(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーパックであって、
バッテリーモジュールアレイであって、前記バッテリーパックの長手方向に２以上の列で配置されるバッテリーモジュールを有するバッテリーモジュールアレイを有し、各前記バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが、これらバッテリーセルが垂直に立てられるような状態で積まれる構造を有するように、あるいは、その中に取り付けられる２以上のバッテリーセルを有する複数のユニットモジュールのそれぞれが、これらユニットモジュールが垂直に立てられるような状態で積まれる構造を有するように、構成される、バッテリーモジュールアレイと；
その上にバッテリーモジュールが垂直に立てられる状態で積まれるベースプレートと；
前記バッテリーモジュールの負荷を支持するために前記バッテリーモジュールアレイの前部及び後部に備えられ、各メイン部材の対向両端部が外部装置に固定される、一組のメイン部材と；
各エンドプレートの下側端部が前記ベースプレートに固定される状態に前記バッテリーモジュールアレイの前部及び後部と緊密に接触して配置される、一組のエンドプレートと；
前記エンドプレートを相互接続及び支持するようにエンドプレートの上側部分の間に接続される、支持バーと；
を備え、
ここで、前記バッテリーパックが前記バッテリーパックの長手方向に沿って前後に振動される場合に前記バッテリーパックの変形を最小化するために、補強部材が前記バッテリーモジュールアレイの最も外側のバッテリーモジュールの外側で前記エンドプレートの側壁又は前記メイン部材の側部に結合され、
各エンドプレートは、前記バッテリーモジュールアレイに接触して配置される本体部分、上端壁、下端壁、及び一組の側壁を備え、その上端壁、下端壁、及び側壁は、その本体部分の周辺から外側に突出し、
各エンドプレートの下端壁は、前記ベースプレートの下側端部と各メイン部材の下側端部に溶接又はボルト締めにより結合される、バッテリーパック。
【請求項２】
各バッテリーセルがプレート形状のバッテリーセルである、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項３】
各バッテリーセルは、電極アセンブリがラミネートシートから形成されたバッテリーケース中に取り付けられる構造を有するように構成される、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
各メイン部材は、前記バッテリーモジュールアレイの対向両側部及び底部を囲むU形状のフレーム構造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パック。
【請求項５】
各メイン部材の上側両端部は、バッテリーパックが外部装置に簡単に取り付けられることができるように外側に曲げられることができ、そして、各メイン部材の曲げ部分には固定孔が備えられている、請求項４に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
補強部材は、最も外側のバッテリーモジュールの外側側部に平面上の対角線構造又はX形状の構造に配置される、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
補強部材は、前記エンドプレートの側壁又は前記メイン部材の側部に溶接又はボルト締めにより結合される、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
補強部材が平面上に対角線構造又はX形状の構造に配置されるように、補強部材が前記エンドプレートの頂上部に、溶接又はボルト締めによりさらに結合される、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項９】
バッテリーパックが上及び下方向に振動する場合に、そのバッテリーパックの変形を最小化するために、各エンドプレートは、前記バッテリーモジュールアレイの前部又は後部に対応する寸法を有する単一ボディの形状で形成される、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１０】
前記溶接又はボルト締めは、４つ以上のスポットで実行される、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１１】
各エンドプレートの各側壁は、各メイン部材の各側部に溶接又はボルト締めにより結合される、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記溶接又はボルト締めは１以上のスポットで実行される、請求項１１に記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
前記支持バーが容易に前記エンドプレートに取り付けられることができるように、各エンドプレートの上端壁が、前記バッテリーモジュールアレイの上から上側に突出する、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１４】
上側に突出する高さは、前記バッテリーモジュールアレイの高さの２〜２０％に等しい、請求項１３に記載のバッテリーパック。
【請求項１５】
各エンドプレートは矩形の平面形状に形成される、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１６】
各エンドプレートは、貫通孔を上側に備えて提供され、そこに支持バーが取り付けられる、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１７】
請求項１に記載のバッテリーパックを電源として使用する、例えば電気自動車、ハイブリッド電気自動車又はプラグインハイブリッド電気自動車である装置。
【請求項１８】
前記バッテリーパックが、自動車のトランクの下側端部、又は自動車のリアシートとトランクの間に設置される、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
バッテリーパックであって、
バッテリーモジュールアレイであって、前記バッテリーパックの長手方向に２以上の列で配置されるバッテリーモジュールを有するバッテリーモジュールアレイを有し、各前記バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが、これらバッテリーセルが垂直に立てられるような状態で積まれる構造を有するように、あるいは、その中に取り付けられる２以上のバッテリーセルを有する複数のユニットモジュールのそれぞれが、これらユニットモジュールが垂直に立てられるような状態で積まれる構造を有するように、構成される、バッテリーモジュールアレイと；
その上にバッテリーモジュールが垂直に立てられる状態で積まれるベースプレートと；
前記バッテリーモジュールの負荷を支持するために前記バッテリーモジュールアレイの前部及び後部に備えられ、各メイン部材の対向両端部が外部装置に固定される、一組のメイン部材と；
各エンドプレートの下側端部が前記ベースプレートに固定される状態に前記バッテリーモジュールアレイの前部及び後部と緊密に接触して配置される、一組のエンドプレートと；
前記エンドプレートを相互接続及び支持するようにエンドプレートの上側部分の間に接続される、支持バーと；
を備え、
ここで、前記バッテリーパックが前記バッテリーパックの長手方向に沿って前後に振動される場合に前記バッテリーパックの変形を最小化するために、補強部材が前記バッテリーモジュールアレイの最も外側のバッテリーモジュールの外側で前記エンドプレートの側壁又は前記メイン部材の側部に結合され、
各エンドプレートは、前記バッテリーモジュールアレイに接触して配置される本体部分、上端壁、下端壁、及び一組の側壁を備え、その上端壁、下端壁、及び側壁は、その本体部分の周辺から外側に突出し、
各エンドプレートの各側壁は、各メイン部材の各側部に溶接又はボルト締めにより結合される、バッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、補強部材を有するバッテリーパックに関し、そして、より詳しくは、横方向に２以上の列で配置されているバッテリーモジュールを有するバッテリーモジュールアレイと、その上にバッテリーモジュールが垂直に立てられた状態で積まれるベースプレートと、バッテリーモジュールの重みを支持するためバッテリーモジュールアレイの前部及び後部に備えられる一組のメイン部材であって、それぞれのメイン部材の反対端部が外部装置に固定される一組のメイン部材と、各エンドプレートの下側の端部が前記ベースプレートに固定される状態でバッテリーモジュールアレイの前部及び後部と緊密に接触して配置される一組のエンドプレートと、そして、エンドプレートを相互接続及び支持するようにエンドプレートの上側部分又は横部分の間に接続される支持バーと、を含むバッテリーパックであって、ここで、バッテリーパックが前及び後ろ方向に振動される場合にバッテリーパックの変形が最小化されるように、補強部材が、バッテリーモジュールアレイの最も外側のバッテリーモジュールの外側の側部で、エンドプレートの側壁又はメイン部材の横部に接続される、バッテリーパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガソリン及びディーゼル油のような、化石燃料を使用する車両により引き起こされる最も大きな問題の一つは、大気汚染をなすことである。充電及び放電することができる、車両のための電源として、二次電池を使用する技術は、上述の問題を解決する一つの方法として、かなり注目を引いている。結果として、バッテリーのみを使用することで動作する電気自動車（ＥＶ）及びバッテリーと通常のエンジンとを共同的に使用するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が開発されてきている。幾つかの電気自動車及びハイブリッド電気自動車は、現在、商業的に使用されている。ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）二次電池は、電気自動車（ＥＶ）及びハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のための電源として主に使用されてきている。しかしながら、近年、リチウムイオン電池の使用が試されてきている。
【０００３】
高出力及び容量がそのような二次電池を電気自動車（ＥＶ）及びハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のための電源として使用するには必要である。この目的のため、複数の小型二次電池（ユニットセル）が、バッテリーモジュールとバッテリーパックを形成するように、互いに直列に接続されている。状況により、複数の小型二次電池（ユニットセル）が、バッテリーモジュールとバッテリーパックを形成するように、互いに直列及び並列に接続される。
【０００４】
通常、そのようなバッテリーパックは、バッテリーモジュールを保護するための構造を有し、バッテリーモジュールの各々は、その中に取り付けられる二次電池を有している。バッテリーモジュールの構造は、自動車の種類又は自動車中のバッテリーパックの設置位置に基づいて変わりうる。高容量バッテリーモジュールを効果的に固定するための構造の一つは、支持バー及びエンドプレートに基づくものである。この構造は、たとえ、負荷が支持バーに向かって加えられる場合でも、バッテリーモジュールの移動が、最小化される点で有利である。しかしながら、この目的のため、支持バー及びエンドプレートの強度を十分に確保することが必要である。
【０００５】
この場合と関連して、図１は、従来の単一のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを例示的に示す斜視図である。
【０００６】
図１を参照すると、バッテリーパック１００は、その中に取り付けられる二次電池を各々が有するユニットモジュール１０、ベースプレート２０、一組のエンドプレート３０、及び支持バー４０を含む。
【０００７】
ユニットモジュール１０は、ユニットモジュール１０が垂直に立つ状態でペースプレート２０の上に積まれている。エンドプレート３０は、各々のエンドプレート３０の下側端部がベースプレート２０に固定される状態で、最外側ユニットモジュール１０の外側に緊密に接触するように配置される。
【０００８】
支持バー４０は、エンドプレート３０を相互接続及び支持するように、エンドプレート３０の上側部分の間で接続されている。
【０００９】
しかしながら、上述の構成を備えたバッテリーパックは、外力がバッテリーパックの前部及び後部に加えられた場合に、バッテリーパックの前及び後ろ方向にバッテリーパックを支持するための構造を含まないので、結果としてバッテリーパックの変形を防止することが可能ではない。
【００１０】
また、上述の構造を備えたバッテリーパックは、単一のバッテリーモジュールのみを使用するので、結果としてバッテリーパックの容量は低い。この理由のため、上述の構造を備えたバッテリーパックが、高い出力及び容量のバッテリーパックを必要とする、例えば、車のような、外部装置に適用されることは困難である。
【００１１】
一方、ハイブリッド電気自動車のためのバッテリーパックは、バッテリーセルアレイを安定的に保護するように、自動車の種類又は自動車の中のバッテリーパックの設置位置を基にして様々な形態で構成される。そのようなバッテリーパックの中には、バケット構造を有するバッテリーがあり、それはトランクの下側部分に設置されるか、又は自動車のリアシートとトランクの間で規定される窪んだスペースに設置される。
【００１２】
この場合、バッテリーパックは、バッテリーパックが自動車のシャシーに固定される場所の下に位置している。結果的に、バッテリーパックはメイン部材及びベースプレートにより支持される構造を提供することが必要であり、エンドプレート及び支持バーは、バッテリーパックが前及び後ろ方向に変形されることを防止するため、バッテリーパックの前及び後ろに配置される。この構造において、メイン部材は、バッケットの形状に折り曲げられ、したがって、バッテリーパックの全体の構造安定性はメイン部材の剛性に応じて決定される。
【００１３】
メイン部材の剛性は、フランジの深さ又は各メイン部材の厚みを十分に増加させることにより改善されるかもしれない。しかしながら、自動車中の限られた設置スペースによると、フランジの深さを十分に増加させることは可能ではない。また、各メイン部材の厚みを増加させることは、バッテリーパックの負荷を増加させる。結果として、バッテリーパックの構造安定性を改善することは可能ではない。
【００１４】
したがって、バッテリーモジュールは、バッテリーパックが自動車のシャシーに固定される場所の下に配置され、バッテリーパックの負荷を支えるメイン部材がバケット形状を有し、そしてバッテリーモジュールがベースプレート上に２列に配置され、それによりバッテリーパックの構造安定性が改善される一方、フランジの深さ及び各メイン部材の厚みが維持され、バッテリーパックに前及び後ろ方向に外力が加えられた場合にバッテリーパックの変形が最小化される、構造を有するように構成されるバッテリーパックの高い必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】韓国特許出願第２００６−１２３０３号明細書
【特許文献２】韓国特許出願第２００６−２０７７２号明細書
【特許文献３】韓国特許出願第２００６−４５４４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本願発明は上述の問題及び未だ解決されていない他の技術上の問題を解決するためになされた。
【００１７】
特に、横方向に２以上の列で配置されているバッテリーモジュール、ベースプレート、メイン部材、エンドプレート、及び支持バーを有し、バッテリーパックが前及び後ろ方向に振動する場合に、バッテリーパックの変形を最小化するために、補強部材がエンドプレートの側壁又はバッテリーモジュールアレイの最も外側のバッテリーモジュールの外側のメイン部材の側部に結合される、バッテリーモジュールアレイを含むバッテリーパックを提供することが、本願発明の目的である。
【００１８】
バッテリーパックの一部が、バッテリーパックが自動車中に安定的に設置されることができ、自動車中にバッテリーパックの占める容積が最小化されるように、自動車の一部を使用して形成される構造を有するように構成されるバッテリーパックを提供することが、本願発明の別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願発明の一つの態様に従うと、横方向に２以上の列で配置されるバッテリーモジュールを有するバッテリーモジュールアレイを含むバッテリーパックであって、各バッテリーモジュールが、バッテリーセル又はユニットモジュールのそれぞれが、そこに取り付けられる２以上のバッテリーセルを有し、バッテリーセル又はユニットモジュールが垂直に立てられるような状態で積まれ、ベースプレート上にバッテリーモジュールが垂直に立てられる状態で積まれ、一組のメイン部材がバッテリーモジュールの負荷を支持するためにバッテリーモジュールアレイの前部及び後部に備えられ、各メイン部材の対向端部が外部装置に固定され、一組のエンドプレートが各エンドプレートの下側端部がベースプレートに固定される状態にバッテリーモジュールアレイの前部及び後部と緊密に接触して配置され、及び支持バーがエンドプレートを相互接続及び支持するようにエンドプレートの上側部分又は横部分の間に接続され、ここで、バッテリーパックが前及び後ろ方向に振動される場合にバッテリーパックの変形を最小化するために、補強部材がバッテリーモジュールアレイの最も外側のバッテリーモジュールの外側でエンドプレートの側壁又はメイン部材の側部に結合される、バッテリーパックの用意により、上述及び他の目的が達成されることができる。
【００２０】
バッテリーパックにおいて、本願発明によると、補強部材がエンドプレートの側壁又はメイン部材の側部に結合される。結果的に、バッテリーパックが前及び後ろ方向に振動される場合にバッテリーパックの変形を防止することが可能である。
【００２１】
また、各メイン部材の対向両端部が外部装置に固定される。たとえ、バッテリーパックが外部装置に固定される場所の下にバッテリーパックが位置される場合でも、それゆえに、バッテリーパックを外部装置に容易に取り付けることが可能である。
【００２２】
さらに、ユニットモジュールが垂直に立てられる状態に、ユニットモジュールが積まれる、バッテリーモジュールが、横方向に２以上の列で配置される。結果的に、本願発明によるバッテリーパックは、単一のバッテリーモジュールを含む従来のバッテリーパックよりもより高い出力及び容量を提供することが可能である。
【００２３】
本願発明において、各ユニットモジュールは、二次電池であるか、その中に搭載される２以上の二次電池を有する小型のモジュールであるかもしれない。その中に搭載される２以上の二次電池を有するユニットモジュールの例が、特許文献１（韓国特許出願第２００６−１２３０３号明細書）で開示されており、それは本願出願の出願人の名前で提出されている。この特許出願の開示において、ユニットモジュールは、二次電池が互いに緊密な接触する状態で、入力及び出力端子を有するフレーム部材に２つの二次電池が取り付けられている構造を有するように構成されている。
【００２４】
ユニットモジュールの別の例が、特許文献２（韓国特許出願第２００６−２０７７２号明細書）及び特許文献３（韓国特許出願第２００６−４５４４４号明細書）に開示されており、また本願出願の出願人の名前で提出されている。これらの特許出願のそれぞれの開示において、ユニットモジュールは、二次電池が互いに緊密に接触する状態に、２つの二次電池の外側が、一組の高強度のセルカバーで覆われている構造を有するように構成される。
【００２５】
上の特許出願の開示は、参照により、ここに組み込まれる。しかしながら、もちろん、本願発明によるバッテリーモジュールの各ユニットモジュールの構造は、上の特許出願で開示されるユニットモジュールの上の例に限定されない。
【００２６】
好ましくは、各バッテリーセルは、プレート形状のバッテリーセルであり、それは限られたスペース中で高い積み込み率を提供する。例えば、各バッテリーセルは、ラミネートシートから形成されたバッテリーケース中に、電極アセンブリが取り付けられる構造を有するように構成されることができる。
【００２７】
特に、各バッテリーセルは、ポーチ形状の二次電池であり、カソード／セパレーター／アノード構造の電極アセンブリが、密閉された状態で電解液と一緒にバッテリーケース中に配置されている。例えば、各バッテリーセルは、小さな厚み対幅比を有する略６面体構造で構成されるプレート形状の二次電池であることができる。通常、ポーチ形状の二次電池は、ポーチ形状のバッテリーケースを含む。そのバッテリーケースは、高い耐久性を示すポリマー樹脂から形成される外側コート層、湿気又は空気を遮断する金属材料から形成されるバリア層、及び熱的に溶接されることができるポリマー樹脂から形成される内側シーラント層が連続的に積まれるようなラミネートシート構造を有するように構成される。
【００２８】
各メイン部材の構造は、各メイン部材がバッテリーモジュールの負荷を容易に支持することができる限り、特には制限されない。好ましくは、各メイン部材は、バッテリーモジュールアレイの対向側部及び底部を囲む略Ｕ形状のフレーム構造を有するように構成される。
【００２９】
結果的に、各メイン部材の対向側部が、エンドプレートの対応する一つに接続されて、U形状のフレーム構造の内側は完全となり、したがって、垂直振動に対する各メイン部材の曲げ剛性はかなり改善される。
【００３０】
上記の構造の好ましい実施例において、各メイン部材の上側端部は、バッテリーパックが外部装置に簡単に取り付けられることができるように外側に曲げられることができ、そして、各メイン部材の曲げ部分は固定孔が備えられていることができる。結果としてメイン部材と外部装置の間の結合がしっかりと達成される。
【００３１】
補強部材の構造は、外力がバッテリーパックに前及び後ろ方向に加えられた場合に補強部材がバッテリーパックの変形を防ぐことができる限りにおいて、特に制限されない。例えば、補強部材は、プレート又はバーの形状で形成されることができ、平面上の対角線構造又はX形状の構造で最も外側のバッテリーモジュールの外側側部に配置されることができる。
【００３２】
特に、各メイン部材の横形状は、バッテリーパックが前及び後ろ方向に変形される場合には、矩形の形状から平行四辺形に変形されるかもしれない。したがって、対角線構造において、各メイン部材は、各メイン部材の横形状が矩形形状に維持される状態に、対角線方向に制約され、それによって前及び後ろ方向のバッテリーパックの変形に対する耐性を増加させる。
【００３３】
また、Ｘ形状の構造においては、対角線構造と比較して前及び後ろ方向のバッテリーパックの変形に対する抵抗をかなり改善することが可能である。
【００３４】
補強部材は、エンドプレートの側壁又はメイン部材の側部に必要に応じて溶接又はボルト締めにより結合されてもよい。
【００３５】
状況により、補強部材は、エンドプレートの上に、溶接又はボルト締めによりさらに結合されてもよく、それで、補強部材が平面上に対角線構造又はX形状の構造に配置され、それにより、バッテリーパックが上及び下方向に並びに前及び後ろ方向に振動する場合に、より効果的にバッテリーパックの変形を防ぐ。
【００３６】
一方、バッテリーパックが上及び下方向に振動する場合に、そのバッテリーパックの変形を最小化するために、各エンドプレートは、バッテリーモジュールアレイの前又は後ろに対応する寸法を有する単一ボディの形状で形成されてもよい。
【００３７】
各エンドプレートが上述したようなバッテリーモジュールアレイの前又は後ろに対応する寸法を有するような構造において、メイン部材の曲げ剛性を確実に改善すること、及び、バッテリーパックが上及び下方向に振動する場合に、バッテリーパックの全構造的安定性を十分に確保することが可能になる。
【００３８】
各エンドプレートは、バッテリーモジュール及び支持バーから（曲げ負荷）圧力を分散させるように構成されてもよい。好ましくは、各エンドプレートは、バッテリーモジュールアレイに接触して配置される本体部分、上端壁、下端壁、及び一組の側壁を含み、その上端壁、下端壁、及び側壁は、その本体部分の周辺から外側に突出する。ここで、「外側方向」は、圧力とは反対の方向、すなわち、バッテリーモジュール及び支持バーが各エンドプレートの本体部分辺りに配置されている方向とは反対の方向を意味する。
【００３９】
したがって、本願発明によるバッテリーパックにおいて、ベースプレート上に積まれている、バッテリーモジュールは、エンドプレートにより互いに緊密に接触し、そして、エンドプレートは、支持バーにより固定される。結果的に、各バッテリーモジュールを構成するユニットモジュールがそれらの厚み方向に動いて膨張することを防止することが可能であり、それにより、バッテリーモジュールの安全性を改善し、効果的にバッテリーモジュールの性能の劣化を防ぐ。
【００４０】
上記の構造の好ましい例において、各エンドプレートの下端壁は、ベースプレートの下側端部と各メイン部材の下側端部に溶接又はボルト締めにより結合されてもよい。
【００４１】
各エンドプレートの下端壁がベースプレートの下側端部及び各メイン部材の下側端部に、溶接又はボルト締めにより結合される場合において、その溶接又はボルト締めは、好ましくは、４つ以上のスポットで実行され、それによりそれらの間の確実な結合を達成する。
【００４２】
別の実施例において、各エンドプレートの各側壁は、各メイン部材の各側部に、溶接又はボルト締めにより結合されてもよい。
【００４３】
各エンドプレートの各側壁が各メイン部材の各側部に溶接又はボルト締めにより結合される場合において、その溶接又はボルト締めは１以上のスポットで実行されてもよい。特に、メイン部材が変形されるモードを考慮して、溶接又はボルト締めが３つ以上のスポットで実行される場合に、エンドプレートとメイン部材の間の結合が改善される。
【００４４】
一方、支持バーがエンドプレートの上側部分及び／又は横部分を相互接続してもよい。
【００４５】
支持バーがエンドプレートの上側部分を相互接続する構造において、支持バーが容易にエンドプレートに取り付けられることができるように、各エンドプレートの上端壁が、バッテリーモジュールアレイの上から上側に突出してもよい。この構造において、支持バーがバッテリーモジュールの上に配置される状態になるように、支持バーがエンドプレートに結合されてもよい。
【００４６】
上端壁の上側に突出する高さは、バッテリーモジュールアレイの高さの２〜２０％に等しくてもよい。上端壁の上側に突出する高さがバッテリーモジュールアレイの高さの２％よりも少ない場合には、支持バーをエンドプレートに取り付けることが困難である。代替的に、対応する寸法を有する支持バーが使用されてもよい。しかしながら、この場合において、バッテリーパックの全剛性が低下される。他方、上端壁の上方向に突出する高さがバッテリーモジュールアレイの高さの２０％よりも大きい場合、バッテリーパックの容積が過剰に増加され、それは好ましくない。
【００４７】
エンドプレートの下端壁がベースプレートに固定的に結合されているので、外の衝撃がエンドプレートに加えられた場合に、エンドプレートがベースプレートから分離されることが防止される。
【００４８】
例えば、一組の固定孔が各エンドプレートの下端壁の一部に形成され、エンドプレートがベースプレートに固定されることができるように、ボルトが固定孔を通じて挿入されてもよい。代替的に、エンドプレートとベースプレートの間の結合が溶接により達成されてもよい。
【００４９】
一方、各エンドプレートの寸法は、各エンドプレートがバッテリーモジュールアレイの前部又は後ろ部に対応する寸法を有する限り、特に制限されない。例えば、各エンドプレートは矩形の平面形状に形成されてもよい。
【００５０】
好ましくは、各エンドプレートは、貫通孔を上側に備えて提供され、そこに支持バーが取り付けられる。支持バーは、貫通孔を通じて挿入され、それによりエンドプレートと支持バーの間の結合を容易に達成する。
【００５１】
本願発明の別の態様によれば、上で述べられた構成を備えたバッテリーパックを電源として使用し、制限された設置スペースを有し、そして頻繁な振動及び強い衝撃に晒される、例えば、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグインハイブリッド自動車のような装置が提供される。
【００５２】
もちろん、自動車の電源として使用されるバッテリーパックは、所望の出力及び容量を基にして組み合わされて製造されることができる。
【００５３】
この場合において、自動車は、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグインハイブリッド自動車であることができ、そこではバッテリーパックは自動車のトランクの下側端部又は自動車のリアシート及びトランクの間に設置される。
【００５４】
その電源としてバッテリーパックを使用する電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグインハイブリッド自動車は、本願発明が属する本技術分野でよく知られており、そして従って、それらの詳細な説明は与えられない。
【００５５】
本願発明の上の及び他の目的、特徴及び他の利点が、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から、より明確に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来のバッテリーパックを示す斜視図である。
【図２】本願発明の実施形態によるバッテリーパックを示す斜視図である。
【図３】本願発明の実施形態によるバッテリーパックを示す斜視図である。
【図４】補強部材が取り付けられていない比較用のバッテリーパックの構造を示す斜視図であり、図２に示す本願発明によるバッテリーパックの構造と比較される。
【図５】外力が図２及び４に示されるバッテリーパックに前及び後方向に加えられる場合のバリエーションを示す斜視図である。
【図６】外力が図２及び４に示されるバッテリーパックに前及び後方向に加えられる場合のバリエーションを示す斜視図である。
【図７】外力が図２及び４に示されるバッテリーパックに上及び下方向に加えられる場合のバリエーションを示す斜視図である。
【図８】外力が図２及び４に示されるバッテリーパックに上及び下方向に加えられる場合のバリエーションを示す斜視図である。
【図９】本願発明の他の実施形態によるバッテリーパックを示す斜視図である。
【図１０】本願発明の他の実施形態によるバッテリーパックを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
ここで、本願発明の例示的な実施形態は、添付した図面を参照して詳細に記載される。しかしながら、本願発明の範囲は、例示した実施形態には限られないことに留意すべきである。
【００５８】
図２は、本願発明の実施形態によるバッテリーパックを典型的に示す斜視図である。
【００５９】
図２を参照すると、バッテリーパック２００は、横方向に二列に配置されるバッテリーモジュール１１０及び１２０を含むバッテリーモジュールアレイ１２２、ベースプレート１３０、一組のメイン部材１４０、一組のエンドプレート１５０、及び複数の支持バー１６０、を含む。
【００６０】
バッテリーモジュール１１０及び１２０は、バッテリーモジュール１１０及び１２０が垂直に立てられる状態で、ベースプレート１３０の上に積まれる。エンドプレート１５０は、エンドプレート１５０の下側端部がベースプレート１３０に固定される状態で、バッテリーモジュールアレイ１２２の前及び後部に緊密に接触して配置される。
【００６１】
メイン部材１４０は、バッテリーモジュール１１０及び１２０の負荷を支持するために、バッテリーモジュールアレイ１２２の前及び後部に備えられる。各メイン部材１４０の対向両端部は、外部装置（示されていない）に固定される。
【００６２】
また、各メイン部材１４０は、バッテリーモジュールアレイ１２２の対向両側部及び底部を囲むＵ−形状フレーム構造を有するように構成される。各メイン部材１４０の上側両端部は、外側に曲げられる。各メイン部材１４０の曲げ部分は、固定孔１４２を備え、そこを通じてバッテリーパック２００は、外部装置に簡単に取り付けられることができる。
【００６３】
支持バー１６０は、エンドプレート１５０を相互接続して支持するように、エンドプレート１５０の上側部分の間に接続される。
【００６４】
また、補強部材１７０は、溶接によりエンドプレート１５０の側壁に接続され、バッテリーパック２００が前及び後方向に振動される場合に、バッテリーパック２００の変形を最小化するために、補強部材１７０が最も外側のバッテリーモジュール１１０の外側側部に平面上で対角線構造に配置されるようにする。
【００６５】
状況により、補強部材１７０は、（示されていない）ボルト締めにより、エンドプレート１５０の側壁に結合されてもよい。
【００６６】
他方、各エンドプレート１５０は、バッテリーパック２００が上及び下方向に振動された場合にバッテリーパック２００の変形を最小化するために、バッテリーモジュールアレイ１２２の前部に対応する寸法を有する矩形の平面形状で形成される。
【００６７】
また、各エンドプレート１５０は、バッテリーモジュールアレイ１２２と接触して配置される本体部分１５２、上端壁１５４、下端壁１５６、及び一組の側壁１５８を含む。上端壁１５４、下端壁１５６、及び側壁１５８は、本体部分１５２の周辺から外側に突出する。
【００６８】
各エンドプレート１５０の下端壁１５６は、ベースプレート１３０の下側端部及び各メイン部材１４０の下側端部に、スポット溶接により４つのスポット１５１に結合される。各エンドプレート１５０の各側壁１５８は、各メイン部材１４０の各側部に、スポット溶接により３つのスポット１５３に結合される。
【００６９】
状況により、各エンドプレート１５０の下端壁１５６は、ベースプレート１３０の下側端部及び各メイン部材１４０の下側端部にボルト締め（示されていない）により結合されてもよい。同じ方法で、各エンドプレート１５０の各側壁１５８は、各メイン部材１４０の各側部にボルト締め（示されていない）に結合されてもよい。
【００７０】
加えて、各エンドプレート１５０の上端壁１５４がバッテリーモジュールアレイの高さＨよりも１０％高くなるように、各エンドプレート１５０の上端壁１５４は、バッテリーモジュールアレイ１２２の頂上部から上向きに突出する。結果的に、支持バー１６０は、エンドプレート１５０の上側部分に簡単に取り付けられることができる。
【００７１】
バッテリーモジュール１１０は、ユニットモジュールがプレート形状のバッテリーセルをそれぞれ含む構造を有するように構成され、その各々がラミネットシートから形成されたバッテリーケースに取り付けられる電極アセンブリを有し、ユニットモジュールが垂直に立てられるような状態に積まれる。
【００７２】
図３は、本願発明による別の実施形態によるバッテリーパックを典型的に示す斜視図である。
【００７３】
図３を参照すると、図３のバッテリーパック２００ａは、各エンドプレート１５０がその上側部分に貫通孔１５７を備えることを除いて、図２のバッテリーパック２００と構造について同じであり、ここで、支持バー１６０が取り付けられ、補強部材１７２が平面上でＸ形状の構造中の最も外側のバッテリーモジュール１１０の外側部に配置されるように、補強部材１７２がエンドプレート１５０の側壁に溶接より結合され、それゆえそれらの詳細な説明は与えられない。
【００７４】
図４は補強部材が取り付けられていない比較用のバッテリーパックの構造を典型的に示す斜視図であり、図２に示す本願発明によるバッテリーパックの構造と比較される。
【００７５】
図２と一緒に図４を参照すると、図４のバッテリーパック２００ｂは、補強部材１７０が平面上で対角線構造で最も外側のバッテリーモジュール１１０の外側部に配置されるように、補強部材１７０がエンドプレート１５０の側壁に溶接されることにより結合されていない点を除いて、図２のバッテリーパックと構造において同一である。
【００７６】
図５及び６は、外力が図２及び４に示されるバッテリーパックに前及び後方向に加えられる場合のバリエーションを示す斜視図である。図５及び６で示される構造と、図７および８で示される構造は、以下に詳細に説明され、外力がバッテリーパックに加えられる場合に、振動をシミュレートすることにより得られる。
【００７７】
これらの図面を参照すると、外力が図２のバッテリーパックに前及び後方向に（矢印で示される方向に）加えられる場合に、メイン部材１４０及びバッテリーモジュール１１０の変形は低く、それは、補強部材１７０がメイン部材１４０を支持するからである。他方、外力が図４のバッテリーパック２００ｂに加えられる場合には、メイン部材１４０及びバッテリーモジュール１１０ｂの変形は前及び後方向に、すなわち、外力がバッテリーパック２００ｂに加えられる方向に高い。
【００７８】
図７および８は、外力が図２及び４に示されるバッテリーパックに上及び下方向に加えられる場合のバリエーションを典型的に示す斜視図である。
【００７９】
これらの図面を参照すると、外力が、図２のバッテリーパック２００の上及び下方向に（矢印で示される方向に）加えられる場合に、メイン部材１４０の変形は低く、それは、補強部材１７０がメイン部材１４０を支持するからである。他方、外力が、図４のバッテリーパック２００に加えられる場合に、メイン部材１４０ｂの変形は、外力がバッテリーパック２００ｂに加えられる方向に、高い。
【００８０】
一方、外力がバッテリーパックに前及び後方向に並びに上及び下方向に加えられる場合に、図２に示されたバッテリーパックの構造及び図４に示されたバッテリーパックの構造の振動特性を理解するために、共鳴点検出及び分析が変形モードにおいて実行される。共鳴点検出及び分析の結果が以下の表１に与えられる。
【００８１】
【表１】
0005544434.tif 000002
【００８２】
上の表１で見られることができるように、各変形モードにおいて、図２のバッテリーパックの構造的安定性は、図４のバッテリーバックのものと比較して、たとえバッテリーパックが上及び下方向に又は前及び後方向に強く振動されるときでも、改善されており、それは、図２のバッテリーパックは、補強部材がエンドプレートの側壁に溶接により結合されている構造を有するように構成されているからである。特に、バッテリーパックの構造安定性は、バッテリーパックが前及び後方向に振動されるときに、高い。
【００８３】
結果的に、前及び後方向のメイン部材の振動を単に補強部材をエンドプレートに固定することにより最小化することが可能であり、それは予期しなかった結果である。
【００８４】
特に、本願発明によるバッテリーパックにおいて、補強部材は、エンドプレートの側壁に、バッテリーモジュールアレイの最も外側のバッテリーモジュールの外側部で溶接により結合される。結果的に、本願発明は、バッテリーパックの重量が３０Ｋｇ以上であり、バッテリーパックのメイン部材が前及び後方向の振動に十分耐えられない車両に適用することができる。
【００８５】
図９及び１０は、本願発明の他の実施形態によるバッテリーパックを示す斜視図である。
【００８６】
これらの図面を参照すると、図９のバッテリーパック２００ｃは、補強部材１７４が平面上の対角線構造において最も外側のバッテリーモジュール１１０の外側部に配置されるように補強部材１７４がメイン部材１４０ｃの側部に溶接により結合される点を除いて、図２のバッテリーパック２００に構造について同一であり、そして、図１０のバッテリーパック２００ｄは、補強部材１７４が最も外側のバッテリーモジュール１１０の外側部に平面上の対角線構造に配置されるように、補強部材１７５がエンドプレート１５０の上部に溶接によりさらに結合される点を除いて、図２のバッテリーパック２００に構造について同一であり、したがって、それらの詳細な説明は与えられない。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
上の説明から明らかなように、本願発明によるバッテリーパックは、バッテリーモジュールが横方向に２以上の列に配置される構造を有するように構成される。結果的に、本願発明によるバッテリーパックは、単一のバッテリーモジュールを含む従来のバッテリーパックよりも高い出力及び容量を提供することが可能である。
【００８８】
また、本願発明によるバッテリーパックは、補強部材がエンドプレートの側壁又はバッテリーモジュールアレイの最も外側のバッテリーモジュールの外側部のメイン部材の側部に結合されるような構造を有するように構成される。結果的に、バッテリーパックが前及び後方向に振動される場合に、バッテリーパックの変形を最小化することを可能にする。
【００８９】
さらに、バッテリーパックの一部は、車両の一部を使用して構成される。結果的に、車両にバッテリーパックを安定的に設置すること、並びに車両中にバッテリーパックにより占有される容積が最小化されることを可能にする。
【００９０】
本願発明の例示的な実施形態は例示的な目的のために開示されているものであるが、当業者は、添付の請求項で開示されているような本発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加及び置換が可能であることを理解しうる。
【符号の説明】
【００９１】
１０  ユニットモジュール
２０  ベースプレート
３０  エンドプレート
４０  支持バー
１００  バッテリーパック
１１０  バッテリーモジュール
１１０ｂ  バッテリーモジュール
１２０  バッテリーモジュール
１２２  バッテリーモジュールアレイ
１３０  ベースプレート
１４０  メイン部材
１４０ｂ  メイン部材
１４０ｃ  メイン部材
１５０  エンドプレート
１５１  ４つのスポット
１５２  本体部分
１５３  ３つのスポット
１５４  上端壁
１５６  下端壁
１５７  貫通孔
１５８  側壁
１６０  支持バー
１７０  補強部材
１７２  補強部材
１７４  補強部材
１７５  補強部材
２００  バッテリーパック
２００ｂ  バッテリーパック
２００ｃ  バッテリーパック
２００ｄ  バッテリーパック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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