JP7719285B2 - バッテリーパック及び当該バッテリーパックを含む自動車 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーパック及び当該バッテリーパックを含む自動車に関し、より詳細には、バッテリーモジュール内のエネルギー密度を最大化し、部品の簡素化を図ることができるバッテリーパック及び当該バッテリーパックを含む自動車に関する。

本出願は、２０２２年３月１１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００３０７７２号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などの携帯用電子製品の需要が急激に増大し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返し充放電が可能な高性能二次電池の研究が活発に行われている。

現在、商用化されている二次電池としては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、リチウム二次電池などが挙げられる。その中でも、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きないため充放電が自在であり、自己放電率が非常に低くエネルギー密度が高いという長所で脚光を浴びている。

このようなリチウム二次電池は、主として、リチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として用いる。また、リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と一緒に封入する外装材と、を備える。

リチウム二次電池は、電池ケースの形状に応じて、電極組立体が金属缶に内蔵されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに内蔵されているパウチ型二次電池とに分けられる。そして、缶型二次電池は、金属缶の形状に応じて円筒型二次電池と角型二次電池とにさらに分けられる。

ここで、パウチ型二次電池のパウチは、下部シートと当該下部シートを覆う上部シートとに大別される。このとき、パウチには、正極、負極及びセパレーターを積層し巻き取って形成した電極組立体が収容される。そして、前記電極組立体を収容した後、上下シートの縁部を熱融着などによってシールする。また、各電極から引き出された電極タップが電極リードに結合され、前記電極リードには、シール部と接触した部分に絶縁フィルムが付加され得る。

このように、パウチ型二次電池は、様々な形態で成できる柔軟性を持つことができる。さらに、パウチ型二次電池は、同じ容量の二次電池をより小さな容積及び質量で実現できるという利点がある。

一方、従来のパウチ型二次電池は、複数のバッテリーセルが積層されたセル積層体を含むバッテリーモジュールの前面、後面、左側面及び後側面が、別個の締結部材（例えば、ボルト）を介してバッテリーパックに固定される構造を開示している。このような構造では、締結部材を介してバッテリーモジュールをバッテリーパックに固定する際に、ある程度の締結スペースが必要となる。

また、従来のパウチ型二次電池は、バッテリーセルのスウェリング（Ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象を防止するために、互いに隣接するバッテリーセル及びバッテリーセルの最外側部に緩衝パッドを複数備える必要がある。

したがって、従来のパウチ型二次電池は、１つのバッテリーモジュールに多くのバッテリーセルを搭載することができないという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するために案出されたものであって、バッテリーモジュール内のエネルギー密度を最大化し、部品の簡素化を図ることができるバッテリーパック及び当該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。

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、上述した課題に何ら制限されるものではなく、言及されていない他の課題は、下記に記載されている発明の詳細な説明から当業者にとって明らかに理解できるであろう。

上記目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、パックフレームと；前記パックフレームの内部に設けられており、セル積層体と、前記セル積層体の前後方向において前記パックフレームに結合されて、前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧する弾性支持部と、を備える少なくとも１つのバッテリーモジュールと；を含む。

また、前記バッテリーモジュールは、前記セル積層体の前面、後面、上面及び下面を支持するサイドプレート部をさらに含み、前記弾性支持部は、前記サイドプレート部の前面及び後面の少なくとも一方に配置され得る。

さらに、前記バッテリーモジュールは、前記弾性支持部に締結され、前記弾性支持部を前記セル積層体の前後方向に押圧することにより、前記弾性支持部を前記パックフレームに固定するモジュール固定部をさらに含み得る。

さらにまた、前記バッテリーモジュールは、前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方に配置された緩衝ユニットをさらに含み得る。

さらにまた、前記弾性支持部は、前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧する支持部本体と、前記支持部本体において前記セル積層体の左右方向に沿って形成された複数の弾性部と、を含み得る。

さらにまた、前記複数の弾性部は、前記セル積層体の前後方向に折り曲げられた状態で、前記パックフレームに形成された孔に前記セル積層体の前後方向において結合された折り曲げ部を含み得る。

さらにまた、前記弾性支持部は、前記支持部本体の上端から上下方向に凹設され、前記支持部本体において前記セル積層体の左右方向に沿って形成されており、前記弾性部が設けられた溝部と、前記溝部から前記セル積層体の前後方向に突設されており、前記セル積層体の左右方向において対向して形成された一対の突出部と、をさらに含み得る。

さらにまた、前記パックフレームは、前記セル積層体の左右方向に沿って延び、前記セル積層体の前後方向に沿って複数形成されており、前記バッテリーモジュールをカバーする第１フレームと、前記第１フレームに結合され、前記セル積層体の前後方向に沿って延び、前記セル積層体の左右方向に沿って複数形成されており、前記バッテリーモジュールをカバーする第２フレームと、を含み、前記孔は、前記第１フレームにおいて前記セル積層体の左右方向に沿って複数形成され得る。

さらにまた、前記サイドプレート部は、前記セル積層体の前面、上面及び下面を支持する第１サイドプレートと、前記第１サイドプレートに連結されており、前記セル積層体の後面を支持する第２サイドプレートと、を含み得る。

さらにまた、前記サイドプレート部は、前記セル積層体の前面を支持する第１支持部と、前記第１支持部から前記セル積層体の前後方向に延びており、前記セル積層体の上面及び下面を支持する第２支持部と、を含み得る。

さらにまた、前記バッテリーモジュールは、前記セル積層体の前面、後面、上面及び下面を支持するサイドプレート部と、前記セル積層体の前後方向において前記サイドプレート部と前記弾性支持部との間に設けられており、前記弾性部を前記セル積層体の前後方向に押圧することによって前記弾性支持部を前記パックフレームに固定するモジュール固定部と、をさらに含み得る。

さらにまた、前記弾性支持部は、前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧する支持部本体と、前記支持部本体において前記セル積層体の左右方向に沿って形成された複数の弾性部と、を含み、前記モジュール固定部は、前記溝部を介して前記弾性部の後側に上下方向に挿入されており、前記セル積層体の前後方向において前記弾性部と接触して前記折り曲げ部を前記孔方向に押圧する押圧部と、前記押圧部の両側に形成されており、前記押圧部が前記弾性部の後側に挿入されたときに前記一対の突出部の間に位置していて、前記セル積層体の左右方向において前記弾性支持部に固定されたサイド部と、を含み得る。

さらにまた、前記バッテリーモジュールは、前記セル積層体の前面、後面、上面及び下面を支持するサイドプレート部をさらに含み、前記緩衝ユニットは、前記セル積層体の前後方向において前記サイドプレート部と前記セル積層体との間に配置され得る。

さらにまた、前記緩衝ユニットは、前記セル積層体の前後方向において前記第１サイドプレートと前記セル積層体の前面との間に配置された第１緩衝パッドと、前記セル積層体の前後方向において前記第２サイドプレートと前記セル積層体の後面との間に配置された第２緩衝パッドと、を含み得る。

上記目的を達成するための本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含む。

本発明の実施形態によれば、従来に比べて単純な構造でバッテリーモジュールをバッテリーパックに固定することができ、追加の締結部材を必要とせず、部品の簡素化を図ることができる。また、１つのバッテリーモジュール内に、より多くのバッテリーセルを搭載することができる。

また、本発明の実施形態によれば、バッテリーセルのスウェリング現象を防止するための緩衝パッドの数量を最小限にすることにより、部品の簡素化を図ることができる。さらに、１つのバッテリーモジュール内により多くのバッテリーセルを搭載することができる。

さらにまた、本発明の実施形態によれば、従来に比べてより多くのバッテリーセルを１つのバッテリーモジュール内に搭載可能であるので、バッテリーモジュール内のエネルギー密度を最大化することができる。

本明細書に添付される図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、後述する本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のためのものであるため、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るものではない。

本発明の一実施形態によるバッテリーパックの全体形状を示す斜視図である。 図１のバッテリーモジュールを示す斜視図である。 図２のバッテリーモジュールの分解斜視図である。 図２のバッテリーモジュールの弾性支持部を示す図である。 図２のバッテリーモジュールの弾性支持部を示す図である。 図２のバッテリーモジュールのサイドプレート部を示す図である。 図２のバッテリーモジュールのサイドプレート部を示す図である。 図２のバッテリーモジュールのモジュール固定部を示す図である。 図２のバッテリーモジュールがパックフレームに取り付けられた状態を示す図である。 図９における弾性支持部がパックフレームに取り付けられた状態を側面から示す図である。 図９における弾性支持部がパックフレームに取り付けられた状態を側面から示す図である。 図９における弾性支持部がパックフレームに取り付けられた状態を側面から示す図である。 図８のモジュール固定部がバッテリーモジュールをパックフレームに固定する状態を示す図である。 図８のモジュール固定部がバッテリーモジュールをパックフレームに固定した状態を示す図である。 図１２のＡ部分の拡大図である。 図１２におけるモジュール固定部がバッテリーモジュールをパックフレームに固定した状態を側面から示す図である。 図１２における弾性支持部がバッテリーモジュールを押圧する状態を説明するための図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール及び当該バッテリーパックを含むバッテリーパックを示す図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール及び当該バッテリーパックを含むバッテリーパックを示す図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール及び当該バッテリーパックを含むバッテリーパックを示す図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の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るものではなく、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るものである。

したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、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されたい。

図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１の全体形状を示す図である。この際、図１において後述するモジュール固定部４００の図示は省略する。

本発明の実施形態において、図面に示すＸ軸方向は前後方向を意味し、Ｙ軸方向はＸ軸方向及び水平面（ＸＹ平面）に垂直な左右方向を意味し、Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向の双方に垂直な上下方向を意味し得る。

図１を参照すると、バッテリーパック１は、パックフレーム１０及び少なくとも１つのバッテリーモジュール５０を含み得る。

前記パックフレーム１０は、内部に少なくとも１つのバッテリーモジュール５０を収容することができる。このため、前記パックフレーム１０には、前記少なくとも１つのバッテリーモジュール５０を収容するための収容空間が設けられ得る。前記パックフレーム１０については、以下の関連する説明においてより具体的に説明する。

前記少なくとも１つのバッテリーモジュール５０は、セル積層体１００及び弾性支持部２００を含み得る。

前記セル積層体１００は、少なくとも１つのバッテリーセル１１０を含み得る。一実施形態において、前記バッテリーセル１１０は、１つである可能性もある。あるいは、前記バッテリーセル１１０は、パックフレーム１０の前後方向に複数積層配列され得る。

前記少なくとも１つのバッテリーセル１１０は、二次電池であって、パウチ型電池セル、円筒型電池セルまたは角型電池セルであり得る。一例では、前記バッテリーセルは、パウチ型電池セルであり得る。
前記弾性支持部２００は、前記セル積層体１００の前後方向において前記パックフレーム１０に結合されていて、前記セル積層体１００の前面及び後面の少なくとも一方を押圧することができる。このような弾性支持部２００により、前記少なくとも１つのバッテリーモジュール５０で発生する可能性のあるスウェリング現象を効果的に抑制することができる。

この場合、前記弾性支持部２００を前記セル積層体１００の前面または後面にのみ設けることで、前記セル積層体１００の前面及び後面の一方のみを押圧することもできる。あるいは、前記弾性支持部２００を前記セル積層体１００の前面及び後面の両方にそれぞれ設けることで、セル積層体１００の前面及び後面の両方を押圧することもできる。

この実施形態では例示的に、弾性支持部２００が一対で設けられることについて説明する。

以下、このような前記弾性支持部２００についてより具体的に説明する。

図２は、図１のバッテリーモジュール５０を示す図であり、図３は、図２のバッテリーモジュール５０の分解斜視図であり、図４及び図５は、図２のバッテリーモジュール５０の弾性支持部２００を示す図である。この場合、図４は、弾性支持部２００の第１弾性支持部２２０を示す図であり、図５は、弾性支持部２００の第２弾性支持部２４０を示す図である。

図１～図５を参照すると、前記弾性支持部２００は、第１弾性支持部２２０と、第２弾性支持部２４０とを含み得る。

前記第１弾性支持部２２０は、前記セル積層体１００の前面を押圧することができる。このとき、前記第１弾性支持部２２０は、前記セル積層体１００の前後方向においてパックフレーム１０に結合されて、前記セル積層体１００の前面を押圧することができる。

このような前記第１弾性支持部２２０は、支持部本体２２２、複数の弾性部２２４、複数の溝部２２６及び一対の突出部２２８を含み得る。

前記支持部本体２２２は、前記セル積層体１００の前面を押圧し得る。一例では、前記支持部本体２２２は、前記セル積層体１００の左右方向に延びる板状に形成され得る。

前記複数の弾性部２２４は、前記支持部本体２２２において、前記セル積層体１００の左右方向に沿って形成され得る。

このような前記複数の弾性部２２４は、折り曲げ部２２４２を含み得る。

前記折り曲げ部２２４２は、前記セル積層体１００の前後方向に折り曲げられた状態で、パックフレーム１０に形成された孔Ｈに前記セル積層体１００の前後方向において結合され得る。これにより、前記第１弾性支持部２２０とパックフレーム１０とは、互いに直接的に結合され得る。

一例では、前記折り曲げ部２２４２と孔Ｈは、相互間の結合を容易にするために、互いに対応する形状に形成され得る。

前記複数の溝部２２６は、前記支持部本体２２２の上端から上下方向に凹設され得る。また、前記複数の溝部２２６は、前記支持部本体２２２において、前記セル積層体１００の左右方向に沿って形成され得る。そして、前記複数の溝部２２６には、前記弾性部２２４が設けられ得る。

前記溝部２２６のこのような構成により、後述するモジュール固定部４００は、弾性部２２４の後側に容易に挿入され得る。

前記一対の突出部２２８は、前記溝部２２６から前記セル積層体１００の前後方向に突設されており、前記セル積層体１００の左右方向において対向して形成され得る。一例では、前記一対の突出部２２８は、前記溝部２２６の上側から前記セル積層体１００の前後方向に突設され得る。

前述した一対の突出部２４８の構成により、後述するモジュール固定部４００は、第１弾性支持部２２０に容易に固定され得る。

前記第２弾性支持部２４０は、前記セル積層体１００の後面を押圧することができる。このとき、前記第２弾性支持部２４０は、前記セル積層体１００の前後方向においてパックフレーム１０に結合されて、前記セル積層体１００の後面を押圧することができる。

このような前記第２弾性支持部２４０は、支持部本体２４２、複数の弾性部２４４、複数の溝部２４６及び一対の突出部２４８を含み得る。

前記支持部本体２４２は、前記セル積層体１００の後面を押圧し得る。一例では、前記支持部本体２４２は、前記セル積層体１００の左右方向に延びる板状に形成され得る。

前記複数の弾性部２４４は、前記支持部本体２４２において、前記セル積層体１００の左右方向に沿って形成され得る。

このような前記複数の弾性部２４４は、折り曲げ部２４４２を含み得る。

前記折り曲げ部２４４２は、前記セル積層体１００の前後方向に折り曲げられた状態で、パックフレーム１０に形成された孔Ｈに前記セル積層体１００の前後方向において結合され得る。これにより、第２弾性支持部２４０とパックフレーム１０とは、互いに直接的に結合され得る。

一例では、前記折り曲げ部２４４２と孔Ｈは、相互間の結合を容易にするために、互いに対応する形状に形成され得る。

前記複数の溝部２４６は、前記支持部本体２４２の上端から上下方向に凹設され得る。また、前記複数の溝部２４６は、前記支持部本体２４２において、前記セル積層体１００の左右方向に沿って形成され得る。そして、前記複数の溝部２４６には、前記弾性部２４４が設けられ得る。

前記溝部２４６のこのような構成により、後述するモジュール固定部４００は、弾性部２４４の後側に容易に挿入され得る。

前記一対の突出部２４８は、前記溝部２４６から前記セル積層体１００の前後方向に突設されており、前記セル積層体１００の左右方向において対向して形成され得る。一例では、前記一対の突出部２４８は、前記溝部２４６の上側から前記セル積層体１００の前後方向に突設され得る。

前述した一対の突出部２４８の構成により、後述するモジュール固定部４００は、第２弾性支持部２４０に容易に固定され得る。

図６及び図７は、図２のバッテリーモジュール５０のサイドプレート部３００を示す図である。この場合、図６は、サイドプレート部３００の第１サイドプレート３２０を示す図であり、図７は、サイドプレート部３００の第２サイドプレート３４０を示す図である。

図１～図３、図６及び図７を参照すると、前記バッテリーモジュール５０は、サイドプレート部３００をさらに含み得る。

前記サイドプレート部３００は、前記セル積層体１００の前面、後面、上面及び下面を支持することができる。これにより、前記サイドプレート部３００は、前記前後方向及び上下方向で前記セル積層体１００をより安定的に支持することができる。

ここで、前記弾性支持部２００は、前記サイドプレート部３００の前面及び後面の少なくとも一方に配置され得る。このような前記弾性支持部２００は、前記セル積層体１００の前後方向への押圧により、前記サイドプレート部３００の前記セル積層体１００への支持をより安定的に導くことができる。

以下、このような前記サイドプレート部３００についてより具体的に説明する。

前記サイドプレート部３００は、第１サイドプレート３２０及び第２サイドプレート３４０を含み得る。

前記第１サイドプレート３２０は、前記セル積層体１００の前面、上面及び下面を支持することができる。

このような前記第１サイドプレート３２０は、第１支持部３２２及び第２支持部３２４を含み得る。

前記第１支持部３２２は、前記セル積層体１００の前面を支持することができる。

前記第２支持部３２４は、前記第１支持部３２２から前記セル積層体１００の前後方向に延在し得る。また、前記第２支持部３２４は、前記セル積層体１００の上面及び下面を支持することができる。

一方、前記第１弾性支持部２２０は、前記第１支持部３２２（サイドプレート部３００の前面）に配置され得る。このような前記第１弾性支持部２２０は、前記セル積層体１００の前後方向への押圧により、前記第１支持部３２２の前記セル積層体１００の前面への支持をより安定的に導くことができる。

前記第２サイドプレート３４０は、前記第１サイドプレート３２０に連結され得る。また、前記第２サイドプレート３４０は、前記セル積層体１００の後面を支持することができる。

前記第２弾性支持部２４０は、前記第２サイドプレート３４０（サイドプレート部３００の後面）に配置され得る。このような前記第２弾性支持部２４０は、前記セル積層体１００の前後方向への押圧により、前記第２サイドプレート３４０の前記セル積層体１００の後面への支持をより安定的に導くことができる。

本発明の実施形態を説明するための図面において、前記サイドプレート部３００は、第１サイドプレート３２０及び第２サイドプレート３４０のような２つの部材として示されている。ただし、これに限定されず、前記サイドプレート部３００は、前記セル積層体１００の前面、後面、上面及び下面を支持するように一体的に形成されることも可能である。

図８は、図２のバッテリーモジュール５０のモジュール固定部４００を示す図である。

図１～図３及び図８を参照すると、バッテリーモジュール５０は、モジュール固定部４００をさらに含み得る。

前記モジュール固定部４００は、弾性部２２４、２４４を前記セル積層体１００の前後方向に押圧することにより、前記弾性支持部２００をパックフレーム１０に固定することができる。この場合、前記モジュール固定部４００は、前記セル積層体１００の前後方向においてサイドプレート部３００と弾性部２２４、２４４との間に設けられ得る。

一方、前記モジュール固定部４００がバッテリーモジュール５０から上下方向に取り外されるとき、前記バッテリーモジュール５０は、バッテリーパック１のパックフレーム１０から取り外され得る。

以下、このような前記モジュール固定部４００についてより具体的に説明する。

前記モジュール固定部４００は、押圧部４２０及びサイド部４４０を含み得る。

前記押圧部４２０は、前記溝部２２６，２４６を介して、前記弾性部２２４，２４４の後側に上下方向に挿入され得る。また、前記押圧部４２０は、前記セル積層体１００の前後方向において前記弾性部２２４、２４４と接触し得る。これにより、前記押圧部４２０は、前記弾性部２２４、２４４の折り曲げ部２２４２、２４４２を前記孔Ｈ方向に押圧することができる（後述する図１１～図１４参照）。したがって、前記押圧部４２０によって、バッテリーモジュール５０のバッテリーパック１への固定力をさらに確保することができる。

前記サイド部４４０は、前記押圧部４２０の両側に形成され得る。また、前記サイド部４４０は、前記押圧部４２０が弾性部２２４、２４４の後側に挿入されたとき、一対の突出部２２８、２４８の間に位置し得る。これにより、前記サイド部４４０は、セル積層体１００の左右方向において前記弾性支持部２００に固定され得る（後述する図１１～図１４参照）。したがって、前記サイド部４４０は、前記弾性支持部２００からのモジュール固定部４００の離脱を防止することができる。

図９は、図２のバッテリーモジュール５０がパックフレーム１０に取り付けられた状態を示す図であり、図１０ａは、図９における弾性支持部２００がパックフレーム１０に取り付けられた状態を側面から示す図である。このとき、図１０ａでは、弾性支持部２００のうち第１弾性支持部２２０のみが例示的に示されているが、以下の説明は、第２弾性支持部２４０にも同様に適用することができる。

図９及び図１０ａを参照すると、前記弾性支持部２００の折り曲げ部２２４２、２４４２は、前記パックフレーム１０の形成された孔Ｈに前記セル積層体１００の前後方向において結合され得る。

これにより、別個の締結部材（例えば、ボルト）がなくても、前記バッテリーモジュール５０をバッテリーパック１に容易に固定し得る。

また、前記バッテリーモジュール５０がバッテリーパック１に固定されるときの締結スペースを最小化することができ、それにより、バッテリーセル１１０のための追加の搭載スペースを確保することができる。

図１１は、図８のモジュール固定部４００がバッテリーモジュール５０をパックフレーム１０に固定する状態を示す図であり、図１２は、図８のモジュール固定部４００がバッテリーモジュール５０をパックフレーム１０に固定した状態を示す図であり、図１３は、図１２のＡ部分の拡大図であり、図１４は、図１２におけるモジュール固定部４００がバッテリーモジュール５０をパックフレーム１０に固定した状態を側面から示す図である。このとき、図１４では、弾性支持部２００のうち第１弾性支持部２２０のみが例示的に示されているが、以下の説明は、第２弾性支持部２４０にも同様に適用することができる。

図１０ｂを参照すると、バッテリーモジュール５０が第１フレーム１２に結合されることにより、折り曲げ部２２４２は孔Ｈに係止されて締結され得る。そして、弾性部２２４は、圧縮された状態を維持することができる。このとき、弾性部２２４は、後方または－Ｘ軸方向に復元力（ＲＦ）を提供することができる。これにより、セル積層体１００は、第１弾性支持部２２０の弾性部２２４によって、後方または－Ｘ軸方向に付勢される復元力（ＲＦ）を提供され得る。また、セル積層体１００は、第２弾性支持部２４０の弾性部２４４によって、前方または＋Ｘ軸方向に付勢される復元力（ＲＦ）を提供され得る。このとき、折り曲げ部２２４２または孔Ｈの高さは、セル積層体１００の高さの中間に対応する高さｃｌに形成され得る。

図１０ｃを参照すると、セル積層体１００でスウェリング現象が発生した場合、セル積層体１００の高さの中間に対応する高さｃｌにおいて、前後方向、＋Ｘ軸方向または－Ｘ軸方向への変形量が最大となることがある。このとき、折り曲げ部２２４２または孔Ｈの高さがセル積層体１００の高さの中間に対応する高さｃｌに形成されるので、弾性部２２４の復元力（ＲＦ）をセル積層体１００に効果的に伝達することができる。セル積層体１００のスウェリング現象による力（ＳＦ）は、弾性部２２４の復元力（ＲＦ）と反対方向に作用し得る。すなわち、弾性部２２４の復元力（ＲＦ）は、セル積層体１００のスウェリング現象を抑制する方向に作用し得る。

一方、緩衝ユニット５００に含まれる第１緩衝パッド５２０及び第２緩衝パッド５４０は、セル積層体１００でスウェリング現象が発生した場合に圧縮されることにより、復元力をセル積層体１００に提供することができる。これにより、第１緩衝パッド５２０及び第２緩衝パッド５４０は、セル積層体１００のスウェリング現象を抑制することができる。

本発明のバッテリーパック１は、第１弾性支持部２２０及び第２弾性支持部２４０を含むことにより、第１緩衝パッド５２０及び第２緩衝パッド５４０の数が従来のバッテリーパックに設けられる緩衝パッドの数よりも少なくても、セル積層体１００のスウェリング現象を効果的に抑制することができる。本発明のバッテリーパック１は、緩衝パッド５２０、５４０の数がより少ないので、より高いエネルギー密度を実現することができる。

図１１～図１４を参照すると、前記押圧部４２０と、前記折り曲げ部２２４２、２４４２を含む弾性部２２４、２４４とは、互いに対応する形状に形成され得る。これにより、前記押圧部４２０は、前記弾性部２２４、２４４の後側に挿入された状態で、前記折り曲げ部２２４２、２４４２をパックフレーム１０の孔Ｈ方向に容易に押圧することができる。

また、前記サイド部４４０は、前記押圧部４２０が前記弾性部２２４、２４４の後側に挿入されたときに、前記一対の突出部２２８、２４８により、前記セル積層体１００の左右方向において前記弾性支持部２００に固定され得る。

一例では、前記サイド部４４０は、前記セル積層体１００の左右方向において、前記押圧部４２０の両側に、対向するように形成され得る。また、前記サイド部４４０は、上端が前記一対の突出部２２８、２４８の間に位置することにより、前記セル積層体１００の左右方向において前記弾性支持部２００に固定され得る。

取っ手部４１０は、押圧部４２０の上方または＋Ｚ軸方向に延在し得る。また、取っ手部４１０は、一対のサイド部４４０の間に位置し得る。取っ手部４１０は、ユーザーがモジュール固定部４００を脱着するために把持できるように構成され得る。例えば、取っ手部４１０は、押圧部４２０の上方に延び、その後、前方に曲がってもよい。

サイド部４４０は、第１パート４４１、第２パート４４２及び第３パート４４３を含み得る。第１パート４４１は、押圧部４２０から斜め上方に延在し得る。第２パート４４２は、第１パート４４１から斜め上方に延在し得る。第１パート４４１と第２パート４４２とは、互いに異なる方向に斜めに延在していてもよく、凹部を形成していてもよい。第３パート４４３は、第２パート４４２から垂直に上方に延在し得る。第１パート４４１、第２パート４４２及び第３パート４４３は、一体的に形成され得る。モジュール固定部４００を取り付けるとき、第２パート４４２と第３パート４４３とによって形成された凹部と突出部２２８とは、係止されて締結され得る。突出部２２８は、第２パート４４２に係止され得る。また、突出部２２８は、第２パート４４２を下方または－Ｚ軸方向に押圧することができる。第３パート４４３は、突出部２２８を側面方向から支持することができる。

本発明のバッテリーパック１によれば、前記モジュール固定部４００が弾性支持部２００の弾性部２２４、２４４を前記セル積層体１００の前後方向に押圧することにより、前記バッテリーモジュール５０のバッテリーパック１への固定力をさらに確保することができる。これにより、前記バッテリーモジュール５０がより安定的にバッテリーパック１に固定されるので、前記弾性支持部２００によるバッテリーモジュール５０のスウェリング現象の抑制がより効果的に行われ得る。

図１５は、図１２における弾性支持部２００がバッテリーモジュール５０を押圧する状態を説明するための図である。

図１５を参照すると、前記バッテリーモジュール５０は、緩衝ユニット５００をさらに含み得る。

前記緩衝ユニット５００は、前述した弾性支持部２００により前記セル積層体１００の前面及び後面の少なくとも一方を押圧することにより、前記セル積層体１００を収縮させることができる。一例では、前記緩衝ユニット５００は、前記セル積層体１００の収縮を可能にするために、スポンジ等のような弾性を有する材質で形成され得る。

前記緩衝ユニット５００は、前記セル積層体１００の前後方向において、前記サイドプレート部３００と前記セル積層体１００との間に配置され得る。具体的には、前記緩衝ユニット５００は、前記サイドプレート部３００の前面と前記セル積層体１００の前面との間に配置され得る。また、前記緩衝ユニット５００は、前記サイドプレート部３００の後面と前記セル積層体１００の後面との間に配置され得る。

このような前記緩衝ユニット５００は、第１緩衝パッド５２０及び第２緩衝パッド５４０を含み得る。

前記第１緩衝パッド５２０は、前記セル積層体１００の前後方向において、前述した第１サイドプレート３２０（具体的には第１支持部３２２）と前記セル積層体１００の前面との間に配置され得る。このとき、前記第１緩衝パッド５２０は、前記セル積層体１００の前面を収縮させることができる。

前記第２緩衝パッド５４０は、前記セル積層体１００の前後方向において、前述した第２サイドプレート３４０と前記セル積層体１００の後面との間に配置され得る。このとき、前記第２緩衝パッド５４０は、前記セル積層体１００の後面を収縮させることができる。

本発明のバッテリーパック１では、前記弾性支持部２００によって、バッテリーモジュール５０がパックフレーム１０に固定され得る。このような状態において、前記弾性支持部２００は、前記セル積層体１００の前面及び後面の少なくとも一方を押圧することができる。このような弾性支持部２００によって、前記バッテリーモジュール５０で発生する可能性のあるスウェリング現象を効果的に抑制することができる。

これにより、前記バッテリーセル１１０のスウェリング現象を防止するための緩衝パッドの数量を最小化（例えば、サイドプレート部３００の前面とセル積層体１００の前面との間、及び、サイドプレート部３００の後面とセル積層体１００の後面との間に具備）することにより、部品の簡素化を図ることができる。

前述したパックフレーム１０は、全体形状が略長方形柱状のフレームであり得る。

図１、図９及び図１１を再度参照すると、前記パックフレーム１０は、第１フレーム１２及び第２フレーム１４を含み得る。

前記第１フレーム１２は、前記バッテリーモジュール５０をカバーし得る。一例では、前記第１フレーム１２は、前記バッテリーモジュール５０の前面または後面をカバーし得る。このとき、前記第１フレーム１２は、前記セル積層体１００の左右方向に沿って延び、前記セル積層体１００の前後方向に沿って複数形成され得る。一方、前記孔Ｈは、前記第１フレーム１２において、前記セル積層体１００の左右方向に沿って複数形成され得る。

前記第２フレーム１４は、前記第１フレーム１２に結合され、前記バッテリーモジュール５０をカバーし得る。一例では、前記第２フレーム１４は、前記バッテリーモジュール５０の一側面または他側面をカバーし得る。このとき、前記第２フレーム１４は、前記セル積層体１００の前後方向に沿って延び、前記セル積層体１００の左右方向に沿って複数形成され得る。

一実施形態において、前記第１フレーム１２の一部は、前記バッテリーパック１の前後方向における一側面及び他側面を構成し得る。また、前記第２フレーム１４の一部は、バッテリーパック１の左右方向における一側面及び他側面を構成し得る。

本発明によれば、前記弾性支持部２００を前記パックフレーム１０に設けられた孔Ｈに結合することにより、別個の締結部材がなくても、バッテリーモジュール５０をバッテリーパック１に固定することができる。

一方、前記パックフレーム１０の内部に設けられた互いに異なるバッテリーモジュール５０は、図９に示すように、それぞれのサイドプレート部３００の前面（第１支持部３２２）が、互いに異なる方向を向くように配置されることも可能である。あるいは、前記互いに異なるバッテリーモジュール５０は、図示されていないが、それぞれのサイドプレート部３００の前面が、互いに同じ方向を向くように配置されることも可能である。

また、バッテリーパック１は、前記少なくとも１つのバッテリーモジュール５０の上部及び下部をカバーする別個の上部カバー及び下部カバー（図示せず）をさらに含み得る。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、従来に比べて単純な構造でバッテリーモジュール５０をバッテリーパック１に固定可能であるとともに、追加の締結部材を必要としないので、部品の簡素化を図ることができる。また、１つのバッテリーモジュール５０内に、より多くのバッテリーセル１１０を搭載することができる。

また、本発明の実施形態によれば、バッテリーセル１１０のスウェリング現象を防止するための緩衝パッドの数量を最小限に抑えられるので、部品の簡素化を図ることができる。さらに、１つのバッテリーモジュール５０内に、より多くのバッテリーセル１１０を搭載することができる。

さらにまた、本発明の実施形態によれば、従来に比べてより多くのバッテリーセル１１０を１つのバッテリーモジュール５０内に搭載可能であるので、バッテリーモジュール５０内のエネルギー密度を最大化することができる。

図１６～図１８は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール５２及びこれを含むバッテリーパック２を示す図である。

この実施形態によるバッテリーモジュール５２及びバッテリーパック２は、先の実施形態の前記バッテリーモジュール５０及びバッテリーパック１と類似しているので、先の実施形態と実質的に同一または類似の構成については重複する説明を省略し、以下では、先の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１６～図１８を参照すると、前記バッテリーパック２は、パックフレーム１０及び少なくとも１つのバッテリーモジュール５２を含み得る。このとき、１つのバッテリーモジュール５２において、セル積層体１００は一対で設けられ得る。一例では、前記セル積層体１００は、前記パックフレーム１０の左右方向において一対で並んで配置され得る。

前記パックフレーム１０は、このような前記少なくとも１つのバッテリーモジュール５２を内部に収容することができる。

前記少なくとも１つのバッテリーモジュール５２は、弾性支持部２０２及びサイドプレート部３０２を含み得る。

前記弾性支持部２０２は、前記セル積層体１００の前後方向において前記パックフレーム１０に結合されて、一対のセル積層体１００全体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧することができる。一例では、前記弾性支持部２０２は、前記一対のセル積層体１００全体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧することができるように、図１～図１５に示す実施形態と比較して、前記セル積層体１００の左右方向においてさらに延びて形成され得る。

前記サイドプレート部３０２は、前記一対のセル積層体１００全体の前面、後面、上面及び下面を支持することができる。一例では、前記サイドプレート部３０２は、前記一対のセル積層体１００全体の前面、後面、上面及び下面を支持することができるように、図１～図１５に示す実施形態と比較して、前記セル積層体１００の左右方向においてさらに延びて形成され得る。

一方、本発明によるバッテリーパック１、２は、パックフレーム１０及びバッテリーモジュール５０、５２に加えて、バッテリーモジュール５０、５２の充放電を制御するための種々の装置、例えば、バッテリー管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー及びヒューズなどをさらに備え得る。

また、本発明によるバッテリーパック１、２は、電気自動車などの自動車に適用することができる。すなわち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパック１、２を含み得る。

以上、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

一方、本明細書においては、上、下、左、右、前、後などの方向指示語が用いられたが、これらの用語は説明のしやすさのために用いられたものに過ぎず、対象となる物事の位置や観測者の位置などに応じて異なってくる可能性があるということは本発明の当業者にとって自明である。

１ バッテリーパック
２ バッテリーパック
１０ パックフレーム
１２ 第１フレーム
１４ 第２フレーム
５０ バッテリーモジュール
５２ バッテリーモジュール
１００ セル積層体
１１０ バッテリーセル
２００ 弾性支持部
２０２ 弾性支持部
２２０ 第１弾性支持部
２２２ 支持部本体
２２４ 弾性部
２２６ 溝部
２２８ 突出部
２４０ 第２弾性支持部
２４２ 支持部本体
２４４ 弾性部
２４６ 溝部
２４８ 突出部
３００ サイドプレート部
３０２ サイドプレート部
３２０ 第１サイドプレート
３２２ 第１支持部
３２４ 第２支持部
３４０ 第２サイドプレート
４００ モジュール固定部
４１０ 手部
４２０ 押圧部
４４０ サイド部
４４１ 第１パート
４４２ 第２パート
４４３ 第３パート
５００ 緩衝ユニット
５２０ 緩衝パッド
５２０ 第１緩衝パッド
５４０ 緩衝パッド
５４０ 第２緩衝パッド
２２４２ 曲げ部
２４４２ 曲げ部
Ｈ 孔

Claims (13)

1. パックフレームと、
   前記パックフレームの内部に設けられている少なくとも１つのバッテリーモジュールであって、セル積層体と、前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧するように前記セル積層体の前後方向において前記パックフレームに結合された弾性支持部と、を備える少なくとも１つの前記バッテリーモジュールと、
   を含み、
   前記バッテリーモジュールは、
   前記弾性支持部に締結されているモジュール固定部であって、前記弾性支持部を前記セル積層体の前後方向に押圧することにより、前記弾性支持部を前記パックフレームに固定する前記モジュール固定部をさらに含み、
   前記弾性支持部は、
   前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧する支持部本体と、
   前記支持部本体において前記セル積層体の左右方向に沿って形成された複数の弾性部と、
   を含み、
   前記バッテリーモジュールが前記パックフレームに結合されることにより、前記弾性部は前記パックフレームに締結されるとともに圧縮された状態を維持するとともに、前記セル積層体の前後方向に復元力を前記セル積層体に提供する、バッテリーパック。
2. 前記バッテリーモジュールは、
   前記セル積層体の前面、後面、上面及び下面を支持するサイドプレート部をさらに含み、
   前記弾性支持部は、
   前記サイドプレート部の前面及び後面の少なくとも一方に配置されている、請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記バッテリーモジュールは、
   前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方に配置された緩衝ユニットをさらに含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
4. パックフレームと、
   前記パックフレームの内部に設けられている少なくとも１つのバッテリーモジュールであって、セル積層体と、前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧するように前記セル積層体の前後方向において前記パックフレームに結合された弾性支持部と、を備える少なくとも１つの前記バッテリーモジュールと、
   を含み、
   前記弾性支持部は、
   前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧する支持部本体と、
   前記支持部本体において前記セル積層体の左右方向に沿って形成された複数の弾性部と、
   を含み、
   複数の前記弾性部は、
   前記セル積層体の前後方向に折り曲げられた状態で、前記パックフレームに形成された孔に前記セル積層体の前後方向において結合された折り曲げ部を含む、バッテリーパック。
5. パックフレームと、
   前記パックフレームの内部に設けられている少なくとも１つのバッテリーモジュールであって、セル積層体と、前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧するように前記セル積層体の前後方向において前記パックフレームに結合された弾性支持部と、を備える少なくとも１つの前記バッテリーモジュールと、
   を含み、
   前記弾性支持部は、
   前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧する支持部本体と、
   前記支持部本体において前記セル積層体の左右方向に沿って形成された複数の弾性部と、
   を含み、
   前記弾性支持部は、
   前記支持部本体の上端から上下方向に凹設されることによって、前記支持部本体において前記セル積層体の左右方向に沿って形成されている溝部であって、前記弾性部を具備する前記溝部と、
   前記溝部から前記セル積層体の前後方向に突設されており、前記セル積層体の左右方向において対向して形成された一対の突出部と、
   をさらに含む、バッテリーパック。
6. 前記パックフレームは、
   前記セル積層体の左右方向に沿って延びている第１フレームであって、前記バッテリーモジュールをカバーするように前記セル積層体の前後方向に沿って複数形成されている前記第１フレームと、
   前記第１フレームに結合され、かつ、前記セル積層体の前後方向に沿って延びている第２フレームであって、前記バッテリーモジュールをカバーするように前記セル積層体の左右方向に沿って複数形成されている前記第２フレームと、
   を含み、
   孔は、前記第１フレームにおいて前記セル積層体の左右方向に沿って複数形成されている、請求項１に記載のバッテリーパック。
7. 前記サイドプレート部は、
   前記セル積層体の前面、上面及び下面を支持する第１サイドプレートと、
   前記第１サイドプレートに連結されており、前記セル積層体の後面を支持する第２サイドプレートと、
   を含む、請求項２に記載のバッテリーパック。
8. 前記サイドプレート部は、
   前記セル積層体の前面を支持する第１支持部と、
   前記第１支持部から前記セル積層体の前後方向に延びており、前記セル積層体の上面及び下面を支持する第２支持部と、
   を含む、請求項２記載のバッテリーパック。
9. 前記バッテリーモジュールは、
   前記セル積層体の前面、後面、上面及び下面を支持するサイドプレート部と、
   をさらに含み、
   前記モジュール固定部は、前記セル積層体の前後方向において前記サイドプレート部と前記弾性支持部との間に設けられており、前記弾性部を前記セル積層体の前後方向に押圧することによって前記弾性支持部を前記パックフレームに固定する、
   請求項１に記載のバッテリーパック。
10. パックフレームと、
    前記パックフレームの内部に設けられている少なくとも１つのバッテリーモジュールであって、セル積層体と、前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧するように前記セル積層体の前後方向において前記パックフレームに結合された弾性支持部と、を備える少なくとも１つの前記バッテリーモジュールと、
    を含み、
    前記バッテリーモジュールは、
    前記弾性支持部に締結されているモジュール固定部であって、前記弾性支持部を前記セル積層体の前後方向に押圧することにより、前記弾性支持部を前記パックフレームに固定する前記モジュール固定部をさらに含み、
    前記弾性支持部は、
    前記セル積層体の前面及び後面の少なくとも一方を押圧する支持部本体と、
    前記支持部本体において前記セル積層体の左右方向に沿って形成された複数の弾性部と、
    を含み、
    前記モジュール固定部は、
    溝部を介して前記弾性部の後側に上下方向に挿入されており、前記セル積層体の前後方向において前記弾性部と接触して折り曲げ部を孔方向に押圧する押圧部と、
    前記押圧部の両側に形成されており、前記押圧部が前記弾性部の後側に挿入されたときに一対の突出部の間に位置するサイド部であって、前記セル積層体の左右方向において前記弾性支持部に固定された前記サイド部と、
    を含む、バッテリーパック。
11. 前記バッテリーモジュールは、
    前記セル積層体の前面、後面、上面及び下面を支持するサイドプレート部をさらに含み、
    前記緩衝ユニットは、
    前記セル積層体の前後方向において前記サイドプレート部と前記セル積層体との間に配置されている、請求項３に記載のバッテリーパック。
12. 前記緩衝ユニットは、
    前記セル積層体の前後方向において第１サイドプレートと前記セル積層体の前面との間に配置された第１緩衝パッドと、
    前記セル積層体の前後方向において第２サイドプレートと前記セル積層体の後面との間に配置された第２緩衝パッドと、
    を含む、請求項１１に記載のバッテリーパック。
13. 請求項１から１２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。