KR20230072414A - 전지 모듈 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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KR20230072414A
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다카히데 다케다
마사키 고이케
고지 와타나베
세이이치 사쿠라모토
야스오 이케다
마코토 오치
고스케 이와세
미오 다케노
유조 스즈키
야스시 츠치다
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Abstract

전지 모듈은, 복수의 유닛(10)과, 구속 부재(500)를 구비한다. 복수의 유닛(100)은 제1 방향으로 나란히 배치되어 있다. 구속 부재(500)는 복수의 유닛(10)을 제1 방향으로 구속한다. 복수의 유닛(10)의 각각은, 복수의 전지 셀(100)과, 케이스(200)를 포함한다. 복수의 전지 셀(100)은 제1 방향으로 나란히 배치되고, 각형 형상을 각각 갖는다. 케이스(200)는 복수의 전지 셀(100)을 수용하여 제1 방향으로 지지한다.

Description

전지 모듈 및 그의 제조 방법{BATTERY MODULE AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}
본 기술은, 전지 모듈 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
전지 모듈을 개시한 선행 기술 문헌으로서, 국제 공개 제2014/065110호가 있다. 국제 공개 제2014/065110호에 기재된 전지 모듈은, 셀 유닛과, 모듈 케이스를 구비한다. 셀 유닛은, 박형 직사각 형상의 복수의 셀을 세로 배치로 적층하고 있다. 모듈 케이스는, 셀 유닛을 격납한 직사각형의 상자 형상을 이루고 있다.
국제 공개 제2014/065110호에 있어서의 전지 모듈에 있어서는, 복수의 셀 각각을 1 단위로 하여 전지 모듈을 제조하기 때문에, 제조 공정이 복잡해지기 쉽다.
본 기술은, 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 제조 공정이 간소화된 전지 모듈 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 기술에 기초하는 전지 모듈은, 복수의 유닛과, 구속 부재를 구비한다. 복수의 유닛은, 제1 방향으로 나란히 배치되어 있다. 구속 부재는, 복수의 유닛을 제1 방향으로 구속한다. 복수의 유닛의 각각은, 복수의 전지 셀과, 케이스를 포함한다. 복수의 전지 셀은, 제1 방향으로 나란히 배치되고, 각형 형상을 각각 갖는다. 케이스는, 복수의 전지 셀을 수용하여 제1 방향으로 지지한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부된 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 따른 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 전지 모듈을 화살표 II 방향에서 본 사시도이다.
도 3은, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 유닛 및 엔드 플레이트의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 4는, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 유닛의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 5는, 도 4의 유닛을 화살표 V 방향에서 본 사시도이다.
도 6은, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 전지 셀의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 7은, 도 4의 유닛을 VII-VII선 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 8은, 도 1의 전지 모듈을 VIII-VIII선 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 9는, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 유닛의 구성을 도시하는 하면도이다.
도 10은, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 전압 검출선의 구성을 도시하는 부분 사시도이다.
도 11은, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 12는, 본 기술의 변형예에 관한 전지 모듈이 구비하는 유닛의 구성을 도시하는 단면도이다.
이하에, 본 기술의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 동일 또는 상당하는 부분에 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 반복하지 않는 경우가 있다.
또한, 이하에 설명하는 실시 형태에 있어서, 개수, 양 등에 언급하는 경우, 특별히 기재가 있는 경우를 제외하고, 본 기술의 범위는 반드시 그 개수, 양 등에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시 형태에 있어서, 각각의 구성 요소는, 특별히 기재가 있는 경우를 제외하고, 본 기술에 있어서 반드시 필수적인 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「구비한다(comprise)」 및 「포함한다(include)」, 「갖는다(have)」의 기재는, 오픈 엔드 형식이다. 즉, 어떤 구성을 포함하는 경우에, 당해 구성 이외의 다른 구성을 포함해도 되고, 포함하지 않아도 된다. 또한, 본 기술은, 본 실시 형태에 있어서 언급하는 작용 효과를 반드시 모두 발휘하는 것에 한정되지는 않는다.
본 명세서에 있어서, 「전지」는, 리튬 이온 전지에 한정되지는 않고, 니켈 수소 전지 등 기타의 전지를 포함할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 「전극」은 정극 및 부극을 총칭할 수 있다. 또한, 「전극판」은 정극판 및 부극판을 총칭할 수 있다.
또한, 도면에 있어서는, 전지 셀의 적층 방향을 Y 방향으로서의 제1 방향, 전지 셀에 2개의 전극 단자가 나란하게 나열되는 방향을 X 방향으로서의 제2 방향, 전지 셀의 높이 방향을 Z 방향으로서의 제3 방향으로 한다.
도 1은, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 2는, 도 1의 전지 모듈을 화살표 II 방향에서 본 사시도이다. 도 3은, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 유닛 및 엔드 플레이트의 구성을 도시하는 사시도이다.
전지 모듈(1)은 예를 들어, 하이브리드 차(HEV: Hybrid Electric Vehicle), 플러그인 하이브리드 차(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 또는 전기 자동차(BEV: Battery Electric Vehicle) 등의 차량의 구동용 전원으로서 사용된다.
먼저, 전지 모듈(1)의 전체 구조에 대하여 설명한다. 도 1∼도 3에 도시한 바와 같이, 전지 모듈(1)은 복수의 유닛(10)과, 구속 부재(500)를 구비한다. 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)은 엔드 플레이트(400)와, 하부 구속 부재(550)와, 배선 부재(600)와, 덕트(700)와, 접속 단자(800)를 더 구비한다.
복수의 유닛(10)은 제1 방향(Y 방향)으로 나란히 배치되어 있다. 본 실시 형태에 관한 복수의 유닛(10)은 Y 방향으로 6개 나란히 배치되어 있다. 또한, 복수의 유닛(10)의 수량은, 2 이상이면, 특별히 한정되지는 않는다.
복수의 유닛(10)은 2개의 엔드 플레이트(400)에 끼움 지지되어 있다. 본 실시 형태에 관한 복수의 유닛(10)은 엔드 플레이트(400)에 압박되고, 2개의 엔드 플레이트(400) 사이에 구속되어 있다.
엔드 플레이트(400)는 복수의 유닛(10)의 Y 방향의 양단에 마련되어 있다. 엔드 플레이트(400)는 전지 모듈(1)을 수납하는 팩 케이스 등의 기대에 고정된다. 엔드 플레이트(400)는 예를 들어, 알루미늄 또는 철로 구성되어 있다.
구속 부재(500)는 복수의 유닛(10) 및 엔드 플레이트(400)의 X 방향의 양단에 마련되어 있다. 나란히 배치된 복수의 유닛(10) 및 엔드 플레이트(400)에 대하여 Y 방향의 압축력을 작용시킨 상태에서 구속 부재(500)를 엔드 플레이트(400)에 걸림 결합시키고, 그 후에 압축력을 해방함으로써, 2개의 엔드 플레이트(400)를 접속하는 구속 부재(500)에 인장력이 작용한다. 그의 반작용으로서, 구속 부재(500)는 2개의 엔드 플레이트(400)를 서로 접근하는 방향으로 압박한다. 그 결과, 구속 부재(500)는 복수의 유닛(10)을 제1 방향(Y 방향)으로 구속한다.
구속 부재(500)는 판상부(510)와, 제1 플랜지부(520)와, 제2 플랜지부(530)를 포함한다. 구속 부재(500)는 예를 들어, 철로 구성되어 있다.
판상부(510)는 Y 방향으로 연장되어 있는 부재이다. 판상부(510)에는, 복수의 개구부(511)가 마련되어 있다. 복수의 개구부(511)는 Y 방향에 있어서, 서로 간격을 두고 마련되어 있다. 개구부(511)는 X 방향에 있어서, 판상부(510)를 관통하는 관통 구멍으로 구성되어 있다.
제1 플랜지부(520)는 복수의 유닛(10)의 측면으로부터 복수의 유닛(10)의 상면으로 돌아 들어간다. 제1 플랜지부(520)를 마련함으로써, 비교적 얇게 형성된 구속 부재(500)의 강성을 확보할 수 있다.
제2 플랜지부(530)는 판상부(510)의 Y 방향의 양단에 접속되어 있다. 제2 플랜지부(530)는 엔드 플레이트(400)에 고정된다. 제2 플랜지부(530)는 예를 들어, 볼트 체결 등의 공지된 고정 방법에 의해 엔드 플레이트(400)에 고정된다. 이에 의해, 구속 부재(500)는 2개의 엔드 플레이트(400)를 서로 접속한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 하부 구속 부재(550)는 복수의 유닛(10) 및 엔드 플레이트(400)의 저면에 마련되어 있다. 하부 구속 부재(550)는 후술하는 전지 셀(100)을 저면측으로부터 보호한다. 하부 구속 부재(550)는 예를 들어, 철로 구성되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 배선 부재(600)는 Z 방향에 있어서, 복수의 유닛(10)과 대향하는 위치에 마련되어 있다. 배선 부재(600)는 X 방향에 있어서의 복수의 유닛(10)의 각각의 중앙부를 통하여, Y 방향으로 연장되어 있다. 배선 부재(600)는 복수의 유닛(10)과 전기적으로 접속되어 있다. 배선 부재(600)는 예를 들어, 플렉시블 프린트 기판이다.
덕트(700)는 Y 방향으로 연장되어 있다. 덕트(700)는 Z 방향으로 보아서, 배선 부재(600)와 겹치는 위치에서 연장되어 있다. 덕트(700)는 Z 방향에 있어서, 복수의 유닛(10)과, 배선 부재(600) 사이에 배치되어 있다.
접속 단자(800)는 Y 방향으로 나란히 배치되는 복수의 유닛(10)의 양측에 배치되어 있다. 접속 단자(800)는 Z 방향으로부터 보아서, 엔드 플레이트(400)와 대략 겹치는 위치에 마련되어 있다. 접속 단자(800)는 전지 모듈(1)과, 전지 모듈(1)의 외부에 배치되는 도시하지 않은 케이블 등의 외부 배선을 접속한다.
다음으로, 유닛(10)의 구조에 대하여 설명한다. 도 4는, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 유닛의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 5는, 도 4의 유닛을 화살표 V 방향에서 본 사시도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 복수의 유닛(10)의 각각은, 복수의 전지 셀(100)과, 지지 부재로서의 케이스(200)와, 버스 바(300)를 포함한다.
유닛(10)은 2개 이상의 전지 셀(100)을 포함하고 있다. 본 기술의 일 실시 형태에 관한 유닛(10)은 짝수의 개수로서 4개의 전지 셀(100)을 포함하고 있다. 또한, 복수의 유닛(10)의 각각에 구비되는 전지 셀(100)의 수는, 2 이상이면, 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 복수의 유닛(10)의 각각에 구비되는 전지 셀(100)의 수는, 홀수개여도 된다.
복수의 전지 셀(100)은 제1 방향(Y 방향)으로 나란히 배치되어 있다. 본 기술의 일 실시 형태에 관한 복수의 전지 셀(100)은 Y 방향으로 4개 나란히 배치되어 있다. 복수의 유닛(10)의 배열 방향과, 복수의 유닛(10)의 각각에 있어서의 복수의 전지 셀(100)의 배열 방향은, 동일한 방향이다.
케이스(200)는 직육면체 형상의 외관을 갖는다. 케이스(200)는 복수의 전지 셀(100)을 수용하고 있다. 케이스(200)는 예를 들어, 폴리프로필렌 등의 수지에 의해 형성되어 있다. 도 1∼도 3에 도시한 바와 같이, 케이스(200)는 구속 부재(500)에 의해 제1 방향(Y 방향)으로 압축되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 케이스(200)는 전방 벽부(210)와, 후방벽부(220)와, 제1 측벽부(230)와, 제2 측벽부(240)와, 상면부(250)를 갖는다.
전방 벽부(210)는 한쪽의 구속 부재(500)에 인접하는 면이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 전방 벽부(210)에는, 복수의 제1 통기구(211)가 마련되어 있다. 제1 통기구(211)는 X 방향에 있어서, 전방 벽부(210)를 관통하는 관통 구멍이다.
후방벽부(220)는 X 방향에 있어서 복수의 전지 셀(100)을 사이에 끼워서 전방 벽부(210)에 대향하는 면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 후방벽부(220)에는, 복수의 제2 통기구(221)가 마련되어 있다. 제2 통기구(221)는 X 방향에 있어서, 후방벽부(220)를 관통하는 관통 구멍이다. 복수의 제2 통기구(221)의 각각은, 후술하는 연통 공간(280)에 의해, X 방향에 있어서 나란하게 대응하는 제1 통기구(211)와 연통하고 있다.
제1 측벽부(230) 및 제2 측벽부(240)는 제1 방향(Y 방향)으로 나란히 배치되고, 서로 대향하고 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 측벽부(230)는 볼록부(231)를 갖고 있다. 볼록부(231)는 제2 측벽부(240)와는 반대측으로 돌출되어 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 측벽부(240)는 오목부(241)를 갖고 있다. 오목부(241)는 제1 측벽부(230)를 향하여 오목하게 되고, 볼록부(231)와 걸림 결합 가능한 형상을 갖고 있다. 하나의 유닛(10)에 있어서, 볼록부(231) 및 오목부(241)는 1조 이상 마련되어 있다. 복수의 유닛(10)에 있어서, 인접하는 유닛(10)의 볼록부(231)와 오목부(241)가 각각 걸림 결합한다.
상면부(250)는 제1 벽부(251)와, 제2 벽부(252)와, 제3 벽부(253)와, 제4 벽부(254)와, 걸림 결합면(255)과, 구멍부(256)를 포함한다. 제1 벽부(251)는 X 방향의 중앙부에 있어서 Y 방향으로 연장되도록 2개 평행하게 형성된다. 제2 벽부(252), 제3 벽부(253), 및 제4 벽부(254)는 제1 벽부(251)에 대하여 X 방향의 양측에 마련되고, 버스 바(300)의 설치 장소를 구획한다. 제2 벽부(252)에는, 후술하는 전압 검출선(610)을 통과시키기 위한 노치부(252A)가 형성된다. 걸림 결합면(255)에는, 구속 부재(500)의 제1 플랜지부(520)가 걸림 결합한다. 구멍부(256)는 후술하는 가스 배출 밸브(130)와 연통한다.
복수의 유닛(10)의 각각은, 제1 방향(Y 방향)에 있어서의 폭 치수 W가, 제3 방향(Z 방향)에 있어서의 높이 치수 H에 대하여 0.20배 이상 3.30배 이하 정도이다. 구체적으로는, 케이스(200)에 있어서의 Y 방향에 있어서의 전방 벽부(210) 및 후방벽부(220)의 폭 치수 W가, 전방 벽부(210) 및 후방벽부(220)의 높이 치수 H에 대하여 0.20배 이상 0.80배 이하 정도이다. 이에 의해, 전지 셀(100)을 단체(單體)로 XY 평면 상에 둔 경우와 비교하여, 유닛(10)은 자립 상태를 유지하기 쉽다.
가령, 유닛(10)에 2개의 전지 셀(100)을 포함하는 경우, 폭 치수 W는, 유닛(10)에 3개 이상의 전지 셀(100)을 포함하는 경우와 비교하여 작아진다. 폭 치수 W가 작은 경우에도, 후술하는 바와 같이, 유닛(10)을 XY 평면에 두었을 때에, 유닛(10)의 무게 중심에 대한 제1 방향(Y 방향)에 있어서의 폭 치수 W를, 하나의 전지 셀(100)의 폭 치수와 비교하여 크게 함으로써 유닛(10)의 자립 상태를 유지할 수 있다. 이와 같이, 케이스(200)의 제3 방향(Z 방향)에 있어서의 높이 치수에 대한 케이스(200)의 제1 방향(Y 방향)에 있어서의 폭 치수의 비율이, 하나의 전지 셀(100)의 제3 방향(Z 방향)에 있어서의 높이 치수에 대한 하나의 전지 셀(100)의 제1 방향(Y 방향)에 있어서의 폭 치수의 비율보다 큰 것에 의해, 유닛(10)의 자립 상태를 유지할 수 있다.
또한, 하나의 케이스(200)에 지지되는 복수의 전지 셀(100)이 제1 방향(Y 방향)으로 나열되어 있는 경우, 케이스(200)의 제3 방향(Z 방향)에 있어서의 높이 치수에 대한 케이스(200)의 제1 방향(Y 방향)에 있어서의 폭 치수의 비율이, 복수의 전지 셀(100)의 각각의 제3 방향(Z 방향)에 있어서의 높이 치수에 대한 복수의 전지 셀(100)의 제1 방향(Y 방향)에 있어서의 폭 치수의 합계값의 비율보다 큰 구성이어도 된다.
버스 바(300)는 도전체로 이루어진다. 복수의 버스 바(300)는 복수의 전지 셀(100)을 서로 전기적으로 접속한다.
도 6은, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 전지 셀의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 전지 셀(100)은 예를 들어, 리튬 이온 전지이다. 전지 셀(100)은 각형 형상을 갖는다. 전지 셀(100)의 출력 밀도는, 예를 들어, 8000W/L 이상 정도이다. 전지 셀(100)의 전압은, 예를 들어, 1.0V 이상 정도이다.
본 실시 형태에 관한 전지 셀(100)은 전극 단자(110)와, 하우징(120)과, 가스 배출 밸브(130)를 갖는다.
전극 단자(110)는 하우징(120) 상에 형성되어 있다. 전극 단자(110)는 제1 방향(Y 방향)에 직교하는 제2 방향(X 방향)을 따라서 나열되는 2개의 전극 단자(110)로서, 정극 단자(111) 및 부극 단자(112)를 갖는다.
정극 단자(111) 및 부극 단자(112)는 X 방향에 있어서, 서로 이격되어 마련되어 있다. 정극 단자(111) 및 부극 단자(112)는 X 방향에 있어서, 배선 부재(600) 및 덕트(700)의 양측에 각각 마련되어 있다.
하우징(120)은 직육면체 형상을 갖고, 전지 셀(100)의 외관을 이루고 있다. 하우징(120)에는, 도시하지 않은 전극체 및 전해액이 수용되어 있다.
하우징(120)은 상면(121)과, 하면(122)과, 제1 측면(123)과, 제2 측면(124)과, 제3 측면(125)을 갖는다.
상면(121)은 Z 방향에 직교하는 평면이다. 상면(121)에는, 전극 단자(110)가 배치되어 있다. 상면(121)은 지지 부재로서의 케이스(200)의 상면부(250)에 덮인다. 하면(122)은 제1 방향(Y 방향)에 직교하는 제3 방향(Z 방향)을 따라서 상면(121)에 대향하고 있다.
제1 측면(123) 및 제2 측면(124)의 각 측면은, Y 방향에 직교하는 평면으로 이루어진다. 제1 측면(123) 및 제2 측면(124)의 각 측면은, 하우징(120)이 갖는 복수의 측면 중에서 가장 큰 면적을 갖는다. 제1 측면(123) 및 제2 측면(124)의 각 측면은, Y 방향으로 보아서, 직사각형 형상을 갖는다. 제1 측면(123) 및 제2 측면(124)의 각 측면은, Y 방향으로 보아서, X 방향이 긴 쪽 방향이 되고, Z 방향이 짧은 쪽 방향이 되는 직사각형 형상을 갖는다.
복수의 전지 셀(100)은 Y 방향으로 인접하는 전지 셀(100, 100)의 사이에 있어서, 제1 측면(123)끼리, 제2 측면(124)끼리가 마주 향하도록 적층되어 있다. 이에 의해, 복수의 전지 셀(100)이 적층되는 Y 방향에 있어서, 정극 단자(111)와 부극 단자(112)가 교호로 나열되어 있다.
또한, 유닛(10)에 구비되는 전지 셀(100)의 수가 홀수개일 경우, Y 방향으로 인접하는 유닛(10) 사이에 있어서, 유닛(10)의 자세가 Z축을 중심으로 180° 반전되면 된다.
가스 배출 밸브(130)는 상면(121)에 마련되어 있다. 가스 배출 밸브(130)는 하우징(120)의 내부에서 발생한 가스에 의해 하우징(120)의 내압이 소정값 이상이 된 경우에, 그 가스를 하우징(120)의 외부로 배출한다. 가스 배출 밸브(130)로부터의 가스는, 도 1 중의 덕트(700)에 흘러서, 전지 모듈(1)의 외부로 배출된다.
도 7은, 도 4의 유닛을 VII-VII선 화살표 방향에서 본 단면도이다. 도 8은, 도 1의 전지 모듈을 VIII-VIII선 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 지지 부재로서의 케이스(200)는 격벽부를 더 갖는다. 격벽부는, 복수의 전지 셀(100)의 사이에 위치하고 있다. 본 실시 형태에 관한 격벽부는, 제1 격벽부(260)와, 제2 격벽부(270)를 갖는다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 케이스(200)는 제1 측벽부(230), 제2 측벽부(240), 제1 격벽부(260) 및 제2 격벽부(270)에 의해 전지 셀(100)이 끼움 지지되기 때문에, 제1 방향(Y 방향)으로 전지 셀(100)을 지지한다. 또한, Y 방향에 있어서, 전지 셀(100)이 배치되고, 제1 측벽부(230), 제2 측벽부(240), 제1 격벽부(260) 및 제2 격벽부(270)에 의해 규정되는 공간의 폭은, 전지 셀(100)을 구속하면서 지지하기 때문에, 전지 셀(100)의 폭보다 좁아도 된다.
제1 격벽부(260)는 Y 방향에 있어서, 유닛(10)의 대략 중앙에 위치한다. 본 실시 형태에 있어서의 제1 격벽부(260)는 유닛(10)에 수용된 4개의 전지 셀(100) 중, Y 방향의 중앙측에 배치된 2개의 전지 셀(100)끼리의 사이에 배치되어 있다. 제1 격벽부(260)는 케이스(200)의 내부에 있어서, Z 방향으로 연속하고 있다.
제2 격벽부(270)는 Y 방향에 있어서의 제1 격벽부(260)의 양측에, 전지 셀(100)을 사이에 두고 설치되어 있다. 제2 격벽부(270)는 케이스(200)의 내부에 있어서, Z 방향으로 연속하고 있다.
제2 격벽부(270)는 박육부(271)와, 리브(272)를 갖는다. 박육부(271)는 제2 격벽부(270)에 있어서, Y 방향의 두께가 얇은 부분이다. 박육부(271)는 제2 격벽부(270)의 Z 방향에 있어서의 중앙으로부터 상면부(250)측을 중심으로 하여 Z 방향을 따라서 4개 마련되어 있다. 리브(272)는 4개의 박육부(271)의 사이에 위치하고 있다.
격벽부에는, 제1 방향(Y 방향) 및 제3 방향(Z 방향)에 교차하는 제2 방향(X 방향)으로 연장되는 연통 공간(280)이 마련되어 있다. 본 실시 형태에 관한 격벽부에 있어서는, 제2 격벽부(270)에 복수의 연통 공간(280)이 마련되어 있다. 연통 공간(280)은 제2 격벽부(270)에 박육부(271) 및 리브(272)가 형성됨으로써, 전지 셀(100)이 수용된 케이스(200)의 내부를 연통하고 있다. 연통 공간(280)은 제1 통기구(211) 및 제2 통기구(221)와 연통하고 있다. 케이스(200)의 제2 격벽부(270)에 연통 공간(280)이 마련되는 것에 의해, 유닛(10)을 제1 면(F)(XY 평면) 상에 두었을 때에, 제1 방향(Y 방향)에 있어서의 폭 치수 W를, 하나의 전지 셀(100)의 폭 치수와 비교하여 크게 함으로써, 유닛(10)이 자립하기 쉽게 할 수 있기 때문에, 전지 모듈(1)의 제조 공정에 있어서 용이하게 전지 셀(100)의 직립 상태를 유지할 수 있다.
연통 공간(280)의 적어도 일부는, 하우징(120)의 상면(121)과 하면(122) 사이의 중앙으로부터 상면(121)측에 위치하고 있다. 본 기술의 일 실시 형태에 있어서는, Z 방향으로 배열된 4개의 연통 공간(280) 중 상면(121)측에 마련되는 2개의 연통 공간(280)이 상면(121)과 하면(122) 사이의 중앙으로부터 상면(121)측에 위치하고 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 연통 공간(280)은 제2 방향(X 방향)에 있어서 개구부(511)와 연속하고 있다. 이에 의해, 제1 통기구(211) 또는 제2 통기구(221)로부터 냉각풍을 도입하고, 연통 공간(280)에 냉각풍을 통류시킴으로써 케이스(200)에 수용된 전지 셀(100)을 냉각할 수 있다.
구속 부재(500)는 상면부(250)와 걸림 결합하는 부분을 갖는다. 본 기술의 일 실시 형태에 관한 구속 부재(500)는 제1 플랜지부(520)가 상면부(250)의 X 방향의 양단에 위치하는 걸림 결합면(255)과 걸림 결합하고 있다. 이에 의해, 연통 공간(280)과 개구부(511)가 연속하기 위한 복수의 유닛(10)의 각각 구속 부재(500)의 위치 관계를 확보하기 쉽게 할 수 있다.
도 9는, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 유닛의 구성을 도시하는 하면도이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 지지 부재로서의 케이스(200)에 있어서의 전방 벽부(210)는 제1 돌기부(212)를 더 갖는다. 제1 돌기부(212)는 전방 벽부(210)의 전지 셀(100)이 배치되는 측으로 돌출되어 있다. 제1 돌기부(212)는 Y 방향으로 배열되도록 복수 배치되어 있다. 복수의 제1 돌기부(212)의 각각은, 전방 벽부(210)에 있어서 Z 방향으로 연속하고 있다.
후방벽부(220)는 제2 돌기부(222)를 더 갖는다. 제2 돌기부(222)는 후방벽부(220)의 전지 셀(100)이 배치되는 측으로 돌출되어 있다. 제2 돌기부(222)는 Y 방향으로 나열되도록 복수 배치되어 있다. 복수의 제2 돌기부(222)의 각각은, 후방벽부(220)에 있어서 Z 방향으로 연속하고 있다.
케이스(200)는 제2 방향(X 방향)에 있어서 복수의 전지 셀(100)을 지지하고 있다. 본 기술의 일 실시 형태에 관한 케이스(200)에 있어서는, 제2 방향(X 방향)에 있어서, 제1 돌기부(212) 및 제2 돌기부(222)에 의해 전지 셀(100)이 끼움 지지됨으로써, 복수의 전지 셀(100)을 지지하고 있다.
지지 부재로서의 케이스(200)는 복수의 유닛(10)의 각각을 제1 면(F)(XY 평면) 상에 두었을 때에, 제3 방향(Z 방향)이 제1 면(F)(XY 평면)의 법선 방향과 대략 평행해지도록, 또한, 전극 단자(110)가 제1 면(F)(XY 평면)으로부터 이격되는 방향을 향하도록 복수의 전지 셀(100)을 지지하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 케이스(200)는 저부측에 제1 영역(201), 제2 영역(202), 제3 영역(203) 및 제4 영역(204)을 갖고 있다. 케이스(200)의 이면을 평탄하게 형성하거나, 제1 영역(201), 제2 영역(202), 제3 영역(203) 및 제4 영역(204)에 동일한 높이의 돌기 혹은 면을 마련할 수 있다. 이 결과, 케이스(200)는 제1 영역(201), 제2 영역(202), 제3 영역(203) 및 제4 영역(204)에 의해 지지되고, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 면(F)(XY 평면)에 있어서 자립 가능하게 된다. 이에 의해, 케이스(200)는 복수의 전지 셀(100)을 직립 상태에서 지지하는 것이 가능하다. 또한, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 케이스(200)는 제1 영역(201), 제2 영역(202), 제3 영역(203) 및 제4 영역(204)에 4개의 영역에 의해 지지 가능하게 구성되어 있지만, 이 구성에 한정되지는 않고, 적어도 3개 이상의 영역에 의해 케이스(200)를 지지 가능하면 된다.
또한, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 케이스(200)는 전지 셀(100)을 X 방향 및 Y 방향으로부터 지지하고 있지만, 이 구성에 한정되지는 않고, 전지 셀(100)을 Y 방향만으로부터 지지하는 구성이어도 된다. 또한, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 지지 부재로서의 케이스(200)는 복수의 전지 셀(100)을 일정 수량으로 한덩어리로 할 수 있으면 되고, 주머니상의 시트에 의해 구성되어 있어도 된다.
도 10은, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 전압 검출선의 구성을 도시하는 부분 사시도이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 배선 부재(600)는 전압을 검출하는 전압 검출선(610)을 포함한다. 복수의 전압 검출선(610)은 버스 바(300)를 향하여 연장(연장 돌출)하여 접속되어 있다. 전압 검출선(610)은 복수의 유닛(10)의 각각에 적어도 하나 이상 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 전압 검출선(610)은 복수의 유닛(10)의 각각에 하나씩 배치되어 있다. 이에 의해, 전압 검출선(610)은 유닛(10)의 전압을 검출하는 것이 가능하다.
이하, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 11은, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈의 제조 방법에 있어서는, 먼저, 각형 형상을 각각 갖는 복수의 전지 셀(100)을 준비한다(S1 공정).
다음으로, 복수의 전지 셀(100)이 제1 방향(Y 방향)으로 배열되도록 복수의 전지 셀(100)을 케이스(200)에 수용하여 케이스(200)가 복수의 전지 셀(100)을 지지하는 유닛(10)을 형성한다(S2 공정).
다음으로, 복수의 유닛(10) 중 전지 셀(100)에 버스 바(300)를 접합한다(S3 공정). 본 실시 형태에 있어서의 버스 바(300)는 예를 들어, 레이저 용접에 의해 전지 셀(100)에 있어서의 전극 단자(110)와 접합된다.
다음으로, 복수의 유닛(10)을 제1 방향(Y 방향)을 따라서 배열한다(S4 공정). 본 실시 형태에 관한 유닛(10)은 도 6 중에 도시하는 바와 같이 전지 셀(100)을 단독으로 자립시키는 경우와 비교하여, 도 7 중에 도시하는 전지 셀(100)의 무게 중심(C2)에 대하여 케이스(200)의 무게 중심(C1)이 낮아, 유닛(10)으로서 무게 중심을 낮게 할 수 있기 때문에, 유닛(10)의 자립 상태를 유지하기 쉽다.
다음으로, 구속 부재(500)에 의해 복수의 유닛(10)을 제1 방향(Y 방향)으로 구속한다(S5 공정). 또한, 케이스(200)에 의해 전지 셀(100)이 미리 제1 방향(Y 방향)으로 구속되어 있는 경우, 전지 셀(100)이 최종적으로 구속되기 때문에 필요한 구속력에 대하여 구속 부재(500)에 의한 구속력 뿐만 아니라, 케이스(200)에 의한 구속력을 전지 셀(100)에 부가할 수 있다. 이에 의해, 구속 부재(500)에 의해 복수의 유닛(10)을 구속하는 구속력을, 케이스(200)에 의해 전지 셀(100)이 구속되어 있지 않은 경우의 구속력과 비교하여, 작게 할 수 있다. 그 결과, 복수의 유닛(10)을 지그에 의해 Y 방향으로 압축할 때의 지그 압축력을 적게 할 수 있기 때문에, 지그를 소형화할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 복수의 유닛(10)끼리는, 구속 부재(500)에 의해 구속됨으로써 고정되어 있지만, 이 구성에 한정되지는 않는다.
다음으로, 복수의 유닛(10)끼리를 버스 바(300)에 의해 접속한다(S6 공정). 구체적으로는, 복수의 유닛(10)의 각각에 배치된 버스 바(300)끼리를 용접 또는 볼트 체결 등에 의해 접속한다.
다음으로, 복수의 유닛(10) 상에 배선 부재(600), 덕트(700) 및 접속 단자(800)를 설치한다(S7 공정). 상술한 제조 방법에 의해 형성된 전지 모듈(1)은 전지 팩 내에 수용된다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1) 및 그의 제조 방법에 있어서는, 복수의 전지 셀(100)을 제1 방향(Y 방향)으로 나열하여 케이스(200)에 수용하는 유닛(10)을 구성하고, 또한, 복수의 유닛(10)을 제1 방향(Y 방향)으로 나열하여 배치함으로써 전지 모듈(1)을 구성함으로써, 복수의 전지 셀(100)의 각각을 1단위로 하여 전지 모듈(1)을 제조하는 경우와 비교하여, 제조 공정을 간소화할 수 있다. 간소화의 예로서, 예를 들어, 작게 구성된 유닛(10)을 용접기에 통과시켜서 유닛(10) 내의 버스 바(300)의 용접을 행한 후, 다른 유닛(10)을 넘어가는 버스 바(300)를 접합하는 것을 들 수 있다.
또한, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1) 및 그의 제조 방법에 있어서는, 복수의 전지 셀(100)을 케이스(200)에 수용하는 유닛(10)을 구성함으로써, 전지 모듈(1)을 유닛(10)의 단위로 용이하게 해체 또는 교환할 수 있다.
또한, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1) 및 그의 제조 방법에 있어서는, 복수의 전지 셀(100)을 케이스(200)에 수용하는 유닛(10)을 구성함으로써, 전지 모듈(1)을 폐기할 때에, 전지 모듈(1)을 유닛(10)을 1단위로 하여 저전압화할 수 있기 때문에, 전지 모듈(1)의 폐기를 용이하게 할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 전지 셀(100)을 유닛(10)의 구성을 통하여 구속 부재(500)에 의해 구속할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 제2 방향(X 방향)으로 전지 셀(100)을 지지함으로써, 유닛(10)에 있어서의 복수의 전지 셀(100)의 각각의 위치의 변동을 억제할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 복수의 유닛(10)끼리를 버스 바(300)에 의해 접속함으로써, 유닛(10) 단위로 전지 모듈(1)을 제조할 수 있기 때문에, 제조 중의 전지 모듈(1)의 취급을 간소화할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 하나의 유닛(10)에 전압 검출선(610)을 하나 배치하기 때문에, 전압 검출선(610)을 전지 셀(100)의 각각에 배치하는 경우와 비교하여, 전지 모듈(1)을 저비용화할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 하나의 유닛에 2개 이상의 전지 셀(100)을 포함하고, 2개 이상의 전지 셀(100)의 각각의 출력 밀도를 8000W/L 이상 정도로 함으로써, 유닛(10) 단위로 소정의 전압 이상의 전원 장치를 형성할 수 있다.
이하, 본 기술의 일 실시 형태 변형예에 관한 전지 모듈에 대하여 설명한다. 본 변형예에 관한 전지 모듈은, 유닛에 있어서의 케이스의 구성이 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)과 다르기 때문에, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)과 마찬가지의 구성에 대해서는 설명을 반복하지 않는다.
도 12는, 본 기술의 변형예에 관한 전지 모듈이 구비하는 유닛의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 본 변형예에 관한 전지 모듈(1A)이 구비하는 유닛(10A)은 전지 셀(100)과, 케이스(200A)를 구비한다.
케이스(200A)는 전방 벽부(210)와, 후방벽부(220)와, 제1 측벽부(230A)와, 제2 측벽부(240A)와, 상면부와, 제1 격벽부(260A)와, 제2 격벽부(270A)를 갖는다.
제1 측벽부(230A)의 중앙(P1)은, X 방향에 있어서의 양단(P2)에 대하여, Y 방향에 있어서 제2 격벽부(270A)측으로 볼록형으로 만곡하고 있다. 제2 측벽부(240A)의 중앙(P1)은, X 방향에 있어서의 양단(P2)에 대하여, Y 방향에 있어서 제2 격벽부(270A)측으로 볼록형으로 만곡되어 있다. 제1 격벽부(260A)의 중앙(P1)은, X 방향에 있어서의 양단(P2)에 대하여, Y 방향에 있어서 양측으로 볼록형으로 만곡되어 있다. 제2 격벽부(270A)의 X 방향에 있어서의 중앙(P1)은, X 방향에 있어서의 양단(P2)에 대하여, Y 방향에 있어서 양측으로 볼록형으로 만곡되어 있다.
Y 방향에 있어서, 전지 셀(100)이 배치되고, 제1 측벽부(230A), 제2 측벽부(240A), 제1 격벽부(260A) 및 제2 격벽부(270A)에 의해 규정되는 공간의 폭은, X 방향의 양단(P2)으로부터 중앙(P1)에 가까워짐에 따라서 좁다. 복수의 전지 셀(100)의 각각은, X 방향의 중앙(P1)에 있어서 케이스(200A)에 지지된다.
본 기술의 일 실시 형태 변형예에 관한 전지 모듈(1A)에 있어서는, 케이스(200A)에 있어서의 복수의 전지 셀(100)을 지지하는 위치를 X 방향의 중앙(P1)에 배치함으로써, 전지 셀(100)의 사용에 의해 팽창하기 쉬운 X 방향의 중앙부를 효과적으로 지지할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타내지고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (8)

  1. 제1 방향으로 나란히 배치된 복수의 유닛과,
    상기 복수의 유닛을 상기 제1 방향으로 구속하는 구속 부재를 구비하고,
    상기 복수의 유닛의 각각은,
    상기 제1 방향으로 나란히 배치되고, 각형 형상을 각각 갖는 복수의 전지 셀과,
    상기 복수의 전지 셀을 수용하여 상기 제1 방향으로 지지하는 케이스를 포함하는, 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 케이스는, 상기 구속 부재에 의해 상기 제1 방향으로 압축되어 있는, 전지 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 전지 셀은, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라서 나열되는 2개의 전극 단자를 각각 갖고,
    상기 케이스는, 상기 제2 방향에 있어서 상기 복수의 전지 셀을 지지하고 있는, 전지 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 전지 셀을 서로 전기적으로 접속하는 버스 바를 더 구비하는, 전지 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 유닛과 전기적으로 접속된 배선 부재를 더 구비하고,
    상기 배선 부재는, 전압을 검출하는 전압 검출선을 포함하고,
    상기 전압 검출선은, 상기 복수의 유닛의 각각에 적어도 하나 이상 배치되어 있는, 전지 모듈.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛은, 2개 이상의 전지 셀을 포함하고,
    상기 2개 이상의 전지 셀의 각각의 출력 밀도는, 8000W/L 이상인, 전지 모듈.
  7. 각형 형상을 각각 갖는 복수의 전지 셀이 제1 방향으로 나열되도록 상기 복수의 전지 셀을 케이스에 수용하여 상기 케이스가 상기 복수의 전지 셀을 지지하는 유닛을 형성하는 공정과,
    복수의 상기 유닛을 상기 제1 방향을 따라서 배열하는 공정을 구비하는, 전지 모듈의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 구속 부재에 의해 복수의 상기 유닛을 상기 제1 방향으로 구속하는 공정을 더 구비하는, 전지 모듈의 제조 방법.
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