▶ エルジー エナジー ソリューション リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-18
(54)【発明の名称】バッテリーモジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 50/503 20210101AFI20241010BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20241010BHJP
H01M 50/505 20210101ALI20241010BHJP
H01M 50/516 20210101ALI20241010BHJP
H01M 50/557 20210101ALI20241010BHJP
H01M 50/526 20210101ALI20241010BHJP
【ＦＩ】
H01M50/503
H01M50/211
H01M50/505
H01M50/516
H01M50/557
H01M50/526
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024522657
(86)(22)【出願日】2023-07-07
(85)【翻訳文提出日】2024-04-16
(86)【国際出願番号】 KR2023009709
(87)【国際公開番号】W WO2024010428
(87)【国際公開日】2024-01-11
(31)【優先権主張番号】10-2022-0084676
(32)【優先日】2022-07-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2023-0031777
(32)【優先日】2023-03-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】チャン－ジェ・イ
(72)【発明者】
【氏名】ヒ－ウォン・チョ
(72)【発明者】
【氏名】ソ－ヒ・イ
【テーマコード（参考）】
5H040
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H040AA03
5H040AS01
5H040AS07
5H040AT04
5H040AT06
5H040DD03
5H040JJ02
5H043AA11
5H043AA13
5H043AA19
5H043BA19
5H043CA08
5H043CA22
5H043DA02
5H043DA09
5H043FA04
5H043FA40
5H043HA02F
5H043HA04F
5H043HA16F
5H043HA17F
5H043JA02F
5H043JA06F
5H043JA13D
5H043JA21F
5H043KA01F
5H043LA03F
(57)【要約】
バッテリーモジュールが開示される。本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールは、それぞれ前方に突出する電極リードを備え、左右方向に積層される複数のバッテリーセルと、本体部、及び前記本体部の少なくとも一部が曲げられた形状に構成され、前記電極リードと電気的に接続される接合部を備えるバスバーと、を含むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれ前方に突出する電極リードを備え、左右方向に積層される複数のバッテリーセルと、本体部、及び前記本体部の少なくとも一部が曲げられた形状に構成され、前記電極リードと電気的に接続される接合部を備えるバスバーと、を含む、バッテリーモジュール。
【請求項2】
前記電極リードと前記接合部は、溶接によって結合するように構成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項3】
前記接合部は、前記電極リードと一対一に対応するように複数形成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項4】
前記電極リードは、扁平形状を有するように構成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項5】
前記電極リードと前記接合部は、面接触するように構成される、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
【請求項6】
前記接合部は、前記本体部と一体に形成されるように構成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項7】
前記接合部は、前後方向に延びる、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項8】
前記接合部は、前記本体部の少なくとも一部分が切開され、切開された部分が曲げられて形成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項9】
前記バスバーは、前記接合部に隣接して前記本体部を貫通する孔を含み、
前記接合部の直径は、
前記孔の直径よりも小さく構成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項10】
前記バスバーは、前記接合部に隣接して前記本体部を貫通する孔を含み、
前記電極リードは、
前記孔を通過する、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項11】
前記バスバーの少なくとも一部は、互いに異なる金属層から構成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項12】
前記接合部の少なくとも一部は、互いに異なる金属層から構成される、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項13】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、バッテリーパック。
【請求項14】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、自動車。
【請求項15】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、エネルギー貯蔵システム。【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に関する。
【0002】
本出願は、２０２２年７月８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００８４６７６号、及び２０２３年３月１０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００３１７７７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。
【背景技術】
【0003】
ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯型電子製品の需要が急激に増加し、ロボット、電気自動車などの商用化が本格化することによって、繰り返し充放電が可能な高性能二次電池に関する研究が活発に行われている。
【0004】
現在商用化されている二次電池としては、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、リチウム二次電池などがあり、これらのうちでもリチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんどないため充放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いという利点から脚光を浴びている。
【0005】
一般に、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に内蔵されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに内蔵されているパウチ型二次電池とに分類される。
【0006】
このようなパウチ型二次電池において、二次電池の間の電気的接続は、電極リードを互いに直接接触させる方式によって構成される場合が多い。このとき、二次電池を並列に接続させるためには同極性の電極リードを互いに接続させ、直列に接続させるためには異なる極性の電極リードを互いに接続させる。
【0007】
また、バッテリーセルの電気的接続及び／又は電圧検知などのために、バスバーが電極リード、特に２つ以上の電極リードと接合され得る。このとき、電極リードとバスバーとの接合接続は、溶接方式によって行われる場合が多い。
【0008】
バッテリーセルの電極リードは、曲げられた状態でバスバーに密着させた後に溶接され得る。この場合、電極リードの曲げ品質によって溶接不良が発生する可能性がある。さらに、電極リードを曲げる際に電極リード自体やタブ－リードの結合部位にストレスが発生する可能性がある。
【0009】
また、複数のバッテリーセルが積層された状態でそれぞれの電極リードを１つのバスバーに溶接させるためには、それぞれの電極リードの長さが変わり得る。このとき、それぞれの電極リードの長さにばらつきが生じる可能性がある。また、このような長さのばらつきによって、積層された電極リードの間にギャップ（ｇａｐ）による溶接不良が発生する可能性がある。
【0010】
また、バッテリーセルがスウェリングする場合、バスバーと電極リードの位置によるバッテリーセルのタブ断線の危険性が高まる場合がある。特に、バッテリーモジュールの内側や最外側のバッテリーセルの電極リードの場合、バッテリーセルタブの曲げ角度がスウェリング量によって非常に大きくなる可能性がある。また、このような曲げ角度の増加は、バッテリーセルタブの内部断線の問題を発生し得る。
【0011】
また、従来のバッテリーセルの電極リードとバスバーとの溶接構成によると、バッテリーセルの電極リードの材料によって、溶接性を確保するためにバッテリーセルの積層手順が制限されるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、上述した問題及び他の問題を解決することを目的とする。
【0013】
本発明の他の目的は、電極リードとバスバーの溶接性を向上させる構造を含むバッテリーモジュールを提供することである。
【0014】
また、本発明の他の目的は、単位バッテリーセルの製作時にスクラップ（ｓｃｒａｐ）コストを削減できる構造を含むバッテリーモジュールを提供することである。
【0015】
また、本発明の他の目的は、バッテリーセルのタブや電極リードの断線を効果的に防止できる構造を含むバッテリーモジュールを提供することである。
【0016】
また、本発明の他の目的は、電極リードの曲げ工程を省略できる構造を含むバッテリーモジュールを提供することである。
【0017】
また、本発明の他の目的は、ジョイント構造による溶接工法の自由度を高めることができる構造を含むバッテリーモジュールを提供することである。
【0018】
また、本発明の他の目的は、電極リードの切断長さのばらつきによる組立／溶接不良を防止できる構造を含むバッテリーモジュールを提供することである。
【0019】
また、本発明の他の目的は、曲げ品質による溶接不良を防止できる構造を含むバッテリーモジュールを提供することである。
【0020】
また、本発明の他の目的は、バスバーと電極リードとを同一材質で溶接することにより、溶接の品質を安定して確保できる構造を含むバッテリーモジュールを提供することである。
【0021】
また、本発明の他の目的は、バッテリーセルのタブと電極リードの水平を維持することでスウェリングによる断線を防止し、組立性を向上させることができる構造を含むバッテリーモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0022】
上記のような目的を達成するための本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールは、それぞれ前方に突出する電極リードを備え、左右方向に積層される複数のバッテリーセルと、本体部、及び前記本体部の少なくとも一部が曲げられた形状に構成され、前記電極リードと電気的に接続される接合部を備えるバスバーと、を含み得る。
【0023】
また、前記電極リードと前記接合部は、溶接によって結合するように構成され得る。
【0024】
また、前記接合部は、前記電極リードと一対一に対応するように複数形成され得る。
【0025】
また、前記電極リードは、扁平形状を有するように構成され得る。
【0026】
また、前記電極リードと前記接合部は、面接触するように構成され得る。
【0027】
また、前記接合部は、前記本体部と一体に形成されるように構成され得る。
【0028】
また、前記接合部は、前後方向に延び得る。
【0029】
また、前記接合部は、前記本体部の少なくとも一部分が切開され、切開された部分が曲げられて形成され得る。
【0030】
また、前記バスバーは、前記接合部に隣接して前記本体部を貫通する孔を含み、前記接合部の直径は、前記孔の直径よりも小さく構成され得る。
【0031】
また、前記バスバーは、前記接合部に隣接して前記本体部を貫通する孔を含み、前記電極リードは、前記孔を通過することができる。
【0032】
また、前記バスバーの少なくとも一部は、互いに異なる金属層から構成され得る。
【0033】
また、前記接合部の少なくとも一部は、互いに異なる金属層から構成され得る。
【0034】
上記のような目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュールを含む。
【0035】
上記のような目的を達成するための本発明による自動車は、本発明によるバッテリーモジュールを含む。
【0036】
上記のような目的を達成するための本発明によるエネルギー貯蔵システムは、本発明によるバッテリーモジュールを含む。
【発明の効果】
【0037】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、電極リードとバスバーが溶接された構成において、溶接性を向上させることができる。
【0038】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、単位セルの製作時にスクラップ（ｓｃｒａｐ）コストを削減することができる。
【0039】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、セルタブやリードの断線を効果的に防止することができる。
【0040】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、セルリードの曲げ工程を省略することができる。したがって、セルタブやセルリードにおけるストレスの発生及び溶接不良を効果的に防止することができる。また、本発明のこのような態様によると、バッテリーモジュールやパックなどの製造コストを削減し、製造工程を簡素化することができる。
【0041】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、ジョイント構造による溶接工法の自由度を高めることができる。
【0042】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、リードの切断長さのばらつきによる組立／溶接不良を防止することができる。
【0043】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、曲げ品質による溶接不良を防止することができる。
【0044】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、バスバーと電極リードとを同一材質で溶接することにより、溶接の品質を安定して確保することができる。
【0045】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、セルタブとセルリードの水平を維持することでスウェリングによる断線を防止し、組立性を向上させることができる。
【0046】
その他、本発明は様々な効果を有することができ、これに対しては各実施形態で説明するか、当業者が容易に類推できる効果などについては説明を省略する。
【0047】
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。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールを示す斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの一部構成を分離して示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの一部構成を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの一部構成を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバーを示す斜視図である。
【図8】本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバーを示す斜視図である。
【図9】本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバーを示す斜視図である。
【図10】本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールを示す斜視図である。
【図11】本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーモジュールを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0049】
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。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用される用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、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じた意味及び概念で解釈されるものである。
【0050】
したがって、本明細書に記載された実施形態に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、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されたい。
【0051】
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールを示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの一部構成を分離して示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの一部構成を示す図である。図４は、図３のバッテリーモジュールの一部構成を一側面から見た図である。図４は、説明の便宜のために、バスバー２００に対してのみ断面として示し、バッテリーセル１００のボディー１１０は概略的に示した。図１から図４を参照すると、バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセル１００及びバスバー２００を含むように構成され得る。
【0052】
図１及び図２を参照すると、バッテリーモジュールは、内部空間３０１を提供するフレーム３００を含むことができる。フレーム３００は、前方側と後方側が開放された形状であり得る。エンドカバー４００は、フレーム３００の前方側と後方側に備えられ得る。エンドカバー４００は、フレーム３００の開放された部分に結合することができる。このとき、フレーム３００とエンドカバー４００は、溶接によって結合され得る。
【0053】
バッテリーモジュールは、セルアセンブリ又はバッテリーパックとも呼ばれる。例えば、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールがＢＭＳやバスバーアセンブリ、ケース、リレー、電流センサなどのような構成要素をさらに含む場合、バッテリーパックとも呼ばれる。
【0054】
バッテリーセル１００は複数備えることができる。それぞれのバッテリーセル１００は、ボディー１１０、及びボディー１１０から延長又は突出する電極リード１２０を含むことができる。複数のバッテリーセル１００のそれぞれは、少なくとも１つの電極リード１２０がボディー１１０から前方側又は＋Ｚ軸に突出するように備えることができる。また、複数のバッテリーセル１００のそれぞれは、少なくとも１つの電極リード１２０がボディー１１０から後方側又は－Ｚ軸に突出するように備えることができる。複数のバッテリーセル１００は、左右方向又はＸ軸方向に積層され得る。バッテリーセル１００は、フレーム３００の内部に収容され得る。
【0055】
複数のバッテリーセル１００は、パウチ型二次電池であり得る。このようなパウチ型二次電池は、パウチ外装材の内部に電極組立体及び電解質が収納された形態で構成され得る。パウチ外装材は、電極組立体と電解質が収納された状態で２つのパウチの縁部をシールする形態で構成され得る。パウチ型二次電池は、中央に収納部が位置し、シール部がその周囲を取り囲む形態で構成され得る。パウチ型二次電池は、４つの角を有する四角形状に構成され、４つの角のうち３つ又は４つの角をシールすることができる。
【0056】
バスバー２００は、電極リード１２０と電気的に接続され得る。複数のバッテリーセル１００の電極リード１２０は、それぞれバスバー２００と物理的及び／又は電気的に接続され得る。バスバー２００と電極リード１２０の接続形態によって、複数のバッテリーセル１００は電気的に直列又は並列に接続され得る。
【0057】
バスバー２００は左右方向に延び得る。また、バスバー２００の長手方向は、電極リード１２０が突出した方向と直交し得る。また、バスバー２００は、エンドカバー４００と複数のバッテリーセル１００との間に位置し得る。また、バスバー２００は、フレーム３００とエンドカバー４００とが形成する空間に収容され得る。
【0058】
バスバー２００は、本体部２１０及び接合部２２０を含むように構成され得る。本体部２１０は、バー（ｂａｒ）及び／又はプレート形状に構成され得る。バスバー２００と接続されるバッテリーセル１００の数が増えることによって本体部２１０は長く延びるように構成され得る。本体部２１０は金属材料から構成され得る。
【0059】
接合部２２０は、本体部２１０の少なくとも一部が曲げられた形状に構成され得る。或いは、接合部２２０は、本体部２１０から延長又は突出するように構成され得る。接合部２２０は、電極リード１２０と物理的及び／又は電気的に接続され得る。例えば、図３を参照すると、接合部２２０は、前方側又は＋Ｚ軸方向に曲げられ得る。接合部２２０は、電極リード１２０と対向するように位置し得る。
【0060】
本発明のこのような構成によると、接合部２２０が曲げられて形成されることで、電極リード１２０は、曲げられるか折られることなく接合部と物理的及び／又は電気的に接続され得る。これにより、電極リード１２０に加えられる引っ張りやストレスを最小限に抑えることができる。また、電極リード１２０の損傷や断線を防止することができる。
【0061】
また、本発明のこのような構成によると、電極リード１２０とバッテリーセル１００のタブを水平に接続、付着、固定又は結合することができる。すなわち、バッテリーセル１００の内部で電極タブと電極リード１２０は面接触によって結合され、このような結合部位が曲げられずに平たく維持され得る。したがって、バッテリーセル１００の断線や破損可能性を低減することができる。
【0062】
また、本発明のこのような構成によると、バッテリーセル１００でスウェリングが発生したとき、バッテリーセル１００が左右方向に膨らんでも電極リード１２０のタブ引きを最小化することができる。
【0063】
また、本発明の上記構成によると、接合部２２０が本体部２１０の曲げによって形成されるため、バスバーの製造が容易になり、製造時間とコストなどを削減することができる。したがって、バスバー及びこれを含むバッテリーモジュールなどの生産性を向上させることができる。
【0064】
図３及び図４を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの電極リード１２０と接合部２２０は、溶接によって結合するように構成され得る。例えば、電極リード１２０と接合部２２０は、リードジョイントＪ方式で溶接結合することができる。
【0065】
本発明のこのような構成によると、電極リード１２０と接合部２２０が溶接によって結合することで、結合のための部品や追加の工程を省略することができる。これにより、他の結合方式に比べて工程を簡略化することができる。
【0066】
また、本発明のこのような構成によると、電極リード１２０が折られることなく接合部２２０と対向した状態で溶接が行われるため、溶接性を向上させることができる。
【0067】
図３及び図４を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの接合部２２０は、電極リード１２０と一対一に対応するように複数形成され得る。例えば、図３及び図４を参照すると、それぞれの電極リード１２０は、１つの接合部２００に結合することができる。また、それぞれの電極リード１２０は、前後方向の長さ又はＺ軸方向の長さがすべて同一に構成され得る。すなわち、本発明によるバッテリーモジュールに含まれた全体バッテリーセル１００は、ボディー１１０から外側方向に突出した電極リード１２０の長さがすべて同一に構成され得る。このとき、複数のバッテリーセル１００の配列間隔と、複数の接合部２００の配列間隔は互いに同一に構成され得る。
【0068】
従来は複数の電極リード１２０が１つの溶接ジョイントＪを形成してバスバー２００に接続された。この場合、電極リード１２０の金属材料構成によって溶接の自由度が制限されることがあった。例えば、アルミニウム材料の電極リード１２０と銅材料の電極リード１２０を重ねて溶接する場合、溶接性を確保するために電極リード１２０の配列手順に制限が発生することがある。これにより、複数のバッテリーセル１００の配列手順が制限されるか、又は電極リード１２０の長さを異なるように生産しなければならない制約が発生する可能性がある。
【0069】
しかし、本発明の上記実施形態によれば、１つのジョイントＪによって１つの接合部２２０と１つの電極リード１２０とが結合されるため、溶接性を向上させることができる。
【0070】
また、本発明のこのような構成によると、それぞれのバッテリーセル１００の電極リード１２０を同じ形状又は同じ長さに構成するため、バッテリーモジュールの生産性を向上させることができる。
【0071】
【0072】
さらに、電極リード１２０は、全体として扁平形状を有するように構成され得る。すなわち、電極リード１２０は、全体として曲げられるか折られることなく平面形状に構成され得る。また、複数の電極リード１２０のそれぞれは、扁平形状及び／又は平面形状を有し得る。
【0073】
より具体的な例として、図４の実施形態を参照すると、電極リード１２０は、バッテリーセル１００のボディー１１０から外側方向に延びるが、曲げられることなくＺ軸方向と平行に直線状に延び得る。
【0074】
従来は複数の電極リード１２０が１つの溶接ジョイントを形成してバスバー２００に接続された。この場合、複数の電極リード１２０の少なくとも一部は曲げられることがあり、これによって電極リード１２０が損傷することがあった。
【0075】
しかし、本発明の上記実施形態によれば、電極リード１２０が全体として曲げられるか折られることなく扁平形状を有するため、電極リード１２０の損傷や断線を防止することができる。
【0076】
また、本発明のこのような構成によると、電極リード１２０を曲げる工程が省略されるため、バッテリーモジュールの生産性を向上させることができる。
【0077】
また、本発明のこのような構成によるバスバー２００は、電極リード１２０が溶接のために曲げられないように構成され得るという意味でベンディングフリーバスバー（２００、ｂｅｎｄｉｎｇ－ｆｒｅｅ ｂｕｓｂａｒ）と呼ばれることもある。
【0078】
図３及び図４を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの電極リード１２０と接合部２２０は面接触するように構成され得る。接合部２２０は、バー又はプレート形状を有する本体部２１０の少なくとも一部が曲げられて形成されることで、扁平形状に構成され得る。接合部２２０と電極リード１２０は、物理的及び／又は電気的に接続され、面接触され得る。
【0079】
本発明のこのような構成によると、接合部２２０と電極リード１２０との接触面積又は結合面積が広くなることで、電極リード１２０の長さのばらつきによる組立不良又は溶接不良を防止することができる。また、この場合、接合部２２０と電極リード１２０との接触面積が一定水準以上安定して確保されることで、電気的抵抗及びそれによる電力損失と発熱などを効果的に低減することができる。
【0080】
図５は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールの一部構成を示す図である。図６は、図５のバッテリーモジュールの一部構成を一側面から見た図である。図６は、説明の便宜のために、バスバー２００に対してのみ断面として示し、バッテリーセル１００のボディー１１０は概略的に示した。図３から図６を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの接合部２２０は前後方向に延び得る。
【0081】
接合部２２０は、曲げ方向によって前方側又は＋Ｚ軸方向に延び得る。或いは、接合部２２０は、曲げ方向によって後方側又は－Ｚ軸方向に延び得る。或いは、接合部２２０の少なくとも一部は、前方側又は＋Ｚ軸方向に延び、残りは後方側又は－Ｚ軸方向に延び得る。接合部２２０が後方側又は－Ｚ軸方向に延びる場合、電極リード１２０の長さは、接合部２２０が前方側又は＋Ｚ軸方向に延びる場合よりも短いように構成され得る。
【0082】
特に、接合部２２０は、本体部２１０と略垂直に曲げられて構成され得る。例えば、図３から図６の実施形態を参照すると、本体部２１０は、Ｘ－Ｙ平面に平行に構成される場合、接合部２２０は、このような本体部２１０に対して直角になるようにＸ－Ｚ平面に平行な形態で構成され得る。
【0083】
また、このような実施形態において、接合部２２０は、バッテリーセル１００の長手方向と平行な形態で構成され得る。例えば、図６の実施形態において、バッテリーセル１００はＺ軸方向に長く形成されると言え、バスバー２００の接合部２２０もＺ軸方向に長く延びるように形成されると言える。
【0084】
本発明のこのような構成によると、電極リード１２０は、選択的に前方側又は後方側に延びることができ、これにより、バッテリーモジュールの設計自由度を高めることができる。
【0085】
特に、上記実施形態において、電極リード１２０は、ボディー１１０のシール部で外側に突出した部分だけでなく、バスバー２００の接合部２２０に溶接された部分までも直線形状を継続的に維持することができる。
【0086】
これによって、この場合、電極リード１２０と接合部２２０との溶接を容易にする一方、電極リード１２０の損傷をより効果的に防止することができる。
【0087】
本発明のこのような構成によると、電極リード１２０が後方に曲げられることで、バスバー２００の前方に突出する構成を省略することができる。これにより、電極リード１２０及び接合部２２０がバスバー２００の内側に位置でき、外部からより安定して保護され得る。また、バスバー２００の前方空間における設計自由度を高めることができる。また、電極リード１２０は、後方に曲げられた接合部２００の両面のいずれか一方に選択的に溶接結合することができる。このとき、電極リード１２０は、曲げを最小限に抑えるように接合部２２０の両面のいずれか一方に溶接結合することができる。
【0088】
図７は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバー２００を示す斜視図である。図８は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバー２００を示す斜視図である。図９は、本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバー２００を示す斜視図である。図７から図９を参照すると、本発明の一実施形態に係る接合部２２０は、本体部２１０と一体に形成されるように構成され得る。
【0089】
本発明のこのような構成によると、接合部２２０は、別途部品加工する必要がないため、バッテリーモジュールの生産性を向上させることができる。また、この場合、接合部２２０を本体部２１０に結合させるための構造や締結部材などが不要となるため、接合部２２０と本体部２１０との結合力を安定して確保することができる。また、接合部２２０と本体部２１０との接触抵抗を除去又は低減することができる。
【0090】
図７から図９を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバー２００の接合部２２０は、本体部２１０の少なくとも一部分が切開され、切開された部分が曲げられて形成されるように構成され得る。
【0091】
図７を参照すると、本体部２１０の少なくとも一部は切開され得る。切開線Ｃは本体部２１０を貫通することができる。切開線Ｃは、四角形の４つの辺のうち３つの辺を形成することができる。このとき、切開された部分の幅Ｗは、電極リード１２０の幅と同一であるか、又は電極リード１２０の幅よりも大きく形成され得る。
【0092】
図８を参照すると、本体部２１０の切開された部分は、前方側又は＋Ｚ軸方向に曲げられ得る。図７を参照すると、本体部２１０の切開された部分は、後方側又は－Ｚ軸方向に曲げられ得る。本体部２１０の切開された部分は、曲げられて接合部２２０を形成することができる。接合部２２０は、本体部２１０と直交する方向に曲げ又は延び得る。
【0093】
本発明のこのような構成によると、接合部２２０は、別途部品加工する必要がないため、比較的簡単な工程で形成することができる。これにより、バッテリーモジュールの生産性を向上させることができる。
【0094】
図７から図９を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバー２００は、接合部２２０に隣接して本体部２１０を貫通する孔２１１を含み、接合部２２０の直径Ｄ２、Ｄ４は、孔２１１の直径Ｄ１、Ｄ３よりも小さく構成され得る。
【0095】
孔２１１は、接合部２２０が曲げられることで形成され得る。孔２１１は、四角形状に形成され得る。孔２１１の直径Ｄ１、Ｄ３は、孔２１１の最大直径Ｄ１、Ｄ３を意味し得る。接合部２２０の直径Ｄ２、Ｄ４は、接合部の最大直径Ｄ２、Ｄ４を意味し得る。このとき、接合部２２０は、平坦なプレート部分を意味し得る。接合部２２０の直径Ｄ２、Ｄ４は、孔２１１の直径Ｄ１、Ｄ３よりも小さく構成され得る。接合部２２０の直径Ｄ２、Ｄ４は、孔２１１の直径Ｄ１、Ｄ３から切開線Ｃの幅だけ小さく形成され得る。
【0096】
また、曲げられた接合部２２０を平らに広げる場合、接合部２２０は全体として孔２１１に収容され得る。
【0097】
本発明のこのような構成によると、本体部２１０の一部が曲げられるとき、接合部２２０の形成と孔２１１の形成を同時に行うことができる。これにより、バスバー２００の製造工程が簡単となり、バッテリーモジュールの生産性を向上させることができる。
【0098】
図７及び図８を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバー２００は、接合部２２０に隣接して本体部２１０を貫通する孔２１１を含み、電極リード１２０は孔２１１を通過するように構成され得る。
【0099】
電極リード１２０の少なくとも一部分は、孔２１１を通過して接合部２２０と結合することができる。このとき、電極リード１２０と接合部２２０とをリードインサートジョイント（ｌｅａｄ ｉｎｓｅｒｔ ｊｏｉｎｔ、Ｊ）構造と呼ぶことがある。
【0100】
本発明のこのような構成によると、本体部２１０の一部が曲げられるとき、接合部２２０の形成と孔２１１の形成を同時に行うことができる。これにより、バスバー２００の製造工程が簡単となり、バッテリーモジュールの生産性を向上させることができる。
【0101】
図１０は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールを示す斜視図である。図１１は、本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーモジュールを示す斜視図である。図１０及び図１１は、説明の便宜のために、バスバー２００に対してのみ断面として示し、バッテリーセル１００のボディー１１０は概略的に示した。図１０及び図１１を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバー２００の少なくとも一部は、互いに異なる金属層Ｍ１、Ｍ２から構成され得る。
【0102】
バスバー２００は、クラッドメタル（ｃｌａｄ ｍｅｔａｌ）材料から構成され得る。例えば、バスバー２００は、２つの金属層Ｍ１、Ｍ２から構成され得る。２つの金属層Ｍ１、Ｍ２は、互いに異なる材料から構成され得る。特に、バスバー２００は、負極リード１２０の金属材料と同様の材料からなる金属層と、正極リード１２０の金属材料と同様の材料からなる金属層とを含むように構成され得る。例えば、バスバー２００の一面はアルミニウム材料から構成され、バスバーの他面は銅材料から構成され得る。
【0103】
本発明のこのような構成によると、電極リード１２０は、電極リード１２０の金属材料と同様の金属材料を有するバスバー２００の金属層Ｍ１、Ｍ２に溶接結合することができる。これにより、バスバー２００と電極リード１２０との溶接性を向上させることができる。また、これにより、複数のバッテリーセル１００の配列の自由度が増加し得る。
【0104】
図１０及び図１１を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの接合部２２０の少なくとも一部は、互いに異なる金属層Ｍ１、Ｍ２から構成され得る。バスバー２００の本体部２１０と接合部２２０は一体に形成され、本体部２１０と接合部２２０は同じクラッド金属材料から構成され得る。
【0105】
図１０を参照すると、接合部２２０は、後方側又は－Ｚ軸方向に曲げられ得る。接合部２２０の右側面は第１金属層Ｍ１から構成され、接合部２２０の左側面は第２金属層Ｍ２から構成され得る。このとき、電極リード１２０は、選択的に接合部２２０の第１金属層Ｍ１又は第２金属層Ｍ２に溶接結合することができる。例えば、第１金属層Ｍ１がアルミニウム材料であり、電極リード１２０がアルミニウム材料である場合、電極リード１２０は、第１金属層Ｍ１に溶接結合することができる。また、第２金属層Ｍ２が銅材料であり、電極リード１２０が銅材料である場合、電極リード１２０は、第２金属層Ｍ２に溶接結合することができる。
【0106】
本発明のこのような構成によると、電極リード１２０は、電極リード１２０の金属材料と同様の金属材料を有する接合部２２０に選択的に溶接結合することができる。これにより、バスバー２００と電極リード１２０との溶接性を向上させることができる。
【0107】
また、本発明のこのような構成によると、電極リード１２０が接合部２２０の左側面又は右側面のいずれの面に溶接結合しても電極リード１２０の反りを最小限に抑えることができる。
【0108】
図１１を参照すると、接合部２２０の一部は後方側又は－Ｚ軸方向に曲げられ、接合部２２０の残りは前方側又は＋Ｚ軸方向に曲げられ得る。電極リード１２０は、前方側又は＋Ｚ軸方向に曲げられた接合部２２０、或いは後方側又は－Ｚ軸方向に曲げられた接合部２２０に選択的に溶接結合することができる。すなわち、接合部２２０は、溶接される電極リード１２０の材料によって＋Ｚ軸方向又は－Ｚ軸方向に曲げられ得る。特に、１つのバスバー２００に対して正極リードと負極リードがともに溶接される場合、本体部２１０に対して互いに反対方向に曲げられた接合部２２０が１つのバスバー２００に設けられ得る。
【0109】
電極リード１２０は、前方側又は＋Ｚ軸方向に曲げられた接合部２２０の右側面又は第２金属層Ｍ２に溶接結合することができる。このとき、電極リード１２０の金属材料と第２金属層Ｍ２の金属材料は同じ材料であり得る。
【0110】
また、電極リード１２０は、後方側又は－Ｚ軸方向に曲げられた接合部２２０の右側面又は第１金属層Ｍ１に溶接結合することができる。このとき、電極リード１２０の金属材料と第１金属層Ｍ１の金属材料は同じ材料であり得る。
【0111】
このとき、前方側又は＋Ｚ軸方向に曲げられた接合部２２０に溶接結合されたバッテリーセル１００の電極リード１２０の長さは、後方側又は－Ｚ軸方向に曲げられた接合部２２０に溶接結合されたバッテリーセル１００の電極リード１２０の長さよりも長く構成され得る。
【0112】
本発明のこのような構成によると、電極リード１２０は、電極リード１２０の金属材料と同様の金属材料を有する接合部２２０に選択的に溶接結合することができる。これにより、バスバー２００と電極リード１２０との溶接性を向上させることができる。
【0113】
また、本発明のこのような構成によると、バッテリーセル１００の積層手順の自由度を高めることができる。バッテリーセル１００の積層手順と対応するように接合部２２０の曲げ方向を選択的に構成することができる。
【0114】
また、本発明のこのような構成によると、電極リード１２０が前方側又は＋Ｚ軸方向に曲げられた接合部、或いは後方側又は－Ｚ軸方向に曲げられた接合部２２０のいずれの面に溶接結合しても電極リード１２０の反りを最小限に抑えることができる。
【0115】
本発明によるバッテリーパックは、上述した本発明によるバッテリーモジュールを含むことができる。また、本発明によるバッテリーパックは、上述した本発明によるバッテリーモジュール以外に、他の様々な構成要素、例えば、ＢＭＳやバスバー、パックケース、リレー、電流センサなどのような本発明の出願時点に公知のバッテリーパックの構成要素などをさらに含むことができる。
【0116】
本発明による自動車は、上述した本発明によるバッテリーモジュールを含むことができる。本発明による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のような自動車に適用することができる。また、本発明による自動車は、このようなバッテリーモジュール以外に、自動車に含まれる他の様々な構成要素、例えば、車体やモータ、ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）などの制御装置などをさらに含むことができる。
【0117】
本発明によるエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）は、上述した本発明によるバッテリーモジュールを含むことができる。また、本発明によるエネルギー貯蔵システムは、このようなバッテリーモジュール以外に、エネルギー貯蔵システムに含まれる他の構成要素、例えば、バッテリーモジュールの状態を感知するためのセンサ、熱イベントを制御するための消火モジュール、ＤＣパート、ＡＣパート及びＢＳＣパートなどをさらに含むことができる。
【0118】
一方、本明細書では上、下、左、右、前、後などの方向を示す用語が使用されたが、これらの用語は説明の便宜上のものであり、対象となる物体の位置や観察者の位置などによって変わり得ることは本発明の当業者に自明である。
【0119】
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的な思想と下記の特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【0120】
１００ バッテリーセル
１１０ ボディー
１２０ 電極リード
２００ バスバー
２１０ 本体部
２１１ 孔
２２０ 接合部
３００ フレーム
３０１ 内部空間
４００ エンドカバー
Ｃ 切開線
Ｄ１～Ｄ４ 最大直径
Ｊ ジョイント
Ｍ１ 第１金属層
Ｍ２ 第２金属層
Ｗ 幅
１１０ ボディー
１２０ 電極リード
２００ バスバー
２１０ 本体部
２１１ 孔
２２０ 接合部
３００ フレーム
３０１ 内部空間
４００ エンドカバー
Ｃ 切開線
Ｄ１～Ｄ４ 最大直径
Ｊ ジョイント
Ｍ１ 第１金属層
Ｍ２ 第２金属層
Ｗ 幅
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】