JP2022545413A - バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び自動車 - Google Patents

バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び自動車 Download PDF

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Abstract

本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールは、バッテリーセル、バッテリーセルを収容するモジュールケース、及び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アセンブリを含み、バスバーアセンブリは、バッテリーセルの少なくとも一側に配置されるバスバーフレーム、バッテリーセルの電極リードを貫通させるリードスロット、バッテリーセルの電極リードと連結されるセンシングバスバー、及びセンシングバスバーの少なくとも一端部に取り付けられ、センシングバスバーの少なくとも一端部を囲む短絡防止部材を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び自動車に関する。
本出願は、２０２０年２月１３日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００１７８７６号に基づく優先権を主張し、当該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。
製品群毎の適用性が高く、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、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）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という一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。
現在、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の二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池セル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数のバッテリーセルを直列で接続してバッテリーパックを構成することがある。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に合わせて、複数のバッテリーセルを並列で接続してバッテリーパックを構成することもある。したがって、バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は求められる出力電圧または充放電容量によって多様に設定され得る。
一方、複数のバッテリーセルを直列／並列で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を含むバッテリーモジュールをまず構成し、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付け加えることで、バッテリーパックを構成する方法が一般的である。
従来のバッテリーモジュールの場合、温度変化などの環境変化に晒されると、バッテリーモジュールの内部に結露が発生することがある。このような結露現象によって凝結した水はバッテリーモジュールの内部に所定の高さまで満たされ得る。そして、このような凝結した水によってバッテリーモジュール内部のセンシングバスバー同士の間で短絡が発生する危険性がある。
そこで、バッテリーモジュールの内部に結露が発生したとき、センシングバスバーの短絡を防止することができる方案が求められている。
したがって、本発明は、バッテリーモジュールの内部に結露が発生したとき、センシングバスバーの短絡を防止することができるバッテリーモジュール、該バッテリーモジュール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。
上記の目的を達成するため、本発明は、複数のバッテリーセルと、複数のバッテリーセルを収容するモジュールケースと、モジュールケース内に備えられ、複数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アセンブリと、を含み、バスバーアセンブリは、複数のバッテリーセルの少なくとも一側に配置されるバスバーフレームと、バスバーフレームに備えられ、複数のバッテリーセルの電極リードを貫通させる複数のリードスロットと、複数のリードスロットに対向して配置され、複数のバッテリーセルの電極リードと連結される複数のセンシングバスバーと、複数のセンシングバスバーの少なくとも一端部に取り付けられ、複数のセンシングバスバーの少なくとも一端部を囲む複数の短絡防止部材と、を含む、バッテリーモジュールを提供する。
複数の短絡防止部材は、複数のセンシングバスバーの下端部に取り付けられ得る。
複数の短絡防止部材には、それぞれのセンシングバスバーの下端部を収容可能な短絡防止溝が設けられ得る。
短絡防止溝は、それぞれのセンシングバスバーの下端部に対応する形状を有し得る。
短絡防止溝の上端には、それぞれのセンシングバスバーの下端部を挿入可能に開口が設けられ得る。
複数の短絡防止部材は、それぞれのセンシングバスバーの下端部を囲むように絶縁コーティングされてなり得る。
複数の短絡防止部材は、絶縁材質を含み得る。
複数の短絡防止部材は、ラバー材質で設けられ得る。
また、本発明は、上述した実施形態による少なくとも一つのバッテリーモジュールと、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。
さらに、本発明は、上述した実施形態による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。
以上のような多様な実施形態によって、バッテリーモジュールの内部に結露が発生したとき、センシングバスバーの短絡を防止することができるバッテリーモジュール、該バッテリーモジュール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。
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形態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ものであるため、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。
本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールを説明するための図である。 図１のバッテリーモジュールの分解斜視図である。 図１のバッテリーモジュールのバスバーアセンブリを説明するための図である。 図３のバスバーアセンブリの主要部を説明するための図である。 図３のバスバーアセンブリの主要部を説明するための図である。 図１のバッテリーモジュールに結露が発生したとき、センシングバスバーの短絡防止を説明するための図である。 図１のバッテリーモジュールに結露が発生したとき、センシングバスバーの短絡防止を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックを説明するための図である。 本発明の一実施形態による自動車を説明するための図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明することで本発明をより明確にする。後述する実施形態は発明の理解を助けるため例示的に示されるものであり、本発明が後述する実施形態から多様に変形されて実施できることを理解せねばならない。また、発明の理解を助けるため、添付された図面は、実際の縮尺ではなく、一部構成要素の寸法が誇張して示され得る。
図１は本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールを説明するための図であり、図２は図１のバッテリーモジュールの分解斜視図であり、図３は図１のバッテリーモジュールのバスバーアセンブリを説明するための図であり、図４及び図５は図３のバスバーアセンブリの主要部を説明するための図である。
図１～図５を参照すると、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、絶縁カバー３００及びバスバーアセンブリ５００を含み得る。
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、角形二次電池、または円筒型二次電池であり得る。以下、本実施形態では、バッテリーセル１００がパウチ型二次電池であることに限定して説明する。
バッテリーセル１００は、複数で備えられ、相互電気的に接続され得る。このような複数のバッテリーセル１００は、それぞれ、一対の電極リード１５０を含み得る。
一対の電極リード１５０は、バッテリーセル１００の両端に備えられ得る。このような一対の電極リード１５０は、後述するバスバーアセンブリ５００を通じて相互電気的に接続され得る。
モジュールケース２００は、複数のバッテリーセル１００を収容し得る。そのため、モジュールケース２００には、複数のバッテリーセル１００を収容するための収容空間が設けられ得る。
モジュールケース２００は、ベースプレート２１０、エンドプレート２３０、トッププレート２５０及びサイドプレート２７０を含み得る。
ベースプレート２１０は、モジュールケース２００の底部を形成し、複数のバッテリーセル１００を支持し得る。そのため、ベースプレート２１０は、複数のバッテリーセル１００の下部を支持可能な面積を有し得る。
エンドプレート２３０は、モジュールケース２００の前方及び後方を形成し、一対で備えられ得る。このようなエンドプレート２３０は、ベースプレート２１０と結合され得る。
トッププレート２５０は、モジュールケース２００の上部を形成し、複数のバッテリーセル１００の上側を覆い得る。このようなトッププレート２５０は、一対のエンドプレート２３０及び後述する一対のサイドプレート２７０のうち少なくとも一つと結合され得る。
サイドプレート２７０は、モジュールケース２００の両側を形成し、一対で備えられ得る。このようなサイドプレート２７０は、ベースプレート２１０、一対のエンドプレート２３０及びトッププレート２５０と結合され得る。
絶縁カバー３００は、一対のエンドプレート２３０と後述するバスバーアセンブリ５００との間に配置され得る。このような絶縁カバー３００は、絶縁機能の外にも、外部衝撃などによる複数のバッテリーセル１００への衝撃などを緩衝する役割も果たすことができる。
バスバーアセンブリ５００は、モジュールケース２００内に備えられ、複数のバッテリーセル１００の電極リード１５０と電気的に接続され得る。このようなバスバーアセンブリ５００は、複数のバッテリーセル１００の電圧をセンシングし得る。
バスバーアセンブリ５００は、バスバーフレーム５１０、リードスロット５３０、センシングバスバー５５０及び短絡防止部材５７０を含み得る。
バスバーフレーム５１０は、複数のバッテリーセル１００の少なくとも一側に配置され得る。具体的には、バスバーフレーム５１０は、複数のバッテリーセル１００の前方及び後方のうち少なくとも一方に配置され得る。
リードスロット５３０は、バスバーフレーム５１０に備えられ、複数で設けられ得る。複数のリードスロット５３０は、バスバーフレーム５１０の前後方向に沿って複数のバッテリーセル１００の電極リード１５０を貫通させ得る。
センシングバスバー５５０は、複数で備えられ得る。複数のセンシングバスバー５５０は、複数のリードスロット５３０に対向して配置され、複数のリードスロット５３０を貫通した複数のバッテリーセル１００の電極リード１５０と接続され得る。
短絡防止部材５７０は、複数で備えられ得る。複数の短絡防止部材５７０は、複数のセンシングバスバー５５０の少なくとも一端部に取り付けられ、複数のセンシングバスバー５５０の少なくとも一端部を囲み得る。
複数の短絡防止部材５７０は、モジュールケース２００の内部の結露現象によって凝結した水が満たされる場合、複数のセンシングバスバー５５０の短絡を防止できるように、絶縁材質を含み得る。
具体的には、複数の短絡防止部材５７０はラバー材質で設けられ得る。一方、複数の短絡防止部材５７０は、それぞれのセンシングバスバー５５０の下端部を囲むように絶縁コーティングされてもよい。
このような複数の短絡防止部材５７０は、複数のセンシングバスバー５５０の下端部に取り付けられ得る。より具体的には、複数の短絡防止部材５７０には、それぞれ、それぞれのセンシングバスバー５５０の下端部を収容可能な短絡防止溝５７５が設けられ得る。
短絡防止溝５７５は、それぞれのセンシングバスバー５５０の下端部に対応する形状を有し得る。このような短絡防止溝５７５の上端には、それぞれのセンシングバスバー５５０の下端部が挿入されるように開口５７７が設けられ得る。
以下、このような本実施形態による短絡防止部材５７０による、結露発生時のセンシングバスバー５５０の短絡防止メカニズムについてより具体的に説明する。
図６及び図７は、図１のバッテリーモジュールに結露が発生したとき、センシングバスバーの短絡防止を説明するための図である。
図６及び図７を参照すると、バッテリーモジュール１０の場合、温度変化などの環境変化に晒されると、バッテリーモジュール１０の内部に結露が発生することがある。このような結露現象によって内部水蒸気が満たされながら凝結した水Ｗがバッテリーモジュール１０のモジュールケース２００の内部に所定の高さまで溜まり得る。
このとき、本実施形態による短絡防止部材５７０は絶縁材質であって、センシングバスバー５５０の下端部を囲むため、このような凝結した水Ｗによるセンシングバスバー５５０の短絡を効果的に防止でき、電極リード１５０同士の間の短絡の危険性も効果的に減らすことができる。
図８は本発明の一実施形態によるバッテリーパックを説明するための図であり、図９は本発明の一実施形態による自動車を説明するための図である。
図８及び図９を参照すると、バッテリーパック１は、上述した実施形態による少なくとも一つのバッテリーモジュール１０、及び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。
このようなバッテリーパック１は自動車の燃料源として、自動車Ｖに備えられ得る。例えば、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バッテリーパック１を燃料源として使用可能なその他の方式で自動車Ｖに備えられ得る。
また、バッテリーパック１は、自動車Ｖの外にも、二次電池を用いる電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのその他の装置や器具及び設備などにも備えられることは言うまでもない。
このように、本実施形態によるバッテリーパック１、及び自動車のようなバッテリーパック１を備える装置や器具及び設備は、上述したバッテリーモジュール１０を含むため、上述したバッテリーモジュール１０による長所をすべて有するバッテリーパック１及びこのようなバッテリーパック１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。
以上のような多様な実施形態によって、バッテリーモジュール１０の内部に結露が発生したとき、センシングバスバー５５０の短絡を防止できるバッテリーモジュール１０、このようなバッテリーモジュール１０を含むバッテリーパック１及び自動車Ｖを提供することができる。
以上、本発明の望ましい実施形態を図示し説明したが、本発明が上述した特定の実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。
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
２００ モジュールケース
２１０ ベースプレート
２３０ エンドプレート
２５０ トッププレート
２７０ サイドプレート
３００ 絶縁カバー
５００ バスバーアセンブリ
５１０ バスバーフレーム
５３０ リードスロット
５５０ センシングバスバー
５７０ 短絡防止部材
５７５ 短絡防止溝
５７７ 開口
Ｖ 自動車
Ｗ 凝結した水

Claims (10)

  1. 複数のバッテリーセルと、
    前記複数のバッテリーセルを収容するモジュールケースと、
    前記モジュールケース内に備えられ、前記複数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アセンブリと、を含むバッテリーモジュールであって、
    前記バスバーアセンブリは、
    前記複数のバッテリーセルの少なくとも一側に配置されるバスバーフレームと、
    前記バスバーフレームに備えられ、前記複数のバッテリーセルの電極リードを貫通させる複数のリードスロットと、
    前記複数のリードスロットに対向して配置され、前記複数のバッテリーセルの電極リードと連結される複数のセンシングバスバーと、
    前記複数のセンシングバスバーの少なくとも一端部に取り付けられ、前記複数のセンシングバスバーの前記少なくとも一端部を囲む複数の短絡防止部材と、を含む、バッテリーモジュール。
  2. 前記複数の短絡防止部材は、前記複数のセンシングバスバーの下端部に取り付けられる、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  3. 前記複数の短絡防止部材には、それぞれのセンシングバスバーの下端部を収容可能な短絡防止溝が設けられる、請求項１又は２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記短絡防止溝は、それぞれのセンシングバスバーの下端部に対応する形状を有する、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記短絡防止溝の上端には、それぞれのセンシングバスバーの下端部を挿入可能に開口が設けられる、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記複数の短絡防止部材は、それぞれのセンシングバスバーの下端部を囲むように絶縁コーティングされてなる、請求項１又は２に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記複数の短絡防止部材は、絶縁材質を含む、請求項１又は２に記載のバッテリーモジュール。
  8. 前記複数の短絡防止部材は、ラバー材質で設けられる、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
  9. 請求項１に記載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。
  10. 請求項９に記載の少なくとも一つのバッテリーパックを含む、自動車。
JP2022510200A 2020-02-13 2021-01-13 バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び自動車 Active JP7346715B2 (ja)

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