(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリーセルの電圧を検出するための、バッテリーモジュールのための電圧検出アセンブリであって、前記複数のバッテリーセルのそれぞれは、前記電圧検出アセンブリが前記複数のバッテリーセルを有するバッテリーモジュールに取り付けられた状態で、前記バッテリーセルの前側端部又は後側端部に形成される電極端子を有しており、その電圧検出アセンブリは、
（ａ）組立て形式で互いに結合されるべき上側ブロックケース及び下側ブロックケースであって、該上側ブロックケース及び下側ブロックケースは電気絶縁材料で作られ、該上側ブロックケース及び下側ブロックケースは、バッテリーセルの電極端子からなる電極端子接続部分に対応するバッテリーモジュールの（前又は後）領域に取り付けられる、上側ブロックケース及び下側ブロックケース、
（ｂ）バッテリーセルの電極端子接続部分にそれぞれ接続される上側列及び下側列導電センサー、
（ｃ）導電センサーにより検出される電圧をバッテリー管理システム（ＢＭＳ）に送信するためのコネクター、を含み、ここで、
前記上側ブロックケース及び前記下側ブロックケースは、電極端子接続部分にそれぞれ対応する位置で形成され、上方向に開放される取り付け溝を備え、前記上側列導電センサーは、上側列導電センサーが上側ブロックケースの取り付け溝に取り付けられる状態で、上側列電極端子接続部分に接続され、そして、下側列導電センサーは、下側列導電センサーが下側ブロックケースの取り付け溝に取り付けられる状態で、下側列電極端子接続部分に接続される、電圧検出アセンブリ。
【請求項２】
前記上側ブロックケースは、下方向に突出した結合部分をその外側の１つの側に備え、そして、前記下側ブロックケースは、下方向に窪んだ結合溝を備える結合部分に対応するその外側に備える、請求項１に記載の電圧検出アセンブリ。
【請求項３】
前記上側ブロックケースの取り付け溝が、それぞれの上側列導電センサーに対応するように、個別に形成される、請求項１に記載の電圧検出アセンブリ。
【請求項４】
前記下側ブロックケースの取り付け溝は、全ての下側列導電センサーが取り付けられる単一溝の形態で構成される、請求項１に記載の電圧検出アセンブリ。
【請求項５】
前記上側ブロックケース及び前記下側ブロックケースの取り付け溝は、電極端子接続部分に面する領域で上方向に窪んでいる開口（３１９、３３９）を有する、請求項１に記載の電圧検出アセンブリ。
【請求項６】
前記電極端子接続部分は、導電センサーが上から電極端子接続部分に挿入される構造を有するように形成される、請求項１に記載の電圧検出アセンブリ。
【請求項７】
前記導電センサーは、ワイヤを経由してコネクターに接続され、そして、それぞれのワイヤが外側から絶縁されることができるように、それぞれのワイヤが絶縁テープで覆われるか又は管状部材に取り付けられる、請求項１に記載の電圧検出アセンブリ。
【請求項８】
前記上側ブロックケース及び前記下側ブロックケースは、それぞれのワイヤが取り付けられる窪みをその前部に備え、そして、該窪みのそれぞれが、挿入されたワイヤの対応する１つを安定的に固定するため、交互に、配向された形式で形成された複数の突起をその内側に備える、請求項７に記載の電圧検出アセンブリ。
【請求項９】
バッテリーセルの温度を検出するためバッテリーセル温度センサー、及び／又は、クーラント導入部分のクーラントの温度を測るためクーラント温度センサーをさらに備える、請求項１に記載の電圧検出アセンブリ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一つに記載の電圧検出アセンブリを有するバッテリーモジュール。
【請求項１１】
前記バッテリーモジュールは、
（ａ）バッテリーセル又はユニットモジュールが横方向に積まれる状態で、互いに直列に接続される、複数のバッテリーセル又はユニットモジュールを有するバッテリーセルスタックであって、バッテリーセルスタックは、バッテリーセルの電極端子を外部入力及び出力端子に接続するため、その前部にバスバーを備える、バッテリーセルスタックと、
（ｂ）バッテリーセルスタックの１つの上側の端部及びバッテリーセルスタックの前側の一部分及び後側の一部分を覆うための、上側ケースであって、該上側ケースは、その前部に外部入力及び出力端子を備え、電圧検出アセンブリのその上側部分が該上側ケースに取り付けられる、上側ケースと、
（ｃ）バッテリーセルスタックの下側の端部並びにバッテリーセルスタックの前側の残りの部分及び後側の残りの部分を覆う状態で、上側ケースに結合される下側ケースであって、電圧検出アセンブリの下側部分が、その下側ケースに、取り付けられる、下側ケースと、を備える、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１２】
前記電圧検出アセンブリは、互いに接続された前記上側ケース及び前記下側ケースの前部の内側に取り付けられる、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１３】
バッテリーセルスタックが、プレート形状のバッテリーセルを備える複数のユニットモジュールを備え、それらのそれぞれは、その前側又は後側に形成される電極端子を有し、そして、ユニットモジュールのそれぞれは、バッテリーセルの電極端子が互いに直列に接続される状態で積まれる構造で配置された２以上のバッテリーセル、並びに、バッテリーセルの電極端子を除いてバッテリーセルスタックの外側全体を覆うように互いに結合される一組のセルカバーを備える、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１４】
前記ユニットモジュール中で互いに隣接して配置されるバッテリーセルの、電極端子は、互いに直列に接続され、電極端子接続部分を構成するため、電極端子が互いに面する状態で、互いに緊密に接触して配置される、請求項１３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１５】
バッテリーセルは、前記バッテリーセルが互いに隣接するように異なるユニットモジュール中で配置され、
前記バッテリーセルの電極端子は、互いに直列に接続されており、
さらに、前記電極端子は、垂直電極端子接続部分を構成するため、電極端子が垂直に曲げられた状態で、互いに緊密に接触して配置される、請求項１３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１６】
前記上側ケースは、その前部に一組のスリットを備え、そこを通じてバッテリーセルスタックの最も外側の電極端子に接続されるバスバーが挿入される、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１７】
前記バスバーのそれぞれは、バッテリーモジュールの最も外側の電極端子の対応する一つに電気的に接続された電極端子接続部分、並びに前記上側ケースの外部入力及び出力端子の対応する一つに接続された入力及び出力端子接続部分を備え、該入力及び出力端子接続部分は、電極端子接続部分からバッテリーモジュールの内側方向に垂直に曲げられる、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１８】
前記入力及び出力端子接続部分は、その上側部分に内側方向に窪んだ領域を備え、各外部入力及び出力端子は、該窪んだ領域に適合され、それにより、外部入力及び出力端子並びバスバーの対応する一つの間で電気的接続を実現する、請求項１７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１９】
さらに、バッテリーセル温度センサーを具備し、該バッテリーセル温度センサーは、バッテリーモジュールの中間領域に配置される、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項２０】
さらに、クーラント温度センサーを具備し、該クーラント温度センサーは、バッテリーモジュールの最も外側に配置される、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項２１】
ユニットモジュールとして請求項１１に記載のバッテリーモジュールを使用して製造されたバッテリーパック。
【請求項２２】
バッテリーパックは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車又はプラグインハイブリッド電気自動車のための電源として使用される、請求項２１に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、複数のバッテリーセルの電圧を検出するための、バッテリーモジュールのための電圧検出アセンブリであって、前記複数のバッテリーセルのそれぞれは、前記電圧検出アセンブリが前記複数のバッテリーセルを有するバッテリーモジュールに取り付けられた状態で、前記バッテリーセルの前側端部又は後側端部に形成された電極端子を有しており、前記電圧検出アセンブリは、上側のブロックケース、下側のブロックケース、上側列及び下側列の導電センサー及びコネクターを含み、ここで、前記上側ブロックケースと前記下側ブロックケースは、電極端子接続部分にそれぞれ対応する位置で形成される上向きに開いた取り付け溝を備え、上側列導電センサーが上側ブロックケースの取り付け溝中に取り付けられる状態で前記上側列導電センサーが上側列電極端子接続部分に接続され、そして、下側列導電センサーが下側ブロックケースの取り付け溝中に取り付けられる状態で前記下側列導電センサーが下側列電極端子接続部分に接続される、電圧検出アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、充電及び放電することができる、二次電池は、ワイヤレスモバイル装置のためのエネルギー源として広く使用されている。また、二次電池は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）及びプラグインハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  ＨＥＶ）のための電源として顕著に注目を引いており、それらは、化石燃料を使用する存在するガソリン及びディーゼル自動車により引き起こされる、例えば大気汚染のような、問題を解決するために開発されてきた。
【０００３】
小型のモバイル装置は、各装置のために、１つ又は数個のバッテリーセルを使用する。他方、中型又は大型の装置、例えば、自動車は、互いに電気的に接続された複数のバッテリーセルを有するバッテリーモジュールを使用する。なぜなら、高出力及び大容量が、中型又は大型の装置には必要だからである。
【０００４】
好ましくは、バッテリーモジュールは、できるだけ小さな寸法及び軽い重量であるように製造される。このため、高い統合性で積載されることができ小さな重量対容量比を有する、多角形のバッテリー又はポーチ形状のバッテリーが、中型又は大型バッテリーモジュールのバッテリーセルとして通常使用される。特に、多くの興味が被覆部材としてアルミニウムラミネートシートを使用するポーチ形状のバッテリーに現在集中されている。なぜなら、ポーチ形状のバッテリーは、軽量であり、ポーチ形状のバッテリーを製造する費用は低いからである。
【０００５】
また、複数のバッテリーセルが、バッテリーモジュールを構成するために組み合わされている。過電圧、過電流、又は過熱がバッテリーセルの幾つかで発生する場合には、それゆえ、バッテリーモジュールの安全性及び稼動効率は低下する。このため、そのような過電圧、過電流又は過熱を検出して制御するためにユニットを提供することが必要である。結果的に、リアルタイムに又は予め定められた間隔でバッテリーセルの稼動状態を確認するために、且つ、バッテリーセルの電圧を制御するために、電圧センサーは、バッテリーセルに接続される。しかしながら、そのような検出ユニットの設置又は接続は、バッテリーモジュールのアセンブリプロセスを複雑化する。さらに、短絡が、検出ユニットを設置又は接続するために使用される複数のワイヤのために起こるかもしれない。また、二次電池の広い応用の結果として、二次電池は、車両のための電源として使用されている。結果的に、強い衝撃又は振動が検出ユニットに加えられる場合にも、検出ユニットの接触状態を安定的に維持するため、固定ユニットを提供することが必要である。
【０００６】
他方、複数のバッテリーセルがバッテリーモジュール又は複数のユニットモジュールを構成するのに使用され、それぞれ予め定められた数のバッテリーセルを含む場合において、バッテリーセル又はユニットモジュールの間の機械的な結合及び電気的な接続を達成するため、多くの部材を提供することが通常必要である。しかしながら、そのような部材を組立てるプロセスは非常に複雑である。さらに、バッテリーセル又はユニットモジュールの間の機械的結合及び電気的な接続を達成するため、部材が結合され、溶接され、又は半田付けされる空間を提供することが必要である。結果として、全てのシステム寸法が増大する。寸法の増大は、前に記載されているように好ましくない。結果的に、よりコンパクトで高い構造安定性を示すバッテリーモジュールの高い必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本願発明は、上述の問題及び未だ解決されていない他の技術的な問題を解決するためになされた。
【０００８】
特に、本願発明の目的は、機械的な結合及び電気的接続を達成するため、複数の部材を使用することなく、単純なアセンブリ方法を使用して、製造することができるバッテリーモジュールのための電圧検出アセンブリを提供することである。
【０００９】
本願の別の目的は、バッテリーモジュールの生産性及びバッテリーモジュールの保守を改善するため独立して提供される電圧検出アセンブリを提供することである。
【００１０】
本願のさらなる目的は、バッテリーモジュールのための電圧検出アセンブリを含む所望の出力及び容量を有するために製造されるバッテリーモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明の一つの態様によると、上記及び他の目的は、複数のバッテリーセルの電圧を検出するための、バッテリーモジュールのための電圧検出アセンブリであって、前記複数のバッテリーセルのそれぞれは、前記電圧検出アセンブリがバッテリーモジュールに取り付けられた状態で、前記バッテリーセルの前側端部又は後側端部に形成される電極端子を有している、バッテリーモジュールのための電圧検出アセンブリの準備により、実現することができ、その電圧検出アセンブリは、（ａ）組立て形式で互いに結合されるべき上側ブロックケース及び下側ブロックケースであって、その上側ブロックケース及び下側ブロックケースは電気絶縁材料で作られ、その上側ブロックケース及び下側ブロックケースは、バッテリーセルの電極端子接続部分に対応するバッテリーモジュールの（前又は後）領域に搭載される、上側ブロックケース及び下側ブロックケース、（ｂ）バッテリーセルの電極端子からなる電極端子接続部分にそれぞれ接続される上側列及び下側列導電センサー、（ｃ）導電センサーにより検出される電圧をバッテリー管理システム（ＢＭＳ）に送信するためのコネクター、を含み、ここで、上側ブロックケース及び下側ブロックケースは、電極端子接続部分にそれぞれ対応する位置で形成され、上方向に開放される取り付け溝を備え、上側列導電センサーは、上側列導電センサーが上側ブロックケースの取り付け溝に取り付けられる状態に、上側列電極端子接続部分に接続され、そして、下側列導電センサーは、下側列導電センサーが下側ブロックケースの取り付け溝に取り付けらされる状態に、下側列電極端子接続部分に接続される。
【００１２】
本願発明によるバッテリーモジュールのための電圧検出アセンブリにおいて、上側列導電センサーが上側ブロックケースの取り付け溝に取り付けられる状態で、上側列導電センサーが上側列電極端子接続部分に接続され、そして、下側列導電センサーが下側ブロックケースの取り付け溝に取り付けられる状態で、下側列導電センサーが下側列電極端子接続部分に接続され、そして、それゆえ、電圧検出アセンブリのアセンブリ工程は、非常に単純であり、電圧検出アセンブリは、安定的に電圧を検出するため小型の構造を有している。
【００１３】
また、バッテリーセルの電圧を検出するための部材は、モジュラーアセンブリ構造を有するように構成される。結果的に、電圧検出アセンブリは、バッテリーモジュールの前部又は後部に容易に取り付けられることができる。
【００１４】
加えて、別のユニットとして構成される、アセンブリ構造は、アウトソーシングを通じて製造されることができる。結果的に、バッテリーモジュールの生産性を非常に改善することが可能である。また、コンポーネントが電圧検出アセンブリ欠陥を構成する場合、バッテリーモジュールの前部又は後部に取り付けられる電圧検出アセンブリは、バッテリーモジュールを分解することなく置き換えられ、それにより、従来のバッテリーモジュールの構造と比較して保守性を非常に改善できる。
【００１５】
上側ブロックケース及び下側ブロックケースの間の結合構造は、上側ブロックケース及び下側ブロックケースが簡単に互いに結合することができる限り、特に制限されない。例えば、上側ブロックケースは、下方向に突出した結合部分をその外側の１つの側部に備えることができ、下側ブロックケースは、下方向に窪んだ結合溝を結合部分に対応するその外側に備えることができる。
【００１６】
結果的に、上側ブロックケースの結合部分は、下側ブロックケースの結合溝に一致するので、それにより上側ブロックケース及び下側ブロックケースの間の結合を簡単に実現する。
【００１７】
別の例において、上側ブロックケースは、その外側の１つの側部に上方向に窪んだ結合溝を備えられることができ、そして下側ブロックケースは、結合溝に対応するその外側に上方向に突出する結合部分を備えられることができる。
【００１８】
上側ブロックケースの取り付け溝及び下側ブロックケースの取り付け溝の構造は、上側列導電センサーが上側ブロックケースの取り付け溝に簡単に取り付けられることができ、そして下側列導電センサーが下側ブロックケースの取り付け溝に簡単に取り付けられることができる限り、特に制限されない。例えば、上側ブロックケースの取り付け溝が、それぞれの上側列導電センサーに対応するように、個別に形成されることができる。結果的に、上側列導電センサーは、上側ブロックケースのそれぞれの取り付け溝に取り付けられることができる。この場合、導電センサーの間の接触が防がれるので、好ましい。
【００１９】
別の例において、下側ブロックケースの取り付け溝は、全ての下側列導電センサーが取り付けられる単一溝の形態で構成されてもよい。
【００２０】
取り付け溝は、電極端子接続部分に面する領域で上方向に窪んでもよい。この場合、導電センサーは、それぞれの取り付け溝で取り付けられ、そして次いで電極端子接続部分は、それぞれの取り付け溝に挿入され、それにより、導電センサーと電極端子接続部分の間で電気的接続を容易に実現する。
【００２１】
好ましい例において、電極端子接続部分は、導電センサーが上から電極端子接続部分に挿入される構造を有するように形成されてもよい。この場合、外部衝撃がバッテリーモジュールに加えられた場合でも、導電センサーと電極端子接続部分の間の電気的接続は、好ましく、安定的に、維持される。
【００２２】
導電センサーの構造は、導電センサーは、コネクターに容易に接続されることができ、それが検出された電圧をＢＭＳに送信する限り、特に制限されない。例えば、導電センサーは、ワイヤを経由してコネクターに接続されてもよく、それぞれのワイヤが外側から絶縁されることができるように、それぞれのワイヤが絶縁テープで覆われてもよく管状部材に取り付けられてもよい。管状部材は、例えば、中空絶縁パイプであってもよい。
【００２３】
好ましくは、上側ブロックケースと下側ブロックケースが、それぞれのワイヤが取り付けられる窪みをその前部に備え、それにより小型の構造を提供する。より好ましくは、窪みのそれぞれが、挿入されたワイヤの対応する１つを安定的に固定するため、交互に配向された形式で形成された複数の突起をその内側に備える。
【００２４】
一方、電圧検出アセンブリは、バッテリーセルの温度を検出するためにバッテリーセル温度センサー、及びクーラント導入部分のクーラントの温度を測るためにクーラント温度センサーをさらに含む。この場合、温度の余分な増加を検出して制御することが可能であり、それにより、バッテリーモジュールが発火又は爆発することを効果的に防止できる。
【００２５】
本願発明の別の目的によれば、上記の構成で電圧検出アセンブリを有するバッテリーモジュールを提供することである。
【００２６】
好ましい例において、バッテリーモジュールは、（ａ）バッテリーセル又はユニットモジュールが横方向に積まれる状態で、互いに直列に接続される、複数のバッテリーセル又はユニットモジュールを有するバッテリーセルスタックであって、バッテリーセルスタックは、バッテリーセルの電極端子を外部入力及び出力端子に接続するため、バスバーでその前部に提供される、バッテリーセルスタックと、（ｂ）バッテリーセルスタックの上側の端部、及びバッテリーセルスタックの前側の一部分及び後側の一部分を覆うための、上側ケースであって、その上側ケースは、外部入力及び出力端子でそれらの前部に備えられ、電圧検出アセンブリのその上側部分が上側ケースに取り付けられる、上側ケースと、（ｃ）下側ケースは、バッテリーセルスタックの下側の端部、及びバッテリーセルスタックの前側の残りの部分及び後側の残りの部分を覆う状態で、上側ケースに結合される下側ケースであって、電圧検出アセンブリの下側部分が、その下側ケースに、取り付けられる、下側ケースと、を含む。
【００２７】
参照のため、バッテリーセルの電気的接続部分の少なくとも幾つかは、ユニットモジュールに互いに直列に接続されるか、又は１つのユニットモジュール中のバッテリーセルの電気的接続部分の少なくとも幾つかは、別のユニットモジュール中のバッテリーセルの電気的接続部分の少なくとも幾つかに直列に接続されている。バッテリーセルの電極端子は、バッテリーセルの電極端子が互いに隣接するように、バッテリーセルが配置される状態に、互いに接続され、そして、予め定められた数のバッテリーセルは、複数のユニットモジュールを製造するためにセルカバーにより覆われる。一連の製造工程は部分的に変えてもよい。例えば、複数のユニットモジュールは、個別に製造されてもよく、そしてユニットモジュール間の電気的接続が実行されてもよい。
【００２８】
バッテリーセルの電極端子が互いに接続される状態でバッテリーセルが高い集中度で積まれるバッテリーセルスタックは、上側及び下側ケースに取り付けられ、それは垂直に分離されることができ、垂直方向に、アセンブリ型結合構造で互いに結合される。
【００２９】
バッテリーセルスタックは、上側及び下側ケースに取り付けられて上側及び下側ケースが互いに結合される場合、バッテリーセルスタックから容易に熱を放散するためにバッテリーセルスタックの対向主要面が上側及び下側ケースの外側に晒されるように、上側及び下側ケースはバッテリーセルスタックの縁部のみを覆う。前に記載したように、したがって、上側ケースは、バッテリーセルスタックの上側の端部と、バッテリーセルスタックの前側の一部分及び後側の一部分を覆い、そして下側ケースは、バッテリーセルスタックの下側の端部及びバッテリーセルスタックの前側の残りの部分及び後側の残りの部分を覆う。
【００３０】
他方、複数のバッテリーセルにより構成されるバッテリーモジュールにおいては、バッテリーモジュールの安全性及び稼動効率を考慮して電圧を測定及び制御する必要がある。特に、各バッテリーセルのため又はバッテリーセルの各電気的接続部分のため電圧を測定する必要がある。しかしながら、そのような電圧検出部材の設置は、バッテリーモジュールの構造をさらに複雑にする。
【００３１】
本願発明によるバッテリーモジュールにおいて、電圧検出アセンブリは、互いに接続された上側ケース及び下側ケースの前部内に取り付けられ、それにより上述の問題を解決する。すなわち、バッテリーモジュールは、電圧検出アセンブリが、互いに結合される上側ケース及び下側ケースの前部の内側に取り付けられるように、構成される。
【００３２】
電圧検出アセンブリがモジュラー構造を有するように構成され、互いに結合される上側ケース及び下側ケースの前部内に取り付けられるので、電圧検出部材が下側ケースの下側部分に配置されるワイヤを経由して互いに接続される下側ケースの前及び後部内に取り付けられる通常のバッテリーモジュールの構造と比較して、電圧検出部材は、より小型である。
【００３３】
バッテリーセルスタックは、それぞれがそれらの上側又は下側に形成される電極端子を有するプレート形状のバッテリーセルを含む複数のユニットモジュールを含んでもよい。ユニットモジュールのそれぞれは、バッテリーセルの電極端子が互いに直列に接続される状態で積まれる構造で配置された２以上のバッテリーセル、並びに、バッテリーセルの電極端子を除いてバッテリーセルスタックの外側全体を覆うように互いに結合される一組のセルカバーを含む。
【００３４】
上記構造の好ましい例において、ユニットモジュール中で互いに隣接して配置されるバッテリーセルの、電極端子は、互いに直列に接続されて、電極端子接続部分を構成するために、電極端子が互いに面する状態で、互いに緊密に配置されてもよい。
【００３５】
別の好ましい例において、バッテリーセルは、バッテリーセルが互いに隣接するように異なるユニットモジュール中で配置され、前記バッテリーセルの電極端子は、互いに直列に接続され、前記電極端子は、垂直電極端子接続部分を構成するため、電極端子が垂直に曲げられた状態で、互いに緊密に配置されてもよい。
【００３６】
上側ケースは、その前部に一組のスリットを備えてもよく、そこを通じてバッテリーセルスタックの最も外側の電極端子に接続されるバスバーが挿入される。結果的に、バスバーを上側ケースに容易に取り付けることが可能である。
【００３７】
バスバーのそれぞれは、バッテリーモジュールの最も外側の電極端子の対応する一つに電気的に接続された電極端子接続部分、並びに上側ケースの外部入力及び出力端子の対応する一つに接続された入力及び出力端子接続部分を含んでもよい。また、入力及び出力端子接続部分は、電極端子接続部分からバッテリーモジュールの内側に垂直に曲げられてもよい。
【００３８】
結果的に、上述の構成を備えたバスバーは、バッテリーモジュールの最も外側の電極端子及び上側ケースの外部入力及び出力端子に互いに、同時に接続されてもよく、それは好ましい。
【００３９】
上の構造において、バスバーのそれぞれの入力及び出力端子接続部分は、その上側部分に内側に窪んだ領域を備えてもよく、外部入力及び出力端子のそれぞれは、その窪んだ領域に適合することができ、それにより、外部入力及び出力端子及びバスバーの対応する一つの間で電気的接続を実現する。
【００４０】
結果的に、バスバーが外部入力及び出力端子に電気的に接続された後、バスバーが外れることを効果的に防止することが可能である。
【００４１】
一方、バッテリーモジュールは、さらに、バッテリーセル又はクーラント導入部分の温度を検出して制御するための温度センサーに加えて発火又は爆発からバッテリーモジュールを防ぐために電圧を検出するための電圧検出アセンブリを含んでよく、このようにして、バッテリーモジュールの安全性を改善しうる。
【００４２】
したがって、上の構造の例において、バッテリーモジュールは、さらに、バッテリーセル温度センサーを含んでもよく、そのバッテリーセル温度センサーは、温度が最も高いバッテリーモジュールの中間領域の温度を容易に検出するため、バッテリーモジュールの中間領域に配置されてもよい。
【００４３】
上記構造の別の例において、バッテリーモジュールは、クーラント温度センサーを含んでもよく、そのクーラント温度センサーは、バッテリーモジュールの最も外側に配置されたクーラント導入部分の温度を容易に検出するため、バッテリーモジュールの最も外側に配置されてもよい。
【００４４】
通常、バッテリーモジュールは、クーラントがバッテリーモジュールを冷却するためバッテリーモジュール中を流れる構造を有するように構成される。この場合において、バッテリーモジュールの冷却効率は、クーラント導入部分の温度に依存し、それゆえ、クーラント導入部分の温度を測定することが重要である。結果的に、上述されているように、クーラント温度センサーの設置構造は、バッテリーモジュールの安全性を改善するのに非常に好ましい。
【００４５】
本願発明によるバッテリーモジュールは、通常、小型構造を有するように構成される。また、構造的に安定な機械的結合及び電気的接続は、大きな数の部材を使用することなく達成される。加えて、予め定められた数、例えば、４、６、８又は１０の、バッテリーセル又はユニットモジュールが、バッテリーモジュールを構成する。結果的に、制限された空間中で必要な数のバッテリーモジュールを効果的に設置することが可能になる。
【００４６】
したがって、本願発明のさらなる態様によれば、ユニットモジュールとして上述した構成のバッテリーモジュールを使用して製造された高い出力及び容量の中型又は大型のバッテリーパックが提供される。
【００４７】
本願発明による中型又は大型のバッテリーパックは、所望の出力及び容量を基にしたバッテリーモジュールを結合することにより製造されてもよい。また、本願発明による中型又は大型のバッテリーパックは、前述したように設置効率及び構造安定性を考慮して、制限された設置空間を有し且つ頻繁な振動及び強烈な衝撃に晒される、電気自動車、ハイブリッド電気自動車又はプラグインハイブリッド電気自動車のための電源として好ましく使用される。
【発明の効果】
【００４８】
上述の記述から明らかなように、本願発明によるバッテリーモジュールのための電圧検出アセンブリは、機械的結合及び電気的接続を達成するため、複数の部材を使用することなく、単純なアセンブリ方法を使用して、製造されることができる。結果的に、電圧検出アセンブリの製造コストを減少させることが可能になる。また、強烈な外部衝撃又は振動が電圧検出アセンブリに加えられた場合でさえ、電圧を安定的に検出することが可能である。
【００４９】
また、本願発明による電圧検出アセンブリは、独立して提供されることができ、それにより、バッテリーモジュールの生産性及びバッテリーモジュールの保守管理を顕著に改善することができる。
【００５０】
加えて、本願発明による電圧検出アセンブリを含むバッテリーモジュールは、所望の電力及び容量を有する中型又は大型のバッテリーパックを製造するため、ユニットモジュールとして使用されることができる。
【００５１】
本願発明の上の及び他の目的、特徴及び他の利点は、添付の図面を考慮して、以下の詳細な説明から、より明確に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】バッテリーモジュールに取り付けられる、バッテリーセルの斜視図である。
【図２】図１の典型的な分解図である。
【図３】本願発明の実施形態による電圧検出アセンブリの斜視図である。
【図４】図３の電圧検出アセンブリの典型的な分解図である。
【図５】図３の電圧検出アセンブリの典型的な背面図である。
【図６】本願発明の実施形態によるバッテリーモジュールの斜視図である。
【図７】図６のバッテリーモジュールの典型的な分解図である。
【図８】上側ケース及び下側ケースを除いた図６のバッテリーモジュールの構造の斜視図である。
【図９】図８のバッテリーモジュールの典型的な平面図である。
【図１０】本願発明の別の実施形態によるバッテリーモジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
ここで、本願発明の好ましい実施形態が、添付の図面を参照して、詳細に記載される。しかしながら、本願発明の範囲、例示された実施形態により限定されることはないことに留意されたい。
【００５４】
図１は、本願発明により、ユニットモジュール中に取り付けられる、例示的なバッテリーセルを典型的に例示する斜視図であり、そして、図２は図１の典型的な分解図である。
【００５５】
これらの図面を参照すると、ポーチ形状のバッテリーセル２００は、カソード、アノード、カソード及びアノードの間にそれぞれ配置されるセパレーター、を含む電極アセンブリ２１０が、密閉された状態で、ポーチ形状のバッテリーケース１００に取り付けられる、構造を有するように構成され、電極アセンブリのカソード及びアノードタブ２２０及び２３０に電気的に接続された２つの電極リード２２２及び２３２は、外側に晒されるようにする。
【００５６】
バッテリーケース１００は、電極アセンブリ２１０が配置される、窪んだ受容部分１４２を有するケース本体１４０、及びケース本体１４０に一体的に接続されるカバー１５０を含む。
【００５７】
スタック型又はスタック／フォールディング型構造を有するように構成された電極アセンブリ２１０のカソードタブ２２０及びアノードタブ２３０は、それぞれ電極リード２２２及び２３２に、溶接により接続される。また、絶縁性フィルム２４０は、熱溶接装置と電極リード２２２及び２３２の間で短絡が発生することを防ぐため、並びに、カバー１５０が熱溶接装置を使用してケース本体１４０の余剰部分１４４に熱的に溶接される場合に、電極リード２２２及び２３２と電極ケース１００の間の密閉を達成するために、電極リード２２２及び２３２のそれぞれの頂上部及び底部に取り付けられる。
【００５８】
ケース本体１４０は、外側樹脂層１１０、分離金属層１２０及び内側樹脂層１３０を含む。同様に、カバー１５０は、外側樹脂層１１０、分離金属層１２０及び内側樹脂層１３０を含む。カバー１５０の内側樹脂層１３０は、ケース本体１４０の外側及びカバー１５０の外側に適用される熱溶接装置（示されていない）から発生する熱及び圧力により、ケース本体１４０の内側樹脂層１３０に、緊密に接触して、固定される。
【００５９】
ケース本体１４０の余剰部分１４４とカバー１５０の間の接触領域は、電解質で含浸された、電極端子２１０が、密閉部分を形成するため、受容部分１４２中に、配置される状態で、熱的に溶接される。
【００６０】
図３は、本願発明の実施形態による電圧検出アセンブリを典型的に示す斜視図であり、そして、図４は、図３の電圧検出アセンブリの典型的な分解図である。
【００６１】
図７と一緒にこれらの図面を参照すると、電圧検出アセンブリ３００は、上側ブロックケース３１０、下側ブロックケース３３０、バッテリーセルの電極端子接続部分４０６及び４０４（図７参照）にそれぞれ接続された上側列及び下側列導電センサー３２２及び３２４、並びに、導電センサーにより検出された電圧をバッテリー管理システム（ＢＭＳ）に送信するためのコネクター３４０を含む。
【００６２】
上側ブロックケース３１０及び下側ブロックケース３３０は、互いに、組立て形式で結合される。上側ブロックケース３１０及び下側ブロックケース３３０は、電気的に絶縁性の材料から作られる。上側ブロックケース３１０及び下側ブロックケース３３０は、バッテリーセルの電極端子接続部分４０６及び４０４に対応するバッテリーモジュール９００の前部にそれぞれ取り付けられる。
【００６３】
また、上側ブロックケース３１０及び下側ブロックケース３３０は、電極端子接続部分４０６及び４０４に対応する位置に形成されて、上方向に開放される、取り付け溝３１２及び３３２を、それぞれ含む。
【００６４】
上側ブロックケース３１０は、下方向に突出する結合部分３１４をその外側の１つの側部に備える。下側ブロックケース３３０は、下方向に窪んだ結合溝３３４を結合部分３１４に対応するその外側に備える。
【００６５】
また、上側ブロックケース３１０の取り付け溝３１２は、それぞれの上側列導電センサー３２２に対応するように個別に形成される。下側ブロックケース３３０の取り付け溝３３２は、上側列導電センサー３２４の全てが取り付けられる単一の溝の形態で構成される。
【００６６】
上側ブロックケース３１０及び下側ブロックケース３３０は、ワイヤ３２６及び３２８の中間部分が取り付けられる窪み部分３１８及び３３８をその前部に備える。複数の突起３１６及び３３６は、挿入されたワイヤ３２６及び３２８の中間部分に安定的に固定するため、交互に向けられた形式で、窪み部分３１８及び３３８の内側に形成されて、挿入されたワイヤ３２６及び３２８の中間部分が外れることができないようにする。
【００６７】
一方、電極端子接続部分は、導電センサー３２２及び３２４が上からバッテリーセルの電極端子接続部分４０６及び４０４に挿入される構造を有するように形成される。導電センサー３２２及び３２４は、ワイヤ３２６及び３２８経由でコネクター３４０に接続される。ワイヤ３２６及び３２８のそれぞれは、絶縁性テープで覆われるか、又は絶縁性パイプ３２０中に取り付けられて、ワイヤ３２６及び３２８のそれぞれが外側から分離されることができるようにする。
【００６８】
上側列導電センサー３２２は、上側列導電センサー３２２が上側ブロックケース３１０の取り付け溝３１２中に取り付けられる状態で、上側列電極端子接続部分４０６に接続される。下側列導電センサー３２４は、下側列導電センサー３２２が下側ブロックケース３３０の取り付け溝３３２中に取り付けられる状態で、下側列電極端子接続部分４０４に接続される。
【００６９】
図５は、図３の電圧検出アセンブリの典型的な背面図である。
【００７０】
図４及び７と一緒に図５を参照すると、導電センサー３２２及び３２４が上側ブロックケース３１０及び下側ブロックケース３３０の取り付け溝３１２及び３３２中に適合される状態で固定される、導電センサー３２２及び３２４は、上側ブロックケース３１０及び下側ブロックケース３３０の後開口３１９及び３３９を通じて、電極端子接続部分４０６及び４０４に、接続される。
【００７１】
また、バッテリーモジュール９００（図７参照）の上側ケース５００（図７参照）に取り付けられるように構成される、結合部材３５０は、電圧検出アセンブリ３００の後部から突出し、そして、バッテリーモジュール９００の上側ケース５００は、結合部材３５０に対応する結合溝５０６をその前部に備える。結合溝は、バッテリーモジュール９００の下側ケース６００に形成されてもよい。
【００７２】
図６は、本願発明の実施形態によるバッテリーモジュールを典型的に例示する斜視図であり、そして図７は、図６のバッテリーモジュールの典型的な分解図である。
【００７３】
これらの図面を参照すると、バッテリーモジュール９００は、ユニットモジュール４０８が横方向に積まれる状態で互いに直列に接続される複数のユニットモジュール４０８を有するバッテリーセルスタック４００と、電圧検出アセンブリ３００の上側部分が取り付けられる上側ケース５００と、そして、電圧検出アセンブリ３００の下側部分が取り付けられる下側ケース６００とを含む。
【００７４】
また、バッテリーセルの電極端子を外部入力及び出力端子に接続するため、バスバー４０２は、バッテリーセルスタック４００の前部に取り付けられる。
【００７５】
上側ケース５００は、バッテリーセルスタック４００の上側の端部並びにバッテリーセルスタック４００の前側の一部分及び後側の一部分を覆う。上側ケース５００は、外部入力及び出力端子５０２をその前部に備え、そしてバッテリーセルスタックの最も外側の電極端子に接続されているバスバー４０２を通じて、一組のスリット５０４が挿入される。下側ケース６００は、下側ケース６００がバッテリーセルスタック４００の下側の端部及びバッテリーセルスタックの前側の残りの部分及び後側の残りの部分を覆うような状態で、上側ケース５００に結合される。
【００７６】
電圧検出アセンブリ３００は、互いに接続される上側ケース５００及び下側ケース６００の前部の内側に取り付けられる。
【００７７】
図８は、上側ケース及び下側ケースを除いた図６のバッテリーモジュールの構造を典型的に例示する斜視図である。
【００７８】
図７と一緒に、図８を参照して、バッテリーセルスタック４００は、プレート形状のバッテリーセルを含む４つのユニットモジュールであって、そのそれぞれがその前側端部で形成された電極端子を有するものを含む。なお、電極端子は、バッテリーセルの後側端部に設けられてもよい。
【００７９】
ユニットモジュール４０８のそれぞれは、バッテリーセルの電極端子が互いに直列に接続された状態で積まれた構造で配置される２つのバッテリーセルと、バッテリーセルの電極端子を除いてバッテリーセルスタックの外側全体を覆うように互いに接続された一組のセルカバー４１０とを含む。
【００８０】
バスバー４０２のそれぞれは、バッテリーモジュールの最も外側の電極端子の対応する一つに電気的に接続された電極端子接続部分４１２と、上側ケース５００の外部入力及び出力端子５０２の対応する一つに電気的に接続された入力及び出力端子接続部分４１４とを含む。入力及び出力端子接続部分４１４は、電極端子接続部分４１２からバッテリーモジュール４００の内側方向に垂直に曲げられる。
【００８１】
また、入力及び出力端子接続部分４１４は、その上側部分に内側に窪んだ領域４１６を備える。外部入力及び出力端子５０２のそれぞれは、入力及び出力端子接続部分４１４の対応する１つの窪んだ領域４１６に適合され、それにより、外部入力及び出力端子５０２のそれぞれとバスバー４０２の対応する一つの間に電気的接続を実現する。
【００８２】
図９は、図８のバッテリーモジュールの典型的な平面図であり、そして、図１０は、本願発明の別の実施形態によるバッテリーモジュールを典型的に例示する斜視図である。
【００８３】
最初に図９を参照して、バッテリーセルの温度を検出するためのバッテリーセル温度センサー３２８は、バッテリーモジュール９００の中間領域に配置される。
【００８４】
また、ユニットモジュール４０８中に互いに隣接して配置されたバッテリーセルの、互いに直列に接続された、電極端子９０２及び９０４は、電極端子が、電極端子接続部分９０６を構成するため互いに面する状態に、互いに緊密に接触して配置される。さらに、電極端子９０４及び９０８が、垂直電極端子接続部分９１０を構成するために、垂直に曲げられる状態で、互いに近接したバッテリーセルが、互いに緊密に接触して配置されるように、異なるユニットモジュール４０８及び４０９に配置されたバッテリーセルの電極端子９０４及び９０８は、互いに直列に接続される。
【００８５】
ここで、図１０を参照して、クーラント導入部分中のクーラントの温度を測定するためのクーラント温度センサー３２９は、バッテリーモジュール９０２の最も外側の側部に配置される。
【００８６】
本願発明の好ましい実施形態が例示の目的のために開示されるにも関わらず、当業者は、添付の請求項で開示されるような本発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加及び置換が可能であることを理解しうる。
【符号の説明】
【００８７】
１００  バッテリーケース
１１０  外側樹脂層
１２０  分離金属層
１３０  内側樹脂層
１４０  ケース本体
１４２  窪んだ受容部分
１４４  余剰部分
１５０  カバー
２００  バッテリーセル
２１０  電極アセンブリ
２２０  カソードタブ
２２２  電極リード
２３０  アノードタブ
２３２  電極リード
２４０  絶縁性フィルム
３００  電圧検出アセンブリ
３１０  上側ブロックケース
３１２  取り付け溝
３１４  結合部分
３１６  突起
３１８  窪み部分
３１９  後開口
３２２  上側列導電センサー、下側列導電センサー
３２４  上側列導電センサー、下側列導電センサー
３２６  ワイヤ
３２８  ワイヤ
３２９  クーラント温度センサー
３３０  下側ブロックケース
３３２  取り付け溝
３３４  結合溝
３３６  突起
３３８  窪み部分
３３９  後開口
３４０  コネクター
３５０  結合部材
４００  バッテリーセルスタック
４０２  バスバー
４０４  電極端子接続部分
４０６  電極端子接続部分
４０８  ユニットモジュール
４０９  ユニットモジュール
４１０  セルカバー
４１２  電極端子接続部分
４１４  入力及び出力端子接続部分
４１６  窪んだ領域
５００  上側ケース
５０２  外部入力及び出力端子
５０４  一組のスリット
５０６  結合溝
６００  下側ケース
９００  バッテリーモジュール
９０２  電極端子、バッテリーモジュール
９０４  電極端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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