JP6675479B2 - クランプ方式の締結部材により結合された外装部材を備える電池モジュール - Google Patents
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Description
本出願は、２０１６年６月１５日出願の韓国特許出願第２０１６−００７４６７２号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として取り込まれる。
本発明は、クランプ方式の締結部材により結合された外装部材を備える電池モジュールに関する。
近年、モバイル機器の技術開発と需要の増加に伴い、エネルギー源としての充放電可能な二次電池の需要が急増しており、これに伴い、多種多様なニーズに応えられる二次電池への取り組みが盛んに行われている。また、二次電池は、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）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ−Ｉｎ ＨＥＶ）などの動力源としても注目されている。
このため、バッテリーだけで運行可能な電気自動車（ＥＶ）、バッテリー及び既存のエンジンを併用するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などが開発され、一部は商用化に至っている。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の二次電池としては、主としてニッケル水素金属（Ｎｉ−ＭＨ）二次電池が汎用されているが、最近には、高いエネルギー密度、高い放電電圧及び出力安定性を有するリチウム二次電池を使用する取り組みが盛んに行われており、一部は商用化段階にある。
このような二次電池が自動車の動力源又は電力貯蔵装置のように大容量を必要とするデバイス乃至装置に使われる場合、前記二次電池は、多数の電池セルが配列された構造の電池セルアセンブリー乃至電池モジュールの形態で用いられる。
一般に、このような電池セルアセンブリー又は電池モジュールは、前記デバイス乃至装置の様々な運用環境下で、前記電池セルアセンブリー又は電池モジュールを構成する電池セルの物理的な損傷に伴う性能の低下乃至安全性の低下を防止できるように、外面を覆う複数の外装部材により構造的な安定性を向上させる構造で用いられる。
図１及び図２は、従来の電池モジュールの様々な構造を概略的に示す分解図である。
まず、図１を参照すると、電池モジュール１００は、電池セルアセンブリー１１０及び電池セルアセンブリー１１０の外面を覆う外装部材を備えている。
まず、図１を参照すると、電池モジュール１００は、電池セルアセンブリー１１０及び電池セルアセンブリー１１０の外面を覆う外装部材を備えている。
電池セルアセンブリー１１０は、複数の電池セル１１１が互いに電極端子１１２部位において電気的に連結された状態で、一面方向に配列されている構造であって、全体的に六面体形状を呈する。
外装部材１２１、１２２は、第１の外装部材１２１及び第２の外装部材１２２を備えている。
第１の外装部材１２１及び第２の外装部材１２２は、電池セルアセンブリー１１０を構成する電池セル１１１の電極端子１１２の突出方向を基準として相対向する第１の面及び第２の面を除く残りの外面を覆う構造で結合される。
第１の外装部材１２１及び第２の外装部材１２２は、電池セルアセンブリー１１０を構成する電池セル１１１の電極端子１１２の突出方向を基準として相対向する第１の面及び第２の面を除く残りの外面を覆う構造で結合される。
第１の外装部材１２１は、電池セルアセンブリー１１０の第１の面及び第２の面を除く残りの外面のうち、隣り合う前面、上面及び背面を連続的に覆うように、垂直断面状の「コ」字状に折り曲げられた板状型構造からなっている。
第２の外装部材１２２は、電池セルアセンブリー１１０の前面及び背面を除く残りの外面のうち、第１の外装部材１２１により覆われる前面、上面及び背面を除く残りの下面を覆う一つの板状型構造からなっている。
第１の外装部材１２１及び第２の外装部材１２２は、互いに対応する周縁部位１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂが接触された状態で、溶接により結合されることにより、電池セルアセンブリー１１０を覆う構造からなっている。
図２を参照すると、第１の外装部材２２１及び第２の外装部材２２２は、電池セルアセンブリー２１０の相対向する第１の面及び第２の面を除く残りの外面のうち、それぞれ隣り合う一方側の面と上面、及び他方側の面と下面を連続的に覆うように、垂直断面状の「Ｌ」字状に折り曲げられた板状型構造からなっている。
前記構造を除く残りの構造は、図１の電池モジュールと同様である。
しかしながら、このような電池モジュールは、限られた空間における容量を最大化できるように、電池セルアセンブリーと外装部材との間に別途のカバー乃至保護部材が介在されていない状態で、前記外装部材が電池セルアセンブリーの外面を直接的に覆った状態で溶接により結合されるため、前記溶接過程において発生する火炎乃至飛散物により電池セル
アセンブリーが損傷を被る虞があるという問題がある。
また、このような火炎による電池セルアセンブリーの損傷は、火災及び電池セルアセンブリーの爆発などの危険を招く虞があるため、前記作業間の作業者の作業環境を悪化させる要因となる。
また、このような火炎による電池セルアセンブリーの損傷は、火災及び電池セルアセンブリーの爆発などの危険を招く虞があるため、前記作業間の作業者の作業環境を悪化させる要因となる。
更に、このような外装部材の溶接過程において、前記問題を最小化するための溶接部位を設定することも決して容易ではなく、この場合に、前記外装部材の結合のための溶接にかかる時間が長引いてしまうため、電池モジュールの製造にかかる時間及びコストもまた高騰せざるを得ないという問題もある。
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のが現状である。
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。
本出願人の発明者らは、深い研究を進め、且つ、様々な実験を重ねた末に、後述するように、第１の外装部材及び第２の外装部材が締結部材によりクランプ方式により結合されるように構成することにより、外装部材の結合のための溶接過程において発生し得る飛散物乃至火炎による電池セルアセンブリーの損傷を防ぎ、これによる火災及び電池セルアセンブリーの爆発を予防することにより、作業環境に対する安全性をなお一層向上させることができ、溶接部位を設定するための別途の設計乃至工程が求められないことから、電池モジュールをより手軽に製造することができるとともに、前記電池モジュールの製造にかかる時間及びコストを節約することができるということを見出し、本発明を完成するに至った。
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は、複数の電池セルが電気的に連結された状態で配列されている電池セルアセンブリーと、前記電池セルアセンブリーの外面を覆う板状型構造であって、互いに対応する周縁部位が接触された状態で、締結部材により互いに結合される第１の外装部材及び第２の外装部材と、を備えており、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、互いに接触される周縁部位において、互いに対応する位置に穿孔されているスリット状の締結溝を少なくとも一つ以上備えており、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、締結部材の相対向する両側端部がクランプ方式により締結溝にそれぞれ嵌合することにより互いに結合される構造からなってもよい。
したがって、外装部材の結合のための溶接過程において発生し得る飛散物乃至火炎による電池セルアセンブリーの損傷を防ぎ、これによる火災及び電池セルアセンブリーの爆発を予防することにより、作業環境に対する安全性をなお一層向上させることができ、溶接部位を設定するための別途の設計乃至工程が求められないことから、電池モジュールをより手軽に製造することができるとともに、前記電池モジュールの製造にかかる時間及びコストを節約することができる。
一つの具体的な例において、前記電池セルアセンブリーは、複数の電池セルが互いに対面した状態で一面方向に配列された六面体構造からなっており、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、電池セルアセンブリーの外面のうち、電池セルの電極端子の突出方向を基準として相対向する第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面を覆う構造で結合される構造であってもよい。
ここで、前記電池セルアセンブリーの相対向する第１の外面及び第２の外面には、電池セルの電極端子に電気的に連結される電気的な連結部材が位置する構造であってもよく、更に詳しくは、前記電気的な連結部材は、電池セルの電極端子を電気的に連結するためのバスバー、又は電池モジュールを外部装置と電気的に連結するための外部入出力端子などの電気的な連結部材であってもよい。
したがって、前記電池セルアセンブリーは、電極端子部位において、前記電気的な連結部材と優先的に連結された状態で、第１の外装部材及び第２の外装部材が結合されて電池モジュールを形成するか、又は前記第１の外装部材及び第２の外装部材が優先的に結合された状態で、開放されている第１の外面及び第２の外面部位を通じて、前記電池セルアセンブリーは電極端子部位において、前記電気的な接続部材と連結可能になるので、電池モジュールを構成する部材間の干渉なしに、より手軽に前記電池モジュールを製造することができる。
一つの具体的な例において、前記第１の外装部材は、電池セルアセンブリーの第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面のうち、隣り合う三つの外面を連続的に覆うように、垂直断面状の「コ」字状に折り曲げられた板状型構造からなっており、前記第２の外装部材は、電池セルアセンブリーの第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面のうち、第１の外装部材により覆われる三つの外面を除く残りの一つの外面を覆う一つの板状型構造からなっており、前記第２の外装部材は、電池セルアセンブリーの第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面のうち、第１の外装部材により覆われる三つの外面を除く残りの一つの外面を覆う一つの板状型構造からなっている構造であってもよい。
他の具体的な例において、前記第１の外装部材及び第２の外装部材のそれぞれは、電池セルアセンブリーの第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面のうち、それぞれ隣り合う二つの外面を連続的に覆うように、垂直断面状の「Ｌ」字状に折り曲げられた板状型構造からなっている構造であってもよい。
換言すれば、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、六面体構造からなっている電池セルアセンブリーの外面のうち、電池セルの電極端子の突出方向を基準として相対向する第１の外面及び第２の外面を除く残りの四つの外面を覆う構造で結合され、このとき、前記残りの四つの外面は連続的に隣り合う構造であるため、前記第１の外装部材は、隣り合う三つ又は二つの外面を連続的に覆うように折り曲げられた板状型構造からなってもよく、第２の外装部材は、残りの一つの外面を覆う一つの板状型構造又は二つの外面を連続的に覆うように折り曲げられた板状型構造からなってもよい。
したがって、前記外装部材の総数量を最小化するとともに、前記外装部材の結合部位を最小化することにより、前記外装部材の結合部位において発生し得る構造的な安定性の低下を有効に予防することができる。
一方、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、互いに接触される周縁部位のうち、少なくとも一つの周縁部位の端部が残りの周縁部位の端部と重なり合うように、延長及び折り曲げられている構造であってもよい。
したがって、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、互いに接触される周縁部位の端部が重なり合った状態で互いに結合されるので、構造的な安定性を向上させることができるとともに、前記結合部位を介して外部の異物乃至水分が電池モジュールの内部に浸透する現象を有効に防ぐことができる。
一つの具体的な例において、前記締結部材は、互いに接触される第１の外装部材及び第２の外装部材の周縁部位に対応して折り曲げられた板状型構造からなっており、前記第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝に嵌合する接触部材の両側端部は、前記締結溝からの抜け止めが行われるように、内側に折り曲げられた鉤構造からなってもよい。
上述したように、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、締結部材の両側端部が前記第１の外装部材及び第２の外装部材の互いに対応する位置に穿孔されている締結溝に嵌合することによりクランプ方式により互いに結合される構造であってもよい。
このとき、前記締結部材は、互いに接触される第１の外装部材及び第２の外装部材の周縁部位に対応して折り曲げられた板状型構造からなることにより、前記周縁部位に密着された状態で結合されて、前記締結部材の過度な突出なしに、電池モジュールの外面をより均一に形成することができる。
また、前記締結部材は、両側端部が内側に折り曲げられた鉤構造からなることにより、これに対応する第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝に嵌合した状態を安定的に保つことができ、外部から加えられる物理的な衝撃にも拘わらず、前記端部が締結溝から抜脱する現象を防ぐことにより、電池モジュールの構造的な安定性を有効に向上させることができる。
また、前記締結部材は、両側端部が内側に折り曲げられた鉤構造からなることにより、これに対応する第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝に嵌合した状態を安定的に保つことができ、外部から加えられる物理的な衝撃にも拘わらず、前記端部が締結溝から抜脱する現象を防ぐことにより、電池モジュールの構造的な安定性を有効に向上させることができる。
更に、前記締結部材は、弾性を発揮する金属素材又は複合（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）素材からなる構造であってもよい。
したがって、鉤構造からなる前記締結部材の両側端部がそれぞれ第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝に嵌合する過程において、より容易に変形されて嵌合することができ、前記弾性により元の形状に手軽に戻るので、前記締結部材が変形されて締結溝から抜脱する現象を有効に防ぐことができる。
したがって、鉤構造からなる前記締結部材の両側端部がそれぞれ第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝に嵌合する過程において、より容易に変形されて嵌合することができ、前記弾性により元の形状に手軽に戻るので、前記締結部材が変形されて締結溝から抜脱する現象を有効に防ぐことができる。
一方、前記締結部材は、一方側の端部が第１の外装部材又は第２の外装部材の周縁部位に形成されている締結溝に嵌合した状態で、これと対向する他方側の端部が前記周縁部位と接触する第２の外装部材又は第１の外装部材の周縁部位に形成されている締結溝に押し込まれることによりクランプ方式により締結される構造であってもよい。
上述したように、前記締結部材は、弾性を発揮する素材からなってもよく、これにより、鉤構造からなる前記締結部材の両側端部がそれぞれ第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝に嵌合する過程において、より手軽に変形されて嵌合可能になる。
このとき、前記締結部材は、より安定的な締結構造を形成できるように、両側端部が第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝にそれぞれ順次に嵌合してもよく、更に詳しくは、一方の端部が嵌合した状態で、後続して嵌合する他方の端部が押し込まれる程度の弾性を有することにより、前記締結部材が変形されて、締結溝から抜脱する現象を有効に防ぐことができる。
ここで、前記クランプ方式により締結される構造は、互いに結合しようとする第１の外装部材及び第２の外装部材を鋏などの構造からなる締結部材から加えられる所定の圧力を用いて結合及び支持する構造であって、更に詳しくは、前記締結部材は、折り曲げられた板状型構造からなっているので、互いに接触される第１の外装部材及び第２の外装部材の周縁部位に密着可能であり、素材の特性により発揮される弾性により圧力を与えることにより、前記第１の外装部材及び第２の外装部材の結合状態を安定的に保つことができる。
一つの具体的な例において、前記締結溝は、互いに接触する外装部材の周縁部位の端部から、これに対応する外装部材の一面の幅を基準として１％〜２０％の長さだけ離隔されている構造であってもよい。
もし、前記締結溝が互いに接触する外装部材の周縁部位の端部から、これに対応する外装部材の一面の幅を基準として１％未満の長さだけ離隔されている場合、締結部材が第１の外装部材及び第２の外装部材と対面する面積が小さ過ぎて、安定的な結合構造を形成することができないか、或いは、前記締結部材の弾性にも拘わらず、締結部材の両側端部を第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝に手軽に嵌合することができない。
これとは逆に、前記締結溝が互いに接触する外装部材の周縁部位の端部から、これに対応する外装部材の一面の幅を基準として２０％を超える長さだけ離隔されている場合、締結部材が大き過ぎて、相対的に小さな物理的な衝撃にも拘わらず、前記締結部材の弾性により、第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝から締結部材が抜脱し易いため、安定的な結合構造を保つことができない。
一方、前記第１の外装部材及び第２の外装部材のうちの少なくとも一つの外装部材の内面には、電池セルアセンブリーを構成する電池セルに対面した状態で、前記電池セルの配列状態を固定及び支持できるように、前記配列された電池セルの外面に対応する形状を呈するグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）が形成されている構造であってもよい。
より具体的に、電池セルアセンブリーを構成するために電池セルが配列される場合、前記電池セルアセンブリーの側面は配列された電池セルにより所定のグルーブを形成する。
これにより、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、電池セルアセンブリーの外面を直接的に覆う構造であって、前記電池セルアセンブリーの側面に形成されるグルーブに対応するグルーブが内面に形成されることにより、前記電池セルアセンブリーの側面に形成されたグルーブと、第１の外装部材及び第２の外装部材の内面に形成されたグルーブとが係合して、前記電池セルの配列状態を安定的に固定及び支持することができるとともに、前記電池セルアセンブリーの側面のグルーブによる電池モジュールの内部の不要な空間の発生を極力抑え、その結果、電池モジュールの全体的なサイズを最小化して構成したり、同じサイズを有する従来の電池モジュールに比べて高い密度を有するように電池セルアセンブリーを構成したりすることができて、全体的な容量を増やすことができる。
また、前記第１の外装部材及び第２の外装部材のうちの少なくとも一つの外装部材は、外装部材の剛性を補強するための補強用ビードを備えている構造であってもよい。
したがって、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、外部から加えられる物理的な衝撃又は応力に対して、構造的な安定性を保つことができる。
一つの具体的な例において、前記第１の外装部材及び第２の外装部材のうちの少なくとも一つの外装部材は、電池セルアセンブリーと電気的に連結された外部装置が搭載された状態で、前記外装部材の外部に露出できるように穿孔された一つ以上の開口を備える構造であってもよい。
ここで、前記外部装置は、電池セルアセンブリーの異常を感知する感知装置、電池セルアセンブリーの電気的な連結状態を制御するための制御装置、又は電池セルアセンブリーの電圧及び電流を変換及び調節するための変換調節装置よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。
したがって、前記電池セルアセンブリーは、前記外部装置との連結のための連結部材が第１の外装部材及び第２の外装部材の外部ではなく、内部に収められた状態で、前記外部装置と連結可能になるので、電池モジュールの外観をより簡素化させて形成することができる。
また、本発明は、前記電池モジュールを電源として備えるデバイスを提供するが、前記デバイスは、パワーツール、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、又は電力装置よりなる群から選ばれるいずれか一種であってもよい。
前記デバイス及び装置は当業界において公知であるため、これについての具体的な説明は省略する。
以下、本発明の実施の形態に係る添付図面に基づいて本発明について詳細に説明するが、本発明の範囲がこれにより限定されることはない。
図３は、本発明の一つの実施の形態に係る電池モジュールの構造を概略的に示す分解図であり、図４は、図３の外装部材が締結部材により結合された構造を概略的に示す模式図である。
図３及び図４を参照すると、電池モジュール３００は、電池セルアセンブリー３１０と、外装部材３２１、３２２と、を備えている。
電池セルアセンブリー３１０は、複数の電池セル３１１が一面方向に配列された構造であって、全体的に六面体構造からなっており、電池セル３１１の配列構造により、地面を基準として上面及び下面に規則的なグルーブ３１０ａが形成されている。
第１の外装部材３２１及び第２の外装部材３２２は、それぞれ電池セルアセンブリー３１０を構成する電池セル３１１の電極端子３１２の突出方向を基準として相対向する第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面のうち、隣り合う二つの外面を連続的に覆うように、垂直断面状の「Ｌ」字状に折り曲げられた板状型構造からなっている。
第１の外装部材３２１及び第２の外装部材３２２は、電池セルアセンブリー３１０を直接的に覆う構造であって、グルーブ３１０ａが形成されている電池セルアセンブリー３１０の上面及び下面に直接的に接触する内面にはこれに対応する形状を呈するグルーブ３２２ａが形成されている。
したがって、電池セルアセンブリー３１０の上面及び下面に形成されたグルーブ３１０ａと、第１の外装部材３２１及び第２の外装部材３２２の内面に形成されたグルーブ３２２ａとが係合して、電池セルアセンブリー３１０を構成する電池セル３１１の配列状態を安定的に固定及び支持することができるとともに、前記電池セルアセンブリー３１０の上面及び下面に形成されたグルーブ３１０ａによる電池モジュール３００の内部の不要な空間の発生を極力抑えることができ、その結果、電池モジュール３００の全体的なサイズを最小化することができる。
第１の外装部材３２１及び第２の外装部材３２２は、互いに接触される周縁部位において、互いに対応する位置に配設されたスリット状の締結溝３３０を備えている。
第１の外装部材３２１に形成されている締結溝３３０は、第１の外装部材３２１の周縁部位の端部から、これに対応する第１の外装部材３２１の一面の幅３２１ｂを基準として約１２％の長さ３２１ａだけ離隔されている。
このため、第１の外装部材３２１及び第２の外装部材３２２は、互いに対応する周縁部位が互いに接触された状態で、締結部材３４０の両側端部が締結溝３３０に嵌合することにより、より手軽に結合可能であり、締結部材３４０の弾性により、安定的な結合構造を形成することができる。
図５は、図４の「Ａ」部分の垂直断面構造を概略的に示す模式図である。
図５を参照すると、第１の外装部材３２１及び第２の外装部材３２２は、互いに対応する周縁部位３２１ｃ、３２２ｂが接触された状態で、締結部材３４０により互いに結合されている。
第２の外装部材３２２の周縁部位３２２ｂは、端部が延長及び折り曲げられていて、これに対応する第１の外装部材３２１の周縁部位３２１ｃと重なり合った状態で接触されている。
このため、第１の外装部材３２１及び第２の外装部材３２２の結合構造に対する安定性を向上させることができるとともに、前記結合部位を介して外部の異物乃至水分が電池モジュールの内部に浸透する現象を有効に防ぐことができる。
図６は、図４の締結部材の構造を概略的に示す模式図である。
図６を参照すると、締結部材３４０は、互いに接触される第１の外装部材及び第２の外装部材の周縁部位に対応して折り曲げられた板状型構造からなっている。
このため、締結部材３４０は、第１の外装部材及び第２の外装部材の周縁部位に密着された状態で結合されることにより、締結部材３４０の過度な突出なしに、電池モジュールの外面をより均一に形成することができる。
このため、締結部材３４０は、第１の外装部材及び第２の外装部材の周縁部位に密着された状態で結合されることにより、締結部材３４０の過度な突出なしに、電池モジュールの外面をより均一に形成することができる。
締結部材３４０の両側端部３４１、３４２は、内側に２回折り曲げられた鉤構造からなっている。
このため、締結部材３４０の両側端部３４１、３４２がそれぞれ第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝に嵌合する場合、前記締結溝からの抜脱を防ぐことができ、第１の外装部材及び第２の外装部材間の安定的な結合構造を保つことができる。
図７は、本発明の他の実施の形態に係る電池モジュールを構成する外装部材の構造を概略的に示す模式図である。
図７を参照すると、電池モジュール７００は、電池セルアセンブリー７１０及び電池セルアセンブリー７１０の外面を覆う外装部材を備えている。
電池セルアセンブリー７１０は、複数の電池セル７１１が互いに電極端子７１２部位において電気的に連結された状態で、一面方向に配列されている構造であって、全体的に六面体形状を呈し、第１の外装部材７２１及び第２の外装部材７２２は、電池セルアセンブリー７１０を構成する電池セル７１１の電極端子７１２の突出方向を基準として相対向する第１の面及び第２の面を除く残りの外面を覆う構造で結合される。
第１の外装部材７２１は、電池セルアセンブリー７１０の第１の面及び第２の面を除く残りの外面のうち、地面を基準として、隣り合う前面、上面及び背面を連続的に覆うように、垂直断面状の「コ」字状に折り曲げられた板状型構造からなっている。
地面を基準として第１の外装部材７２１の上面には、電池セルアセンブリー７１０と電気的に連結された外部装置が搭載された状態で、第１の外装部材の外部に露出できるように、開口７２１ｄが穿孔されている。
第２の外装部材７２２は、電池セルアセンブリー７１０の第１の面及び第２の面を除く残りの外面のうち、第１の外装部材７２１により覆われる前面、上面及び背面を除く残りの下面を覆う一つの板状型構造からなっている。
第１の外装部材７２１及び第２の外装部材７２２は、剛性を補強するための多数の補強ビード７２１ｂ、７２２ｂをそれぞれ備えている。
第１の外装部材１２１及び第２の外装部材１２２の互いに対応する周縁部位７２１ａ、７２２ａには、締結部材の相対向する両側端部が嵌め込まれることにより、クランプ方式により結合できるように、互いに対応する位置にスリット状の締結溝７２１ｃ、７２２ｃがそれぞれ穿孔されている。
以上述べたように、本発明に係る電池モジュールは、第１の外装部材及び第２の外装部材が締結部材によりクランプ方式により結合されるように構成されることにより、外装部材の結合のための溶接過程において発生し得る飛散物乃至火炎による電池セルアセンブリーの損傷を防ぎ、これによる火災及び電池セルアセンブリーの爆発を予防することにより、作業環境に対する安全性をなお一層向上させることができ、溶接部位を設定するための別途の設計乃至工程が求められないことから、電池モジュールをより手軽に製造することができるとともに、前記電池モジュールの製造にかかる時間及びコストを節約することができるという効果がある。
１００ 電池モジュール
１１０ 電池セルアセンブリー
１１１ 電池セル
１１２ 電極端子
１２１ 第１の外装部材
１２２ 第２の外装部材
２１０ 電池セルアセンブリー
２２１ 第１の外装部材
２２２ 第２の外装部材
３００ 電池モジュール
３１０ 電池セルアセンブリー
３１１ 電池セル
３１２ 電極端子
３２１ 第１の外装部材
３２２ 第２の外装部材
３３０ 締結溝
３４０ 締結部材
３４１ 両側端部
３４２ 両側端部
７００ 電池モジュール
７１０ 電池セルアセンブリー
７１１ 電池セル
７１２ 電極端子
７２１ 第１の外装部材
７２２ 第２の外装部材
１１０ 電池セルアセンブリー
１１１ 電池セル
１１２ 電極端子
１２１ 第１の外装部材
１２２ 第２の外装部材
２１０ 電池セルアセンブリー
２２１ 第１の外装部材
２２２ 第２の外装部材
３００ 電池モジュール
３１０ 電池セルアセンブリー
３１１ 電池セル
３１２ 電極端子
３２１ 第１の外装部材
３２２ 第２の外装部材
３３０ 締結溝
３４０ 締結部材
３４１ 両側端部
３４２ 両側端部
７００ 電池モジュール
７１０ 電池セルアセンブリー
７１１ 電池セル
７１２ 電極端子
７２１ 第１の外装部材
７２２ 第２の外装部材
Claims (16)
- 複数の電池セルが電気的に連結された状態で配列されている電池セルアセンブリーと、
前記電池セルアセンブリーの外面を覆う板状型構造であって、互いに対応する周縁部位が接触された状態で、締結部材により互いに結合される第１の外装部材及び第２の外装部材と、
を備えており、
前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、互いに接触される周縁部位において、互いに対応する位置に穿孔されているスリット状の締結溝を少なくとも一つ以上備えており、
前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、締結部材の相対向する両側端部がクランプ方式により締結溝にそれぞれ嵌合することにより互いに結合され、
前記電池セルアセンブリーは、複数の電池セルが互いに対面した状態で一面方向に配列された六面体構造からなっており、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、電池セルアセンブリーの外面のうち、電池セルの電極端子の突出方向を基準として相対向する第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面を覆う構造で結合され、
前記第１の外装部材及び第２の外装部材のそれぞれは、電池セルアセンブリーの第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面のうち、それぞれ隣り合う二つの外面を連続的に覆うように、垂直断面状の「Ｌ」字状に折り曲げられた板状型構造からなっていることを特徴とする電池モジュール。 - 複数の電池セルが電気的に連結された状態で配列されている電池セルアセンブリーと、
前記電池セルアセンブリーの外面を覆う板状型構造であって、互いに対応する周縁部位が接触された状態で、締結部材により互いに結合される第１の外装部材及び第２の外装部材と、
を備えており、
前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、互いに接触される周縁部位において、互いに対応する位置に穿孔されているスリット状の締結溝を少なくとも一つ以上備えており、
前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、締結部材の相対向する両側端部がクランプ方式により締結溝にそれぞれ嵌合することにより互いに結合され、
前記締結溝は、互いに接触する外装部材の周縁部位の端部から、これに対応する外装部材の一面の幅を基準として１％〜２０％の長さだけ離隔されていることを特徴とする電池モジュール。 - 前記電池セルアセンブリーは、複数の電池セルが互いに対面した状態で一面方向に配列された六面体構造からなっており、前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、電池セルアセンブリーの外面のうち、電池セルの電極端子の突出方向を基準として相対向する第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面を覆う構造で結合されることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
- 前記電池セルアセンブリーの相対向する第１の外面及び第２の外面には、電池セルの電極端子に電気的に連結される電気的な連結部材が位置することを特徴とする請求項１又は３に記載の電池モジュール。
- 前記第１の外装部材は、電池セルアセンブリーの第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面のうち、隣り合う三つの外面を連続的に覆うように、垂直断面状の「コ」字状に折り曲げられた板状型構造からなっており、前記第２の外装部材は、電池セルアセンブリーの第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面のうち、第１の外装部材により覆われる三つの外面を除く残りの一つの外面を覆う一つの板状型構造からなっ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。
- 前記第１の外装部材及び第２の外装部材のそれぞれは、電池セルアセンブリーの第１の外面及び第２の外面を除く残りの外面のうち、それぞれ隣り合う二つの外面を連続的に覆うように、垂直断面状の「Ｌ」字状に折り曲げられた板状型構造からなっ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。
- 前記第１の外装部材及び第２の外装部材は、互いに接触される周縁部位のうち、少なくとも一つの周縁部位の端部が残りの周縁部位の端部と重なり合うように、延長及び折り曲げられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュール。
- 前記締結部材は、互いに接触される第１の外装部材及び第２の外装部材の周縁部位に対応して折り曲げられた板状型構造からなっており、前記第１の外装部材及び第２の外装部材の締結溝に嵌合する接触部材の両側端部は、前記締結溝からの抜け止めが行われるように、内側に折り曲げられた鉤構造からなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュール。
- 前記締結部材は、弾性を発揮する金属素材又は複合素材からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュール。
- 前記締結部材は、一方側の端部が第１の外装部材又は第２の外装部材の周縁部位に形成されている締結溝に嵌合した状態で、これと対向する他方側の端部が前記周縁部位と接触
する第２の外装部材又は第１の外装部材の周縁部位に形成されている締結溝に押し込まれることによりクランプ方式により締結されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュール。 - 前記締結溝は、互いに接触する外装部材の周縁部位の端部から、これに対応する外装部材の一面の幅を基準として１％〜２０％の長さだけ離隔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。
- 前記第１の外装部材及び第２の外装部材のうちの少なくとも一つの外装部材の内面には、電池セルアセンブリーを構成する電池セルに対面した状態で、前記電池セルの配列状態を固定及び支持できるように、前記配列された電池セルの外面に対応する形状を呈するグルーブが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュール。
- 前記第１の外装部材及び第２の外装部材のうちの少なくとも一つの外装部材は、外装部材の剛性を補強するための補強用ビードを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュール。
- 前記第１の外装部材及び第２の外装部材のうちの少なくとも一つの外装部材は、電池セルアセンブリーと電気的に連結された外部装置が搭載された状態で、前記外装部材の外部に露出できるように穿孔された一つ以上の開口を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュール。
- 前記外部装置は、電池セルアセンブリーの異常を感知する感知装置、電池セルアセンブリーの電気的な連結状態を制御するための制御装置、又は電池セルアセンブリーの電圧及び電流を変換及び調節するための変換調節装置よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であることを特徴とする請求項１４に記載の電池モジュール。
- 請求項１又は２に記載の電池モジュールを電源として備えるデバイス。
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