(57)【要約】      （修正有）【課題】構造を単純化することで、製造費用を減らして生産性を高める電池モジュールを提供する。【解決手段】複数個の単位電池１１を連結して、大容量の電池モジュールを構成するにあたり、単位電池の連結構造を改善して、接触抵抗を減らし電気伝導性を極大化できるように、端子１４を備えた複数の単位電池と、前記複数の単位電池のうち、隣接した単位電池の端子間を連結する連結具２０とを含み、前記各端子は端部に前記連結具が接する接続部３０が形成され、前記連結具と前記端子は互いに締結されて、前記接続部に相互接触面３１を有し、前記接触面が前記端子の軸方向に対して平行である電池モジュールを提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子を備えた複数の単位電池と、
前記複数の単位電池のうち、隣接した単位電池の端子間を連結する連結具と、を含み、
前記各端子は端部に前記連結具が接する接続部が形成され、
前記連結具と前記端子とは互いに締結されて、前記接続部において相互接触面を有し、前記接触面は前記端子の軸方向に対して平行であることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記端子の接続部は平坦面を有するように形成され、前記連結具と前記端子との相互接触面は平面であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記端子の接続部は、一対の平坦面を有するように形成され、一対の前記連結具が前記端子の接続部の両面に接触して締結されることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記端子の接続部は、前記端子に一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記端子の接続部は、間隔をおいて分離された少なくとも二つの部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記連結具は、前記端子の接続部の分離された部材の間に嵌合した構造を有することを特徴とする請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記連結具は、前記端子の接続部の両面を囲むように中央部が切り取られたことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記連結具と前記単位電池の端子とは締結具を通して互いに締結され、
前記締結具は、前記端子の軸に対して交差する方向に前記連結具と前記端子とを共に貫いて固定することを特徴とする請求項１乃至７のうちの何れか一項に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記端子の接続部には、前記連結具との締結のための締結孔が形成されたことを特徴とする請求項８に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記連結具は、前記端子の接続部の締結孔と対応する位置に締結孔が形成されたことを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記締結具は、前記端子の接続部と前記連結具に形成される締結孔とを貫くボルトと、前記ボルトに結合されるナットとを含むことを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
前記締結具は、前記端子の接続部と前記連結具に形成される締結孔とを貫いて設けられることを特徴とする請求項１０に記載のリベット結合電池モジュール。
【請求項１３】
前記端子の接続部に前記連結具が溶接固定されることを特徴とする請求項１乃至７のうちの何れか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１４】
前記単位電池と単位電池との間に電池隔壁が設けられることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項１５】
前記単位電池は角型であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池モジュールに関し、より詳細には、構造を単純化し、製造費用を削減するとともに生産性を高める電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、２次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ  ｂａｔｔｅｒｙ）は充電が不可能な一次電池とは異なって充電及び放電が可能な電池である。
【０００３】
一つの電池セルがパック状に包装された低容量電池は、携帯電話機、ノートパソコン及びカムコーダーのような携帯可能な小型電子機器に用いられる。そして、電池セルを数十個連結した大容量電池は、ハイブリッド電気自動車などのモータ駆動用電源として幅広く使用されている。
【０００４】
前記２次電池は色々な形状に製造されている。前記２次電池の代表的な形状としては円筒形、角型が挙げられる。
【０００５】
前記２次電池は、複数を直列に連結することによって大容量の２次電池を構成する。このように一つの大容量２次電池（以下、‘電池モジュール’という）は、通常直列に連結された複数の２次電池（以下、‘単位電池’という）で構成される。
【０００６】
前記各々の単位電池は、正極と負極がセパレータを間において位置する電極組立体と、前記電極組立体が内蔵される空間部を備えたケースと、前記ケースに結合してこれを密閉するキャップ組立体と、前記キャップ組立体に突出して前記電極組立体に備えられた正、負極板の集電体と電気的に連結される正、負極端子を含む。
【０００７】
そして、各々の単位電池は、通常隣接する単位電池の負極端子と正極端子との間にナットを介して導電体を連結設置して、大容量の電池モジュールを構成する。
つまり、各端子は雄ねじ状に構成されて、一方の側の単位電池の正極端子と次に隣接する単位電池の負極端子とを連結具の両孔に差し込んで前記端子にナットを締結して連結具を固定することで端子を電気的に連結する。
【０００８】
しかし、前記従来の電池モジュールは、実質的に端子と連結具との間の接触面積が小さいので接触抵抗が大きくなり、そのために集電効率が低下する問題が生じる。
また、端子と連結具との間の接触抵抗を減らすためにはナットに締結圧を十分に加えなければならないが、従来の構造の場合、高い締結圧の適用時に端子も一緒に回転するので端子締結不良が生じる恐れが高い。これにより、締結圧設定に限界が生じて、締結圧を十分に加えることができなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、複数個の単位電池を連結して大容量の電池モジュールを構成するにあたり、単位電池の連結構造を改善することで、接触抵抗を減らして電気伝導性を極大化できる電池モジュールを提供する。
また、本発明は、端子と連結具との間の締結圧を高める電池モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、端子を備えた複数の単位電池と、前記複数の単位電池の中で隣接した単位電池の端子の間を連結する連結具とを含み、前記各端子には一側に前記連結具が接する接続部が形成され、前記連結具と前記端子とは互いに締結されて前記接続部において相互接触面を有し、前記接触面は前記端子の軸方向に対して平行に形成される。
よって、前記端子と連結具は接続部を介して互いに密着して、接触面積を極大化できる。
【００１１】
ここで前記端子の接続部は少なくとも一側に平坦面を有するように形成され、前記連結具と前記端子との相互接触面は平面構造でありうる。
前記接続部は前記端子に一体に形成でき、または前記端子と別途の部材で形成し、端子上に取り付けて設けられる。
【００１２】
また、前記接続部のうち、少なくとも二つ以上が間隔をおいて形成できる。
また、前記端子の接続部は一対の平坦面を有するように形成され、一対の前記連結具が前記端子の接続部の両面に接触締結される構造でありうる。
【００１３】
また、前記端子の接続部は間隔をおいて分離された少なくとも二つの部材を含むことができる。
そして、前記端子の接続部には前記連結具との締結のための締結具が形成され、前記連結具には前記端子の接続部の締結具と対応する位置に締結具を形成できる。
前記連結具は少なくとも一つ以上備えられ、前記接続部の少なくとも一方の接触面または両側の接触面に密着できる。
【００１４】
また、前記連結具は中央部が切り取られて前記接続部の両面を囲む構造でありうる。
また、前記端子上に前記接続部が二つ以上形成された場合、前記連結具は前記接続部の間に嵌合された構造でありうる。
【００１５】
一方、前記連結具と前記単位電池の端子とは締結具を通して締結され、前記締結具は前記端子の軸に対して交差する方向に前記連結具と前記端子とを共に貫いて固定する構造でありうる。
この構造によって、締結ボルトによる締結方向が端子の軸方向とずれるようになって、締結ボルト締結時に端子が単位電池に対して回動して端子の締結不良が生じることを防止できる。
【００１６】
前記接続部に前記連結具を固定させるための前記締結手段は、前記接続部と連結具の締結具とを貫く締結ボルトと、この締結ボルトに結合される締結ナットとであり得る。
【００１７】
また、前記締結手段は、前記接続部と連結具の締結具とを貫いて設けられるリベットであり得る。
また、前記連結具は前記接続部の間に溶接固定できる。
【００１８】
ここで前記電池モジュールは、単位電池と単位電池との間に単位電池間の間隔を維持して冷却媒体を流通させるための電池隔壁がさらに設けられる。
【００１９】
前記電池モジュールを形成する２次電池は角型の２次電池であることが望ましい。そして、前記電池モジュールは、前記単位電池が直列に連結された構造を有し、隣接する単位電池の間に正極端子と負極端子が互いに交差するように交差配列されることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は連結具と端子との間の接触面積を大きくして、電気伝導性を高める効果を得ることができる。
また、本発明は連結具を端子に組み付ける過程において端子の締結不良が生じる可能性を最少化できる。
また、本発明は連結具と端子との間の結合力を高めて、連結具が端子に密に接するようにすることにより接触抵抗を減らす効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図を参照して、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な形態に実現され、ここで説明する実施形態に限られるわけではない。
【００２２】
図１は本発明の実施形態１による２次電池の電池モジュール構成を示した分解斜視図である。
図１を参照すると、本実施形態による電池モジュール１０は大容量の電池モジュールであり、一定間隔に離隔されて連続配置される多数の単位電池１１と、前記単位電池１１の間に密着して単位電池を支持しながら熱伝達媒体を流通させる電池隔壁１９を含む。
【００２３】
以下、実施形態では前記単位電池１１に角型の単位電池が用いられる場合について説明する。
前記各々の単位電池１１は、正極板と負極板がセパレータを間において位置する電極組立体１８、前記電極組立体１８が内蔵される空間部を備えたケース１２、前記ケース１２と結合してこれを密閉するキャップ組立体１３、及び、前記正、負極板の集電体と電気的に連結され前記キャップ組立体１３の外側に突出する正極端子１４及び負極端子１５を含む。
【００２４】
前記ケース１２はアルミニウム、アルミニウム合金またはニッケルメッキされたスチールのような導電性金属で形成され、その形状は、電極組立体が位置する内部空間部を有する六面体の角型またはそれ以外の形状で構成される。
【００２５】
また、本実施形態における前記各単位電池１１は、キャップ組立体１３の上に正極端子１４と負極端子１５が間隔を維持した状態で突出した構造となっている。
【００２６】
前記正極端子１４と負極端子１５は、外周面にねじ山が形成されたボルト状に構成される。つまり、前記各単位電池１１の正極端子１４と負極端子１５は、雄ねじ状に形成されるとともに、キャップ組立体１３上にガスケット１６を介してキャップ組立体１３の外側に突出し、ナット１７が前記端子１４、１５に締結されて締められることによって、キャップ組立体１３上に組立固定される。
【００２７】
一方、前記構造の各単位電池１１は、大容量の電池モジュール１０を構成するために、端子１４、１５が上部に向かう状態で置かれ、一の単位電池１１の正極端子１４（または負極端子１５）が、隣接単位電池１１の負極端子１５（または正極端子１４）と接続されて電圧加算型の電池集合体を形成する。すなわち、一つの電池集合体には、単位電池１１の中央を基準に両側に各々正極端子と負極端子が繰り返し一定の間隔をおいて並ぶような端子列が形成される。ここで前記端子列は、極性が交差する端子が一列に並んで形成される一つの交差配列ラインである。
【００２８】
前記構造の電池モジュールにおいて、本２次電池は各単位電池１１を直列連結させるため、隣接する単位電池１１間の正極端子１４と負極端子１５を電気的に連結させる連結具２０が装着される。
【００２９】
以下、本実施形態１による連結具と端子間の連結構造について説明する。
図２に示したように、前記連結具２０との結合のために本実施形態による端子１４（１５は図示しないが同一構造）は、上端に軸方向の一方の面に平面状の接触面３１をなす接続部３０が一体に形成された構造となっている。
【００３０】
また、前記接続部３０には前記接触面３１を垂直に貫く締結孔３２が形成される。本実施形態において前記接続部３０は、一つの接触面３１を備えた構造で、端子を半分に切断した半円断面状に形成される。接触面の反対側の形態については特に制限は設けない。
【００３１】
前記連結具２０は長方形の平板構造物に形成され、両先端部に前記接続部３０の締結孔３２と対応する寸法を有する締結孔２１が形成される。
前記連結具２０は寸法が大きいほど前記接触面３１との接触面積が増大するが、前記接続部の接触面に接することができる程度の寸法であれば特に寸法に制限は設けない。
【００３２】
図３に示したように、前記接触面３１に連結具２０が密着すると共に端子１４と連結具２０が電気的に連結される。つまり、前記連結具２０は前記端子１４に形成された接続部３０の接触面３１に密着する。そして、連結具２０の締結孔２１と接続部３０の締結孔３２とを一致させる。この状態で締結ボルト４０と締結ナット４１とを利用して、両部材を締めると、接触面３１に連結具２０が密着して、端子１４と連結具２０が電気的に連結される。
【００３３】
このように前記連結具２０は直接接続部３０の接触面３１と当接するようになって、接触面積を十分に確保して集電効率を高めることができる。
また、前記締結ボルト４０は前記端子１４の軸方向に対しほぼ直角に配置されて接続部３０と連結具２０とを締結することによって、締結ボルト４０の回転による締結力が端子１４の回動に影響を与えない。
【００３４】
端子１４の締結状態をそのまま維持しながら、前記締結ボルト４０の締結力を高めて接続部３０と連結具２０に十分な締結圧を加えることができ、接続部の接触面３１と連結具２０の間の接触抵抗を抑えることができる。
【００３５】
本実施形態において前記端子の接続部と連結具との間の連結のための締結手段が締結ボルト４０と締結ナット４１である場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３６】
図４は端子と連結具との間の締結構造に対する実施形態２であり、前述した締結手段としてリベット５０３が用いられる。この場合、リベット５０３が接続部３０と連結具２０の締結孔２１、３２を貫いて接続部３０と連結具２０とをリベット結合させることにより、端子１４と連結具２０を電気的に連結する。
【００３７】
また、図５は端子と連結具との間の締結構造に対する実施形態３であり、接続部３０と連結具２０は溶接で付着連結できる。
【００３８】
図４及び図５において同一構成要素については同一符号を付け、図５の図面符号（Ｗ）は接続部３０と連結具２０の間に形成される溶接ビードである。
【００３９】
図６と図７とは端子と連結具との間の締結構造に関する実施形態４を示している。
前記図面によると、本実施形態による端子１４は上端中央に両面が平面状になって接触面３１１をなす接続部３０１が端子の軸方向に突出して形成される。
また、前記接続部３０１は前記接触面３１１に、接触面を垂直に貫く締結孔３２１が形成される。
そして、単位電池１１間の端子１４を電気的に連結する連結具２０１は、二つが一対になって前記接続部３０１の両側接触面３１１に密着する。
前記各連結具２０１は同一構造に構成される。前記各連結具２０１は長方形の平板構造物に構成され、両先端部に前記接続部３０１の締結孔３２１に対応する寸法を有する締結孔２１１が形成される。
【００４０】
前記連結具２０１は寸法が大きいほど前記接触面３１１との接触面積が増大するが、前記接続部３０１の接触面３１１に当接できる程度の寸法であれば特に寸法は制限されない。
【００４１】
前記連結具２０１と接続部３０１との間の締結は、図６に示したように締結ボルト４０１と締結ナット４１１によって行われる。
まず、前記一対の連結具２０１を各々前記接続部３０１の両側接触面３１１に密着させる。各連結具２０１の締結孔２１１と接続部３０１の締結孔３２１とを一致させた状態で、締結ボルト４０１と締結ナット４１１を用いて両部材を締めると、両接触面３１１に各連結具２０１が密着し、端子１４と連結具２０１が電気的に連結される。
【００４２】
本実施形態は、前記のように二つの連結具２０１が備えられて接続部３０１の両面に密着されることによって、接続部の一面にだけ連結具を設ける場合と比べて、端子１４と連結具２０１との間の接触面積を二倍に増やせる。従って、集電効率を一層高めることができる。
【００４３】
図８と図９は端子と連結具との間の締結構造に関する実施形態５を示している。
前記図面によると、本実施形態による端子１４は上端中央に両面が平面状に形成され、接触面３１２をなす接続部３０２が端子の軸方向に突出して形成される。また、前記接続部３０２には前記接触面３１２に、接触面３１２を垂直に貫く締結孔３２２が形成される。
【００４４】
また、単位電池１１間の端子を電気的に連結する連結具２０２は四角形の平板構造物に構成され、中央部は切り取られて、間隔をおいて掘削溝内面２２２が向き合う構造となっている。前記掘削溝内面２２２の間の間隔は前記接続部３０２の厚さと対応するのが望ましい。
【００４５】
前記連結具２０２は両先端部に前記接続部３０２の締結孔３２２と対応する寸法を有する締結孔２１２が、互いに向き合う掘削溝内面２２２を全て貫いて形成される。
また、前記連結具２０２の締結孔２１２は、前記連結具２０２を端子の接続部３０２に嵌合した時、前記接続部３０２に形成された締結孔３２２と対応する位置に形成されることが望ましい。
【００４６】
このようにすることにより図９に示したように、前記中央部を切り取られた連結具２０２を前記接続部３０２に挿入すると、面接続部３０２が連結具２０２の間に挿入されるとともに、接続部３０２の両側接触面３１２が連結具２０２において互いに向き合う掘削溝内面２２２と密着する。
【００４７】
そして、前記連結具２０２の締結孔２１２と接続部３０２の締結孔３２２とを一致させた状態で、締結ボルト４０２と締結ナット４１２とを用いて両部材を締めると、両接触面３１２に連結具２０２において互いに向き合う掘削溝内面２２２が密着されて端子１４と連結具２０２が電気的に連結される。
【００４８】
本実施形態は前記のように一つの連結具２０２を、その中央部を切り取って接続部３０２の両側面に密着させることによって、集電効率を向上させると共に二つの連結具が分離されて備えられた場合と比較して設置が容易になる。
【００４９】
図１０と図１１とは、端子と連結具との間の締結構造についての実施形態６を示している。
この図面によると、本実施形態による端子１４は、上端中央がスリット状に切り取られた掘削溝３３３で接続部３０３を形成する構造となっている。これにより前記掘削溝３３３において互いに向き合う内側面が接続部３０３の接触面３１３として作用し連結具２０３と接する。また、前記接続部３０３には、接触面３１３を垂直に貫く締結孔３２３が、互いに向き合う二つの接触面３１３を全て貫いて形成される。
【００５０】
前記連結具２０３は長方形の平板構造物に構成され、両先端部に前記接続部３０３の締結孔３２３と対応する寸法の締結孔２１３が形成される。ここで前記連結具２０３の厚さは、前記接続部３０３において互いに向き合う接触面３１３の間の間隔と対応させるのが望ましい。
【００５１】
前記連結具２０３の締結孔２１３は、前記連結具２０３を端子の接続部３０３に嵌合させた時、前記接続部３０３に形成された締結孔３２３と対応する位置に形成されることが望ましい。
【００５２】
このように構成することにより、図１１に示したように、前記連結具２０３を前記接続部３０３の掘削溝３３３に挿入すると、面接続部３０３において互いに向き合う両側接触面３１３が連結具２０３と密着する。そして、前記連結具２０３の締結孔２１３と接続部３０３の締結孔３２３とを一致させた状態で、締結ボルト４０３と締結ナット４１３を用いて両部材を締めると、両接触面３１３に連結具２０３が密着すると共に、端子１４と連結具２０３が電気的に連結される。
【００５３】
以上、本発明の望ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付図の範囲内で多様に変型して実施するのが可能であり、これらも本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態１による電池モジュールの構成を示した概略的な斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１による電池モジュールの端子連結構造を示した分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１による電池モジュールの端子結合状態を示した概略的な断面図である。
【図４】本発明の実施形態２による電池モジュールの端子結合状態を示した概略的な断面図である。
【図５】本発明の実施形態３による電池モジュールの端子結合状態を示した概略的な断面図である。
【図６】本発明の実施形態４による電池モジュールの端子連結構造を示した分解斜視図である。
【図７】本発明の実施形態４による電池モジュールの端子結合状態を示した概略的な断面図である。
【図８】本発明の実施形態５による電池モジュールの端子連結構造を示した分解斜視図である。
【図９】本発明の実施形態５による電池モジュールの端子結合状態を示した概略的な断面図である。
【図１０】本発明の実施形態６による電池モジュールの端子連結構造を示した分解斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態６による電池モジュールの端子結合状態を示した概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０      電池モジュール
１１      単位電池
１９      電池隔壁
１８      電極組立体
１２      ケース
１３      キャップ組立体
１４      正極端子
１５      負極端子
２０、２０１、２０２、２０３      連結具
２１、２１１、２１２、２１３、３２、３２１、３２２      締結孔
３０、３０１、３０２、３０３      接続部
３１、３１１、３１２、３１３      接触面
４０、４０１、４０２      締結ボルト
４１、４１１、４１２      締結ナット
５０３      リベット
【図１】
2008071733.tif 000003
【図２】
2008071733.tif 000004
【図３】
2008071733.tif 000005
【図４】
2008071733.tif 000006
【図５】
2008071733.tif 000007
【図６】
2008071733.tif 000008
【図７】
2008071733.tif 000009
【図８】
2008071733.tif 000010
【図９】
2008071733.tif 000011
【図１０】
2008071733.tif 000012
【図１１】
2008071733.tif 000013