JP7037007B2 - 拡張型バッテリーモジュール構造を有するバッテリーパック - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーパックに関し、より詳しくは、機械的剛性とエネルギー密度とを共に増大させることができるバッテリーモジュール載置構造に関する。
本出願は、２０１７年４月７日出願の韓国特許出願第１０－２０１７－００４５３９４号及び２０１８年１月３０日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－００１１４６０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。

二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充・放電が可能な電池をいい、携帯電話、ＰＤＡ、ノートブックＰＣなどの小型先端電子機器分野のみならず、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）、電気自動車（ＥＶ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ）の動力源として用いられている。

現在、広く使用される二次電池の種類としては、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がある。このような単位二次電池セル、即ち、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、これよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数の二次電池セルを直列接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーモパックに要求される充放電容量によって複数の二次電池セルを並列接続してバッテリーパックを構成し得る。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、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定することができる。

例えば、複数個のバッテリーセルを直列・並列接続してバッテリーパックを構成する場合、複数個のバッテリーセルからなるバッテリーモジュールを先に構成し、該複数個のバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を追加してバッテリーパックを構成することが通常である。即ち、バッテリーモジュールは、複数の二次電池が直列または並列に接続した構成要素を意味し、バッテリーパックは、容量及び出力などを高めるために複数のバッテリーモジュールが直列または並列に接続した構成を意味すると言える。

一方、電気自動車の場合、運行中に予期せぬ衝撃と振動がバッテリーパックに加えられ得る。この場合、バッテリーモジュール間の電気的接続が切れるか、バッテリーモジュールを支持するパックケースに変形が起こり得る。したがって、電気自動車用のバッテリーパックは、外部衝撃と振動に対する十分な耐久性が求められる。バッテリーパックの耐久性を高めるための手段の一つとして、従来のバッテリーパックにはクラッシュビーム（Ｃｒａｓｈ ｂｅａｍ）を使用することがある。ここで、クラッシュビームとは、バッテリーパックケースを構成するトレイに設置されるビーム形態の構造物を意味し得る。

しかし、クラッシュビームを設置すれば、バッテリーパックの機械的剛性はよくなるが、バッテリーモジュールの載置可能な空間がクラッシュビームの空間だけ減少してエネルギー密度が低くなり、バッテリーモジュール及びクラッシュビームのマウンティングが容易でなくて組み立てにくくなるという問題点がある。

一例で、図１を参照すれば、従来のバッテリーパックは、パックケースのトレイ１に単位バッテリーモジュール２及びクラッシュビーム３が個別的に設置される。図１のように複数の単位バッテリーモジュール２とクラッシュビーム３を個別的に設置する場合、多い数の締結部材が使用されるだけでなく、マウンティング工程が複雑となり、バッテリーパックの組立てに長時間が所要する。また、クラッシュビーム３を設置したバッテリーパックは、その構造上、エネルギー密度を増大させにくいだけでなく、単位バッテリーモジュール２とクラッシュビーム３との間には無駄な間隔Ｃが存在することから、バッテリーパックの空間活用性がさらに低下してしまう問題がある。そこで、従来のクラッシュビーム３を設置したバッテリーパックのように機械的剛性をそのまま維持しながらエネルギー密度を高めることができる新たな構造のバッテリーパックの開発が求められている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、無駄な空間及び締結部品数を最小化し、エネルギー密度を高めることができると共に、機械的剛性を増大させることができるバッテリーパックを提供することを目的にする。

本発明の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分かるであろう。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、本発明によれば、複数のバッテリーセルを内部空間に各々収納し、一方向へ連続して構造的に連結される複数の単位バッテリーモジュールと、前記複数の単位バッテリーモジュールを覆うパックケースと、を含み、前記単位バッテリーモジュールは、両側面を形成するサイドプレートを備え、いずれか一つの単位バッテリーモジュールと隣接する他の一つの単位バッテリーモジュールとは、前記サイドプレート同士が形合わせになって一つの共通壁体を形成するバッテリーパックを提供し得る。

前記サイドプレートは、前記単位バッテリーモジュールの右側面を形成する右側サイドプレート及び前記単位バッテリーモジュールの左側面を形成する左側サイドプレートを含み得る。

前記いずれか一つの単位バッテリーモジュールの右側サイドプレートは、隣接する他の一つの単位バッテリーモジュールの左側サイドプレートと形合わせになるように形成され得る。

前記右側サイドプレート及び前記左側サイドプレートのうちいずれか一つには、嵌合突起が設けられ、他の一つには、前記嵌合突起と締まりばめになる嵌合溝が設けられ得る。

前記右側サイドプレートと前記左側サイドプレートとは、左右対称するように形成され得る。

前記右側サイドプレートと左側サイドプレートとは、縦断面がＬ字形状であり、相互相対的に逆姿勢を取って前記単位バッテリーモジュールの高さよりも短く設けられ、前記単位バッテリーモジュールの下端面と前記右側サイドプレートの下端面との間と、前記単位バッテリーモジュールの上端面と前記左側サイドプレートの上端面との間には、各々段差が形成され得る。

前記単位バッテリーモジュールは、各々前記内部空間の上部及び下部を各々覆う板状体の形態で設けられ、一側端部が折り曲げられて形成された段差部を備え、前記右側サイドプレート及び前記左側サイドプレートを所定の高さに位置するように上下に支持する上部プレート及び下部プレートを含み得る。

前記サイドプレートの形合わせ面がジグザグ形態で設けられ得る。

前記パックケースは、前記複数の単位バッテリーモジュールが装着される空間を提供するトレイを含み、前記複数の単位バッテリーモジュールは、前記共通壁体と前記トレイとを連結する締結部材によって前記トレイの上にマウントされ得る。

前記パックケースは、前記複数の単位バッテリーモジュールが装着される空間を提供し、前記空間を囲む壁体の周りに沿って予め指定された位置に前記壁体の内側面から突出して形成されるモジュール連結部を備えるトレイを含み、前記単位バッテリーモジュールのサイドプレートは、前記単位バッテリーモジュールの前後方へ他の部分よりも突出して形成され、前記モジュール連結部と形合わせになる溝を内側に備え、前記モジュール連結部に上下方向へ嵌合可能に設けられたトレイ連結部を含み得る。

前記モジュール連結部は、突出方向を基準として延びた少なくとも一部の左右幅が他の部分よりも大きく拡張した形態を有するヘッド部を備え、前記ヘッド部は、前記溝に上下方向に沿ってスライドし得る。

本発明の他の様態によれば、前述のバッテリーパックを含む自動車を提供し得る。

本発明の一面によれば、無駄な空間及び締結部品数を最小化し、エネルギー密度を高めることができると共に、機械的剛性を増大させることができるバッテリーパックを提供することができる。

本発明の他面によれば、バッテリーパックの容量拡張を非常に簡単に行うことができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

従来のクラッシュビームが設置されたバッテリーパックの概略的な断面図である。 本発明の一実施例による単位バッテリーモジュールの斜視図である。 図２の概略的な断面図である。 本発明の一実施例による単位バッテリーモジュールの連結方式を説明するための図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの主要構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの概略的な断面図である。 図４のサイドプレートの変形例による図である。 図４のサイドプレートの変形例による図である。 図４のサイドプレートの変形例による図である。 本発明の他の実施例によるトレイ連結部を備えた単位バッテリーモジュールの部分斜視図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックの主要構成を概略的に示す斜視図である。 図１１の単位バッテリーモジュールがトレイに載置された状態を示す平面図である。

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。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

本発明の実施形態は、通常の技術者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであり、図面における構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさや割合は、実際の大きさや割合を完全に反映することではない。

このような図面を参照すれば、本発明による単位バッテリーモジュール１００は、内部空間Ｓに収納される複数のバッテリーセル１１０と、前記内部空間Ｓを形成するモジュールハウジングを含み得る。

前記複数のバッテリーセル１１０は、充電及び放電が可能な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あり得る。バッテリーセル１１０は、要求される出力電圧または充放電容量によって直列及び／または並列に多様に接続し得る。本実施例において、前記複数個のバッテリーセル１１０は、パウチ型二次電池として備えられ得、この場合、バッテリーモジュール１００は、パウチ型二次電池の積層のための積層用フレーム（図示せず）をさらに含み得る。

詳しくは図示していないが、積層用フレームは、二次電池を積層するための手段として、二次電池を把持することでその動きを防止し、相互積層可能に構成され、二次電池の組立てをガイドする役割を果たす。

モジュールハウジングは、前記単位バッテリーモジュール１００の外観を形成する構成であって、前記複数個のバッテリーセル１１０を収容する内部空間Ｓを形成し得る。

具体的に、図２及び図３を参照すれば、本実施例によるモジュールハウジングは、内部空間Ｓが形成されたほぼ直方体形状に近い。即ち、モジュールハウジングは、前記内部空間Ｓの両側面を形成するように相互対向するように備えられる二つのサイドプレート１２１、１２２、前記内部空間Ｓの上面を形成し、二つのサイドプレート１２１、１２２の上部エッジを相互連結する上部プレート１３０、及び前記内部空間Ｓの下面を形成するように上部プレート１３０と対向するように備えられ、二つのサイドプレート１２１、１２２の下部エッジを相互連結する下部プレート１４０を含む。

また、バッテリーモジュール１００は、必要に応じて正面及び後面を覆う正面蓋１５０及び後面蓋（図示せず）をさらに含み得る。図面の便宜上、正面蓋１５０及び後面蓋を概略的に示したが、正面蓋１５０及び後面蓋にはバッテリーセル１１０の電極リードと電気的に接続可能な複数のバスバーを含む電装部品が組み立てられ得る。また、単位バッテリーモジュール１００に付与されるターミナル端子は、正面蓋１５０及び／または後面蓋に備えられ得る。

このようなモジュールハウジングは、バッテリーモジュール１００の外観を形成して機械的支持力を提供し、内部空間Ｓに収納されたバッテリーセル１１０を外部の衝撃などから保護する役割を果たす。したがって、モジュールハウジングは、剛性を確保できるようスチールなどの金属材質から製作され得る。

詳細は後述するが、本発明の単位バッテリーモジュール１００は、他の単位バッテリーモジュール２００とサイドプレート１２１、２２２同士の構造的連結によって一方向に連続して結合し得る。

このような単位バッテリーモジュール１００のサイドプレート１２１、１２２をより詳しく説明すれば、サイドプレート１２１、１２２は、単位バッテリーモジュール１００の右側面を形成する右側サイドプレート１２１と、単位バッテリーモジュール１００の左側面を形成する左側サイドプレート１２２と、を含む。

前記右側サイドプレート１２１及び左側サイドプレート１２２は、左右対称するように形成され得る。本実施例による前記右側サイドプレート１２１及び左側サイドプレート１２２は、縦断面が略Ｌ字形状となり、相互相対的に逆姿勢を取り得る。例えば、図２に示したように、前記右側サイドプレート１２１と左側サイドプレート１２２とは、相互逆姿勢となった状態で左右対称に単位バッテリーモジュール１００の両側面部を各々覆う。

また、本実施例による前記二つのサイドプレート１２１、１２２の高さは、単位バッテリーモジュール１００の全体高さよりも多少低く形成され得る。言い換えれば、単位バッテリーモジュール１００の高さとなる長さよりも前記右側サイドプレート１２１及び左側サイドプレート１２２の長さが短く設けられる。これによって、前記単位バッテリーモジュール１００の下端面と前記右側サイドプレート１２１の下端面との間、前記単位バッテリーモジュール１００の上端面と前記左側サイドプレート１２２の上端面との間に、各々段差が形成される。前記段差によって発生する空間は、追って他の単位バッテリーモジュール２００を組み立てるための空間として活用される。

そして、上部プレート１３０及び下部プレート１４０は、このような二つのサイドプレート１２１、１２２の上部エッジまたは下部エッジを連結するように段差構造を有し得る。

上部プレート１３０及び下部プレート１４０は、モジュールハウジングを構成する一部であって、バッテリーセル１１０の上部及び下部、側面の一部をカバーする役割と、前記右側サイドプレート１２１及び左側サイドプレート１２２の上部及び下部を支持する役割を果たし得る。

具体的に、図２及び図３に示したように、上部プレート１３０及び下部プレート１４０は、各々モジュールハウジングの内部空間の上部及び下部を各々覆う板状体の形態で設けられ、一側端部には階段形態で折り曲げて形成された段差部１３２、１４２を備える。

前記上部プレート１３０の段差部１３２は、左側端部に備えられて左側サイドプレート１２２の短い長さを補償し、下部プレート１４０の段差部１４２は、右側端部に備えられて右側サイドプレート１２１の短い長さを補償する。

即ち、いずれか一つの単位バッテリーモジュール１００において、右側サイドプレート１２１及び左側サイドプレート１２２は、追って他の単位バッテリーモジュール２００との組立てのために、図示したように、その単位バッテリーモジュール１００の高さよりも長さが短く形成されている。上部プレート１３０及び下部プレート１４０は、各々一側端部の段差部１３２、１４２を有することで、相対的に短い前記サイドプレート１２１、１２２を、所定の高さに位置するように上下支持すると共に、サイドプレート１２１、１２２の不十分な側面カバー機能を補完する。

以下では、説明の便宜のために、上部プレート１３０または下部プレート１４０に対してサイドプレート１２１、１２２が垂直に配置される部分を第１形合わせ部１２１ａ、１２２ａとし、水平に配置される部分を第２形合わせ部１２１ｂ、１２２ｂとする。

また、図３を参照すれば、左側サイドプレート１２２の第１形合わせ部１２１ａの上端面は、上部プレート１３０において段差となっている左側末端部に面接触するように結合し得、第２形合わせ部１２１ｂの下端面は、下部プレート１４０の扁平な左側末端部に面接触して結合し得る。そして、右側サイドプレート１２１の第１形合わせ部１２１ａの下端面は、下部プレート１４０において段差となっている末端部に面接触するように結合し得、第２形合わせ部１２１ｂの上端面は、上部プレート１３０の扁平な右側末端部に面接触するように結合し得る。

そして、各々のサイドプレートの第１形合わせ部１２１ａ、１２２ａには、締結部材Ｂが一定の深さまで挿入され得る第１締結ホールＨ１が上下方向に形成され得、第２形合わせ部１２１ｂ、１２２ｂには、締結部材Ｂが通過可能な第２締結ホールＨ２が上下方向に形成され得る。

このような二つのサイドプレート１２１、１２２を有する単位バッテリーモジュール１００は、図４に示したように、他の一つの単位バッテリーモジュール２００と左右連結し得る。この際、いずれか一つの単位バッテリーモジュール１００の右側サイドプレート１２１は、他の一つの単位バッテリーモジュール２００の左側サイドプレート２２２と形合わせになり得、このように形合わせになった右側サイドプレート１２１及び左側サイドプレート２２２は、二つの単位バッテリーモジュール１００、２００の間に一つの共通壁体Ｗを形成する。

以下では、図５及び図６を参照して、このような単位バッテリーモジュール１００、２００、３００から構成されたバッテリーパックについてより詳しく説明する。

図５は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの主要構成を概略的に示した斜視図であり、図６は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの概略的な断面図である。

これらの図面を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーパックは、三つの単位バッテリーモジュール１００、２００、３００とこれらを覆うパックケース４００を含む。

前記三つの単位バッテリーモジュール１００、２００、３００は、全て同じ構造からなり、側面方向に沿って連続して構造的に連結され得る。本実施例によるバッテリーパックは、第１単位バッテリーモジュール１００、第２単位バッテリーモジュール２００、第３単位バッテリーモジュール３００で構成されているが、要求されるバッテリーパックのサイズに応じて単位バッテリーモジュールの数量を増やすことで、いくらでも簡単に拡張させることができる。

単位バッテリーモジュール１００、２００、３００の連結構造をより詳しく説明すれば、第１単位バッテリーモジュール１００及び第２単位バッテリーモジュール２００が相互連結され、第２単位バッテリーモジュール２００は、さらに第３単位バッテリーモジュール３００と相互連結される。この際、第１単位バッテリーモジュール１００の右側サイドプレート１２１と第２単位バッテリーモジュール２００の左側サイドプレート２２２との形合わせによって一つの共通壁体Ｗが形成され、第２単位バッテリーモジュール２００の右側サイドプレート２２１と第３単位バッテリーモジュール３００の左側サイドプレート３２２との形合わせになってまた一つの共通壁体Ｗが形成される。

図３～図６を共に参照すれば、第１単位バッテリーモジュール１００の右側サイドプレート１２１の第１形合わせ部１２１ａは、第２単位バッテリーモジュール２００の左側サイドプレート２２２の第２形合わせ部２２２ｂの上に設けられ得、逆に、第２単位バッテリーモジュール２００の左側サイドプレート２２２の第１形合わせ部２２２ａは、第１単位バッテリーモジュール１００の右側サイドプレート１２１の第２形合わせ部１２１ｂの下に設けられ得る。このように第１単位バッテリーモジュール１００の右側サイドプレート１２１と第２単位バッテリーモジュール２００の左側サイドプレート２２２とが連結されれば、各々のサイドプレートの第１締結ホールＨ１と第２締結ホールＨ２とが相互上下一致するようになる。

このような状態で、前記第１締結ホールＨ１及び第２締結ホールＨ２に締結部材Ｂを挿入して前記第１単位バッテリーモジュール１００と第２単位バッテリーモジュール２００とを一体で組み立てることができる。同様の方式で、前記第１単位バッテリーモジュール１００及び第２単位バッテリーモジュール２００に、第３単位バッテリーモジュール３００を連続して組み立てることができる。

勿論、この際、上部プレート１３０及び下部プレート１４０にも前記締結部材Ｂを通過させることができるホールを設け、サイドプレートと一体で組み立て得る。このような構成によれば、一つの締結部材Ｂが二つの単位バッテリーモジュール１００、２００に連結されるため、既存のバッテリーパックを組み立てる場合に比べて、単位バッテリーモジュール１００のマウンティングに必要な締結部品の数を節減させることができる。

一方、パックケース４００は、前記複数の単位バッテリーモジュール１００が装着される空間を提供するトレイ４１０と、前記トレイ４１０と結合して前記複数の単位バッテリーモジュール１００をパッケージングするパックカバー４２０と、を含み得る。トレイ４１０とパックカバー４２０とは、周縁部が当接するように製作され、上下結合するように構成され得る。

特に、前記トレイ４１０は、その表面から突出して形成されるように設けられるロングボルトＢをさらに含み得る。前記ロングボルトＢは、第１～第３単位バッテリーモジュール１００、２００、３００を前記トレイ４１０の上にマウンティングする締結部材Ｂとして用いられる。

前記ロングボルトＢは、第１～第３単位バッテリーモジュール１００、２００、３００の装着位置に基づいて複数個が設けられ得、望ましくは、前記第１～第３単位バッテリーモジュール１００、２００、３００の共通壁体Ｗが置かれる位置に設けられ得る。例えば、本実施例によるトレイ４１０上のロングボルトは、三つの単位バッテリーモジュール１００が有する二つの共通壁体Ｗの下部に位置した締結ホールＨ１、Ｈ２と１：１対応するように設けられ得る。

このような構成によれば、三つの単位バッテリーモジュール１００、２００、３００は、前記ロングボルトＢによってトレイ４１０上に位置固定され得る。勿論、このような事項に本発明の権利範囲が限定されることではなく、三つの単位バッテリーモジュール１００、２００、３００をトレイ４１０の上面に置いた後、三つの単位バッテリーモジュール１００、２００、３００とトレイ４１０を一体でボルト締結してもよい。

このように、本発明によるバッテリーパックは、三つの単位バッテリーモジュール１００、２００、３００が相互連結されて一体で組み立てられ、二つの共通壁体Ｗを共有するように構成される。ここで、前記共通壁体Ｗは、既存のバッテリーパックのクラッシュビームのような機能を果たすことができる。即ち、前記共通壁体Ｗは、バッテリーモジュール１００のモジュールハウジングの機能と従来のバッテリーパックのクラッシュビームの機能とを共に果たすことができる。このような意味で、前記共通壁体Ｗは、モジュールハウジングの一部とクラッシュビームとを一体化した構造物と言える。

したがって、本発明のバッテリーパックは、クラッシュビームを別に設置しなくても前記共通壁体Ｗとして機械的剛性を充分確保することができ、複数個の単位バッテリーモジュール１００、２００、３００が連続して構造的に連結されるため、従来技術によるバッテリーパックよりもバッテリーパックケース４００にさらに多い単位バッテリーモジュールを載置することができる。したがって、本発明のバッテリーパックは、機械的剛性と高エネルギー密度とを共に充足させることができる。

続いて、図７～図９を参照して、本実施例によるサイドプレートの変形例について説明する。以下で説明する本発明の変形例は、前述の実施例と比較すれば、図４に対応する構成と言える。同一の部材番号は同一の部材を示し、同一の部材に関わる重複する説明は省略し、前述のサイドプレートとの差異点を中心にして説明する。

先ず、図７を参照すれば、本変形例による右側サイドプレート１２１及び左側サイドプレート１２２のうちいずれか一つには嵌合突起１２１ｃが設けられ得、他の一つには、前記嵌合突起１２１ｃと締まりばめとなる嵌合溝２２２ｃが設けられ得る。

前述の実施例のサイドプレート同士の結合は、単なる形合わせ方式である一方、本変形例によるサイドプレート１２１、２２２同士の結合は、締まりばめによる形合わせ方式であるため、側面結合力が前述の実施例のものに比べてさらに強化する。勿論、嵌合突起１２１ｃと嵌合溝２２２ｃの形状は、図７の形状に限らず、締まりばめ結合が可能な形状であれば、いかなる形状であってもよい。また、本変形例では、右側サイドプレート１２１に嵌合突起１２１ｃを形成し、左側サイドプレート１２２に嵌合溝２２２ｃを形成したが、反対の場合のみならず、右側サイドプレート１２１及び左側サイドプレート１２２に嵌合突起１２１ｃと嵌合溝２２２ｃを混在させてもよい。

次に、図８及び図９を参照すれば、本発明の他の変形例によるサイドプレートは、前述の実施例と異なり、サイドプレートの形合わせ面がジグザグ形態で設けられ得る。

先ず、図８の変形例は、右側サイドプレート１２１’が左側サイドプレート２２２’に対して斜線方向または上下方向に装着され、前記右側サイドプレート１２１’が左側サイドプレート２２２’上にかかる形態として形合わせになるように構成され得る。この場合、単位バッテリーモジュール１００、２００の間の側面方向への結合力が前述の実施例に比べて安定的となる。

その次、図９の変形例によるサイドプレートの形合わせ面は、実質的に「Ｚ」の形態を取り、第１締結ホールＨ及び第２締結ホールＨ２が共通壁体Ｗの真ん中で上下一致するように構成され得る。したがって、本変形例の場合、簡単に一つの締結部材Ｂを用いてサイドプレート１２１’’、２２２’’を堅固に固定することができる。

続いて、図１０～図１２を参照して、本発明の他の実施例による単位バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックを説明する。前述の実施例と重複する説明は省略し、差異点を中心にして説明する。

図１０は、本発明の他の実施例によるトレイ連結部を備えた単位バッテリーモジュールの部分斜視図であり、図１１は、本発明の他の実施例によるバッテリーパックの主要構成を概略的に示す斜視図であり、図１２は、図１１の単位バッテリーモジュールがトレイに載置された状態を示す平面図である。

これらの図面を参照すれば、本発明の他の実施例によるバッテリーパックは、単位バッテリーモジュールをパックケースのトレイ４１０に連結するための構成として、単位バッテリーモジュールに設けられるトレイ連結部１６０と、トレイの壁体に設けられるモジュール連結部４１３をさらに含み得る。

トレイ連結部１６０は、単位バッテリーモジュールの前後方へ他の部分よりも突出した形態でサイドプレートと一体で形成され得る。例えば、図１０及び図１１に示したように、トレイ連結部１６０、２６０は、右側サイドプレート１２１、２２１の両端部に一つずつ備えられ得る。本実施例の代案としては、左側サイドプレート２２２、３２２の両端部にトレイ連結部１６０、２６０を設けるか、共通壁体Ｗを形成するようになる右側サイドプレート１２１及び左側サイドプレート２２２の両端部に、トレイ連結部１６０、２６０の一部と残りの部分を相互共有するように設けられ得る。

本実施例によるトレイ連結部１６０、２６０は、四角柱の形状であって、その内側に上下方向への空間を形成する溝１６２を備える。前記溝１６２の形状は、後述するトレイのモジュール連結部４１３の形状と形合わせとなるように設けられている。

モジュール連結部４１３は、トレイ壁体４１２の周りに沿って予め指定された位置に壁体４１２の内側面から突出して形成され得る。ここで、前記予め指定された位置とは、相互連結された単位バッテリーモジュール１００、２００、３００をトレイ４１０に載置したとき、前記単位バッテリーモジュール１００、２００、３００の共通壁体Ｗと交差する位置に対応する位置である。例えば、図１１のように、トレイ連結部１６０、２６０は、対向する両側面壁体４１２に一定の間隔を置いて二つずつ備えられ得る。

また、本実施例によるモジュール連結部４１３は、突出方向を基準として延びた少なくとも一部の左右幅が他の部分よりも大きく拡張した形態を有するヘッド部４１３ａを備え、壁体４１２の高さ方向に沿っては、横断面が同一に形成され得る。本実施例において、前記モジュール連結部４１３は、その横断面がほぼＴ字形に近く、トレイ壁体４１２の高さだけ長く延びた形態で設けられる。

このようなモジュール連結部４１３は、ヘッド部４１３ａがトレイ連結部１６０、２６０の溝１６２内で上下方向へスライドして前記トレイ連結部１６０、２６０と形合わせになる。即ち、本実施例において、中が空いた空間である四角柱形状のトレイ連結部１６０、２６０に、モジュール連結部４１３が上下方向へスライド結合することで前記空間にモジュール連結部４１３が配置され得る。したがって、単位バッテリーモジュール１００、２００、３００をトレイ４１０に載置するとき、単位バッテリーモジュール１００、２００、３００のトレイ連結部１６０、２６０とトレイ４１０のモジュール連結部４１３とが各々対応する位置に位置することができる。

図１２のように、単位バッテリーモジュール１００、２００、３００がトレイ４１０に載置されれば、モジュール連結部４１３のヘッド部がトレイ連結部１６０、２６０の溝１６２に形合わせになった状態となるため、水平方向への動きが抑制される。また、単位バッテリーモジュール１００、２００、３００は、トレイ４１０上に垂直にボルト締結されることで上下方向への動きも抑制される。

特に、本実施例によれば、トレイ４１０の両側面壁体４１２は、トレイ連結部１６０、２６０と連結されており、前記トレイ連結部１６０、２６０は、共通壁体Ｗを形成するサイドプレートと一体で連結されている。したがって、前記トレイ４１０の両側面壁体４１２は、単位バッテリーモジュール１００、２００、３００の共通壁体Ｗによって支持される。即ち、このような構成によれば、単位バッテリーモジュール１００、２００、３００が共有する前記共通壁体Ｗが、トレイ４１０の両側面壁体４１２を支持することで、例えば、車両の運行中に発生する衝撃や振動にもトレイ４１０の側面壁体の捩れや変形を防止することができる。

一方、上述の本発明によるバッテリーパックは、バッテリーモジュールの充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。前記バッテリーパックは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用可能であるだけでなく、その他のＩＴ製品群などにも適用することもできる。

以上、本発明の望ましい実施例について図示し説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者であれば、だれでも多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は請求範囲内に含まれる。

なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。

１００、２００、３００ バッテリーモジュール
１１０ バッテリーセル
１２１、１２２、２２１、２２２、３２２ サイドプレート
４００ パックケース
Ｓ 内部空間
Ｗ 共通壁体

Claims (11)

1. 複数のバッテリーセルを内部空間に各々収納し、一方向へ連続して構造的に連結される複数の単位バッテリーモジュールと、
   前記複数の単位バッテリーモジュールを覆うパックケースと、
   を含み、
   前記単位バッテリーモジュールは、両側面を形成するサイドプレートを備え、
   いずれか一つの単位バッテリーモジュールと隣接する他の一つの単位バッテリーモジュールとは、前記サイドプレート同士が形合わせになって一つの共通壁体を形成しており、
   前記パックケースは、前記複数の単位バッテリーモジュールが装着される空間を提供し、前記空間を囲む壁体の周りに沿って予め指定された位置に前記壁体の内側面から突出して形成されるモジュール連結部を備えるトレイを含み、
   前記単位バッテリーモジュールのサイドプレートは、前記単位バッテリーモジュールの前後方へ他の部分よりも突出して形成され、前記モジュール連結部と形合わせになる溝を内側に備え、前記モジュール連結部に上下方向へ嵌合可能に設けられたトレイ連結部を含むことを特徴とするバッテリーパック。
2. 前記サイドプレートは、前記単位バッテリーモジュールの右側面を形成する右側サイドプレート及び前記単位バッテリーモジュールの左側面を形成する左側サイドプレートを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記いずれか一つの単位バッテリーモジュールの右側サイドプレートが、隣接する他の一つの単位バッテリーモジュールの左側サイドプレートと形合わせになるように形成されたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 前記右側サイドプレート及び前記左側サイドプレートのうちいずれか一つには、嵌合突起が設けられ、他の一つには、前記嵌合突起と締まりばめになる嵌合溝が設けられることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。
5. 前記右側サイドプレートと前記左側サイドプレートとは、左右対称するように形成されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
6. 前記右側サイドプレートと左側サイドプレートとは、縦断面がＬ字形状であり、相互相対的に逆姿勢を取って前記単位バッテリーモジュールの高さよりも短く設けられ、前記単位バッテリーモジュールの下端面と前記右側サイドプレートの下端面との間と、前記単位バッテリーモジュールの上端面と前記左側サイドプレートの上端面との間には、各々段差が形成されたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
7. 前記単位バッテリーモジュールが、各々前記内部空間の上部及び下部を各々覆う板状体の形態で設けられ、一側端部が折り曲げられて形成された段差部を備え、
   前記右側サイドプレート及び前記左側サイドプレートを所定の高さに位置するように上下に支持する上部プレート及び下部プレートを含むことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。
8. 前記サイドプレートの形合わせ面がジグザグ形態で設けられることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
9. 前記パックケースは、前記複数の単位バッテリーモジュールが装着される空間を提供するトレイを含み、
   前記複数の単位バッテリーモジュールは、前記共通壁体と前記トレイとを連結する締結部材によって前記トレイの上にマウントされることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
10. 前記モジュール連結部は、突出方向を基準として延びた少なくとも一部の左右幅が他の部分よりも大きく拡張した形態を有するヘッド部を備え、
    前記ヘッド部は、前記溝に上下方向に沿ってスライドすることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリーパックを含む自動車。

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