(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の方向に配列された複数の単位電池；
前記単位電池と接する密着部と、前記密着部の両側端から延び、貫通孔を有する延長部と、を含み、前記単位電池のうちの最外側に配置された２つの単位電池にそれぞれ連結される２つのエンドプレート；
前記貫通孔を貫通して配置され、前記エンドプレートに連結されて、前記エンドプレートと前記単位電池を固定する連結部材；及び
前記エンドプレートに設置され、シワのある板で形成された、前記エンドプレートを補強する複数の補強部材であって各々の前記補強部材が有するシワが互いに交差配置される補強部材；を含む電池モジュール。
【請求項２】
前記補強部材は、前記エンドプレートの周縁と並んで配置されながら前記エンドプレートに設置された、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記エンドプレートは、対向する両側の周縁に前記連結部材が設置される貫通孔を形成した、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記補強部材は前記密着部に設置される、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記補強部材が有するシワの断面形状が円弧形である、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記シワは、前記補強部材の一方向に沿って連続的に形成されて波形構造を成す、請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記補強部材が有するシワの断面形状が、ある角度で曲がった形状に形成された、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記断面形状が三角形または四角形である、請求項７に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記複数の補強部材のうち一の補強部材のシワが、前記一の方向に垂直な他の方向に並んで配置された、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記複数の補強部材のうち他の補強部材のシワが、前記一の方向及び前記他の方向のそれぞれに垂直な方向に並んで配置された、請求項９に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記補強部材は、前記連結部材が設置される貫通孔を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
前記貫通孔が形成された前記補強部材の部位の表面が平面に形成された、請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項１３】
前記連結部材が、前記貫通孔に挿入されて、ナットによって前記補強部材に固定設置された連結ロッドである、請求項１１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、二次電池のモジュールに係り、より詳しくは、エンドプレートを補強した電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、高エネルギー密度の非水電解液を利用した高出力二次電池が開発されており、大電力を必要とする機器、例えば、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶｓ）などのモーター駆動に用いられるように、前記高出力の二次電池複数個を直列に連結した大容量の二次電池の開発が要求される。
【０００３】
このように一つの大容量二次電池（以下、明細書全体を通じて、説明の便宜上“電池モジュール”と称する）は、通常直列に連結される複数の二次電池（以下、明細書全体を通じて、説明の便宜上“単位電池”と称する）からなり、前記単位電池は、正極と負極がセパレータを隔てて位置する電極群と、前記電極群が内蔵される空間を備えたケース、及び前記ケースに結合されてこれを密閉し、前記電極群と電気的に連結される端子が備えられたギャップ組立体を含む。
【０００４】
また、前記ギャップ組立体には、膨張現象が発生して電池内部の圧力が増加する場合、一定の圧力で破断される安全弁が備えられることができる。
【０００５】
そして、各々の単位電池は、通常、ハウジング内に一定の間隔をおいて配列され、各単位電池の端子を連結して電池モジュールを構成する。
【０００６】
ここで、前記電池モジュールは、複数の単位電池が電気的に連結されるようにしながら、その構造的な安定性のために、この単位電池を互いに固定させて一つの構造物を成すようになる。
【０００７】
このために、通常の電池モジュールでは、前記単位電池を一列に配列し、前記単位電池の最外側に２個のエンドプレートを配置し、前記エンドプレートが前記単位電池を加圧して固定させることができるように、前記エンドプレートに棒状の連結ロッドを締結している。この時、この連結ロッドは、エンドプレート上にネジ結合方式で固定される。
【０００８】
ところで、このような電池モジュールを長時間使用すると、単位電池内部で膨張現象が発生し、この単位電池が膨張しながら前記エンドプレートを加圧する恐れがある。
【０００９】
そのため、前記エンドプレートは単位電池が付与した力によって曲げられ、このエンドプレートに接触する連結ロッドの部位がエンドプレートに不均一に接触する。
【００１０】
このように、電池モジュールで不良接触部位が発生すれば、この部位に応力が集中し、当該部位が変形乃至破損するという問題点がある。
【００１１】
さらに、エンドプレートに、このような理由などによって降伏点以上の応力が作用して、エンドプレートが塑性変形で曲がると、永久的に応力が集中する部分が生じ、このような部分が変形したり、破損する危険はさらに大きくなる。
【００１２】
そして、このような問題を解決するために連結ロッドまたはエンドプレートを厚く製作すると、二次電池モジュールの全体的な重量が増加して、電池モジュールが装着される機器の性能を低下させる原因となる。
【００１３】
特に、ＨＥＶ、電気自転車、電気スクーターなどに使用されるモーター駆動用二次電池の場合、前記機器の性能を向上させるために、電池自体の荷重を減少させるのは何よりも重要であることと言えるが、エンドプレートの厚さを増加させるのは、電池モジュールの重量を増加させることであって、重量に対する出力が低下し、モーター駆動用に適用するのは難しいという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、エンドプレートを補強してエンドプレートの変形を防止することができ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】
【００１５】
本発明の実施例による電池モジュールは、複数の単位電池と、前記単位電池のうちの最外側に配置された単位電池に連結されるエンドプレートと、前記エンドプレートに連結されて、前記エンドプレートと前記単位電池を固定する連結部材と、前記エンドプレートに設置されてこのエンドプレートを補強する補強部材と、を含む。
【００１６】
前記補強部材は、Ｈ形態の断面を有する杭（パイル）で形成されることができる。
【００１７】
前記補強部材は、前記エンドプレートの周縁と並んで配置されながら、前記エンドプレートに設置されることができる。
【００１８】
前記補強部材は、前記エンドプレートに溶接で固定されることができる。
【００１９】
前記エンドプレートは、対向する両側の周縁に、前記連結部材が設置される貫通孔を形成することができる。
【００２０】
前記エンドプレートは、前記単位電池と接する密着部、及び前記密着部の両側端から延び、前記連結部材に連結される延長部を含んで構成されることができる。
【００２１】
前記延長部は、前記単位電池の側面に対応して配置されることができる。
【００２２】
前記延長部が、前記密着部の高さの分だけ前記密着部からそのまま延長されて形成されることができる。
【００２３】
前記延長部は、環形態に、前記密着部から延長形成されることができる。
【００２４】
前記補強部材は前記密着部に設置されることができる。
【００２５】
前記補強部材は、前記密着部と前記延長部に設置されることができる。
【００２６】
前記補強部材は、前記エンドプレートの表面に所定の間隔をおいて離隔して設置されることができる。
【００２７】
前記補強部材が、シワのある板で形成されることができる。
【００２８】
前記補強部材が有するシワの断面形状が円弧形であることができる。
【００２９】
前記シワは、前記補強部材の一方向に沿って連続的に形成されて波形構造を成すことができる。
【００３０】
前記補強部材が有するシワの断面形状が、ある角度で曲がった形状に形成されることができる。
【００３１】
前記シワが、前記単位電池が有する端子の配置方向に対して直交する方向に配置されることができる。
【００３２】
前記シワが、前記単位電池が有する端子の配置方向に対して並んで配置されることができる。
【００３３】
前記補強部材が複数備えられ、この各々の補強部材が有するシワが互いに交差配置されることができる。
【００３４】
前記補強部材は、前記連結部材が設置される貫通孔を有することができる。
【００３５】
前記貫通孔が形成された前記補強部材の部位の表面が平面に形成されることができる。
【００３６】
前記連結部材が、前記貫通孔に挿入され、ナットによって前記補強部材に固定設置された連結ロッドからなることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、エンドプレートに補強部材を設置してエンドプレートの強度を増加させることにより、エンドプレートの変形を防止することができる。
【００３８】
また、本発明の実施例によるエンドプレートは、補強部材によってその厚さを減少させることができるので、それ自体の重量はもちろん、適用された電池モジュールの全体重量を減少させて、ユーザーの所望の仕様を満足させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について本発明が属する技術分野にて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、本発明は色々な相違した形態で実現でき、ここで説明する実施例に限られない。
【００４０】
図１は、本発明の第１実施例による電池モジュール１００を示した斜視図であり、図２は、本発明の第１実施例によるエンドプレート３０を示した斜視図である。
【００４１】
前記図面を参照して説明すれば、第１実施例による電池モジュール１００は、複数の単位電池１０と、前記複数の単位電池１０の間、及び前記単位電池１０のうち、最外側に配置された単位電池１０の外側に配置されて熱伝達媒体の流動通路を提供する複数の隔壁２５を含む。
【００４２】
また、前記単位電池１０の最外側にはエンドプレート３０が各々配列設置されるが、前記エンドプレート３０は、前記単位電池１０と接する密着部３１と、前記密着部３１の両側に延びて形成される延長部３２とを含む。
【００４３】
そして、本実施例による前記エンドプレート３０は、前記延長部３２が前記単位電池１０の側面に対応して配置されるように、この延長部３２を、前記密着部３１からこの密着部３１の高さ（ｈ）の分だけそのまま突出させて形成している。もちろん、本発明において前記延長部が、前記形態に形成されることに限定されない。
【００４４】
そして、前記エンドプレート３０は、連結ロッドのような連結部材３５によって締結されて前記単位電池１０を固定し、本実施例による電池モジュール１００は、エンドプレート３０の両側延長部３２に各々２個の連結部材３５が設置されて、前記エンドプレート３０を締結する。
【００４５】
このために、前記エンドプレート３０の延長部３２には、前記連結部材３５が挿入される貫通孔３７が形成されるが、本実施例によるエンドプレート３０は、各延長部３２に２個の貫通孔３７を形成している。
【００４６】
そのために、エンドプレート３０は、連結部材３５が貫通孔３７に挿入されて嵌合された後、その両側端部にネジ結合されるナット３６によって互いに連結されながら、ナット３６の締結力によって、単位電池１０及び隔壁２５を加圧しながらこれらを固定させるようになる。
【００４７】
一方、前記エンドプレート３０には補強部材３４が設置されるが、本実施例でこの補強部材３４は、前記延長部３２が形成された一側端部から他側端部まで長く連結された構造を有する。また、本実施例による前記補強部材３４は、エンドプレート３０に連結部材３５が容易に締結されるように前記エンドプレート３０の密着部３１にのみ設置され、延長部３２には設置されない。
【００４８】
図１に示されているように、前記補強部材３４は、エンドプレート３０が単位電池１０と接するように設置される際、外側に向かうエンドプレート３０の面に形成される。
【００４９】
つまり、前記補強部材３４を単位電池１０と接しないエンドプレート３０の外側面に形成させるのは、単位電池１０とエンドプレート３０とが接触する部分で不均一な応力集中が発生するのを防止し、前記補強部材３４によって前記エンドプレート３０の熱伝達面積が拡大するようにして、前記単位電池１０に対する冷却効率を増加させるためである。
【００５０】
本実施例でこのような補強部材３４は、Ｈ形態の断面を有する杭形態に形成され、所定の間隔で離隔してエンドプレート３０の一面に設置される。また、本実施例による前記補強部材３４は、前記エンドプレート３０の外面に溶接で固定される。
【００５１】
前記補強部材３４の寸法と設置個数については制限せず、エンドプレート３０が適用される電池モジュール１００の環境によって適切な寸法と個数で設置されることができる。
【００５２】
このようなＨ形態の補強部材３４はエンドプレート３０を支持して、このエンドプレート３０に外部力が作用する場合、この力によってエンドプレート３０が変形することを防止するようになる。
【００５３】
したがって、エンドプレート３０は、その厚さを従来に比べて薄く形成しても本来の機能を遂行することができ、これにより、エンドプレート３０の重量減少による電池モジュール１００の全体重量の減少化を図ることができる。
【００５４】
図３は、本発明の第１実施例の第１変形例によるエンドプレート４０と補強部材４４を示した斜視図である。図３に示したように、このエンドプレート４０と補強部材４４は、前述の第１実施例のエンドプレート及び補強部材とその基本構造を同一にする。
【００５５】
ただし、この第１変形例において、エンドプレート４０は、連結部材が締結されるための延長部４２を、前述の実施例とは違って、密着部４１の両側端で環形に突出形成している。もちろん、この延長部４２には、前記連結部材の締結のための貫通孔４７が形成される。
【００５６】
この変形例において、このような延長部４２は、エンドプレート４０の密着部４２の両端に任意の間隔をおいて２個ずつ形成される。
【００５７】
このような第１変形例のエンドプレート４０は、前述の実施例に比べて延長部４２の大きさを減らして、エンドプレート４０の重量減少により電池モジュールの重量減少化を図ることができる。
【００５８】
図４は、本発明の第１実施例の第２変形例によるエンドプレート５０を示した斜視図である。図４に示されているように、この第２変形例のエンドプレート５０は、前述の第１実施例のエンドプレート及び補強部材とその基本構造を同一にする。
【００５９】
ここに、エンドプレート５０は、補強部材５４がエンドプレート５０の密着部５１及び延長部５２の両方に配置されるようにしている。
【００６０】
もちろん、延長部５２には、連結部材の締結のための貫通孔５７が形成される。
【００６１】
このような第２変形例のエンドプレート５０は、前記補強部材５４によって、密着部５１だけでなく延長部５２に作用する応力まで容易に支持して、エンドプレート５０が外部力によって変形するのを防止することができる。
【００６２】
図５は、本発明の第２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６は、この図５の電池モジュールが組み立てられた状態を示した斜視図である。
【００６３】
図５、図６を参照すれば、第２実施例による電池モジュール２００は、前述の第１実施例の電池モジュールと同様に複数の単位電池６０を備え、この単位電池６０のうちの最外側に配置される単位電池６０の外側にエンドプレート６２を各々配置した後、連結ロッドのような連結部材６４を、エンドプレート６２にナット６５によってネジ結合で締結させて、エンドプレート６２と単位電池６０を固定させている。
【００６４】
このような電池モジュール２００において、エンドプレート６２には、単位電池６０をカバーできる程度の大きさを有する平板で形成され、このエンドプレート６２に連結設置される補強部材６６はシワのある板で形成される。
【００６５】
このようなエンドプレート６２と補強部材６６は、各々連結部材６４の締結のために貫通孔６２ａ、６６ａを有している。
【００６６】
第２実施例において、複数のシワ６６ｂを一方向に沿って形成しており、補強部材６６はプレス加工によって製造され、これは、エンドプレート６２と相互分離された状態で連結部材６２と締結されたり、または予め溶接などでエンドプレート６２に固定された状態で連結部材６２と締結されることができる。
【００６７】
また、第２実施例において、補強部材６６のシワ６６ｂはその断面が円弧形態を有し、補強部材６６の一方向に沿って凹凸が連続的に形成されて全体的に波形構造を有する。
【００６８】
さらに、このシワ６６ｂは、補強部材６６を垂直状態に立てた時、縦方向（図面に示したＹ方向）に沿って連続的に配置されるように形成される。言い換えると、この第２実施例で、シワ６６ｂは、単位電池６０が有する端子６７の配置方向に対して直交する状態になるように形成される。この場合、補強部材６６の上部と下部に形成された貫通孔６６ａは、各々同一なシワ６６ｂ上に形成される。
【００６９】
もちろん、前記シワの形成方向についてはこれに限定されず、第１変形例として図７に示されているように、補強部材６８を垂直状態に立てた時、補強部材６８の横方向（図面に示したＸ方向）に沿ってシワ６８ａが連続的に配置されるように形成されることができる。言い換えると、この第１変形例でシワ６８ａは、単位電池６９が有する端子７１の配置方向と並んで置かれるように形成される。この場合、補強部材６８に上、下部に形成された貫通孔６８ｂは、各々相異なる位置のシワ６８ａ上に形成される。
【００７０】
一方、この第２実施例において、エンドプレート６２に密着する補強部材６６のシワ６６ｂ部位と、連結部材６４の締結のためのナット６５と密着する補強部材６６のシワ６６ｂ部位は、平坦に形成されてこそ、各々エンドプレート６２及びナット６５との密着状態を良好に維持することができるので、相互間の締結状態を強化させることができる。
【００７１】
このために、この第２実施例では図８に示されているように、貫通孔６６ａの周囲に、ナット６５が密着する補強部材６６の第１面６６ｃと、エンドプレート６２に密着する保障部材６６の第２面６６ｄとを平坦に形成している。
【００７２】
他の一方で、この第２実施例の第２変形例として、図９に示したように、貫通孔７０ａが形成された補強部材７０の先端部を、前述の第２実施例のようにシワのある形態に形成せず、平坦に形成することもできる。
【００７３】
次に、本発明の第２実施例の他の変形例について説明する。
【００７４】
図１０及び図１１は、本発明の第２実施例の第３変形例及び第４変形例による補強部材を示した部分断面図である。
【００７５】
各図面に示されているように、この第３、第４変形例による補強部材７２、７４は、その各々のシワ７６、７８の形状がある角度で曲がった形態の断面を有するように形成されるが、図１０に示された補強部材７２のシワ７６は三角形の断面形状を有するように、図１１に示された補強部材７４のシワ７８は四角形の断面形状を有するように形成される。
【００７６】
図１２及び図１３は、本発明の第２実施例の第５変形例及び第６変形例による電池モジュールを示した斜視図である。
【００７７】
この第５、第６変形例による電池モジュール３００、４００は、前述の第２実施例と基本的に同一な構成で形成されると共に、一つのエンドプレート８０に複数の補強部材８２、８４が設置されるようにしている。
【００７８】
この時、各補強部材８２、８４が有するシワ８６、８８は、互いに直交状態で交差するように配置される。
【００７９】
このように形成された本発明の第２実施例及びその変形例では、エンドプレートに連結設置される補強部材が、シワのある板状の部材に形成されるようにすることにより、このシワ形態の補強部材によってエンドプレートに強度が与えられるようにして、エンドプレートが外部から力を受けても、簡単に変形しないようにする。
【００８０】
前記本発明の電池モジュールは、ＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）、ＥＶ（電気自動車）、無線掃除機、電動自転車、電動スクーターなどのように、モーターを使用して作動する機器において、当該機器のモーターを駆動するためのエネルギー源として用いられることができる。
【００８１】
以上、本発明の好ましい実施例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した図面の範囲内で多様に変形して実施するのが可能であり、これもまた本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施例による電池モジュールを示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例によるエンドプレートを示した斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例の第１変形例によるエンドプレートを示した斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例の第２変形例によるエンドプレートを示した斜視図である。
【図５】本発明の第２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６】本発明の第２実施例による電池モジュールが組み立てられた状態を示した斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例によるエンドプレートと補強部材を示した部分側断面図である。
【図８】本発明の第２実施例の第１変形例によるエンドプレートと補強部材を示した部分側断面図である。
【図９】本発明の第２実施例の第２変形例による補強部材を示した部分側断面図である。
【図１０】本発明の第２実施例の第３変形例による補強部材を示した部分側断面図である。
【図１１】本発明の第２実施例の第４変形例による電池モジュールが組み立てられた状態を示した斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施例の第５変形例による電池モジュールが組み立てられた状態を示した斜視図である。
【図１３】本発明の第２実施例の第６変形例による電池モジュールが組み立てられた状態を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０、６０、６９  単位電池
２５  隔壁
３０、４０、５０、６２、８０  エンドプレート
３１、４１、５１  密着部
３２、４２、５２  延長部
３４、４４、６６、６８、７２、７４、８２、８４  補強部材
３５、６４  連結部材
３６、６５  ナット
３７、６２ａ、６６ａ  貫通孔
６６ｂ、６８ａ、７６、７８、８６、８８  シワ
１００、２００、３００、４００  電池モジュール
【図１】
0004772614.tif 000002
【図２】
0004772614.tif 000003
【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】
0004772614.tif 000013
【図１３】
0004772614.tif 000014