(57)【要約】【課題】バッテリーモジュールの位置ずれ現象を改善することが可能な、新規かつ改良されたバッテリーパックを提供する。【解決手段】積層された複数のバッテリーモジュールを備え、前記バッテリーモジュールのうち少なくとも一つは、複数の電池セルと、ハウジングとを備え、前記ハウジングは、第１方向に延びる長手方向軸を有し前記電池セルを支持する第１支持部、及び前記第１方向と交差する第２方向に延びる長手方向軸を有し前記電池セルを支持する第２支持部を備える少なくとも一つの側面支持部と、それぞれ前記第１支持部の対応する長手方向の終端部と結合される一対のエンドプレートと、を備える。【選択図】図４
2011134709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数のバッテリーモジュールを備え、前記バッテリーモジュールのうち少なくとも一つは、複数の電池セルと、ハウジングとを備え、
前記ハウジングは、
第１方向に延びる長手方向軸を有し前記電池セルを支持する第１支持部、及び前記第１方向と交差する第２方向に延びる長手方向軸を有し前記電池セルを支持する第２支持部を備える少なくとも一つの側面支持部と、
それぞれ前記第１支持部の対応する長手方向の終端部と結合される一対のエンドプレートと、を備えるバッテリーパック。
【請求項２】
前記第２支持部の長手方向軸は、互いに積層される前記バッテリーモジュールのうち一つから他の一つに向かう方向に延びる請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項３】
互いに積層される前記バッテリーモジュールのうち一つの前記第２支持部は、前記バッテリーモジュールのうち他の一つと接触する請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
前記少なくとも一つの側面支持部は、一つの一体型構造で形成された請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記第１支持部と前記第２支持部とは、分離された構造物が結合されて形成された請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記少なくとも一つの側面支持部は、複数の前記第２支持部を備える請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
それぞれの前記バッテリーモジュールは、第１フレームをさらに備え、前記第２支持部は、前記第１フレームと締結される請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
前記バッテリーモジュールのうち一つの前記第２支持部は、前記バッテリーモジュールのうち他の一つの前記第２支持部と重なる請求項１又は２に記載のバッテリーパック。
【請求項９】
それぞれの前記バッテリーモジュールは、第１フレームをさらに備え、
前記バッテリーモジュールのうち前記一つの前記第２支持部は、前記バッテリーモジュールのうち前記他の一つの前記第２支持部及び前記第１フレームと溶接される請求項８に記載のバッテリーパック。
【請求項１０】
前記バッテリーモジュールのうち一つの前記第２支持部の前記長手方向軸は、前記バッテリーモジュールのうち他の一つの前記第２支持部の前記長手方向軸と実質的に一列に整列される請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの側面支持部は、複数の開口部を有する請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記バッテリーモジュールのうち一つの前記第２支持部は、前記バッテリーモジュールのうち他の一つの前記第２支持部と締結される請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
前記第２支持部は、その終端部から前記電池セルに対して遠ざかる方向に延びる結合フランジを有する請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１４】
前記結合フランジは、締結要素がはめ込まれる開口部を有する請求項１３に記載のバッテリーパック。
【請求項１５】
前記バッテリーモジュールのうち一つの前記第２支持部の前記結合フランジは、前記バッテリーモジュールのうち他の一つの前記第２支持部の前記結合フランジと締結要素によって締結される請求項１３に記載のバッテリーパック。
【請求項１６】
自動車を駆動する請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１７】
前記バッテリーモジュールは、長手方向及び横方向に共に積層される請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１８】
それぞれの前記バッテリーモジュールは、前記長手方向及び前記横方向のうち少なくとも一つの方向に、前記バッテリーモジュールのうち少なくとも一つの隣接するバッテリーモジュールに固定される請求項１７に記載のバッテリーパック。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの側面支持部は、前記エンドプレート対のうち一つのエンドプレートに固定されるベンディング部をさらに備える請求項１に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパックに係り、特に、複数個の単位電池セルを積層して形成されるバッテリーモジュールを上下または左右に積層して形成されるバッテリーパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な電池をいう。二次電池は、携帯電話、ノート型コンピュータ、カムコーダなどの先端電子機器分野で広く使われており、自動車用電池としても使われている。
【０００３】
二次電池は、電極組立体及び電解液を含む。電極組立体は、正極板、負極板及びセパレータを備える。電解液は、リチウムイオンを含む場合が多い。電極組立体の正極板及び負極板は、外部に引き出される電極タブをそれぞれ備える。
【０００４】
電極組立体は、ケースの内部に収納され、ケースの外部には電極端子が露出される。電極タブは、電極組立体の外部に引き出されて電極端子と電気的に連結される。ケースは、円筒形または角形となる。
【０００５】
複数個の二次電池の単位電池セルが水平または垂直に積層されて、バッテリーモジュールが形成される。また、複数個のバッテリーモジュールが上下及び／または左右に積層されて、一つのバッテリーパックが形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、複数個の単位電池セルを積層して形成されるバッテリーモジュールを上下及び／または左右に積層して形成されるバッテリーパックにおいて、バッテリーモジュールの位置ずれ現象が発生するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、バッテリーモジュールの位置ずれ現象を改善することが可能な、新規かつ改良されたバッテリーパックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、積層された複数のバッテリーモジュールを備え、前記バッテリーモジュールのうち少なくとも一つは、複数の電池セルと、ハウジングとを備え、前記ハウジングは、第１方向に延びる長手方向軸を有し前記電池セルを支持する第１支持部、及び前記第１方向と交差する第２方向に延びる長手方向軸を有し前記電池セルを支持する第２支持部を備える少なくとも一つの側面支持部と、それぞれ前記第１支持部の対応する長手方向の終端部と結合される一対のエンドプレートと、を備えるバッテリーパックが提供される。
【０００９】
前記第２支持部の長手方向軸は、互いに積層される前記バッテリーモジュールのうち一つから他の一つに向かう方向に延びる。
【００１０】
互いに積層される前記バッテリーモジュールのうち一つの前記第２支持部は、前記バッテリーモジュールのうち他の一つと接触する。
【００１１】
前記少なくとも一つの側面支持部は、一つの一体型構造で形成される。
【００１２】
前記第１支持部と前記第２支持部とは、分離された構造物が結合されて形成される。
【００１３】
前記少なくとも一つの側面支持部は、複数の前記第２支持部を備える。
【００１４】
それぞれの前記バッテリーモジュールは、第１フレームをさらに備え、前記第２支持部は、前記第１フレームと締結される。
【００１５】
前記バッテリーモジュールのうち一つの前記第２支持部は、前記バッテリーモジュールのうち他の一つの前記第２支持部と重なる。
【００１６】
それぞれの前記バッテリーモジュールは、第１フレームをさらに備え、前記バッテリーモジュールのうち前記一つの前記第２支持部は、前記バッテリーモジュールのうち前記他の一つの前記第２支持部及び前記第１フレームと溶接される。
【００１７】
前記バッテリーモジュールのうち一つの前記第２支持部の前記長手方向軸は、前記バッテリーモジュールのうち他の一つの前記第２支持部の前記長手方向軸と実質的に一列に整列される。
【００１８】
前記少なくとも一つの側面支持部は、複数の開口部を有する。
【００１９】
前記バッテリーモジュールのうち一つの前記第２支持部は、前記バッテリーモジュールのうち他の一つの前記第２支持部と締結される。
【００２０】
前記第２支持部は、その終端部から前記電池セルに対して遠ざかる方向に延びる結合フランジを有する。
【００２１】
前記結合フランジは、締結要素がはめ込まれる開口部を有する。
【００２２】
前記バッテリーモジュールのうち一つの前記第２支持部の前記結合フランジは、前記バッテリーモジュールのうち他の一つの前記第２支持部の前記結合フランジと締結要素によって締結される。
【００２３】
自動車を駆動させることができるバッテリーパックである。
【００２４】
前記バッテリーモジュールは、長手方向及び横方向に共に積層される。
【００２５】
それぞれの前記バッテリーモジュールは、長手方向及び横方向のうち少なくとも一つの方向に、前記バッテリーモジュールのうち少なくとも一つの隣接するバッテリーモジュールに固定される。
【００２６】
前記少なくとも一つの側面支持部は、前記エンドプレート対のうち一つのエンドプレートに固定されるベンディング部をさらに備える。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、複数個の単位電池セルを積層して形成されるバッテリーモジュールを上下及び／または左右に積層して形成されるバッテリーパックにおいて、バッテリーモジュールの位置ずれ現象を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態によるバッテリーパックにおいて、複数個の電池セルが水平に積層されるバッテリーモジュールの斜視図である。
【図２】図１のバッテリーモジュールを分解して、それぞれの構成要素をさらに詳細に示す分解斜視図である。
【図３】図１のバッテリーモジュールに含まれる単位電池セルの外観を概略的に示す斜視図である。
【図４】上下に積層されるバッテリーモジュールで積層される電池セルを、垂直支持部により上下方向に支持するバッテリーパックを概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるバッテリーパックを概略的に示す斜視図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックを概略的に示す斜視図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックにおいて、複数個の電池セルが水平に積層されるバッテリーモジュールの斜視図である。
【図８】図７のバッテリーパックにおいて、上下に積層されるバッテリーモジュールで積層される電池セルを、垂直支持部により上下方向に支持するバッテリーパックを概略的に示す斜視図である。
【図９】上下に積層されるバッテリーモジュールの垂直支持部同士の連結構造の一実施形態を概略的に示す図面である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックにおいて、複数個の電池セルが水平に積層されるバッテリーモジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０は、少なくとも一つ以上のバッテリーモジュール１００が上下及び／または左右に積層されて形成される。また、それぞれのバッテリーモジュール１００は、少なくとも一つ以上の単位電池セル１１０が上下及び／または左右に積層されて形成される。
【００３１】
上下及び／または左右に積層されてバッテリーパック１０を形成するそれぞれのバッテリーモジュール１００は、長手方向及び横方向のうち少なくとも一つの方向に少なくとも一つの隣接するバッテリーモジュールに固定される。これによって、互いに堅固に支持される。
【００３２】
この時、バッテリーパック１０は、複数個のバッテリーモジュール１００が上下に積層されて形成される。それぞれのバッテリーモジュール１００において、複数個の単位電池セル１１０の重量により、バッテリーモジュール１００で位置ずれ現象が発生しうる。また、バッテリーモジュール１００における位置ずれ現象による振動現象が発生しうる。
【００３３】
本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０のバッテリーモジュール１００は、積層される電池セル１１０を側面支持部１４０により側面で支持できる。この時、側面支持部１４０は、水平支持部１４０ａ及び垂直支持部１４０ｂを備え、垂直支持部１４０ｂは、バッテリーモジュール１００を側面で上下方向の動きを支持できる。
【００３４】
したがって、垂直支持部１４０ｂは、バッテリーモジュール１００で位置ずれ現象が発生する部分を支持することで、垂直支持部１４０ｂは、バッテリーモジュール１００の位置ずれ現象及び振動現象を緩和させることができる。
【００３５】
このために、バッテリーパック１０に含まれる複数のバッテリーモジュール１００のうち少なくとも一つは、複数の電池セル１１０と、電池セル１１０を収納して支持するハウジングとを備える。この時、ハウジングは、少なくとも一つの側面支持部１４０及び一対のエンドプレート１５０を備える。
【００３６】
図１には、本発明の一実施形態によるバッテリーパックにおいて、複数個の電池セル１１０が水平に積層されて形成されるバッテリーモジュール１００が示されている。図２では、図１のバッテリーモジュール１００を分解して、それぞれの構成要素をさらに詳細に示した。バッテリーパックは、複数個のバッテリーモジュール１００を上下及び／または左右に積層して形成される。
【００３７】
図１及び図２を参照すれば、バッテリーモジュール１００は、複数個の単位電池セル１１０、上部フレーム１２０、下部フレーム１３０、側面支持部１４０及びエンドプレート１５０を備える。
【００３８】
複数個の単位電池セル１１０が第１方向に積層されて、バッテリーモジュール１００が形成される。上部フレーム１２０は、第１方向に積層される単位電池セル１１０上に配置されて、積層される単位電池セル１１０を第２方向で支持する。下部フレーム１３０は、第１方向に積層される単位電池セル１１０下に配置されて、積層される単位電池セル１１０を下部で支持する。
【００３９】
側面支持部１４０は、第１方向に積層される単位電池セル１１０の側面に配置されて、積層される単位電池セル１１０を側面で支持する。一対のエンドプレート１５０は、それぞれ第１方向に積層される単位電池セル１１０の両終端に配置されて、積層される単位電池セル１１０を両端で支持する。
【００４０】
側面支持部１４０は、第１支持部及び第２支持部を備える。第１支持部は、第１方向に延びる長手方向軸を有する。第２支持部は、第２方向に延びる長手方向軸を有する。この時、第２支持部の長手方向軸が互いに積層されるバッテリーモジュールのうち一つから他の一つに向かう方向に延びる。
【００４１】
第１支持部は、バッテリーモジュール１００で第１方向に積層される単位電池セル１１０を第３方向に支持する。第２支持部は、バッテリーモジュール１００で第１方向に積層される単位電池セル１１０を第２方向及び／または第３方向に支持する。
【００４２】
ここで、第１方向は、図面でＸ方向となり、第２方向は、図面でＺ方向となり、第３方向は、Ｙ方向となる。この時、バッテリーパック１０が水平に配置される場合に、Ｘ方向は、水平方向となり、Ｙ方向は、バッテリーモジュール１００の内側方向となり、Ｚ方向は、垂直方向となる。ただし、本発明は、これに限定されず、バッテリーパック１０の配置位置によって異なって解釈される。
【００４３】
第１支持部は、水平方向に積層される単位電池セル１１０を内側方向に支持する水平支持部１４０ａとなる。第２支持部は、バッテリーモジュール１００で水平方向に積層される単位電池セル１１０を内側方向及び／または垂直方向に支持する垂直支持部１４０ｂとなる。
【００４４】
ここで、垂直支持部１４０ｂは、バッテリーモジュール１００で位置ずれ現象が発生する部分を側面で支持できる。これによって、垂直支持部１４０ｂは、バッテリーモジュール１００の位置ずれ現象及び振動現象を緩和させることができる。
【００４５】
一方、エンドプレート１５０は、それぞれ水平支持部１４０ａの対応する長手方向の終端部と結合される。
【００４６】
図３には、図１のバッテリーモジュール１００に含まれる単位電池セル１１０の外観が示されている。電池セル１１０は、複数個が水平方向に積層されてバッテリーパックを形成でき、図３に示したように、通常の角形電池セルが適用される。ただし、本発明は、これに限定されず、円形電池セルまたはポーチ形電池セルを含む多様な種類の電池セルが適用される。
【００４７】
電池セル１１０は、通常の二次電池が適用される。二次電池は、電極組立体及び電解液を含む。電極組立体は、正極板、負極板及びセパレータを備える。電解液は、リチウムイオンを含む。電極組立体の正極板及び負極板は、それぞれ外部に引き出されるために集電部（図示せず）と電気的に連結される。
【００４８】
電極組立体は、ケース１１１の内部に収納され、ケース１１１の外部には、電極端子１１２が露出される。正極板及び負極板と電気的に連結される集電部（図示せず）は、ケース１１１の内部で電極端子１１２と電気的に連結される。ケース１１１は、円筒形または角形となる。単位電池セル１１０は、一つのケース１１１の内部に複数個の電極組立体を含む。
【００４９】
複数個の単位電池セル１１０が水平に積層されて、バッテリーモジュール１００が形成される。電池モジュール１００で隣接して積層される二次電池は、電極端子１１２が電気的に互いに連結される。この時、隣接する電池セル１１０の電極端子１１２がバスバー１１６により電気的に連結される。
【００５０】
隣接する電池セル１１０は、正極及び負極が交互に配列される。複数個の電池セル１１０は、並列に連結されるか、または直列に連結されるか、または直列及び並列が混合されて連結される。これによって、複数の電池セル１１０は、連続的に連結されて、一つのバッテリーモジュール１００を形成できる。前記積層される電池セル１１０の連結構造及び個数は、設計時に要求される充電及び放電容量を考慮して決められる。
【００５１】
ケース１１１の開口部には、キャッププレート１１３が結合される。キャッププレート１１３は、薄板で形成される。キャッププレート１１３には、電解液が注入される電解液注入口が形成される。電解液注入口は、電解液が注入された後に密封栓１１４により密封される。
【００５２】
また、キャッププレート１１３には、設定された内部圧力によって破断されるように溝が形成されたベント部材１１５が形成される。水平に積層された複数個の単位電池セル１１０上に上部フレーム１２０が配置される場合に、ベント部材１１５上には、上部フレーム１２０の排気口１２１が位置する。
【００５３】
本実施形態による電池セル１１０は、前述したようにリチウム−イオン電池となる。ただし、本発明は、これに限定されず、電池セル１１０として、リチウム−イオン二次電池以外にも、ニッケル−カドミウム二次電池、ニッケル−水素二次電池、リチウム電池を含む多様な種類の電池が適用される。
【００５４】
一方、リチウムを含むそれぞれの単位電池セル１１０は、充放電時に電極組立体が膨脹または収縮する。この時、電極組立体の膨脹及び収縮は、ケース１１１に物理力として作用する。これによって、ケース１１１は、電極組立体の膨脹または収縮によって物理的膨脹及び収縮を行う。
【００５５】
ケース１１１の変形が反復する膨脹及び収縮によって固着化されることもある。かかる体積の膨脹は、抵抗を増加させて、電池セル１１０の効率を低下させる。したがって、エンドプレート１５０は、水平及び／または垂直方向に配列して、相互間に電気的に連結された複数個の電池セル１１０の両終端に一対に配置される。
【００５６】
この時、上部フレーム１２０、下部フレーム１３０、側面支持部１４０は、それぞれエンドプレート１５０の上下面または側面に支持されて、複数個の電池セル１１０が膨脹及び収縮によって水平方向にさらに延びないように圧縮固定する。
【００５７】
エンドプレート１５０は、バッテリーモジュール１００の両終端にそれぞれ設置される。一対のエンドプレート１５０は、それぞれ一面がバッテリーモジュール１００の最外郭の両側に配置された電池セル１１０の外面にそれぞれ密着されて積層される電池セル１１０を支持する。
【００５８】
エンドプレート１５０は、ベースプレート１５１及びフランジ部１５２，１５３，１５４を備える。前記ベースプレート１５１は、前記電池セル１１０の外形をカバーできる大きさを有する。本実施形態では、ベースプレート１５１は、ほぼ四角形であるが、これに限定されるものではない。
【００５９】
フランジ部１５２，１５３，１５４は、ベースプレート１５１から電池セル１１０と接触する面の逆方向にベンディングされて形成される。フランジ部１５２，１５３，１５４は、上面フランジ部１５２、下面フランジ部１５３及び側面フランジ部１５４を備える。上面フランジ部１５２は、上部フレーム１２０と締結される。下面フランジ部１５３は、下部フレーム１３０と締結される。側面フランジ部１５４は、それぞれ対応する側面支持部１４０と締結される。
【００６０】
一方、バッテリーモジュール１００は、上下及び／または左右に積層されて、バッテリーパック１０を形成できる。この時、隣接して積層されるバッテリーモジュール１００は、エンドプレート１４０同士で締結されて互いに支持される。
【００６１】
上面フランジ部１５２は、上部に積層されるバッテリーモジュール１００の下部フレーム１３０´と締結される。下面フランジ部１５３は、下部フレーム１３０と締結される。図１には、バッテリーモジュール１００上に積層されるバッテリーモジュールの下部フレーム１３０´がさらに示されている。
【００６２】
垂直支持部１４０ｂの両終端がそれぞれ上下に積層されるバッテリーモジュールの下部フレーム１３０，１３０´と締結されて、バッテリーモジュール１００を上下方向に支持できる。
【００６３】
この時、図４ないし図６に示したように、互いに積層されるバッテリーモジュールのうち一つの垂直支持部１４０ｂの長手方向軸が、前記バッテリーモジュールのうち他の一つの垂直支持部１４０ｂの長手方向軸と実質的に一列に整列される。したがって、バッテリーモジュールの垂直方向の荷重をさらに効果的に支持できる。
【００６４】
上面フランジ部１５２、下面フランジ部１５３及び側面フランジ部１５４それぞれには、上部フレーム１２０、下部フレーム１３０及び側面支持部１４０と、ボルト及びナットによる螺合により締結される。ただし、本発明は、これに限定されず、溶接などの方法を含む多様な方法によって締結される。
【００６５】
上部フレーム１２０は、水平方向に積層される複数個の電池セル１１０の上部に配置され、エンドプレート１５０の上面の上面フランジ部１５２に締結される。この時、上部フレーム１２０には、電池セル１１０のベント部材１１５に対応する位置を貫通して排気口１２１が形成される。
【００６６】
上部フレーム１２０は、長手方向の両側にベンディングされる上部フレーム折曲部１２２を有する。上部フレーム折曲部１２２の内側には、密封部材１２３を備える。この時、密封部材１２３は、ゴムなどの弾性部材で形成される。この時、上部フレーム１２０は、別途に備えられるカバー１２５及び密封部材１２３が介在されて結合されて、密封されたガス排出通路を形成できる。
【００６７】
この時、上部フレーム１２０及びその上に結合されるカバー１２５は、密封した状態でガスを排出させることもでき、完全な密封ではないが、ガス排出を誘導する通路の役割を行うこともできる。電池セル１１０でガスが発生する場合は、急激な化学反応を伴うので、発生するガスの量が短時間に急激に発生する。したがって、バッテリーパックにガス排出のためのダクトを形成すれば、ガスを容易に排出できる。
【００６８】
ベント部材１１５を通じてガス発生時に、ガスが隣接した二次電池１０に影響を与えずに、上部フレーム１２０の排気口１２１を通じて流出されるように、上部フレーム１２０とベント部材１１５との間には、密封リング１１７が備えられる。
【００６９】
この時、密封リング１１７としては、例えば、Ｏリングなどが使われる。この時、エンドプレート１５０の上部中央には、上部フレーム１２０を載置させるように、溝１５２ａが形成される。したがって、上部フレーム１２０の排気口１２１を電池セル１１０に密着させることができる。また、上部フレーム１２０は、エンドプレート１５０とは溝１５２ａ部分に位置する上面フランジ部１５２と締結される。
【００７０】
また、電池セル１１０と上部フレーム１２０との間の密封リング１１７が十分な厚さを有するようにする。これによって、上部フレーム１２０がエンドプレート１５０に結合されるとき、上部フレーム１２０が電池セル１１０の上部に圧力を発生させて、その間に介在された密封リング１１７を圧縮して、上部フレーム１２０と電池セル１１０とを密着させることができる。
【００７１】
下部フレーム１３０は、複数個の電池セル１１０の荷重を支持するように、電池セル１１０の下部に配置され、エンドプレート１５０の下部の下面フランジ部１５２に連結される。電池セル１１０の荷重に耐えるために、下部フレーム１３０は、電池セル１１０を支持する面の逆方向にベンディングされて形成される下部フレーム折曲部１３２を備える。この時、下部フレーム折曲部１３２は、下部に向かってオープンされた構造を有する。
【００７２】
側面支持部１４０は、積層される単位電池セル１１０を側面で支持するように、積層された単位電池セル１１０の側面に配置される。側面支持部１４０は、水平支持部１４０ａ及び垂直支持部１４０ｂを備える。
【００７３】
水平支持部１４０ａは、一端のエンドプレート１４０から他端のエンドプレート１４０に向かって一定の幅に延びて形成される。垂直支持部１４０ｂは、バッテリーモジュール１００の側面に上下に積層されるバッテリーモジュール１００の間に配置される。
【００７４】
したがって、水平支持部１４０ａは、バッテリーモジュール１００で水平方向に積層される単位電池セル１１０を側面で内側方向に支持する。垂直支持部１４０ｂは、バッテリーモジュール１００で水平方向に積層される単位電池セル１１０を内側方向及び／または垂直方向に支持する。
【００７５】
互いに上下に積層されるバッテリーモジュール１００のうち一つのバッテリーモジュールの垂直支持部１４０ｂが、互いに上下に積層されるバッテリーモジュール１００のうち他の一つと接触する。これによって、互いに積層されるバッテリーモジュール１００を側面で上下方向に支持できる。
【００７６】
図面に示した実施形態では、垂直支持部１４０ｂが水平支持部１４０ａと一体型に形成されて、組立性を向上させる。この場合、垂直支持部１４０ｂが水平支持部１４０ａと分離されて形成され、水平支持部１４０ａに対して電池セル１１０に向かう内面側に挿入される場合に比べて、水平支持部１４０ａがそれぞれの電池セル１１０の側面に密着されて、さらに堅固に支持できる。
【００７７】
ただし、他の実施形態として、垂直支持部１４０ｂは、水平支持部１４０ａと分離された別途の部材で形成される。この場合にも、別途の部材で形成された水平支持部１４０ａ及び垂直支持部１４０ｂは、溶接などの方法により相互結合されて、積層された電池セル１１０を側面でさらに堅固に支持できる。
【００７８】
一方、図面に示した実施形態では、一つのバッテリーモジュール１００に備えられる一つの側面支持部１４０が、一つの水平支持部１４０ａ及び一つの垂直支持部１４０ｂを備える。ただし、本発明は、これに限定されず、一つの側面支持部１４０が複数個の水平支持部１４０ａ及び／または複数個の垂直支持部１４０ｂを備えて、側面支持力を向上させることができる。
【００７９】
また、図面に示した実施形態では、垂直支持部１４０ｂは、下部フレーム折曲部１３２に連結されて支持される。この時、垂直支持部１４０ｂは、下部フレーム折曲部１３２に溶接により固定される。
【００８０】
他の実施形態として、垂直支持部１４０ｂは、下部フレーム折曲部１３２にボルト及びナットなどの締結要素により螺合によって固定される。ただし、本発明は、これに限定されず、その他の多様な方法により、垂直支持部１４０ｂが下部フレーム折曲部１３２に固定される。
【００８１】
一方、上下に積層されるバッテリーモジュール１００において、それぞれの垂直支持部１４０ｂは、ずれて配置されもするが、図４には、上下に積層されるバッテリーモジュール１００において、垂直支持部１４０ｂが同じ位置に配置される実施形態が示されている。
【００８２】
この時、下部フレーム折曲部１３２を上下領域に分けて、上部領域は、当該バッテリーモジュール１００の垂直支持部１４０ｂの下端が結合され、下部領域は、下部に積層されるバッテリーモジュール１００の垂直支持部１４０ｂの上端が結合される。
【００８３】
例えば、垂直支持部１４０ｂの上下端及び下部フレーム折曲部１３２は、互いに重なって配置され、垂直支持部１４０ｂ上に溶接が行われる。溶接部１６５を通じて固定された垂直支持部１４０ｂは、上下方向に荷重を支持することによって、バッテリーモジュール１００の自重を支持でき、位置ずれ変形を抑制できる。
【００８４】
垂直支持部１４０ｂは、一端が下部フレーム１３０に支持され、他端が上部に積層されるバッテリーモジュール１００の下部フレーム１３０に支持される。このために、下部フレーム１３０が電池セル１１０と類似した幅に形成される。この時、下部フレーム１３０が電池セル１１０の幅より若干広いか、または狭い場合、垂直支持部１４０ｂの下部フレームとの連結部がその差を補正可能なほどに折り曲げられる。
【００８５】
他の実施形態として、下部フレーム１３０の幅が電池セル１１０の幅より若干狭く形成され、垂直支持部１４０ｂが別途の折曲部を備えない。この場合、下部フレーム１３０と電池セル１１０との幅の差によって、電池セル１１０に対して圧力を加えつつ支持できる。これによって、垂直支持部１４０ｂが電池セル１１０を垂直方向にさらに堅固に支持できる。
【００８６】
一方、図面に示したものと異なり、側面支持部１４０には、少なくとも一つ以上の開口部、例えば、貫通ホール１４１が形成されて、側面支持部１４０の荷重を減らすことができる。また、側面支持部１４０は、電池セル１１０を支持する面の逆方向にベンディングされて形成される側面支持部折曲部１４２を備えて、側面支持部１４０のベンディングに対する強度を補強できる。
【００８７】
一方、バッテリーモジュール１００には、上部フレーム１２０上に覆うカバー１２５がさらに備えられる。この時、カバー１２５は、バッテリーモジュール１００の上部フレーム１２０上で上部フレーム１２０を覆って、その間にガス排出のためのガス排出ダクトを形成できる。
【００８８】
ただし、バッテリーモジュール１００の上部フレーム１２０を覆って、ガス排出ダクトを形成する方法は多様であり、これに制限されない。例えば、上部フレーム１２０は、カバー１２５が覆われて長手方向に一体型管に形成される。この時、カバー１２５が覆われた上部フレーム１２０の高さは、バッテリーモジュール１００の上部両端の延びた部分１５２ｂを超えないようにして、コンパクトに構成できる。
【００８９】
バッテリーパック１０は、バッテリーモジュール１００が上下及び／または左右に積層されて形成され、積層されたバッテリーモジュール１００は、ベースフレーム１６０上に固定されるように設置される。積層されるバッテリーモジュール１００のうち最上層のバッテリーモジュール１００には、別途のカバーフレーム１７０が備えられて、垂直支持部１４０ｂの上端がカバーフレーム１７０に連結される。カバーフレーム１７０は、それぞれのバッテリーモジュール１００に備えられる下部フレーム１３０と同じ形状を有する。
【００９０】
一方、他の実施形態として、上下に積層されるバッテリーモジュール１００において、それぞれの垂直支持部１４０ｂは、互いに一部分が重なって配置される。図５には、上下に積層されるバッテリーモジュール２００において、それぞれの垂直支持部２４０ｂが互いに重なって配置されるバッテリーパック２０が示されている。
【００９１】
図５を参照すれば、垂直支持部２４０ｂの上端は、上側に配置された垂直支持部２４０ｂの下端と重なって配置され、垂直支持部２４０ｂの下端は、下側に配置された垂直支持部２４０ｂの上端と重なって配置される。このように、垂直方向に配列され、互いに重なった垂直支持部２４０ｂは、溶接を通じて結合される。
【００９２】
この時、垂直支持部２４０ｂの上下端と合わせて、下部フレーム折曲部２３２が共に溶接結合される。溶接部２６５を通じて互いに支持され、下部フレーム折曲部２３２に固定される垂直支持部２４０ｂが上下方向に荷重を支持することによって、バッテリーモジュール２００の自重による位置ずれ変形を抑制できる。
【００９３】
図６には、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック２０´が示されている。本実施形態によるバッテリーパック２０´は、一つの水平支持部２４０ａ´、及び複数個、例えば、三つの垂直支持部２４０ｂ´を備える。
【００９４】
本実施形態によるバッテリーパック２０´は、別途に後述する事項を除いては、図１ないし図４に示したバッテリーパック１０と同一である。したがって、図１のバッテリーパック１０と同じ機能を行う同じ構成要素については、類似した参照番号を使用し、それらについての詳細な説明は省略する。
【００９５】
図６を参照すれば、バッテリーパック２０´は、バッテリーモジュール２００´が上下及び／または左右に積層されて形成される。また、バッテリーモジュール２００´は、複数個の単位電池セル２１０（単位電池セル１１０と同一）、上部フレーム２２０、下部フレーム２３０、側面支持部２４０´及びエンドプレート２５０を備える。
【００９６】
側面支持部２４０´は、水平支持部２４０ａ´及び垂直支持部２４０ｂ´を備える。水平支持部２４０ａ´は、一端のエンドプレート２５０から他端のエンドプレート２５０に向かって一定の幅に延びて形成される。垂直支持部２４０ｂ´は、バッテリーモジュール２００´の側面に上下に積層されるバッテリーモジュール２００´の間に配置される。
【００９７】
したがって、水平支持部２４０ａ´は、バッテリーモジュール２００´で水平方向に積層される単位電池セル２１０を側面で内側方向に支持できる。垂直支持部２４０ｂは、バッテリーモジュール２００で水平方向に積層される単位電池セル２１０を内側方向及び／または垂直方向に支持できる。
【００９８】
したがって、垂直支持部２４０ｂ´は、バッテリーモジュール２００´で位置ずれ現象が発生する部分を側面で支持できる。これによって、垂直支持部２４０ｂ´は、バッテリーモジュール２００´の位置ずれ現象及び振動現象を緩和させることができる。
【００９９】
一方、一つの側面支持部２４０´は、複数個の水平支持部２４０ａ´及び／または複数個の垂直支持部２４０ｂ´を備えて、側面で内側方向及び／または垂直方向の支持力を向上させることができる。ただし、図面に示した実施形態では、一つの側面支持部２４０´が一つの水平支持部２４０ａ´及び複数個、例えば、三つの垂直支持部２４０ｂ´を備える。
【０１００】
垂直支持部２４０ｂ´は、水平支持部２４０ａ´と分離された別途の部材で形成される。この場合にも、別途の部材で形成された水平支持部２４０ａ´及び垂直支持部２４０ｂ´は、溶接などの方法により相互結合されて、積層された電池セル２１０を側面でさらに堅固に支持できる。
【０１０１】
ただし、上下に積層されるバッテリーモジュール２００´において、それぞれの垂直支持部２４０ｂ´が同じ位置に配置される。この場合、下部フレーム折曲部２３２を上下領域に分けて、上部領域は、当該バッテリーモジュール２００´の垂直支持部２４０ｂ´の下端が結合され、下部領域は、下部に積層されるバッテリーモジュール２００´の垂直支持部２４０ｂ´の上端が結合される。
【０１０２】
図７ないし図９には、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック３０が示されている。本実施形態によるバッテリーパック３０は、上下に積層されるバッテリーモジュール３００において、隣接する垂直支持部３４０ｂが互いに連結されて支持される。
【０１０３】
本実施形態によるバッテリーパック３０は、別途に後述する事項を除いては、図５に示したバッテリーパック２０と同一である。したがって、バッテリーパック２０と同じ機能を行う同じ構成要素については、類似した参照番号を使用し、それらについての詳細な説明は省略する。
【０１０４】
図７ないし図９を参照すれば、バッテリーパック３０は、バッテリーモジュール３００が上下及び／または左右に積層されて形成される。また、バッテリーモジュール３００は、複数個の単位電池セル３１０、上部フレーム３２０、下部フレーム３３０、側面支持部３４０及びエンドプレート３５０を備える。
【０１０５】
側面支持部３４０は、水平支持部３４０ａ及び垂直支持部３４０ｂを備える。水平支持部３４０ａは、一端のエンドプレート３４０から他端のエンドプレート３４０に向かって一定の幅に延びて形成される。垂直支持部３４０ｂは、バッテリーモジュール３００の側面に上下に積層されるバッテリーモジュール３００間に配置される。
【０１０６】
したがって、水平支持部３４０ａは、バッテリーモジュール３００で水平方向に積層される単位電池セル３１０を側面で内側方向に支持できる。垂直支持部３４０ｂは、バッテリーモジュール３００で水平方向に積層される単位電池セル３１０を内側方向及び／または垂直方向に支持できる。
【０１０７】
したがって、垂直支持部３４０ｂは、バッテリーモジュール３００で位置ずれ現象が発生する部分を側面で支持できる。これによって、垂直支持部３４０ｂは、バッテリーモジュール３００の位置ずれ現象及び振動現象を緩和させることができる。
【０１０８】
本実施形態によるバッテリーパック３０において、垂直支持部３４０ｂは、下部フレーム３３０と結合されず、上下に積層される垂直支持部３４０ｂ同士で結合されて、垂直方向に支持する。この時、垂直支持部３４０ｂの上端は、上部に積層される垂直支持部３４０ｂの下端と結合され、垂直支持部３４０ｂの下端は、下部に積層される垂直支持部３４０ｂの上端と結合される。
【０１０９】
この時、互いに結合されて支持される垂直支持部３４０ｂには、それぞれベンディングされて形成される結合部３４３が備えられる。結合部３４３は、図７に示したように、垂直支持部３４０がその終端部から電池セル３１０から遠くなる方向に延びる結合フランジとなる。この場合、上下に積層される垂直支持部３４０ｂの結合部３４３同士で面接触するように結合されて、互いに垂直方向に支持できる。
【０１１０】
互いに上下に積層されるバッテリーモジュールのうち一つの垂直支持部３４０ｂの結合部３４３は、前記バッテリーモジュールのうち他の一つの垂直支持部３４０ｂの結合部３４３と締結要素３５０により締結される。
【０１１１】
図９に示したように、垂直支持部３４０ｂの結合部３４３には、開口部、例えば、貫通ホール３４３ａが形成され、垂直支持部３４０ｂは、ボルト及びナットなどの締結要素３５０を利用した螺合によって互いに締結される。ただし、本発明は、これに限定されず、隣接する垂直支持部３４０ｂは、溶接をはじめとする多様な方法によって互いに締結される。
【０１１２】
この場合、最下端に積層されるバッテリーモジュール３００の垂直支持部３４０ｂの下端は、ベースフレーム３６０に結合されて支持される。また、最上端に積層されるバッテリーモジュール３００の垂直支持部３４０ｂの上端は、別途のカバーフレームまたは外部フレームに結合されて支持される。
【０１１３】
下部フレーム折曲部３３２は、下部に積層されるバッテリーモジュール３００の上部フレーム３２０と結合されて、ガス通路を形成できる。このために、下部フレーム３３０は、上部フレーム３２０と対応する幅に形成される。この時、上下に積層されるバッテリーモジュール３００の下部フレーム３３０と上部フレーム３２０とが結合されて形成されるガス通路は、ガス発生時にガスを排出するダクトの役割を行える。
【０１１４】
エンドプレート３５０は、ベースプレート３５１、及びベースプレート３５１から電池セル３１０と接触する面の逆方向にベンディングされて形成されるフランジ部３５２，３５３，３５４を備える。
【０１１５】
フランジ部３５２，３５３，３５４は、上面フランジ部３５２、下面フランジ部３５３及び側面フランジ部３５４を備える。上面フランジ部３５２は、上部フレーム３２０と締結される。下面フランジ部３５３は、下部フレーム３３０と締結される。側面フランジ部３５４は、それぞれ対応する側面支持部３４０と締結される。
【０１１６】
上面フランジ部３５２は、上部に積層されるバッテリーモジュール３００の下面フランジ部３５３と締結される。下面フランジ部３５３は、下部に積層されるバッテリーモジュール３００の上面フランジ部３５２と締結される。側面フランジ部３５４は、隣接するバッテリーモジュール３００の側面フランジ部３５４と締結される。
【０１１７】
この時、上面フランジ部３５２、下面フランジ部３５３及び側面フランジ部３５４それぞれには、上部フレーム３２０、下部フレーム３３０及び側面支持部３４０とボルト及びナットによる螺合によって締結される。ただし、本発明は、これに限定されず、溶接などの方法を含む多様な方法によって締結される。
【０１１８】
他の実施形態として、エンドプレート３５０と側面支持部３４０との結合を媒介するフランジ部は、エンドプレート３５０ではない側面支持部３４０に形成される。図１０には、側面支持部４４０に、エンドプレート４５０との結合のためのフランジ部４４４を形成したバッテリーモジュール４００の斜視図が示されている。
【０１１９】
図１０を参照すれば、一列に配列された複数の電池セル４１０を横切って延びる側面支持部４４０は、エンドプレート４５０を包み込む方向にベンディングして形成されるフランジ部４４４を備える。この時、エンドプレート４５０は、最外郭に配置された電池セル４１０と接するように配置されるベースプレート４５１、前記ベースプレート４５１からベンディングされて形成され、上部フレーム４２０と締結される上面フランジ部４５２、及び下部フレーム４３０と締結される下面フランジ部４５３を備える。
【０１２０】
フランジ部４４４は、少なくとも一つの側面支持部４４０が両端のエンドプレート対のうち一つのエンドプレート４５０に固定されるベンディング部となる。
【０１２１】
エンドプレート４５０の左右エッジ部分は、ベンディング加工されていない平らな形態を有し、エンドプレート４５０を包み込む方向に延びる側面支持部４４０のフランジ部４４４と接し、適正な締結手端により結合されるか、または溶接結合される。一方、側面支持部４４０の水平支持部４４０ａ及び垂直支持部４４０ｂに関する技術的事項は、前述した通りである。
【０１２２】
例えば、電池セル１１０を備えるバッテリーパック１０が爆発または他の理由によりガスが発生すれば、有毒ガスは、短時間に急激に発生する。この時、発生する有毒ガスが、人などが使用する乗合空間内に流入すれば、人体に有害な影響を及ぼす。
【０１２３】
ここで、バッテリーパック１０を密封ケースの内部に収容して密封し、密封ケースは、外部ダクトを通じて外部に連結される。したがって、バッテリーパック１０に外部ダクトを連結して、排気ガスを電気自動車の外部に排出させる。
【０１２４】
電気自動車は、車体の内部にバッテリーパック１０を装着できる。この時、電気自動車の運行によって、バッテリーパック１０に動荷重が伝達される。この場合、垂直及び／または水平に積層されるバッテリーモジュール１００は、位置ずれ及び／または振動が発生しうる。
【０１２５】
しかし、本発明の望ましい実施形態によるバッテリーパック１０では、垂直支持部１４０ｂがバッテリーモジュール１００で位置ずれ現象が発生する部分を支持することによって、垂直支持部１４０ｂにより、バッテリーモジュール１００の位置ずれ現象及び振動現象を緩和させることができる。
【０１２６】
本発明によれば、複数個の単位電池セルを積層して形成されるバッテリーモジュールを上下及び／または左右に積層して形成されるバッテリーパックにおいて、バッテリーモジュールの位置ずれ現象を改善できる。
【０１２７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、バッテリー関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２９】
１０    バッテリーパック
１００    バッテリーモジュール
１１０    電池セル
１２０    上部フレーム
１４０    側面支持部
１４０ａ    水平支持部
１４０ｂ    垂直支持部
１５０    エンドプレート
【図１】
2011134709.tif 000003
【図２】
2011134709.tif 000004
【図３】
2011134709.tif 000005
【図４】
2011134709.tif 000006
【図５】
2011134709.tif 000007
【図６】
2011134709.tif 000008
【図７】
2011134709.tif 000009
【図８】
2011134709.tif 000010
【図９】
2011134709.tif 000011
【図１０】
2011134709.tif 000012