(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って順次設けられる一対の貫通窓、前記一対の貫通窓の間で幅方向に順次設けられる下部滑走台、リード載置台と上部滑走台を含む載置フレームであって、前記一対の貫通窓の間で前記幅方向に左側溝と右側溝を有する載置フレームを含み、
前記下部滑走台と前記上部滑走台は、前記リード載置台の左側と右側で前記左側溝の下と前記右側溝の上にそれぞれ位置して前記左側溝と前記右側溝を部分的に覆うことを特徴とするカートリッジ。
【請求項２】
前記一対の貫通窓をそれぞれ覆う冷却フィンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記載置フレームは、貫通窓に隣接する両側壁をそれぞれ貫通するスリットを有し、前記スリットは貫通窓と連通することを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記冷却フィンは前記スリットに挿入され、前記載置フレームの前記両側壁に沿って垂直に折り曲げられることを特徴とする請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記リード載置台は、前記下部滑走台と前記上部滑走台との間に位置し、前記左側溝と前記右側溝で前記下部滑走台と前記上部滑走台に接触することを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記リード載置台は、前記左側溝と前記右側溝との間に載置板、前記載置板の下部から前記左側溝に延びて前記下部滑走台に連結される下部延長部、及び前記載置板の上部から前記右側溝に延びて前記上部滑走台に連結される上部延長部を有することを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記下部延長部は前記下部滑走台の厚さより薄く、前記上部延長部は前記上部滑走台の厚さより薄いことを特徴とする請求項６に記載のカートリッジ。
【請求項８】
前記載置フレームは前記一対の貫通窓をそれぞれ囲む載置フェンスをさらに含み、
前記載置フェンスは前記載置フレームの周縁に沿って位置して前記載置フレームの下部及び上部に向かって突出することを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記載置フェンスは前記リード載置台に向かって開口し、前記リード載置台の反対側で前記載置フレームの下部及び上部にリード引出溝をそれぞれ有することを特徴とする請求項８に記載のカートリッジ。
【請求項１０】
前記載置フェンスは、前記載置フレームの前記長手方向で前記下部滑走台または前記上部滑走台の幅ほど離隔することを特徴とする請求項８に記載のカートリッジ。
【請求項１１】
順次積層される複数のカートリッジを含むカートリッジ積層体であって、それぞれのカートリッジが長手方向に沿って順次設けられる一対の貫通窓、前記一対の貫通窓の間で幅方向に順次設けられる左側溝、リード載置台と右側溝を有する載置フレームを含むカートリッジ積層体；
前記それぞれのカートリッジの前記載置フレームの上部にまたは下部及び上部のそれぞれに２つずつ配置された電池セルであって、各電池セルが互いに反対方向に向かう一対の電極リードを含み、同一レベルに位置する２つの電池セルにおいて、互いに対向する電極リードの接合された端部が前記リード載置台上に位置して、一側の他の電極リードは前記カートリッジ積層体の前面側に露出し、他側の他の電極リードは前記カートリッジ積層体の後面側に露出する電池セル；
前記それぞれのカートリッジの左側溝と右側溝に挿し込まれ、前記複数のカートリッジにおいて電極リード同士の接合された端部と交互に電気的に接続する第１及び第２中間センシング構造物；並びに
前記カートリッジ積層体の前記前面側と前記後面側にそれぞれ位置して、前記前面側に露出する電極リード及び前記後面側に露出する電極リードと電気的に接続する第１及び第２末端センシング構造物を含むことを特徴とする電池モジュール。
【請求項１２】
前記カートリッジ積層体のそれぞれのカートリッジは、前記一対の貫通窓をそれぞれ覆う冷却フィンをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項１３】
前記複数のカートリッジのうち、最上段カートリッジの厚さは他のカートリッジのそれぞれの厚さの半分であることを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項１４】
前記複数のカートリッジのうち最上段カートリッジの下方にあるそれぞれのカートリッジは、前記リード載置台の左側及び右側にそれぞれ位置する下部滑走台と上部滑走台を有し、
前記下部滑走台は前記左側溝の下方に位置して前記左側溝を部分的に覆い、
前記上部滑走台は前記右側溝の上方に位置して前記右側溝を部分的に覆うことを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項１５】
前記リード載置台は前記左側溝を通じて前記下部滑走台に連結され、前記右側溝を通じて前記上部滑走台に連結されることを特徴とする請求項１４に記載の電池モジュール。
【請求項１６】
前記載置フレームは貫通窓に隣接した両側壁にそれぞれ位置するスリットをさらに含み、
前記冷却フィンは、前記貫通窓の縁部で前記スリットに挿入されて前記スリットから突出し、前記載置フレームの前記両側壁に沿って垂直に折り曲げられ、２つの電池セルによって挟持構造で囲まれることを特徴とする請求項１２に記載の電池モジュール。
【請求項１７】
前記載置フレームは、前記それぞれのカートリッジの前記上部または前記下部及び前記上部に載置フェンスをさらに含み、
前記載置フェンスは、前記各電池セルの厚さに対応する高さに垂直に突出することを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項１８】
前記載置フレームは、同一レベルに位置する前記２つの電池セルをそれぞれ囲む載置フェンスをさらに含み、
各載置フェンスは前記リード載置台に向かって開口し、前記リード載置台の反対側にリード引出溝を有することを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項１９】
前記電池セルは、前記カートリッジ積層体の前記前面側と前記後面側に露出した電極リードによって電気的に直列で連結されることを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項２０】
前記第１中間センシング構造物は、前記複数のカートリッジのそれぞれの左側溝に挿入される第１中間接続部、及び前記第１中間接続部と結合された第１移動阻止部を含むことを特徴とする請求項１４に記載の電池モジュール。
【請求項２１】
前記第１中間接続部は、複数の第１指、それぞれの第１指の端部に設けられた第１接続スリット、及び２つの隣接した第１指の間に設けられた第１挿入ガイドスリットを有し、
前記第１接続スリットは前記対向する電極リードの接合された端部に向かって開口し、
前記第１挿入ガイドスリットは対向するリード載置台に向かって開口することを特徴とする請求項２０に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直に積層されたカートリッジ同士の間に電池セルを載置する電池モジュールに関し、より詳しくは、同一容量に対比した空間効率を高め、同一出力電圧に対比した組立部品の厚さを減少させるように改善された構造を有するカートリッジ及び電池モジュールに関する。
本出願は、２０１５年６月１９日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−００８７５６３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】
【０００２】
近年、車両の排気ガスによる大気汚染を減らすため、内燃機関及び／または電気モータを用いて駆動力を確保する研究に基づいて車両が製造されている。それにより、車両はハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド（ｐｌｕｇ−ｉｎ ｈｙｂｒｉｄ）自動車、そして電気自動車の順に進化してきた。ハイブリッド自動車及びプラグインハイブリッド自動車は内燃機関、電気モータと電池パックを備える。電気自動車の場合は、内燃機関なしに、電気モータと電池パックを有する。
【０００３】
電池パックは少なくとも１つの電池モジュールを有する。電池モジュールは複数のカートリッジと電池セルを有する。前記カートリッジは順次積層され、カートリッジ同士はボルトなどの締結手段を用いて互いに緊密に結合される。また、電池セルは対面する２つのカートリッジの間に位置する。前記電池セルは、本体部と一対の電極リードを有する。前記本体部は２つのカートリッジの間に載置され、パウチ包装材、パウチ包装材の内部に密封される電極組立体と電解質を有する。
【０００４】
電極リードは、本体部の内部から外部に引き出され、板状の金属プレートからなる。ここで、前記電極リードは、カートリッジ同士間の隙間、又は、カートリッジ同士の接触壁面に位置する貫通スリットから、カートリッジの外部に向かって突出する。前記電極リードは、電池モジュールの容量や出力電圧の仕様を考慮して、隣接する電極リードに電気的に直列または並列で連結される。一方、電池モジュールの容量または出力電圧の大きさを増加させるため、電池モジュールは電池セルの個数を増やして製造される。
【０００５】
この場合、電池セルがカートリッジに載置されるため、前記カートリッジの積層高さが増加するにつれて、電池モジュールの大きさはカートリッジの個数の増加と共に益々大きくなる。したがって、電池パックにおいて、電池モジュールの収容空間を人為的に拡張させることが制約されれば、前記電池モジュールの容量または出力電圧の増加は電池パックの構造によって限界に達する。また、前記電池パックは、大容量を実現するために、２つ以上の電池モジュールを有する。前記電池モジュールは、電池パックで水平方向及び／または垂直方向に配列され、バスバーまたはコネクタなどの連結部品を通じて電気的に直列または並列で連結される。
【０００６】
しかし、前記連結部品は、電池パックの設計目的に応じた多様な形状からなり、電池パックの内部で所定空間を占める。ここで、前記電池モジュールが電池パックに２つ以上収容されるとき、電池パック内部の連結部品の個数が電池モジュールの個数と共に増加して、電池パックの単位体積当りエネルギー密度は用いられた連結部品の個数ほど低くなる。
【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、同一レベルに載置する電池セルの個数を増加させて、同一容量に対比した空間効率を高めると共に同一出力電圧に対比した組立部品の厚さを減少させ、電池セルの周辺における電圧センシング構造を単純化させるのに好適なカートリッジ及びそれを含む電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成するため、本発明によるカートリッジは、長手方向に沿って順次設けられる一対の貫通窓、前記一対の貫通窓の間で幅方向に順次設けられる下部滑走台、リード載置台と上部滑走台を含む載置フレーム；及び前記一対の貫通窓をそれぞれ覆う冷却フィンを含み、前記下部滑走台と前記上部滑走台は前記リード載置台の左側と右側にそれぞれ位置して対角線上で互いに対向することを特徴とする。
【０００９】
本発明において、前記載置フレームは貫通窓に隣接する両側壁をそれぞれ貫通するスリットを有し、スリットは貫通窓と連通することができる。
【００１０】
本発明において、冷却フィンは前記スリットに挿入され、前記載置フレームの前記両側壁に沿って垂直に折り曲げられ得る。
【００１１】
本発明において、前記載置フレームは、前記一対の貫通窓の間で前記幅方向に左側溝と右側溝を有し、前記下部滑走台と前記上部滑走台は前記左側溝の下と前記右側溝の上にそれぞれ位置して前記左側溝と前記右側溝を部分的に覆うことができる。
【００１２】
望ましくは、前記リード載置台は、前記下部滑走台と前記上部滑走台との間に位置し、前記左側溝と前記右側溝で前記下部滑走台と前記上部滑走台に接触することができる。
【００１３】
一態様において、前記リード載置台は、前記左側溝と前記右側溝との間に載置板、前記載置板の下部から前記左側溝に延びて前記下部滑走台に連結される下部延長部、及び前記載置板の上部から前記右側溝に延びて前記上部滑走台に連結される上部延長部を有し得る。
【００１４】
他の態様において、前記下部延長部は前記下部滑走台の厚さより薄く、前記上部延長部は前記上部滑走台の厚さより薄い。
【００１５】
本発明において、前記載置フレームは前記一対の貫通窓をそれぞれ囲む載置フェンスをさらに含み、載置フェンスは前記載置フレームの周縁に沿って位置して前記載置フレームの下部及び上部に向かって突出することができる。
【００１６】
望ましくは、前記載置フェンスは前記リード載置台に向かって開口し、前記リード載置台の反対側で前記載置フレームの下部及び上部にリード引出溝をそれぞれ有し得る。
【００１７】
一態様において、前記載置フェンスは、前記載置フレームの前記長手方向で前記下部滑走台または前記上部滑走台の幅ほど離隔することができる。
【００１８】
上記の課題を達成するため、本発明による電池モジュールは、順次積層される複数のカートリッジを含むカートリッジ積層体であって、それぞれのカートリッジが長手方向に沿って順次設けられる一対の貫通窓、前記一対の貫通窓の間で幅方向に順次設けられる左側溝、リード載置台と右側溝を有する載置フレーム、そして前記一対の貫通窓をそれぞれ覆う冷却フィンを含むカートリッジ積層体；前記それぞれのカートリッジの前記載置フレームの上部にまたは下部及び上部のそれぞれに２つずつ配置された電池セルであって、各電池セルが互いに反対方向に向かう一対の電極リードを含み、同一レベルに位置する２つの電池セルにおいて、相互対向する電極リードの接合された端部が前記リード載置台上に位置して、一側の他の電極リードは前記カートリッジ積層体の前面側に露出し、他側の他の電極リードは前記カートリッジ積層体の後面側に露出する電池セル；前記それぞれのカートリッジの左側溝と右側溝に挿し込まれ、前記複数のカートリッジにおいて電極リード同士の接合された端部と交互に電気的に接続する第１及び第２中間センシング構造物；並びに前記カートリッジ積層体の前記前面側と前記後面側にそれぞれ位置して、前記前面側に露出する電極リード及び前記後面側に露出する電極リードと電気的に接続する第１及び第２末端センシング構造物を含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明において、前記複数のカートリッジのうち、最上段カートリッジの厚さは他のカートリッジのそれぞれの厚さの半分であり得る。
【００２０】
望ましくは、前記複数のカートリッジのうち最上段カートリッジの下方にあるそれぞれのカートリッジは、前記リード載置台の左側及び右側にそれぞれ位置して対角線上で対向する下部滑走台と上部滑走台を有し得る。
【００２１】
一態様において、前記下部滑走台は前記左側溝の下方に位置して前記左側溝を部分的に覆い、前記上部滑走台は前記右側溝の上方に位置して前記右側溝を部分的に覆い、前記リード載置台は前記左側溝を通じて前記下部滑走台に連結され、前記右側溝を通じて前記上部滑走台に連結され得る。
【００２２】
本発明において、前記載置フレームは貫通窓に隣接した両側壁にそれぞれ位置するスリットをさらに含み、冷却フィンは、前記貫通窓の縁部で前記スリットに挿入されて前記スリットから突出し、前記載置フレームの前記両側壁に沿って垂直に折り曲げられ、２つの電池セルによって挟持構造で囲まれ得る。
【００２３】
一態様において、前記載置フレームは、前記それぞれのカートリッジの前記上部または前記下部及び前記上部に載置フェンスをさらに含み、前記載置フェンスは、前記各電池セルの厚さに対応する高さに垂直に突出することができる。
【００２４】
他の態様において、前記載置フレームは、同一レベルに位置する前記２つの電池セルをそれぞれ囲む載置フェンスをさらに含み、各載置フェンスは前記リード載置台に向かって開口し、前記リード載置台の反対側にリード引出溝を有し得る。
【００２５】
本発明において、前記電池セルは、前記カートリッジ積層体の前記前面側と前記後面側に露出した電極リードによって電気的に直列で連結され得る。
【００２６】
本発明において、第１中間センシング構造物は、前記複数のカートリッジのそれぞれの左側溝に挿入される第１中間接続部、及び前記第１中間接続部と結合された第１移動阻止部を含むことができる。
【００２７】
望ましくは、前記第１中間接続部は、複数の第１指、それぞれの第１指の端部に設けられた第１接続スリット、及び２つの隣接した第１指の間に設けられた第１挿入ガイドスリットを有し、前記第１接続スリットは前記対向する電極リードの接合端部に向かって開口し、前記第１挿入ガイドスリットは対向するリード載置台に向かって開口し得る。
一態様において、前記第１接続スリットは金属材質の第１接続クリップを有し、前記第１接続クリップは前記対向する電極リードの接合端部を弾性的にクリップすることができる。
【００２８】
他の態様において、前記第１挿入ガイドスリットは、対向する前記下部滑走台に滑り込んで前記下部滑走台を収容することができる。
【００２９】
他の態様において、前記第１移動阻止部は前記第１中間接続部に直角に結合して、前記左側溝の周辺で前記カートリッジ積層体の側壁に接触することができる。
【００３０】
さらに他の態様において、前記第１中間センシング構造物は、第１移動阻止部と結合して第１末端センシング構造物に電気的に接続される第１ワイヤ部をさらに含み、前記第１ワイヤ部は、前記第１接続クリップに連結されて前記第１中間接続部の内部と前記第１移動阻止部の内部とを経由する第１導線を内蔵し得る。
【００３１】
本発明において、第２中間センシング構造物は、前記複数のカートリッジのそれぞれの右側溝に挿入される第２中間接続部、及び前記第２中間接続部と結合された第２移動阻止部を含むことができる。
【００３２】
望ましくは、前記第２中間接続部は、複数の第２指、それぞれの第２指の端部に設けられた第２接続スリット、及び２つの隣接した第２指の間に設けられた第２挿入ガイドスリットを有し、前記第２接続スリットは前記対向する電極リードの接合端部に向かって開口し、前記第２挿入ガイドスリットは対向するリード載置台に向かって開口し得る。
【００３３】
一態様において、前記第２接続スリットは金属材質の第２接続クリップを有し、前記第２接続クリップは前記対向する電極リードの接合端部を弾性的にクリップすることができる。
【００３４】
他の態様において、前記第２挿入ガイドスリットは、対向する前記上部滑走台に滑り込んで前記上部滑走台を収容することができる。
【００３５】
他の態様において、前記第２移動阻止部は前記第２中間接続部に直角に結合して、前記右側溝の周辺で前記カートリッジ積層体の側壁に接触することができる。
【００３６】
さらに他の態様において、前記第２中間センシング構造物は、前記第２移動阻止部と結合して第２末端センシング構造物に電気的に接続される第２ワイヤ部をさらに含み、前記第２ワイヤ部は、前記第２接続クリップに連結されて前記第２中間接続部の内部と前記第２移動阻止部の内部とを経由する第２導線を内蔵し得る。
【００３７】
本発明において、前記第１及び第２末端センシング構造物は、電圧センシングモジュール、及び前記電圧センシングモジュールを覆う絶縁カバーを有し得る。
【００３８】
望ましくは、前記電圧センシングモジュールは、一側縁で前記複数のカートリッジに向かう内周面に印刷回路基板、及び前記絶縁カバーに向かう外周面に、前記印刷回路基板に電気的に接続されたコネクタを含むことができる。
【００３９】
一態様において、前記電圧センシングモジュールは、中央領域で順次積層される支持リブ、最上段支持リブの上で一端部を通じて前記印刷回路基板に連結され、他端部を通じて電極端子に連結される第１センシングバスバー、前記最上段支持リブの下方でそれぞれの支持リブ上に位置し、前記印刷回路基板に接触する第２センシングバスバー、及び２つの隣接した支持リブの間に順次設けられるリード絶縁パターンとリード引出スリットをさらに含むことができる。
【００４０】
他の態様において、第１末端センシング構造物の電圧センシングモジュールは、前記カートリッジ積層体の前記前面側で、最上段リード引出スリットに最上段電池セルの最上段電極リードを挿入して前記最上段電極リードを前記第１センシングバスバーに接合させ、前記最上段リード引出スリットの下方でそれぞれのリード引出スリットに２つの隣接した電池セルの一対の電極リードを挿入して前記一対の電極リードを前記第２センシングバスバーに接合させることができる。
【００４１】
他の態様において、第１末端センシング構造物の印刷回路基板は、前記第１中間センシング構造物の第１ワイヤ部、そして前記第１末端センシング構造物の第１及び第２センシングバスバーと電気的に接続して、前記第１中間センシング構造物と接触するそれぞれの電池セルの電位をセンシングすることができる。
【００４２】
他の態様において、第２末端センシング構造物の電圧センシングモジュールは、前記カートリッジ積層体の前記後面側で、最下段リード引出スリットに最下段電池セルの最下段電極リードを挿入して前記最下段電極リードを前記第２センシングバスバーに接合させ、前記最下段リード引出スリットの上方でそれぞれのリード引出スリットに２つの隣接した電池セルの一対の電極リードを挿入して前記一対の電極リードを前記第１センシングバスバーまたは前記第２センシングバスバーに接合させることができる。
【００４３】
さらに他の態様において、第２末端センシング構造物の印刷回路基板は、前記第２中間センシング構造物の第２ワイヤ部と接触して、前記第２中間センシング構造物と接触するそれぞれの電池セルの電位をセンシングすることができる。
【００４４】
さらに他の態様において、前記リード絶縁パターンは、２つの隣接する第１及び２センシングバスバーを電気的に絶縁させるか、又は、前記第１センシングバスバーの下方で２つの隣接する第２センシングバスバーを電気的に絶縁させることができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によるカートリッジは、下部及び上部のそれぞれに２つの電池セルを載置するため、電池モジュールの同一容量に対比した空間効率を高めると共に同一出力電圧に対比した組立部品の厚さを減少させ、電池モジュールの単位体積当りエネルギー密度を高めることができる。
【００４６】
本発明による電池モジュールは、順次積層されるカートリッジにおいて、それぞれのカートリッジの下部及び上部に電池セルを２つずつ載置するため、高容量電池パックを実現するためカートリッジの個数を増やさなくても済み、カートリッジの積層高さを適正に維持することができる。
【００４７】
本発明による電池モジュールは、順次積層されるカートリッジにおいて、それぞれのカートリッジの中央領域及び縁領域に電池セルの電極リードが位置するため、それぞれのカートリッジの領域毎に電極リードに接触するセンシング構造物を分散させ、電圧センシング構造を単純化させることができる。
【００４８】
本発明による電池モジュールは、カートリッジと電池セルの積層構造において、カートリッジの利用個数を減らし、電池セルの電極リードに接触するセンシング構造物の結合関係を単純化させるため、作業者の工数を減らして製造コストを下げることができる。
【００４９】
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例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。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例による電池モジュールを示した分解斜視図である。
【図２】図１のカートリッジ積層体、複数の電池セル、第１及び第２中間センシング構造物、第１及び第２末端センシング構造物を示した分解斜視図である。
【図３】図２のカートリッジと電池セルを拡大して示した分解斜視図である。
【図４】図３のカートリッジを詳しく示した斜視図である。
【図５】図４のカートリッジのＩ−Ｉ´矢視図である。
【図６】図２のカートリッジ積層体と、複数の電池セルと、第１及び第２中間センシング構造物との結合関係を部分的に示した部分斜視図である。
【図７】図６のカートリッジと、電池セルと、第１及び第２中間センシング構造物との結合関係を示したII−II´矢視図である。
【図８】図７のカートリッジ、電池セル、第１及び第２中間センシング構造物を示した分解断面図である。
【図９】図８のカートリッジと、電池セルと、第１及び第２中間センシング構造物との結合関係を部分的に示した部分斜視図である。
【図１０】図２のカートリッジ積層体の一部、複数の電池セル、第１及び第２末端センシング構造物を拡大して示した分解斜視図である。
【図１１】図２のカートリッジ積層体の一部、複数の電池セル、第１及び第２末端センシング構造物を拡大して示した分解斜視図である。
【図１２】図１０のカートリッジ積層体の一部と、複数の電池セルと、第１末端センシング構造物との結合関係を部分的に示した部分斜視図である。
【図１３】図１２のカートリッジ積層体の一部、電池セル、第１末端センシング構造物を部分的に示したIII−III´矢視図である。
【図１４】図１のカートリッジ積層体、複数の電池セル、第１及び第２中間センシング構造物、第１及び第２末端センシング構造物を示した斜視図である。
【図１５】図１の電池モジュールの製造方法を説明する斜視図である。
【図１６】図１の電池モジュールの製造方法を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
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。
【００５２】
後述する実施例において、電池セルとはリチウム二次電池を称する。ここで、リチウム二次電池とは、充電及び放電中に、リチウムイオンが作動イオンとして働き、正極と負極とで電気化学的反応を引き起こす二次電池を総称する。しかし、本発明が電池の種類によって限定されることはない。
【００５３】
図１は本発明の実施例による電池モジュールを示した分解斜視図であり、図２は図１のカートリッジ積層体、複数の電池セル、第１及び第２中間センシング構造物、第１及び第２末端センシング構造物を示した分解斜視図である。また、図３は図２のカートリッジと電池セルを拡大して示した分解斜視図である。
【００５４】
図１〜図３を参照すれば、前記電池モジュール１２０は、カートリッジ積層体１０Ａ、電池セル３０、第１及び第２中間センシング構造物５０、７０、熱伝達パッド９１、９３、下部エンドプレート（図１６の９５Ａ）、上部エンドプレート９５Ｂ、第１及び第２末端センシング構造物９７、９９、サイドプレート１００、１１０を含む。前記カートリッジ積層体１０Ａは順次積層されるカートリッジ１０を有する。
【００５５】
望ましくは、前記カートリッジ積層体１０Ａにおいて、最上段カートリッジ１０ａは最上段カートリッジ１０ａの下方に位置するカートリッジ１０の厚さＴ方向の中間で水平面に切断した構造を有する。前記最上段カートリッジ１０ａの厚さは、最上段カートリッジ１０ａの下方に位置するカートリッジ１０の厚さＴの半分である。一態様において、前記カートリッジ積層体１０Ａは、長手方向の中央領域で、左側壁に左側溝部ＬＧＰを有し、右側壁に右側溝部ＲＧＰを有する。
【００５６】
前記左側溝部ＬＧＰは指状構造の第１中間センシング構造物５０を収容し、前記右側溝部ＲＧＰは指状構造の第２中間センシング構造物７０を収容する。前記電池セル３０はカートリッジ１０に載置される。一例として、前記最上段カートリッジ１０ａにはその上部に電気的に直列で連結された２つの電池セル３０が載置され、前記最上段カートリッジ１０ａの下方に位置するそれぞれのカートリッジ１０には、その下部に電気的に直列で連結された２つの電池セル３０が載置され、その上部に電気的に直列で連結された２つの電池セル３０が載置される。
【００５７】
望ましくは、前記電池セル３０は両方向に２つの電極リード２５を有する。前記電池セル３０はパウチ型である。より詳しくは、前記電池セル３０は、電極組立体と電解質を密封するパウチ包装材、及びパウチ包装材の内部で電極組立体に電気的に接続され、パウチ包装材の内部から外部に向かって引き出される一対の電極リード２５を有する。前記電極リード２５は負極（−）または正極（＋）の電気的極性を有する。
【００５８】
前記最上段カートリッジ１０ａまたは最上段カートリッジ１０ａの下方に位置するカートリッジ１０の一面上で、前記２つの電池セル３０は、互いに反対極性を有する電極リード２５ａの端部同士を重ね、レーザー溶接などで電極リード２５ａの端部同士を接合することで、電気的に直列連結される。前記電極リード２５ａの接合された端部は、最上段カートリッジ１０ａまたは最上段カートリッジ１０ａの下方に位置するカートリッジ１０の一面の中央領域に設けられるリード載置台４上に載置される。
【００５９】
また、前記２つの電池セル３０において接合されない電極リード２５ｂ、２５ｃは、略垂直に折り曲げられて、最上段カートリッジ１０ａまたは最上段カートリッジ１０ａの下方に位置するカートリッジ１０の前方と後方で、リード引出溝６ａ、６ｂから最上段カートリッジ１０ａまたは最上段カートリッジ１０ａの下方に位置するカートリッジ１０の外部に向かって露出する。
【００６０】
説明の便宜上、前記最上段カートリッジ１０ａは最上段カートリッジ１０ａの下方に位置するカートリッジ１０に代替して説明する。前記カートリッジ１０は、一面上で前方に電池セル３０Ａを、後方に電池セル３０Ｂを有し、対向する他面上で前方に電池セル３０Ｃを、後方に電池セル３０Ｄを有する。
【００６１】
ここで、前記電池セル３０Ａ、３０Ｂの電極リード２５ｂ、２５ｃは、カートリッジ１０のリード引出溝６ａ、６ｂを通じて電池セル３０Ｃ、３０Ｄの電極リード２５ｂ、２５ｃと接合し、電気的に直列で連結され得る。より詳しくは、前記電池セル３０Ａ、３０Ｃの電極リード２５ｂ同士または電池セル３０Ｂ、３０Ｄの電極リード２５ｃ同士が互いに重なってレーザー溶接などで接合されることで、前記電池セル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄはカートリッジ１０のリード引出溝６ａ、６ｂを通じて電気的に直列で連結され得る。
【００６２】
前記第１及び第２中間センシング構造物５０、７０は、カートリッジ積層体１０Ａの左側溝部ＬＧＰ及び右側溝部ＲＧＰにそれぞれ挿入される。望ましくは、前記第１及び第２中間センシング構造物５０、７０は複数の分枝した指を含み、それぞれの指の端部はカートリッジ１０の中央領域でリード載置台４に載置される電極リード２５ａの接合された端部に接触することができる。
【００６３】
図１において、前記熱伝達パッド９１、９３は第１及び第２中間センシング構造物５０、７０に垂直に設けられ、カートリッジ積層体１０Ａの側壁上に位置する。望ましくは、前記熱伝達パッド９１、９３のそれぞれはカートリッジ１０に挿入された金属材質の冷却フィン（図２の８）と接触し、冷却フィン８からカートリッジ１０に載置された電池セル３０の熱の伝達を受けてカートリッジ積層体１０Ａの外部に発散させる役割をする。
【００６４】
一態様において、前記熱伝達パッド９１、９３は良好な熱伝導性を有する金属材質からなる。前記下部エンドプレート９５Ａと上部エンドプレート９５Ｂは、カートリッジ積層体１０Ａの下面と上面にそれぞれ位置し、カートリッジ積層体１０Ａに結合される。望ましくは、前記下部エンドプレート９５Ａと上部エンドプレート９５Ｂは、カートリッジ積層体１０Ａで最上段電池セル３０と最下段電池セル３０を保護し、電池セル３０の熱を外部に発散させる役割をする。
【００６５】
前記下部エンドプレート９５Ａと上部エンドプレート９５Ｂはカートリッジ積層体１０Ａとねじ結合され、良好な機械的剛性と熱伝導性を有する金属材質からなる。図２において、前記第１及び第２末端センシング構造物９７、９９は、カートリッジ積層体１０Ａの長手方向でカートリッジ積層体１０Ａの周辺で互いに対向して位置する。
【００６６】
また、前記第１及び第２末端センシング構造物９７、９９は、カートリッジ１０のリード引出溝６ａ、６ｂから露出する電極リード２５ｂ、２５ｃと電気的に接触する。望ましくは、前記第１及び第２末端センシング構造物９７、９９は、電圧センシングモジュール８４と絶縁カバー８８を含む。前記電圧センシングモジュール８４は、電池セル３０の電極リード２５ｂ、２５ｃと電気的に接続する第１及び第２センシングバスバー（図１０の８４Ｃ、８４Ｄ）を含む。
【００６７】
前記絶縁カバー８８は電圧センシングモジュール８４を覆う。図１において、前記サイドプレート１００、１１０は熱伝達パッド９１、９３上に位置して、熱伝達パッド９１、９３から電池セル３０の熱の伝達を受けて外部に放出させる。前記サイドプレート１００、１１０は金属材質からなり、下部及び上部エンドプレート９５Ａ、９５Ｂにねじ結合され得る。
【００６８】
次いで、図３〜図５を参照して、下部及び上部のそれぞれに一対の電池セルが載置されるカートリッジ１０の構造をより具体的に説明する。
【００６９】
図４は図３のカートリッジを詳しく示した斜視図であり、図５は図４のカートリッジのＩ−Ｉ´矢視図である。
【００７０】
図３〜図５を参照すれば、前記カートリッジ１０には下部と上部に２つずつ総４つの電池セル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄが載置される。前記カートリッジ１０は、上部と下部のそれぞれに一対の電池セルを載置する空間を独立的に定義する載置フレーム７、冷却フィン８、及び結合台９を有する。前記載置フレーム７は全体的に長方形である。
【００７１】
前記載置フレーム７は、長手方向に配列される一対の貫通窓１、それぞれの貫通窓１に隣接した両側壁をそれぞれ貫通するスリット２、一対の貫通窓１を連結する中央フレームＣＦの左側と右側にそれぞれ設けられる左側溝ＬＧと右側溝ＲＧを含む。また、前記載置フレーム７は、中央フレームＣＦに下部滑走台３、リード載置台４及び上部滑走台５を有し、一対の貫通窓１をそれぞれ囲んで周縁に沿って延びた第１及び第２載置フェンス６ｃ、６ｄを有する。
【００７２】
前記一対の貫通窓１は、載置フレーム７の長手方向に沿って冷却フィン８にそれぞれ対応するように配列される。前記スリット２は載置フレーム７の長手方向に沿って設けられ、貫通窓１と連通する。前記左側溝ＬＧと右側溝ＲＧは、図２のカートリッジ積層体１０Ａにおける左側溝部ＬＧＰと右側溝部ＲＧＰにそれぞれ対応する。前記左側溝ＬＧと右側溝ＲＧは、載置フレーム７の幅方向に沿って載置フェンス６同士の間でカートリッジ１０の両側部から内部に向かって延びる。
【００７３】
図３〜図５及び図８において、前記下部滑走台３、リード載置台４及び上部滑走台５は一体的に構成され、中央フレームＣＦの幅方向に順次設けられる。前記リード載置台４は下部滑走台３と上部滑走台５との間に位置する。前記リード載置台４は、カートリッジ１０の下部及び上部で、電池セル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの電極リード（図３の２５ａ）同士の接合部位を載置させる面を提供する。すなわち、前記リード載置台４の上面は、カートリッジ１０の上部で、一対の電池セル３０Ａ、３０Ｂの電極リード２５ａ同士の接合された端部の載置面になる。
【００７４】
同様に、前記リード載置台４の下面は、カートリッジ１０の下部で、一対の電池セル３０Ｃ、３０Ｄの電極リード２５ａ同士の接合された端部の載置面になる。前記下部滑走台３と上部滑走台５はプレート状である。また、前記下部滑走台３と上部滑走台５はリード載置台４の左側と右側にそれぞれ位置し、対角線上で対向して載置フレーム７の両側部に向かって所定長さ延びる。
【００７５】
一例において、前記下部滑走台３の下面は、リード載置台４の上面よりもリード載置台４の下面により近く位置する。前記下部滑走台３の下面はリード載置台４の下面よりも低いレベルに位置して、リード載置台４の下面と段差を成す。前記下部滑走台３はリード載置台４の一側端部に連結されて、左側溝ＬＧの下方で左側溝ＬＧを部分的に覆う。
【００７６】
前記下部滑走台３は載置フレーム７の厚さ方向に沿って左側溝ＬＧの下方に位置し、リード載置台４の下面から突出する。同様に、前記上部滑走台５の上面はリード載置台４の下面よりもリード載置台４の上面により近く位置する。前記上部滑走台５の上面はリード載置台４の上面よりも高いレベルに位置して、リード載置台４の上面と段差を成す。
【００７７】
前記上部滑走台５はリード載置台４の他側端部に連結されて、右側溝ＲＧの上方で右側溝ＲＧを部分的に覆う。前記上部滑走台５は載置フレーム７の厚さ方向に沿って右側溝ＲＧの上方に位置し、リード載置台４の上面から突出する。
【００７８】
前記リード載置台４は、中央フレームＣＦの幅方向で載置板４Ａ、載置板４Ａの下部から下部滑走台３に向かって延びて下部滑走台３と段差を成すプレート状の下部延長部ＬＥ、及び載置板４Ａの上部から上部滑走台５に向かって延びて上部滑走台５と段差を成すプレート状の上部延長部ＵＥを有する。
【００７９】
前記載置板４Ａは、左側溝ＬＧと右側溝ＲＧとの間に位置する。前記下部延長部ＬＥは載置板４Ａと下部滑走台３との間に位置して左側溝ＬＧを部分的に覆い、左側溝ＬＧで下部滑走台３に連結される。望ましくは、前記下部延長部ＬＥの厚さは下部滑走台３より薄い。同様に、前記上部延長部ＵＥは載置板４Ａと上部滑走台５との間に位置して右側溝ＲＧを部分的に覆い、右側溝ＲＧで上部滑走台５に連結される。
【００８０】
望ましくは、前記上部延長部ＵＥの厚さは上部滑走台５より薄い。前記第１載置フェンス６ｃは、載置フレーム７の前方で、載置フレーム７の下部及び上部で２つの電池セル（図３の３０Ａ、３０Ｃ）を載置する空間を定義する。同様に、前記第２載置フェンス６ｄは、載置フレーム７の後方で、載置フレーム７の下部及び上部で２つの電池セル（図３の３０Ｂ、３０Ｄ）を載置する空間を定義する。
【００８１】
望ましくは、前記第１及び第２載置フェンス６ｃ、６ｄは、電池セル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの厚さに対応する高さを有するように、載置フレーム７の周縁から載置フレーム７の下部及び上部に向かって垂直にそれぞれ突出する。一態様において、前記第１及び第２載置フェンス６ｃ、６ｄは、載置フレーム７の長手方向に沿って下部滑走台３または上部滑走台５の幅ほど離隔する。
【００８２】
他の態様において、前記第１及び第２載置フェンス６ｃ、６ｄは、載置フレーム７の長手方向に沿ってリード載置台４に向かって開口する。さらに他の態様において、前記第１及び第２載置フェンス６ｃ、６ｄは、折り曲げられた電極リード２５ｂ、２５ｃをカートリッジ１０の外部に露出するように抜き取られたリード引出溝６ａ、６ｂを有する。
【００８３】
ここで、前記電池セル３０Ａ、３０Ｂは、第１及び第２載置フェンス６ｃ、６ｄを経由してリード載置台４上に位置する２つの接合された電極リード２５ａを有し、第１及び第２載置フェンス６ｃ、６ｄのリード引出溝６ａ、６ｂからそれぞれ突出する電極リード２５ｂ、２６ｃを有し得る。また、前記電池セル３０Ｃ、３０Ｄは、第１及び第２載置フェンス６ｃ、６ｄを経由してリード載置台４上に位置する２つの接合された電極リード２５ａを有し、第１及び第２載置フェンス６ｃ、６ｄのリード引出溝６ａ、６ｂからそれぞれ突出する電極リード２５ｂ、２６ｃを有し得る。
【００８４】
さらに他の態様において、前記第１及び第２載置フェンス６ｃ、６ｄは中央フレームＣＦを通じて互いに連結される。前記冷却フィン８は第１冷却フィン８ａと第２冷却フィン８ｂとに区分される。前記第１及び第２冷却フィン８ａ、８ｂは、載置フレーム７の第１貫通窓１ａと第２貫通窓１ｂにそれぞれ配列され固定される。詳しくは、前記第１冷却フィン８ａは、第１貫通窓１ａを覆い、第１貫通窓１ａの縁部から第１スリット２ａに挿し込まれ、第１スリット２ａから突出して載置フレーム７の側壁に沿って垂直に折り曲げられる。
【００８５】
同様に、前記第２冷却フィン８ｂは、第２貫通窓１ｂを覆い、第２貫通窓１ｂの縁部から第２スリット２ｂに挿し込まれ、第２スリット２ｂから突出して載置フレーム７の側壁に沿って垂直に折り曲げられる。望ましくは、前記第１及び第２冷却フィン８ａ、８ｂは、インサート射出成形で載置フレーム７と一体的に成形される。しかし、本発明がこれらに限定されることはない。
【００８６】
前記結合台９は第１結合台９ａと第２結合台９ｂとに区分される。前記第１結合台９ａと第２結合台９ｂとは、載置フレーム７の長手方向に沿って載置フレーム７の側壁から突出して対角線上で対向する。前記第１及び第２結合台９ａ、９ｂは、複数のカートリッジ１０を順次積層するとき、カートリッジ１０同士のねじ結合のために用いられる。
【００８７】
図３及び図４において、前記電池セル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは第１及び第２載置フェンス６ａ、６ｂ内にそれぞれ位置する。ここで、前記電池セル３０Ａ、３０Ｃは第１冷却フィン８ａを挟持して囲み、前記電池セル３０Ｂ、３０Ｄは第２冷却フィン８ｂを挟持して囲む。
【００８８】
図６は図２のカートリッジ積層体と、複数の電池セルと、第１及び第２中間センシング構造物との結合関係を部分的に示した部分斜視図であり、図７は図６のカートリッジと、電池セルと、第１及び第２中間センシング構造物との結合関係を示したII−II´矢視図である。図６には、最上段電池セルを露出してカートリッジ積層体が示されている。
【００８９】
また、図８は図７のカートリッジ、電池セル、第１及び第２中間センシング構造物を示した分解断面図であり、図９は図８でカートリッジと、電池セルと、第１及び第２中間センシング構造物との結合関係を部分的に示した部分斜視図である。
【００９０】
図６〜図９を参照すれば、前記第１及び第２中間センシング構造物５０、７０は、カートリッジ積層体１０Ａの中央領域に位置する左側溝部ＬＧＰと右側溝部ＲＧＰにそれぞれ挿入される。望ましくは、前記第１中間センシング構造物５０は第１中間接続部４７を通じて左側溝部ＬＧＰに挿入される。同様に、前記第２中間センシング構造物７０は第２中間接続部６７を通じて右側溝部ＲＧＰに挿入される。
【００９１】
ここで、前記左側溝部ＬＧＰはカートリッジ１０と同じ個数の左側溝ＬＧを有する。同様に、前記右側溝部ＲＧＰはカートリッジ１０と同じ個数の右側溝ＲＧを有する。前記カートリッジ積層体１０Ａにおいて、最上段カートリッジ１０は幅方向に左側溝ＬＧ、リード載置台４及び右側溝ＲＧを有する。前記最上段カートリッジの下方でそれぞれのカートリッジ１０は、幅方向に左側溝ＬＧ、下部滑走台３、リード載置台４、上部滑走台５及び右側溝ＲＧを有する。
【００９２】
前記第１中間接続部４７は複数の第１指４６を有する。１つの第１指４６は端部に
【００９３】
【数１】
0006480006.tif 000002
【００９４】
状の溝である第１接続スリット４５を有する。２つの隣接した第１指４６は、１つの第１挿入ガイドスリット４３を定義する。前記第１挿入ガイドスリット４３と第１接続スリット４５は左側溝ＬＧに向かって開口する。すなわち、前記第１挿入ガイドスリット４３は対向するリード載置台４に向かって開口し、前記第１接続スリット４５は対向する電池セル３０の電極リード２５に向かって開口する。
【００９５】
同様に、前記第２中間接続部６７は複数の第２指６６を有する。１つの第２指６６は端部に
【００９６】
【数２】
0006480006.tif 000003
【００９７】
状の溝である第２接続スリット６５を有する。２つの隣接した第２指６６は、１つの第２挿入ガイドスリット６３を定義する。前記第２挿入ガイドスリット６３と第２接続スリット６５は右側溝ＲＧに向かって開口する。すなわち、前記第２挿入ガイドスリット６３は対向するリード載置台４に向かって開口し、前記第２接続スリット６５は対向する電池セル３０の電極リード２５に向かって開口する。
【００９８】
図７及び図８において、前記第１中間センシング構造物５０は、第１中間接続部４７の第１挿入ガイドスリット４３を通じてカートリッジ１０の下部滑走台３に滑り込み、下部滑走台３を収容しながらカートリッジ積層体１０Ａの左側溝部ＬＧＰに挿入される。このとき、前記第１指４６の第１接続スリット４５は対向する電極リード２５の端部を収容して電極リード２５と接触する。
【００９９】
同様に、前記第２中間センシング構造物７０は、第２中間接続部６７の第２挿入ガイドスリット６３を通じてカートリッジ１０の上部滑走台５に滑り込み、上部滑走台５を収容しながらカートリッジ積層体１０Ａの右側溝部ＲＧＰに挿入される。このとき、前記第２指６６の第２接続スリット６５は対向する電極リード２５の端部を収容して電極リード２５と接触する。
【０１００】
望ましくは、前記第１及び第２中間接続部４７、６７は、カートリッジ組立体１０Ａの左側溝部ＬＧＰと右側溝部ＲＧＰで交互に位置する。すなわち、前記第１中間接続部４７の第１指４６は第２中間接続部６７の第２挿入ガイドスリット６３と対向する。同様に、前記第２中間接続部６７の第２指６６は第１中間接続部４７の第１挿入ガイドスリット４３と対向する。
【０１０１】
図８において、前記第１及び第２接続スリット４５、６５は、内部に金属材質からなる第１及び第２接続クリップ４４、６４をそれぞれ有する。前記第１接続クリップ４４は左側溝ＬＧで対向する電極リード２５の端部を弾性的にクリップする。同様に、前記第２接続クリップ６４は右側溝ＲＧで対向する電極リード２５の端部を弾性的にクリップする。
【０１０２】
前記第１接続クリップ４４は、第１中間接続部４７の内部に位置して伝導性を有する第１導線（図示せず）に連結される。同様に、前記第２接続クリップ６４は、第２中間接続部６７の内部に位置して伝導性を有する第２導線（図示せず）に連結される。前記第１中間センシング構造物５０は、第１中間接続部４７に結合した第１移動阻止部４８、及び第１移動阻止部４８に結合した第１ワイヤ部４９を含む。
【０１０３】
ここで、前記第１導線は、第１中間接続部４７から始まり、第１移動阻止部４８の内部と第１ワイヤ部４９の内部を順次経由して、第１ワイヤ部４９の端部まで延びる。前記第１移動阻止部４８は第１中間接続部４７に直角に結合して、左側溝部ＬＧＰの周辺でカートリッジ積層体１０Ａの側壁に接触する。
【０１０４】
同様に、前記第２中間センシング構造物７０は、第２中間接続部６７に結合した第２移動阻止部６８、及び第２移動阻止部６８に結合した第２ワイヤ部６９を含む。ここで、前記第２導線は、第２中間接続部６７から始まり、第２移動阻止部６８の内部と第２ワイヤ部６９の内部を順次経由して、第２ワイヤ部６９の端部まで延びる。前記第２移動阻止部６８は第２中間接続部６７に直角に結合して、右側溝部ＲＧＰの周辺でカートリッジ積層体１０Ａの側壁に接触する。
【０１０５】
また、前記第１及び第２ワイヤ部４９、６９は、第１及び第２移動阻止部４８、６８からカートリッジ積層体１０Ａの側壁に沿って設けられ、互いに逆方向に延びる。ここで、前記第１ワイヤ部４９は第１接続クリップ４４と同じ本数の第１導線を内蔵する。同様に、前記第２ワイヤ部６９は第２接続クリップ６４と同じ本数の第２導線を内蔵する。
【０１０６】
図１０及び図１１は、図２のカートリッジ積層体の一部、複数の電池セル、第１及び第２末端センシング構造物を拡大して示した分解斜視図であり、図１２は図１０のカートリッジ積層体の一部と、複数の電池セルと、第１末端センシング構造物との結合関係を部分的に示した部分斜視図である。
【０１０７】
また、図１３は図１２のカートリッジ積層体の一部、電池セル、第１末端センシング構造物を部分的に示したIII−III´矢視図であり、図１４は図１のカートリッジ積層体、複数の電池セル、第１及び第２中間センシング構造物、第１及び第２末端センシング構造物を示した斜視図である。
【０１０８】
図１０〜図１４を参照すれば、前記第１及び第２末端センシング構造物９７、９９は、カートリッジ積層体１０Ａの長手方向に沿ってカートリッジ積層体１０Ａの前面側と後面側にそれぞれ位置する。前記第１末端センシング構造物９７は第２末端センシング構造物９９と同じ形状を有する。前記第１及び第２末端センシング構造物９７、９９のそれぞれは電圧センシングモジュール８４及び絶縁カバー８８を有する。
【０１０９】
前記電圧センシングモジュール８４は、一側端でカートリッジ１０に向かう内周面に印刷回路基板８３、及び絶縁カバー８８に向かう外周面に、印刷回路基板８３に電気的に接続されたコネクタ８４Ａを有する。望ましくは、前記印刷回路基板８３はそれぞれの電池セル３０の電圧測定機能を担当する回路を含み、前記コネクタ８４Ａはそれぞれの電池セル３０の測定された電圧を外部に出力するインターフェースとして用いられる。
【０１１０】
前記第１末端センシング構造物９７の印刷回路基板８３は、第１中間センシング構造物５０の第１ワイヤ部４９と電気的に接続する。したがって、前記印刷回路基板８３は第１中間センシング構造物５０に接触する電極リード２５の電位をセンシングすることができる。同様に、前記第２末端センシング構造物９９の印刷回路基板８３は第２中間センシング構造物７０の第２ワイヤ部（図６の６９）と電気的に接続する。
【０１１１】
したがって、前記印刷回路基板８３は、第２中間センシング構造物７０に接触する電極リード２５の電位をセンシングすることができる。前記第１末端センシング構造物９７のコネクタ８４Ａは、絶縁カバー８８の一側端に位置する第１窓Ｗ１から絶縁カバー８８を貫通して外部に露出することができる。このような構造は、第２末端センシング構造物９９にも同様に適用される。
【０１１２】
前記電圧センシングモジュール８４は、中央領域で順次積層される支持リブ８４Ｂ、最上段支持リブ８４Ｂ上の第１センシングバスバー８４Ｃ、最上段支持リブ８４Ｂの下方でそれぞれの支持リブ８４Ｂ上に位置する第２センシングバスバー８４Ｄ、及び２つの隣接した支持リブ８４Ｂの間に順次設けられるリード絶縁パターン８４Ｅとリード引出スリットＨを含む。
【０１１３】
ここで、前記支持リブ８４Ｂとリード絶縁パターン８４Ｅはプラスチック材質からなる。前記第１センシングバスバー８４Ｃと第２センシングバスバー８４Ｄは金属材質からなる。前記カートリッジ積層体１０Ａの最上段カートリッジ１０ａは最上段電極リード２５ｂ１を折り曲げて引出し、前記最上段カートリッジ１０ａの下方に位置するそれぞれのカートリッジ１０は下部及び上部電極リード２５ｂ１、２５ｂ２を折り曲げて引出する。
【０１１４】
前記カートリッジ１０は所定厚さＴを有する。前記下部及び上部電極リード２５ｂ１、２５ｂ２は互いに重なって接触する。前記カートリッジ積層体１０Ａと電圧センシングモジュール８４とを結合するとき、最上段リード引出スリットＨは最上段電極リード２５ｂ１を収容し、前記最上段リード引出スリットＨの下方でそれぞれのリード引出スリットＨは下部及び上部電極リード２５ｂ１、２５ｂ２を収容する。
【０１１５】
前記電圧センシングモジュール８４において、前記最上段電極リード２５ｂ１は最上段リード引出スリットＨを貫通し、最上段リード引出スリットＨから最上段支持リブ８４Ｂと第１センシングバスバー８４Ｃに向かって折り曲げられる。前記第１センシングバスバー８４Ｃは最上段支持リブ８４Ｂの上部を囲み、一端部から印刷回路基板８３に連結され、そして他端部からターミナルバスバー８１に連結される。
【０１１６】
前記第１センシングバスバー８４Ｃは、最上段支持リブ８４Ｂ上でレーザー溶接によって最上段電極リード２５ｂ１と接合する。前記ターミナルバスバー８１は印刷回路基板に電気的に接続し、負極（−）または正極（＋）の電気的な極性を有する。同様に、前記下部及び上部電極リード２５ｂ１、２５ｂ２は、最上段リード引出スリットＨの下方でそれぞれのリード引出スリットＨを貫通し、リード引出スリットＨから支持リブ８４Ｂと第２センシングバスバー８４Ｄに向かって折り曲げられる。
【０１１７】
前記第２センシングバスバー８４Ｄは、最上段リード引出スリットＨの下方でそれぞれのリード引出スリットＨの一側部に位置し、印刷回路基板８３と電気的に接続する。前記第２センシングバスバー８４Ｄは、支持リブ８４Ｂの上でレーザー溶接によって下部及び上部電極リード２５ｂ１、２５ｂ２と接合する。
【０１１８】
ここで、前記第２センシングバスバー８４Ｄは、下部及び上部電極リード２５ｂ１、２５ｂ２に接触する連結タブ８４Ｄ１と、下部及び上部電極リード２５ｂ１、２５ｂ２から露出して印刷回路基板８３に延びる接続タブ８４Ｄ２で構成される。前記リード絶縁パターン８４Ｅは、２つの隣接する第１及び２センシングバスバー８４Ｃ、８４Ｄを電気的に絶縁させるか、又は、第１センシングバスバー８４Ｃの下方で２つの隣接する第２センシングバスバー８４Ｄを電気的に絶縁させる。
【０１１９】
すなわち、前記リード絶縁パターン８４Ｅは、それぞれのリード引出スリットＨの下方に位置して、最上部電極リード２５ｂ１から下部及び上部電極リード２５ｂ１、２５ｂ２を電気的に絶縁させるか、又は、二対の隣接する下部及び上部電極リード２５ｂ１、２５ｂ２を電気的に絶縁させる。
【０１２０】
より詳しくは、前記第１末端センシング構造物９７の電圧センシングモジュール８４は、カートリッジ積層体１０Ａの前面側で、最上段リード引出スリットＨに最上段電池セル３０の最上段電極リード２５ｂ１を挿入して最上段電極リード２５を第１センシングバスバー８４Ｃに接合させ、最上段リード引出スリットＨの下方でそれぞれのリード引出スリットＨに２つの隣接した電池セル３０の一対の電極リード２５ｂ１、２５ｂ２を挿入して一対の電極リード２５ｂ１、２５ｂ２を第２センシングバスバー８４Ｄに接合させることができる。
【０１２１】
同様に、前記第２末端センシング構造物９９の電圧センシングモジュール８４は、カートリッジ積層体１０Ａの後面側で、最下段リード引出スリットＨに最下段電池セル３０の最下段電極リード２５ｃを挿入して最下段電極リード２５ｃを第２センシングバスバー８４Ｄに接合させ、最下段リード引出スリットＨの上方でそれぞれのリード引出スリットＨに２つの隣接した電池セル３０の一対の電極リード２５ｃを挿入して一対の電極リード２５ｃを第１センシングバスバー８４Ｃ又は第２センシングバスバー８４Ｄに接合させることができる。
【０１２２】
この場合、前記第１末端センシング構造物９７の電圧センシングモジュール８４と電極リード２５ｂとの結合、及び第２末端センシング構造物９９の電圧センシングモジュール８４と電極リード２５ｃとの結合は、カートリッジ積層体１０Ａに位置する電池セル３０を電気的に直列で連結する。
【０１２３】
図８及び図１４において、前記カートリッジ積層体１０Ａと、第１及び第２中間センシング構造物５０、７０と、第１及び第２末端センシング構造物９７、９９とが結合された後、前記第１中間センシング構造物５０はカートリッジ積層体１０Ａで同一レベルに位置する一対の電池セル３０の積層順において、例えば偶数番目の一対の電池セル３０と接触し、前記第２中間センシング構造物７０はカートリッジ積層体１０Ａで同一レベルに位置する一対の電池セル３０の積層順において、例えば奇数番目の一対の電池セル３０と接触する。
【０１２４】
ここで、前記第１中間センシング構造物５０と第１末端センシング構造物９７は偶数番目の一対の電池セル３０のうち１つの電圧をセンシングし、前記第２中間センシング構造物７０と第２末端センシング構造物９９は奇数番目の一対の電池セル３０のうち１つの電圧をセンシングする。一方、前記第１末端センシング構造物９７の電圧センシングモジュール８４は第１カバーＣ１で最上段電極リード２５ｂの占有領域を覆う。
【０１２５】
同様に、前記第２末端センシング構造物９９の電圧センシングモジュール８４は第１カバーＣ１で最上段電極リード２５ｃの占有領域を覆う。また、前記絶縁カバー８８は電圧センシングモジュール８４を覆う。ここで、前記ターミナルバスバー８１は、絶縁カバー８８の他側縁に位置する第２窓Ｗ２から絶縁カバー８８を貫通して電極端子８７に結合される。前記絶縁カバー８８の第２カバーＣ２はカートリッジ積層体１０Ａ上で電圧センシングモジュール８４の第１カバーＣ１を囲む。
【０１２６】
図１５及び図１６は、図１の電池モジュールの製造方法を説明する斜視図である。
【０１２７】
図１５及び図１６を参照すれば、カートリッジ積層体１０Ａ、電池セル３０、第１及び第２中間センシング構造物５０、７０を図１のように用意する。前記カートリッジ積層体１０Ａはカートリッジ１０を順次積層して形成することができる。前記カートリッジ積層体１０Ａにおいて、最上段カートリッジ１０ａの厚さは最上段カートリッジ１０ａの下方に位置するカートリッジ１０の厚さの半分であり得る。
【０１２８】
前記カートリッジ１０のそれぞれは同一レベルに位置する２つの冷却フィン８を有し得る。前記冷却フィン８はカートリッジ１０の第１及び第２貫通窓（図４の１ａ、１ｂ）を覆い、第１及び第２貫通窓１ａ、１ｂに隣接する両側壁から突出して側壁に沿って折り曲げられる。前記カートリッジ１０を積層するとき、前記電池セル３０を最上段カートリッジ１０ａの上部に２つ設け、最上段カートリッジ１０ａ下のそれぞれのカートリッジ１０の下部及び上部に２つずつ設けることができる。
【０１２９】
前記カートリッジ積層体１０Ａにおいて、前記最上段カートリッジ１０ａを除けば、１つのカートリッジ１０の前方または後方で、下部及び上部の電池セル３０は１つの冷却フィン８を挟持して囲む。さらに、前記第１中間センシング構造物５０は、中間接続部４７を通じてカートリッジ積層体１０Ａの左側溝部ＬＧＰに部分的に挿入され、カートリッジ積層体１０Ａにおける一対の電池セル３０の積層順において偶数番目の一対の電池セル３０と接触することができる。
【０１３０】
ここで、前記第１中間センシング構造物５０は、カートリッジ積層体１０Ａの左側溝部ＬＧＰからカートリッジ積層体１０Ａの前面側に延びる第１ワイヤ部４９を有し得る。前記第１ワイヤ部４９は偶数番目の一対の電池セル３０と電気的に接続することができる。前記第２中間センシング構造物７０は、中間接続部６７を通じてカートリッジ積層体１０Ａの右側溝部ＲＧＰに部分的に挿入され、カートリッジ積層体１０Ａにおける一対の電池セル３０の積層順において奇数番目の一対の電池セル３０と接触することができる。
【０１３１】
ここで、前記第２中間センシング構造物７０は、カートリッジ積層体１０Ａの右側溝部ＲＧＰからカートリッジ積層体１０Ａの後面側に延びる第２ワイヤ部６９を有し得る。前記第２ワイヤ部６９は奇数番目の一対の電池セル３０と電気的に接続することができる。前記カートリッジ積層体１０Ａと、電池セル３０と、第１及び第２中間センシング構造物５０、７０との結合は、図３〜図９に詳しく示されている。
【０１３２】
次いで、熱伝達パッド９１、９３、下部及び上部エンドプレート９５Ａ、９５Ｂ、第１及び第２末端センシング構造物９７、９９、サイドプレート１００、１１０を図１のように用意する。前記熱伝達パッド９１、９３はカートリッジ１０の冷却フィン８を覆うことができる。前記下部及び上部エンドプレート９５Ａ、９５Ｂはカートリッジ積層体１０Ａの下部及び上部にそれぞれ配置される。
【０１３３】
前記熱伝達パッド９１、９３、下部及び上部エンドプレート９５Ａ、９５Ｂの役割は図１及び図２を参照して上述した。次いで、前記下部及び上部エンドプレート９５Ａ、９５Ｂがカートリッジ１０の結合台９を通じてカートリッジ積層体１０Ａとねじ結合される。その後、前記第１及び第２末端センシング構造物９７、９９がカートリッジ積層体１０Ａの前面側と後面側にそれぞれ配置される。前記第１及び第２末端センシング構造物９７、９９はカートリッジ１０から露出する電池セル３０の電極リード２５に電気的に接続される。
【０１３４】
前記カートリッジ１０と、電池セル３０と、第１及び第２末端センシング構造物９７、９９との結合は、図１０〜図１４を参照して上述した。ここで、前記第１末端センシング構造物９７は、第１中間センシング構造物５０の第１ワイヤ部４９と電気的に接続するため、前記第１中間センシング構造物５０と第１末端センシング構造物９７はカートリッジ積層体１０Ａで一対の電池セル３０の積層順において偶数番目の電池セル３０の電圧をセンシングすることができる。
【０１３５】
同様に、前記第２末端センシング構造物９９は、第２中間センシング構造物７０の第２ワイヤ部６９と電気的に接続するため、前記第２中間センシング構造物７０と第２末端センシング構造物９９はカートリッジ積層体１０Ａで一対の電池セル３０の積層順において奇数番目の電池セル３０の電圧をセンシングすることができる。
【０１３６】
したがって、前記第１及び第２末端センシング構造物９７、９９のそれぞれは、電池セル３０の電圧をセンシングして、電気信号をバッテリー管理システム（図示せず）に伝達することができる。前記サイドプレート１００、１１０は熱伝達パッド９１、９３上に配置される。前記サイドプレート１２０、１３０は下部及び上部エンドプレート９５Ａ、９５Ｂとねじ結合することができる。
【０１３７】
これにより、前記カートリッジ積層体１０Ａ、電池セル３０、第１及び第２中間センシング構造物５０、７０、熱伝達パッド９１、９３、下部及び上部エンドプレート９５Ａ、９５Ｂ、第１及び第２末端センシング構造物９７、９９、サイドプレート１００、１１０は電池モジュール１２０を構成することができる。
【０１３８】
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。
【符号の説明】
【０１３９】
１  貫通窓
３  下部滑走台
４  リード載置台
５  上部滑走台
７  載置フレーム
８  冷却フィン
１０  カートリッジ
３０  電池セル
１２０  電池モジュール
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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