【課題を解決するための手段】
【0016】
本明細書において、下記の電池モジュールアセンブリは、各
セルユニットが任意の平面を基準に高さ方向に隣接して配列されている構造からなっている。
【0017】
本発明に係る電池モジュールを構成している電池セルは、各電極端子が一側端部に形成されている板状型電池セルであって、略直六面体形状であり、各電極端子が形成されている面を前面と定義し、前面と対向する反対面を後面と定義する。また、前面と後面を除いた各面のうち最も広い二つの面を平面及び底面と定義し、前面、後面、平面及び底面を除いた残りの二つの面を側面と定義する。
【0018】
したがって、上部ケース及び下部ケースは、電池セルの両側面を覆う構造で組み立てられ、上部ケース及び下部ケースの前面及び後面は、電池セルの前面及び後面と同一の方向の面と定義される。
【0019】
また、下記の第1の締結口の形成方向である‘垂直方向’は、前記
セルユニットの直立方向に対して平行な方向を意味し、下記の第2の締結口の形成方向である‘水平方向’は、前記各
セルユニットの配列方向に対して平行な方向を意味する。
【0020】
本発明に係る電池モジュールアセンブリは、
一つ以上の板状型電池セルを含む電池モジュールアセンブリであって、
一つ以上の電池セルで構成された各セルユニットが電気的に
二つ以上連結されてい
る電池モジュール;
前記各
セルユニットを側面に直立させた状態で、最外側に位置する各
セルユニットの一面が外部に露出するように、各セルユニットの外周面を覆っている一対の上部ケース及び下部ケース;
前記上部ケースと下部ケースを互いに締結・固定するために、上部ケースの上面及び下部ケースの下面に互いに対面する方向に垂直に形成されている一つ以上の第1の締結口;及び
電池モジュールアセンブリの位置固定及び装着のために、上部ケースの前面及び/または後面及び下部ケースの前面及び/または後面に
板厚方向に形成されている二つ以上の第2の締結口;
を含んで構成されている。
【0021】
具体的に、外部に露出した各
セルユニットの一面は、電池セルの平面または底面に対応する面と定義される。
【0022】
すなわち、本発明の電池モジュールアセンブリは、最小限の部材を使用して各
セルユニットを上部ケースと下部ケース内に結合できるので、組み立てを容易に行うことができ、結果的に電池パックの空間を最適化することができ、電池パックの重量を減少させることができる。特に、ラックなどの棚構造で組み立てて電池パックを構成する場合、固定及び装着を容易に行うことによって、全体的な構造的安定性を確保することができる。
【0023】
一つの好ましい例において、前記第1の締結口または第2の締結口は、内周面に締結用ねじ山が形成されている構造からなっており、前記締結口にボルトなどの部材を容易に挿入して締結することによって、ラックなどの構造の電池パックを容易に構成することができる。
【0024】
他の具体的な例において、前記第2の締結口は、上部ケースまたは下部ケースの外面から湾入された構造であり、場合に応じて、前記第2の締結口は、
上部ケースの前面及び/または後面及び下部ケースの前面及び/または後面側に開放された円弧状からなる構造であり得る。
【0025】
このような構造の第2の締結口は、前記電池モジュールアセンブリの位置固定及び装着のための締結部材が結合される構造であり得る。
【0026】
一方、前記電池モジュールは、二つまたはそれ以上の電池セルで構成された各セルユニットが並列に連結されている構造であり得る。
【0027】
更に他の具体的な例において、前記セルユニットの各電極端子は、バスバーによって互いに電気的に連結されている構造であり得る。
【0028】
更に他の具体的な例において、前記電池モジュールの前面で各
セルユニットを電気的に連結するためのバスバーアセンブリをさらに含むことができる。
【0029】
この場合、前記セルユニットは、偶数個の電池セルで構成することができる。すなわち、電池モジュールの容量を考慮して並列連結を含む場合、多数の電極端子の相互間または電極端子とバスバーとの間の溶接時、同一の部位に同時に溶接が行われるので、溶接部位での内部抵抗の増加が不可避である。
【0030】
その一方、本発明の電池モジュールアセンブリは、前記セルユニットの各電池セルを2個の単位で区分して並列に連結することによって、溶接部位の溶接信頼性を向上させることができ、偶数単位での並列構成の拡張が容易である。
【0031】
前記セルユニットの各電極端子は、バスバーによって互いに電気的に連結することができ、前記2個以上の偶数単位で形成されるセルユニットによって溶接を容易に行うことができる。
【0032】
一つの好ましい例において、前記バスバーアセンブリは、
(a)電気絶縁性の素材からなっており
、電池モジュールの前面に装着され、下記の一対の本体部を含むカバープレート;及び
(b)カバープレート上に装着された状態で平面上に‘L’字状の一側に外部入出力端子が形成されており、他側に二つ以上のバスバーが分枝されている一対の本体部;
を含んでおり、
前記一対の本体部は、電池モジュールの
上下方向において互いに向かい合う構造で配列することができる。
【0033】
前記本体部は、好ましくは、カバープレートにインサート射出形成によって結合することができる。
【0034】
また、前記本体部には、好ましくは、電池モジュールアセンブリの各外部入出力端子間の短絡を防止するための段差が形成されており、このような段差を適用して外部入出力端子の位置を設定することができる。
【0035】
前記電池セルは、電池モジュールの構成のために充積されたとき、全体のサイズを最小化できるように薄い厚さと相対的に広い幅及び長さを有する二次電池である。このような二次電池の好ましい例としては、樹脂層及び金属層を含むラミネートシートの電池ケースに陽極/分離膜/陰極構造の電極組立体が内蔵されており、前記電池ケースの両端または一端に陽極端子及び陰極端子が突出している構造の二次電池を挙げることができ、具体的に、アルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに電極組立体が内蔵されている構造であり得る。このような構造の二次電池を‘パウチ型電池セル’と称することもある。
【0036】
一つの好ましい例において、前記セルユニットは、各電池セルが互いに密着した状態で金属ハウジングに内蔵される構造からなり得る。
【0037】
前記構造において、金属ハウジングは、二つまたはそれ以上の電池セル、及び前記陽極端子及び陰極端子の部位を除いては、電池セル積層体の外面全体を覆うように互いに結合することができる。したがって、前記金属ハウジングは、機械的剛性の低い電池セルを保護しながら、充放電時の反復的な膨張及び収縮の変化を抑制し、電池セルのシーリング部位の分離を防止する。
【0038】
具体的に、前記金属ハウジングは、電池セル積層体の外面形状に対応する内面構造を有しており、特に、別途の締結部材を必要としない組立締結方式で結合される構造からなり得る。このような金属ハウジングにおける断面結合部の代表的な例としては、金属ハウジングを互いに対面するように接触させた状態で加圧したとき、弾力的な結合によって噛み合うように形成された雄雌締結構造を挙げることができる。
【0039】
一方、二次電池の場合、充放電過程で発熱現象が起こり、このように発生した熱を外部に効果的に放出することは、電池の寿命を延ばし、安全性を担保する側面で重要な要素として作用するようになる。したがって、前記金属ハウジングは、内部の電池セルで発生する熱がより容易に外部に放出されるように、高い熱伝導性の金属板材からなることが好ましい。
【0040】
場合に応じては、前記電池セルの電極端子部位を除いた外周面には縁テープを付着させることができる。したがって、電池セルと前記金属ハウジングなどの他の部材との接触による絶縁抵抗の破壊問題を未然に防止することができる。
【0041】
また、本発明は、
前記電池モジュールアセンブリを二つ以上含む電池パックであって、
各電池モジュールアセンブリの相互締結または下記の各支持部材に対する位置固定及び装着のための締結部材が結合される一つ以上の第2の締結口が上部ケースの後面または下部ケースの後面に形成されており、
前記各電池モジュールアセンブリは、互いに密着した状態で配列されて一つの電池モジュールアセンブリ積層体を形成しており、
前記電池モジュールアセンブリ積層体の両側外郭に位置し、前記締結部材と結合されて電池モジュールアセンブリ積層体を固定する第1の支持部材及び第2の支持部材を含むことを特徴とする電池パックを提供する。
【0042】
したがって、本発明に係る電池パックは、電池パックを構成するにおいて電池モジュールの固定及び装着を容易に行うことができ、全体的な構造的安定性を確保することができる。
【0043】
一つの具体的な例において、前記電池パックは、電池モジュールアセンブリ積層体の下面に位置し、第1の支持部材及び第2の支持部材と結合される構造の第3の支持部材をさらに含む構造であり得る。
【0044】
具体的に、第1の支持部材、第2の支持部材及び第3の支持部材は、板状型金属板材で製作することができ、自体の剛性を高めるように凹凸構造のビードを一つ以上含むことができる。
【0045】
また、前記各支持部材間の結合は、外部振動または外力によって内部に装着された各電池モジュールが離脱または分離することを防止できる手段であれば特別に制限されないが、例えば、ボルティング、圧入、フック結合、または溶接などの手段によって達成することができる。
【0046】
更に他の具体的な例において、前記締結部材は、長さ方向に対する垂直断面上に角形、円形または楕円形の棒状であり、前記第2の締結口は、締結部材の外面形状に対応する形状に形成することができる。
【0047】
したがって、前記棒状部材を第2の締結口に装着することによって、電池パックを構成するにおいて電池モジュールの固定及び装着を容易に行うと同時に、全体的な構造的安定性を確保することができる。
【0048】
また、本発明は、電池パックを含むデバイスを提供する。
【0049】
前記デバイスは、上述したような電池モジュールアセンブリの装着効率性、構造的安定性などを考慮すると、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電力貯蔵装置などであることが好ましいが、適用範囲がこれらのみに限定されるわけではない。