方法を説明する。
先ず、図６の（ａ）のように、支持フレーム２１０のクリンチング溝２１６にリード重畳部１１１の一面を対面して配置し、リード重畳部１１１の他面にセンシングパーツ３３０の一面を対面して配置する。
その後、図６の（ｂ）のように、パンチＰでクリンチング溝２１６へセンシングパーツ３３０とリード重畳部１１１とを加圧する。押圧される領域は、クリンチング溝２１６の中へ移動しながらクリンチング溝２１６の内部形状のとおり変形が起こる。この際、クリンチング溝２１６の外部のセンシングパーツ３３０とリード重畳部１１１は厚さに大きい変化がないが、クリンチング溝２１６の中に押し込められる領域は、圧縮されて厚さが減少しながら相互に接合され得る。
パンチＰの加圧力は、接合対象になる母材の素材や厚さによって最大値が予め設定され、パンチＰの加圧力が最大値に到達すると、図６の（ｃ）のように、パンチＰを元の位置へ戻す。
これによって、リード重畳部１１１とセンシングパーツ３３０とが重ね合わせられた状態で堅固にクリンチング溝２１６の中に押し込められて固定され得る。図示していないが、このような方式でリード重畳部１１１の他の部分を支持フレーム２１０にさらに固定してもよい。
図７は、図５に対応する図であって、リード重畳部とセンシングパーツとの接合構造の変形例を示した図であり、図８は、図７のリード重畳部とセンシングパーツとのクリンチング工程図である。
本変形例によるリード重畳部１１１は、電極リードのうち支持フレーム２１０に直接接触するように配置される電極リードにクリンチング溝２１６Ａの内径よりも小さいホールＨを備える。
例えば、図７及び図８を参照すると、本変形例は、図５の実施例と比較するとき、負極リード１１１ｂにホールＨが形成されており、ホールＨを通して正極リード１１１ａの一部が負極リード１１１ｂとクリンチング溝２１６Ａとの間に介在された形態の接合構造を有する。
このような本変形例の場合、負極リード１１１ｂの両面に正極リード１１１ａが密着し、正極リード１１１ａとセンシングパーツ３３０との接合力もさらに増大できる。したがって、本変形例は、前述した実施例に比べてリード重畳部１１１とセンシングパーツ３３０との接合強度がより優秀である。
上述したように、クリンチングによってリード重畳部１１１とセンシングパーツ３３０とを直接接合する方式は、従来、バスバーを介してレーザー溶接を行って電極リードとセンシングパーツ３３０とを間接的に接続する方式と比較すると、熱とスパークがなく、環境に優しく、特に、コスト効率がさらに高い。
また、通常、正極リード１１１ａはアルミニウム（Ａｌ）から製作され、負極リード１１１ｂは銅（Ｃｕ）から製作されるが、異種金属を溶接して接合すると、接合強度が低くなることがある。しかし、クリンチング接合方式は、金属の種類に特にかかわらないため、溶接方式よりも異種金属の接合にさらに有利である。
また、クリンチング接合方式は、母材の接合範囲が広いため、本実施例とは異なり、正極リード１１１ａ及び負極リード１１１ｂが各々二枚または三枚以上重ねられた形態でリード重畳部１１１を構成し、リード重畳部１１１とセンシングパーツ３３０とをクリンチングすることもいくらでも可能である。
図９は、図４に対応する図面であって、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールのリードホルディング部材の構成を示した図であり、図１０は、図９のリードホルディング部材を支持フレームに密着した状態を示した図である。
続いて、これらの図面を参照して本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを説明する。
前述した実施例と同じ参照番号は同じ部材を示し、同じ部材についての重複説明は省略し、前述した実施例との差異を中心にして説明する。
本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールは、前述した実施例のバッテリーモジュール１０と比較するとき、リードホルディング部材５００をさらに含む。
リードホルディング部材５００は、リード重畳部１１１の動き及び短絡発生の防止のための構成要素である。
具体的には、リードホルディング部材５００は、シャフト５１０、第１ホルディングバー５２０及び第２ホルディングバー５３０を含んで構成される。そして、支持フレーム２１０は、リードホルディング部材５００を着脱するために、その下端部に、支持棒２１５と支持棒２１５から上方へ所定の間隔で離隔している一つ以上の係止片２１７とを備えられ得る。
リードホルディング部材５００のシャフト５１０は、回転可能に一端部が支持棒２１５にヒンジ結合する。例えば、シャフト５１０の一端部は、アーチ状の輪形態で支持棒２１５に嵌められるように設けられ得る。シャフト５１０は、複数個が備えられ得る。
第１ホルディングバー５２０及び第２ホルディングバー５３０はシャフト５１０と連結され、シャフト５１０と交差する方向へ延びて形成され、その長さはセル積層体１００の左右幅に対応するように設けられ得る。
第１ホルディングバー５２０及び第２ホルディングバー５３０は、リード重畳部１１１において相異なる領域を加圧するように相互に所定の間隔で離隔した位置でシャフト５１０に連結され得る。
このような構成によって、図９に示した状態でリードホルディング部材５００が支持フレーム２１０の前面部に密着するようにリードホルディング部材５００を上方へ回転させて第１ホルディングバー５２０に支持フレーム２１０の係止片２１７を係止して結合する。
この際、第１ホルディングバー５２０は、リード重畳部１１１とセンシングパーツ３３０との接続部位を挟んで支持フレーム２１０の前面部に密着し、第２ホルディングバー５３０は、リード重畳部１１１の下部を挟んで支持フレーム２１０の前面部に密着し得る。
このようなリードホルディング部材５００によると、前述した実施例とは異なり、センシングパーツ３３０とリード重畳部１１１を支持フレーム２１０に押し込めて固定しなくてもセンシングパーツ３３０とリード重畳部１１１の動きを防止することができる。即ち、センシングパーツ３３０とリード重畳部１１１のみをクリンチングによって直接接続し、これらをリードホルディング部材５００で支持フレーム２１０の前面部に密着させて固定することが可能になる。
また、前述した実施例は、例えば、バッテリーモジュールの組立過程で任意の金属物体が隣接するリード重畳部１１１の間に接触して予期せず短絡が起こることを備えて隔離板２１３を設けているが、本実施例のリード重畳部１１１がリードホルディング部材５００によって覆われることで、隔離板２１３を省略してリードホルディング部材５００が短絡防止機能を果たすようにすることができる。
前述したように、本発明によるバッテリーモジュール１０は、バッテリーセル１１０の電気的接続及び電圧センシングのために従来に通常使用していたバスバーを省略し、その代わりにバッテリーセル１１０の電極リードと電圧センシング部材３００をクリンチングによって直接接続及び固定することで、従来のバッテリーモジュール１０よりも組立構造を簡素化して提供することができる。
また、レーザー溶接工法として、電極リード、バスバー、電圧センシング部材３００を接合した従来のバッテリーモジュール１０と比較すると、本発明のバッテリーモジュール１０は、バスバーが省略され、相対的に安価のクリンチング工法が適用されることによって製造コストが低くなる。
一方、本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュールを一つ以上含み得る。また、本発明によるバッテリーパックは、このようなバッテリーモジュールに加え、バッテリーモジュールを収納するためのパックケース、各バッテリーモジュールの充放電を制御するための各種装置、例えば、マスターＢＭＳ、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。
本発明によるバッテリーモジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用可能である。即ち、自動車は、本発明によるバッテリーモジュールを含み得る。
以上、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。
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。
１ａ 電極リード
１ｂ 電極リード
３ バスバー
５ センシング部材
６ 溶接端子
１０ バッテリーモジュール
１００ セル積層体
１１０ バッテリーセル
１１１ リード重畳部
１１１ａ 電極リード、正極リード
１１１ｂ 電極リード、負極リード
２１０ 支持フレーム
２１１ スリット
２１３ 隔離板
２１４ａ 正極ターミナル
２１４ｂ 負極ターミナル
２１５ 支持棒
２１６ クリンチング溝
２１６ａ エッジ領域
２１６Ａ クリンチング溝
２１６ｂ センター領域
２１７ 係止片
２３０ 上板フレーム
３００ 電圧センシング部材
３１０ 第１本体部
３２０ 第２本体部
３３０ センシングパーツ
３３１ 絶縁フィルム
３３３ センシング端子
３４０ コネクター
４００ リベット部材
５００ リードホルディング部材
５１０ シャフト
５２０ 第１ホルディングバー
５３０ 第２ホルディングバー
１ｂ 電極リード
３ バスバー
５ センシング部材
６ 溶接端子
１０ バッテリーモジュール
１００ セル積層体
１１０ バッテリーセル
１１１ リード重畳部
１１１ａ 電極リード、正極リード
１１１ｂ 電極リード、負極リード
２１０ 支持フレーム
２１１ スリット
２１３ 隔離板
２１４ａ 正極ターミナル
２１４ｂ 負極ターミナル
２１５ 支持棒
２１６ クリンチング溝
２１６ａ エッジ領域
２１６Ａ クリンチング溝
２１６ｂ センター領域
２１７ 係止片
２３０ 上板フレーム
３００ 電圧センシング部材
３１０ 第１本体部
３２０ 第２本体部
３３０ センシングパーツ
３３１ 絶縁フィルム
３３３ センシング端子
３４０ コネクター
４００ リベット部材
５００ リードホルディング部材
５１０ シャフト
５２０ 第１ホルディングバー
５３０ 第２ホルディングバー
Claims (10)
- 一方向に積層されたバッテリーセル、及び前記バッテリーセルの電極リードが相互に重ねられて形成されたリード重畳部を一つ以上備えるセル積層体と、
一つ以上の前記リード重畳部に直接接続される一つ以上のセンシングパーツを備える電圧センシング部材と、を含み、
各々の前記リード重畳部と各々の前記センシングパーツとが、クリンチングによって直接接合され、
前記バッテリーセルの積層方向に沿って所定の間隔毎に形成されるスリットを備え、前記セル積層体の前面部または後面部に配置される支持フレームをさらに含み、
各々の前記リード重畳部は、各々の前記スリットを通して前記支持フレームの前面部に引き出され、前記支持フレームの表面に対面するように配置され、
前記支持フレームは、クリンチング溝を備え、
前記リード重畳部と前記センシングパーツとは、重ねられた状態で一領域が前記クリンチング溝に押し込められたことを特徴とする、バッテリーモジュール。 - 前記クリンチング溝は、
凹んで形成されたエッジ領域と、前記エッジ領域よりも相対的に膨らんで形成されたセンター領域と、を備え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。 - 前記リード重畳部を形成する前記電極リードのうち前記支持フレームに直接接触するように配置される電極リードは、前記クリンチング溝の内径よりも小さく形成されたホールを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のバッテリーモジュール。
- 一方向に積層されたバッテリーセル、及び前記バッテリーセルの電極リードが相互に重ねられて形成されたリード重畳部を一つ以上備えるセル積層体と、
一つ以上の前記リード重畳部に直接接続される一つ以上のセンシングパーツを備える電圧センシング部材と、を含み、
各々の前記リード重畳部と各々の前記センシングパーツとが、クリンチングによって直接接合され、
前記バッテリーセルの積層方向に沿って所定の間隔毎に形成されるスリットを備え、前記セル積層体の前面部または後面部に配置される支持フレームをさらに含み、
各々の前記リード重畳部は、各々の前記スリットを通して前記支持フレームの前面部に引き出され、前記支持フレームの表面に対面するように配置され、
前記リード重畳部と前記センシングパーツとの接続部位を挟んで前記支持フレームの前面部に密着する第１ホルディングバーを備え、前記支持フレームに着脱可能に設けられたリードホルディング部材を含むことを特徴とする、バッテリーモジュール。 - 前記リードホルディング部材は、
前記支持フレームの下端部にヒンジ結合し、前記第１ホルディングバーに連結されるシャフトと、前記シャフトと連結され、前記第１ホルディングバーと所定の間隔で離隔した位置で平行に延びる第２ホルディングバーと、を含むことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーモジュール。 - 前記支持フレームは、前記第１ホルディングバーと係合するように設けられた少なくとも一つの係止片を備えることを特徴とする、請求項４又は５に記載のバッテリーモジュール。
- 前記電圧センシング部材は、
前記セル積層体の上部から前記セル積層体の長手方向へ延びて配置される第１本体部と、
前記第１本体部の両端部から前記セル積層体の幅方向へ延びる第２本体部と、を含み、
各々の前記センシングパーツは、前記第２本体部から各々の前記リード重畳部に接触するように延びたことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。 - 前記電圧センシング部材は、フレキシブルフラットケーブルまたはＦＰＣ基板から形成されたことを特徴とする、請求項１から７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８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含むことを特徴とする、バッテリーパック。
- 請求項９に記載のバッテリーパックを含むことを特徴とする、自動車。
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