(57)【要約】【課題】  スペーサ及びこれを含むバッテリアセンブリを提供する。【解決手段】  バッテリスペーサシステムは、バッテリスペーサを含む。前記バッテリスペーサは、少なくとも１つのバッテリセルによって作用される一定の範囲以内の荷重に対して弾性変形し、前記一定の範囲を超過する荷重に対して塑性変形される。前記バッテリスペーサシステムはバッテリスペーサを備えたバッテリアセンブリであり得る。【選択図】      図２
2018081915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリスペーサを含み、
前記バッテリスペーサは、少なくとも１つのバッテリセルによって作用される一定の範囲以内の荷重に対して弾性変形し、前記一定の範囲を超過する荷重に対して塑性変形される、バッテリスペーサシステム。
【請求項２】
前記バッテリスペーサは、
隣接する２つのバッテリセルの間に挿入されるベースと、
隣接する２つのバッテリセルの間のセル距離が初期距離よりも短い設定距離未満の場合に塑性変形される少なくとも１つの塑性変形領域と、
前記セル距離が前記初期距離未満であり、前記設定距離以上である場合に弾性変形される少なくとも１つの弾性変形領域と、
を含む、請求項１に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの塑性変形領域は、前記少なくとも１つの弾性変形領域より剛性が強くて強度は弱い、請求項２に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの弾性変形領域は、前記ベースに対して上下方向に少なくとも１回以上折り曲げられた形状を有する、請求項２又は３に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの弾性変形領域は、前記ベースの面に対して第１方向に突出し、
前記少なくとも１つの塑性変形領域は、前記少なくとも１つの弾性変形領域から前記第１方向に沿って延長される、請求項２乃至４のいずれか一項に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項６】
前記バッテリスペーサの前記少なくとも１つの塑性変形領域の端部は、前記ベースの一面を基準として前記少なくとも１つの弾性変形領域の最大の高さよりさらに高い位置に形成される、請求項５に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの弾性変形領域及び前記少なくとも１つの前記塑性変形領域は同一の材質で形成される、請求項２乃至６のいずれか一項に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの塑性変形領域の厚さは前記少なくとも１つの弾性変形領域の厚さよりも薄い、請求項７に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの塑性変形領域は少なくとも１つ以上の切開部を含む、請求項７に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項１０】
前記切開部は、前記塑性変形領域の端部から前記ベースに向かって陥没する溝である、請求項９に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項１１】
前記切開部は、前記少なくとも１つの塑性変形領域に形成されるホールである、請求項９に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項１２】
前記ホールは、前記少なくとも１つの塑性変形領域の周縁方向に沿って長く形成される、請求項１１に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの弾性変形領域及び前記少なくとも１つの塑性変形領域は互いに異なる材質で形成される、請求項２乃至６のいずれか一項に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの塑性変形領域は、前記ベースの面に対して第１方向に突出し、
前記少なくとも１つの弾性変形領域は、前記少なくとも１つの塑性変形領域から前記第１方向に沿って延長される、請求項２乃至４のいずれか一項に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項１５】
前記バッテリスペーサは、前記少なくとも１つの塑性変形領域及び前記少なくとも１つの弾性変形領域を有した、前記ベースから突出する突出部をさらに含む、請求項２乃至１４のいずれか一項に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項１６】
前記ベースは、前記ベースを貫通するように形成された開口部を含み、
前記突出部は、前記開口部を取り囲むように形成される、請求項１５に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項１７】
前記開口部は、円形、多角形、又はスリットの形状を有する、請求項１６に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項１８】
前記突出部は、ポリマー、アルミニウム、又はリン青銅で形成される、請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項１９】
前記バッテリスペーサシステムは、複数の突出部を備えたベースを含むバッテリアセンブリであって、
隣接する２つのバッテリセルと、
それぞれが塑性変形領域及び弾性変形領域を含み、前記隣接する２つのバッテリセルのいずれか１つから前記隣接する２つのバッテリセルのうち他の１つに向かう方向に突出するように前記隣接する２つのバッテリセルの間に配置される複数の突出部と、
をさらに含む、請求項１に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項２０】
前記複数の突出部は、前記隣接する２つのバッテリセルの間に配置された前記ベースの中央領域において、前記隣接する２つのバッテリセルの間に配置された前記ベースの非中央領域においてよりも密集して配置される、請求項１９に記載のバッテリスペーサシステム。
【請求項２１】
第１バッテリセルと、
第２バッテリセルと、
前記第１バッテリセルと第２バッテリセルとの間に位置するバッテリスペーサと、
を含み、
前記バッテリスペーサは、前記第１バッテリセルと第２バッテリセルとの間のセル距離に応じて弾性変形及び塑性変形されることが可能である、バッテリアセンブリ。
【請求項２２】
前記バッテリスペーサは、
前記第１バッテリセルに接触するベースと、
前記ベースから前記第２バッテリセルに向かって突出する複数の突出部と、
を含み、
前記複数の突出部はそれぞれ、
前記セル距離が初期距離よりも短い設定距離未満の場合に塑性変形される塑性変形領域と、
前記セル距離が前記初期距離未満であり、前記設定距離以上である場合、弾性変形される弾性変形領域を含む、請求項２１に記載のバッテリアセンブリ。
【請求項２３】
前記複数の突出部は、前記ベースの一部分に集中的に配置される、請求項２２に記載のバッテリアセンブリ。
【請求項２４】
前記ベースの単位面積当たりの前記複数の突出部の個数は、前記ベースの枠部から前記ベースの中央部に行くほど増加する、請求項２２に記載のバッテリアセンブリ。
【請求項２５】
前記複数の突出部と前記第２バッテリセルとの間に位置する補強板をさらに含む、請求項２２乃至２４のいずれか一項に記載のバッテリアセンブリ。
【請求項２６】
前記塑性変形領域の長さは、前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルのいずれか１つの初期厚さの２．５％〜１０％である、請求項２２乃至２５のいずれか一項に記載のバッテリアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の説明はスペーサ及びこれを含むバッテリアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリパックを構成する複数のバッテリの体積変化を処理するために弾性を用いるスペーサなどが開発されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、スペーサ及びこれを含むバッテリアセンブリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によれば、バッテリスペーサシステムはバッテリスペーサを含む。前記バッテリスペーサは、少なくとも１つのバッテリセルによって作用される一定の範囲以内の荷重に対して弾性変形し、前記一定の範囲を超過する荷重に対して塑性変形され得る。
【０００５】
前記バッテリスペーサは、隣接する２つのバッテリセルの間に挿入されるベースと、隣接する２つのバッテリセルの間のセル距離が初期距離よりも短い設定距離未満の場合に塑性変形される少なくとも１つの塑性変形領域と、前記セル距離が前記初期距離未満であり、前記設定距離以上である場合に弾性変形される少なくとも１つの弾性変形領域とを含み得る。
【０００６】
前記少なくとも１つの塑性変形領域は、前記少なくとも１つの弾性変形領域より剛性が強くて強度は弱いことがある。
【０００７】
前記少なくとも１つの弾性変形領域は、前記ベースに対して上下方向に少なくとも１回以上折り曲げられた形状を有し得る。
【０００８】
前記少なくとも１つの弾性変形領域は、前記ベースの面に対して第１方向に突出し、前記少なくとも１つの塑性変形領域は、前記少なくとも１つの弾性変形領域から前記第１方向に沿って延長され得る。
【０００９】
前記バッテリスペーサの前記少なくとも１つの塑性変形領域の端部は、前記ベースの一面を基準として前記少なくとも１つの弾性変形領域の最大の高さよりさらに高い位置に形成され得る。
【００１０】
前記少なくとも１つの弾性変形領域及び前記少なくとも１つの前記塑性変形領域は同一の材質で形成され得る。
【００１１】
前記少なくとも１つの塑性変形領域の厚さは前記少なくとも１つの弾性変形領域の厚さよりも薄いことがある。
【００１２】
前記少なくとも１つの塑性変形領域は少なくとも１つ以上の切開部を含み得る。
【００１３】
前記切開部は、前記塑性変形領域の端部から前記ベースに向かって陥没する溝であり得る。
【００１４】
前記切開部は、前記少なくとも１つの塑性変形領域に形成されるホールであり得る。
【００１５】
前記ホールは、前記少なくとも１つの塑性変形領域の周縁方向に沿って長く形成され得る。
【００１６】
前記少なくとも１つの弾性変形領域及び前記少なくとも１つの塑性変形領域は互いに異なる材質で形成され得る。
【００１７】
前記少なくとも１つの塑性変形領域は、前記ベースの面に対して第１方向に突出し、前記少なくとも１つの弾性変形領域は、前記少なくとも１つの塑性変形領域から前記第１方向に沿って延長され得る。
【００１８】
前記バッテリスペーサは、前記少なくとも１つの塑性変形領域及び前記少なくとも１つの弾性変形領域を有した、前記ベースから突出する突出部をさらに含み得る。
【００１９】
前記ベースは、前記ベースを貫通するように形成された開口部を含み、前記突出部は、前記開口部を取り囲むように形成され得る。
【００２０】
前記開口部は、円形、多角形、又はスリットの形状を有し得る。
【００２１】
前記突出部は、ポリマー、アルミニウム、又はリン青銅で形成され得る。
【００２２】
前記バッテリスペーサシステムは、複数の突出部を備えたベースを含むバッテリアセンブリであって、隣接する２つのバッテリセルと、それぞれが塑性変形領域及び弾性変形領域を含み、前記隣接する２つのバッテリセルのいずれか１つから前記隣接する２つのバッテリセルのうち他の１つに向かう方向に突出するように前記隣接する２つのバッテリセルの間に配置される複数の突出部とをさらに含み得る。
【００２３】
前記複数の突出部は、前記隣接する２つのバッテリセルの間に配置された前記ベースの中央領域において、前記隣接する２つのバッテリセルの間に配置された前記ベースの非中央領域においてよりも密集して配置され得る。
【００２４】
一実施形態に係るバッテリアセンブリは、第１バッテリセルと、第２バッテリセルと、前記第１バッテリセルと第２バッテリセルとの間に位置するバッテリスペーサとを含み、前記バッテリスペーサは、前記第１バッテリセルと第２バッテリセルとの間のセル距離に応じて弾性変形及び塑性変形されることが可能である。
【００２５】
前記バッテリスペーサは、前記第１バッテリセルに接触するベースと、前記ベースから前記第２バッテリセルに向かって突出する複数の突出部とを含み、前記複数の突出部はそれぞれ、前記セル距離が初期距離よりも短い設定距離未満の場合に塑性変形される塑性変形領域と、前記セル距離が前記初期距離未満であり、前記設定距離以上である場合に弾性変形される弾性変形領域を含み得る。
【００２６】
前記複数の突出部は、前記ベースの一部分に集中的に配置され得る。
【００２７】
前記ベースの単位面積当たりの前記複数の突出部の個数は、前記ベースの枠部から前記ベースの中央部に行くほど増加し得る。
【００２８】
バッテリアセンブリは、前記複数の突出部と前記第２バッテリセルとの間に位置する補強板をさらに含み得る。
【００２９】
前記塑性変形領域の長さは、前記第１バッテリセル及び第２バッテリセルのいずれか１つの初期厚さの２．５％〜１０％であり得る。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、スペーサ及びこれを含むバッテリアセンブリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態に係るバッテリアセンブリの側面図である。
【図２】一実施形態に係るスペーサの斜視図である。
【図３】一実施形態に係るスペーサの一部分の拡大図である。
【図４】一実施形態に係るスペーサの一部分の断面図である。
【図５】一実施形態に係るスペーサが２つのバッテリセルの間に配置された状態を示す図である。
【図６】一実施形態に係るスペーサが弾性変形された状態を示す図である。
【図７】一実施形態に係るスペーサが最大変形距離だけ弾性変形された状態を示す図である。
【図８】図７のＡ領域を拡大した図である。
【図９】一実施形態に係るスペーサが弾性変形及び塑性変形された状態を示す図である。
【図１０】図９のＢ領域を拡大した図である。
【図１１】一実施形態に係るスペーサが塑性変形のみが行われた状態を示す図である。
【図１２】一実施形態に係るスペーサが塑性変形のみが行われた状態で最大変形距離だけ弾性変形された状態を示す図である。
【図１３】一実施形態に係るスペーサの一部分の拡大図である。
【図１４】一実施形態に係るスペーサの一部分の拡大図である。
【図１５】一実施形態に係るスペーサの一部分の拡大図である。
【図１６】一実施形態に係るスペーサの一部分の拡大図である。
【図１７】一実施形態に係るスペーサの一部分の拡大図である。
【図１８】一実施形態に係るスペーサの一部分の拡大図である。
【図１９】一実施形態に係るスペーサの一部分の拡大図である。
【図２０】一実施形態に係るスペーサの斜視図である。
【図２１】一実施形態に係るバッテリアセンブリの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本明細書で開示されている特定の構造的又は機能的説明は単に実施形態を説明するための目的として例示されたものであり、実施形態は様々な異なる形態で実施され、本明細書に説明された実施形態に限定されることはない。
【００３３】
第１又は第２などの用語を複数の構成要素を説明するために用いることがあるが、このような用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ解釈されなければならない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素は第１構成要素にも命名することができる。
【００３４】
いずれかの構成要素が他の構成要素に「結合されて」いると言及された場合、その次の構成要素に直接的に結合されてもよく、又は中間に他の構成要素が存在することもあり得ると理解されなければならない。一方いずれかの構成要素が他の構成要素に「直接結合されて」いるか「直接接続されて」いると言及される場合には、中間に他の構成要素が存在しないものとして理解されなければならない。構成要素間の関係を説明する表現、例えば「〜間に」と「すぐ〜の間に」、又は「〜に隣接する」と「〜に直接に隣接する」などのように解釈されなければならない。
【００３５】
異なるように定義されない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
【００３６】
以下、実施形態を例示的である図面によって詳細に説明する。各図の構成要素に参照符号を付加するにおいて、同一の構成要素に対してはたとえ他の図面上に表示されたとしても、可能な限り同一の符号を付加したことに留意しなければならない。また、実施形態を説明するにおいて、関連する公知構成又は機能に対する具体的な説明が実施形態に対する理解を妨げると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。
【００３７】
図１は、一実施形態に係るバッテリアセンブリの側面図であり、図２は、一実施形態に係るスペーサの斜視図であり、図３は、一実施形態に係るスペーサの一部分の拡大図であり、図４は、一実施形態に係るスペーサの一部分の側面図である。
【００３８】
図１〜図４を参照すると、一実施形態に係るバッテリアセンブリ１は、互いに隣接するように配置される第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２と、第１バッテリセルＣ１と第２バッテリセルＣ２との間に位置するスペーサ１１を含む。また、第３バッテリセルＣ３のように、追加的なバッテリセルがバッテリアセンブリ１に含まれ、スペーサ１１は、第２バッテリセルＣ２と第３バッテリセルＣ３との間に配置される。
【００３９】
スペーサ１１は、第１バッテリセルＣ１と第２バッテリセルＣ２との間のセル距離に応じて弾性又は塑性変形される。例えば、弾性変形は、変形を引き起こす加えられた力が除去された後、従来のように変形され得る一時的又は可逆的な形状変化を意味する。例えば、印加された力に基づいて変形された弾性変形可能部分又は要素は、印加された力が除去された時には変形以前の形状に復元し得る。すなわち、弾性変形の部分又は要素の弾性変形は一時的である。一方、応力が弾性変形の部分又は要素を永久的に変形させるために充分な時の変形は、塑性変形に対応するものと理解される。したがって、十分な応力が存在するか、又は十分な変形力が塑性変形可能部分又は要素に加えられるとき、塑性変形が可能な部分又は要素は永久に変形され得る。
【００４０】
したがって、バッテリセルＣ１、Ｃ２の充放電又は温度変化による可逆的な体積変化、又は、バッテリセルＣ１、Ｃ２の老朽化による非可逆的な体積増加により、バッテリセルＣ１、Ｃ２の間の間隔は変化する。ここで、「可逆的な体積変化」とは、バッテリセルＣ１、Ｃ２の弾性領域内における体積変化を意味する。スペーサ１１は、後述するように、一定の範囲内の荷重に対して弾性変形し前記一定の範囲を超過する荷重に対して塑性変形するものとして、このようなバッテリセルＣ１、Ｃ２の間の間隔の変化に対応して弾性又は塑性変形される。スペーサ１１は、隣接する２つのバッテリセル間に挿入されるベース１１１及びベース１１１から突出する突出部１１２を含む。例えば、ベース１１１は、第１バッテリセルＣ１に接触し、突出部１１２はベース１１１から第２バッテリセルＣ２に向かって突出する。
【００４１】
突出部１１２は、突出部１１２の高さ方向に作用する外力によって弾性変形可能な弾性変形領域１１２２と、弾性変形領域１１２２よりも剛性が強くて強度の弱い塑性変形領域１１２１を含む。例えば、弾性変形領域１１２２の曲げ強度は塑性変形領域１１２１の曲げ強度よりも強い。ここで、曲げ強度は、試験体に加えられる曲げる外力に対する耐久力を示すもので、荷重によって試験体を曲げる場合、荷重により曲げが増大し、結局、破断（ｆｒａｃｔｕｒｅ）された時の応力を断面積で割ったものを意味する。例えば、バッテリセルが老朽化により永久的に体積が増加した状態で、温度上昇により体積がさらに増加して突出部１１２の弾性限度を超過する力が作用した場合、弾性変形領域１１２２の曲げ強度が塑性変形領域１１２１の曲げ強度よりも強いことから、塑性変形領域１１２１が弾性変形領域１１２２より先に永久的に変形され得る。
【００４２】
弾性変形領域１１２２は、例えば、ベース１１１に対して上下方向に少なくとも１回以上折り曲げられた形状を有する。例えば、折り曲げられる形状は「Ｊ」又は「Ｖ」の形状を有し、弾性変形領域１１２２の高さは塑性変形領域１１２１が形成される前にベース１１１に対して増加又は減少する。このような構造によると、弾性変形領域１１２２は、ベース１１１に対して上下方向として作用する力に対して弾性変形される。
【００４３】
塑性変形領域１１２１の厚さは、例えば、弾性変形領域１１２２の厚さよりも薄い場合もある。このような構造によると、塑性変形領域１１２１は、弾性変形領域１１２２よりも低い曲げ強度を有する。
【００４４】
以上のような弾性変形領域１１２２及び塑性変形領域１１２１の構造及び形状によれば、突出部１１２の弾性変形領域１１２２及び塑性変形領域１１２１は同一の材質で形成されても、互いに異なる剛性及び強度を有する。例えば、突出部１１２は、ポリマー、アルミニウム、又はリン青銅（ｐｈｏｓｐｈｏｒ  ｂｒｏｎｚｅ）で形成される。ポリマーの場合、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）又はポリ塩化ビニル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）であってもよい。
【００４５】
例えば、弾性変形領域１１２２は、第１バッテリセルＣ１に接触するベース１１１の面から第２バッテリセルＣ２に向かう第１方向に突出し、塑性変形領域１１２１は、弾性変形領域１１２２から前記第１方向に沿って延長される。例えば、塑性変形領域１１２１の端部は、ベース１１１の一面を基準として弾性変形領域１１２２の最大の高さよりさらに高い位置に形成される。このような構造によると、塑性変形領域１１２１の加工が容易になるため、スペーサ１１の製造コスト及び製造工程の面で有利な長所を有する。
【００４６】
ベース１１１は、例えば、ベース１１１を貫通するように形成された開口部１１１１を含んでいる。例えば、開口部１１１１は、弾性変形領域１１２２が弾性的に変形される場合、又は、さらに塑性変形領域１１２１が塑性変形されるときに冷却チャネルを提供する構成を有する。突出部１１２は、開口部１１１１を取り囲むように形成される。例えば、図３に示すように、ベース１１１に形成された開口部１１１１を取り囲むよう弾性変形領域１１２２が形成され、弾性変形領域１１２２の先端から第１方向に延長されて塑性変形領域１１２１が形成される。
【００４７】
以下では、図５ないし図１１を参照して、バッテリアセンブリでバッテリセルＣ１、Ｃ２の体積変化によりスペーサ１１が作動する状態を詳細に説明する。
【００４８】
図５は、一実施形態に係るスペーサが２つのバッテリセル間に配置された状態を示す図である。図６は、一実施形態に係るスペーサが弾性変形された状態を示す図である。図７は、一実施形態に係るスペーサが最大変形距離だけ弾性変形された状態を示す図である。図８は、図７のＡ領域を拡大した図である。図９は、一実施形態に係るスペーサが弾性変形及び塑性変形された状態を示す図であり、図１０は、図９のＢ領域を拡大した図である。図１１は、一実施形態に係るスペーサが塑性変形のみが行われた状態を示す図であり、図１２は、一実施形態に係るスペーサが塑性変形のみが行われた状態で最大変形距離だけ弾性変形された状態を示す図である。
【００４９】
図５を参照すると、第１バッテリセルＣ１と第２バッテリセルＣ２との間の距離をセル距離Ｌとすれば、第１バッテリセルＣ１及び第２バッテリセルＣ２が体積膨張することがなく、通常の体積を保持するときのセル距離Ｌを初期距離Ｌ１という。
【００５０】
図６を参照すると、バッテリセルＣ１、Ｃ２の体積は、例えば、充放電、温度変化又は老朽化などにより変化され、セル距離Ｌは初期距離Ｌ１よりも短くなる。以下、第１バッテリセルＣ１の体積変化により第１バッテリセルＣ１の幅がＸだけ変化する場合を例示的に説明する。この場合、前記変化幅Ｘだけ、突出部１１２が収縮変形される。したがって、バッテリアセンブリ全体の体積変化は発生しないとし得る。
【００５１】
一方、図７及び図８を参照すると、弾性変形領域１１２２が最大に変形される距離を最大変形距離Ｍといい、初期距離Ｌ１から最大変形距離Ｍを引いた値を設定距離Ｌ２という。
【００５２】
図６〜図８に示すように、変化幅Ｘが最大変形距離Ｍよりも小さいか同一であれば、突出部１１２の弾性変形領域１１２２が収縮変形され、突出部１１２の塑性変形領域１１２１は変形されないこともある。最大変形距離Ｍは、スペーサ１１が適用されるバッテリセルＣ１、Ｃ２の可逆的な体積変化による変化幅Ｘの最大値よりも大きいか同一に設定される。言い換えれば、設定距離Ｌ２は、スペーサ１１が適用されるバッテリセルＣ１、Ｃ２の可逆的な体積変化によるセル距離Ｌの最小値よりも小さく設定される。このような場合、バッテリセルＣ１、Ｃ２が可逆的な体積変化を経験する間、塑性変形領域１１２１は変形されることなく弾性変形領域１１２２が収縮又は伸張することで、バッテリアセンブリ全体の体積変化を防止することができる。
【００５３】
言い換えれば、バッテリセルＣ１、Ｃ２の可逆的な体積収縮によってセル距離Ｌが初期距離Ｌ１未満であり、設定距離Ｌ２以上であれば、弾性変形領域１１２２は収縮し、塑性変形領域１１２１は変形されない。このような状態で、バッテリセルＣ１、Ｃ２の可逆的な体積収縮によりセル距離Ｌが再び初期距離Ｌ１になれば、弾性変形領域１１２２が伸張し、スペーサ１１は本来の形状に復元される。
【００５４】
一方、例えば、図７及び図８に示すように、変化幅Ｘの増加により突出部１１２の弾性変形領域１１２２の一部は第１バッテリセルＣ１と接し得る。この場合、塑性変形領域１１２１の端部の高さｈ１は、ベース１１１の一面を基準として弾性変形領域１１２２の最大の高さｈ２よりも高い位置に形成される。
【００５５】
図９及び図１０を参照すると、第１バッテリセルＣ１の可逆的な体積膨張だけではなく、非可逆的な体積膨張が共に発生する場合、第１バッテリセルＣ１の変化幅Ｘは最大変形距離Ｍを超過する。このような場合、セル距離Ｌの変化に対応して、弾性変形領域１１２２が最大に収縮変形された状態で塑性変形領域１１２１が収縮変形される。言い換えれば、セル距離Ｌが設定距離Ｌ２未満である場合、塑性変形領域１１２１が収縮変形される。したがって、バッテリアセンブリ全体の体積変化は発生することない。
【００５６】
例えば、図９及び図１０に示すように、変化幅Ｘの増加によって突出部１１２の弾性変形領域１１２２の一部は第１バッテリセルＣ１に接し、これ以上弾性変形領域１１２２に弾性収縮の変形が行われない状態で、２つのバッテリセルＣ１、Ｃ２がさらに膨張する場合、突出部１１２の塑性変形領域１１２１が塑性収縮変形される。
【００５７】
図１１を参照すると、第１バッテリセルＣ１の可逆的な体積膨張だけではなく、非可逆的な体積膨張が共に発生することで、塑性変形領域１１２１が塑性収縮変形された状態で、前記可逆的な体積膨張量だけ第１バッテリセルＣ１の体積は収縮される。第１バッテリセルＣ１の可逆的な体積収縮によるセル距離Ｌの変化量だけ弾性変形領域１１２２が復元され得る。一方、第１バッテリセルＣ１の非可逆的な体積膨張量Ｙは持続的に保持されるものの、塑性変形領域１１２１も塑性的に収縮した状態が保持されるため、バッテリセルの体積に対する影響が相殺される。したがって、バッテリアセンブリ全体の体積変化は発生しない。この場合、第１バッテリセルＣ１及び塑性変形領域１１２１が非可逆的に変形された状態で、可逆的な体積膨張による影響が除去された状態のセル距離Ｌを新しい初期距離Ｌ１’という。言い換えれば、新しい初期距離Ｌ１’は、非可逆的な体積膨張による影響のみが残っている状態におけるセル距離Ｌであるものと理解され、新しい初期距離Ｌ１’は既存の初期距離Ｌ１よりも短くなる。
【００５８】
一方、図１２を参照すると、弾性変形領域１１２２の最大変形距離Ｍは同一に保持されるため、新しい初期距離Ｌ１’から最大変形距離Ｍを引いた値である新しい設定距離Ｌ２’は、既存の設定距離Ｌ２（図７参照）よりも短くなる。このような状態で、図５ないし図１０を参照して説明した過程と同様に、スペーサ１１は、第１バッテリセルＣ１の可逆的な体積変化及び非可逆的な体積変化に対応して弾性変形又は塑性変形されるため、バッテリアセンブリ全体の体積変化は発生しない。
【００５９】
したがって、塑性変形領域１１２１は、例えば、塑性変形領域１１２１の変形により隣接するバッテリセル間の幅方向にベース１１１から縦方向の高さに定義される長さを有するように構成される。すなわち、塑性変形領域１１２１の長さは、例えば、隣接するバッテリセルＣ１、Ｃ２の非可逆的な厚さ増加率を考慮して設定される。一般的に老朽化などによるバッテリセルの非可逆的な厚さ変化は、初期の厚さの約５％として知られている。したがって、塑性変形領域１１２１の長さを、適用しようとするバッテリセルの初期の厚さの２．５％〜１０％に設定することで、全体バッテリアセンブリ１の厚さが過度に増加することを防止しながらも、バッテリアセンブリ１の使用中に発生する非可逆的な厚さ変化を相殺することができる。
【００６０】
このような構成を有するスペーサ１１によって、バッテリセルの体積膨張又は収縮にもかかわらず、バッテリアセンブリの全体の大きさは一定に保持され、バッテリセルの位置を変化させないことでバッテリセルに結合される導線の組立てを容易に行うことができる。また、バッテリセルに付加される圧力が一定に保持される。
【００６１】
図１３〜図１９は、一実施形態に係るスペーサの一部分の拡大図である。
【００６２】
図１３を参照すると、一実施形態に係るスペーサ２１はベース２１１及び突出部２１２を含む。突出部２１２は塑性変形領域２１２１及び弾性変形領域２１２２を含む。
【００６３】
塑性変形領域２１２１は、少なくとも１つ以上の切開部２１２１ａを含む。切開部２１２１ａは、塑性変形領域２１２１の端部からベース２１１に向かって陥没する溝である。言い換えれば、切開部２１２１ａは、塑性変形領域２１２１の端部に対して垂直な方向に陥没する溝で形成される。例えば、それぞれ１つ以上の異なる垂直の高さを有する１つ以上の垂直方向の溝が存在し得る。垂直の高さは、例えば、塑性変形領域２１２１の高さと同一であるか、もっと小さい。したがって、突出部２１２は１つ以上の塑性変形領域２１２１を含み得る。このような構造によると、溝を備えている塑性変形領域２１２１は、弾性変形領域２１２２よりも低い曲げ強度を有する。以上のような弾性変形領域２１２２及び塑性変形領域２１２１の構造及び形状によれば、突出部２１２の弾性変形領域２１２２及び塑性変形領域２１２１は同一の材質で形成されても互いに異なる剛性及び強度を有し得る。
【００６４】
図１４を参照すると、一実施形態に係るスペーサ３１はベース３１１及び突出部３１２を含む。突出部３１２は、塑性変形領域３１２１、弾性変形領域３１２２及び接触領域３１２３を含む。
【００６５】
塑性変形領域３１２１は、少なくとも１つ以上の切開部３１２１ａを含む。切開部３１２１ａは、塑性変形領域３１２１に形成されるホールであり得る。前記ホールは、塑性変形領域３１２１の周縁方向に沿って長く形成されている。言い換えれば、切開部３１２１ａは、塑性変形領域３１２１の一面を貫通するホールで形成される。
【００６６】
接触領域３１２３は、塑性変形領域３１２１の端部に配置して平板状を有する。また、例えば、スペーサ３１の上部は密封されてもよい。ただし、これに限定されることはない。接触領域３１２３によると、隣接するバッテリセルに突出部３１２が接する面積を増加させ得るため、スペーサ３１によってバッテリセルに作用される圧力をより均一に分散することができる。
【００６７】
図１５を参照すると、一実施形態に係るスペーサ４１はベース４１１及び突出部４１２を含み、ベース４１１は開口部４１１１を含む。例えば、開口部４１１１は四角形形状に形成され、突出部４１２は開口部４１１１を取り囲むように形成される。また、突出部４１２は塑性変形領域４１２１及び弾性変形領域４１２２を含むことができ、塑性変形領域４１２１の厚さは、例えば、弾性変形領域４１２２の厚さよりも薄くてもよい。
【００６８】
図１６を参照すると、一実施形態に係るスペーサ５１はベース５１１及び突出部５１２を含み、ベース５１１は開口部５１１１を含む。例えば、開口部５１１１は三角形形状に形成され、突出部５１２は開口部５１１１を取り囲むように形成される。また、突出部５１２は、塑性変形領域５１２１及び弾性変形領域５１２２を含むことができ、塑性変形領域５１２１の厚さは、例えば、弾性変形領域５１２２の厚さよりも薄くてもよい。
【００６９】
図１７を参照すると、一実施形態に係るスペーサ６１はベース６１１及び突出部６１２を含み、ベース６１１は開口部６１１１を含む。例えば、開口部６１１１はスリット形状に形成され、突出部６１２は開口部６１１１を取り囲むように形成される。また、突出部６１２は、塑性変形領域６１２１及び弾性変形領域６１２２を含むことができ、塑性変形領域６１２１の厚さは、例えば、弾性変形領域６１２２の厚さよりも薄くてもよい。
【００７０】
図１８を参照すると、一実施形態に係るスペーサ７１はベース７１１及び突出部７１２を含み、ベース７１１は開口部７１１１を含む。また、突出部７１２は、塑性変形領域７１２１及び弾性変形領域７１２２を含む。塑性変形領域７１２１は、ベース７１１の面に対して第１方向に突出し、弾性変形領域７１２２は、塑性変形領域７１２１から第１方向に沿って延長される。例えば、弾性変形領域７１２２の端部の高さは、ベース７１１の一面を基準として塑性変形領域７１２１の先端の高さよりも高い位置に形成される。
【００７１】
図１９を参照すると、一実施形態に係るスペーサ８１は、ベース８１１及び突出部８１２を含み、ベース８１１は開口部８１１１を含む。また、突出部８１２は、塑性変形領域８１２１及び弾性変形領域８１２２を含む。弾性変形領域８１２２及び塑性変形領域８１２１は互いに異なる材質で形成されたものであって、互いに異なる剛性及び強度を有し得ることは言うまでもない。
【００７２】
図２０は、一実施形態に係るスペーサの斜視図である。
【００７３】
図２０を参照すると、一実施形態に係るスペーサ９１の複数の突出部９１２は、ベース９１１の他の部分よりベース９１１の一部分に集中的に配置される。例えば、ベース９１１の単位面積当たりの複数の突出部９１２の個数は、ベース９１１の枠部からベース９１１の中央部に行くほど増加する。
【００７４】
例えば、バッテリアセンブリのバッテリセルの形状が角形であるかポーチ型である場合、バッテリセルの中央部の体積変化量が枠部の体積変化量よりも大きい。この場合、上記のように複数の突出部９１２をベース９１１の端よりもベース９１１の中央部に集中的に配置することで、バッテリアセンブリの全体的な変化量を均一に調整するとともに、バッテリセルの寿命を増大させ得る。
【００７５】
図２１は、一実施形態に係るバッテリアセンブリの側面図である。
【００７６】
図２１を参照すると、一実施形態に係るバッテリアセンブリ１００は、スペーサ１０１の複数の突出部１０１１と突出部１０１１に隣接するバッテリセルとの間に位置する補強板Ｐをさらに含む。例えば、バッテリセルの形状がポーチ型である場合、バッテリセルの包装材料が堅固にできない場合がある。この場合、上記のように突出部と突出部に隣接するバッテリセルとの間に補強板Ｐを配置することで、バッテリセルに加えられる圧力を均等化させることができる。
【００７７】
上述したように実施形態をたとえ限定された図面によって説明したが、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、前記に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順序で実行されたり、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合又は組合わせられたり、他の構成要素又は均等物によって置き換えたり置換されても適切な結果を達成することができる。したがって、他の具現、他の実施形態、及び請求範囲と均等なものも後述する請求範囲の範囲に属する。
【符号の説明】
【００７８】
１、１００  バッテリアセンブリ
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１  スペーサ
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１、８１１、９１１  ベース
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２、９１２、１０１１  突出部
１１１１、４１１１、５１１１、６１１１、７１１１、８１１１  開口部
１１２１、２１２１、３１２１、４１２１、５１２１、６１２１、７１２１、８１２１  塑性変形領域
１１２２、２１２２、３１２２、４１２２、５１２２、６１２２、７１２２、８１２２  弾性変形領域
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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