JP5723991B2 - コンパクトな構造を有するバッテリーパック - Google Patents
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Description
本願発明は、コンパクトな構造のバッテリーパックに関し、より具体的には、バッテリーモジュールであって、複数のセルモジュールが垂直方向に積み重ねられ、且つ、そのセルモジュールのそれぞれがカートリッジ内に取り付けられたバッテリーセルを含む構造を有するセルモジュールスタック、セルモジュールスタックの下端部を支持する下端部プレート、下端部プレート上に配置されたセルモジュールスタックの最上カートリッジを固定する上端部プレート、及び、複数のバッテリーセルの電圧を検出する電圧検出アセンブリを備える、バッテリーモジュールと、ボックス型のパックケースであって、バッテリーモジュールが前記ボックス型のパックケース内に取り付けられるボックス型のパックケースと、パックケースに連結したパックカバーと、パックケース及びパックカバーにバッテリーモジュールを連結するためにバッテリーモジュールから上向きに突出している固定拡張部材と、を含むバッテリーパックに関する。
近年、充電及び放電することができる二次電池は、ワイヤレス携帯機器のための電源として幅広く使用されている。また、二次電池は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド型電気自動車（ＨＥＶ）、及びプラグインハイブリッド型電気自動車（Ｐｌｕｇ−Ｉｎ ＨＥＶ）のための電源として、かなり注意を引き付けており、既存のガソリン自動車及び既存のディーゼル自動車によって引き起こされる大気汚染などの問題を解決するために開発されている。
小さな寸法の携帯機器は、各機器のための１つ又は複数のバッテリーセルを使用する。一方、高電力及び高容量が中型又は大型の装置のために必要とされるので、自動車などの中型装置又は大型装置は、互いに電気的に接続された複数のバッテリーセルを有する中型又は大型のバッテリーモジュールを使用する。
好ましくは、バッテリーモジュールは、可能な限り小さな寸法及び軽い重量を有するように製造される。このため、角形バッテリー又はパウチ形状のバッテリーは、高い一体性で積み重ねられることができ、容量に対する小さな重量比（ｓｍａｌｌ ｗｅｉｇｈｔ ｔｏ ｃａｐａｃｉｔｙ ｒａｔｉｏ）を有しており、中型バッテリーモジュール又は大型バッテリーモジュールのバッテリーセルとして通常使用される。特に、多くの興味は現在、パウチ形状のバッテリーに集中しており、パウチ形状のバッテリーを軽量にし、パウチ形状のバッテリーセルの製造コストを低くするので、シース部材としてアルミニウムラミネートシートを使用する。
さらに、二次電池は、自動車の電源又は電気通信会社の中継ステーションのための緊急電源として使用されており、その結果として、二次電池の用途範囲が拡張されている。その結果、モジュールケースのコンパクトで安定した連結状態を維持する固定手段は、必要とされる。
しかしながら、バッテリーモジュールが、複数のバッテリーセル又は所定の数のバッテリーセルを含む複数のセルモジュールを使用して構成される場合において、それらの間の機械的固定及び電気的接続のための複数の部材は通常必要とされ、その結果、機械的固定要素と電気的接続部材とを組み立てる工程が非常に複雑になる。さらに、機械的固定部材の連結、溶接、又ははんだ付けのための空間が必要とされており、その結果、バッテリーシステムの合計寸法が増大する。
一方、大量の熱が、バッテリーの充電及び放電中にそのような高電力高容量の二次電池から発生する。バッテリーモジュールの充電及び放電中にバッテリーモジュールから発生した熱がバッテリーモジュールから効果的に取り除かれない場合、熱は、バッテリーモジュール内に蓄積され、バッテリーモジュールの劣化が加速する。場合によって、バッテリーモジュールが火災を引き起こし、又は爆発を引き起こす場合がある。このため、高電力高容量のバッテリーパックは、バッテリーパック内に取り付けられた複数のバッテリーセルを冷却するために、冷却システムを必要とする。
中型バッテリーパック又は大型バッテリーパック内に取り付けられた各バッテリーモジュールは、高い一体化性とともに複数のバッテリーセルを積み重ねることによって一般的に製造される。この場合において、複数のバッテリーセルは、複数のバッテリーセルが所定の間隔で配置される状態で積み重ねられ、それによって、充電及び放電中に発生した熱が取り除かれる。例えば、複数のバッテリーセルは、追加の部材を使用することなく、複数のバッテリーセルが所定の間隔で配置される状態で連続的に積み重ねられる。代替的には、複数のバッテリーセルが低い機械的強度を有する場合において、１つ又は複数のバッテリーセルは、カートリッジ内に取り付けられ、複数のカートリッジはバッテリーモジュールを構成するように積み重ねられる。冷媒チャンネルは、積み重ねられた複数のバッテリーセルの間に画定されており、又は、積み重ねられた複数のバッテリーモジュールの間に画定されており、それによって、積み重ねられた複数のバッテリーセルの間に蓄積された熱、及び、積み重ねられた複数のバッテリーモジュールの間に蓄積された熱は、効果的に取り除かれる。
この構造において、しかしながら、バッテリーセルの数に対応する複数の冷媒チャンネルを提供することは必要とされており、その結果、バッテリーモジュールの全体寸法が増加する。
また、複数の冷媒チャンネルの間の間隔は、複数のバッテリーセルがバッテリーモジュールの寸法を考慮して積み重ねられるので、比較的狭くなっている。その結果として、冷却構造の設計は複雑化する。すなわち、高い圧力損失は、冷媒インレットポートより狭い間隔で配置された冷媒チャンネルによって引き起こされ、その結果、冷媒インレットポート及び冷媒アウトレットポートの形状及び位置を設計することが難しい。さらに、ファンは、そのような圧力損失を防止するためにさらに設けられてもよい。この場合において、設計は、消費電力、ファンノイズ、空間、又は同様のものに起因して制限される場合がある。
バッテリーモジュールの寸法における増加及びバッテリーモジュールの構造における複雑さは、上記の点において好ましくない。その結果、コンパクトであり、素晴らしい安定性の固定構造を有し、且つ、高い冷却効率を呈するバッテリーモジュールの高い必要性が存在する。
それ故に、本願発明は、上記の問題及び、依然として解決すべき他の技術的問題を解決するために行われた。
特に、機械的固定のための複数の部材を使用することなく、単純な組立方法を使用して製造されることができるバッテリーパックを提供することは、本願発明の目的である。
特定の構造を有するパックケースによって、バッテリーパックの高い放熱効果が達成され、それ故に、バッテリーパックの冷却効率が最大化するとともにバッテリーパックの合計寸法が最小化されるバッテリーパックを提供することは、本願発明の他の目的である。
本願の一の態様に従って、上記の目的及び他の目的は、バッテリーモジュールであって、複数のセルモジュールが垂直方向に積み重ねられ、且つ前記複数のセルモジュールのそれぞれがカートリッジ内に取り付けられるバッテリーセルを備えている構造を有するセルモジュールスタックと、前記セルモジュールスタックの下端部を支持する下端部プレートと、前記下端部プレート上に配置されたセルモジュールの最上カートリッジを固定する上端部プレートと、前記バッテリーセルの電圧を検出する電圧検出アセンブリと、を備えている、バッテリーモジュールと、ボックス型のパックケースであって、前記バッテリーモジュールが前記ボックス型のパックケース内に取り付けられるボックス型のパックケースと、前記パックケースに連結されたパックカバーと、前記バッテリーモジュールを前記パックケース及び前記パックカバーに連結するために、前記バッテリーモジュールから上向きに突出している複数の固定拡張部材と、を備えるバッテリーパックの規定によって達成されることができる。
すなわち、本願発明によるバッテリーパックは、上端部プレートと下端部プレートとの間に固定されたセルモジュールスタックを含むバッテリーモジュールが、パックケース内に取り付けられ、次いでパックカバーで覆われ、それによって、パックケース、パックカバー、及び固定拡張部材の間の固定を同時に達成する構造を有するように構成される。
その結果、バッテリーモジュールをバッテリーパックに固定するために複数の部材を必要とし、且つそれらの間の連結のために溶着する従来の固定構造と比較して、バッテリーパックの組立効率は改善され、バッテリーモジュールの合計寸法は減少し、それによって、コンパクトで安定的なバッテリーパック構造を達成する。
好ましくは、上端部プレート及び下端部プレートのそれぞれは、セルモジュールスタックの構造的安定性及び熱伝達性を改善するために、平面上で開口構造を有する矩形状で構成される。より具体的には、上端部プレート及び下端部プレートのそれぞれは、金属材料から製造される。
さらに、複数のバッテリーセル内へ輻射熱の導入を防止するための熱絶縁性部材は好ましくは、開口構造の上端部に取り付けられる。熱絶縁性部材は、発泡ポリスチレンなどの多孔性ポリマー樹脂から形成されてもよい。
上端部プレートと下端部プレートとの間の固定構造は、上端部プレート及び下端部プレートの設計構造に基づいて、上端部プレート及び下端部プレートの複数の位置に形成されてもよい。例えば、上端部プレート及び下端部プレートは、複数の貫通孔が上端部プレート及び下端部プレートのそれぞれの４つの角に形成される構造であって、複数の貫通孔を通じてセルモジュールスタックを固定するために複数の固定部材が挿入される構造を有するように形成されてもよい。この構造において、上端部プレート及び下端部プレートのそれぞれの構造的安定性は、改善される。
特に、バッテリーモジュールが略直方体の構造を有するように構成される場合において、複数の固定部材が、上記のように上端部プレート及び下端部プレートのそれぞれの４つの角に形成される構造は、上端部プレートと下端部プレートとの間に配置されたセルモジュールスタックを安全に保護し、パックケースとパックカバーとの間の固定強度をさらに改善する。
好ましい例示において、コントローラーは、上端部プレートとパックカバーとの間に配置されてもよい。コントローラーは例えば、バッテリーマネージメントシステム（ＢＭＳ）とされてもよい。
複数のバッテリーセルのそれぞれは、熱溶着された内側樹脂層と、遮蔽金属層と、頑丈な外側樹脂層と、を含むラミネートシートから形成されるケース内に取り付けられた電極アセンブリを有する軽量のパウチ形状バッテリーとされてもよい。
一方、電圧検出アセンブリは、（ａ）電気的絶縁材料から形成されたブロックケースであって、前記複数のバッテリーセルの電極端子接続部分に対応する前記バッテリーモジュールの前方部及び後方部に取り付けられるブロックケースと、（ｂ）前記複数のバッテリーセルの前記電極端子接続部分に電気的に接続された複数のバスバーの一方の端部に位置した電圧検出端子に接続された伝導性検知部分と、（ｃ）前記伝導性検知部分によって検出された電圧をコントローラーに伝達するためのコネクターと、を備えている。前記ブロックケースは、前方部に対して開いている複数の取付溝であって、前記複数のバスバーの前記電圧検出端子に対応する前記ブロックケースの位置で形成される複数の取付溝を備え、前記伝導性検知部分は、前記伝導性検知部分が前記ブロックケースの前記取付溝内に取り付けられる状態で、前記複数のバスバーの前記電圧検出端子に接続される。
電圧検出アセンブリは、複数の伝導性検知部分が、伝導性検知部分がブロックケースの取付溝内に取り付けられる状態で、複数のバスバーの電圧検出端子に接続される構造を有するように構成される。その結果、電圧検出アセンブリの組み立て工程は単純化され、電圧検出アセンブリがコンパクトな構造を有し、安定的に電圧を検出することを可能にする。
上記の構造において、複数の伝導性検知部分のそれぞれは、前記伝導性検知部分のそれぞれが、複数の電圧検出端子のそれぞれの前方部から複数のバスバーのうちの電圧検出端子の対応する１つ内に挿入される矩形状型の構造を有するように構成されてもよく、それ故に、伝導性検知部分を容易に組み立てることが可能になる。さらに、伝導性検知部分と電圧検出端子との間の電気的接続は、外部衝撃が加わった場合でさえも安定的に維持される。
複数のバスバーのそれぞれは、複数のバッテリーセルのそれぞれの電極端子接続部分と、プレート状の本体の一方の端部に形成された電圧検出端子に電気的に接続されたプレート状の本体とを含んでもよい。
さらに、複数のバスバーのそれぞれは、前方部に突出してもよく、それによって、バスバーとブロックケースとの間の連結を容易に達成する。
一方、パックケースとパックカバーとの間の接触領域は、重複方式で組み立てられ、複数の連結孔は、重複領域に形成されてもよい。パックケース及びパックカバーが上記の重複方式で組み立てられる構造において、パックカバーがパックケースから分離されることを防止することは可能であり、それによって、パックケースとパックカバーとの間の連結をさらに改善する。
特に、重複領域に形成された複数の連結孔に対応する連結孔は、固定拡張部材に形成されてもよく、バッテリーモジュール、パックケース、及びパックカバーが、複数の連結孔が互いに連通するように配置される状態で、複数の固定部材は、それらの間の連結を達成するために、複数の連結孔を通じて挿入されてもよい。
すなわち、複数の連結孔がパックケース及びパックカバーの対応する位置に形成され、複数の固定部材は、パックケース及びパックカバーの対応する位置に形成された連結孔を通じて挿入され、それによって、組み立て工程の数を減少させ、それ故に製造効率を改善する。
特に、複数の固定拡張部材の連結孔の高さは、バッテリーモジュールがパックケースに取り付けられる状態で、パックケースの連結孔の高さと等しい場合がある。その結果、アセンブリを通じた複数の連結孔の間で固定をより容易に実行することは可能であり、それによって、バッテリーモジュールとパックケースとの間の安定した連結を達成することができる。
複数の固定部材は、複数の固定部材がバッテリーモジュールとパックケースとの間の固定を容易に達成する限り、特に制限されない。例えば、複数の固定部材は、固定ねじ又はボルトとされてもよい。パックケース、パックカバー、及びバッテリーモジュールの間の連結は、複数の固定ねじによってより確実に達成されます。
一方、本願発明によりバッテリーパックにおいて、前記パックケースには、前記セルモジュールに対応する位置に複数の吸気ポートが設けられもよく、それによって、追加の放熱部材の提供なしに外気を使用して冷却効果を達成する。
特に、前記複数の吸気ポートのそれぞれは、前記プレート状のセルモジュールのそれぞれに対応するスリットの形状で形成されてもよく、前記セルモジュールの数に対応する複数の吸気ポートは前記パックケースに形成されてもよい。その結果、空気は、自然な循環方式で各セルモジュールのために設けられたスリット状の吸気ポートを通じて導入され、直線状のラインでバッテリーパックを通過し、それ故に、冷却効率が高くなるとともに、前記バッテリーパックの構造がコンパクトになる。
さらに、複数の吸気ポートのそれぞれは、複数の吸気ポートのそれぞれの上部分が、異物の導入を防止するためにスカート形状で形成される構造を有するように構成されてもよい。その結果、空気は、空気が上向きにわずかに傾斜する状態で吸気ポート内に導入される。
本願発明によるバッテリーパックは、所望の電力及び容量に基づいてバッテリーモジュールを組み合わせることによって、製造される場合がある。前述された設置効率性及び構造的安定性を考慮して、本願発明によるバッテリーパックは好ましくは、電気自動車、ハイブリッド型電気自動車、電動バイク、又は、電気自転車のための電源として使用される。
特に、上記の構造を有するバッテリーパックにおいて、複数のバッテリーセルは、垂直方向に積み重ねられ、バッテリーパックの合計寸法（ｔｏｔａｌ ｓｉｚｅ）がコンパクトになる。その結果、バッテリーパックは、前記バッテリーパックが、緊急時に電力を供給する無停電電源装置（ＵＰＳ）として使用されるように、電気通信事業者の中継ステーション内に取り付けられる。
次いで、本願発明の好ましい実施形態は、添付した図面を参照して詳細に記載されるであろう。しかしながら、本願発明の技術的範囲は、図示された実施形態によって制限されないことに留意されるべきである。
図１は、本願発明によるユニットモジュール内に取り付けられた例示的なバッテリーモジュールを典型的に示す斜視図であり、図２は、図１の典型的な拡大図である。
それらの図面を参照すると、パウチ形状のバッテリーセル２００は、カソード、アノード、及び前記カソードと前記アノードとの間にそれぞれ配置されたセパレーターを含む電極アセンブリ２１０が、電極アセンブリのカソードタブ２２０及びアノードタブ２３０に電気的に接続される２つの電極端子２２２及び２３２が外側に露出される密封構造で、パウチ形状のバッテリーケース１００内に取り付けられる構造を有するように構成されている。
バッテリーケース１００は、電極アセンブリ２１０が位置する窪んだ受容部分１４２を有するケース本体１４０と、前記ケース本体１４０に一体的に接続されるカバー１５０とを含む。
スタック型電極アセンブリ２１０又はスタック／折り畳み型電極アセンブリ２１０のカソードタブ２２０及びアノードタブ２３０は、溶接によって、電極端子２２２及び２３２にそれぞれ連結される。また、絶縁性フィルム２４０は、電極端子２２２及び２３２のそれぞれの上部及び底部に取り付けられており、それによって、ケース本体１４０の余剰部分１４４とカバー１５０とが熱的溶接装置を使用して互いに熱的に溶接される場合に、熱的溶接装置と電極端子２２２及び２３２との間の短絡の発生を防止し、電極端子２２２及び２３２とバッテリーケース１００との間のシーリングを達成する。
バッテリーケース１４０及びカバー１５０は、外側樹脂層１１０、絶縁金属層１２０、及び内側樹脂層１３０を含む。バッテリーケース１４０及びカバー１５０の内側樹脂層１３０は、熱的溶接装置（図示せず）からバッテリーケース１４０の外側表面とカバー１５０の外側表面とへ適用される熱及び圧力によって互いにしっかりと固定されてもよい。
電解質が浸透した電極アセンブリ２１０が受容部分１４２内に配置される状態において、ケース本体１４０の余剰部分１４４とカバー１５０との間の接触部分は、密封部分を形成するために熱的に溶接される。
図３は、本願発明の実施形態によるバッテリーパックを典型的に示している拡大斜視図であり、図４は、パックカバー、パックケース、セルモジュールスタック、及びコントローラーを除いた図３のバッテリーパックの構造を典型的に示している斜視図である。
それらの図面を参照すると、バッテリーパック６００は、バッテリーモジュール３００と、ボックス型のパックケース５００であって、バッテリーモジュール３００が前記ボックス型のパックケース５００内に取り付けられるボックス型のパックケース５００と、パックケース５００に連結されたカバー５１０と、バッテリーモジュール３００をパックケース５００及びパックカバー５１０に連結するために、バッテリーモジュール３００から上向きに突出している固定拡張部材９４と、を含む。
バッテリーモジュール３００は、複数のセルモジュールが垂直方向に積み重ねられ、且つ、複数のセルモジュールのそれぞれがカートリッジ内に取り付けられたバッテリーセルを含む構造を有するセルモジュールスタック７０と、前記セルモジュールスタック７０の下端部を支持するための下端部プレート８０と、前記下端部８０上に配置されたセルモジュールスタック７０の最上部カートリッジ（図示せず）を固定する上端部プレート９０と、電圧検出アセンブリ４００と、を含む。
上端部プレート９０及び下端部プレート８０の中央部では、バッテリーセル内への輻射熱の導入を防止するために、熱絶縁性部材９１及び８１がそれぞれ取り付けられる。
また、セルモジュールスタックを固定するために固定部材９３が挿入される貫通孔９２は、上端部プレート９０及び下端部プレート８０の４つの角に形成される。
図５は、本願発明の実施形態によるバッテリーパックを典型的に示している斜視図であり、図６は、図５のバッテリーパックを典型的に示している断面図である。
図３とともにそれらの図面を参照すると、パックケース５００及びパックカバー５１０の接触領域は、重複方式で組み立てられる。連結孔５２０は、重複領域において形成される。
固定拡張部材９４には、重複領域において形成された連結孔５２０に対応する連結孔９５が形成される。バッテリーモジュール３００、バッテリーケース５００、及びバッテリーカバー５１０が、連結孔９５及び５２０が互いに連通するように配置される状態において、固定ねじ又はボルトなどの固定部材（図示せず）は、連結孔９５及び５２０を通じて挿入され、それによって、それらの間の連結を達成する。
また、固定拡張部材の連結孔９５の高さは、バッテリーモジュール３００がパックケース５００内に取り付けられる状態で、パックケース５００の連結孔５２０の高さに等しくなっており、それらによって、連結孔９５及び５２０の間の容易な固定を達成し、それ故に、バッテリーモジュール３００とパックケース５００との間の安定した連結を達成する。
図７は、図５の部分Ａを典型的に示している拡大図である。
図５とともに図７を参照すると、パックケース５００には、セルモジュール７０に対応する位置に、複数の吸気ポート５５０が設けられている。
吸気ポート５５０のそれぞれは、プレート状のセルモジュール７０のそれぞれに対応するスリットの形状で形成される。すなわち、複数のセルモジュール７０に対応する複数の吸気ポート５５０は、パックケース５００に形成される。その結果、空気は、各バッテリーセルのために設けられた吸気ポート５５０を通じて導入され、直線状のラインでバッテリーパックを通過し、それ故に冷却効率が高くなる。
また、吸気ポート５５０のそれぞれは、吸気ポート５５０のそれぞれの上部が異物の導入を防止するためにスカートの形状で形成される構造を有するように構成される。その結果、空気は、図７における矢印によって指し示された方向で、空気が上向きにわずかに傾斜される状態で吸気ポート５５０内に導入される。
図８は、本願発明の実施形態による電圧検出アセンブリを典型的に示している斜視図であり、図９は、図８の伝導検地部分を典型的に示している斜視図である。
図３及び図１１とともにそれらの図面を参照すると、電圧検出アセンブリ４００は、バッテリーセルの電極端子接続部分に対応するバッテリーモジュール３００の前方部に取り付けられたブロックケース１０と、バッテリーセルの電極端子接続部分（図示せず）に電気的に接続されたバスバー４０ａの一方の側端部に位置した電圧検出端子４４に接続された伝導性検知部分２０と、伝導性検知部分２０によって検出した電圧をコントローラーに伝達するためのコネクター３０と、を含む。
ブロックケース１０は、前方部に開いた取付溝１２を含み、該取付溝１２は、バスバー４０ａの電圧検出端子４４に対応するブロックケース１０の位置に形成され、それによって、伝導性検知部分２０が取付溝１２内に取り付けられる。伝導電池部分２０は、伝導性検知部分２０がブロックケース１０の取付溝１２内に取り付けられる状態で、バスバー４０ａの電圧検出端子４４に接続される。
また、ブロックケース１０の取付溝１２は、各伝導性検知部分２０のために独立して形成される。伝導性検知部分２０のそれぞれは、伝導性検知部分２０が、電圧検出端子４４のそれぞれの前方部からバスバー４０ａの電圧検出端子４４のうちの対応する電圧検出端子内に挿入される矩形状の構造を有するように構成される。
特に、伝導性検知部分２０のそれぞれは、バスバー４０ａの電圧検出端子のうちの対応する電圧検出端子４４内に挿入された矩形状部分２２と、伝導性ワイヤ２４とを含む。矩形状部分２２は、矩形状部分２２が伝導性ワイヤ２４に対して垂直とされる状態で、伝導性ワイヤ２４に接続される。
伝導性検知部分２０は、それらのワイヤ２４を介してコネクターに接続される。ワイヤ２４は、外側からワイヤ２４を絶縁するために、絶縁テープ３２で巻かれている。
また、ワイヤ２４を安定して固定するためのクランプ状の固定部材１４は、ブロックケース１０の前方部から前方に突出する。
ブロックケース１０には、固定突出部１６がその両端に設けられる。該固定突出部１６は、絶縁性取付部材５０のスリット内に連結されるように外側に向けて突出している。固定突出部１６上には、スライド突出部１８が設けられており、該スライド突出部１８は、スライド方式で絶縁性取付部材５０の電圧検出アセンブリ位置決め部分５４の内側内に固定されるように、外側に向けて突出している。
図１０は、図８の電圧検出アセンブリが取り付けられる絶縁性取付部材を典型的に示す斜視図であり、図１１は、図１０の絶縁性取付部材に取り付けられたバスバーを典型的に示している斜視図である。
図３とともにそれらの図面を参照すると、複数のバスバー４０ａのそれぞれは、バッテリーセルの電極端子接続部分に電気的に接続されたプレート状の本体４２と、プレート状の本体４２の一の端部で形成された電圧検出端子４４とを含む。
複数のバスバーにおいて、カソード外部入出力端子に接続されたバスバー４０ｂは、第１の外部入出力端子接続部分４６をさらに含み、該第１の外部入出力端子接続部分４６は、電圧検出端子４４に対して反対側のプレート状の本体４２の他方の端部で形成されており、且つ本体４２から外側に向けて突出するように曲げられている。
本体４２と第１の外部入出力端子接続部分４６との間には、狭い凹部４８が形成されており、該狭い凹部４８は、過電流状態において短絡を引き起こすように、本体４２の垂直方向断面積の４０％と等しい垂直方向断面積を有する。
複数のバスバーのうち、アノード外部入出力端子に接続されたバスバー４０ｃは、第２の外部入出力端子接続部分４３をさらに含み、該第２の外部入出力端子接続部分４３は、電圧検出端子４４に対して反対側のプレート状の本体４２の他方の端部で形成され、本体４２から外側に向けて且つ上向きに突出するように曲げられる。
第１の外部入出力端子接続部分４６及び第２の外部入出力端子接続部分４３において、複数の固定孔４５が形成されており、外部入出力端子が該固定孔４５内で連結される。
絶縁性取付部材５０は、セルモジュールスタック７０の前方部に対応する寸法を有する直方体状の構造を有するように構成される。絶縁性取付部材５０の後方部には、カートリッジ連結溝５１が形成されており、カートリッジの前方端部は、該カートリッジ連結溝５１内に挿入され、且つ連結される。絶縁性取付部材５０の前方部の両側には、電極端子貫通孔５２が形成されており、バッテリーセルの電極端子接続部分は、絶縁性取付部材５０の後方部から前記電極端子貫通孔５２を通じて導入され、それによって、バッテリーセルの電極端子接続部分は、露出される。
また、外部入出力接続部分のための位置決め部分５３は、絶縁性取付部材５０の前方部の両側に形成されており、それによって、バスバー４０ａ、４０ｂ、及び４０ｃの外部入出力接続部分４６及び４３は、位置決め部分５３に安定して取り付けられる。さらに、電圧検出アセンブリ位置決め部分５４は、絶縁性取付部材５０の中央領域に形成されており、それによって、電圧検出アセンブリ４００は電圧検出アセンブリ位置決め部分５４に安定して取り付けられる。
固定凹部は、外部入出力接続部分のための位置決め部分５３に形成されており、電極端子貫通孔５２を通じて前方に露出された複数のバッテリーセルの電極端子接続部分（図示せず）は、電極端子貫通孔５２に取り付けられた複数のバスバー４０ａの上端表面に電気的に接続される。
本願発明の好ましい実施形態が図示の目的のために開示されるけれども、当業者は、添付した特許請求の範囲に開示されるような発明の技術的範囲及び技術思想から逸脱することなく、複数の変更、追加、及び交換が可能であることを認識するであろう。
上記の説明にから明らかになるように、本願発明によるバッテリーパックは、機械的固定のための複数の部材を使用することなく、単純な組み立て方法を使用して製造されることができ、それ故に、バッテリーパックの製造コストを減少させ、且つバッテリーパックの製造効率を改善することが可能である。
さらに、本願発明によるバッテリーパックは吸気ポートを含み、それ故に、バッテリーパックの冷却効率を最大にし、且つバッテリーパックの合計寸法を最小にすることが可能である。
１０ ブロックケース
１２ 取付溝
１４ 固定部材
１６ 固定突出部
１８ スライド突出部
２０ 伝導性検知部分
２２ 矩形状部分
２４ 伝導性ワイヤ
３０ コネクター
３２ 絶縁テープ
４０ａ バスバー
４０ｂ バスバー
４０ｃ バスバー
４２ プレート状の本体
４３ 第２の外部入出力端子接続部分
４４ 電圧検出端子
４５ 固定孔
４６ 第１の外部入出力端子接続部分
４８ 狭い凹部
５０ 絶縁性取付部材
５１ カートリッジ連結溝
５２ 電極端子貫通孔
５３ 位置決め部分
５４ 電案検出アセンブリ位置決め部分
７０ セルモジュールスタック
８０ 下端部プレート
８１、９１ 熱絶縁性部材
９０ 上端部プレート
９２ 貫通孔
９３ 固定部材
９４ 固定拡張部材
９５ 連結孔
１００ バッテリーケース
１１０ 外側樹脂層
１２０ 絶縁金属層
１３０ 内側樹脂層
１４０ ケース本体
１４２ 受容部分
１４４ 余剰部分
１５０ カバー
２００ バッテリーセル
２１０ 電極アセンブリ
２２０ カソードタブ
２３０ アノードタブ
２２２、２３２ 電極端子
２４０ 絶縁性フィルム
３００ バッテリーモジュール
４００ 電圧検出アセンブリ
５００ パックケース
５１０ カバー
５２０ 連結孔
５５０ 吸気ポート
６００ バッテリーパック
１２ 取付溝
１４ 固定部材
１６ 固定突出部
１８ スライド突出部
２０ 伝導性検知部分
２２ 矩形状部分
２４ 伝導性ワイヤ
３０ コネクター
３２ 絶縁テープ
４０ａ バスバー
４０ｂ バスバー
４０ｃ バスバー
４２ プレート状の本体
４３ 第２の外部入出力端子接続部分
４４ 電圧検出端子
４５ 固定孔
４６ 第１の外部入出力端子接続部分
４８ 狭い凹部
５０ 絶縁性取付部材
５１ カートリッジ連結溝
５２ 電極端子貫通孔
５３ 位置決め部分
５４ 電案検出アセンブリ位置決め部分
７０ セルモジュールスタック
８０ 下端部プレート
８１、９１ 熱絶縁性部材
９０ 上端部プレート
９２ 貫通孔
９３ 固定部材
９４ 固定拡張部材
９５ 連結孔
１００ バッテリーケース
１１０ 外側樹脂層
１２０ 絶縁金属層
１３０ 内側樹脂層
１４０ ケース本体
１４２ 受容部分
１４４ 余剰部分
１５０ カバー
２００ バッテリーセル
２１０ 電極アセンブリ
２２０ カソードタブ
２３０ アノードタブ
２２２、２３２ 電極端子
２４０ 絶縁性フィルム
３００ バッテリーモジュール
４００ 電圧検出アセンブリ
５００ パックケース
５１０ カバー
５２０ 連結孔
５５０ 吸気ポート
６００ バッテリーパック
Claims (15)
- バッテリーモジュールであって、複数のセルモジュールが垂直方向に積み重ねられ、且つ前記複数のセルモジュールのそれぞれがカートリッジ内に取り付けられるバッテリーセルを備えている構造を有するセルモジュールスタックと、前記セルモジュールスタックの下端部を支持する下端部プレートと、前記下端部プレート上に配置された前記セルモジュールスタックの最上カートリッジを固定する上端部プレートと、前記バッテリーセルの電圧を検出するための電圧検出アセンブリと、を備える、バッテリーモジュールと、
ボックス型のパックケースであって、前記バッテリーモジュールが前記ボックス型のパックケース内に取り付けられるボックス型のパックケースと、
前記パックケースに連結されたパックカバーと、
前記バッテリーモジュールを前記パックケース及び前記パックカバーに連結するために、前記バッテリーモジュールから上向きに突出している複数の固定拡張部材と、
を備える、バッテリーパックにおいて、
前記上端部プレート及び前記下端部プレートのそれぞれは、平面上に開口構造を有する矩形状で構成され、熱絶縁性部材が前記開口構造の上端部に取り付けられることを特徴とする、バッテリーパック。 - 前記セルモジュールスタックを固定するための複数の固定部材が挿入される複数の貫通孔が、前記上端部プレート及び前記下端部プレートのそれぞれの４つの角に形成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。
- 前記上端部プレートと前記パックカバーとの間に配置されたコントローラーを備え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。
- 前記バッテリーセルのそれぞれは、樹脂層及び金属層を備える積層シートから形成されたケース内に取り付けられた電極アセンブリを有するパウチ形状のバッテリーセルであ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。
- 前記電圧検出アセンブリは、
（ａ）電気的絶縁材料から形成されたブロックケースであって、前記複数のバッテリーセルの電極端子接続部分に対応する前記バッテリーモジュールの前方部及び後方部に取り付けられるブロックケースと、
（ｂ）前記複数のバッテリーセルの前記電極端子接続部分に電気的に連結された複数のバスバーの一方の端部に位置した複数の電圧検出端子に接続された複数の伝導性検知部分と、
（ｃ）前記複数の伝導性検知部分によって検出された電圧をコントローラーに伝達するためのコネクターと、
を備えており、
前記ブロックケースは、前方部に対して開いている複数の取付溝であって、前記複数の伝導性検知部分が前記複数の取付溝内に取り付けられるように、前記複数のバスバーの前記複数の電圧検出端子に対応する前記ブロックケースの位置で形成される複数の取付溝を備え、
前記伝導性検知部分は、前記伝導性検知部分が前記ブロックケースの前記取付溝で取り付けられる状態で、前記複数のバスバーの前記電圧検出端子に接続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。 - 前記伝導性検知部分のそれぞれは、前記伝導性検知部分のそれぞれが、前記電圧検出端子のそれぞれの前方部から前記複数のバスバーの前記電圧検出端子のうちの対応する１つ内に挿入される矩形状の構造を有するように構成されることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。
- 前記複数のバスバーのそれぞれは、前記複数のバッテリーセルのそれぞれの電極端子接続部に電気的に接続されたプレート状の本体と、前記プレート状の本体の一方の端部に形成された電圧検出端子と、を備えることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。
- 前記パックケース及び前記パックカバーの接触領域は、重複方式で組み立てられ、複数の連結孔が重複領域に形成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。
- 前記重複領域に形成された前記複数の連結孔に対応する複数の連結孔は、前記固定拡張部材に形成されており、前記バッテリーモジュール、前記パックケース、及び、前記パックカバーが、前記複数の連結孔が互いに連通するように配置される状態で、複数の固定部材は、それらの間の連結を達成するために、前記複数の連結孔を通じて挿入されることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーパック。
- 前記複数の固定拡張部材の前記複数の連結孔の高さは、前記バッテリーモジュールが前記パックケース内に取り付けられる状態で、前記パックケースの前記複数の連結孔の高さに等しいことを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーパック。
- 前記複数の固定部材は、固定ねじ又はボルトとされることを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーパック。
- 前記パックケースには、前記セルモジュールに対応する位置に複数の吸気ポートが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。
- 前記複数の吸気ポートのそれぞれは、前記複数のプレート状のセルモジュールのそれぞれに対応するスリットの形状で形成されており、前記複数のセルモジュールの数に対応する複数の吸気ポートは前記パックケース内に形成されることを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリーパック。
- 前記複数の吸気ポートのそれぞれは、前記複数の吸気ポートのそれぞれの上部分が異物の導入を防止するためのスカートの形状で形成される構造を有するように構成されることを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリーパック。
- 前記バッテリーパックは、電気自動車、ハイブリッド型電気自動車、電動バイク、電動自転車、又は通信企業の中継ステーションのための電源として使用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。
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