(57)【要約】【課題】バッテリ・モジュールの弛み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・パックを提供する。【解決手段】第１方向に積層されて配列される第１単位電池セルを含む第１バッテリ・モジュールと、前記第１方向に積層されて配列される第２単位電池セルを含み、前記第１バッテリ・モジュールに隣接して配される第２バッテリ・モジュールと、前記第１バッテリ・モジュール及び前記第２バッテリ・モジュールと接触し、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間の空間に配される少なくとも１つの支持ブロックと、を具備するバッテリ・パック。【選択図】図５
2011108652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に積層されて配列される第１単位電池セルを含む第１バッテリ・モジュールと、
前記第１方向に積層されて配列される第２単位電池セルを含み、前記第１バッテリ・モジュールに隣接して配される第２バッテリ・モジュールと、
前記第１バッテリ・モジュール及び前記第２バッテリ・モジュールと接触し、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間の空間に配される少なくとも１つの支持ブロックと、を具備するバッテリ・パック。
【請求項２】
前記第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールが実質的に水平方向に延長し、
前記少なくとも１つの支持ブロックが、前記第２単位電池セル上に置かれ、前記第１単位電池セルを支持することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項３】
前記第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールが第２方向に空間的に離れ、
前記第２方向が前記第１方向に実質的に垂直であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項４】
前記支持ブロックが、前記第２バッテリ・モジュール上に、前記第１バッテリ・モジュールの荷重を均一に分散させるように配列されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリ・パック。
【請求項５】
前記少なくとも１つの支持ブロックが、前記第１単位電池セル及び第２単位電池セルと接触することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項６】
前記第２単位電池セルが、２つの隣接する第２単位電池セルの側面が互いに近接し、１つの支持ブロックが前記２つの隣接する第２単位電池セル上に置かれるように、配列されることを特徴とする請求項５に記載のバッテリ・パック。
【請求項７】
前記少なくとも１つの支持ブロックが、前記第１方向に実質的に垂直である方向に弾性変形されうる弾性部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項８】
前記弾性部材がゴム部材であることを特徴とする請求項７に記載のバッテリ・パック。
【請求項９】
前記少なくとも１つの支持ブロックが、前記バッテリ・パック内で圧縮され、
圧縮されないときの前記少なくとも一つの支持ブロックは、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間の前記空間の距離より大きいことを特徴とする請求項７に記載のバッテリ・パック。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの支持ブロックが、第２バッテリ・モジュールに固定されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの支持ブロックを、前記第２バッテリ・モジュールに固定する接着部材をさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリ・パック。
【請求項１２】
前記第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールと垂直に積層されて結合される少なくとも１つの追加バッテリ・モジュールをさらに具備し、
前記少なくとも１つの支持ブロックが垂直に積層されて隣接するバッテリ・モジュール間に配されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項１３】
前記第１バッテリ・モジュールが、前記第１バッテリ・モジュールの対応する終端部分に配される第１バッテリ・モジュール・エンドプレートを含み、
前記第２バッテリ・モジュールが、前記第２バッテリ・モジュールの対応する終端部分に配される第２バッテリ・モジュール・エンドプレートを含み、
前記第１バッテリ・モジュール・エンドプレート及び第２バッテリ・モジュール・エンドプレートが、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間に空間が形成されるように、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルを支持することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項１４】
前記第１方向に延長される側面フレームをさらに具備し、
前記側面フレームが前記第２バッテリ・モジュール・エンドプレートと締結され、前記第２単位電池セルを、前記第２単位電池セルの側面から支持することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリ・パック。
【請求項１５】
前記第１方向に延長される剛性部材をさらに具備し、
前記剛性部材が前記第２バッテリ・モジュール・エンドプレートと締結され、
前記第２単位電池セルの前記第１バッテリ・モジュールの反対側面を支持することを特徴とする請求項１４に記載のバッテリ・パック。
【請求項１６】
車両に駆動力を提供する駆動源と、
前記駆動源に電気を供給するように形成されるバッテリ・パックと、を具備し、
前記バッテリ・パックは、
第１方向に積層されて配列される第１単位電池セルを含む第１バッテリ・モジュールと、
前記第１方向に積層されて配列される第２単位電池セルを含み、前記第１バッテリ・モジュールに隣接して配される第２バッテリ・モジュールと、
前記第１バッテリ・モジュール及び前記第２バッテリ・モジュールと接触し、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間の空間に配される少なくとも１つの支持ブロックと、を具備する自動車。
【請求項１７】
第１バッテリ・モジュールと第２バッテリ・モジュールとの間に空間が形成されるように、垂直方向に共に固定され、それぞれに対応するエンドプレートを有する第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールを垂直に積層して固定する段階と、
前記第２バッテリ・モジュールの単位電池セル上に置かれ、前記第１バッテリ・モジュールを支持する少なくとも１つの支持ブロックを、前記空間に配置する段階と、を含むバッテリ・パックの補強方法。
【請求項１８】
第１方向に平行して配列される第１単位電池セルを含む第１バッテリ・モジュールを提供する段階と、
前記第１方向に平行して配列される第２単位電池セルを含む第２バッテリ・モジュールを、前記第１バッテリ・モジュールに近接するように配列する段階と、
前記第１バッテリ・モジュール及び前記第２バッテリ・モジュールと接触する少なくとも１つの支持ブロックを、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間の空間に配置する段階と、を含むバッテリ・パックの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ・パックに係り、さらに具体的には、複数個の単位電池セルを積層して形成されるバッテリ・モジュールを、上下または横に積層して形成されるバッテリ・パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池（rechargeable battery）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、ノート型パソコン、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、自動車用電池にも使われている。
【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具備する。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と負極板は、外部に引き出される電極タブをそれぞれ具備できる。
【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うる。電極タブは、電極組立体の外部に引き出され、電極端子と電気的に連結されうる。ケースは、円筒形または角形になりうる。
【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・モジュールが形成されうる。また、複数個のバッテリ・モジュールが、上下及び／または横に積層されて１つのバッテリ・パックが形成されうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、複数個の単位電池セルを積層して形成されるバッテリ・モジュールを、上下及び／または横に積層した場合に、バッテリ・モジュールの弛み現象が生じ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・モジュールの弛み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・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、第１方向に積層されて配列される第１単位電池セルを含む第１バッテリ・モジュールと、前記第１方向に積層されて配列される第２単位電池セルを含み、前記第１バッテリ・モジュールに隣接して配される第２バッテリ・モジュールと、前記第１バッテリ・モジュール及び前記第２バッテリ・モジュールと接触し、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間の空間に配される少なくとも１つの支持ブロックと、を具備するバッテリ・パックが提供される。
【０００９】
また、前記第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールが実質的に水平方向に延長し、前記少なくとも１つの支持ブロックが、前記第２単位電池セル上に置かれ、前記第１単位電池セルを支持することとしてもよい。
【００１０】
また、前記第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールが第２方向に空間的に離れ、前記第２方向が前記第１方向に実質的に垂直であることとしてもよい。
【００１１】
また、前記支持ブロックが、前記第２バッテリ・モジュール上に、前記第１バッテリ・モジュールの荷重を均一に分散させるように配列されることとしてもよい。
【００１２】
また、前記少なくとも１つの支持ブロックが、前記第１単位電池セル及び第２単位電池セルと接触することとしてもよい。
【００１３】
また、前記第２単位電池セルが、２つの隣接する第２単位電池セルの側面が互いに近接し、１つの支持ブロックが前記２つの隣接する第２単位電池セル上に置かれるように、配列されることとしてもよい。
【００１４】
また、前記少なくとも１つの支持ブロックが、前記第１方向に実質的に垂直である方向に弾性変形されうる弾性部材を含むこととしてもよい。
【００１５】
また、前記弾性部材がゴム部材であることとしてもよい。
【００１６】
また、前記少なくとも１つの支持ブロックが、前記バッテリ・パック内で圧縮され、圧縮されないときの前記少なくとも一つの支持ブロックは、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間の前記空間の距離より大きいこととしてもよい。
【００１７】
また、前記少なくとも１つの支持ブロックが、第２バッテリ・モジュールに固定されることとしてもよい。
【００１８】
また、前記少なくとも１つの支持ブロックを、前記第２バッテリ・モジュールに固定する接着部材をさらに具備することとしてもよい。
【００１９】
また、前記第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールと垂直に積層されて結合される少なくとも１つの追加バッテリ・モジュールをさらに具備し、前記少なくとも１つの支持ブロックが垂直に積層されて隣接するバッテリ・モジュール間に配されることとしてもよい。
【００２０】
また、前記第１バッテリ・モジュールが、前記第１バッテリ・モジュールの対応する終端部分に配される第１バッテリ・モジュール・エンドプレートを含み、前記第２バッテリ・モジュールが、前記第２バッテリ・モジュールの対応する終端部分に配される第２バッテリ・モジュール・エンドプレートを含み、前記第１バッテリ・モジュール・エンドプレート及び第２バッテリ・モジュール・エンドプレートが、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間に空間が形成されるように、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルを支持することとしてもよい。
【００２１】
また、前記第１方向に延長される側面フレームをさらに具備し、前記側面フレームが前記第２バッテリ・モジュール・エンドプレートと締結され、前記第２単位電池セルを、前記第２単位電池セルの側面から支持することとしてもよい。
【００２２】
また、前記第１方向に延長される剛性部材をさらに具備し、前記剛性部材が前記第２バッテリ・モジュール・エンドプレートと締結され、前記第２単位電池セルの前記第１バッテリ・モジュールの反対側面を支持することとしてもよい。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両に駆動力を提供する駆動源と、前記駆動源に電気を供給するように形成されるバッテリ・パックと、を具備し、前記バッテリ・パックは、第１方向に積層されて配列される第１単位電池セルを含む第１バッテリ・モジュールと、前記第１方向に積層されて配列される第２単位電池セルを含み、前記第１バッテリ・モジュールに隣接して配される第２バッテリ・モジュールと、前記第１バッテリ・モジュール及び前記第２バッテリ・モジュールと接触し、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間の空間に配される少なくとも１つの支持ブロックと、を具備する自動車が提供される。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、第１バッテリ・モジュールと第２バッテリ・モジュールとの間に空間が形成されるように、垂直方向に共に固定され、それぞれに対応するエンドプレートを有する第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールを垂直に積層して固定する段階と、前記第２バッテリ・モジュールの単位電池セル上に置かれ、前記第１バッテリ・モジュールを支持する少なくとも１つの支持ブロックを、前記空間に配置する段階と、を含むバッテリ・パックの補強方法が提供される。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、第１方向に平行して配列される第１単位電池セルを含む第１バッテリ・モジュールを提供する段階と、前記第１方向に平行して配列される第２単位電池セルを含む第２バッテリ・モジュールを、前記第１バッテリ・モジュールに近接するように配列する段階と、前記第１バッテリ・モジュール及び前記第２バッテリ・モジュールと接触する少なくとも１つの支持ブロックを、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間の空間に配置する段階と、を含むバッテリ・パックの形成方法が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
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・モジュールを上下及び／または横に積層して形成されるバッテリ・パックで、バッテリ・モジュールの弛み現象を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリ・パックで、複数個の電池セルが水平に積層されるバッテリ・モジュールの斜視図である。
【図２】図１のバッテリ・モジュールを分解し、それぞれの構成要素をさらに詳細に図示した分解斜視図である。
【図３】図１のバッテリ・モジュールに含まれる単位電池セルの外観を概略的に図示した斜視図である。
【図４】上下に積層されるバッテリ・モジュール間に、支持ブロックが挿入されるところを概略的に図示した斜視図である。
【図５】バッテリ・モジュール間に、支持ブロックが挿入されて積層されるバッテリ・モジュールを分離して図示した斜視図である。
【図６】図１のバッテリ・モジュールが上下及び横に積層され、外部フレームに支持されて形成されるバッテリ・パックの実施形態を概略的に図示した図面である。
【図７】バッテリ・パックが使われる実施形態であり、内部に図６のバッテリ・パックが収容される電気自動車を概略的に図示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付された図面に図示された本発明に係わる実施形態を参照しつつ、本発明の構成及び作用について詳細に説明する。ただし、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、他の形態で具現されうる。従って、本発明は、開示された実施形態に限定されるものと解釈されることがあってはならない。むしろ、このような実施形態は、その開示が徹底して完壁なものとなり、当業者に発明の範囲を完全に伝達するための意図でもって提供される。
【００２９】
図面で、層や領域の次元は、説明を明確にするために誇張されうる。層または構成要素が、他の層または基板「上に」であると言及される場合、それは、他の層または基板に接触した上にだけではなく、その間に他の層が介在しうることが分かるであろう。
【００３０】
さらに、層または構成要素が他の層または基板「下に」であると言及される場合、それは、他の層または基板に接触した下にだけではなく、その間に他の層が介在されるということが分かるであろう。また、層または構成要素が異なった２層「間に」と言及される場合、それは、異なる２層間の唯一の層になるだけではなく、その間に他の１層または複数の層が介在されるということが分かるであろう。また、明細書全般で類似した参照番号は、類似した構成要素を指す。
【００３１】
本発明の一実施形態によるバッテリ・パック１０（図６）は、少なくとも一つ以上のバッテリ・モジュール１００が、上下及び／または横に積層されて形成されうる。また、それぞれのバッテリ・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／または横に積層されて形成されうる。
【００３２】
このとき、バッテリ・パック１０は、図４及び図５に図示されているように、複数個のバッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂ、例えば、第１バッテリ・モジュールと第２バッテリ・モジュールとが、第２方向Ｚ（図１）、例えば、上下に積層されて形成されうる。
【００３３】
第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールは、それぞれ第１方向Ｘ（図１）に積層されて配列される単位電池セル１１０を含むことができる。第２バッテリ・モジュールは、第１バッテリ・モジュールに隣接して配される。このとき、第１バッテリ・モジュールに含まれる単位電池セルは、第１単位電池セルになり、第２バッテリ・モジュールに含まれる単位電池セルは、第２単位電池セルになりうる。
【００３４】
ここで、第２方向Ｚは、第１方向Ｘに対して、実質的に垂直である方向になりうる。第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールは、第２方向Ｚに空間的に離れるように配されうる。
【００３５】
バッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂは、上下に積層される上部バッテリ・モジュール１００ａと下部バッテリ・モジュール１００ｂとを具備できる。このとき、第１バッテリ・モジュールが上部バッテリ・モジュール１００ａになり、第２バッテリ・モジュールが下部バッテリ・モジュール１００ｂになりうる。
【００３６】
バッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂが上下に積層される場合、複数個の単位電池セル１１０の重さによって、上部バッテリ・モジュール１００ａで弛み現象や位置ずれの現象が発生しうる。また、上部バッテリ・モジュール１００ａでの弛み現象による振動現象が発生しうる。
【００３７】
しかし、本発明の一実施形態によるバッテリ・パック１０では、上下に積層されるバッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂ間に、少なくとも一つ以上の支持ブロック２００が挿入されうる。このとき、支持ブロック２００は、バッテリ・モジュール１００で弛み現象が発生する部分を支持することによって、支持ブロック２００が、バッテリ・モジュール１００の弛み現象及び振動を緩和させうる。
【００３８】
支持ブロック２００は、少なくとも一つが第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールと接触し、第１単位電池セルと第２単位電池セル間の空間に配されうる。このとき、第１バッテリ・モジュールと第２バッテリ・モジュールは、実質的に水平方向に延長しうる。この場合、少なくとも１つの支持ブロック２００が第２単位電池セル上に置かれ、第１単位電池セルを支持できる。
【００３９】
図１には、本発明の一実施形態によるバッテリ・パックで、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・モジュール１００が図示されている。図２では、図１のバッテリ・モジュール１００を分解し、それぞれの構成要素をさらに詳細に図示した。バッテリ・パックは複数個のバッテリ・モジュール１００を上下及び／または横に積層して形成される。
【００４０】
図面を参照すれば、バッテリ・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、側面フレーム１４０及びエンドプレート１５０を具備できる。
【００４１】
複数個の単位電池セル１１０が第１方向に積層され、バッテリ・モジュール１００が形成されうる。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上に配され、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下に配され、積層される単位電池セル１１０を、下部から支持する。
【００４２】
側面フレーム１４０は、第１方向に積層される単位電池セル１１０の側面に配され、積層される単位電池セル１１０を側面から支持する。１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の両終端に配され、積層される単位電池セル１１０を両端で支持する。
【００４３】
上部バッテリ・モジュール１００ａ及び下部バッテリ・モジュール１００ｂそれぞれのエンドプレート１５０が、上部バッテリ・モジュール１００ａ及び下部バッテリ・モジュール１００ｂそれぞれの単位電池セル間に空間が形成されるように単位電池セルを支持できる。
【００４４】
ここで、第１方向は、図面でＸ方向になり、第２方向は、図面でＺ方向になりうる。このとき、バッテリ・パック１０が水平に配される場合に、Ｘ方向は水平方向になり、Ｚ方向は、垂直方向になりうる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、バッテリ・パック１０の配置位置によって異なるように解釈されうる。
【００４５】
図３には、図１のバッテリ・モジュール１００に含まれる単位電池セル１１０の外観が図示されている。電池セル１１０は、複数個が水平方向に積層されてバッテリ・パックを形成でき、図面に図示されているように、通常の角形電池セルが適用されうる。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、円形電池セルまたはポーチ型電池セルを含んだ多様な形状の電池セルが適用されうる。
【００４６】
電池セル１１０は、通常の二次電池が適用されうる。二次電池は、電極組立体及び電解液を含みうる。電極組立体は、正極板、負極板及びセパレータを具備できる。電解液は、リチウムイオンを含みうる。電極組立体の正極板と負極板は、それぞれ外部に引き出されるために、集電部と電気的に連結されうる。
【００４７】
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が露出されうる。正極板及び負極板と電気的に連結される集電部は、電極端子１１２と電気的に連結されうる。ケース１１１は、円筒形または角形になりうる。単位電池セル１１０は、１つのケース１１１の内部に、複数個の電極組立体を含みうる。
【００４８】
複数個の単位電池セル１１０が水平に積層され、バッテリ・モジュール１００が形成されうる。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が電気的に相互連結されうる。このとき、隣接する電池セル１１０の電極端子１１２が、例えば、バスバー１１６によって電気的に連結されうる。
【００４９】
隣接する電池セル１１０は、電極が交互に、正極と負極とが互いに入れ違うように配列されうる。複数個の電池セル１１０、は並列に連結されるか、直列に連結されたり、直列及び並列が混合されて連結されうる。これにより、複数の電池セル１１０は、連続的に連結され、１つのバッテリ・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容量及び放電容量を考慮して決まりうる。
【００５０】
ケース１１１の開口部には、キャップ・プレート１１３が結合されうる。キャップ・プレート１１３は、薄板からなりうる。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うる。電解液の注入区は、電解液が注入された後に、密封栓１１４で密封されうる。
【００５１】
また、キャップ・プレート１１３には、設定された内部圧力による、破断されうるように溝が形成されたベント部材１１５が形成されうる。複数個の単位電池セル１１０が水平に積層された上に、上部フレーム１２０が配される場合、ベント部材１１５上には、上部フレーム１２０の排気口１２１が位置しうる。
【００５２】
本実施形態による電池セル１１０は、前述のように、リチウムイオン電池になりうる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、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、リチウム電池を含んだ多種の電池が適用されうる。
【００５３】
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。このとき、電極組立体が膨脹及び収縮する場合、ケース１１１に物理力として作用しうる。それによって、ケース１１１は、電極組立体の変化に相応する物理的な膨脹及び収縮を行う。
【００５４】
ケース１１１の変形が反復される膨脹及び収縮によって、固着化されもする。かような体積の膨脹は、抵抗を増大させ、電池セル１１０の効率を落とすことになりうる。従って、エンドプレート１５０は、水平及び／または垂直方向に配列され、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１対で配されうる。
【００５５】
このとき、上部フレーム１２０、下部フレーム１３０、側面フレーム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、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しうる。
【００５６】
エンドプレート１５０は、バッテリ・モジュール１００の両終端にそれぞれ設けられる。１対のエンドプレート１５０は、それぞれ一面がバッテリ・モジュール１００の最外郭両側に配された電池セル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。
【００５７】
エンドプレート１５０は、ベースプレート１５１とフランジ部１５２，１５３，１５４とを具備できる。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サイズを有する。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。フランジ部１５２，１５３，１５４は、ベースプレート１５１から、電池セル１１０と接触する面の反対側にベンディングされて形成されうる。
【００５８】
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を具備できる。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１５２は、それぞれ対応する側面フレーム１４０と締結される。
【００５９】
一方、バッテリ・モジュール１００は、上下及び／または横に積層され、バッテリ・パック１０を形成できる。このとき、隣接して積層されるバッテリ・モジュール１００は、エンドプレート１５０同士締結されて互いに支持できる。
【００６０】
この場合、上面フランジ部１５２は、上に積層されるバッテリ・モジュール１００の下面フランジ部１５３と締結されうる。下面フランジ部１５３は、下に積層されるバッテリ・モジュール１００の上面フランジ部１５２と締結されうる。側面フランジ部１５４は、隣接するバッテリ・モジュール１００の側面フランジ部１５４と締結されうる。
【００６１】
このとき、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及び側面フレーム１４０と、ボルトとナットとの螺合によって締結されうる。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、溶接などの方法を含んだ多様な方法によって締結されうる。
【００６２】
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上部に配され、エンドプレート１５０の上面の上面フランジ部１５２に締結されうる。このとき、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。
【００６３】
上部フレーム１２０は、長手方向両側にベンディングされる上部フレーム曲折部１２２を有しうる。上部フレーム曲折部１２２の内側には、密封部材１２３を具備する。このとき、密封部材１２３は、ゴムなどの弾性部材で形成されうる。このとき、上部フレーム１２０は、上部に積層されるバッテリ・モジュール１００の下部フレーム１３０と密封部材１２３とが介在されて結合され、密封されたガス排出通路を形成できる。
【００６４】
ベント部材１１５を介して、ガス発生時に、ガスが隣接した二次電池に影響を与えずに、上部フレーム１２０の排気口１２１を介し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が備わりうる。
【００６５】
このとき、密封リング１１７としては、例えば、Ｏリングなどが使われうる。このとき、エンドプレート１５０の上部中央には、上部フレーム１２０を定着させうるように、溝１５２ａが形成される。従って、上部フレーム１２０の排気口１２１を電池セル１１０に密着させうる。
【００６６】
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が十分な厚みを有するようにしうる。それによって、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、その間に介在された密封リング１１７を圧縮し、上部フレーム１２０と電池セル１１０とが密着するようにしうる。
【００６７】
下部フレーム１３０は、第１方向Ｘに延長される剛性部材になりうる。このとき、剛性部材は、下部バッテリ・モジュールのエンドプレートと締結され、下部バッテリ・モジュール１００ｂの単位電池セルの上部バッテリ・モジュールの反対側面を支持できる。
【００６８】
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の下部に配され、エンドプレート１５０の下部の下面フランジ部１５３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を支持する面の反対側にベンディングされて形成される下部フレーム曲折部１３２を具備できる。ベンディングされた形状は、下部フレーム１３０の強度を補強できる。
【００６９】
下部フレーム曲折部１３２は、下部に向かってオープンされた構造を有しうる。また、下部フレーム曲折部１３２は、下部に積層されるバッテリ・モジュール１００の上部フレーム１２０と結合され、ガス通路を形成できる。このとき、上下に積層されるバッテリ・モジュール１００の下部フレーム１３０と上部フレーム１２０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果たせる。
【００７０】
このとき、下部フレーム１３０と、その下に積層されるバッテリ・モジュール１００の上部フレーム１２０は、密封され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にしても、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、膨張またはそれに準する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ことになる。従って、バッテリ・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。
【００７１】
側面フレーム１４０は、積層される単位電池セル１１０を側面から支持するように、積層された単位電池セル１１０の側面に配されうる。側面フレーム１４０は、一端のエンドプレート１５０から他端のエンドプレート１５０に向かって、一定幅に延びて形成されうる。
【００７２】
側面フレーム１４０には、少なくとも一つ以上の貫通ホール１４１が形成され、側面フレーム１４０の荷重を減らしうる。また、側面フレーム１４０は、電池セル１１０を支持する面の反対側にベンディングされて形成される側面フレーム曲折部１４２を具備できる。側面フレーム曲折部１４２によって、側面フレーム１４０のベンディングに対する強度を補強できる。
【００７３】
一方、上下に積層されるバッテリ・モジュール１００間には、少なくとも一つ以上の支持ブロック２００が介在しうる。このとき、支持ブロック２００は、バッテリ・モジュール１００で弛み現象が発生する部分を支持することによって、支持ブロック２００がバッテリ・モジュール１００の弛み現象及び振動を緩和させうる。
【００７４】
図４及び５には上下に積層されるバッテリ・モジュール間に、支持ブロックが挿入される実施形態が図示されている。
【００７５】
バッテリ・パック１０は、複数個のバッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂが上下に積層されて形成されうる。バッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂは、上下に積層される上部バッテリ・モジュール１００ａ及び下部バッテリ・モジュール１００ｂを具備できる。
【００７６】
下部バッテリ・モジュール１００ｂの２つの隣接する単位電池セルの側面が互いに近接するように配されうる。このとき、１つの支持ブロック２００は、下部バッテリ・モジュール１００ｂの２つの隣接する単位電池セル上に置かれるように配列されうる。
【００７７】
上下に積層されるバッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂで、支持ブロック２００は、下層に配される下部バッテリ・モジュール１００ｂの電池セル１１０の上面と、上層に配される上部バッテリ・モジュール１００ａの電池セル１１０の下面とに接触しうる。
【００７８】
このとき、支持ブロック２００は、上下面それぞれに接着部材、例えば、両面テープが接着され、バッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂに接着されて固定されうる。他の実施形態として、支持ブロック２００とバッテリ・モジュールの１００ａ，１００ｂとの接着面に接着剤が塗布され、バッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂに支持ブロック２００が接着されうる。
【００７９】
ただし、本発明はこれらに限定されるものではなく、その他の多様な方法によって固定されたり、別途の固定手段なしに、積層されるバッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂ間の圧力によって支持されうる。このとき、支持ブロック２００が、第１方向Ｘに実質的に垂直である方向に弾性変形されうる弾性部材を含んで形成されうる。
【００８０】
支持ブロック２００は、複数個が使われうる。支持ブロック２００上に支持される上部バッテリ・モジュール１００ａの荷重を均等に配分しうるように配されうる。このために、支持ブロック２００は、上部フレーム１２０を中心に両側に、同じ個数が配されうる。この場合、支持ブロック２００は、偶数個配されうる。
【００８１】
支持ブロック２００は、バッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂが相互弾性支持されるように弾性部材から形成されうる。一実施形態として、支持ブロック２００は、ゴム材質のラバーブロックになりうる。このとき、支持ブロック２００は、上下に積層されるバッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂの電池セル１１０間の空間の高さより若干大きく形成され、弾性バイアスされうるように設けられうる。
【００８２】
支持ブロック２００は、円柱または多角柱または中央部が張り出した柱の形状に形成されうる。このとき、電池セル１１０との安定した接触のために、電池セル１１０と接触する面は平らに形成されうる。ただし、本発明による支持ブロック２００の形状は、これらに限定されるものではなく、多様な形状を有しうる。
【００８３】
支持ブロック２００の荷重を受ける面には、貫通ホールまたは溝が形成されうる。この場合、同じ形状サイズに対しても、支持ブロック２００の弾性力を大きくできる。支持ブロック２００は、上部バッテリ・モジュール１００ａで弛み現象が発生する部分を支持することによって、支持ブロック２００が上部バッテリ・モジュール１００ａの弛み現象及び振動を緩和させうる。
【００８４】
一方、積層されたバッテリ・モジュール１００ａ，１００ｂにおいて最も上に配される上部バッテリ・モジュール１００ａには、上部フレーム１２０上を覆うカバー１２５がさらに備わりうる。このとき、カバー１２５は、バッテリ・モジュール１００の上部フレーム１２０上で上部フレーム１２０を覆い、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。
【００８５】
図６には、図１のバッテリ・モジュール１００が上下及び横に積層されて外部フレーム２００に支持されて形成されるバッテリ・パック１０の一実施形態が図示されている。
【００８６】
図面を参照すれば、バッテリ・パック１０は、単位電池セル１１０を水平方向に配列してバッテリ・モジュール１００を形成し、バッテリ・モジュール１００を２列に４層に積み上げ、２×４個総８個のバッテリ・モジュール１００を結合して形成される。
【００８７】
上部バッテリ・モジュール及び下部バッテリ・モジュールと垂直に積層されて結合される少なくとも１つの追加バッテリ・モジュールをさらに具備できる。このとき、支持ブロックが垂直に積層され、隣接するバッテリ・モジュール間に配されうる。
【００８８】
本発明の一実施形態によるバッテリ・パックは、第１バッテリ・モジュールと第２バッテリ・モジュールとの間の空間を定義できるように、垂直方向に共に固定され、それぞれに対応するエンドプレートを有する第１バッテリ・モジュール及び第２バッテリ・モジュールを垂直に積層して固定する段階と、少なくとも１つの支持ブロックが、前記第２バッテリ・モジュールの単位電池セル上に置かれ、前記第１バッテリ・モジュールを支持するように、前記空間に少なくとも１つの支持ブロックを提供する段階と、を含むバッテリ・パックの補強方法によって補強されうる。
【００８９】
また、本発明の一実施形態によるバッテリ・パックは、第１方向に平行して配列される第１単位電池セルを含む第１バッテリ・モジュールを提供する段階と、前記第２バッテリ・モジュールが前記第１方向に平行して配列される第２単位電池セルを含むように、前記第１バッテリ・モジュールに近接するように、前記第２バッテリ・モジュールを配列する段階と、少なくとも１つの支持ブロックが、前記第１バッテリ・モジュール及び前記第２バッテリ・モジュールと接触するように、前記第１単位電池セルと前記第２単位電池セルとの間の空間に、前記少なくとも１つの支持ブロックを提供する段階と、を含むバッテリ・パックの形成方法によって形成されうる。
【００９０】
図７には、バッテリ・パック１０が電気自動車１に適用された実施形態が図示されている。電気自動車１は、車両に駆動力を提供する駆動源と、駆動源に電気を供給するバッテリ・パック１０と、を具備できる。
【００９１】
電気自動車１には、車体５００の内部に、本発明の一実施形態によるバッテリ・パック１０が装着されうる。この場合、電気自動車１の運行によって、バッテリ・パック１０に動荷重が伝えられうる。この場合、垂直及び／または水平に積層されるバッテリ・モジュール１００は、位置ずれ及び／または振動が発生しうる。
【００９２】
しかし、本発明の望ましい実施形態によるバッテリ・パック１０では、支持ブロック２００が、バッテリ・モジュール１００で弛み現象が発生する部分を支持することによって、支持ブロック２００がバッテリ・モジュール１００の弛み現象及び振動を緩和させうる。
【００９３】
ただし、本発明のバッテリ・パックが適用される車両は、電気自動車１に限定されるものではなく、電気で駆動されうる多様な形態の車両になりうる。
【００９４】
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・モジュールを上下及び／または横に積層して形成されるバッテリ・パックで、バッテリ・モジュールの弛み現象を改善できる。
【００９５】
本発明は、図面に図示された実施形態を参考に説明したが、それらは例示的なものにすぎず、本技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解することができるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
【符号の説明】
【００９６】
１          電気自動車
１０        バッテリ・パック
１００      バッテリ・モジュール
１００ａ    上部バッテリ・モジュール
１００ｂ    下部バッテリ・モジュール
１１０      電池セル
１１１      ケース
１１２      電極端子
１１３      キャップ・プレート
１１４      密封栓
１１５      ベント部材
１１６      バスバー
１１７      密封リング
１２０      上部フレーム
１２１      排気口
１２２      フレーム曲折部
１２３      密封部材
１２５      カバー
１３０      下部フレーム
１３２      下部フレーム曲折部
１４０      側面フレーム
１４１      貫通ホール
１４２      側面フレーム曲折部
１５０      エンドプレート
１５２      上面フランジ部
１５２ａ    溝
１５３      下面フランジ部
１５４      側面フランジ部
２００      支持ブロック
３００      外部フレーム
５００      車体
【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】
2011108652.tif 000007
【図６】
2011108652.tif 000008
【図７】
2011108652.tif 000009