(57)【要約】  本発明は、バッテリーモジュールを開示する。本発明によるバッテリーモジュールは、パウチ型バッテリーセルが並んで立てられ、水平方向に積層されるように構成されたセル積層体と、前記セル積層体を収納するモジュールハウジングと、を有するバッテリーモジュールであって、前記モジュールハウジングは、四角の板状に設けられ、前記セル積層体の下部で前記セル積層体を支持する下面板と、前記下面板における相互に対向する両エッジ領域から各々鉛直上方向に対して鋭角をなすように上方へ延びて形成され、上方へ進むほど間隔が狭くなり、弾性を有する、第１左側加圧板及び第１右側加圧板と、を含み、前記第１左側加圧板及び前記第１右側加圧板が弾性的に付勢され、前記セル積層体の両サイド面を加圧できる。
2020520060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パウチ型バッテリーセルが並んで立てられ、水平方向に積層されるように構成されたセル積層体と、前記セル積層体を収納するモジュールハウジングと、を有するバッテリーモジュールであって、
前記モジュールハウジングは、
四角の板状に設けられた下面板であって、前記セル積層体の下部で前記セル積層体を支持する下面板と、
前記下面板における相互に対向する両エッジ領域から各々鉛直上方向に対して鋭角をなすように上方へ延びて形成された第１左側加圧板及び第１右側加圧板であって、上方へ進むほど間隔が狭くなり、弾性を有する、第１左側加圧板及び第１右側加圧板と、
を含み、
前記第１左側加圧板及び前記第１右側加圧板が弾性的に付勢され、前記セル積層体の両サイド面を加圧することを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記モジュールハウジングが、
前記第１左側加圧板及び前記第１右側加圧板の上端部に溶接またはボルト結合して前記セル積層体の上部を覆う上面板をさらに含む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】
前記モジュールハウジングは、
四角の板状に設けられた上面板であって、前記セル積層体の上部から前記セル積層体の上部を覆う上面板と、
弾性を有する第２左側加圧板及び第２右側加圧板であって、前記上面板における両エッジ領域から各々下方へ延びて形成され、前記第２左側加圧板が前記第１左側加圧板の外面に密着するように弾性的に付勢され、第２右側加圧板が前記第１右側加圧板の外面に密着するように弾性的に付勢される、第２左側加圧板及び第２右側加圧板と、
をさらに含む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４】
前記第２左側加圧板及び前記第２右側加圧板が前記下面板の縁端内側に位置するように、前記第１左側加圧板及び前記第１右側加圧板が、前記下面板の縁端より所定の間隔の内側から上方へ延びて形成された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２左側加圧板及び前記第２右側加圧板の下端部が、前記下面板の上面に溶接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】
四角の板状の下面板と、前記下面板における相互に対向する両エッジ領域から各々鉛直上方向に対して鋭角をなすように上方へ延びて形成され、上方へ進むほど間隔が狭くなり、弾性を有する、第１左側加圧板及び第１右側加圧板と、から構成された第１モジュールハウジング、及び前記第１モジュールハウジングに収納されるセル積層体を設ける段階と、
前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板を弾性限界以内で引っ張って間隔を広げ、前記セル積層体を前記第１モジュールハウジングの内部に挿入した後、前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板を放すことで前記セル積層体の両サイド面を加圧する段階と、
を含むことを特徴とするバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項７】
前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板の上端部に上面板を溶接またはボルト結合する段階をさらに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の製造方法。
【請求項８】
四角の板状の上面板と、前記上面板における相互に対向する両エッジ領域から各々鉛直下方向に対して鋭角をなすように下方へ延びて形成され、下方へ進むほど間隔が狭くなり、弾性を有する、第２左側加圧板及び第２右側加圧板と、から構成された第２モジュールハウジングを設ける段階と、
前記第２左側加圧板及び第２右側加圧板を弾性限界以内で引っ張って間隔を広げ、前記上面板を前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板の上端部にかぶせた後、前記第２左側加圧板及び第２右側加圧板を放して前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板を加圧する段階と、
をさらに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の製造方法。
【請求項９】
前記第２左側加圧板及び前記第２右側加圧板の下端部を前記第１モジュールハウジングに溶接またはボルト結合する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
【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及びその製造方法に関し、より詳しくは、セル組立体を加圧できるモジュールハウジングを備えたバッテリーモジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年１１月３０日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１６２８６１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】
現在、広く使用される二次電池の種類には、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の作動電圧は約２．５Ｖ〜４．２Ｖである。したがって、これより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するか、充放電容量に応じて複数の二次電池セルを直列及び並列接続してバッテリーモジュールを構成することがある。
【０００４】
複数の二次電池セルを直列／並列に接続して中・大型バッテリーモジュールを構成する場合、エネルギー密度が高くかつ積層が容易なリチウム−ポリマーパウチ型二次電池セルをよく用い、これらを積層してセル組立体を先に構成する。その後、セル組立体をモジュールハウジングでパッケージングして保護し、二次電池セルの電気的接続及び電圧測定のために電装部品を追加してバッテリーモジュールを構成する方法が通常である。
【０００５】
ところが、リチウム−ポリマーパウチ型二次電池は通常、アルミニウムラミネートシートで電極組立体を囲む形態で設けられるため、サイズが小さいことと重量に比べてエネルギー密度が高いことという長所があるが、機械的剛性が弱いことという短所がある。特に、リチウム−ポリマーパウチ型二次電池の場合、反復的な充放電過程で電極が厚くなるか、または副反応によって内部電解質が分解されてガスが発生し得る。この際、電極の膨張及び／または発生したガスによってパウチ型二次電池セルが脹れ上がる現象を「スウェリング現象」と呼ぶ。因みに、スウェリング現象は、充放電時における電極膨張による要因にさらに起因する。
【０００６】
このようなパウチ型二次電池セルのスウェリング現象がひどくなる場合、二次電池セルの性能が低下するだけでなく、モジュールハウジングの外形を変化させてしまい、バッテリーモジュールの構造的安定性に悪影響を及ぼし得る。
【０００７】
現在までの研究によれば、積層されている二次電池セルを組立初期から強く加圧する場合、相対的にスウェリング現象による厚さの膨張が小くなると知られている。このことから、スウェリング現象防止技術のうち、二次電池セル同士の間に圧迫パッドを挿入して膨張力を分散させる技術や、例えば、日本公開特許公報第２０１３−０８９５６６号に開示されているように、バッテリーモジュールをストラップ（ｓｔｒａｐ）で締めて圧迫する技術が知られている。
【０００８】
しかし、圧迫パッドを用いる場合、その体積だけ二次電池セルを収容できる空間が減少してしまい、バッテリーモジュールの単位体積当たりのエネルギー密度面で不利であり、ストラップを用いる場合、ストラップで締められた部分と締められていない部分との圧力が均一に作用しない問題と、ストラップの組立工程及び部品数が増加するという問題がある。したがって、このような問題点が改善可能な組立構造を備えたバッテリーモジュールの開発が必要な実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、別の部品を用いることなく加圧状態でバッテリーセルを収納することができるバッテリーモジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるバッテリーモジュールは、パウチ型バッテリーセルが並んで立てられ、水平方向に積層されるように構成されたセル積層体と、前記セル積層体を収納するモジュールハウジングと、を有するバッテリーモジュールであって、
前記モジュールハウジングは、四角の板状に設けられた下面板であって、前記セル積層体の下部で前記セル積層体を支持する下面板と、前記下面板における相互に対向する両エッジ領域から各々鉛直上方向に対して鋭角をなすように上方へ延びて形成された第１左側加圧板及び第１右側加圧板であって、上方へ進むほど間隔が狭くなり、弾性を有する、第１左側加圧板及び第１右側加圧板と、を含み、前記第１左側加圧板及び前記第１右側加圧板が弾性的に付勢され、前記セル積層体の両サイド面を加圧し得る。
【００１２】
前記モジュールハウジングは、前記第１左側加圧板及び前記第１右側加圧板の上端部に溶接またはボルト結合して前記セル積層体の上部を覆う上面板をさらに含み得る。
【００１３】
前記モジュールハウジングは、四角の板状に設けられた上面板であって、前記セル積層体の上部から前記セル積層体の上部を覆う上面板と、弾性を有する第２左側加圧板及び第２右側加圧板であって、前記上面板における両エッジ領域から各々下方へ延びて形成され、前記第２左側加圧板が前記第１左側加圧板の外面に密着するように弾性的に付勢され、前記第２右側加圧板が前記第１右側加圧板の外面に密着するように弾性的に付勢される、第２左側加圧板及び第２右側加圧板と、をさらに含み得る。
【００１４】
前記第２左側加圧板及び前記第２右側加圧板が前記下面板の縁端内側に位置するように、前記第１左側加圧板及び前記第１右側加圧板が、前記下面板の縁端より所定間隔の内側から上方へ延びて形成され得る。
【００１５】
前記第２左側加圧板及び前記第２右側加圧板の下端部が、前記下面板の上面に溶接され得る。
【００１６】
本発明によるバッテリーモジュールの製造方法は、四角の板状の下面板と、前記下面板における相互に対向する両エッジ領域から各々鉛直上方向に対して鋭角をなすように上方へ延びて形成され、上方へ進むほど間隔が狭くなり、弾性を有する、第１左側加圧板及び第１右側加圧板と、から構成された第１モジュールハウジング、及び前記第１モジュールハウジングに収納されるセル積層体を設ける段階と、前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板を弾性限界以内で引っ張って間隔を広げ、前記セル積層体を前記第１モジュールハウジングの内部に挿入した後、前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板を放すことで前記セル積層体の両サイド面を加圧する段階と、を含み得る。
【００１７】
前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板の上端部に上面板を溶接またはボルト結合する段階をさらに含み得る。
【００１８】
また、本発明の他面によれば、四角の板状の上面板と、前記上面板における相互に対向する両エッジ領域から各々鉛直下方向に対して鋭角をなすように下方へ延びて形成され、下部方向へ進むほど間隔が狭くなり、弾性を有する、第２左側加圧板及び第２右側加圧板と、から構成された第２モジュールハウジングを設ける段階と、前記第２左側加圧板及び第２右側加圧板を弾性限界以内で引っ張って間隔を広げ、前記上面板を前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板の上端部にかぶせた後、前記第２左側加圧板及び第２右側加圧板を放して前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板を加圧する段階と、をさらに含み得る。
【００１９】
前記第２左側加圧板及び前記第２右側加圧板の下端部を前記第１モジュールハウジングに溶接またはボルト結合する段階をさらに含み得る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一面によれば、別の部品を用いることなく加圧された状態でバッテリーセルをモジュールハウジングの内部に収納することができる。バッテリーセルが初期に強く加圧された状態でモジュールハウジングの内部に収納されることで、充放電時における体積膨張が抑制される。
【００２１】
本発明の他面によれば、バッテリーセルの圧迫に別の部品が不要であるため、製造コストを低減させることができる。
【００２２】
本発明のさらなる他面によれば、モジュールハウジングの組立に際し、溶接ないし締結が必要な個所が最小化するため、組立工程が簡素化する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの斜視図である。
【図２】図１のバッテリーモジュールにおいてセンシング組立体を分離した斜視図である。
【図３】本発明の一実施例による第１モジュールハウジングの斜視図である。
【図４】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを製造するための段階別工程図である。
【図５】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを製造するための段階別工程図である。
【図６】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの製造方法を示したフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを製造するための段階別工程図である。
【図８】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを製造するための段階別工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態は、通常の技術者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであり、図面における構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさや割合は、実際の大きさや割合を全的に反映することではない。
【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。
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの斜視図であり、図２は、図１のバッテリーモジュールからセンシング組立体を分離した斜視図である。
【００２８】
これらの図面を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０は、セル積層体１００、センシング組立体２００、及びモジュールハウジング３００を含み得る。
【００２９】
前記セル積層体１００は、広い面が相互に対面するように積層されたパウチ型バッテリーセル１１０から構成された二次電池の集合体であり得る。より正確に言えば、本発明のセル積層体１００は、複数のパウチ型バッテリーセル１１０が並んで立てられ、水平方向に積層された形態であって、モジュールハウジング３００に収納された二次電池の集合体であり得る。
【００３０】
ここで、パウチ型バッテリーセル１１０は、パウチ外装材、前記パウチ外装材に収納可能に設けられた電極組立体、及び電解質から構成された二次電池を意味する。例えば、パウチ型外装材は、二つのパウチから構成され得、そのうち少なくとも一つには凹んだ内部空間が形成され得る。そして、このようなパウチの内部空間に電極組立体が収納され得る。二つのパウチの周囲を相互に溶着することで、電極組立体が収容された内部空間が密閉され得る。
【００３１】
前記電極組立体に電極リード１１１が取り付けられ得、このような電極リード１１１がパウチ外装材の溶着部の間に介在され、パウチ外装材の外部に露出することでバッテリーセル１１０の電極端子として機能できる。
【００３２】
センシング組立体２００は、便宜上詳しくは図示していないが、複数のバスバー、前記バスバーの一端が接続する印刷回路基板、及びこれらを一体で固定できる空間を提供し、モジュールハウジング３００の開放部を覆い得るように形成されたセンシング組立体２００のハウジングを含み得る。
【００３３】
バスバーは、電流の通路の役割を果す部品であって、銅やアルミニウムのような電気伝導性金属からなり、例えば、超音波溶接でバッテリーセル１１０の電極リード１１１と直列及び／または並列に接続し得る。このような複数のバスバーの一端は、印刷回路基板に接続し得る。印刷回路基板の上には、個別のバッテリーセル１１０の電圧の測定に必要な回路チップと、外部デバイスと通信するためのコネクターのような部品が備えられ得る。
【００３４】
このようなセンシング組立体２００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）と接続し、バッテリーセル１１０の電圧情報などをＢＭＳに提供でき、ＢＭＳは、前記電圧情報に基づいて充電や放電などのバッテリーセル１１０の動作を制御できる。
【００３５】
モジュールハウジング３００は、バッテリーセル１１０を内部に収納できる内部空間を有し、収納されたバッテリーセル１１０に対する機械的支持力を提供し、外部の衝撃などから保護する役割を果す構成である。したがって、モジュールハウジング３００は、剛性が確保されるように金属材質であることが望ましい。勿論、本発明の権利範囲が金属材質のモジュールハウジング３００に限定されることではない。例えば、モジュールハウジング３００は、非金属材質であるとしても、所定の弾性を有するものであれば、如何なる材質であってもよい。
【００３６】
図２に示したように、本発明の一実施例によるモジュールハウジング３００は、第１モジュールハウジング３１０及び上面板３２１で構成され得る。
【００３７】
詳しくは後述するが、本実施例の場合、第１モジュールハウジング３１０を以ってセル積層体１００を圧迫できるため、従来のストラップのような圧迫用部品がなくても充放電時におけるバッテリーセル１１０のスウェリング程度を低下させることができる。また、従来バッテリーセル１１０同士間に介在していた圧迫パッドを省略してもよいので、バッテリーモジュール１０のエネルギー密度を向上させることもできる。勿論、必要に応じて本発明によるモジュールハウジング３００に従来のストラップ及び圧迫パッドを追加してバッテリーセル１１０に対する加圧力をさらに高める構成にすることも可能である。  
【００３８】
図３を参照して、本実施例によるモジュールハウジング３００を構成する第１モジュールハウジング３１０を詳しく見れば、第１モジュールハウジング３１０は、下面板３１１、第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３を含み得る。但し、前記第１モジュールハウジング３１０を構成する下面板３１１、第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３は、概念的に区分される要素であって、この３個の板を一体で成形可能であることは勿論である。
【００３９】
前記下面板３１１は、予め決定された面積を有する四角の板状であって、セル積層体１００の下部でセル積層体１００を支持する役割を果す。ここで、前記予め決定された面積は、バッテリーセル１１０の長さＬと、セル積層体１００を構成する複数のバッテリーセル１１０全体の厚さＴとの積となる面積（Ｌ×Ｔ）であり得る。
【００４０】
第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３は、モジュールハウジング３００の壁体を形成する構成であって、セル積層体１００の両サイド面に対応するように設けられ得る。
【００４１】
前記第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３は、前記下面板３１１における相互に対向する両エッジ領域から上方へ延びて形成され得る。ここで、前記両エッジ領域は、下面板３１１の長辺となる部分であって、バッテリーセル１１０の長さとほぼ一致し得る。
【００４２】
特に、本発明による第１モジュールハウジング３１０は、弾性を有する金属材質として設けられ、第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３が下面板３１１の内側方向へ所定の角度（θ）だけ窄められるように成形され得る。
【００４３】
言い換えれば、前記第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３は、前記下面板３１１の両エッジ領域から各々鉛直上方向に対して鋭角（θ）をなすように上方へ延び、上方へ進むほどこれら加圧板の間の間隔が狭くなる形態であり得る。
【００４４】
このような第１モジュールハウジング３１０は弾性を有するため、前記第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３を引っ張ってから放すと、元の状態に戻る。この際、第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３の弾性復元力がセル積層体１００の両サイド面を加圧する力として作用する。
【００４５】
上面板３２１は、セル積層体１００の上部を覆う四角の板状であって、下面板３１１に対応する面積を有するように設けられ得る。このような上面板３２１は、第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３の上端部に溶接またはボルト結合し得る。
【００４６】
したがって、本実施例によるモジュールハウジング３００は、前記第１モジュールハウジング３１０と前記上面板３２１との結合によって四角の管状として提供され得る。
【００４７】
以下では、このような構成を有するモジュールハウジング３００を用いて本発明によるバッテリーモジュール１０の製造方法をより具体的に説明する。
【００４８】
図４及び図５は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０を製造するための段階別工程図であり、図６は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０の製造方法を示したフローチャートである。
【００４９】
本発明によるバッテリーモジュール１０の製造方法は、第１モジュールハウジング３１０、上面板３２１及び第１モジュールハウジング３１０に収納されるセル積層体１００を設ける段階Ｓ１０と、このようなセル積層体１００を前記第１モジュールハウジング３１０に挿入してから加圧する段階Ｓ２０と、を含み得る。
【００５０】
先ず、弾性を有する金属板を成形して第１モジュールハウジング３１０を設ける。この際、上述したように、第１モジュールハウジング３１０は、第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３が下面板３１１の内側へ若干窄められた形態を有する。そして、セル積層体１００は、前記第１モジュールハウジング３１０に収納可能な個数だけのパウチ型バッテリーセル１１０を積層して設ける。
【００５１】
第１モジュールハウジング３１０の下面板３１１は、その幅がセル積層体１００を構成するバッテリーセル１１０の全体厚さに対応するように設ける。言い換えれば、セル積層体１００は、予め設けた個数のパウチ型バッテリーセル１１０を立てて左右方向へ積層した形態で設けられ、前記下面板３１１は、その幅が前記予め設けた個数のパウチ型バッテリーセル１１０の全体厚さの和とほぼ一致する。
【００５２】
例えば、本実施例のセル積層体１００は、合計８個のパウチ型バッテリーセル１１０を左右方向へ積層して構成されたものであり、第１モジュールハウジング３１０の下面板３１１の幅は、このような合計８個のパウチ型バッテリーセル１１０の全体厚さとなるサイズを有するように製作されたものであり得る。
【００５３】
その後、図４に示したように、セル積層体１００を挿入できる空間の確保のために、第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３を外側方向に引っ張ってこれらの間隔を広げた後、セル積層体１００を第１モジュールハウジング３１０の内部空間に挿入する。
【００５４】
その後、第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３を放せば、図５の（ａ）のように、前記第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３が窄められながらセル積層体１００の両サイド面を圧迫するようになる。
【００５５】
このようにバッテリーセル１１０が初期加圧状態で第１モジュールハウジング３１０の内部空間に拘束されるため、固定性を確保することができるだけでなく、充放電時、スウェリングによる厚さの膨張を抑制することができる。
【００５６】
その後、上面板３２１を、前記第１左側加圧板３１２及び前記第１右側加圧板３１３の上端部に溶接して付着する（Ｓ３０）。例えば、図５の（ｂ）に示したように、上面板３２１の両エッジ領域を第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３の上端部の上に載せ、接触部分に溶接Ｗを行ってセル積層体１００の上部を覆い得る。
【００５７】
このような上面板３２１は、セル積層体１００の上部を覆うだけではなく、セル積層体１００に初期加圧力が印加された状態の第１左側加圧板３１２と第１右側加圧板３１３との間隔が一定に維持されるように第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３を把持する役割を果す。
【００５８】
このように製作された本実施例によるモジュールハウジング３００は、最終的に角管の形態で提供され得る。バッテリーセル１１０の電極リード１１１は、前記モジュールハウジング３００の開放された前面部及び後面部を通して外部に露出でき、このような電極リード１１１、１１１にバスバーを、例えば、超音波溶接によって電気的に接続させることができる。その後、センシング組立体２００のハウジングをモジュールハウジング３００の前面部及び後面部に装着することでセル積層体１００が完全にパッケージングされる。
【００５９】
続いて、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュール１０の構成について説明する。前述の実施例と同じ参照符号は同一部材を示し、同一部材について重複した説明は省略し、前述の実施例との差異を中心にして説明する。
【００６０】
図７及び図８は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュール１０を製造するための段階別工程図である。
【００６１】
本発明の他の実施例によるバッテリーモジュール１０は、前述の実施例と比較すれば、第２モジュールハウジング３２０をさらに含んでいるため、セル積層体１００に対する初期加圧力がさらに強化するだけでなく、組立ての便宜性がさらに向上する。
【００６２】
前記第２モジュールハウジング３２０は、前記第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３を圧迫し、第１モジュールハウジング３１０を覆うように構成できる。このような第２モジュールハウジング３２０は、上面板３２１、第２左側加圧板３２２及び第２右側加圧板３２３を含み得る。前記第２モジュールハウジング３２０を構成する上面板３２１、第２左側加圧板３２２及び第２右側加圧板３２３は、概念的に区分される要素であって、この３個の板は、第１モジュールハウジング３１０のように弾性を有する金属材質として一体で成形できることは勿論である。
【００６３】
前記上面板３２１は、四角の板状であって前記セル積層体１００の上部から前記セル積層体１００の上部を覆うように設けられ得る。そして、前記第２左側加圧板３２２及び第２右側加圧板３２３は、上面板３２１の内側方向へ所定の角度に窄められるように設けられ得る。
【００６４】
即ち、前記第２左側加圧板３２２及び第２右側加圧板３２３は、各々上面板３２１における相互に対向する両エッジ領域から鉛直下方向に対して鋭角をなすように下方へ延びて形成され、下方へ進むほど間隔が狭くなるように設けられ得る。
【００６５】
このような第２モジュールハウジング３２０の第２左側加圧板３２２及び第２右側加圧板３２３は、上述した第１モジュールハウジング３１０の第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３のように、弾性限界以内で引っ張ってから放せば、元の状態に戻る。
【００６６】
したがって、第２モジュールハウジング３２０を、図８に示したように、第２左側加圧板３２２及び第２右側加圧板３２３を外側方向に引っ張って第１モジュールハウジング３１０を覆ってから放せば、第２左側加圧板３２２は、第１左側加圧板３１２に向けて弾性的に付勢されて密着でき、第２右側加圧板３２３は第２右側加圧板３２３に向けて弾性的に付勢されて密着できる。
【００６７】
このような第２モジュールハウジング３２０を含むバッテリーモジュール１０の製造方法は、図７に示したように、第１モジュールハウジング３１０にセル積層体１００を加圧する段階までは同一である。その後、前記第２左側加圧板３２２及び第２右側加圧板３２３を弾性限界以内で引っ張って間隔を広げ、前記上面板３２１を前記第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３の上端部に当接させた後、前記第２左側加圧板３２２及び第２右側加圧板３２３を放して、前記第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３を加圧することが相違する。
【００６８】
この場合、セル積層体１００が受ける圧迫力は、第１左側加圧板／第１右側加圧板の圧迫力に、第２左側加圧板／第２右側加圧板の圧迫力まで加えられて倍加され、前述の実施例に比べてバッテリーセル１１０への膨張抑制力がさらに強化される。
【００６９】
また、本実施例の場合、前記第２左側加圧板３２２及び前記第２右側加圧板３２３が、前記下面板３１１の縁端内側に位置するように前記第１左側加圧板３１２及び前記第１右側加圧板３１３は、前記下面板３１１の縁端より所定の間隔の内側から上方へ延び得る。これによって、下面板３１１の両縁端は、第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３に対して外側へ露出する。以下、前記下面板３１１の両縁端を溶接スポット部３１１ａとして言及する。
【００７０】
上述したように、第２モジュールハウジング３２０を第１モジュールハウジング３１０にかぶせた後、図８の（ｃ）のように、前記第２左側加圧板３２２及び第２右側加圧板３２３の下端部を、下面板３１１の溶接スポット部３１１ａに溶接Ｗできる。
【００７１】
前述した実施例の場合、上面板３２１を第１左側加圧板３１２及び第１右側加圧板３１３の上端部に載せて溶接を行うとき、溶接過程における若干の衝撃によって上面板３２１の位置がずれる恐れがあり、別のジグを用いて上面板３２１の位置を保持しなければならない。
【００７２】
これに対し、本実施例の場合、第２モジュールハウジング３２０が、第１モジュールハウジング３１０を強く圧迫しているため、第２左側加圧板／第２右側加圧板の下端部が溶接スポット部３１１ａに対してずれる恐れがないので、溶接工程がより容易になる。
【００７３】
勿論、前記第２左側加圧板／第２右側加圧板を第１モジュールハウジング３１０の第１左側加圧板３１２／第１右側加圧板３１３または下面板３１１にボルト締結してもよい。参照までに、本実施例によるモジュールハウジング３００は、第１モジュールハウジング３１０が第２モジュールハウジング３２０によって囲まれて圧迫されるように構成されるため、別の溶接ないしボルト締結を省略してもよい。
【００７４】
以上のように、本発明による構成と作用を有するバッテリーモジュール１０及びその製造方法によれば、別の部品を用いなくても初期の加圧状態でバッテリーセル１１０をモジュールハウジング３００の内部に収納でき、バッテリーセル１１０の充放電時における体積膨張を抑制することができる。また、モジュールハウジング３００の組立時、溶接ないし締結が必要な個所を最小化することができ、組立工程が簡素化する。
【００７５】
一方、バッテリーモジュールは、バッテリーセルの充放電を制御するための各種装置（図示せず）、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。このようなバッテリーモジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車または電力貯蔵装置のエネルギー源として用いることもできる。
【００７６】
以上のように、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で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。
【００７７】
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
【００７８】
１０  バッテリーモジュール
１００  セル積層体
１１０  パウチ型バッテリーセル
１１１  電極リード
２００  センシング組立体
３００  モジュールハウジング
３１０  第１モジュールハウジング
３１１  下面板
３１１ａ  溶接スポット部
３１２  第１左側加圧板
３１３  第１右側加圧板
３２０  第２モジュールハウジング
３２１  上面板
３２２  第２左側加圧板
３２３  第２右側加圧板
【図１】
2020520060.tif 000003
【図２】
2020520060.tif 000004
【図３】
2020520060.tif 000005
【図４（ａ）】
2020520060.tif 000006
【図４（ｂ）】
2020520060.tif 000007
【図５（ａ）】
2020520060.tif 000008
【図５（ｂ）】
2020520060.tif 000009
【図６】
2020520060.tif 000010
【図７（ａ）】
2020520060.tif 000011
【図７（ｂ）】
2020520060.tif 000012
【図７（ｃ）】
2020520060.tif 000013
【図８（ａ）】
2020520060.tif 000014
【図８（ｂ）】
2020520060.tif 000015
【図８（ｃ）】
2020520060.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月8日(2019.11.8)
【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】
並んで立てられた複数のパウチ型バッテリーセルから構成されたセル積層体と、前記セル積層体を収納するモジュールハウジングと、を有するバッテリーモジュールであって、
前記モジュールハウジングは、
前記セル積層体の下部で前記セル積層体を支持する下面板と、
前記下面板における相互に対向する両エッジ領域から各々鉛直上方向に対して鋭角をなすように上方へ延びる第１左側加圧板及び第１右側加圧板であって、上方へ進むほど間隔が狭くなっている、第１左側加圧板及び第１右側加圧板と、
を含み、
前記第１左側加圧板及び前記第１右側加圧板が弾性的に付勢され、前記セル積層体の両サイド面を加圧することを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記モジュールハウジングが、
前記第１左側加圧板及び前記第１右側加圧板の上端部に結合して前記セル積層体の上部を覆う上面板をさらに含む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】
前記モジュールハウジングは、
前記セル積層体の上部から前記セル積層体の上部を覆う上面板と、
前記上面板における両エッジ領域から各々下方へ延びて形成される第２左側加圧板及び第２右側加圧板であって、前記第２左側加圧板が前記第１左側加圧板の外面に密着するように弾性的に付勢され、第２右側加圧板が前記第１右側加圧板の外面に密着するように弾性的に付勢される、第２左側加圧板及び第２右側加圧板と、
をさらに含む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４】
前記第２左側加圧板及び前記第２右側加圧板が前記下面板の縁端内側に位置するように、前記第１左側加圧板及び前記第１右側加圧板が、前記下面板の縁端より所定の間隔の内側から上方へ延びて形成された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２左側加圧板及び前記第２右側加圧板の下端部が、前記下面板の上面に溶接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】
下面板と、前記下面板における相互に対向する両エッジ領域から各々鉛直上方向に対して鋭角をなすように上方へ延びて形成され、上方へ進むほど間隔が狭くなっている、第１左側加圧板及び第１右側加圧板と、から構成された第１モジュールハウジング、及び前記第１モジュールハウジングに収納されるセル積層体を設ける段階と、
前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板を弾性限界以内で引っ張って間隔を広げ、前記セル積層体を前記第１モジュールハウジングの内部に挿入した後、前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板を放すことで前記セル積層体の両サイド面を加圧する段階と、
を含むことを特徴とするバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項７】
前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板の上端部に上面板を結合する段階をさらに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の製造方法。
【請求項８】
上面板と、前記上面板における相互に対向する両エッジ領域から各々鉛直下方向に対して鋭角をなすように下方へ延びて形成され、下方へ進むほど間隔が狭くなっている、第２左側加圧板及び第２右側加圧板と、から構成された第２モジュールハウジングを設ける段階と、
前記第２左側加圧板及び第２右側加圧板を弾性限界以内で引っ張って間隔を広げ、前記上面板を前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板の上端部にかぶせた後、前記第２左側加圧板及び第２右側加圧板を放して前記第１左側加圧板及び第１右側加圧板を加圧する段階と、
をさらに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の製造方法。
【請求項９】
前記第２左側加圧板及び前記第２右側加圧板の下端部を前記第１モジュールハウジングに結合する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
【国際調査報告】
2020520060.tif 000017
2020520060.tif 000018
2020520060.tif 000019
2020520060.tif 000020