(57)【要約】  本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、相互に積層される複数個のバッテリーセルと、複数個のバッテリーセルの電極リードと電気的に接続されるバスバーユニットと、を含み、電極リードは、所定の長さの確保のために少なくとも一回曲げられ、複数個のバッテリーセルのスウェリングによる膨張によって少なくとも部分的に伸ばされることを特徴とする。
2020527278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーモジュールであって、
相互に積層される複数個のバッテリーセルと、
前記複数個のバッテリーセルの電極リードと電気的に接続されるバスバーユニットと、を含み、
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、
所定の長さの確保のために少なくとも一回曲げられており、前記複数個のバッテリーセルのスウェリングによる膨張によって少なくとも部分的に伸ばされることを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記複数個のバッテリーセルのうち最外郭に配置されるバッテリーセルの電極リードは、残りのバッテリーセルの電極リードよりも長い長さを有すると共に、さらに曲げられ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】
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、
前記複数個のバッテリーセルの積層方向の中心部から最外郭側へ進むほど、長さが長くなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、
前記複数個のバッテリーセルの積層方向の中心部から最外郭側へ進むほど、曲げ回数が増加す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】
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、
前記複数個のバッテリーセルの積層方向の中心部を基準として対称的な形状を有するように配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記バスバーユニットは、
前記複数個のバッテリーセルの少なくとも一側を覆うバスバーフレームと、
前記バスバーフレームに備えられ、前記複数個のバッテリーセルの電極リードと相互接続される接続バスバーと、を含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
少なくとも一つの請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールと、
前記バッテリーモジュールをパッケージングするパックケースと、を含む、バッテリーパック。
【請求項８】
少なくとも一つの請求項７に記載のバッテリーパックを含む、自動車。
【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、これを含むバッテリーパック及び自動車に関する。
【０００２】
本出願は、２０１８年２月５日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００１４０９３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】
多様な製品への適用が容易であり、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用器機のみならず電気的駆動源によって駆動する電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＥＶ）またはハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＨＥＶ）などに普遍的に適用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させることができるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用に伴う副産物が一切発生しないという点で環境に優しく、エネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。
【０００４】
現在、広く使用される二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、即ち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．６Ｖである。したがって、これよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数の二次電池セルを直列接続してバッテリーパックを構成する。
【０００５】
また、バッテリーモパックに要求される充放電容量によって複数の二次電池セルを並列接続してバッテリーパックを構成し得る。したがって、上記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定することができる。
【０００６】
一方、複数の二次電池セルを直列・並列接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのバッテリーセルからなるバッテリーモジュールを先に構成し、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を追加してバッテリーパックを構成する方法が通常用いられる。ここで、バッテリーモジュールやバッテリーパックを構成するバッテリーセルは、通常、容易に相互に積層可能であるという利点を有するパウチ型二次電池として備えられる。
【０００７】
従来のバッテリーモジュールは、通常、複数個のバッテリーセル及び複数個のバッテリーセルの電極リードと電気的に接続されるバスバーユニットを含んで構成される。ここで、電極リードとバスバーユニットとは、溶接などで相互接続される。
【０００８】
しかし、従来のバッテリーモジュールにおいては、バッテリーモジュールのスウェリング時、バッテリーセルの膨張によって、バスバーユニットと接続された電極リードがバスバーユニットから離脱または切断されるおそれがあるという問題がある。
【０００９】
ここで、このように離脱または切断された電極リードは、周辺の電装品や隣接した他の電極リードと短絡などを起こす場合があり、スウェリングによるバッテリーモジュールの爆発や火事の危険をさらにもたらすおそれがあるという問題がある。
【００１０】
そこで、バッテリーモジュールのスウェリング時、バスバーユニットからのバッテリーセルの電極リードの離脱を防止できる解決策が必要とされている。また、バッテリーモジュールのスウェリング時、バスバーユニットと接続されたバッテリーセルの電極リードが膨張力により受けるテンションを軽減させることができる解決策が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、バッテリーモジュールのスウェリング時、バスバーユニットからのバッテリーセルの電極リードの離脱を防止することができるバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、バッテリーモジュールのスウェリング時、バスバーユニットと接続されたバッテリーセルの電極リードが膨張力により受けるテンションを軽減させることができるバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を達成するため、本発明は、バッテリーモジュールであって、相互に積層される複数個のバッテリーセルと、前記複数個のバッテリーセルの電極リードと電気的に接続されるバスバーユニットと、を含み、前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、所定の長さの確保のために少なくとも一回曲げられ、前記複数個のバッテリーセルのスウェリングによる膨張によって少なくとも部分的に伸ばされることを特徴とするバッテリーモジュールを提供する。
【００１４】
前記複数個のバッテリーセルのうち最外郭に配置されるバッテリーセルの電極リードは、残りのバッテリーセルの電極リードよりも長い長さを有すると共に、さらに曲げられ得る。
【００１５】
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、前記複数個のバッテリーセルの積層方向の中心部から最外郭側へ進むほど、長さが長くなり得る。
【００１６】
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、前記複数個のバッテリーセルの積層方向の中心部から最外郭側へ進むほど、曲げ回数が増加し得る。
【００１７】
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、前記複数個のバッテリーセルの積層方向の中心部を基準として対称的な形状を有するように配置され得る。
【００１８】
前記バスバーユニットは、前記複数個のバッテリーセルの少なくとも一側を覆うバスバーフレームと、前記バスバーフレームに備えられ、前記複数個のバッテリーセルの電極リードと相互接続される接続バスバーと、を含み得る。
【００１９】
なお、本発明は、バッテリーパックであって、前述の実施例の少なくとも一つのバッテリーモジュールと、前記少なくとも一つのバッテリーモジュールをパッケージングするパックケースと、を含む、バッテリーパックを提供する。
【００２０】
また、本発明は、自動車であって、前述の実施例の少なくとも一つのバッテリーパックを含む自動車を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
以上のような多様な実施例によって、バッテリーモジュールのスウェリング時、バスバーユニットからのバッテリーセルの電極リードの離脱を防止することができるバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。
【００２２】
また、以上のような多様な実施例によって、バッテリーモジュールのスウェリング時、バスバーユニットと接続されたバッテリーセルの電極リードが膨張力により受けるテンションを軽減させることができるバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。
【００２３】
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】
【００２４】
【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図である。
【図２】図１のバッテリーモジュールのバッテリーセルの他の実施例による電極リードを示す図である。
【図３】図１のバッテリーモジュールのスウェリング前のバッテリーセルの電極リードの様子を示す図である。
【図４】図１のバッテリーモジュールのスウェリング後のバッテリーセルの電極リードの様子を示す図である。
【図５】本発明の一実施例によるバッテリーパックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。ここで説明される実施例は、発明の理解を助けるために例示的に示したものであり、本発明は、ここで説明する実施例とは異なる態様で多様に変形して実施できることを理解せねばならない。なお、発明の理解を助けるために、添付の図面は、実際の縮尺ではなく一部構成要素が誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。
【００２６】
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図であり、図２は、図１のバッテリーモジュールのバッテリーセルの他の実施例による電極リードを示す図である。
【００２７】
図１及び図２を参照すれば、バッテリーモジュール１０は、バッテリーセル１００、モジュールケース２００及びバスバーユニット３００を含み得る。
【００２８】
上記バッテリーセル１００は、二次電池であって、パウチ型二次電池として備えられ得る。また、上記バッテリーセル１００は、円筒状の二次電池または角形の二次電池として設けることも可能である。
【００２９】
以下、本実施例では、上記バッテリーセル１００がパウチ型二次電池として備えられるものに限定して説明する。
【００３０】
このような上記バッテリーセル１００は、複数個が備えられ得る。上記複数個のバッテリーセル１００は、電気的に接続可能に相互に積層され得る。具体的には、上記複数個のバッテリーセル１００は、後述するバスバーユニット３００を介して相互に電気的に接続され得る。
【００３１】
上記複数個のバッテリーセル１００は、各々、電極組立体と、上記電極組立体を収容する電池ケースと、上記電池ケースの外へ突出して上記電極組立体と接続される電極リード１５０と、を含んで構成され得る。
【００３２】
ここで、いずれか一つのバッテリーセル１００の電極リード１５０は、隣接するバッテリーセル１００の電極リード１５０と電気的に接続され得る。具体的には、いずれか一つのバッテリーセル１００の電極リード１５０は、隣接するバッテリーセル１００の電極リード１５０と後述するバスバーユニット３００とに溶接結合などによって接続され得る。
【００３３】
より具体的に見れば、上記複数個のバッテリーセル１００の電極リード１５０は、所定の長さの確保のために上記電池ケースの外で少なくとも１回曲げられ、上記複数個のバッテリーセル１００のスウェリングによる膨張によって少なくとも部分的に伸ばされ得る。
【００３４】
一方、上記複数個のバッテリーセル１００の電極リード１５０は、上記電池ケースの外へ突出した長さが互いに異なるように設けられ得る。例えば、図２に示したように、上記複数個のバッテリーセル１００の電極リード１７０は、上記複数個のバッテリーセル１００の積層方向の中心部Ｃから最外郭Ｅ側へ進むほど、長さが次第に長くなるように備えられ得る。
【００３５】
これは、上記バッテリーモジュール１０のスウェリング時、上記複数個のバッテリーセル１００の積層方向で最外郭に配置されるバッテリーセル１００における位置変化が最も激しいためである。
【００３６】
より具体的に見れば、上記複数個のバッテリーセル１００のうち最外郭Ｅに配置されるバッテリーセル１００の電極リード１７０は、残りのバッテリーセル１００の電極リード１７０よりも長い長さを有すると共に、さらに曲げられ得る。
【００３７】
また、上記複数個のバッテリーセル１００の電極リード１７０は、上記複数個のバッテリーセル１００の積層方向の中心部Ｃから最外郭Ｅ側へ進むほど、曲げ回数が増加し得る。
【００３８】
これによって、上記複数個のバッテリーセル１００の上記電極リード１７０は、上記複数個のバッテリーセル１００の積層方向の中心部Ｃを基準として対称的な形状を有するように配置され得る。
【００３９】
上記モジュールケース２００は、上記複数個のバッテリーセル１００を収容し、上記複数個のバッテリーセル１００をパッケージングし得る。このために、上記モジュールケース２００には、上記複数個のバッテリーセル１００を収容できる収容空間が設けられ得る。
【００４０】
上記バスバーユニット３００は、上記複数個のバッテリーセル１００の少なくとも一側を覆い、上記複数個のバッテリーセル１００の電極リード１５０と電気的に接続され得る。
【００４１】
このような上記バスバーユニット３００は、バスバーフレーム３２０及び接続バスバー３５０を含み得る。
【００４２】
上記バスバーフレーム３２０は、上記複数個のバッテリーセル１００の少なくとも一側を覆い、上記モジュールケース２００と結合し得る。このような上記バスバーフレーム３２０には、上記複数個のバッテリーセル１００の電極リード１５０を通過させ得る複数個のスロット３２５が形成され得る。
【００４３】
上記接続バスバー３５０は、上記バスバーフレーム３２０に備えられ、複数個が備えられ得る。このような上記複数個の接続バスバー３５０は、各々、二つのバッテリーセル１００の電極リード１５０と溶接結合などによって相互に接続され得る。
【００４４】
以下、本実施例による上記バッテリーモジュール１０のスウェリング時における、上記複数個のバッテリーセル１００の電極リード１５０の様子を具体的に説明する。
【００４５】
図３は、図１のバッテリーモジュールのスウェリング前の、バッテリーセルの電極リードの様子を示す図であり、図４は、図１のバッテリーモジュールのスウェリング後の、バッテリーセルの電極リードの様子を示す図である。
【００４６】
図３及び図４を参照すれば、上記バッテリーモジュール１０のスウェリング時、上記複数個のバッテリーセル１００は、膨脹し得る。このような上記複数個のバッテリーセル１００の膨張によって、上記モジュールケース２００内で上記複数個のバッテリーセル１００の位置がずれ得る。
【００４７】
具体的には、図３に示したように、上記スウェリング時、バッテリーセル１００は、上記モジュールケース２００側に向けて加圧変形しながら位置がずれ得る。このような位置ずれは、特に、上記複数個のバッテリーセル１００のうち、最外郭に配置されるバッテリーセル１００で最も激しく起こり得る。
【００４８】
これによって、上記バスバーユニット３００と接続された上記バッテリーセル１００の電極リード１５０側へテンションが加えられ得る。本実施例の場合、上記電極リード１５０が、当初、上記バスバーユニット３００の上記接続バスバー３５０と上記モジュールケース２００の内部との間の空間で所定の長さを確保できるように少なくとも１回曲げられた状態で備えられるため、このように曲げ部分が上記スウェリング時に伸ばされながら上記電極リード１５０側へ加えられたテンションを軽減させることができる。
【００４９】
そのため、本実施例においては、上記バッテリーモジュール１０のスウェリング時、上記バスバーユニット３００と接続された電極リード１５０が上記バッテリーセル１００の膨張によって上記バスバーユニット３００から離脱または切断されることを、より効果的に防止することができる。
【００５０】
本実施例においては、上記バッテリーモジュール１０のスウェリング時、上記バッテリーセル１００の電極リード１５０の離脱及び切断を防止することができるので、周辺の電装品や隣接した他の電極リード１５０との短絡などの危険性が大幅に減少する。
【００５１】
したがって、本実施例においては、上記バッテリーモジュール１０のスウェリング時における上記バッテリーモジュール１０の爆発や火事の危険性を大幅に改善することができる。
【００５２】
図５は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。
【００５３】
図５を参照すれば、バッテリーパック１は、前述の実施例による少なくとも一つのバッテリーモジュール１０及び上記少なくとも一つのバッテリーモジュール１０をパッケージングするパックケース５０を含み得る。
【００５４】
このような上記バッテリーパック１は、自動車の燃料源として、自動車に備えられ得る。例えば、上記バッテリーパック１は、電気自動車、ハイブリッド自動車、及びその他のバッテリーパック１を燃料源として使用可能な方式で自動車に備えられ得る。
【００５５】
また、上記バッテリーパック１は、上記自動車の外にも二次電池を用いる電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）など、その他の装置や器具及び設備などにも備えられ得る。
【００５６】
このように、本実施例による上記バッテリーパック１や、上記自動車のような上記バッテリーパック１を備える装置や器具及び設備は、前述の上記バッテリーモジュール１０を含むことから、前述のバッテリーモジュール１０による長所を全て有するバッテリーパック１及びこれを備える自動車などの装置や器具及び設備などを具現することができる。
【００５７】
以上のような多様な実施例において、バッテリーモジュール１０のスウェリング時、バスバーユニット３００からバッテリーセル１００の電極リード１５０、１７０の離脱を防止することができるバッテリーモジュール１０、これを含むバッテリーパック１及び自動車を提供することができる。
【００５８】
また、以上のような多様な実施例によって、バッテリーモジュール１０のスウェリング時、バスバーユニット３００と接続されたバッテリーセル１００の電極リード１５０、１７０が膨張力により受けるテンションを軽減させることができるバッテリーモジュール１０、これを含むバッテリーパック１及び自動車を提供することができる。
【００５９】
以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、特許請求の範囲において記載される本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはいけない。
【符号の説明】
【００６０】
１  バッテリーパック
１０  バッテリーモジュール
５０  パックケース
１００  バッテリーセル
１５０  電極リード
１７０  電極リード
２００  モジュールケース
３００  バスバーユニット
３２０  バスバーフレーム
３２５  スロット
３５０  接続バスバー
Ｃ  中心部
Ｅ  最外郭
【図１】
2020527278.tif 000003
【図２】
2020527278.tif 000004
【図３】
2020527278.tif 000005
【図４】
2020527278.tif 000006
【図５】
2020527278.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月10日(2020.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーモジュールであって、
相互に積層される複数個のバッテリーセルと、
前記複数個のバッテリーセルの電極リードと電気的に接続されるバスバーユニットと、を含み、
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、
所定の長さの確保のために少なくとも一回曲がっており、前記複数個のバッテリーセルのスウェリングによる膨張によって少なくとも部分的に伸ばされることを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記複数個のバッテリーセルのうち該複数個のバッテリーセルの積層方向の最外郭に配置されるバッテリーセルの電極リードは、残りのバッテリーセルの電極リードよりも長い長さを有すると共に、残りのバッテリーセルの電極リードよりも曲げ回数が多い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】
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、
前記複数個のバッテリーセルの積層方向の中心部から最外郭側へ進むほど、長さが長くなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、
前記複数個のバッテリーセルの積層方向の中心部から最外郭側へ進むほど、曲げ回数が増加す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】
前記複数個のバッテリーセルの電極リードは、
前記複数個のバッテリーセルの積層方向の中心部を基準として対称的な形状を有するように配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記バスバーユニットは、
前記複数個のバッテリーセルの少なくとも一側を覆うバスバーフレームと、
前記バスバーフレームに備えられ、前記複数個のバッテリーセルの電極リードと相互接続される接続バスバーと、を含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
少なくとも一つの請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールと、
前記バッテリーモジュールをパッケージングするパックケースと、を含む、バッテリーパック。
【請求項８】
少なくとも一つの請求項７に記載のバッテリーパックを含む、自動車。
【国際調査報告】
2020527278.tif 000008
2020527278.tif 000009
2020527278.tif 000010
2020527278.tif 000011