(57)【要約】  バッテリーモジュールが開示される。本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と、バッテリーセル積層体の少なくとも一部を囲む複数のエンドプレートと、複数のエンドプレートに結合してエンドプレートを支持する支持部材と、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と、
前記バッテリーセル積層体の少なくとも一部を囲む複数のエンドプレートと、
前記複数のエンドプレートに結合し、前記エンドプレートを支持する支持部材と、を含む、バッテリーモジュール。
【請求項２】
前記複数のエンドプレート各々の端部から折り曲げられて各々形成される第１折曲部及び第２折曲部が備えられ、
前記支持部材が、前記複数のエンドプレートの前記第１折曲部及び前記第２折曲部に結合す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。
【請求項３】
前記第１折曲部には第１結合突起が形成され、前記第２折曲部には第２結合溝が形成され、前記支持部材には前記第１結合突起に結合する第１結合溝と、前記第２結合溝に結合する第２結合突起が形成されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記第１結合溝が、前記第１折曲部の上側から前記第１結合突起に結合し、前記第２結合突起が、前記第２折曲部の下側から前記第２結合溝に結合することを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記エンドプレートには、端部から折り曲げられて形成される折曲部が備えられ、前記折曲部には、収容孔が形成された少なくとも一つの収容部が形成され、
前記支持部材の両側端部には、前記収容部の前記収容孔に挿入されて係止される係止部が各々形成され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。
【請求項６】
前記係止部は、相互離隔して反対方向に向かうように形成された一対の係止フックを備えることを特徴とする請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記係止フックには、前記収容孔への挿入の容易性のために傾斜部が形成されることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記係止フックの少なくとも一部には、ラウンド部が形成されることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含むバッテリーパック。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックに関し、より詳しくは、エントプレートを容易に結合することができるバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１６年１１月１７日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−０１５３２４３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、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
モバイル機器に関する技術開発及び需要が増加するにつれ、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加しつつあり、従来、二次電池としてニッケルカドミウム電池または水素イオン電池が用いられていたが、最近は、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ないため充電及び放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いリチウム二次電池が広く用いられている。
【０００４】
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、電池ケースと、を備える。
【０００５】
リチウム二次電池は、正極、負極及びこれらの間に介されるセパレータ及び電解質で構成され、正極活物質及び負極活物質に何を使用するかによって、リチウムイオン電池（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｉｏｎ  Ｂａｔｔｅｒｙ，ＬＩＢ）、リチウムポリマー電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｉｏｎ  Ｂａｔｔｅｒｙ，ＰＬＩＢ）などに分けられる。通常、これらのリチウム二次電池の電極は、アルミニウムまたは銅シート、メッシュ、フィルム、ホイルなどの集電体に、正極または負極活物質を塗布した後、乾燥することで形成される。
【０００６】
このような二次電池は、カバー、ケース及びエンドプレートのうち少なくとも一つを用いてバッテリーセルを保護する。即ち、前記カバー、ケースまたはエンドプレートの内部にバッテリーセルを収容してバッテリーセルを保護する。ところが、従来の二次電池の場合、多様な締結部材、例えば、長ボルトなどを用いて、前記カバー、ケースまたはエンドプレートを結合する。しかし、長ボルトなどの締結部材によって締結するためには、カバー、ケースまたはエンドプレートなどに長ボルトの締結部位を形成しなければならず、このような張ボルトの締結部位によって二次電池の全体サイズが増加し、長ボルトの締結による工程によって作業時間が増加するという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーモジュールにおいてエンドプレートの締結を容易にし、全体サイズを減少させることができるバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、エンドプレートの結合工程を単純化または簡素化することで作業時間を減少させることができるバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一面によれば、複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と、前記バッテリーセル積層体の少なくとも一部を囲む複数のエンドプレートと、前記複数のエンドプレートに結合し、前記エンドプレートを支持する支持部材と、を含むバッテリーモジュールが提供され得る。
【００１０】
また、前記複数のエンドプレート各々の端部から折り曲げられて各々形成される第１折曲部及び第２折曲部が備えられ、前記支持部材は、前記複数のエンドプレートの前記第１折曲部及び前記第２折曲部に結合し得る。
【００１１】
そして、前記第１折曲部には第１結合突起が形成され、前記第２折曲部には第２結合溝が形成され、前記支持部材には前記第１結合突起に結合する第１結合溝と、前記第２結合溝に結合する第２結合突起が形成され得る。
【００１２】
また、前記第１結合溝は、前記第１折曲部の上側から前記第１結合突起に結合し、前記第２結合突起は、前記第２折曲部の下側から前記第２結合溝に結合し得る。
【００１３】
そして、前記エンドプレートには、端部から折り曲げられて形成される折曲部が備えられ、前記折曲部には、収容孔が形成された少なくとも一つの収容部が形成され、前記支持部材の両側端部には、前記収容部の前記収容孔に挿入されて係止される係止部が各々形成され得る。
【００１４】
また、前記係止部は、相互離隔して反対方向に向かうように形成された一対の係止フックを備え得る。
【００１５】
また、前記係止フックには、前記収容孔への挿入の容易性のために傾斜部が形成され得る。
【００１６】
また、前記係止フックの少なくとも一部には、ラウンド部が形成され得る。
【００１７】
なお、本発明の他面によれば、前述のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックが提供され得、また、前記バッテリーモジュールを含む自動車が提供され得る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施例は、結合突起と結合溝によってバッテリーモジュールにおけるエンドプレートの締結を容易にし、全体サイズを減少させることができる効果を奏する。
【００１９】
また、結合突起と結合溝によるエンドプレートの結合工程を単純化または簡素化することで作業時間が減少する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールの結合斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールの分離斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートから支持部材が分離した様子を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートに支持部材が結合した様子を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートに支持部材が結合した様子を拡大して示す側面図である。
【図６】本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートから支持部材が分離した様子を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートに支持部材が結合した様子を示す斜視図である。
【図８】本発明の第３実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートから支持部材が分離した様子を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートに支持部材が結合した様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図面における各構成要素またはその構成要素をなす特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさは、実際の大きさを完全に反映することではない。本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不要にぼやかすと判断される場合、その説明を略する。
【００２３】
本明細書において使用される「結合」または「連結」という用語は、一つの部材と他の部材とが直接結合するか、または直接連結される場合のみならず、一つの部材が接続部材を介して他の部材に間接的に結合するか、または間接的に連結される場合も含む。
【００２４】
図１は、本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールの結合斜視図であり、図２は、本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールの分離斜視図であり、図３は、本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートから支持部材が分離した様子を示す斜視図であり、図４は、本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートに支持部材が結合した様子を示す斜視図であり、図５は、本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートに支持部材が結合した様子を拡大した側面図である。
【００２５】
図１〜図５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１０は、バッテリーセル積層体１００と、複数のエンドプレート２００ａ、２００ｂと、支持部材３００と、を含む。
【００２６】
バッテリーセル積層体１００は、複数のバッテリーセル１１０が積層されるように構成することができる。バッテリーセル１１０は、多様な構造を有し得、また、複数のバッテリーセル１１０は、多様な方式で積層され得る。バッテリーセル１１０は、正極板／セパレーター／負極板の順に配列される単位セル（Ｕｎｉｔ  Ｃｅｌｌ）または正極板／セパレーター／負極板／セパレーター／正極板／セパレーター／負極板の順に配列されたバイセル（Ｂｉ−Ｃｅｌｌ）を電池容量に応じて複数個を積層した構造を有し得る。そして、バッテリーセル１１０には、電極リードが備えられ得る。電極リードは、外部に露出して外部機器に接続する一種の端子であって、伝導性材質が用いられ得る。電極リードは、正極電極リード及び負極電極リードを含み得る。正極電極リード及び負極電極リードは、バッテリーセル１１０の長手方向に対して相互反対方向に配置されるか、または、正極電極リード及び負極電極リードがバッテリーセル１１０の長手方向に対して相互同一の方向に位置されてもよい。一方、バッテリーセル積層体１００には、バッテリーセル１１０を収納する複数のカートリッジ１２０が備えられ得る。各々のカートリッジ１２０は、プラスチックの射出成形によって製造され得、バッテリーセル１１０が収納される収納部が形成された複数のカートリッジ１２０が積層され得る。複数のカートリッジ１２０が積層されたカートリッジ組立体には、コネクター要素または端子要素が備えられ得る。コネクター要素は、例えば、バッテリーセル１１０の電圧または温度に関わるデータを提供できるＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ，図示せず）などに接続するための多様な形態の電気的接続部品または接続部材が含まれ得る。そして、端子要素は、バッテリーセル１１０に接続するメーン端子として正極端子及び負極端子を含み、端子要素はターミナルボルトが備えられて外部と電気的に接続し得る。
【００２７】
エンドプレート２００は複数個が設けられ得、複数のエンドプレート２００ａ、２００ｂは、バッテリーセル積層体１００の少なくとも一部を囲むように設けられる。ここで、エンドプレート２００は、バッテリーセル１１０の少なくとも一部を囲むように設けられ、バッテリーセル１１０を保護するか、または支持できる多様な構造のケースまたはカバーなどを含み得る。図１及び図２を参照すれば、バッテリーセル１１０が収納されるカートリッジ１２０が積層され、エンドプレート２００がカートリッジ１２０の両側端部に結合する。ここで、図１及び図２に基づき、例を挙げて説明すると、エンドプレート２００の上側でボルトによってエンドプレート２００とカートリッジ１２０とが結合し、エンドプレート２００の下側で、後述の支持部材３００によってエンドプレート２００とカートリッジ１２０とが結合し得る。但し、これは一例であり、エンドプレート２００の上側及び下側が共に支持部材３００によって結合し得る。また、エンドプレート２００の上側で支持部材３００によってエンドプレート２００とカートリッジ１２０とが結合し、エンドプレート２００の下側でボルトによってエンドプレート２００とカートリッジ１２０とが結合し得る。このように、エンドプレート２００の上側及び下側が共に支持部材３００によって結合するか、または、少なくとも一つの位置で支持部材３００によってエンドプレート２００が結合し、これによって、必要なボルトの個数を減少させることができるので、バッテリーモジュール１０の全体サイズが減少し、作業工程を単純化または簡素化することができる。一方、以下では、説明の便宜のために、図１及び図２に基づいてエンドプレート２００の上側にボルトが締結されており、エンドプレート２００の下側が支持部材３００によって結合する場合を例に挙げて説明する。
【００２８】
支持部材３００は、複数のエンドプレート２００ａ、２００ｂに結合してエンドプレート２００を支持する。支持部材３００は、多様な大きさと形状、材質として設けられ得、例えば、図１〜図３のように、二つのエンドプレート２００ａ、２００ｂの中心部に位置し、二つのエンドプレート２００ａ、２００ｂを連結できる長手方向の部材から構成され得る。ここで、エンドプレート２００の個数は一つの例示に過ぎず、エンドプレート２００は多様な個数として設けられ得る。
【００２９】
図１〜図５を参照すれば、複数のエンドプレート２００ａ、２００ｂには、各々の端部から折り曲げられて形成される第１折曲部２１０及び第２折曲部２２０が備えられる。そして、支持部材３００は、エンドプレート２００に形成された第１折曲部２１０及び第２折曲部２２０に各々結合する。このために、第１折曲部２１０には第１結合突起２１１が形成され、第２折曲部２２０には第２  結合溝２２１が形成され、支持部材３００には第１結合溝３１０及び第２結合突起３２０が形成される。そして、支持部材３００の第１結合溝３１０が第１折曲部２１０の第１結合突起２１１に結合し、支持部材３００の第２結合突起３２０が第２折曲部２２０の第２結合溝２２１に結合する。一方、図４及び図５を参照すれば、第１結合溝３１０は、第１折曲部２１０の上側から第１結合突起２１１に結合し、第２結合突起３２０は、第２折曲部２２０の下側から第２結合溝２２１に結合し得る。このように交互の結合方式によって結合の容易性が向上し、また、支持部材３００の結合強度が増加するという効果を奏する。但し、必ずしもこれに限定されず、第１結合突起２１１及び第２結合突起３２０が共に上側から第１結合溝３１０及び第２結合溝２２１に各々結合するか、または、第１結合突起２１１及び第２結合突起３２０が共に下側から第１結合溝３１０及び第２結合溝２２１に各々結合し得る。そして、第１折曲部２１０及び第２折曲部２２０に結合突起が各々形成され、これに対応するように支持部材３００に結合溝が形成されてもよく、または、第１折曲部２１０及び第２折曲部２２０に結合溝が各々形成され、これに対応するように支持部材３００に結合突起が形成されてもよい。これによって、ボルトのような締結部材を用いなくても支持部材３００をエンドプレート２００に結合することができる。
【００３０】
図６は、本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートから支持部材が分離した様子を示す斜視図であり、図７は、本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートに支持部材が結合した様子を示す斜視図である。
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の第２実施例によるバッテリーモジュール１００の作用及び効果に対して説明するが、本発明の第１実施例によるバッテリーモジュール１０で説明した内容と共通する部分は、前述の説明をもって代わりにする。
【００３２】
本発明の第２実施例の場合、エンドプレート２００の折曲部２１０、２２０に収容部２３０が形成され、支持部材３００の両側端部に係止部３３０が形成されるという点で、第１実施例と相違する。
【００３３】
図６及び図７を参照すれば、本発明の第２実施例によるバッテリーモジュール１０において、複数のエンドプレート２００ａ、２００ｂ各々には、端部から折り曲げられて形成される折曲部２１０、２２０が備えられ、折曲部２１０、２２０には、収容孔２３１が形成された収容部２３０が形成され得る。ここで、収容部２３０は、例えば、折曲部２１０、２２０から収容孔２３１が形成されるように突出し得る。そして、支持部材３００の両側端部には、収容部２３０の収容孔２３１に挿入されて結合できるように係止フック３３１が備えられた係止部３３０が各々形成され得る。ここで、支持部材３００の両側端部は対称に設けられ得るが、これに限定されない。図６を参照すれば、係止フック３３１は、一対で設けられ得、一対の係止フック３３１は相互離隔して相互反対方向に向かうように構成され得る。ここで、係止フック３３１には傾斜部３３２が形成され得、係止フック３３１が収容孔２３１に挿入される場合、傾斜部３３２が収容部２３０に沿ってガイドされながら収容孔２３１に挿入されるので、係止フック３３１の挿入が容易となる。そして、図７を参照すれば、一対の係止フック３３１は、収容部２３０が形成された収容孔２３１に挿入されて結合し、これによって、支持部材３００は、複数のエンドプレート２００ａ、２００ｂに結合できる。
【００３４】
図８は、本発明の第３実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートから支持部材が分離した様子を示す斜視図であり、図９は、本発明の第３実施例によるバッテリーモジュールにおいて、エンドプレートに支持部材が結合した様子を示す斜視図である。
【００３５】
以下、図面を参照して本発明の第３実施例によるバッテリーモジュール１０の作用及び効果について説明するが、本発明の第１実施例または第２実施例によるバッテリーモジュール１０で説明した内容と共通する部分は、前述の説明をもって代わりにする。
【００３６】
本発明の第３実施例の場合、係止フック３４１の少なくとも一部にラウンド部３４２が形成されるという点で第２実施例と相違する。
【００３７】
図８及び図９を参照すれば、第３実施例の場合、第２実施例と同様に、支持部材３００の両側端部には、収容部２３０の収容孔２３１に挿入されて結合できるよう係止フック３４１が備えられた係止部３４０が各々形成され得る。そして、支持部材３００に形成された係止フック３４１は、第２実施例と同様に一対として設けられ、相互離隔して反対方向に向かうように構成されるが、係止フック３４１の少なくとも一部にはラウンド部３４２が形成されている。このように、係止フック３４１にラウンド部３４２が形成されれば、第２実施例に比べてよりスムースに挿入可能であるという長所がある。
【００３８】
一方、本発明の一実施例によるバッテリーパック（図示せず）は、前述のような本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０を一つ以上含み得る。また、前記バッテリーパック（図示せず）は、このようなバッテリーモジュール１０に加え、このようなバッテリーモジュール１０を収納するためのケース、バッテリーモジュール１０の充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。
【００３９】
一方、本発明の一実施例による自動車（図示せず）は、前述のバッテリーモジュール１０またはバッテリーパック（図示せず）を含み得、前記バッテリーパック（図示せず）には、前記バッテリーモジュール１０が含まれ得る。そして、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０は、前記自動車（図示せず）、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車のように電気を使用する所定の自動車（図示せず）に適用することができる。
【００４０】
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るものではなく、本発明の属する技術分野で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。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックに関し、特に、二次電池関連産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  バッテリーモジュール
１００  バッテリーセル積層体
１１０  バッテリーセル
１２０  カートリッジ
２００ａ、２００ｂ  エンドプレート
３００  支持部材
【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】
2019512863.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019512863.tif 000011
【国際調査報告】
2019512863.tif 000012
2019512863.tif 000013
2019512863.tif 000014
2019512863.tif 000015