JP2020501320A - エンドプレート、バッテリーモジュール、バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及びバッテリーパックを含む自動車 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、上下方向に立設された複数のバッテリーセルが水平方向に並んで積層された形態で構成されたセルアセンブリ；並びにセルアセンブリの下部を支持する支持部、支持部の一端と他端でそれぞれ上方に折り曲げられた形態で構成された外側面部、及び外側面部の上端で内側下方に折り曲げられた形態で構成された内側面部を備えるエンドプレートを含む。

Description

本発明は、エンドプレート、バッテリーモジュール、バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及びバッテリーパックを含む自動車に関し、より詳しくは、膨れ（スウェリング、ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象によるバッテリーモジュールの外形変化を防止できるエンドプレート、バッテリーモジュール、バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及びバッテリーパックを含む自動車に関する。

本出願は、２０１７年４月６日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００４４９４６号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に用いられている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。

現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池セル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．２Ｖである。したがって、これより高い出力電圧が求められる場合、複数のバッテリーセルを直列で連結してバッテリーパックを構成することがある。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に応じて複数のバッテリーセルを並列で連結してバッテリーパックを構成することもある。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、求められる出力電圧または充放電容量に応じて多様に設定され得る。

一方、複数のバッテリーセルを直列／並列で連結してバッテリーパックを構成する場合、２つ以上のバッテリーセルからなるセルアセンブリを含むバッテリーモジュールをまず構成し、このような複数のバッテリーモジュールにその他の構成要素を付け加え、バッテリーパックを構成する方法が一般的である。

一方、バッテリーモジュールにおいて、複数のバッテリーセルからなるセルアセンブリの場合、バッテリーセルはパウチ型二次電池セルであり得る。パウチ型二次電池の場合、繰り返される充電及び放電の副反応として内部の電解質が分解されてガスが発生することで、セルが膨張し得る。このとき、発生したガスによって二次電池セルの外形が変形する現象を膨れ現象と称する。

そこで、従来の一部バッテリーモジュールには、膨れ現象を防止するため、バッテリーセルの間に緩衝材を挿入する方法が適用されている。

図１は、バッテリーセルの間に緩衝材が挿入された従来のバッテリーモジュールを示した図である。

図１を参照すれば、従来のバッテリーモジュールでは、バッテリーセル１の間にＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ）ゴムまたはポリウレタン発泡体などのような柔らかい弾性材質の緩衝材２を挿入してバッテリーセルの膨れ現象を制御する。

しかし、膨れを制御するためにバッテリーセル１の間に緩衝材２を挿入する場合、柔らかい部材であることからバッテリーセル１に初期面圧を加え難く、柔らかい材質の特性上、経時的に発生し得る部材の摩耗などによって変形などが生じ易くて膨れを制御することができず、製品信頼性の低下につながる恐れがあるという問題がある。

一方、バッテリーセルの間に緩衝材を挿入する方法の外に、従来のバッテリーモジュールには膨れ現象を防止するため、バッテリーセルの外郭に高剛性エンドプレートを設ける方法も適用されている。

図２は、バッテリーセルの外郭に高剛性エンドプレートが設けられた従来のバッテリーモジュールを示した図である。

図２を参照すれば、従来のバッテリーモジュールでは、バッテリーセル１の外郭に剛性の高い加圧型エンドプレート３を設けてバッテリーセル１の膨れ現象を制御する。

しかし、膨れ制御のためにバッテリーセル１の外郭にエンドプレート３を設ける場合、バッテリーセル１同士の間の膨れを吸収する構造なしに加圧型エンドプレート３のみで膨れ圧力に耐えなければならないため、厚い金属材質の高張力鋼板で加圧型エンドプレート３を製造しなければならない。これによって、バッテリーモジュールの製造コストが上昇し、バッテリーモジュールの体積及び重量が増加するという問題がある。また、加圧型エンドプレート３のみで膨れ現象を防止する場合、複数のバッテリーセル１からなるセルアセンブリを構成するとき、単位バッテリーセルの厚さ公差を制御し難い。

本発明は、膨れ現象によるバッテリーモジュールの外形変化を防止できるエンドプレート、バッテリーモジュール、バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及びバッテリーパックを含む自動車を提供することを目的とする。

本発明の目的は、上記の目的に制限されず、他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解できるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーモジュールは、上下方向に立設された複数のバッテリーセルが水平方向に並んで積層された形態で構成されたセルアセンブリ；並びに前記セルアセンブリの下部を支持する支持部、前記支持部の一端と他端でそれぞれ上方に折り曲げられた形態で構成された外側面部、及び前記外側面部の上端で内側下方に折り曲げられた形態で構成された内側面部を備えるエンドプレート；を含むことができる。

前記内側面部は、下端に突設された形態の係止突起部を含むことができる。

前記支持部は、前記係止突起部が挿入されて前記内側面部の移動をガイドまたは制限するガイド溝部を含むことができる。

前記内側面部は、第１内側面部と第２内側面部で構成され、前記第１内側面部の下端と前記第２内側面部の下端との間の距離が前記セルアセンブリの水平方向の幅未満であり得る。

前記内側面部において、前記第１内側面部の上端と前記第２内側面部の上端との間の距離が前記セルアセンブリの水平方向の幅以上であり得る。

前記支持部、前記外側面部及び前記内側面部は、一体的に形成され得る。

前記内側面部は、前記外側面部の上端から鋭角で折り曲げられた形態で構成され得る。

前記内側面部は、前記外側面部に向かって突出して前記外側面部との離隔距離を予め設定された距離以下に制限する突出部を含むことができる。

本発明によるエンドプレートは、上下方向に立設された複数のバッテリーセルが水平方向に並んで積層された形態で構成されたセルアセンブリの下部を支持する支持部、前記支持部の一端と他端でそれぞれ上方に折り曲げられた形態で構成された外側面部、及び前記外側面部の上端で内側下方に折り曲げられた形態で構成された内側面部を含むことができる。

本発明によるバッテリーパックは、前記バッテリーモジュール、及び前記バッテリーモジュールを収容するパックケースを含むことができる。

本発明による自動車は、前記バッテリーパックを含むことができる。

本発明によれば、膨れ現象によるバッテリーモジュールの外形変化を防止することができる。

より具体的に、本発明によるエンドプレートは、一枚の板材が折り曲げられて形成されることで、体積と重量を減少させてバッテリーモジュールの体積を減少させ、エネルギー密度を増加させることができる。

バッテリーセルの間に緩衝材が挿入された従来のバッテリーモジュールを示した図である。 バッテリーセルの外郭に高剛性エンドプレートが設けられた従来のバッテリーモジュールを示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの分解斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに含まれたセルアセンブリの分解斜視図である。 本発明の一実施例によるエンドプレートの前面図である。 本発明の一実施例によるエンドプレートとセルアセンブリとを結合する前の断面図である。 本発明の一実施例によるエンドプレートとセルアセンブリとを結合した後の断面図である。 本発明の一実施例によるエンドプレートと膨れ現象が発生したセルアセンブリとが結合された状態の断面図である。 本発明の他の実施例によるエンドプレートの前面図である。 本発明の他の実施例によるエンドプレートと膨れ現象が発生したセルアセンブリとが結合された状態の断面図である。 本発明の他の実施例によるガイド溝部の拡大図である。 本発明のさらに他の実施例によるガイド溝部の拡大図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックを示した概略図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これによって、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者が本発明の技術的思想を容易に実施できるであろう。本発明の説明において、本発明に関連する公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合は詳細な説明を省略する。なお、図面における同じ参照符号は同一または類似の構成要素を示すものである。

図３は本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの分解斜視図であり、図４は本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに含まれたセルアセンブリの分解斜視図であり、図５は本発明の一実施例によるエンドプレートの前面図である。

図３〜図５を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０はセルアセンブリ１００及びエンドプレート２００を含むことができる。

前記セルアセンブリ１００は、バッテリーセル１１０を含むことができる。

バッテリーセル１１０は複数個備えられ、それぞれのバッテリーセル１１０は上下方向（±Ｙ軸方向）に立てられた状態で構成され得る。そして、複数のバッテリーセルは水平方向、すなわち左右方向（±Ｘ軸方向）に並んで積層され得る。それぞれのバッテリーセル１１０は、電極組立体、電極組立体を収容する電池ケース及び電極リード１１５を含むことができる。ここで、電極リード１１５は、正極リードと負極リードを含み、正極リードは電極組立体の正極板に連結され、負極リードは電極組立体の負極板に連結される。

バッテリーセル１１０の種類は特に限定されず、多様な二次電池を本発明によるバッテリーモジュール１０のセルアセンブリ１００に採用できる。例えば、前記バッテリーセル１１０は、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などで構成され得る。特に、前記バッテリーセル１１０は、リチウム二次電池であり得る。

一方、バッテリーセル１１０は、外装材の種類によって、パウチ型、円筒型、角形などに分類され得る。特に、本発明によるバッテリーモジュール１０のバッテリーセル１１０はパウチ型二次電池であり得る。

バッテリーセル１１０がパウチ型二次電池で具現された場合、図３及び図４に示されたように、複数のバッテリーセル１１０は左右方向（±Ｘ軸方向）に配置され得る。そして、それぞれのバッテリーセル１１０は広い面が左側と右側に位置して、広い面が互いに対面するように構成される。また、この場合、各バッテリーセル１１０の電極リードは前後方向（±Ｚ軸方向）に突出するように構成され得る。

一方、本発明によるバッテリーモジュール１０のセルアセンブリ１００は、セルカートリッジ１３０及び冷却フィン１５０をさらに含むことができる。

セルカートリッジ１３０は、複数のバッテリーセル１１０の積層を容易にするためのものであって、複数のバッテリーセル１１０のうち少なくとも１つのバッテリーセル１１０を載置することができる。このようなセルカートリッジ１３０は複数個備えられ、本発明の一実施例において、それぞれのセルカートリッジ１３０は２つのバッテリーセル１１０を載置するように構成されるが、これに限定されず、それぞれ１つのバッテリーセルを載置する構造であっても良く、３つ以上のバッテリーセルを載置する構造であっても良い。

このような複数のカートリッジ１３０は複数のバッテリーセル１１０を支持してその移動を防止し、相互積層自在に構成されてバッテリーセル１１０の組み立てをガイドすることができる。

冷却フィン１５０は、アルミニウムのような熱伝導性材質で構成され、バッテリーセル１１０と熱交換できるようにそれぞれのセルカートリッジ１３０に備えられる。それぞれのセルカートリッジ１３０に備えられる冷却フィン１５０は、セルカートリッジ１３０に挿入された形態であるか、または、インサート成形された形態であり得る。

前記エンドプレート２００は、セルアセンブリ１００の外郭を支持し、セルアセンブリ１００の膨れ現象による外形の変化を防止する役割を果たすことができる。ここで、エンドプレート２００によって支持されるセルアセンブリ１００の外郭は、セルアセンブリ１００の下部、そして複数のバッテリーセル１１０のうち最外郭に位置するバッテリーセル１１０の側面、すなわち左側端に位置したバッテリーセルの左側面及び右側端に位置したバッテリーセルの右側面であり得る。

そのため、エンドプレート２００は、支持部２１０、外側面部２３０及び内側面部２５０を含むことができる。

支持部２１０は、セルアセンブリ１００の下部を支持する役割を果たす。好ましくは、支持部２１０は高剛性の金属材質で構成され、板状で構成されて広い面が上下に位置するように横設された形態で構成され得る。

また、支持部２１０には、セルアセンブリ１００の下部と対向する上面に、側面部２５０の下端から突出した係止突起部２３１が挿入されて係止突起部２３１の移動をガイドまたは制限するガイド溝部２１１が形成され得る。

ガイド溝部２１１の具体的な説明は後述する。

外側面部２３０は、内側面部２５０を支持して弾性を有する内側面部２５０の変形を制限する役割を果たす。そのため、外側面部２３０は、支持部２１０の一端と他端でそれぞれ上方（＋Ｙ軸方向）に折り曲げられた形態で構成される。

すなわち、外側面部２３０は、支持部２１０の一端（図５の左側端）で上方（＋Ｙ軸方向）に折り曲げられた形態の第１外側面部２３０ａ、及び支持部２１０の他端（図５の右側端）で上方（＋Ｙ軸方向）に折り曲げられた形態の第２外側面部２３０ｂで構成され得る。好ましくは、外側面部２３０と支持部２１０とが成す角度Ｄ１は直角であり得る。

好ましくは、外側面部２３０は高剛性の金属材質で構成されることで、膨れによってバッテリーセル１１０の体積が増加して内側面部２５０が変形してもバッテリーモジュール１０の外形を維持することができる。

また、外側面部２３０は、前記支持部２１０と同様に、板状で構成され得る。ただし、前記外側面部２３０は、前記支持部２１０と相違して、広い面が左右側に位置するように上下方向に立設された形態で構成される。

内側面部２５０は、セルアセンブリ１００に含まれた複数のバッテリーセル１１０のうち最外郭に位置するバッテリーセル１１０の側面に位置して、弾性力によって膨れによるセルアセンブリ１００の変形を制限する役割を果たす。そのため、内側面部２５０は、外側面部２３０の上端で内側下方に折り曲げられた形態で構成され得る。ここで、内側とは、セルアセンブリ１００に向かう水平方向を意味すると言える。

より具体的に、図５の構成を参照すれば、内側面部２５０は、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂで構成され得る。ここで、第１内側面部２５０ａは、第１外側面部２３０ａの上端で内側（＋Ｘ軸方向）に折り曲げられてから、下方（−Ｙ軸方向）にさらに折り曲げられた形態で構成され得る。そして、第２内側面部２５０ｂは、第２外側面部２３０ｂの上端で内側（−Ｘ軸方向）に折り曲げられてから、下方（−Ｙ軸方向）にさらに折り曲げられた形態で構成され得る。

また、内側面部２５０は、前記支持部２１０及び前記外側面部２３０と同様に、板状で構成され得る。さらに、前記内側面部２５０は、前記外側面部２３０と同様に、広い面が左右側に位置するように上下方向に立設された形態で構成される。

好ましくは、内側面部２５０と外側面部２３０とが成す角度は鋭角になるように構成される。

例えば、図５を参照すれば、第１外側面部２３０ａと第１内側面部２５０ａとが成す角度をＤ２とするとき、Ｄ２は０゜より大きくて９０゜より小さく構成され得る。また、図５の構成において、第２外側面部２３０ｂと第２内側面部２５０ｂとが成す角度をＤ２’とするとき、Ｄ２’は０゜より大きくて９０゜より小さく構成され得る。特に、Ｄ２及びＤ２’は４５゜より小さい角度で構成され得る。さらに、Ｄ２及びＤ２’は３０゜より小さい角度、さらには１５゜より小さい角度で構成され得る。ここで、Ｄ２とＤ２’とは同じ角度になるように構成され得る。

本発明のこのような構成によれば、内側面部２５０がセルアセンブリ１００の側面を支持することができる。さらに、この場合、内側面部２５０と外側面部２３０とが二重でセルアセンブリ１００の左側と右側に位置するため、バッテリーモジュール１０の外側から加えられる物理的衝撃や化学的要因などからセルアセンブリ１００を安全に保護することができる。

特に、内側面部２５０は外側面部２３０から鋭角に折り曲げられた形態で構成されるため、セルアセンブリ１００側から外側に加えられる圧力に対する弾性を有することができる。したがって、セルアセンブリ１００に備えられたバッテリーセル１１０に膨れが発生して内側面部２５０に対して外側に圧力が掛けられる場合、内側面部２５０は弾性によって圧力の印加方向とは逆方向、すなわち内側にセルアセンブリ１００を支持することができる。したがって、バッテリーセル１１０の膨れを適切に吸収しながら、セルアセンブリ１１０が過度に膨張することを防止することができる。

さらに、本発明によるバッテリーモジュール１１０の場合、内側面部２５０の外側に外側面部２３０が備えられているため、バッテリーセル１１０の膨れによって内側面部２５０が少し変形しても、外側面部２５０によってバッテリーモジュールの全体的な形態はほとんど変化しない。

一方、内側面部２５０の間、換言すれば第１内側面部と第２内側面部との間にセルアセンブリ１００が挿入されて装着されるが、この場合、内側面部２５０は弾性を有する素材であり得る。そのため、内側面部２５０の間にセルアセンブリ１００が挿入されれば、内側面部２５０の弾性力がセルアセンブリ１００に加えられてセルアセンブリ１００を支持することができる。

一方、内側面部２５０の下端には突設された形態の係止突起部２５１が形成される。係止突起部２５１は上述したガイド溝部２１１に挿入されて移動がガイドまたは制限され、それによって内側面部２５０の移動もガイドまたは制限され得る。そのため、係止突起部２５１とガイド溝部２１１の位置は、それぞれ内側面部２５０の下端と支持部２１０の上面で相互対応する位置に形成され得る。

一方、上述した支持部２１０、外側面部２３０及び内側面部２５０は一体的に形成され得る。すなわち、支持部２１０、外側面部２３０及び内側面部２５０は一枚の板材を折り曲げて形成され得る。

それによって、セルアセンブリの側面を支持する側壁を押出し、セルアセンブリの下面を支持する板材を押出された側壁と接合する従来の工程によってバッテリーモジュールを製造せず、簡単に一枚の板材を折り曲げてセルアセンブリ１００の側面と下面を支持する中空構造の構造物を製造することができる。

以下、エンドプレート２００とセルアセンブリ１００との結合について具体的に説明する。

図６は本発明の一実施例によるエンドプレートとセルアセンブリとを結合する前の断面図であり、図７は本発明の一実施例によるエンドプレートとセルアセンブリとを結合した後の断面図である。

図６及び図７を参照すれば、第１内側面部２５０ａの上端と第２内側面部２５０ｂの上端との間にセルアセンブリ１００の下部が進入し、エンドプレート２００とセルアセンブリ１００とが結合される。そのため、第１内側面部２５０ａの上端と第２内側面部２５０ｂの上端との間の距離ａは、セルアセンブリ１００の側面間の距離ｔ以上であり得る。ここで、セルアセンブリ１００の側面間の距離ｔは、バッテリーセル１１０が積層された水平方向を基準に測定されたセルアセンブリ１００の幅であって、左側端に位置したバッテリーセル１１０の左側面から右側端に位置したバッテリーセル１１０の右側面までの距離であり得る。

上述したように、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂはそれぞれ第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂの上端から内側下方に折り曲げられて形成される。このとき、第１内側面部２５０ａと第１外側面部２３０ａとが成す角度及び第２内側面部２５０ｂと第２外側面部２３０ｂとが成す角度は鋭角であり得る。したがって、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂは、第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂと完全に平行に構成されず、第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂから内側に多少傾いた形態で構成され得る。

それによって、エンドプレート２００にセルアセンブリ１００が完全に挿入されて結合される前には、第１内側面部２５０ａの下端と第２内側面部２５０ｂの下端との間の距離ｂがセルアセンブリ１００の側面間の距離ｔ未満であり得る。

その後、第１内側面部２５０ａの下端と第２内側面部２５０ｂの下端までセルアセンブリ１００の下端が進入して、エンドプレート２００とセルアセンブリ１００との結合が完了する。

セルアセンブリ１００の下端が第１内側面部２５０ａの下端と第２内側面部２５０ｂの下端まで進入する過程で、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂはそれぞれ第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂに向かって移動し得る。

このとき、第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂの下端に形成された係止突起部２５１は、ガイド溝部２１１に挿入されてガイド溝部２１１に沿って移動することで、第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂの移動をガイドすることができる。

一方、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂが移動した分増加した弾性力がセルアセンブリ１００の側面を加圧することで、セルアセンブリ１００を固定及び支持することができる。

以下、セルアセンブリ１００に膨れ現象が発生してバッテリーセル１１０の体積が増加する場合のエンドプレート２００の膨れ防止の役割について説明する。

図８は、本発明の一実施例によるエンドプレートと膨れ現象が発生したセルアセンブリとが結合された状態の断面図である。

図８を参照すれば、エンドプレート２００と結合されたセルアセンブリ１００に含まれた複数のバッテリーセル１１０のうち１つ以上のバッテリーセル１１０に膨れ現象が発生すれば、複数のバッテリーセル１１０が積層された水平方向にセルアセンブリ１００の体積が増加し得る。

それによって、複数のバッテリーセル１１０の最外郭に位置するバッテリーセル１１０を側面から支持する第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂに、バッテリーセル１１０の体積が増加する方向に圧力が印加され得る。

その後、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂは、係止突起部２５１が挿入されたガイド溝部２１１に沿ってそれぞれ第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂに向かってガイド及び移動され得る。

より具体的に、セルアセンブリ１００に膨れ現象が発生することによって、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂの下端は、係止突起部２５１がガイド溝部２１１の終端に係止されて第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂに向かう移動が遮断され得る。

これによって、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂの下端はそれぞれ第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂと一定距離を維持することで、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂの中央部及び上端に印加される弾性力を強化させることができる。

一方、バッテリーセル１１０の中央部に接する第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂの中央部は、セルアセンブリ１００の体積が増加し続ける場合、継続して印加される圧力に対応して第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂに向かってより急激に曲がり得る。もし、バッテリーセル１１０の体積がさらに増加し続けば、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂの中央部がそれぞれ第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂの中央部に接することになる。その後、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂに圧力が加えられても、剛性の高い第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂは、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂがそれ以上変形しないように第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂを支持することができる。

すなわち、セルアセンブリ１００に膨れ現象が発生すれば、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂの下端はガイド溝部２１１の終端に係止突起部２５１が係止されることでそれ以上の移動が遮断され、第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂのそれぞれの下端と一定距離を維持することができる。

一方、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂの中央部は、第１外側面部２３０ａと第２外側面部２３０ｂの中央部まで曲がり得る。

それによって、本発明によるエンドプレート２００は、内部に結合されたセルアセンブリ１００に膨れ現象が発生しても、高剛性の支持部２１０と外側面部２３０によって外形は維持し、弾性を有する内側面部２５０によってセルアセンブリ１００の外形の変化を防止することができる。

また、本発明によるエンドプレート２００は、一枚の板材が折り曲げられて形成されることで、バッテリーモジュール１０の全体重量を減少させることで、製造コストの上昇を防止できるため、製造効率を著しく改善させることができる。

また、本発明によるバッテリーモジュール１０は、図３に示されたように、ターミナルフレーム３００及びカバーフレーム４００をさらに含むことができる。

ターミナルフレーム３００は、セルアセンブリ１００の前面と後面に備えられ、セルアセンブリ１００の複数のバッテリーセル１１０の電極リード１１５と電気的に連結される。例えば、バッテリーセル１１０の電極リード１１５は、セルアセンブリ１００においてＸ軸方向の側面に位置し得る。すなわち、バッテリーセル１１０の電極リード１１５は、セルアセンブリ１００の前面及び後面に位置し得る。この場合、ターミナルフレーム３００は、このようなセルアセンブリ１００の前面及び後面に備えられ、各バッテリーセル１１０の電極リード１１５と連結され得る。

このようなターミナルフレーム３００はコネクタ３５０をさらに含むことができる。

コネクタ３５０は、バッテリーモジュール１０の外部で、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）のようなバッテリーパックに含まれた制御装置などと電気的に連結するための端子として機能することができる。

カバーフレーム４００は、セルアセンブリ１００を支持するためのものであって、一対で備えられて、セルアセンブリ１００の複数のバッテリーセル１１０の電極リード１１５を備える両側、すなわちバッテリーモジュール１０の前方及び後方に備えられてセルアセンブリ１００の前面及び後面を覆い得る。

このような一対のカバーフレーム４００のうち少なくとも１つは、ターミナル４１０及びコネクタ貫通部４３０を含むことができる。

ターミナル４１０は、複数のバッテリーセル１１０の電極リード１１５と電気的に連結されるようにターミナルフレーム３００と電気的に連結され得る。このようなターミナル４１０は一対で備えられ、外部電源などと電気的に連結され得る。

コネクタ貫通部４３０は、カバーフレーム４００に形成され、コネクタ４３０をカバーフレーム４００の外に貫通させる。これによって、コネクタ４３０は、ＢＭＳのようなバッテリーパックに含まれた制御装置などと電気的に連結され得る。

以下、本発明の他の実施例によるエンドプレートについて説明する。

図９は本発明の他の実施例によるエンドプレートの前面図であり、図１０は本発明の他の実施例によるエンドプレートと膨れ現象が発生したセルアセンブリとが結合された状態の断面図である。

図９及び図１０を参照すれば、本発明の他の実施例によるエンドプレート２００’は、上述した本発明の一実施例によるエンドプレート２００と実質的に同一であるか又は類似するため、同一又は類似の構成については繰り返して説明せず、相違点を中心に説明する。

本発明の他の実施例によるエンドプレート２００’は、上面にガイド溝部２１１’が形成された支持部２１０’、第１外側面部２３０ａ’と第２外側面部２３０ｂ’で構成された外側面部２３０’、及び下端に係止突起部２５１’が形成された第１内側面部２５０ａ’と第２内側面部２５０ｂ’で構成された内側面部２５０’を含むことができる。

本発明の他の実施例によるエンドプレート２００’の支持部２１０’及び外側面部２３０’は、本発明の一実施例によるエンドプレート２００の支持部２１０及び外側面部２３０と形態及び役割が同一であり得る。

ただし、本発明の他の実施例によるエンドプレート２００’の内側面部２５０’には、本発明の一実施例によるエンドプレート２００の内側面部２５０に比べて一部構成がさらに加えられる。

より具体的に、他の実施例によるエンドプレート２００’の内側面部２５０’は、突出部２５２’をさらに備えることができる。このような突出部２５２’は、外側面部２３０’に向かって突出して構成され、外側面部２５０’との離隔距離を予め設定された距離以下に制限することができる。

ここで、予め設定された距離は、膨れ現象が発生してもセルアセンブリ１００の幅を制限するため、バッテリーモジュールの設計上予め決められた内側面部２５０’と外側面部２３０’との間の最小距離であり得る。

そのため、突出部２５２’の突出高さは予め設定された高さで形成され得る。

突出部２５２’は、第１外側面部２３０ａ’の中央部のうち第１外側面部２３０ａ’に対向する面、及び第２外側面部２３０ｂ’の中央部のうち第２外側面部２３０ｂ’に対向する面に形成され得る。

また、突出部２５２’は、セルアセンブリ１００の体積増加によって第１内側面部２３０ｂ’と第２内側面部２３０ｂ’に加えられる圧力を、それぞれ第１外側面部２３０ａ’と第２外側面部２３０ｂ’に広い面積で印加するため、所定の広さを有する板状であり得る。

それによって、突出部２５２’は、内側面部２５０’と外側面部２３０’との離隔距離を予め設定された距離以下に維持させることで、内側面部２５０’が過度に変形されるか又は曲げられる現象を防止することができる。

以下、本発明の他の実施例によるガイド溝部について説明する。

図１１は、本発明の他の実施例によるガイド溝部の拡大図である。

図１１を参照すれば、他の実施例によるガイド溝部２１１’ａは、上述した本発明の一実施例によるガイド溝部２１１と実質的に同一であるか又は類似するため、同一又は類似の構成については繰り返して説明せず、相違点を中心に説明する。

本発明の他の実施例によるガイド溝部２１１’ａは、上面に係止突起部２５１の移動方向に沿って突出したガイド突起部２１１’ａ−１、２１１’ａ−２が形成され得る。

ガイド突起部２１１’ａ−１、２１１’ａ−２は、セルアセンブリ１００の体積増加によって移動する係止突起部２５１の移動を段階的に制限することができる。そのため、ガイド突起部２１１’ａ−１、２１１’ａ−２は、セルアセンブリ１００に近接して位置した第１ガイド突起部２１１’ａ−１、及び第１ガイド突起部２１１’ａ−１よりセルアセンブリ１００から遠く位置した第２ガイド突起部２１１’ａ−２で構成され得る。

より具体的に、第１ガイド突起部２１１’ａ−１は、第２ガイド突起部２１１’ａ−２より係止突起部２５１に先に接触して係止突起部２５１の移動を一次的に制限することができる。それによって、第１ガイド突起部２１１’ａ−１は、係止突起部２５１と連結された内側面部２５０の弾性力を増加させることができる。

その後、セルアセンブリ１００の体積がさらに増加して内側面部２５０に印加される圧力が増加すれば、係止突起部２５１は第１ガイド突起部２１１’ａ−１を越えることになる。それによって、第２ガイド突起部２１１’ａ−２は、第１ガイド突起部２１１’ａ−１を越えた係止突起部２５１の移動を二次的に制限することができる。

このようにして、ガイド突起部２１１’ａ−１、２１１’ａ−２は係止突起部２５１の移動を段階的に制限することで、内側面部２５１に支持されるセルアセンブリ１００の外形変化を段階的に制限することができる。

一方、上述した説明において、ガイド突起部２１１’ａ−１、２１１’ａ−２がガイド溝部２１１’ａに２つ形成された形態を説明したが、セルアセンブリ１００の体積増加によって係止突起部２５１の移動を制限するためガイド溝部２１１’ａに形成されるガイド突起部２１１’ａ−１、２１１’ａ−２の個数は限定されない。

また、図１１にはガイド突起部２１１’ａ−１、２１１’ａ−２が直方体状に示されたが、ガイド突起部は係止突起部２５１の移動方向に対応して傾いた傾斜面を有する形状であっても良い。

以下、本発明のさらに他の実施例によるガイド溝部について説明する。

図１２は、本発明のさらに他の実施例によるガイド溝部の拡大図である。

図１２を参照すれば、さらに他の実施例によるガイド溝部２１１’ｂは、上述した本発明の一実施例によるガイド溝部２１１と実質的に同一であるか又は類似するため、同一又は類似の構成については繰り返して説明せず、相違点を中心に説明する。

本発明のさらに他の実施例によるガイド溝部２１１’ｂは、上面に係止突起部２５１の移動方向に沿って段差を有するガイド段差部２１１’ｂ−１、２１１’ｂ−２が形成され得る。

ガイド段差部２１１’ｂ−１、２１１’ｂ−２は、セルアセンブリ１００の体積増加によって移動する係止突起部２５１の移動を段階的に制限することができる。また、ガイド段差部２１１’ｂ−１、２１１’ｂ−２は、ガイド溝部２１１’ｂより高く形成されて内側面部２５０をさらに曲げることで、内側面部２５０からセルアセンブリ１００に印加する弾性力を増加させることができる。

より具体的に、ガイド段差部２１１’ｂ−１、２１１’ｂ−２は、セルアセンブリ１００に近接してガイド溝部２１１’ｂより高く形成された第１ガイド段差部２１１’ｂ−１、及び第１ガイド段差部２１１’ｂ−１よりセルアセンブリ１００から遠く位置して第１ガイド段差部２１１’ｂ−１より高く形成された第２ガイド段差部２１１’ｂ−２で構成され得る。

第１ガイド段差部２１１’ｂ−１は、係止突起部２５１がガイド溝部２１１’ｂに位置する場合より内側面部２５０をさらに曲げることで、内側面部２５０がセルアセンブリ１００に増加した弾性力を印加できるようにする。

その後、セルアセンブリ１００の体積がさらに増加して内側面部２５０に印加される圧力が増加すれば、係止突起部２５１が第１ガイド段差部２１１’ｂ−１を越えて第２ガイド段差部２１１’ｂ−２に移動する。

このとき、第２ガイド段差部２１１’ｂ−２の高さによって係止突起部２５１が上昇することで、係止突起部２５１が第１ガイド段差部２１１’ｂ−１に位置する場合より内側面部２５０がさらに曲げられ、セルアセンブリ１００に増加した弾性力を印加することができる。

すなわち、膨れによってセルアセンブリ１００の体積が増加して係止突起部２５１が第１ガイド段差部２１１’ｂ−１、第２ガイド段差部２１１’ｂ−２の順に移動することで、内側面部２５０は増加したセルアセンブリ１００の体積に応じた弾性力をセルアセンブリ１００に印加してセルアセンブリ１００の外形変化を遮断することができる。

本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュールを１つ以上含むことができる。

図１３は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを示した概略図である。
図１３を参照すれば、バッテリーパックＰは、上述した実施例による少なくとも１つのバッテリーモジュール１０、及び少なくとも１つのバッテリーモジュール１０をパッケージングするパックケース５０を含むことができる。

例えば、本発明によるバッテリーパックＰは、図示されたように、３つのバッテリーモジュール１０がパックケース５０に収納された形態で構成され得る。

また、本発明によるバッテリーパックＰは、バッテリーモジュール１０の外に、バッテリーモジュール１０を収納するためのパックケース５０、バッテリーモジュールの充放電を制御するための各種の装置、すなわちバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）、電流センサ、ヒューズなどをさらに含むことができる。このようなバッテリーパックＰは、自動車の駆動源として自動車に装着できる。例えば、バッテリーパックＰは、電気自動車、ハイブリッド自動車などバッテリーパックＰを用いて駆動される自動車に装着できる。また、バッテリーパックＰは、このような自動車の外にも、二次電池を用いる電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）やバッテリー充電所などその他の装置や機具及び設備などにも装着できることは言うまでもない。

このように、本実施例によるバッテリーパックＰ、及び自動車のようなバッテリーパックＰを備える装置や機具及び設備は、上述したバッテリーモジュール１０を含むため、上述したバッテリーモジュール１０による長所を全て有するバッテリーパックＰ及び自動車を具現することができる。

上述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術的思想から逸脱することなく様々な置換、変形及び変更が可能であるため、上述した実施例及び添付された図面によって限定されるものではない。

１０ バッテリーモジュール
１００ セルアセンブリ
１１０ バッテリーセル
１１５ 電極リード
１３０ セルカートリッジ
２００ エンドプレート
２１０ 支持部
２３０ 外側面部
２５０ 内側面部

前記内側面部は、前記外側面部に向かって突出して前記外側面部との離隔距離を予め設定された距離に制限する突出部を含むことができる。

バッテリーセル１１０は複数個備えられ、それぞれのバッテリーセル１１０は上下方向（±Ｙ軸方向）に立てられた状態で構成され得る。そして、複数のバッテリーセルは水平方向、すなわち左右方向（±Ｘ軸方向）に並んで積層され得る。それぞれのバッテリーセル１１０は、電極組立体、電極組立体を収容する電池ケース及び電極リードを含むことができる。ここで、電極リードは、正極リードと負極リードを含み、正極リードは電極組立体の正極板に連結され、負極リードは電極組立体の負極板に連結される。

一方、本発明によるバッテリーモジュール１０のセルアセンブリ１００は、セルカートリッジ１３０及び冷却フィンをさらに含むことができる。

冷却フィンは、アルミニウムのような熱伝導性材質で構成され、バッテリーセル１１０と熱交換できるようにそれぞれのセルカートリッジ１３０に備えられる。それぞれのセルカートリッジ１３０に備えられる冷却フィンは、セルカートリッジ１３０に挿入された形態であるか、または、インサート成形された形態であり得る。

また、支持部２１０には、セルアセンブリ１００の下部と対向する上面に、内側面部２５０の下端から突出した係止突起部２５１が挿入されて係止突起部２５１の移動をガイドまたは制限するガイド溝部２１１が形成され得る。

特に、内側面部２５０は外側面部２３０から鋭角に折り曲げられた形態で構成されるため、セルアセンブリ１００側から外側に加えられる圧力に対する弾性を有することができる。したがって、セルアセンブリ１００に備えられたバッテリーセル１１０に膨れが発生して内側面部２５０に対して外側に圧力が掛けられる場合、内側面部２５０は弾性によって圧力の印加方向とは逆方向、すなわち内側にセルアセンブリ１００を支持することができる。したがって、バッテリーセル１１０の膨れを適切に吸収しながら、セルアセンブリ１００が過度に膨張することを防止することができる。

さらに、本発明によるバッテリーモジュール１０の場合、内側面部２５０の外側に外側面部２３０が備えられているため、バッテリーセル１１０の膨れによって内側面部２５０が少し変形しても、外側面部２３０によってバッテリーモジュールの全体的な形態はほとんど変化しない。

このとき、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂの下端に形成された係止突起部２５１は、ガイド溝部２１１に挿入されてガイド溝部２１１に沿って移動することで、第１内側面部２５０ａと第２内側面部２５０ｂの移動をガイドすることができる。

ターミナルフレーム３００は、セルアセンブリ１００の前面と後面に備えられ、セルアセンブリ１００の複数のバッテリーセル１１０の電極リードと電気的に連結される。例えば、バッテリーセル１１０の電極リードは、セルアセンブリ１００においてＺ軸方向の側面に位置し得る。すなわち、バッテリーセル１１０の電極リードは、セルアセンブリ１００の前面及び後面に位置し得る。この場合、ターミナルフレーム３００は、このようなセルアセンブリ１００の前面及び後面に備えられ、各バッテリーセル１１０の電極リードと連結され得る。

カバーフレーム４００は、セルアセンブリ１００を支持するためのものであって、一対で備えられて、セルアセンブリ１００の複数のバッテリーセル１１０の電極リードを備える両側、すなわちバッテリーモジュール１０の前方及び後方に備えられてセルアセンブリ１００の前面及び後面を覆い得る。

ターミナル４１０は、複数のバッテリーセル１１０の電極リードと電気的に連結されるようにターミナルフレーム３００と電気的に連結され得る。このようなターミナル４１０は一対で備えられ、外部電源などと電気的に連結され得る。

コネクタ貫通部４３０は、カバーフレーム４００に形成され、コネクタ３５０をカバーフレーム４００の外に貫通させる。これによって、コネクタ３５０は、ＢＭＳのようなバッテリーパックに含まれた制御装置などと電気的に連結され得る。

より具体的に、他の実施例によるエンドプレート２００’の内側面部２５０’は、突出部２１２’をさらに備えることができる。このような突出部２１２’は、外側面部２３０’に向かって突出して構成され、外側面部２３０’との離隔距離を予め設定された距離に制限することができる。

そのため、突出部２１２’の突出高さは予め設定された高さで形成され得る。

突出部２１２’は、第１内側面部２５０ａ’の中央部のうち第１外側面部２３０ａ’に対向する面、及び第２内側面部２５０ｂ’の中央部のうち第２外側面部２３０ｂ’に対向する面に形成され得る。

また、突出部２１２’は、セルアセンブリ１００の体積増加によって第１内側面部２５０ａ’と第２内側面部２５０ｂ’に加えられる圧力を、それぞれ第１外側面部２３０ａ’と第２外側面部２３０ｂ’に広い面積で印加するため、所定の広さを有する板状であり得る。

それによって、突出部２１２’は、内側面部２５０’と外側面部２３０’との離隔距離を予め設定された距離に維持させることで、内側面部２５０’が過度に変形されるか又は曲げられる現象を防止することができる。

このようにして、ガイド突起部２１１’ａ−１、２１１’ａ−２は係止突起部２５１の移動を段階的に制限することで、内側面部２５０に支持されるセルアセンブリ１００の外形変化を段階的に制限することができる。

Claims (10)

1. 上下方向に立設された複数のバッテリーセルが水平方向に並んで積層された形態で構成されたセルアセンブリ；及び
   前記セルアセンブリの下部を支持する支持部、前記支持部の一端と他端でそれぞれ上方に折り曲げられた形態で構成された外側面部、及び前記外側面部の上端で内側下方に折り曲げられた形態で構成された内側面部を備えるエンドプレート；を含むバッテリーモジュール。
2. 前記内側面部は、下端に突設された形態の係止突起部を含み、
   前記支持部は、前記係止突起部が挿入されて前記内側面部の移動をガイドまたは制限するガイド溝部を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
3. 前記内側面部は、第１内側面部と第２内側面部で構成され、
   前記第１内側面部の下端と前記第２内側面部の下端との間の距離が前記セルアセンブリの水平方向の幅未満である、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
4. 前記内側面部は、前記第１内側面部の上端と前記第２内側面部の上端との間の距離が前記セルアセンブリの水平方向の幅以上である、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
5. 前記支持部、前記外側面部及び前記内側面部が一体的に形成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
6. 前記内側面部が前記外側面部の上端から鋭角で折り曲げられた形態で構成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
7. 前記内側面部は、前記外側面部に向かって突出して前記外側面部との離隔距離を予め設定された距離以下に制限する突出部を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
8. 上下方向に立設された複数のバッテリーセルが水平方向に並んで積層された形態で構成されたセルアセンブリの下部を支持する支持部、
   前記支持部の一端と他端でそれぞれ上方に折り曲げられた形態で構成された外側面部、及び
   前記外側面部の上端で内側下方に折り曲げられた形態で構成された内側面部を含むエンドプレート。
9. 請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載のバッテリーモジュール、及び
   前記バッテリーモジュールを収容するパックケースを含むバッテリーパック。
10. 請求項９に記載のバッテリーパックを含む自動車。

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