JP7507858B2 - モジュールバスバーを含むバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び電子デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、モジュールバスバーを含むバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び電子デバイスに関し、より詳しくは、高電流が流れる場合、迅速に断線でき、耐久性に優れたモジュールバスバーを備えたバッテリーモジュールに関する。
本出願は、２０２０年４月９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００４３４９９号に基づく優先権を主張し、当該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。
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化されるにつれて、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
現在、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の二次電池が商用化しているが、中でも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効果が殆ど起きず充放電が自在であって、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。また、このようなリチウム二次電池は、正極活物質が塗布された正極板と負極活物質が塗布された負極板とがセパレータを介在して配置された電極組立体、及び該電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、すなわち電池ケースを備える。
そして、リチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、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類され得る。
そのうち、缶型二次電池は、電極組立体が収納される金属缶を円筒形に製作する場合がある。このような缶型二次電池は、複数の二次電池を収容するハウジング及び複数の二次電池を電気的に接続するように構成されたバスバーを備えたバッテリーモジュールの構成に使用され得る。
近年、このようなバッテリーモジュールに備えられるバスバーは、電極端子との抵抗溶接の溶接性を高めるため、電気抵抗が高い素材を使用する場合がある。
しかし、バッテリーモジュールに収納された複数の二次電池のうち、一部の二次電池の間で短絡が発生し、これら二次電池から高電流がバスバーを通じて流れると、該バッテリーモジュールを使用する製品の故障につながり得る。このような場合は、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）を使って電流を遮断できるが、ＢＭＳが作動しないか又は誤作動するときの高電流に対応するため、高電流が流れると断線するヒューズをバスバーの一部分として適用することがあった。
このようなバスバーのヒューズは、電気抵抗を大きく設定するため、バスバーの他の部分よりも断面積が狭くなるように、厚さを薄くするか又は幅を狭くして形成する。しかし、このように厚さが薄いか又は幅が狭いバスバーのヒューズは、相対的に機械的剛性が弱いため、バッテリーモジュールに外部衝撃や頻繁な振動が加えられると、損傷または切断などによって断線することがあり、バッテリーモジュールの耐久性を低下させる要因になる。
本発明は、上記の問題点を解決するために創案されたものであって、高電流が流れると迅速に断線でき、耐久性に優れたモジュールバスバーを備え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、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態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。
上記の目的を達成するため、本発明の一態様によるバッテリーモジュールは、
電極端子が形成された複数の電池セルと、
複数の電池セルを収容するように構成された内部空間を備えたモジュールハウジングと、
複数の電池セルを電気的に接続するように構成されたモジュールバスバーと、を含み、
モジュールバスバーは、
モジュールハウジングの外面と対面するように位置した第１本体部、及び電極端子と接触するように構成された第１接続部が備えられた第１金属プレートと、
第１金属プレートの第１本体部の外側に積層された第２本体部、電極端子と接触するように構成された第２接続部、及び第２接続部と第２本体部との間を電気的に接続し、所定電流以上で断線するように構成されたヒューズ部を備え、第１金属プレートよりも薄い厚さを有する第２金属プレートと、を備える。
電極端子が形成された複数の電池セルと、
複数の電池セルを収容するように構成された内部空間を備えたモジュールハウジングと、
複数の電池セルを電気的に接続するように構成されたモジュールバスバーと、を含み、
モジュールバスバーは、
モジュールハウジングの外面と対面するように位置した第１本体部、及び電極端子と接触するように構成された第１接続部が備えられた第１金属プレートと、
第１金属プレートの第１本体部の外側に積層された第２本体部、電極端子と接触するように構成された第２接続部、及び第２接続部と第２本体部との間を電気的に接続し、所定電流以上で断線するように構成されたヒューズ部を備え、第１金属プレートよりも薄い厚さを有する第２金属プレートと、を備える。
また、第２金属プレートは、
第２接続部とヒューズ部との間に形成され、ヒューズ部の幅よりも広く形成された補強部を備え得る。
第２接続部とヒューズ部との間に形成され、ヒューズ部の幅よりも広く形成された補強部を備え得る。
さらに、モジュールハウジングは、
内部空間に収容された電池セルの電極端子が外部に露出するように打ち抜かれた接続開口を備え、
補強部は、
一部分が接続開口を通してモジュールハウジングの内側に折り曲げられ得る。
内部空間に収容された電池セルの電極端子が外部に露出するように打ち抜かれた接続開口を備え、
補強部は、
一部分が接続開口を通してモジュールハウジングの内側に折り曲げられ得る。
そして、補強部は、
接続開口の周縁部及び接続開口の周辺部のうち少なくとも一つに接合され得る。
接続開口の周縁部及び接続開口の周辺部のうち少なくとも一つに接合され得る。
また、第２金属プレートは、
ヒューズ部と第２本体部との連結部分を囲むように構成された補強部材を備え得る。
ヒューズ部と第２本体部との連結部分を囲むように構成された補強部材を備え得る。
さらに、第１金属プレート及び第２金属プレートのそれぞれには上下に打ち抜かれた固定孔が形成され、
モジュールハウジングは、
第１金属プレート及び第２金属プレートのそれぞれを固定するように固定孔に挿入される固定突起、及び固定孔と固定突起との間に介在されるクッション部材を備え得る。
モジュールハウジングは、
第１金属プレート及び第２金属プレートのそれぞれを固定するように固定孔に挿入される固定突起、及び固定孔と固定突起との間に介在されるクッション部材を備え得る。
そして、第２金属プレートは、
第１金属プレートの金属素材よりも比抵抗が大きい金属素材を含み得る。
第１金属プレートの金属素材よりも比抵抗が大きい金属素材を含み得る。
また、ヒューズ部は、
第２本体部から延びた方向を基準にして少なくとも１回折り曲げられ、
第２接続部には、水平方向からみて、ヒューズ部の折り曲げられた方向と垂直に配列され、電極端子と溶接された少なくとも二つの溶接部位が形成され得る。
第２本体部から延びた方向を基準にして少なくとも１回折り曲げられ、
第２接続部には、水平方向からみて、ヒューズ部の折り曲げられた方向と垂直に配列され、電極端子と溶接された少なくとも二つの溶接部位が形成され得る。
そして、上記の目的を達成するため、本発明の他の一態様によるバッテリーパックは、上述したバッテリーモジュールを少なくとも一つ含む。
また、上記の目的を達成するため、本発明のさらに他の一態様による電子デバイスは、上述したバッテリーパックを含む。
本発明の一態様によるモジュールバスバーは、第１金属プレート、及び第１金属プレートの外側に位置して第１金属プレートよりも薄く形成された第２金属プレートを備えることで、モジュールバスバーの耐久性を向上させることができる。すなわち、相対的に厚い第１金属プレートは、第２金属プレートよりも振動や衝撃に対する剛性が相対的に優れるため、第１金属プレートの第１本体部をモジュールハウジングの外面と対面するように配置し、厚さの薄い第２金属プレートの第２本体部は第１本体部の外側に配置させることで、モジュールバスバーに伝達されるモジュールハウジングの衝撃と持続的な振動による損傷を効果的に減らすことができる。
また、本発明の一態様によれば、第２金属プレートは、第２接続部とヒューズ部との連結部位に振動または衝撃が伝達される場合、ヒューズ部の狭い幅のため切断される危険性が他の部位よりも相対的に高いため、第２接続部とヒューズ部との間にヒューズ部の幅よりも広く形成された補強部を備えることで、第２接続部とヒューズ部との連結部位の機械的剛性を補強することができ、モジュールバスバーの振動や衝撃に対する耐久性をさらに高めることができる。
さらに、本発明の一態様によれば、ヒューズ部が第２本体部から延びた方向を基準にして少なくとも１回折り曲げられ、第２接続部には、水平方向からみて、ヒューズ部の折り曲げられた方向と垂直に配列され、電極端子と溶接された少なくとも二つの溶接部位が形成されることで、ヒューズ部が外力によって引っ張られても、垂直方向に配列された少なくとも二つの溶接部位の強い接合力によって接合された状態を効果的に維持することができる。これにより、バッテリーモジュールの耐久性を効果的に高めることができる。
そして、本発明の一態様によれば、第１金属プレート及び第２金属プレートのそれぞれを固定するように固定孔に挿入される固定突起、及び固定孔と固定突起との間に介在されるクッション部材を備えることで、モジュールハウジングからモジュールバスバーに伝達される振動や衝撃をクッション部材が吸収することで、モジュールバスバーの頻繁な振動と衝動による損傷を効果的に減らすことができる。
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形態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ものであるため、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。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。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形態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形態に過ぎず、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は本発明の一実施形態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り、図２は本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成であるモジュールバスバーを概略的に示した斜視図であり、図３は本発明の一実施形態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複数の電池セルを概略的に示した斜視図であり、図４は図１のＡ領域を拡大して示した部分正面図である。参考までに、図１の＋Ｘ軸が右方であり、－Ｘ軸が左方であり、＋Ｚ軸が上方であり、－Ｚ軸が下方であり、＋Ｙ軸が後方であり、－Ｙ軸が前方である。
図１～図４を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール２００は、複数の電池セル１００、モジュールハウジング２１０、及び複数のモジュールバスバー２２０を含み得る。
ここで、電池セル１００は、円筒形の電池セルであり得る。円筒形電池セル１００は、円筒形の電池缶１１６、及び電池缶１１６の内部に収容された電極組立体（図示せず）を含み得る。
また、電池缶１１６は、電気伝導性の高い材質を含み、例えば、電池缶１１６はアルミニウムまたは銅素材を含み得る。
さらに、電池缶１１６は、前後方向に横たわった形態で構成され得る。そして、電池缶１１６は、上下方向に延びた円筒形であり得る。さらに、横たわった電池缶１１６の前端部及び後端部には電極端子１１１、１１２が形成され得る。
具体的には、電極端子は、正極端子１１１及び負極端子１１２を備え得る。電池缶１１６の前端部の扁平な面には正極端子１１１が形成され、電池缶１１６の後端部の扁平な円形の面には負極端子１１２が形成され得る。一方、円筒形電池セル１００の配置は、必ずしもこのような形態のみに限定されることはなく、負極端子１１２が前端部に位置し、正極端子１１１が後端部に位置するように配置されてもよい。
また、このような形態に限定されることはなく、図示されていないが、円筒形の電池セルの他の形態として電池缶の前端部に正極端子及び負極端子がともに備えられてもよい。このような形態では、負極端子が電池缶の前端部の縁部に位置し、正極端子が前端部の中央に位置し得る。そして、前端部に形成された正極端子と負極端子とは電気絶縁体であるガスケットによって絶縁され得る。
さらに、円筒形電池セル１００は、左右方向と上下方向とに複数個が配列され得る。このような円筒形電池セル１００の構成は、本発明の出願時点で当業者に周知であるため、本明細書では詳細な説明を省略する。
一方、モジュールハウジング２１０には、複数の円筒形電池セル１００を内部に挿入して収容可能な内部空間（図示せず）が備えられ得る。具体的には、内部空間には、円筒形電池セル１００の外側面を囲むように形成された複数の中空構造が形成され得る。このとき、モジュールハウジング２１０は、電気絶縁性素材を含み得る。例えば、電気絶縁性素材は高分子プラスチックであり得る。より具体的には、電気絶縁性素材はポリ塩化ビニルであり得る。
また、モジュールバスバー２２０は、複数の円筒形電池セル１００を電気的に接続するように構成され得る。複数のモジュールバスバー２２０は、モジュールハウジング２１０の前面または後面に取り付けられ得る。
具体的には、モジュールバスバー２２０は、第１金属プレート２２１及び第２金属プレート２２３を備え得る。具体的には、第１金属プレート２２１は、第１本体部２２１ａ及び第１接続部２２１ｂを含み得る。第１本体部２２１ａは、モジュールハウジング２１０の外面と対面するように位置し得る。すなわち、第１本体部２２１ａは、モジュールハウジング２１０の前面と対面するように位置し得る。第１本体部２２１ａは、少なくとも一部分が左右方向に長く延びた形態を有し得る。
例えば、図４に示されたように、第１本体部２２１ａは、モジュールハウジング２１０の外面に沿って左右方向に延びた部分であり得る。また、第１接続部２２１ｂは、正極端子１１１と接触するように構成され得る。すなわち、第１接続部２２１ｂの少なくとも一部分は、正極端子１１１と電気的に接続するため、正極端子１１１と接触または溶接され得る。また、第２金属プレート２２３は、第１金属プレート２２１の第１本体部２２１ａ上に積層され得る。例えば、図４に示されたように、第２金属プレート２２３は、第１金属プレート２２１の第１本体部２２１ａの前面に接合されて位置し得る。図示していないが、モジュールハウジング２１０の後面に対面して位置したモジュールバスバー２２０の場合は、第２金属プレート２２３が第１金属プレート２２１の第１本体部２２１ａの後面に接合されて位置し得る。
そして、第１金属プレート２２１は、第１本体部２２１ａと第１接続部２２１ｂとの間を連結する連結部２２１ｃを備え得る。連結部２２１ｃは、モジュールハウジング２１０の接続開口Ｐ１を通して内側に折り曲げられた構造を有し得る。図３及び図４のように、連結部２２１ｃは、モジュールハウジング２１０の接続開口Ｐ１を通して後方に折り曲げられた構造を有し得る。
さらに、第２金属プレート２２３は、第２本体部２２３ａ、第２接続部２２３ｂ及びヒューズ部２２３ｃを備え得る。第２本体部２２３ａは、第１金属プレート２２１の第１本体部２２１ａの外側に積層され得る。ここで、「外側」とは、モジュールハウジング２１０を基準にして外側であると言える。逆に、「内側」とは、モジュールハウジング２１０の内部空間に向かう方向であると言える。第２本体部２２３ａは、モジュールハウジング２１０の外面に沿って扁平に延びた形態を有し得る。例えば、第２本体部２２３ａは、少なくとも一部分が左右に長く延びた形態を有し得る。第２本体部２２３ａは、第１本体部２２１ａと接合され得る。接合する方法は、例えば、高温圧着または溶接などの方法を用い得る。
そして、第２接続部２２３ｂは、電極端子と接触するように構成され得る。このとき、第２接続部２２３ｂが接触する電極端子は、第１接続部２２１ｂが接触する電極端子と反対極性であり得る。例えば、第２接続部２２３ｂは負極端子１１２と接触し、第１接続部２２１ｂは正極端子１１１と接触し得る。
そして、ヒューズ部２２３ｃは、第２接続部２２３ｂと第２本体部２２３ａとの間を電気的に接続する形態を有し得る。すなわち、ヒューズ部２２３ｃの一端部は、電気的に第２接続部２２３ｂと連結され得る。ヒューズ部２２３ｃの他端部は、第２本体部２２３ａと連結され得る。ヒューズ部２２３ｃは、所定電流以上で断線するように断面積が設定され得る。例えば、ヒューズ部２２３ｃは４０Ａ～６０Ａの電流が流れる場合、抵抗熱によって少なくとも一部分が溶融して断線するように構成され得る。ヒューズ部２２３ｃは、許容電流範囲及び金属素材の比抵抗を考慮して、断面積を設定できる。
図４をさらに参照すると、第２金属プレート２２３は補強部２２３ｄを備え得る。補強部２２３ｄは、第２接続部２２３ｂとヒューズ部２２３ｃとの間の連結部位の機械的剛性を補強するように備えられ得る。補強部２２３ｄは、第２接続部２２３ｂとヒューズ部２２３ｃとの間に形成され得る。補強部２２３ｄは、ヒューズ部２２３ｃの幅よりも上下方向に広い幅を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、第２金属プレート２２３は、第２接続部２２３ｂとヒューズ部２２３ｃとの連結部位に振動または衝撃が伝達される場合、ヒューズ部２２３ｃの狭い幅のため切断される危険性が他の部位よりも相対的に高いため、第２接続部２２３ｂとヒューズ部２２３ｃとの間にヒューズ部２２３ｃの幅よりも広く形成された補強部２２３ｄを備えることで、第２接続部２２３ｂとヒューズ部２２３ｃとの連結部位の機械的剛性を補強することができ、モジュールバスバー２２０の振動や衝撃に対する耐久性をさらに高めることができる。
図１及び図４をさらに参照すると、モジュールハウジング２１０は、内部空間に収容された円筒形電池セル１００の電極端子が外部に露出するように打ち抜かれた接続開口Ｐ１を備え得る。例えば、図１のように、モジュールハウジング２１０の前面及び後面のそれぞれには複数の接続開口Ｐ１が備えられ得る。複数の接続開口Ｐ１から複数の円筒形電池セル１００の電極端子が外部に露出し得る。
また、補強部２２３ｄは、一部分が接続開口Ｐ１を通してモジュールハウジング２１０の内側に折り曲げられた構造を有し得る。例えば、図４に示されたように、補強部２２３ｄは、接続開口Ｐ１を貫通して後方に折り曲げられた構造を有し得る。第２接続部２２３ｂは、モジュールハウジング２１０の内側に折り曲げられた補強部２２３ｄの端部から延びた形態を有し得る。ここで、「内側」とは、モジュールハウジング２１０の内部空間が位置した方向を意味する。
図５は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールのバスバーを概略的に示した部分正面図である。
図５を参照すると、補強部２２３ｄは、接続開口Ｐ１の周縁部Ｐ１ａ及び接続開口Ｐ１の周辺部Ｐ１ｂのうち少なくとも一つに接合され得る。ここで、接続開口Ｐ１の周縁部Ｐ１ａとは、モジュールハウジング２１０の打ち抜かれた接続開口Ｐ１の内側面を意味する。また、接続開口Ｐ１の周辺部Ｐ１ｂとは、接続開口Ｐ１の周縁部Ｐ１ａと接するモジュールハウジング２１０の外側面を意味する。
例えば、図５に示されたように、補強部２２３ｄは、接続開口Ｐ１の周縁部Ｐ１ａ及び接続開口Ｐ１の周辺部Ｐ１ｂに位置し得る。このとき、補強部２２３ｄと接続開口Ｐ１の周縁部Ｐ１ａ及び周辺部Ｐ１ｂとの間には接着剤２３０が塗布され得る。補強部２２３ｄは、接続開口Ｐ１の周縁部Ｐ１ａ及び周辺部Ｐ１ｂに接合され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、補強部２２３ｄが接続開口Ｐ１の周縁部Ｐ１ａ及び接続開口Ｐ１の周辺部Ｐ１ｂのうち少なくとも一つに接合されることで、モジュールハウジング２１０の接続開口Ｐ１の周縁部Ｐ１ａ及び周辺部Ｐ１ｂが補強部２２３ｄと衝突し続けることによるモジュールバスバー２２０の損傷を防止することができる。さらに、ヒューズ部２２３ｃと連結された補強部２２３ｄをモジュールハウジング２１０に固定することで、モジュールハウジング２１０の持続的な振動などによってヒューズ部２２３ｃに疲労が累積してクラックが発生するか、または、機械的剛性が低下することを防止することができる。
図５をさらに参照すると、第２金属プレート２２３は、機械的剛性を補完するための補強部材２４０を備え得る。補強部材２４０は、ヒューズ部２２３ｃと第２本体部２２３ａとの連結部分を囲むように構成され得る。補強部材２４０は、塗布後に硬化する高分子樹脂を用いて形成され得る。補強部材２４０は電気絶縁性素材を含み得る。
例えば、電気絶縁性素材はテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））であり得る。補強部材２４０は、ヒューズ部２２３ｃと第２本体部２２３ａとの連結部位に溶融した状態（樹脂状態）で塗布された後、硬化した状態であり得る。ここで、硬化の方法としては、低温硬化、紫外線硬化などを適用し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、第２金属プレート２２３がヒューズ部２２３ｃと第２本体部２２３ａとの連結部分を囲むように構成された補強部材２４０を備えることで、バッテリーモジュール２００の振動や外部衝撃によるヒューズ部２２３ｃと第２本体部２２３ａとの連結部分の損傷を効果的に防止することができる。すなわち、相対的に幅が狭いヒューズ部２２３ｃは、第２本体部２２３ａから延びた形態であるため、持続的に振動が発生する場合、ヒューズ部２２３ｃの振動が一層強くなるため、ヒューズ部２２３ｃと第２本体部２２３ａとの連結部分が切断される危険性が大きい。そこで、本発明は、ヒューズ部２２３ｃと第２本体部２２３ａとの連結部分を囲むように補強部材２４０を構成することで、モジュールバスバー２２０の耐久性を一層高めることができる。
図６は、図５のＣ－Ｃ’線に沿って切断したバッテリーモジュールを概略的に示した部分断面図である。
図４とともに図６を参照すると、第２金属プレート２２３は、第１金属プレート２２１よりも薄い厚さを有し得る。例えば、第２金属プレート２２３の厚さは、第１金属プレート２２１を基準にして０．３～０．７の比率を有し得る。望ましくは、第２金属プレート２２３は、第１金属プレート２２１を基準にして０．５の比率を有し得る。例えば、第１金属プレート２２１の厚さは０．３ｍｍであり、第２金属プレート２２３の厚さは０．１５ｍｍ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、モジュールバスバー２２０が、第１金属プレート２２１、及び第１金属プレート２２１の外側に位置し、第１金属プレート２２１よりも薄く形成された第２金属プレート２２３を備えることで、モジュールバスバー２２０の耐久性を向上させることができる。すなわち、相対的に厚い第１金属プレート２２１は、第２金属プレート２２３よりも振動や衝撃に対する剛性が相対的に優れるため、第１金属プレート２２１の第１本体部２２１ａをモジュールハウジング２１０の外面と対面するように配置し、薄い第２金属プレート２２３の第２本体部２２３ａを第１本体部２２１ａの外側に配置することで、モジュールバスバー２２０に伝達されるモジュールハウジング２１０の衝撃と持続的な振動による損傷を効果的に低減させることができる。
さらに、第２金属プレート２２３は、相対的に薄いため、ヒューズ部２２３ｃを適用し易い。すなわち、ヒューズ部２２３ｃは、薄い金属プレートを使用することで断面積が狭くなるため、所定の電流範囲で信頼性高く断線できる。
一方、図５とともに図６を参照すると、第１金属プレート２２１及び第２金属プレート２２３のそれぞれには上下に打ち抜かれた固定孔Ｐ２が形成され得る。第１金属プレート２２１に形成された固定孔Ｐ２は、第２金属プレート２２３に形成された固定孔Ｐ２と連通され得る。
また、モジュールハウジング２１０は、第１金属プレート２２１及び第２金属プレート２２３のそれぞれを固定するように構成された固定突起２１０ｐを備え得る。固定突起２１０ｐは、固定孔Ｐ２に挿入されるように構成され得る。例えば、図６に示されたように、モジュールハウジング２１０の外側に突出した固定突起２１０ｐは、第１金属プレート２２１に形成された固定孔Ｐ２及び第２金属プレート２２３に形成された固定孔Ｐ２に挿入され得る。
さらに、モジュールハウジング２１０は、固定孔Ｐ２と固定突起２１０ｐとの間に介在されるクッション部材２５０を備え得る。クッション部材２５０は、所定の弾性を有する素材を含み得る。例えば、クッション部材２５０は、ウレタン材質またはゴム材質などを含み得る。クッション部材２５０は、モジュールハウジング２１０に発生した振動がモジュールバスバー２２０の第１金属プレート２２１及び第２金属プレート２２３に伝達される程度を減少させるように構成され得る。クッション部材２５０は、モジュールバスバー２２０に伝達される衝撃を緩和することができる。
したがって、本発明のこのような構成によれば、第１金属プレート２２１及び第２金属プレート２２３のそれぞれを固定するように固定孔Ｐ２に挿入される固定突起２１０ｐ、及び固定孔Ｐ２と固定突起２１０ｐとの間に介在されるクッション部材２５０を備えることで、モジュールハウジング２１０からモジュールバスバー２２０に伝達される振動や衝撃をクッション部材２５０が吸収できるため、モジュールバスバー２２０の頻繁な振動と衝撃による損傷を効果的に減らすことができる。
図４をさらに参照すると、第２金属プレート２２３は、第１金属プレート２２１の金属素材よりも比抵抗が大きい金属素材を含み得る。第２金属プレート２２３は、例えば、ニッケル、ニッケル合金を含み得る。そして、第１金属プレート２２１は銅または銅合金を含み得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、第２金属プレート２２３が第１金属プレート２２１の金属素材よりも比抵抗が大きい金属素材を含むことで、第２金属プレート２２３に備えられたヒューズ部２２３ｃが信頼性高く断線することができる。すなわち、第２金属プレート２２３は、第１金属プレート２２１よりも比抵抗が大きいため、同じ大きさの電流が流れる場合、相対的に速く温度が上昇し、第２金属プレート２２３に備えられたヒューズ部２２３ｃが溶融して切断される速度を速めることができる。このような迅速な断線は、バッテリーモジュール２００の火災や爆発を効果的に防止することができる。
図４をさらに参照すると、ヒューズ部２２３ｃは、第２本体部２２３ａから延びた方向を基準にして左側または右側に少なくとも１回折り曲げられた折曲構造Ｂ１を有し得る。ヒューズ部２２３ｃは、左側または右側に折曲構造Ｂ１を有し得る。このような折曲構造Ｂ１は、狭い空間でもヒューズ部２２３ｃの電流経路を長くし易い構造である。
また、第２接続部２２３ｂには、電極端子と溶接された少なくとも二つの溶接部位Ｗ１、Ｗ２が形成され得る。このとき、少なくとも二つの溶接部位Ｗ１、Ｗ２の間にはスリットＳ１が形成され得る。スリットＳ１は、少なくとも二つの溶接部位Ｗ１、Ｗ２間の電流経路をより長く設定でき、第２接続部２２３ｂと電極端子との間を効率的に抵抗溶接することができる。
さらに、第２接続部２２３ｂの少なくとも二つの溶接部位Ｗ１、Ｗ２は、水平方向からみて、ヒューズ部２２３ｃの折り曲げられた方向と垂直に配列され得る。例えば、図４に示されたように、ヒューズ部２２３ｃは、第２本体部２２３ａから下方に突出し、突出した端部は再度右側に折り曲げられて延び得る。そして、第２接続部２２３ｂには、電極端子１１２と溶接され、上下方向に配列された２個の溶接部位Ｗ１、Ｗ２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、ヒューズ部２２３ｃが第２本体部２２３ａから延びた方向を基準にして少なくとも１回折り曲げられ、第２接続部２２３ｂには、水平方向からみて、ヒューズ部２２３ｃの折り曲げられた方向と垂直に配列され、電極端子と溶接された少なくとも二つの溶接部位Ｗ１、Ｗ２が形成されることで、ヒューズ部２２３ｃが外力によって引っ張られても、垂直方向に配列された少なくとも二つの溶接部位Ｗ１、Ｗ２の強い接合力（引張力）によって接合された状態を効果的に維持することができる。これにより、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。
一方、本発明の一実施形態によるバッテリーパック（図示せず）は、上述したバッテリーモジュール２００を少なくとも一つ含み得る。そして、バッテリーパックは、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の装置（図示せず）、例えばＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：バッテリー管理システム）、電流センサ、ヒューズなどをさらに含み得る。
一方、本発明の一実施形態による電子デバイス（図示せず）は、上述したバッテリーモジュール２００を少なくとも一つ含む。電子デバイスは、バッテリーモジュール２００を収納するための収納空間が備えられたデバイスハウジング（図示せず）、及びユーザがバッテリーモジュール２００の充電状態を確認可能な表示部をさらに含み得る。
また、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車にも含まれ得る。すなわち、本発明の一実施形態による自動車は、車体内に上述した本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール２００を少なくとも一つ含むバッテリーパックが搭載され得る。
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有する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。
２００：バッテリーモジュール
２２０：モジュールバスバー
２２１：第１金属プレート
２２１ａ、２２１ｂ：第１本体部、第１接続部
２２３：第２金属プレート
２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄ：第２本体部、第２接続部、ヒューズ部、補強部
１００：電池セル
１１１、１１２：正極端子、負極端子
Ｂ１：折曲構造
２１０：モジュールハウジング
Ｐ１：接続開口
Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ：周縁部、周辺部
２３０：接着剤
２４０：補強部材
Ｐ２：固定孔
２１０ｐ：固定突起
２５０：クッション部材
Ｗ１、Ｗ２：溶接部位
２２０：モジュールバスバー
２２１：第１金属プレート
２２１ａ、２２１ｂ：第１本体部、第１接続部
２２３：第２金属プレート
２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄ：第２本体部、第２接続部、ヒューズ部、補強部
１００：電池セル
１１１、１１２：正極端子、負極端子
Ｂ１：折曲構造
２１０：モジュールハウジング
Ｐ１：接続開口
Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ：周縁部、周辺部
２３０：接着剤
２４０：補強部材
Ｐ２：固定孔
２１０ｐ：固定突起
２５０：クッション部材
Ｗ１、Ｗ２：溶接部位
Claims (9)
- 電極端子が形成された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを収容するように構成された内部空間を備えたモジュールハウジングと、
前記複数の電池セルを電気的に接続するように構成されたモジュールバスバーと、
を含み、
前記モジュールバスバーは、
前記モジュールハウジングの外面と対面するように位置した第１本体部、及び前記電極端子と接触するように構成された第１接続部が備えられた第１金属プレートと、
前記第１金属プレートの第１本体部の外側に積層された第２本体部、前記電極端子と接触するように構成された第２接続部、及び前記第２接続部と前記第２本体部との間を電気的に接続し、所定電流以上で断線するように構成されたヒューズ部を備え、前記第１金属プレートよりも薄い厚さを有する第２金属プレートと、
を備え、
前記第１金属プレート及び前記第２金属プレートのそれぞれには上下に打ち抜かれた固定孔が形成され、
前記モジュールハウジングは、前記第１金属プレート及び前記第２金属プレートのそれぞれを固定するように前記固定孔に挿入される固定突起、及び前記固定孔と前記固定突起との間に介在されるクッション部材を備える、バッテリーモジュール。 - 前記第２金属プレートは、
前記第２接続部と前記ヒューズ部との間に形成され、前記ヒューズ部の幅よりも広く形成された補強部を備える、請求項１に記載のバッテリーモジュール。 - 前記モジュールハウジングは、
内部空間に収容された前記電池セルの電極端子が外部に露出するように打ち抜かれた接続開口を備え、
前記補強部は、
一部分が前記接続開口を通して前記モジュールハウジングの内側に折り曲げられた、請求項２に記載のバッテリーモジュール。 - 電極端子が形成された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを収容するように構成された内部空間を備えたモジュールハウジングと、
前記複数の電池セルを電気的に接続するように構成されたモジュールバスバーと、
を含み、
前記モジュールバスバーは、
前記モジュールハウジングの外面と対面するように位置した第１本体部、及び前記電極端子と接触するように構成された第１接続部が備えられた第１金属プレートと、
前記第１金属プレートの第１本体部の外側に積層された第２本体部、前記電極端子と接触するように構成された第２接続部、及び前記第２接続部と前記第２本体部との間を電気的に接続し、所定電流以上で断線するように構成されたヒューズ部を備え、前記第１金属プレートよりも薄い厚さを有する第２金属プレートと、
を備える、バッテリーモジュールであって、
前記第２金属プレートは、
前記第２接続部と前記ヒューズ部との間に形成され、前記ヒューズ部の幅よりも広く形成された補強部を備え、
前記モジュールハウジングは、内部空間に収容された前記電池セルの電極端子が外部に露出するように打ち抜かれた接続開口を備え、
前記補強部は、一部分が前記接続開口を通して前記モジュールハウジングの内側に折り曲げられ、
前記補強部は、
前記接続開口の周縁部及び前記接続開口の周辺部のうち少なくとも一つに接着された、バッテリーモジュール。 - 前記第２金属プレートは、
前記ヒューズ部と前記第２本体部との連結部分を囲むように構成された補強部材を備える、請求項２に記載のバッテリーモジュール。 - 前記第２金属プレートは、
前記第１金属プレートの金属素材よりも比抵抗が大きい金属素材を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。 - 前記ヒューズ部は、
前記第２本体部から延びた方向を基準にして少なくとも１回折り曲げられ、
前記第２接続部には、水平方向からみて、前記ヒューズ部の折り曲げられた方向と垂直に配列され、前記電極端子と溶接された少なくとも二つの溶接部位が形成された、請求項１に記載のバッテリーモジュール。 - 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を少なくとも一つ含む、バッテリーパック。
- 請求項８に記載のバッテリーパックを含む、電子デバイス。
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