(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セル（２１０）の第１端子（２１１）と第２端子（２１２）とを結ぶ方向において複数の電池セルが一対のセルフレームの間に装着された状態で電気的に連結されて構成される二つ以上の単位モジュールを含む電池モジュールアセンブリであって、
前記電池セル（２１０）は、円筒形の電池セル（２１０）であり、
前記各単位モジュールを電気的に連結させる一つ以上の端子プレート、及び
前記各端子プレート間を連結させるバスバーを含み、
前記電池セル（２１０）の第１端子（２１１）と第２端子（２１２）とを結ぶ方向と交差する方向のうちの一方向を向く前記セルフレームの上端中央部位には、前記端子プレートに電気的に連結できるモジュール端子が突出しており、
前記セルフレームの上端と同じ方向を向く前記端子プレートの上端の一部がモジュール端子方向に延長されており、前記端子プレートの延長部位には、前記モジュール端子が電気的に接触できるように前記バスバーが装着されていることを特徴とする電池モジュールアセンブリ。
【請求項２】
前記単位モジュールにおいて、各電池セルは並列に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項３】
前記各セルフレームは、各電池セルの第１端子部位が装着される第１セルフレームと、各電池セルの第２端子部位が装着される第２セルフレームと、を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項４】
前記第１セルフレームと第２セルフレームには、第１端子と第２端子を露出させるための各開口が穿孔されていることを特徴とする、請求項３に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項５】
前記第１セルフレームと第２セルフレームには一つ以上の第１締結口又は締結突起が形成されており、前記端子プレートには、前記第１締結口又は締結突起に対応する部位に第２締結突起又は締結口が形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項６】
前記各端子プレートは、各電池セルの第１端子に接続される第１端子プレートと、各電池セルの第２端子に接続される第２端子プレートと、を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項７】
前記各端子プレートは、各電池セルの電極端子に接続された状態で、各セルフレームの外面に装着されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項８】
前記各単位モジュールは直列に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項９】
前記各セルフレーム間及び／又は前記セルフレームと前記端子プレートとの間は、ボルト又はボルト−ナットによって締結さ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アセンブリ。
【請求項１０】
前記各セルフレーム間及び／又は前記セルフレームと前記端子プレートとの間は、リベット方式及び／又はスクリュー方式で締結さ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アセンブリ。
【請求項１１】
前記電池セルと前記端子プレートとの間は抵抗溶接で結合さ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アセンブリ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の電池モジュールアセンブリを含むことを特徴とする電池パック。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電池パックを電源として使用することを特徴とするデバイス。
【請求項１４】
前記デバイスは、家庭用電源装置、公共施設電源装置、大型商店用電源装置、非常用電源装置、電算室電源装置、携帯用電源装置、医療設備電源装置、消化設備電源装置、警報設備電源装置、避難設備電源装置、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグ―インハイブリッド電気自動車であることを特徴とする、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
並列された複数の前記電池セル（２１０）を間に挟んで対向配置された一対のセルフレーム（２２０、２３０）を含む一つ以上の単位モジュールが、前記電池セル（２１０）の長手方向に沿って設けられ、
前記セルフレームの上端中央部位は、前記電池セル（２１０）の長手方向と直交する方向を向く、セルフレーム（２２０、２３０）の上端中央部位であり、
前記モジュール端子は、前記電池セル（２１０）の長手方向と直交する方向に突出しており、
前記端子プレートの上端は、前記電池セル（２１０）の長手方向と直交する方向を向く、端子プレート（２４０、２５０）の上端であり、
前記端子プレートの延長部位は、前記端子プレート（２４０、２５０）の上端から、前記モジュール端子（２２２、２３２）に向かって、前記電池セル（２１０）の長手方向に延在することを特徴とする、請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単位モジュールを含む電池モジュールアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として使用されるだけでなく、化石燃料を使用する既存のガソリン車両、ディーゼル車両などの大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの動力源としても使用されている。
【０００３】
したがって、二次電池を使用するアプリケーションの種類は、二次電池の長所によって非常に多様化されており、今後は、今より多くの分野と製品に二次電池が適用されると予想される。
【０００４】
小型モバイル機器には、デバイス１台当たり１個又は２個〜３個の電池セルが使用される一方、自動車などの中大型デバイスには、高出力大容量の必要性により、多数の電池セルを電気的に連結した中大型電池モジュールが使用される。
【０００５】
電池モジュールのサイズと重量は、当該中大型デバイスなどの収容空間及び出力などと直接関連しているので、各製造企業では、可能な限り小型でありながら軽量の電池モジュールを製造しようと努力している。また、電気自転車、電気自動車などのように外部から多くの衝撃、振動などを受けるデバイスは、電池モジュールを構成する各素子間の電気的連結状態と物理的結合状態が安定的でなければならなく、多数の電池を使用して高出力及び大容量を具現しなければならないので、安全性の側面も重要視されている。
【０００６】
中大型電池モジュールは、可能な限り小さいサイズと重量で製造されることが好ましいので、高い集積度で充積することができ、容量に比べて重量が小さいリチウム二次電池基盤の角形電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。
【０００７】
しかし、前記リチウム二次電池は、製造工程によって比較的価格が高く、低温での使用特性が相対的に低下し、多様なサイズの製品への適用に限界を有するので、近来は、リチウム二次電池基盤の円筒形電池も多く使用されている。
【０００８】
円筒形電池は、一般に角形及びパウチ型電池より大きい電気容量を有するが、円筒形電池の外形的特性上、積層構造での配列を維持するのに多くの困難があり、別途の固定装置の使用が要求される。例えば、前記円筒形電池を配列してテープで固定したり、プラスチックコーティングによって配列構造を維持する方法が多く使用されており、各円筒形電池間の結合力をさらに高めるために各電池間に両面テープを付着させることもある。
【０００９】
一方、図１は、従来の電池モジュールの一例の模式図であり、図１を参照すると、従来の電池モジュール５０は、多数の円筒形電池１０を含む単位モジュール３０と、これらを電気的に連結するバスバー２０とを含んでおり、単位モジュール３０は、５行及び５列の構造からなっており、列方向（縦方向）に同一の電極の電極端子が配列され、行方向（横方向）に互いに異なる電極端子が配列されている。よって、前記円筒形電池の積層構造の特性上、外部ケースに装着される過程での高さに対する制約により、電池モジュールと外部ケースとの間に別途の絶縁テープが付着しているので、空間活用が減少するだけでなく、製造過程も複雑になるという問題がある。
【００１０】
さらに、このような電池モジュールを構成する円筒形電池セルの場合は、円筒形電池セルを積層することによって電池モジュールを構成する構造において、相対的に角形電池セル又はパウチ型電池セルに比べて構造的不安定性を有するようになる。
【００１１】
また、多数の円筒形電池の電極端子に対して一つの構造内で各電池間の直列／並列連結が行われるので、電池モジュール組立過程での誤挿入、抵抗溶接不良又は構成要素の配列誤りなどによる内部短絡などの工程不良可能性が常に存在するという問題がある。
【００１２】
したがって、このような問題を根本的に解決できる技術に対する必要性が高い実情にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前記のような従来技術の問題と過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
【００１４】
具体的に、本発明の目的は、円筒形電池セルからなる単位モジュールを一つ以上含む電池モジュールアセンブリで各単位モジュールを電気的に連結する特定構造の接続部材を含むように構成することによって、構造的に安定的で且つコンパクトな電池モジュールアセンブリを提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、多数の電池セルで構成された各単位モジュールを連結する特定構造のフレーム構造によって組立不良の減少、工程時間の短縮が可能な電池モジュールアセンブリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような目的を達成するための本発明に係る電池モジュールアセンブリは、複数の電池セルが一対のセルフレームに装着された状態で電気的に連結されて構成される一つ以上の単位モジュールを含む電池モジュールアセンブリであって、
前記各単位モジュールを電気的に連結させる一つ以上の端子プレート、及び
前記各端子プレート間を連結させるバスバー
を含む構造からなっている。
【００１７】
したがって、本発明に係る電池モジュールアセンブリは、一対のセルフレームに複数の電池セルを装着した単位モジュールを、端子プレートを含む特定構造で構成することによって、所望の出力によって電池モジュールの拡張及び縮小が容易であり、安定的で且つコンパクトな構造を提供することができる。
【００１８】
一つの具体的な例において、前記電池セルは円筒形電池セルであり得る。また、前記単位モジュールにおいて、各電池セルは電気的に並列に連結されている構造であり得る。
【００１９】
一つの実施例において、前記一対のセルフレームは、電池セルの第１端子部位が装着される第１セルフレームと、電池セルの第２端子部位が装着される第２セルフレームとからなる構造であり得る。前記第１端子部位は正極端子部位で、前記第２端子部位は負極端子部位であり得るが、その反対も可能であることは当然である。
【００２０】
また、前記第１セルフレームと第２セルフレームには、円筒形電池セルの第１端子と第２端子が露出する各開口が穿孔されていてもよい。前記各開口は、円筒形電池セルに対応する個数及び形状からなっていてもよい。
【００２１】
前記第１及び第２セルフレームに装着されて前記各開口を介して露出した第１端子及び第２端子は、一対の端子プレートによって接続される構造であり得る。ここで、前記セルフレームはプラスチック素材からなっており、前記端子プレートは金属素材からなっていてもよい。
【００２２】
したがって、前記円筒形電池セルは、電気絶縁性の前記セルフレームに安定的に装着された状態で金属素材の前記端子プレートによって電気的に連結される。
【００２３】
前記構造において、前記第１セルフレームと第２セルフレームには一つ以上の第１締結口又は締結突起が形成されており、前記端子プレートには前記第１締結口又は締結突起に対応する部位に第２締結突起又は締結口が形成されている構造であり得る。
【００２４】
前記端子プレートは、電池セルの第１端子に接続される第１端子プレートと、電池セルの第２端子に接続される第２端子プレートとからなっていてもよく、これらそれぞれの端子プレートは、電池セルの電極端子に接続された状態で、各セルフレームの外面に装着されている構造であり得る。
【００２５】
また、前記第１及び第２セルフレームの上端中央部位にはモジュール端子がそれぞれ形成されていてもよく、前記端子プレートは、前記モジュール端子に電気的に接触できるように、端子プレートの上端の一部がモジュール端子方向に延長されている構造であり得る。
【００２６】
一つの例において、前記各単位モジュールは電気的に直列に連結されていてもよく、前記第１及び第２端子プレートは、前記第１及び第２端子のそれぞれに抵抗溶接によって結合されている構造であり得る。
【００２７】
具体的な例において、前記各セルフレーム間及び／又は前記セルフレームと前記端子プレートとの間はボルト又はボルト―ナットによって締結される構造であり得る。また、前記各セルフレーム間及び／又は前記セルフレームと前記端子プレートとの間はリベット方式及び／又はスクリュー方式で締結される構造であり得るが、これに限定されることはない。
【００２８】
一方、本発明は、前記電池モジュールアセンブリを含む電池パックを提供する。
【００２９】
また、本発明は、前記電池パックを電源として含むデバイスを提供し、前記デバイスは、具体的に、家庭用電源装置、公共施設電源装置、大型商店用電源装置、非常用電源装置、電算室電源装置、携帯用電源装置、医療設備電源装置、消化設備電源装置、警報設備電源装置、避難設備電源装置、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグ―インハイブリッド電気自動車であり得る。
【００３０】
このようなデバイスの構造及び製作方法は当業界に公知となっているので、本明細書ではそれに対する詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の一つの例示的な電池モジュールの模式図である。
【図２】本発明の一つの実施例に係る単位モジュールの分解斜視図である。
【図３】本発明の一つの実施例に係る単位モジュールの斜視図である。
【図４】本発明の一つの実施例に係る単位モジュールの斜視図である。
【図５】本発明の一つの実施例に係る電池モジュールアセンブリの斜視図である。
【図６】本発明の一つの実施例に係る単位モジュールの正面図である。
【図７】本発明の一つの実施例に係る単位モジュールの正面図である。
【図８】本発明の一つの実施例に係る単位モジュールの側面図である。
【図９】本発明の一つの実施例に係る電池モジュールアセンブリの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下では、本発明の実施例を図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解のためのものであって、本発明の範疇がそれによって限定されることはない。
【００３３】
図２は、本発明の一つの実施例に係る単位モジュールの分解斜視図で、図３及び図４は、本発明の一つの実施例に係る単位モジュールの斜視図で、図５は、本発明の一つの実施例に係る電池モジュールアセンブリの斜視図である。
【００３４】
これら図面を参照すると、電池モジュールアセンブリ５００は一対の単位モジュール２００を含み、単位モジュール２００は、複数の円筒形電池セル２１０、第１セルフレーム２２０、第２セルフレーム２３０、第１端子プレート２４０、第２端子プレート２５０及びボルト２６０からなっている。
【００３５】
第１セルフレーム２２０及び第２セルフレーム２３０には、各電池セル２１０の第１端子２１１及び第２端子２１２が露出できるように、各電池セル２１０に対応する形状の各開口２２１、２３１が形成されている。
【００３６】
各電池セル２１０は、プラスチック素材の第１セルフレーム２２０及び第２セルフレーム２３０に挿入された状態で、各開口２２１、２３１から露出した金属素材の第１端子２１１及び第２端子２１２には、それぞれ第１端子プレート２４０及び第２端子プレート２５０が締結されて電気的に並列に連結される。
【００３７】
第１セルフレーム２２０及び第２セルフレーム２３０の上端中央部位には、第１端子プレート２４０及び第２端子プレート２５０のそれぞれに電気的に連結できるモジュール端子２２２、２３２が突出している。
【００３８】
また、第１端子プレート２４０及び第２端子プレート２５０の上端の一部がモジュール端子方向に延長されており、第１端子プレート２４０及び第２端子プレート２５０の前記延長部位には、各モジュール端子２２２、２３２が電気的に接触できるようにバスバー２７０が装着されている。
【００３９】
第１セルフレーム２２０には、第２セルフレーム２３０との相互締結を強固にするための一対の締結リブ２２５が一側に延長されている。第２セルフレーム２３０の対応する部位には一対の固定部２３５が上方に突出しており、固定部２３５は、締結リブ２２５の外形に対応する形状に形成されている。
【００４０】
前記構造において、各締結リブ２２５は、両端部が段差を有する形態の台形状をなしており、前記両端部の段差部位が一対の固定部２３５の一側に密着し、各締結リブ２２５に形成されたホール（図示せず）を介してボルト（図示せず）が挿入されることによって、第１セルフレーム２２０及び第２セルフレーム２３０の締結がさらに強化される。
【００４１】
また、第１セルフレーム２２０及び第２セルフレーム２３０は、相互間の締結を達成するためにリベット構造で形成されている。すなわち、第１セルフレーム２２０の上端両側部位にはリベット突出部２２３が形成されており、第２セルフレーム２３０の上端両側部位には、前記リベット突出部２２３が挿入できるようにリベット締結溝２３３が形成されている。
【００４２】
また、前記第１セルフレーム２２０及び第２セルフレーム２３０には各ねじ溝２２４、２３４がそれぞれ形成されており、これらねじ溝２２４、２３４に各ボルト２６０が挿入され、第１セルフレーム２２０と第２セルフレーム２３０との間の締結を強固にすることができる。
【００４３】
図６及び図７は、本発明の一つの実施例に係る単位モジュールの正面図で、図８は、本発明の一つの実施例に係る単位モジュールの側面図で、図９は、本発明の一つの実施例に係る電池モジュールアセンブリの側面図である。
【００４４】
これら図面を図２〜図５と共に参照すると、本発明の電池モジュールアセンブリ５００は、少なくとも一つの単位モジュール２００が第１端子２１１又は第２端子２１２方向に連続的に配列されている。
【００４５】
このような電池モジュールアセンブリ５００の構造は、少なくとも一つの第１セルフレーム２２０及び第２セルフレーム２３０の連続的な相互間の締結を通じて達成される。各単位モジュール２００間の締結方式は上述した通りであるので、これに対する具体的な説明は省略する。
【００４６】
以上、本発明の実施例を図面を参照して説明したが、本発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば、前記内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形を行うことが可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明したように、本発明に係る電池モジュールアセンブリは、一対のセルフレームに複数の電池セルを装着した各単位モジュールを、端子プレートを含む特定構造で構成することによって、所望の出力によって電池モジュールの拡張及び縮小が容易であり、安定的で且つコンパクトな構造を提供する効果を有する。
【００４８】
また、本発明に係る電池パックは、多数の電池セルで構成された各単位モジュールを連結する特定構造のフレーム構造によって組立不良の減少、工程時間の短縮が可能であるという効果を有する。
【符号の説明】
【００４９】
１  デバイス
１０  円筒形電池
２０  バスバー
３０  単位モジュール
５０  電池モジュール
２００  単位モジュール
２１０  電池セル
２１１  第１端子
２１２  第２端子
２２０  第１セルフレーム
２２１  開口
２２２  モジュール端子
２２３  リベット突出部
２２４  溝
２２５  締結リブ
２３０  第２セルフレーム
２３１  開口
２３２  モジュール端子
２３３  リベット締結溝
２３４  溝
２３５  固定部
２４０  第１端子プレート
２５０  第２端子プレート
２６０  ボルト
２７０  バスバー
５００  電池モジュールアセンブリ
【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】
0006416914.tif 000008
【図８】
0006416914.tif 000009
【図９】
0006416914.tif 000010