(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の連続的に積まれたプレート形状のバッテリーセルを備えるバッテリーモジュールであって、
前記バッテリーモジュールは、２つ以上のセルユニットが、バッテリーセルが電気的に互いに接続された状態で積まれる、構造を有するように構成され、
セルユニットのそれぞれが、バッテリーセルが互いに緊密に密着するような状態で２以上のバッテリーセルが互いに並列に接続される、構造を有するように構成され、
セルユニットのバッテリーセルの電極端子の間の並列接続が単一の溶接ポイントで１対１で溶接されることにより達成され、
前記セルユニットの間の直列接続及びバッテリーセルの間の並列接続が、バスバーを使用して、同時に達成され、かつ
前記バスバーが、セルユニットの間の直列接続のための中間の直列溶接部分及びバッテリーセルの間の並列接続のための横の並列溶接部分のペアを備え、前記横の並列溶接部分が中間の直列溶接部分の対向側部から延在するバッテリーモジュール。
【請求項２】
プレート形状のバッテリーセルのそれぞれが、カソード／セパレーター／アノード構造の電極アセンブリが、樹脂層及び金属層を備えるラミネートシートから形成されるバッテリーケース中に取り付けられ、カソード端子及びアノード端子がバッテリーケースの対向端部から突出するように構成される請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
セルユニットのそれぞれは、バッテリーセルが互いに緊密に接触する状態にバッテリーセルが金属ハウジングに取り付けられる構造を有するように構成される請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
２以上のバッテリーセルを覆うために、バッテリーセルのカソード及びアノード端子を除くバッテリーセルスタックの全外側を覆うような方法で、金属ハウジングが互いに結合される請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
金属ハウジングは、バッテリーセルスタックの外側の形状に対応する内側構造を有し、金属ハウジングは、アセンブリ結合方法で、互いに結合されるように構成されるセクション結合部品を有する請求項４に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記セクション結合部品は、金属ハウジングが互いに向かい合うように、金属ハウジングは互いに接触する状態で、金属ハウジングが押し込まれるとき、金属ハウジングが互いに弾性結合することより係合される雄及び雌結合構造を有するように構成される請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
金属ハウジングのそれぞれが、高い熱伝導性を示す金属シートから形成される請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
セルユニットのそれぞれは、２つのバッテリーセルが互いに並列に接続される構造を有するように構成される請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
バッテリーセルの間の並列接続は、第１バッテリーセルの電極端子の一端部を第２のバッテリーセルの電極端子の一側部へ、第１バッテリーセルの電極の端部が２回曲げられるような状態で緊密に接触する形式で溶接することにより、達成される請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１０】
セルユニットの間の直列接続は、第１セルユニットの電極端子の一端部及び第２セルユニットの電極端子の一端部を、それぞれ、’┐’形状に曲げて、前記第１セルユニットと前記第２セルユニットの重複部分を溶接することにより達成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１１】
セルユニットの最も外側の１つの電極端子は、単一の溶接ポイントで１対１に溶接することにより、外部入力及び出力端子に溶接される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１２】
バスバーは、ストリップ形状のシートから形成されてもよく、そしてバスバーは、横の並列溶接部分が、中間の直列溶接部分から上側に曲げられる構造を有するように構成される請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１３】
電極端子が開口部を通じて挿入されるように、開口部が、中間の直列溶接部分と横の並列溶接部分の間に形成される、請求項１２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１４】
セルユニットの上側に積まれた一つのものの電極端子が、前記中間の直列溶接部分の上に溶接され、セルユニットの下側に積まれた一つのものの電極端子が前記中間の直列溶接部分の底部に溶接される請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１５】
バッテリーモジュールの数がバッテリーパックの電力出力及び容量に基づいて設定されている、請求項１に記載されている２つ以上のバッテリーモジュールを備えるバッテリーパック。
【請求項１６】
前記バッテリーパックが、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１５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、改善された溶接信頼性を有するバッテリーモジュール及びこれを含む中型又は大型バッテリーパックに関し、より詳しくは、複数の連続的に積み重ねられたプレート形状のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールに関し、前記バッテリーモジュールは、２以上のセルユニットが、バッテリーセルが電気的に互いに接続される状態で、積み重ねられ、その各セルユニットは、２つ以上のバッテリーセルが互いに並列に接続されてそのバッテリーセルは互いに緊密に接触する、構造を有するように構成され、セルユニットのバッテリーセルの電極端子の間の並列接続が単一の溶接ポイントで１対１で溶接されることにより達成される、構造を有するように構成される。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、充電されて、そして、放電されることができ、ワイヤレスモバイル装置の電源として広く使用されている。また、二次電池は、化石燃料を使用するガソリン及びディーゼル車両の存在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発展している、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）を含む、高出力及び大容量を要する装置の電源として著しい注目を引いてきている。
【０００３】
そのような装置は、高出力及び大容量を提供するために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、中型又は大型のバッテリーモジュールを使用する。
【０００４】
中型又は大型バッテリーモジュールは、好ましくはできるだけ小さな寸法と重量を有するように製造される。この理由により、角柱バッテリー又はポーチ型バッテリーが、高い集積度で積まれることができ、そして少ない容量重量比を有するので、中型又は大型のバッテリーモジュールのバッテリーセル（ユニットセル）として、通常使用される。特に、多くの興味が、現在、被覆部材としてアルミニウムラミネートを使用する、ポーチ型バッテリーに集中しており、なぜなら、ポーチ型バッテリーの重量は低く、ポーチ型バッテリーの製造コストは低く、ポーチ型バッテリーの形状を修正することは容易であるからである。
【０００５】
図１は、従来のポーチ型のバッテリーを典型的に示す斜視図である。図１に示されたポーチ型のバッテリー１０は、２つの電極端子１１及び１２がバッテリー本体の上側及び下側端部からそれぞれ突出するが、電極端子１１及び１２は、互いに反対の構造を有するように構成されている。被覆部材１４は、上側及び下側被覆部分を含む。すなわち、被覆部材１４は、２つのユニットの部材である。電極アセンブリ（示されていない）は、被覆部材１４の上側及び下側被覆部分の間に規定される受容部分に受容される。対向側部１４ａ及び上側及び下側端部１４ｂ及び１４ｃは、その被覆部材１４の上側及び下側被覆部分の接触領域であり、互いに結合され、それによりポーチ型バッテリー１０が製造される。
【０００６】
被覆部材１４は、樹脂層／金属フィルム層／樹脂層のラミネート構造を有するように構成される。結果として、被覆部材の上側及び下側被覆部分の対向側部１４ｂ及び上側及び下側端部１４ａ及び１４ｃを、互いに接触し、互いに熱及び圧力を互いにそれらの樹脂層を溶接するように被覆部材１４の上側及び下側被覆部材の対向側部１４ａ及び上側及び下側端部１４ｂ及び１４ｃに加えることにより、結合することができる。状況により、被覆部材１４の上側及び下側被覆部分の対向側部１４ａ及び上側及び下側端部１４ｂ及び１４ｃは、互いに接着剤を使用して接着されてもよい。被覆部材１４の対向側部１４ａに対して、被覆部材１４の上側及び下側被覆部分の同じ樹脂層が、互いに直接的に接触して、それにより被覆部材１４の対向側部１４ａで均一な密閉が、溶接により達成される。被覆部材１４の上側端部１４ｂ及び下側端部１４ｃに対して、他方、電極端子１１及び１２は、被覆部材１４の上側端部１４ｂ及び下側端部１４ｃからそれぞれ突出する。この理由により、被覆部材１４の上側及び下側被覆部分の上側及び下側端部１４ｂ及び１４ｃは、互いに熱的に溶接される一方、電極端子１１及び１２の厚み及び電極端子１１及び１２と被覆部材１４の間の材料の差異を考慮して、被覆部材１４の密閉度を増すように、フィルム型密閉部材１６は、電極端子１１及び１２と被覆部材１４との間に置かれる。
【０００７】
しかしながら、被覆部材１４の機械的強度は低い。したがって、安定構造を有するバッテリーモジュールを製造するために、バッテリーセル（ユニットセル）は、通常、例えばカートリッジのような、パックケースに取り付けられる。しかしながら、中型又は大型バッテリーモジュールが設置される、装置又は車両は、限られた設置スペースしかない。このため、例えば、カートリッジのような、パックケースを使用することの結果として、バッテリーモジュールの寸法が増大すれば、空間利用率は下がる。また、バッテリーセルは、バッテリーセルの充電及び放電中に、拡大及び収縮を繰り返し、バッテリーセルの機械的強度の低下により結果として熱的に溶接された部分が互いに分離されるかもしれない。
【０００８】
さらに、ポーチ型バッテリー１０の電極端子１１及び１２は、円柱状のバッテリー又は角柱状のバッテリーの電極端子よりも、大きな面積と薄い厚みを有し、その結果、電気的接続は、バッテリーモジュール又はバッテリーパックの構成により、制限されるかもしれない。
【０００９】
一方、中型又は大型バッテリーパックに取り付けられているバッテリーモジュールは、高い集積度で複数のバッテリーセルを積むことにより通常製造される。隣り合うバッテリーセルの電極端子は、互いに、電気的に接続される。
【００１０】
図２は、従来のバッテリーモジュールの電気的接続構造を典型的に示す斜視図である。
【００１１】
図２を参照して、バッテリーモジュール５０は、セルユニット２０は互いに直列に接続される一方、セルユニット２０が積まれる構造を有するように構成される。特に、どの２つのバッテリーセル１０も、互いに直列に接続される一方、電気的絶縁性パーティション１５がどの２つのバッテリーセル１０の間にも配置される。
【００１２】
結果として、バッテリーモジュールの電極端子が、互いに、単一の溶接ポイントで１対１で溶接されることにより、接続される。
【００１３】
しかしながら、セルユニットが積まれる一方、互いに並列に接続される場合、電極端子の間に３つ以上の接続部が必要とされ、バッテリーモジュールの構造が複雑になり、同じ領域が溶接される場合に内部抵抗が増大する結果となる。
【００１４】
結果的に、高出力及び大容量を提供し、溶接信頼性を維持する一方、内部抵抗を最小化することができるバッテリーモジュールの必要性が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、本願発明は、上記の問題及びまだ解決されていない他の技術的問題を解説するためになされた。
【００１６】
特に、本願発明の目的は、互いに直列に接続されたセルユニットのバッテリーセルが、大容量を提供するために、互いに並列に、電気的に接続され、その並列接続は、単一の溶接ポイントで１対１で溶接されることにより達成され、それによりバッテリーモジュールは、電極端子を含み、様々な形状に構成されたバスバーが提供され、そしてバッテリーパックの内部抵抗が最小化されることである。
【００１７】
本願発明の別の目的は、それ自体の重量及び寸法の増大を最小化させることができる一方、バッテリーセルの機械的強度を効果的に増加させることができるバッテリーセルユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願発明の一実施態様に従うと、上の及び他の目的は、複数の連続的に積まれたプレート形状のバッテリーセル（以降、バッテリーセルとして参照される）を含むバッテリーモジュールであって、バッテリーモジュールは、２つ以上のセルユニットが、バッテリーセルが電気的に互いに接続された状態で積まれる、構造を有するように構成され、セルユニットのそれぞれが、バッテリーセルが互いに緊密に密着するような状態で２以上のバッテリーセルが互いに並列に接続されて、セルユニットのバッテリーセルの電極端子の間の並列接続は単一の溶接ポイントで１対１で溶接されることにより達成される、バッテリーモジュールの提供により達成されることができる。
【００１９】
通常、バッテリーモジュールは、セルユニットが互いに直列に接続される状態にセルユニットが積まれるように構成される。セルユニットの電極端子は、互いに、１対１で溶接することにより溶接されるか、又はセルユニットの電極端子は、バスバーに、１対１で溶接することにより溶接される。しかしながら、バッテリーモジュールの容量を考慮して、セルユニットの間の並列接続がなされる場合において、溶接が両電極端子間での溶接中に、又は電極端子及びバスバーの間での溶接中に同じ領域で実行され、溶接された部分で内部抵抗が増大するという結果になる。
【００２０】
本願発明によるバッテリーモジュールにおいて、他方、セルユニットは互いに直列に接続され、セルユニットのそれぞれのバッテリーセルは、互いに並列に接続されて、バッテリーセルの電極端子間の並列接続は１対１で溶接により達成され、それにより溶接された部分での内部抵抗を最小化する一方、バッテリーモジュールの容量を増加させる。また、この構造において、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）の電圧測定部分の数が、バッテリーセルの数と比べてかなり減少され、それによりバッテリーパックの製造コストを効果的に減少させる。
【００２１】
好ましくは、バッテリーセルのそれぞれは、プレート形状の二次電池であり、それは薄い厚みと相対的に大きな幅と長さを有し、バッテリーモジュールの総寸法が、バッテリーセルが積まれてバッテリーモジュールを構成するときに、最小化されるようにする。そのような二次電池の好ましい例は、カソード／セパレーター／アノードの電極アセンブリは、樹脂層及び金属層を含むラミネートシートから形成されるバッテリーケース中に取り付けられ、カソード端子及びアノード端子がバッテリーケースの対向端部から突出するように構成されることができる。特に、電極アセンブリは、アルミニウムラミネートシートから形成されるポーチ形状のケース中で取り付けられてもよい。上記構造を有するために構成された二次電池は、「ポーチ形状のバッテリーセル」として参照されてもよい。
【００２２】
好ましい例において、セルユニットのそれぞれは、バッテリーセルが互いに緊密な状態で、バッテリーセルが金属ハウジングに取り付けられる構造を有するように構成されてもよい。
【００２３】
上述の構造において、２以上のバッテリーセルを覆うために、バッテリーセルのカソード及びアノード端子を除くバッテリーセルスタックの全外側を覆うような方法で、金属ハウジングが互いに結合されてもよい。結果として、金属ハウジングは、バッテリーセルを保護し、それは、低い機械的強度、及び、バッテリーセルの充電及び放電中に、拡大及び収縮の繰り返しの変化を抑制し、それにより、バッテリーセルの密閉部分を互いから分離することから防ぐ。
【００２４】
特に、金属ハウジングは、バッテリーセルスタックの外側の形状に対応する内側構造を有してもよく、特に、金属ハウジングは、追加の連結部材を必要としないアセンブリ連結方法で、互いに連結されるように構成されてもよい。代表的な例として、金属ハウジングのセクショナル結合部品は、金属ハウジングが互いに向かい合うように、金属ハウジングは互いに接触する状態で、金属ハウジングが押し込まれるとき、金属ハウジングが互いに弾性結合することより係合される雄及び雌結合構造を有するように構成されてもよい。
【００２５】
一方、二次電池の充電及び放電中に、熱が二次電池から発生する。二次電池の寿命を増大させ、二次電池の安全性を守るために、二次電池から発生した熱を外側に効果的に放出することが重要である。したがって、好ましくは、金属ハウジングのそれぞれが、高い熱伝導性を示す金属シートから形成され、それによりバッテリーセルから発生した熱がより簡単に外側に排出される。
【００２６】
好ましい実施例において、セルユニットのそれぞれは、バッテリーセルが互いに並列に接続される構造を有するように構成されてもよい。例えば、セルユニットのそれぞれが２つのバッテリーセルを含んでもよい。
【００２７】
この場合において、各セルユニットのバッテリーセルの間の並列接続は、第１バッテリーセルの電極端子の一端部を第２のバッテリーセルの電極端子の一側部へ、第１バッテリーセルの電極の端部が２回曲げられるような状態で緊密に接触する形式で溶接することにより、達成されてもよい。
【００２８】
また、セルユニットの間の直列接続は、第１セルユニットの電極端子の一端部及び第２セルユニットの電極端子の一端部を、’┐’形状に曲げて、第１セルユニットと第２セルユニットの重複部分を溶接することにより達成されてもよい。
【００２９】
結果的に、電極端子間の電気接続は、溶接ポイントが電極端子の端部の曲げ部分に配置される状態で直列接続及び並列接続を通じて達成され、それにより効果的に内部抵抗を減少させる。
【００３０】
例として、セルユニットの最も外側の１つの電極端子は、単一の溶接ポイントで１対１に溶接することにより、外部入力及び出力端子に溶接されてもよい。この場合において、前に記載されているように、第１バッテリーセルの電極端子の一端部は、第２バッテリーセルの電極端子の一つの側部に、第１バッテリーセルの電極端子の端部が２回曲げられる状態で、緊密に接触する形式で、溶接され、そして、外部入力及び出力端子は電極端子の間の溶接ポイントから離れた位置で第２バッテリーセルの電極端子に接続される。
【００３１】
一方、セルユニットの間の直列接続及びバッテリーセルの間の並列接続は、セルユニットの間の直列接続及びバッテリーセルの間の並列接続が単一の溶接ポイントで１対１に溶接することにより実行されるように、バスバーを使用して、同時に達成される。
【００３２】
特に、バッテリーセルのそれぞれが、アルミニウム材料から作られた電極端子を含んでいる場合には、セルユニットがバスバーを使用して互いに接続される場合、たとえアルミニウム材料の厚みが薄いとしても、アルミニウム材料は、銅材料よりも、より素晴らしい物理特性及び延性を示すため、より高い強度を維持することが可能になる。
【００３３】
また、バスバーを含むバッテリーパックが製造される場合において、電圧がそれぞれのバスバーを通じて測定される。結果的に、バッテリーセルの数と比較して、ＢＭＳの電圧測定部分の数を減少させることが可能である。さらに、バッテリーパックをより小さな構造で製造することが可能である。
【００３４】
好ましい実施例において、バスバーは、セルユニットの間の直列接続のための中間の直列溶接部分及びバッテリーセルの間の並列接続のための並列溶接部分のペアを含んでもよく、その横の並列溶接部分は、中間の直列溶接部分の対向側部から延在する。
【００３５】
バスバーの構造は、電極端子が互いに１対１溶接することにより接続されることができる限り、特に制限されない。例えば、バスバーは、ストリップ形状のシートから形成されてもよく、そしてバスバーは、横の並列溶接部分が、中間の直列溶接部分から上側に曲げられる構造を有するように構成されてもよい。結果的に、電極端子は、中間の直列溶接部分及び横の並列溶接部分に接続され、それらは、互いから間隔を空け、それにより接続部分で内部抵抗を最小化する。
【００３６】
また、開口部が、中間の直列溶接部分と横の並列溶接部分の間に形成されてもよく、それにより、電極端子が開口を通じて挿入され、そしてそれゆえ、電極端子は、電極端子が必要に応じて電極端子の間で直列接続されるように積まれる状態で互いに連続的に接続される。
【００３７】
具体的な実施例において、第１セルユニットの電極端子は、中間の直列溶接部分の上又は底に溶接され、第２セルユニットの電極端子は、中間の直列溶接部分の底又は上に溶接される。すなわち、電極端子は、中間の直列溶接部分の上及び底に接続される一方、電極端子は、互いに重複することはなく、したがって、電極端子の連続的な溶接が容易に達成されて溶接される部分の内部抵抗が最小化される。例えば、第１セルユニットの電極端子が中間の直列溶接部分の上に溶接されるとき、第２セルユニットの電極端子は、中間の直列溶接部分の底部に溶接される。状況により、電極端子が互いに重複することがない限り、全ての電極端子が、中間の溶接部分の同じ側で配置されてもよい。
【００３８】
一方、中型又は大型バッテリーパックは、高出力及び大容量を保証するために、複数のバッテリーセルを使用する。結果的に、バッテリーバックを構成するバッテリーモジュールは、限られた設置スペースで安全性を保証するために、より高い設置効率、より高い構造安定性、及びより高い熱散逸効率を必要とする。
【００３９】
したがって、本願発明の別の態様に従って、所望の電力出力及び容量を基にしてバッテリーモジュールを結合することにより製造される、中型又は大型バッテリーシステムが提供される。
【００４０】
本願発明による中型又は大型バッテリーシステムは、所望の電力出力及び容量を基にしたバッテリーパックを結合することにより製造されてもよい。本願発明による中型又は大型バッテリーシステムは、好ましくは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電動バイク、又は電動自転車で使用され、それは、前に記載されているように設置効率及び構造的安定性を考慮すると、限られた設置スペースを有し、頻繁な振動及び強力な衝撃に晒される。
【００４１】
本願発明の上の及び他の目的、特徴及び他の利点は、添付された図面と以下の詳細な説明を合わせて考えると、より明確に理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来のポーチ形状のバッテリーを示す斜視図である。
【図２】従来のバッテリーモジュールの電気的接続構造を示す斜視図である。
【図３】本願発明の実施形態によるバッテリーセルの並列接続を示す斜視図である。
【図４】セルユニットを組立てるための一連のプロセスを示す典型図である。
【図５】セルユニットを組立てるための一連のプロセスを示す典型図である。
【図６】本願発明の実施形態によるセルユニットを示す斜視図である。
【図７】互いに結合されたセルユニットを含む本願発明の実施形態によるバッテリーモジュールの電気的接続構造を示す典型図である。
【図８】セルユニットがバスバーを介して互いに接続されるバッテリーモジュールの電気的接続構造を示す典型図である。
【図９】図８に示されたバスバーの１つを示す斜視図である。
【図１０】図８に示されたバスバーの１つを示す正面図である。
【図１１】図８に示されたバスバーの１つを示す平面図である。
【図１２】図８に示されたバッテリーモジュールの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
ここで、本願発明の例示的な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、本願発明の範囲は、示された実施形態により限定されるものではないことに注意すべきである。
【００４４】
図３は、本願発明の実施形態によるバッテリーセルの並列接続を示す斜視図である。
【００４５】
図３を参照して、ポーチ形状のバッテリーセルである、第１バッテリーセル１００ａ及び第２バッテリーセル１００ｂのカソード端子１１０ａ及び１１０ｂ並びにアノード端子１２０ａ及び１２０ｂは、互いに溶接されて、第１バッテリーセル１００ａ及び第２バッテリーセル１００ｂのカソード端子１１０ａ及び１１０ｂ並びにアノード端子１２０ａ及び１２０ｂは、第１バッテリーセル１００ａ及び第２バッテリーセル１１０のカソード端子１１０ａ及び１１０ｂ並びにアノード端子１２０ａ及び１２０ｂが重複するように、第１バッテリーセル１００ａ及び第２バッテリーセル１１０が積まれる状態で互いに並列に接続される。
【００４６】
バッテリーセル１００ａ及び１００ｂの間の並列接続が、第１バッテリーセル１００ａのアノード端子１２０ａの一端部を第２バッテリーセル１００ｂのアノード端子１２０ｂの一つの側部に、第１バッテリーセル１００ａのアノード端子１２０ａの端部が２回曲げられた上で緊密な接触形式で、溶接することにより達成される。バッテリーセル１００ａと１００ｂの間の並列接続の詳細が図７及び８を参照して以下により詳細に記載される。
【００４７】
図４〜６は、セルユニットを組立てるための一連のプロセスを示す典型図である。
【００４８】
図３と一緒にこれらの図面を参照して、バッテリーセルスタック１００の全外側を覆うために、高強度金属ハウジング２００のペアがある。金属ハウジング２００は、低い機械的強度を有するバッテリーセル１００ａ及び１００ｂを保護し、且つバッテリーセル１００ａ及び１００ｂの充電及び放出中に膨張及び収縮を繰り返す変化を抑制し、それによりバッテリーセル１００ａ及び１００ｂの密閉部分が互いから分離されることを防止する。金属ハウジング２００は、左ハウジング部分２１１及び右ハウジング部分２１２を含む。金属ハウジング２００は、追加的な固定する部材を使用することなしに互いに結合されてもよい。
【００４９】
金属ハウジング２００の結合構造は、図５で詳細に示される。図５は、金属ハウジング２００の部分的に拡大された図を備える金属ハウジング２００の断面図である。図５を参照して、金属ハウジング２００は、雄及び雌結合構造２２１及び２２２を有するように構成され、金属ハウジング部品２１１及び２１２は、金属ハウジング部品２１１及び２１２が互いに向かい合うように金属ハウジング部品２１１及び２１２が互いに接触する状態で金属ハウジング部品２１１及び２１２が押されたときに、互いに係合する。結果的に、金属ハウジング２００の間で、追加的な結合部材を使用すること又は金属ハウジング２００を組立てるための追加のアセンブリプロセスなしに、強い機械的結合を達成することが可能になる。そのような単純な結合方法は、大量生産に、好ましく適用することができる。
【００５０】
図６は、本願発明の実施形態によるセルユニットを示す斜視図である。
【００５１】
図６を参照して、セルユニット３００は、バッテリーセルスタック１００の外側が、バッテリーセルの機械的特性を補強するために、金属ハウジング２００のペアにより覆われるように構成される。バッテリーセルのカソード端子１２１及びアノード端子１２０は、互いに溶接により並列に接続される。この目的のため、バッテリーセルのカソード端子１２１及びアノード端子１２０は、階段形状に曲げられる。
【００５２】
金属ハウジング２００は、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を覆うように、互いに結合される高強度金属シートから形成される。金属ハウジング２００には、そこの左及び右側に段部分２４０が備えられ、それにより、モジュールが容易に固定される。また、金属ハウジング２００には、そこの上側及び下側端部に、同じ機能を実行するため段部分２５０が備えられる。加えて、金属ハウジング２００には、そこの上側及び下側端部に、長手方向固定部品２６０が備えられ、それによりモジュールが容易に取り付けられる。横方向に間隔を空けて配置される、複数の直線突起物が金属ハウジング２００の外側に形成される。逆形状に形成される突出物２３１及び２３２が、それぞれ、上側端部突起物及び下側端部突起物に形成される。
【００５３】
図７は、セルユニット３００、３０１．．．が積まれる、例示的なバッテリーモジュール４００ａを示す典型図である。
【００５４】
図３と共に図７を参照して、４つのセルユニット３００、３０１．．．は、バッテリーモジュール４００ａを構成する。バッテリーモジュール４００ａは、全部で８つのバッテリーセルを含む。
【００５５】
セルユニット３００、３０１．．．は、セルユニット３００、３０１．．．が積まれる状態に互いに直列に接続される。セルユニット３００において、２つのバッテリーセル１００ａ及び１００ｂが互いに並列に接続される。
【００５６】
ここで、バッテリーセル１００ａ及び１００ｂの間の並列接続は、第１バッテリーセル１００ａのアノード端子１２０ａの一つの端部を第２バッテリーセル１００ｂのアノード端子１２０ｂの１つの側部に、緊密な接触形式で、前に記載されたように、第１バッテリーセルのアノード端子１２０ａの端部が２度曲げられる状態で、溶接することにより達成される。
【００５７】
また、セルユニット３００及び３０１の間の直列接続は、第１セルユニット３００のアノード端子１２０（第２バッテリーセルの電極端子１２０ｂに対応する）の一端部と、第２セルユニット３０１のカソード端子１３０（第３バッテリーセルの電極端子１３０ａに対応する）の一端部とを、’┐’形状に曲げて、第１セルユニット３００と第２セルユニット３０１の重複部分を溶接することにより、達成される。
【００５８】
結果的に、２つのセルユニット３００と３０１のバッテリーセルの電極端子１２０ａ、１２０ｂ、１３０ａ及び１３０ｂの間の接続は、単一の溶接ポイント１４０で１対１に溶接することにより達成され、それにより、セルユニットの内部抵抗を最大限に減少させる。
【００５９】
また、外部入力及び出力端子４１０は、電極端子１１０ａ及び１１０ｂの間の溶接ポイントから離れた位置で最も外側の第１セルユニット３００に接続される。結果的に、最も外側の第１セルユニット３００は、また、単一の溶接ポイントで１対１溶接により、外部入力及び出力端子４１０に接続される。
【００６０】
図８は、セルユニット３１０、３２０．．．がバスバー５００を介して互いに接続されるバッテリーモジュール４００ｂを示す典型図である。図９〜１１は、例示的なバスバーを示す典型図である。図１２は、図８に示されたバッテリーモジュールの分解図である。
【００６１】
これらの図面を参照して、バッテリーモジュール４００ｂは、セルユニット３１０、３２０．．．の間の直列接続と電極端子１２０’ａ、１２０’ｂ、１３０’ａ、１３０’ｂの間の並列接続が、バスバーを使用して１対１溶接により達成される。
【００６２】
バスバー５００は、ストリップ形状のシートから形成される。バスバー５００は、セルユニット３１０と３２０の間の直列接続のための中間の直列溶接部分５１０とバッテリーセル１００ａと１００ｂの間の並列接続のためのペアの横の並列溶接部分５２０を含む。横の並列溶接部分５２０は、中間の直列溶接部分５１０の対向側部から延在する。
【００６３】
また、バスバー５００は、横の並列溶接部分５２０が中間の直列溶接部分５１０から上向きに曲げられる構造を有するように構成される。開口部５３０は、中間の直列溶接部分５１０と横の並列溶接部分５２０の間に、互いに連続的に接続されるための電極端子が開口部５３０を通じて挿入されるように、形成される。
【００６４】
図８に示される構造において、第１セルユニット３１０のアノード端子１２０’ｂが、中間の直列溶接部分５１０の底部に接続され、第２セルユニット３２０のカソード端子１３０’ａが開口部５３０を通じて挿入され、次いで中間の直列溶接部分５１０の上側に溶接される。
【００６５】
したがって、上の構造を有するように構成されたバスバーを使用して、所望の構造を基にして開口を通じて電極端子を挿入することを可能にし、それにより電気的接続を達成して、このようにバッテリーモジュールの製造プロセスの効率を改善する。
【００６６】
本願発明の好ましい実施形態が例示目的のために開示されてきたにもかかわらず、当業者は、添付の請求項に記載されているような本発明の範囲及び先進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するであろう。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
上述の記載から明らかなように、バッテリーセルの低い機械的強度を効果的に増加させるがバッテリーモジュールの重量及び寸法の増加を最小化するセルユニットが、互いに直列に接続され、そしてセルユニットのバッテリーセルの電極端子の間の並列接続が単一の溶接ポイントで１対１溶接により達成され、それにより、内部抵抗及びスペース制限を減少させて、それゆえバッテリーモジュールの製造工程効率を改善するように、本願発明によるバッテリーモジュールは構成される。
【符号の説明】
【００６８】
１０  ポーチ型バッテリー
１１  電極端子
１２  電極端子
１４  被覆部材
１４ａ  対向側部
１４ｂ  上側端部
１４ｃ  下側端部
１５  電気的絶縁性パーティション
１６  フィルム型密閉部材
２０  セルユニット
５０  バッテリーモジュール
１００  バッテリーセルスタック
１００ａ  第１バッテリーセル
１００ｂ  第２バッテリーセル
１１０ａ  カソード端子
１１０ｂ  カソード端子
１２０ａ  アノード端子
１２０ｂ  アノード端子
１２０’ｂ  第１セルユニットのアノード端子
１３０  カソード端子
１３０ａ  電極端子
１３０’ａ  第２セルユニットのアノード端子
１３０ｂ  電極端子
２００  金属ハウジング
２１１  左ハウジング部分
２１２  右ハウジング部分
２３１  突出物
２３２  突出物
２４０  段部分
２５０  段部分
２６０  長手方向固定部品
３００  セルユニット
３０１  セルユニット
３１０  セルユニット
３２０  セルユニット
４００ａ  バッテリーモジュール
４００ｂ  バッテリーモジュール
４１０  外部入力及び出力端子
５００  バスバー
５１０  中間の直列溶接部分
５２０  横の並列溶接部分
５３０  開口部
【図１】
0005552546.tif 000002
【図２】
0005552546.tif 000003
【図３】
0005552546.tif 000004
【図４】
0005552546.tif 000005
【図５】
0005552546.tif 000006
【図６】
0005552546.tif 000007
【図７】
0005552546.tif 000008
【図８】
0005552546.tif 000009
【図９】
0005552546.tif 000010
【図１０】
0005552546.tif 000011
【図１１】
0005552546.tif 000012
【図１２】
0005552546.tif 000013