(57)【要約】  本発明の実施例によるバッテリーモジュールは、バッテリーセルと、バッテリーセルに一体に結合され、熱遮断素子を一体に備える保護回路モジュールと、保護回路モジュールと連結されるバッテリー管理ユニットと、保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットを脱着可能に連結する連結ユニットとを含むことができる。
2021509998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーセルと、
前記バッテリーセルに一体に結合され、熱遮断素子を一体に備える保護回路モジュールと、
前記保護回路モジュールと連結されるバッテリー管理ユニットと、
前記保護回路モジュール及び前記バッテリー管理ユニットを脱着可能に連結する連結ユニットと、
を含む、バッテリーモジュール。
【請求項２】
前記連結ユニットは、
前記保護回路モジュール及び前記バッテリー管理ユニットのいずれか一つに連結されるプラグと、
前記保護回路モジュール及び前記バッテリー管理ユニットの他の一つに備えられ、前記プラグが分離可能に差し込まれるソケットと、
を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記プラグ又は前記ソケットは連結ワイヤを介して前記保護回路モジュール又は前記バッテリー管理ユニットに連結される、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記バッテリーセルは前記熱遮断素子を介して前記保護回路モジュールに連結される、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルにそれぞれ連結される複数の保護回路モジュールと、
前記複数の保護回路モジュールと連結されるバッテリー管理ユニットと、
前記複数の保護回路モジュール及び前記バッテリー管理ユニットを脱着可能に連結し、前記複数の保護回路モジュールを互いに連結する複数の連結ユニットと、
を含む、バッテリーモジュール。
【請求項６】
前記複数の連結ユニットは、
前記保護回路モジュール及び前記バッテリー管理ユニットを連結する第１連結ユニットと、
前記複数の保護回路モジュールの中で一対の保護回路モジュールを互いに連結する第２連結ユニットと、
を含み、
前記第１連結ユニットは、
前記保護回路モジュール及び前記バッテリー管理ユニットのいずれか一つに第１連結ラインを介して連結される第１プラグと、
前記保護回路モジュール及び前記バッテリー管理ユニットの他の一つに備えられ、前記第１プラグが差し込まれる第１ソケットと、
を含み、
前記第２連結ユニットは、
前記一対の保護回路モジュールのいずれか一つに第２連結ラインを介して連結される第２プラグと、
前記一対の保護回路モジュールの他の一つに備えられ、前記第２プラグが差し込まれる第２ソケットと、
を含む、請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記保護回路モジュールに一体に結合される熱遮断素子をさらに含む、請求項５または６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記バッテリーセルは前記熱遮断素子を介して前記保護回路モジュールに連結される、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
前記バッテリーセルは、
複数の電極板を分離膜を挟んで積層することによって構成される電極組立体と、
前記電極組立体を包むパウチと、
を含む、請求項５から８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１０】
請求項１から９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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１８年１１月１５日付の韓国特許出願第２０１８−０１４０３８２号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示された全ての内容はこの明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明はバッテリーモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
最近、ノートブック型コンピュータ、スマートフォン、タブレット型コンピュータのような携帯用電子機器の需要が増大するにつれて、反復的に充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に進んでいる。
【０００４】
また、携帯用電子機器のような小型装置だけではなく、自動車、ロボット、衛星のような中大型装置にも二次電池が広く用いられている。特に、化石燃料の枯渇及び環境汚染に対する関心が高くなるにつれて、ハイブリッド自動車と電気自動車に対する研究が活発に進んでいる。このようなハイブリッド自動車や電気自動車における最も核心的な部品はモーターに電力を供給するバッテリーパックである。バッテリーパックは複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを含み、複数のバッテリーセルが互いに直列及び／又は並列で連結されることによってバッテリーモジュールの容量及び出力が増大する。
【０００５】
基本的に、バッテリーセルは、複数の電極板を分離膜を挟んで積層し、複数の電極板に複数の電極タブをそれぞれ溶接して電極組立体を形成した後、電極組立体をアルミニウムパウチで包んで密封する工程によって製造される。
バッテリーセルには各種の可燃性物質が内蔵されているから、バッテリーの使用中にバッテリーセルの過充電、過放電、過電流、発熱、連鎖的な副反応による発火又は爆発が発生する危険がある。
【０００６】
したがって、バッテリーセルの電圧、電流、温度などを持続的に検出しながらバッテリーセルを保護する必要がある。バッテリーセルの保護は、ＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子、保護回路モジュール（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｍｏｄｕｌｅ（ＰＣＭ））、熱遮断素子（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｕｔ−ｏｕｔ（ＴＣＯ））などの安全素子によって保護され、このような安全素子はバッテリー管理ユニット（ｂａｔｔｅｒｙ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｕｎｉｔ（ＢＭＵ））によって制御される。
【０００７】
このために、バッテリーセルは、過充電、過放電及び過電流を防止するために、バッテリー管理ユニットと溶接（例えば、抵抗溶接、レーザー溶接、スポット溶接）によって結合されて電気的に連結される。しかし、バッテリーセル及びバッテリー管理ユニットが溶接によって結合されるので、バッテリーセル及びバッテリー管理ユニットの間で溶接不良が発生する場合、該当バッテリーセルを含むバッテリーモジュール全体を廃棄しなければならないので、部品の損失が発生し、バッテリーモジュールの製造コストが増加する問題がある。また、保護回路モジュールに溶接工程に要求される溶接パッドを備える必要があるから、溶接パッドが占める部分の大きさの分だけバッテリーモジュールの大きさが増加する問題がある。また、バッテリーセル及びバッテリー管理ユニットを溶接するために、別途の溶接設備が要求され、溶接条件がいつも管理されなければならない問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は従来技術の問題を解決するためのものであり、本発明の目的は、溶接によらず、保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットが連結されるように構成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】
【０００９】
前述した目的を達成するための本発明の実施例によるバッテリーモジュールは、バッテリーセルと、バッテリーセルに一体に結合され、熱遮断素子を一体に備える保護回路モジュールと、保護回路モジュールと連結されるバッテリー管理ユニットと、保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットを脱着可能に連結する連結ユニットとを含むことができる。
【００１０】
連結ユニットは、保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットのいずれか一つに連結されるプラグと、保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットの他の一つに備えられ、プラグが分離可能に差し込まれるソケットとを含むことができる。
【００１１】
本発明の実施例によるバッテリーモジュールは、保護回路モジュールに一体に結合される熱遮断素子をさらに含むことができる。
【００１２】
バッテリーセルは熱遮断素子を介して保護回路モジュールに連結することができる。
【００１３】
また、前述した目的を達成するための本発明の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と、複数のバッテリーセルにそれぞれ連結される複数の保護回路モジュールと、複数の保護回路モジュールと連結されるバッテリー管理ユニットと、複数の保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットを脱着可能に連結し、複数の保護回路モジュールを互いに連結する複数の連結ユニットとを含むことができる。
【００１４】
複数の連結ユニットは、保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットを連結する第１連結ユニットと、複数の保護回路モジュールの中で一対の保護回路モジュールを互いに連結する第２連結ユニットとを含むことができ、第１連結ユニットは、保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットのいずれか一つに第１連結ラインを介して連結される第１プラグと、保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットの他の一つに備えられ、第１プラグが差し込まれる第１ソケットとを含むことができ、第２連結ユニットは、一対の保護回路モジュールのいずれか一つに第２連結ラインを介して連結される第２プラグと、一対の保護回路モジュールの他の一つに備えられ、第２プラグが差し込まれる第２ソケットとを含むことができる。
【００１５】
本発明の実施例によるバッテリーモジュールは、保護回路モジュールに一体に結合される熱遮断素子をさらに含むことができる。
【００１６】
バッテリーセルは熱遮断素子を介して保護回路モジュールに連結することができる。
【００１７】
バッテリーセルは、複数の電極板を分離膜を挟んで積層することによって構成される電極組立体と、電極組立体を包むパウチとを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した図である。
【図２】本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールに備えられる保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットを概略的に示した斜視図である。
【図３】本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例によるバッテリーモジュールについて説明する。
【００２０】
図１及び図２に示したように、本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールは、一対の電極端子１１０を有するバッテリーセル１００と、バッテリーセル１００と連結される保護回路モジュール２００と、保護回路モジュール２００と連結されるバッテリー管理ユニット３００と、保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００を脱着可能に連結する連結ユニット４００とを含むことができる。
【００２１】
バッテリーセル１００は、複数の電極板を分離膜を挟んで積層し、複数の電極板に複数の電極タブをそれぞれ溶接して電極組立体を形成した後、電極組立体をアルミニウムパウチで包んで密封する工程によって製造される。
【００２２】
保護回路モジュール２００はバッテリーセル１００の電極端子１１０と電気的に連結され、バッテリーセル１００の過充電、過放電及び／又は過電流によるバッテリーセル１００の過熱及び爆発を防止する役割を果たす。保護回路モジュール２００はプリント基板であり得る。保護回路モジュール２００はバッテリーセル１００に一体に結合することができる。例えば、保護回路モジュール２００はスポット溶接によってバッテリーセル１００に一体に結合することができる。
【００２３】
保護回路モジュール２００は、複数のバッテリーセル１００に共通して適用できるように、保護回路モジュール２００の端子がバッテリーセル１００の電極端子１１０の位置に対応するように設計できる。
【００２４】
バッテリーセル１００は熱遮断素子５００を介して保護回路モジュール２００に連結することができる。保護回路モジュール２００は熱遮断素子５００と一体に構成することができる。熱遮断素子５００は温度ヒューズから構成され、保護回路モジュール２００に溶接によって結合することができる。熱遮断素子５００は、バッテリーセル１００の過熱時に適正温度が感知されれば、信号を送出してバッテリーセル１００の過熱による安全事故を防止する。
【００２５】
バッテリー管理ユニット３００はバッテリーセル１００の充電及び放電を制御する役割を果たす。バッテリー管理ユニット３００はプリント基板であり得る。バッテリー管理ユニット３００は保護回路モジュール２００を介してバッテリーセル１００と連結することができる。
【００２６】
連結ユニット４００は溶接によらず、保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００を脱着可能に連結する役割を果たす。連結ユニット４００は、保護回路モジュール２００に第１連結ライン４１３を介して連結される第１プラグ４１１と、バッテリー管理ユニット３００に備えられ、第１プラグ４１１が分離可能に差し込まれるように構成される第１ソケット４１２とを含むことができる。
【００２７】
第１連結ライン４１３は第１プラグ４１１を保護回路モジュール２００に連結する連結ワイヤから構成することができる。
【００２８】
第１プラグ４１１及び第１ソケット４１２は雌雄型連結方式で互いに連結することができる。第１プラグ４１１及び第１ソケット４１２の内部には複数の電極を備えることができ、第１プラグ４１１が第１ソケット４１２に挿入されるとき、複数の電極を互いに電気的に連結することができる。
【００２９】
第１プラグ４１１が第１ソケット４１２に差し込まれることにより、保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００を互いに電気的で機械的に連結することができる。
【００３０】
一方、本発明の第１実施例では、第１プラグ４１１が保護回路モジュール２００に連結され、第１ソケット４１２がバッテリー管理ユニット３００に備えられる構成について提示するが、本発明はこれに限定されず、第１プラグ４１１をバッテリー管理ユニット３００に連結することができ、第１ソケット４１２を保護回路モジュール２００に備えることができる。
【００３１】
本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールによれば、第１プラグ４１１が第１ソケット４１２に差し込まれることにより、保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００を互いに電気的で機械的に連結することができる。よって、保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００が溶接ではない方式で互いに連結されるので、バッテリーモジュールの組立工程を容易に遂行することができる。また、バッテリーモジュールの組立過程で不良が発生した場合、不良が発生したバッテリーセル１００の保護回路モジュール２００に連結された第１プラグ４１１をバッテリー管理ユニット３００の第１ソケット４１２から簡単に分離した後、該当バッテリーセル１００を交替することができるので、バッテリーモジュールの全体を廃棄しなければならない場合に比べ、部品の損失を防止することができる。
【００３２】
また、保護回路モジュール２００に、溶接工程に要求される溶接パッドを備える必要がない。よって、溶接パッドが占める部分の大きさの分だけバッテリーモジュールの大きさを減らすことができる。
【００３３】
以下、図３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について説明する。本発明の第１実施例で説明した構成要素と同一の構成要素に対しては同じ符号を付与し、これについての詳細な説明は省略する。
【００３４】
図３に示したように、本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールは、単一バッテリー管理ユニット３００に複数のバッテリーセル１００が連結される。
【００３５】
そして、複数のバッテリーセル１００には複数の保護回路モジュール２００がそれぞれ連結される。保護回路モジュール２００はバッテリーセル１００と電気的に連結され、バッテリーセル１００の過充電、過放電及び／又は過電流によるバッテリーセル１００の過熱及び爆発を防止する役割を果たす。保護回路モジュール２００はバッテリーセル１００に一体に結合することができる。例えば、保護回路モジュール２００はスポット溶接によってバッテリーセル１００に一体に結合することができる。
【００３６】
バッテリー管理ユニット３００はバッテリーセル１００の充電及び放電を制御する役割を果たす。バッテリー管理ユニット３００は保護回路モジュール２００を介してバッテリーセル１００と連結することができる。
【００３７】
本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールは、複数の保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００を脱着可能に連結し、複数の保護回路モジュール２００を互いに連結する複数の連結ユニット４００を含むことができる。
【００３８】
複数の連結ユニット４００は、保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００を連結する第１連結ユニット４１０と、複数の保護回路モジュール２００の中で一対の保護回路モジュール２００を互いに連結する第２連結ユニット４２０とを含む。
【００３９】
第１連結ユニット４１０は溶接によらず、保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００を脱着可能に連結する役割を果たす。第１連結ユニット４１０は、保護回路モジュール２００に第１連結ライン４１３を介して連結される第１プラグ４１１と、バッテリー管理ユニット３００に備えられ、第１プラグ４１１が分離可能に差し込まれるように構成される第１ソケット４１２とを含むことができる。第１連結ライン４１３は第１プラグ４１１を保護回路モジュール２００に連結する連結ワイヤから構成することができる。第１プラグ４１１が第１ソケット４１２に差し込まれることにより、保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００を互いに電気的で機械的に連結することができる。
【００４０】
一方、本発明の第２実施例では、第１プラグ４１１が保護回路モジュール２００に連結され、第１ソケット４１２がバッテリー管理ユニット３００に備えられる構成について提示したが、本発明はこれに限定されず、第１プラグ４１１をバッテリー管理ユニット３００に連結することができ、第１ソケット４１２を保護回路モジュール２００に備えることができる。
【００４１】
第２連結ユニット４２０は溶接によらず、複数の保護回路モジュール２００を脱着可能に連結する役割を果たす。第２連結ユニット４２０は、一対の保護回路モジュール２００のいずれか一つの保護回路モジュール２００に第２連結ライン４２３を介して連結される第２プラグ４２１と、一対の保護回路モジュール２００の他の一つの保護回路モジュール２００に備えられ、第２プラグ４２１が分離可能に差し込まれるように構成される第２ソケット４２２とを含むことができる。第２連結ライン４２３は第２プラグ４２１を保護回路モジュール２００に連結する連結ワイヤから構成することができる。第２プラグ４２１が第２ソケット４２２に差し込まれることにより、一対の保護回路モジュール２００を互いに電気的で機械的に連結することができる。
【００４２】
本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールによれば、第１プラグ４１１が第１ソケット４１２に差し込まれることにより、保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００を互いに電気的で機械的に連結することができる。よって、保護回路モジュール２００及びバッテリー管理ユニット３００が溶接ではない方式で互いに連結されるので、バッテリーモジュールの組立工程を容易に遂行することができる。
【００４３】
また、本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールによれば、第２プラグ４２１が第２ソケット４２２に差し込まれることにより、複数の保護回路モジュール２００を互いに電気的で機械的に連結することができる。よって、複数の保護回路モジュール２００が溶接ではない方式で互いに連結されるので、バッテリーモジュールの組立工程を容易に遂行することができる。また、第２プラグ４２１を第２ソケット４２２に差し込むか第２プラグ４２１を第２ソケット４２２から分離することにより、複数の保護回路モジュール２００を互いに容易に連結するか連結を解除することができるので、複数のバッテリーセル１００間の直列連結及び並列連結を容易に変更することができる。
【００４４】
本発明の好適な実施例を例示的に説明したが、本発明の範囲はこのような特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載した範疇内で適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の実施例によるバッテリーモジュールによれば、第１プラグが第１ソケットに差し込まれることにより、保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットを互いに電気的で機械的に連結することができる。よって、保護回路モジュール及びバッテリー管理ユニットが溶接ではない方式で互いに連結されるので、バッテリーモジュールの組立工程を容易に遂行することができる。
【００４６】
本発明の実施例によるバッテリーモジュールによれば、第２プラグが第２ソケットに差し込まれることにより、複数の保護回路モジュールを互いに電気的で機械的に連結することができる。よって、複数の保護回路モジュールが溶接ではない方式で互いに連結されるので、バッテリーモジュールの組立工程を容易に遂行することができる。また、第２プラグを第２ソケットに差し込むか第２プラグを第２ソケットから分離することにより、複数の保護回路モジュールを互いに容易に連結するか連結を解除することができるので、複数のバッテリーセル間の直列連結及び並列連結を容易に変更することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１００    バッテリーセル
２００    保護回路モジュール
３００    バッテリー管理ユニット
４００    連結ユニット
４１１、４２１    第１及び第２プラグ
４１２、４２２    第１及び第２ソケット
５００    熱遮断素子
【図１】
2021509998.tif 000003
【図２】
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【図３】
2021509998.tif 000005
【国際調査報告】
2021509998.tif 000006
2021509998.tif 000007
2021509998.tif 000008
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