(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、
前記ベースプレートの上に配置される複数のバッテリーセルと、
前記バッテリーセルの電極リードと電気的に接続する複数のソケットと、
前記複数のソケットの一部に挿入され、前記複数のバッテリーセルを直列または直列と並列との混合形態で接続する複数のコネクティングバーと、
を含む、バッテリーモジュール。
【請求項２】
前記ベースプレートが、複数の導電パッドを備え、
前記ソケットが、前記導電パッドを介して前記電極リードと電気的に接続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】
前記複数のバッテリーセルが、２列をなすように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
同じ行に配置される一対のバッテリーセルにおいて、第１列に配置されるバッテリーセルの電極リードと、第２列に配置されるバッテリーセルの電極リードとが、相互反対方向に延び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】
前記第１列に配置されるバッテリーセルの電極リードと、第２列に配置されるバッテリーセルの電極リードとが、交互に配置されることを特徴とする請求項４に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記ソケットは、
第１列に配置されるバッテリーセルの電極リードと電気的に接続する第１支持部と、
第２列に配置されるバッテリーセルの電極リードと電気的に接続し、前記第１支持部とは電気的に絶縁状態にある第２支持部と、
を含む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７】
前記第１支持部及び第２支持部が、
一対の側壁部と、
前記一対の側壁部における下端の間を連結する連結部と、
を含む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】
前記コネクティングバーが、前記第１支持部及び第２支持部各々の一対の側壁部の間に挿入され、前記第１支持部と第２支持部とを電気的に接続することを特徴とする請求項６又は７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
前記コネクティングバーが、
その両端部に形成され、前記コネクティングバーの水平方向の動きを制限する一対のフランジ部と、
前記一対のフランジ部の間を連結し、前記一対の側壁部の間に挿入される挿入部と、
を含むことを特徴とする請求項１から７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】
前記挿入部の幅が、前記一対の側壁部の間の距離に対応することを特徴とする請求項９に記載のバッテリーモジュール。
【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に関し、より詳しくは、複数のバッテリーセル間の連結形態を容易に変更可能な構造を有するバッテリーモジュールに関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年９月２９日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１２８１９４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、すべて本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
最近、電気器機や電気自動車技術の発達につれ、二次電池の容量増大が求められており、また、出力電圧もますます高いものが必要な状況となりつつある。これによって、二次電池を用いて十分な出力電圧を得るために、複数の二次電池を直列に接続する場合がある。
【０００４】
しかし、複数個の二次電池を直列に接続して長期間使用すれば、各々の二次電池の電圧に偏差が発生し得るとの問題点があり、また、二次電池の出力電圧を高めることよりは、二次電池の全体容量を増大させることがより重要となる場合もある。二次電池の全体容量を増大させることが要求される状況では、複数の二次電池を並列に接続して使用する必要がある。
【０００５】
このように、使用状況によって複数の二次電池を直列または並列、或いは直列と並列との混合形態で接続して使用することがあるが、通常、複数の二次電池の電気的接続形態は製造過程で決められ、この場合、使用途中で連結形態を変える必要のある場合において対処が困難となる問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールにおいて、複数のバッテリーセル間の電気的接続形態、即ち、直列または直列と並列との混合形態を使用者が自由に変更可能な構造を有するバッテリーモジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
なお、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していないさらに他の課題は、下記する発明の説明から当業者にとって明確に理解されるであろう。
【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、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、ベースプレートと、前記ベースプレートの上に配置される複数のバッテリーセルと、前記バッテリーセルの電極リードと電気的に接続する複数のソケットと、前記複数のソケットの一部に挿入され、前記複数のバッテリーセルを直列または直列と並列との混合形態で接続する複数のコネクティングバーと、を含む。
【０００９】
前記ベースプレートは複数の導電パッドを備え、前記ソケットは前記導電パッドを介して前記電極リードと電気的に接続し得る。
【００１０】
前記複数のバッテリーセルは、２列をなすように配置され得る。
【００１１】
同じ行に配置される一対のバッテリーセルにおいて、第１列に配置されるバッテリーセルの電極リードと第２列に配置されるバッテリーセルの電極リードとは、相互反対方向に延び得る。
【００１２】
前記第１列に配置されるバッテリーセルの電極リードと第２列に配置されるバッテリーセルの電極リードとは、交互に配置され得る。
【００１３】
前記ソケットは、第１列に配置されるバッテリーセルの電極リードと電気的に接続する第１支持部と、第２列に配置されるバッテリーセルの電極リードと電気的に接続し、前記第１支持部とは電気的に絶縁状態にある第２支持部と、を含み得る。
【００１４】
前記第１支持部及び第２支持部は、一対の側壁部と、前記一対の側壁部における下端の間を連結する連結部と、を含み得る。
【００１５】
前記コネクティングバーは、前記第１支持部及び第２支持部各々の一対の側壁部の間に挿入され、前記第１支持部と第２支持部とを電気的に接続し得る。
【００１６】
前記コネクティングバーは、その両端部に形成され、コネクティングバーの水平方向の動きを制限する一対のフランジ部と、前記一対のフランジ部の間を連結し、前記一対の側壁部の間に挿入される挿入部と、を含み得る。
【００１７】
前記挿入部の幅は、前記一対の側壁部の間の距離に対応し得る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールにおいて、複数のバッテリーセル間の電気的接続形態、即ち、直列または直列と並列との混合形態を使用者が自由に変えることができる。
【００１９】
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】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示す平面図である。
【図２】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに適用されるソケットを構成する一つの支持部と電極リードとが結合した形態を示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに適用されるソケットを構成する一つの支持部と電極リードとが結合した形態を示す図である。
【図４】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに適用されるコネクティングバーを示す図である。
【図５】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールであって、複数のバッテリーセルが相互直列と並列とが混合した形態（３Ｓ２Ｐ形態）で接続した場合を示す図である。
【図６】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールであって、複数のバッテリーセルが相互直列形態（６Ｓ形態）で接続した場合を示す図である。
【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１〜図４を参照して、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの構造について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示す平面図であり、図２及び図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに適用されるソケットを構成する一つの支持部と電極リードとが結合した形態を示す図であり、図４は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに適用されるコネクティングバーを示す図である。
【００２４】
先ず、図１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は、ベースプレート１０、複数のバッテリーセル２０、複数のソケット３０及び複数のコネクティングバー４０を含む。
【００２５】
前記ベースプレート１０は、非導電性材質からなるプレートであって、バッテリーセル２０及びソケット３０を支持及び／または固定する。
【００２６】
前記バッテリーセル２０は、一対の電極リード２１、２２が同一方向へ引き出された形態のものであれば、本発明に制限なく適用可能である。前記バッテリーセル２０は、複数個が備えられ、ベースプレート１０の上に載置され、動かないように接着剤や固定構造物によって固定され得る。
【００２７】
前記複数のバッテリーセル２０は、二つの列をなすように配置され得る。即ち、前記複数のバッテリーセル２０は、ｎ×２（ｎ≧２，ｎは自然数）の行列をなすように配置され得、本発明の図面では、前記複数のバッテリーセル２０が３×２の行列をなす場合を例示している。
【００２８】
一方、本発明の説明に際し、説明の便宜のために、図示された６つのバッテリーセルを各々、第１バッテリーセル２０ａ、第２バッテリーセル２０ｂ、第３バッテリーセル２０ｃ、第４バッテリーセル２０ｄ、第５バッテリーセル２０ｅ及び第６バッテリーセル２０ｆに区別して指称する。
【００２９】
同じ行に配置される一対のバッテリーセル２０において、第１列に配置されるバッテリーセル２０ａ、２０ｃ、２０ｅの電極リード２１、２２と、第２列に配置されるバッテリーセル２０ｂ、２０ｄ、２０ｆの電極リード２１、２２とは、相互反対方向へ延びる。また、前記第１列に配置されるバッテリーセル２０ａ、２０ｃ、２０ｅの電極リード２１、２２と、第２列に配置されるバッテリーセル２０ｂ、２０ｄ、２０ｆの電極リード２１、２２とは、上下方向（図１を基準にしたときの上下方向を意味）に沿って交互に配置される。
【００３０】
一方、同じ行に配置される一対のバッテリーセル２０に備えられた四つの電極リード２１、２２は、上方から下方に向けて（図１を基準に定義される方向）第１極性を有する電極リード２１／第１極性を有する電極リード２１／第２極性を有する電極リード２２／第２極性を有する電極リード２２の順に配置される。本発明の図面においては、第１極性を有する第１電極リード２１が正極リードであり、第２極性を有する第２電極リード２２が負極リードである場合のみが示されているが、本発明はこれに限定されず、逆に第１極性が負極であり、第２極性が正極であってもよい。
【００３１】
前記ソケット３０は、ベースプレート１０の上に設けられ、電極リード２１、２２と直接または間接的に接続するものであって、第１列に配置されるバッテリーセル２０ａ、２０ｃ、２０ｅの電極リード２１、２２に接続する第１支持部３１、及び第２列に配置されるバッテリーセル２０ｂ、２０ｄ、２０ｆの電極リード２１、２２に接続する第２支持部３２を含む。
【００３２】
前記第１支持部３１及び第２支持部３２は相互離隔して位置し、したがって、コネクティングバー４０によって第１支持部３１及び第２支持部３２が接続していない状態では、バッテリーセル２０相互間の電気的接続がなされない。
【００３３】
前記支持部３１、３２は、最外郭に位置する一対の電極リード２１、２２を除いては各々の電極リード２１、２２ごとに二つずつ接続する。即ち、最外郭に位置する一対の電極リード２１、２２を除いた残りの電極リード２１、２２各々の幅方向の一側及び他側には、一対の支持部３１、３２が配置される。
【００３４】
図２を参照すれば、前記支持部３１、３２は、一対の側壁部３１ａと、一対の側壁部３１ａにおける下端の間を連結する連結部３１ｂと、を含む。前記一対の側壁部３１ａ及び連結部３１ｂで囲まれた空間内には、後述するコネクティングバー４０が挿入される。コネクティングバー４０の挿入時における安定的な固定のために、前記側壁部３１ｂには突出した形態の固定リブ３１ｃが備えられ得る。
【００３５】
一方、本発明の図２においては、前記連結部３１ｂの下端に電極リード２１、２２が接触する方式で電気的接続が行われる場合のみを示しているが、これとは相違に、側壁部３１ａに電極リード２１、２２が接触する方式で電気的接続が行われることも可能である。また、支持部３１、３２と電極リード２１、２２とが直接接触する方式で電気的接続が行われる場合のみならず、図３に示したように、ベースプレート１０の上に備えられた導電性材質の導電パッド１１を介して支持部３１、３２と電極リード２１、２２との電気的接続が間接的に行われるようにすることも可能である。
【００３６】
図１と共に図４を参照すれば、前記コネクティングバー４０は、導電性材質からなるものであって、その一側が第１支持部３１に挿入され、他側が第２支持部３２に挿入され、第１支持部３１と第２支持部３２とを電気的に接続し、これによって同じ行に配置されて相互対向するバッテリーセル２０ａ、２０ｂの間を電気的に接続する機能を果たす。
【００３７】
前記コネクティングバー４０は、ベースプレート１０の上に設けられた複数のソケット３０の一部に挿入され、複数のバッテリーセル２０を直列または直列と並列との混合形態で接続する。
【００３８】
前記コネクティングバー４０は、図４に示したように、両端部に備えられた一対のフランジ部４１と、一対のフランジ部４１の間を連結し、支持部３１、３２に挿入される部分である挿入部４２と、を含むように具現され得る。
【００３９】
図１及び図２、そして図４を共に参照すれば、前記フランジ部４１は、支持部３１、３２の内側挿入空間の幅よりも広い幅を有し、挿入部４２は、支持部３１、３２の内側挿入空間の幅に対応する幅を有する。
【００４０】
即ち、前記挿入部４２の一側は、第１支持部３１の内側挿入空間に挿入され、挿入部４２の他側は、第２支持部３２の内側挿入空間に挿入され、第１支持部３１と第２支持部３２とを電気的に接続し、この際、フランジ部４１は、コネクティングバー４０が水平方向（ベースプレート１０と平行な方向）に沿って動かないようにコネクティングバー４０を固定する。
【００４１】
次は、図５及び図６を参照して、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの電気的接続形態について説明する。
【００４２】
図５は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールであって、複数のバッテリーセルが相互直列及び並列が混合した形態（３Ｓ２Ｐ形態）で接続した場合を示す図であり、図６は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールであって、複数のバッテリーセルが相互直列形態（６Ｓ形態）で接続した場合を示す図である。
【００４３】
先ず、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は、電極リード２１、２２と電気的に接続している複数のソケット３０の一部にコネクティングバー４０を挿入することで同じ行に配置されたバッテリーセルの間には並列接続関係が、相異なる行に配置されたバッテリーセルの間には、相互直列接続関係が形成され得る。
【００４４】
この場合、前記コネクティングバー４０は、第１行に位置するバッテリーセル２０ａ、２０ｂのうち第１バッテリーセル２０ａの第１電極リード２１と、第２バッテリーセル２０ｂの第１電極リード２１との間に配置されたソケット３０に挿入され、また、第１バッテリーセル２０ａの第２電極リード２２と、第２バッテリーセル２０ｂの第２電極リード２２との間に配置されたソケット３０に挿入される。即ち、第１バッテリーセル２０ａと第２バッテリーセル２０ｂとは相互同一の極性を有する電極リード同士が電気的に接続することで並列接続の関係を有する。
【００４５】
ここで、第１電極リード２１は、第１極性を有する電極リードを指称し、第２電極リード２２は、第２極性を有する電極リードを指称することは、前述のとおりである。
【００４６】
一方、第２行に位置する一対のバッテリーセル２０ｃ、２０ｄ及び第３行に位置する一対のバッテリーセル２０ｅ、２０ｆも、第１行と同様に並列に接続する。
【００４７】
また、前記コネクティングバー４０は、相異なる行に位置するバッテリーセル同士は、直列に接続するように設けられる。
【００４８】
例えば、前記コネクティングバー４０は、第１行に位置する第２バッテリーセル２０ｂの第２電極リード２２と、第２行に位置する第１バッテリーセル２０ｃの第１電極リード２１との間に配置されるソケット３０に挿入されることで、第１行に配置されたバッテリーセル２０ａ、２０ｂと、第２行に配置されたバッテリーセル２０ｃ、２０ｄとの間に直列接続関係を形成する。
【００４９】
このような直列接続関係は、第２行に配置されたバッテリーセル２０ｃ、２０ｄと、第３行に配置されたバッテリーセル２０ｅ、２０ｆとの間にも同様に適用される。
【００５０】
このように本発明によるバッテリーモジュールは、ベースプレート１０の上に配置されたソケット３０の一部にコネクティングバー４０を挿入することで希望する電気的接続関係を得ることができ、例示的に、図５に示したように、直列／並列が混合した形態（３Ｓ２Ｐ）を得ることができる。
【００５１】
次に、図６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は、電極リード２１、２２と電気的に接続している複数のソケット３０の一部にコネクティングバー４０を挿入することで、全てのバッテリーセル２０ａ〜２０ｆが直列接続した形態を有し得る。
【００５２】
この場合、前記コネクティングバー４０は、第１行に位置するバッテリーセル２０ａ、２０ｂのうち、第１バッテリーセル２０ａの第２電極リード２２と、第２バッテリーセル２０ｂの第１電極リード２１との間に配置されたソケットに挿入される。即ち、第１バッテリーセル２０ａと第２バッテリーセル２０ｂとは、相異なる極性を有する電極リード同士が接続することで直列接続関係を有する。
【００５３】
一方、第２行に位置する一対のバッテリーセル２０ｃ、２０ｄ及び第３行に位置する一対のバッテリーセル２０ｅ、２０ｆも、第１行と同様に直列に接続する。
【００５４】
また、前記コネクティングバー４０は、相異なる行に位置するバッテリーセル同士も直列に接続するように設けられる。
【００５５】
例えば、前記コネクティングバー４０は、第１行に位置する第２バッテリーセル２０ｂの第２電極リード２２と、第２行に位置する第１バッテリーセル２０ｃの第１電極リード２１との間に配置されたソケット３０に挿入されることで、第１行に配置されたバッテリーセル２０ａ、２０ｂと、第２行に配置されたバッテリーセル２０ｃ、２０ｄとの間にも直列接続関係が形成される。
【００５６】
このような直列接続関係は、第２行に配置されたバッテリーセル２０ｃ、２０ｄと第３行に配置されたバッテリーセル２０ｅ、２０ｆの間においても同様に適用される。
【００５７】
このように本発明によるバッテリーモジュールは、ベースプレート１０の上に配置されたソケット３０の一部にコネクティングバー４０を挿入することで希望する電気的接続関係を得ることができ、コネクティングバー４０の設置位置の選択によって、図５に示したような直列と並列とが混合した接続関係のみならず、図６に示したような直列接続関係（６Ｓ）を得ることができる。
【００５８】
上述のように、本発明によるバッテリーモジュールは、ベースプレート１０の上に設けられた複数のバッテリーセル２０及びソケット３０の配置関係によって、使用者の必要に応じてコネクティングバー４０を複数のソケット３０の一部に挿入することで全てのバッテリーセル２０が直列に接続した形態または直列と並列との混合形態を選択的に得ることができる。
【００５９】
即ち、使用者は、高い電圧が要求される状況では、全てのバッテリーセル２０が直列に接続した形態となるようにコネクティングバー４０を設けることができ、高い電圧よりは大きい容量を要する場合には、直列と並列とが混合した形態となるようにコネクティングバー４０を設けることができるのである。
【００６０】
以上、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における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】
【００６１】
１０  ベースプレート
２０  バッテリーセル
２１、２２  電極リード
３０  ソケット
４０  コネクティングバー
【図１】
0006749500.tif 000002
【図２】
0006749500.tif 000003
【図３】
0006749500.tif 000004
【図４】
0006749500.tif 000005
【図５】
0006749500.tif 000006
【図６】
0006749500.tif 000007