(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に直立しながら積み重ねられる、二次電池、またはそれぞれの中に２つ以上の二次電池が装着されたユニットモジュールを備える、中型または大型の電池モジュールであって、
前記ユニットモジュールが垂直に直立した状態で上に積み重ねられる基礎板と、
最も外側のユニットモジュールの外側表面と密接に接触して配設される１対の端板であって、一方で、前記端板の底部が前記基礎板に固定される１対の端板と、
前記端板を支持するように前記端板の上側部分または側部の向かい合う側面の間に接続される支持棒と、を備え、
前記端板のそれぞれが、前記ユニットモジュールの対応する１つと接触する本体と、前記本体の周辺部から外方向に突出する頂壁、底壁、および１対の側壁とを備え、前記側壁のそれぞれの厚さが、前記頂壁から前記底壁まで増大し、それによって、前記ユニットモジュールおよび前記支持棒からの圧力（曲げ荷重）を分散させ、
それぞれの前記側壁の周辺部が放物線の形状に形成されるように、前記側壁のそれぞれが構成される電池モジュール。
【請求項２】
それぞれの前記側壁の周辺部が直線に形成され、横方向で見る場合に前記側壁のそれぞれが直角三角形の形状に近似的に形成されるように、前記側壁のそれぞれが構成される、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記放物線の形状が、前記最も外側のユニットモジュールの対応する１つの底部の隅部から外方向に凸形である形状を備える、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記放物線の形状が、前記最も外側のユニットモジュールの対応する１つの底部の隅部に向かって内方向に凹形である形状を備える、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
それぞれの前記端板の面積が、前記頂壁、前記側壁、および前記底壁の順に増大するように、前記端板のそれぞれが構成される、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項６】
それぞれの前記側壁の面積が、前記底壁の面積の４０％を超え９０％以上であるように、前記側壁のそれぞれが構成される、請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項７】
それぞれの前記側壁の前記面積が、前記底壁の面積の５５％から７５％までであるように、前記側壁のそれぞれが構成される、請求項６に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記側壁のそれぞれには、外力に対する構造安定性を向上させるために、ビードが設けられる、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記ビードが、幅に対する長さの比が大きい、凸形および凹形の形状に形成される条片タイプのビード、くぼみタイプのビード、または突起タイプのビードを備える、請求項８に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記端板のそれぞれの前記本体には、その上側部分に、前記それぞれの支持棒が通って挿入される１対の貫通孔が設けられる、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記支持棒がそれぞれの前記端板の前記本体に装着されるように、それぞれの前記端板の前記頂壁が、前記最も外側のユニットモジュールの対応する１つの上面から上方向に突出する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
それぞれの前記端板の前記頂壁の前記上方向に突出する高さが、前記最も外側のユニットモジュールの対応する１つの高さの２％から２０％までである、請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項１３】
それぞれの前記端板の前記底壁が前記基礎板に連結される構造で、前記端板のそれぞれが前記基礎板に固定される、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項１４】
請求項１に記載の電池モジュールを電源として使用する、電気車両、ハイブリッド電気車両、またはプラグインハイブリッド電気車両。
【請求項１５】
前記電池モジュールが前記車両のトランクに装着される、請求項１４に記載の電気車両、ハイブリッド電気車両、またはプラグインハイブリッド電気車両。
【請求項１６】
垂直に直立しながら積み重ねられる、二次電池、またはそれぞれの中に2つ以上の二次電池が装着されたユニットモジュールを備える、中型または大型の電池モジュールであって、
前記ユニットモジュールが垂直に直立した状態で上に積み重ねられる基礎板と、
最も外側のユニットモジュールの外側表面と密接に接触して配設される1対の端板であって、一方で、前記端板の底部が前記基礎板に固定される1対の端板と、
前記端板を支持するように前記端板の上側部分または側部の向かい合う側面の間に接続される支持棒と、を備え、
前記端板のそれぞれが、前記ユニットモジュールの対応する1つと接触する本体と、前記本体の周辺部から外方向に突出する頂壁、底壁、および1対の側壁とを備え、前記側壁のそれぞれの厚さが、前記頂壁から前記底壁まで増大し、それによって、前記ユニットモジュールおよび前記支持棒からの圧力(曲げ荷重)を分散させ、
それぞれの前記端板の面積が、前記頂壁、前記側壁、および前記底壁の順に増大するように、前記端板のそれぞれが構成される電池モジュール。
【請求項１７】
垂直に直立しながら積み重ねられる、二次電池、またはそれぞれの中に2つ以上の二次電池が装着されたユニットモジュールを備える、中型または大型の電池モジュールであって、
前記ユニットモジュールが垂直に直立した状態で上に積み重ねられる基礎板と、
最も外側のユニットモジュールの外側表面と密接に接触して配設される1対の端板であって、一方で、前記端板の底部が前記基礎板に固定される1対の端板と、
前記端板を支持するように前記端板の上側部分または側部の向かい合う側面の間に接続される支持棒と、を備え、
前記端板のそれぞれが、前記ユニットモジュールの対応する1つと接触する本体と、前記本体の周辺部から外方向に突出する頂壁、底壁、および1対の側壁とを備え、前記側壁のそれぞれの厚さが、前記頂壁から前記底壁まで増大し、それによって、前記ユニットモジュールおよび前記支持棒からの圧力(曲げ荷重)を分散させ、
前記側壁のそれぞれには、外力に対する構造安定性を向上させるために、ビードが設けられる電池モジュール。
【請求項１８】
垂直に直立しながら積み重ねられる、二次電池、またはそれぞれの中に2つ以上の二次電池が装着されたユニットモジュールを備える、中型または大型の電池モジュールであって、
前記ユニットモジュールが垂直に直立した状態で上に積み重ねられる基礎板と、
最も外側のユニットモジュールの外側表面と密接に接触して配設される1対の端板であって、一方で、前記端板の底部が前記基礎板に固定される1対の端板と、
前記端板を支持するように前記端板の上側部分または側部の向かい合う側面の間に接続される支持棒と、を備え、
前記端板のそれぞれが、前記ユニットモジュールの対応する1つと接触する本体と、前記本体の周辺部から外方向に突出する頂壁、底壁、および1対の側壁とを備え、前記側壁のそれぞれの厚さが、前記頂壁から前記底壁まで増大し、それによって、前記ユニットモジュールおよび前記支持棒からの圧力(曲げ荷重)を分散させ、
前記支持棒がそれぞれの前記端板の前記本体に装着されるように、それぞれの前記端板の前記頂壁が、前記最も外側のユニットモジュールの対応する1つの上面から上方向に突出すし、
それぞれの前記端板の前記頂壁の前記上方向に突出する高さが、前記最も外側のユニットモジュールの対応する1つの高さの2%から20%までである電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた構造安定性を有する電池モジュールに関し、より詳細には、垂直に直立しながら積み重ねられる、二次電池、または、それぞれの中に2つ以上の二次電池が装着されたユニットモジュールを含む、中型または大型の電池モジュールであって、基礎板、1対の端板、および支持棒を含み、端板のそれぞれが、ユニットモジュールの対応する1つと接触する本体と、本体の周辺部から外方向に突出する頂壁、底壁、および1対の側壁と、を含み、それぞれの側壁の厚さが、頂壁から底壁まで増大し、それによって、ユニットモジュールおよび支持棒からの圧力(曲げ荷重)を分散させる電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンおよびディーゼル油などの化石燃料を使用する車両から引き起こされる最大の問題の1つが、大気汚染の発生である。充電および放電され得る二次電池を、車両用の電源として使用する技術は、上述の問題を解決する1つの方法として、多くの注目を引きつけてきた。その結果、電池のみを使用して運転される電気車両(EV)、ならびに、電池および従来のエンジンを一緒に使用するハイブリッド電気車両(HEV)が開発されてきた。電気車両およびハイブリッド電気車両の一部は、現在商業的に使用されている。ニッケル水素(Ni-MH)二次電池が、電気車両(EV)およびハイブリッド電気車両(HEV)用の電源として、主に使用されてきた。しかしながら、近年では、リチウムイオン二次電池の使用が試行されてきた。
【０００３】
高電力および大容量が、そのような二次電池が電気車両(EV)およびハイブリッド電気車両(HEV)用の電源として使用されるために必要である。この目的のために、複数の小型の二次電池(ユニットセル)が、電池モジュールを形成するように相互に直列に接続される。状況によって、小型の二次電池(ユニットセル)は、電池モジュールを形成するように相互に直列に、および並列に接続される。
【０００４】
一般に、そのような電池モジュールは、それぞれの中に二次電池が装着されたユニットモジュールを保護するための構造を有する。電池モジュールの構造は、車両の種類、または車両での電池モジュールの設置位置に基づいて、様々であり得る。大容量のユニットモジュールを効果的に固定するための構造の1つは、支持棒および端板に基づくものである。この構造には、荷重が支持棒に付与される場合でも、ユニットモジュールの動きが最小限に抑えられるという利点がある。しかしながら、この目的のために、支持棒および端板の強度を十分に確保することが必要である。
【０００５】
特に、荷重が付与される方向に直交して位置する端板に関しては、ユニットモジュールの重量によって発生される曲げ荷重が、端板に付与される。この理由で、端板は、曲げ荷重を適切に配分するための構造を有さなければならない。端板が、曲げ荷重を適切に配分するための構造を有さないならば、端板の連結領域または端板の隅部などの端板の弱い領域が、激しく損傷する場合がある。
【０００６】
例えば、図2の端板30でのように、隅部33が開いている構造では、端板30は、曲げを支持する働きを全くしない。したがって、支持棒およびユニットモジュールの重量が、図2の端板30に付与される場合、端板30は激しく変形し、その結果、端板30の屈曲部分が損傷する。
【０００７】
図2の端板30を補完するように、図3の端板30aでのように、端板30aの隅部35が一体に接続される構造では、端板30aの屈曲部分に対する損傷は、図2の構造とは異なって生じない。しかしながら、曲げ荷重が、端板30aの連結領域37に集中し、その結果、連結領域37が損傷する。
【０００８】
さらに、電池モジュールが車両のトランクに設置される場合、基礎板の一部分が、車両のレイアウトによって、スペアタイヤが位置する領域の上方に装着される。すなわち、電池モジュールは、非対称構造で設置される。路面からの振動が激しい場合、ねじり荷重が電池モジュールに付与され、ねじり荷重が端板に伝達され、その結果、端板は容易に損傷する場合がある。
【０００９】
したがって、支持棒およびユニットモジュールからの圧力が端板に付与される場合でも、端板の屈曲部分または連結領域が損傷しないように、ユニットモジュールの積層構造を安定的に維持し、曲げ荷重を適切に分散させるための構造を有する、垂直積層タイプの電池モジュールに対する高い必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国特許出願第2006-12303号
【特許文献２】韓国特許出願第2006-20772号
【特許文献３】韓国特許出願第2006-45444号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明は、上記の問題、および、なお解決すべき他の技術的問題を解決するためになされた。
【００１２】
本発明の目的は、端板が、曲げ荷重の付与の際に、変形されず、応力に対して増大する抵抗性を有する特定の構造で、端板が構成され、それによって、それぞれの中に二次電池が装着されたユニットモジュールの積み重ね構造を安定的に維持し、端板の屈曲部分または連結領域への損傷を最小限に抑える電池モジュールを提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、電池モジュールの構造の一部分が、車両の形状の一部分を使用して形成され、その結果、電池モジュールが車両に安定的に設置され、車両での電池モジュールの体積が最小限に抑えられる電池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】
【００１４】
本発明の一態様によれば、上記および他の目的は、垂直に直立しながら積み重ねられる、二次電池、またはそれぞれの中に2つ以上の二次電池が装着されたユニットモジュールを含む、中型または大型の電池モジュールであって、ユニットモジュールが垂直に直立された状態で上に積み重ねられる基礎板と、最も外側のユニットモジュールの外側表面と密接に接触して配設される1対の端板であって、一方で、その端板の底部が基礎板に固定される1対の端板と、端板を支持するように端板の上側部分または側部の向かい合う側面の間に接続される支持棒と、を含み、端板のそれぞれが、ユニットモジュールの対応する1つと接触する本体と、本体の周辺部から外方向に突出する頂壁、底壁、および1対の側壁と、を含み、側壁のそれぞれの厚さが、頂壁から底壁まで増大し、それによって、ユニットモジュールおよび支持棒からの圧力(曲げ荷重)を分散させる電池モジュールを提供することによって達成され得る。ここで、「外方向」は、圧力と反対の方向、すなわち、ユニットモジュールおよび支持棒が端板の本体の基礎の上に位置する方向と反対の方向を意味する。
【００１５】
したがって、本発明による電池モジュールでは、基礎板上に積み重ねられるユニットモジュールは、端板により相互に密接に接触して配設され、端板は支持棒により固定され、それによって、厚さ方向でのユニットモジュールの動きまたは隆起を防止する。その結果、電池モジュールの安全性、および電池モジュールの性能の低下を効果的に防止することを向上させることが可能である。
【００１６】
さらに、端板のそれぞれが、ユニットモジュールの対応する1つと接触する本体と、本体の周辺部から外方向に突出する頂壁、底壁、および1対の側壁と、を含み、側壁のそれぞれの厚さが、頂壁から底壁まで増大する。その結果、ユニットモジュールおよび支持棒からの圧力(曲げ荷重)を、頂壁、底壁、および側壁に均一に分散させることが可能である。
【００１７】
本発明では、ユニットモジュールのそれぞれは、二次電池、または、中に2つ以上の二次電池が装着される小型のモジュールであり得る。中に2つ以上の二次電池が装着されるユニットモジュールの例は、本出願の出願人の名において出願されている特許文献１に開示されている。この特許出願の開示では、ユニットモジュールは、2つの二次電池が、二次電池が相互に密接に接触している状態で、入力および出力の端子を有するフレーム部材に装着される構造で構成される。
【００１８】
ユニットモジュールの別の例は、本出願の出願人の名において出願されている特許文献２および特許文献３に開示されている。これらの特許出願の開示では、ユニットモジュールは、2つの二次電池が、二次電池が相互に密接に接触している状態で、1対の高強度のセルカバーで被覆される構造で構成される。上記の特許出願の開示は、本明細書に参照により組み込まれている。しかし、当然ながら、本発明による電池モジュールのそれぞれのユニットモジュールの構造は、上記の特許出願に開示されたユニットモジュールの上記の例に限定されない。
【００１９】
本発明による電池モジュールでは、端板のそれぞれは、ユニットモジュールおよび支持棒からの曲げ荷重を効果的に分散させるための様々な構造を有することができる。
【００２０】
そのような構造の例として、それぞれの側壁の周辺部が直線に形成され、横方向で見る場合に側壁のそれぞれが直角三角形の形状に近似的に形成されるように、側壁のそれぞれが構成され得る。
【００２１】
したがって、この構造では、図2および図3の端板の構造でのように、横方向で見る場合に側壁のそれぞれが長方形の形状に近似的に形成される構造よりも、ユニットモジュールおよび支持棒からの曲げ荷重を効果的に支持することが可能である。
【００２２】
それぞれの端板の形状が曲げ荷重を効果的に支持する理由を厳密に理解することは可能ではないが、後で説明するシミュレーションの結果を考慮すると、端板のそれぞれの隅部が一体に形成され、それによって、端板のそれぞれの屈曲部分の損傷を防止し、端板のそれぞれが固定される位置の面積が増大し、曲げ荷重を支持するそれぞれの側壁の厚さが、頂壁から底壁まで増大し、横方向で見る場合に側壁のそれぞれが直角三角形の形状に形成され、それによって、それぞれの端板の連結領域に集中する荷重を、側壁および底壁に分散させると考えられる。
【００２３】
そのような構造の別の例として、それぞれの側壁の周辺部が放物線の形状に形成されるように、側壁のそれぞれが構成され得る。この構造、端板のそれぞれでは、それぞれの側壁の周辺部は放物線の形状に形成され、したがって、それぞれの側壁の周辺部が直線に形成される構造でよりも、ユニットモジュールおよび支持棒からの曲げ荷重をゆるやかに吸収することが可能である。
【００２４】
この場合、放物線の形状は様々であり得る。例として、放物線の形状は、最も外側のユニットモジュールの対応する1つの底部の隅部から外方向に凸形である形状を含み得る。この構造で構成される端板のそれぞれは、電池モジュールの体積の増大を最大限抑制すること、および、曲げ荷重を最大限効果的に吸収することが可能であり、したがって、この構造で構成される端板のそれぞれは、特に好ましい。
【００２５】
別の例として、放物線の形状は、最も外側のユニットモジュールの対応する1つの底部の隅部に向かって内方向に凹形である形状を含んでもよい。
【００２６】
本出願の出願人により実行された実験の結果によれば、この構造で構成される端板のそれぞれは、放物線の形状が、最も外側のユニットモジュールの対応する1つの底部の隅部から外方向に凸形である形状を含む場合よりもひずみは大きいが、それぞれの側壁の周辺部が直線に形成される場合よりもひずみは小さいということが確認されている。
【００２７】
状況によって、それぞれの端板のそれぞれの側壁の周辺部の一部分が、面取りされ得る。
【００２８】
それぞれの端板の面積が、頂壁、側壁、および底壁の順に増大するように、端板のそれぞれが構成される場合があり、したがって、構造動力学の面で、支持棒およびユニットモジュールからの圧力に容易に耐えることが可能である。
【００２９】
上記の構造では、それぞれの側壁の面積が、底壁の面積の40%を超え90%以上であるように、側壁のそれぞれが構成され得る。
【００３０】
それぞれの側壁の面積が、底壁の面積の40%より小さい場合、側壁のそれぞれは、支持棒およびユニットモジュールからの曲げ荷重を支持することが困難である。これに対して、それぞれの側壁の面積が、底壁の面積の90%より大きい場合、電池モジュールの総体積が増大する。
【００３１】
より好ましくは、それぞれの側壁の面積が、底壁の面積の55%から75%であるように、側壁のそれぞれが構成される。それぞれの側壁の面積が上記で定義した範囲内である場合、電池モジュールの体積の全体的な増大を最小限に抑えること、および曲げ荷重を容易に支持することが可能である。
【００３２】
好適な例では、側壁のそれぞれには、ねじれまたは振動などの外力に対して、より優れた耐久性または構造安定性を有するように、ビードが設けられる場合がある。ビードの形状は、ビードが外力に対して構造安定性をもたらすことができる限りにおいて、特に制限されない。例えば、ビードは、幅に対する長さの比が大きい、凸形および凹形の形状に形成される条片タイプのビード、くぼみタイプのビード、または突起タイプのビードを含んでよい。
【００３３】
一方で、端板のそれぞれの本体には、その上側部分に、それぞれの支持棒が通して挿入される1対の貫通孔が設けられる。その結果、支持棒が端板の貫通孔を通して挿入され、それによって、支持棒と端板との間の容易な連結を実現する。
【００３４】
状況によって、それぞれの端板の周辺部が、応力の集中を防止するためにフィレット処理される(filleted)ように、端板のそれぞれが構成され得る。
【００３５】
その結果、それぞれの端板の周辺部が、そのようなフィレット構造を有するように仕上げられ、したがって、それぞれの端板の周辺部上の応力の集中を最小限に抑えることが可能である。
【００３６】
支持棒は、端板の上側部分または側部の向かい合う側面の間に接続され得る。
【００３７】
支持棒が端板の上側部分の向かい合う側面の間に接続される構造では、支持棒がそれぞれの端板の本体に装着されるように、それぞれの端板の頂壁が、最も外側のユニットモジュールの対応する1つの上面から上方向に突出し得る。その結果、支持棒は、端板に連結され得る一方で、ユニットモジュールの上方に位置する。
【００３８】
それぞれの端板の頂壁の上方向に突出する高さは、最も外側のユニットモジュールの対応する1つの高さの2%から20%までであり得る。端板のそれぞれの頂壁の上方向に突出する高さが、最も外側のユニットモジュールの対応する1つの高さの2%より低い場合、支持棒を端板に装着することは困難であり、または、それに対応するサイズである支持棒を使用することが必要であるが、その結果、支持棒の全体的な強度が、より低くなり得ることになる。これに対して、端板のそれぞれの頂壁の上方向に突出する高さが、最も外側のユニットモジュールの対応する1つの高さの20%より高い場合、電池モジュールの体積は過度に増大し、これは好ましくない。
【００３９】
それぞれの端板の底壁が基礎板に連結される構造で、端板のそれぞれは基礎板に固定される。その結果、外部衝撃が端板に付与される場合に、端板が基礎板から位置がずれることを防止することが可能である。
【００４０】
例えば、1対の連結孔が、それぞれの端板の底壁の一部分に形成される場合があり、端板が基礎板に固定され得るように、ボルトが連結孔を通して挿入され得る。あるいは、端板と基礎板との間の連結は、溶接によって実現され得る。
【００４１】
本発明の別の態様によれば、上記で説明したような電池モジュールを電源として使用し、限られた設置空間を有し、頻繁な振動および強い衝撃にさらされる、電気車両、ハイブリッド電気車両、またはプラグインハイブリッド電気車両が提供される。
【００４２】
当然ながら、車両用の電源として使用される電池モジュールは、所望の電力および容量に基づいて組み合わされ、製造され得る。
【００４３】
この場合、車両は、電池モジュールが車両のトランクに装着される、電気車両、ハイブリッド電気車両、またはプラグインハイブリッド電気車両であり得る。
【００４４】
電池モジュールを電源として使用する、電気車両、ハイブリッド電気車両、またはプラグインハイブリッド電気車両は、本発明が関係する技術分野でよく知られており、したがって、それらの詳細な説明は与えない。
【発明の効果】
【００４５】
上記の説明から明らかなように、本発明による電池モジュールは、端板が、曲げ荷重の付与の際に、変形されず、応力に対して増大する抵抗性を有する特定の構造で構成される。その結果、それぞれの中に二次電池が装着されたユニットモジュールの積み重ね構造を安定的に維持すること、ならびに、端板の屈曲部分または連結領域への損傷を最小限に抑えることが可能である。
【００４６】
さらに、電池モジュールの構造の一部分が、車両の形状の一部分を使用して形成される。その結果、電池モジュールが車両に安定的に設置され、車両での電池モジュールの体積が最小限に抑えられる。
【００４７】
本発明の上記のおよび他の目的、特徴および他の利点が、添付の図面とともに行う以下の詳細な説明から、より明確に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態による電池モジュールを例示する斜視図である。
【図２】従来の端板を例示する斜視図である。
【図３】従来の端板を例示する斜視図である。
【図４】本発明の実施形態による端板を例示する斜視図である。
【図５】本発明の別の実施形態による端板を例示する斜視図である。
【図６】本発明の別の実施形態による端板を例示する斜視図である。
【図７】図2の端板の構造に基づく連結領域でのひずみを例示する図である。
【図８】図3の端板の構造に基づく連結領域でのひずみを例示する図である。
【図９】図4の端板の構造に基づく連結領域でのひずみを例示する図である。
【図１０】図5の端板の構造に基づく連結領域でのひずみを例示する図である。
【図１１】図6の端板の構造に基づく連結領域でのひずみを例示する図である。
【図１２】本発明の他の実施形態による端板を典型的に例示する側面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態による端板を典型的に例示する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
次に、本発明の例示的な実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、本発明の範囲は、例示される実施形態により限定されないことに留意されたい。
【００５０】
図1は、本発明の実施形態による電池モジュールを典型的に例示する斜視図である。
【００５１】
図1を参照すると、電池モジュール100は、それぞれの中に二次電池が装着されたユニットモジュール10、基礎板20、1対の端板30、および支持棒40を含む。
【００５２】
ユニットモジュール10は、基礎板の上面に積み重ねられ、一方で、ユニットモジュール10は、垂直に直立している。端板30は、最も外側のユニットモジュール10の外側表面と密接に接触して配設され、一方で、端板30の底部が、基礎板20に固定される。
【００５３】
支持棒40は、端板30を支持するように、端板30の上側部分の間で接続される。
【００５４】
端板30のそれぞれは、ユニットモジュール10の対応する1つと接触する本体32と、ならびに、本体32の周辺部から外方向に突出する頂壁34、底壁36、および1対の側壁38とを含む。側壁38のそれぞれは、側壁38のそれぞれの厚さが、頂壁34から底壁36まで増大するように構成される。したがって、ユニットモジュール10および支持棒40からの曲げ荷重が、本体32から、それぞれの端板30の側壁38および底壁36に分散される。
【００５５】
端板30のそれぞれの底壁36は、溶接により基礎板20に固定される。
【００５６】
図4から図6までは、本発明の様々な実施形態による端板を典型的に例示する斜視図である。
【００５７】
図1とともに図4をまず参照すると、それぞれの側壁38の周辺部が直線に形成され、横方向で見る場合に側壁38のそれぞれが直角三角形の形状に近似的に形成されるように、端板30bが構成される。
【００５８】
端板30bの面積が、頂壁34、側壁38、および底壁36の順に増大するように、端板30bは構成される。それぞれの側壁38の面積は、底壁36の面積の約60%である。
【００５９】
さらに、1対の貫通孔302が、端板30bの本体32の上側部分に形成され、それによって、支持棒40が、貫通孔302を通して挿入され得る。端板30bの周辺部は、支持棒40およびユニットモジュール10からの応力が、端板30bの周辺部に集中することを効果的に防止するためにフィレット処理される。
【００６０】
支持棒40が端板30bの上側部分の向かい合う側面に容易に装着され得るように、端板30bの頂壁34は、最も外側のユニットモジュール10の上面から上方向に突出し、一方で、最も外側のユニットモジュール10の高さHの10%に相当する高さを有する。
【００６１】
図1とともに図5を次に参照すると、それぞれの側壁38の周辺部が、最も外側のユニットモジュール10の底部の隅部に向かって内方向に凹形である放物線の形状に形成されるように、端板30cが構成される。
【００６２】
図1とともに図6を最後に参照すると、それぞれの側壁38の周辺部が、最も外側のユニットモジュール10の底部の隅部から外方向に凸形である放物線の形状に形成されるように、端板30dが構成される。
【００６３】
図2から図6までの端板が、図2から図6までの端板の構造に基づく連結領域でのひずみを確認するために、図1に示すような電池モジュールに固定され、ひずみおよび最大応力に対するシミュレーションが実行された。
【００６４】
端板の正確なサイズおよび形状は、図7から図11までに示され、これらの図は、応力分布も示す。さらに、下記の表1は、図2の端板30の構造に基づくひずみおよび最大応力(図7)が100.00%であるという仮定のもとでの、図3から図6までの端板の構造に基づく、相対的なひずみおよび最大応力(図8から図11まで)を表示する。
【００６５】
【表１】
0005560342.tif 000002
【００６６】
図7から図11までからわかるように、図2の端板30および図3の端板30aは、本体の下側部分、およびそれぞれの側壁の下側部分、および底壁で、全体的に高い応力分布を有する。特に、非常に高い応力分布が、底壁が基礎板に連結される底壁の領域に出現する。高い応力分布を有する領域は、外力の付与の際に容易に破損され得る。
【００６７】
これに対して、表1からは、図4の端板30bが、1.84%のひずみおよび11.20%の最大応力を有し、これらの値が、図2および図3の端板30および30aのひずみおよび最大応力よりはるかに低いことが明らかである。
【００６８】
さらに、図6の端板30dが、1.80%のひずみおよび11.20%の最大応力を有し、図6の端板30dのひずみが、図4および図5の端板30bおよび端板30cのひずみより低いことがわかる。
【００６９】
同じシミュレーション条件のもとでの図4から図6までの端板の比較値を、下記の表2に表示する。比較値は、図4の端板30bの構造に基づくひずみおよび最大応力(図9)が100.00%であるという仮定のもとでの、図5および図6の端板の構造に基づく、相対的なひずみおよび最大応力(図10および図11)である。
【００７０】
【表２】
0005560342.tif 000003
【００７１】
上記の表2からわかるように、図6の端板30dは、97.92%のひずみおよび99.67%の最大応力を有し、これらの値は、図4および図5の端板30bおよび端板30cのひずみおよび最大応力より低い。それぞれの端板の側壁の形状とひずみ(および最大応力)との間の関係を正確に決定することは可能ではないが、図6の端板30dが、図1に示すような電池モジュールの支持棒およびユニットモジュールからの曲げ荷重を支持することに関して最も優れていることがわかる。したがって、厚さが頂壁から底壁まで増大する端板のそれぞれの側壁の形状を部分的に変更することのみにより、ひずみおよび最大応力を低減することが可能であり、これは予想外の結果である。
【００７２】
図12は、本発明の別の実施形態による端板を典型的に例示する側面図である。
【００７３】
図12の端板30eは、側壁38eの周辺部31eの一部分が面取りされていることを除いて、構造的には図4から図6までの端板30b、30c、および30dと同一であり、したがって、その詳細な説明は与えない。
【００７４】
図13は、本発明のさらに別の実施形態による端板を典型的に例示する側面図である。
【００７５】
図13の端板30fは、ねじれまたは振動などの外力に対して、より優れた耐久性または構造安定性を有するように、ビード39がそれぞれの側壁38fで形成されることを特徴とする。
【００７６】
ビード39は、それぞれの側壁38fの表面全体にわたって、またはそれぞれの側壁38fの表面で部分的に形成され得る。さらに、ビード39は、幅に対する長さの比が大きい、凸形および凹形の形状に形成される条片タイプのビード39aを含んでよい。あるいは、ビード39は、複数の独立したくぼみタイプのビード39b、または複数の独立した突起タイプのビード(図示せず)を含んでもよい。当然ながら、ビード39は、他の様々な形状で構成され得る。
【００７７】
本発明の例示的な実施形態が、例示目的で開示されたが、様々な修正、追加および置換が、添付の特許請求の範囲に開示されるような本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく可能であることを、当業者は理解するであろう。
【符号の説明】
【００７８】
10  ユニットモジュール
20  基礎板
30、30a、30b、30c、30d、30e、30f  端板
31e  周辺部
32  本体
33  隅部
34  頂壁
35  隅部
36  底壁
37  連結領域
38、38e、38f  側壁
39、39a、39b  ビード
40  支持棒
100  電池モジュール
302  貫通孔
【図１】
0005560342.tif 000004
【図２】
0005560342.tif 000005
【図３】
0005560342.tif 000006
【図４】
0005560342.tif 000007
【図５】
0005560342.tif 000008
【図６】
0005560342.tif 000009
【図７】
0005560342.tif 000010
【図８】
0005560342.tif 000011
【図９】
0005560342.tif 000012
【図１０】
0005560342.tif 000013
【図１１】
0005560342.tif 000014
【図１２】
0005560342.tif 000015
【図１３】
0005560342.tif 000016