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JP7045588B2 - バスバーアセンブリーを含むバッテリーモジュール - Google Patents

バスバーアセンブリーを含むバッテリーモジュール Download PDF

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Description

本発明は、バスバーアセンブリーを含むバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、内部構成の設計変更による製品の製造コストを節減させたバッテリーモジュールに関する。
本出願は、２０１７年１２月１４日出願の韓国特許出願第１０－２０１７－０１７２５１５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という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と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。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挟んで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して収納する外装材、即ち、電池パウチ外装材と、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が電気的に接続する。特に、このような中・大型装置には、積層が容易であるという長所からパウチ型二次電池がよく用いられる。
そして、バッテリーモジュールの内部で二次電池を電気的に接続するためには、電極リードが相互接続し、その接続状態を維持するために接続部分が溶接された。さらに、バッテリーモジュールは、二次電池同士の並列及び／または直列の電気的接続を有し得るが、このために電極リードの一端部は、各二次電池同士の電気的接続のためのバスバーに溶接などの方式で接触固定された。
また、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。この際、二次電池を電気的に並列接続するためには、同じ極性の電極リードを相互接続接合し、電気的に直列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。
さらに、バッテリーモジュールは、前記バスバーを複数個適用するために、バスバーが据え付けられ得る絶縁性素材のバスバーフレームを備える。
しかし、既存のバッテリーモジュールに適用される複数の二次電池の電気的接続構成、即ち、適用される複数の二次電池のうち、電気的に直列接続する二次電池の数と並列接続する二次電池の数とが変更される度に、適用されるバスバーの種類及びバスバーフレームの形態を変更しなければならなかった。
そして、バッテリーモジュールの前方及び後方の各々に形成されるバスバーアセンブリーには、モジュール端子を設けるためのモジュールバスバーの適用有無に応じて、前方及び後方各々に適用されるバスバーフレームの形状を相違に設計しなくてはならなかった。これによって、一つのバッテリーモジュールの二つの形態のバスバーフレームを製作する必要があり、製造コスト上昇の原因となった。
結論的に、従来技術のように、バッテリーモジュールの設計変更から、バスバーフレーム構成の頻繁な設計変更によって、バスバー及びバスバーフレーム形態の二元化がひどくなり、バスバー及びバスバーフレームの再設計による設計費用の追加及び金型を製作し直さなくてはならず、制作物の検証作業などによって製造時間が長くなり、製造コストが上昇するという問題があった。
そこで、内部構成の設計変更によって製品の製造コストを節減できる技術が求められる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、内部構成の設計変更によって製品の製造コストを節減し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、
各々が複数の電極リードを備え、少なくとも一方向に積層されるように配列された複数の二次電池を備えたセルアセンブリーと、
前記複数の二次電池同士を電気的に接続し、前記電極リードが挿入されるように少なくとも一つ以上の貫通口が形成された複数のバスバー、及び前記複数のバスバーが外側面に据え付けられるように構成されたバスバーフレームを備えたバスバーアセンブリーと、を含み、
前記バスバーフレームは、前記バスバーの左右方向の位置を自由に設定できるように左右方向へ長く延びた挿入空間が形成され、前記バスバーの上端部及び下端部を固定するように構成されたバスバー固定部と、前記バスバーの左右方向の位置が可変することによって前記バスバーの貫通口が内側に露出するように開口されたバスバー開放部と、を備え得る。
前記バスバーは、プレート形状であり得、前記プレート形状のバスバーには、前後方向へ貫通した貫通口が形成され得る。
さらに、前記バスバー固定部は、前記バスバーの上端部及び下端部の少なくとも一つを内側方向へ加圧するように鉤形状が左右方向へ長く延びたフック構造を備え得る。
そして、前記バスバー固定部は、前記バスバーの上端部及び下端部の少なくとも一つが挿入され、上方または下方へ凹んだ溝が左右方向へ長く延びた挿入溝を備え得る。
また、前記挿入溝の内面には、前記バスバーが位置した方向へ突出した固定突起が所定の間隔を隔てて複数個形成され得る。
また、前記バスバーの端部には、前記固定突起が内部に挿入されるように上方へ凹んだ凹溝が形成され得る。
さらに、前記挿入溝には、前記複数のバスバーの間に介在されて左右方向へ長く延びた距離調節ブロックが内部に挿入され得る。
そして、前記挿入溝の内面には、前記バスバーの下端部を外側方向へ加圧するように構成された加圧突起が形成され得る。
また、前記バスバー開放部は、前記バスバーの左右方向の長さよりも長く開口し得る。
また、前記バスバー開放部は、外側面に据え付けられた前記複数のバスバー全体の後面の一部が内部に露出するように一つの開口で形成され得る。
なお、前記のような目的を達成するための本発明によるバッテリーモジュールは、
各々が複数の電極リードを備え、少なくとも一方向に積層されるように配列された複数の二次電池を備えたセルアセンブリーと、前記複数の二次電池同士を電気的に接続し、前記電極リードが挿入されるように少なくとも一つ以上の貫通口が形成されてセンシング回路基板と電気的に接続した複数のバスバー、及び前記複数のバスバーが外側面に据え付けられるように構成されたバスバーフレームを備えたバスバーアセンブリーと、を含み得る。
そして、前記バスバーフレームは、前記バスバーの左右方向の位置を自由に設定できるように左右方向へ長く延びた挿入空間が形成され、前記バスバーの上端部及び下端部を固定するように構成されたバスバー固定部と、前記バスバーの左右方向の位置が可変することによって前記バスバーの貫通口が内側に露出するように開口されたバスバー開放部と、を備え得る。
さらに、前記バスバー固定部は、前記バスバーの上端部及び下端部の少なくとも一つが挿入され、上方または下方へ凹んだ溝が左右方向へ長く延びた挿入溝を備え得る。
また、前記挿入溝の内面には、前記バスバーが位置した方向へ突出した固定突起が所定の間隔を隔てて複数個形成され、前記バスバーの端部には、前記固定突起が内部に挿入されるように上方へ凹んだ凹溝が形成され得る。
さらに、前記のような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、本願のバッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含み得る。
そして、前記のような目的を達成するための本発明による自動車は、本願の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、バスバーフレームにバスバーの左右方向の位置を自由に設定できるようにバスバー固定部を形成することで、設計変更によってバスバーの位置を変更することなく、バスバーの左右方向への位置可変によって前記バスバーの貫通口が内側に露出する開口が設けられるように、バスバー開放部が備えられるため、バスバーフレームの設計変更なくバスバーの左右方向の位置を再設定することができる。
さらに、本発明のこのような面によれば、バスバー固定部は、バスバーが固定される位置を自由に設定できるように、左右方向へ長く延びたフック構造及び挿入溝を備えることで、バッテリーモジュールの設計変更によってバスバーの大きさや位置が変更される場合でも、バスバーフレームを再設計ないし再製造しなくても、既存のバスバーフレームを用いることができ、バッテリーモジュールの生産コストを大きく節減することができる。
また、本発明の一面によれば、バスバーフレームは、モジュールバスバーを固定するように、別途のフック構造を形成することで、バスバーフレームにモジュールバスバーを適用しない場合でも、バスバーフレームを設計変更することなく既存のバスバーフレームを用いることができる。これによって、前記バスバーフレームは、バッテリーモジュールの前後方に全て適用可能であり、バスバーフレームの設計コスト及び製造コストを効果的に節減することができる。
さらに、本発明の一面によれば、本発明は、バスバー固定部が備える挿入溝に形成された固定突起と、バスバーに形成された凹溝との締結構造を用いて、バスバーが設定された位置から左右方向への移動を防止することができる。また、前記挿入溝は、バスバーが挿入溝に挿入された後、フック構造にバスバーの上端部が挿入されるように回転移動をガイドでき、バスバーアセンブリーの製造工程の効率を高めることができる。
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の一部構成である二次電池を概略的に示した側面図である。 図１におけるバッテリーモジュールのＣ’領域を拡大して示した一部拡大斜視図である。 図１の線Ａ－Ａ’に沿って見たバッテリーモジュールの概略的な水平断面図である。 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バスバー及びバスバーフレーム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の一部構成であるバスバーフレーム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の一部構成であるバスバーフレームを概略的に示した正面図である。 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一部構成であるバスバーフレーム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の一部構成である、後方に位置したバスバーフレームと据え付けられたバスバーの様子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の一部構成である、後方に位置したバスバーフレームと据え付けられたバスバーの様子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の一部構成であるバスバーがバスバーフレームに据え付けられる様子を概略的に示した一部斜視図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるバスバーが、バスバーフレームに据え付けられた様子を概略的に示した一部斜視図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールに対する一部構成であるバスバーフレームにバスバーが据え付けられる様子を概略的に示した一部斜視図である。
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。そして、図２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに対する一部構成である二次電池を概略的に示した側面図である。
図１及び図２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２００は、セルアセンブリー２１０及びバスバーアセンブリー２２０を含む。
ここで、前記セルアセンブリー２１０は、左右方向へ配列された複数の二次電池１００を含み得る。
具体的に、前記二次電池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には、凹んだ形態の収納部１１５が形成され得る。また、前記収納部１１５には、電極組立体（図示せず）及び電解液（図示せず）が収納され得る。そして、前記パウチは、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備え、パウチ１２０の周縁部分には内部接着層が相互くっつけられることで、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は、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接続し、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の負極端子として機能できる。
さらに、前記正極リード１１１と前記負極リード１１２とは、前記二次電池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が前方及び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、プレートの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、前記バッテリーモジュール２００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されるように構成され得る。
この際、各々のパウチ型二次電池１００は、Ｆ方向（図１に示す）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ほぼ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、右の方向は、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２００には、前述したパウチ型二次電池１００のみに限定されず、本願の出願時点における公知の多様な二次電池１００を採用し得る。
図３は、図１におけるバッテリーモジュールのＣ’領域を拡大して示した一部拡大斜視図である。そして、図４は、図１の線Ａ－Ａ’に沿って見たバッテリーモジュールを概略的に示した水平断面図である。
また、図１と共に図３及び図４を参照すれば、前記バスバーアセンブリー２２０は、前記セルアセンブリー２１０の前方または後方に位置し得る。また、前記バスバーアセンブリー２２０は、複数のバスバー２２１及びバスバーフレーム２２５を含む。
具体的に、前記バスバー２２１は、前記複数の二次電池１００同士を電気的に接続するように伝導性素材からなり得る。即ち、前記バスバー２２１は、前記複数の二次電池１００の各々に備えられた前記電極リード１１０と接触する構成であって、電気伝導率が比較的高い伝導性素材からなり得る。例えば、前記バスバーは、銅合金またはアルミニウム合金であり得る。
例えば、前記バスバー２２１は、同じ極性の複数の電極リード１１１または異なる極性の複数の電極リード１１２と接触して複数の二次電池１００同士を電気的に接続し得る。
さらに、前記バスバー２２１は、金属プレートの形状を有し得る。具体的に、前記金属プレートの形状は、一方向へ長く延びたバー（ｂａｒ）形状であり得る。
また、前記バスバー２２１の一端部は、センシングリード（図示せず）によってセンシング回路基板（図示せず）と電気的に接続し得る。さらに、前記センシング回路基板は、複数の二次電池１００の電圧、電流などを測定するように測定素子を備え得る。
そして、前記バスバーフレーム２２５は、前記バスバー２２１が外側面に据え付けられ得る。また、前記バスバーフレーム２２５は、前記バスバー２２１と電気的に絶縁されるように絶縁性素材からなり得る。例えば、前記バスバーフレーム２２５は、プラスチック素材からなり得る。
さらに、前記バスバーフレーム２２５は、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕ及び下端部２２１Ｂを固定するように構成されたバスバー固定部２２６を備え得る。
具体的に、前記バスバー固定部２２６には、前記バスバー２２１の左右方向の位置を自由に設定できるように、左右方向へ長く延びた挿入空間２２７Ｓ、２２８Ｓが形成され得る。即ち、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕまたは下端部２２１Ｂを、前記バスバー固定部２２６の挿入空間２２７Ｓ、２２８Ｓに挿入して固定し得る。これによって、前記バスバー２２１は、前記バスバーフレーム２２５の外側面で前記バスバー２２１の設定された左右方向の位置に合わせて固定され得る。
図５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バスバー及びバスバーフレームを概略的に示した斜視図である。そして、図６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バスバーフレームを概略的に示した正面図である。
図４と共に、図５及び図６を参照すれば、前記複数のバスバー２２１には、前記電極リード１１０が挿入されるように少なくとも一つ以上の貫通口Ｈ２が形成され得る。また、前記バスバーフレーム２２５は、前記バスバー２２１の左右方向の位置が可変することによって、前記バスバー２２１の貫通口Ｈ２が内側に露出するように開口Ｈ１が形成されたバスバー開放部２２９を備え得る。さらに、前記貫通口Ｈ２は、前記プレート形状のバスバー２２１を前後方向へ貫通して形成され得る。
即ち、前記バスバー開放部２２９は、前記バスバー２２１の左右方向の位置を変更しても、前記バスバーフレーム２２５に据え付けられたバスバー２２１の一部が内側に露出するように開口Ｈ１が形成され得る。また、前記バスバー開放部２２９は、場合によって、複数の開口（図示せず）を備え得る。そして、複数の開口の各々は、一つのバスバー２２１の左右方向の長さより長く形成され得る。
または、前記バスバー開放部２２９は、複数個ではなく、一つの開口Ｈ１で形成され得る。さらに、前記開口Ｈ１は、複数のバスバー２２１の左右方向の幅の長さの総合よりも広く形成され得る。即ち、前記バスバー開放部２２９は、外側面に据え付けられた前記複数のバスバー２２１全体の後面の一部が内部に露出するように一つの開口Ｈ１で形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバーフレーム２２５には、前記バスバー２２１の左右方向の位置を自由に設定できるように、前記バスバー固定部２２６が形成され得、前記バスバー２２１の左右方向の位置変更に影響を与えず、前記電極リード１１０が挿入される開口Ｈ１が設けられるように、前記バスバー開放部２２９が備えられるため、前記バスバーフレーム２２５の設計変更なくとも前記バスバー２２１の左右方向の位置を再設定することが可能である。
さらに、前記バッテリーモジュール２００の複数の二次電池１００の電気的接続構成（直列または並列接続構造）が変更されるなどの理由で、適用されるバスバー２２１の左右方向の大きさが変更されても、前記バスバーフレーム２２５を設計変更することなく、既存のバスバーフレーム２２５の形態のまま適用が可能である。これによって、新しい形態のバッテリーモジュール２００の製造時に発生する製造コストを減らすことができる。
また、前記バスバー２２１は、前面及び後面が側面に比べて相対的に広く構成されたプレート形状であり得る。さらに、前記プレート形状のバスバー２２１には、少なくとも一つ以上の貫通口Ｈ２が形成され得る。そして、前記貫通口Ｈ２に前記二次電池１００の前記電極リード１１０が挿入されるように構成され得る。
また、図３及び図４を参照すれば、図１のＦ方向から見た場合、前記バスバー２２１の貫通口Ｈ２に挿入された電極リード１１０は、端部が左右方向へ折り曲げられ得る。さらに、前記電極リード１１０の折り曲げられた端部の側面は、前記バスバー２２１の前面または後面に接触するように構成され得る。
さらに、前記バスバーフレーム２２５の開口Ｈ１に挿入された電極リード１１０の端部は、前記バスバー２２１の左右方向の側部と対面するように突出し得る。また、前記電極リード１１０の端部は、左右方向へ折り曲げられ、前記バスバー２２１の外側面と接触するように構成され得る。
例えば、図５に示したように、前方に位置したバスバーアセンブリー２２０には、６個のバスバー２２１が備えられている。また、前記６個のバスバー２２１は、前面及び後面が側面よりも広く形成されたプレート形状であり得る。そして、前記バスバー２２１には、前記電極リード１１０が挿入されるように一つの貫通口Ｈ２が形成され得る。
さらに、例えば、図３に示したように、６個のバスバー２２１の各々には、４個の二次電池１００の電極リード１１０が接触するように構成され得る。そして、４個の電極リード１１０のうち、２個の電極リード１１０は、前記バスバー２２１の側部と対面するように挿入され、残りの二つの電極リード１１０は、前記バスバー２２１の貫通口Ｈ２に挿入され、前記バスバー２２１と接触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、前記バスバー２２１がプレート形状で構成され、前記プレート形状に貫通口Ｈ２が形成されることによって、前記複数の二次電池１００の電極リード１１０が適切な間隔で離隔分散して、前記バスバー２２１と前記電極リード１１０との接触を円滑にすることができる。
また、図５及び図６を参照すれば、前記バスバー固定部２２６は、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕ及び下端部２２１Ｂのうち少なくとも一つを内側方向へ加圧するように鉤形状のフック構造２２７を備え得る。また、一つのフック構造２２７は、一つ以上のバスバー２２１の上端部２２１Ｕまたは下端部２２１Ｂを固定するように構成され得る。
例えば、図５に示したように、前記バスバー固定部２２６は、６個のバスバー２２１の上端部２２１Ｕを内側方向へ加圧するように鉤形状のフック構造２２７が５個形成され得る。
また、前記フック構造２２７の鉤形状の内側には、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕを内部に収容できる左右方向へ長く延びた挿入空間２２７Ｓが形成され得る。さらに、前記挿入空間２２７Ｓに挿入された前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕは、前記挿入空間２２７Ｓ内で左右方向へ移動可能に構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバー固定部２２６は、前記バスバー２２１が固定される位置を自由に設定できるように、左右方向へ長く延びたフック構造２２７を備えることで、バッテリーモジュール２００の設計変更によってバスバー２２１の大きさや位置が変更される場合にも、前記バスバーフレーム２２５を再設計または再製造することなく、既存のバスバーフレーム２２５を使うことができる。これによって、設計変更による時間と費用を節減することができ、バッテリーモジュール２００の生産コストを大幅節減することができる。
図７は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるバスバーフレームを概略的に示した正面図である。
図５と共に図７を参照すれば、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュール２００に備えられたバスバー固定部２２６は、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕ及び下端部２２１Ｂの各々を内側方向へ加圧するようにフック構造２２７Ｕ、２２７Ｂを備え得る。
例えば、図７に示したように、前記バスバーフレーム２２５Ｂの外側面には、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕを固定するように構成された５個のフック構造２２７Ｕと、前記バスバー２２１の下端部２２１Ｂを固定するように構成された５個のフック構造２２７Ｂとが形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕ及び下端部２２１Ｂの各々を内側方向へ加圧するフック構造２２７を構成する場合、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕ及び下端部２２１Ｂが前記バスバーフレーム２２５に堅固に固定でき、外部衝撃によるバスバー２２１の離脱を効果的に防止することができ、前記バッテリーモジュール２００の耐久性をさらに高めることができる。
また、図５及び図６を参照すれば、前記バスバー固定部２２６は、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕ及び下端部２２１Ｂの少なくとも一つが挿入されるように構成された挿入溝２２８を備え得る。また、前記挿入溝２２８は、上方または下方へ凹んだ溝が左右方向へ長く延びた形態であり得る。
そして、前記挿入溝２２８は、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕまたは下端部２２１Ｂが挿入された状態で左右方向への移動が可能になるように左右方向へ長く延びた挿入空間２２８Ｓで形成され得る。
但し、前記バスバー２２１は、左右方向への加圧力のみによって左右方向へ移動でき、前記バスバー２２１の位置設定が終わった後には、前記バスバー固定部２２６によってその位置が固定され、左右方向へ移動しない。
例えば、図５に示したように、前記バスバーフレーム２２５の外側面には、前記６個のバスバー２２１の下端部２２１Ｂを挿入収容できる挿入溝２２８が形成され得る。また、前記挿入溝２２８は、下方へ凹んだ溝が左右方向へ長く延びた形態であり得る。そして、前記挿入溝２２８に挿入されたバスバー２２１が、左右方向へ移動可能になるように左右方向へ長く延びた挿入空間２２８Ｓで形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバーフレーム２２５の外側に左右方向へ長く延びた挿入溝２２８を備えることで、バッテリーモジュール２００の設計変更によってバスバー２２１の大きさや位置を変更する場合にも、バスバーフレーム２２５を再設計または再製造することなく、既存のバスバーフレーム２２５をそのまま使うことができる。これによって、設計変更による時間と費用を節減することができ、バッテリーモジュール２００の生産コストを大幅節減することができる。
図８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一部構成であるバスバーフレームを概略的に示した正面図である。
図５と共に図８を参照すれば、前記バスバーフレーム２２５Ｃの外側面には、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕが挿入され、上方へ凹んだ溝が左右方向へ長く延びた挿入溝２２８Ｕと、前記バスバー２２１の下端部２２１Ｂが挿入され、下方へ凹んだ溝が左右方向へ長く延びた挿入溝２２８Ｂを備え得る。
また、前記バスバー２２１が前記バスバーフレーム２２５Ｃに形成された挿入溝２２８に挿入固定できるように、前記バスバーフレーム２２５Ｃをインサート射出成形することができる。即ち、金型に前記バスバー２２１を予め挿入した後、前記バスバーフレーム２２５Ｃの溶融した材料を注入した後、バスバーフレーム２２５Ｃの形態に硬化させることで、前記バスバー２２１が前記バスバーフレーム２２５Ｃの内部に挿入された形態で製造され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバーフレーム２２５Ｃは、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕ及び下端部２２１Ｂを収容した状態で左右方向への移動が可能になるように構成された挿入溝２２８を備えることで、バスバー２２１の位置や左右方向の大きさを自由に設定できるという利点がある。
図９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、後方に位置したバスバーフレームと据え付けられたバスバーの様子を概略的に示した正面図である。
図１と共に図９を参照すれば、前記バッテリーモジュール２００の後方に設けられたバスバーフレーム２２５には、モジュール端子２４０と接続するモジュールバスバー２２３が据え付けられ得る。具体的に、前記モジュールバスバー２２３は、前記複数の二次電池１００とモジュール端子２４０とを電気的に接続するように構成され得る。ここで、前記モジュール端子２４０は、前記バッテリーモジュール２００と外部デバイス（図示せず）との電気的接続のために備えられた端子であって、電気的極性によって正極モジュール端子２４０Ａと負極モジュール端子２４０Ｂとを含み得る。
また、前記バスバーフレーム２２５には、前記モジュールバスバー２２３の側端部を加圧固定するためのフック構造２２７Ｃが少なくとも一つ以上形成され得る。
例えば、図９に示したように、前記バスバーフレーム２２５の外側面には、二つのモジュールバスバー２２３の左右方向の側端部を加圧できる４個のフック構造２２７Ｃが形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバーフレーム２２５は、前記モジュールバスバー２２３を固定できるように別のフック構造２２７Ｃを形成することで、前記バスバーフレーム２２５にモジュールバスバー２２３を適用しない場合にもバスバーフレーム２２５を設計変更することなく、既存のバスバーフレーム２２５を使うことができる。また、前記バスバーフレーム２２５の外側面へのモジュール端子２４０の適用有無に無関係にバッテリーモジュール２００の前後方に全て適用可能であるため、前記バスバーフレーム２２５の設計コスト及び製造コストを効果的に節減することができる。
そして、前記バッテリーモジュール２００は、前記二次電池１００及び前記バスバーアセンブリー２２０に加え、前記二次電池１００の最上部及び最下部に位置した金属材質のエンドプレート、前記バッテリーモジュール２００の内外部間の空気を流出及び流入させるダクト、前記二次電池１００の電極リード１１０に接続し、二次電池１００の電圧などをセンシングするセンシングリード、センシング回路基板などが備えられたセンシングアセンブリーなどをさらに備えることができる。
図１０は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である、後方に位置したバスバーフレームと据え付けられたバスバーの様子を概略的に示した正面図である。
図１及び図６と共に、図１０を参照すれば、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２２０Ｂは、図９のバスバーアセンブリー２２０に備えられたバスバー２２１に比べ、相対的に左右方向の幅が広いバスバー２２１ｂを備え得る。また、前記バスバー２２１ｂには、二つの貫通口Ｈ２が形成され得る。
即ち、前記バスバー２２１ｂは、形成された二つの貫通口Ｈ２の各々に少なくとも一つ以上の電極リード１１０が挿入され、バスバー２２１の外側面に接触し得る。これによって、前記バスバー２２１は、６個の二次電池１００を並列接続するのに適用することができる。
また、図１０の前記バスバーフレーム２２５には、複数のフック構造２２７及び前記バスバー２２１ｂの下端部２２１Ｂを収容できる挿入溝２２８が備えられたバスバー固定部２２６が形成され得る。
例えば、図１０に示したように、前記バスバーアセンブリー２２０Ｂには、二つの貫通口Ｈ２が形成された三つのバスバー２２１ｂと、一つの貫通口Ｈ２が形成された二つのモジュールバスバー２２３と、が備えられ得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバーフレーム２２５にフック構造２２７及び挿入溝２２８が備えられたバスバー固定部２２６を形成し、一つの開口が形成されたバスバー開放部２２９を備えることで、左右方向の大きさが多様なサイズ及び種類のバスバー２２１ｂが収容可能である。
図１１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バスバーがバスバーフレームに据え付けられる様子を概略的に示した一部斜視図である。
図５と共に図１１を参照すれば、前記バスバーフレーム２２５には、前記バスバー２２１の下端部２２１Ｂを挿入するように挿入溝２２８が形成され得る。また、前記挿入溝２２８の内面には前記バスバー２２１が位置した方向へ突出した固定突起２２８Ｐが所定の間隔で隔てて複数個が形成され得る。
さらに、前記バスバー２２１の下端部には、前記固定突起２２８Ｐが内部に挿入されるように上方に凹んだ凹溝２２１Ｇが形成され得る。そして、前記固定突起２２８Ｐは、前記挿入溝２２８の左右方向の内面に沿って一定の間隔で離隔して複数個が形成され得る。
即ち、前記バスバーアセンブリー２２０は、前記バスバー２２１の下端部２２１Ｂに形成された凹溝２２１Ｇと、前記挿入溝２２８の内面に形成された固定突起２２８Ｐと、を相互締結するように、前記バスバー２２１の下端部２２１Ｂを前記挿入溝２２８に挿入し得る。この際、前記バスバー２２１の下端部２２１Ｂを斜めに前記挿入溝２２８に差し込んだ後、前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕを前記バスバー２２１の下端部２２１Ｂを中心にして内側方向へ回転加圧して前記フック構造２２７に挿入し得る。
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２２８に形成された固定突起２２８Ｐと、前記バスバー２２１に形成された凹溝２２１Ｇとの締結構造を用いて、前記バスバー２２１が設定された位置で左右方向へ移動することを防止することだけではなく、前記バスバー２２１が挿入溝２２８に挿入された後、前記フック構造２２７に前記バスバー２２１の上端部２２１Ｕが挿入されるように回転移動をガイドすることができ、製造効率を高めることができる。
図１２は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるバスバーがバスバーフレームに据え付けられた様子を概略的に示した一部斜視図である。
図１２を参照すれば、前記バスバーフレーム２２５Ｄに形成された挿入溝２２８には、前記複数のバスバー２２１の間に介在され、前記複数のバスバー２２１同士の離隔距離を設定するように構成された距離調節ブロック２２４が内部に挿入され得る。具体的に、前記距離調節ブロック２２４は、左右方向へ長く延びたバー（ｂａｒ）の形状であり得る。
また、前記バー形態の距離調節ブロック２２４は、前記挿入溝２２８の内部に挿入可能な幅を有し得る。さらに、前記距離調節ブロック２２４は、前記バスバー２２１の大きさや個数に応じて前記距離調節ブロック２２４の左右方向の長さを調節して形成し得る。
図１３は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールに対する一部構成であるバスバーがバスバーフレームに据え付けられる様子を概略的に示した一部斜視図である。
図１３を参照すれば、他の実施例によるバッテリーモジュールのバスバーフレーム２２５Ｅには、バスバー２２１の下端部２２１Ｂが挿入されるように構成された挿入溝２２８が形成され得る。また、前記挿入溝２２８の内面には、前記バスバー２２１の下端部２２１Ｂを外側方向へ加圧するように構成された加圧突起２２８Ｚが形成され得る。
さらに、前記挿入溝２２８の内側面には、前記加圧突起２２８Ｚが所定の距離で離隔して複数個が形成され得る。そして、前記加圧突起２２８Ｚは、下方へ進むほど外側方向へ突出した大きさが漸進的に大きくなるように構成され得る。
したがって、本発明このような構成によれば、前記挿入溝２２８に形成された加圧突起２２８Ｚは、前記バスバー２２１の下端部２２１Ｂを前記挿入溝２２８に下方へ挿入することだけで、前記バスバー２２１をバスバーフレーム２２５に堅固に固定することができ、バッテリーモジュール２００の耐久性を効果的に高めることができる。
さらに、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２００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２００に加え、バッテリーモジュール２００を収納するためのパックケース、バッテリーモジュール２００の充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。
また、本発明によるバッテリーパックは、電気自動車のような自動車に適用可能である。即ち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含み得る。
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。また、本発明のバッテリーモジュールが備えられた電子デバイスまたは自動車関連産業に利用可能である。
１００：二次電池
２００：バッテリーモジュール
２１０：セルアセンブリー
２２０：バスバーアセンブリー
２２１：バスバー
２２１Ｇ：凹溝
２２３：モジュールバスバー
２２４：距離調節ブロック
２２５：バスバーフレーム
２２６：バスバー固定部
２２７：フック構造
２２８：挿入溝
２２８Ｐ：固定突起
２２８Ｚ：加圧突起
２２９：バスバー開放部
２４０：モジュール端子
Ｈ１：開口
Ｈ２：貫通口

Claims (12)

  1. 各々が複数の電極リードを備え、少なくとも一方向に積層されるように配列された複数の二次電池を備えたセルアセンブリーと、
    前記複数の二次電池同士を電気的に接続し、前記電極リードが挿入されるように少なくとも一つ以上の貫通口が形成された複数のバスバー、及び前記複数のバスバーが外側面に据え付けられるように構成されたバスバーフレームを備えたバスバーアセンブリーと、を含み、
    前記バスバーフレームは、前記バスバーの左右方向の位置を自由に設定できるように左右方向へ長く延びた挿入空間が形成され、前記バスバーの上端部及び下端部を固定するように構成されたバスバー固定部と、前記バスバーの左右方向の位置を変更しても、前記バスバーの貫通口が後方に露出するように開口されたバスバー開放部と、を備えたことを特徴とするバッテリーモジュール。
  2. 前記バスバーは、プレート形状であり、
    前記プレート形状のバスバーには、前後方向へ貫通した貫通口が形成されてい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。
  3. 前記バスバー固定部が、前記バスバーの上端部及び下端部の少なくとも一つを後方向へ加圧するように鉤形状が左右方向へ長く延びたフック構造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。
  4. 前記バスバー固定部は、前記バスバーの上端部及び下端部の少なくとも一つが挿入され、上方または下方へ凹んだ溝が左右方向へ長く延びた挿入溝を備え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。
  5. 前記挿入溝の内面には、前記バスバーが位置した方向へ突出した固定突起が所定の間隔を隔てて複数個形成され、前記バスバーの端部には、前記固定突起が内部に挿入されるように上方へ凹んだ凹溝が形成されている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。
  6. 前記挿入溝には、前記複数のバスバーの間に介在されて左右方向へ長く延びた距離調節ブロックが内部に挿入されている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。
  7. 前記挿入溝の内面には、前記バスバーの下端部を前方向へ加圧するように構成された加圧突起が形成されてい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。
  8. 前記バスバー開放部は、前記バスバーの左右方向の長さよりも長く開口したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  9. 前記バスバー開放部は、外側面に据え付けられた前記複数のバスバー全体の後面の一部が後方に露出するように一つの開口で形成されていることを特徴とする請求項８に記載のバッテリーモジュール。
  10. 各々が複数の電極リードを備え、少なくとも一方向に積層されるように配列された複数の二次電池を備えたセルアセンブリーと、
    前記複数の二次電池同士を電気的に接続し、前記電極リードが挿入されるように少なくとも一つ以上の貫通口が形成され、センシング回路基板と電気的に接続した複数のバスバ
    ー、及び前記複数のバスバーが外側面に据え付けられるように構成されたバスバーフレームを備えたバスバーアセンブリーと、を含み、
    前記バスバーフレームは、前記バスバーの左右方向の位置を自由に設定できるように左右方向へ長く延びた挿入空間が形成され、前記バスバーの上端部及び下端部を固定するように構成されたバスバー固定部と、前記バスバーの左右方向の位置を変更しても、前記バスバーの貫通口が後方に露出するように開口されたバスバー開放部と、を備え、
    前記バスバー固定部は、前記バスバーの上端部及び下端部の少なくとも一つが挿入され、上方または下方へ凹んだ溝が左右方向へ長く延びた挿入溝を備え、
    前記挿入溝の内面には、前記バスバーが位置した方向へ突出した固定突起が所定の間隔を隔てて複数個形成され、前記バスバーの端部には、前記固定突起が内部に挿入されるように上方へ凹んだ凹溝が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。
  11. 請求項１から請求項９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。
  12. 請求項１１に記載のバッテリーパックを備える、自動車。
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